特許 7358103 制御支援装置、制御支援方法、コンピュータプログラム及びプラント制御システム

(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】

(24)【登録日】2023-09-29

(45)【発行日】2023-10-10

(54)【発明の名称】制御支援装置、制御支援方法、コンピュータプログラム及びプラント制御システム

(51)【国際特許分類】

   G05B 13/02 20060101AFI20231002BHJP

   A63F 13/63 20140101ALI20231002BHJP

   G06Q 50/04 20120101ALI20231002BHJP

   G05B 23/02 20060101ALI20231002BHJP

【ＦＩ】

G05B13/02 Z

A63F13/63

G06Q50/04

G05B23/02 Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2019138039

(22)【出願日】2019-07-26

(65)【公開番号】P2021022145

(43)【公開日】2021-02-18

【審査請求日】2022-05-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 隼

(72)【発明者】

【氏名】山原 裕之

(72)【発明者】

【氏名】横川 勝也

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 吉倫

【審査官】藤崎 詔夫

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１５－５３１６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０９１２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１７３４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２２２００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４２３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０４５１８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２７１３６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】Seth Cooper et al.，Predicting protein structures with a multiplayer online game，Nature，英国，2010年08月05日，Vol.466，p.756-760, SUPPLEMENTARY INFO. p.2-45

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １３／０２

Ａ６３Ｆ １３／６３

Ｇ０６Ｑ ５０／０４

Ｇ０５Ｂ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水処理プラントの動作環境に関する物理量の計測値を示す計測データに基づいて、前記水処理プラントの操作量を決定するのに必要な情報をゲームの操作情報として人間に入力させるためのゲームデータを生成するゲームデータ生成部と、
前記ゲームのプレイ結果を示すプレイデータに基づいて生成される前記操作量の時系列データであって、前記水処理プラントの管理値を過去の前記管理値の変動パターンを基準として所定の上限値および下限値の範囲内で制御することを可能にする操作量を示す運転データを生成する運転データ生成部と、
を備え、
前記ゲームデータ生成部は、前記管理値に外乱値が作用する条件のもとで前記操作量を前記範囲内に維持することに対応するゲームのゲームデータを生成する、
制御支援装置。

【請求項2】

前記運転データ生成部は、生成した前記ゲームデータを補完する擬似データを前記物理量の過去の計測データに基づいて生成し、前記ゲームデータと前記擬似データとを結合することにより、前記ゲームデータを前記ゲームのプレイ時間に応じた適正サイズのゲームデータに嵩増しする、
請求項１に記載の制御支援装置。

【請求項3】

前記運転データ生成部は、生成した前記ゲームデータを分割し、分割された前記ゲームデータのそれぞれを前記適正サイズに嵩増しする、
請求項２に記載の制御支援装置。

【請求項4】

前記運転データ生成部は、生成した前記ゲームデータを結合し、結合された前記ゲームデータを前記適正サイズに嵩増しする、
請求項２又は３に記載の制御支援装置。

【請求項5】

前記ゲームが実行される端末装置の要求に応じて前記ゲームのプレイデータを前記端末装置に提供するプレイデータ提供部をさらに備える、
請求項１から４のいずれか一項に記載の制御支援装置。

【請求項6】

前記ゲームデータ生成部は、現在の計測データと過去の計測データとの類似度が第１の閾値以上である場合、前記過去の計測データに基づいて生成されたゲームデータを、前記現在の計測データに基づくゲームデータとして再利用する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の制御支援装置。

【請求項7】

前記運転データ生成部は、現在の計測データと過去の計測データとの類似度が第２の閾値以上である場合、前記過去の計測データに基づいて生成されたゲームのプレイデータをもとに生成された過去の運転データを、前記現在の計測データに基づく運転データとして再利用する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の制御支援装置。

【請求項8】

前記ゲームデータ生成部は、前記運転データの生成に関する条件を前記ゲームの内容に反映させるフレームワークを用いて前記ゲームデータを生成する、
請求項１から７のいずれか一項に記載の制御支援装置。

【請求項9】

前記ゲームデータ生成部は、異なる前記条件に対応するフレームワークが複数存在する場合、複数の前記フレームワークから前記運転データの生成に要求される条件に応じたフレームワークを選択して前記ゲームデータを生成する、
請求項８に記載の制御支援装置。

【請求項10】

水処理プラントの動作環境に関する物理量の計測値を示す計測データに基づいて、前記水処理プラントの操作量を決定するのに必要な情報をゲームの操作情報として人間に入力させるためのゲームデータを生成するゲームデータ生成ステップと、
前記ゲームのプレイ結果を示すプレイデータに基づいて生成される前記操作量の時系列データであって、前記水処理プラントの管理値を過去の前記管理値の変動パターンを基準として所定の上限値および下限値の範囲内で制御することを可能にする操作量を示す運転データを生成する運転データ生成ステップと、
を有し、
前記ゲームデータ生成ステップにおいて、前記管理値に外乱値が作用する条件のもとで前記操作量を前記範囲内に維持することに対応するゲームのゲームデータを生成する、
制御支援方法。

【請求項11】

水処理プラントの動作環境に関する物理量の計測値を示す計測データに基づいて、前記水処理プラントの操作量を決定するのに必要な情報をゲームの操作情報として人間に入力させるためのゲームデータを生成するゲームデータ生成ステップと、
前記ゲームのプレイ結果を示すプレイデータに基づいて生成される前記操作量の時系列データであって、前記水処理プラントの管理値を過去の前記管理値の変動パターンを基準として所定の上限値および下限値の範囲内で制御することを可能にする操作量を示す運転データを生成する運転データ生成ステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記ゲームデータ生成ステップにおいて、前記管理値に外乱値が作用する条件のもとで前記操作量を前記範囲内に維持することに対応するゲームのゲームデータを生成する、
コンピュータプログラム。

【請求項12】

水処理プラントの動作環境に関する物理量を計測し、その計測値を示す計測データを制御支援装置に供給し、前記計測データの供給に対して前記制御支援装置から供給される運転データに基づいて前記水処理プラントを制御するプラントと、
前記計測データに基づいて前記運転データを生成し、生成した前記運転データを前記プラントに供給する制御支援装置と、
を備え、
前記制御支援装置は、
前記計測データに基づいて、前記水処理プラントの操作量を決定するのに必要な情報をゲームの操作情報として人間に入力させるためのゲームデータを生成するゲームデータ生成部と、
前記ゲームのプレイ結果を示すプレイデータに基づいて生成される前記操作量の時系列データであって、前記水処理プラントの管理値を過去の前記管理値の変動パターンを基準として所定の上限値および下限値の範囲内で制御することを可能にする操作量を示す運転データを生成する運転データ生成部と、
を備え、
前記ゲームデータ生成部は、前記管理値に外乱値が作用する条件のもとで前記操作量を前記範囲内に維持することに対応するゲームのゲームデータを生成する、
プラント制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、制御支援装置、制御支援方法、コンピュータプログラム及びプラント制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、上下水道プラントなどの制御システムにおいて、制御対象プロセスの制御は予め構築された動作モデルを用いて行われるのが一般的であった。このような制御方法には、制御対象プロセスを比較的高い精度で制御することができるというメリットがある一方で、精度の高い動作モデルの構築を前提とするため、運用コストが高くなるというデメリットがある。その一方で、制御精度の低下をある程度許容してでも運用コストの削減を優先したいというニーズもある。しかしながら、従来の制御システムでは、必要な制御精度の維持と運用コストの削減との両立が難しい場合があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平７－２４４４５６号公報

