JPH10340121A - プラントの運転支援装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラントの異常状態の発生に際し、オペレー
タに適切な情報を与えるプラントの運転支援装置を提供
することである。 【解決手段】 本装置１０は、プラントの異常状態の発
生に際し、異常状態の発生原因を解明し、かつ異常状態
を解消して正常状態に戻すために必要な処置策を提示す
る、プラントの運転支援装置である。本装置は、プラン
ト運転時のプロセス変数の状態目標値を記憶する目標値
設定部１２と、状態計測値を収集し、記憶するプロセス
データ収納部１４と、状態目標値と状態計測値とを比較
し、プラント運転状態の正常、異常を判定する比較判定
部１６と、危険性シナリオをデータベースにして記憶す
る記憶装置１８と、異常状態に際し、異常状態の発生原
因及び処置策を記憶装置１８から抽出する運転支援装置
２０と、運転支援装置２０から出力された異常状態の発
生原因及び処置策を表示する警報出力部２２とを備えて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラントの運転支
援装置に関し、更に詳細には、プラントの異常状態の発
生に際し、異常状態の発生原因を解明し、かつ異常状態
を解消して正常状態に戻すために必要な処置策を提示す
る、プラントの運転支援装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、化学プラント等のプロセス・プラ
ントは、その構成が複雑になり、また大型化しているた
めに、プラントの運転は益々高度化されている。一方、
プラント運転の合理化、省力化の要請から、出来るだけ
少数の要員でプラントを運転しようとする、プラント運
転の少人数運転化が図られている。このため、プラント
の運転監視も、パネル表示に基づく運転監視から、分散
計装システムを導入したコンピューターのＣＲＴコンソ
ールを中心とした運転監視に移行しつつある。分散計装
システムとは、プラントの各所に分散して設置されてい
る制御装置をコンピュータで集中的に管理する計装シス
テムである。

【０００３】分散計装システムのＣＲＴディスプレイに
は、温度、圧力、液面、流量等の個々のプロセス変数の
測定値が単に表示されるのみでなく、それらの測定値
が、予め設定された上限または下限の警報レベルを超え
た時点、或いは超えそうになった段階で、個々のプロセ
ス変数別に警報（アラーム）を出す機能が、標準的仕様
として設けられている。更には、所望により、オペレー
タ（ボードマン）に文字表示でガイダンスするオペレー
タ・ガイダンス機能が設けられている。オペレータは、
これらアラーム及びオペレータ・ガイダンス等に基づい
て、運転状態の異常を解消して、正常に戻すために、種
々の制御器を操作し、またフィールドマンに連絡し、現
場で弁操作等を実施することにより、プラントの運転状
態の異常に対処している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の分散計
装システムは、ＣＲＴディスプレイに表示される個々の
プロセス変数測定値が、設定した上限または下限の警報
レベルを超えた時点、或いは超えようとする段階で、個
々別に運転状態の異常を警報表示するだけであるから、
オペレータは、その運転異常を引き起こした根本の発生
原因が何であって、その運転異常を解消して正常に戻す
には、どのような処置を行えば良いかを判断するのに時
間を要するという問題があった。例えば、１つのプロセ
ス変数について警報表示が成されたとき、その警報表示
が成されたプロセス変数の異常が、根本的な原因ではな
く、他のプロセス変数の運転変動に関連した結果である
場合には、オペレータが、単に、ＣＲＴディスプレイ上
の警報表示を見ただけでは、運転異常の根本原因を究明
するのが技術的に難しく、時間を要するために、適切な
処置を適時に施すことが難しい。その結果、対応が遅
れ、プラントの運転状態が、更に異常な方向に進行する
恐れがあった。特に、２つ以上のプロセス変数について
警報表示が同時にあった場合には、その対応が極めて難
しかった。

【０００５】そこで、本発明の目的は、分散計装システ
ムにおける従来の欠点を解消するものであり、プラント
の異常状態の発生に際し、異常状態の発生原因を解明
し、かつ異常状態を解消して正常状態に戻すために必要
な処置策を提示する、プラントの運転支援装置を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るプラントの運転支援装置は、運転中の
プラントに異常状態が発生した際に、異常状態の発生原
因を解明し、かつ異常状態を解消して正常状態に戻すた
めに必要な処置策を提示する、プラント運転の支援装置
であって、プラントの異常状態を予め想定し、想定した
異常状態毎に作成した、異常状態の発生原因及び異常状
態に対する処置策に関する危険性シナリオをデータベー
スにして記憶する記憶装置と、予め設定され、入力され
た、プラント運転時のプロセス変数の状態目標値を記憶
する目標値設定部と、プラント運転時にプラントからプ
ロセス変数の状態計測値を収集し、記憶するプロセスデ
ータ収納部と、状態目標値と状態計測値とを比較し、そ
の解離が許容限界内であれば、プラントの運転が正常状
態にあるとし、解離が許容限界内でなければ、プラント
の運転が異常状態にあると判定する比較判定部と、プラ
ントの運転が異常状態であると比較判定部が判定したと
き、比較判定部が判定した異常状態と同じ異常状態の危
険性シナリオに基づいて、異常状態の発生原因及び処置
策を記憶装置から抽出する運転支援装置とを備えている
ことを特徴としている。

