JP2007257581A - 故障解析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 故障装置に関連する装置の状態やプラントの運転状態を加味して故障装置に故障部位を特定し、信頼性が高く迅速な故障復旧を可能とすることである。
【解決手段】 エラーログ収集手段１６は装置のエラーログを収集し装置エラーログファイル１２に記憶し、装置エラーログファイル１２のエラーログに基づき故障検出手段１７により故障発生順に装置故障リストを作成する。装置構成取得手段１８は装置構成情報データベース１４に基づいて故障装置に関連する他の装置構成を取得し、プラント運転状態取得手段１９は装置故障取得手段１８で取得された故障装置に関連する装置の運転状態を取得する。故障装置同定手段２０は装置故障データベース１５に基づいて故障装置の故障部位を同定し、その同定された故障部位を表示手段２１は表示装置に表示出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラントを監視制御する演算処理装置等の装置の故障を解析する故障解析装置に関する。

例えば、プラントを制御する制御装置はコンピュータをはじめとする演算処理装置で構成され、高い信頼性が要求される。そこで、制御装置自体に自己診断機能を設け、周期的に診断を行い、この診断結果をメモリへエラーログとして記憶するようにしている。そして、エラーログに基づいて故障解析をし故障の復旧処理を行い、制御装置の健全性を維持するようにしている。

一般に、制御装置は複数の基板から構成され、エラーを発生する対象の機能が複数の基板に跨がって分散されることがあり、また、基板間の故障もある。従って、エラーが発生した場合には、エラーに関連する複数の基板を順次交換したり、基板の接続部の絞り込みを行う必要があるので、故障復旧までに多大の手間と時間を要する。

コントローラの故障解析装置として、故障部所を絞って復旧を早期に、かつ作業員の負担も軽減できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。この故障解析装置はシーケンスコントローラ内に内蔵され、故障解析装置はエラーログ解析手段及び故障データベースを有し、メモリにはエラーログが登録されている。そして、エラーログ解析手段は、エラーログを取込み故障データベースを参照して故障部位と該当する確率による故障部位を特定する情報を故障情報として外部へ出力する。また、故障データベースは、予めエラーコード毎に故障部位と故障確率とをデータベースで保存する。
特開平１０−１２４１４１号公報

しかしながら、特許文献１の故障解析装置では、故障部位の明確な特定ではなく故障発生を確率で優先度付けして故障範囲を示すものであるので、故障部位を明確に特定できない。故障した部位を復旧する保守作業としては、故障した部位以外の関連する装置や制御対象のプラントの状態も考慮して行う必要があるので、故障部位を明確に特定できないと適切な復旧作業ができない。

本発明の目的は、故障装置に関連する装置の状態やプラントの運転状態を加味して故障装置に故障部位を特定し、信頼性が高く迅速な故障復旧ができる故障解析装置を提供することである。

本発明の故障解析装置は、装置のエラーログを収集し装置エラーログファイルに記憶するエラーログ収集手段と、前記装置エラーログファイルのエラーログに基づき故障発生順に装置故障リストを作成する故障検出手段と、装置構成をデータベース化した装置構成情報データベースに基づいて故障装置に関連する他の装置構成を取得する装置構成取得手段と、前記装置故障取得手段で取得された故障装置に関連する装置の運転状態を取得するプラント運転状態取得手段と、装置の種類別にエラー定義をデータベース化した装置故障データベースに基づいて故障装置の故障部位を同定する故障装置同定手段と、前記故障装置同定手段で同定された故障部位を表示出力する表示手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、収集したエラーログからプラントにおける装置の運転状態を考慮した真の故障装置とその故障部位を同定できるので、信頼性が高く迅速な故障復旧ができる。また、故障装置がプラント運転への影響範囲を具体的に迅速に把握できる。故障装置がネットワーク機器である場合においてもプラントの運転でどこまで影響するか迅速に把握でできる。また、故障装置の基板交換作業を容易に行うことが可能となる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる故障診断装置のブロック構成図である。故障診断装置１１は、装置のエラーを記憶する装置エラーログファイル１２、装置のエラーの発生順に装置故障情報が蓄えられる装置故障リスト１３、システム内の装置構成をデータベース化した装置構成情報データベース１４、装置の種類別にエラー定義をデータベース化した装置故障データベース１５を有する。

