(57)【要約】【課題】作業者による保守作業の効率を向上させる。【解決手段】プラント監視装置２は、プラント機器１に設けられた計測装置１１から得られた機器状態データの実績データと異常予兆判定データ記憶部３２にあらかじめ蓄積されている異常予兆判定データとに基づき、プラント機器１の異常予兆を検知したときには、３次元ＣＡＤ機器配置情報記憶部３３を参照して当該異常予兆が検知されたプラント機器１を含む周辺のプラント機器１の３次元ＣＡＤ機器配置画像を表示装置５０に表示するとともに、保守ガイド情報記憶部３５から当該異常予兆に対して行われる保守作業に際して必要となる保守ガイド情報を取得し、その取得した保守ガイド情報を前記の３次元ＣＡＤ機器配置画像上に重ねて表示する。【選択図】図１
2012168799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントを構成するプラント機器に設けられた計測装置に接続され、演算処理装置と記憶装置と表示装置とを備え、前記プラント機器の異常の予兆を監視するプラント監視装置であって、
前記記憶装置は、
前記計測装置から取得された機器状態データを時系列の機器状態実績データとして蓄積する機器状態実績データ記憶部と、
前記プラント機器の異常の予兆の判定に必要な異常予兆判定データをあらかじめ蓄積した異常予兆判定データ記憶部と、
前記プラント機器の異常の予兆が検知されたとき、その異常の予兆に対応して実施する保守作業で必要となる情報を保守ガイド情報としてあらかじめ蓄積した保守ガイド情報記憶部と、
前記プラントにおけるプラント機器の３次元ＣＡＤ機器配置情報をあらかじめ蓄積した３次元ＣＡＤ機器配置情報記憶部と、
を含んで構成され、
前記演算処理装置は、
前記計測装置からその計測装置によって計測された機器状態データを取得する機器状態データ取得処理部と、
前記計測装置から取得した機器状態データと、前記機器状態実績データ記憶部に蓄積されている機器状態実績データと、前記異常予兆判定データ記憶部に記憶されている異常予兆判定データとに基づき、前記プラント機器の異常の予兆を検知する機器異常予兆検知処理部と、
前記異常の予兆が検知されたプラント機器について、そのプラント機器およびそのプラント機器が配置されている周囲のプラント機器の３次元ＣＡＤ機器配置画像を前記表示装置に表示する３次元ＣＡＤ機器配置画像表示処理部と、
前記保守ガイド情報記憶部を検索して、前記異常の予兆が検知されたプラント機器についての保守ガイド情報を抽出し、前記抽出した保守ガイド情報を前記表示された３次元ＣＡＤ機器配置画像上に重ねて表示する保守ガイド情報表示処理部と、
を含んで構成されること
を特徴とするプラント監視装置。
【請求項２】
前記異常予兆判定データは、
前記プラント機器の機器状態データの上限データおよび下限データの少なくとも一方のデータと、
当該プラント機器の機器状態データが保守作業により前記上限データまたは下限データに到達することが回避可能な時間である機器異常予兆時間と、
を含むこと
を特徴とする請求項１に記載のプラント監視装置。
【請求項３】
前記保守ガイド情報は、
前記異常の予兆が検知されたプラント機器に設けられた前記計測装置から取得された最新の機器状態データに基づく前記プラント機器の設置現場に関する現場注意メッセージ、および、前記異常の予兆に対して前記作業者が行うべき既知の保守作業の内容を表した保守アクションメッセージのうち、少なくとも一方のメッセージを含むこと
を特徴とする請求項１に記載のプラント監視装置。
【請求項４】
プラントを構成するプラント機器に併設された計測装置に接続され、演算処理装置と記憶装置と表示装置とを備えたプラント監視装置によって、前記プラント機器の異常の予兆を監視するプラント監視方法であって、
前記記憶装置は、
前記計測装置から取得された機器状態データを時系列の機器状態実績データとして蓄積する機器状態実績データ記憶部と、
前記プラント機器の異常の予兆の判定に必要な異常予兆判定データをあらかじめ蓄積した異常予兆判定データ記憶部と、
前記プラント機器の異常の予兆が検知されたとき、その異常の予兆に対応して実施する保守作業で必要となる情報を保守ガイド情報としてあらかじめ蓄積した保守ガイド情報記憶部と、
前記プラントにおけるプラント機器の３次元ＣＡＤ機器配置情報をあらかじめ蓄積した３次元ＣＡＤ機器配置情報記憶部と、
を含んで構成され、
前記演算処理装置は、
前記計測装置からその計測装置によって計測された機器状態データを取得する機器状態データ取得処理と、
前記計測装置から取得した機器状態データと、前記機器状態実績データ記憶部に蓄積されている機器状態実績データと、前記異常予兆判定データ記憶部に記憶されている異常予兆判定データとに基づき、前記プラント機器の異常の予兆を検知する機器異常予兆検知処理と、
前記異常の予兆が検知されたプラント機器について、そのプラント機器およびそのプラント機器が配置されている周囲のプラント機器の３次元ＣＡＤ機器配置画像を前記表示装置に表示する３次元ＣＡＤ機器配置画像表示処理と、
前記保守ガイド情報記憶部を検索して、前記異常の予兆が検知されたプラント機器についての保守ガイド情報を抽出し、前記抽出した保守ガイド情報を前記表示された３次元ＣＡＤ機器配置画像上に重ねて表示する保守ガイド情報表示処理と、
を実行すること
を特徴とするプラント監視方法。
【請求項５】
前記異常予兆判定データは、
前記プラント機器の機器状態データの上限データおよび下限データの少なくとも一方のデータと、
当該プラント機器の機器状態データが保守作業により前記上限データまたは下限データに到達することが回避可能な時間である機器異常予兆時間と、
を含むこと
を特徴とする請求項４に記載のプラント監視方法。
【請求項６】
