(57)【要約】【課題】プラント内の情報を共有化することで、業務の効率化を図ることができるプラント解析システムを提供する。【解決手段】  保存手段は、受付手段を介して作成されたソフトセンサを保存する。監視データ生成手段は、保存手段に保存された前記ソフトセンサを用い、プラントから取得されるデータに基づいてキー情報をプラント監視用のデータとしてリアルタイムに生成する。解析データ生成手段は、前記保存手段に保存された前記ロジックを用い、履歴データ蓄積手段に蓄積された履歴データに基づいてキー情報を過去のプラント状態を解析するための解析用データとして生成する。【選択図】図１
2012099071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントから取得されたデータに基づいてプラントの状態を解析するプラント解析システムにおいて、
プラントから取得されるデータに基づいてプラントの診断に用いるキー情報を生成するソフトセンサの定義を受け付ける受付手段と、
該受付手段を介して定義された前記ソフトセンサを保存する保存手段と、
該保存手段に保存された前記ソフトセンサを用い、プラントから取得されるデータに基づいて前記キー情報をプラント監視用のデータとしてリアルタイムに生成する監視データ生成手段と、
該監視データ生成手段により生成された前記プラント監視用のデータをリアルタイムに運転監視用の画面上に表示する監視データ表示手段と、
前記プラントから取得されるデータを履歴データとして蓄積する履歴データ蓄積手段と、
前記保存手段に保存された前記ソフトセンサを用い、前記履歴データ蓄積手段に蓄積された前記履歴データに基づいて前記キー情報を過去のプラント状態を解析するための解析用データとして生成する解析データ生成手段と、
を備えることを特徴とするプラント解析システム。
【請求項２】
前記保存手段に保存された前記ソフトセンサの内容を前記運転監視用の画面上に表示するロジック表示手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のプラント解析システム。
【請求項３】
前記ソフトセンサはマハラノビス・タグチ法によるパターン認識を用いたものであることを特徴とする請求項１または２に記載のプラント解析システム。
【請求項４】
前記ソフトセンサは周波数分離処理を含んだものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラント解析システム。
【請求項５】
前記受付手段は、前記運転監視用の画面を介して前記ソフトセンサの定義を受け付けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラント解析システム。
【請求項６】
前記ソフトセンサは、前記監視データ表示手段における前記プラント監視用のデータの表示方法を規定する情報を含んでいることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラント解析システム。
【請求項７】
前記解析データ生成手段により生成された前記解析用データを表示する解析データ表示手段を備え、
前記ソフトセンサは、前記解析データ表示手段における前記解析用データの表示方法を規定する情報を含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラント解析システム。
【請求項８】
前記表示方法を規定する情報は、表示するデータの束ね方を規定するものであることを特徴とする請求項６または７に記載のプラント解析システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントから取得されたデータに基づいてプラントの状態を解析するプラント解析システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
食品／飲料、化学製品、医薬品、石油、素材などを生産しているプロセス製造業においては、プラントを安定、安全に運転するためにプラントに従事する人々は、様々な場所から収集した様々な情報に基づいてプロセスの状態を把握し、製品の品質や納期等を管理している。
【０００３】
また、プラントの運転には多数の役割の人（例えば、製造課長、運転スタッフ、保全スタッフ、オペレータなど）が従事している。各役割の人はそれぞれ別々のツールを使って、それぞれ独自に情報を収集している。例えば、プラントのオペレータは、その日の生産指示書に従って、製品の出来を左右するプロセスデータのトレンドを監視している。製造課長は出来上がる製品の量が生産計画に達するかをトレンドで各にしている。製造課長は製造に携わる人の勤務状況をチェックしている。運転スタッフは製造の各工程の加工状態のトレンドをチェックしている。保全スタッフは設備の稼動状態のトレンドをチェックしている。
【０００４】
このように各役割の人が別々のツールを使用して作業しており、ツール間の関連性はない。そのため、現状ではそれぞれの役割に応じた操作情報や運転解析情報を、別の役割の人と共有することが困難となっている。
【０００５】
例えば、オペレータは生産指示書に従って製品の品質を左右するプロセスデータのトレンドの傾向等を監視する。また、製造課長は製品の製造量が生産計画に達するかをトレンドで確認するとともに、製造に携わる人の勤務状態をチェックする。一方、運転スタッフは製造の各工程の稼動状態のトレンドをチェックし、保全スタッフは設備の稼動状態のトレンドをチェックする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特許文献１には、プロセスデータをもとにプロセス状態を解析するプロセスデータの解析方法が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−７８８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
世界的な競争の激化等により、製造現場では安定・安全な運転はもちろんのこと、効率的で付加価値の高い運転と、その永続的な改善が求められている。このため、製造現場のＫＰＩ（キー情報）として考慮すべき対象として、製品の品質のみではなく、生産性の向上とリードタイムの短縮が重視されてきている。また、製造現場では人員削減等に伴い、一人当たりの作業量が増加しているとともに、生産体系も変化しており、多品種少量生産を行うことが増えている。これにより様々な新たな問題も発生するようになり、限られた時間内で問題解決や品質向上を果たすことが困難になってきている。
【０００９】
このようなプラントにおける効率化の向上については、制御システムの提供側でもこれに対応する手段の開発を行ってきている。しかし、以下のような理由からさらなる開発が必要と考えられる。
【００１０】
まず、効率化に向けて、「人の判断」に基づく情報の利用に関する分野でのシステム化が進んでいない。例えば、分散型制御システムにおける運転監視や制御装置で取り扱うプロセスデータと、設備データとは別々の装置に収集・保存している。各役割の人は役割に応じて見たい情報が異なるため、別々の装置から作業に必要な情報をそれぞれ集める必要がある。リードタイム短縮のためには、各役割の人が複数の情報を必要としているが、その情報が別々の装置に保存されており、手作業により各装置から情報を集めなければならない。
【００１１】
また、各役割の人が別々に情報を集めて作業しているので、それぞれが行った操作情報や運転解析情報を別の役割の人との間で共有することが難しい。例えば、運転スタッフや保全スタッフが生産改善業務で解析した結果や対処情報を、オペレータが行う運転監視などの生産維持業務に迅速に反映することは困難である。またこれとは逆の方向として、オペレータが監視していて異常の発生に気付いた場合、その異常に関するデータや処理情報を生産改善業務側の運転スタッフや保全スタッフに渡すことも困難である。
【００１２】
このように、従来のシステムでは、各役割の人の作業間に連携やつながりがない。
【００１３】