【文献】特開２００５－１６４４３号公報

【文献】特表２０１５－５３１６１８号公報

【文献】米国特許第９６００６４８号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、必要な制御精度の維持と運用コストの削減との両立をより容易に実現することができる制御支援装置、制御支援方法、コンピュータプログラム及びプラント制御システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の制御支援装置は、ゲームデータ生成部と運転データ生成部とを持つ。ゲームデータ生成部は、制御対象の動作環境に関する物理量の計測値を示す計測データに基づいて、前記制御対象の操作量を決定するのに必要な情報をゲームの操作情報として人間に入力させるためのゲームデータを生成する。運転データ生成部は、前記ゲームのプレイ結果を示すプレイデータに基づいて生成される前記操作量の時系列データであって、前記制御対象を許容範囲内の精度で制御することを可能にする操作量を示す運転データを生成する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】第１の実施形態のプラント制御システムのシステム構成の具体例を示すブロック図。

【図2】第１の実施形態において生成されるゲームの具体例を示す図。

【図3】第１の実施形態のプラント制御システムの動作例を示すシーケンス図。

【図4】第１の実施形態のプラント制御システムによって得られる効果の一例を示す図。

【図5】第２の実施形態のプラント制御システムのシステム構成の具体例を示すブロック図。

【図6】第２の実施形態における嵩増し機能の具体例を示す図。

【図7】第２の実施形態における分割機能の具体例を示す図。

【図8】第２の実施形態における結合機能の具体例を示す図。

【図9】第２の実施形態におけるサイズ調整処理の具体例を示すフローチャート。

【図10】第３の実施形態のプラント制御システムのシステム構成の具体例を示すブロック図。

【図11】第３の実施形態における再利用処理の具体例を示すフローチャート。

【図12】第４の実施形態のプラント制御システムのシステム構成の具体例を示すブロック図。

【図13】第４の実施形態におけるメトリックの具体例を示す図。

【図14】第４の実施形態において生成されるゲームデータの具体例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、実施形態の制御支援装置、制御支援方法、コンピュータプログラム及びプラント制御システムを、図面を参照して説明する。

【0008】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のプラント制御システムのシステム構成の具体例を示すブロック図である。実施形態のプラント制御システム１００は、プラント事業者が管理するプラント１及びゲームサーバ２と、ゲーム参加者が使用するゲーム端末３と、を備える。プラント１は、制御対象プロセスを実現する設備（以下「制御対象設備」という。）と、制御対象プロセスの動作環境に関する各種の物理量を計測する計測機器とを含み、その計測値を示すデータ（以下「計測データ」という。）をゲームサーバ２に供給する。

【0009】

ゲームサーバ２は、プラント１から供給される計測データに基づいてゲームデータを生成し、生成したゲームデータをゲーム端末３に供給する。ゲームデータは、ゲーム端末３が自装置のユーザ（ゲーム参加者）に対してゲームの実行環境を提供するために必要なデータである。例えば、ゲームデータは、実行可能に構成されたプログラムのデータファイル（一般に実行ファイルと呼ばれる）であり、その実行により特定ゲームの実行環境を生成する実行ファイルである。この場合、ゲームデータには、ゲームの動作を制御する各種命令の他、ゲームの演出に用いられる画像データや音声データなどの情報が含まれる。

【0010】

また、例えば、ゲームデータは、個々のゲームの実行環境を共通のフレームワークの上位層に構成するアプリケーションが、目的のゲームの実行環境を構成するために読み込む各ゲームに固有のデータであってもよい。この場合、例えばフレームワークには、各ゲームに共通の動作環境を生成する機能や各ゲームの演出に用いられる共通の画像データや音声データなどの情報が含まれる。ゲームデータには個々のゲームに固有の情報（例えば画像データを配置する位置やタイミング、音声データを出力するタイミングなどを示す情報）が含まれる。各ゲームに固有のゲームデータが、フレームワークを用いて動作するアプリケーションに読み込まれることにより、それぞれ異なるゲームの実行環境が生成される。

【0011】

このようにゲームデータは、計測データに応じたゲームの実行環境を生成するために用いられるデータであれば、それ単体で個別のゲームの実行環境を生成するように構成されたデータであってもよいし、他のプログラムに用いられることによって個別のゲームの実行環境を生成するように構成されたデータであってもよい。例えば、計測データの違いは、ゲームの難易度や演出の内容、ゲーム上の課題等に反映されてもよい。この意味で、ゲームデータは、計測データが変換されたものであるということができる。以下、本実施形態では、ゲームデータが、フレームワークとともに用いられることによって個別のゲームの実行環境を生成する場合を想定する。

【0012】

ゲーム端末３は、ゲームサーバ２から供給されるゲームデータを用いて、ユーザがゲームをプレイすることができる環境（実行環境）を生成し、ユーザの操作入力に応じてゲームの進行を制御する。ゲーム端末３は、ユーザによるゲームのプレイ内容を示すデータ（以下「プレイデータ」という。）を生成し、生成したプレイデータをゲームサーバ２に供給する。

【0013】

ここで、ゲーム端末３がユーザにプレイさせるゲームとは、プラント１が制御対象設備の操作量を決定する際に行う処理の一部又は全部を、プレイヤーの判断に置き換えるものであり、その判断結果をゲーム操作として入力させるものである。以下、ゲームに置き換える対象となるプラント１の処理を「被ゲーム化処理」という。なお、ゲームは、被ゲーム化処理を直接的又は具体的に置き換えるものであってもよいし、間接的又は抽象的に置き換えるものであってもよい。

【0014】

また、被ゲーム化処理を、どの程度間接的に又は抽象的にゲームに置き換えるか（すなわちゲーム化の度合い）は、そのプレイデータから運転データを取得することができる限りにおいて任意に決定されてよい。なお、ゲームは、プレイヤーのモチベーションを高めるために、プレイヤーに対してプレイの評価やインセンティブを与えるように構成されてもよい。

【0015】

ゲームサーバ２は、ゲーム端末３から供給されるプレイデータに基づいてプラント１の運転データを生成する。運転データは、プラント１が備える制御対象設備の運転計画を示すデータである。ゲームサーバ２は、生成した運転データをプラント１に供給する。プラント１は、ゲームサーバ２から供給される運転データに基づいて制御対象設備の運転を制御する。

【0016】

このように構成される実施形態のプラント制御システム１００によれば、従来プラント側で行っていた被ゲーム化処理を、人間の直感的な判断能力を利用したゲームに置き換えることにより、プラント制御の運用コストを削減することができる。以下、このような実施形態のプラント制御システム１００の構成について詳細に説明する。

【0017】

プラント制御システム１００は、プラント１、ゲームサーバ２及びゲーム端末３を備える。プラント１及びゲーム端末３は、ゲームサーバ２と通信可能に接続される。プラント１はゲームサーバ２との間で計測データ及び運転データの送受信を行い、ゲーム端末３はゲームサーバ２との間でゲームデータ及びプレイデータの送受信を行う。

