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TWI711911B - 異常監視裝置及異常監視方法 - Google Patents

異常監視裝置及異常監視方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種能夠容易驗證異常判定結果的有效性之異常監視技術。在異常監視裝置(300)中，異常度顯示部(100)顯示系統的異常度的時序資料。判定結果顯示部(110)顯示系統為正常狀態或異常狀態中的任一狀態之判定結果。製程資料選擇部(70)使操作員從與系統的狀態有關之複數個製程值中選擇應閱覧之製程值。原始資料顯示部(80)及統計處理後資料顯示部(90)顯示與系統的狀態有關之製程值的時序資料。

Description

異常監視裝置及異常監視方法
本申請主張基於2018年3月20日申請之日本專利申請第2018-053117號之優先權。該日本申請的全部內容藉由參閱援用於本說明書中。
本發明係有關一種異常監視裝置及異常監視方法。
有一種系統，其藉由對製程資料的圖案進行分析/監視而檢測由鍋爐的各種配管的噴破所引起之高壓蒸汽或高壓水的洩漏等異常。一般而言，設備(plant)的異常檢測系統對多數的製程資料實施統計處理，評價該等製程資料的圖案與正常時的圖案相差哪種程度來計算異常度，並根據異常度的大小來判定係正常還是異常。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本特開2017-211839號公報
這種異常檢測系統為了提高異常檢測性能而將複數種 類的製程資料進行組合來綜合性地輸出異常判定結果。因此，操作員難以掌握在哪個製程資料中產生哪種圖案變化之結果而被判定為異常。在由異常檢測系統告知異常時，操作員無法確認各個製程資料的圖案來驗證異常判定結果的有效性，有時操作員會猶豫作出是啟動還是停止設備之最終判斷。
本發明的一態樣的例示性目的之一在於提供一種能夠容易驗證異常判定結果的有效性之異常監視技術。
為了解決上述問題，本發明的一態樣的異常監視裝置包括：異常度顯示部，顯示系統的異常度的時序(time series)資料；及製程資料顯示部，顯示與前述系統的狀態有關之製程值的時序資料。
依該態樣，能夠個別地閱覽系統的製程值的時序資料來確認異常判定的有效性。
本發明的另一態樣係異常監視方法。該方法包括：異常度顯示步驟，顯示系統的異常度的時序資料；及製程資料顯示步驟，顯示與前述系統的狀態有關之製程值的時序資料。
另外，將以上構成要素的任意組合或本發明的構成要素或表現在方法、裝置、系統、電腦程式、資料結構、記錄媒體等之間相互替換者，亦作為本發明的態樣而有效。
依本發明，能夠容易驗證異常判定結果的有效性。
以下，基於較佳實施形態並參閱圖式對本發明進行說明。對各圖式所示之相同或等同的構成要素、構件、處理標註相同符號，並適當省略重複說明。又，實施形態並非限定發明者，而是例示，實施形態中所記述之所有特徵或其組合並不一定是發明的本質性者。 圖1係本實施形態之異常監視裝置300的構成圖。異常監視裝置300用以監視化學設備或電力設備等製程系系統的異常。異常監視裝置300包括製程資料獲取部10、異常檢測用資料選擇部20、統計處理部30、異常度計算部40、正常/異常判定部50、選擇對象顯示部60、製程資料選擇部70、原始資料顯示部80、統計處理後資料顯示部90、異常度顯示部100、判定結果顯示部110及貢獻度顯示部120。 圖2係用以說明異常監視裝置300的畫面例之圖。參閱圖2的畫面例對圖1的異常監視裝置300的各構成進行說明。 製程資料獲取部10從製程系系統的感測器或測量機器以時序資料形式獲取複數個製程值。異常檢測用資料選擇部20在由製程資料獲取部10獲取之複數個製程值中選擇用於特定的異常檢測中之製程值。例如，當檢測由鍋爐的各種配管的噴破所引起之高壓蒸汽或高壓水的洩漏等異常時，選擇若干個用於噴破檢測中之製程值。 