JPH07325618A - 診断知識獲得装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 産業機器に関する診断知識の保有者が直接に
診断ルールを作成でき、診断システムを容易にする診断
知識獲得装置を提供することを目的とする。 【構成】 入力装置１より因果マトリクスと制約条件が
入力されてデータ格納装置４に格納される。マトリクス
／ツリー変換装置２は、データ格納装置４に格納された
因果マトリクスと制約条件を取り込み、診断ツリーを作
成し、データ格納装置４に格納すると同時に表示装置５
に送出して表示する。ツリー／ルール変換装置３は、デ
ータ格納装置４に格納された診断ツリーを取り込み、診
断ルールを作成する。この診断ルールは、データ格納装
置４に格納されると共に表示装置５において表示され
る。また、ツリー／ルール変換装置３により作成された
診断ルールは、データ伝送装置６から他の装置に送出さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば原子力発電プ
ラントにおける機器異常診断装置に適用される診断知識
獲得装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】産業機器、例えば原子力発電プラント等
における機器の異常を診断する異常診断装置では、診断
ルールに基づいて診断処理を行なっている。このような
異常診断装置に用いられる診断ルールを作成する場合、
従来では、システムエンジニアが、診断知識保有者が作
成した因果マトリクス、または診断ツリーから診断ルー
ルを作成するか、あるいは機器の異常状態の診断につい
て経験豊富な熟練者から診断状況等を聴取することによ
り、診断ルールを作成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来で
は、因果マトリクスから診断ツリーに、そして診断ツリ
ーから診断ルールを自動作成する装置はなく、システム
エンジニアが、実際にプラントを操作する運転員や、機
器の点検、修理をする保修員、産業機器や産業プラント
の設計を行なう設計者等の診断知識保有者から聴取した
情報を基にして診断知識をまとめ、診断ルールを作成し
ている。このため診断ルールの作成に多大な労力を費し
ている。診断知識保有者は、一般的に因果マトリクスを
作成することは容易にできるが、ここから診断知識体系
の理解が得にくく、ゆえに診断用ツールに適した診断ル
ールを作成することが困難である。また、診断知識を保
有する設計者は、診断ツリーを比較的容易に作成でき、
診断ツリーから知識体系の理解は得やすいが、診断ルー
ルを作成することが困難である。

【０００４】この発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、診断知識の保有者が直接に診断ルールを短時間で作
成でき、また診断ルールのメンテナンスが容易な診断知
識獲得装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、産業機器に
おいて発生する異常原因と異常徴候、及びその間の相関
度合を表わす因果マトリクスと上記異常徴候の成立状況
を特徴付ける制約条件とを入力する入力手段と、この手
段により入力された因果マトリクスと制約条件とから診
断ツリーを作成する診断ツリー作成手段と、この手段に
より作成された診断ツリーから異常原因を診断するため
の診断ルールを作成する診断ルール作成手段と、上記診
断ツリー作成手段と診断ルール作成手段によって作成さ
れた診断ツリー及び診断ルールを格納する格納手段と、
上記診断ツリーと診断ルールを表示する表示手段とを具
備したことを特徴とする。

【０００６】

【作用】機器等の知識保有者が作成した因果マトリクス
と制約条件が入力手段によって入力されると、その入力
データを基にして診断ツリー作成手段は、上記因果マト
リクスにおける異常原因に関し、相関度合が０でない異
常徴候を抽出し、制約条件から決まる徴候間のＡＮＤ関
係及びＯＲ関係をベースにして、異常原因に到る診断ツ
リー、及び異常原因と異常徴候間の相関度合を表現する
相関度合テーブルを原因ごとに作成する。上記診断ツリ
ーを基に、診断ルール作成手段は、異常徴候間をＡＮＤ
またはＯＲ演算子で表現したｉｆ部分と、原因を表わす
ｔｈｅｎ部分で構成される診断ルールを原因ごとに作成
し、格納手段に格納すると共に表示手段にも送出し、こ
の表示手段は、作成された診断ルールを表示する。上記
において作成された相関度合テーブル、診断ルールは、
異常原因を推定するためにデータ伝送装置から診断装置
等に伝送される。

