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(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】2025-04-14
(45)【発行日】2025-04-22
(54)【発明の名称】状態監視装置、状態監視方法、及び状態監視プログラム
(51)【国際特許分類】
G05B 23/02 20060101AFI20250415BHJP
【ＦＩ】
G05B23/02 301X
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021073436
(22)【出願日】2021-04-23
(65)【公開番号】P2022167567
(43)【公開日】2022-11-04
【審査請求日】2024-03-05
(73)【特許権者】
【識別番号】000006666
【氏名又は名称】アズビル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100098394
【弁理士】
【氏名又は名称】山川 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】森本 真弘
(72)【発明者】
【氏名】亀井 宏和
【審査官】大古 健一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１５７０７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０５９２７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－２０４９６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１５２２２０（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１４３１１８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１９－０９６２３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－１２３９０９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｂ ２３／００ －２３／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
フィールド機器の状態量の時間変化を示す時系列データを取得するように構成された取得部と、前記時系列データに基づいて、前記時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の第１区間それぞれについて前記状態量の集合の標準偏差を導出し、当該導出により得られた前記標準偏差の時間変化において、時系列に沿って順次ずらした複数の第２区間のうち、１つ前の前記標準偏差に対して上昇している前記標準偏差の個数が第１基準以上となっている第２区間を前記状態量の時間変化の振動振幅が時間経過とともに大きくなっており前記状態量の時間変化が正常でない非正常期間として特定するように構成された特定部と、を備え、
前記状態量は、オリジナルの状態量に基づく移動平均値であり、
前記第１基準の個数は、前記第２区間のそれぞれの前記標準偏差の個数の一部の個数であって、前記標準偏差の個数が当該第１基準の個数以上のときに前記移動平均値の散らばり具合が拡大傾向といえる個数である、
状態監視装置。
【請求項2】
前記取得部が取得する時系列データの期間の長さである分析期間と、前記移動平均値のもととなる前記状態量の数と、前記標準偏差のもととなる前記状態量の数とは、ユーザが指定可能である、
請求項１に記載の状態監視装置。
【請求項3】
前記特定部は、さらに、前記時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の第３区間のうち、１つ前の前記状態量に対して上昇している前記状態量の個数が第２基準以上である第３区間を前記非正常期間として特定する、ように構成されている、請求項１又は２に記載の状態監視装置。
【請求項4】
前記特定部は、さらに、前記時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の第３区間のうち、１つ前の前記状態量に対して下降している前記状態量の個数が第３基準以上である第４区間を前記非正常期間として特定する、ように構成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の状態監視装置。
【請求項5】
前記時系列データのグラフを表示装置に表示するように構成された表示制御部をさらに備え、前記表示制御部は、前記グラフの前記非正常期間を表す部分を前記非正常期間以外の正常期間を表す部分と異なる表示態様で表示装置に表示する、ように構成されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の状態監視装置。
【請求項6】
コンピュータを、請求項１に記載の状態監視装置として機能させる、