本発明の目的は、プラント内の情報を共有化することで、業務の効率化を図ることができるプラント解析システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のプラント解析システムは、プラントから取得されたデータに基づいてプラントの状態を解析するプラント解析システムにおいて、プラントから取得されるデータに基づいてプラントの診断に用いるキー情報を生成するソフトセンサの定義を受け付ける受付手段と、該受付手段を介して定義された前記ソフトセンサを保存する保存手段と、該保存手段に保存された前記ソフトセンサを用い、プラントから取得されるデータに基づいて前記キー情報をプラント監視用のデータとしてリアルタイムに生成する監視データ生成手段と、該監視データ生成手段により生成された前記プラント監視用のデータをリアルタイムに運転監視用の画面上に表示する監視データ表示手段と、前記プラントから取得されるデータを履歴データとして蓄積する履歴データ蓄積手段と、前記保存手段に保存された前記ソフトセンサを用い、前記履歴データ蓄積手段に蓄積された前記履歴データに基づいて前記キー情報を過去のプラント状態を解析するための解析用データとして生成する解析データ生成手段と、を備えることを特徴とする。
このプラント解析システムによれば、キー情報を生成するソフトセンサを保存し、保存された前記ソフトセンサを用い、プラントから取得されるデータに基づいて前記キー情報をプラント監視用のデータとしてリアルタイムに生成するとともに、保存された前記ソフトセンサを用い、履歴データに基づいて前記キー情報を過去のプラント状態を解析するための解析用データとして生成するので、キー情報を介してプラント内の情報を共有化でき、業務の効率化を図ることができる。
【００１５】
前記保存手段に保存された前記ソフトセンサの内容を前記運転監視用の画面上に表示するロジック表示手段を備えてもよい。
【００１６】
前記ソフトセンサはマハラノビス・タグチ法によるパターン認識を用いたものであってもよい。
【００１７】
前記ソフトセンサは周波数分離処理を含んだものであってもよい。
【００１８】
前記受付手段は、前記運転監視用の画面を介して前記ソフトセンサの定義を受け付けてもよい。
【００１９】
前記ソフトセンサは、前記監視データ表示手段における前記プラント監視用のデータの表示方法を規定する情報を含んでいてもよい。
【００２０】
前記解析データ生成手段により生成された前記解析用データを表示する解析データ表示手段を備え、前記ソフトセンサは、前記解析データ表示手段における前記解析用データの表示方法を規定する情報を含んでいてもよい。
【００２１】
前記表示方法を規定する情報は、表示するデータの束ね方を規定するものであってもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のプラント解析システムによれば、キー情報を生成するソフトセンサを保存し、保存された前記ソフトセンサを用い、プラントから取得されるデータに基づいて前記キー情報をプラント監視用のデータとしてリアルタイムに生成するとともに、保存された前記ソフトセンサを用い、履歴データに基づいて前記キー情報を過去のプラント状態を解析するための解析用データとして生成するので、キー情報を介してプラント内の情報を共有化でき、業務の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】一実施形態のプラント解析システムの構成を示すブロック図。
【図２】生産改善業務および生産維持業務の流れを示すフローチャート。
【図３】「製品ユニット」および「工程ユニット」の構成例を示す図。
【図４】生産維持業務および生産改善業務の流れを示すフローチャート。
【図５】表示画面例を示す図であり、（ａ）は解析結果表示画面を、（ｂ）はＫＰＩ演算定義画面を、（ｃ）はＭＴ解析定義画面を、（ｄ）はステータス変換定義画面を、それぞれ示す図である。
【図６】ソフトセンサのデータ構成と画面表示との対応関係を示す図。
【図７】履歴データの周波数分離処理を行う際の画面表示例を示す図。
【図８】ＭＴ法の利点を示す図であり、（ａ）はマハラノビス距離によりステータスを判定する例を示す図、（ｂ）は各タグの生データを表示する例を示す図。
【図９】データの束ね方を例示する図であり、（ａ）は「タグ別」を、（ｂ）は「設備別」を、それぞれ示す図。
【図１０】「工程別」のデータの束ね方を例示する図。
【図１１】アイテム間の位相差を調整する例を示す図。
【図１２】プラント解析システムの別実施形態の構成を示すブロック図。
【図１３】分散型フィールド制御システムの構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明によるプラント解析システムを分散型制御システムに適用した実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態のプラント解析システムの構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態のプラント解析システムは、プラントにおける過去の運転状況を解析・診断するための解析用端末装置１と、プラント各部に分散配置されたフィールドコントローラを介して、プラントの運転状況をリアルタイムに監視・制御するための運転監視用端末装置２と、各種データを格納するデータ格納装置３と、後述するソフトセンサを格納するソフトセンサ格納装置４と、を備える。
【００２７】
データ格納装置３に格納されるデータには、プラントから得られたプロセスデータ、プロセスアラームデータや運転監視用端末装置２による運転の内容を示す運転操作情報等の履歴データ、プラントの設備に関する情報である設備データ、プラントの設備についての設備台帳情報、プラントで実施されるプロセスに関する工程管理情報、プラントで必要な作業に関する作業管理情報、プラントにおける生産に関する生産管理情報等が含まれる。  
【００２８】
図１に示すように、解析用端末装置１、運転監視用端末装置２、データ格納装置３およびソフトセンサ格納装置４は通信回線５を介して互いに接続される。なお、これらの装置の接続状態やこれらの装置間の通信方式は任意である。
【００２９】
解析用端末装置１には、プラントにおける過去の運転状況を解析・診断するための機能が設けられている。以下、各機能について説明する。
【００３０】
（データリンク機能）
データリンク機能はデータリンク部１１により与えられる。データリンク機能はデータ格納装置３、その他の部位に格納された複数のデータソースから解析・診断に必要な情報を収集する機能である。収集の対象となる情報には、データ格納装置３に格納された履歴データ、設備データ、設備台帳情報、工程管理情報、作業管理情報、生産管理情報が含まれる。また、上記履歴データには、プロセスデータ、プロセスアラーム、運転操作情報が含まれる。履歴データは時刻が対応付けられた時系列データとして、データ格納装置３に格納される。
【００３１】
（情報ユニット化機能）
情報ユニット化機能は情報ユニット化部１２により与えられる。情報ユニット化機能は、設備や工程など、使用者により指定された任意の視点で情報を束ねるとともに、束ねた情報を１つの情報群として提示する機能である。ここでは、特定の視点で束ねた１つの情報群を「ユニット」と呼ぶ。複数のユニットを作ることができ、情報を様々な視点（見方）で束ね、それを提示することができる。
【００３２】
（キー情報化機能）
キー情報化機能はキー情報化部１３により与えられる。キー情報化機能は、「ユニット」として束ねた情報群をもとに、プラントの診断・判断に用いるキー情報（ＫＰＩ）を作成するためのロジックや処理方法を定義する機能である。情報群をキー情報に変換する変換方法、あるいは変換のための処理としては、以下のものがある。これらを適宜組み合わせてロジック等を定義することもできる。
（１）「データの移動平均」や「生データと移動平均の差分」を利用した周波数分離処理（２）四則演算や論理演算を利用した変換処理
（３）平均、最大値、最小値などの統計処理を使用した変換処理
（４）重回帰分析などの多変数解析
（５）マハラノビダス・タグチ法（ＭＴ法）などのパターン認識処理
（６）上記（１）〜（５）により得られた演算結果に基づいて、診断を行う処理；例えば、演算値が５０以上の場合は正常（品質が合格）、５０未満の場合には異常（品質が不合格）など
【００３３】
（診断・判断機能）
診断・判断機能は診断・判断部１４により与えられる。診断・判断機能は、キー情報化機能により定義されたロジックや処理方法を使用して診断処理を実行し、問題発見や原因解析を行う機能である。診断処理としては以下のものがある。
（１）複数のトレンド（プロセスデータの履歴データ値）の重ね合わせ表示によるトレンド間の比較
（２）相関図によるアイテム間の関係の解析
（３）品質管理のための各種方法（ヒストグラム、パレート図、チェックシート、管理図、特性要因図、層別法、散布図など）を用いた調査
【００３４】
