異常診断システムの改良とその性能評価に関する研 究

九州大学学術情報リポジトリ

Kyushu University Institutional Repository

異常診断システムの改良とその性能評価に関する研 究

武田, 和宏

九州大学工学化学工学

https://doi.org/10.11501/3099872

出版情報：Kyushu University, 1994, 博士（工学）, 課程博士 バージョン：

権利関係：

レ

異常診断システムの改良とその性能評価に関する研究

武 田 和 宏

E3 

;欠

第 1章 緒 言

1 ‑ 1  

事 故 防 止 対 策の分類、

1 ‑ 1 ‑ 1  

実 施 状 況 による分 類

1 ‑ 1 ‑ 2  

実 施 形 態 による分 類 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 1 ‑ 2  

事 故 の 分 類 と 事 故 防 止 対 策 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 1 ‑ 2 ‑ 1  

異 常の 原因によ る 分類 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 1 ‑ 2 ‑ 2  

異 常 状 態 によ る 分類 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

3 1 ‑ 2 ‑ 3  

事 故 の 形 態 に よ る 分 類 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

3 1 ‑ 3  

運 転 支 援 シ ス テ ム ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 1 ‑ 3 ‑ 1  

信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム ・・・・・・・・・・・・・・・・・.. .. . .. ... .. . ... ... . .. .. ... ... ... 

. . 6  

ト

3 ‑ 2

異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・6

1 ‑ 3 ‑ 3  

対 応 措 置 決 定 サ ブ シ ス テ ム ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・.. . . 

. 8   1 ‑ 3 ‑ 4  

運 転 支 援 シ ス テ ム に 関 す る 問 題 点 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

8 1 ‑ 4  

本 研 究 の 目 的 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1 0 1 ‑ 5  

本 論 文 の 構 成 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1 1

第

2

章 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 定 量 的 な 性 能 評 価 指 標 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1 2 2 ‑ 1  

運 転 支 援 シ ス テ ム の 情 報 の 流 れ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1 2 2 ‑ 2  

異 常 診 断サ ブ シ ス テ ム の前 提 条 件 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1 4 2 ‑ 3  

異 常 診 断サ ブ シ ス テ ム の 性 能評 価 指 標 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1 6 2 ‑ 4  

運 転 時 の 診 断 確 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1 6 2 ‑ 5  

運 転 時 の 診 断 精 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1 7 2 ‑ 6  

設 計 時 の 診 断 確 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1 8 2‑7 

設 計 時 の 診 断 精 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1 9 2‑8 

まとめ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

1 9

次

1 ‑

第

3

章 時 間 遅 れ を 利 用 した異 常 診 断 サ ブ シ ステム の 性 能 向 上 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 0 3 ‑ 1 

時 間 遅 れ の あ る 因 果 関 係 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 0 3 ‑ 2 

異 常 の 伝 搬 遅れの概念 の 導 入 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 0 3 ‑ 3 

許 容 量 に よる 頑 健 性 の 向 上 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 3 3 ‑ 3 ‑ 1 

異 常 診断結 果の表 示 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 5 3‑3‑ 2 

許 容 量 による 信 頼 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 6 3 ‑ 4 

診断確度、 診 断 精 度 の 計 算 法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 7 3 ‑ 4 ‑ 1 

運 転 時 の 診 断 確 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・... ... ... 

. 2 7   3 ‑ 4 ‑ 2  

運 転 時の診 断 精 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 7 3‑4 ‑ 3 

設 計 時の診 断 確 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 8 3 ‑4‑4 

設 計 時の診 断 精 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2 9 3 ‑ 5  

実 験 用 ミ ニ プ ラ ン トへの適 用 と考 察 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

3 0 3 ‑ 5 ‑ 1  

実 験 用 ミ ニ プ ラ ン ト ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

3 0 3 ‑ 5 ‑ 2 

事 前 評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

3 2 3‑5‑3 

異 常 診断実 験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

3 5 3 ‑ 6   まと め

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

3 9

第

4

章 確 率 理 論 を 用 い た 頑 健 性 の 向 上 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

. 4 7 4 ‑ 1 

長さ 付有効 根 付木となる 確 率 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・.. . . 

. 4 7   4 ‑ 2 

異 常 診断問 題の定 式化 . . . 

. 4 8   4 ‑ 3  

診断確度、 診 断 精 度 の 計 算 法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

4 9 4‑3 ‑ 1 

運 転 時の診 断 確 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・.. . . 

. 4 9   4‑3‑2 

運 転時 の診断精 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

4 9 4 ‑ 3 ‑ 3  

設 計時 の診断 確度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

4 9 4‑3‑4 

設 計 時の診断精 度 ・・・・.. . . 

. 5 0   4‑4 

実験 用ミニプラ ン 卜 へ の適 用と考 察 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 1 4‑4‑1 

実 験 用 ミ ニプラン ト ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 1 4 ‑ 4 ‑ 2  

事 前 評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 1 4‑4‑3 

異 常 診断実 験の結 果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 2 4 ‑ 5   まとめ

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 2

一 目次 2 ‑

第

5

章 ファ ジ ィ 理 論 を 用 い た 頑 健 性 の 向上 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 5 5 ‑ 1 

フ ァ ジ ィ 数 に よる 校の長 さ の 表 現 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 5 5 ‑ 2 

異 常 診 断 問 題 の 定 式化 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 6 5 ‑ 3  

診断確度、 診断精 度の計 算 法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・...

. 5 7   5 ‑ 3 ‑ 1 

運 転 時の診断確 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 7 5‑3‑ 2 

運 転 時 の 診 断 精 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 8 5 ‑ 3 ‑ 3 

設 計 時の診断確 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 8 5‑3 ‑4 

設 計 時の診断精 度 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 8 5‑4 

実 験 用 ミ ニ プ ラ ン トへの適 用 と考 察 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 9 5 ‑ 4 ‑ 1 

実 験 用 ミ ニ プ ラ ン ト ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5 9 5 ‑ 4‑2 

事 前 評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6 0 5 ‑4‑3 

異 常 診断実 験の結 果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6 1 5 ‑ 5  

ま と め . . . 

. 6 1  

第

6

章 制 約 条 件 を 利 用 し た 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 向 上 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

64 6 ‑ 1  

条 件 枝の 概念 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6 4 6 ‑ 2  

条 件 枝を考 慮した 異 常 診 断 問 題 の 定 式化 . . . 

，  ，  .  ，  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 

.・・・・・・・・・・・・

6 5 6‑3 

条件 付有 効根 付木 探 索 アルゴリズ ム ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6 6 6‑3‑1 

符 号に よ る条 件 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6 6 6‑3‑2 

測定 値に よ る条 件 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6 7 6‑4 

実 験 用 ミ ニ プ ラ ン トへ の 適 用 と 考 察 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6 7 6 ‑ 4 ‑ 1 

実 験 用 ミ ニ プ ラ ン ト ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6 7 6‑4‑2 

事 前 評価 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6 7 6‑4‑3 

異 常 診断実 験の結 果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6 9 6 ‑ 5  

ま と め ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・.. ... 

