(57)【要約】生産性を低下させることなく、電力デマンド制御を行う。電力デマンド制御を行う装置は、プロセッサと、プロセッサに、複数の製造装置の消費電力量の合計を求めることと、製造装置のそれぞれについての生産情報からそれぞれの生産能力を求めることと、生産能力及び消費電力量の合計に基づいて、製造システムに対して電力制御を行うことと、をさせる命令を含む記憶媒体とを含む。電力制御を行うことは、消費電力量の合計が所定の閾値に達した場合に電力デマンド制御が必要であると判定することと、製造装置のうち生産能力が最も小さい製造装置を電力デマンド制御の対象から除外することとを含む。
2019004140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に接続された複数の製造装置を含む製造システムに対して電力デマンド制御を行う装置であって、
１つ以上のプロセッサと、
前記１つ以上のプロセッサに、
前記複数の製造装置のそれぞれについての消費電力の値を受け取ることと、
前記消費電力の値から前記複数の製造装置の消費電力量の合計を求めることと、
前記複数の製造装置のそれぞれについての生産情報を受け取ることと、
前記生産情報から前記複数の製造装置のそれぞれの生産能力を求めることと、
前記複数の製造装置のそれぞれの生産能力及び前記複数の製造装置の消費電力量の合計に基づいて、前記製造システムに対して電力制御を行うことと、
をさせる命令を含む１つ以上の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体と、
を備え、
前記製造システムに対して電力制御を行うことは、前記消費電力量の合計が所定の閾値に達した場合に電力デマンド制御が必要であると判定することと、前記複数の製造装置のうち前記生産能力が最も小さい製造装置を電力デマンド制御の対象から除外することとを含む、
電力デマンド制御を行う装置。
【請求項２】
請求項１の電力デマンド制御を行う装置において、
前記製造システムに対して電力制御を行うことは、前記複数の製造装置のうち電力デマンド制御の対象から除外されない製造装置を非稼働状態に移行させることを含む、
電力デマンド制御を行う装置。
【請求項３】
請求項１の電力デマンド制御を行う装置において、
前記製造システムに対して電力制御を行うことは、所定期間内に消費される前記複数の製造装置の消費電力量の合計を予測し、予測された消費電力量が目標消費電力量を上回る場合に電力デマンド制御が必要であると判定することと、前記複数の製造装置のうち前記生産能力が最も小さい製造装置を電力デマンド制御の対象から除外することとを含む、
電力デマンド制御を行う装置。
【請求項４】
直列に接続された複数の製造装置を含む製造システムに対して電力デマンド制御を行う、コンピュータで実現可能な方法であって、
前記複数の製造装置のそれぞれについての消費電力の値を、プロセッサによって受け取ることと、
前記消費電力の値から前記複数の製造装置の消費電力量の合計を、前記プロセッサによって求めることと、
前記複数の製造装置のそれぞれについての生産情報を、前記プロセッサによって受け取ることと、
前記生産情報から前記複数の製造装置のそれぞれの生産能力を、前記プロセッサによって求めることと、
前記複数の製造装置のそれぞれの生産能力及び前記複数の製造装置の消費電力量の合計に基づいて、前記製造システムに対して電力制御を、前記プロセッサによって行うこととを備え、
前記製造システムに対して電力制御を行うことは、前記消費電力量の合計が所定の閾値に達した場合に電力デマンド制御が必要であると判定することと、前記複数の製造装置のうち前記生産能力が最も小さい製造装置を電力デマンド制御の対象から除外することとを含む、
電力デマンド制御を行う方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、製造システムに対して電力デマンド制御を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、製造現場では、生産性を低下させることなく、生産に使用する電力を適正に制御することが求められる。大電力を必要とする各種の施設（例えば、高圧電力を使用する工場）は、その施設に対する最大許容電力に基づいて定められた基本料金を支払う契約を、電力供給業者と締結していることが多い。一般に、このような契約はデマンド契約と呼ばれ、最大許容電力は契約電力と呼ばれる。デマンド契約に基づく電力基本料金は、施設における消費電力が契約電力を超えない限り適用される。しかし、消費電力が契約電力をわずか３０分程度でも超過すると、翌月以降の基本料金が大幅に増額される。そこで、消費電力が契約電力を超過しないようにする制御（電力デマンド制御と呼ばれる）のために、消費電力を監視したり電力需要量を抑制したりする各種の技術が、従来から多数提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１に開示されている電力管理システムは、制御可能な装置を複数の製造装置から選択することによって、使用電力を削減する。特許文献２には、生産効率を下げたり、環境の悪化を招いたりすることなく、電力デマンド制御を行うことを目的として、工場ラインの稼働時間及び非稼働時間に注目して、非稼働時間の比率が高いラインを非効率的なラインとして、電力デマンド制御の対象とすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４０９１５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１７１１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような従来の技術では、稼働時の電力の大きさに基づいて、電力デマンド制御の対象とする設備を選択する。そのため、生産のボトルネックとなっている装置を電力デマンド制御の対象としてしまい、その結果、製造システム全体の生産性を低下させてしまうという問題がある。【０００６】
