JP2011237952A - プラント運転管理・支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】画面操作を含めた操作解析、運転操作効率の指標値化並びに、画面操作を含めた運転作業の操作シーケンスの自動生成を可能としたプラント運転管理・支援システムを実現する。
【解決手段】上位の操作端末とプラントの機器を制御する制御ステーションとが通信し、オペレータによる前記操作端末の操作履歴が操作履歴データベースに保存されるプラント運転管理・支援システムにおいて、
前記操作履歴データベースの操作履歴情報を、通信を介して取得して内部データベースに保存する操作履歴情報収集手段と、
前記制御ステーションで生成されるイベント情報を、通信を介して取得して前記内部データベースに保存するイベント情報収集手段と、
前記内部データベースに保存された操作履歴情報及びイベント情報に基づいて、オペレータの運転操作を解析し、オペレータのスキルを指標値化する指標値生成手段と、
を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラントの機器を制御する制御ステーションと上位の操作端末とが通信し、オペレータによる前記操作端末の操作履歴を保存する操作履歴データベースを具備するプラント運転管理・支援システムに関するものである。

図１１は、従来のプラント運転管理・支援システムの構成例を示す機能ブロック図である。分散制御システムの操作端末１において、オペレータが操作した内容、つまり、グラフィック、トレンド、コントロールグループ等の各種画面の呼出／消去や、設定値変更、モード変更といった制御ループへの操作が画面の操作履歴としてデータベース３に保存される。保存される内容としては、操作時刻、操作内容、操作対象画面情報である。

データベース３保存されている操作履歴情報は、システムに異常が発生した場合に、その異常原因の解析時に外部記憶媒体４に読み出され、キーボード５で操作される異常解析端末６に渡されて診断アプリケーションにより解析される。

特開特開平０９−１９６７１４号公報

従来のシステム構成では次のような問題がある。
（１）分散制御システムの画面に関する操作履歴情報は、システムの異常解析用に保存、利用されているだけで、それ以外の目的には使用されていない。

（２）また、こうしたシステムがないために、実際の現場では操作状況をビデオカメラで収録を行い、分散制御システムのユーザが自身で解析を行わざるを得なかった。

本発明の目的は、画面操作を含めた操作解析、運転操作効率の指標値化、並びに、画面操作を含めた運転作業の操作シーケンスの自動生成を可能としたプラント運転管理・支援システムを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）上位の操作端末とプラントの機器を制御する制御ステーションとが通信し、オペレータによる前記操作端末の操作履歴が操作履歴データベースに保存されるプラント運転管理・支援システムにおいて、
前記操作履歴データベースの操作履歴情報を、通信を介して取得して内部データベースに保存する操作履歴情報収集手段と、
前記制御ステーションで生成されるイベント情報を、通信を介して取得して前記内部データベースに保存するイベント情報収集手段と、
前記内部データベースに保存された操作履歴情報及びイベント情報に基づいて、オペレータの運転操作を解析し、オペレータのスキルを指標値化する指標値生成手段と、
を備えることを特徴とするプラント運転管理・支援システム。

（２）前記指標値生成手段は、所定期間内における画面毎の操作回数をカウントして前記内部データベースに保存する、画面毎操作回数生成手段であることを特徴とする（１）に記載のプラント運転管理・支援システム。

（３）前記指標値生成手段は、前記イベント情報中の同一アラームの発生から終了までのアラーム間の操作回数をカウントして前記内部データベースに保存する、アラーム間操作回数生成手段ことを特徴とする（１）に記載のプラント運転管理・支援システム。

（４）前記指標値生成手段は、同一アラームの発生から終了までのアラーム間の対応するタグの操作に至るまでの画面（タグ操作画面）の呼び出し回数をカウントして前記内部データベースに保存する、アラーム対応タグ操作画面呼出回数生成手段であることを特徴とする（１）に記載のプラント運転管理・支援システム。

（５）前記指標値生成手段は、アラームの発生から終了までのアラーム間の画面呼出頻度を演算して前記内部データベースに保存する、画面呼出頻度生成手段であることを特徴とする（１）に記載のプラント運転管理・支援システム。