. 6 9  

第

7

章 有 向 グ ラ フ を 用 い た 異 常 診 断 法 の 統 一 的 定 式 化 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

7 2 7 ‑ 1  

前 提 条件 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

7 2 7 ‑ 2  

対象シス テム のモ デル 化 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

7 3 7 ‑ 3  

有向グラ フに与える 属 性 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

7 5 7‑4 

実験 用 ミ ニ プ ラ ン ト へ の 適用と考 察 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

7 6 7‑4‑1 

実 験 用 ミ ニ プ ラ ン ト ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

7 6 7 ‑ 4‑2 

異 常 診断実 験の結 果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

7 6 7 ‑ 5 

ま と め ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

7 6

第

8

章 総 括 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

7 9

記 号 表 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

8 0

参 考 文 献 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

8 1

謝 辞 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

8 5

一目

次

3‑

Appendix  A 

符 号 付 有 向 グ ラ フ を 用 い た 異 常 診 断 法

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A ‑ 1 A ‑ 1  

シ ス テ ム の 構 造 と 状 態 の 表 現

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A ‑ 1 A‑2  5

段 階 パ タ ー ン へ の 拡 張

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑7 A‑3 

測 定 値 の 経 時 変 化 を 用 い る 診 断 法

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・.. A‑10  A‑4 

ゲ イ ン を 利 用 し た 異 常 診 断 法

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑13

Appendix  B 

異 常 診 断 法 の 具 体 的 ア ル ゴ リ ズ ム

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑17 B ‑ 1   3

段 階 法 の 有 効 根 付 木 探 索 ア ル ゴ リ ズ ム

・・・・・..  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . .  .  .  .  . .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . .   A‑17  B‑2 

異 常 発 現 時 刻 法 の 第

i

種 の 有 効 根 付 木 探 索 ア ル ゴ リ ズ ム

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑20 B‑3 

改 良

5

段 階 法 の 有 効 根 付 木 探 索 ア ル ゴ リ ズ ム

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑22 B‑4 

改 良 遅 れ 法 の

d

に 許 容 さ れ た 有 効 根 付 木 探 索 ア ル ゴ リ ズ ム

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑23 B‑5 

確 率 遅 れ 法 の 候 補 対 と な る 確 率 の 探 索 ア ル コ リ ズ ム

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑27 B‑6 

フ ァ ジ ィ 遅 れ 法 の 候 補 対 と な る 帰 属 度 の 探 索 ア ル ゴ リ ズ ム

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑28 B‑7 

条 件 法 の 条 件 付 有 効 根 付 木 探 索 ア ル ゴ リ ズ ム

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑30

Appendix  C 

ファジィ妻女

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑31

Appendix  D 

証 明

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑32 D ‑ 1  

定 理

4. 1

の 証 明

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑32 D‑2 

定 理

5. 1

の 証 明

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ A‑33

目次 4 ‑

第

1 章 緒 言

い か な る 産 業 に 対 し て も 、 安 全 に 生 産 活 動 を 行 う こ と は 絶 対 の 必 要 条 件 で あ る が 、 化 学 プ ラ ン ト で は 大 量 の 可 燃 物 を 扱 っ て お り 、 常 に 火 災 や 爆 発 の 可 能 性 が 存 在 す る と い う 危 険 性 を 含 ん で い る 。 ま た 、 化 学 プ ラ ン ト で 扱 う 物 質 の 多 く は 有 害 で あ る か ら 、 事 故 が 発 生 す る と 工 場 内 だ け の 問 題 に と ど ま ら ず 、 周 辺 の 住 民 や 自 然 環 境 に ま で 影 響 を 及 ぼ す こ と に な る 。 し た が っ て 、 安 全 操 業 は各企業の至上命令となっている。

こ の よ う に 、 安 全 性 が 問 わ れ る の に 呼 応 し て 、 プ ラ ン ト に 発 生 す る 異 常 を 未 然 に 防 ぐ た め に 設 備 管 理 技 術 な ど が 確 立 さ れ て い る 。 一 方 、 異 常 時 に オ ペ レ ー タ の 意 志 決 定 を 支 援 し て 誤 判 断 ・ 誤 操 作 を 防 ぎ 、 事 故 を 起 こ さ な い た め の 技 術 と し て 運 転 支 援 シ ス テ ム が 提 案 さ れ て い る が 、 確 立 さ れ て い る と は い え な い 。 現 状 で は 、 運 転 支 援 シ ス テ ム に は 、 利 用 で き る 情 報 の 質 と 量 に 応 じ た 手 法 が 揃 っ て い な い 、 設 計 し た 運 転 支 援 シ ス テ ム の 限 界 を 評 価 す る 方 法 が 用 意 さ れ て い な い と い う 問 題 点 が あ る 。 こ れ ら の 問 題 点 は 、 こ れ を 構 成 す る 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 診 断 法 と そ の 性 能 評 価法に起因すると考えられる。

そ こ で 、 本 章 で は 、 こ れ ら の 問 題 点 、 を 解 決 し 、 あ ら ゆ る 事 故 に 対 し て も れ な く 、 か つ 、 効 率 よ く 安 全 管 理 を 行 う た め に 、 プ ラ ン ト で 発 生 す る 事 故 、 異 常 に 対 す る 防 止 対 策 を 分 類 す る 。 次 い で 、 事 故 防 止 対 策 に お け る 運 転 支 援 シ ス テ ム の 位 置 づ け を 示 し 、 さ ら に 、 運 転 支 援 シ ス テ ム の 構 成 を 示 す 。 そ の 中 で 、 本 論 文 で 着 目 し た 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム に 関 す る 既 往 の 研 究 に ふ れ る 。 最 後 に 、 本 研 究 の 目 的 及 び 本 論 文 の 構 成 に つ い て 述 べ る 。

1 ‑ 1  

事故 防 止 対 策 の 分 類

プ ラ ン ト の 事 故 も 事 故 防 止 対 策 も 多 種 多 様 に 存 在 す る 。 安 全 管 理 に お い て は 、 特 定 の 事 故 に 対 し て の み 手 厚 く 対 策 を 用 意 し て も 意 味 が な い 。 あ ら ゆ る 事 故 に 対 し て 、 も れ な く 、 か つ 、 効 率 よ く 対 策 を 用 意 す る に は 、 ど の よ う な 事 故 に 対 し て ど の よ う な 対 策 が 有 効 で あ る か を 知 ら な け れ ば ならない。

そ こ で 、 本 節 で は 、 事 故 防 止 対 策 を そ れ が 実 施 さ れ る 状 況 と 形 態 に よ っ て 分 類 す る

1 ‑ 1 ‑ 1 

実 施 状 況 に よ る 分 類

プ ラ ン ト に は 、 製 品 の 品 質 、 生 産 性 、 安 全 性 に 関 わ る 重 要 な 変 数 が 必 ず 存 在 す る 。 こ れ ら の 変 数 の 値 に 変 化 が 生 ず る こ と を異常 と 呼 ぴ 、 さ ら に 状 態 が 進 行 し て 品 質 、 生 産 性 、 安 全 性 に 関 わ る 損 害 が 生 じ た 状 態 を事 故と呼ぶ。

何 ら か の 原 因 に よ っ て 異 常 が 発 生 し 、 そ れ が 事 故 に 発 展 し て 損 害 を 生 ず る 過 程 に お い て 、 事 故 防止対策は次の三種類に分類できる。

方法(

1  ) 

プ ラ ン ト の 異 常 の 発 生 を 防 止 す る 方 法

方法

( 2 )

プ ラ ン ト が 異 常 に な っ た と き 、 事 故 に ま で 発 展 さ せ な い 方 法 方 法

(3)

事 故が 発 生 し た と き 、 被害を 最 小 限 に く い 止 め る 方 法

1 ‑ 1 ‑ 2  

実施形態による分類、

一方 、 事 故 防 止 対 策 の 実 施 形 態 と し て は 、 次 の三種類が考えられる。

r ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑

一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 個 ー ‑ 一 ‑ 一 司 ー ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 ・ ー ー ー ー ー ー ー ・ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一

