JPH03228104A - Man-machine interface - Google Patents
Man-machine interfaceInfo
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- JPH03228104A JPH03228104A JP2023797A JP2379790A JPH03228104A JP H03228104 A JPH03228104 A JP H03228104A JP 2023797 A JP2023797 A JP 2023797A JP 2379790 A JP2379790 A JP 2379790A JP H03228104 A JPH03228104 A JP H03228104A
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- mental
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
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- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野〕
本発明は、プラント制御用計算機システム等のマンマシ
ンインタフェイスに係り、特にプラント状態を運転員に
正確に把握させるために的確な情報を適切な表示形態で
適当な順序・時期で運転員に提供するに好適なマンマシ
ンインタフェイスに関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a man-machine interface for a computer system for plant control, etc., and in particular, the present invention relates to a man-machine interface for a computer system for plant control, etc. The present invention relates to a man-machine interface suitable for providing operators with a suitable display format in an appropriate order and timing.
[従来の技術]
従来プラントのマンマシンインタフェイスについては、
運転員に分り易い情報を提示するための色々な方法が公
知になっている。例えば、特開昭61−233810号
に示されているように、運転員の発する音声から機器名
等のキーワードを認識し、それに応じて診断や表示を制
御する方法がある。また、特開昭61−182143号
に示されているように。[Conventional technology] Regarding the conventional plant man-machine interface,
Various methods are known for presenting information that is easy to understand to operators. For example, as shown in Japanese Patent Application Laid-open No. 61-233810, there is a method of recognizing keywords such as equipment names from the voice uttered by an operator and controlling diagnosis and display accordingly. Also, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-182143.
運転員の脳波を測定して運転員の覚醒レベルを判断し、
それに応じて提供すべき情報を選択する方法もある。ま
た、特願昭62−28949り号に示されているように
、運転員の注視点を評価し、それに応じて表示内容を編
集する方法もある。Measures the operator's brain waves to determine the operator's alertness level,
There is also a method of selecting the information to be provided accordingly. Furthermore, as shown in Japanese Patent Application No. 62-28949, there is also a method of evaluating the operator's gaze point and editing the display contents accordingly.
〔発明が解決しようとするaI題コ
マンマシンインタフェイスでは、対象とする人間(マン
)に対し、正確な情報を必要十分な精度で分り易く提示
することが重要である。正確な情報とは、対象とする系
(マシン)の状態に応じ必然的に人間に示すべき内容で
あり、これは1人間に対して示すべき情報がある時にそ
れを人間に分り易い形で示すこととは別個に評価すべき
ものである。分り易い形で人間(運転員)に示すには、
対象の系に対して運転員が頭の中に描いているイメージ
(メンタルモデルと呼ばれる)に可能な限り近い形で示
すのが良い。[The aI problem that the invention aims to solve In the command-machine interface, it is important to present accurate information to the target human being in an easy-to-understand manner with sufficient precision. Accurate information is the content that must necessarily be shown to humans depending on the state of the target system (machine), and this means that when there is information to be shown to a person, it is shown in a form that is easy for humans to understand. This is something that should be evaluated separately. To show it to humans (operators) in an easy-to-understand manner,
It is best to present the system in a form that is as close as possible to the image that the operator has in his/her head (called a mental model).
ところで、前記従来技術の方法は、与えられた情報を運
転員の要求あるいは状況に応じて選択することにより分
り易い提示を実現しようとする試みであり、それなりに
有効なものであるが、しかし、メンタルモデルを評価す
る方式までには至っておらず、運転員に対し真に必要な
情報を適切な表示方式で提示できない0例えば、音声認
識を用いた前記第1の従来技術では、系統、機器等のキ
ーワードから関連する系統・機器等の構成・データを提
示するのみである。また脳波を測定する前記憶2の従来
技術では、あくまでも運転員の覚醒レベルに応じて必要
情報を選択するのみである。By the way, the method of the prior art is an attempt to realize an easy-to-understand presentation by selecting the given information according to the operator's request or the situation, and is somewhat effective. For example, in the first conventional technology using voice recognition, the system, equipment, etc. It only presents the configuration and data of related systems, equipment, etc. based on keywords. Furthermore, in the conventional technology of pre-memorization 2 for measuring brain waves, necessary information is only selected according to the driver's alertness level.
また注視点を用いる前記第3の従来技術では、注視点に
重要情報を集中表示するものである。このように、従来
の方法は、運転員に関する各種の情報に基づき示すべき
情報を選択する方法であると言える。Further, in the third conventional technique using a gaze point, important information is displayed concentrated at the gaze point. In this way, the conventional method can be said to be a method of selecting information to be shown based on various types of information regarding the operator.
本発明の目的は、運転員のメンタルモデルに沿う形で情
報を編集し、運転員に的確な情報を適切な表示形態で提
示することにある。An object of the present invention is to edit information in accordance with the operator's mental model and to present accurate information to the operator in an appropriate display format.