また、装置のエラーを一定周期で収集し装置エラーログファイル１２に記憶するエラーログ収集手段１６、装置エラーログファイル１２から故障装置を検出し故障発生順に装置故障リスト１３を作成する故障検出手段１７、装置故障リスト１３から故障した装置を取得してその装置に関連する他の装置構成を取得する装置構成取得手段１８、故障装置に関連する装置の運転状態を取得するプラント運転状態取得手段１９、装置故障データベース１５に基づいて故障装置の故障部位を同定する故障装置同定手段２０、同定された装置の故障部位を表示装置に表示出力する表示手段２１を有する。

装置エラーログファイル１２は、図２に示すように、装置名称、基板タイプ、故障発生時刻、エラー情報の各項目から構成され、各装置から収集した装置のエラーの情報を記憶するファイルである。装置故障リスト１３は、図３に示すように、装置名称、基板タイプ、故障発生時刻、エラー情報の各項目から構成され、故障発生順に装置故障情報が蓄えられる。

装置構成情報データベース１４は、図４に示すように、装置名称、基板タイプ、構成、ＩＮ、ＯＵＴの各項目から構成され、システム内の装置構成の構成情報をデータベースとしている。この装置構成情報データベース１４は、装置内の基板構成にかかわる情報に加え、他の装置との関連付け情報（ＩＮ、ＯＵＴ）を有している。他の装置との関連付け情報（ＩＮ、ＯＵＴ）は、装置の入出力関係（上流下流関係）である。

装置故障データベース１５は、図５に示すように、基板タイプ、エラーコード、エラー項目、エラー内容、解析コード、関連情報の各項目から構成され、装置の種類別にエラー定義をデータベースとしている。この装置故障データベース１５は、基板タイプ毎に定義されたエラー項目をデータベース化したものであり、エラー項目に対して故障原因を関連情報と解析コードとして定義している。

エラーログ収集手段１６は、プラントのネットワーク上の装置からのエラーを一定周期で収集し装置エラーログファイル１２に記憶する。故障検出手段１７は装置エラーログファイル１２から故障装置を検出し、故障発生順に装置故障リスト１３を作成する。装置構成取得手段１８は装置故障リスト１３から故障した装置を取得して、その装置に関連する他の装置構成を取得する。プラント運転状態取得手段１９は故障装置に関連する装置の運転状態を取得する。故障装置同定手段２０は、故障装置、装置構成、装置の運転状態、装置のエラー定義がされた装置故障データベース１５から故障装置の故障部位を同定する。そして、表示手段２１は、故障装置同定手段２０で同定された装置の故障部位を図示省略の表示装置に表示出力する。

次に動作について説明する。故障検出手段１７は、エラーログ収集手段１６が定期的に収集した各装置の装置エラーログファイル１２を読み込みエラー発生している装置を検出する。そして、エラー発生している装置を検出すると、装置エラーログファイル１２から装置エラー情報を取り出し、図３に示す装置故障リスト１３のデータ構成に従い、装置故障リスト１３に発生時間順にデータを書き込む。また、その装置エラー発生を装置構成取得手段１８に通知する。

装置構成取得手段１８は、装置故障リスト１３より装置エラーを発生した装置を時系列に抽出し、その故障装置の構成情報を装置構成情報データベース１４より取得する。図４に示すように装置構成情報データベース１４は、装置内の基板構成にかかわる情報と他の装置との関連付けをデータデースにまとめている。装置構成取得手段１８は、装置エラーで検出した装置を対象に装置構成情報データベース１４より、基板情報、他装置との関連情報を取得する。装置構成取得手段１８は、取得した装置構成情報をプラント運転状態取得手段１９に受け渡す。