本開示は、生産性を低下させることなく、電力デマンド制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示による電力デマンド制御を行う装置は、直列に接続された複数の製造装置を含む製造システムに対して電力デマンド制御を行う装置であって、１つ以上のプロセッサと、前記１つ以上のプロセッサに、前記複数の製造装置のそれぞれについての消費電力の値を受け取ることと、前記消費電力の値から前記複数の製造装置の消費電力量の合計を求めることと、前記複数の製造装置のそれぞれについての生産情報を受け取ることと、前記生産情報から前記複数の製造装置のそれぞれの生産能力を求めることと、前記複数の製造装置のそれぞれの生産能力及び前記複数の製造装置の消費電力量の合計に基づいて、前記製造システムに対して電力制御を行うことと、をさせる命令を含む１つ以上の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体と、を含む。前記製造システムに対して電力制御を行うことは、前記消費電力量の合計が所定の閾値に達した場合に電力デマンド制御が必要であると判定することと、前記複数の製造装置のうち前記生産能力が最も小さい製造装置を電力デマンド制御の対象から除外することとを含む。【０００８】
これによると、生産能力が最も小さい製造装置を電力デマンド制御の対象から除外するので、製造システムの生産効率を低下させることなく、電力デマンド制御を行うことができる。【０００９】
本開示による電力デマンド制御を行う方法は、直列に接続された複数の製造装置を含む製造システムに対して電力デマンド制御を行う、コンピュータで実現可能な方法であって、前記複数の製造装置のそれぞれについての消費電力の値を、プロセッサによって受け取ることと、前記消費電力の値から前記複数の製造装置の消費電力量の合計を、前記プロセッサによって求めることと、前記複数の製造装置のそれぞれについての生産情報を、前記プロセッサによって受け取ることと、前記生産情報から前記複数の製造装置のそれぞれの生産能力を、前記プロセッサによって求めることと、前記複数の製造装置のそれぞれの生産能力及び前記複数の製造装置の消費電力量の合計に基づいて、前記製造システムに対して電力制御を、前記プロセッサによって行うこととを含む。前記製造システムに対して電力制御を行うことは、前記消費電力量の合計が所定の閾値に達した場合に電力デマンド制御が必要であると判定することと、前記複数の製造装置のうち前記生産能力が最も小さい製造装置を電力デマンド制御の対象から除外することとを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、製造システムの生産効率を低下させることなく、電力デマンド制御を行うことができる。その結果、電力料金の増加を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、制御対象としての製造システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２の制御装置による電力デマンド制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図１の製造システムにおける累積生産数、消費電力量、及び各製造装置の稼働状態の時間的推移の例を示すグラフである。
【図５】図５は、図１の製造システムにおける各製造装置の生産数と消費電力量との関係の例を示す図である。
【図６】図６は、図１の製造システムにおける各製造装置の生産能力及び消費電力量の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面において同じ参照番号で示された構成要素は、同一の又は類似の構成要素である。
【００１３】
図１は、制御対象としての製造システム１１０の構成例を示すブロック図である。製造システム１１０は、製造装置１１２，１１４及び１１６を含んでおり、これらの製造装置は直列に接続されている。例えば、製造装置１１２は加工機、製造装置１１４はプレス機、製造装置１１６は溶接機である。製造装置１１２，１１４及び１１６はこの順で処理を行い、製造システム１１０全体として所定の製品を生産する。製品は、完成品には限らず、それには至らない中間製品も含む。製造装置１１２，１１４及び１１６は、はんだ印刷機、実装機、切削機、成形機、検査機、洗浄機、又は加熱炉等であってもよい。製造装置１１２，１１４及び１１６のそれぞれは、単位時間当たりの生産能力が異なる。製造装置１１２，１１４及び１１６の間には、生産された仕掛品を保管するためのバッファが設けられていてもよい。
【００１４】
制御装置１３０は、製造システム１１０に対して電力デマンド制御を行う装置であって、製造装置１１２，１１４及び１１６のそれぞれの動作を個別に制御する。制御装置１３０は、製造装置１１２，１１４及び１１６に、通信ネットワークを経由して接続されてもよいし、通信ネットワークを経由せずに接続されてもよい。
【００１５】