（６）前記指標値生成手段は、正常期間中の画面呼出頻度を演算して前記内部データベースに保存する、正常時画面呼出頻度生成手段であることを特徴とする（１）に記載のプラント運転管理・支援システム。

（７） 上位の操作端末とプラントの機器を制御する制御ステーションとが通信し、オペレータによる前記操作端末の操作履歴が操作履歴データベースに保存されるプラント運転管理・支援システムにおいて、
前記操作履歴データベースの操作履歴情報を、通信を介して取得して内部データベースに保存する操作履歴情報収集手段と、
前記制御ステーションで生成されるイベント情報を、通信を介して取得して前記内部データベースに保存するイベント情報収集手段と、
前記内部データベースに保存された操作履歴情報及びイベント情報に基づいて、画面操作を含めた運転操作のシーケンスを自動作成する、運転操作シーケンス作成手段と、
を備えることを特徴とするプラント運転管理・支援システム。

（８）前記運転操作シーケンス作成手段は、同一アラームの発生から終了までのアラーム間の同一操作内容をテンプレート化する、繰り返し運転作業テンプレート作成手段であることを特徴とする（７）に記載のプラント運転管理・支援システム。

（９）前記運転操作シーケンス作成手段は、指定期間内における同一操作内容をテンプレート化する、運転作業テンプレート作成手段であることを特徴とする（７）に記載のプラント運転管理・支援システム。

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）画面操作履歴と、制御ループへの変更操作（設定値変更、モード変更）、プロセスの変動を検知するアラームを組み合わせることで、プラント運転におけるオペレータの運転操作効率を指標値として定量化することができる。

（２）その定量化した指標値を様々な条件で比較することで、オペレータのスキルを把握することができる。更に、繰り返し操作の低減、若しくは自動化をすることで、運転効率を高めることができる。

（３）演算した指標値を、運転対象の装置毎、シフト時間毎、8時間毎、担当シフト毎に比較することができる。

（４）画面の操作履歴から繰り返し行われた操作内容、若しくは指定された期間内の操作をもとに、運転作業の操作シーケンスをテンプレートとして自動生成でき、操作端末の画面の構成の良し悪し、プラントの状況に応じた対処速度、手順、対処能力を比較することができる。

（５）この比較機能により、プラント運転の誤操作防止、操作効率の良い画面構成、作業の半自動化、自動化が可能となる。

本発明を適用したプラント運転管理・支援システムの一実施例を示す機能ブロック図である。 操作履歴情報収集手段の動作を説明するフローチャートである。 イベント情報収集手段の動作を説明するフローチャートである。 画面毎操作回数生成手段の動作を説明するフローチャートである。 アラーム間操作回数生成手段の動作を説明するフローチャートである。 アラーム対応タグ操作画面呼出回数生成手段の動作を説明するフローチャートである。 アラーム対応画面呼出頻度生成手段の動作を説明するフローチャートである。 正常時画面呼出頻度生成手段の動作を説明するフローチャートである。 繰り返し運転作業テンプレート作成手段の動作を説明するフローチャートである。 運転作業テンプレート作成手段図の動作を説明するフローチャートである。 従来のプラント運転管理・支援システムの構成例を示す機能ブロック図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明を適用したプラント運転管理・支援システムの一実施例を示す機能ブロック図である。

図１において、制御バス１０を介してプラントの制御ステーション２０と上位の操作端末３０が通信する。オペレータによる操作端末３０に対する操作履歴情報は、操作履歴データベース４０に保存される。保存された画面操作履歴情報は、情報バス５０を介する通信により上位の解析用ＰＣ１００に渡される。

制御ステーション２０における設定値変更、モード変更、プロセスアラーム等のイベント情報は、制御バス１０と情報バス５０間に接続されたゲートウェイ５０を介する通信により上位の解析用ＰＣ１００に渡される。

本発明が適用される解析用ＰＣの構成要素は、
（１）演算に必要なデータ収集手段として、操作履歴情報収集手段１０１、イベント情報収集手段１０２を備える。

（２）オペレータのスキルを指標値化する指標値生成手段として、画面毎操作回数生成手段１０３、アラーム間操作回数生成手段１０４、アラーム対応タグ操作画面呼出回数生成手段１０５、アラーム対応画面呼出頻度生成手段１０６、正常時画面呼出頻度生成手段１０７を備える。

