(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各工程でバッチ処理した処理物を順次、後続の工程に移行し最終処理工程で目的生成物を回収し、この操作を繰り返して行う化学反応システムで、かつ先行するバッチ処理が最終処理工程を終了する前に、後続のバッチ処理が第１処理工程で開始されるプロセスの各工程の操作スケジュールを管理するバッチ反応スケジュール管理システムにおいて、各工程毎に必要処理時間と余裕時間とから処理予定時間を設定し、各工程の前記処理予定時間を積算して各工程における処理予定時刻を求め、この予定時刻と現実の処理時刻とを対比し、ここで求められた時間差が当該工程の余裕時間を超える時に、後続のバッチ処理工程における余裕時間を前記時差に応じて調整することを特徴とするバッチ反応スケジュール調整方法。
【請求項２】
後続のバッチ処理における余裕時間の調整を最終処理工程に近い工程から優先的に行うことを特徴とする請求項第１項に記載のバッチ反応スケジュール調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数の処理工程を経て化学生成物を得るバッチ反応工程のスケジュール管理システム、より詳しくは、複数のバッチ操作を組み合せた一連の化学反応操作を繰り返し実施する際の効率的なスケジューリングを行うバッチ反応スケジュール調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バッチ反応により化学物質を生産する場合、例えば原料調製工程、反応工程、固液分離工程、洗浄工程、乾燥工程などの各工程で必要な処理を施した後、処理物を順次、次の工程に移し替えて処理する必要がある。このバッチ反応処理で多量の目的物質を工業的に生産するには、繰り返し同様の処理を行うが、この際、先行するバッチ処理との時間差が重要となる。即ち、先行するバッチ処理との時間差が大きい場合には生産効率が低下し、一方、時間差がなくなった場合には後続のバッチ処理が完了しても移し替えができないため、工程によっては目的生成物の品質等に悪影響を及ぼす。したがって適度の時間的余裕を持ちつつ、先行するバッチ処理と後続のバッチ操作が繰り返されるのが望ましい。
【０００３】
従来はこのような場合に各工程での必要時間を個々に算定し、先行するバッチ処理の進行を見て単に勘に依るか経験に基づく程度の判断で後続のバッチ処理をスタートさせていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した複数のバッチ処理を要する化学反応操作を繰り返し行うシステムでは、各バッチ工程の処理時間が予定通り進行すれば問題はないが、実際の工業プラントでは各工程のトラブルの発生等により、予定通り進行せず遅れる場合がしばしばある。この場合、先行するバッチ処理が遅れているので、後続のバッチ処理もそれに合せて遅らせる等の処置が必要となるが、従来のように単に先行するバッチ処理の状況を見て後続の操作開始を遅らせるだけでは効率的な運転が実現できない。また、後続のバッチ処理をどの工程でどの程度遅らせたらよいかの判断が難しく、不適切な処置で工程全体の流れに混乱を起したり、目的生成物の品質不良を招くなどの危険があった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑み、先行するバッチ処理の進行に合せ、後続のバッチ処理の開始および進行を調整して常に効率的なスケジュールでバッチ操作を行うのを可能にするバッチ反応スケジュール調整方法を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、各バッチ処理工程で必要となる最低所要時間、その操作を行うに当って或る時間的余裕を与えるための余裕時間、および処理時間が延長しても品質等に影響を及ぼさない許容し得る最大処理時間を各工程について設定し、これらの各情報と実際に要した時間とを対比することにより、後続のバッチ処理の進行を調整することに着目した。