【０００７】上記のように、知識保有者が因果マトリク
スと制約条件を作成し、入力するだけで異常原因を診断
するための診断ツリー・ルールを自動作成できるので、
診断ツリー・ルールの作成時間の短縮ができ、診断シス
テム作成が容易にできる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は、この発明の一実施例に係る診断知識
獲得装置の構成を示すブロック図である。

【０００９】図１に示すように、診断知識獲得装置１０
は、入力装置１、マトリクス／ツリー変換装置２、ツリ
ー／ルール変換装置３、データ格納装置４、表示装置
５、データ伝送装置６によって構成され、各々は電気的
に結合している。

【００１０】入力装置１は、キーボード、またはＣＲ
Ｔ、または外部記憶装置であり、機器等の異常原因と異
常徴候、そしてこれらの相関度合を表わす因果マトリク
ス、及び異常徴候の成立状況を特徴付ける制約条件を入
力する。この入力装置１により入力されたデータは、マ
トリクス／ツリー変換装置２、データ格納装置４及び表
示装置５に転送される。マトリクス／ツリー変換装置２
は、データ格納装置４に格納された因果マトリクス及び
制約条件を取り出し、診断ルールの作成に必要な診断ツ
リーに変換し、表示装置５に表示すると共に、データ格
納装置４に格納する。ツリー／ルール変換装置３は、デ
ータ格納装置４に格納されている診断ツリーのデータを
取り込んで、診断ルールを作成し、表示装置５に表示す
ると共に、データ格納装置４に格納する。データ伝送装
置６は、ツリー／ルール変換装置３、あるいはデータ格
納装置４から送られてきた診断ルールのデータを他の装
置に転送する。

【００１１】図２は、入力装置１により入力される因果
マトリクスの例を示した図である。この因果マトリクス
は、横軸に異常状態が起こる原因を示し、縦軸にデータ
名称とデータ変化（例えばデータ名称として軸受温度、
データ変化としてゆっくり上昇）を示す。また、原因と
データ変化との間の相関度合は、０〜１０の数値で示し
ている。０は相関なしを、１０は１００％相関ありを意
味しており、数値が上昇するごとに原因とデータ変化と
の相関度合は大きくなる。

【００１２】図３は、因果マトリクスと同様に入力装置
１に入力される制約条件の例を示した図であり、ある原
因によって起こる異常徴候の成立条件を示している。図
３において、絶対条件は、異常状態の発生が原因１によ
るものならば必ず発生するデータ変化（ここではデータ
ａにおける変化ａ１のこと）であるということを意味
し、また同時条件は、異常状態の発生が原因１によるも
のならば複数個のデータ変化（ここではデータａにおけ
る変化ａ２と、データｂにおける変化ｂ３のこと）が同
時に発生するということを意味するものである。また、
同時条件がＮｏ．２まであれば、同時条件は２組存在す
ることになる。

【００１３】図４、図５は、マトリクス／ツリー変換装
置２によって因果マトリクスと制約条件から診断ツリー
を作成する過程を示すフローチャートである。図４、図
５において、診断ツリーを作成する過程で用いる定数、
すなわちｊ１，ｊ２，ｊ３，ｋ，ｊ３ｎ，ｊ４，ｊ５，
ｊ６の説明をする。ｊ１は、図２に示す原因とデータ変
化間の相関度合において、ある原因ｉ（ここでは原因１
〜原因５）に関して相関度合が０でないデータ名称の総
数、またｊ２は、原因ｉに関する相関度合が０でないデ
ータ変化の総数である。ｊ３は、図３に示す絶対条件の
データ名称におけるデータ変化の数、ｋは同時条件の組
数であり、ｊ３ｎは、１組の同時条件に含まれるデータ
変化の数であって、もしｎ＝１ならば１組目（Ｎｏ．
１）の、ｎ＝２ならば２組目（Ｎｏ．２）の同時条件に
含まれるデータ変化の数を意味している。ｊ４は、ｊ２
個のデータ変化の総数から制約条件におけるデータ変化
の数を除いた残りのデータ変化数を含んでいるデータ名
称の数である。ｊ５は、ｊ４個のデータ名称の数のう
ち、２つ以上のデータ変化を有しているデータ名称の数
である。ｊ６は、上記ｊ４個のデータ名称に含まれる残
りのデータ変化の数である。