状態監視プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、石油プラントなどが有するフィールド機器の状態量を監視する状態監視装置、状態監視方法、及び状態監視プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、フィールド機器の状態量の時系列データに基づいて状態量の変化率が所定の閾値を超えたときに、当該時系列データに正常でない非正常期間が含まれると判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１８－１８０７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献１に記載の技術では、変化率が所定の閾値を超えていない状態で発生する非正常期間を特定できないといった不都合がある。
【0005】
本発明は、状態量の変化率が所定の閾値を超えたか否かという判別以外の方法で非正常期間を特定することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点に係る状態監視装置は、フィールド機器の状態量の時間変化を示す時系列データを取得するように構成された取得部と、前記時系列データに基づいて、前記状態量の時間変化の振動振幅が時間経過とともに大きくなっている期間を前記状態量の時間変化が正常でない非正常期間として特定するように構成された特定部と、を備える。
【0007】
前記特定部は、前記時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の第１区間それぞれの前記状態量の集合の各標準偏差を導出し、当該導出により得られた前記標準偏差の時間変化において、時系列に沿って順次ずらした複数の第２区間のうち、１つ前の前記標準偏差に対して上昇している前記標準偏差の個数が第１基準以上となっている第２区間を前記非正常期間として特定する、ように構成されている、ようにしてもよい。
【0008】
前記特定部は、前記時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の第３区間のうち、１つ前の前記状態量に対して上昇している前記状態量の個数が第２基準以上である第３区間を前記非正常期間として特定する、ように構成されている、ようにしてもよい。
【0009】
前記特定部は、前記時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の第３区間のうち、１つ前の前記状態量に対して下降している前記状態量の個数が第３基準以上である第４区間を前記非正常期間として特定する、ように構成されている、ようにしてもよい。
【0010】
前記状態量は、オリジナルの状態量に基づく移動平均値である、ようにしてもよい。
【0011】
前記時系列データのグラフを表示装置に表示するように構成された表示制御部をさらに備え、前記表示制御部は、前記グラフの前記非正常期間を表す部分を前記非正常期間以外の正常期間を表す部分と異なる表示態様で表示装置に表示する、ように構成されている、ようにしてもよい。
【0012】
本発明の第２の観点に係る状態監視方法は、フィールド機器の状態量の時間変化を示す時系列データに基づいて、前記状態量の時間変化の振動振幅が時間経過とともに大きくなっている期間を前記状態量の時間変化が正常でない非正常期間として特定するステップを備える。
【0013】
本発明の第３の観点に係る状態監視プログラムは、コンピュータに、フィールド機器の状態量の時間変化を示す時系列データに基づいて、前記状態量の時間変化の振動振幅が時間経過とともに大きくなっている期間を前記状態量の時間変化が正常でない非正常期間として特定するステップを実行させる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、状態量の変化率が所定の閾値を超えたか否かという判別以外の方法で非正常期間を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施形態に係る状態監視装置を、図面を参照しながら説明する。
【0017】
図１に示すように、本実施の形態に係る状態監視装置１０は、石油プラントＰと接続されている。状態監視装置１０は、石油プラントＰが有するフィールド機器である第１バルブＶ１～第１５バルブＶ１５（以下、単にバルブＶ１～Ｖ１５ともいう）の状態を監視する。
【0018】
石油プラントＰは、重油を精製して石油を生産する施設である。石油プラントＰは、バルブＶ１～Ｖ１５と、バルブＶ１～Ｖ１５を制御するコントローラＰ１と、を備える。バルブＶ１～Ｖ１５は、石油プラントＰが備える不図示の配管を流れる重油、石油などの油の流量を制御するために設けられている。コントローラＰ１は、石油プラントＰが有する各種センサから、この各種センサが測定したバルブＶ１～Ｖ１５それぞれの状態を表す各種の測定値を取得する。コントローラＰ１は、取得した各種の測定値の少なくとも一部の測定値をフィードバック値として、バルブＶ１～Ｖ１５それぞれの弁開度をフィードバック制御する。バルブＶ１～Ｖ１５は、流量制御弁であってもよく、この場合、コントローラＰ１は、流量を指定する制御量をバルブＶ１～Ｖ１５に供給する。コントローラＰ１は、取得した測定値及び出力した制御量をリアルタイムで状態監視装置１０に供給する。つまり、コントローラＰ１は、測定値及び制御量を取得した又は出力した時点で状態監視装置１０に出力する。
