特許 5958456 プラント制御システム、制御装置、管理装置、及びプラント情報処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5958456

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】プラント制御システム、制御装置、管理装置、及びプラント情報処理方法

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20160719BHJP

【ＦＩ】

   G05B23/02 R

   G05B23/02 T

【請求項の数】22

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2013-255420(P2013-255420)

(22)【出願日】2013年12月10日

(65)【公開番号】特開2015-114778(P2015-114778A)

(43)【公開日】2015年6月22日

【審査請求日】2015年4月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】槙島 和宏

(72)【発明者】

【氏名】江守 敏幸

(72)【発明者】

【氏名】酒井 正浩

【審査官】 影山 直洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１４６６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６２３７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−０４３７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２５０２７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ ２３／００−２３／０２

Ｇ０５Ｂ １９／０４−１９／０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラントの管理制御を行うプラント制御システムにおいて、
前記プラントに設置されて前記プラントの制御に必要な測定及び操作の少なくとも一方を行うフィールド機器と、
前記フィールド機器との間でプロセスデータの授受を行って前記プラントの制御を行うとともに、前記フィールド機器から前記フィールド機器の状態を示すフィールド情報を取得する制御装置と、
前記フィールド機器から前記フィールド情報を収集して前記プラントの状態を管理する管理装置とを備えており、
前記制御装置は、前記フィールド情報と前記プロセスデータとを用いて、前記プラントの制御により生成される生成物の品質についての健全性を示す第１健全性情報を生成する
ことを特徴とするプラント制御システム。

【請求項2】

前記制御装置は、生成した前記第１健全性情報を表示装置に表示することを特徴とする請求項１記載のプラント制御システム。

【請求項3】

前記制御装置は、前記フィールド機器から得られる前記プロセスデータの変化が生じた場合に、前記第１健全性情報の変化を予測することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプラント制御システム。

【請求項4】

前記制御装置は、現在の前記第１健全性情報で示されている健全性を品質適合範囲内に維持するために必要な前記フィールド機器に対する操作値の補正量を求めることを特徴とする請求項３記載のプラント制御システム。

【請求項5】

前記制御装置は、外部からの指示に応じて、前記フィールド機器に対する前記操作値を前記補正量の分だけ補正して前記フィールド機器を操作することを特徴とする請求項４記載のプラント制御システム。

【請求項6】

前記制御装置は、前記フィールド機器から出力される前記フィールド情報を最適化するための設定を、前記フィールド機器に対して行うことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のプラント制御システム。

【請求項7】

前記管理装置は、前記フィールド情報と前記制御装置から得られる制御情報とを用いて、前記フィールド機器を含む前記プラントに設置される設備の健全性を示す第２健全性情報を生成することを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のプラント制御システム。

【請求項8】

前記管理装置は、生成した前記第２健全性情報を表示装置に表示することを特徴とする請求項７記載のプラント制御システム。

【請求項9】

プラントの管理制御を行うプラント制御システムにおいて、
前記プラントに設置されて前記プラントの制御に必要な測定及び操作の少なくとも一方を行うフィールド機器と、
前記フィールド機器との間でプロセスデータの授受を行って前記プラントの制御を行うとともに、前記フィールド機器から前記フィールド機器の状態を示すフィールド情報を取得する制御装置と、
前記フィールド機器から前記フィールド情報を収集して前記プラントの状態を管理する管理装置とを備えており、
前記管理装置は、前記フィールド情報と前記制御装置から得られる制御情報とを用いて、前記フィールド機器を含む前記プラントに設置される設備の健全性を示す第２健全性情報を生成して表示装置に表示する
ことを特徴とするプラント制御システム。

【請求項10】

前記管理装置は、前記フィールド情報から異常を検知した場合に、複数の異なる運転負荷における前記第２健全性情報の変化を予測して前記表示装置に表示することを特徴とする請求項８又は請求項９記載のプラント制御システム。

【請求項11】

前記管理装置は、前記フィールド機器から出力される前記フィールド情報を最適化するための設定を、前記フィールド機器に対して行うことを特徴とする請求項７から請求項１０の何れか一項に記載のプラント制御システム。

【請求項12】

前記フィールド情報は、前記フィールド機器の経年劣化状況を示す情報、前記フィールド機器が受けたストレスを示す情報、及び前記フィールド機器で行われる自己診断の診断結果を示す情報のうちの少なくとも１つの情報を含むことを特徴とする請求項１から請求項１１の何れか一項に記載のプラント制御システム。

【請求項13】

プラントに設置されて前記プラントの制御に必要な測定及び操作の少なくとも一方を行うフィールド機器との間でプロセスデータの授受を行って前記プラントの制御を行う制御装置において、
前記フィールド機器から前記フィールド機器の状態を示すフィールド情報を取得し、前記フィールド情報と前記プロセスデータとを用いて前記プラントの制御により生成される生成物の品質についての健全性を示す第１健全性情報を生成することを特徴とする制御装置。

【請求項14】

生成した前記第１健全性情報を表示装置に表示することを特徴とする請求項１３記載の制御装置。

【請求項15】

前記フィールド機器から得られる前記プロセスデータの変化が生じた場合に、前記第１健全性情報の変化を予測することを特徴とする請求項１３又は請求項１４記載の制御装置。

【請求項16】

現在の前記第１健全性情報で示されている健全性を維持するために必要な前記フィールド機器に対する操作値の補正量を求めることを特徴とする請求項１５記載の制御装置。

【請求項17】

外部からの指示に応じて、前記フィールド機器に対する前記操作値を前記補正量の分だけ補正して前記フィールド機器を操作することを特徴とする請求項１６記載の制御装置。

【請求項18】

前記フィールド機器から出力される前記フィールド情報を最適化するための設定を、前記フィールド機器に対して行うことを特徴とする請求項１３から請求項１７の何れか一項に記載の制御装置。

【請求項19】

プラントに設置されて前記プラントの制御に必要な測定及び操作の少なくとも一方を行うフィールド機器から情報を収集して前記プラントの状態を管理する管理装置において、
前記フィールド機器から前記フィールド機器の状態を示すフィールド情報を取得し、前記フィールド情報と前記フィールド機器の制御を行う制御装置から得られる制御情報とを用いて前記フィールド機器を含む前記プラントに設置される設備の健全性を示す第２健全性情報を生成して表示装置に表示することを特徴とする管理装置。

【請求項20】

前記フィールド情報から異常を検知した場合に、複数の異なる運転負荷における前記第２健全性情報の変化を予測して前記表示装置に表示することを特徴とする請求項１９記載の管理装置。

【請求項21】

前記フィールド機器から出力される前記フィールド情報を最適化するための設定を、前記フィールド機器に対して行うことを特徴とする請求項１９又は請求項２０記載の管理装置。