統計處理部30對由異常檢測用資料選擇部20選擇之異常檢測用的各製程值進行統計處理，並將統計處理後的各製程值供給到異常度計算部40。 異常度計算部40綜合評價統計處理後的各製程值來計算異常度。評價各製程值的時序圖案與正常時的圖案相差哪種程度，藉由對表示各製程值的異常程度之評價值進行權重加算來進行綜合評價，從而計算最終的異常度。 異常度顯示部100將由異常度計算部40計算之異常度以圖形(graph)顯示於畫面。圖2的異常度圖形200係由異常度顯示部100顯示之異常度的時序資料，作為一例，以圖形顯示過去24小時的異常度的履歷。又，圖2的異常度指示器210係以原始資料表示現在的異常度者。 正常/異常判定部50將由異常度計算部40計算之異常度與判斷基準進行對照來判定系統為正常狀態還是異常狀態。 判定結果顯示部110將基於正常/異常判定部50之判定結果顯示於畫面。關於圖2的判定窗口220，正常狀態時例如顯示藍色，異常狀態時例如以紅色顯示。 藉由在判定窗口220中以二值表示正常還是異常的判定結果，操作員容易掌握異常之情況。又，即使在判定窗口220中表示為正常之情況下，操作員觀察異常度指示器210便能夠以模擬值確認異常度的指標，因此即使是相同之正常判定，亦能夠區別是離異常遠的正常狀態還是臨近異常的正常狀態。 選擇對象顯示部60以列表形式等一覽顯示由製程資料獲取部10獲取之複數個製程值，並在列表內強調顯示由異常檢測用資料選擇部20選擇之異常檢測用的製程值。 圖2的選擇窗口260係由選擇對象顯示部60顯示之複數個製程值的列表，窗口內的項目能夠藉由上下滾動來實現無法完全顯示之部分的閱覽。在該例子中，在製程值A～L中，製程值B、D、F、G、J被異常檢測用資料選擇部20選擇而用於異常值的計算中，且該等製程值被強調顯示。藉由如此強調顯示，操作員容易選擇用於異常度的評價中之製程值。 另外，亦可以在選擇窗口260中僅顯示用於異常值的計算中之製程值，其以外的製程值則能夠從另一窗口中選擇。 製程資料選擇部70從由選擇對象顯示部60一覽顯示之複數個製程值中選擇欲閱覧之製程值。操作員可以從在選擇窗口260中強調顯示之異常檢測用的製程值中選擇欲閱覧之製程值，亦可以從未被強調顯示之亦即未用於異常檢測中之製程值中選擇欲閱覧之製程值。 操作員能夠用滑鼠等從選擇窗口260中列出之複數個製程值中點擊選擇欲閱覧之製程值，若欲閱覽另一製程值，則再次用滑鼠點擊該製程值，便可切換。圖2表示在選擇窗口260中操作員選擇了異常檢測用的製程值F之例子。 製程資料選擇部70將由操作員選擇之製程值通知給原始資料顯示部80、統計處理後資料顯示部90、貢獻度顯示部120。原始資料顯示部80及統計處理後資料顯示部90作為製程資料顯示部發揮功能。 原始資料顯示部80從異常檢測用資料選擇部20獲取由操作員選擇之製程值的統計處理前的原始資料，並以圖形顯示於畫面。圖2的原始資料圖形230係以時序表示由操作員選擇之製程值F的原始資料之圖形。 統計處理後資料顯示部90從統計處理部30獲取由操作員選擇之製程值的統計處理後的資料，並以圖形顯示於畫面。圖2的統計處理後資料圖形240係以時序表示由操作員選擇之製程值F的統計處理後資料之圖形。 操作員能夠藉由參閱原始資料圖形230來觀察欲閱覧之製程值的統計處理前的原始資料的時間變化。操作員能夠藉由觀察原始資料來根據操作員的經驗或知識調查無法由統計處理後的資料掌握之製程系系統的征兆。又，操作員能夠藉由參閱統計處理後資料圖形240來以藉由統計處理萃取了應關注之特徵之狀態觀察製程值的時間變化，因此能夠容易在短時間內調查製程值中呈現之特徵性變化，能夠確實地提前判斷製程系系統的狀態。 另外，當操作員選擇了未以異常檢測用選擇之製程值時，原始資料顯示部80向製程資料獲取部10及統計處理部30供給未以異常檢測用選擇之製程值的原始資料，統計處理部30對未以異常檢測用選擇之製程值進行統計處理並向統計處理後資料顯示部90供給。 