【0019】
状態監視装置１０は、コンピュータなどからなり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサ１１と、プロセッサ１１のメインメモリとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）１２と、不揮発性の記憶装置１３と、を備える。状態監視装置１０は、さらに、各種画像を表示する表示装置１４と、石油プラントＰに接続されたＩ／Ｏ（Input/Output）１５と、石油プラントＰのオペレータである状態監視装置１０のユーザからの入力操作を受け付ける操作装置１６と、を備える。Ｉ／Ｏ（Input/Output）１５は、ＬＡＮ（Local Area Network）又はインターネットなどのネットワークを介して石油プラントＰに接続されてもよい。操作装置１６は、キーボード、マウス、又は、タッチパネルなどの操作装置を含む。
【0020】
記憶装置１３は、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリなどを含んで構成され、状態監視プログラムを記憶している。記憶装置１３は、状態監視プログラムを記憶した非一時的なコンピュータが読取り可能な記憶媒体ともいえる。プロセッサ１１は、記憶装置１３が記憶している状態監視プログラムを実行する。これにより、プロセッサ１１は、図２に示す状態量取得部１１Ａ、時系列データ取得部１１Ｂ、非正常特定部１１Ｃ、表示制御部１１Ｄとして動作する。なお、各部１１Ａ～１１Ｄのハードウェ構成は、任意であり、各部１１Ａ～１１Ｄの少なくとも一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの他の回路により構成されてもよい。
【0021】
図２に示す状態量取得部１１Ａは、石油プラントＰのコントローラＰ１から供給される、上記測定値及び制御量をＩ／Ｏ１５を介して取得する。状態量取得部１１Ａは、取得した情報に基づいて、バルブＶ１～Ｖ１５それぞれごとにその状態を示す状態量Ａ～Ｈを取得する。状態量Ａ～Ｈは、バルブＶ１～Ｖ１５の異常を検知するためのものとして任意のものが採用される。状態量Ａ～Ｈは、１日ごとに状態量取得部１１Ａに取得される。状態量Ａ～Ｈは、例えば、バルブの１日の摺動距離積算値、バルブの１日の全閉回数、バルブの１日の最大摩擦力、バルブの１日の反転動作回数、及び、バルブのスティックスリップの１日の最大の大きさを含む。状態量Ａ～Ｈは、正常時において変動が少ない又はないものである。
【0022】
例えば、状態量取得部１１Ａは、コントローラＰ１がロータリエンコーダなどにより測定及び出力したバルブＶ１の弁体の回転角を、Ｉ／Ｏ１５を介して取得し、取得した回転角に基づいて第１バルブＶ１の弁体の摺動距離を導出する。なお、導出は、式を使った算出、及び、予め用意されたテーブルの参照による取得との両者を含む（以下、導出について同じ）。状態量取得部１１Ａは、導出した摺動距離の１日の合計を求め、これにより摺動距離積算値を取得する。同様に、状態量取得部１１Ａは、バルブＶ２～Ｖ１５それぞれについても、摺動距離積算値を取得する。
【0023】
例えば、状態量取得部１１Ａは、コントローラＰ１により第１バルブＶ１が全閉されたことを示す制御量をＩ／Ｏ１５を介して取得し、この制御量の１日の取得回数をカウントし、カウントした取得回数を第１バルブＶ１の全閉回数として取得する。同様に、状態量取得部１１Ａは、バルブＶ２～Ｖ１５それぞれについても、全閉回数を取得する。
【0024】
例えば、状態量取得部１１Ａは、コントローラＰ１が摩擦を測定するセンサなどにより測定及び出力した第１バルブＶ１の弁体と弁座との動摩擦力を、弁体が動くたびにＩ／Ｏ１５を介して取得する。状態量取得部１１Ａは、取得した１日の動摩擦力のうち最大のものを最大摩擦力として取得する。同様に、状態量取得部１１Ａは、バルブＶ２～Ｖ１５それぞれについても、最大摩擦力を取得する。
【0025】
上記と同様に、状態量取得部１１Ａは、バルブＶ１～Ｖ１５それぞれの反転動作回数、及び、スティックスリップの１日の最大の大きさなども、コントローラＰ１からの測定値及び制御量に基づいて取得する。
【0026】
状態量取得部１１Ａは、状態量Ａ～Ｈを１日ごとに取得し、取得した状態量Ａ～Ｈを個別に記憶装置１３に時系列順に記録していく。例えば、状態量取得部１１Ａは、記録時の日付のデータに対応付けて状態量Ａ～Ｈを記憶装置１３に記録していく。このような処理により、記憶装置１３には、バルブＶ１～Ｖ１５ごとかつ状態量Ａ～Ｈごとに状態量の時間変化を示す時系列データが記録されることになる。なお、後述のように、状態量Ａ～Ｈに基づいて、移動平均値が導出される。この移動平均値もバルブＶ１～Ｖ１５の状態を表す。従って、この移動平均値も、状態量の１種である。状態量Ａ～Ｈは、移動平均値の基となる値であり、オリジナルの状態量ともいえる。このオリジナルの状態量の時系列データを、オリジナル時系列データともいう。図３に、記憶装置１３に記憶された、最大摩擦力としての状態量Ｃの時間変化を示すオリジナル時系列データの内容を示す。図３に示すように、ここでは、２０２１年６月３日から６月２４日までの状態量Ｃのオリジナル時系列データが記憶装置１３に記録される。ここでは、他の状態量Ａ等についても、２０２１年６月３日から６月２４日までの各状態量のオリジナル時系列データが記憶装置１３に記録されるものとする。
