JPH036621A - エキスパートシステム - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は一般にエキスパートシステムに関し、特に、各
種プラントに用いられ、これら各種プラントの運転支援
を始め、異常診断や自動制御等を行なうエキスバートン
ステムに関する。

（従来の技術） 近年、エキスパートシステムは、種々の分野に応用され
るようになってきた。その中でも各種プラントの監視制
御システムにおいて用いられるエキスパートシステムに
あっては、操業中のプラントからリアルタイムでこの操
作中のプラントの状態を表わすプロセスデータを収集し
、収集したプロセスデータと知識ベースとを組合せるこ
とによって推論機構にて推論を行ない、この推論の結果
をオペレータに提示することでプラントの運転支援や或
いはプラントの自動制御を行なうようになっている。

（発明が解決しようとする課ａ） ところで、上述したような各揮プラントの監視制御シス
テムに使用されるエキスパートシステムにおいては、推
論実行のリアルタイム性が強く要求される。特に、各種
プラントの中でも、プロセス状態の変動が大きいプラン
トの監視制御システムに用いられるエキスバートンステ
ムにおいては、プラン！・の運転支援や自動制御を行な
うに際して、プラント内に変化が発生してから推論結果
が得られるまでの時間の長短か極めて重要な要素となる
。

同様に、各種プラントの中でも、プロセス状態が急変す
るプラントの監視制御システムに用いられるエキスパー
トシステムにおいても、プラントの異常診断を行なうに
際して、プラント内に異常が発生してから推論結果が得
られるまでの時間の長短が極めて重要な要素となる。更
に、リアルタイムに得られた推論結果を、人間系（即ち
、プラントの監視制御のための運転員）の介在なしにプ
ラントの自動制御や自動運転のために用いる場合には、
特に推論結果のリアルタイム性の確保が極めて重要とな
る。

そのため、上述したようなプラントの監視制御システム
に用いられるエキスパートシステムにおいて、エキスパ
ートシステム実行の起動をかける周期、即ち、エキスパ
ートシステムの推論実行周期を固定的に設定しようとす
るのは、推論に要する時間のばらつき、推論結果の取得
の目標時間の相違からして非常に困難である。のみなら
ず、エキスパートシステムが搭載されている計算機の負
荷という面から見ても極めて困難である。

つまり、推論実行周期を長時間で設定したのではプラン
トの監視制御という用途に耐えられる推論結果は得難い
し、一方、リアルタイム性を強調するあまり、推論実行
周期を短時間で設定するのは、いたずらに計算機の負荷
を増大させ、特に同一計算機内に他のシステムも搭載さ
れている場合には、前記負荷の増大によって他のシステ
ム機能実行に重大な支障を与えかねない。

従って本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目
的は、エキスパートシステムの推論実行周期を推論時の
緒条１牛に応じて可変させることによって、エキスパー
トシステムが設定されている。Ｅ＋−算機の負荷をいた
ずらに増大させることなく、常に適正な推論実行周期を
設定することが可能なエキスパートシステムを提供する
ことにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、入力されたデー
タに基づいて推論を行なうエキスパートシステムにおい
て、入力されたデータの直の時間に対する変化率を求め
る演算手段と、このｅＬ算手段から出力された演算結果
に応じて推論の実行周期を可変：Ａ！ｉする可変：Ａ整
手段とを備えた構成とした。

（作　用） 上記構成において、演算手段は、人力されたデータの値
の時間に対する変化率を求め、口■度調整手段は、演算
手段から出力された演算結果に応じてエキスパートシス
テムの推論の実行周期を可変調整することとしたので、
エキスパートシステムの推論実行周期を推論時の諸条件
に応じて可変させることができ、これによってエキスパ
ートシステムが搭載されている計算機の負荷をいたずら
に増大させることなく常に適正な推論実行周期を設定す
ることが可能となった。

