特開 2023-82828 設備情報検索システム、設備情報検索方法、および制御性能診断システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023082828

(43)【公開日】2023-06-15

(54)【発明の名称】設備情報検索システム、設備情報検索方法、および制御性能診断システム

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20230608BHJP

   G06F 16/242 20190101ALI20230608BHJP

【ＦＩ】

G05B23/02 Z

G06F16/242

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021196790

(22)【出願日】2021-12-03

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】堀 嘉成

【テーマコード（参考）】

3C223

5B175

【Ｆターム（参考）】

3C223AA01

3C223BA01

3C223CC01

3C223DD01

3C223EA07

3C223EB02

3C223FF03

3C223FF25

3C223FF42

3C223GG01

3C223HH13

5B175DA10

5B175HA01

5B175HB03

(57)【要約】

【課題】検索事例の特性に応じて適切な検索条件を設定できる設備情報検索システムおよび設備情報検索方法を提供する。
【解決手段】本発明の対象事例１の設備に類似する設備を検索する設備情報検索システムは、設備情報と各種の評価指標の関係を示す情報である評価指標関係データ２の記憶部と、対象事例の設備の評価指標に対して評価指標が所定範囲になる設備情報を評価指標関係データから検索条件として求める検索条件作成部３と、検索条件に基づいて設備情報ＤＢ６から対象事例に類似する設備を検索する検索部５と、を備えるようにした。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象事例の設備に類似する設備を検索する設備情報検索システムであって、
設備情報と各種の評価指標の関係を示す情報である評価指標関係データの記憶部と、
対象事例の設備の評価指標に対して評価指標が所定範囲になる設備情報を前記評価指標関係データから検索条件として求める検索条件作成部と、
前記検索条件に基づいて設備情報ＤＢから対象事例に類似する設備を検索する検索部と、
を備えることを特徴とする設備情報検索システム。

【請求項2】

請求項１に記載の設備情報検索システムにおいて、
前記検索条件作成部は、
前記対象事例の設備情報から評価指標を求め、
前記対象事例の評価指標と同程度とみなせる評価指標の範囲を決め、
前記評価指標関係データに基づいて、前記評価指標の範囲に対応する設備情報の範囲を求めて検索条件とする
ことを特徴とする設備情報検索システム。

【請求項3】

請求項１または２に記載の設備情報検索システムにおいて、さらに、
前記検索部が検索した設備に関する評価指標関係データを更新する評価指標更新部
を備えることを特徴とする設備情報検索システム。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一項に記載の設備情報検索システムにおいて、
前記評価指標は、配管の内部流体の温度の設備情報に関係する配管の減肉速度である
ことを特徴とする設備情報検索システム。

【請求項5】

請求項１に記載の設備情報検索システムにおいて、
前記評価指標関係データは故障リスクを評価指標として設備情報と故障リスクの関係を示し、
前記検索条件作成部は、故障リスクを有する対象事例の設備の故障リスクに対して故障リスクが同程度になる設備情報を前記評価指標関係データから検索条件として求め、
前記検索部は、前記設備情報ＤＢから対象事例と同程度の故障リスクを有する設備を検索する
ことを特徴とする設備情報検索システム。

【請求項6】

対象事例の設備に類似する設備を検索する設備情報検索方法であって、
設備情報と各種の評価指標の関係を示す情報を評価指標関係データに記憶し、
前記評価指標関係データから対象事例の設備の評価指標に対して評価指標が所定範囲になる設備情報を検索条件として求め、
前記検索条件に基づいて設備情報ＤＢから対象事例に類似する設備を検索する
ことを特徴とする設備情報検索方法。

【請求項7】

対象となる設備の制御性能を評価する制御性能診断システムであって、
設備の制御ループに関係する特性を設備の運転データから求めて設備情報ＤＢに格納するシステム特性評価部と、
前記設備の制御に関する特性と設備の制御性能を示す評価指標との関係を示す評価指標関係データの記憶部と、
前記対象となる設備の制御性能と同程度の制御性能となる制御に関する特性を前記評価指標関係データから求めて検索条件とし、設備情報ＤＢから前記検索条件に基づいて設備の制御ループを検索し、前記対象となる設備の制御性能と検索した設備の制御性能を比較する制御性能比較部と、
を備えることを特徴とする制御性能診断システム。