【0027】
図２に示す時系列データ取得部１１Ｂは、任意のタイミング（例えば、後述の監視ウィンドウ９０の表示指示があったタイミング）で、記憶装置１３が記憶するオリジナル時系列データをこの記憶装置１３から取得する。時系列データ取得部１１Ｂは、取得したオリジナル時系列データに基づいて、時系列に沿って順次ずらした複数の一定区間それぞれの状態量の移動平均値を求める。この複数の一定区間は、ここでは、それぞれが３日分つまり３つの状態量が含まれる期間であって、１日ずつ順次ずらした区間である。時系列データ取得部１１Ｂは、例えば、図３に示す状態量Ｃのオリジナル時系列データに基づいて、連続する３日分の状態量Ｃの単純移動平均値を、当該３日の最後の日の移動平均値として導出し、図３に示すように当該最後の日に対応して記憶装置１３に記録する。例えば、時系列データ取得部１１Ｂは、２０２１年６月３日から６月５日までの３つの状態量Ｃ（２０．８、１９．９、２０．５）の平均値（２０．４）を２０２１年６月５日の移動平均値として記憶装置１３に記録する。２０２１年６月４日から６月６日までの３つの状態量Ｃ（１９．９、２０．５、１９．６）の平均値（２０．０）を２０２１年６月６日の移動平均値として記憶装置１３に記録する。時系列データ取得部１１Ｂは、このようにして、状態量Ｃの移動平均値の時間変化を示す時系列データを移動平均時系列データとして取得して記憶装置１３に記録する。同様にして、時系列データ取得部１１Ｂは、他の状態量である状態量Ａなどのそれぞれの移動平均値の時間変化を示す時系列データを各バルブＶ１～Ｖ１５それぞれの状態量Ａ～Ｈそれぞれごとに移動平均時系列データとして取得して記憶装置１３に記録する。上述のように、この移動平均値は、状態量Ａ～Ｈと同様にバルブの状態を表す状態量でもある。
【0028】
図２に示す非正常特定部１１Ｃは、時系列データ取得部１１Ｂにより取得された複数の移動平均時系列データのうち、状態量（ここでは移動平均値）の時間変化が予め定められた基準を満たす非正常期間を有する移動平均時系列データを非正常時系列データとして特定し、非正常期間を有さない移動平均時系列データを正常時系列データとして特定する。非正常期間は、状態量の傾向が変化した（例えば、一定の傾向が、上昇傾向又は下降傾向に変化した）傾向変化の期間でもある。
【0029】
非正常特定部１１Ｃは、図４に示す非正常特定処理を任意のタイミング（例えば、後述の監視ウィンドウ９０の表示指示があったタイミング）で実行することで上記特定を行う。この非正常特定処理は、バルブＶ１～Ｖ１５それぞれの各状態量Ａ～Ｈの移動平均時系列データそれぞれを処理対象にして、移動平均時系列データの数分、個別に順次繰り返して実行される。
【0030】
図４の非正常特定処理において、非正常特定部１１Ｃは、まず、処理対象の移動平均時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の区間から、１つ前の移動平均値（状態量）に対して上昇している移動平均値の個数が４つ以上である区間を検出する（ステップＳ１１）。
【0031】
処理対象の移動平均時系列データが図５に示すものである場合、非正常特定部１１Ｃは、ステップＳ１１において、各移動平均値がその１つ上（１つ前）の移動平均値に対して上昇しているか下降しているかを特定し、特定した結果を各移動平均値にそれぞれ対応付けて記憶装置１３に格納する（図５の「変化種別」参照）。その後、非正常特定部１１Ｃは、各移動平均値について、その移動平均値と、その移動平均値よりも前４つ分の移動平均値とのそれぞれの上昇／下降をカウントする。例えば、図５のインデックス８～１２の区間では、上昇が２つ、下降が３つとカウントされる。カウント結果は、前記「その移動平均値」に対応付けて記憶装置１３に記録される（図５の「上昇下降カウント結果」の欄参照）。
【0032】
その後、非正常特定部１１Ｃは、上記区間を「非正常」と特定し、この区間以外の区間を「正常」と特定する（ステップＳ１２）。非正常特定部１１Ｃは、カウント結果で上昇４つ以上の移動平均値（インデックス１７～２０）に「非正常」の情報を対応付けて記憶装置１３に格納する（「正常／非正常」の欄参照）。非正常特定部１１Ｃは、それ以外の移動平均値に「正常」の情報を対応付けて記憶装置１３に格納する（「正常／非正常」の欄参照）。
【0033】