【０００７】本発明では、プラントの運転支援装置を構
成する記憶装置、目標値設定部、プロセスデータ収納
部、比較判定部及び運転支援装置として、既知のコンピ
ュータの入出力装置、記憶装置及び演算装置を適宜使用
する。目標値設定部に入力する、プラント運転時のプロ
セス変数の状態目標値は、例えばプラント機器内の圧
力、温度、濃度、液面等の目標値を言い、過去の実績デ
ータに基づいて、予め設定される。プロセスデータ収納
部に記憶されるプロセス変数の状態計測値は、例えばプ
ラント機器内の圧力、温度、濃度、液面等の計測値を言
い、既知の計装システム、例えば分散計装システムを介
して運転時のプラントから定期的に又は不定期的に収集
される。比較判定部で行う判定では、状態目標値と状態
計測値の解離について予め許容範囲を定め、その解離が
許容範囲の限界内であれば、プラントの運転が正常状態
にあるとし、解離が許容範囲の限界内でなければ、プラ
ントの運転が異常状態にあると判定する。例えば、プロ
セス変数が圧力である場合には、計測した圧力値が、設
定圧力以上、又は以下であれば、運転状態が異常と判定
する。危険性シナリオは、予め想定したプラントの異常
状態毎に作成されており、異常状態の発生原因と異常状
態に対する適切な処置策を示しており、例えばプロセス
安全性評価手順作成装置を用いて容易に作成することが
できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のプラントの運転
支援装置の実施形態の例を挙げ、図面を参照しつつ、詳
細にプラントの運転支援装置の実施形態例の構成を説明
する。図１は、プラントの運転支援装置の実施形態例の
構成を示すブロック図であり、図２はプラントの運転支
援装置の実施形態例の動作を示すフローチャート図であ
る。図１で、各構成要素間の矢印は、信号又は情報の流
れを示している。本実施形態例のプラントの運転支援装
置１０（以下、簡単に支援装置１０と言う）は、プラン
トとの間に分散計装システムを介して使用される装置で
あって、プラントの異常状態の発生に際し、異常状態の
発生原因を解明し、かつ異常状態を解消して正常状態に
戻すために必要な処置策を提示する、プラント運転の支
援装置である。本支援装置１０は、図１に示すように、
目標値設定部１２と、プロセスデータ収納部１４と、比
較判定部１６と、記憶装置１８と、運転支援装置２０
と、警報出力部２２とから構成されている。支援装置１
０を構成する、目標値設定部１２、プロセスデータ収納
部１４、比較判定部１６、記憶装置１８、運転支援装置
２０、及び警報出力部２２は、既知のコンピュータの入
出力装置、記憶装置、及び演算装置を利用したものであ
る。

【０００９】目標設定部１２は、過去の実績データに基
づき、予め、設定され、入力された、プラント運転時の
プロセス変数の状態目標値を記憶する。プロセスデータ
収納部１４は、分散計装システムを介して、運転時のプ
ラントから定期的にプロセス変数の状態計測値を収集
し、記憶する。比較判定部１６は、目標値設定部１２及
びプロセスデータ収納部１４から、状態目標値及び状態
計測値をそれぞれ読み出し、状態目標値と状態計測値と
を比較し、その解離が許容限界内であれば、プラントの
運転が正常状態にあるとし、解離が許容限界内でなけれ
ば、プラントの運転が異常状態にあると判定する。本発
明では、予め、プラントの異常状態を想定し、想定した
異常状態毎に異常状態の発生原因を解明し、かつ異常状
態を解消して正常状態に戻すために必要な処置策を策定
しておく。記憶装置１８は、それら発生原因及び処置策
に関する危険性シナリオをデータベースとして記憶す
る。運転支援装置２０は、プラントの運転が異常状態で
あると比較判定部１６が判定したとき、比較判定部１６
が判定した異常状態と同じ異常状態の危険性シナリオに
基づいて、異常状態の発生原因及び処置策を記憶装置１
８から抽出し、警報出力部２２に出力する。警報出力部
２２は、運転支援装置２０から出力された異常状態の発
生原因及び処置策を運転員にモニタ又はページングで提
示する。

【００１０】本実施形態例では、図２に示すように、先
ず、ステップ１で、支援装置１０の目標値設定部１２に
プロセス変数の状態目標値を入力する。次に、ステップ
２で、運転中のプラントのプロセス変数の状態計測値を
計測器で計測し、その計測信号を分散計装システムを介
して所定の周期でプロセス値（ＰＶ値）としてプロセス
データ収納部１４に取り込む。次に、ステップ３では、
目標値設定部１２から読み出した状態目標値とプロセス
データ収納部１４の状態計測値とを比較判定部１６によ
って対比する。ステップ４では、更に、比較判定部１６
で、プラント運転の妥当性の判断を行い、プロセス値
（状態計測値）が対応する状態目標値の上限限界値又は
下限限界値を超えている場合には、プロセスが異常状態
であると判断して、その旨を運転支援装置２０に出力す
る。また、同時に、プラントの運転が異常状態にある旨
の警報出力、例えばアラーム及びＣＲＴ画面に異常状態
の表示を行う。ステップ５では、運転支援装置２０が作
動して、比較判定部１６が判定した異常状態に基づき、
異常状態の発生原因、及び異常状態を解消して正常に戻
す適切な処置策を記憶装置１８の危険性シナリオのデー
タベースから抽出する。ステップ６で、運転支援装置２
０は抽出した異常状態の発生原因及び処置策を警報出力
部２２に出力する。

【００１１】ステップ７では、警報出力部２２がＣＲＴ
画面上に異常状態の発生原因及び処置策を表示して、運
転員にその内容を提示する。ステップ８では、運転員
は、ＣＲＴ画面上に表示された異常状態の発生原因及び
処置策に基づいてプラントを操作する。そして所定時間
の経過後、再びプラントから状態計測値を取り込み、上
述のステップ２からステップ８を繰り返し、所定回数の
繰り返しでも、プラントの異常状態が解消しないときに
は、プラントを停止する。