【0018】

プラント１は、計測データ取得部１１１、計測データ送信部１１２、運転データ受信部１２１及び運転制御部１２２を備える。運転データ受信部１２１は、ゲームサーバ２から運転データを取得する機能を有する。運転制御部１２２は、ゲームサーバ２から取得された運転データに基づいて制御対象設備（図示せず）の運転を制御する機能を有する。例えば、運転データ受信部１２１及び運転制御部１２２は、制御対象設備のコントローラ（図示せず）として構成されてもよい。

【0019】

計測データ取得部１１１は、制御対象プロセスの状態に関する各種の計測データを取得する機能を有する。計測データ送信部１１２は、取得された計測データをゲームサーバ２に送信する機能を有する。例えば、計測データ取得部１１１及び計測データ送信部１１２は、制御対象プロセスの状態を計測する計測機器によって実現される。

【0020】

ゲームサーバ２は、計測データ受信部２１１、計測データ記憶部２１２、フレームワーク記憶部２１３、ゲームデータ生成部２１４、ゲームデータ送信部２１５、プレイデータ受信部２２１、プレイデータ記憶部２２２、運転データ生成部２２３及び運転データ送信部２２４を備える。計測データ記憶部２１２、フレームワーク記憶部２１３、プレイデータ記憶部２２２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。

【0021】

計測データ受信部２１１は、プラント１から計測データを受信する。計測データ記憶部２１２は、受信された計測データを記憶する。フレームワーク記憶部２１３は、ゲームデータを生成するためのフレームワークを予め記憶している。上述のとおり、フレームワークは、ゲームデータとともにゲームの実行環境を生成するデータの１つである。そのため、基本的にはフレームワークはゲームがプレイされるゲーム端末３に配置されればよい。

【0022】

ただし、実際の運用を想定すると、ゲームサーバ２においてゲームデータを生成した際、生成したゲームデータをゲーム端末３に配信する前に、そのゲームデータの妥当性が必要になる場合がある。この場合、フレームワークをゲームサーバ２に配置しておけば、生成したゲームデータを用いて試験的にゲームの実行環境を生成することができ、ゲームデータの妥当性を確認した上でゲーム端末３に配信することができる。本実施形態では、このような想定のもとゲームサーバ２にフレームワークを配置しているが、これは必ずしも必須の構成ではない。

【0023】

ゲームデータ生成部２１４は、計測データとフレームワークとに基づいてゲームデータを生成する。具体的には、フレームワークは、ゲームを実行する際の不変部分を構成し、ゲームデータはゲームを実行する際の可変部分を構成する。ゲームデータ送信部２１５は、生成されたゲームデータをゲーム端末３に送信する。

【0024】

プレイデータ受信部２２１は、ゲーム端末３からプレイデータを受信する。プレイデータ記憶部２２２は、受信されたプレイデータを記憶する。運転データ生成部２２３は、プレイデータに基づいて運転データを生成する。運転データ送信部２２４は、生成された運転データをプラント１に送信する。

【0025】

ゲーム端末３は、ゲームデータ受信部３１、フレームワーク記憶部３２、ゲーム実行部３３及びプレイデータ送信部３４を備える。ゲームデータ受信部３１は、ゲームサーバ２からゲームデータを受信する。フレームワーク記憶部３２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。フレームワーク記憶部３２は、ゲームの実行環境を生成するためのフレームワークを予め記憶している。このフレームワークは、ゲームサーバ２に保持されるフレームワークと同じものである。ゲーム実行部３３は、受信されたゲームデータとフレームワークとに基づいてゲームの実行環境を生成し、ユーザの操作入力に応じてゲームの進行を制御する。ゲーム実行部３３は、ゲームをプレイしたユーザのプレイデータを生成する。プレイデータ送信部３４は、生成されたプレイデータをゲームサーバ２に送信する。

【0026】

なお、上記の各装置は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、プログラムの実行によって上記の各機能部を備える装置として機能するように構成されてもよい。また、各機能部の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。

【0027】

図２は、第１の実施形態において生成されるゲームの具体例を示す図である。まず、図２（Ａ）は、プラントシミュレータによる制御対象プロセスの制御例を示す。図２（Ａ）において管理値Ｂはプラント制御において所定の条件を満たすように管理すべき値であり、いわゆる制御量に相当する値である。管理値Ｂは、操作量Ａ及び外乱値Ｃの入力に対して時間遅れを伴って変化する。例えば、図２（Ａ）は、操作量Ａの変更回数をなるべく少なくし、かつ管理値Ｂを上限値と下限値の範囲内に維持することを目的とする制御例を表している。一般に、このような制御目的を達成するため、プラントのオペレータには、外乱値Ｃについて予測される変動パターン（外乱値Ｃの破線部）を見ながら、操作量Ａを外乱値Ｃの変動に応じて変化させることが求められる。

【0028】

ここで、オペレータの操作を左右する外乱値Ｃや上限値、下限値等の条件をゲーム上の課題に置き換えれば、オペレータの操作をプレイヤーの操作に置き換えたゲームを作ることができる。例えば図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のプラント制御をキャラクターの操作に置き換えたゲームの一例を示す。例えば、プラント制御における外乱値Ｃは、変換後のゲームにおいてキャラクターの操作を阻害する風雨に変換され、操作量Ａは、変換後のゲームにおいてキャラクターの位置操作を入力する操作情報Ｄに変換される。また、上限値及び下限値は、変換後のゲームにおいてキャラクターが移動できる範囲を制限する壁に変換される。この場合、ゲームのプレイヤーは、風雨の影響を受けながらも、壁に接触しないようにキャラクターを移動させるように操作情報Ｄを入力する。例えば、この場合、外乱値の計測データが場所による風雨の濃淡（強度）に反映されてもよい。

【0029】

このようなゲームを実現するゲームデータには、例えば壁の位置の座標を示す情報や、風雨の強弱を示す情報、キャラクターの初期位置の座標を示す情報などが含められ、それらの情報はプラント１で取得される計測データに基づいて生成される。なお、図２の例における外乱値Ｃなどのように、ゲーム上の課題の設定に予測値が必要となる場合、その予測値を示すデータ（以下「予測データ」という。）は計測データとともにプラント１から供給されてもよいし、ゲームサーバ２において計測データに基づいて生成されてもよい。例えば、予測データを生成する方法は、過去の計測データや、それらの統計データなどを用いて生成する方法であってもよいし、これら以外の方法であってもよい。このようにして生成されたゲームデータとフレームワークがアプリケーションに読み込まれることにより、ゲーム端末３において上記ゲームの実行環境が生成される。この場合、アプリケーションはゲーム実行部３３として機能する。

【0030】

ここで、生成されたゲームの実行環境に対してプレイヤーが入力した操作情報Ｄはゲーム実行部３３によってプレイデータの一部として記録され、プレイデータ送信部３４によってゲームサーバ２に供給される。ゲームサーバ２では、運転データ生成部２２３が、プレイデータに含まれる操作情報Ｄを操作量Ａに変換することにより運転データが生成される。ここで操作情報Ｄを操作量Ａに変換する操作と、計測データをゲームデータに変換する操作とは互いに逆変換の関係にあり、操作情報Ｄと操作量Ａとは１対１に対応する。

【0031】

なお、変換後のゲームは、プレイヤーの操作に対して採点を行い、プレイヤーの獲得したスコアを表示させるように構成されてもよい。図２（Ｂ）に示す表示ＳＣは、スコア表示の一例である。このような採点やスコア表示は、プレイヤーがゲームをプレイするモチベーションを高めることができるだけでなく、運転データの生成に用いるべきプレイデータの選択を容易にすることができる。

