(57)【要約】【課題】  バッチ製造プラントにおいて、仮想設備、仮想工程を登録して工程追い越しが生じないようにすると共に、仮想設備、仮想工程の情報をフィルタで隠蔽して表示しないようにしたバッチ制御装置を提供する。【解決手段】  使用設備または製造工程が異なる複数のバッチを同時に製造するプラントのバッチ制御装置において、仮想設備ＢＴ及び上記仮想設備で実行される仮想工程ＢＢＴを登録する手段を設け、各バッチ間で異なる使用設備と並列的に仮想設備を付加すると共に、異なる工程と並列的に仮想工程を付加し、使用設備と仮想設備または工程と仮想工程を並行して実行することにより、各バッチ間での工程追い越しが生じないようにすると共に、製造工程を表示するバッチ監視手段を設け、上記仮想設備及び仮想工程の情報が上記バッチ監視手段に表示されないようにフィルタ８で隠蔽するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用設備または製造工程が異なる複数のバッチを同時に製造するプラントのバッチ制御装置において、仮想設備及び上記仮想設備で実行される仮想工程を登録する手段を設け、各バッチ間で異なる使用設備と並列的に仮想設備を付加すると共に、異なる工程と並列的に仮想工程を付加し、使用設備と仮想設備または工程と仮想工程を並行して実行することにより、各バッチ間での工程追い越しが生じないようにすると共に、製造工程を表示するバッチ監視手段を設け、上記仮想設備及び仮想工程の情報が上記バッチ監視手段に表示されないように上記仮想設備及び仮想工程をフィルターで隠蔽するようにしたことを特徴とするバッチ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バッチ制御装置、特に食品・化学プラントのようなバッチ製造プラントの中で、設備使用条件の異なる多品種の製品(バッチ)を製造するプラントにおいて、バッチ間の工程追い越しが発生しないように制御するバッチ制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のバッチ制御装置では仮想設備、仮想工程を物理的に実在する設備、工程と区別するという概念は無く、バッチ製造に使用する設備が大きく異なる複数のバッチ間における工程追い越しを防ぐためには、仮想設備、仮想工程を設けていたが、設備占有をインターロック条件としていた。ただし、この場合、バッチ監視機能によって仮想設備、仮想工程も実在する設備、工程と同様に表示され、オペレータには不要な情報をも含めた情報が提供されていた。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４８７０２号公報（図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般にバッチ製造プラントは、さまざまな品種（バッチ）が製造できるように設計された設備構成を持っている。通常、同一プラントにおいて、特定の品種（バッチ）を製造するために使用される設備はその他の品種を製造する場合にも、ほぼ同じ設備が使用されている。しかし、近年の多品種化に伴い、従来とは処方が全く異なる品種（バッチ）を従来のプラントの設備の一部を使用して製造するケースが多く出て来ている。この場合には、バッチ制御装置で既に登録された品種（バッチ）の処方に新しい品種(バッチ)の処方を追加登録する必要があった。
【０００５】
バッチ制御装置で登録する処方は、バッチ製造に使用する設備及びそれらの設備内で実行される例えば、“昇温”、“撹伴”、“移送”等の処理（一般に“工程”と呼ぶ）及びその工程を実行順に組合わせたバッチシーケンスで構成される。工程には上述の通りその処理が行なわれる設備がリンクして定義されている。
【０００６】
これにより同一プラントで同時に複数のバッチを製造する場合、バッチ制御装置は特定のバッチの工程に必要な設備を当該バッチに占有させ、その工程が完了すれば、その設備の占有を解除するという動作を繰り返し、複数バッチが同時に同一設備を使用することが無いように、排他制御を行なっている。その結果、複数のバッチを製造する場合、製造を開始した順に製造工程が進み、後から製造を開始したバッチの製造工程が先に製造を開始したバッチより先行してしまうバッチ間の工程追い越しが発生しないように、バッチシーケンスを実行している。
【０００７】
したがって、使用する設備が全く異なる（例えば使用する設備が極端に少ない品種（バッチ））処方を登録する場合、バッチ間の工程追い越しが発生しないように設備占有順序を考慮した処方を登録する必要がある。この場合、実際には物理的に存在しない仮想設備と、その仮想設備で実行される仮想工程とを登録し、バッチ間で異なる設備の個所に仮想設備を並列的に設け、実在の設備と仮想設備とを並行して実行するようにバッチシーケンスに組込むことによって対応することができる。