（画面表示機能）
画面表示機能は画面表示部１５により与えられる。画面表示機能は、情報ユニット化機能により定義されたユニットの画面表示、診断・判断機能による診断結果や判断結果の画面表示等を行う機能である。また、画面表示機能は後述するソフトセンサのロジックや処理方法を表示する機能を含んでいる。
【００３５】
（ソフトセンサ作成機能）
ソフトセンサ作成機能はソフトセンサ作成部１６により与えられる。ソフトセンサ作成機能は、キー情報化機能により定義されたロジックや処理方法を「ソフトセンサ」という１つのまとまりとして生成、登録する機能である。ソフトセンサはキー情報化機能により定義されたロジックや処理方法と同様、複数生成される。また、生成されたソフトセンサのロジックや処理方法を画面表示機能により画面表示することができ、そのロジックや処理方法を確認することができる。生成されたソフトセンサは、ソフトセンサ格納装置４に格納される。
【００３６】
（ソフトセンサ取込機能）
ソフトセンサ取込機能はソフトセンサ取込部１７により与えられる。ソフトセンサ取込機能は、ソフトセンサ格納装置４に格納されたソフトセンサを取り込む機能である。ソフトセンサ取込機能により取り込まれるソフトセンサは、解析用端末装置１において作成されたものに限られず、運転監視用端末装置２で作成されたものも含まれる。取り込まれたソフトセンサに対しては、画面上への表示等によりそのロジックや処理方法を確認することができる。また、取り込まれたソフトセンサのロジックや処理方法を診断・判断機能により動作させることができる。例えば、データ格納装置３に格納された履歴データに対し、ソフトセンサのロジックや処理方法を診断・判断機能により動作させることで、過去に起きた問題等を解析用端末装置１において再現することができる。
【００３７】
次に、運転監視用端末装置２は、プラントの運転状況をリアルタイムに監視・制御するための装置である。
【００３８】
本実施形態のプラント解析システムでは、プラントの運転状況を監視・制御する機能のみならず、運転監視用端末装置２は上記解析用端末装置１と同様の機能を備えている。図１に示すように、運転監視用端末装置２は、上記データリンク機能を有するデータリンク部２１、上記情報ユニット化機能を有する情報ユニット化部２２、上記キー情報化機能を有するキー情報化部２３、上記診断・判断機能を有する診断・判断部２４、上記画面表示機能を有する画面表示部２５、上記ソフトセンサ作成機能を有するソフトセンサ作成部２６、上記ソフトセンサ取込機能を有するソフトセンサ取込部２７を、それぞれ具備する。
【００３９】
運転監視用端末装置２のソフトセンサ取込機能により取り込まれるソフトセンサは、運転監視用端末装置２において作成されたものに限られず、解析用端末装置１で作成されたものも含まれる。取り込まれたソフトセンサに対しては、画面上への表示等によりそのロジックや処理方法を確認することができる。また、運転監視用端末装置２がプラントからリアルタイムで取得したプロセスデータ等のデータに対し、取り込まれたソフトセンサのロジックや処理方法を診断・判断機能により動作させることで、オンライン解析を行うことができる。さらに、データ格納装置３に格納された履歴データを使用して、過去に起きた問題等を運転監視用端末装置２において再現することもできる。
【００４０】
次に、本実施形態のプラント解析システムの利用形態（利用形態１および利用形態２）について説明する。
【００４１】
（利用形態１）
本実施形態のプラント解析システムでは、生産改善業務において、なんらかの問題に対する原因調査およびその問題の発見が可能となる診断処理の作成を行った場合、その成果を生産維持活動の側へ反映させることができる。
【００４２】
図２は、この利用形態における生産改善業務および生産維持業務の流れを示すフローチャートである。
【００４３】
図２のステップＳ１〜ステップＳ６は、生産改善業務の流れを示しており、生産改善業務は解析用端末装置１を用いて行われる。
【００４４】
図２のステップＳ１では、問題が発生した際に、運転スタッフや保全ステップ等の改善業務担当者がデータ格納装置３から解析用端末装置１に履歴データ等の必要な情報を収集する。ここでは、解析用端末装置１のデータリンク機能により、履歴データ、設備データ、設備台帳情報、工程管理情報、作業管理情報、生産管理情報などから必要な情報が収集される。
【００４５】
次に、ステップＳ２では、改善業務担当者は、収集された情報を用いてユーザが見たい視点に即した情報の束である「ユニット」を作成する。ここでは、解析用端末装置１の情報ユニット化機能を用いて、製品、工程、設備など様々な視点で、必要な情報の切り出しを行う。
【００４６】
図３は、「製品ユニット」および「工程ユニット」の構成例を示す図である。
【００４７】
製品ユニットはプラントで生産される製品に着目し、原料から製品になるまでの各段階において関連するデータを束ねた情報の集合である。図３に示す例では、製品に関するデータが、製品の属性を示す「プロパティ」、製品に関するイメージファイルを示す「ファイル」、製品に関する状態を示す「ステータス」に分類されて格納される。また、製品ユニットに従った表示画面からの展開により参照可能なユニットとして、原料ユニット、工程ユニットおよび環境ユニットが指定されている。
【００４８】
工程ユニットは製品を製造する工程に着目し、各工程の関係や関連するデータを束ねた情報の集合である。図３に示す例では、工程に関するデータが、工程の属性を示す「プロパティ」、製造のフローに関するデータを示す「フロー」等に分類されて格納される。また、工程ユニットに従った表示画面からの展開によって参照可能なユニットとして、人ユニットおよび装置ユニットが指定されている。
【００４９】
次に、ステップＳ３では、改善業務担当者は、ユニット化された情報から、ユーザが診断・判断するためのキー情報を生成するためのロジックや処理方法を定義する。ここでは、解析用端末装置１のキー情報化機能が用いられる。
【００５０】
次に、ステップＳ４では、改善業務担当者は解析用端末装置１の診断・判断機能を用いて、ステップＳ３で定義されたロジックや処理方法により、ユニット化された情報をキー情報に変換し、問題発見や異常の原因調査を試みる。この結果、問題発見や異常の原因調査などが可能であれば、ステップＳ５の判断が肯定され、ステップＳ６へ進む。ステップＳ５の判断が否定されればステップＳ３へ戻り、キー情報を生成するためのロジックや処理方法の検討が繰り返される。
【００５１】
ステップＳ６では、改善業務担当者はステップＳ４で定義されたロジックや処理方法をソフトセンサ化し、このソフトセンサをソフトセンサ格納装置４に格納し、処理を終了する。ここでは、解析用端末装置１のソフトセンサ作成機能が用いられる。
【００５２】
図２のステップＳ１１〜ステップＳ１２は、生産維持業務の流れを示しており、生産維持業務は運転監視用端末装置２を用いて行われる。
【００５３】
図２のステップＳ１１では、維持業務担当者は、ステップＳ６において格納されたソフトセンサをソフトセンサ格納装置４から取得する。この処理は運転監視用端末装置２のソフトセンサ取り込み機能を用いて行われる。
【００５４】
次に、ステップＳ１２では、維持業務担当者は、ステップＳ１１で取り込まれたソフトセンサを使用する。
【００５５】
ここでは、例えば、運転監視用端末装置２のキー情報化機能を用いて、ソフトセンサにより現在のプラントデータをリアルタイムにキー情報に変換することができる。これにより、プラントの状況をリアルタイムに数値化することができるため、例えば運転監視用端末装置２の画面表示機能を介してプラントの状況をグラフィック表示させることができる。また、異常／正常を区別するようなロジックであれば、現在の状況が異常／正常のいずれに属するかをリアルタイムに把握することも可能となる。したがって、ソフトセンサによる解析結果をプラントの監視・制御に有効に活用できる。
【００５６】
さらに、ソフトセンサのロジックや処理方法自体を運転監視用端末装置２に画面表示させることもでき、維持業務担当者がロジックや処理方法を把握することもできる。このため、ソフトセンサを介し、改善業務担当者と維持業務担当者との間で、プラントの解析に関する情報、例えば、解析の手順などを広く共有することが可能となる。
【００５７】
（利用形態２）
本実施形態のプラント解析システムでは、運転監視用端末装置２による監視・制御に問題があった場合、生産改善業務の側で、問題発生時の過去のデータを解析用端末装置１に取り込み、問題発生時の状況を再現させて問題を調査することができる。