【請求項22】

プラントに設置されて前記プラントの制御に必要な測定及び操作の少なくとも一方を行うフィールド機器から得られる情報の処理を行うプラント情報処理方法であって、
前記フィールド機器から前記フィールド機器の状態を示すフィールド情報を取得する第１ステップと、
前記第１ステップで取得した前記フィールド情報を用いて前記プラントの健全性を示す健全性情報を生成して表示する第２ステップと
を有し、
前記第２ステップは、前記プラントの制御により生成される生成物の品質についての健全性を示す第１健全性情報、及び前記フィールド機器を含む前記プラントに設置される設備の健全性を示す第２健全性情報の少なくとも一方を生成して表示するステップである
ことを特徴とするプラント情報処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プラント制御システム、制御装置、管理装置、及びプラント情報処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、プラントや工場等（以下、これらを総称する場合には、単に「プラント」という）においては、フィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器、表示器、報知器、その他の機器）と、これらの制御を行う制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されており、高度な自動操業が実現されている。このような分散制御システムでは、プロセス制御に必要となるプロセスデータが制御装置とフィールド機器との間で相互にやりとりされている。

【0003】

また、近年においては、プラントの効率を最大限に高めるために、上記の分散制御システムとともに、プラント資産管理（ＰＡＭ：Plant Asset Management）システムが構築されることが多くなっている。このプラント資産管理システムは、プラントを構成する機器や装置等の設備の設備保全や予知保全を行い、設備を長期に亘って適切な状態で維持管理するシステムである。このようなプラント資産管理システムでは、設備管理に必要な情報がフィールド機器からプラント資産管理システムの中核をなす管理装置で収集されている。尚、プラント資産管理システムと分散制御システムとの間においては、プラント資産管理システムで収集されたフィールド機器のアラーム情報が分散制御システムに送られている。

【0004】

以下の非特許文献１には、上述した分散制御システム及びプラント資産管理システムが構築された従来のプラント制御システムの一例が開示されている。具体的に、以下の非特許文献１に開示されたプラント制御システムでは、分散制御システムがＦＣＳ（Field Control Station）及びＨＩＳ（Human Interface Station）によって構築されており、プラント資産管理システムがＰＲＭ（登録商標）（Plant Resource Manager）のサーバやクライアントにより構築されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】森宏，他３名，「統合機器管理パッケージ”ＰＲＭ”」，横河技報，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．３，２００１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述した分散制御システムやプラント資産管理システムで用いられる従来のフィールド機器は、例えば流量や温度等の測定結果を伝送し、或いは制御装置の制御の下でバルブの開度調整等の操作を行うといった基本的な機能のみを備えるものが殆どであった。しかしながら、近年のフィールド機器は、ディジタル化及びインテリジェント化が図られており、上記の基本的な機能に加えて付加的な機能（例えば、自機の状態を診断する自己診断機能）を備えるものが多くなっている。

【0007】

フィールド機器がディジタル化及びインテリジェント化されると、フィールド機器からは上記の基本的な機能によって得られる情報とともに、多様な情報が大量に得られることになる。例えば、上記の自己診断機能を備えるフィールド機器からは、フィールド機器の現在の状態を示す情報が得られることになる。このような情報が得られると、例えばフィールド機器の異常等を早期に察知することができるため、プラントを安全且つ効率に運転する上では好ましいと考えられる。

【0008】

しかしながら、フィールド機器から得られる情報の情報量が膨大になると、これらの情報を処理する装置（分散制御システムの制御装置やプラント資産管理システムの管理装置）の負荷が増大するとともに、必要な情報と不必要な情報との区別が困難になってきたという問題がある。このように、フィールド機器のディジタル化及びインテリジェント化によって多様な情報を得ることが可能になったにも拘わらず、従来はフィールド機器から得られる情報の有効活用ができていないという問題があった。