前記保守ガイド情報は、
前記異常の予兆が検知されたプラント機器に設けられた前記計測装置から取得された最新の機器状態データに基づく前記プラント機器の設置現場に関する現場注意メッセージ、および、前記異常の予兆に対して前記作業者が行うべき既知の保守作業の内容を表した保守アクションメッセージのうち、少なくとも一方のメッセージを含むこと
を特徴とする請求項４に記載のプラント監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセスプラントの健全性を監視するプラント監視装置およびプラント監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロセスプラントでは、その一部の機器に異常や事故が発生しただけで、全体の運転を停止しなければならないことがあり、その場合には、復旧の費用が必要となるだけでなく、製品を生産できなかったことによって売り上げの減少を招くことになる。
【０００３】
そこで、プロセスプラントでは、その運転の健全性を確保するために、そのプロセスプラントを構成する各プラント機器に各種の計測装置が設けられ、また、監視センタなどには、その計測装置によって計測された各プラント機器の運転状態を表すデータ（例えば、圧力、温度、流量など）を、通信ネットワークなどを介して収集し、監視するためのプラント監視装置が設けられている。
【０００４】
プラント監視装置は、各プラント機器の運転状態を表すデータのいずれかに異常を検知した場合には、その旨を監視表示装置などに表示して、作業者に対し、異常の回避あるいは保守作業の実行を促す。そのとき、監視センタのプラント監視装置には、各プラント機器の運転状態を表す各種のデータが収集されているので、あるプラント機器に異常が生じたとしても、作業者は、多くの場合、そのプラント機器が設置された現場に行くことなく、監視センタに居ながらにしてその異常の状態を知ることができる。
【０００５】
例えば、特許文献１には、プラント機器の３次元配置の設計データベースや監視カメラから得られた画像に基づき、異常が検知されたプラント機器近傍の全体のプラント機器配置の３次元画像を表示するとともに、さらに、その表示画像においては、異常が検知されたプラント機器を目立つようにブリンク表示したり、異常に関連する計測データのグラフや異常の状況を表す診断メッセージなどを併せて表示したりする技術が開示されている。また、特許文献２には、プラント機器の運転状態や異常状態を３次元のバーチャルリアリティ映像として表示する技術が開示されている。
【０００６】
特許文献１や特許文献２に開示された技術を用いれば、作業者は、異常が生じたプラント機器の異常の状態を、監視センタに居ながらにして、具体的に、かつ、詳細に把握することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−１５２９８４号公報
【特許文献２】特開２０００−２５９２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記の従来技術では、作業者がプラント機器の異常の概略を把握するのに有用な情報は提供されるものの、プラント機器の異常が検知されたとき、異常の原因を解析するために必要となる情報や、作業者がどのような行動をとればよいかという情報については、必ずしも提供されていない。
【０００９】
そのため、従来は、プラント機器の異常の原因解析を含めた保守作業は、熟練した作業者しか行うことができず、また、その作業に手間が掛かり、作業効率も決して高いものではなかった。とくに、従来のプラント監視装置では、異常の予兆の検知という視点が十分でないため、保守作業は、異常が検知された後に行われることとなり、結果として、保守作業が複雑になり、長時間を要するものとなっていた。
【００１０】
これらの従来技術の問題点に鑑み、本発明は、プラント機器が異常状態に到る前に保守作業を行うことができ、かつ、その保守作業の効率を向上させることが可能なプラント監視装置およびプラント監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るプラント監視装置は、プラントを構成するプラント機器に設けられた計測装置に接続され、その計測器ら取得されるプラント機器の機器状態データに基づき、プラント機器における異常の予兆を監視する。そのために、プラント監視装置は、計測装置から取得された機器状態データを時系列の機器状態実績データとして蓄積する機器状態実績データ記憶部と、プラント機器の異常の予兆の判定に必要な異常予兆判定データをあらかじめ蓄積した異常予兆判定データ記憶部と、プラント機器の異常の予兆が検知されたとき、その異常の予兆に対応して実施する保守作業で必要となる情報を保守ガイド情報としてあらかじめ蓄積した保守ガイド情報記憶部と、前記プラントにおけるプラント機器の３次元ＣＡＤ機器配置情報をあらかじめ蓄積した３次元ＣＡＤ機器配置情報記憶部とを備え、前記計測装置から取得した機器状態データと、前記機器状態実績データ記憶部に蓄積されている機器状態実績データと、前記異常予兆判定データ記憶部に記憶されている異常予兆判定データとに基づき、プラント機器の異常の予兆を検知し、その異常の予兆が検知されたプラント機器について、そのプラント機器およびそのプラント機器が配置されている周囲のプラント機器の３次元ＣＡＤ機器配置画像を表示装置に表示し、前記保守ガイド情報記憶部を検索して、前記異常の予兆が検知されたプラント機器についての保守ガイド情報を抽出し、その抽出した保守ガイド情報を前記表示された３次元ＣＡＤ機器配置画像上に重ねて表示することを特徴とする。
【００１２】