【００５８】
図４は、この利用形態における生産維持業務および生産改善業務の流れを示すフローチャートである。
【００５９】
図４のステップＳ２１〜ステップＳ２６は、生産維持業務の流れを示しており、生産維持業務は運転監視用端末装置２を用いて行われる。
【００６０】
図４のステップＳ２１では、オペレータなどの維持業務担当者は運転監視を行うために、プラントのデータソースからリアルタイムに情報を収集する。ここでは、運転監視用端末装置２のデータリンク機能が用いられる。
【００６１】
次に、ステップＳ２２では、維持業務担当者は、収集された情報を用いてユーザが見たい視点に即した情報の束である「ユニット」を作成する。ここでは、運転監視用端末装置２の情報ユニット化機能を用いて、製品、工程、設備など様々な視点で、必要な情報の切り出しを行う。
【００６２】
次に、ステップＳ２３では、維持業務担当者は、ユニット化された情報から、ユーザが診断・判断するためのキー情報を生成するためのロジックや処理方法を定義する。ここでは、運転監視用端末装置２のキー情報化機能が用いられる。
【００６３】
次に、ステップＳ２４では、維持業務担当者は運転監視用端末装置２の診断・判断機能を用いてリアルタイムでの診断・判断を行う。ここでは、ステップＳ２３で定義されたロジックや処理方法により、ユニット化された情報をリアルタイムでキー情報に変換し、維持業務担当者はキー情報に基づいて診断・判断を行う。
【００６４】
このように、ステップＳ２１〜ステップＳ２４の作業を繰り返すことにより、維持業務担当者はキー情報に基づいてリアルタイムにプラントの運転監視を行うことができる。
【００６５】
生産維持業務において問題が生じた場合、維持業務担当者は、例えば、改善業務担当者からの依頼を受けて、図４のステップＳ２５の作業を行う。
【００６６】
ステップＳ２５では、問題発生時の状況を改善業務担当者が解析できるようにするため、維持業務担当者は運転監視用端末装置２のソフトセンサ作成機能を用いて、問題発生時にキー情報を生成するために使用していたロジックや処理方法をソフトセンサ化する。作成されたソフトセンサはソフトセンサ格納装置４に格納される。
【００６７】
ステップＳ３１〜ステップＳ３２は、ステップＳ２５で作成、格納されたソフトセンサを用いて、改善業務担当者が行う作業を示している。この作業は解析用端末装置１を用いて行われる。
【００６８】
ステップＳ３１では、改善業務担当者は、ステップＳ２５において格納されたソフトセンサをソフトセンサ格納装置４から取得する。この処理は解析用端末装置１のソフトセンサ取り込み機能を用いて行われる。
【００６９】
次に、ステップＳ３２では、改善業務担当者は、解析用端末装置１の診断・判断機能を用いて、ステップＳ３１において取得されたソフトセンサのロジックや処理方法によるキー情報への変換処理を確認することができる。ここでは、例えば、問題発生時における履歴データをデータ格納装置３から取得し、履歴データに基づくキー情報への変換を行うことで、問題発生時の状況を再現することもできる。これにより、ロジックや処理方法に存在する問題点などを解析することができる。
【００７０】
また、ステップＳ１〜ステップＳ６（図２）の作業を行うことにより、当該問題の発見や原因解析等に必要なロジックや処理方法を新たに作成することができる。この場合、作成されたロジックや処理方法をソフトセンサとしてソフトセンサ格納装置４に格納することができる。ソフトセンサ格納装置４に格納されたソフトセンサは、上記のように生産維持業務において、運転監視用端末装置２に取り込んで利用することもできる。
【００７１】
このように、ソフトセンサを介して情報を共有化することにより、生産維持業務において問題が生じた場合、その時の状況を生産改善業務の側において再現し、解析することが可能となる。また、生産改善業務の側において問題の発見や原因解析等に必要なロジックや処理方法を新たに作成し、それをソフトセンサとして登録することができる。
【００７２】
以上のように、本実施形態のプラント解析システムによれば、ソフトセンサを介して生産改善業務と生産維持業務との間で双方向にプラントの解析に関する情報を授受し合うことができるので、両業務のリードタイムを短縮できる。
【００７３】
例えば、これまで別々のツールを使用して連携できなかった問題を連携して解決することが可能となる。また、連携がないために、両業務において同じ処理を個々に構築するなどの作業が必要となっていたが、そのような作業の無駄な重複を解消することができる。
【００７４】
また、本実施形態のプラント解析システムによれば、ソフトセンサ格納装置４に生産維持業務および生産改善業務の情報を蓄積でき、これらを共有の情報として生産維持活動と生産改善業務の両方で自由に使用することができる。
【００７５】
例えば、生産維持活動と生産改善活動においてそれぞれ獲得された診断・判断のためのノウハウをソフトセンサとして蓄積し、これを共有の情報として利用できる。また、ノウハウの蓄積により、例えば、運転の上手なオペレータの運転方法を、キー情報を介して客観化できるので、ノウハウを運転の支援情報として有効に利用できる。
【００７６】
さらに、「ユニット」を用いて情報の視点を自由に選択できるため、同じシステムを生産活動の様々な用途に使用することができる。
【００７７】
一般に、プラント運転には様々な役割の人（製造課長、運転スタッフ、保全スタッフ、オペレータなど）が従事しており、役割に応じて、「設備」、「工程」、「品質」、「人」、「原料／エネルギー」などの視点で監視や解析を行っている。本実施形態のプラント解析システムでは、ユーザが望む視点に従って情報をユニット化できるため、多様な用途に対応できる（図３）。
【００７８】
例えば、「工程」視点の場合には、解析用端末装置１により「工程」の解析を行うことができ、また、運転監視用端末装置２において「工程」に関する情報をリアルタイムに監視することができる。
【００７９】
「工程ユニット」は、解析用端末装置１または運転監視用端末装置２において、複数のデータソースから工程にかかわる情報を登録することで作成される。改善業務担当者は、「工程ユニット」に含まれる情報を用いて工程に関する問題の解析を行うことができる。例えば、過去の工程に関する情報と問題が発生している工程に関する情報とを比較して原因調査等を行うことができる。解析に使用されたロジックや処理方法はソフトセンサの形態でソフトセンサ格納装置４に格納される。
【００８０】
一方、維持業務担当者は、このソフトセンサを用いることにより、生データだけでなく、工程に関する加工情報のリアルタイム監視を行うことができる。
【００８１】
また、例えば、「設備」視点の場合には、解析用端末装置１により「設備」の解析を行うことができ、また、運転監視用端末装置２において「設備」に関する情報、例えば設備傾向情報をリアルタイムに監視することができる。
【００８２】
「設備ユニット」は、解析用端末装置１または運転監視用端末装置２において、複数のデータソースから工程にかかわる情報を登録することで作成される。生産改善業務側の保全スタッフは、「設備ユニット」に含まれる情報を用いて設備傾向情報に関する問題の解析を行うことができる。例えば、昨年と今年の設備傾向の違いを見るなど、設備の長期的傾向を比較して劣化の原因調査等をすることができる。
【００８３】
一方、生産維持業務側の保全スタッフは、運転監視用端末装置２を介し、「設備ユニット」に含まれる情報を用いて比較的短期的な設備の状況変化等を監視することができる。また、現在の設備の状態を確認し、あるいは設備の使用状況やパフォーマンス状況を監視できる。
【００８４】
このように、「ユニット」の概念を用いて「設備」や「工程」などの視点を切り替えることで、生産活動に伴う、複数のそれぞれの用途に応じた情報への効率的なアクセスが可能となる。
【００８５】
なお、「工程ユニット」および「設備ユニット」など各ユニットの情報を、それぞれ格納する別々の格納装置を設け、ユニット毎にシステムを分離する構成としてもよい。
【００８６】
また、本実施形態のプラント解析システムによれば、オペレータの運転方法を共有化することもできる。
【００８７】
一般に、生産現場では運転の上手な熟練オペレータの運転方法や技術を継承できる仕組みが要望されている。現状では、オペレータは運転ノウハウを個々に把握しており、例えば本人の退職によりノウハウの継承ができなくなる。
【００８８】