若操作員從顯示於選擇窗口260之異常檢測用的製程值中選擇欲閱覧之製程值，則與顯示異常度的時間變化之異常度圖形200並列地，欲閱覧之製程值的時間變化被顯示於原始資料圖形230及統計處理後資料圖形240。認為當異常度變化時，對異常度的計算產生了影響之製程值亦顯示出相同的時間變化。操作員將異常度圖形200與原始資料圖形230或統計處理後資料圖形240作對比來對異常度的時間變化與製程值的時間變化進行比較，從而能夠在視覺上掌握當前閱覧之製程值是否為對異常判定有貢獻者。 操作員藉由從顯示於選擇窗口260之異常檢測用的製程值中切換欲閱覧之製程值，能夠將用於異常度的計算中之複數個製程值逐次顯示於原始資料圖形230及統計處理後資料圖形240來確認當前閱覧之製程值是否為對異常判定有貢獻者。一般而言，用於異常度的計算中之所有製程值不一定都對異常判定有貢獻，又，即使在對異常判定有貢獻之情況下，貢獻哪種程度根據製程值而不同。操作員藉由在選擇窗口260中切換欲閱覧之製程值，能夠個別地調查各製程值的時間變化來個別地掌握對異常判定之影響的差異。 又，操作員藉由選擇顯示於選擇窗口260之未用於異常檢測中之製程值，能夠將不直接用於異常度的計算但操作員關注之製程值的時間變化顯示於原始資料圖形230及統計處理後資料圖形240並將其與異常度圖形200的異常度的時間變化作對比。一般而言，在製程系系統過渡到異常狀態之過程中，關於在未用於異常度的計算中之製程值亦會表示異常的值之情況較多。操作員能夠藉由選擇未直接用於異常度的計算但認為有關聯之製程值並觀察時間變化來判斷是否真正發生了異常或異常擴展到哪種程度。 另外，即使異常度圖形200並非表示異常度的特異性變化者，操作員亦能夠選擇顯示於選擇窗口260之製程值並將製程值的時間變化個別地顯示於原始資料圖形230及統計處理後資料圖形240來進行閱覧。藉此，即使異常度圖形200的異常度沒有特異性變化，亦能夠監視任一製程值是否發生了特異性變化來有助於異常檢測。 在該例子中，由於顯示於統計處理後資料圖形240之製程值F的時序資料係與顯示於異常度圖形200之異常度的時序資料類似之圖案，所以操作員能夠掌握製程值F對異常判定的貢獻大。若製程值F的時間變化中未出現表示異常之征兆，則可知製程值F對異常度的計算沒有貢獻。又，操作員藉由對顯示於原始資料圖形230之製程值F的統計處理前的原始資料的時序與顯示於統計處理後資料圖形240之製程值F的統計處理後資料的時序進行比較來觀察統計處理後資料中是否萃取有訊號的特徵，藉此亦能夠確認統計處理的有效性。 貢獻度顯示部120以貢獻率顯示由操作員選擇之製程值對異常度判定有哪種程度的貢獻。圖2的貢獻度窗口250表示由操作員選擇之製程值F的貢獻度為35%。亦可以將各製程的貢獻度與選擇窗口260中列出之製程值建立關聯而進行顯示。藉由在選擇窗口260顯示貢獻度，能夠迅速地發現貢獻度大的製程值。亦可以以圓形圖或長條圖顯示用於異常檢測中之各製程值的貢獻度。藉此，能夠容易判別各製程值的貢獻度的差異或大小。 在異常度的計算中使用複數個製程值之情況下，若異常擴展，則對其他製程值亦會出現其影響。因此，為了確認異常判定是否為誤報，操作員能夠從選擇窗口260選擇未直接用於異常度的計算中之製程值並顯示該製程值的時序圖案來確認異常判定不是誤報。 圖3係表示基於異常監視裝置300之異常監視處理的步驟之流程圖。 異常度顯示部100以圖形顯示異常度的履歷(S10)。判定結果顯示部110顯示判定系統為正常還是異常之結果(S12)。選擇對象顯示部60在製程值的列表中強調顯示用於異常度計算中之製程值(S14)。 製程資料選擇部70使操作員從列表中選擇欲個別地閱覧之製程值(S16)。原始資料顯示部80、統計處理後資料顯示部90分別將由操作員選擇之製程值的原始資料、統計處理後資料以時序顯示於圖形(S18)。 當由操作員選擇之製程值為用於異常檢測者時(S20的“是”)，貢獻度顯示部120顯示由操作員選擇之製程值對異常度的評價貢獻之程度(S22)。返回到步驟S16，使操作員選擇另一製程值，並反覆進行其以後的處理。 