すなわち、本発明のプラント監視装置では、プラント機器が異常状態に到る前の異常の予兆が検知され、そのとき、作業者には、保守作業に有用な保守ガイド情報が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、プラント機器が異常状態に到る前に保守作業を行うことができ、かつ、その保守作業の効率を向上させることが可能なプラント監視装置およびプラント監視方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るプラント監視装置およびプロセスプラント全体の機器構成の例を示した図。
【図２】プラント機器の機械的な健全性を計測する計測装置の具体例を示した図。
【図３】記憶装置に記憶される機器状態実績データ、異常予兆判定データおよび保守ガイド情報の構成の例を示した図。
【図４】演算処理装置の機器異常予兆検知処理部による異常予兆の検知の判定方法を説明するための図。
【図５】異常予兆判定データに含まれている「予兆時間」の決め方の例を示した図。
【図６】機器異常予兆検知処理部における機器異常予兆検知処理の処理フローの例を示した図。
【図７】プラント機器系統図上に保守ガイド情報を表示した表示画面の例を示した図。
【図８】３次元ＣＡＤ機器配置画像上に保守ガイド情報を表示した表示画面の例を示した図。
【図９】３次元ＣＡＤ機器配置画像上に保守ガイド情報を表示した表示画面の他の例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係るプラント監視装置およびプロセスプラント全体の機器構成の例を示した図である。図１に示すように、プロセスプラント１００は、複数のプラント機器１と、プラント監視装置２と、設計・保守情報管理装置６と、を含んで構成される。
【００１７】
プラント機器１は、プロセスプラント１００を直接的に構成する機器を総称したものであり、例えば、反応槽、燃焼炉、ヒータ、貯蔵タンク、タービン、発電機、ポンプ、ボンベ、配管、バルブなどをいう。これらのプラント機器１には、その動作状態を計測するための計測装置１１が設けられており、さらに、当該プラント機器１や隣接するプラント機器１の動作状態を制御・変更するための制御装置１２が設けられている。
【００１８】
ここで、１つのプラント機器１には、多くの場合、少なくとも１つの計測装置１１が設けられるが、制御装置１２は、例えば、貯蔵タンクや配管など、受動的なプラント機器１には、図１に示したプラント機器１（＃２）のように、制御装置１２が設けられない場合もある。なお、本実施形態では、バルブは、貯蔵タンクや配管の付属物ではなく、独立したプラント機器１とみなす。
【００１９】
プラント機器１に設けられる計測装置１１としては、例えば、反応槽内の圧力や温度など、プラント機器１の直接的な動作状態そのものを計測するものの他にも、例えば、タンクや配管などの肉厚を計測するＵＴ（Ultrasonic Testing）プローブ、その振動の大きさなどを計測する加速度ピックアップなどがある。これら後者の計測装置１１は、主として、プラント機器１の外観形状や機械的な強度などを計測するものであって、プラント機器１を含むプロセスプラント１００全体の安全性や環境保全などを確保するために設けられたものである。
【００２０】
なお、本明細書では、プラント機器１の直接的な動作状態そのものではなく、安全性や環境保全などのために設けられた計測装置１１を、「プラント機器１の機械的な健全性を計測する計測装置１１」と呼び、その具体的な計測装置１１の例については、別途、図２を用いて詳しく説明する。
【００２１】
さらに、図１に示すように、プラント機器１に設けられた計測装置１１および制御装置１２は、通信ネットワーク７（例えば、有線または無線のＬＡＮ（Local Area Network）など）を介してプラント監視装置２に接続されており、通常は、プラント監視装置２から送付される指示情報に従って動作する。
【００２２】
プラント監視装置２は、いわゆるコンピュータによって構成され、演算処理装置２０、記憶装置３０、入力装置４０（例えば、キーボード、マウス、タッチパネルなど）、表示装置５０（例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）など）などを備える。
【００２３】
演算処理装置２０は、演算回路やプログラムの命令処理回路などによって構成され、記憶装置３０に事前に格納されたプログラムを読み出して、実行することにより、機器状態データ取得部２１、制御演算処理部２２、機器制御データ出力部２３、機器異常予兆検知処理部２４、３次元ＣＡＤ（Computer Aided Design）機器配置画像表示処理部２５、保守ガイド情報表示処理部２６などの機能ブロックの機能を実現する。
【００２４】
記憶装置３０は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスク装置などによって構成され、その記憶領域上に、機器状態実績データ記憶部３１、異常予兆判定データ記憶部３２、３次元ＣＡＤ機器配置情報記憶部３３、プラント機器系統図記憶部３４、保守ガイド情報記憶部３５などが構成されている。
【００２５】
さらに、プラント監視装置２は、通信ネットワーク７を介して設計・保守情報管理装置６に接続されている。設計・保守情報管理装置６は、当該プロセスプラント１００を構成する各プラント機器１（計測装置１１、制御装置１２を含む）についての設計図面を蓄積した設計図面ＤＢ（Data Base）６１と、各プラント機器１の保守の内容を記録した保守履歴図書を蓄積した保守履歴ＤＢ６２と、を備え、１つまたは複数のコンピュータによって構成される。
【００２６】