【００１２】

【実施例】本実施例は、本発明に係るプラントの運転支
援装置（以下、支援装置と言う）の実施例であって、図
３に示す反応装置に適用した例である。図３は、本実施
例の支援装置を適用した反応装置２３の構成を示すフロ
ーシートである。反応装置２３は、物質Ａと物質Ｂとを
反応させる装置であって、図３に示すように、物質Ａと
物質Ｂとを反応させるための反応器２４と、反応器２４
に物質Ａ及び物質Ｂを供給する２系列の供給系を備えて
いる。物質Ａと物質Ｂとの反応は、物質Ａと物質Ｂとの
適切な混合比率の下で円滑に進行する発熱反応である。
その比率を保持するために、物質Ａ及び物質Ｂの流量を
それぞれ測定する流量計と、物質Ｂの流量を調節する流
量調節弁２８とを備えた供給比率制御装置が設けてあ
る。物質Ａと物質Ｂとの供給比率が、所定のしきい値α
を超えると（物質Ｂ／物質Ａ＞α）、発熱反応が暴走し
て、反応器の圧力が上昇し、終には反応器が破壊する事
態を招く。そこで、反応器２４には安全弁２７が設けて
あって、反応器２４内の圧力が設定値以上になった時に
開放して反応器２４の圧力を急激に低下させる。また、
発熱反応が暴走し始めて、反応器２４の温度が設定値以
上に上昇した場合には、遮断弁２５、２６を閉止して物
質Ａ及びＢの供給を停止する保護装置が、物質Ａ及び物
質Ｂを供給する２系列の供給系に設けてある。尚、反応
の暴走時には、安全弁２７よりも遮断弁２５、２６が先
に作動する設定となっている。

【００１３】反応装置２３に適用する、本実施例のプラ
ントの運転支援装置は、図１に示したプラントの運転支
援装置１０と同じ構成であって、その説明を省略する。
目標設定部１２は、過去の実績データに基づき、予め、
設定され、入力された、反応装置２３の運転時のプロセ
ス変数の状態目標値、例えば物質Ａ、Ｂの流量、反応器
２４の温度、圧力等を記憶する。プロセスデータ収納部
１４は、反応装置２３に設けられた分散計装システムを
介して、運転時の反応装置２３から定期的にプロセス変
数の状態計測値、例えば物質Ａ、Ｂの流量、反応器２４
の温度、圧力等の計測値を収集し、記憶する。

【００１４】本実施例で使用される危険性シナリオは、
記憶装置１８に記憶されている危険性シナリオのデータ
ベースのうち、以下に示す三つの危険性シナリオで構成
されている。その一は、異常現象の発生原因が物質Ｂの
供給圧力の過大であって、最終異常現象が反応器の破裂
である。その二は、異常現象の発生原因が物質Ｂの供給
系の流量調節弁の開度過大であって、最終異常現象が反
応器の破裂である。その三は、反応器の安全弁の異常開
放であって、最終異常現象が反応の低下である。各危険
性シナリオの異常現象の流れ及び反応装置の動作は、そ
れぞれ図４から図６のフローチャート図に示され、また
フォールトツリー（ＦＴ、以下では簡単にＦＴと言うこ
ともある）に展開されて図７から図９のフォールトツリ
ー図に示されている。また、各危険性シナリオの最初の
異常現象、即ち発生原因から最終異常事象に到達するの
発生確率（頂上事象の発生確率）は、フローチャート図
及びフォールトツリー図を作製する過程でそれぞれ算出
される。図４から図６で、四角形は発生事象を、菱形は
発生事象に対する防衛動作を示している。また、図７か
ら図９のフォールトツリーでは、図４から図６に示した
菱形の防衛動作が、図４から図６の四角形の発生事象の
ＡＮＤ事象として挿入されている。作成された図４から
図６のフローチャート及び図７から図９のフォールトツ
リー並びに算出された発生確率は、危険性シナリオのデ
ータベースとして記憶装置１８に入力され、記憶され
る。

【００１５】ここで、図４のフローチャートに示した異
常現象の流れ及び反応装置の動作を簡単に説明する。最
初の異常現象は、反応装置２３の装置境界線での物質Ｂ
の供給圧力が圧力設定値より過大であることであって、
圧力計によりその旨が検出される。警報機能が無い場合
には、供給圧力の増大のため、物質Ｂの流量が流量設定
値より過大となる。ここで、物質Ｂの流量が過大である
旨のアラームが発せられ、運転員が物質Ｂの流量を減少
させるように反応装置２３の適所を操作する。操作が適
切であれば、物質Ｂの流量が減少し、反応装置２３の運
転を続行できる。操作が適切でなく、物質Ｂの流量が減
少しない場合には、物質Ｂ／物質Ａ＞αとなって、発熱
反応が暴走し、反応温度が上昇し始める。ここで、警報
機能が無い場合には、反応が更に暴走し、温度が更に上
昇する。そして、保護装置が機能して、遮断弁２６を閉
止し、反応装置２３の運転が停止する。保護装置が機能
しない場合には、一層、反応器２４の圧力が高くなり、
安全弁２７が作動して、反応器２４内の圧力が急激に低
下し、反応装置２３の運転が停止する。安全弁２７が作
動しない場合には、反応器２４が破裂する。図７は、図
４のフローチャートをＦＴ変換して得たフォールトツリ
ーであって、図４に示した菱形の防衛動作が、図４の四
角形の発生事象のＡＮＤ事象として挿入されている。

【００１６】次に、図５のフローチャートに示した異常
現象の流れ及び反応装置の動作を説明する。最初の異常
現象は、物質Ｂの供給系の流量調節弁２８の開度が過大
であることであって、流量調節弁２８の開度示度により
その旨が検出される。警報機能が無い場合には、開度過
大により物質Ｂの流量が流量設定値より過大となる。以
下の異常現象の流れ及び反応装置の動作は、図４の場合
と同様である。図８は、図５のフローチャートをＦＴ変
換して得たフォールトツリーを示す図である。