‑‑1

!技術的対策 設 計 技 術 、 検 査 技 術 、 予 防 技 術 、 補 修 技 術 な ど

i

人 間 的 対 策 教 育 ・ 訓 練 、 人 間 工 学 的 配 慮 、 計 算 機 に よ る 支 援 な ど

!管理的対策 組 織 、 基 準 、 法 規 、 計 算 機 に よ る 支 援 な ど

" 

一ーーー‑ー‑‑一‑‑‑‑‑一ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー・ーーーー一‑‑‑‑‑‑‑一ーーーーーーーー『ー・一色ーーーー一‑‑ー‑‑‑‑一ーーー

以 上 の 事 故 防 止 対 策 を 的 確 に す る た め に 、 次 節 で 事 故 を 分 類 す る 。

1 ‑ 2  

事 故 の 分 類 と 事 故 防 止 対 策

ト 2 ‑ 1

異常の原因による分類、

方法(

1 

) は 、 当 然 、 異 常 の 原 因 に 依 存 す る 。 異 常 の 原 因 と な る 事 象 は 、 次 の よ う に 、 大 き く 三種 類、に分けられる。

原因(

1  ) 

対 象 プ ラ ン ト 外 の 異 常 ( 停 電 、 天 災 を も 含 む ) 原因

( 2 )

人 的 要 因 ( 人 間 の 誤 判 断 ・ 誤 操 作 )

原因

(3)

物 的 要 因 ( 設 備 故 障 )

‑原因(

1 

) に は 、 さ ら に 、 そ れ の 原 因 と な る 事 象 が 存 在 す る が 、 管 理 対 象 の 外 で 発 生 す る 事 象 で あ る の で 、 そ こ ま で は 遡 ら な い こ と に し 、 原 因 (

1 

)の発生自体を防ぐことはできないものと考える。

し か し 、 比 較 的 種 類 が 少 な く 、 そ の 影 響 が 対 象 プ ラ ン ト 内 に 進 入 し て く る 経 路 も は っ き り し て い る の で 、 つ ぎ に 示 す よ う に 、 進 入 を 防 ぐ 技 術 的 対 策 を あ ら か じ め 用 意 す る こ と が で き る 。

r 

(例

1) 

原 因 停 電 地震

他 プ ラ ン ト の 異 常

ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 ‑ ‑ ‑ ー ー ー ー ー ー 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 ー 寸

対 策

家 発 電 装 置 、 給 電 優 先 順 位 決 定 シ ス テ ム 、 落 雷 予 測 シ ス テ ム 耐 震 設 計 、 自 動 停 止 装 置

インターロック

L̲

ー ー ー ー ー ー ー ー 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 ー 一 一 一 ー ー ー ー ー 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 」

nノ臼

‑原因

( 2 )

の解析は難しいが、 原 因

( 2

)の上流に は 、 次 の よ う な間 接 的な要因が存 在 し 、 そ れ ぞ れ に 対 策 が 考 え ら れ て い る。

I 

(例

2J 

一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 「

!

原 因 対 策

￨ 

i

知 識 ・ 技 術 の 不 足

!

情 報 処 理 能 力 の 限 界

i

運 動 能 力 の 限 界 意 識 集 中 能 力 の 限 界 低 モ ラ ル

規 制 無 視

教育 ・訓練

情 報 の 前 処 理 、 表示法 の 改善、 計算機 に よ る 支 援 制 御 系 の 改 善

労 働 条 件 の 改 善 、 計 算 機 に よ る 支 援 労 務 管 理 な ど

規 則 の 改 善 、 遵 守 し や す い 環 境 設 備

一ーーーーーーーーーーーーー一一ーー一一一一一一一ーーーーーーー一一一ーーーーーーーーーーーーーーーーー

定 常 運 転 時 に 行 わ れ る 操 作 は 定 型 化 さ れ て い る の で 、 上 記 の 対 策 を実施 す る こ と は 比 較 的 容 易 で あ る 。 そ れ 以 外 に も 、 誤 操 作 が プ ラ ン ト に 大 き な 影 響 を 与 え な い よ う な 設 計 ( フ ー ル ブ ル ー フ 、 フ ェ イ ル セ ー フ ) も 可 能 で あ る 。

し か し 、 起 動 ・ 停 止 時 あ る い は 異 常 運 転 時 に 発 生 す る 誤 判 断 ・ 誤 操 作 は 、 あ ら か じ め 想 定 す る こ と が 難 し い た め に 、 大 事 故 の 原 因 に な る こ と が 多 い。こ の よ う な こ と を 防 ぐ た め に 、 異 常 時 に お け る 運 転 を 支 援 す る シ ス テ ム の 開 発 が 期 待 さ れ て い る 。 異 常 時 に お け る 運 転 支 援 シ ス テ ム に つ いては次節で詳述する。

‑原因

(3)

は 、 設 備 管 理 の主た る 対 象 で あ る。設 備 の 機 能 が 低 下 、 ま た は 、 停 止 す る こ と を 故 障 と 呼 び 、 故 障 を 引 き 起 こ す 物 理 的 ・ 化 学 的 現 象 を 劣 化 と 呼 ぶ こ と に す る 。 劣 化 に は そ れ を 加 速 す る 要 因 が 存 在 す る 可 能 性 が あ り 、 そ の よ う な 劣 化 を 強 制 劣 化 と 呼 ぶ 。 強 制 劣 化 の 加 速 要 因 を 除 去 す

る こ と 、 劣 化 が 故 障 に ま で 至 る こ と を 防 ぐ こ と が 設 備 管 理 の 主 な 役 割 で あ る 。

l‑2‑2 

異 常 状 態 に よ る 分 類

異 常 か ら 事 故 に 至 る ま で の 時 間 的 余 裕 を 緊 急 度 と 呼 ぶ こ と に す る 。 方 法

( 2

)によって事故を防止 し よ う と す る と き 、 異 常 の 緊 急 度 は 重 要 な 因 子 で あ る 。 緊 急 度 が 高 い 異 常 に 関 し て は 、 方 法

( 2 )

は ほ と ん ど 役 に 立 た な い の で 、 方 法 (1 ) に よ り 、 そ の 異 常 の 原 因 と な る 事 象 の 発 生 を 防 ぐ か 、 そ の 象 の 影 響 を な く す こ と が 重 要 で あ り 、 や む を 得 な け れ ば 方 法

(3)

に よ り 損 害 を 最 小 化 す る こ と を 考 えなければならない。

緊 急 度 は 、 異 常 の 原 因 よ り も 、 異 常 状 態 そ の も の に 依 存 す る の で 、 事 故 の 前 状 態 で あ る 異 常 状 態 に よ っ て 事 故 を 分 類 す る こ と が 重 要 に な る 。

1 ‑ 2 ‑ 3  

事故の形態による分類、

事 故 の 原 因 や 発 生 過 程 は 多 種 多 様 で あ る が 、 安 全 に 関 す る 事 故 の 形 態 は 次 の よ う に 類 型 化 で き る。

円毛リ

「 ー 一 ー ー ー 一 ‑ ‑ ‑ 一 ・ ー ー ー ー ‑ ‑ ‑ ‑ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 ー ー ・ ー ー 一 ‑ ‑ ‑ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 1

爆 発 火 災

液 体 状 の 危 険 物 の 流 出 液 体 状 の毒物 の 流 出 気 体 状 の 危 険 物 の 流 出 気 体 状 の 毒 物 の 流 出

L ̲ ̲ ̲ ̲ ̲ ̲ ̲ ̲ ̲ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑

これらに対して、 方法(3)が 準 備 さ れ て い る

。

以 上 を 図 示 す る と

F i g .