【００１４】図６は、マトリクス／ツリー変換装置２に
よって作成された診断ツリーの例を示した図である。図
６に示すように、診断ツリーは、図２に示す原因１に対
して作成されたＡＮＤ・ＯＲで構成されるものである。

【００１５】図７は、マトリクス／ツリー変換装置２に
よって作成された相関度合テーブルの例を示す図であ
る。図７において、相関度合テーブルは、上記原因１に
対して相関度合が０でないデータ名称及びデータ変化が
抽出されたものである。

【００１６】図８、図９は、ツリー／ルール変換装置に
よって診断ツリーから診断ルールが作成されるまでの過
程を示すフローチャートである。図１０は、ツリー／ル
ール変換装置によって作成された診断ルールの例を示す
図である。

【００１７】図１０において示す診断ルールは、データ
名称とデータ変化を１組とし、これらを診断ツリーの論
理演算子（ＡＮＤまたはＯＲ）の通りに表現した徴候条
件と、原因名を示す原因条件からなるｉｆ−ｔｈｅｎル
ールであり、診断ルールは次のように表わされる。

【００１８】診断ルール：ｉｆ（徴候条件）ｔｈｅｎ
（原因条件） 次に上記実施例の動作について説明する。なお、説明す
る実施例は、図２に示される原因１に対して診断ツリー
及び診断ルールを作成する場合についてである。

【００１９】図１において、入力装置１により図２に示
される因果マトリクス、及び図３に示される各原因ごと
に絶対条件と同時条件から構成される制約条件を入力す
る。入力された因果マトリクスと制約条件は、データ格
納装置４に送出されて格納されると同時に、表示装置５
にも送られて表示される。次にマトリクス／ツリー変換
装置２は、データ格納装置４に格納された上記因果マト
リクス及び制約条件を取り込み、診断ルールの作成に必
要な診断ツリーの作成を行なう。

【００２０】ここで、マトリクス／ツリー変換装置２が
診断ツリーを作成する動作を図４、図５を用いて説明す
る。マトリクス／ツリー変換装置２は、まず、データ格
納装置４から因果マトリクスを取り込み（ステップＡ
１）、続いて制約条件を取り込む（ステップＡ２）。次
にマトリクス／ツリー変換装置２は、原因ｉにおける初
期値１を決定する（ステップＡ３）。すなわち、ここで
原因１に関して診断ツリーを作成する動作を始めること
を意味している。初期値１の設定が終わると、入力され
た上記因果マトリックスから原因１について、相関度合
が０でないデータ名称ｊ１個とデータ変化ｊ２個を抽出
する（ステップＡ４）。つまり図２に示すように、ｊ１
は、データａ、データｂ、データｃの計３個であり、ｊ
２は、変化ａ１、変化ａ２、変化ｂ１、変化ｂ２、変化
ｂ３、変化ｃ１、変化ｃ２の計７個である。次に、ステ
ップＡ２で入力された制約条件から、絶対条件のデータ
変化ｊ３個と、同時条件の組数ｋ個、そしてｋ個内のデ
ータ変化の数、すなわち、次式

【００２１】

【数１】 で表わされる個数を抽出する（ステップＡ５）。この場
合においては、図３に示すように、絶対条件のデータ変
化ｊ３は、データａにおける変化ａ１の１個であり、同
時条件の組数ｋはＮｏ．１に示される１組であり、この
１組の中のデータ変化の数は、変化ａ２と変化ｂ３の２
個である。

