(57)【要約】【課題】マハラノビス・タグチメソッドを使用することにより、監視対象の状況を容易かつ迅速に解析できるとともに、解析の誤りを適切に修正できる状況解析システムを提供する。【解決手段】指示受付手段１０１は、監視対象から得られたデータに関し、蓄積の可否について指示を受け付ける。データ蓄積手段１０２は、指示受付手段１０１で受け付けた指示に従って、当該データを蓄積する。基準空間作成手段１０３は、データ蓄積手段１０２に蓄積されたデータに基づいて基準空間を作成する。データ取得手段１０４は、監視対象からデータを取得する。距離算出手段１０５は、基準空間作成手段１０３により作成された基準空間に、データ取得手段１０４で得られたデータを入力することでマハラノビス距離を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視対象から取得されたデータに基づいて監視対象の状況を解析する状況解析システムにおいて、
監視対象から得られたデータに関し、蓄積の可否について指示を受け付ける指示受付手段と、
前記指示受付手段で受け付けた前記指示に従って、当該データを蓄積するデータ蓄積手段と、
前記データ蓄積手段に蓄積された前記データに基づいて基準空間を作成する基準空間作成手段と、
前記監視対象からデータを取得するデータ取得手段と、
前記基準空間作成手段により作成された前記基準空間に、前記データ取得手段で得られた前記データを入力することでマハラノビス距離を算出する距離算出手段と、
を備えることを特徴とする状況解析システム。
【請求項２】
前記指示受付手段は、前記データ取得手段で取得されたデータに関し、前記指示を受け付けることを特徴とする請求項１に記載の状況解析システム。
【請求項３】
前記基準空間作成手段は、前記データ蓄積手段に蓄積された正常と判断されるデータに基づいて、正常と判断される基準空間を作成することを特徴とする請求項１または２に記載の状況解析システム。
【請求項４】
前記距離算出手段で算出されたマハラノビス距離が所定距離よりも大きい場合に、異常と判断する判断手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の状況解析システム。
【請求項５】
監視対象から取得されたデータに基づいて監視対象の状況を解析する状況解析方法において、
監視対象から得られたデータに関し、蓄積の可否について指示を受け付けるステップと、
受け付けた前記指示に従って、当該データを蓄積するステップと、
前記データを蓄積するステップで蓄積された前記データに基づいて基準空間を作成するステップと、
前記監視対象からデータを取得するステップと、
前記基準空間を作成するステップにより作成された前記基準空間に、前記データを取得するステップで得られた前記データを入力することでマハラノビス距離を算出するステップと、
を備えることを特徴とする状況解析システム。
【請求項６】
前記指示受付手段は、前記データを取得するステップで取得されたデータに関し、前記指示を受け付けることを特徴とする請求項５に記載の状況解析方法。
【請求項７】
前記基準空間を作成するステップでは、前記データを蓄積するステップで蓄積された正常と判断されるデータに基づいて、正常と判断される基準空間を作成することを特徴とする請求項５または６に記載の状況解析方法。
【請求項８】
前記距離を算出するステップで算出されたマハラノビス距離が所定距離よりも大きい場合に、異常と判断するステップを備えることを特徴とする請求項７に記載の状況解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視対象から取得されたデータに基づいて監視対象の状況を解析する状況解析システムおよび状況解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントなどにおいて、プラントの異常を検知し、アラームを発生させるシステムが導入されている。異常時にはアラームが発生し、監視画面で異常を認識したオペレータは、アラームが発生した機器を確認し、異常が起きた原因を調査する。さらに、原因が分かれば、異常状態を回避するための操作を実行する。
【０００３】