[51題を解決するための手段]
上記目的は、運転員が対象たる系に対して持つメンタル
モデルを評価してマンマシンインタフェイスの記憶手段
に予め記憶しておき、マンマシンインタフェイスはこの
メンタルモデルを用いてプラント状態の推定や対応操作
の決定を行い、その結果をメンタルモデルに合った形態
で提示することにより達成される。[Means for solving 51 problems] The above purpose is to evaluate the mental model that the operator has for the target system and store it in advance in the storage means of the man-machine interface, and the man-machine interface This is achieved by using a mental model to estimate the plant status and decide on corresponding operations, and by presenting the results in a format that matches the mental model.
的確な情報を適切な表示形態で運転員に提示するには、
運転員が対象の系に対して−持つメンタルモデルに合致
した情報の提示形態−を採ることが本質的な解決策とい
える。In order to present accurate information to operators in an appropriate display format,
The essential solution is to adopt a form of presentation of information that matches the mental model that the operator has for the system in question.
認知科学の知見によれば、人間は対象の系を理解し操作
を行う際には、対象の系に対するその人なりのイメージ
を持っていると考えられている。According to the knowledge of cognitive science, when humans understand and manipulate a target system, they are thought to have their own image of the target system.
このようなイメージをメンタルモデルと呼んでいる。す
なわち、対象の系とメンタルモデルが一致すれば対象を
完全に理解したことになる0分り易いマンマシンインタ
フェイスを実呪するには、メンタルモデルを作り易いよ
うに、系の仕組や動きを見えるように示してやることが
大切である。さらには、人間の持っているメンタルモデ
ルを推定し、そのメンタルモデルに合った形でその時の
状況を提示することがより有効である。Such images are called mental models. In other words, if the target system and mental model match, it means that the target is completely understood.In order to realize an easy-to-understand man-machine interface, it is necessary to be able to see the structure and movement of the system so that it is easy to create a mental model. It is important to show this. Furthermore, it is more effective to estimate the mental model that a person has and to present the situation at that time in a form that matches that mental model.
このようなメンタルモデルを実呪する上で1人工知能の
分野で定性推論と呼ばれる種々の考えが出されている。In order to put such mental models into practice, various ideas called qualitative reasoning have been proposed in the field of artificial intelligence.
プラント運転員のメンタルモデルもこれらの技術を適用
することにより実現できる。A mental model for plant operators can also be realized by applying these techniques.
実際には、運転員のメンタルモデルを抽出するための模
擬実験を行い、又はアンケートやインタビューによりそ
のモデルを詰めていく努力が必要となる。In reality, it is necessary to perform simulation experiments to extract the mental model of the operator, or to refine the model through questionnaires and interviews.
本発明では、上記のような技術及び実験等により作成さ
れたメンタルモデルを予め記憶手段に記憶しておく、実
際のプラント状況に応じて、この記憶されたメンタルモ
デルを用いてプラントの状態を理解し、対応策を決定す
る。提示の際は、このメンタルモデルを直接的に表示し
、その上にプラント状態や対応策を表現する0以上述べ
たように本発明においては、メンタルモデルを用いて表
示するので、分り易い情報提示が実現できる。In the present invention, a mental model created through the techniques and experiments described above is stored in advance in a storage means, and the stored mental model is used to understand the state of the plant according to the actual plant situation. and decide on countermeasures. At the time of presentation, this mental model is directly displayed, and the plant status and countermeasures are expressed on it. 0 As mentioned above, in the present invention, since the mental model is used for display, information can be presented in an easy-to-understand manner. can be realized.
本発明の実施においては、表示する画面は運転員がプラ
ントのどこの部分に関する情報を見たいかをキーボード
等で人力して選ぶことができる様になっており、また、
プラントに異常が生じたときは、その異常部位に関する
情報が表示される様にもなっている。しかし、そのとき
でも運転員の選ぶ部位の表示の方が優先される。いずれ
にせよ表示の仕方は運転員のメンタルモデルに沿った形
態でなされる。In implementing the present invention, the screen to be displayed is such that the operator can manually select the information regarding which part of the plant he/she wishes to view using a keyboard, etc.
When an abnormality occurs in the plant, information about the abnormality is displayed. However, even in that case, the display of the part selected by the operator takes priority. In any case, the display method is made in accordance with the operator's mental model.
[実 施 例]
以下、本発明の一実施例を第1図を用いて説明する。第
1図は、本実施例に基づくマンマシンインタフェイスの
ブロック図である。プラント1のプロセス量はデータ収
集部2に取り込まれ、データ処理部3で必要な情報が選
択される。プラント状態評価部4では、データ処理部3
の情報を分析し、プラントの状態を把握する。その状態
に対応するメンタルモデルを記憶装置5から取り出す。[Example] An example of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram of a man-machine interface based on this embodiment. The process amount of the plant 1 is taken into the data collection section 2, and the data processing section 3 selects necessary information. In the plant condition evaluation section 4, the data processing section 3
analyze the information and understand the status of the plant. A mental model corresponding to the state is retrieved from the storage device 5.
プラント状態とメンタルモデルに基づき、対応操作決定
部6で対応操作を決定する0表示内容選択部7では、プ
ラント状態、メンタルモデル、及び対応操作の3種類の
全て或いはその一部を、その状態に応じて選択する。出
力編集部8では、上記3種の情報をメンタルモデルを中
心にまとめて編集し、制御盤9の表示両面に提示する。Based on the plant state and mental model, the corresponding operation determination unit 6 determines the corresponding operation.The display content selection unit 7 selects all or part of the three types of plant state, mental model, and corresponding operation to the state. Select accordingly. The output editing section 8 edits the three types of information mentioned above, centering on the mental model, and presents it on both display surfaces of the control panel 9.