なお、演算処理装置２０に含まれる各機能ブロックの動作については、以下、順を追って詳しく説明するが、本明細書では、その説明の前に、まず、図２を用いて、プラント機器１の機械的な健全性を計測する計測装置１１の例について説明し、さらに、図３を用いて、記憶装置３０に記憶される機器状態実績データ、異常予兆判定データおよび保守ガイド情報の構成の例について説明しておく。
【００２７】
図２は、プラント機器１の機械的な健全性を計測する計測装置１１の具体例を示した図である。図２（ａ）に示すようにプロセスプラント１００の主機には、その外側表面などに、応力測定のための歪ゲージ１１５や振動測定のための加速度ピックアップ１１４が設けられ、さらに、その設置場所の周辺部に、動画カメラ１１１、赤外線カメラ１１２、マイクロフォン１１３などが設置される。なお、プロセスプラント１００の主機とは、例えば、発電プラントの場合には、蒸気タービンおよび発電機であり、また、化学プラントの場合は、主反応槽などである。
【００２８】
また、図２（ｂ）〜（ｄ）に示すように、プラント機器１がヒータやタンク、ポンプ、配管などである場合にも、主機と同様に、歪ゲージ１１５、加速度ピックアップ１１４、動画カメラ１１１、赤外線カメラ１１２、マイクロフォン１１３などが設置される。さらに、配管などには、肉厚測定用のＵＴプローブ１１６が設置されることが多い。
【００２９】
ここで、作業者は、動画カメラ１１１の映像から当該プラント機器１の外観の変形状況や破損状況などを知ることができる。また、プラント監視装置２は、例えば、動画カメラ１１１によって日々取得される当該プラント機器１の外観映像を、その初期導入時の外観映像と比較することによって、その変形量などを計測することができる。従って、プラント監視装置２は、その外観形状の変形量に基づき、当該プラント機器１の異常または異常の予兆を検知することができる。
【００３０】
また、プラント監視装置２は、赤外線カメラ１１２による映像またはそのサーモグラフィ画像から、当該プラント機器１の表面温度やその温度分布などを取得する。そして、その取得された表面温度や温度分布などに基づき、当該プラント機器１が「高温危険」であることを意味する警報を表示したり、その現場周辺に対する立ち入り禁止区域を設定したりすることが可能となる。さらには、外観表面の温度分布画像を定常状態の温度分布画像との相違を表す画像や、外観表面の特定ポイントの温度の経時変化などのデータに基づき、当該プラント機器１の異常または異常の予兆を検知することができる。
【００３１】
また、プラント監視装置２は、マイクロフォン１１３から得られる音響データに基づき、その音圧レベルや周波数スペクトルを分析し、その音圧レベルや周波数スペクトルの定常状態との相違や、その経時変化などのデータに基づき、当該プラント機器１の異常または異常の予兆を検知することができる。同様に、プラント監視装置２は、加速度ピックアップ１１４から得られる加速度データに基づき、当該プラント機器１の振動の振幅や周波数スペクトルを分析し、その振動の振幅や周波数スペクトルの定常状態との相違や、その経時変化などのデータに基づき、当該プラント機器１の異常または異常の予兆を検知することができる。
【００３２】
また、プラント監視装置２は、歪ゲージ１１５から得られる応力データをあらかじめ設定された上限値と比較したり、応力データの経時変化から上限値に達する時期を予測したりすることにより、当該プラント機器１の異常または異常の予兆を検知することができる。同様に、プラント監視装置２は、ＵＴプローブ１１６から得られる肉厚データをあらかじめ設定された上限値と比較したり、肉厚データの経時変化から下限値に達する時期を予測したりすることにより、当該プラント機器１の異常または異常の予兆を検知することができる。
【００３３】
図３は、記憶装置３０に記憶される機器状態実績データ、異常予兆判定データおよび保守ガイド情報の構成の例を示した図である。
【００３４】
機器状態実績データ３１ｄは、各プラント機器１の計測装置１１によって計測された機器状態データを、その計測日時に対応付けたデータであり、機器状態データ取得部２１によって作成され、機器状態実績データ記憶部３１に蓄積される。なお、ここでいう機器状態データは、プラント機器１の動作そのものを表す状態データ（例えば、配管内の流体の温度や流速など）だけでなく、プラント機器１の機械的な健全性を表す状態データ（例えば、配管の振動振幅や歪量など）をも含むものとする。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、機器状態実績データ３１ｄは、冒頭部の情報（以下、ヘッダ情報という）として「プラント機器名称」、「機器識別番号」、「計測データ名称」を有し、そのヘッダ情報に、「計測日時」と「計測データ」とが対応付けられたデータ、すなわち、当該機器状態データの時系列データが後続する形で構成されている。
【００３６】
ここで、「プラント機器名称」は、当該機器状態データが計測された計測装置１１が設置されたプラント機器１の名称、「機器識別番号」は、そのプラント機器１を一意に識別する識別情報、「計測データ名称」は、当該機器状態データの名称である。
【００３７】
次に、異常予兆判定データ３２ｄは、プラント機器１の異常の予兆（以下、異常予兆という）を判定するための知識データであり、事前に作業者などの経験や知識に基づき作成され、異常予兆判定データ記憶部３２に格納（蓄積）されているデータである。
【００３８】
図３（ｂ）に示すように、異常予兆判定データ３２ｄは、ヘッダ情報として「プラント機器名称」、「機器識別番号」を有し、そのヘッダ情報に「異常予兆識別番号」、「計測データ名称」、「異常予兆名称」、「上限値」または「下限値」、「予兆時間」からなる異常予兆判定データが後続する形で構成されている。
【００３９】