図６は、図５のオリジナル時系列データ及び移動平均時系列データの各グラフを示す図である。各グラフは、表示制御部１１Ｄにより、オリジナル時系列データ、移動平均時系列データ、及び、上記「正常」／「非正常」のデータに基づいて、図６に示すような態様で表示装置１４に表示される。移動平均時系列データの黒丸は、「非正常」が対応付けられた移動平均値を示しており、この移動平均値以前の一定期間（この移動平均値を含め５日分の期間）が、非正常期間であることが表される。黒丸は、この一定期間における移動平均値すべてに付されてもよい（他のグラフでも同様）。図６に示すように、上昇が４つ以上の区間（上昇頻度が高い区間）では、移動平均値が上昇傾向にある。つまり、ステップＳ１１及びＳ１２により、移動平均値が上昇傾向にある区間を非正常期間として検出することができる。
【0034】
その後、非正常特定部１１Ｃは、処理対象の移動平均時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の区間から、１つ前の移動平均値（状態量）に対して下降している移動平均値の個数が４つ以上である区間を検出する（ステップＳ１３）。その後、非正常特定部１１Ｃは、検出した区間を「非正常」と特定し、この区間以外の区間を「正常」と特定する（ステップＳ１４）。
【0035】
ステップＳ１３及びＳ１４の具体例は、上記ステップＳ１１及びＳ１２での説明に準じる（「上昇」を「下降」に変更すればよい）。処理対象の移動平均時系列データが図７に示すものである場合、インデックス１６～２０の移動平均値に「非正常」の情報が対応付けられる。図８は、図７のオリジナル時系列データ及び移動平均時系列データの各グラフを示す図である。各グラフは、表示制御部１１Ｄにより、オリジナル時系列データ、移動平均時系列データ、及び、上記「正常」／「非正常」のデータに基づいて、図８に示すような態様で表示装置１４に表示される。移動平均時系列データの黒丸は、「非正常」が対応付けられた移動平均値を示しており、この移動平均値以前の一定期間（この移動平均値を含め５日分の期間）が、非正常期間であることが表される。図８に示すように、下降が４つ以上の区間（下降頻度が高い区間）では、移動平均値が下降傾向にある。つまり、ステップＳ１３及びＳ１４により、移動平均値が下降傾向にある区間を非正常期間として検出することができる。
【0036】
その後、非正常特定部１１Ｃは、移動平均時系列データの移動平均値に基づいて、標準偏差を導出する（ステップＳ１５）。非正常特定部１１Ｃは、移動平均値の導出と同様に、移動平均時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の区間それぞれの移動平均値の集合の各標準偏差を導出する。この複数の区間は、ここでは、それぞれが５日分つまり５つの移動平均値が含まれる期間であって、１日ずつ順次ずらした区間である。非正常特定部１１Ｃは、図９に示す移動平均時系列データを処理対象とする場合、当該移動平均時系列データに基づいて、連続する５日分の移動平均値の標準偏差を、当該５日の最後の日の標準偏差として導出し、当該最後の日の移動平均値に対応付けて記憶装置１３に記録する。例えば、非正常特定部１１Ｃは、２０２１年６月５日から６月９日までの５つの移動平均値の標準偏差を２０２１年６月９日の標準偏差として導出する。
【0037】
その後、非正常特定部１１Ｃは、導出した標準偏差の時間変化（１日ごとの変遷）において、時系列に沿って順次ずらした複数の区間のうち、１つ前の標準偏差に対して上昇している標準偏差の個数が４つ以上となっている区間を検出する（ステップＳ１６）。その後、非正常特定部１１Ｃは、検出した区間を「非正常」と特定し、この区間以外の区間を「正常」と特定する（ステップＳ１７）。
【0038】
ステップＳ１６及びＳ１７の具体例は、上記ステップＳ１１及びＳ１２での説明に準じる（「移動平均値」を「標準偏差」に変更すればよい）。前記の複数の区間は、それぞれが標準偏差５つ分の区間で、１日ずつずれた区間である。処理対象の標準偏差が図９に示すものである場合、インデックス１０、及び、１６～２０の移動平均値が「非正常」となる。図１０は、図９のオリジナル時系列データ及び移動平均時系列データの各グラフを示す図である。後述のように、オリジナル時系列データ及び移動平均時系列データの各グラフは、表示制御部１１Ｄにより、オリジナル時系列データ、移動平均時系列データ、及び、上記「正常」／「非正常」のデータに基づいて、図１０に示すような態様で表示装置１４に表示される。移動平均時系列データの黒丸は、上昇の標準偏差が４つ以上のカウント結果つまり「非正常」が対応付けられた移動平均値を示しており、この移動平均値以前の一定期間（この移動平均値を含め５日分の期間）が、非正常期間であることが表される。図１０に示すように、標準偏差の上昇が４つ以上の区間、つまり、図１１に示すように標準偏差の上昇頻度が大きい区間では、移動平均値の散らばり具合が拡大傾向にあり、移動平均値が時間経過とともに振動している場合にその振幅（例えば、状態量の時間変化における極値と正常時における移動平均値の平均との差）が徐々に大きくなる。ステップＳ１６及びＳ１７により、時間経過とともに振幅が徐々に大きくなる区間を非正常期間として検出することができる。なお、図１１のグラフも図１０のグラフとともに表示装置１４に表示されてもよい。
【0039】