これに対し、本実施形態のプラント解析システムによれば、運転監視用端末装置２のソフトセンサ作成機能を用いることで、運転の上手なオペレータが運転状態を判断するためのロジックや処理方法をソフトセンサとして保存することができる。そのソフトセンサを運転監視用端末装置２に取り込んで使用することで、他のオペレータも同様の運転を行うことが可能となる。また、ソフトセンサとして保存されたロジックや処理方法自体を参照することにより、操作内容、操作量、プロセスデータなどとの関係で具体的な運転ノウハウを直接的に把握することもできる。またこのようなソフトセンサを用いることで、例えば、本システムを新人オペレータに対するナビゲーションシステムとして使用することもできる。
【００８９】
また、本実施形態のプラント解析システムによれば、過去の運転情報を有効に利用することが可能となる。
【００９０】
生産現場では同一品種の製品を生産する場合が多い。しかし、季節に伴う現場環境の変動などの影響のため、一定の品質を維持するために、日々、操作方法や操作量に多少の相違が生じる。現状ではこのような運転情報のデータ化はされておらず、運転情報を有効に活用できていない。また、運転監視中に問題となる傾向を認識した場合、熟練オペレータであれば問題が発生する前に事前処置をすることが多いが、そのような場合の運転情報もデータ化されていない。
【００９１】
これに対し、本実施形態のプラント解析システムによれば、日々の運転における運転状態を判断するためのロジックや処理方法をソフトセンサとして保存し、いつでも使用、参照することが可能となる。現在の運転状況が過去の運転状況に類似する場合、当該過去の運転状況で使用したロジックや処理方法を使用することで、ソフトセンサを有効な運転支援情報として利用できる。また、現在の運転状況が、過去の問題発生時の状況に類似する場合、例えば、生産改善業務の側でこのソフトセンサを用いて今後のトレンド変化を予測することもできる。予測結果が不安定な傾向を示す場合には、生産維持業務担当者に連絡するなどの対処も可能となる。
【００９２】
上記のように、本実施形態のプラント解析システムでは、プラントの状況を解析するパターン認識技術としてマハラノビス・タグチ法（ＭＴ法）を適用することができる。ＭＴ法は多次元情報からパターンを認識する情報処理技術であり、ＭＴ法により、正常状態との相違を検知し、相違する場合に原因がどこにあるかを特定することができる。これにより、設備・機器が正常に稼動しているかどうか、あるいは現在の状況が、これまで正常とされてきた状態に対してどの程度同じ状態と看做せるのかなどの情報を得ることができる。なお、ＭＴ法をプラント運転の解析に適用する技術は、特開２００７−２１３１９４号公報等に開示されている。
【００９３】
プラントの状況を解析するパターン認識技術としてマハラノビス・タグチ法（ＭＴ法）を適用した場合には、生産改善業務においてＭＴ法を用いたオフライン解析を行い、異常等を検出できる条件やロジックが作成できた場合に、その条件やロジックを生産維持業務における監視ロジックとしてオンライン解析に使用することが可能となる。以下、その場合の作業手順（手順１〜４）について説明する。
【００９４】
（手順１）  生産改善業務において、運転スタッフは履歴データに基づき解析用端末装置２を用いてＭＴ法による解析を試行する。履歴データに基づいて様々な条件下でＭＴ法による解析を行い、異常の原因等を特定することができる解析条件を探し出す。
【００９５】
（手順２）  異常の原因等を判別できるような解析条件が見出された場合には、その解析条件をソフトセンサとしてソフトセンサ格納装置４に保存する。また、この場合、運転スタッフは、例えば製造課長に原因調査の結果を報告するとともに、今後の対策として、異常の解析に利用できるソフトセンサが作成された旨を、生産維持業務を担当するオペレータに連絡する。
【００９６】
（手順３）  必要な場合には、オペレータは上記ソフトセンサをソフトセンサ格納装置４から運転監視用端末装置２に取り込む。また取り込まれたソフトセンサの解析条件を、運転監視用端末装置２による監視処理に組み込み、必要なパラメータ設定や監視周期の設定等を行う。
【００９７】
（手順４）  解析条件を組み込んだ後、運転監視用端末装置２による監視処理を動作させると、生産改善業務において作成された解析条件に従った解析内容がそのままオンライン解析に反映される。このため、オペレータは上記異常についての監視を運転監視用端末装置２の画面上で行うことが可能となる。この場合、ＭＴ法による解析結果は、現在の状況と異常な状態との類似性を示すことになるため、異常発生の予兆を比較的早い段階から予知することが可能となり、迅速かつ的確な対処が可能となる。
【００９８】
このように、ＭＴ法を使用することにより、異常が発生する直前ではなく、複数データ間のバランスが崩れてくる予兆の段階を捉えることができ、例えば、異常が発生する数時間前にこれを検知できる可能性もある。検知タイミングが早いほどオペレータが対応できる時間的余裕も生まれ、異常を未然に防止しやすくなる。また、ＭＴ法を適用することにより、解析にかかるリードタイムを短縮するだけでなく、品質維持や生産性向上を図ることができる。
【００９９】
次に、図５〜図８を参照して、本実施形態のプラント解析システムにおける解析で使用されるロジックないしソフトセンサの内容等について、解析用端末装置１および運転監視用端末装置２における画面表示等に即して説明する。これらの画面表示は解析用端末装置１および運転監視用端末装置２の画面表示機能に基づくものである。
【０１００】
図５（ａ）は解析用端末装置１または運転監視用端末装置２に画面表示される解析結果表示画面を例示したものである。
【０１０１】
図５（ａ）の例では、解析結果表示画面５１に領域５１ａ〜５１ｅが設けられている。領域５１ａには所定のプロセスデータ（ＴＡＧ１）の値の履歴が、領域５１ｂには所定のプロセスアラームの発生履歴が、領域５１ｃには演算式を用いて定義されたキー情報（ＫＰＩ）の履歴が、領域５１ｄには所定の定義に従ったＭＴ法による解析結果が、領域５１ｅには所定の定義に従うステータスの履歴が、それぞれ表示される。領域５１ａ〜５１ｅの表示は、横軸を共通の時刻とするグラフィック表示により、それぞれの履歴や解析結果等を示している。領域５１ｄに表示されるＭＴ法による解析結果および領域５１ｅに表示されるステータスも、それぞれキー情報（ＫＰＩ）ないしその履歴に相当する。
【０１０２】
領域５１ａに表示されるプロセスデータの値の履歴および領域５１ｂに表示されるプロセスアラームの発生履歴は、それぞれ解析用端末装置１または運転監視用端末装置２のデータリンク機能により、データ格納装置３等から取得される。
【０１０３】
図５（ｂ）は、領域５１ｃに表示されるキー情報（ＫＰＩ）の演算式を定義するためのＫＰＩ演算定義画面５２ｃを示している。ユーザは解析用端末装置１および運転監視用端末装置２を介してＫＰＩ演算定義画面５２ｃによりキー情報（ＫＰＩ）の演算式を定義することができる。また、この定義内容はソフトセンサの情報の一部を構成し、ソフトセンサ格納部４に格納される。
【０１０４】
図５（ｃ）は、領域５１ｄに表示されるＭＴ法による解析方法を定義するためのＭＴ解析定義画面５２ｄを示している。ユーザは解析用端末装置１および運転監視用端末装置２を介してＭＴ解析定義画面５２ｄによりＭＴ法による解析方法を定義することができる。また、この定義内容はソフトセンサの情報の一部を構成し、ソフトセンサ格納部４に格納される。
【０１０５】
図５（ｄ）は、領域５１ｅに表示されるステータスの内容を定義するためのステータス変換定義画面５２ｅを示している。ユーザは解析用端末装置１および運転監視用端末装置２を介してステータス変換定義画面５２ｅによりステータスの内容を定義することができる。図５（ｄ）の例では、ＭＴ解析定義画面５２ｄ（図５（ｃ））による定義に従って解析されたＭＴ法による解析結果を、ステータス（正常／異常）に反映するように定義している。この定義内容はソフトセンサの情報の一部を構成し、ソフトセンサ格納部４に格納される。
【０１０６】
図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示す定義画面を用いて定義された定義内容はソフトセンサとして登録（ソフトセンサ格納装置４に保存）される。また登録されたソフトセンサを取り込むことにより、解析用端末装置１および運転監視用端末装置２において、それらの定義内容を使用した図５（ａ）に相当する形態の画面を表示させ、プラント解析に使用することができる。また、登録されたソフトセンサを取り込むことにより、解析用端末装置１および運転監視用端末装置２の画面上にその定義内容自体を示す画面、すなわち、図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示す定義画面、あるいは定義画面と同等の内容を表示する画面を表示させることもできる。これにより、ソフトセンサとして登録された、解析のためのロジック等を自由に参照することが可能となる。