ここで、「異常予兆識別番号」は、「機器識別番号」で識別されるプラント機器１において計測され、「計測データ名称」で指定される機器状態データから検知される異常予兆を一意に識別する情報であり、「異常予兆名称」は、その異常予兆の内容を一言で表した名称である。また、「上限値」または「下限値」は、当該「計測データ名称」で指定される機器状態データが正常であるか否かを判定する上限または下限の閾値である。
【００４０】
また、「予兆時間」は、当該「計測データ名称」で指定される機器状態データが異常となると予測される日時から遡って、その機器状態データが異常予兆となる日時を設定した時間である。例えば、ある機器状態データが１２月１０日２１時００分に異常になることが予測された場合に（後記するように、この日時を異常状態予測日時と呼ぶ）、「予兆時間」に３時間が設定されていれば、当該異常状態予測日時の３時間前、すなわち、１２月１０日１８時００分になったとき、当該機器状態データの異常予兆が検知されるものとする。なお、このような異常予兆の判定または検知方法については、別途、図４を参照して詳しく説明する。
【００４１】
次に、保守ガイド情報３５ｄは、プラント機器１の機器状態データに異常予兆が検知されたとき、その異常予兆に対する保守作業を行うに際して必要となる知識データであり、事前に作業者などの経験や知識に基づき作成され、保守ガイド情報記憶部３５に格納（蓄積）されている情報である。
【００４２】
図３（ｃ）に示すように、保守ガイド情報３５ｄは、「異常予兆識別番号」、「図面番号」、「履歴図書情報」、「現場注意メッセージ」、「保守アクションメッセージ」などのデータにより構成される。
【００４３】
ここで、「図面番号」は、「異常予兆識別番号」で識別される異常予兆の保守作業を行うに際して必要となる設計図面の図面番号、「履歴図書情報」は、当該異常予兆と同じ異常予兆の保守履歴などを記録した文書の所在を表すデータ、「現場注意メッセージ」は、当該異常予兆が生じたプラント機器１の設置現場における作業者に対して注意や警告するメッセージのデータ、「保守アクションメッセージ」は、当該異常予兆に対し、作業者が行うべき保守作業内容を示したデータである。なお、このような「保守アクションメッセージ」は、当該異常予兆に対する保守作業内容が、作業者の経験などに照らして既知であった場合に設定され、不明の場合には空欄であってもよい。
【００４４】
なお、図３では、そのデータ構造の説明を省略したが、３次元ＣＡＤ機器配置情報記憶部３３およびプラント機器系統図記憶部３４に記憶される情報は、当該プロセスプラント１００が設計され、構築されたときに作成済の情報である。従って、そのデータ構造は、その既存のプラント機器系統図編集ＣＡＤツールや３次元ＣＡＤツールなどで定められたデータ構造に従うものとする。その場合、３次元ＣＡＤについては、例えば、ＩＧＥＳ（Initial Graphics exchange Specification）など標準化された中間フォーマットに従うとしてもよい。
【００４５】
続いて、プラント監視装置２の動作について、以下、詳しく説明する。まず、図１、図４および図５を参照して、プラント監視装置２がプラント機器１の異常予兆を検知するまでの動作について説明する。
【００４６】
機器状態データ取得部２１は、各プラント機器１に設けられた計測装置１１に対し、それぞれ定められた時間ごとに機器状態データの計測を指示し、その指示に従って計測された機器状態データを計測装置１１から取得する。機器状態データ取得部２１は、その取得した機器状態データをそのときの日時に対応付けて機器状態実績データ記憶部３１に蓄積するとともに、制御演算処理部２２および機器異常予兆検知処理部２４へ送付する。
【００４７】
制御演算処理部２２は、機器状態データ取得部２１から送付された機器状態データに対し、フィードバック処理などの各種の演算処理を加え、プラント機器１の動作状態を制御するための制御データを生成し、その生成した制御データを機器制御データ出力部２３へ送付する。また、機器制御データ出力部２３は、その生成された制御データを各プラント機器１の制御装置１２へ送付する。これら制御演算処理部２２および機器制御データ出力部２３の動作は、プロセスプラント１００における各プラント機器１に割当てられた所定の機能を実現するための制御動作である。
【００４８】
機器異常予兆検知処理部２４は、機器状態データ取得部２１から送付された機器状態データ、および、機器状態実績データ記憶部３１に蓄積されている当該機器状態データの時系列データに基づき、当該機器状態データに関する異常予兆の有無を判定する。
【００４９】
図４は、演算処理装置２０の機器異常予兆検知処理部２４による異常予兆の検知の判定方法を説明するための図であり、（ａ）は、異常予兆が検知されない場合の例、（ｂ）は、異常予兆が検知される場合の例を示している。
【００５０】
図４では、異常予兆の判定対象の機器状態データの例として、配管の表面温度が採られており、その機器状態データ（表面温度）の計測値が上限値８０℃を超えたとき、その配管の表面温度が異常であると判定することを想定している。このような異常判定を行うことは、経験的に得られた知識データであり、その知識データは、前記したように、異常予兆判定データ３２ｄの一部に含まれる形で、異常予兆判定データ記憶部３２に蓄積されている（図３（ｂ）参照）。
【００５１】
本実施形態では、プラント監視装置２は、以上のようにして定められたプラント機器１の異常を検知するのではなく、その異常の予兆である異常予兆を検知する。異常予兆を検知する場合、まず、その対象となる機器状態データ、すなわち、その機器状態データについての機器状態実績データ３１ｄが指定される。そこで、機器異常予兆検知処理部２４は、その指定された機器状態実績データ３１ｄの「計測日時」と「計測データ」の組データのうち、最近の所定の数のデータ（例えば、１０組のデータ）を取り出し、図４（ａ），（ｂ）に示すような「計測データ」（この例では、配管の表面温度）の時系列変化グラフを作成する。なお、図４（ａ），（ｂ）では、その「計測データ」は、黒丸ドットで表されている。