その後、非正常特定部１１Ｃは、記憶装置１３に記録されている非正常期間データベースを更新する（ステップＳ１８）。非正常期間データベースは、図１２に示すように、バルブＶ１～Ｖ１５それぞれの状態量Ａ～Ｈそれぞれに対応付けて、非正常期間の「有り」又は「無し」を示す非正常期間情報が格納されている。ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１６の全てで前記の区間が検出されなかった場合つまり「非正常」が無い場合、今回の処理対象の移動平均時系列データは、非正常期間を含まない正常時系列データ（移動平均の変動が許容範囲内の時系列データであり、例えば、変動のない時系列データ）である。この場合、非正常特定部１１Ｃは、非正常期間データベースにおける、処理対象の移動平均時系列データの状態量に対応する非正常期間情報を「無し」に更新する。他方、ステップＳ１１、Ｓ１３、Ｓ１６の少なくとも１つで前記の区間が検出された場合つまり「非正常」がある場合、今回の処理対象の移動平均時系列データは、非正常期間を含む非正常時系列データである。この場合、非正常特定部１１Ｃは、非正常期間データベースにおける、処理対象の移動平均時系列データの状態量に対応する非正常期間情報を「有り」に更新する。
【0040】
上記一連の処理により、非正常特定部１１Ｃは、処理対象の移動平均時系列データを正常時系列データと非正常時系列データとのいずれかに特定する。なお、ステップＳ１１～Ｓ１２、ステップＳ１３～Ｓ１４、及び、ステップＳ１５～Ｓ１７のいずれかを省略してもよい。
【0041】
図２の表示制御部１１Ｄは、ユーザが、バルブＶ１～Ｖ１５の状態を監視するための監視ウィンドウ９０の表示指示を操作装置１６に対して行ったときに、表示装置１５に図１３に示す監視ウィンドウ９０を表示する。監視ウィンドウ９０は、ダッシュボード画像９１と、時系列データの処理条件を入力する入力領域９５と、を備える。なお、図１３では、第８バルブが欠損している。以下で説明する画像の表示制御は、表示制御部１１Ｄにより行われる。表示制御に必要なデータは、記憶装置１３に記憶されているものとする。
【0042】
ダッシュボード画像９１には、非正常期間のあったバルブ（上記で「非正常」が記録された時系列データに対応するバルブ）の割合などを表示する円グラフ９１Ａが表示されている。
【0043】
ダッシュボード画像９１は、さらに、バルブＶ１～Ｖ１５それぞれの各状態量Ａ～Ｈをそれぞれ表す複数の状態量画像（「有り」、「無し」などのセル）９１ＢＡを一覧表示している一覧表示画像９１Ｂを含む。一覧表示画像９１Ｂは、スクロールバーによりスクロール可能に表示されている。複数の状態量画像９１ＢＡは、縦軸をバルブの種類、横軸を状態量の種類としたマトリクス状に一覧表示されている。縦軸には、バルブＶ１～Ｖ１５それぞれをその名称により表す機器画像（「第１バルブ」といった機器名の画像）９１ＢＢが縦方向に一列に一覧表示されている。横軸には、状態量の種類をその名称により表す種類画像（「状態量Ａ」といった画像）９１ＢＣが横方向に一列に一覧表示されている。状態量画像９１ＢＡは、縦軸と横軸とに対する相対位置により状態量を表している。つまり、状態量画像９１ＢＡが表す状態量は、前記相対位置により、どのバルブの状態量か、及び、状態量Ａ～Ｈのどれであるかが識別される。なお、縦軸と横軸を反対としてもよい。
【0044】
状態量画像９３ＢＡは、ここでは、当該状態量９３ＢＡが表す状態量の時系列データに非正常期間が含まれるか否かを表す「有り」、「無し」などで表現されている。表示制御部１１Ｄは、記憶装置１３の非正常期間データベースを参照して「有り」、「無し」を特定する。バルブ名と状態量名とのうちの少なくとも一方を示す文字列によって表現されてもよい。この場合、縦軸及び横軸の少なくとも一方は無くてもよい。状態量画像９３ＢＡは、無地であってよい。この場合、上記相対位置により状態量を表すため縦軸及び横軸が必要となる。なお、「有り」の状態量画像９１ＢＡ（例えば、第６バルブＶ６の状態量Ｃを表す状態量画像９１ＢＡ）、つまり、非正常期間のある状態量を表す状態量画像９１ＢＡは第１表示態様で表示されている。「無し」の状態量画像９１ＢＡ（例えば、第６バルブＶ６の状態量Ａを表す状態量画像９１ＢＡ）、つまり、非正常期間のない状態量を表す状態量画像９１ＢＡは、第１表示態様とは異なる第２表示態様で表示されている。表示態様が異なるとは、「有り」、「無し」といった文字（その画像に必要な要素）の色又はセル内の前記文字以外の部分である背景（色、図柄など）が異なっていることを含む。例えば、第１表示態様は、セル内の背景色が白になっている態様で、第２表示態様は、セル内の背景色がピンクになっている態様である。このように、非正常期間の有無で表示態様を変えることで、非正常期間の有無がユーザに対して分かりやすく報知される。
【0045】
ユーザは、操作装置１６を使用して、複数の状態量画像９１ＢＡ及び複数の機器画像９１ＢＢのうちのいずれかを選択することができる。ここでは、第６バルブＶ６に関する状態量画像９１ＢＡ又は機器画像９１ＢＢが選択されたものとする。その場合、図１４に示すように、第６バルブＶ６のタブ９２Ａが新たに生成され、当該タブ９２Ａを備える第６バルブ画像９２がダッシュボード画像９１に変えて表示される。なお、ダッシュボード画像９１への表示切替は、ダッシュボード画像９１のタブ９１Ｃの選択により行われる。
【0046】