プラント運転状態取得手段１９は、受け渡された装置情報を基に装置の稼動状態を取得する。装置構成でマルチ（２重化装置）と示された装置の両系の稼動状態や装置エラーになった装置に関連する他の装置の稼動状態を取得する。プラント運転状態取得手段１９は、装置の稼動状態を故障装置同定手段２０に受け渡す。

故障装置同定手段２０は、図５に示す装置故障データベース１５から装置エラーの装置のエラー情報を取得する。装置故障データベース１５は、基板タイプ毎に定義されたエラー項目をデータベース化したものであり、エラー項目に対して故障原因を関連情報と解析コードとして定義し、装置の故障発生時に稼動中に把握したエラー原因を解析コードに置き換えてログへ出力される。

図６は故障装置同定手段２０における故障同定推論の処理内容を示すフローチャートである。この故障同定推論に基づき故障発生の真の装置を判定する。まず、推論１として「エラー情報は他の装置に関連するか？」を判定する（Ｓ１）。この判定は、装置故障リスト１３からエラーコードを取得し、関連するコードであるか否かを判定することにより行われる。

関連するコードである場合、推論２となり「関連装置で上流に位置する装置に故障発生しているか」を推論する（Ｓ２）。この推論は、図４に示した装置構成情報データベース１４でＩＮに設定される装置が装置故障リスト１３の故障情報に存在するか否かを判断することで行われる。ＩＮに設定される装置が装置故障リスト１３の故障情報に存在する場合は、故障を起こした真の装置を構成情報に記載しているＩＮの装置に置き換えて、ステップＳ１に戻る（Ｓ３）。つまり、さらに推論１から他の装置との関連を推論する。

ステップＳ２の判定で、ＩＮに設定される装置が装置故障リスト１３の故障情報に存在しない場合は、推論３として「装置エラーの装置はマルチ構成で二重化に関連するエラーが発生しているか？」を判定する（Ｓ４）。この判定は、同様にエラーコードから判定し、該当する場合は二重化の装置故障と判定する（Ｓ５）。

ステップＳ４の判定で、装置エラーの装置がマルチ構成で二重化に関連するエラーではない場合は、個別装置の故障と判定する（Ｓ６）。また、ステップＳ１の判定で、エラー情報は他の装置に関連しない場合も個別装置の故障と判定する（Ｓ６）。

このようにして、真に故障を起こした装置が決定される。真の故障装置の故障情報の基板タイプ、エラーコード、エラー情報を基に、装置故障データベース１５を検索し該当するエラー項目、エラー内容、関連情報を抽出し、それらの情報を表示手段２１に受け渡す。表示手段２１は、受け渡された装置情報、基盤タイプ、エラーコード、エラー項目、エラー内容、関連情報を所定の表示装置に表示する。

第１の実施の形態によれば、エラーログ収集手段１６により収集した装置故障情報からプラントにおける装置の運転状態を考慮した真の故障装置とその故障部位を同定できるので、信頼性が高く迅速な故障復旧ができる。

（第２の実施の形態）
図７は本発明の第２の実施の形態に係る故障解析装置のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、各装置のプラントの所掌範囲（制御対象機器やプロセス入出力）をデータベースにまとめた装置管理情報データベース２２と、この装置管理情報データベース２２に基づいて故障装置同定手段２０で故障部位が同定された故障装置によるプラントへの影響を推定する故障影響範囲推定手段２３とを追加して設けたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

装置故障同定手段２０は、真の故障装置が決定した時点で、表示装置２０にその旨を表示するとともに、故障影響範囲推定手段２３に故障装置の情報を受け渡す。故障影響範囲推定手段２３は、装置故障データベース１５より故障装置につながるＯＵＴに定義された装置を取得する。故障装置とＯＵＴに定義された装置の運転状況をプラント運転状態取得手段１９から取得する。また、装置故障とＯＵＴに定義された装置の装置管理情報とを装置管理情報データベース２２より系統、機器、プロセスＩ／Ｏ情報を抽出する。