【００１７】次に、図６のフローチャートに示した異常
現象の流れ及び反応装置の動作を説明する。最初の異常
現象は、反応器２４の安全弁（ＳＶ１）２７の異常開放
であって、同時に反応器２４の圧力も低下する。警報機
能が無い通常の場合には、安全弁２７の開放により、反
応器２４の圧力が低下するので、物質Ａ及び物質Ｂの流
量が増大し、流量設定値より過大となる。ここで、物質
Ａ及び物質Ｂの流量が過大である旨のアラームが発せら
れ、運転員が物質Ａ及び物質Ｂの流量を減少させるよう
に反応装置２３の適所を操作する。操作が適切であれ
ば、物質Ａ及び物質Ｂの流量が減少し、反応装置２３の
運転を続行できる。操作が適切でなく、物質Ａ及び物質
Ｂの流量が減少しない場合には、反応器２４の圧力が更
に低下する。警報機能が無い場合には、反応器２４の圧
力が更に一層低下し、反応の進み具合が低下する。図９
は、図６のフローチャートをＦＴ変換して得たフォール
トツリーを示す図である。

【００１８】上述した物質Ｂの供給圧力の過大、流量調
節弁２８の開度過大及び安全弁の異常開放の異常事象か
ら、それぞれ反応器破裂、反応器破裂及び反応低下の最
終事象へ到達する確率（頂上事象の発生確率）は、それ
ぞれの危険性シナリオのフローチャート図及びそれをフ
ォールトツリーに展開した図を完成した時点で既に算出
されている。

【００１９】ここで、反応装置２３の運転中、流量計で
計測した物質Ｂのプロセス流量値（ＰＶ値）が上限限界
値を超えたとする。これは、図２のステップ４に対応
し、プロセス異常と判断されると共に警報機能が作動し
てアラーム出力されることにより、運転員に異常状態で
あることが知らされる。次いで、支援装置１０の運転支
援装置２０が作動して、プロセス異常事象に対応する発
生原因及び処置策を記憶装置１８の危険性シナリオのデ
ータベースから抽出する。

【００２０】警報出力部２２は、上述した危険性シナリ
オの異常事象の発生原因及びその処置策の情報をＣＲＴ
画面上に表示する。表示形式については、特に限定され
るものではないが、例えば図１０に示すように、最初の
異常事象（発生原因）から最終事象（頂上事象）に至る
確率が一番高いものから、順次、上から下に順番に表示
する。これにより、運転員は、その表示を見るだけで、
異常状態の発生原因が、発生確率順に、安全弁２７の異
常開放、境界線での物質Ｂの供給圧力の過大、流量調節
弁２８の開度過大のいずれかであること、またそれぞれ
の発生原因に対する処置策が物質Ｂの流量過大を回避す
ることであって、例えば流量調節弁２８の開度を小さく
して流量を調節したり、上流での物質Ｂの供給圧力を低
下させたりすることであると認識できる。よって、運転
員は、ベテラン運転員と同等の知識、経験による幅広い
プラントの運転状態診断を短時間でしかも異常状態にか
かわらず、冷静に対処することができる。

【００２１】次に、記憶装置１８に記憶させる危険性シ
ナリオの作成手法を説明する。本実施例では、プロセス
の危険度評価の解析手法として、本発明者等が提案した
解析手法（新ＨＡＺＯＰと称す）及びそれを用いたプロ
セス安全性評価手順作成装置を使って、危険性シナリオ
を作成している。新ＨＡＺＯＰは、危険性シナリオの起
点を設備機器の故障という初期事象に置き、全て帰納的
発想で取り進める。手順としては次のように取り進め
る。 （１）プラントのフローシートに従ってプラントを構成
する全ての設備機器を網羅的に取り上げる。 （２）取り上げた対象設備機器についてガイドワードに
従って機能不全モードを設定する。 （３）機能不全モードから引き起こされる危険性シナリ
オを策定する。 危険性シナリオの策定に際しては、 ・事象の発見方法（アラーム等） ・設備の動作、人間の操作に因る事象の回復動作−成功
・失敗のノード有り ・事象の回復動作の成功、失敗より発生する事象 について質問の繰り返しに答える形でプロセスシステム
と運転思想のトポロジーとして表現して行く。

【００２２】ここで、事象の回復動作は、設備又は人間
の動作を示すわけであるが、事象を明らかに直接的に回
復させるのに有効なものだけに限定して考えるべきでは
なく、事象に対応する設備・人間の動作を広く取り上げ
ておくべきである。それは、化学プロセスでは、直接的
に回復に寄与しないと思われる動作でも、その成功・失
敗のノード毎に、その後の危険性シナリオが異なること
が多いためである。

【００２３】新ＨＡＺＯＰの第１の特徴は、プロセス状
態を制御する機器の機能不全事象として発想の起因事象
を捉えることにより、その結果を一方向的（帰納的）に
抽出できることとした点である。これにより、特に分析
対象を化学プロセスプラントに特化した場合に有用性が
大きく、このことにより分析者の労力、ストレスを大き
く軽減することができる。一方、従来のＨＡＺＯＰは、
プロセスの正常状態からのずれを起因事象として、その
原因と結果とを二方向に向かって演繹的・帰納的に抽出
する手法であって、有用性が小さく、また分析者の労力
及びストレスが大きい。