（３）運転操作シーケンス作成手段として、繰り返し運転作業テンプレート作成手段１０８、運転作業テンプレート作成手段１０９を備える。更に共通要素として、内部データベース１１０、出力部１１１を備える。

データ収集手段を形成する操作履歴情報収集手段１０１及びイベント情報収集手段１０２の構成要素は、夫々情報バス５０を経由する通信により操作履歴データベース４０及びゲートウェイ６０から画面操作履歴情報及び情報を取得し、内部データベース１１０に保存する。

指標値生成手段及び運転操作シーケンス作成手段を形成する構成要素１０３乃至１０９は、内部データベース１１０に保存された操作履歴情報及びイベント情報を読み出して所定の演算を実行し、その演算結果情報を、内部データベース１１０に保存する。保存された演算結果情報は、出力部１１１より外部出力されて利用される。以下、構成要素１０２乃至１０９の処理内容を、図２乃至図１０に示すフローチャートにより説明する。

図２は、操作履歴情報収集手段１０１の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１で操作履歴情報収集処理が開始されると、ステップＳ２で指定時間経過がチェックされ、ステップＳ３で操作端末から操作履歴の情報を通信経由で取り出し、ステップＳ４で履歴の更新がチェックされる。

更新されていれば、ステップＳ５で操作端末から操作履歴を取り出して、ステップＳ６で取り出した操作履歴を内部データベース１１０に保存し、ステップＳ２に戻り、上記ステップをループする。

図３は、イベント情報収集手段１０２の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１でイベント情報収集処理が開始されると、ステップＳ２では通信経由でイベントを取り込む。ステップＳ３のチェックで、このイベントが設定値イベントまたはモード変更イベントであれば、ステップＳ４で設定値イベントまたはモード変更イベントを内部データベース１１０に保存する。

ステップＳ５のチェックで、このイベントがプロセスアラームであればステップＳ６でこのプロセスアラームイベントを内部データベース１１０に保存し、ステップＳ２に戻り、上記ステップをループする。イベントが設定値イベントまたはモード変更イベント

ステップＳ３のチェックで、イベントが設定値イベントまたはモード変更イベントではない場合には、ステップＳ５にジャンプする。ステップＳ５チェックで、プロセスアラームではない場合には、ステップＳ２に戻り、上記ステップをループする。

図４は、画面毎操作回数生成手段１０３の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１で画面毎操作回数生成処理が開始されると、ステップＳ２で時間定義（８時間開始／終了）を実行し、この定義時間内の運転員数を内部データベース１１０より読み込む。

ステップＳ３で画面操作履歴を内部データベース１１０から１つ読み込み、ステップＳ４で読み込んだ画面に操作履歴がある場合にはステップＳ５で、日単位に画面種類ごと、および画面呼出回数をカウントして内部データベース１１０に保存する。

更にステップＳ６で時間定義間の画面種類ごと、および全体呼出数をカウントして内部データベース１１０に保存してステップＳ３に戻り、上記ステップをループする。ステップＳ４のチェックで履歴が無い場合にはステップＳ７で画面毎操作回数生成処理を終了する。

図５は、アラーム間操作回数生成手段１０４の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１でアラーム間操作回数生成処理が開始されると、ステップＳ２で内部データベース１１０より同一アラームの開始、終了を読み込、ステップＳ３で内部データベース１１０より画面操作履歴を読み込む。

ステップＳ４のチェックでアラームの有無がチェックされ、アラームありの場合にはステップＳ５でアラーム発生中の画面種類ごと、および全体呼出数をカウントして内部データベース１１０に保存してステップＳ２に戻り、上記ステップをループする。ステップＳ４のチェックでアラームなしの場合には、ステップＳ６でアラーム間操作回数生成処理を終了する。

図６は、アラーム対応タグ操作画面呼出回数生成手段１０５の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１でアラーム対応タグ操作画面呼出回数生成処理が開始されると、内部データベース１１０より、ステップＳ２で同一アラームの開始／終了時刻を読み込み、ステップＳ３でアラーム発生後、最初にタグの操作を行った時刻を読み込み、ステップＳ４で画面操作履歴を読み込む。