図８は装置管理情報データベース２２のデータ構成図である。装置管理情報データベース２２は、図８に示すように、装置名称、系統、機器、プロセスＩ／Ｏの各項目から構成され、各装置のプラントの所掌範囲（制御対象機器やプロセス入出力）をデータベース化したものである。すなわち、装置管理情報データベース２２は、個々の装置毎に、その装置が担当する系統や制御を行う機器や他装置と取合うプロセス入出力信号を予め定義したデータベースとなっている。

故障影響範囲推定手段２３は、故障装置と関連する装置の運転状態と装置の構成情報（マルチ構成か否か）を基に装置管理情報データベース２２より取得し装置が停止、または、上流側に位置する装置が停止しているなら、その情報を表示手段２１に受け渡す。

表示手段２１は、故障影響範囲推定手段２３より受け渡された装置情報に基づいて、装置停止で影響が及ぶ系統や制御できない機器、プロセス入出力範囲を所定の表示装置に表示する。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の効果に加え、故障影響範囲推定手段２３により故障した装置がプラント運転への影響範囲を具体的に迅速に把握できるので、プラント運転への悪影響を最小限に抑制しつつ迅速な故障復旧ができる。

（第３の実施の形態）
図９は本発明の第３の実施の形態に係る故障解析装置のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、図７に示した第２の実施の形態に対し、ネットワーク上のネットワーク構成機器と装置との関連をデータベース化したネットワーク構成情報データベース２４と、故障装置同定手段２０で故障部位が同定された故障装置がネットワーク機器である場合にネットワーク構成情報データベース２４に基づいてネットワーク故障の影響を推定しこの影響する装置を故障影響範囲推定手段２３に出力するネットワーク影響範囲推定手段２５とを設けたものである。図７と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図９において、ネットワーク構成情報データベース２４はネットワーク上のネットワーク構成機器と装置との関連をデータベース化したものであり、ネットワーク影響範囲推定手段２５は、故障装置同定手段２０で故障部位が同定された故障装置がネットワーク機器である場合に、ネットワーク構成情報データベース２４に基づいてネットワーク故障の影響を推定し、この影響する装置を故障影響範囲推定手段２３に出力する。

装置にネットワーク機器が含まれる場合には、図１０に示すように装置構成情報データベース１４に、装置間を繋げるネットワークのネットワーク構成機器である「ルータ」等を定義し、基板タイプを「ＮＥＴ」と定義して装置構成情報を広範囲の構成情報定義データベースとする。

図１１は本発明の第３の実施の形態におけるネットワーク構成情報データベース２４のデータ構成図である。図１１に示すように、ネットワーク構成情報データベース２４は、装置名称、上位ネットワーク装置、下位ネットワーク装置、接続装置の各項目から構成され、階層の異なるネットワークを接続するネットワーク機器（ルータ等）を階層のつながりで上下関係を定義し、さらに個々のネットワーク上に接続する装置を定義するデータベースである。ネットワーク構成情報データベース２４は、故障したネットワーク機器の構成情報として上位ネットワーク機器、下位ネットワーク機器、接続装置の情報を提供する。

次に動作について説明する。装置故障同定手段２０は、真の故障装置が決定した時点で、表示装置２０にその旨を表示するとともに、故障装置の基板タイプが「ＮＥＴ」となっている場合は、ネットワーク故障影響範囲推定手段２５にネットワーク機器の情報を受け渡す。

ネットワーク故障影響範囲推定手段２５は、ネットワーク構成情報データベース２４より故障したネットワーク機器の構成情報として上位ネットワーク機器、下位ネットワーク機器、接続装置の情報を取得する。また、ネットワーク故障影響範囲推定手段２５は、故障したネットワーク機器の管理するネットワークに接続する装置を把握する。故障したネットワーク機器の下位に位置するネットワーク機器が存在する場合は、さらに下位に位置するネットワーク機器が管理する装置を把握する。