第６バルブ画像９２は、状態量Ａ～Ｈをそれぞれ表す状態量種類画像９２Ｂと、第６バルブ画像９２の状態量Ａ～Ｈそれぞれの時系列データ（オリジナル時系列データ及び移動平均時系列データ）のグラフを縦方向に並べて一覧表示するグラフ画像９２Ｃと、を備える。グラフ画像９２Ｃは、スクロール表示される。これにより、ユーザは、一覧表示されるグラフ同士を比較しやすい。状態量種類画像９２Ｂのうちのいずれかがユーザにより選択されると、選択された状態量種類画像９２Ｂが表す状態量の時系列データのグラフが表示されるようにグラフ画像９２Ｃがスクロールする。
【0047】
図１５に示すように、第６バルブＶ６を表す機器画像９１ＢＢが選択されて第６バルブ画像９２が表示される場合、グラフ画像９２Ｃについては、その上端部分である先頭部分が最初に表示される。他方、第６バルブＶ６に対応する状態量画像９１ＢＡが選択されて第６バルブ画像９２が表示される場合、グラフ画像９２Ｃについては、選択された状態量画像９１ＢＡが表す状態量の時系列データのグラフが最初に表示される。図１５に示すように、状態量Ｃを表す状態量画像９１ＢＡが選択された場合、状態量Ｃの時系列データのグラフが最初に表示される。このような表示により、選択された状態量画像９１ＢＡが表す状態量のグラフをユーザが手動で探す手間が軽減される。ここで、第６バルブＶ６の状態量Ｃを表す状態量画像９１ＢＡは「有り」となっており、状態量Ｃの時系列データは、図６、８及び１０の態様で表示される。つまり、黒丸により、非正常期間の部分とそれ以外の正常期間の部分とを異なる表示態様としたグラフが表示される。これにより、ユーザは、非正常期間を容易に特定できる。ユーザは、このグラフを確認して、その後の対処などを検討する。非正常期間の部分の表示態様とそれ以外の正常期間の部分の表示態様とを異ならせる具体的手段は、任意である。例えば、グラフそのものの色彩及び又は形状を異ならせればよい。より詳細には、上記黒丸を付すことの他、黒丸とは異なる形状の画像を付してもよいし、グラフの色、太さ、及びパターン（実線、点線、一点鎖線など）の少なくとも１つを変えてもよい。
【0048】
状態量Ｃの時系列データのグラフの横には、ユーザにより選択されたときに、石油プラントＰのコントローラＰ１に設定されている、バルブＶ１～Ｖ１５それぞれの制御態様を示す制御パラメータ（設定流量など）を変更するための画面に移行するメンテナンス指定画像９３Ａが配置されている。メンテナンス指定画像９３Ａがユーザにより指定された場合、表示制御部１１Ｄは、パラメータ設定画像を表示し、制御パラメータの変更があった場合には、新たな制御パラメータをＩ／Ｏ１５を介してコントローラＰ１に設定してもよい。
【0049】
状態量Ｃの時系列データのグラフの横には、第６バルブＶ６に対する対処を近日中に行う必要がある旨を表す画像９３Ｂ、当該状態量Ｃの経過を観察する旨を表す画像９３Ｃ、及び、当該状態量Ｃの経過を観察する必要がなく対処も必要ない旨を表す画像９３Ｄも表示されている。画像９３Ｂがユーザにより選択された場合には、ダッシュボード画像９１のタブ９１Ｃが選択されたことで再度表示される一覧表示画像９１Ｂにおける、第６バルブＶ６の状態量Ｃを表す状態量画像９１ＢＡ及び第６バルブＶ６を表す機器画像９１ＢＢのうちの少なくとも前者の表示態様が上記第１及び第２表示態様とは異なる第３表示態様に変更される。例えば、各表示態様をセルの色とし、第２表示態様を白色として、第１表示態様をオレンジ又はピンクとし、第３表示態様を赤とする。このように、第３表示態様を最も濃い色とすることで、緊急性をユーザに報知できる。画像９３Ｃが選択された場合、第６バルブＶ６の状態量Ｃを表す状態量画像９１ＢＡ及び第６バルブＶ６を表す機器画像９１ＢＢの表示態様は変更されない。画像９３Ｄが選択された場合、第６バルブＶ６の状態量Ｃを表す状態量画像９１ＢＡ及び第６バルブＶ６を表す機器画像９１ＢＢの表示態様が第１表示態様に変更される。この場合、状態量画像は、「無し」に変更されてもよい。これにより、問題の無い非正常期間についての報知が継続されることが抑制される。なお、他の状態量について非正常期間がある場合、機器画像９１ＢＢの表示態様については、第１表示態様に変更しないとよい。
【0050】
図１３の入力領域９５には、時系列データ取得部１１Ｂ、非正常特定部１１Ｃなどが処理する処理条件がユーザにより入力される。当該入力は、操作装置１６により行われる。「期間」及び「終了日時」が入力されることにより、「分析期間」が定まる。時系列データ取得部１１Ｂ、非正常特定部１１Ｃなどは、この分析期間の時系列データを使用して処理を行う。「移動平均サンプル数」は、移動平均値を導出するときの基となるオリジナルの状態量の数である。「標準偏差サンプル数」は、標準偏差を導出するときの基となる移動平均値の数である。これら入力値を適切に管理することで、状態の監視を長期的視野で行うか、短期的視野で行うかを切り替えることができ、非正常期間の特定などの精度も良くなる。
【0051】