【0032】

このようにして制御対象プロセスの制御が遊戯性の高いゲームに置き換えられることで、プラント１の管理者は制御対象プロセスの制御に関して必要条件を満たす多くの選択肢を得ることができる。従来、プラント等での自動制御は、制御対象プロセスの応答特性を記述したプロセスモデルを用いて行われることが多い。しかしながら、一般に、実際の制御対象プロセスのプロセスモデルは、単純な代数的逆算によって操作量を一意に決定することができないものであることが多い。そのため、従来は、このような代数的手法に代えて、解析的手法を用いて取得した操作量の推定値を実際の操作量として用いる場合も少なくなかった。そして、一般に、解析的手法による操作量の推定には膨大な反復計算が必要になる場合が多い。また、このような操作量の推定にかかる時間や推定の精度は、実施者の知識やノウハウが大きく影響する場合がある。このような理由により、従来は、制御対象プロセスの管理において、操作量の決定に多くの労力を要するという課題があった。

【0033】

これに対し、本実施形態のプラント制御システム１００では、このような解析的手法による操作量の推定処理（の一部又は全部）を人間による直感的判断に置き換えることで、最適解ではないものの、必要条件を満たす現実解を得ることができる。また、本実施形態のプラント制御システム１００では、人間が直感的判断を行う環境をゲームとして提供することにより、より多くの現実解を得ることができる。

【0034】

また、操作量の推定という問題が見た目の異なる他の問題（すなわちゲーム）に置き換えられることにより、制御対象プロセスの制御に関する知識を有さない非専門家の直感的な判断能力を操作量の推定という専門的な問題の解決に利用することが可能となる。また、操作量の推定という問題がゲームという一種の娯楽的活動に置き換えられることにより、より多くのプレイヤーに対して問題解決に参加する動機づけを行うことができる。そして、より多くのプレイヤーによってゲームがプレイされることにより、より多くのプレイデータを収集することが可能となり、制御対象プロセスの制御精度を向上させることができる。

【0035】

本実施形態のプラント制御システム１００は、このような効果を奏することにより、操作量の決定に要する処理負荷を低減するものである。

【0036】

図３は、第１の実施形態のプラント制御システム１００の動作例を示すシーケンス図である。まず、プラント１において、計測データ取得部１１１が制御対象プロセスの動作環境に関する計測データを取得する（ステップＳ１０１）。計測データ送信部１１２は、計測データ取得部１１１によって取得された計測データをゲームサーバ２に送信する（ステップＳ１０２）。

【0037】

続いて、ゲームサーバ２では、計測データ受信部２１１がプラント１から計測データを受信する（ステップＳ１０３）。計測データ受信部２１１は、受信した計測データを計測データ記憶部２１２に記録する。ゲームデータ生成部２１４は、計測データ記憶部２１２に記憶されている計測データと、フレームワーク記憶部２１３に記憶されているゲームフレームワークとに基づいてゲームデータを生成する（ステップＳ１０４）。ゲームデータ送信部２１５は、ゲームデータ生成部２１４によって生成されたゲームデータをゲーム端末３に送信する（ステップＳ１０５）。

【0038】

例えば、ゲームデータ生成部２１４は、計測データ記憶部２１２に蓄積された過去の計測データに基づいて、操作量を推定する対象の期間（以下「推定期間」という。）における制御対象プロセスの動作環境を予測し、その予測結果に基づいて推定期間における制御上の制約条件を決定する。ゲームデータ生成部２１４は、決定した制約条件を制御対象プロセスのプロセスモデルに適用し、適用後のプロセスモデルをゲームフレームワークに組み込むことでゲームデータを生成する。

【0039】

例えば、制御対象プロセスについて、ある１日の管理値の実績値が計測データとして得られている場合、その管理値の実績値に基づいて管理値の上限値及び下限値を決定することができる場合がある。例えば、下水処理プラントにおいて１日に流入する原水の水質や水量は、天候や季節等の条件が同じであれば、日によらず同様のパターンで変動することが知られている。そのため、管理値も同様に変動すると仮定すれば、過去の管理値の変動パターンを基準とする所定の変動幅によって管理値の上限値及び下限値を設定することができる。

【0040】

このように決定した管理値の上限値及び下限値（制約条件の一例）をプロセスモデルに適用して、ゲームフレームワークに組み込むことにより、ゲームデータ生成部２１４は、例えば図２の例のようなプレイ画面を表示するゲームデータを生成することができる。

【0041】

続いて、ゲーム端末３では、ゲームデータ受信部３１がゲームサーバ２からゲームデータを受信する（ステップＳ１０６）。ゲーム実行部３３は、ゲームデータ受信部３１によって受信されたゲームデータと、フレームワーク記憶部３２に記憶されているゲームフレームワークとに基づいて、操作量の推定という問題を見た目の異なる他の問題に置き換えるゲームを実行する（ステップＳ１０７）。また、ゲーム実行部３３は、実行したゲームに関するプレイデータを生成する（ステップＳ１０８）。プレイデータ送信部３４は、ゲーム実行部３３によって生成されたプレイデータをゲームサーバ２に送信する（ステップＳ１０９）。

【0042】

続いて、ゲームサーバ２では、プレイデータ受信部２２１がゲーム端末３からプレイデータを受信する（ステップＳ１１０）。プレイデータ受信部２２１は受信したプレイデータをプレイデータ記憶部２２２に記録する。運転データ生成部２２３は、プレイデータ記憶部２２２に記憶されているプレイデータに基づいてプラント１の運転データを生成する（ステップＳ１１１）。運転データ送信部２２４は、運転データ生成部２２３によって生成された運転データをプラント１に送信する（ステップＳ１１２）。

【0043】

例えば、プレイデータは、プレイヤーがプレイしたゲームのゲームデータと、プレイヤーがゲームのプレイ中に行った操作の履歴を示す情報（操作情報）と、そのゲームのプレイ結果を示す情報と、を含むデータとして生成され、プレイデータ記憶部２２２に記録される。また、プレイデータは各プレイヤーのプレイごとに生成される。そのため、ゲームが多くのプレイヤーによって繰り返しプレイされるほど、そのゲームについて多くのプレイデータを収集されることになる。

【0044】

この場合、運転データ生成部２２３は、プラント１に関する各種の計測データに基づいて、プラント１の将来の運転期間における制御対象プロセスの動作環境を予測するとともに、予測結果に類似する動作環境について生成されたゲームのプレイデータを抽出する。具体的には、運転データ生成部２２３は、計測データ記憶部２１２に蓄積されている計測データのうち各種物理量の変動パターンが予測値の変動パターンと近い計測データに基づいて生成されたゲームに関するプレイデータを抽出する。

【0045】

続いて、運転データ生成部２２３は、抽出されたプレイデータのうちプレイ結果が最も良好であったものを選択し、選択したプレイデータに含まれるプレイヤーの操作情報に基づいてプラント１の運転データを生成する。具体的には、運転データ生成部２２３は、操作情報によって示されるプレイヤーの操作履歴を制御対象プロセスの操作量の時系列データに変換し、取得した時系列データをプラント１の将来の運転期間と組み合わせることにより運転データを生成する。