【００２２】以上の各個数の抽出が終わると、図６に示
す診断ツリーを描く動作に入る。まず始めに原因１を描
く（ステップＡ６）。続いて、上記において抽出した相
関度合が０でない３種類のデータ名称について、このデ
ータ名称、及びこのデータ名称それぞれに対応する７個
のデータ変化を描く（ステップＡ７）。次に、上記で抽
出されたｊ３の値がもし０でない、つまり絶対条件につ
いてのデータ名称におけるデータ変化が存在するなら
ば、第１段にＡＮＤを１個描き、ｊ３個のデータ名称に
おけるデータ変化を上記ＡＮＤに入力する線を描いて、
さらに原因１と上記ＡＮＤを結ぶ線を描く（ステップＡ
８）。ここでは、絶対条件についてのデータ名称におけ
るデータ変化は、図３に示すように（データａ 変化ａ
１）だけなので、この（データａ 変化ａ１）から描か
れた第１段のＡＮＤに対して線が結ばれる。

【００２３】次に、抽出されたデータ変化の総数ｊ２か
ら制約条件におけるデータ変化の数を除いた残りのデー
タ変化数（ｊ６）が０でない、つまり抽出された全徴候
のうち、制約条件でない徴候が存在する場合には、第２
段にＯＲを１個描き、このＯＲから上記第１段のＡＮＤ
に入力する線を描く。このとき、もし第１段のＡＮＤが
なければ、原因１に上記第２段のＯＲから線を結ぶ（ス
テップＡ９）。続いて同時条件の組数がｋ個存在するな
らば、第３段にＡＮＤをｋ個描き、この第３段のＡＮＤ
から上記第２段のＯＲに入力する線を描く。このとき、
もし第２段のＯＲがないならば、第３段のＡＮＤから上
記第１段のＡＮＤに線を入力する（ステップＡ１０）。
原因１に関しては、図３に示すように、同時条件の組数
は（データａ 変化ａ２），（データｂ 変化ｂ３）か
らなる１組（ｋ＝１）だけなので、第３段のＡＮＤは１
個であり、上記（データａ 変化ａ２），（データｂ
変化ｂ３）から第３段のＡＮＤに対してそれぞれ線が結
ばれる。

【００２４】上記の動作が終わると、次にデータ変化の
総数ｊ２個から制約条件を除いた残りのデータ変化を含
むｊ４個のデータ名称の数において、このｊ４個のデー
タ名称の数のうち、２個以上のデータ変化を持つデータ
名称がｊ５個あるならば、第４段にｊ５個のＯＲを描い
て、この第４段のＯＲに入力される線がデータ名称ごと
に描かれる。また、１個のデータ変化しか持たないデー
タ名称であれば、このデータ名称から上記第２段のＯＲ
に入力する線を描く。次に第４段のＯＲから第２段のＯ
Ｒに入力する線を描き、第３段のｋ個のＡＮＤについ
て、各ＡＮＤに対応する、１組の同時条件に含まれるデ
ータ変化の数ｊ３ｎ（ｎ＝１〜ｋ）個のデータ変化から
入力する線を描く（ステップＡ１１）。原因１について
ここでは、図２、図３からもわかるように、ｊ４は、デ
ータｂとデータｃの２個であり、また、このデータｂと
データｃはそれぞれ（データｂ 変化ｂ１），（データ
ｂ変化ｂ２）と、（データｃ 変化ｃ１），（データｃ
変化ｃ２）という２個ずつのデータ変化を含んでお
り、すなわちｊ５＝２であるため、第４段には２個のＯ
Ｒが描かれ、以上の動作により、原因名と、第１段から
第４段までの論理演算子、データ名称とデータ変化から
構成された診断ツリーが作成される。