【請求項8】

請求項７に記載の制御性能診断システムにおいて、
前記システム特性評価部は、前記対象となる設備の制御ループの時定数と外乱を運転データから求めて設備情報ＤＢに格納し、
前記評価指標関係データは、制御ループの整定時間と減衰特性とに基づく制御性能の評価指標と、制御ループの時定数または外乱との関係を示し、
前記制御性能比較部は、
前記対象となる設備の前記制御性能の評価指標と同程度の制御性能の評価指標となる制御ループの時定数または外乱を前記評価指標関係データから求めて検索条件とし、
設備情報ＤＢから前記検索条件に基づいて設備の制御ループを検索し、
検索した制御ループの制御性能の頻度分布における前記対象となる設備の制御ループの位置を示す
ことを特徴とする制御性能診断システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、設備情報検索システムおよび設備情報検索方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、プラントや工場等の設備（アセットとも呼ぶ）の老朽化が進む中で、設備の運用・保守のよりいっそうの効率化が求められている。
設備の運用・保守を効率化するには、他の設備で得られた運用・保守のノウハウを活用することが求められる。例えば、化学プラントの設備で異常が発生した場合、類似の運用条件、設備条件を持つ箇所等の事例を特定し、検査・対策を横展開することで効率的な保守が実現できる。

【0003】

類似の事例を効率よく検索する技術としては、例えば、特許文献１や特許文献２に開示される技術がある。
特許文献１には、拡張品詞定義辞書を活用し、類似性の高いテキストを抽出し、表示することで効率よく情報を検索することが記載されている。また、特許文献２には、過去に開発したプログラムを効率よく検索するため、実行意図と設計意図の分布を活用して類似のプログラムを検索することが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４９４０２６７号公報

【特許文献2】特許第６１５００５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の先行技術によれば、単純な検索手法に比べて効率よく情報を検索することができる。しかしながら、類似の事例を検索する場合に、類似する事例とみなせる条件を決定することが難しいケースがある。

【0006】

例えば、配管腐食の事例の場合、運用条件の１つとして配管の内部を流れる流体の温度を用いるが、温度帯によって腐食速度に与える影響が異なることが知られている。
図１は、この問題を模式的に示した図である。図１では、温度がＡの領域では、温度の変化が腐食速度の変化に与える影響は小さく、Ｂの領域では、温度の変化が腐食速度の変化に与える影響が大きい。このため、検索条件として同じ温度範囲を設定した場合、Ａの領域では範囲を過少評価し、類似事例として検索できない可能性がある。逆に、Ｂの領域では、同一とみなせない条件も合わせて検索してしまう可能性がある。

【0007】

本発明の目的は、上記の問題を解決し、検索事例の特性に応じて適切な検索条件を設定できる設備情報検索システムおよび設備情報検索方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するため、本発明の設備情報検索システムは、対象事例の設備に類似する設備を検索する設備情報検索システムであって、設備情報と各種の評価指標の関係を示す情報である評価指標関係データの記憶部と、対象事例の設備の評価指標に対して評価指標が所定範囲になる設備情報を前記評価指標関係データから検索条件として求める検索条件作成部と、前記検索条件に基づいて設備情報ＤＢから対象事例に類似する設備を検索する検索部と、を備えるようにした。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、検索事例の特性に応じて適切な検索条件を設定できるため、効率的な事例検索ができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】温度帯によって腐食速度に与える影響が異なることの模式図である。

【図2】実施形態の設備情報検索システムの構成図である。

【図3】配管減肉を例とした対象事例を示す図である。

【図4A】温度と減肉速度の評価指標関係データを曲線表示した一例の図である。

【図4B】温度と減肉速度の評価指標関係データをプロットした一例の図である。

【図4C】温度と減肉速度の評価指標関係データを曲線表示した他例の図である。

【図5】検索条件作成部の処理フローを説明するための評価指標関係データの図である。

【図6】検索条件作成部の検索条件を作成する処理フロー図である。

【図7】検索条件作成部の処理フローを説明するための他の評価指標関係データの図である。

【図8】設備情報ＤＢの一例を示す図である。

【図9】他の実施形態の設備情報検索システムの構成図である。

【図10A】評価指標関係データの一例を示す図である。

【図10B】評価指標関係データの他例を示す図である。

【図11】実施形態の制御性能診断システムの構成図である。

【図12】本実施形態における設備情報ＤＢの構成を示す図である。

【図13】制御量の時間変化を示した図である。

【図14A】評価指標で示される制御性能と外乱の関係を示す評価指標関係データの図である。

【図14B】評価指標で示される制御性能と時定数の関係を示す評価指標関係データの図である。

【図15】制御性能比較部の評価結果の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態の設備情報検索システムを、図面を参照しながら詳細に説明する。

【実施例0012】

図２は、本実施形態の設備情報検索システムの構成図である。
設備情報検索システムは、評価指標関係データ２の記憶部、検索条件作成部３、検索部５、設備情報ＤＢ６の記憶部とから構成される。