ステップＳ５のチェックでアラームありの場合には、ステップＳ６でアラーム発生からタグの操作を行うまでの画面種類ごと、および全体呼出数をカウントして内部データベース１１０に保存してステップＳ２に戻り、上記ステップをループする。ステップＳ５のチェックでアラームなしの場合には、ステップＳ７でアラーム対応タグ操作画面呼出回数生成処理を終了する。

図７は、アラーム対応画面呼出頻度生成手段１０６の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１でアラーム対応画面呼出頻度生成処理が開始されると、内部データベース１１０より、ステップＳ２でアラーム開始時刻を読み込み、ステップＳ３で画面操作履歴を読み込む。

ステップＳ４のチェックでアラームありの場合は、ステップＳ５でアラーム発生直後に呼び出した画面種類をカウントして内部データベース１１０に保存し、ステップＳ６でそのカウントをアラーム発生回数で割り、頻度を演算して内部データベース１１０に保存してステップＳ２に戻り、上記ステップをループする。ステップＳ４のチェックでアラームなしの場合には、ステップＳ７でアラーム対応画面呼出頻度生成処理を終了する。

図８は、正常時画面呼出頻度生成手段１０７の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１で正常時画面呼出頻度生成処理が開始されると、内部データベース１１０より、ステップＳ２でアラームの終了から発生までの時間を読み込むみ、ステップＳ３で画面操作履歴を読み込む。

ステップＳ４のチェックでアラームありの場合は、ステップＳ５でアラームが発生していない間の画面種類ごと、および全体呼出数をカウントして内部データベース１１０に保存し、ステップＳ６でアラーム非発生時の操作頻度を演算して内部データベース１１０に保存してステップＳ２に戻り、上記ステップをループする。ステップＳ４のチェックでアラームなしの場合には、ステップＳ７で正常時画面呼出頻度生成処理を終了する。

図９は、繰り返し運転作業テンプレート作成手段１０８の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１で繰り返し運転作業テンプレート作成処理が開始されると、内部データベース１１０より、ステップＳ２で指定された開始日時、終了日時を読み込む。

ステップＳ３のチェックで指定期間がありの場合には、内部データベース１１０より、ステップＳ４で開始、終了期間の画面操作履歴を読み込み、ステップＳ５で開始、終了期の設定値変更、モード変更を読み込む。

ステップＳ６で操作手順をテンプレートとして内部データベース１１０に保存してステップＳ２に戻り、上記ステップをループする。ステップＳ３のチェックで指定期間なしの場合には、ステップＳ７で繰り返し運転作業テンプレート作成処理を終了する。

図１０は、運転作業テンプレート作成手段１０９の動作を説明するフローチャートである。ステップＳ１で運転作業テンプレート作成処理が開始されると、内部データベース１１０より、ステップＳ２で指定された開始日時、終了日時を読み込む。

ステップＳ３のチェックで指定期間がありの場合には、内部データベース１１０より、ステップＳ４で開始、終了期間の画面操作履歴を読み込み、ステップＳ５で開始、終了期の設定値変更、モード変更を読み込む。

ステップＳ６のチェックで同じ操作内容であればステップＳ７で操作手順をテンプレートとして内部データベース１１０に保存してステップＳ２に戻り、上記ステップをループする。

ステップＳ６のチェックで同じ操作内容でない場合はステップＳ２に戻り、上記ステップをループする。ステップＳ３のチェックで指定期間なしの場合には、ステップＳ８で運転作業テンプレート作成処理を終了する。

以上説明したように、本発明では画面操作履歴と、制御ループへの変更操作（設定値変更、モード変更）、プロセスの変動を検知するアラームを組み合わせることで、プラント運転におけるオペレータの運転操作効率を指標値として定量化することができる。

その定量化した指標値を様々な条件で比較することで、運転員のスキルを把握することができる。更に、繰り返し操作の低減、若しくは自動化をすることで、運転効率を高めることができる。更に、演算した指標値を、運転対象の装置毎、シフト時間毎、8時間毎、担当シフト毎に比較することができる。