把握されたプラント状態から表示に至るまでの制御処理
の流れを第2図に示す。FIG. 2 shows the flow of control processing from the grasped plant state to the display.
第2図において、ローマ字a、b、cを付した数字記号
で示された各処理は、第1図における対応する数字記号
で示された各部で行われる処理である0表示内容選択部
7では、情報の内容を分類しく7a)、その分類に応じ
た表示、すなわち、プラント状態に応じた注目すべき表
示内容の決定を行うか(7b)、あるいは、キーボード
からの要求に応じた表示内容の決定を行う(7c)。次
に、プラント状態に応じたメンタルモデルを選択しく5
a)、次いでメンタルモデルに基づき、対応操作を決定
しく6a)、メンタルモデルと合せて提示する(7d)
。In FIG. 2, each process indicated by a numerical symbol with Roman letters a, b, and c is a process performed in each section indicated by a corresponding numerical symbol in FIG. , classify the information content (7a) and display it according to the classification, that is, determine the noteworthy display content according to the plant status (7b), or display the display content in response to a request from the keyboard (7b). Make a decision (7c). Next, select a mental model according to the plant condition5.
a), then decide on a corresponding operation based on the mental model 6a), and present it together with the mental model (7d)
.
ここでメンタルモデルの例を説明する。第3図には、人
間の脳の内部で行われる情報処理の過程(認知過程)を
示す、この図は、デンマークRl5O(リン)研究所の
Rasmussen (ラスムラセン)が提案したもの
である。すなわち1人間は処理の必要性を検知した後、
各処理過程を経て実際の操作を行う、検知から即座に操
作に移るのは慣れに基づくいわゆる反射行動である。他
方、図の最も外側の矢印を辿る各過程を全て経て操作に
至る行動は知識に基づく行動である。人間がある程度途
中の過程を理解している場合は、図の内側の矢印の如く
規則に基づく短絡が行われる。An example of a mental model will be explained here. FIG. 3 shows the information processing process (cognitive process) that takes place inside the human brain. This diagram was proposed by Rasmussen of the Rl5O Research Institute in Denmark. In other words, after one person detects the need for processing,
Actual operation is performed after each processing step, and moving immediately from detection to operation is a so-called reflex action based on habituation. On the other hand, actions that follow the outermost arrows in the diagram to reach an operation are actions based on knowledge. If humans understand the intermediate process to some extent, short circuits are performed based on rules, as shown by the arrows inside the figure.
第3図に示した認知過程の情報処理では、第4図に一例
を示すような、脳の長期記憶装置に記憶されたメンタル
モデルを用いていると考えられている。この図は米国ジ
ョーシア大学のアンダーウッドが、加圧木型原子炉の一
次冷却系と二次冷却系(給水系)の間の熱交換のメカニ
ズムを人間がどのように理解しているかをモデル化した
ものである。この場合、丸印で示す事象とラベル付の有
向線で示す相関により表現しである所謂ラベル付有向グ
ラフを用いている。運転員は、このようなメンタルモデ
ルを種々持っていて、情報処理の各過程において必要と
される対象のメンタルモデルを引き出し、そのうち処理
の過程で必要とされる部分に注意を絞って推論を行って
いる。The information processing of the cognitive process shown in FIG. 3 is thought to use mental models stored in the brain's long-term memory, an example of which is shown in FIG. 4. This figure is a model of how humans understand the mechanism of heat exchange between the primary cooling system and the secondary cooling system (water supply system) of a pressurized wooden nuclear reactor, created by Underwood of Georgia University in the US. This is what I did. In this case, a so-called labeled directed graph is used, which is expressed by events indicated by circles and correlations indicated by labeled directed lines. Operators have a variety of such mental models, draw out mental models of the objects required in each process of information processing, and make inferences by focusing their attention on the parts needed in the processing process. ing.
第5図には、他の実施例になるマンマシンインタフェイ
スのブロック図を示す、この実施例は、運転員のメンタ
ルモデルのうち、情報処理の過程に応じて必要な部分の
みを選択するる機能を第1図の実施例に追加した場合の
構成例である。メンタルモデル階層選択部10では、メ
ンタルモデルの記憶されている記憶装置5からプラント
の状態において必要とされる対象のメンタルモデルを選
択し、その中からその時点の情報処理の過程で必要とさ
れるメンタルモデルの部分を選択する。このメンタルモ
デルを用いて対応操作決定部6において推論を進め、対
応操作を決定する。この実施例での処理の流れを第6図
を用いて説明する。第6図においてローマ字a、b、c
等を付した数字記号で示す各処理は第5図における対応
する数字記号で示された各部で行われる処理である。第
6図において、メンタルモデルの過程を選択する処理1
0bからが第2図の場合と比べて新たな処理の方式とな
る。ここでは、第3図に示したような認知過程を診断−
目#A設定−手順決定の3つに大きく分けた。FIG. 5 shows a block diagram of a man-machine interface according to another embodiment. This embodiment selects only the necessary parts of the operator's mental model according to the information processing process. This is an example of a configuration in which functions are added to the embodiment of FIG. 1. The mental model hierarchy selection unit 10 selects a target mental model required in the state of the plant from the storage device 5 in which mental models are stored, and selects a mental model required in the process of information processing at that time from among them. Select parts of the mental model. Using this mental model, the corresponding operation determining unit 6 proceeds with reasoning and determines the corresponding operation. The flow of processing in this embodiment will be explained using FIG. 6. In Figure 6, Roman letters a, b, c
Each process indicated by a numerical symbol with an asterisk, etc. is a process performed in each section indicated by a corresponding numerical symbol in FIG. In Figure 6, processing 1 for selecting the mental model process
Starting from 0b, a new processing method is used compared to the case shown in FIG. Here, we will diagnose the cognitive process shown in Figure 3.