【００２５】次に、図７に示す相関度合テーブルが作成
される（ステップＡ１２）。相関度合テーブルの表現に
ついては、ステップＡ１２に示す通りである。相関度合
テーブルが作成されると、原因ｉについて全ての診断ツ
リーが描かれたか否かの判断が行なわれ、原因１につい
てのみしか診断ツリーを作成していなければ、ｉに１を
加算し（ステップＡ１４）、再び上記手順に従って原因
２以降の診断ツリーの作成を行なう。もし、このとき全
ての原因について診断ツリーが作成されていれば、マト
リクス／ツリー変換装置２は、これらの診断ツリーを、
ツリー作成時に用いたｊ１，ｊ２，ｊ３，ｋ，ｊ３ｎ，
ｊ４，ｊ５，ｊ６の各定数、及び原因名、格段の演算子
と個数、データ名称と変化、接続関係等で表わされるツ
リー構造、そして相関度合テーブルで表わされる情報と
してデータ格納装置４に格納し（ステップＡ１５）、ま
たマトリクス／ツリー変換装置２は、表示装置５にも診
断ツリーのデータを送出し、表示装置５は、作成された
診断ツリーのデータを表示する（ステップＡ１６）。

【００２６】次に図１において、ツリー／ルール変換装
置３は、診断ツリーから診断ルールを作成するが、この
作成過程を図８、図９を用いて説明する。ツリー／ルー
ル変換装置３は、データ格納装置４から上記の処理で格
納されたツリー構造及びツリー作成時の定数を取り込む
（ステップＢ１）。続いて原因ｉの初期値１を設定する
（ステップＢ２）。

【００２７】次に、ツリー／ルール変換装置３は、取り
込んだ診断ツリー作成時の定数とツリー構造を解析し、
第４段のＯＲについて定数ｊ５が、ｊ５＞０であったな
らば、ｊ５個のＯＲの各々に入る全てのデータ名称・変
化について文字表現を行なう（ステップＢ３）。ここで
図６において示される、原因１について作成された診断
ツリーから、この場合には、 （（データｂ 変化ｂ１）ＯＲ（データｂ 変化ｂ
２）） ＯＲ（（データｃ 変化ｃ１）ＯＲ（データｃ 変化ｃ
２）） となる。

【００２８】次に、第３段のＡＮＤに関して、同時条件
の組数が０でない、すなわち、ｋ＞０であるならば、ｋ
個のＡＮＤ各々に入る全てのデータ名称・変化について
文字表現が行なわれる（ステップＢ４）。図６からもわ
かるように、この場合は、 （（データａ 変化ａ２）ＡＮＤ（データｂ 変化ｂ
３）） となる。

【００２９】上記の動作が終了すると次に、第２段のＯ
Ｒに関して、データ変化の総数のうち、制約条件でない
データ変化が存在する場合、つまりｊ６＞０ならば、第
２段のＯＲに入る全てのデータ名称・変化、及びステッ
プＢ３，Ｂ４においてなされた表現を含んだ文字表現が
行なわれる（ステップＢ５）。図６から、原因１につい
ては、 （（（データａ 変化ａ２）ＡＮＤ（データｂ 変化ｂ
３）） ＯＲ（（データｂ 変化ｂ１）ＯＲ（データｂ 変化ｂ
２）） ＯＲ（（データｃ 変化ｃ１）ＯＲ（データｃ 変化ｃ
２））） となる。

【００３０】次に第１段のＡＮＤに関して、絶対条件の
データ変化の数が０でない、つまり、ｊ３＞０であるな
らば、第１段のＡＮＤに入る全てのデータ名称・変化、
及びステップＢ５の表現を含んだ文字表現が行なわれる
（ステップＢ６）。図６から原因１については、 （（データａ 変化ａ１）ＡＮＤ （（（データａ 変化ａ２）ＡＮＤ（データｂ 変化ｂ
３）） ＯＲ（（データｂ 変化ｂ１）ＯＲ（データｂ 変化ｂ
２）） ＯＲ（（データｃ 変化ｃ１）ＯＲ（データｃ 変化ｃ
２）））） となる。

【００３１】以上の動作が終了すると、ツリー／ルール
変換装置３は、ｉｆ（徴候間のＡＮＤ，ＯＲ表現），ｔ
ｈｅｎ（原因）で表現されるｉｆ−ｔｈｅｎルール、す
なわち図１０に示す診断ルールを作成する（ステップＢ
７）。なお、ステップＢ６までの文字表現までしかなか
った場合（絶対条件が存在しなかった場合）には、当
然、ステップＢ６までの文字表現を用いてｉｆ−ｔｈｅ
ｎルールが作成される。