（実施例） 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

第１図は、本発明の一実施例に従うエキスバトンステム
が外付けにて用いられているプラントの監視制御システ
ムの一例を示したブロック図である。

第１図において、監視制御装置２は、プラント１の状態
を表わすデータ（プロセスデータ）を取り込んで、この
取り込んだデータを表示装置（図示しない）等に表示し
たり、運転員１８等によって人力されたプラント１の運
転内容情報に基づいてプラント１を制御したりするよう
になっている。

エキスパートシステム３は、監視制御装置２とは異なっ
た計算機に搭載されており、前記プランｊ・１の状態を
表わすデータ（プロセスデータ）を取り込んで推論実行
周期を決定し、この決定した推論実行周期に基づいて推
論を実施するとともに、推論結果を前記表示装置（図示
しない）等を介して運転員１８に提示するようになって
いる。

第２図は、前記第１図にて図示したエキスバトンステム
３が搭載されている計算機の構成を示したブロック図で
ある。

第２図において、伝送制御装置４は、前記第１図にて示
したプラント１の状態を表わすデータ（プロセスデータ
）を取り込んで出力する。キーボード５は、エキスパー
トシステム３における推論実行周期を設定するためのパ
ラメータの人力を行なうために設けられている。計時モ
ジュール６は、エキスパートシステム３の推論実行周期
を正しく管理し、エキスパートシステム３の起動タイミ
ングに用いる時刻を出力するようになっている。

補助記憶装置７は、知識ベースや、このエキスバートン
ステム３で使用される各種データ、このエキスパートシ
ステム３にて推論が行なわれることによって得られた推
論結果データ、このエキスパートシステム３の推論実行
周期データなどを格納する。演算制御装置８は、前記伝
送制御装置４によって取り込まれたプロセスデータと、
前記補助記憶装置７に格納されている知識ベースとに捕
づいてエキスパートシステム３の推論実行周期を算定す
るとともに、この算定によって確定された推論実行周期
で推論を実施し、推論結果を求める。

これとともに演算制御装置８は、前記推論結果のデータ
を出力するようになっている。ＣＲＴ表示装置９は、前
記演算制御装置８から出力された推論結果のデータ等を
表示するようになっている。

プリンタ１０は、前記演算制御装置８から出力された駆
動指令信号に基づいて、前記ＣＲＴ表示装置９に表示さ
れた内容等を印字するようになっている。

第３図は、前記第２図にて示したエキスパートシステム
３が搭載されている計算機の構成を機能的に示すととも
に計算機内部におけるデータの流れをも示したブロック
図である。第３図にて、プロセスデータ処理部１１を始
め、プラント状態５・ト価部１２、推論エンジン１３及
び推論実行周期設定部１４は、前記第２図にて図示した
演算制御装置８が具備している機能を具体化したもので
ある。

又、プロセスデータ定義ファイル１５を始め、プロセス
データファイル１６及び知識ベース１７は、前記第２図
にて図示した補助記憶装置７か具備しているものである
。

第３図において、プロセスデータ定義ファイル１５には
、収集すべきプロセスデータの登録やプロセスデータの
収集周期、プロセス原データを処理加工すべき内容等の
各種情報が登録されている。

プロセスデータ処理部１１は、前記プロセスデータ定義
ファイル１５に登録されている各種情報に基づき、現在
値ファイル、時系列ファイル、モデル計算ファイル等を
作成し、これら作成した各ファイル等をプロセスデータ
ファイル１６に登録する。プラント状態評価部１２は、
前記プロセスデータファイル１６中からプラント１の動
特性などの変化を把握するのに必要なプロセスデータ或
いはプラント１の状態変化の指標となるプロセスデータ
を取り込み、プラント１の状態を各種要因とともに評価
する。推論実行周期設定部１４は、プラント状態評価部
１２にて求められ、プラント状態評価部１２から出力さ
れた要因別評価結果に基づいて推論実行周期を決定し、
計時モジュール６から出力される時刻データを受けて、
推論エンジン１３を起動するための推論起動信号を前記
推論エンジン１３に出力する。推論エンジン１３は、前
記推論実行周期設定部１４から推論起動信号か出力され
ることによって直ちに推論を開始し、プロセスデータフ
ァイル１６から出力される各種情報、知識ベース１７か
ら出力される情報に括づいて推論を実行し、推論結果を
第２図にて図示したＣＲＴ表示装置９やプリンタ１０等
に対して出力する。