以上説明したように、本実施の形態では、状態量の時間変化を示す時系列データに基づいて、状態量の時間変化の振動振幅（例えば、正常時の状態量の平均値との差）が時間経過とともに大きくなっている期間（図１１）が、状態量の時間変化が正常でない非正常期間として特定されるので、状態量の変化率が所定の閾値を超えたか否かという判別以外の方法で非正常期間が特定される。例えば、状態量がバルブの最大摩擦力の場合、バルブが破損などして、最大摩擦力が安定せずにその振動振幅が時間経過とともに大きくなることがある。このとき、最大摩擦力の変化率は、それほど大きくならない場合もある。このように本実施形態によれば、変化率と閾値との比較では特定できない非正常期間を特定することもできる。
【0052】
本実施形態では、非正常特定部１１Ｃが、前記時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の第１区間それぞれの状態量の集合の各標準偏差を導出し、当該導出により得られた前記標準偏差の時間変化において、時系列に沿って順次ずらした複数の第２区間のうち、１つ前の前記標準偏差に対して上昇している前記標準偏差の個数が第１基準以上となっている第２区間を前記非正常期間として特定する（図４のステップＳ１６及びＳ１７）。これにより、状態量の変化率が所定の閾値を超えたか否かという判別以外の方法で非正常期間が特定される。このような構成によれば、状態量の変化の傾きが、時間とともに大きくなっていく期間も非正常期間として特定することができる場合がある。状態量の時間変化の振動振幅が時間経過とともに大きくなっている期間の特定は、他の方法であってもよい。例えば、状態量の時間変化の極大値が時間経過とともに大きくなっている、又は極小値が時間経過とともに小さくなっていることを検出することで非正常期間を特定してもよい。
【0053】
本実施形態では、非正常特定部１１Ｃが、前記時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の第３区間のうち、１つ前の前記状態量に対して上昇している前記状態量の個数が第２基準以上である第３区間を前記非正常期間として特定する（図４のステップＳ１１及びＳ１２）。これにより、状態量が上昇傾向となっている非正常期間も特定することができる。
【0054】
本実施形態では、非正常特定部１１Ｃが、前記時系列データにおける時系列に沿って順次ずらした複数の第３区間のうち、１つ前の前記状態量に対して下降している前記状態量の個数が第３基準以上である第４区間を前記非正常期間として特定する（図４のステップＳ１３及びＳ１４）。これにより、状態量が下降傾向となっている非正常期間も特定することができる。
【0055】
また、状態量は、上記オリジナルの状態量でもよいが、オリジナルの状態量に基づく移動平均値の方が好ましい。これにより、ノイズ的な状態量により非正常期間が誤検出されることが抑制される。
【0056】
また、表示制御部１１Ｄは、時系列データのグラフを表示し、当該グラフの前記非正常期間を表す部分を前記非正常期間以外の正常期間を表す部分と異なる表示態様（黒丸を付した態様）で表示装置に表示する。これにより、グラフにおける非正常期間の部分がユーザにわかりやすく報知される。なお、「異なる表示態様」は、上記黒丸などの図形（例えば、物理量を示すポイントであって正常時とは異なる形状のもの）を付するほか、色を異ならせる、太さを異ならせる、点線、実線などの線種を異ならせることなどを含む。
【0057】
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る、上記の実施の形態に対する様々な変更が含まれる。
【0058】
例えば、本発明は、バルブ以外のフィールド機器を監視する技術一般に適用可能である。フィールド機器は、各種のプラントを構成するプラント機器を含む。フィールド機器は、流量計などの各種センサであってもよい。監視されるフィールド機器の状態量は、例えば、そのフィールド機器の状態をそのフィールド機器に取り付けられたセンサなどで測定した値、そのフィールド機器に入力される制御量又は情報、又は、フィールド機器自身が測定した測定値などとすることができる。さらに、状態量は、流量、圧力、温度、振動など、連続的に変化する物理量又はその移動平均値などであってもよい。このような物理量の時間変化の振動振幅が時間経過とともに大きくなっている期間が特定されること（図４のステップＳ１６及びＳ１７参照）で、ハンチング現象、共振などによる非正常期間が特定される。状態量は、オリジナルの状態量から、移動平均値以外の値として導出された値であってもよい。時系列データ取得部１１Ｂは、状態監視装置外部に設けられた記憶部に格納された時系列データを取得してもよい。時系列データのグラフは、移動平均時系列データのグラフのみであってもよい。オリジナル時系列データに基づいて、非正常期間の特定などの上記各種処理が行われてもよい。この場合、時系列データのグラフは、オリジナル時系列データのグラフのみであってもよい。
【符号の説明】
【0059】
１０…状態監視装置、１１…プロセッサ、１１Ｂ…時系列データ取得部、１１Ｃ…非正常特定部、１１Ｄ…表示制御部、１３…記憶装置、１４…表示装置、１６…操作装置、９１Ｂ…一覧表示画像、９１ＢＡ…状態量画像、９１ＢＢ…機器画像、９１ＢＣ…種類画像、９２Ｃ…グラフ画像、９３Ｂ～９３Ｄ…画像。
【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】
【図15】