1‑1のようになる

。

γ 知識 ‑ ; 技 ー 術一 I 薮育訓練

の不足 ;¥ ¥  

L 

間違え

し / / 十

やすい環境 : 

I

人間工学

l 加速要因 十+ 設 備 劣 化 同

y

設 備 管 理 ド

設備故障

耐震設計

予備機

Fig. 1‑1  プ ラ ン 卜 の 安 全 確 保 の 努 力

以上のような事故防止の方策において、 現 在 、 実 用 化 が 最 も 遅 れ て い る の が 運 転 支 援 シ ス テ ム である。

そ こ で 本 研 究 で は 、 運 転 支 援 シ ス テ ム に 着 目 し 、 計 算 機 を 有 効 に 活 用 す る こ と に よ り 、 運 転 支 援 シ ス テ ム と し て 有 用 な シ ス テ ム を 作 成 で き る と 考 え た 。 次 節 で は 、 運 転 支 援 シ ス テ ム の 構 造 を 示 す と と も に 、 実 用 化 の た め の 問 題 点 を 明 ら か に す る

。

‑4 ‑

1 ‑ 3  

運 転 支 援 シ ス テ ム

プ ラ ン ト に 異 常 が 発 生 し た 場 合 に 異 常 を 検 出 す る 最 も 単 純 な 方 法 は 、 測 定 値 が あ る 範 囲 を 越 え た と き に ア ラ ー ム を 提 示 す る 方 法 で あ る 。 測 定 変 数 の 数 が 少 な い 場 合 や 小 規 模 で 単 純 な プ ラ ン ト の 場 合 に は こ の 方 法 で も 充 分 な こ と が あ る。し か し 、 多 く の 測 定 変 数 が一度にアラームを示すと、

熟 練 し た オ ペ レ ー タ で あ っ て も 適 切 な 措 置 を 施 す こ と は 困 難 で あ る 。 ま た 、 複 雑 な プ ロ セ ス を 持 つ プ ラ ン ト の オ ペ レ ー タ に と っ て 、 提 示 さ れ た ア ラ ー ム か ら 異 常 原 因 を 推 論 し 、 適 切 な 措 置 を 実 行することは大変な負荷である。

そ こ で 、 運 転 支 援 シ ス テ ム は 異 常 発 生 時 に 速 や か に 異 常 を 検 出 し 、 オ ペ レ ー タ に 適 切 な 対 応 措 置 を 提 示 す る こ と の で き る シ ス テ ム でなけ れ ば な ら な い 。 さ ら に 、 緊 急 度 の 高 い 異 常 原 因 の 場 合 に は 、 オ ペ レ ー タ を 介 さ ず に 運 転 支 援 シ ス テ ム が 自 動 的 に 措 置 を 施 す 必 要 が あ る 。

そのような運転支援システムは、

F i g . 1 ‑ 2

に示すように、 信号処理、 異常診断、 対応措 置決定

1 9 )の三個のサブシステムに分割できる。

運転支援システム

オンライン情報

I .1 

プラント

オフライン情報

j J  ^{1 ̲ 1 1 J}

^{一 一}

信号処理サブシステム 異常状態の特徴 異常診断サブシステム

Fig.1‑2

異 常 時 に お け る 運 転 支 援 シ ス テ ム

Fhu 

l ‑ 3 ‑ 1 

信 号処理サ ブ システム

本 サ ブ シ ス テ ム で は 、 測 定 器 に よ り プ ラ ン ト か ら の オ ン ラ イ ン情報を信 号化 し 、 そ の 特 徴 を 抽 出する。抽 出 さ れ た 特 徴 に よ り 異 常 原 因 を 特 定 す る こ と が で き れ ば 、 対 応 措置決 定 サ ブ シ ス テ ム

1 9)ヘ 直 接 そ の 特 徴 を 与 え る。異常 原 因 を 特定することができなければ、 異常診断 サ ブ シ ス テ ム へ そ の 特 徴 を 与 え る。

l ‑ 3 ‑ 2  

異 常診断 サ ブ シ ス テ ム

本 サ ブ シ ス テ ム で は 、 原 因 → 結 果 → 特 徴 の 対 応 関 係 を 基 礎 デ ー タ と し て 持 ち 、 信 号処 理 サ ブ シ ス テ ム か ら 得 る 異 常 状 態 の 特 徴 よ り 、 こ の 対 応 関 係 を 遡 っ て 原 因 を 推 論 す る。本 論 文 で は 、 本 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 向 上 と 性 能 評 価 を 中 心 に 述 べ る。以 下 に 本 サ ブ シ ス テ ム に つ い て詳述する。

1 ‑ 3 ‑ 2 ‑ 1  

性 能 評 価

異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 を 定量的 に 評 価 す る こ と は 非 常 に重要 で あ る に も か か わ ら ず 、 既 往 の 研 究 で は あ ま り 議 論 さ れ て い な い。本 論 文 で は 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 の 中 で 、 診断 確 度 と 診 断 精 度 が 特 に 重 要 で あ る と 考 え 、 次 の よ う に 定 義 す る 。

‑ 診 断 確 度 … 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム が真の異常 原 因 を 見 逃 さ な い 確 率 . 診 断 精 度 … 原 因 の 候 補 が 識 別 で き る 度 合 い

こ れ ら の 性 能 の 評 価 法 に つ い て の 詳 細 は 第

2

章で述べる。

1 ‑ 3 ‑ 2 ‑ 2  

異 常 診 断 法 に 関 す る 既 往 の 研 究

異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム に 用 い ら れ る 診 断 法 は 、 プ ラ ン ト か ら 得 ら れ る 信 号 を 直 接 用 い て 原 因 を 探索する定量的診断法と、 信号 処 理 に よ り 異 常 状 態 の 特 徴 を 抽 出 し て か ら 定 性 的 推 論 に よ り 原 因 を 探 索 す る 定 性 的 診 断 法 と に 分 け ら れ る 。 そ れ ぞ れ の 診 断 法 は 、 さ ら に 、 対 象 プ ラ ン ト の モ デ ル を 用 い る モ デ ル 型 と 用 い な い ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス 型 に 分 類 で き る 。

「定 量 的 か っ モ デ ル 型 診 断 法一一一一ーー‑一一一一一一 一 一 一 一ーー

! 

(例)観測器11)、 拡 張 カ ル マ ン フ ィ ル タ 29)、一般 化 尤 度 比 を 用 い る 診 断 法12

，

23

，

24)

(特徴

)0

は 長 所 、 × は 短 所 を示す

0 

診 断 精 度 が 高 い

O 

ノ イ ズ に ま ぎ れ る よ う な 異 常 の 早 期 発 見 が 可 能

×  プ ロ セ ス の 物 理 的 ・ 化 学 的 現 象 を 正 確 に 表 現 す る モ デ ル が 必 要

×  計 算 負 荷 が 重 い

×  プ ラ ン ト の 変 更 に 対 し て モ デ ル を 変 更 す る の に 要 す る 労 力 が 大 き い

‑ 6  ‑

「定 量 的 か つ ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス 型 診 断 法一一一一一一一ー

( 例 ) ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク 2B)、 パ タ ー ン 認 識 に よ る 診 断 法30) 

(特徴

)0

は 長 所 、 × は 短 所 を 示 す

O 

プ ロ セ ス の 物 理 的 ・ 化 学 的 現 象 が 解 明 さ れ て い な く と も 、 運 転 デ ー タ が あ れ ば 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム を 作 成 す る こ と が で き る