【００２４】新ＨＡＺＯＰの第２の特徴は、従来のＨＡ
ＺＯＰの表記方法がフリーフォーマット（自由表記）に
近いものであったが、新ＨＡＺＯＰでは、「事象の発見
方法」、「事象の回復動作」、「発生する事象」という
３つのフェーズを記号化して、この記号の連鎖で全ての
シナリオを表記するようにした点である。特に、化学プ
ロセスの事故シナリオ及びそれに対する防護機能或いは
運転思想は、この記号化したトポロジーにより明確にか
つ簡潔に表現できる。即ち、従来のＨＡＺＯＰが発想の
起点となる起因事象は定義するものの、拡大シナリオ抽
出の発想方法については何ら規定していないが、新ＨＡ
ＺＯＰは、特に化学プロセスプラントの特徴を研究した
結果として、上記３フェーズのトポロジーに基づいて拡
大シナリオ抽出の発想方法を規定したものである。これ
により、従来、分析者の知識・能力の個人差に大きく左
右された分析結果が、分析者の個人差によらず、同レベ
ルの分析結果が得られるようになり、また分析者にかか
るストレスを軽減できる。

【００２５】新ＨＡＺＯＰの第３の特徴は、上記トポロ
ジー表記法を使って表現した事故シナリオは、機械的ア
ルゴリズムにより確率的評価が実施可能なＦＴに近いと
ころまで自動的に変換できる点である。即ち、従来のＨ
ＡＺＯＰでは定性的評価しかできなかったのであるが、
新ＨＡＺＯＰでは確率的な定量的評価を一貫システムと
して取り扱うことが可能となる。従来のＦＴというもの
は、事故事象を頂上事象として、その原因を演繹的にツ
リー上に表現するものであるが、そのツリーの作成手順
及び発想方法は規定されていない手法であり、それがＦ
Ｔの広く普及しない理由であったが、新ＨＡＺＯＰによ
り特に化学プロセスプラントに関しては、その問題が解
決されるのである。

【００２６】本発明で用いるプロセス安全性評価手順作
成装置、フォールトツリー構築装置及びフォールトツリ
ー解析装置は、何れも新ＨＡＺＯＰにその基礎を置くも
のであり、新ＨＡＺＯＰの具体的な適用を容易に実行す
るための装置である。これらの装置は、何れも所定の機
能をハード的又はソフト的に備えたコンピュータとして
構成することができる。

【００２７】図１１を参照して、本発明に用いられるプ
ロセス安全性評価手順作成装置の一例を説明する。図１
１はプロセス安全性評価手順作成装置の一例の構成を示
すブロック図である。本例のプロセス安全性評価手順作
成装置３０は、機器名入力装置３１、機能不全ガイドワ
ード記憶装置３２、機能不全モード設定装置３３、事象
連鎖入力装置３４、事象連鎖質問ガイド記憶装置３５、
事象連鎖生成装置３６、危険性シナリオ生成装置３７、
シナリオ記憶装置３８、表示装置３９、及び印刷装置４
０を備えている。

【００２８】機器名入力装置３１は、対象とするプラン
ト内の設備機器の名称を入力するための手段である。機
能不全ガイドワード記憶装置３２は、設備機器毎にかつ
設備機器の機能不全毎に機能不全を識別するために予め
設定されている識別用語、即ちガイドワードを記憶する
手段であり、機能不全モード設定装置３３は、ガイドワ
ードに従って機能不全モードを設定する手段である。事
象連鎖入力装置３４は、プロセスにおける発生事象とプ
ロセスにおける運転操作との応答関係を表現するよう
に、生起する発生事象毎に一操作連鎖単位を入力する手
段であり、事象連鎖質問ガイド記憶装置３５は、連鎖単
位の入力毎に、対話形式で（ｉ）発生事象認知手段、
（ii）発生事象回復動作、及び（iii ）後続して生起し
得る発生事象を提示させる手段であり、事象連鎖生成装
置３６は、入力された事象一操作連鎖単位からその集積
を形成する手段である。危険性シナリオ生成装置３７
は、事象一操作連鎖単位の集積に基づいて、各機能不全
モードを起点にして、プロセスにおける機能不全モード
と発生事象と運転操作との全体的な因果連鎖関係（「運
転思想トポロジー」）を表現する危険性シナリオを生成
する手段であり、シナリオ記憶装置３８は、得られた危
険性シナリオを記憶しておく手段であり、、表示装置３
９は危険性シナリオを表示する手段であり、印刷装置４
０は、危険性シナリオをプリントアウトする手段であ
る。

【００２９】上述のプロセス安全性評価手順作成装置３
０を用いて新ＨＡＺＯＰを上述の反応装置２３に適用す
る適用する場合について説明する。先ず、機器名入力装
置３１から特定の機器名（例えば、遮断弁２６）をプロ
セス安全性評価手順作成装置３０に入力する。次に、予
め設定され、記憶されたガイドワードに従って機能不全
モードを設定する。ガイドワードの例としては、例えば
表１及び表２（表１の続き）のように、対象機器ごとに
機能不全モードを予め抽出しておき、対象設備が決まれ
ば、対応する機能不全モードを順番に網羅的に設定でき
るようにする。なお、化学プロセスプラントの場合に
は、使用される機器が汎用化されているので、表１及び
表２のように一般化することが特に容易である。

【表１】

【表２】

【００３０】上述した反応装置２３の流量制御弁２８
（ＦＣＶ１２）の機能不全モードを「開度過大」とする
場合について、危険性シナリオを抽出する手順を例示す
る。発生事象を四角形で表し、この事象の認知（発見）
手段を円からの引出線で示し、事象に対する回復（防
御）動作（アクション）を菱形で示すこととして、事象
操作連鎖入力手段から、「ＣＶ開度過大」という初期事
象を出発点として、（ｉ）発生事象認知手段、（ii）発
生事象回復動作、及び（iii ）後続して生起し得る発生
事象、の順に繰り返し入力して記述していく。回復動作
には成功・失敗のノードが存在するが、失敗の場合は、
通常、更に次の発生事象を設定しなければならない。ま
たアクションには安全装置・制御装置・人の操作等を入
力し記述する。