【０００８】
従来のバッチ制御装置は、仮想設備・仮想工程と、物理的に実在する設備と、その設備を使用する工程との区別が無く、同一のものとして管理していた。したがって、バッチ製造のためにオペレータが参照するバッチ監視機能には製造監視に不要な仮想設備や仮想工程の情報も表示されるという問題点があった。このため、バッチ監視機能は応用プログラムで作成していた。また、上述のようなバッチの工程追い越し管理もバッチ制御装置ではなく、応用プログラムにより実現していた。
【０００９】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、バッチ製造プラントにおいて仮想設備、仮想工程を登録して上述のように機能させると共に、バッチ監視機能ではオペレータに不要な仮想設備、仮想工程の情報を隠蔽して表示しないようにしたバッチ制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るバッチ制御装置は、使用設備または製造工程が異なる複数のバッチを同時に製造するプラントのバッチ制御装置において、仮想設備及び上記仮想設備で実行される仮想工程を登録する手段を設け、各バッチ間で異なる使用設備と並列的に仮想設備を付加すると共に、異なる工程と並列的に仮想工程を付加し、使用設備と仮想設備または工程と仮想工程を並行して実行することにより、各バッチ間での工程追い越しが生じないようにすると共に、製造工程を表示するバッチ監視手段を設け、上記仮想設備及び仮想工程の情報が上記バッチ監視手段に表示されないように上記仮想設備及び仮想工程をフィルターで隠蔽するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係るバッチ制御装置は上記のように構成されているため、オペレータには製造上監視が必要な情報のみを表示することができ、効率的なバッチ製造のオペレーション環境を提供することができる。また、従来応用プログラムで作成していたバッチ監視機能やバッチの工程追い越しを防止する管理機能はバッチ監視装置で実現することができ、応用プログラム作成が不要となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図にもとづいて説明する。図１は、実施の形態１によるバッチ制御装置の全体機能構成を示すブロック図である。図１に示すように、実施の形態１のバッチ制御装置は、バッチの基本処方を定義し、バッチ実行時の状態監視機能及び実行処方の変更等を行うバッチクライアント機能１と、プロセス機器群１５に対して入出力のインタフェースを担い、バッチ製造において制御論理を行うために定義された制御アプリケーションプログラムの最小単位であるフェーズロジック１４と、このフェーズロジックのインタフェースを行い、バッチ実行を司るバッチサーバ機能９とから構成されている。なお、図中の実線矢印はデータの流れを示し、破線矢印は指示・指令の流れを示している。
【００１３】
バッチクライアント機能１は、基本処方である設備情報３を定義する設備登録機能２と、シーケンス情報５を定義するシーケンス登録機能４と、バッチ実行時にバッチの実行状態をＣＲＴ等の出力装置に表示したり、実行中のバッチの実行処方を変更する機能を有するバッチ監視機能６と、バッチスケジュールを登録・監視するスケジュール管理機能７と、実行処理データ１２及びバッチ制御機能１１から情報を取得し、その中から仮想区分がＯＮ設定されている仮想設備・仮想工程の情報を隠蔽するフィルターの役割を担う仮想設備・仮想工程表示フィルター８とを有する。
【００１４】
バッチサーバ機能９は、バッチクライアント機能１で登録されたバッチスケジュール１３にもとづいてバッチを起動し、また、バッチ起動時にバッチクライアント機能１で作成された基本処方から特定のバッチ実行に必要な実行処方を生成し、さらに、実行処方にもとづきフェーズロジック１４の起動制御を行うバッチ制御機能１１を有する。
【００１５】
更に、上述した設備情報３及びシーケンス情報４は図示するように、仮想区分という属性を有しており、設備・シーケンスを定義する際に実在するものかあるいは仮想的なものかを定義することができるようになっている。加えて上述した仮想設備・仮想工程表示フィルター８を有することにより、バッチ監視機能６は仮想設備・仮想工程の情報を遮断してＣＲＴ装置等の外部出力装置にバッチ実行状態のみを表示する。
【００１６】
図２は、図１の設備登録機能２の具体的な画面構成例を示すものである。設備定義編集エリア２１にプラントを構成する設備２２を定義することができる編集機能を有している。