【００５２】
次に、機器異常予兆検知処理部２４は、当該「計測データ」の時系列変化を近似する直線を、例えば、最小２乗法などにより求める。なお、図４（ａ），（ｂ）では、その直線は、黒丸ドットの近傍の、傾きを有する実線の直線として描かれている。そして、その直線の傾きは、当該「計測データ」が時間とともに上昇または下降する傾向の程度（時間変化率）を表している。
【００５３】
次に、機器異常予兆検知処理部２４は、異常予兆判定データ記憶部３２から、「プラント機器名称」、「機器識別番号」、「計測データ名称」が、当該判定対象の機器状態実績データ３１ｄと一致する異常予兆判定データ３２ｄを読み出し、さらに、その異常予兆判定データ３２ｄから、「上限値（または、下限値）」（８０℃）および「予兆時間」（２時間）を抽出する。なお、図４（ａ），（ｂ）では、「上限値」は、８０℃を表す横方向の直線で描かれている。
【００５４】
次に、機器異常予兆検知処理部２４は、先に求めた「計測データ」の時系列変化に近似する直線を現在から将来の方向に伸ばし、その直線（破線で描かれた部分）が「上限値」（８０℃）に到達する点（図４（ａ），（ｂ）では、白丸ドットで表された点）を求める（以下、このときの日時を異常状態予測日時と呼ぶ）。
【００５５】
次に、機器異常予兆検知処理部２４は、異常状態予測日時から現在の日時を差し引いた時間を求める（以下、この時間を正常状態残余時間と呼ぶ）。すなわち、何らの保守作業も行われず、当該機器状態データの計測データが将来にわたって現状の傾きで変化した場合には、ここで求めた正常状態残余時間が経過すると、当該プラント機器１は、異常状態となると予測される。
【００５６】
そこで、機器異常予兆検知処理部２４は、この正常状態残余時間を異常予兆判定データ３２ｄで設定されている「予兆時間」と比較する。「予兆時間」は、前記したように、異常の予測日時を遡って、異常予兆を検知することを定めた時間であるから、正常状態残余時間がこの「予兆時間」より短くなったとき、当該機器状態データについて異常予兆が検知されたことになる。すなわち、図４（ａ）に示すように、正常状態残余時間が「予兆時間」よりも長い場合には、異常予兆は検知されないが、図４（ｂ）に示すように、正常状態残余時間が「予兆時間」よりも短くなった場合には、異常予兆が検知される。
【００５７】
ここで、「予兆時間」は、プラント機器１の機器状態データのそれぞれの異常に対し、作業者があらかじめ異常予兆判定データ３２ｄの中に設定しておくデータである。そこで、ここでは、図５を参照しながら「予兆時間」の決め方について説明しておく。図５は、異常予兆判定データ３２ｄに含まれている「予兆時間」の決め方の例を示した図である。
【００５８】
まず、「予兆時間」は、当該異常予兆に対する保守作業に要する時間である保守作業時間（Ａ）よりも長く設定する。保守作業の効果は、保守作業完了後に現れるので、「予兆時間」が保守作業時間（Ａ）より短いことは、予兆の効果がないことを意味するからである。なお、保守作業時間（Ａ）は、過去の保守作業の実績データなどに基づき定めることができる。
【００５９】
ところで、保守作業（例えば、あるバルブを開けて、保守対象の配管に冷水を注入するなどの作業）が完了しても、当該機器状態データ（例えば、配管の表面温度）が、その時点で、時間とともに上昇する局面にあれば、その機器状態データが直ちに低下する局面に転ずるとは限らない。配管自身や配管内の流体の熱容量のために、しばらくは、配管の表面温度が上昇する局面は続く。このような、それまでの機器状態データの傾向（上昇、または、下降する局面）が継続される時間（Ｂ）は、例えば、シミュレーションや理論モデルなどに基づいて求めることができる。あるいは、過去の保守作業の実績データなどに基づき定めてもよい。
【００６０】
以上のようにして定めた時間（Ａ），（Ｂ）には、通常、誤差が含まれるので、念のため、「予兆時間」には余裕時間（Ｃ）を設定しておく。すなわち、余裕時間（Ｃ）は、時間（Ａ），（Ｂ）が少な目に見積もられた場合に備え、予兆時間を大き目に設定するものである。
【００６１】
以上のように、本実施形態では、「予兆時間」には、時間（Ａ）と、時間（Ｂ）と、時間（Ｃ）と、を足し合わせた時間を設定する。すなわち、異常予兆が図４および図５を用いて説明した方法により検知され、その異常予兆が検知された時点で保守作業が行われれた場合には、当該プラント機器１の異常状態は、回避されることになる。
【００６２】
なお、「予兆時間」を設定しないでも、異常予兆を検知できるようにすることは可能である。その場合には、異常予兆判定データ３２ｄに含まれる「予兆時間」には、有意のデータが設定されていない（代わりに、“Ｎｕｌｌ”データが設定されている）ものとし、異常予兆判定データ３２ｄに含まれる「上限値」または「下限値」を、異常予兆検知のための「上限値」または「下限値」とみなす。
【００６３】
すなわち、異常予兆判定データ３２ｄの「計測データ名称データ」で指定される機器状態データについて、有意の「予兆時間」が設定されていない場合には、機器異常予兆検知処理部２４は、その機器状態データの計測データが異常予兆判定データ３２ｄに含まれる「上限値」または「下限値」を超えたとき、直ちに、異常予兆が検知されたものと判定する。
【００６４】