【0046】

プラント１では、運転データ受信部１２１が、このように生成された運転データをゲームサーバ２から受信（ステップＳ１１３）し、運転制御部１２２が、受信された運転データに基づいて制御対象設備の運転を制御する（ステップＳ１１４）。

【0047】

このように構成された第１の実施形態のプラント制御システム１００は、必要な制御精度の維持と運用コストの削減との両立をより容易に実現することができる。具体的には、ゲームサーバ２が、プレイ結果の良好なプレイデータを用いてプラント１の運転データを生成することにより、制御対象プロセスの制御において必要な精度を維持することができる。また、ゲームサーバ２が、プラント１に代わって運転データを生成することによりプラント１の運用コストを削減することができる。さらに、従来は解析的手法によって決定されていた操作量を、ゲームサーバ２が人間による直感的判断に基づいて決定することによって、操作量の決定に要するシステム全体の処理負荷を低減することができる。

【0048】

なお、実施形態のプラント制御システム１００において、ゲームサーバ２及びゲーム端末３は、プラント１の運用コストを低減したいプラント１の事業者（以下「プラント事業者」という。）によって導入される場合が主に想定されるが、ゲームサーバ２及びゲーム端末３の管理主体は必ずしもプラント事業者である必要はない。また、これらの管理主体をそれぞれ別の主体とした場合、各主体がプラント制御システム１００に必要な機能をそれぞれの事業により良く適合する形で実現することにより、各管理主体がそれぞれの事業との相乗効果によってより多くのメリットを享受することができる。図４は、このような相乗効果を得る構成の一例を示す図であり、プラント１、ゲームサーバ２、ゲーム端末３の管理主体を、それぞれプラント事業者、ゲーム事業者、一般のゲーム参加者とした場合を示している。

【0049】

この場合、プラント事業者は、ゲームサーバ２及びゲーム端末３を導入する必要がなくなり、ゲーム事業者に計測データを提供するだけでよくなるため、より多くのコスト削減を実現することができる。

【0050】

一方で、近年多くのゲーム事業者がゲームのオンライン配信を行っていることに加え、本実施形態におけるゲームサーバ２の機能が一般的なハードウェア構成（通信部及び記憶部を含む）を有する情報処理装置のソフトウェア処理によって実現できることを鑑みれば、ゲーム事業者にとってゲームサーバ２を導入するハードルは必ずしも高くなく、むしろゲームコンテンツの生成に必要なデータ（すなわち計測データ）をプラント事業者から取得することができる点でのメリットは大きいものと考えられる。そのため、ゲーム事業者のメリットとして、ゲーム参加者に提供するゲームコンテンツをより少ないコストで生成することができることが考えられる。

【0051】

なお、ゲーム事業者がゲームサーバ２の管理主体となる場合、プラント１とゲームサーバ２とは、互いに送信データの圧縮又は暗号化して送信するように構成されてもよい。また、ゲーム端末３は、受信された全てのゲームデータのプレイが完了した時点でプレイデータを送信するように構成されてもよいし、プレイが完了したものから順にプレイデータを送信するように構成されてもよい。

【0052】

また、プレイヤーがゲームをプレイするモチベーションを高めるために、ゲームサーバ２はプレイデータの一部又は全部をプレイヤーに提供するプレイデータ提供部をさらに備えてもよい。この場合、プレイデータ提供部は、プレイデータをそのまま提供するように構成されてもよいし、プレイデータを加工して得られるデータを提供するように構成されてもよい。例えば、プレイデータ提供部は、プレイヤーが自身のスコアを、他のプレイヤーのスコアと比較することができるようなデータを生成して提供してもよい。この場合、例えば、プレイデータ提供部は、プレイヤーのスコアをランキング形式で表示するデータを生成して提供してもよい。また、プレイデータ提供部は、対象のプレイヤーのスコア履歴を表示するデータを生成して提供してもよい。

【0053】

また、ゲーム端末３を用いたゲームの実行形式は、各プレイヤーが個々にゲームをプレイする形式であってもよいし、複数のプレイヤーが参加してプレイする形式であってもよい。また、複数のプレイヤーが参加するゲーム形式において、各ゲーム端末３の間の通信は、近距離無線通信方式によって実現されてもよいし、インターネット等のＷＡＮ（Wide Area Network）を介して行われてもよい。また、この場合のゲーム形式は、各プレイヤーが同じタイミングでプレイする形式であってもよいし、異なるタイミングでプレイする形式であってもよい。このように、複数のプレイヤーが同じゲームに参加する場合、ゲーム実行部３３は、各プレイヤーのプレイデータを１つのプレイデータに集約してゲームサーバ２に提供してもよい。

【0054】

また、ゲームサーバ２はプラント１に供給した運転データに対して行われた評価に応じて、ゲームデータを更新するように構成されてもよい。例えば、ある一部の運転データの評価がプラント事業者の要求水準よりも低かった場合、ゲームデータ生成部２１４がその低評価部分についてより良いプレイデータが得られるように、その低評価部分のプレイに関してより大きなインセンティブを与えるようにゲームデータを更新してもよい。このようにすれば、低評価部分について、より多くのプレイデータが得られるようになる。又は、低評価部分についてより質の高いプレイデータが得られるようになる。例えば、ゲームデータ生成部２１４は、低評価部分のプレイについてより高得点を与えるようにゲームデータを更新してもよい。

【0055】

また、ゲームサーバ２は運転データの生成の困難度に応じてゲームデータを更新するように構成されてもよい。例えば、この場合、ゲームデータ生成部２１４は、プラント事業者が要求する水準と運転データによって実現されたプラント制御の水準との乖離度を示す情報をプラント１から取得し、この乖離度の大きさに応じて、低評価部分のプレイに与えるインセンティブの大きさを調整してもよい。

【0056】

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態のプラント制御システムのシステム構成の具体例を示すブロック図である。第２の実施形態のプラント制御システム１００ａは、ゲームサーバ２に代えてゲームサーバ２ａを備える点で第１の実施形態のプラント制御システム１００と異なる。また、ゲームサーバ２ａは、ゲームデータ生成部２１４に代えてゲームデータ生成部２１４ａを備える点で第１の実施形態のゲームサーバ２と異なる。第２の実施形態のプラント制御システム１００ａのその他の構成は第１の実施形態のプラント制御システム１００と同様である。そのため、図５では、図１と同じ符号を付すことによりこれらの同様の構成についての説明を省略する。

【0057】

ゲームデータ生成部２１４ａは、生成するゲームデータのサイズを適切（以下「適正サイズ」という。）なサイズに調整する機能をさらに有する点で第１の実施形態におけるゲームデータ生成部２１４と異なる。具体的には、ゲームデータ生成部２１４ａは、適正サイズ未満のサイズで生成されたゲームデータを適正サイズに嵩増しする機能（以下「嵩増し機能」という。）と、ゲームデータを分割する機能（以下「分割機能」という。）と、ゲームデータを結合する機能（以下「結合機能」という。）とを有し、これらの各機能の単体又は組み合わせによってゲームデータのサイズを適正サイズに調整する。なお、適正サイズは、ゲーム端末３におけるゲームのプレイ時間に応じて適当に設定されてよい。また、ゲームサーバ２ａが、複数のプラントに対して運転データを供給する場合、適正サイズは供給先のプラント事業者数を考慮して設定されてもよい。