画面の操作履歴から繰り返し行われた操作内容、若しくは指定された期間内の操作をもとに、運転作業の操作シーケンスをテンプレートとして自動生成でき、操作端末の画面の構成の良し悪し、プラントの状況に応じた対処速度、手順、対処能力を比較することができる。この比較機能により、プラント運転の誤操作防止、操作効率の良い画面構成、作業の半自動化、自動化が可能となる。

１０ 制御バス
２０ 制御ステーション
３０ 操作端末
４０ 操作履歴データベース
５０ 情報バス
６０ ゲートウェイ
１００ 解析用ＰＣ
１０１ 操作履歴情報収集手段
１０２ イベント情報収集手段
１０３ 画面毎操作回数生成手段
１０４ アラーム間操作回数生成手段
１０５ アラーム対応タグ操作画面呼出回数生成手段
１０６ アラーム対応画面呼出頻度生成手段
１０７ 正常時画面呼出頻度生成手段
１０８ 繰り返し運転作業テンプレート作成手段
１０９ 運転作業テンプレート作成手段
１１０ 内部データベース
１１１ 出力部

Claims (9)

1. 上位の操作端末とプラントの機器を制御する制御ステーションとが通信し、オペレータによる前記操作端末の操作履歴が操作履歴データベースに保存されるプラント運転管理・支援システムにおいて、
   前記操作履歴データベースの操作履歴情報を、通信を介して取得して内部データベースに保存する操作履歴情報収集手段と、
   前記制御ステーションで生成されるイベント情報を、通信を介して取得して前記内部データベースに保存するイベント情報収集手段と、
   前記内部データベースに保存された操作履歴情報及びイベント情報に基づいて、オペレータの運転操作を解析し、オペレータのスキルを指標値化する指標値生成手段と、
   を備えることを特徴とするプラント運転管理・支援システム。
2. 前記指標値生成手段は、所定期間内における画面毎の操作回数をカウントして前記内部データベースに保存する、画面毎操作回数生成手段であることを特徴とする請求項１に記載のプラント運転管理・支援システム。
3. 前記指標値生成手段は、前記イベント情報中の同一アラームの発生から終了までのアラーム間の操作回数をカウントして前記内部データベースに保存する、アラーム間操作回数生成手段ことを特徴とする請求項１に記載のプラント運転管理・支援システム。
4. 前記指標値生成手段は、同一アラームの発生から終了までのアラーム間の対応するタグ操作画面の呼び出し回数をカウントして前記内部データベースに保存する、アラーム対応タグ操作画面呼出回数生成手段であることを特徴とする請求項１に記載のプラント運転管理・支援システム。
5. 前記指標値生成手段は、アラームの発生から終了までのアラーム間の画面呼出頻度を演算して前記内部データベースに保存する、画面呼出頻度生成手段であることを特徴とする請求項１に記載のプラント運転管理・支援システム。
6. 前記指標値生成手段は、正常期間中の画面呼出頻度を演算して前記内部データベースに保存する、正常時画面呼出頻度生成手段であることを特徴とする請求項１に記載のプラント運転管理・支援システム。
7. 上位の操作端末とプラントの機器を制御する制御ステーションとが通信し、オペレータによる前記操作端末の操作履歴が操作履歴データベースに保存されるプラント運転管理・支援システムにおいて、
   前記操作履歴データベースの操作履歴情報を、通信を介して取得して内部データベースに保存する操作履歴情報収集手段と、
   前記制御ステーションで生成されるイベント情報を、通信を介して取得して前記内部データベースに保存するイベント情報収集手段と、
   前記内部データベースに保存された操作履歴情報及びイベント情報に基づいて、画面操作を含めた運転操作のシーケンスを自動作成する、運転操作シーケンス作成手段と、
   を備えることを特徴とするプラント運転管理・支援システム。
8. 前記運転操作シーケンス作成手段は、同一アラームの発生から終了までのアラーム間の同一操作内容をテンプレート化する、繰り返し運転作業テンプレート作成手段であることを特徴とする請求項７に記載のプラント運転管理・支援システム。
9. 前記運転操作シーケンス作成手段は、指定期間内における同一操作内容をテンプレート化する、運転作業テンプレート作成手段であることを特徴とする請求項７に記載のプラント運転管理・支援システム。

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