【０００７】
即ち、本発明に係るバッチ反応スケジュール調整方法は、各工程でバッチ処理した処理物を順次、後続の工程に移行し最終処理工程で目的生成物を回収し、この操作を繰り返して行う化学反応システムで、かつ先行するバッチ処理が最終処理工程を終了する前に、後続のバッチ処理ガ第１処理工程で開始されるプロセスの各工程の操作スケジュールを管理するバッチ反応スケジュール管理システムにおいて、各工程毎に必要所要時間と余裕時間とから処理予定時間を設定し、当該工程までの前記処理予定時間を積算して各工程における処理予定時刻を求め、この予定時刻と現実の処理時刻とを対比し、ここで求められた時間差が当該工程の余裕時間を超える時に、後続のバッチ処理工程における前記余裕時間を前記時差に応じて調整するようにしたものである。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明を実施例について図面を参照して説明する。ここでは、例えば図１に示すように、原料調製工程１、反応工程２、固液分離工程３、洗浄工程４および乾燥工程５の５つのバッチ処理工程を経て目的生成物６を工業的に生産する場合を例に挙げて説明する。
まず、上記各工程における処理予定時間、必要処理時間、余裕時間、許容処理時間および重複時間を設定する。
【０００９】
処理予定時間とは必要処理時間と余裕時間の合計時間のことである。
必要処理時間はその工程に要する最低の必要時間であり、各工程により異なり例えば原料調製工程では反応溶媒の仕込時間、反応原料の仕込時間、触媒の投入時間、均一混合に要する撹拌時間、調製混合物を次の反応工程に供給するために必要な時間などの合計時間である。また例えば反応工程では、調製混合物の仕込時間、昇温時間、反応時間、冷却時間、反応液の抜出時間などの合計時間である。
【００１０】
余裕時間とは、全工程の中で最も長い必要処理時間をもつ工程（最長必要処理時間工程、例えば原料調製工程）における処理予定時間から各工程での必要処理時間を差し引いた時間である。なお上記最長必要処理時間工程の余裕時間は最小必要限度でよく、通常５〜３０分位でよい。
重複時間とは上位工程の処理終了時刻以前に、当該工程が次工程へ移し替え準備のために処理を開始する必要がある場合の準備時間である。
【００１１】
許容処理時間とは有効な目的生成物を得るのに各工程で許容できる最大の処理時間のことである。下位工程の処理が遅れ、上位工程からの移し替えの処理が予定時間内にできない場合、可能となるまで上位工程にて時間調整する必要があるが、一方、調整時間が長くなった場合、目的生成物の品質等に悪影響を及ぼすことがあるため時間調整には限度があり、許容処理時間はこの調整限度時間と前記必要処理時間との合計時間である。したがって当該工程においては、この許容処理時間を超えて処理することは許されず、許容処理時間を超えるトラブルが発生した場合は改めてスケジューリングする必要がある。
【００１２】
上述のようにして各工程の処理予定時間を設定し、さらにこの処理予定時間から各工程における処理予定時刻を算出し、これと各工程の現実の処理時刻を比較してその時差を求め、この時差に基づいて後続の工程の余裕時間を調整する。この場合、余裕時間の調整は最終処理工程に近い工程から順に行うのがよい。
【００１３】
図１、図２および表１を参照して具体例を説明する。この例で原料調製工程が前述した最長必要処理時間（９．５時間）の工程であるとする。この場合、処理予定時間は余裕時間を０．５時間として１０時間である。このときの各工程の処理予定時間、必要処理時間、余裕時間、許容処理時間および重複時間を表１に示す。
【００１４】
【表１】
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【００１５】