【0009】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、フィールド機器から得られる多種多様の情報からプラントの健全性を向上させ得る有用な情報を得ることが可能なプラント制御システム、制御装置、管理装置、及びプラント情報処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明のプラント制御システムは、プラントの管理制御を行うプラント制御システム（１）において、前記プラントに設置されて前記プラントの制御に必要な測定及び操作の少なくとも一方を行うフィールド機器（１０）と、前記フィールド機器との間でプロセスデータ（ＰＤ）の授受を行って前記プラントの制御を行うとともに、前記フィールド機器から前記フィールド機器の状態を示すフィールド情報（ＦＩ）を取得する制御装置（２０）と、前記フィールド機器から前記フィールド情報を収集して前記プラントの状態を管理する管理装置（３０）とを備えており、前記制御装置及び前記管理装置の少なくも一方は、前記フィールド情報を用いて前記プラントの健全性を示す健全性情報を生成することを特徴としている。
この発明によると、フィールド機器の状態を示すフィールド情報が制御装置及び管理装置で取得され、フィールド情報を用いてプラントの健全性を示す健全性情報を生成する処理が、制御装置及び管理装置の少なくも一方で行われる。
また、本発明のプラント制御システムは、前記制御装置が、前記フィールド情報と前記プロセスデータとを用いて、前記プラントの制御により生成される生成物の品質についての健全性を示す第１健全性情報を生成して表示装置（２４）に表示することを特徴としている。
また、本発明のプラント制御システムは、前記制御装置が、前記フィールド機器から得られる前記プロセスデータの変化が生じた場合に、前記第１健全性情報の変化を予測することを特徴としている。
また、本発明のプラント制御システムは、前記制御装置が、現在の前記第１健全性情報で示されている健全性を品質適合範囲内に維持するために必要な前記フィールド機器に対する操作値の補正量を求めることを特徴としている。
また、本発明のプラント制御システムは、前記制御装置が、外部からの指示に応じて、前記フィールド機器に対する前記操作値を前記補正量の分だけ補正して前記フィールド機器を操作することを特徴としている。
また、本発明のプラント制御システムは、前記制御装置が、前記フィールド機器から出力される前記フィールド情報を最適化するための設定を、前記フィールド機器に対して行うことを特徴としている。
また、本発明のプラント制御システムは、前記管理装置が、前記フィールド情報と前記制御装置から得られる制御情報（ＣＩ）とを用いて、前記フィールド機器を含む前記プラントに設置される設備の健全性を示す第２健全性情報を生成して表示装置（３４）に表示することを特徴としている。
また、本発明のプラント制御システムは、前記管理装置が、前記フィールド情報から異常を検知した場合に、複数の異なる運転負荷における前記第２健全性情報の変化を予測して前記表示装置に表示することを特徴としている。
また、本発明のプラント制御システムは、前記管理装置が、前記フィールド機器から出力される前記フィールド情報を最適化するための設定を、前記フィールド機器に対して行うことを特徴としている。
また、本発明のプラント制御システムは、前記フィールド情報が、前記フィールド機器の経年劣化状況を示す情報、前記フィールド機器が受けたストレスを示す情報、及び前記フィールド機器で行われる自己診断の診断結果を示す情報のうちの少なくとも１つの情報を含むことを特徴としている。
本発明の制御装置は、プラントに設置されて前記プラントの制御に必要な測定及び操作の少なくとも一方を行うフィールド機器（１０）との間でプロセスデータ（ＰＤ）の授受を行って前記プラントの制御を行う制御装置（２０）において、前記フィールド機器から前記フィールド機器の状態を示すフィールド情報（ＦＩ）を取得し、前記フィールド情報を用いて前記プラントの健全性を示す健全性情報を生成することを特徴としている。
また、本発明の制御装置は、前記フィールド情報と前記プロセスデータとを用いて、前記プラントの制御により生成される生成物の品質についての健全性を示す第１健全性情報を生成して表示装置に表示することを特徴としている。
また、本発明の制御装置は、前記フィールド機器から得られる前記プロセスデータの変化が生じた場合に、前記第１健全性情報の変化を予測することを特徴としている。
また、本発明の制御装置は、現在の前記第１健全性情報で示されている健全性を維持するために必要な前記フィールド機器に対する操作値の補正量を求めることを特徴としている。
また、本発明の制御装置は、外部からの指示に応じて、前記フィールド機器に対する前記操作値を前記補正量の分だけ補正して前記フィールド機器を操作することを特徴としている。
また、本発明の制御装置は、前記フィールド機器から出力される前記フィールド情報を最適化するための設定を、前記フィールド機器に対して行うことを特徴としている。
本発明の管理装置は、プラントに設置されて前記プラントの制御に必要な測定及び操作の少なくとも一方を行うフィールド機器（１０）から情報を収集して前記プラントの状態を管理する管理装置（３０）において、前記フィールド機器から前記フィールド機器の状態を示すフィールド情報（ＦＩ）を取得し、前記フィールド情報を用いて前記プラントの健全性を示す健全性情報を生成することを特徴としている。
また、本発明の管理装置は、前記フィールド情報と前記フィールド機器の制御を行う制御装置から得られる制御情報（ＣＩ）とを用いて、前記フィールド機器を含む前記プラントに設置される設備の健全性を示す第２健全性情報を生成して表示装置（３４）に表示することを特徴としている。
また、本発明の管理装置は、前記フィールド情報から異常を検知した場合に、複数の異なる運転負荷における前記第２健全性情報の変化を予測して前記表示装置に表示することを特徴としている。
また、本発明の管理装置は、前記フィールド機器から出力される前記フィールド情報を最適化するための設定を、前記フィールド機器に対して行うことを特徴としている。
本発明のプラント情報処理方法は、プラントに設置されて前記プラントの制御に必要な測定及び操作の少なくとも一方を行うフィールド機器（１０）から得られる情報の処理を行うプラント情報処理方法であって、前記フィールド機器から前記フィールド機器の状態を示すフィールド情報（ＦＩ）を取得する第１ステップ（Ｓ１１、Ｓ２１）と、前記第１ステップで取得した前記フィールド情報を用いて前記プラントの健全性を示す健全性情報を生成して表示する第２ステップ（Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ２３、Ｓ２４）とを有することを特徴としている。
また、本発明のプラント情報処理方法は、前記第２ステップが、前記プラントの制御により生成される生成物の品質についての健全性を示す第１健全性情報、及び前記フィールド機器を含む前記プラントに設置される設備の健全性を示す第２健全性情報の少なくとも一方を生成して表示するステップであることを特徴としている。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、フィールド機器の状態を示すフィールド情報を制御装置及び管理装置で取得し、フィールド情報を用いてプラントの健全性を示す健全性情報を生成する処理を制御装置及び管理装置の少なくも一方で行うようにしているため、フィールド機器から得られる多種多様の情報からプラントの健全性を向上させ得る有用な情報（健全性情報）を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態によるプラント制御システムの要部構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態による制御装置の要部構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態による管理装置の要部構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の一実施形態における品質健全性ＫＰＩを求める処理の概要を示すフローチャートである。

【図5】本発明の一実施形態における品質健全性ＫＰＩの表示例を示す図である。

【図6】本発明の一実施形態における設備健全性ＫＰＩを求める処理の概要を示すフローチャートである。

【図7】本発明の一実施形態における設備健全性ＫＰＩの表示例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態によるプラント制御システム、制御装置、管理装置、及びプラント情報処理方法について詳細に説明する。

【0014】

〈プラント制御システム〉
図１は、本発明の一実施形態によるプラント制御システムの要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態のプラント制御システム１は、フィールド機器１０、制御装置２０、管理装置３０、及び上位装置４０を備えており、プラント（図示省略）で実現される工業プロセスの制御を行うとともに、プラントを構成する機器（フィールド機器１０を含む）や装置等の設備の管理を行う。ここで、上記のプラントとしては、化学等の工業プラントの他、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等がある。

【0015】

フィールド機器１０は、プラントの現場に設置されて制御装置２０の制御の下で工業プロセスの制御に必要な測定や操作を行う機器である。具体的に、フィールド機器１０は、例えば流量計や温度センサやガスセンサや振動センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、プラント内の状況や対象物を撮影するカメラやビデオ等の撮像機器、プラント内の異音等を収集したり警報音等を発したりするマイクやスピーカ等の音響機器、各機器の位置情報を出力する位置検出機器、その他の機器である。尚、フィールド機器１０は、プラントに複数設けられるが、図１では図示を簡略するために、プラントに設けられる複数のフィールド機器をまとめてフィールド機器１０として表している。

【0016】

フィールド機器１０（プラントに設置される各フィールド機器）は、通信処理部１１、データ処理部１２、及び機器間処理部１３を備える。通信処理部１１は、フィールド機器１０の上位に位置づけられる制御装置２０及び管理装置３０との間で通信を行うとともに、フィールド機器間の通信を行う。尚、通信処理部１１は、制御装置２０及び管理装置３０並びに他のフィールド機器との間で、ネットワークや通信バス（図示省略）を介した有線通信、或いはＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行う。

【0017】

ここで、図１に示す通り、通信処理部１１は、制御装置２０との間でプロセス制御に必要となるプロセスデータＰＤの送受信を行う。例えば、工業プロセスにおける状態量（例えば、流体の流量）の測定データを制御装置２０に向けて送信し、制御装置２０から送信されてくる制御データ（例えば、流体の流量を制御するためのデータ）を受信する。また、通信処理部１１は、制御装置２０及び管理装置３０に向けてフィールド機器１０の状態を示すフィールド情報ＦＩを送信し、制御装置２０及び管理装置３０から送信されてくる最適化設定情報ＳＩを受信する。