【００３１】このような入力作業を繰り返すと、危険性
シナリオ生成機能の働きにより、図１２のような危険性
シナリオを示すフローチャートが完成する。なお、この
危険性シナリオ作成過程において現れた発生事象のリス
クレベルを、予め決めた重要度区分に従い分類しておく
のが好ましい。この場合は、例えば、現れた発生事象の
リスクレベルを、予め表３のような重要度区分に従って
分類する。分類結果は図１２に併記する。

【表３】

【００３２】解析結果の図１２には、各事故レベルに至
るプロセスのトポロジーと、運転操作の思想が全て表現
されており、検出機能・防御機能の欠落も一目で理解で
き、トポロジーの改善検討も可能なものとなっている。
機能不全モードを設定する部分はＦＭＥＡ的（Failure
Mode and Effects Analysis ）であるが、プロセスに関
与する人間の役割が明確である。

【００３３】上記のようにプロセス安全性評価手順作成
装置を用いる方法は、発想が帰納的であり作業が早い。
ＨＡＺＯＰのようにガイドワードや作表機能を付けた支
援システム化（コンピュータソフトウェア化）も容易で
あり、ソフトウェア化により作業効率はさらに上がる。
また危険性シナリオをフローチャートに表すための作図
機能は図１２に示したものには限定されず、目的に応じ
て種々の機能を付加することができる。

【００３４】さて、上記のプロセス安全性評価手順作成
装置による解析結果は、容易にＦＴＡ（Fault Tree Ana
lysis ）に展開することができ、それにより定量評価を
行うことができる。そこで上記プロセス安全性評価手順
作成装置に（１）発生事象を各階層に設定した事象の樹
として表すための階層設定手段、（２）発生事象回復動
作を各階層のＡＮＤ事象として設定するための回復動作
失敗事象設定手段、及び（３）機能不全モードから事故
事象に至る論理構造をＦＴに表すための作図機能、を付
け加えることによって、本発明のフォールトツリー構築
装置が構成される。

【００３５】即ち、例えば図１３に示される本発明のプ
ロセス安全性評価手順作成装置による解析結果の骨格
は、ＥＴよりもさらにＦＴに近い。論理構造はＦＴの枝
に等しいので、容易にＦＴに展開できるのである。図１
３を参照して、本発明に用いられるフォールトツリー構
築装置の一例を説明する。図１３はフォールトツリー構
築装置の一例の構成を示すブロック図である。本例のフ
ォールトツリー構築装置５０は、上述したプロセス安全
性評価手順作成装置３０に設けたものと同じ、機器名入
力装置３１、機能不全ガイドワード記憶装置３２、機能
不全モード設定装置３３、事象連鎖入力装置３４、事象
連鎖質問ガイド記憶装置３５、事象連鎖生成装置３６、
危険性シナリオ生成装置３７、シナリオ記憶装置３８、
表示装置３９、及び印刷装置４０を備えている。更に、
フォールトツリー構築装置５０は、ＦＴ階層設定装置５
１、ＦＴ回復動作失敗事象設定装置５２、ＦＴ作図装置
５３及びＦＴ記憶装置５４を備えている。

【００３６】ＦＴ階層設定装置５１は、発生事象を各階
層に設定した事象の樹として表す手段であり、ＦＴ回復
動作失敗事象設定装置５２は、発生事象回復動作を各階
層のＡＮＤ事象として設定する手段であり、ＦＴ作図装
置５３は、機能不全モードから事故事象に至る論理構造
をＦＴに表す手段であり、ＦＴ記憶装置５４は、得られ
たＦＴを記憶する手段である。尚、印刷装置４０は、危
険性シナリオの印刷に加えて、得られたＦＴを印刷す
る。

【００３７】図１２と同じ事例に、上述のフォールトツ
リー構築装置５０を適用してＦＴに展開する場合の例に
ついて説明する。図１４は、理解を容易にするために図
１２のチャートを上下逆に書いたものである。実作業上
はこのような逆転操作が不要であることは言うまでもな
い。簡単のため、防御機能のない部分は省略してある。
このチャートはまさに初期事象からトップ事象としての
事故事象に至る論理構造を示している。図１４をＦＴに
展開した結果を図１５に示す。図１４の四角形、即ち発
生事象がそのままＦＴの骨格になり、図１４の菱形、即
ち防御機能が、対応する発生事象のＡＮＤ事象として挿
入される。このように非常に単純な操作でＦＴに展開で
きる訳であり、コンピュータソフトウェア化も容易であ
る。その際、（１）回復動作の種類別に作成した回復動
作フォールトツリーを記憶しておくための回復動作フォ
ールトツリー記憶機能、及び（２）記憶された回復動作
フォールトツリーを必要時にＦＴに組み込むためのフォ
ールトツリー挿入機能を準備しておくことは、作業効率
の向上にとって有効である。

【００３８】このようにして得られたＦＴに基づいてＦ
ＴＡを行って確率評価をするためには、図１５における
防御機能の失敗について、それを要素に展開すべく若干
の手を加えて、図１６のようにＦＴを完成すればよいの
である。主要な骨格は既に完成しているので、非常に単
純な作業である。回復動作は、一般に、アラーム発見後
の人間の対処若しくは計装システムの動作であり、その
失敗を表すＦＴはパターン化されたものとなる。従っ
て、予め数種の部分的ＦＴとして作成・記憶しておき、
必要時に引き出してコピーするといったソフトウェアに
より、上記作業はさらに容易なものとなる。尚、ＦＴＡ
に各々の確率を当てはめてトップ事象の事故確率を算定
することは、公知の方法で容易に行うことができる。