【0058】

図６は、嵩増し機能の具体例を示す図である。データＤ６１は嵩増し前のゲームデータを表し、データＤ６２は嵩増後のゲームデータを表す。各ゲームデータの横軸はゲーム内で進行する時間（以下「ゲーム時間」という。）を表し、縦軸はゲーム時間に対するゲーム情報の変化を表す。ゲーム情報はゲームデータを構成する情報であって、ゲーム時間に対応する時系列データである。図６は各ゲームデータが１つのゲーム情報で構成される場合の例を示す。ここでデータＤ６１のサイズは適正サイズｚ０未満のサイズｚ１である。この場合、ゲームデータ生成部２１４ａは、付加後のサイズが適正サイズｚ０となるように擬似データＰ６１及びＰ６２を生成し、生成した擬似データＰ６１及びＰ６２をデータＤ６１に付加することでデータＤ６２を生成する。

【0059】

なお、擬似データは、生成されたゲームデータの不足分を連続的に補うことができる擬似的なゲームデータである。例えば、擬似データは、過去の計測データに基づいて生成される。例えば、図６の例の場合、ゲームデータ生成部２１４ａは、計測データ記憶部２１２に蓄積されている過去の計測データのうち、その変動パターンがデータＤ６１の生成に用いた計測データの変動パターンに類似する計測データを抽出し、抽出した類似の変動パターンの前後の計測データを用いて擬似データＰ６１及びＰ６２を生成することができる。

【0060】

なお、抽出される計測データが複数ある場合には、それらの代表値（例えば、平均値、中央値、最頻値など）を示す統計データを擬似データＰ６１及びＰ６２としてもよい。また、擬似データの生成には必ずしも過去の計測データを用いる必要はない。例えば、補うべき部分が少ない場合には、ゲームデータ生成部２１４ａは、線形又は非線形の各種補完法に基づいてゲームデータから擬似データを生成するように構成されてもよい。

【0061】

なお、図６は、一つのゲーム情報で構成されたゲームデータの例を示したが、ゲームデータは複数のゲーム情報で構成されてもよい。ゲームデータが複数のゲーム情報で構成される場合、複数のゲーム情報の間で、ゲームデータを生成する上での制約条件が設けられてもよい。例えば図２（Ｂ）には、上限値、下限値、外乱値に基づく壁及び風雨を示す３つのゲーム情報が示されている。この場合、上限値と下限値について、前者は後者より大きいという制約条件の下、ゲームデータの不足分を生成する。

【0062】

図７は、分割機能の具体例を示す図である。データＤ７１は分割前のゲームデータを表し、データＤ７２及びＤ７３は分割後に適正サイズに嵩増しされたゲームデータを表す。ここで、データＤ７１のサイズは適正サイズｚ０より大きいサイズｚ２である。この場合、ゲームデータ生成部２１４ａは、まずデータＤ７１を２つのデータＤ７２’及びＤ７３’に分割（例えば二等分）し、分割後のデータＤ７２’及びＤ７３’のそれぞれを嵩増し機能によって適正サイズｚ０まで嵩増しすることによりデータＤ７２及びＤ７３を生成する。

【0063】

図８は、結合機能の具体例を示す図である。データＤ８１及びＤ８２は結合前のゲームデータを表し、データＤ８３は結合後に適正サイズに嵩増しされたゲームデータを表す。ここで、データＤ８１のサイズは適正サイズｚ０より小さいサイズｚ３であり、データＤ８２のサイズは適正サイズｚ０より小さいサイズｚ４である。この場合、ゲームデータ生成部２１４ａは、まずデータＤ８１及びＤ８２を連続的に結合する擬似データＰ８１を生成し、擬似データＰ８１を挟むようにしてデータＤ８１及びＤ８２を結合することによりデータＤ８３’を生成する。ゲームデータ生成部２１４ａは、生成したデータＤ８３’を嵩増し機能によって適正サイズｚ０まで嵩増しすることによりデータＤ８３を生成する。

【0064】

図９は、第２の実施形態のゲームサーバ２ａが自身の生成したゲームデータのサイズを調整する処理（以下「サイズ調整処理」という。）の具体例を示すフローチャートである。なお、ここでは、ゲームサーバ２ａの管理主体は一のゲーム事業者であり、ゲーム事業者は複数のプラント事業者に対して運転データを提供し得るものとする。また、ここでは、ゲームサーバ２ａが複数のプラント事業者に対して運転データを提供する場合には、ゲームサーバ２ａは複数のプラント事業者から同じタイミングで計測情報の提供を受け、複数のプラント事業者について同じタイミングでゲームデータを生成するものとする。

【0065】

まず、ゲームデータ生成部２１４ａは、ゲームデータを生成した対象のプラント事業者が複数であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、ゲームデータを生成する対象のプラント事業者が複数であるか否かは、予めゲームサーバ２ａに登録されている情報に基づいて判定されてもよいし、取得された計測データの提供元に基づいて判定されてもよい。対象のプラント事業者が複数である場合（ステップＳ２０１－ＹＥＳ）、ゲームデータ生成部２１４ａは複数のプラント事業者について生成した複数のゲームデータを結合機能によって結合する（ステップＳ２０２）。

【0066】

続いて、ゲームデータ生成部２１４ａは、結合後のゲームデータのサイズが適正サイズであるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ここで、ゲームデータ生成部２１４ａは、結合後のゲームデータのサイズが適正サイズである場合（ステップＳ２０３－ＹＥＳ）にはサイズ調整処理を終了し、適正サイズでない場合（ステップＳ２０３－ＮＯ）には結合後のゲームデータのサイズが適正サイズより大きいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。結合後のゲームデータのサイズが適正サイズより大きい場合（ステップＳ２０４－ＹＥＳ）、ゲームデータ生成部２１４ａは、結合後のゲームデータを適正サイズ以下に分割する（ステップＳ２０５）。この場合、ゲームデータ生成部２１４ａは、分割後のゲームデータのそれぞれを嵩増し機能によって適正サイズに調整（ステップＳ２０６）してサイズ調整処理を終了する。

【0067】

一方、ステップＳ２０１において、対象のプラント事業者が複数でない場合（ステップＳ２０１－ＮＯ）、ゲームデータ生成部２１４ａは一のプラント事業者について生成したゲームデータのサイズが適正サイズであるか否かを判定する（ステップＳ２０７）。ここで、ゲームデータ生成部２１４ａは、ゲームデータのサイズが適正サイズである場合（ステップＳ２０７－ＹＥＳ）にはサイズ調整処理を終了し、適正サイズでない場合（ステップＳ２０７－ＮＯ）にはゲームデータのサイズが適正サイズより大きいか否かを判定する（ステップＳ２０８）。ゲームデータのサイズが適正サイズより大きい場合（ステップＳ２０８－ＹＥＳ）、ゲームデータ生成部２１４ａは、ゲームデータを適正サイズ以下に分割する（ステップＳ２０９）。この場合、ゲームデータ生成部２１４ａは、分割後のゲームデータのそれぞれを嵩増し機能によって適正サイズに調整（ステップＳ２０６）してサイズ調整処理を終了する。

【0068】

一方、ステップＳ２０４において、結合後のゲームデータのサイズが適正サイズより小さい場合（ステップＳ２０４－ＮＯ）、又はステップＳ２０８において、一のプラント事業者について生成したゲームデータのサイズが適正サイズより小さい場合（ステップＳ２０８－ＮＯ）、ゲームデータ生成部２１４ａは嵩増し機能によってゲームデータを適正サイズに調整（ステップＳ２０６）してサイズ調整処理を終了する。