【０１０７】
図５（ａ）の例では、ステータス（正常／異常）の判定にＭＴ法による解析結果を用いている。このような解析ロジックないし処理方法が有効であることが認められた時点で、解析用端末装置１または運転監視用端末装置２を介し、この解析ロジック等をソフトセンサとして登録することができる。上記のように、解析ロジックないし処理方法が有効であると認められる場面は、生産改善業務および生産維持業務のいずれかに限定される必要はなく、また、一旦登録されたソフトセンサを利用する場面も、生産改善業務および生産維持業務のいずれかに限定されない。生産改善業務の側で登録したソフトセンサを生産維持業務の場面で利用することができ、またその逆も可能である。このようにソフトセンサを双方向に登録、利用可能とすることで、プラント解析に関する情報の共有化を図ることができる。
【０１０８】
図６は、ソフトセンサのデータ構成と、画面表示との対応関係を示す図である。
【０１０９】
図６に示すように、ソフトセンサは解析に使用されるデータ名の一覧と、それらデータに含まれるキー情報の定義と、データと定義ファイルのリンク情報であるセンサ管理情報とを含んで構成される。図６の例では、解析結果表示画面５１に対応する場合が示されており、データ名の一覧は領域５１ａ〜領域５１ｅに表示されるデータに対応し、キー情報の定義は図５（ｂ）〜図５（ｄ）に示す定義画面における定義内容に対応している。このようなソフトセンサの内容（データ名の一覧およびキー情報の定義）を解析用端末装置１または運転監視用端末装置２の画面上に表示させることにより、上記のように、解析ロジックないし処理方法を直接的に把握することができる。
【０１１０】
図７は、「データの移動平均」を用いて履歴データの周波数分離処理を行う際の画面表示例を示している。上記のように、周波数分離処理は、ロジック等を定義する際の一手法として用いられる。
【０１１１】
図７の例では、元データがトレンドグラフ画面５３として示され、このデータの移動平均（低周波領域）がトレンドグラフ画面５３Ａとして示されている。また、元データと移動平均との差分（高周波領域）がトレンドグラフ画面５３Ｂとして示されている。このような処理により得られたデータを用いてキー情報を定義することができる。例えば、低周波領域のデータを用いてステータスを定義することにより、過渡的な挙動に起因する異常発生の誤検知などを防止できる。また、周波数分離処理は、履歴データなどの元データのみならず、時刻の関数の形態をとるキー情報に対して広く施すこともできる。
【０１１２】
図８は、本実施形態においてキー情報（ＫＰＩ）を作成するためのロジックの１つとして挙げられるＭＴ法の利点を示す図である。図８（ａ）は各タグ（プロセスデータ）におけるマハラノビス距離によりステータスを判定する例を示している。このマハラノビス距離は、解析対象となるデータ群と、正常と判断される履歴データ群との間の距離を示すものであり、マハラノビス距離が大きいほど、正常時のパターンから各タグの状態が離れていることを示す。図８（ａ）の例では、各タグ（図８（ａ）におけるＴＡＧ  Ａ，Ｂ，Ｎ，・・・）のマハラノビス距離およびマハラノビス距離の総和（図８（ａ）における「全タグ」）がキー情報として定義され、これらのマハラノビス距離の総和に基づいてステータスが判断される。一方、図８（ｂ）は図８（ａ）と同一時刻帯における各タグの生データを表示する例を示している。
【０１１３】
図８（ａ）に示すように、プラントの状態が異常状態に近づくとマハラノビス距離が拡大するため、マハラノビス距離を監視することで、異常の発生を検知することができる。図８（ａ）の例では、時刻ｔ２で異常が発生したものと判定できる。また、図８（ａ）に示すように、時刻ｔ０において運転条件が切り替えられた場合、時刻ｔ０以降、定常状態が得られるまでの間、マハラノビス距離は全体として縮小している。しかし、時刻ｔ１においてマハラノビス距離が拡大傾向に転じているため、これを捉えて異常の前兆を認識することが可能となる。このため、ステータスが異常を示す時刻ｔ２よりも前に、異常の発生を予知することが可能となる。
【０１１４】
これに対し、図８（ｂ）に示すように、従来のシステムのように、各タグの生データのみを画面表示させても、オペレータが異常の前兆を捉えることは困難である。
【０１１５】
このように、ＭＴ法を適用し、図８（ａ）に示すような画面を運転監視用端末装置２において表示させることにより、オペレータは異常発生を比較的早い段階から予知することが可能となり、異常の発生を回避するための迅速かつ的確な対処が可能となる。
【０１１６】
以上説明したように、本実施形態のプラント解析システムによれば、生産維持業務と生産改善業務で共通に使用でき、情報を共有できるツールを提供することができる。また、生産改善業務で発見した問題や解決策をプラントの運転に迅速に反映できる。また、プラント運転における処理の問題点を、生産改善業務の側で迅速に確認し、解析することができる。
【０１１７】
また、本実施形態のプラント解析システムによれば、ソフトセンサを介して生産維持業務と生産改善業務との間で情報が共有され、両業務を連携させることができる。このため、業務サイクルの回転を速めることができ、生産リードタイムの短縮が可能となる。また、限られた時間の中で問題解決や品質向上を図ることができる。
【０１１８】
次に、本発明のプラント解析システムで使用されるソフトセンサの構成要素等について説明する。
【０１１９】
一般に、ソフトセンサとは、オンラインで測定可能な変数と測定困難な変数の間で数値モデルを構築し、目的とする測定困難な変数を測定可能な変数に基づいて推定する手法である。ソフトセンサを用いることにより、簡単に測定することが困難なプロセス変数や各種の指標を、分析機器等を使用することなく求めることが可能となる。
【０１２０】
本発明のプラント解析システムで使用されるソフトセンサの構成要素を、（１）データ構成、（２）データの束ね方、（３）データ加工処理の定義、および、（４）アイテム前処理情報、という４つに分類することができる。以下、それぞれの分類について説明する。
【０１２１】
（１）データ構成
データ構成として、「プロセスデータのアイテム名」、「イベント名」、「データ変換アイテム名」、「演算アイテム名」、「監視ステータス変換アイテム名」、および「ＭＴ解析アイテム名」を例示することができる。
【０１２２】
「プロセスデータのアイテム名」は、解析や監視で使用されるプロセスデータのタグ名である。例えば、解析のためにプロセスデータを取得する場合、その取得先のデータソース（タグ名）などが該当する。
【０１２３】
「イベント名」は、解析や監視で使用されるイベント名ないしイベントの種類である。例えば、プロセスアラーム、システムアラーム、オペレーションガイダンスメッセージ、エンジニアリングメンテナンスメッセージ、操作履歴、特注メッセージ、サーバ内部エラー等が挙げられる。
【０１２４】
「データ変換アイテム名」は、１つのプロセスデータに対する加工処理について、その加工の種類を示すものである。例えば、時間差分、移動平均、生値と移動平均の差分などが挙げられる。
【０１２５】
「演算アイテム名」は、プロセスデータ等の複数アイテムを使用した演算処理についてのその演算の種類を示すものである。
【０１２６】
「監視ステータス変換アイテム名」は、プロセスデータ等のアイテムの値を条件として使用した監視ステータスを示すものである。監視ステータスとしては、例えば、特定のプロセス値のデータ値が５０以上の場合に「Ｈｉｇｈ」、そのデータ値が２０以上５０未満の場合に「Ｎｏｒｍａｌ」、そのデータ値が２０未満の場合に「Ｌｏｗ」の値をとるようなものを示すことができる。
【０１２７】
「ＭＴ解析アイテム名」は、プロセスデータ等の複数アイテムの値に対してＭＴ解析処理を行う場合における、そのＭＴ解析処理を示すものである。
【０１２８】
（２）データの束ね方
データの束ね方は監視結果や解析結果の表示方法に関するものであり、「タグ別」、「設備別」、および、「工程別」がある。それぞれの表示方法における表示アイテムを定義することにより、各表示方法による表示が可能とされている。
【０１２９】