特許文献１には、プラントを制御する制御装置から抽出される情報をもとに、プラントの制御状態を解析する装置が記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９５１２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなシステムを構築するためには、システムのセットアップ時に異常を検知するためのアラーム発生ロジックを作成する必要がある。しかし、オペレータが作成したアラーム発生ロジックが完全でないと、実際のプラントの異常とは関係がないアラームが発生する。このような誤ったアラームが発生した場合、オペレータがアラーム発生ロジックを調べ、実際は異常とは関係ないアラームであることを確認し、この種類のアラームが発生しないように、アラーム発生ロジックに新しい条件を追加する。
【０００６】
ところが、様々な種類のアラームが発生するため、その度にアラーム発生ロジックに条件を追加していくと、ロジックが複雑になり、ロジックの更新が困難となる。必要なアラームだけを発生させるためには、複雑なアラーム発生ロジックを作る必要があり、経験の多いオペレータでなければ作成、修正は困難である。実際のプラントなどでアラーム発生ロジックをチューニングしきれなくなれば、誤ったアラームが混在して発生することになるが、本当に異常を示すアラームが発生しなくなる事態を避ける必要もあり、安易にアラーム発生ロジックを修正することもできない。
【０００７】
このような事情から、複雑なアラーム発生ロジックの作成や修正を必要とすることなく、プラントの状況を解析できるとともに、解析の誤りを修正できるシステムの開発が強く要望されている。
【０００８】
本発明の目的は、マハラノビス・タグチメソッドを使用することにより、監視対象の状況を容易かつ迅速に解析できるとともに、解析の誤りを適切に修正できる状況解析システムおよび状況解析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の状況解析システムは、監視対象から取得されたデータに基づいて監視対象の状況を解析する状況解析システムにおいて、監視対象から得られたデータに関し、蓄積の可否について指示を受け付ける指示受付手段と、前記指示受付手段で受け付けた前記指示に従って、当該データを蓄積するデータ蓄積手段と、前記データ蓄積手段に蓄積された前記データに基づいて基準空間を作成する基準空間作成手段と、前記監視対象からデータを取得するデータ取得手段と、前記基準空間作成手段により作成された前記基準空間に、前記データ取得手段で得られた前記データを入力することでマハラノビス距離を算出する距離算出手段と、を備えることを特徴とする。
この状況解析システムによれば、指示に従って当該データを蓄積し、蓄積されたデータに基づいて基準空間を作成するので、複雑なアラーム発生ロジックの作成や修正を必要とすることなく、ユーザの要望に即した解析を適切に実行することができる。
【００１０】
前記指示受付手段は、前記データ取得手段で取得されたデータに関し、前記指示を受け付けてもよい。
【００１１】
前記基準空間作成手段は、前記データ蓄積手段に蓄積された正常と判断されるデータに基づいて、正常と判断される基準空間を作成してもよい。
【００１２】
前記距離算出手段で算出されたマハラノビス距離が所定距離よりも大きい場合に、異常と判断する判断手段を備えてもよい。
【００１３】
本発明の状況解析システムは、監視対象から取得されたデータに基づいて監視対象の状況を解析する状況解析方法において、監視対象から得られたデータに関し、蓄積の可否について指示を受け付けるステップと、受け付けた前記指示に従って、当該データを蓄積するステップと、前記データを蓄積するステップで蓄積された前記データに基づいて基準空間を作成するステップと、前記監視対象からデータを取得するステップと、前記基準空間を作成するステップにより作成された前記基準空間に、前記データを取得するステップで得られた前記データを入力することでマハラノビス距離を算出するステップと、を備えることを特徴とする。
この状況解析方法によれば、指示に従って当該データを蓄積し、蓄積されたデータに基づいて基準空間を作成するので、複雑なアラーム発生ロジックの作成や修正を必要とすることなく、ユーザの要望に即した解析を適切に実行することができる。
【００１４】
前記指示受付手段は、前記データを取得するステップで取得されたデータに関し、前記指示を受け付けてもよい。
【００１５】
前記基準空間を作成するステップでは、前記データを蓄積するステップで蓄積された正常と判断されるデータに基づいて、正常と判断される基準空間を作成してもよい。
【００１６】
前記距離を算出するステップで算出されたマハラノビス距離が所定距離よりも大きい場合に、異常と判断するステップを備えてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の状況解析システムによれば、指示に従って当該データを蓄積し、蓄積されたデータに基づいて基準空間を作成するので、複雑なアラーム発生ロジックの作成や修正を必要とすることなく、ユーザの要望に即した解析を適切に実行することができる。