【0018】

制御装置２０に向けて送信されるフィールド情報ＦＩは、フィールド機器１０の経年劣化状況を示す情報（以下、経年劣化情報という）、フィールド機器１０が受けたストレスを示す情報（以下、ストレス情報という）、及びフィールド機器１０で行われる自己診断の診断結果を示す情報（以下、診断情報という）である。診断情報には、フィールド機器１０の中の複数のフィールド機器間で情報を交換し、連携して診断を実行した診断結果も含まれる。また、管理装置３０に向けて送信されるフィールド情報ＦＩは、上記の経年劣化情報、ストレス情報、及び診断情報、並びにアラーム情報及び五感情報を含む情報である。これらフィールド情報ＦＩは、プラントの現場（フィールド）で得られる所謂ビッグデータということができる。尚、図１では図示を省略しているが、フィールド機器１０は、自機内で得られる情報のみを用いて自機内の回路・機能・状態量のセンシング部の異常状態を診断する自己診断機能を備えている。

【0019】

また、上記の最適化設定情報ＳＩは、フィールド機器１０から制御装置２０或いは管理装置３０へ送信されるフィールド情報ＦＩを最適化するための情報である。例えば、フィールド機器１０で検出されるアラームの感度、重要度、通知先を最適化して、不要なアラーム等が制御装置２０や管理装置３０へ送信されないようにするための情報である。つまり、最適化設定情報ＳＩは、不要なアラームの発生を防止して制御装置２０や管理装置３０の負荷を軽減するために用いられる。

【0020】

データ処理部１２は、自機で得られる各種情報（例えば、自己診断機能により得られる診断結果を示す情報）や他のフィールド機器で得られる各種情報を収集し、収集した情報を選別して加工する処理を行う。また、データ処理部１２は、選別・加工した情報を通信処理部１１から制御装置２０又は管理装置３０へ送信させる処理も行う。このように、データ処理部１２が、自機又は他機の各種情報の収集・選別・加工を行って制御装置２０又は管理装置３０に送信するのは、制御装置２０又は管理装置３０の通信負荷や処理負荷を軽減するためであるとともに、情報を収集する現場（フィールド）で選別・加工した方が最適な処理を行えることもあるからである。

【0021】

機器間処理部１３は、他のフィールド機器から得られる情報を用いた診断処理、アラームの選別処理等の処理を行う。具体的に、機器間処理部１３は、上記の診断処理として、相互診断を行う。ここで、相互診断とは、複数のフィールド機器が相互に情報を供給し合い、自機及び他のフィールド機器における異常状態の診断を、共有する情報を用いて行う診断である。その相互診断は、上述した自己診断よりも高度な診断が可能である。フィールド機器自体の異常の他に、流体が流れる配管の腐食や流体の流れの脈動やキャビテーションの発生等のプロセスやプラントの異常状態診断も可能である。尚、機器間処理部１３を設けて、相互診断やアラームの選別処理等を行うのは、制御装置２０又は管理装置３０の通信負荷や処理負荷を軽減するためであるとともに、情報を収集する現場（フィールド）で選別・加工した方が最適な処理を行えることもあるからである。

【0022】

ここで、上記のデータ処理部１２で行われるフィールド機器１０から得られる各種情報の収集・選別・加工、及び上記の機器間処理部１３で行われる相互診断及びアラームの選別は、本来であれば制御装置２０や管理装置３０で行われるべき処理である。つまり、本実施形態では、本来であれば制御装置２０や管理装置３０で行われるべき処理の一部をフィールド機器１０で行うようにして処理を分散化している。これにより、本実施形態では、制御装置２０及び管理装置３０の負荷を軽減することができるとともに、最適な処理を行えることがある。

【0023】

制御装置２０は、分散制御システム（ＤＣＳ）の中核をなす装置であり、フィールド機器１０との間でプロセスデータＰＤの授受を行って工業プロセスの制御を行う。この制御装置２０は、例えばプラントの運転を行う運転員によって操作される。図１に示す通り、制御装置２０は、通信処理部２１、データ処理部２２、操作処理部２３、及び情報表示部２４（表示装置）を備える。

【0024】

通信処理部２１は、フィールド機器１０との間、及び管理装置３０との間で通信を行う。尚、通信処理部２１は、フィールド機器１０の通信処理部１１と同様に、ネットワークや通信バス（図示省略）を介した有線通信、或いはＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行う。尚、図１においては図示を省略しているが、制御装置２０には、上位装置４０と通信を行う通信部も設けられている。

【0025】

ここで、図１に示す通り、通信処理部２１は、フィールド機器１０との間でプロセス制御に必要となるプロセスデータＰＤの送受信を行う。例えば、フィールド機器１０から送信されてくる測定データ（例えば、流体の流量）を受信し、制御データ（例えば、流体の流量を制御するためのデータ）をフィールド機器１０に向けて送信する。また、通信処理部２１は、フィールド機器１０から送信されてくるフィールド情報ＦＩを受信し、フィールド機器１０に向けて適化設定情報ＳＩを送信する。

【0026】

また、通信処理部２１は、管理装置３０に対してプラントの制御に係る制御情報ＣＩを送信するとともに、管理装置３０から送信されてくるアラーム情報ＡＩを受信する。ここで、制御装置２０から管理装置３０に制御情報ＣＩを送信するのは、フィールド機器１０の過去の制御状況（例えば、経年劣化状況やフィールド機器１０が受けたストレス等）を加味することによって、管理装置３０が従来よりも詳細且つ精密にプラントの状況を把握することができるようにするためである。尚、上記の制御情報ＣＩは、上位装置４０にも送信される。

【0027】

データ処理部２２は、フィールド機器１０からのプロセスデータＰＤ（例えば、流体の流量）を用いてプロセス制御に必要になる制御データ（例えば、バルブの開度を制御するためのデータ）を求めるとともに、管理装置３０に送信すべき制御情報ＣＩを求める。また、データ処理部２２は、フィールド機器１０から送信されるフィールド情報ＦＩを最適化するための最適化情報ＳＩを求める。

【0028】

また、データ処理部２２は、フィールド機器１０からのフィールド情報ＦＩを用いて、プラントの健全性を示す健全性情報を生成する。具体的に、データ処理部２２は、フィールド機器１０から収集したフィールド情報ＦＩ（経年劣化情報、ストレス情報、診断情報）とプロセスデータＰＤとを用いて、プラントで生成される生成物についての健全性を示す指標である品質健全性ＫＰＩ（Key Performance Indicator：重要業績評価指標；第１健全性情報）を求める。ここで、生成物には、プラントから産出される最終生成物や製品の他に、途中過程で産出される生成物も含まれる。尚、この品質健全性ＫＰＩを算出する構成の詳細については後述する。

【0029】

また、データ処理部２２は、上述した処理以外に、管理装置３０から送信されてくるアラーム情報ＡＩの分析処理、情報表示部２４に表示する指示情報（メッセージ）の作成処理、及び機器状態の総合分析処理等の処理を行う。ここで、機器状態の総合分析とは、フィールド機器１０の現在の状態の分析、フィールド機器１０の過去の状態を示す履歴情報との比較分析等を行うことである。