當由操作員選擇之製程值並非用於異常度計算者時(S20的“否”)，跳躍步驟S22，返回到步驟S16，使操作員選擇另一製程值，並反覆進行其以後的處理。 依本實施形態的異常監視裝置300，當通知了異常時，操作員能夠個別地選擇對異常判定有貢獻之製程資料並進行閱覧，對異常度的時序圖案與所選擇之製程資料的時序圖案進行比較來容易驗證異常判定結果的有效性。又，操作員不僅對直接用於異常檢測中之製程值的時序圖案將時序圖案顯示於圖形，對未直接用於異常檢測中之製程值亦能夠將時序圖案顯示於圖形，因此能夠確認異常判定是否為誤報。如此一來，異常監視裝置300能夠支援是否應停止設備之操作員的最終判斷。 以上，根據實施例對本發明進行了說明。本發明並不限定於上述實施形態，本領域技術人員應可理解，能夠進行各種設計變更，能夠進行各種變形例，並且這種變形例亦在本發明的範圍內。
10‧‧‧製程資料獲取部 20‧‧‧異常檢測用資料選擇部 30‧‧‧統計處理部 40‧‧‧異常度計算部 50‧‧‧正常/異常判定部 60‧‧‧選擇對象顯示部 70‧‧‧製程資料選擇部 80‧‧‧原始資料顯示部 90‧‧‧統計處理後資料顯示部 100‧‧‧異常度顯示部 110‧‧‧判定結果顯示部 120‧‧‧貢獻度顯示部 300‧‧‧異常監視裝置
圖1係本實施形態之異常監視裝置的構成圖。 圖2係用以說明圖1的異常監視裝置的畫面例之圖。 圖3係表示基於圖1的異常監視裝置之異常監視處理的步驟之流程圖。
10‧‧‧製程資料獲取部
20‧‧‧異常檢測用資料選擇部
30‧‧‧統計處理部
40‧‧‧異常度計算部
50‧‧‧正常/異常判定部
60‧‧‧選擇對象顯示部
70‧‧‧製程資料選擇部
80‧‧‧原始資料顯示部
90‧‧‧統計處理後資料顯示部
100‧‧‧異常度顯示部
110‧‧‧判定結果顯示部
120‧‧‧貢獻度顯示部
300‧‧‧異常監視裝置

Claims (5)

  1. 一種異常監視裝置，其特徵為，包括：異常度顯示部，顯示系統的異常度的時序資料；製程資料顯示部，顯示與前述系統的狀態有關之製程值的時序資料；及選擇部，使操作員從與前述系統的狀態有關之複數個製程值中選擇欲閱覧之製程值；前述製程資料顯示部切換顯示由前述操作員選擇之製程值的時序資料，該異常監視裝置還包括：選擇對象顯示部，一覽顯示與前述系統的狀態有關之複數個製程值，對於用於前述異常度的評價中之製程值進行強調顯示。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之異常監視裝置，其還包括：判定結果顯示部，顯示系統為正常狀態或異常狀態中的任一狀態之判定結果。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之異常監視裝置，其還包括：貢獻度顯示部，顯示與前述系統的狀態有關之製程值對前述異常度貢獻之程度。
  4. 一種異常監視方法，其特徵為，包括：異常度顯示步驟，顯示系統的異常度的時序資料；製程資料顯示步驟，顯示與前述系統的狀態有關之製程值的時序資料；及選擇步驟，使操作員從與前述系統的狀態有關之複數個製程值中選擇欲閱覧之製程值；前述製程資料顯示步驟切換顯示由前述操作員選擇之製程值的時序資料，該異常監視方法還包括：選擇對象顯示步驟，一覽顯示與前述系統的狀態有關之複數個製程值，對於用於前述異常度的評價中之製程值進行強調顯示。
  5. 一種電腦程式產品，係儲存有異常監視的程式者，其特徵為，藉由載入該程式而使電腦執行：異常度顯示步驟，顯示系統的異常度的時序資料；製程資料顯示步驟，顯示與前述系統的狀態有關之製程值的時序資料；及選擇步驟，使操作員從與前述系統的狀態有關之複數個製程值中選擇欲閱覧之製程值；前述製程資料顯示步驟切換顯示由前述操作員選擇之製程值的時序資料，進一步使電腦執行： 選擇對象顯示步驟，一覽顯示與前述系統的狀態有關之複數個製程值，對於用於前述異常度的評價中之製程值進行強調顯示。
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