設備定義編集エリア２１に配置した設備２２をダブルクリックすることにより設備属性定義ウィンドウ２３を表示し、当該設備の設備名、設備ＩＤ、その設備を使用して実行する工程の定義を行うが、これに仮想区分という属性を設け、当該設備が実設備かあるいは仮想設備かの定義を行うようにしている。
【００１７】
図３は、図１のシーケンス登録機能４の具体的な画面構成例を示すものである。シーケンス情報定義編集エリア４１にバッチを実行するためのシーケンスをフローチャートの形式で登録する機能を有している。フローチャートはＩＥＣ６１５１２−１「バッチ  コントロール  パート１：モデルと技術」で提唱されている通り３つの階層で表現できるものである。
【００１８】
プロシージャ階層定義編集機能４２は、最上位の階層のシーケンスを定義する機能であり、初期ステップ４３、トランジション４４、ステップ４５、最終ステップ４６の組合せでフローチャート形式にシーケンスを記述する機能を有する。ユニット・プロシージャ階層定義機能４７はプロシージャ階層定義編集機能４２のステップ４５をさらに詳細化して定義する階層である。
【００１９】
また、オペレーション階層定義機能４８はユニット・プロシージャ階層定義機能４７の中のある１ステップを詳細化して定義する機能である。また、フェーズロジック４９は、オペレーション階層定義機能４８の１ステップの詳細を示すものである。ここで４２Ａ、４７Ａ、４８Ａはステップ属性定義ウィンドウと呼ばれるもので、プロシージャ階層定義編集機能４２、ユニット・プロシージャ階層定義機能４７及びオペレーション階層定義機能４８で定義するステップをダブルクリックすることにより表示され、当該ステップの工程名、工程ＩＤ、占有設備（当該ステップを実行する際に占有する設備）の定義を行うが、これに仮想区分という属性を設け、当該ステップが実工程かあるいは仮想工程かの定義を行うようにしている。また、この定義は上位の階層で定義された設定を下位階層で受け継ぐように自動的に設定する機能を有する。
【００２０】
図４は、バッチプラントの設備構成の例を示した図であり、このバッチプラントにおける銘柄毎の設備占有順を表した表を図５に示す。図５において、１つの銘柄であるバッチＡでは図４に示す設備の原料タンクＡ→調合タンクＡ一バッファタンク→ろ過タンクＡ→貯蔵タンクの順で設備を占有し、バッチを実行することを示している。バッチＢ、バッチＣについても同様の見方となる。
【００２１】
図６は、図４、図５に示す銘柄バッチＡのプロシージャ階層の定義を表した図である。
“原料タンクＡ”及び“原料タンクＢ”を占有する原料受入れユニット・プロシージャ５１、“調合タンクＡ”を占有する調合ユニット・プロシージャ５２、“バッファタンク”を占有する休止ユニット・プロシージャ５３、“濾過タンクＡ”を占有する濾過ユニット・プロシージャ５４、“貯蔵タンク”を占有する貯蔵ユニット・プロシージャ５５の順にシーケンスを実行することによりバッチＡを製造する。なお、ここではユニット・プロシージャ階層及びオペレーション階層の説明は省略している。
【００２２】
図７は、図４、図５に示す銘柄バッチＣのプロシージャ階層の定義を表した図である。なお、符号は図６と同じプロシージャには図６と同じ符号を付している。“原料タンクＣ”を占有するＣ原料受入れユニット・プロシージャ５６、“調合タンクＡ”を占有する調合ユニット・プロシージャ５２、“濾過タンクＡ”を占有する濾過ユニット・プロシージャ５４、“貯蔵タンク”を占有する貯蔵ユニット・プロシージャ５５の順にシーケンスを実行することによりバッチＣを製造する。なお、ここでは図６と同様にユニット・プロシージャ階層及びオペレーション階層の説明は省略している。
【００２３】
図８は、同図（ａ）に示すバッチ製造計画６０のもと、同図（ｂ）に示す図６のバッチＡのプロシージャ階層定義及び図７のバッチＣのプロシージャ階層定義にもとづき、実施の形態１によるバッチ制御装置がバッチの実行制御を行っている例を示すものである。
ここで、バッチＡはバッチNo.001として例えば時刻9:00に製造が開始され、バッチＣはバッチNo.002として例えば時刻9:01に製造が開始されるものとしている。
【００２４】
また、バッチＡの原料受入れ実行時間はバッチＣの原料受入れ実行時間よりも例えば１分以上長くかかるものと仮定する。バッチNo.001は先行して製造が開始されるが、上記の条件からバッチNo.002のＣ原料受入れユニット・プロシージャ５６がバッチNo.001の原料受入れユニット・プロシージャ５１より先に完了するため、次の調合ユニット・プロシージャ５２の実行はバッチNo.002の方が先に開始されることになる。その後、バッチNo.001の原料受入れユニット・プロシージャ５１が完了して、次の調合ユニット・プロシージャ５２を実行しようとしても、バッチNo.002が調合ユニット・プロシージャ５２を実行中、すなわち調合タンクＡを占有しているため、バッチNo.001の調合ユニット・プロシージャ５２は実行することができず、調合タンクＡがバッチNo.002からの占有が解除されるまで待機することになる。この結果、バッチNo.002はバッチNo.001を追い越し、調合ユニット・プロシージャ５２を先に完了してしまうことになる。