【0030】

操作処理部２３は、フィールド機器１０に対する操作処理を行う。例えば、制御装置２０を操作するプラントの運転員の指示に基づいて、フィールド機器１０に対するパラメータ（測定パラメータ、操作パラメータ）の設定を行う。また、データ処理部２２で最適化情報ＳＩが求められた場合には、通信処理部２１を介してフィールド機器１０に対して最適化情報ＳＩの設定を行う。つまり、フィールド機器１０から出力されるフィールド情報ＦＩを最適化するための設定を、フィールド機器１０に対して行う。尚、最適化情報ＳＩが設定されたフィールド機器１０は、例えばアラームの感度、重要度、通知先等が最適化されることとなる。

【0031】

情報表示部２４は、例えば液晶表示装置等の表示装置を備えており、データ処理部２２の制御の下で各種情報を表示する。例えば、情報表示部２４は、フィールド機器１０との間で送受信されたプロセスデータ（フィールド機器１０から送信されてきた測定データ、フィールド機器１０へ送信された制御データ）、フィールド機器１０の内部状態を示す情報、フィールド機器１０から発せられたアラーム、各種メッセージ、その他の情報を表示する。上述した品質健全性ＫＰＩがデータ処理部２２で求められた場合には、品質健全性ＫＰＩの表示を行う。

【0032】

管理装置３０は、プラント資産管理（ＰＡＭ）システムの中核をなす装置であり、フィールド機器１０からフィールド情報ＦＩを収集してプラントの状態を管理する。この管理装置３０は、例えばプラントのメンテナンス（保守作業）を行う作業員によって操作される。図１に示す通り、管理装置３０は、通信処理部３１、データ処理部３２、操作処理部３３、及び情報表示部３４（表示装置）を備える。

【0033】

通信処理部３１は、フィールド機器１０との間、及び制御装置２０との間で通信を行う。尚、通信処理部３１は、制御装置２０の通信処理部２１と同様に、ネットワークや通信バス（図示省略）を介した有線通信、或いはＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行う。尚、図１においては図示を省略しているが、管理装置３０には、上位装置４０と通信を行う通信部も設けられている。

【0034】

ここで、図１に示す通り、通信処理部３１は、フィールド機器１０から送信されてくるフィールド情報ＦＩを収集するとともに、フィールド機器１０に向けて適化設定情報ＳＩを送信する。また、通信処理部３１は、制御装置２０に対してアラーム情報ＡＩを送信するとともに、制御装置２０から送信されてくる制御情報ＣＩを受信する。尚、不図示の通信部によって、プラントのメンテナンス情報ＭＩが上位装置４０に送信される。

【0035】

データ処理部３２は、通信処理部３１で収集されたフィールド情報ＦＩを用いて、プラントの状態を管理するために必要となるメンテナンス情報ＭＩを求める。具体的に、データ処理部３２は、プラントを構成するフィールド機器１０等の設備の設備保全や予知保全を行い、設備を長期に亘って適切な状態で維持管理するために必要となる情報（例えば、機器の最適なメンテナンス時期や交換時期等を示す情報）をメンテナンス情報ＭＩとして求める。また、データ処理部３２は、フィールド機器１０から送信されるフィールド情報ＦＩを最適化するための最適化情報ＳＩを求める。

【0036】

また、データ処理部３２は、フィールド機器１０からのフィールド情報ＦＩを用いて、プラントの健全性を示す健全性情報を生成する。具体的に、データ処理部３２は、フィールド機器１０からのフィールド情報ＦＩ（経年劣化情報、ストレス情報、診断情報、アラーム情報、五感情報）と制御装置２０からの制御情報ＣＩとを用いて、フィールド機器１０を含むプラントに設置される設備の健全性を示す指標である設備健全性ＫＰＩ（第２健全性情報）を求める。尚、この設備健全性ＫＰＩを算出する構成の詳細については後述する。

【0037】

また、データ処理部３２は、上述した処理以外に、フィールド機器１０からから送信されてくるアラーム情報の集約・選別・加工等の処理、情報表示部３４に表示する指示情報（メッセージ）の作成処理、及び機器の状態情報の作成処理等の処理を行う。ここで、機器の状態情報は、フィールド機器１０の状態データの分析・加工、フィールド機器１０の過去の状態を示す履歴情報との比較分析、保守・診断の総合分析等を行うことによって作成される。

【0038】

操作処理部３３は、制御装置２０の操作処理部３３と同様に、フィールド機器１０に対する操作処理を行う。例えば、管理装置３０を操作する作業員の指示に基づいて、フィールド機器１０に対するパラメータ（測定パラメータ、操作パラメータ）の設定を行う。また、データ処理部３２で最適化情報ＳＩが求められた場合には、通信処理部３１を介してフィールド機器１０に対して最適化情報ＳＩの設定を行う。つまり、フィールド機器１０から出力されるフィールド情報ＦＩを最適化するための設定を、フィールド機器１０に対して行う。

【0039】

情報表示部３４は、制御装置２０の情報表示部２４と同様に、例えば液晶表示装置等の表示装置を備えており、データ処理部３２の制御の下で各種情報を表示する。例えば、データ処理部３２で求められたメンテナンス情報ＭＩ、フィールド機器１０から発せられたアラーム、各種メッセージ、その他の情報を表示する。上述した設備健全性ＫＰＩがデータ処理部３２で求められた場合には、設備健全性ＫＰＩの表示を行う。

【0040】

上位装置４０は、プラントの制御状態及び管理状態を総合的に監視するために用いられる装置である。この上位装置４０は、例えばプラントの管理を行う管理者によって操作される。上位装置４０は、制御装置２０から送信されてくる制御情報ＣＩ及び管理装置３０から送信されてくるメンテナンス情報ＭＩを受信し、これら制御情報ＣＩ及びメンテナンス情報ＭＩを用いてプラントの管理を行う上で有用な情報を求めて表示装置（図示省略）に表示する。

【0041】

〈制御装置〉
図２は、本発明の一実施形態による制御装置の要部構成を示すブロック図である。この図２では、制御装置２０が備える構成のうち、品質健全性ＫＰＩを求めるために必要となる構成を図示している。尚、図２においては、図１に示したブロックに相当するブロックには同一の符号を付してある。また、図２においては、理解を容易にするために、フィールド機器１０の一例として、流体の流量を測定するセンサ機器１０ａと流体の流量を調整するバルブ機器１０ｂとを図示している。

【0042】

図２に示す通り、制御装置２０のデータ処理部２２は、プロセス制御処理部４１、品質測定部４２、ドリフト検知部４３、品質健全性予測部４４、操作量補正部４５、及び切替部４６を備える。プロセス制御処理部４１は、フィールド機器１０から得られるプロセスデータＰＤを用いて、工業プロセスの制御を行うために必要な処理を行う。具体的に、プロセス制御処理部４１は、例えばセンサ機器１０ａからのプロセスデータＰＤ（流量の測定結果を示す測定データ）を用いて、バルブ機器１０ｂがバルブを操作（調整）するための操作量ＭＶを求める処理を行う。