×  プ ラ ン ト の 変 更 に 対 し て モ デ ル を 変 更 す る の に 要 す る 労 力 が 大 き い

「定 性 的 か つ モ デ ル 型 診 断 法一一一一一一ー一一一一一ー

( 例 ) 定 性 方 程 式6. 7)、 フ ォ ー ル ト ト ゥ リ ー 1 4 ¥ ペ ト リ ネ ッ ト 1 5 ¥ 確 率 グ ラ フ 1)、符号付 ! 有 向 グ ラ フ を 用 い る 診 断 法

5) 

(特徴

) 0

は 長 所 、 × は 短 所 を 示 す

O 

計 算 負 荷 が 軽 い

0 

利 用 す る モ デ ル が 理 解 し や す い

0 

プ ラ ン ト の 変 更 に 対 し て 柔 軟 に 対 応 す る こ と が で き る

×  診 断 精 度 が 低 い

「定 性 的 か つ ブ ラ ッ ク ボ ッ ク ス 型 診 断 法一一ーーー一一一一一一一一一一一一一ー ( 例 ) デ シ ジ ョ ン テ ー ブ ル 10)、 エ キ ス パ ー ト ・ シ ス テ ム を 用 い た 診 断 法9.1 6) 

(特徴

)0

は 長 所 、 × は 短 所 を 示 す

0 

プ ロ セ ス の 物 理 的 ・ 化 学 的 現 象 が 解 明 さ れ て い な く と も 、 運 転 デ ー タ が あ れ ば 異 常 ! 診 断 サ ブ シ ス テ ム を 作 成 す る こ と が で き る

×  プ ラ ン ト の 変 更 に 対 し て モ デ ル を 変 更 す る の に 要 す る 労 力 が 大 き い

×  論 理 的 整 合 性 の あ る 基 礎 デ ー タ ( 知 識 ベ ー ス ) を 作 成 す る こ と が 困 難

ー一一ーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー一

J

連 続 式 の 大 規 模 な 化 学 プ ロ セ ス を 対 象 と す る 場 合 に は 、 正 確 な 定 量 的 モ デ ル を 作 成 す る こ と は ほ と ん ど 不 可 能 で あ り 、 オ ペ レ ー タ の 知 識 ・ 経 験 か ら 整 合 性 の あ る 知 識 ベ ー ス を 作 成 す る こ と も 困 難 で あ る が 、 定 性 的 モ デ ル を 作 成 す る に は 物 理 的 ・ 化 学 的 現 象 が 十 分 解 析 さ れ て い る 。

以 上 の こ と を ふ ま え て 、 つ ぎ の 理 由 に よ り 、 化 学 プ ラ ン ト の 運 転 支 援 シ ス テ ム に は 、

l r i

ら5)の 提 案 し た 符 号 付 有 向 グ ラ フ を 用 い た 異 常 診 断 法 が 最 適 で あ る と 考 え 、 基 本 ア ル ゴ リ ズ ム と し て 採 用した。

r ‑

一‑‑‑‑‑‑‑一‑‑‑‑‑‑‑‑‑一‑‑‑‑‑‑‑‑‑一‑‑‑‑‑‑‑‑‑一‑‑‑‑‑ーーーー一‑‑‑一ーーーー・一‑‑‑‑‑一‑一ー一

‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 1

! ・ 診 断 対 象 プ ラ ン ト の モ デ ル を 作 成 す る の に 必 要 な デ ー タ が 少 な い

‑ 経 験 の な い 異 常 に 対 し て も 対 応 す る こ と が で き る

‑ 診 断 に 要 す る 計 算 が 非 常 に 高 速 で あ る

‑ モ デ ル が 直 感 的 に 理 解 し や す い

‑ 診 断 確 度 が 高 い

‑ 7 ‑

し か し 、 そ の 診 断 法 は 診 断 精 度 が 悪 い 可 能 性 が あ る と い う 短 所 を 持 つ

。

そ こ で 、 よ り 多 く の 情 報 を 利 用 し て 診 断 精 度 を 向 上 さ せ る 診 断 法 が 提 案 さ れ て い る

。

具嶋ら 2.3)柴田ら 18 

)

は 、 測 定 値 の 経 時 変 化 を 用 い る 診 断 法 を 提 案 し て い る 。 柘 植 ら ²⁶ 

)

は 、 状 態 変 数 聞 の 因 果 関 係 に お け る 時 間 遅 れ を 利 用 す る 診 断 法 を 提 案 し て い る 。 立 野 ら 25 ) は 、 状 態 変 数 聞 の 因 果 関 係 の ゲ イ ン を 利 用 す る 診 断 法を提案している。

l r i

ら5)の提案した基本アルゴリズム、具嶋ら 2

，

3)柴田ら 18)の 改 良 手 法 お よ び立野ら 25 )の改良手法の詳細は

A p p e n d i xA

に示す。

1 ‑ 3 ‑ 3  

対 応 措 置 決 定 サ ブ シ ス テ ム

本 サ ブ シ ス テ ム で は 、 異 常 原 因 と そ れ に 対 す る 事 故 防 止 対 策 を 基 礎 デ ー タ と し て 持 ち 、 信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム も し く は 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム か ら 得 ら れ る 情 報 を 基 に 、 適 切 な 対 策 を 決 定 す る 。

こ の と き 、 緊 急 度 の 高 い 異 常 で 、 オ ペ レ ー タ を 介 す る と 事 故 に 至 る 可 能 性 が あ る 場 合 に は 自 動 的 に事故防止対策を行う。

1 ‑ 3 ‑ 4  

運 転 支 援 シ ス テ ム に 関 す る 問 題 点

多 く の 研 究 者 に よ っ て 運 転 支 援 シ ス テ ム に 関 す る 研 究 が 行 わ れ て お り 、 ま た 、 実 際 の プ ラ ン ト に 適 用 さ れ た 例 も 報 告 さ れ て い る 。 し か し 、 役 に 立 つ シ ス テ ム と し て 実 用 化 さ れ て い る と は 言 い が た い 。 そ れ は 、 以 下 の よ う な 問 題 点 が 原 因 と 考 え ら れ る 。

問題点(

1 

) 運 転 支 援 シ ス テ ム の 開 発 の 費 用 ( 労 力 ) が 大 き い 問題点

( 2 )

利 用 で き る 情 報 の質 と 量 に 応 じ た 手 法 が 揃 っ て い な い

問題点

(3)

設 計 し た 運 転 支 援 シ ス テ ム の 限 界 を 評 価 す る 方 法 が 用 意 さ れ て い な い 問題点

( 4 )

運 転 支 援 シ ス テ ム の 取 り 扱 う べ き 異 常 が 明 確 に さ れ て い な い

問題点

(5)

設 計 、 制 作 、 施工 、 運 転 管 理 、 設 備 管 理 の 情 報 を 有 効 に 利 用 で き る よ う に な っ て いない

問題点

( 6 )

運 転 支 援 の た め の ハ ー ド ウ ェ ア環 境 が 貧 弱 で あ る

問題点(

1 

) は 運 転 支 援 シ ス テ ム に 用 い る 手 法 に も 大 き く 依 存 す る が 、 運 転 支 援 シ ス テ ム の 中 で プ ラ ン ト に 特 有 な 部 分 と モ ジ ュ ー ル 化 で き る 部 分 が 明 確 で な い た め 、 プ ラ ン ト に 応 じ て す べ て を ー から作成しなければならない。

問題点

( 2 )

は、 運 転 支 援 シ ス テ ム が 得 る こ と の で き る 情 報 が 「 ど の よ う な 情 報 で 、 ど の 程 度 の 質 か 」 に 応 じ て 、 最 適 な 手 法 を 選 択 で き る ほ ど 、 手 法 と そ の 選 択 法 が 確 立 さ れ て い な い こ と を 意 味 する。

問題点、

(3)

