(57)【要約】【課題】工場の生産ラインが必要とする用役（ユーティリティ）の需要量の時系列パターンを導出し、実績データとの比較によって用役量のムダを明らかにする。【解決手段】生産ラインの用役ロス量評価システム１０１では、ユーザ１０３が生産ラインモデル作成部１０５を通して作成した用役量を付与した生産ラインモデルを用いて、シミュレーション実行部１０８が、生産ラインのシミュレーションを実行する。用役需要パターン生成部１０９は、このシミュレーションを行う中で得られた生産ライン全体の用役需要量に基づき、生産ライン全体が必要とする用役の需要の時系列パターンを生成する。比較結果生成部１１０は、この用役の需要の時系列パターンと、工場の生産ラインの各種用役量測定センサ１０７から取得した実際の用役の使用量との比較結果を生成する。【選択図】図１
2011248614.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工場の生産ラインを原料または中間製品が通過する際に必要となる用役量と、前記生産ラインの一部または全体を原料または中間製品が通過するために要する時間と、前記生産ラインのうちの複数の生産ラインからそれよりも少ない数の生産ラインへと原料または中間製品が移っていく場合に次の生産が始まる条件とが生産ライン情報として入力されたことに基づき、生産ラインモデルを作成する生産ラインモデル作成部と、
前記生産ラインモデルに基づき、前記生産ラインのシミュレーションを実行するシミュレーション実行部と、
前記シミュレーション実行部がシミュレーションを行う中で得られた前記生産ラインの全体の用役需要量に基づき、前記生産ラインの全体が必要とする用役の需要の時系列パターンを生成する用役需要パターン生成部と、を有することを特徴とする
生産ラインの用役ロス量評価システム。
【請求項２】
前記生産ラインモデル作成部は、ペトリネットを用いた生産ラインモデルを作成することを特徴とする
請求項１記載の生産ラインの用役ロス量評価システム。
【請求項３】
前記生産ラインモデル作成部は、
ペトリネットのプレースとして、原料または中間製品が通過する前記生産ラインの通過部分を表すプレースと、原料または中間製品を保管する倉庫または仕掛品置場を表すプレースとを選択したことを示す情報と、
前記通過部分を表すプレースに対して、当該プレースにおいて必要となる用役量を設定したことを示す情報と、
が入力されたことに基づき、前記選択されたプレースを含み、且つ、前記通過部分を表すプレースに対して用役量を設定した生産ラインモデルを作成することを特徴とする
請求項２記載の生産ラインの用役ロス量評価システム。
【請求項４】
前記シミュレーション実行部は、シミュレーションの実行時に、所定の時間間隔ごとに、トークンが存在するプレースにおいてそのプレースに設定された用役量を取得し、前記取得した用役量の合計を算出して、その算出結果を前記用役需要パターン生成部に送信することを特徴とする
請求項３記載の生産ラインの用役ロス量評価システム。
【請求項５】
前記生産ラインモデル作成部は、前記倉庫または仕掛品置場を表すプレースに対してトークンが存在可能な上限数が入力されたことに基づき、前記倉庫または仕掛品置場を表すプレースに対してトークンが存在可能な上限数を設定することを特徴とする
請求項４記載の生産ラインの用役ロス量評価システム。
【請求項６】
さらに、前記用役需要パターン生成部が生成した用役の需要の時系列パターンと、前記生産ラインで実際に使われた用役量との比較を行ってその比較結果を生成する比較結果生成部を有することを特徴とする
請求項５記載の生産ラインの用役ロス量評価システム。
【請求項７】
前記生産ラインモデル作成部は、前記生産ラインにおいて実際に発生したライン停止または製品廃棄の情報が入力されたことに基づき、前記ライン停止または製品廃棄の情報を加えた生産ラインモデルを作成し、
前記シミュレーション実行部は、前記ライン停止または製品廃棄の情報を用いて、シミュレーションの各時点での状態を変更することを特徴とする
請求項６記載の生産ラインの用役ロス量評価システム。
【請求項８】
生産ラインモデル作成部と、シミュレーション実行部と、用役需要パターン生成部とを有するシステムにおける生産ラインの用役ロス量評価方法において、
工場の生産ラインを原料または中間製品が通過する際に必要となる用役量と、前記生産ラインの一部または全体を原料または中間製品が通過するために要する時間と、前記生産ラインのうちの複数の生産ラインからそれよりも少ない数の生産ラインへと原料または中間製品が移っていく場合に次の生産が始まる条件とが生産ライン情報として入力されたことに基づき、前記生産ラインモデル作成部が、生産ラインモデルを作成するステップと、