【0043】

品質測定部４２は、プロセス制御処理部４１から得られる情報（プロセス制御に係る情報）を用いて、品質健全性ＫＰＩの予測を行うために必要な基本データの測定処理を行う。この品質測定部４２で求められた上記の基本データは、品質健全性予測部４４及び情報表示部２４に出力される。尚、これらプロセス制御処理部４１及び品質測定部４２は、制御装置２０の本来の機能である工業プロセスの制御を実現するための構成である。

【0044】

ドリフト検知部４３は、センサ機器１０ａからのプロセスデータＰＤ及びフィールド情報ＦＩを入力としており、これらプロセスデータＰＤ及びフィールド情報ＦＩを用いてプロセスデータＰＤのドリフトを検知する。ここで、プロセスデータＰＤのドリフトとは、プラントで生じた異常（例えば、センサ機器１０ａやバルブ機器１０ｂの故障）に起因して生ずるプロセスデータＰＤの変化である。このドリフトは、プロセスデータＰＤのみでは検知するのが困難な場合もあり、プロセスデータＰＤに変化が生じた時点のフィールド情報ＦＩを加味することで検知される。例えば、プロセスで生じた異常に起因して発生するドリフトには、フィールド機器の状態が関与している場合があり、フィールド情報ＦＩを加味することでより総合的な判断・予測等が可能になる。

【0045】

品質健全性予測部４４は、ドリフト検知部４３でプロセスデータＰＤのドリフトが検知された場合に、品質測定部４２で求められた基本データを用いて、プラントで生成される生成物についての品質健全性ＫＰＩの予測を行う。具体的に、品質健全性予測部４４は、上記のドリフトが生じた時点におけるプラントの運転状態が継続された場合の品質健全性ＫＰＩの変化を予測し、品質が予め規定された品質適合範囲を外れて「不適」となるまでの予測時間を求める。

【0046】

また、品質健全性予測部４４は、品質健全性ＫＰＩを上記の品質適合範囲に収めるために必要な操作値の補正量（例えば、バルブ機器１０ｂに対する操作量ＭＶの補正量）を求めるとともに、補正された操作値に基づいて運転がされた場合の品質健全性ＫＰＩの変化を予測する。尚、品質健全性予測部４４の予測結果等を示す情報は、情報表示部２４に出力されて表示される。

【0047】

ここで、品質健全性予測部４４は、プラントの過去の運転状態と品質健全性ＫＰＩとの関係を示すデータベース（図示省略）と、このデータベースと現在の制御情報（プロセス制御処理部４１で求められる操作量ＭＶ）とを用いてプラントの状態を予測するダイナミックシミュレータ（図示省略）とを備える。品質健全性予測部４４は、これらデータベース及びダイナミックシミュレータを用いて、上述した品質健全性ＫＰＩの予測を行い、或いは上述した操作値の補正量を求める。

【0048】

操作量補正部４５は、品質健全性予測部４４で求められた補正量に基づいて、プロセス制御処理部４１で求められた操作量ＭＶを補正する。切替部４６は、入力部２５からの指示（外部からの指示）に基づいて、プロセス制御処理部４１からの操作量ＭＶをプロセスデータＰＤ（制御データ）として出力するのか、操作量補正部４５で補正された操作量をプロセスデータＰＤ（制御データ）として出力するのかを切り替える。尚、入力部２５は、キーボードやマウス等を備えており、例えば制御装置２０を操作する運転員の指示を入力するものである。

【0049】

〈管理装置〉
図３は、本発明の一実施形態による管理装置の要部構成を示すブロック図である。この図３では、管理装置３０が備える構成のうち、設備健全性ＫＰＩを求めるために必要となる構成を図示している。尚、図３においては、図２と同様に、図１に示したブロックに相当するブロックには同一の符号を付してあり、フィールド機器１０の一例として流体の流量を測定するセンサ機器１０ａを図示している。

【0050】

図３に示す通り、管理装置３０のデータ処理部３２は、異常状態測定部５１、稼働状態測定部５２、異常状態検知部５３、健全性測定部５４、運転負荷測定部５５、及び健全性予測部５６を備える。異常状態測定部５１は、プラントに設けられた設備（機器や装置）の状態（診断結果）を示すパラメータを収集し、各設備の異常状態を測定する。例えば、モータの温度や振動の変化等を測定する。稼働状態測定部５２は、プラントに設けられた設備の稼働状況を示すパラメータを収集し、各設備の稼働状態を測定する。例えば、モータの回転数や回転時間等を測定する。尚、これら異常状態測定部５１及び稼働状態測定部５２は、管理装置３０の本来の機能であるプラントの状態管理を実現するための構成である。

【0051】

異常状態検知部５３は、異常状態測定部５１で測定された各設備の異常状態と稼働状態測定部５２で測定された各設備の稼働状態とに基づいて、プラントに設けられた設備の異常の有無を検知する。健全性測定部５４は、異常状態測定部５１の測定結果から得られる各設備の状態変化と稼働状態測定部５２の測定結果から得られる各設備の使用状況から設備健全性ＫＰＩを創出する。運転負荷測定部５５は、設備の使用状態から設備の運転負荷を測定する。具体的に、運転負荷測定部５５は、稼働状態測定部５２の測定結果と制御装置２０からの制御情報ＣＩとを用いて設備の運転負荷を測定する。

【0052】

健全性予測部５６は、異常状態検知部５３でプラントに設けられた設備の異常が検知された場合に、健全性測定部５４で創出された設備健全性ＫＰＩと運転負荷測定部５５で測定された運転負荷とを用いて、プラントに設けられた設備についての設備健全性ＫＰＩを予測する。具体的に、健全性予測部５６は、複数の異なる運転負荷における設備健全性ＫＰＩの変化を予測し、プラントの運転を継続することが可能と予測される運転継続可能時間を求める。

【0053】

〈プラント制御システムの動作〉
次に、上記構成におけるプラント制御システムの動作について説明する。まず、制御装置２０の動作について説明する。制御装置２０では、フィールド機器１０との間でプロセスデータＰＤの授受を行ってプラント制御に係る動作が行われる。具体的に、制御装置２０では、一定の時間間隔（例えば、１秒間隔）でフィールド機器１０から送信されるプロセスデータＰＤ（例えば、図２に示すセンサ機器１０ａからの測定データ）を通信処理部２１で受信し、受信したプロセスデータＰＤを用いてフィールド機器１０（例えば、図２に示すバルブ機器１０ｂ）の操作量を求める処理がデータ処理部２２で行われる。

【0054】

ここで、制御装置２０の通信処理部２１で受信されたプロセスデータＰＤは、図２に示すデータ処理部２２のプロセス制御処理部４１に入力される。そして、プロセス制御処理部４１において、フィールド機器１０（例えば、バルブ機器１０ｂ）の操作量ＭＶを求める処理が行われる。また、図２中の品質測定部４２では、プロセス制御処理部４１から得られる情報を用いて、品質健全性ＫＰＩの予測を行うために必要な基本データの測定処理が行われる。尚、プロセス制御処理部４１で測定された基本データは、品質健全性予測部４４及び情報表示部２４に出力される。