【００１８】
本発明の状況解析システムによれば、指示に従って当該データを蓄積し、蓄積されたデータに基づいて基準空間を作成するので、複雑なアラーム発生ロジックの作成や修正を必要とすることなく、ユーザの要望に即した解析を適切に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は本発明による状況解析システムを機能的に示すブロック図である。
【００２０】
図１において、指示受付手段１０１は、監視対象から得られたデータに関し、蓄積の可否についてユーザの指示を受け付ける。データ蓄積手段１０２は、指示受付手段１０１で受け付けた指示に従って、当該データを蓄積する。基準空間作成手段１０３は、データ蓄積手段１０２に蓄積されたデータに基づいて基準空間を作成する。データ取得手段１０４は、監視対象からデータを取得する。距離算出手段１０５は、基準空間作成手段１０３により作成された基準空間に、データ取得手段１０４で得られたデータを入力することでマハラノビス距離を算出する。
【００２１】
基準空間作成手段１０３は、データ蓄積手段１０２に蓄積された正常と判断されるデータに基づいて、正常と判断される基準空間を作成してもよい。この場合、判断手段１０６は、距離算出手段１０５で算出されたマハラノビス距離が所定距離よりも大きい場合に、異常と判断する。
【００２２】
以下、図２〜図６を参照して、本発明による状況解析システムの一実施形態について説明する。
【００２３】
図２は本発明による状況解析システムをプラント制御システムに適用した一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００２４】
図２に示すように、プラント制御システムは、プラントに分散配置されたフィールドコントローラ２，２，・・・と、フィールドコントローラ２，２，・・・を介してフィールド機器１，１，・・・を統合的に制御するプラント制御サーバ３と、プラントの監視を行うための監視用端末装置４と、を備える。フィールドコントローラ２，２，・・・およびプラント制御サーバ３はネットワーク７を介して互いに接続されている。
【００２５】
プラント制御サーバ３には、フィールド機器１，１，・・・からのデータ収集やフィールド機器１，１，・・・に対する制御を実行するためのアプリケーションプログラムが実装されている。このプログラムを実行することで、オペレータは、監視用端末装置４を介してプラントの状況を監視することができる。
【００２６】
また、このプラント制御システムには、本実施形態の状況解析システムを構成するプラント情報管理サーバ５と、プラント情報管理用端末装置６とが、ネットワーク７を介して接続されている。
【００２７】
図２に示すように、プラント情報管理サーバ５には、プラント制御システムでやり取りされた正常なデータ群の履歴を蓄積する履歴格納部５１と、基準空間を保存する基準空間保存部５２とが設けられている。プラント情報管理サーバ５は、保存された基準空間を用いてマハラノビス・タグチメソッドによる解析を実行する。マハラノビス・タグチメソッドは、例えば、品質工学などで正常／異常を判別するために用いられている解析手法として、すでに知られた手法であるため、詳細説明は省略する。
【００２８】
図３は本実施形態の状況解析システムの動作を示すフローチャートである。
【００２９】
図３のステップＳ１〜ステップＳ５は、プラント制御システムで発生する異常を監視する動作手順を示している。この手順はプラント情報管理サーバ５の制御に基づいて実行される。
【００３０】
図３のステップＳ１では、プラント制御サーバ３からデータを取得する。取得されるデータには、フィールド機器１，１，・・・から収集された各種パラメータが含まれる。
【００３１】
次に、ステップＳ２では、ステップＳ１で取得されたデータを基準空間格納部５２に保存されている基準空間に入力し、マハラノビス距離を算出するとともに、算出結果をプラント情報管理用端末装置６の画面にグラフ表示する。
【００３２】
次に、ステップＳ３では、算出されたマハラノビス距離が所定距離よりも大きいか否か判断する。この処理は、履歴格納部５１に格納された正常期間内の正常なデータ群と、ステップＳ１で取得されたデータとの間のマハラノビス距離を算出するマハラノビス・タグチメソッドを実行することで、ステップＳ１で取得されたデータと正常なデータ群との類似性を判定するものである。
【００３３】