図２は、本発明の実施形態に係る制御装置１３０の構成例を示すブロック図である。図２の制御装置１３０は、具体的にはコンピュータシステムであって、プロセッサ１３２と、入力デバイス１３４と、出力デバイス１３６と、ネットワークインタフェース１３８と、メモリ１４２と、ファイル格納装置１４４と、バス１４６とを含む。
【００１６】
プロセッサ１３２は、バス１４６を経由して他の構成要素と通信する。ネットワークインタフェース１３８は、インターネット等の通信ネットワークとの間でデータを送受信する。ネットワークインタフェース１３８は、有線又は無線によって通信ネットワークに接続され、通信ネットワークを介して製造システム１１０に接続される。
【００１７】
メモリ１４２及びファイル格納装置１４４は、１以上の揮発性又は不揮発性の、非一時的な、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。メモリ１４２は例えばＲＡＭ（random access memory）及びＲＯＭ（read only memory）を含んでおり、データ及び命令を格納する。ファイル格納装置１４４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read only memory）、及びフラッシュメモリ等の半導体メモリ、ハードディスクドライブ等の磁気記録媒体、光記録媒体、これらの組合せ等を含み得る。本発明の実施形態がソフトウェアで実現される場合には、例えば、マイクロコード、アセンブリ言語のコード、又はより高レベルの言語のコードが用いられ得る。これらのコードで記述され、本発明の実施形態の機能を実現する命令を含むプログラムを、メモリ１４２又はファイル格納装置１４４は格納する。このようなコンピュータプログラムにしたがって動作することにより、プロセッサ１３２は、その機能を達成する。
【００１８】
入力デバイス１３４は、タッチスクリーン、キーボード、リモートコントローラ、及びマウス等を含み得る。出力デバイス１３６は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを含み得る。
【００１９】
図３は、図２の制御装置１３０による電力デマンド制御の処理の流れの例を示すフローチャートである。制御装置１３０には、製造システムにおける電力デマンド制御のための目標消費電力量と、デマンド制御の要否を判定するための判定閾値とが予め設定されている。電力量は、電力の時間積分である。
【００２０】
図４は、図１の製造システム１１０における累積生産数、消費電力量、及び各製造装置の稼働状態の時間的推移の例を示すグラフである。図４のように、目標消費電力量が、例えば、契約電力を変更しなくてよいように、省エネルギーの目標値として設定される。目標消費電力量は、例えば、契約電力に所定の期間ＤＤの長さを掛けて得られる値である。判定閾値は、目標消費電力量に対して、１以下の所定の値（例えば０．７）を掛けて得られる値である。判定閾値は、期間ＤＤ内の消費電力量が目標消費電力量に達しないように、デマンド制御の要否を判定するために設定される。この期間ＤＤの長さは、例えば、デマンド契約において契約電力を見直すために用いられる基準時間である３０分であるが、これには限定されない。期間ＤＤは、開始時刻ｔstartに開始し、終了時刻ｔendに終了する。期間ＤＤは繰り返し設定される。
【００２１】
ブロック２２において、プロセッサ１３２は、製造システム１１０を構成する各製造装置１１２，１１４及び１１６、又はこれらに取り付けられた計測器等から、それぞれの消費電力の値を受け取り、メモリ１４２に書き込む。
【００２２】
ブロック２４において、プロセッサ１３２は、受け取った消費電力の値から、製造装置１１２，１１４及び１１６の消費電力の合計を求める。プロセッサ１３２は、更に、この合計を例えば積分又は累積することによって、期間ＤＤの開始時刻ｔstart以降の製造装置１１２，１１４及び１１６の消費電力量の合計、すなわち、開始時刻ｔstart以降の製造システム１１０全体における消費電力量を求め、メモリ１４２に書き込む。
【００２３】
ブロック２６において、プロセッサ１３２は、製造システム１１０を構成する各製造装置１１２，１１４及び１１６、又はこれらに取り付けられた計測器等から、それぞれの生産情報を受け取り、メモリ１４２に書き込む。生産情報は、生産数、良品数、不良品数、タクトタイム等である。
【００２４】
ブロック２８において、プロセッサ１３２は、受け取った生産情報に基づいて、生産能力を求め、メモリ１４２に書き込む。生産能力は、例えば、単位時間当たりの生産数（生産処理能力）、又はタクトタイム（製造装置が１サイクルの処理を開始してから終了するまでの時間）である。また、生産能力は、タクトタイムを良品率で割って得られる実質的なタクトタイムや、単位時間当たりの生産数に良品率を掛けて得られる実質的な単位時間当たりの生産数等であってもよい。
【００２５】
ブロック３０において、プロセッサ１３２は、電力デマンド制御の要否を判定する。プロセッサ１３２は、ブロック２４で求められた製造システム１１０全体の消費電力量、すなわち、製造装置１１２，１１４及び１１６の消費電力量の合計が判定閾値に達した場合には、電力デマンド制御が必要であると判定する。例えば、図４の例では、時刻ｔCにおいて、製造システム１１０全体の消費電力量が判定閾値に達している。このような場合、プロセッサ１３２は、電力デマンド制御が必要であると判定する。
【００２６】