図９および図１０は、データの束ね方を例示する図である。
【０１３０】
「タグ別」は、タグ名ごとにプロセス値等を示す表示方法であり、図９（ａ）に例示される。この例では、特定のタグについて流量、圧力および温度のトレンドが示されている。
【０１３１】
「設備別」は、設備視点で（設備名ごとに）まとめられたプロセスデータやイベントを示す表示方法であり、図９（ｂ）に例示される。この例では、設備（ポンプ）視点でまとめられたプロセスデータ等のトレンドが示されている。
【０１３２】
「工程別」は、工程視点で（工程ごとに）プロセスデータやイベントを示す表示方法であり、図１０に例示される。この例では、一連の工程（大工程）が部分（小工程１、小工程２など）に分離され、それぞれの部分ごとにプロセスデータ等のトレンドが示されている。
【０１３３】
（３）データ加工処理の定義
データ加工処理の定義として、「データ変換」、「演算処理」、「監視ステータス変換」、および、「ＭＴ演算」がある。
【０１３４】
「データ変換」としては、図７に示したように、プロセスデータの移動平均を計算して低周波成分だけを取り出し、あるいは、生値と移動平均の差分を計算することで高周波成分を取り出す処理等を挙げることができる。このようにソフトセンサ情報には、運転スタッフやオペレータがどのような前処理をしたかについての情報も含まれる。
【０１３５】
「演算処理」は、加算、減算、乗算、除算、論理演算、指数演算などを用いた「演算の定義」と、その演算で使用するアイテムを特定する「アイテムリスト」と、演算結果に対する判定基準等を与える「閾値」と、を含む。
【０１３６】
「監視ステータス変換」は、加算、減算、乗算、除算、論理演算、指数演算、条件の定義（Ｉｆ文の定義）などを用いた監視のための「演算の定義」と、その演算で使用するアイテムを特定する「アイテムリスト」と、演算結果に対する判定基準等を与える「閾値」と、を含む。
【０１３７】
「ＭＴ演算」は、後述する「ＭＴ解析条件定義」と、基準データとして使用するアイテムを指定する「アイテムリスト」と、基準空間作成時の空間データを指定する「基準空間データ」と、ＭＴ距離の演算結果に対する判定基準等を与える「閾値」と、を含む。「ＭＴ解析条件定義」は、アイテムごとに、「使用する特徴量」、「標本線の位置」、「標本線の本数」、「標本線の１本ごとの値」、および「解析する間隔（周期）」を含む。
【０１３８】
（４）アイテムの前処理情報
アイテムの前処理情報としては、「位相調整情報」を挙げることができる。「位相調整情報」は複数アイテムのトレンド間の移動ずれを調整するための情報（位相差）である。
【０１３９】
図１１は、「位相調整情報」に従ってアイテムＡおよびアイテムＢ間の位相差を調整する例を示している。この例では、アイテムＢのトレンドの位相をアイテムＡのトレンドに合わせ込むように一定時間（２０分間）だけずらすことで、アイテムＡと近似するトレンドを得ている。図１１において、位相調整前におけるアイテムＢのトレンドを点線５４で、位相調整後におけるアイテムＢのトレンドを実線５５で、アイテムＡのトレンドを実線５６で、それぞれ示している。位相調整後、例えば、実線５５で示すトレンドと実線５６で示すトレンドとの間に上述の「ＭＴ演算」を適用することにより、アイテムＡおよびアイテムＢ間におけるトレンドの類似性等を解析することができる。
【０１４０】
図１２は、本発明によるプラント解析システムの別実施形態の構成を示すブロック図である。
【０１４１】
図１２に示すように、このプラント解析システムは、オフラインで異常解析を行うためのオフライン異常解析システム６と、オンラインで異常監視を行うためのオンライン異常監視システム７と、ソフトセンサを格納するデータベース８とを備える。
【０１４２】
図１２に示すように、オフライン異常解析システム６には、オフライン異常解析システム６を用いたソフトセンサの作成を受け付けるソフトセンサ作成部６１と、データベース８からソフトセンサを取り込むソフトセンサ取り込み部６２と、ソフトセンサ取り込み部６２により取り込まれたソフトセンサを用いたオフライン解析を実行する異常解析部６３と、プラントのデータを収集するデータ収集部６４と、異常解析結果、異常監視結果、その他、オフライン異常解析システム６のユーザに対して必要な情報を提供する解析画面６５と、が設けられている。
【０１４３】
オンライン異常監視システム７には、オンライン異常監視システム７を用いたソフトセンサの作成を受け付けるソフトセンサ作成部７１と、データベース８からソフトセンサを取り込むソフトセンサ取り込み部７２と、ソフトセンサ取り込み部７２により取り込まれたソフトセンサを用いたオンライン監視を実行する異常監視部７３と、プラントのデータを収集するデータ収集部７４と、異常解析結果、異常監視結果、その他、オンライン異常監視システム７のユーザに対して必要な情報を提供する監視画面７５と、が設けられている。
【０１４４】
また、データベース８には、ソフトセンサ作成部６１およびソフトセンサ作成部７１を介して作成されたソフトセンサを保存する処理を実行するソフトセンサ保存処理部８１と、ソフトセンサ保存処理部８１により保存されたソフトセンサを読み込んでオフライン異常解析システム６およびオンライン異常監視システム７に提供するソフトセンサ読込部８２と、が設けられている。
【０１４５】
オフライン異常解析システム６およびオンライン異常監視システム７では、生産業務のノウハウ情報等をソフトセンサとして作成することができ、そのソフトセンサをデータベース８に保存することができる。例えば、どのようなプロセスデータを使用し、どのような加工データを使用して監視や解析を行っているかなど、運転スタッフやオペレータが取り扱う情報の定義を、運転スタッフやオペレータがソフトセンサとして作成する。作成されたソフトセンサはソフトセンサ保存部８１によりデータベース８に保存される。
【０１４６】
図９および図１０に示したように、運転スタッフやオペレータが作成したソフトセンサによる監視結果や解析結果は、プロセスデータを単に並べて表示するだけではなく、ポンプ等の設備単位でタグデータをまとめて表示させ、あるいは工程別に表示させることができる。データの束ね方はユーザがどのような視点で見るのかを情報化したものであり、これもソフトセンサ情報として取り扱うことで、これを生産業務のノウハウ情報として作成、保存することができることになる。
【０１４７】
また、図１１に示したように、アイテム間で位相がずれている場合に、トレンドの位相を揃えたうえで、監視や解析を行うことができる。このような位置調整情報もソフトセンサ情報（前処理情報）として取り扱うことで、これを生産業務のノウハウ情報として作成、保存することが可能となる。
【０１４８】
次に、ソフトセンサを利用した生産維持業務と生産改善業務との連携について説明する。
【０１４９】
オフライン異常解析システム６およびオンライン異常監視システム７の一方で出力されたソフトセンサを他方が取り込むことにより、生産維持業務と生産改善業務との連携を図ることが可能となる。具体的にはオフライン異常解析システム６およびオンライン異常監視システム７の一方で出力されたソフトセンサを他方が直接取り込んでもよく、あるいは、一旦、データベース８に格納されたソフトセンサを取り込んでもよい。
【０１５０】
連携の形態としては以下のものがある。
【０１５１】
第１に、過去に発生した問題に対して、生産改善業務側で原因解析し、対応処理や検知処理を即時に生産維持業務側に反映させることができる。この場合の手順を以下に述べる。
【０１５２】
（１）生産改善業務において、問題発生時に運転スタッフや保全スタッフなどの改善業務担当者は、異常の原因を調べるために、オフライン異常解析システム６のデータ収集部６４の機能を使用して複数のデータソースから調査に必要な情報（履歴データ）を集める。
【０１５３】
（２）改善業務担当者は、集めた情報についてオフライン異常解析システム６の異常解析部６３の機能を使用して異常解析を行う。
【０１５４】
（３）異常の原因が判れば、改善業務担当者は、それを検知する処理をオフライン異常解析システム６のソフトセンサ作成部６１の機能を使用してソフトセンサ化する。このソフトセンサはオンライン異常監視システム７におけるリアルタイム検知に使用可能なものとして作成される。作成されたソフトセンサはソフトセンサ保存処理部８１の機能によりデータベース８に格納される。
【０１５５】