【００２５】
上記のようなバッチ間の工程追い越しが発生しないように定義した基本処方を実行するのが実施の形態１である。以下、その具体例について説明する。図９は、設備情報の定義例である。バッチＡとバッチＣとで大きく異なる“原料受入れ”と“休止”の差異を埋めるため、仮想原料タンクＢＴと、仮想バッファタンクＢＢＴの２つの仮想設備を定義して、バッチＡとバッチＣとも原料タンクＡ、Ｂの個所に並列的に仮想原料タンクＢＴを設置し、バッファタンクの個所に並列的に仮想バッファタンクＢＢＴを設置している。
【００２６】
図１０、図１１は図９の設備情報定義にもとづいて定義したバッチＡとバッチＣのシーケンス情報である。図１０において仮想原料受入れＢＴはステップ属性定義ウィンドウＢＴＷで、また、仮想休止ＢＢＴはステップ属性定義ウィンドウＢＢＴＷで仮想区分が仮想工程と定義する。バッチＡでは原料受入れ５１と並行して仮想原料受入れＢＴを実行し、また、休止５３と仮想休止ＢＢＴを並行して実行する定義とする。
【００２７】
同様に図１１において、仮想原料受入れＢＴ及び仮想休止ＢＢＴは図１０で定義されたものと同一の仮想工程である。
バッチＣではＣ原料受入れ５６と並行して仮想原料受入れＢＴを実行し、また、調合５２と濾過５４の間で仮想休止ＢＢＴを実行する定義とする。
【００２８】
図１２は、同図（ａ）に示すバッチ製造計画６０のもと、同図（ｂ）に示す図１０のバッチＡのプロシージャ階層定義及び図１１のバッチＣのプロシージャ階層定義にもとづき、実施の形態１によるバッチ制御装置がバッチの実行制御を行っている例を示すものである。
図８の場合には、バッチNo.001の原料受入れユニット・プロシージャ５１よりバッチNo.002のＣ原料受入れユニット・プロシージャ５６が先に完了したが、図１２の場合には、バッチＡのプロシージャ階層定義とバッチＣのプロシージャ階層定義にそれぞれ仮想原料受入れユニット・プロシージャＢＴを追加し、仮想原料受入れユニット・プロシージャＢＴが原料受入れユニット・プロシージャ５１、５６と並行して実行されるため、バッチNo.001の原料受入れユニット・プロシージャ５１と仮想原料受入れユニット・プロシージャＢＴが完了するまで図９の仮想原料タンクＢＴがバッチNo.001に占有された状態となり、バッチNo.002のＣ原料受入れユニット・プロシージャ５６は実行されず渋滞する。
【００２９】
このように仮想設備ＢＴ、仮想工程ＢＢＴを使用することにより、バッチ間の工程追い越しが発生しないように制御するための定義が可能となる。ただし、このバッチＡ、バッチＣのプロシージャ階層定義をバッチ監視機能として、オペレーション用の画面に表示すれば、実際には存在しない仮想工程が表示されることとなり、オペレータには不要な情報が提供されてしまう。したがって、実施の形態１はこのような不要な情報をオペレータに提供しないようにしたものである。以下、その動作について説明する。
【００３０】
図１３は、図１のバッチクライアント機能１のバッチ監視機能６がバッチ実行状態を表示する際の動作を示したフローチャートである。
オペレータからＣＲＴ装置等によりバッチ実行状態表示を要求された際、ステップＳ１での実行処方データ読み込みにより、現在実行されているバッチの実行処方の読み込みが始まる。
次に、ステップＳ２でユニット・プロシージャの有無チェックにより実行処方内にユニット・プロシージャが存在するかどうかを確認する。
【００３１】
ユニット・プロシージャが存在する場合は、ステップＳ３のユニット・プロシージャ読み込みにより、ユニット・プロシージャの定義情報を読み込み、ステップＳ４のユニット・プロシージャ仮想区分チェックでそのステップ属性定義の仮想区分が仮想工程でないかどうかをチェックする。仮想工程であればステップＳ２のユニット・プロシージャ有無チェックに戻る。仮想工程でなければステップＳ５で表示リストにユニット・プロシージャを追加する。この操作を実行処方内のユニット・プロシージャ全てに対して行う。
【００３２】