全工程トラブルの発生もなく理想的に処理が進行すれば、初バッチは原料調製工程開始８．５時間（必要処理時間９．５時間−重複時間１時間）後に反応工程、１５．５時間（上記８．５時間＋必要処理時間８時間−重複時間１時間）後に固液分離工程、１８．５時間（同１５．５時間＋５時間−２時間）後に洗浄工程、２４．５時間（同１８．５時間＋７時間−１時間）後に乾燥工程が開始し、乾燥工程必要処理時間９時間を加えて３３．５時間後に全処理が終了し、初バッチ目の目的生成物が得られる。
次バッチは初バッチの原料調製工程開始後１０時間後に原料調製工程が開始し、以降次バッチ各工程は初バッチの各工程処理時刻に対し１０時間間隔で順次処理される。３バッチ目以降も各工程それぞれ１０時間毎に順次スタートし処理される。このように次バッチ以降の各工程の処理予定時刻は各工程の処理予定時間を積算することにより求められる。例えば上記設例で３バッチ目の洗浄工程開始時刻は初バッチの洗浄工程開始時刻に２０時間を加えて求められる。
【００１６】
次に、処理予定時刻と現実の処理時刻に時差が発生した場合の後続バッチの処理スケジュールを、「乾燥工程▲１▼バッチ目においてトラブルにより５時間処理が遅れた」例にて説明する。なお図２の各工程の上段ブロック表示は理想処理の場合の必要処理時間を示し、下段破線ブロックは現実またはスケジュール調整で対処した必要処理時間を表わしている。▲１▼，▲２▼・・・はバッチＮｏ．を示す。
【００１７】
▲２▼バッチ目のスケジュール
（イ）．▲１▼バッチ目の乾燥工程トラブルは該工程の余裕時間を超えた最遅延工程（ただし許容処理時間内）であるため、▲２▼バッチ目の乾燥工程は▲１▼バッチ目終了後、直ちに実施する（図２のａ）。即ち余裕時間にて遅れ時間を１時間吸収し、予定時刻に対し４時間遅れとなる。この状態で乾燥工程終了予定時刻（開始時刻ａ＋必要処理時間９時間）を求める（同図ｄ）。
（ロ）．洗浄工程の処理は既に開始しており、その終了時刻ｂ（乾燥工程開始時刻ａ＋重複時間１時間）を求める。この時の処理時間（終了時刻−開始時刻）は許容処理時間以内であり、終了時刻は上記時刻ｂとなる。終了時刻が▲３▼バッチ目予定（理想）開始時刻ｃより遅れるため余裕時間は０とする。したがって洗浄工程の▲３▼バッチ目は▲２▼バッチ目終了後、直ちに実施する。
【００１８】
▲３▼バッチ目のスケジュール
（イ）．乾燥工程が最遅延工程であるため、その開始時刻は▲２▼バッチ目終了後（ｄ）、直ちに実施する。余裕時間にて遅れ時間を１時間吸収し、当初計画（理想）時刻ｅに対し３時間遅れの開始となる。▲３▼バッチ目の乾燥工程終了時刻ｆ（開始時刻ｄ＋必要処理時間）を求める。
（ロ）．洗浄工程の終了時刻ｇ（乾燥工程開始時刻ｄ＋重複時間１時間）および開始時刻（この場合▲２▼バッチ洗浄工程終了時刻ｂ）を求める。ここで終了時刻ｇが▲４▼バッチ目計画（理想）開始時刻ｈと同一時刻となるため余裕時間を０とする。この時の処理時間（終了時刻ｇ−開始時刻ｂ）は許容処理時間以内であり、開始および終了時刻は上記時刻となる。
（ハ）．固液分離工程終了時刻ｊ（洗浄工程開始時刻ｂ＋重複時間２時間）および開始時刻ｋ（この場合▲３▼バッチ固液分離工程予定（理想）開始時刻）を求める。この時の処理時間（終了時刻ｊ−開始時刻ｋ）は許容処理時間以内であり、開始および終了時刻は上記時刻となる。
（ニ）．余裕時間を調整することにより、▲３▼バッチ目固液分離工程の開始時刻が計画通りとなったので、上位工程はすべて計画通りの開始および終了時刻となる。
【００１９】
▲４▼バッチ目のスケジュール
（イ）．乾燥工程が最遅延工程であるため、開始時刻は▲３▼バッチ目終了後、直ちに実施する。つまり余裕時間にて遅れ時間を１時間吸収することで、予定時刻に対し２時間遅れとなる（同図ｆ）。乾燥工程終了時刻ｍ（開始時刻ｆ＋必要処理時間）を求める。
（ロ）．洗浄工程の終了時刻ｎ（乾燥工程開始時刻ｆ＋重複時間）および開始時刻（この場合▲３▼バッチ洗浄工程終了時刻ｇ）を求める。予定（理想）終了時刻に対し終了遅れ時間が２時間となり、洗浄工程の余裕時間を１時間に短縮する。この時の処理時間（終了時刻−開始時刻）は許容処理時間以内であり、開始および終了時刻は上記時刻となる。