次に、上述した構成のエキスパートシステム３の推論の
プロセスについて説明する。

まずプラント１の状態が安定的であるか不安定であるか
を算定し評価するプラント状態評価部１２のアルゴリズ
ムについて示す。

く第１の評価方法〉 この方法は、プラント状態の安定度を表わすプ指標とな
るプロセスの代表値Ｘにより、（１）式、（２）式に基
づいて算定するものである。

但し、Δｔ：微小時間 ΔＸ：ΔｔにおけるＸの変化分 ｘＲ（ｘ−Ｒａｎｇｅ）　　：　ｘのとりうる値の範囲 ｘＩ？　”　ｘｍａｗ　−Ｘｍｉｎ　　　　””　”’
　”’　（２〉但し、Ｘ　　：Ｘのとりうる最大値 ｎａｘ ｘ、：ｘのとりうる最小値 ＋１１１ｎ （第４図参照）。

この方法では、プラント１の状態を代表的に表わしてい
る１つのプロセス値Ｘを選定し、Ｘの微小時間Δｔの変
化率に着目して、プラント１の挙動を評価する。つまり
、Ｘのとりうる値の範囲でΔを内にＸがどの程度変動し
ているかを第４図に示す如く時々刻々監視していく。

ｔ ト１の状態は不安定であり、プロセスの内部で何か急激
な変化が起こっていることが推４１すされる。

〈第２の評価方法〉 この方法は、プラントの状態の安定度を表わす代表値で
は特定せず、複数のプロセス値（例えば温度状態を示す
値、内部圧力状態を示す値等）から（３）式、（４）式
に基づいて算定するものである。

但し、ｎ：プロセス代表値Ｘの個数 この場合は、複数のプロセス代表値Ｘ、をそれぞれのと
りうる範囲ｘＲ１で正規化し、同等の重みプロセス代表
値Ｘ、によりプラント１の状態を表わす尺度が異なる場
合は、次式に示す如く、プロセス代表値Ｘ１ごとに重み
係数０１を乗じて算定する。

ムを示す。

但し、Ｃ１：プロセス代表値Ｘ、の重み係数１　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　１（０くＣ１≦１
） 二こて、上述したような演算処理を行なう理由は、例え
ば、プラント１の状態を表わす変数が複数個あるときに
、これら各変数がプラント］の全体の状態を表わしてい
る変数か、プラントｌの特定部分を表わしている変数か
、或いはプラント１のごくわずかの部分を表わしている
変数かによって、夫々の場合に応じて重み係数を可変す
ることで全ての変数の評価を行なえば、より正確なプラ
ント１の状態の評価が行なえるからである。

次に、プラント状態評価部１２にて求めたプラはどプラ
ント１の状態変化が大きくなる。

また ルの安定度を維持しているこ七を示している。

〈第１の算定方法〉 この方法では、標準推論実行周期Ｔ　に対し、に応じて
推論実行周期Ｔが微少に短縮され、最も速い周期のとき
は、標準推論実行周期Ｔ　の半分の周期となる。

足部１４にて推論実行周期を決定するアルゴリズ但し、 二標準推論実行周すｊ Ｔ　：推論実行周期 この場合、プラント１の状態が最も安定してい行周明Ｔ
　がそのまま推論実行周期となる。