例えば、プラント機器１が配管であり、その配管が、例えば、高圧蒸気などにより浸食されて、その肉厚が１８ｍｍになったとき破断の恐れがあるとして、プラント機器１の異常と判定されるような場合には、異常予兆判定データ３２ｄの「下限値」には、１８ｍｍよりも大きい、例えば、１９ｍｍを設定しておく。こうしておくことにより、機器異常予兆検知処理部２４は、配管の肉厚が１９ｍｍになった時点で、その配管の異常予兆を検知することができる。
【００６５】
図６は、機器異常予兆検知処理部２４における機器異常予兆検知処理の処理フローの例を示した図である。図６に示すように、機器異常予兆検知処理部２４は、まず、機器状態データ取得部２１から送付された機器状態データに対応する異常予兆判定データ３２ｄを取得する（ステップＳ２１）。なお、機器状態データ取得部２１から送付される機器状態データには、機器状態実績データ３１ｄおよび異常予兆判定データ３２ｄでいう「プラント機器名称」、「機器識別番号」、「計測データ名称」が含まれているものとする。
【００６６】
次に、機器異常予兆検知処理部２４は、その取得した異常予兆判定データ３２ｄに有意の予兆時間が設定されているか否かを判定し（ステップＳ２２）、有意の予兆時間が設定されていた場合には（ステップＳ２２でＹｅｓ）、機器状態実績データ記憶部３１から、当該機器状態データの最近の所定数の計測データを取得し、その計測データの時間変化の傾向を表す直線を求める（ステップＳ２３：図４も参照）。
【００６７】
次に、機器異常予兆検知処理部２４は、前記求めた直線が異常予兆判定データ３２ｄに含まれる上限値または下限値を超える異常状態予測日時（図４参照）を予測し（ステップＳ２４）、異常状態予測日時から現在の日時を差し引いて、正常状態残余時間を算出する（ステップＳ２５）。そして、機器異常予兆検知処理部２４は、その算出した正常状態残余時間を前記の予兆時間と比較し（ステップＳ２６）、正常状態残余時間が予兆時間より大であった場合には（ステップＳ２６でＹｅｓ）、そのまま当該機器異常予兆検知処理を終了する。一方、正常状態残余時間が予兆時間以下であった場合には（ステップＳ２６でＮｏ）、機器異常予兆検知処理部２４は、当該機器状態データに関し、異常予兆を検知したと判断し（ステップＳ２８）、当該機器異常予兆検知処理を終了する。
【００６８】
また、ステップＳ２２で有意の予兆時間が設定されていなかった場合には（ステップＳ２２でＮｏ）、機器異常予兆検知処理部２４は、当該機器状態データの最新の計測データが異常予兆判定データ３２ｄに含まれる上限値より大、または、下限値より小であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。その判定の結果、当該機器状態データが上限値より大、または、下限値より小であった場合には（ステップＳ２７でＹｅｓ）、機器異常予兆検知処理部２４は、当該機器状態データに関し、異常予兆を検知したと判断し（ステップＳ２８）、当該機器異常予兆検知処理を終了する。一方、当該機器状態データが上限値より大でもなく、かつ、下限値より小でもなかった場合には（ステップＳ２７でＮｏ）、機器異常予兆検知処理部２４は、そのまま当該機器異常予兆検知処理を終了する。
【００６９】
続いて、異常予兆が検知された場合のプラント監視装置２の動作について、図７〜図９を参照して説明する。ここで、図７は、プラント機器系統図上に保守ガイド情報を表示した表示画面の例を示した図、図８は、３次元ＣＡＤ機器配置画像上に保守ガイド情報を表示した表示画面の例を示した図、図９は、３次元ＣＡＤ機器配置画像上に保守ガイド情報を表示した表示画面の他の例を示した図である。
【００７０】
機器異常予兆検知処理部２４によって異常予兆が検知されたときには、検知された異常予兆の異常予兆識別番号を含んだ通知が３次元ＣＡＤ機器配置画像表示処理部２５および保守ガイド情報表示処理部２６へ伝達される。
【００７１】
保守ガイド情報表示処理部２６は、異常予兆検知の通知を受け取ると、異常予兆判定データ記憶部３２を参照して、当該異常予兆識別番号に対応する異常予兆判定データ３２ｄを取得し、その異常予兆判定データ３２ｄから異常予兆が生じたプラント機器１のプラント機器名称およびプラント機器識別番号を取得する。また、保守ガイド情報表示処理部２６は、保守ガイド情報記憶部３５を参照して、当該異常予兆識別番号に対応する保守ガイド情報３５ｄを取得する。
【００７２】
次に、保守ガイド情報表示処理部２６は、プラント機器系統図記憶部３４を参照して、その取得したプラント機器名称およびプラント機器識別番号を有するプラント機器１が含まれる部分のプラント機器系統図を抽出して、その抽出したプラント機器系統図を表示装置５０に表示するとともに、そのプラント機器系統図上に保守ガイド情報３５ｄを表示する。なお、その表示に際しては、機器状態実績データ記憶部３１を参照して、当該機器状態データの最新データも併せて表示される。
【００７３】
図７に示した表示画面例５１は、「ＨＥＡＴＥＲ−ＬＰ−ＮＯ３」の表面温度が高くなり、予兆時間（例えば、２時間）以内に上限値８０℃を超えることが予測されたときに表示され、「ＨＥＡＴＥＲ−ＬＰ−ＮＯ３」を表す機器に対して、「表面温度高：７３℃」という表示が行われるとともに、その保守作業に必要となる図面番号や履歴図書などの情報が併せて表示されている。さらに、作業者に対する注意メッセージとして、「接近注意」などの情報が表示されている。これらの表示情報は、保守ガイド情報３５ｄから得られる情報である。
【００７４】
なお、図７の表示画面例５１の背景として表示されているプラント機器系統図は、プラント機器１の異常や異常予兆の原因を論理的に解析するには極めて有用な情報であるが、作業者がそのプラント機器１の具体的な保守作業を実施するには、必ずしも十分な情報とはいえない。作業者は、当該プラント機器１が設置された現場へ足を運び、そのプラント機器１や計測装置１１の様子を調べたり、別の計測装置を持参して、別の機器状態データを取得したりすることが必要となる場合がある。