Item #A Settings - Procedure determination.
(1)診断に用いるメンタルモデル10cを選択した場
合には、それを用いた推論(6b)の後、処理7bで定
めた表示内容、処理10bで選択したメンタルモデル1
0c、及び推論6bで得た診断結果を表示(7d)する
。(1) When the mental model 10c used for diagnosis is selected, after inference using it (6b), the display content determined in process 7b, the mental model 1 selected in process 10b
0c and the diagnostic results obtained in the inference 6b are displayed (7d).
(2)目標設定に用いるメンタルモデル10dを選択し
た場合、(1)と同様にして、7bで定めた表示内容、
選択したメンタルモデル10d、推論6cで得た目標を
表示(7e)する。(2) If the mental model 10d used for goal setting is selected, the display content determined in 7b in the same manner as in (1),
The selected mental model 10d and the goal obtained by the inference 6c are displayed (7e).
(3)手順決定に用いるメンタルモデル10eを選択し
た場合には、7bで定めた表示内容、選択したメンタル
モデル10e、推論6dで得た手順を表示(7f)する
。(3) When the mental model 10e used for determining the procedure is selected, the display contents determined in 7b, the selected mental model 10e, and the procedure obtained by the inference 6d are displayed (7f).
運転員は、プラントの状況に応じて、第3図に示すよう
な認知過程を経て逐次処理を行っている。The operator sequentially performs processing through a recognition process as shown in FIG. 3, depending on the plant situation.
第4図にはメンタルモデルの一例を示しであるが。Figure 4 shows an example of a mental model.
実際に各状況に応じた様々なメンタルモデルを持ってい
ると考えられる1例えば、診断、計画等の認知過程にお
いては、人によって論理的な処理をしている場合や図形
的に処理をしている場合もある。また物事を分析してい
る時と総合している時もあり、それぞれ異なったメンタ
ルモデルを用いている、さらに運転員には、新人から熟
練者までおり、その技術レベルは様々である。当然のこ
とながら、技術レベルに応じてメンタルモデルも異なっ
ている。また、−度に検討できるメンタルモデルの範囲
も新人の方が少い。In fact, it is thought that people have various mental models depending on each situation.1 For example, in cognitive processes such as diagnosis and planning, some people process logically, others graphically. Sometimes there are. In addition, there are times when they are analyzing things and times when they are synthesizing, and they use different mental models.Furthermore, operators range from newbies to experts, and their skill levels vary. Naturally, mental models differ depending on the technical level. Also, newcomers have a smaller range of mental models to consider each time.
第7図にだ知過程に応じて用いられるメンタルモデルの
一例を示す。同図中、「フレーム」は説明集の記憶、「
スフリブhJは計画の実現のための色々な手順隼の記憶
、「プロダクションルール」はルール集の記憶である。Figure 7 shows an example of a mental model used in accordance with the cognitive process. In the figure, "frame" is the memory of the explanation collection, "
Sufrib hJ is a falcon's memory of various procedures for realizing a plan, and ``production rules'' are a collection of rules.
同図のように、認知過程の途中の各過程にメンタルモデ
ルを持っており。As shown in the figure, each process in the cognitive process has a mental model.
それぞれの処理を行い、そこで処理が完了すれば、所謂
規則(ルール)によるバイパスが発生する。When each process is performed and the process is completed, a bypass based on a so-called rule occurs.
また、各過程では簡単なメンタルモデルとそれがうまく
ゆかない場合に用いるさらに詳細なメンタルモデルを持
つ場合もある。In addition, each process may have a simple mental model and a more detailed mental model to be used if that doesn't work.
第8図には、本発明のもう一つの実施例におけるマンマ
シンインタフェイスのブロック図を示す。FIG. 8 shows a block diagram of a man-machine interface in another embodiment of the invention.