ステップＳ３の判断が肯定されれば、取得されたデータが異常であると判定してステップＳ４へ進む。一方、ステップＳ３の判断が否定されれば、取得されたデータが正常であると判定してステップＳ５へ進む。
【００３４】
図４はマハラノビス距離の算出結果の表示例を示したものであり、マハラノビス距離が大きくなり安定ラインから離れると、ステップＳ３において異常と判定する。
【００３５】
ステップＳ４では、オペレータにプラントの異常をアラームの発生により通知して、ステップＳ６へ進む。次に、ステップＳ６では、オペレータからの異常取り消しの指示の有無を判断する。ここで、指示があったと判断されればステップＳ５へ進み、指示がなかったと判断されればステップＳ１へ戻る。
【００３６】
ステップＳ６において受け付ける指示は、プラント情報管理用端末装置６を介する指示である。異常を通知された（ステップＳ４）オペレータが、実際には異常が発生していないことを確認した場合に、この指示を実行できる。
【００３７】
ステップＳ５では、ステップＳ１で取得されたデータ（正常なデータ）を履歴格納部５１に格納してステップＳ１へ戻る。
【００３８】
このように、本実施形態では、プラント制御サーバ３から取得されたデータが正常と判定された場合、すなわち、ステップＳ３の判定が正常を示す場合のほか、プラント制御サーバ３から取得されたデータが異常と判定されたとき（ステップＳ３の判定が異常を示すとき）であっても、オペレータがその判定が誤りであると確認した場合には、そのデータは正常なデータとして取り扱われる。これらの場合には、プラント制御サーバ３から取得されたデータが履歴格納部５１に格納される（ステップＳ５）。
【００３９】
図３のステップＳ１１〜ステップＳ１３は、基準空間の作成手順を示している。この手順はプラント情報管理サーバ５の制御に基づいて実行される。
【００４０】
図３のステップＳ１１では、履歴格納部５１に格納された正常期間内の正常なデータ群を取得する。次いでステップＳ１２では、履歴格納部５１から取得された正常なデータ群に基づいて基準空間を作成する。この基準空間は上記ステップＳ２において使用されることになる。
【００４１】
次に、ステップＳ１３では、ステップＳ１２で作成された基準空間を基準空間保存部５２に保存し、ステップＳ１１へ戻る。
【００４２】
このように、本実施形態では、各機器のパラメータ等のデータの値が正常稼動時とは異なる変動をすると、マハラノビス・タグチメソッドを用いて異常が検知される。このため、アラームを発生させるために、オペレータが複雑な監視ロジックを作成する必要がない。また、正常稼動時のデータが蓄積されていけばいくほど、異常検知の精度が上がるため、ロジックの修正等の作業も不要である。
【００４３】
さらに、アラームを発生させるために複雑な監視ロジックを作成する必要もなく、また異常時には通知された機器の設定だけを変更すればよいので、経験が少ないオペレータでも対応できる。
【００４４】
また、本実施形態では基準空間の作成を繰り返すことで、履歴格納部５１に逐次格納される最新の正常なデータを基準空間に反映させることができる。本実施形態によれば、基準空間を作成する材料となる正常なデータ群（履歴データ）の蓄積に伴い、ステップＳ３における異常／正常の判定精度が向上することになる。なお、基準空間の作成を常に繰り返すことなく、適時、基準空間を更新するようにしてもよい。
【００４５】
上記のように、本実施形態では、プラント制御サーバ３から取得されたデータが異常と判定されたときであっても、オペレータがその判定が誤りであると確認した場合には、そのデータは正常なデータとして取り扱われ、履歴格納部５１に格納される（ステップＳ５）。このため、基準空間の作成材料となるデータが順次、オペレータの判断に従って修正され、正常なデータに対応する基準空間が適正化される。その結果、同様の状況が再度発生した場合には、算出されるマハラノビス距離（ステップＳ２）が小さくなってゆく。オペレータによるこのような作業を繰り返すことで、基準空間がオペレータの判断に即して適正化されるため、オペレータが望むアラーム発生状態が自動的に形成されることになる。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、発生したアラームの必要・不要の判断を基準空間の作成過程に的確に反映させることができる。不要なアラームを発生させないために、作成したアラーム発生ロジックを変更するなどの専門的知識が要求される作業を必要としない。また、アラーム発生時にアラーム発生ロジックを調査するような、煩わしく時間のかかる作業が発生しない。さらに、オペレータの判断が反映されるので、プラントごとにユーザが望むアラーム発生システムを容易に構築できる。