（４）生産改善業務担当者が問題の原因を解明しソフトセンサ化した旨は、オペレータなどの生産維持業務担当者に伝えられる。生産維持業務担当者は、オンライン異常監視システム７の監視画面７５を介し、ソフトセンサ取り込み部７２の機能を使用してオフライン異常解析システム６で作成されたソフトセンサの取り込みを行う。この場合、
【０１５６】
（ａ）ソフトセンサを取り込むと、オフライン異常解析システム６で使用したタグデータが自動で定義される。
【０１５７】
（ｂ）また、自動で定義されたタグデータをオンライン異常監視システム７で再定義することもできる。
【０１５８】
（５）取り込まれたソフトセンサは、オンライン異常監視システム７の異常監視部７２の機能により異常監視のために利用され、オンライン異常監視システム７において前回発生した問題が起きないかリアルタイムで監視することが可能となる。
【０１５９】
次に、第２の連携形態として、生産維持業務においてオンライン異常監視システム７で問題が起きた場合に、その診断処理をオフライン異常解析システム６に取り込んで、過去データを使用して問題を再現し、これを調査する場合の手順について述べる。
【０１６０】
（１）生産維持業務において、オペレータなどの改善維持業務担当者は、運転監視を行うためにオンライン異常監視システム７のデータ収集部７４の機能を使用して複数のデータソースから調査に必要な情報を集める。
【０１６１】
（２）改善維持業務担当者は、異常監視部７２の機能を用いて、収集した情報をもとにオンライン異常監視を行い、問題が起きていないかの確認を行う。ここで問題が発生した場合、生産維持業務担当者は製造課長に報告し、製造課長は問題を確認して生産改善業務担当者に原因調査を依頼する。生産改善業務担当者は、生産維持業務担当者に問題が発生したときの時間と、問題を発見した監視処理の手順のキー情報（ＫＰＩ）化処理を提供してもらうように依頼する。
【０１６２】
（３）生産維持業務担当者は依頼を受け、オンライン異常監視システム７のソフトセンサ作成部７１の機能を使用して問題を発見した監視処理の手順をソフトセンサ化する。このソフトセンサは、オフライン異常解析システム６で再現条件を作るために利用可能なものとして作成される。作成されたソフトセンサはデータベース８に格納される。
【０１６３】
（４）生産改善業務担当者は、オフライン異常解析システム６の解析画面６５を介し、ソフトセンサ取り込み部６２の機能を使用してオンライン異常監視システム７で作成されたソフトセンサの取り込みを行う。
【０１６４】
（ａ）ソフトセンサの取り込みを行うと、オンライン異常監視システム７で使用したタグデータが自動で定義される。
【０１６５】
（ｂ）また、自動で定義されたタグデータをオフライン異常解析システム６で再定義することもできる。
【０１６６】
（５）生産改善業務担当者は、取り込まれたソフトセンサについてＫＰＩ化機能により処理を確認する。次に、データ収集部６４の機能により問題が発生した時刻の過去データを取得し、異常解析部６３の機能を用いて問題が再現できるか調査する。問題が再現できる場合に、異常解析部６３の機能を用いて異常解析を行い、原因の解析処理を進める。
【０１６７】
このように、オフライン異常解析とオンライン異常監視の両者でソフトセンサを利用することで、相互の連携が可能となる。
【０１６８】
次に、ソフトセンサを運転技術や運転情報の共有化に活用する例を示す。
【０１６９】
通常、ベテランのオペレータなどの熟練スタッフは運転のノウハウを個人ごとにもっているため、退職してしまうと同じ運転ができなくなるという問題が生産現場において生じるおそれがある。
【０１７０】
そこで、熟練スタッフがプラント運転で行っている作業のロジックをオンライン異常監視システム７においてソフトセンサとして作成し、データベース８に格納することにより、作業のロジックを共有化することが可能となる。プラント運転時には、データベース８からオンライン異常監視システム７にこのソフトセンサを取り込むことで、熟練スタッフと同様の作業ロジックに従った運転や解析が可能となる。これにより、熟練スタッフが退職後も、そのソフトセンサを使用することで同様の運転や解析が実行できる。
【０１７１】
また、新人スタッフはデータベース８から熟練スタッフの運転方法、解析方法のソフトセンサを参照することができる。これにより、運転や解析がうまく行われた場合のデータ加工処理やプロセスデータを用いた運転や解析の再現が可能となる。
【０１７２】
本発明によるプラント解析システムの構成要素は、フィールド制御システムの任意の部位に実装することが可能である。
【０１７３】
図１３は、分散型フィールド制御システムの構成例を示すブロック図である。
【０１７４】
図１３に示すように、プラントにはフィールドコントローラ２０，２０，・・・が分散配置され、フィールドコントローラ２０，２０，・・・はフィールドバス７０を介して操作監視装置３０と接続されている。これにより、操作監視装置３０を使用するオペレータは、フィールドコントローラ２０，２０，・・・を介してプラント全体について操作や監視を行うことができる。
【０１７５】
また、フィールドバス７０には、プラントの保全業務等を行うためのエンジニアリング用端末装置５０およびプラントに設置されたフィールド機器の保全情報等を管理する機器管理システム６０が接続されている。
【０１７６】
さらに、操作監視装置３０の上位には、高度制御やデータ蓄積、データ解析等を実行することによりプラント運転を支援するための運転支援システム８０が設けられている。
【０１７７】
このような構成を備えるフィールド制御システム内に本発明によるプラント解析システムを構築する場合には、例えば、オフライン異常解析システム６およびデータベース８に対応する要素を、運転支援システム８０あるいは操作監視装置３０に設けることができる。
【０１７８】
また、オンライン異常監視システム７に対応する要素を、操作監視装置３０あるいはフィールドコントローラ２０に設けることができる。操作監視装置３０にオンライン異常監視システム７に対応する要素を実装する場合には、フィールドコントローラ２０，２０，・・・に監視のための演算処理を行う必要がなくそのための負担を与えないという利点がある。また、フィールドコントローラ２０に異常検知ロジックなどのオンライン異常監視システム７に対応する要素を実装し、フィールドコントローラ２０におけるオンライン異常監視の演算結果を操作監視装置３０がフィールドバス７０を介して収集することにより、生産改善業務の側で作成した異常検知処理の結果を操作監視装置３０において統合的に監視可能となる。
【０１７９】
さらに、オンライン異常監視システム７に対応する要素を実装したコンピュータ９０（図１３）をフィールドバス７０に接続し、コンピュータ９０において実行された演算結果を、フィールドバス７０を介してフィールドコントローラ２０，２０，・・・に書き込んでもよい。フィールドコントローラ２０，２０，・・・に書き込まれた演算結果を、フィールドバス７０を介して操作監視装置３０が収集することにより、オンライン異常監視をフィールドコントローラ２０において実行する場合と同様の動作状態を得ることができる。しかし、この場合にはフィールドコントローラ２０，２０，・・・に要求される演算処理は軽微なものとなり演算の負荷を大幅に軽減できる。
【０１８０】
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、プラントから取得されたデータに基づいてプラントの状態を解析するプラント解析システムに対し、広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１８１】
３      データ格納部（履歴データ蓄積手段）
４      ソフトセンサ格納部（保存手段）
８      データベース（保存手段）
１３，２３  キー情報化部（受付手段）
１４      診断・判断部（解析データ生成手段）
２４      診断・判断部（監視データ生成手段、解析データ生成手段）
２５      画面表示部（監視データ表示手段）
６１      ソフトセンサ作成部
６３      異常解析部（監視データ生成手段、解析データ生成手段）
６５      解析画面（監視データ表示手段、解析データ表示手段）
７１      ソフトセンサ作成部
７３      異常監視部（監視データ生成手段、解析データ生成手段）
７５      監視画面（監視データ表示手段、解析データ表示手段）
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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