【0069】

このようなサイズ調整処理を行うことにより、ゲームサーバ２ａは、ゲーム端末３に対して適正サイズに調整されたゲームデータを供給することができる。そして、ゲームデータが適正サイズに調整されることにより、ゲームのプレイ時間が適度な長さとなり、ゲームの遊戯性を向上させることができる。

【0070】

また、複数のプラント事業者について生成されたゲームデータが結合されることにより、計測データとゲームデータとの関連性が薄れ、ゲームデータから対象プラントを推測ことが困難となる。これにより、ゲーム事業者は各プラント事業者に対してよりセキュリティの高いサービスを提供することが可能となる。

【0071】

（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態のプラント制御システムのシステム構成の具体例を示すブロック図である。第３の実施形態のプラント制御システム１００ｂは、ゲームサーバ２ａに代えてゲームサーバ２ｂを備える点で第２の実施形態のプラント制御システム１００ａと異なる。また、ゲームサーバ２ｂは、ゲームデータ生成部２１４ａに代えてゲームデータ生成部２１４ｂを備える点で第２の実施形態のゲームサーバ２ａと異なる。第３の実施形態のプラント制御システム１００ｂのその他の構成は第２の実施形態のプラント制御システム１００ａと同様である。そのため、図１０では、図５と同じ符号を付すことによりこれらの同様の構成についての説明を省略する。

【0072】

ゲームデータ生成部２１４ｂは、プラント１から供給される計測データが所定の条件を満たしている場合には、過去に生成したゲームデータを当該計測データに係るゲームデータとして再利用する点で第１の実施形態におけるゲームデータ生成部２１４ａと異なる。例えば、ゲームデータ生成部２１４ｂは、プラント１から供給される計測データについて過去の計測データとの類似度を算出し、その類似度が所定の閾値以上である場合には、その類似する過去の計測データに基づいて生成されたゲームデータを現在の計測データに係るゲームデータとして再利用する。

【0073】

図１１は、第３の実施形態のゲームサーバ２ｂが過去に生成したゲームデータを再利用する処理（以下「再利用処理」という。）の具体例を示すフローチャートである。まず、ゲームデータ生成部２１４ｂは、ゲームデータの生成に先立って、計測データ記憶部２１２に蓄積されている過去の計測データの中に、プラント１から供給されている現在の計測データと同じ計測値を示す計測データ（以下「同一の計測データ」という。）があるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ここで、同一の計測データがある場合（ステップＳ３０１－ＹＥＳ）、ゲームデータ生成部２１４ｂは、その計測データに基づいて生成されたゲームデータのプレイデータをプレイデータ記憶部２２２から取得して運転データ生成部２２３に出力する（ステップＳ３０２）。

【0074】

一方、同一の計測データがない場合（ステップＳ３０１－ＮＯ）、ゲームデータ生成部２１４ｂは、計測データ記憶部２１２に蓄積されている過去の計測データの中に、現在の計測データと類似する計測データがあるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。ここで、類似する計測データとは、その変動パターンと現在の計測データの変動パターンとの類似度が所定の閾値以上である計測データである。類似する計測データがない場合（ステップＳ３０３－ＮＯ）、ゲームデータ生成部２１４ｂは、類似又は非類似を判定する際の基準値（以下「判定基準値」という。）を修正し（ステップＳ３０４）、ステップＳ３０３の判定処理を繰り返し実行する。なお、判定基準値の修正は、判定基準値を管理者の手入力によって指定される値に更新することによって実現されてもよいし、予め定められた所定値ずつ現在値を大きく又は小さくすることによって実現されてもよい。

【0075】

一方、類似する計測データがある場合（ステップＳ３０３－ＹＥＳ）、ゲームデータ生成部２１４ｂは、類似する過去の計測データに基づいて生成されたゲームデータを現在の計測データに対するゲームデータとしてゲームデータ送信部２１５に出力する（ステップＳ３０５）。

【0076】

このようなゲームデータの再利用が行われることにより、ゲームサーバ２ｂの処理負荷を低減するとともに、運転データの生成に要する時間を短縮することが可能となる。具体的には、現在の計測データと同一の過去の計測データが得られている場合には、ゲームデータを生成する処理に加え、プレイデータを取得する処理を省略することができる。また、現在の計測データと類似する計測データが得られている場合には、ゲームデータを生成する処理を省略することができる。

【0077】

また、このようなゲームの再利用によれば、より多くのプレイデータに基づいて運転データを取得することにより、良好な運転データが得られる可能性を高くすることができる。例えば１つのゲームについて平均１００件のプレイデータが収集される場合、過去に同様のゲームが既に９回実施されている（すなわち９００件分を再利用する）と、今回分も合わせ１０００件近いプレイデータが蓄積されることになる。このようにして、運転データの元となるプレイデータの母数を増加させることにより、運転データの品質を向上させることができる。

【0078】

また、このようなゲームデータの再利用が可能となることにより、ゲーム参加者が少ない場合であっても多くのプレイデータを収集することが可能となる。例えば、平均１００件のプレイデータが収集されることが見込まれたのに対して１０件程度しか収集されなかった場合であっても、蓄積されている過去のプレイデータを再利用することで所定数以上のプレイデータの母数を確保することができる。

【0079】

（変形例）
現在の計測データと過去の計測データとは、両者が完全に同一である場合に同一とみなされてもよいし、両者の類似度が所定の閾値以上である場合に同一とみなされてもよい。また、ゲームデータ生成部２１４ｂは、ステップＳ３０１において現在の計測データと同一の過去の計測データがない場合には、同一性の判定基準値についても類似性の判定基準値と同様の修正を行うように構成されてもよい。また、この場合、ゲームデータ生成部２１４ｂは、同一性の判定基準値の修正に応じて類似性の判定基準値を修正するように構成されてもよいし、類似性の判定基準値の修正に応じて同一性の判定基準値を修正するように構成されてもよい。このような構成によれば、現在の計測データに類似している過去の計測データのうち、比較的類似度が高いものについてはプレイデータを再利用し、それ以外のものについてはゲームデータを再利用することができる。

【0080】

また、ゲームデータ生成部２１４ｂが、ゲームデータ生成部２１４ａと同様にゲームデータを適性サイズに調整する機能を備える場合、嵩増し機能によって嵩増した部分のゲームデータについて取得されるプレイデータについても再利用することが可能である。また、これとは逆のアプローチとして、予め再利用したいプレイデータの量を定めておき、これに合わせてゲームデータを嵩増しすることも可能である。このような構成によれば、１つのゲームデータから効率よくプレイデータを収集することが可能となる。

【0081】

（第４の実施形態）
図１２は、第４の実施形態のプラント制御システムのシステム構成の具体例を示すブロック図である。第４の実施形態のプラント制御システム１００ｃは、ゲームサーバ２に代えてゲームサーバ２ｃを備える点で第１の実施形態のプラント制御システム１００と異なる。また、ゲームサーバ２ｃは、フレームワーク記憶部２１３に代えてフレームワーク記憶部２１３ｃを備える点、ゲームデータ生成部２１４に代えてゲームデータ生成部２１４ｃを備える点で第１の実施形態のゲームサーバ２と異なる。第４の実施形態のプラント制御システム１００ｃのその他の構成は第１の実施形態のプラント制御システム１００と同様である。そのため、図１２では、図１と同じ符号を付すことによりこれらの同様の構成についての説明を省略する。