【００３９】この解析作業は本発明フォールトツリー解
析装置によって行うことができるが、それは前記本発明
のフォールトツリー構築装置において、さらに （１）（ａ）予め作成された故障確率データベース及び
ヒューマンエラー確率データベースから確率データを転
記するための確率データ収集機能、及び／又は（ｂ）故
障確率データ及びヒューマンエラー確率データを入力す
るための確率データ入力手段、（２）コモン事象を設定
するためのコモン事象設定機能、及び（３）上記で設定
されるデータから、頂上事象の発生確率を計算する演算
機能、を付加したものである。上記においてコモン事象
とは、相互に依存性を持ち、同時発生的な要素を含む故
障やヒューマンエラーなどを意味し、頂上事象の発生確
率を計算する際に考慮に入れる必要があるものである。

【００４０】図１７を参照して、本発明に用いられるフ
ォールトツリー解析装置の一例を説明する。図１７はフ
ォールトツリー解析装置の一例の構成を示すブロック図
である。本例のフォールトツリー解析装置６０は、上述
したプロセス安全性評価手順作成装置３０に設けたもの
と同じ、機器名入力装置３１、機能不全ガイドワード記
憶装置３２、機能不全モード設定装置３３、事象連鎖入
力装置３４、事象連鎖質問ガイド記憶装置３５、事象連
鎖生成装置３６、危険性シナリオ生成装置３７、シナリ
オ記憶装置３８、表示装置３９、及び印刷装置４０を備
えている。更に、フォールトツリー解析装置６０は、フ
ォールトツリー構築装置５０に設けたものと同じ、ＦＴ
階層設定装置５１、ＦＴ回復動作失敗事象設定装置５
２、ＦＴ作図装置５３及びＦＴ記憶装置５４を備えてい
る。加えて、フォールトツリー解析装置６０は、回復動
作ＦＴ記憶装置６１、ＦＴ挿入装置６２、確率データ記
憶装置６３、確率設定装置６４、コモン事象設定装置６
５、及びＦＴ事故確率演算装置６６を備えている。

【００４１】回復動作ＦＴ記憶装置６１は、回復動作の
種類別に作成した回復動作フォールトツリーを記憶して
おく手段であり、ＦＴ挿入装置６２は、回復動作ＦＴ記
憶装置６１に記憶された回復動作フォールトツリーを必
要時にＦＴに組み込む手段である。確率データ記憶装置
６３は、予め作成された故障確率データベース及びヒュ
ーマンエラー確率データベースを記憶しておく手段であ
り、確率設定装置６４は、確率データ記憶装置６３に記
憶された確率データを転記するための確率データ収集機
能及び／又は入力するための確率データ入力手段からな
る確率データ設定手段である。コモン事象設定装置６５
は、コモン事象を設定する手段であり、ＦＴ事故確率演
算装置６６は、コモン事象設定装置６５で設定されるデ
ータから頂上事象の発生確率を計算する演算手段であ
る。フォールトツリー解析装置６０では、表示装置３９
及び印刷装置４０より、それぞれ、危険性シナリオ、Ｆ
Ｔ、確率データ、及び頂上事象の発生確率を表示し、プ
リントアウトする。

【００４２】プロセス安全性評価手順作成装置３０及び
フォールトツリー解析装置６０で結果は、図１及び図１
７に示すように、支援装置１０の記憶装置１８に記憶さ
れ、次いで運転支援装置２０に出力される。なお、上記
において、確率データの内、回復動作を行う代表的計装
システムについて、予め確率値の得られやすい単位部品
レベルに展開したフォールトツリー解析によって算定さ
れた計装システムの総合故障確率を、必要に応じて用い
ることとすれば、回復動作フォールトツリーを簡便な形
に留める上で有用である。

【００４３】

【発明の効果】本発明の構成によれば、危険性シナリオ
をデータベースにして記憶する記憶装置と、状態目標値
を記憶する目標値設定部と、状態計測値を記憶するプロ
セスデータ収納部と、プラントの運転の正常、異常を判
定する比較判定部と、プラントの運転が異常状態である
時、異常状態の発生原因及び処置策を記憶装置から抽出
する運転支援装置を備えることにより、プラントの異常
状態の発生に際し、異常状態の発生原因を解明し、かつ
異常状態を解消して正常状態に戻すために必要な処置策
を提示する、プラントの運転支援装置を実現している。
また、プロセス安全性評価手順作成装置を使うことによ
り、危険性シナリオを容易に策定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プラントの運転支援装置の構成を示すブロック
図である。