く第２の算定方法〉 この方法では、最大限に推論実行周期を短縮する指標と
して、推論実行周期最大時間Ｋを導入し、く第３の算定
方法〉 この方法では、基準プラント状態評価値Ｃ（０≦Ｃ≦１
）を導入することにより、標準推論実行周期Ｔ　に対し
、プラント１が安定している時はその安定度に応じて推
論実行周期Ｔを緩やかにし、反対にプラントが不安定の
時はその不安定度に応じて推論実行周期Ｔを速くするこ
とができる。

の結果を標準推論実行周期Ｔ　から減じて、推論実行周
期Ｔを求める。

但し、Ｋ：推論実行周期最大短縮時間 この場合、推論実行周期Ｔの最小時間は（Ｔ８−Ｋ）と
なり、Ｋの値により容易に望ましい推論実行周期Ｔの最
小時間を設定できる。

但し、Ｃ：基準プラント状態評価値 に′：推論実行周期最大、１！１整時間以上説明したよ
うに本発明の一実施例によれば、運転員１８がエキスバ
ートンステム３の推論結果を参照して運転操作を行なう
場合、あるいはエキスバートンステム３の推論結果によ
りプラント１を制御する場合、その推論結果を求める周
期がプラント１の状態に応じて、変化させることが可能
なため、常にプラント１の状態に対し適切な推論実行周
期でエキスパートシステム３を実行させることができる
。このことにより、プラント１が安定しているときはゆ
っくりした推論実行周期でエキスパートシステム３を実
行するため計算機負荷は軽くなり、プラント１が大きく
変動している時は、その変動に見合った速い周期でエキ
スパートシステム３を実行するため推論結果のリアルタ
イム性が確保できる。

さらに、推論実行周期の設定が困難な場合には、今まで
の固定方式に比べると本発明の一実施例に従う推論実行
周期設定方法では、設定周期の幅を持たせることができ
るので推論実行周期の設定のチューニングが容易となっ
た。

なお、上述した本発明に従う一実施例においては、第１
図を参照して明らかなように、エキスパートシステム３
を、プラントの監視制御装置２とは別個の計算機に搭載
する所謂外付は型としたが、第５図にて図示するように
、プラントの監視制御装置２内に搭載する所謂内蔵型と
してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、演算手段は入力
されたデータの値の時間に対する変化率を求め、可変調
整手段は、演算手段から出力された演算結果に応じてエ
キスパートシステムの推論の実行周期を可変調整するこ
ととしたので、エキスパートシステムの推論実行周期を
推論時の諸条件に応じて可変させることかでき、これに
よってエキスパートシステムが搭載されている計算機の
負荷をいたずらに増大させることなく常に適正な推論実
行周期を設定することが可能なエキスパートシステムを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に従うエキスパートシステ
ムが外付けにて用いられているプラントの監視制御シス
テムの一例を示したブロック図、第２図は、前記第１図
にて図示したエキスパートシステムが搭載されている計
算機の（１カ成を示したブロック図、第３図は、前記第
２図にて示したエキスパートシステムが搭載されている
計算機の構成を機能的に示すとともに計算機内部におけ
るデ−夕の流れをも示したブロック図、第４図は、本発
明の一実施例に従うエキスパートシステムに係るプロセ
ス値の変動によりプラント状態評価データを求める例を
示した図、第５図は、本発明の他の実施例に従うエキス
パートシステムが組み込まれたプラントの監視制御シス
テムの一例を示したブロック図である。 ３・・・エキスパートシステム、４・・・伝送制御装置
、８・・・演算制御装置、１１・・・プロセスデータ処
理部、１２・・・プラント状態評価部、１３・・推論エ
ンジン、１４・・・推論実行周期設定部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力されたデータに基づいて推論を行なうエキスパート
   システムにおいて、入力されたデータの値の時間に対す
   る変化率を求める演算手段と、この演算手段から出力さ
   れた演算結果に応じて推論の実行周期を可変調整する可
   変調整手段とを備えたことを特徴とするエキスパートシ
   ステム。