前記生産ラインモデルに基づき、前記シミュレーション実行部が、前記生産ラインのシミュレーションを実行するステップと、
前記シミュレーションを行う中で得られた前記生産ラインの全体の用役需要量に基づき、前記用役需要パターン生成部が、前記生産ラインの全体が必要とする用役の需要の時系列パターンを生成するステップと、を有することを特徴とする
生産ラインの用役ロス量評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場における生産ラインで用いられる用役（蒸気等）の計測、評価に適用して、工場の生産ラインの用役ロス量を評価するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼・石油化学・食品・医薬品などの各種産業プラントにおいては、製品生産の効率を上げる方法を検討する判断材料とするため、製品生産時に発生する種々のムダの“見える化”を行っている。そのための技術として、エネルギーのロスを顕在化する方法や工程のロスを顕在化する方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、エネルギー使用量を低減させるために、品種別の複数の工程について工程間の段取りを含む各工程別のエネルギー原単位に応じた情報を求めるエネルギー情報解析手段と、品種別の工程情報を記憶する工程情報記憶手段と、品種に応じた加工およびスケジュールの条件に応じて、上記エネルギー情報解析手段によって得られた情報、および上記工程情報記憶手段に記憶された情報からエネルギー需要予測情報を含むスケジュールを生成するスケジューリングシステムが開示されている。このシステムが備えるエネルギー情報解析手段は、計測した設備エネルギー消費量と工程情報から、段取りで発生するエネルギー消費量、段取り時間、工程安定までの無駄時間、損失量から構成される工程段取り情報を求めるものである（特許文献１）。特許文献２では、工場で用いるエネルギーの原単位を管理して比較することにより、そのロスを評価する技術が開示されている。この方法では、エネルギーの供給を受けるファシリティ系のエネルギー消費データと、生産系のエネルギー消費データ、原動力系のエネルギー製造データを取得し、リアルタイムでのエネルギー原単位を算出する。その値と予め入力しておく原単位目標値データとを比較することにより、目標値との誤差の時系列パターンを視覚化するものである（特許文献２）。特許文献３では、工程におけるロスを顕在化する方法が開示されている。この方法では、賃率、実作業に要する基準時間、基準時間に所定の余裕時間を付加した標準時間といった工程に関する情報を予め記憶しておき、さらに工程で発生する実績情報を収集する。そして、これらの情報を利用することで生産によるロス工数を金額換算した生産ロス全額を算出する。これをリアルタイムで表示することにより、工程ロスが発生した時点で、その対応を促すものである（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９２８２７号公報
【特許文献２】特開２００７−２６４７０４号公報
【特許文献３】特開２００２−９１５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１９７０年代のオイルショック以降、産業界における省エネルギー化（以下、「省エネ」と略称する。）は広く行われており、その結果として、エネルギー消費量、ＣＯ２排出量は９０年代以降ほぼ横ばいのまま推移している。しかし、日本が新たに掲げるＣＯ２の２５％削減目標は非常に高度な目標であり、各種工場では今まで行ってきた以上の省エネを行うことが求められている。こうした状況下、既に省エネ対策がとられている工場においてさらなる省エネを行うためには、まずは使用した蒸気・温水・冷水・エアといった各種用役（ユーティリティ）のムダがどこにあるかを明らかにし、その改善箇所を工場の運営管理者へと示す技術が重要になりつつある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、計測した設備エネルギー消費量（すなわち、実際の生産ラインにおいて生じたムダが含まれている設備エネルギー消費量の実績データ）に基づいてエネルギー需要予測情報を生成するので、生成したエネルギー需要予測情報にも、実際の生産ラインにおいて生じたムダが上乗せされてしまう。特許文献２に記載された技術では、エネルギー原単位の目標値と現在値との比較によってロスを示すとしているが、この目標値の算出方法については何も示されていない。