【0013】

検索条件作成部３は類似事例を検索する元になる対象事例１が入力され、設備情報（検索条件）と各種の評価指標の関係を表した情報である評価指標関係データ２を用いて、検索条件に対する評価指標の感度などに基づいて具体的な検索条件４を作成する。即ち、評価指標が所定範囲になる設備情報を評価指標関係データから検索条件として求める。

【0014】

検索部５は、検索条件作成部３で作成した検索条件４に基づいて、設備の各部位の名称やその部位での運用条件を保存する設備情報ＤＢ６を検索し、設備の部位や名称を検索結果７として運用条件とともに出力する。

【0015】

以下に、プラントの配管減肉（腐食）を対象事例とし類似する配管を検索する場合について、より具体的に本実施形態の設備情報検索システムを説明する。プラントの配管は本数が多く、点検の工数も大きい。したがって、本実施形態に従い、配管の減肉が進んだ事例から類似事例を検索することで、効率よく点検を実施することができる。

【0016】

図３は、配管減肉を例とした対象事例１を示す図である。
対象事例１は、配管の番号と内部流体の種類、外径、肉厚、材質、流速などの設備情報が示され、点検により腐食が進んでいたことが判った例である。本実施形態では、この対象事例と同様の腐食状態の配管を検索する。

【0017】

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、評価指標関係データ２の一例を示す図であり、配管の内部流体が水の場合における温度（設備情報）と減肉速度（評価指標）の関係を示している。
図４Ａは、流速が1.5m/sにおける温度と減肉速度の評価指標関係データ２１を示し、図４Ｂは、流速が2.5m/sにおける温度と減肉速度の評価指標関係データ２２を示し、図４Ｃは、流速が3.5m/sにおける温度と減肉速度の評価指標関係データ２３を示している。

【0018】

いずれも、配管の設備情報である温度と腐食速度の関係を示したグラフであるが、温度に対する腐食速度の特性はそれぞれで異なっている。
また、腐食速度と温度の関係は、図４Ａ、図４Ｃのように、曲線で示されていてもよいし、図４Ｂのように、点がプロットされる離散的な関係であってもよい。

【0019】

検索条件作成部３は、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示した評価指標関係データ２（評価指標関係データ２１、２２、２３）を用いて、対象事例１の条件近傍での検索条件に対する評価指標の感度から、「温度範囲が60度から65度」のような具体的な検索条件４を作成する。

【0020】

次に、検索条件作成部３の検索条件４を作成する処理フローを、図６により説明する。
なお、図６では、図５に示す横軸を条件、縦軸を評価指標した一般化した評価指標関係データ２により、検索条件作成部３の処理フローを説明する。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃの減肉速度と温度が、図５の評価指標と条件に対応する。

【0021】

ステップＳ３１で、検索条件作成部３は、最初に、対象事例の条件C0から、評価指標関係データ２におけるその時の評価指標E0を求める。

【0022】

次に、ステップＳ３２で、検索条件作成部３は、評価指標関係データ２において評価指標Ｅが同程度とみなせる範囲E0±ΔEを決定する。即ち、対象事例の評価指標と同じとみなせる評価指標の範囲を決める。ここで、ΔEは評価指標に応じて決めるもので、例えば、評価指標E0の10％の値とすればよい。

【0023】

ステップＳ３３で、検索条件作成部３は、評価指標関係データ２の曲線より評価指標ＥがE0±ΔEのレンジに含まれる条件Ｃの値の範囲を求める。即ち、評価指標関係データに基づいて、評価指標の範囲に対応する設備情報の範囲を求めて検索条件とする。
以上から、検索条件作成部３は、条件Ｃの値の範囲がC1～C2を検索条件４として作成する。

【0024】

なお、評価指標関係データ２が図７に示す複雑な場合には、検索条件作成部３は、同様の処理を行い、条件Ｃの値の範囲がC1～C2とC3～C4を検索条件４として作成する。

【0025】

上記の例は、評価指標Ｅが同程度となる場合の検索条件の求め方であるが、対象事例によっては、評価指標Ｅが同程度以上のもの、または同程度以下のものを検索条件としたい場合もある。その場合は、ステップＳ３２で、範囲E0-ΔE以上、または範囲E0+ΔE以下とする。図５の例では、同程度以上の条件を求める場合には、条件Ｃの値がC1以上となる。

【0026】

配管減肉の例では、配管の減肉が進んでいそうな場所を特定することが目的である。ここでは、流速が同程度で、減肉量が同程度以上となる検索条件を求める例について示す。図３に示した対象事例の場合、利用する評価指標関係データ２は、図４Ａの評価指標関係データ２１を利用し、検索条件となる温度の範囲を求めればよい。