このよう形式で下位の全てのネットワークに接続する装置を把握し、ネットワーク故障における装置への影響範囲を決定する。この影響する装置を故障影響範囲推定手段２３に受け渡す。これより先の処理は、第２の実施の形態の故障影響範囲推定手段２３と同様であるので説明は省略する。これにより、ネットワーク上のネットワーク機器の故障による故障影響範囲の表示が可能となる。

第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態の効果に加え、ネットワーク影響範囲推定手段２５により故障した装置がネットワーク機器の故障においてもプラントの運転でどこまで影響するか迅速に伝達でき状況把握が容易となる。

（第４の実施の形態）
図１２は本発明の第４の実施の形態に係る故障解析装置のブロック構成図である。この第４の実施の形態は、図７に示した第２の実施の形態に対し、装置構成情報データベースに基づいて前記故障装置同定手段で故障部位が同定された故障装置の故障部位の交換が可能かどうかを判定する故障装置基板交換判定手段２６を設けたものである。図７と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図１２において、故障装置基板交換判定手段２６は、故障影響範囲推定手段２３で影響範囲を確定した後、故障装置の故障部位（基板等）の交換を判定し、その判定結果である故障装置の基板交換情報は表示手段２１にて表示装置に表示される。

すなわち、故障装置基板交換判定手段２６は、故障影響範囲推定手段２３で同定された故障装置と故障基板との情報を基に、装置構成情報データベース１４を参照し、該当装置の構成情報で二重化となっているか否かを判定するとともに、他の装置との関係をＩＮ、ＯＵＴの情報から判断して、故障基板が交換可能かを判定する。判断した結果は表示手段２１から表示装置に表示される。

第４の実施の形態によれば、第２の実施の形態の効果に加え、故障装置基板交換判定手段２６により故障した装置の故障基板が交換可能かの判定結果を出力するので、基板交換作業を行う際の手助けとなり迅速な故障復旧ができる。

（第５の実施の形態）
図１３は本発明の第５の実施の形態に係る故障解析装置のブロック構成図である。この第５の実施の形態は、図１２に示した第４の実施の形態に対し、予備品管理データベース２７と、予備品管理データベース２７に基づいて前記故障装置同定手段で故障部位が同定された故障装置の故障部位の交換予備品を確認する交換基板予備品確認手段２８とを設けたものである。図１２と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図１３において、装置単位の基板の予備品数をデータベース化した予備品管理データベース２７と、故障装置の故障部位（基板等）の交換予備品を確認する交換基板予備品確認手段２８とが追加して設けられている。

予備品管理データベース２７は、図１４に示すように、装置名称、基板タイプ、予備数、バージョンの各項目から構成される。また、装置構成データベース１４に、図１５に示すように基板のバージョン情報を持たせる。

交換基板予備品確認手段２８は、故障装置基板交換判定手段２６にて交換可能と判断された装置の基板に対して、予備品管理データベース２７から該当基板の予備品数やバージョンを確認し、装置構成データベース１４に持たせた基板のバージョン情報に基づいて、予備基板と実装基板のバージョンとの整合を判断し、現在の交換基板の保有量を表示手段２１を介して表示装置に表示する。これにより、故障装置の故障部位の交換予備品の確認が容易に行える。

以上の説明では、装置構成情報データベース１４には装置間を繋げるネットワークのネットワーク構成機器である「ルータ」がない場合について説明したが、図９に示した第３の実施の形態のように、ネットワーク構成情報データベース３４及びネットワーク影響範囲推定手段２５を設けた場合には、装置構成情報データベース１４に、装置間を繋げるネットワークのネットワーク構成機器である「ルータ」等を定義し、基板タイプを「ＮＥＴ」と定義して装置構成情報を広範囲の構成情報定義データベースとする。この場合には、予備品管理データベース２７にも「ルータ」を定義することになる。