また、プロセッサ１３２は、期間ＤＤ内に消費される製造システム１１０全体の消費電力量を、既に求められた消費電力量に基づいて線形外挿によって予測し、予測された消費電力量が目標消費電力量を上回る場合に、電力デマンド制御が必要であると判定してもよい。例えば、図４の例では、終了時刻ｔendにおける予測された消費電力量が目標消費電力量を上回っているので、プロセッサ１３２は、電力デマンド制御が必要であると判定してもよい。これによると、期間ＤＤの終了時刻ｔendにおける消費電力量が目標消費電力量を上回ることを、より確実に避けることができる。
【００２７】
電力デマンド制御が必要であると判定された場合にはブロック３２に進み、その他の場合にはブロック２２に戻る。
【００２８】
ブロック３２において、プロセッサ１３２は、電力デマンド制御の対象とはしない製造装置を決定する。図５は、図１の製造システム１１０における各製造装置の生産数と消費電力量との関係の例を示す図である。ここで、生産数は、各製造装置が所定の時間内（例えば１時間）に実際に生産した製品の数である。図５に示されているように、製造装置１１６の生産数が比較的小さいことがわかる。図６は、図１の製造システム１１０における各製造装置の生産能力及び消費電力量の例を示す図である。図６における生産能力及び消費電力量は、所定の時間内（例えば１時間）の実際の生産数及び実際の消費電力量の最新値である。
【００２９】
図６に示されているように、製造装置１１２，１１４及び１１６のうち、製造装置１１６の消費電力量が最も大きい。しかし、これらの製造装置のうち、製造装置１１６の生産能力が最も小さいので、製造装置１１６がボトルネックとなっている。そこで、ブロック３２において、プロセッサ１３２は、製造システム１１０を構成する製造装置１１２，１１４及び１１６のうち、製造装置１１６を電力デマンド制御の制御対象から除外し、残りの製造装置１１２及び１１４を電力デマンド制御の制御対象にする。
【００３０】
ブロック３４において、プロセッサ１３２は、電力デマンド制御の制御対象から除外されなかった製造装置１１２及び１１４に対して、非稼働状態に移行することを指示する信号を送信する。すなわち、図４の時刻ｔCにおいて、デマンド制御が実施される。その後、ブロック２２に戻る。
【００３１】
この結果、図４に示されているように、指示された製造装置１１２及び１１４が非稼働状態に移行する。これらの消費電力量は時刻ｔC以降は増加しないので、製造システム１１０における消費電力量が削減される。製造装置１１６は、稼働状態のままであり、生産を継続する。このように、生産能力が最も小さい製造装置１１６を電力デマンド制御の対象から除外するので、製造装置１１６の累積生産数は増加を続け、製造システム１１０の生産効率を低下させることなく、電力デマンド制御を行うことができる。
【００３２】
制御装置１３０を構成する構成要素の一部又は全部は、１個のシステムＬＳＩ（large scale integration：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成部を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【００３３】
制御装置１３０を構成する構成要素の一部又は全部は、各装置に脱着可能なＩＣカード又は単体のモジュールから構成されているとしてもよい。前記ＩＣカード又は前記モジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＩＣカード又は前記モジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、前記ＩＣカード又は前記モジュールは、その機能を達成する。このＩＣカード又はこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
【００３４】
本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、前記コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
【００３５】
また、本発明は、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Blu-ray disk）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されている前記デジタル信号であるとしてもよい。
【００３６】
また、本発明は、前記コンピュータプログラム又は前記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
【００３７】
本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上説明したように、本発明は、電力デマンド制御を行う装置及び方法等について有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１１０  製造システム
１１２，１１４，１１６  製造装置
１３０  制御装置
１３２  プロセッサ
１４２  メモリ
【図１】
2019004140.tif 000003
【図２】
2019004140.tif 000004
【図３】
2019004140.tif 000005
【図４】
2019004140.tif 000006
【図５】
2019004140.tif 000007
【図６】
2019004140.tif 000008
【国際調査報告】
2019004140.tif 000009
2019004140.tif 000010
2019004140.tif 000011
2019004140.tif 000012