【００７５】
そのような場合に備え、本実施形態では、３次元ＣＡＤ機器配置画像表示処理部２５が設けられている。すなわち、３次元ＣＡＤ機器配置画像表示処理部２５は、機器異常予兆検知処理部２４から異常予兆検知の通知を受け取ると、３次元ＣＡＤ機器配置情報記憶部３３を参照して、当該プラント機器１およびその周辺の機器の３次元ＣＡＤ機器配置情報を抽出し、その３次元ＣＡＤ機器配置情報に基づく３次元ＣＡＤ機器配置画像を生成し、表示装置５０に表示する。
【００７６】
このように３次元ＣＡＤ機器配置画像表示処理部２５が当該プラント機器１およびその周辺のプラント機器１の３次元ＣＡＤ機器配置画像を表示すると、保守ガイド情報表示処理部２６は、保守ガイド情報記憶部３５から当該異常予兆識別番号に対応する保守ガイド情報３５ｄを取得し、前記表示された３次元ＣＡＤ機器配置画像上に、その取得した保守ガイド情報３５ｄを重ねて表示する（図８、図９の表示画面例５２，５３参照）。
【００７７】
例えば、図８の表示画面例５２に示すように、「表面温度高：７３℃」、「接近注意」などの現場注意メッセージが３次元ＣＡＤ機器配置画像上に重ねて表示されると、作業者は、プラント機器１の現場の実際の配置状況を知ることができるとともに、その現場で保守作業を行う上での注意メッセージなどを得ることができる。すなわち、作業者は、図８および図９の表示画面例５２，５３を閲覧することにより、現場に行っていずれが保守対象のプラント機器１であるかを容易に識別することができ、さらには、そのプラント機器１に近付いても安全上問題ないものであるか否かを知ることができる。従って、作業者は、保守作業を安全にかつ効率よく行うことが可能となる。
【００７８】
なお、図７〜図９の表示画面例５１，５２，５３における保守ガイド情報３５ｄの表示では、図面番号および履歴図書の番号部分に下線が引かれている。この番号には、その番号で指定される図面番号または履歴図書の所在場所（例えば、設計・保守情報管理装置６内の設計図面ＤＢ６１、保守履歴ＤＢ６２など）が対応付けられており、作業者がこの下線部の番号をクリックすると、当該番号で指定された設計図面または履歴図書が表示されるようにされている。従って、作業者は、表示画面例５１，５２，５３から容易に当該プラント機器１の設計図面や過去の保守の履歴情報が記載された履歴図書にアクセスすることができる。
【００７９】
また、異常予兆に対する保守作業が過去の経験で知られている場合には、その保守作業の内容を表す情報が保守ガイド情報３５ｄの保守アクションメッセージ（例えば、「バルブＡＡの開度を２度上げよ」など）としてあらかじめ保守ガイド情報記憶部３５に格納されているので（図３（ｃ）参照）、保守ガイド情報表示処理部２６は、その異常予兆が検知されたとき、そのアクションメッセージを図７〜図９の表示画面例５１，５２，５３の中に表示する。本実施形態では、このような保守作業の具体的な内容の表示が行われるので、熟練した作業者でなくても容易にその保守作業を行うことが可能となる。
【００８０】
以上、本発明の実施形態によれば、プラント機器１の異常予兆を判定するための異常予兆判定データ３２ｄがあらかじめ異常予兆判定データ記憶部３２に蓄積されているので、プラント監視装置２は、プラント機器１の機器状態実績データ３１ｄとその異常予兆判定データ３２ｄとに基づき、そのプラント機器１の異常予兆を容易に検知することが可能となる。さらに、検知された異常予兆に対する保守作業を行う場合に必要となる情報を保守ガイド情報３５ｄとしてあらかじめ保守ガイド情報記憶部３５に蓄積されているので、プラント監視装置２は、その保守ガイド情報３５ｄをプラント機器系統図やプラント機器１の３次元ＣＡＤ機器配置画像に重ねて表示することにより、作業者に対し、保守作業に有用な情報を提供することができる。その結果として、保守作業の効率向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００８１】
１      プラント機器
２      プラント監視装置
６      設計・保守情報管理装置
７      通信ネットワーク
１１    計測装置
１２    制御装置
２０    演算処理装置
２１    機器状態データ取得部
２２    制御演算処理部
２３    機器制御データ出力部
２４    機器異常予兆検知処理部
２５    ３次元ＣＡＤ機器配置画像表示処理部
２６    保守ガイド情報表示処理部
３０    記憶装置
３１    機器状態実績データ記憶部
３１ｄ  機器状態実績データ
３２    異常予兆判定データ記憶部
３２ｄ  異常予兆判定データ
３３    ３次元ＣＡＤ機器配置情報記憶部
３４    プラント機器系統図記憶部
３５    保守ガイド情報記憶部
３５ｄ  保守ガイド情報
４０    入力装置
５０    表示装置
６１    設計図面ＤＢ
６２    保守履歴ＤＢ
１００  プロセスプラント
１１１  動画カメラ
１１２  赤外線カメラ
１１３  マイクロフォン
１１４  加速度ピックアップ
１１５  歪ゲージ
１１６  ＵＴプローブ
【図１】
2012168799.tif 000003
【図２】
2012168799.tif 000004
【図３】
2012168799.tif 000005
【図４】
2012168799.tif 000006
【図５】
2012168799.tif 000007
【図６】
2012168799.tif 000008
【図７】
2012168799.tif 000009
【図８】
2012168799.tif 000010
【図９】
2012168799.tif 000011