【0027】

図３の対象事例では、温度は110℃である。図４Ａの評価指標関係データ２１によれば、110℃近辺では減肉速度が大きく変化しない。このことから検索条件は広くなり、検索条件は、例えば、「温度が100℃から130℃」となる。なお、100℃より温度が低い条件でも減肉速度は同程度の可能性があるが、本例では、評価指標関係データの有効範囲が100℃からであるため、検索条件も100℃以上に限定している。

【0028】

検索部５は、具体的な検索条件４として「内部流体が水」「材質が炭素鋼」「」「温度が100℃から130℃」となる条件に当てはまる配管を、設備情報ＤＢ６から検索する。

【0029】

図８は、設備情報ＤＢ６の一例を示す図である。設備情報ＤＢ６に保存されている設備情報は、図３と同様に、配管の番号と内部流体の種類、外径、肉厚、材質、流速の情報から構成され、内部流体が油や蒸気の配管などのプラントで利用される様々な種類の配管情報を記載する。

【0030】

検索部５は、設備情報ＤＢ６の中から検索条件４に合致する設備情報を検索結果７として出力する。上記の配管減肉の例では、この情報の中から検索条件に合致する情報が検索結果７として表示される。本実施形態では３行目に示した配管「PSB-02-300」が検索条件４に合致する。１行目に示した「PSB-01-350」は、温度範囲が検索範囲から逸脱するため合致しない。

【0031】

具体的には、検索部５は、図８に示した設備情報を表形式で表示し、検索条件に合致した情報を、ブリンク表示または蛍光表示等の強調表示を行う。

【0032】

本実施形態の設備情報検索システムによれば、評価指標関係データ２を用いて検索条件４を作成するため、目的に合致した設備情報を効率よく抽出することができる。

【0033】

なお、本実施形態では、評価指標関係データ２として数値情報である温度の例を示したが、配管の材質のような数値情報でない情報を条件としても良い。例えば、配管の材質として、SGP（配管用炭素鋼鋼管）、STGP（圧力配管用炭素鋼鋼管）などの情報が設備情報ＤＢ６に記載されている場合、いずれも炭素鋼であるため、配管減肉に対しては同程度の影響を持つ。

【0034】

一方で、SUS-TP（配管用ステンレス鋼鋼管）は、ステンレス鋼であり、配管減肉はおこりにくい。したがって、例えば、対象事例で配管の材質がSGPであった場合には、検索対象にSTGPも含めるが、SUS-TPは除外することになる。このように、非数値データに対しても同様の考え方で検索条件を作成することで効率よく対象事例と類似の設備情報を検索することができる。

【0035】

上記では、配管減肉を評価指標とする例を説明したが、実施形態の設備情報検索システムは、故障リスクを評価指標として、故障リスクを有する対象事例と同程度の故障リスクを有する設備を設備情報ＤＢ６から検索することもできる。

【0036】

詳しは、評価指標関係データ２は故障リスクを評価指標として設備情報と故障リスクの関係を示し、検索条件作成部３は、故障リスクを有する対象事例の設備の故障リスクに対して故障リスクが同程度になる設備情報を評価指標関係データ２から検索条件４として求め、検索部５は、設備情報ＤＢ６から対象事例と同程度の故障リスクを有する設備を設備情報に基づいて検索する。

【実施例0037】

次に、より正確な類似事例の検索が可能な設備情報検索システムの実施形態について説明する。

【0038】

図９は、実施例２の設備情報検索システムの構成図である。
実施例２の設備情報検索システムは、検索結果７に基づいて行った運用・保守（配管の点検等）の結果に基づいて評価指標関係データ２の情報を更新する評価指標更新部８を備える点が、図２の実施例１の設備情報検索システムと異なる。

【0039】

評価指標更新部８の動作を、図１０Ａ、図１０Ｂを用いて説明する。
図１０Ａは、評価指標関係データ２のひとつであり、流速が2.5m/sにおける温度と減肉速度の評価指標関係データ２２ｂを示す図である。評価指標関係データ２２ｂの●のマークは、これまでに得られていた情報であり、実線の曲線は、データから求めたグラフである。また、△のマークは、運用・保守（配管の点検等）により新たに得られた情報である。

【0040】

図１０Ａの評価指標関係データ２２ｂにおける●と△のマークの減肉速度を比較すると、△のマークの減肉速度は、●のマークより大きいことが判る。評価指標関係データ２は、実際のデータや、実験で得られたデータをプロットすることで求めることが多いため、新しいデータが得られることでデータの信頼性が増す。

【0041】

評価指標更新部８は、図１０Ｂに示すように、新たに得られた△のマークを加えたデータにより、評価指標関係データ２２ｃ示すように、破線の曲線のグラフに補正し、評価指標関係データ２を更新する。
これにより、本実施形態の設備情報検索システムは、より正確な類似事例の検索が可能となる。