【0082】

フレームワーク記憶部２１３ｃは、プラント事業者の要求するゲームの仕様（以下「要求仕様」という。）を実現するために機能が異なる複数のフレームワークを記憶している点で第１の実施形態におけるフレームワーク記憶部２１３と異なる。具体的には、フレームワークは、要求仕様の実現のために解決すべき１つ以上のメトリックについての解決手段を有する。一般にメトリックとは基準や指標等の意味を持つ言葉であるが、ここでのメトリックはプラント制御のゲーム化において満たされるべき基準や指標として課される各種の制約や条件を意味するものとする。例えば、プラントの運用に必要な操作や要求される管理の水準はプラントの種類によって異なり、また同じ種類のプラントであってもプラントごとに異なる場合がある。そして、このようなプラント運用の違いを個別のゲームデータごとに実装することは開発コストの面で非常に非効率的である。そこで、本実施形態では、要求仕様の実現のために解決すべき各メトリックの解決手段を有するフレームワークを組み合わせてゲームデータを生成する。このようにすることで、要求仕様の異なるゲームの実行環境を効率良く生成することができるため、ゲームの開発にかかるコストを削減することができる。

【0083】

例えば、メトリックの一例として、プラント制御のゲーム化にかけることのできる期間又はコストに関する条件や、ゲーム化後のプラント運用にかけることのできるコストに関する条件、ゲーム参加者の人数に関する条件などが挙げられる。なお、要求仕様は、ゲーム事業者がプラント事業者に対してサービスを開始する前に事前にゲーム事業者に通知されてもよい。また、要求仕様は、計測データの提供とともにゲーム事業者に通知されてもよい。この場合、ゲームサーバ２ｃは、通知された要求仕様に応じた適切なフレームワークを選択することで、ゲームデータの生成を要求仕様の通知に応じてリアルタイムに実行するように構成されてもよい。

【0084】

ゲームデータ生成部２１４ｃは、計測データに基づいてゲームデータを生成する点では第１の実施形態におけるゲームデータ生成部２１４と同様であるが、ゲームデータの生成においてプラント１の指定する要求仕様に応じたフレームワークを用いる点でゲームデータ生成部２１４と異なる。具体的には、ゲームデータ生成部２１４ｃは、メトリックと、そのメトリックを扱うことのできるフレームワークとの対応関係を示す設定情報に基づいてゲームデータの生成に使用すべきフレームワークを選択する。設定情報は、計測データ記憶部２１２やフレームワーク記憶部２１３ｃ等に予め記録されているものとする。

【0085】

図１３は、第４の実施形態におけるメトリックの具体例を示す図である。図１３（Ａ）は各事業者がプラント制御のゲーム化において実現すべき要求仕様を構成するメトリックの具体例を示す。例えば、図１３（Ａ）は、ゲーム化した場合のゲームデータの情報量がゲーム時間にして２０秒ぶんの情報量であり、かつ連続値である３つの入力変数を操作量とするプラント事業者Ａにおいて、許容されるゲーム化の導入期間が２週間以内であり、許容されるゲーム化の導入コストが１００万円以下であり、許容されるゲーム化後の運用コストが２０万円／月以下であり、ゲーム参加者の人数が１０万人／月以上であることを表している。

【0086】

これに対して図１３（Ｂ）は、ゲームサーバ２の備える各フレームワークのうち、ゲームデータの情報量がゲーム時間にして１００秒ぶんの情報量であり、かつ連続値である３つの入力変数を操作量とするプラント制御のゲーム化に対応しているフレームワーク１を用いたゲーム化を行う場合、その導入期間が１週間であり、導入コストが５０万円であり、導入後の運用コストが１０万円／月であり、導入により見込めるゲーム参加者の人数が２０万人／月であることを表している。

【0087】

この場合、事業者Ａの要求仕様をフレームワーク＃１で実現し、事業者Ｂに課されているメトリックをフレームワーク＃２で実現し、事業者Ｃに課されているメトリックをフレームワーク＃１及び＃２の組み合わせで実現することができる。また、別の対応として、事業者Ａ、Ｂ及びＣに課されている全てのメトリックを１つのフレームワーク＃３で実現することも可能である。

【0088】

図１４は、第４の実施形態において生成されるゲームデータの具体例を示す図である。図１４は、３つのプラントＡ、Ｂ、Ｃが、ゲームサーバ２ｃに対して、それぞれのプラントごとに異なる要求仕様に基づいて計測データを提供する場合を想定したものである。一方、ゲームサーバ２ｃは、実現可能なメトリックの異なるフレームワーク＃１と、フレームワーク＃２とを保持している。

【0089】

この場合、ゲームデータ生成部２１４ｃは、各要求仕様に含まれるメトリックを比較し、適切なフレームワークを設定情報に基づいて選択し、各プラントについて選択したフレームワークを用いてゲームデータを生成する。具体的には、図１４の例の場合には、第１のフレームワークを用いてゲームデータＤ１３１を生成し、第２のフレームワークを用いてゲームデータＤ１３２を生成する。この場合、第１のフレームワーク及び第２のフレームワークのいずれも、プラントＣの要求仕様を単独では実現できないため、プラントＣに対応するゲームデータは、２つのフレームワークを用いて生成されることになる。

【0090】

このように構成された第４の実施形態のプラント制御システム１００ｃによれば、ゲームサーバ２ｃがプラント１から通知される要求仕様を、その要求仕様に含まれる各メトリックの解決手段を備えるフレームワークを組み合わせてゲームデータを生成することにより、複数種類のフレームワークを効率的に共有することができる。その結果、より多くのプラント事業者に対して同時に運転データを提供することが可能となる。

【0091】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、制御対象の動作環境に関する物理量の計測値を示す計測データに基づいて、当該制御対象の操作量を決定するのに必要な情報をゲームの操作情報として人間に入力させるためのゲームデータを生成するゲームデータ生成部と、上記ゲームのプレイ結果を示すプレイデータに基づいて生成される操作量の時系列データであって、上記制御対象を許容範囲内の精度で制御することを可能にする操作量を示す運転データを生成する運転データ生成部とを持つことにより、必要な制御精度の維持と運用コストの削減との両立をより容易に実現することができる制御支援装置、制御支援方法、コンピュータプログラム及びプラント制御システムを提供することができる。

【0092】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0093】

１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ…プラント制御システム、１…プラント、１１１…計測データ取得部、１１２…計測データ送信部、１２１…運転データ受信部、１２２…運転制御部、２，２ａ，２ｂ，２ｃ…ゲームサーバ、２１１…計測データ受信部、２１２…計測データ記憶部、２１３，２１３ｃ…フレームワーク記憶部、２１４，２１４ａ，２１４ｂ，２１４ｃ…ゲームデータ生成部、２１５…ゲームデータ送信部、２２１…プレイデータ受信部、２２２…プレイデータ記憶部、２２３…運転データ生成部、２２４…運転データ送信部、３…ゲーム端末、３１…ゲームデータ受信部、３２…フレームワーク記憶部、３３…ゲーム実行部、３４…プレイデータ送信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】