次に、ステップＳ６のオペレーション有無チェックにより実行処方内にオペレーションが存在するかどうかを確認する。オペレーションが存在する場合は、ステップＳ７のオペレーション読み込みにより、オペレーションの定義情報を読み込み、ステップＳ８のオペレーション仮想区分チェックでそのステップ属性定義の仮想区分が仮想工程でないかどうかをチェックする。仮想工程であればステップＳ６のオペレーション有無チェックに戻る。仮想工程でなければステップＳ９で表示リストにオペレーションを追加する。この操作を実行処方内のオペレーション全てに対して行う。
【００３３】
次に、ステップＳ１０のフェーズ有無チェックにより実行処方内にフェーズが存在するかどうかを確認する。フェーズが存在する場合は、ステップＳ１１のフェーズ読み込みにより、フェーズの定義情報を読み込み、ステップＳ１２のフェーズ仮想区分チェックでそのステップ属性定義の仮想区分が仮想工程でないかどうかをチェックする。仮想工程であればステップＳ１０のフェーズ有無チェックに戻る。仮想工程でなければステップＳ１３で表示リストにフェーズを追加する。この操作を実行処方内のフェーズ全てに対して行う。
【００３４】
ユニット・プロシージャ、オペレーション、フェーズの各階層の表示リストを作成したら、ステップＳ１４で表示リストからユニット・プロシージャを読み込んで表示レイヤーを作成しユニット・プロシージャ表示リストを作成する。同様にステップＳ１５で表示リストからオペレーションを読み込んで表示レイヤーを作成しオペレーション表示リストを作成する。次に、ステップＳ１６で表示リストからフェーズを読み込んで表示レイヤーを作成しフェーズ表示リストを作成する。
【００３５】
ユニット・プロシージャ、オペレーション、フェーズの各階層の表示レイヤーを作成したら、ステップＳ１７でバッチ制御機能からユニット・プロシージャの実行状態を読み込んで表示レイヤーに状態表示を追加する。同様にステップＳ１８でバッチ制御機能からオペレーションの実行状態を読み込んで表示レイヤーに状態表示を追加し、さらにステップＳ１９でバッチ制御機能からフェーズの実行状態を読み込んで表示レイヤーに状態表示を追加する。
【００３６】
各階層の表示レイヤーに実行状態表示を追加すれば、ステップＳ２０でバッチ実行状態をＣＲＴ等の表示装置に表示する。
【００３７】
このように実施の形態１によるバッチ制御装置では、基本処方の設備情報及びシーケンス情報に仮想区分を追加し、必要に応じて仮想設備、仮想工程を定義することにより意図しないバッチの工程追い越しを防ぐ定義が可能となる。また、仮想設備、仮想工程はその名の通り実在しない設備、工程であり、上述のように、これら不要な情報をフィルターで隠蔽することにより、オペレータに必要な情報のみを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施の形態１によるバッチ制御装置の全体機能構成を示すブロック図である。
【図２】図１の設備登録機能の具体的な画面構成例を示す図である。
【図３】図１のシーケンス登録機能の具体的な画面構成例を示す図である。
【図４】バッチプラントの設備構成の例を示す図である。
【図５】バッチプラントにおける銘柄毎の設備占有順を表した表である。
【図６】図４、図５に示すバッチＡのプロシージャ階層の定義を表した図である。
【図７】図４、図５に示すバッチＣのプロシージャ階層の定義を表した図である。
【図８】バッチ製造計画のもと、バッチＡ及びバッチＣのプロシージャ階層定義にもとづきバッチの実行制御を行なっている例を示す図である。
【図９】実施の形態１における設備情報の定義例を示す図である。
【図１０】図９の設備情報定義にもとづいて定義した実施の形態１におけるバッチＡのシーケンス情報を示す図である。
【図１１】図９の設備情報定義にもとづいて定義した実施の形態１におけるバッチＣのシーケンス情報を示す図である。
【図１２】バッチ製造計画のもと、図１０のバッチＡ及び図１１のバッチＣのプロシージャ階層定義にもとづきバッチの実行制御を行なっている例を示す図である。
【図１３】バッチクライアント機能のバッチ監視機能がバッチ実行状態を表示する動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１  バッチクライアント機能、  ２  設備登録機能、  ３  設備情報、  ４  シーケンス登録機能、  ５  シーケンス情報、  ６  バッチ監視機能、  ７  スケジュール管理機能、  ８  仮想設備・仮想フェーズ表示フィルター、  ９  バッチサーバ機能、  １０  実行処方生成機能、  １１  バッチ制御機能、  １２  実行処方データ、  １３  バッチスケジュール、  １４  フェーズロジック、  １５  プロセス機器群。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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