この実施例では、第7図に示すごとき各認知過程に合っ
た階層的メンタルモデルを持った場合の構成例を示して
いる。メンタルモデルの記憶装置5として1本来のある
べき理想的なメンタルモデルの記憶装置51と各運転員
に特有のメンタルモデルの記憶装置52という2種類を
持っており、状況に応じてメンタルモデル選択部12に
より適当なメンタルモデルを選択する。プラント状態評
価部4では、データ処理部3からのプラントデータとメ
ンタルモデル選択部12からのメンタルモデルを用いて
プラント状態を評価し、操作余裕時間評価部11におい
て、プラント状態から操作余裕時間を計算する。さらに
、メンタルモデル階層選択部10では、運転員データを
記憶しているデータベース13より当該運転員の特性を
引き出し。This embodiment shows a configuration example in which a hierarchical mental model suitable for each cognitive process as shown in FIG. 7 is provided. The mental model storage device 5 has two types: a storage device 51 for an ideal mental model that should exist, and a storage device 52 for a mental model unique to each operator. 12 to select an appropriate mental model. The plant condition evaluation section 4 evaluates the plant condition using the plant data from the data processing section 3 and the mental model from the mental model selection section 12, and the operation margin evaluation section 11 calculates the operation margin from the plant condition. do. Furthermore, the mental model hierarchy selection unit 10 extracts the characteristics of the operator from the database 13 that stores operator data.
これと先に求めた操作余裕時間からメンタルモデルのレ
ベルを決定する。次にそのベルの中でその状況に応じた
認知過程のメンタルモデルを選択する。ここで選択され
たメンタルモデルは、該当運転員、操作余裕時間、認知
過程の総ての点で最適なものであるため、これを用いて
対応操作決定部6で操作を決定できる。The level of the mental model is determined from this and the operation margin time obtained previously. Next, select a mental model of the cognitive process that corresponds to the situation within that bell. Since the mental model selected here is the optimal one in all respects of the relevant operator, operational margin time, and cognitive process, the corresponding operation determining unit 6 can determine the operation using this mental model.
第9図には、上記第8図の実施例で行う処理の手順を示
している。第9図においてローマ字a。FIG. 9 shows the processing procedure performed in the embodiment shown in FIG. 8 above. In Figure 9, the Roman letter a.
b、c等を付した数字記号で示す各処理は、第8図中の
対応する数字記号で示された各部で行われる処理である
。第9図に示す如くプラント状態に応じた系統のメンタ
ルモデルを選択しく1oa)。Each process indicated by a numerical symbol with b, c, etc. is a process performed in each section indicated by a corresponding numerical symbol in FIG. As shown in Fig. 9, select a mental model of the system according to the plant state (1oa).
操作余裕時間の計算11aを行う、次に運転員データベ
ース13から当該運転員の特性を抽出しく13a)、こ
の2つの情報から認知過程のレベルを選択(10b)L
、そのうち必要とされる過程を選択(10c)する。選
択したメンタルモデルを用いて状況に応じた推論6eを
行い、7bで定めた表示内容、llaで定めた操作余裕
時間、10cで最終的に選択されたメンタルモデル、及
び6eの推論結果をi集し表示7gを行う、
メンタルモデルのレベル及びその決定手順について説明
する。第3図で説明したように認知過程には多数のバイ
パスがあるため、それぞれの状況に応じてパスが異なる
。しかし大きく分けると、第7図に示したように、最も
複雑な処理過程を経る知識レベルの処理と、最も簡単な
即座に処理が完了する慣れのレベルの処理と、その中間
の規則のレベルの処理とがある。このレベルの分は方が
技術的にもまた運転員に対する理解度からも実用的であ
る。この様な見地でメンタルモデルのレベルを決定する
因子を第10図を用いて説明する。Calculate the operation margin time 11a, then extract the characteristics of the operator from the operator database 13 (13a), and select the cognitive process level from these two pieces of information (10b) L
, selects the required process (10c). Inference 6e is made according to the situation using the selected mental model, and the display content determined in 7b, the operation margin determined in lla, the mental model finally selected in 10c, and the inference result in 6e are collected in i. This section explains the level of mental models and the procedure for determining them. As explained in Figure 3, there are many bypasses in the cognitive process, so the paths differ depending on each situation. However, as shown in Figure 7, they can be broadly divided into knowledge-level processing, which involves the most complex processing steps, familiarity-level processing, which is the simplest and can be completed immediately, and the rule-level processing, which is in between. There is processing. This level of control is more practical both technically and from the operator's level of understanding. From this perspective, the factors that determine the level of mental models will be explained using FIG. 10.
因子にはプラントの状況(マシン側)と運転員の特性(
マン側)がある、プラントの状況には、結局運転員の操
作に影響を与える操作の余裕がある。Factors include plant conditions (machine side) and operator characteristics (
In the plant situation, there is room for maneuver that ultimately affects the operations of the operators.
操作の余裕は、定量的に操作余裕時間と事故の分り易さ
で決まる。一方、運転員の生栗な特性には、技術レベル
、該当する事象の経験の有無、対応時間(じっくり型、
きびきび型等)がある。これらの因子を夫々3段階に分
けるとメンタルモデルのレベルが決まる。′Aaには5
これら5つの因子の総合評価によりメンタルモデルが決
る。これを実現するには、例えば、それぞれに点数を与
え、その総合点でレベルを決定すれば良い。The operational margin is quantitatively determined by the operational margin time and the ease of understanding accidents. On the other hand, the key characteristics of operators include their technical level, experience of the relevant event, and response time (slow and slow).
There is a sharp type, etc.). The level of mental model is determined by dividing each of these factors into three levels. '5 for Aa
A mental model is determined by a comprehensive evaluation of these five factors. To achieve this, for example, it is possible to assign points to each item and determine the level based on the total score.