【0055】

プロセス制御処理部４１で求められた操作量ＭＶは、切替部４６を介してプロセスデータＰＤ（制御データ）としてフィールド機器１０（例えば、バルブ機器１０ｂ）に送信される。制御装置２０からのプロセスデータＰＤがフィールド機器１０で受信されると、そのプロセスデータＰＤに応じた操作（例えば、バルブ機器１０ｂでのバルブの開度の調整）が行われる。このような動作が、上述した一定の時間間隔（例えば、１秒間隔）で繰り返される。尚、制御装置２０のデータ処理部２２でプロセス制御に係る制御情報ＣＩが求められると、この制御情報ＣＩは、通信処理部２１から管理装置３０に送信される。

【0056】

また、以上のプラント制御に係る動作と並行して、制御装置２０では、プラントの健全性を示す健全性情報（品質健全性ＫＰＩ）を求める処理が行われる。図４は、本発明の一実施形態における品質健全性ＫＰＩを求める処理の概要を示すフローチャートである。尚、図４に示すフローチャートの処理は、一定周期（例えば、上述したプラント制御の周期以上の周期）又は不定期に行われる。

【0057】

図４に示すフローチャートの処理が開始されると、フィールド機器１０からのフィールド情報ＦＩを取得する処理が行われる（ステップＳ１１：第１ステップ）。例えば、センサ機器１０ａの経年劣化状況を示す経年劣化情報、センサ機器１０ａのストレスを示すストレス情報、及びセンサ機器１０ａで行われる自己診断の診断結果を示す診断情報を取得する処理が行われる。

【0058】

フィールド機器１０（例えば、センサ機器１０ａ）からのフィールド機器ＦＩが取得されると、制御装置２０のデータ処理部２２に設けられたドリフト検知部４３では、センサ機器１０ａからのプロセスデータＰＤと取得されたフィールド情報ＦＩとを用いてプロセスデータＰＤのドリフトを検知する処理が行われる。そして、ドリフト検知部４３の検知結果が品質健全性予測部４４に出力され、品質健全性予測部４４においてドリフトの有無が判断される（ステップＳ１２）。

【0059】

プロセスデータＰＤのドリフトが無いと判断された場合（ステップＳ１２の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、図４に示す一連の処理が終了する。これに対し、プロセスデータＰＤのドリフトが有ると判断された場合（ステップＳ１２の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、品質測定部４２で求められた基本データを用いて品質健全性ＫＰＩを予測する処理が品質健全性予測部４４で行われる（ステップＳ１３：第２ステップ）。

【0060】

具体的に、品質健全性予測部４４では、不図示のデータベース及びダイナミックシミュレータを用いて、上記のドリフトが生じた時点におけるプラントの運転状態が継続された場合の品質健全性ＫＰＩの変化（以下、品質トレンドという）を予測する処理が行われる。そして、品質が予め規定された品質適合範囲を外れて「不適」となるまでの予測時間を求める処理も行われる。

【0061】

また、品質健全性予測部４４では、品質健全性ＫＰＩを上記の品質適合範囲に収めるために必要な操作値の補正量（例えば、バルブ機器１０ｂに対する操作量ＭＶの補正量）を求めるとともに、補正された操作値に基づいて運転がされた場合の品質健全性ＫＰＩの変化（以下、補正品質トレンドという）を予測する処理が行われる。以上の処理が終了すると、品質健全性予測部４４で得られた品質健全性ＫＰＩの予測結果（品質トレンド及び補正品質トレンド）を情報表示部２４に表示する処理が行われる（ステップＳ１４：第２ステップ）。

【0062】

図５は、本発明の一実施形態における品質健全性ＫＰＩの表示例を示す図である。図５に示す通り、情報表示部２４には、上述の品質トレンド及び補正品質トレンドが二次元のグラフで表示される。このグラフは、横軸に時間をとり、縦軸に品質健全性ＫＰＩをとったグラフである。図５において、符号Ｌ１１が付された曲線は、上述の品質トレンドを示しており、符号Ｌ１２が付された曲線は、上述の補正品質トレンドを示している。尚、図５に示す例において、プロセスデータＰＤのドリフトは時刻ｔ１０において生じている。

【0063】

また、図５において、時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの時間Ｔ１１は、ドリフトが生じた時点におけるプラントの運転状態が継続された場合に、品質が予め規定された品質適合範囲を外れて「不適」となるまでの予測時間である。つまり、図５に示す品質トレンドを示す曲線Ｌ１１が、図中の「品質適合範囲」を外れるまでに要する時間である。

【0064】

制御装置２０を操作する運転員が、図５中の品質トレンドを示す曲線Ｌ１１を参照することにより、品質が将来的に品質適合範囲から外れること、及び品質が「不適」となるまでの予測時間Ｔ１１を知ることができる。また、制御装置２０を操作する運転員が図５中の補正品質トレンドを示す曲線Ｌ１２を参照することにより、プラントの運転状態を変更すれば、品質を品質適合範囲内に収めることが可能であることを知ることができる。

【0065】

以上の内容を参照した運転員が、図２に示す入力部２５に対して運転状態の変更指示を行うと、切替部４６は、プロセス制御処理部４１からの操作量ＭＶに代えて、操作量補正部４５で補正された操作量がプロセスデータＰＤ（制御データ）として出力されるように切り替えを行う。かかる切り替えが行われると、操作量補正部４５によって補正された操作量ＭＶがプロセスデータＰＤ（制御データ）としてバルブ機器１０ｂに送信され、補正された操作量ＭＶに基づいた操作がバルブ機器１０ｂで行われる。このように、制御装置２０は、運転員からの指示（外部からの指示）に応じて、フィールド機器１０（バルブ機器１０ｂ）に対する操作量を品質健全性予測部４４で求められた補正量の分だけ補正して、フィールド機器１０（バルブ機器１０ｂ）を操作している。

【0066】

また、以上の動作と並行して、制御装置２０のデータ処理部２２では、フィールド機器１０から得られるフィールド情報ＦＩを最適化するためのデータを求める処理が行われる。かかる処理によって求められたデータは、操作処理部２３から通信処理部２１を介して最適化設定情報ＳＩとしてフィールド機器１０に送信され、これによりフィールド機器１０の設定を変更する動作が行われる。尚、この動作は、一定の時間間隔で行われても良いし、制御装置２０がフィールド情報ＦＩを最適化する必要があるときのみ行われても良い。

【0067】

次に、管理装置３０の動作について説明する。管理装置３０では、フィールド情報ＦＩを収集して設備健全性ＫＰＩを求める処理が行われる。図６は、本発明の一実施形態における設備健全性ＫＰＩを求める処理の概要を示すフローチャートである。尚、図６に示すフローチャートの処理は、一定周期（例えば、上述したプラント制御の周期以上の周期）又は不定期に行われる。