とは、 運 転 支 援 シ ス テ ム を 設 計 し た と き 、 そ れ が 持 つ 以 下 の よ う な 限 界 を 明 確 に 示 せ ないことを意味する。

0 6

 

① 

ど の よ う な 異 常 に 対 応 で き 、 ど の よ う な異常に 対 応 で き な い の か ( す べ て の 異 常 に 対 応 で き る よ う に 振 る 舞 う )

②  異 常 の 原 因 を 一 意 的 に 同 定 で き る の か 、 で き な い 場 合 が あ る の か

③ 

ど こ ま で 親 切 に 支 援 を し て く れ る か

問 題 点 (3)は 設 計 者 側 の 問 題 点 で あ る が 、 問 題 点 (4)は 、 利 用 者 側 の 問 題 点 で あ る。 運 転 支 援シ ス テ ム は 構 造 上 す べ て の 異 常 に 対 応 で き る 位 置 に あ る た め に 、 本 来 は 、 運 転 支 援 シ ス テ ム に よ っ て 対 処 す べ き 異 常 と 他 の 方 法 で 対 処 す べ き 異 常 と が あ る は ず に も 関 わ ら ず 、 す べ て の 異 常 に 対 処 し な け れ ば な ら な い か の よ う に 考 え ら れ 、 そ の 結 果 「 あ ま り 役 に 立 た な い 」 と い う 評 価 を 受 け て いることが多い。

問題点

(5)

は

自 明 の こ と で あ る が 、 現 状 で は 、 運 転 中 に 得 ら れ る 情 報 だ け で 運 転 支 援 を し よ う と

す る 傾 向 か ら 抜 け 出 し て い な い 例 が よ く 見 ら れ る。

問題点

( 6 )

と し て は 、 計

算 機 と 測 定 器 の 問 題 が あ る 。 運 転 支 援 シ ス テ ム は 工 場 内 LAN に 接 続 さ れ

た

w s

上 に 作 ら れ る こ と が 多 い が 、 こ れ で は 得 ら れ る 情 報 の 質 が 悪 い ( 周 期 が 長 す ぎ る 、 変 数 値 で な く ス テ ー タ ス の み が 与 え ら れ る 等 ) た め に 質 の 良 い 運 転 支 援 が で き な い 。 ま た 、 既 存 の 測 定 器 は プ ロ セ ス 制 御 、 生 産 管 理 を 目 的 と し て 配 置 さ れ て い る の で 、 運 転 支 援 の た め に プ ラ ン ト の 状 態 を 把 握 す る の に 充 分 と は い え な い こ と が 多 い 。

ハ同

υ

1 ‑ 4  

本 研 究 の 目 的

前 節 に 述 べ た 運 転 支 援 シ ス テ ム に 関 す る 問 題 点 の 中 で 、 設 計 者 側 の 問 題 点 で あ る 問 題 点 (2)と問 題点(3)に 着 目 し 、 こ れ ら の 問 題 点 の 解 決 を 本 研 究 の 目 的 と し た 。

( A )

異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 評 価 法 の 確 立

運 転 支 援 シ ス テ ム を 実 プ ラ ン ト に 適 用 す る 場 合 、 そ の プ ラ ン ト の 要 求 す る 仕 様 を 運 転 支 援 シ ス テ ム が 満 た し て い な け れ ば な ら な い 。 運 転 支 援 シ ス テ ム の 仕 様 を 作 成 す る た め 、 お よ び 、 運 転 支 援 シ ス テ ム を 最 適 化 す る た め に は 、 そ の 性 能 を 定 量 的 に 評 価 す る た め の 指 標 が 不 可 欠 で あ る 。 ま た 、 運 転 支 援 シ ス テ ム の 性 能 を 評 価 す る た め に は 、 そ れ を 構 成 す る 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 を 定 量 的 に 評 価 し な け れ ば な ら な い 。 し か し 、 現 状 で は 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 の 定 量 的 な 評 価 指 標 は 、 ほ と ん ど 提 案 さ れ て い な い 。

そ こ で 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 の 中 で 特 に 重 要 な 診 断 精 度 と 診 断 確 度 を 、 定 量 的 に 評 価 する指標を開発する。

(B)

異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 向 上

異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム は 、 理 想 的 に は 、 真 の 異 常 原 因 の み を 候 補 と し て 出 力 す る こ と が 望 ま れ る 。 し か し 、 そ の サ ブ シ ス テ ム に 与 え ら れ る 情 報 や 用 い る 異 常 診 断 法 の 限 界 に よ り 、 真 の 異 常 原 因 を 含 ん だ 候 補 の 集 合 と し て 出 力 す る 場 合 が あ る 。 ま た 、 不 確 定 性 を 含 む 情 報 を 用 い た 場 合 に は 、 真の異常原因を見逃す可能性もある。

そ こ で 、 プ ラ ン ト か ら 得 ら れ る 情 報 を 有 効 に 利 用 し て 、 診 断 確 度 、 診 断 精 度 の 高 い 手 法 を 開 発 す る 。 さ ら に 、 実 用 化 の た め に は 不 確 定 要 素 に 対 し て 頑 健 で あ る こ と が 要 求 さ れ る と 考 え 、 不 確 定 な 情 報 を 含 む 場 合 に も 頑 健 に 診 断 す る た め の 改 良 案 も 開 発 す る 。

( C )

各種異 常 診 断 法 の 統 一 的 定 式 化 に よ る 選 択 指 標 の 確 立

既 往 の 研 究 の 成 果 は 独 立 に 提 案 さ れ て お り 、 そ れ ぞ れ が 利 用 す る 情 報 と 出 力 す る 診 断 結 果 の 関 係 を 個 別 に 検 討 す る 必 要 が あ る 。 そ の た め 、 プ ラ ン ト に お い て 利 用 で き る 情 報 に 応 じ て 的 確 に 診 断法を選択することが困難である。

そ こ で 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム に 用 い る 診 断 法 を 統 一 的 に 定 式 化 す る こ と に よ り 、 利 用 す る 伯 報 に 応 じ た 診 断 法 を 選 択 す る た め の 指 標 を 明 ら か に す る 。

‑1 0   ‑

1 ‑ 5  

本 論 文 の 構 成

本論文の構成を以下に示す。

第

2

章 で は 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 の 中 で 特 に 重 要 な 診 断 確 度 、 診 断 精 度 を 定 量 的 に 評 価 す る 指 標 に つ い て 述 べ た 。 設 計 時 と 運 転 時 で は 評 価 に 用 い る こ と の で き る 情 報 が 異 な る た め 、 そ れ ぞ れ の 場 面 に 応 じ た 性 能 評 価 指 標 と し た 。 設 計 時 の 診 断 確 度 と し て 最 高 検 出 度 行 列 、 診 断 精 度 と し て 最 低 識 別 可 能 行 列 、 運 転 時 の 診 断 確 度 と し て 検 出 度 、 診 断 精 度 と し て 情 報 量 を 提 案 し た 。

こ れ ら の 指 標 を 用 い る こ と に よ り 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 と 限 界 を 明 確 に 示 す こ と が で き 、 か つ 、 そ の 性 能 向 上 を 目 的 と し て 測 定 器 を 再 配 置 す る た め 、 お よ び 対 応 措 置 決 定19)の た め に も 重 要な情報を与えることができた。