（ハ）．余裕時間を１時間に調整することで▲４▼バッチ目洗浄工程の開始時刻が計画通りとなったので、上位工程はすべて計画通りの開始および終了時刻となる。
【００２０】
▲５▼バッチ目のスケジュール
（イ）．乾燥工程が最遅延工程であるため、開始時刻は▲４▼バッチ目終了後、直ちに実施する。１時間の余裕時間を０とすることで遅れ時間を１時間吸収し、予定時刻に対し１時間遅れとする。乾燥工程終了時刻（開始時刻ｍ＋必要処理時間）を求める。
（ロ）．洗浄工程の終了時刻（乾燥工程開始時刻ｍ＋重複時間）および開始時刻（この場合▲４▼バッチ目洗浄工程終了時刻と対比すれば▲５▼バッチ当初計画開始時刻）を求める。この時の処理時間（終了時刻−開始時刻）は許容処理時間以内であり、開始および終了時刻は上記時刻となる。
（ハ）．上述の如く洗浄工程の開始時刻が計画通りとなるため上位工程は当初計画通りの開始および終了時刻となる。
【００２１】
▲６▼バッチ目のスケジュール
（イ）．乾燥工程の開始時刻は、▲５▼バッチ目終了時刻と対比して▲５▼バッチ目終了後、直ちに実施し予定時刻通りとなる。ただし余裕時間にて遅れ時間を１時間吸収したため余裕時間はない。
（ロ）．乾燥工程の開始時刻が計画通りとなったので、上位工程は計画通りの開始および終了時刻となる。
【００２２】
本実施例のスケジューリングを実際に行う場合、図１の如く、工程別の処理予定時間、必要処理時間、余裕時間、許容処理時間および重複時間のデータ７を設定し、演算器８で工程別に処理予定時間をを積算して理想的に処理した場合の処理予定時刻を各工程別に算出し、事前にプロセスコンピュータ１０に入力しておく。一方、現実の処理時刻は、例えば処理設備に直結した制御システム１１により各工程の小工程（上記実施例では原料調製工程における反応溶媒の仕込時間、反応原料の仕込時間等）開始毎にプロセスコンピュータ１０に送信し、各工程毎に集計する。プロセスコンピュータ１０では各工程毎に予定および現実の処理時刻を対比演算し、下位工程の開始および終了時刻と後続バッチの処理時刻を計算処理し、アウトプットする。図３のフローチャートは本発明によるスケジュール管理システムの実施手順を示したものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、複数のバッチ処理工程を経て目的生成物を得る繰り返しバッチ反応システムにおいて、各工程毎に必要処理時間と余裕時間とから処理予定時間を設定し、これから各工程の処理予定時刻を求め、この処理予定時刻と現実の処理時刻との時差によって後続のバッチ処理の開始、進行をコントロールするようにしたので、工程中に処理が遅れるトラブルが発生しても、従来のように経験や勘にたよることなく常に最適のスケジュールで効率よく目的生成物を得ることができる。トラブルがあった際のスケジュール変更の誤りにより処理物の品質に悪影響を及ぼすこともなくなる等、多くの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるバッチ反応設備のスケジュール管理システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の実施例による繰り返しバッチ反応工程で処理遅延トラブルが生じた場合のスケジュール変更例を示す図である。
【図３】本発明によるスケジュール管理システムの実施手順を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１  原料調製工程
２  反応工程
３  固液分離工程
４  洗浄工程
５  乾燥工程
６  目的生成物
８  演算器
１０  プロセスコンピュータ
１１  制御システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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