【図２】プラントの運転支援装置の実施形態例の動作を
示すフローチャート図である。

【図３】本発明に係るプラントの運転支援装置を適用し
た反応装置の構成を示すフローシートである。

【図４】危険性シナリオのフローチャート図である。

【図５】別の危険性シナリオのフローチャート図であ
る。

【図６】更に別の危険性シナリオのフローチャート図で
ある。

【図７】図４のフローチャートに対応したフォールトツ
リーの図である。

【図８】図５のフローチャートに対応したフォールトツ
リーの図である。

【図９】図６のフローチャートに対応したフォールトツ
リーの図である。

【図１０】アウトプットイメージ画面の例である。

【図１１】プロセス安全性評価手順作成装置の一例の構
成を示すブロック図である。

【図１２】図１１のプロセス安全性評価手順作成装置に
よって作成した危険性シナリオのフローチャートであ
る。

【図１３】フォールトツリー構築装置の一例の構成を示
すブロック図である。

【図１４】別の危険性シナリオのフローチャートであ
る。

【図１５】図１４の危険性シナリオのフローチャートに
基づいて、図１３のフォールトツリー構築装置によって
作成したフォールトツリーの図である。

【図１６】図１５のフォールトツリーに確率的評価を加
えた図である。

【図１７】フォールトツリー解析装置の一例の構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１０ プラントの運転支援装置の実施形態例 １２ 目標値設定部 １４ プロセスデータ収納部 １６ 比較判定部 １８ 記憶装置 ２０ 運転支援装置 ２２ 警報出力部 ３０ プロセス安全性評価手順作成装置 ３１ 機器名入力装置 ３２ 機能不全ガイドワード記憶装置 ３３ 機能不全モード設定装置 ３４ 事象連鎖入力装置 ３５ 事象連鎖質問ガイド記憶装置 ３６ 事象連鎖生成装置 ３７ 危険性シナリオ生成装置 ３８ シナリオ記憶装置 ３９ 表示装置 ４０ 印刷装置 ５０ フォールトツリー構築装置 ５１ ＦＴ階層設定装置 ５２ ＦＴ回復動作失敗事象設定装置 ５３ ＦＴ作図装置 ５４ ＦＴ記憶装置 ６０ フォールトツリー解析装置 ６１ 回復動作ＦＴ記憶装置 ６２ ＦＴ挿入装置 ６３ 確率データ記憶装置 ６４ 確率設定装置 ６５ コモン事象設定装置 ６６ ＦＴ事故確率演算装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 昌樹 岡山県倉敷市潮通三丁目10番地 三菱化学 株式会社水島事業所内 (72)発明者 川崎 祐史 東京都千代田区大手町二丁目３番６号 株 式会社三菱総合研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転中のプラントに異常状態が発生した
   際に、異常状態の発生原因を解明し、かつ異常状態を解
   消して正常状態に戻すために必要な処置策を提示する、
   プラント運転の支援装置であって、 プラントの異常状態を予め想定し、想定した異常状態毎
   に作成した、異常状態の発生原因及び異常状態に対する
   処置策に関する危険性シナリオをデータベースにして記
   憶する記憶装置と、 予め設定され、入力された、プラント運転時のプロセス
   変数の状態目標値を記憶する目標値設定部と、 プラント運転時にプラントからプロセス変数の状態計測
   値を収集し、記憶するプロセスデータ収納部と、 状態目標値と状態計測値とを比較し、その解離が許容限
   界内であれば、プラントの運転が正常状態にあるとし、
   解離が許容限界内でなければ、プラントの運転が異常状
   態にあると判定する比較判定部と、 プラントの運転が異常状態であると比較判定部が判定し
   たとき、比較判定部が判定した異常状態と同じ異常状態
   の危険性シナリオに基づいて、異常状態の発生原因及び
   処置策を記憶装置から抽出する運転支援装置とを備えて
   いることを特徴とするプラントの運転支援装置。
2. 【請求項２】 異常状態の発生原因及び処置策を運転員
   に提示する警報出力部を有していることを特徴とする請
   求項１に記載のプラントの運転支援装置。
3. 【請求項３】 該記憶装置にデータベースとして記憶さ
   れる危険性シナリオが、 （１）対象とするプラントの設備機器の名称を入力する
   ための機器名入力手段と、 （２）設備機器の機能不全を識別するために、予め、設
   備機器毎に設定されたガイドワードに従って機能不全モ
   ードを設定するための機能不全モード設定手段と、 （３）プラントで生じた発生事象とプラントの運転操作
   との応答関係を表現するように、生起する発生事象毎
   に、対話形式で（ｉ）発生事象認知手段、（ii）発生事
   象回復動作、及び（iii）後続して生起し得る発生事象
   から成る事象−操作連鎖単位を入力するための事象操作
   連鎖入力手段と、 （４）各機能不全モードを起点にして、事象操作連鎖入
   力手段から入力された事象−操作連鎖単位の集積に基づ
   いて、機器設備の機能不全モードと発生事象と運転操作
   との全体的な因果連鎖関係（以下、運転思想トポロジー
   という）を表現する危険性シナリオを生成するための危
   険性シナリオ生成手段とを有するプロセス安全性評価手
   順作成装置を用いて作成されたものであることを特徴と
   する請求項１又は２に記載のプラントの運転支援装置。
4. 【請求項４】 該記憶装置にデータベースとして記憶さ
   れる危険性シナリオが、 （１）対象とするプラントの設備機器の名称を入力する
   ための機器名入力手段と、 （２）設備機器の機能不全を識別するために、予め、設
   備機器毎に設定されたガイドワードに従って機能不全モ
   ードを設定するための機能不全モード設定手段と、 （３）プラントで生じた発生事象とプラントの運転操作
   との応答関係を表現するように、生起する発生事象毎
   に、対話形式で（ｉ）発生事象認知手段、（ii）発生事
   象回復動作、及び（iii）後続して生起し得る発生事象
   から成る事象−操作連鎖単位を入力するための事象操作
   連鎖入力手段と、 （４）各機能不全モードを起点にして、事象操作連鎖入
   力手段から入力された事象−操作連鎖単位の集積に基づ
   いて、機器設備の機能不全モードと発生事象と運転操作
   との全体的な因果連鎖関係（以下、運転思想トポロジー
   という）を表現する危険性シナリオを生成するための危
   険性シナリオ生成手段と、 （５）プロセス安全性評価手順作成装置で作成された危
   険性シナリオに表現された運転思想トポロジーに基づい
   て、危険性シナリオの各段階の発生事象を、機能不全モ
   ードから、頂上事象として最終的に発生する事故に至る
   発生事象の連鎖として、それぞれ１つの階層に設定した
   事象の樹として表すための階層設定手段と、 （６）発生事象回復動作を各々の階層のＡＮＤ事象とし
   て設定するための回復動作失敗事象設定手段と、 （７）階層設定手段及び回復動作失敗事象設定手段によ
   って構築される、機能不全モードから事項事象に至る論
   理構造をフォールトツリーに表すための作図手段とを有
   するプロセス安全性評価手順作成装置を用いて作成され
   たものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   プラントの運転支援装置。