【００３２】次にツリー／ルール変換装置３は、原因ｉ
全てについて、診断ルールが作成されたか否かを判断し
（ステップＢ８）、もし作成されていなければ、ｉに１
を加算し（ステップＢ９）、ステップＢ３に戻って上記
手順を繰り返すことにより原因ｉ全てについて診断ルー
ルを作成していく。もし原因ｉ全てについて、診断ルー
ルが作成されていれば、ツリー／ルール変換装置３は、
作成した診断ルールを文字表現のままデータ格納装置４
に格納する（ステップＢ１０）。また、ツリー／ルール
変換装置３は、表示装置５にも診断ルールを送出して表
示する（ステップＢ１１）。

【００３３】機器異常診断装置等で、異常徴候に対する
原因推論に用いるため、上記のようにして作成された診
断ルールと相関度合テーブルは、図１において、ツリー
／ルール変換装置３、あるいはデータ格納装置４からデ
ータ伝送装置６に送られ、外部へ伝送される。

【００３４】なお、上記実施例において説明した診断知
識獲得装置は、他にも例えば、火力発電プラント、化学
プラント等の構成機器異常診断装置、またはプラント異
常診断装置にも適用することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、異常の原因と異常の徴候、及びその間の相関度合を
表わす因果マトリクスと、異常徴候の成立を特徴付ける
制約条件を入力すれば、診断ツリー、及び診断ルールが
自動作成されることにより、診断知識の保有者が診断ツ
リー・ルールの作成方法を知らなくても、上記因果マト
リクスと制約条件の作成だけで診断ツリーと診断ルール
が入手でき、また、これらの作成によって診断知識体系
を容易にチェックでき、さらに機器異常診断装置等の診
断装置と組み合わせれば、診断を実施しながら知識の修
正を知識保有者自身が実行できる。

【００３６】また、診断ツリー、診断ルールの作成時
に、システムエンジニアを介する必要がないため、診断
ルール作成時間を短縮でき、診断システムの作成を容易
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る診断知識獲得装置の
構成図。

【図２】同実施例における因果マトリクスの例を示す
図。

【図３】同実施例における制約条件の例を示す図。

【図４】マトリクス／ツリー変換装置における、因果マ
トリクスを診断ツリーに変換する処理手順を示す第１の
フローチャート。

【図５】図４に係る、因果マトリクスを診断ツリーに変
換する処理手順を示す第２のフローチャート。

【図６】マトリクス／ツリー変換装置によって作成され
た診断ツリーの例を示す図。

【図７】マトリクス／ツリー変換装置によって作成され
た相関度合テーブルの例を示す図。

【図８】ツリー／ルール変換装置における、診断ツリー
を診断ルールに変換する処理手順を示す第１のフローチ
ャート。

【図９】図８に係る、診断ツリーを診断ルールに変換す
る処理手順を示す第２のフローチャート。

【図１０】ツリー／ルール変換装置によって作成された
診断ルールの例を示す図。

【符号の説明】 １ 入力装置 ２ マトリクス／ツリー変換装置 ３ ツリー／ルール変換装置 ４ データ格納装置 ５ 表示装置 ６ データ伝送装置 １０ 診断知識獲得装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 産業機器において発生する異常原因と異
   常徴候、及びその間の相関度合を表わす因果マトリクス
   と上記異常徴候の成立状況を特徴付ける制約条件とを入
   力する入力手段と、この手段により入力された因果マト
   リクスと制約条件とから診断ツリーを作成する診断ツリ
   ー作成手段と、この手段により作成された診断ツリーか
   ら異常原因を診断するための診断ルールを作成する診断
   ルール作成手段と、上記診断ツリー作成手段と診断ルー
   ル作成手段によって作成された診断ツリー及び診断ルー
   ルを格納する格納手段と、上記診断ツリーと診断ルール
   を表示する表示手段とを具備したことを特徴とする診断
   知識獲得装置。