第５の実施の形態によれば、第４の実施の形態の効果に加え、交換基板予備品確認手段２８により故障した装置の予備品の確認を行うので、基板交換作業を行う際の判断の手助けとなる。

本発明の第１の実施の形態に係わる故障診断装置のブロック構成図。 本発明の第１の実施の形態に係わる故障診断装置における装置エラーログファイルのデータ構成図。 本発明の第１の実施の形態に係わる故障診断装置における装置故障リストのデータ構成図。 本発明の第１の実施の形態に係わる故障診断装置における装置構成情報データベースのデータ構成図。 本発明の第１の実施の形態に係わる故障診断装置における装置故障データベースのデータ構成図 本発明の第１の実施の形態に係わる故障診断装置の故障装置同定手段における故障同定推論の処理内容を示すフローチャート。 本発明の第２の実施の形態に係る故障解析装置のブロック構成図。 本発明の第２の実施の形態に係る故障解析装置の装置管理情報データベースのデータ構成図。 本発明の第３の実施の形態に係る故障解析装置のブロック構成図。 本発明の第３の実施の形態に係る故障解析装置の装置構成情報データベースのデータ構成図。 本発明の第３の実施の形態に係る故障解析装置のネットワーク構成情報データベースのデータ構成図。 本発明の第４の実施の形態に係る故障解析装置のブロック構成図。 本発明の第５の実施の形態に係る故障解析装置のブロック構成図。 本発明の第５の実施の形態に係る故障解析装置の予備品管理データベースのデータ構成図。 本発明の第５の実施の形態に係る故障解析装置の装置構成データベースのデータ構成図。

符号の説明

１１…故障診断装置、１２…装置エラーログファイル、１３…装置故障リスト、１４…装置構成情報データベース、１５…装置故障データベース、１６…エラーログ収集手段、１７…故障検出手段、１８…装置構成取得手段、１９…プラント運転状態取得手段、２０…故障装置同定手段、２１…表示手段、２２…装置管理情報データベース、２３…故障影響範囲推定手段、２４…ネットワーク構成情報データベース、２５…ネットワーク影響範囲推定手段、２６…故障装置基板交換判定手段、２７…予備品管理データベース、２８…交換基板予備品確認手段

Claims (5)

1. 装置のエラーを収集し装置エラーログファイルに記憶するエラーログ収集手段と、前記装置エラーログファイルのエラーログに基づき故障発生順に装置故障リストを作成する故障検出手段と、装置構成をデータベース化した装置構成情報データベースに基づいて故障装置に関連する他の装置構成を取得する装置構成取得手段と、前記装置故障取得手段で取得された故障装置に関連する装置の運転状態を取得するプラント運転状態取得手段と、装置の種類別にエラー定義をデータベース化した装置故障データベースに基づいて故障装置の故障部位を同定する故障装置同定手段と、前記故障装置同定手段で同定された故障部位を表示出力する表示手段とを備えたことを特徴とする故障解析装置。
2. 各装置のプラントの所掌範囲をデータベース化した装置管理情報データベースに基づいて前記故障装置同定手段で故障部位が同定された故障装置によるプラントへの影響を推定する故障影響範囲推定手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の故障解析装置。
3. 前記故障装置同定手段で故障部位が同定された故障装置がネットワーク機器である場合にネットワーク上のネットワーク構成機器と装置との関連をデータベース化したネットワーク構成情報データベースに基づいてネットワーク故障の影響を推定しこの影響する装置を前記故障影響範囲推定手段に出力するネットワーク影響範囲推定手段を備えたこと特徴とする請求項２記載の故障解析装置。
4. 前記装置構成情報データベースに基づいて前記故障装置同定手段で故障部位が同定された故障装置の故障部位の交換が可能かどうかを判定する故障装置基板交換判定手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の故障解析装置。
5. 装置単位の基板の予備品数をデータベース化した予備品管理データベースに基づいて前記故障装置同定手段で故障部位が同定された故障装置の故障部位の交換予備品を確認する交換基板予備品確認手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の故障解析装置。
   

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