【００４７】
図５は、プラント制御サーバ３から取得されたデータが誤って正常と判定される場合に修正を行う手順を示すフローチャートである。この手順はプラント情報管理サーバ５の制御に基づいて実行される。
【００４８】
この処理では、図３のステップＳ１〜ステップＳ６の処理に対して、ステップＳ８の手順が追加されている。
【００４９】
図５の手順では、ステップＳ３において、データが正常と判定された場合、ステップＳ８においてオペレータからの指示の有無を判断する。ここで、指示があったと判断されればステップＳ５をスキップしてステップＳ１へ戻り、指示がなかったと判断されれば図２の手順と同様、ステップＳ５へ進む。
【００５０】
ステップＳ８において受け付ける指示は、プラント情報管理用端末装置６を介する指示であり、ステップＳ１で取得されたデータを異常なデータとして取り扱う旨の指示である。状況解析システムにおいて異常と判定されないときに、オペレータが、実際には異常が発生していることを確認した場合に、この指示を実行できる。この指示には、異常と考えられる期間の指示を伴っていてもよく、この場合、この間のデータは異常なデータとして取り扱われる。
【００５１】
ユーザの指示があった場合には、ステップＳ１で取得されたデータは異常なデータとして取り扱われ、履歴格納部５１に格納されることを回避できる。このため、実際には異常なデータにもかかわらず、これが正常なものとして基準空間の作成に反映されてしまうことがなくなる。したがって、図３に示す手順と同様、オペレータの判断がステップＳ３の判定に反映され、異常／正常の検出精度を向上させることができる。
【００５２】
以上のように、オペレータは、異常と関係がないアラームが発生し、あるいは異常時にアラームが発生しない場合に、複雑な監視ロジックの条件を追加・修正などを行なわずに、状況の解析精度を向上させることができる。そのため、経験の少ないオペレータでも問題なく操作することが可能となる。また、オペレータの判断を取り入れてアラーム発生システムを構築していくことにより、ユーザが望むシステムを構築することが可能となる。
【００５３】
本発明は異常／正常の判定に限定されることなく、種々の解析に対し広範に適用可能である。例えば、特定の異常状態が発生した場合のデータを蓄積し、この特定の異常状態との類似性を解析することもできる。この場合、この特定の異常状態か否かをユーザが判断し、その判断に即して蓄積されたデータを異常状態に対応した基準空間の作成に反映させることができる。
【００５４】
また、理想的な状態のデータを蓄積し、理想的な状態との類似性を解析することもできる。この場合、この理想的な状態か否かをユーザが判断し、その判断に即して蓄積されたデータを理想的な状態に対応した基準空間の作成に反映させることができる。
【００５５】
以上説明したように、本発明の状況解析システムによれば、指示に従って当該データを蓄積し、蓄積されたデータに基づいて基準空間を作成するので、複雑なアラーム発生ロジックの作成や修正を必要とすることなく、ユーザの要望に即した解析を適切に実行することができる。
【００５６】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、プラントの監視ないし解析に限定されることなく、監視対象からのデータに基づく解析を行う場面に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明による状況解析システムを機能的に示すブロック図。
【図２】本発明による状況解析システムをプラント制御システムに適用した一実施形態の構成を示すブロック図。
【図３】本実施形態の状況解析システムの動作を示すフローチャート。
【図４】マハラノビス距離の算出結果の表示例を示す図。
【図５】本実施形態の状況解析システムの動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００５８】
５      プラント情報管理サーバ（指示受付手段、基準空間作成手段、データ取得手段、距離算出手段、判断手段）
５１    履歴格納部（データ蓄積手段）
１０１  指示受付手段
１０２  データ蓄積手段
１０３  基準空間作成手段
１０４  データ取得手段
１０５  距離算出手段
１０６  判断手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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