運転員の認知過程に即したメンタルモデルを適宜選択す
ることにより、用済データが表示されたままになってい
るというようなことはなくなり、分り易い表示が可能と
なる。By appropriately selecting a mental model that matches the operator's cognitive process, it is possible to prevent obsolete data from remaining displayed and to make it possible to display the data in an easy-to-understand manner.
操作余裕時間は、事故の経過時間によって大きく変わる
。このため、逐次操作余裕時間を評価し、それによって
メンタルモデルを適宜選択することにより、事故直後は
、低階層の簡単なメンタルモデルを提示し、余裕がでて
きたら高階層の詳細なメンタルモデルを提示するという
ような臨機応変のインタフェイスを実現できる。The operating time varies greatly depending on the elapsed time of the accident. For this reason, by sequentially evaluating operational margin time and selecting an appropriate mental model based on the results, a simple low-level mental model can be presented immediately after an accident, and a detailed high-level mental model can be presented when there is sufficient margin. It is possible to realize a flexible interface such as presentation.
第8図において、理想的なメンタルモデル51を用いて
プラント状態に応じて最善の方法を提示することも可能
であるし、運転員の特性に応したメンタルモデル52を
用いてその運転員にとって最善の方法を提示することも
可能である。熟練者の場合は最善の方法を提示し、新人
の場合には運転員の技術レベルに即したメンタルモデル
による方法を提示し、中級者には両方提示して選択させ
るというような提示方法もありえる。In FIG. 8, it is possible to use an ideal mental model 51 to present the best method according to the plant status, or to use a mental model 52 that corresponds to the characteristics of the operator to suggest the best method for the operator. It is also possible to present a method. For experienced operators, the best method is presented, for new operators, a method based on a mental model that matches the operator's skill level is presented, and for intermediate operators, both are presented and the operator is allowed to choose. .
以下、原子力発電プラントを例にとって本発明の実施例
による表示例を説明する。Hereinafter, display examples according to embodiments of the present invention will be explained using a nuclear power plant as an example.
第11図には、診断における図形的処理をする場合の表
示例を示す、この図では系統構成に似た表示及びメータ
の形に似た表示をすることにより運転員のメンタルモデ
ルに合った表示を実現している。Figure 11 shows an example of a display when performing graphical processing in diagnosis. In this figure, a display similar to the system configuration and a display similar to the shape of a meter are used to match the operator's mental model. has been realized.
第12図は診断を支援するために図形表示した場合であ
る。すなわち、事故時にプール水を冷却する必要性があ
るか否かを判断するに必要な2つのパラメータを縦・横
軸に取り、現時点のパラメータ及び安全の限界を示すこ
とにより、現状と対応が一口瞭然となる。このような表
示は机上では常に行っている処理形態であるためメンタ
ルモデルとの相関が強いものである。FIG. 12 shows a graphical display to support diagnosis. In other words, by plotting the two parameters necessary to determine whether or not it is necessary to cool the pool water in the event of an accident on the vertical and horizontal axes, and showing the current parameters and safety limits, the current situation and countermeasures can be summarized. It becomes clear. This kind of display is a form of processing that is always performed on a desk, so it has a strong correlation with the mental model.
第13図には、目JfA設定(対応操作の決定)を図形
的な処理によって行う場合を示している。プラントシミ
ュレータを用いて様々な対応をした場合の原子炉水位挙
動をシミュレートした結果をトレンドグラフとして示し
たものである。FIG. 13 shows a case where the eye JfA setting (determination of the corresponding operation) is performed by graphical processing. This is a trend graph showing the results of simulating reactor water level behavior when various measures are taken using a plant simulator.
第14図には、論理的な処理をしている時のメンタルモ
デルと合致するように、原子炉水位挙動を定性推論に基
づくメンタルモデルを用いて表示したものである。In FIG. 14, reactor water level behavior is displayed using a mental model based on qualitative reasoning so as to match the mental model during logical processing.
第15図には、第13図と同じように対応操作の決定の
際に1図形的処理を支援するための表示例を示すが、こ
の場合には実測値とモデルによる予測値を併記しており
、かつ予測値の領域は、実測値とは画面の陰陽を反転し
ている。これにより、現状と予測が明確に切分けられ、
運転員のメンタルモデルの作成、修正等がやり易くなる
。Figure 15 shows an example of a display to support one-graphical processing when determining a corresponding operation in the same way as Figure 13, but in this case, actual measured values and values predicted by the model are also shown. In addition, the predicted value area is the opposite of the actual value on the screen. This allows for a clear separation between the current situation and the forecast.
It becomes easier to create and modify mental models for operators.
第16図は、操作手順決定の際の支援をするための表示
例である。この図は、詳細な手順書の直前に全体の流れ
を分らせる目的で記載されているもので、運転員が手順
書の勉強や訓練の際に良く用いる。このため、運転員は
このような形でメンタルモデルを形成しているものと思
われるので、このような形での表示が最も良いと考えら
れる。FIG. 16 is an example of a display to assist in determining the operating procedure. This diagram is written just before detailed procedure manuals to clarify the overall flow, and is often used by operators when studying and training procedures. Therefore, since it is thought that the operator forms a mental model in this manner, it is considered that displaying in this manner is the best.