【0068】

管理装置３０の通信処理部３１では、予め規定されたタイミングでフィールド機器１０からのフィールド情報ＦＩを収集する処理が行われる（ステップＳ２１：第１ステップ）。尚、制御情報ＣＩが制御装置２０から送信されてきた場合には、その制御情報ＣＩを受信する処理も行われる。通信処理部３１によって収集されたフィールド情報ＦＩは、図３に示すデータ処理部３２の異常状態測定部５１及び稼働状態測定部５２に入力され、制御装置２０からの制御情報ＣＩは、図３に示すデータ処理部３２の運転負荷測定部５５に入力される。

【0069】

フィールド情報ＦＩが入力された異常状態測定部５１及び稼働状態測定部５２では、フィールド機器１０（例えば、センサ機器１０ａ）の異常状態及び稼働状態をそれぞれ測定する処理が行われる。これら異常状態測定部５１及び稼働状態測定部５２の測定結果は健全性測定部５４に出力され、健全性測定部５４において設備健全性ＫＰＩを創出する処理が行われる。また、運転負荷測定部５５では、稼働状態測定部５２の測定結果と制御装置２０からの制御情報ＣＩとを用いて設備の運転負荷を測定する処理が行われる。

【0070】

また、異常状態測定部５１及び稼働状態測定部５２の測定結果は異常状態検知部５３に出力され、プラントの異常状態を検知する処理が行われる。そして、異常状態検知部５３の検知結果が健全性予測部５６に出力され、健全性予測部５６においてプラントの異常の有無が判断される（ステップＳ２２）。プラントの異常が無いと判断された場合（ステップＳ２２の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、図６に示す一連の処理が終了する。

【0071】

これに対し、プラントの異常が有ると判断された場合（ステップＳ２２の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、健全性測定部５４で創出された設備健全性ＫＰＩと運転負荷測定部５５で測定された運転負荷とを用いて、プラントに設けられた設備についての設備健全性ＫＰＩを予測する処理が健全性予測部５６で行われる（ステップＳ２３：第２ステップ）。

【0072】

具体的に、健全性予測部５６では、複数の異なる運転負荷における設備健全性ＫＰＩの変化（以下、設備トレンドという）を予測し、プラントの運転を継続することが可能と予測される運転継続可能時間を求める処理が行われる。以上の処理が終了すると、健全性予測部５６で得られた設備健全性ＫＰＩの予測結果（設備トレンド）を情報表示部３４に表示する処理が行われる（ステップＳ２４：第２ステップ）。

【0073】

図７は、本発明の一実施形態における設備健全性ＫＰＩの表示例を示す図である。図７に示す通り、情報表示部３４には、上述の設備トレンドが二次元のグラフで表示される。このグラフは、横軸に時間をとり、縦軸に設備健全性ＫＰＩをとったグラフである。図７において、符号Ｌ２１が付された曲線は、運転負荷が１００％である場合の設備トレンドをしている。また、符号Ｌ２２が付された曲線は運転負荷が７０％である場合の設備トレンドを示しており、符号Ｌ２３が付された曲線は運転負荷が４０％である場合の設備トレンドを示している。尚、図７に示す例において、プラントの異常は時刻ｔ２０において生じている。

【0074】

また、図７において、時刻ｔ２０から時刻ｔ２１までの時間Ｔ２１は、運転負荷が１００％である場合における運転継続可能時間であり、時刻ｔ２０から時刻ｔ２２までの時間Ｔ２２は、運転負荷が７０％である場合における運転継続可能時間である。プラントの作業員が管理装置３０に表示された図７に示すグラフを参照することにより、運転状態が１００％，７０％，及び４０％である場合の設備トレンド、及び運転継続可能時間（異常が検知されてから運転可能限界に至るまでの時間）を知ることができる。

【0075】

また、以上の動作と並行して、管理装置３０のデータ処理部３２では、フィールド機器１０から得られるフィールド情報ＦＩを最適化するためのデータを求める処理が行われる。かかる処理によって求められたデータは、操作処理部３３から通信処理部３１を介して最適化設定情報ＳＩとしてフィールド機器１０に送信され、これによりフィールド機器１０の設定を変更する動作が行われる。尚、この動作は、一定の時間間隔で行われても良いし、管理装置３０がフィールド情報ＦＩを最適化する必要があるときのみ行われても良い。

【0076】

以上の通り、本実施形態では、フィールド機器１０で得られるフィールド情報ＦＩを制御装置２０及び管理装置３０の双方で取得するとともに、制御装置２０で得られる制御情報ＣＩを管理装置３０が取得し、制御装置２０及び管理装置３０がフィールド情報ＦＩを用いてプラントの健全性を示す健全性情報（品質健全性ＫＰＩ，設備健全性ＫＰＩ）求めるようにしている。このように、本実施形態では、フィールド機器１０から得られる多種多様のプラント情報ＦＩからプラントの健全性を向上させ得る有用な健全性情報（品質健全性ＫＰＩ，設備健全性ＫＰＩ）を得ることができる。これにより、プラントの安全性、効率性、品質の位置、ライフサイクルコストの低減等を図ることができる。

【0077】

また、本実施形態では、制御装置２０及び管理装置３０が、最適化設定情報ＳＩを用いて、フィールド機器１０から制御装置２０或いは管理装置３０へ送信されるフィールド情報ＦＩを最適化するようにしている。これにより、フィールド機器１０から制御装置２０及び管理装置３０に送信されるフィールド情報ＦＩのうち、フィールド機器１０から制御装置２０及び管理装置３０にとって不要なフィールド情報ＦＩを予め少なくすることができる。その結果として、フィールド情報ＦＩを選別する処理を軽減することができ、制御装置２０及び管理装置３０の負荷を軽減することができる。

【0078】

以上、本発明の一実施形態によるプラント制御システム、制御装置、管理装置、及びプラント情報処理方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、制御装置２０及び管理装置３０の双方が健全性情報（品質健全性ＫＰＩ、設備健全性ＫＰＩ）を求める例について説明したが、制御装置２０と管理装置３０との何れか一方のみが健全性情報を求めるようにしても良い。また、上述した実施形態では、制御装置２０が品質健全性ＫＰＩを求め、管理装置３０が設備健全性ＫＰＩを求める例について説明したが、これら以外の健全性情報を求めるようにしても良い。

【0079】

また、上記実施形態では、制御装置２０と管理装置３０とは別体の装置として説明したが、一体化された装置であっても良い。また、制御装置２０と管理装置３０との少なくとも一方は、クラウドコンピュータで実現しても良い。

【符号の説明】

【0080】

１ プラント制御システム
１０ フィールド機器
２０ 制御装置
２４ 情報表示部
３０ 管理装置
３４ 情報表示部
ＣＩ 制御情報
ＦＩ フィールド情報
ＰＤ プロセスデータ
ＳＩ 最適化情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】