第

3

章 で は 、 状 態変 数 間 の 因 果 関 係 に お け る 時 間 遅 れ を 利 用 す る こ と に よ り 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 診 断 精 度 を 向 上 さ せ る 改 良 遅 れ 法 を 提 案 し た 。 本 論 文 で は 、 異 常 診 断 法 と し て

l r i

ら

5

)の 提 案 す る 符 号 付 有 向 グ ラ フ を 用 い る 異 常 診 断 法 を 基 本 と し た 。 本 章 で 提 案 し た の は 、 そ の 診 断 精 度 を 向 上 さ せ る 手 法 と し て 、 状 態 変 数 聞 の 因 果 関 係 に お け る 時 間 遅 れ の 情 報 を 利 用 す る も の で あ る 。 提 案 す る 診 断 法 を 実 験 用 ミ ニ プ ラ ン ト に 適 用 し 、 既 往 の 研 究 に よ る 診 断 法 と 比 較 検 討 し た 。

一 般 に 、 状 態 変 数 聞 の 因 果 関 係 に お け る 時 間 遅 れ に は 不 確 定 性 が 含 ま れ る た め 、 そ の 不 確 定 性 に 対 し て 頑 健 な 改 良 法 を

2

種 類 提 案 し た 。 ひ と つ は 第

4

章 で 提 案 し た 、 そ の 不 確 定 性 が 正 規 分 布 に 従 う と 仮 定 で き る と き に 頑 健 性 を 向 上 さ せ る 確 率 遅 れ 法 で あ る 。 も う ひ と つ は 、 第

5

章 で 提 案 し た 、 そ の 不 確 定 性 が 正 規 分 布 と 仮 定 で き な い 場 合 に も フ ァ ジ ィ 理 論 を 用 い て 頑 健 に 診 断 で き る フ ァ ジ ィ 遅 れ 法 で あ る 。 こ れ ら の 診 断 法 を 実 験 用 ミ ニ プ ラ ン ト に 適 用 し 、 頑 健 性 を 検 証 し た 。

第

6

章 で は 、 状 態 変 数 聞 に 存 在 す る 制 約 条 件 を 利 用 す る こ と に よ り 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 診 断 精 度 を 向 上 さ せ る 条 件 法 を 提 案 し た 。 状 態 変 数 聞 に 因 果 関 係 が 成 立 す る た め の 制 約 条 件 が 存 在 す る 場 合 に は 、 符 号 付 有 向 グ ラ フ の 構 造 を 動 的 に 変 動 さ せ る こ と に よ り 、 探 索 す る 異 常 の 伝 搬 経 路 を 制 約 条 件 が 成 立 し て い る と き の み に 限 定 す る こ と が で き る 。 こ の 診 断 法 に よ り 診 断 精 度 が 向上することを実験によって検証した。

第

7

章 で は 、 符号 付 有 向 グ ラ フ を 用 い る 異 常 診 断 法 の 診 断 精 度 を 向 上 さ せ る 既 往 の 研 究 に よ る 手法と 本 論 文 で 提案 し た 手 法 を 統 一 的 に 定 式 化 し た 。 こ う し て 統一的に定式化することにより、

プ ラ ン ト か ら 得 ら れ る 情 報 に 応 じ た 手 法 を 的 確 に 選 択 す る こ と が 可 能 と な っ た 。

第

8

章 で は 、 本 論 文 の 総 括 を行 い 、 今 後 の 課 題 に 言 及 し て 本 論 文 の 結 び と し た 。

A  p p e n d i  x

で は 、 符 号 付有 向 グ ラ フ を 用 い た 異 常 診 断 法 に 関 す る 既 往 の 研 究 成 果 、 本 論 文 で 提 案 した手法の具体的アルゴリズムなどについて補足した。

4EEA 

4EEA 

第

2

章

異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 定 量 的 な 性 能 評 価 指 標

異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 の 定量的 な 評 価 指 標 は 非 常 に 重 要 な 指 標 で あ る に も 関 わ ら ず 、 既 往 の 研 究 で は あ ま り 提 案 さ れ て い な い 17.  2 7 )。 そ こ で 、 本 論 文 で は 、 異 常 診 断 法 に よ ら な い 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 定 量 的 な 性 能 評 価 指 標 を 提 案 す る。

前 章 で 指 摘 し た よ う に 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム を 実 プ ラ ン ト に 適 用 す る に は 、 要 求 さ れ る 仕 様 を 満 た し て い る か を 検 証 す る 必 要 が あ る。ま た 、 運 転 支 援 シ ス テ ム を 最 適 化 す る た め に は 、 信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム を 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム に 最 適 で あ る よ う に 構 成 し な け れ ば な ら な い。通常、

信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム は 、 シ ス テ ム 制 御 や 生 産 管 理 の た め に 構 成 さ れ て お り 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の た め に は 必 ず し も 最 適 と は 限 ら な い 。 そ こ で 、 運 転 支 援 シ ス テ ム の 設 計 時 に 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 を 評 価 す る こ と が で き れ ば 、 信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム を 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の た め に 最 適 化 す る こ と が 可 能 と な る 。 さ ら に 、 対 応 措 置 の 決 定19)、 階 層 的 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の設計4) の た め に も 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 を 定 量 的 に 事 前 評 価 す る 必 要 が あ る。

ま た 、 異 常 診 断 実 験 が 可 能 な 場 合 に は 、 実 験 に よ っ て あ る 異 常 を 発 生 さ せ た 場 合 の 診 断 結 果 を 定 量 的 に 評 価 す る こ と に よ り 、 そ の 異 常 に 対 す る 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 が 明 ら か に な れ ば 、 運 転 支 援 シ ス テ ム を 改 良 す る こ と が で き る 。

こ の よ う に 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 を 定 量 的 に 評 価 す る こ と は 非 常 に 重 要 で あ る 。 た だ し 、 設 計 時 と 運 転 時 で は 性 能 評 価 の た め に 利 用 可 能 な 情 報 が 異 な る た め 、 本 論 文 で は 、 設 計 時 と 運 転 時 に わ け で 性 能 の 定 量 的 評 価 指 標 を 提 案 す る 。

2 ‑ 1 

運 転 支 援 シ ス テ ムの情 報 の 流 れ

信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム で は 、 プ ラ ン ト の 状 態 変 数 値 を 信 号 化 し 、 そ の 特 徴 を 抽 出 す る 。 抽 出 さ れ た 特 徴 は 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム に 与 え ら れ る 。 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム で は 、 原 因 → 結 果 → 特 徴 を 基 礎 デ ー タ と し て 持 ち 、 与 え ら れ た 特 徴 か ら こ の 対 応 関 係 を 遡 っ て 異 常 原 因 を 推 論 す る。推 論 さ れ た 結 果 は 、 対 応 措 置 決 定 サ ブ シ ス テ ム 19)へと与えられる。

以上の情報の流れは、

Fig .2 ‑ 1

の よ う に 示 す こ と が で き る 。 本 論 文 で は 、 信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム か ら 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム へ と 与 え ら れ る 特 徴 を 症状と呼ぶ。

症状は、以下のものを含む。

「 ー 一 一 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 一 一 ー ー ー ー ー ー ー 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー 一 一 一 ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー・ー ー

!・流 量 や 圧 力 な ど の 測 定 値

‑流 量 や 圧 力 な ど の 測 定 値 に 処 理 を 施 し た デ ー タ .回 転 機 の 故 障 な ど の 振 動

‑配 管 や 接 続 部 か ら 漏 れ た 物 質 の に お い

・ 損 傷 に 伴 い 発 生 す る 可 聴 音 、 超 音 波

. x

線 の 伝 達 特 性 の 変 化

!・腐 食 に よ る 電 気 抵 抗 の 変 化

I  .変 圧 器 な ど の 劣 化 、 異 物 混 入 に よ る 過 熱

し ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー 』 ー ー ー ー ー ーー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー ー