なお、大画面表示をする場合には、メンタルモデルから
選択された表示内容は、大画面の周辺部から中央部へ適
当な速度で移動することにより。When displaying on a large screen, the display content selected from the mental model is moved at an appropriate speed from the periphery to the center of the large screen.
運動視に訴え運転員の注意を喚起する効果的な表示方法
が考えうる。An effective display method that appeals to motor vision and calls the driver's attention can be considered.
なお1本発明はプラント制御用計算機システムのマンマ
シンインタフェースや表示方法を対象として説明したが
、各種の教育システムや訓練用のシステムにも応用でき
るものである6例えば、第8図に示す理想的メンタルモ
デルと該当する運転員のメンタルモデルとの相違から、
運転員の誤り易い診断・計画・操作等を事前に指摘する
等の処置ができる。さらには、教育・訓練の計画は、理
想と実際との相違を詰めてゆくという形で作られるため
、この2種類のメンタルモデルを持っていることは、教
育・訓練システムを実現する上で有効な機能である。Note that although the present invention has been described with reference to a man-machine interface and display method for a computer system for plant control, it can also be applied to various educational systems and training systems.6For example, the ideal system shown in FIG. Due to the difference between the mental model and the mental model of the corresponding operator,
It is possible to take measures such as pointing out in advance diagnoses, plans, operations, etc. that are prone to errors by operators. Furthermore, since education and training plans are created by narrowing down the differences between the ideal and the actual, having these two types of mental models is effective in realizing the education and training system. This is a great feature.
[発明の効果]
以上説明したように、本発明によれば、人間が対象とす
る系に対して持つメンタルモデルを記憶させ、それに合
った形で運転員に必要情報を提示するので、運転員の特
性、プラントの状況に合致した分り易い情報を提示する
マンマシンインタフェイスを実現できる。これにより、
運転員の迅速かつ正確な対応が可能となる効果がある。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the mental model that humans have regarding the target system is memorized and necessary information is presented to the operator in a form that matches that model, so that the operator can It is possible to realize a man-machine interface that presents easy-to-understand information that matches the plant characteristics and plant conditions. This results in
This has the effect of enabling operators to respond quickly and accurately.
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図はその
表示方法の流れ図、第3図はご知過程のイメージ図、第
4図はメンタルモデルの一例を示す図、第5図は他の一
実施例のブロック図、第6図はその表示方法の流れ図、
第7図は階層的メンタルモデルのイメージ図、第8図は
もう一つの実施例のブロック図、第9図はその表示方法
の流れ図、第10図はメンタルモデルのレベルを決定す
る判定図、第11図〜第16図は本発明による表示画面
例である。
1・・・プラン1〜 4・プラント状態評価部5・
・・メンタルモデル 6・・・対応操作決定部7・・・
表示内容選択部 9・・・制御盤lO・・・メンタルモ
デル階層選択部
11・・・操作余裕時間評価部
13・・・運転員データベース
第
図
第
6
図
第
図
第
10
図
第
2
図
第
3
図Figure 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, Figure 2 is a flowchart of its display method, Figure 3 is an image diagram of the learning process, Figure 4 is a diagram showing an example of a mental model, and Figure 5 is a diagram showing other examples. A block diagram of one embodiment of this, FIG. 6 is a flowchart of the display method,
Figure 7 is an image diagram of a hierarchical mental model, Figure 8 is a block diagram of another embodiment, Figure 9 is a flowchart of its display method, Figure 10 is a judgment diagram for determining the level of the mental model, and Figure 11 is a diagram of a hierarchical mental model. Figures 1 to 16 are examples of display screens according to the present invention. 1... Plans 1 to 4. Plant condition evaluation section 5.
...Mental model 6...Corresponding operation determining section 7...
Display content selection section 9...Control panel lO...Mental model hierarchy selection section 11...Operating margin evaluation section 13...Operator database Fig. 6 Fig. 10 Fig. 2 Fig. 3 figure
Claims (1)
憶している第一の記憶手段と、プラントデータ及び第一
の記憶手段に記憶しているメンタルモデルからプラント
状態を評価する第一の演算手段と、第一の記憶手段に記
憶しているメンタルモデル及び第一の演算手段によるプ
ラント状態から運転員に対応操作を決定する第二の演算
手段と、該メンタルモデルに合った形態で該プラント状
態および該対応操作の情報を表示する出力手段と、を備
えたことを特徴とするマンマシンインタフェイス。 2 運転員が操作対象に対して持つメンタルモデルとし
て、運転員の認知過程に応じた階層的なメンタルモデル
を記憶している第一の記憶手段と、運転員の特性を記憶
している第二記憶手段と、プラントデータ及び第一の記
憶手段に記憶しているメンタルモデルからプラント状態
を評価する第一の演算手段と、第一の記憶手段に記憶し
ているメンタルモデル及び第一の演算手段によるプラン
ト状態から運転員の操作余裕時間を評価する第三の演算
手段と、第二の記憶手段に記憶している運転員の特性あ
るいは第三の演算手段による操作余裕時間に応じて第一
の記憶手段に記憶しているメンタルモデルの階層を選択
する第四の演算手段と、該階層のメンタルモデルから運
転員の対応操作を決定する第二の演算手段と、該階層の
メンタルモデルに基づき、該メンタルモデルに合った形
で該プラント状態および該対応操作の情報を表示する出
力手段と、を備えたことを特徴とするマンマシンインタ
フェイス。 3 第一の記憶手段に記憶しているメンタルモデルとし
て、運転員の理想的なメンタルモデルを記憶しているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の
マンマシンインタフェイス。 4 第一の記憶手段に記憶しているメンタルモデルとし
て、運転員の特性に応じて異なったメンタルモデルを記
憶していることを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
第2項に記載のマンマシンインタフェイス。 5 緊急の操作を要するときと余裕のある操作をすると
きとで、第一の記憶手段に記憶している異なった階層の
メンタルモデルを選択することを特徴とする特許請求の
範囲第2項記載のマンマシンインタフェイス。 6 該メンタルモデルに基づき用済の表示内容を判定し
、消去することを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
第2項記載のマンマシンインタフェイス。 7 第一の記憶手段に記憶している運転員の特性に応じ
たメンタルモデルと理想のメンタルモデルとの相違に応
じて、正しい操作の表示形態を修正することを特徴とす
る特許請求の範囲第3項又は第4項記載のマンマシンイ
ンタフェイス。 8 第一の記憶手段に記憶している運転員の特性に応じ
たメンタルモデルと理想のメンタルモデルとの相違に応
じて、運転員の誤りやすい操作を提示することを特徴と
する特許請求の範囲第3項又は第4項記載のマンマシン
インタフェイス。 9 出力手段に表示される表示内容は、画面の周辺部か
ら中央部へ移動することを特徴とする特許請求の範囲第
1項又は第2項記載のマンマシンインタフェイス。 10 出力手段に表示される表示内容のうち第一の演算
手段によるプラント状態について、該メンタルモデルか
ら予測した結果の表示範囲は、経過データの表示範囲と
は画面の陰陽を反転させることを特徴とする特許請求の
範囲第1項又は第2項記載のマンマシインタフェイス。[Scope of Claims] 1. Evaluating the plant state from a first storage means that stores a mental model that an operator has regarding an operation target, and from plant data and the mental model stored in the first storage means. a first calculation means that determines a corresponding operation for an operator based on the mental model stored in the first storage means and the plant state determined by the first calculation means; A man-machine interface comprising: an output means for displaying information on the plant status and the corresponding operation in a form that displays information about the plant status and the corresponding operation. 2. As the mental model that the operator has for the operation object, there is a first memory means that stores a hierarchical mental model according to the operator's cognitive process, and a second memory means that stores the characteristics of the operator. storage means; a first calculation means for evaluating a plant state from plant data and a mental model stored in the first storage means; and a mental model stored in the first storage means and the first calculation means. a third computing means for evaluating the operator's operating margin based on the plant state, and a third computing means for evaluating the operator's operating margin based on the plant state; a fourth calculation means for selecting a hierarchy of the mental model stored in the storage means, a second calculation means for determining a corresponding operation of the operator from the mental model of the hierarchy, and based on the mental model of the hierarchy, A man-machine interface comprising: output means for displaying information on the plant status and corresponding operations in a form that matches the mental model. 3. The man-machine interface according to claim 1 or 2, wherein an ideal mental model of the operator is stored as the mental model stored in the first storage means. . 4. The device according to claim 1 or 2, wherein the first storage means stores different mental models depending on the characteristics of the operator. Man-machine interface. 5. Claim 2, characterized in that mental models of different hierarchies stored in the first storage means are selected depending on when an urgent operation is required and when an operation with ample time is required. man-machine interface. 6. The man-machine interface according to claim 1 or 2, which determines the display content of obsolescence based on the mental model and erases it. 7. Claim No. 7 characterized in that the display form of correct operation is modified according to the difference between the mental model according to the characteristics of the operator stored in the first storage means and the ideal mental model. The man-machine interface according to item 3 or 4. 8 Claims characterized in that the operator's error-prone operations are presented in accordance with the difference between the mental model according to the characteristics of the operator stored in the first storage means and the ideal mental model. The man-machine interface according to item 3 or 4. 9. The man-machine interface according to claim 1 or 2, wherein the display content displayed on the output means moves from the periphery to the center of the screen. 10 Among the display contents displayed on the output means, the display range of the results predicted from the mental model regarding the plant state by the first calculation means is characterized by reversing the yin and yang of the screen from the display range of the progress data. A human machine interface according to claim 1 or 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023797A JP2832058B2 (en) | 1990-02-02 | 1990-02-02 | Man-machine interface |
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|---|---|
| JPH03228104A true JPH03228104A (en) | 1991-10-09 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008009834A (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-17 | Iwai Kikai Kogyo Co Ltd | Plant operation support system |
| JP2017162307A (en) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | 富士通株式会社 | Support device, support method, and support program |
| JP2020030575A (en) * | 2018-08-22 | 2020-02-27 | 株式会社日立製作所 | Plant operation support equipment |
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|---|---|---|---|---|
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1990
- 1990-02-02 JP JP2023797A patent/JP2832058B2/en not_active Expired - Lifetime
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