1 2   ‑

プラン卜 状態 信号処理サブシステム

症 状 異常診断サブシステム

診 断 結 果 対応措置決定サブシステム

Fig. 2‑1  Information Flow in  Consultant System 

こ れ ら の 症 状 は 、 信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム が そ の 情 報 を 得 る 方 法 に よ っ て オ ン ラ イ ン 検 出 と オ フ ラ イ ン 検 出 に 分 類 、 で き る 。 ま た 、 そ の 情 報 を 得 る た め の オ ペ レ ー タ の 動 作 に よ っ て 、 能 動 的 検 出

と受動的検出に分類、できる。

( 1 ) オ ン ラ イ ン 検 出

流 量 や 圧 力 等 の 測 定 値 お よ び そ れ ら に 処 理 を 施 し た デ ー タ な ど 、 電 気 信 号 も し く は 空 気 信 号 に よ っ て 信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム に 自 動 的 に 届 け ら れ る 症 状

( 2 )

オ フ ラ イ ン 検 出

回 転 機 の 振 動 、 配 管 か ら の 漏 れ に よ る に お い な ど 、 オ ペ レ ー タ が 症 状 の 検 出 地 で 得 た 情 報 を 入 力 す る こ と に よ っ て信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム に 届 け ら れ る 症 状

(a)能 動 的 検 出

対 象 シ ス テ ム に 外 部 か ら 何 ら か の 刺 激 (X線 照 射 、 振 動 、 磁 気 な ど ) を 与 え 、 そ の 際 の 対 象 シ ス テ ム の 状 態 量 変 化 を 検 出 す る 方 法

(b) 受 動 的 検 出

流 量 や 圧 力 な ど の 測 定 値 、 振 動 、 音 、 熱 な ど 対 象 シ ス テ ム の 稼 働 中 に 自 発 的 に 発 生 す る 状 態 量 変 化 を 検 出 す る 方 法

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ま た 、 情 報 の 量 と い う 面 か ら 見 れ ば 、 プ ラ ン ト 全 体 の 持 つ 情 報 の 中 で 、 測 定 な ど に よ り 運 転 支 援 シ ス テ ム の 得 る こ と の で き る 情 報 は そ の 一 部 に す ぎ な い 。 信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム か ら 症 状 と し て 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム に 与 え ら れ る 情 報 は さ ら に 減 少 す る 。 し た が っ て 、 信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム か ら 与 え ら れ る 症 状 の み か ら 異 常 の 原 因 を一意 的 に 同 定 す る こ と は 非 常 に 困 難 で あ る 。 生 産 管 理 情 報 、 設 備 管 理 情 報 な ど を 異 常 診 断 に 用 い れ ば 、 利 用 す る 情 報 の 量 が 増 加 す る こ と か ら 、 異 常 診 断 結 果 と し て 多 く の 情 報 を 提 示 で き る と 考 え ら れ る 。

た だ し 、 本 論 文 で は 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム 単 体 の 持 つ 性 能 を 定 量 的 に 評 価 す る こ と を 目 的 と し て い る た め 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム は 症 状 の み を 用 い て 異 常 診 断 を 行 う も の と す る 。

2‑2 

異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 前 提 条 件

異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム で は 、 設 計 時 に 与 え ら れ た 異 常 の 原 因 に 対 し て 原 因 → 結 果 → 症 状 の 対 応 関 係 を 基 礎 デ ー タ と し て 持 ち 、 信 号 処 理 サ ブ シ ス テ ム か ら 得 る 症 状 よ り 、 こ の 対 応 関 係 を 遡 っ て 原 因 を 推 論 す る 。 一 方 、 運 転 支 援 シ ス テ ム は 、 す べ て の 異 常 原 因 に 対 し て 、 も れ な く 事 故 対 策 を 与 え な け れ ば な ら な い 。 と こ ろ が 、 現 状 で は 、 運 転 支 援 シ ス テ ム が 分 担 す る べ き 異 常 原 因 の 集 合

が明確にされないまま運用され、 「役に立たない」という不当な評価を受けている。したがって、

運 転 支 援 シ ス テ ム の 性 能 を 正 当 に 評 価 す る た め に は 、 ま ず 運 転 支 援 シ ス テ ム が 扱 う べ き 異 常 原 因 の 集 合 を 設 計 時 に す べ て 明 確 に 与 え て い な け れ ば な ら な い 。 さ ら に 、 異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム の 性 能 を 正 当 に 評 価 す る た め に は 、 そ れ が 扱 う べ き 異 常 の 原 因 の 集 合 が 明 確 に 与 え ら れ て い な け れ ば ならない。

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<<前提

1 ) )

‑，‑，‑，‑ノ‑，‑/‑，‑，‑，‑，‑，‑/‑，‑，‑，‑，‑，‑，‑，‑ 一 一 ‑，‑;‑;‑，‑;‑;‑，‑;‑ 一'‑'‑'‑'‑'‑'‑'‑'‑'‑'1

i 

異 常 診 断 サ ブ シ ス テ ム が 推 論 す べ き 異 常 原 因 の 集 合

F

は 、 す べ て 与 え ら れ て い る

o i 

(前提終わり)

~

~，-，-，-〆E〆E〆Sノ-，-，-，-/-，-〆-，-;-，-;-，-，- ;-，-ノ-/-/-ノE〆-，-;-〆S〆-，-;-，-;-，-，-，-，-ノ-，-/-;-;-/-;-〆-，-，-，j

前提

1

を満足するためには、

FTA ( F a u l t  Tr e e .   Ana l y s お)

1 4)、

HAZOP (Hazard and  o j

彫

r a b i l i t y S . 仰 の ， ) 

および、

FMEA ( F a i l u r e  M

似た

andE f f e c t   Ana l y s i s   )

な ど に よ り 、 す べ て の異 常 原 因 を 列 挙 す る 必 要 が ある。

FTA

は シ ス テ ム の 故 障 と い う ト ッ プ 事 象 か ら 、 そ の 故 障 を 引 き 起 こ し た 原 因 を 探 索 す る 手 法 である。

HAZOP

は 中 間 事 象 で あ る 流 量 や 圧 力 の 変 動 か ら そ の 原 因 と そ の 及 ぼ す 影 響 を 明 ら か に す る 手法である。

FME A

は要素 原 因 か ら そ の 影 響 、 故 障 を 明 ら か に す る 手 法 で あ る 。 こ れ ら の 手 法 の 概 要を

Table 2 ‑ 1

に示す。

‑ 1 4   ‑

T a b l e   2‑1  FTA  HAZOP a n d  FMEA 

FTA  HAZOP  FMEA  F a u l t   T r e e   H a z a r d  a n d   F a i l u r e  M o d e  a n d  

A n a l y s i s   O p e r a b i l i t y   S t u d y   E f f e c t  A n a l y s i s  

(結果) (影 響 ・結果) (影 響) 解

1 1

上 位 レ ベ ル

￨

トップ事象

!

¥ ド

火 災 ・ 爆 発 析

￨

/  ¥ 

レ

1 1

中 位 レ ベ ル

￨ ￨

中間事象

￨

流量 ・圧力変動

♂え ￨

^ 

ル

1 1

刊 レ ベ ル

l o l & l l l ( ! I  ^k

^ど

^ψ 

^ヰミ

^￨

^{要素 事象}

^￨

弁 ・ ポ ン プ の 故 障

(原因) (原因) (原因)

T o p ‑ D o w n   M i d d l e ‑ U p / D o w n   B o t t o m ‑ u p  

本 論 文 で は 、 こ れ ら の 手 法 を 用 い て 前 提

1

が 満 足 さ れ て い る も の と す る。

戸hJ

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