特許文献３に記載された技術では、工程における工数ロスを示すことが出来るが、工数は人員と時間に関する量であり、用役のロスを顕在化できるものではない。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑み、工場の生産ラインが必要とする用役の需要量の時系列パターンを導出し、実際の生産ラインにおける実績データとの比較によって用役量のムダを明らかにできるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、ユーザが生産ラインモデル作成部を通して作成した用役量を付与した生産ラインモデルを用いて、シミュレーション実行部が、生産ラインのシミュレーションを実行する。用役需要パターン生成部は、このシミュレーションを行う中で得られた生産ライン全体の用役需要量に基づき、生産ライン全体が必要とする用役の需要の時系列パターンを生成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、工場の生産ラインが必要とする用役の需要量の時系列パターンを導出するので、実際の生産ラインにおける用役使用量の実績データとの比較によって用役のムダを顕在化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態における全体構成を示すブロック図である。
【図２】本発明を適用する生産ライン全体の概略を示す図である。
【図３】生産ラインの各工程を原料・中間製品が通過する時間と使用される蒸気量を示す図である。
【図４】生産ラインの各仕掛品置場の上限個数を示す図である。
【図５】生産ラインと工場の用役系統原動棟との関係を示す模式図である。
【図６】ペトリネットを構成する基本要素を示す図である。
【図７】生産ラインのシミュレーションの例を示す図である。
【図８】用役ロス量評価ツールの画面例を示す図である。
【図９】用役ロス量評価ツールの画面例を示す図である。
【図１０】生産ラインのペトリネットを用いたモデルを示す図である。
【図１１】シミュレーション実行部の処理を示すフローチャートである。
【図１２】シミュレーション時間１２０分における生産ラインモデルの状態を示す図である。
【図１３】シミュレーション時間１２０分までの用役の需要量の時系列パターンを示す図である。
【図１４】シミュレーション時間３００分までの用役の需要量の時系列パターンを示す図である。
【図１５】比較結果生成部によって生成される比較結果を示す図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態における全体構成を示すブロック図である。
【図１７】用役ロス量評価ツールの画面例を示す図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態におけるシミュレーション実行部の処理を示すフローチャートである。
【図１９】本発明の第２の実施の形態におけるシミュレーション実行部の処理を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第３の実施の形態において本発明を適用するプラント運転制御システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態における全体構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を、図を参照しながら説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態における生産ラインの用役ロス量評価システム１０１の全体構成を示すブロック図である。この用役ロス量評価システム１０１は、生産ラインモデル作成部１０５と、記憶装置１０６と、シミュレーション実行部１０８と、用役需要パターン生成部１０９と、比較結果生成部１１０と、インタフェース１１１〜１１６とから構成される。
【００１２】
インタフェース１１１は、ユーザ１０３が端末装置（ディスプレイ，マウス，キーボードを備えた入出力端末）１０４を通じて生産ライン情報１０２を入力するためのインタフェースである。生産ラインモデル作成部１０５は、インタフェース１１１を通じて入力された生産ライン情報１０２に従い、ペトリネットによる生産ラインモデルを作成する処理を行う。
【００１３】
記憶装置１０６は、生産ラインモデル作成部１０５によって作成された生産ラインモデルを、インタフェース１１２を通じて記憶するための記憶装置である。
【００１４】
インタフェース１１５は、ユーザ１０３が端末装置１０４を通じてシミュレーションを実行させるためのインタフェースである。シミュレーション実行部１０８は、ユーザ１０３の指示に従いシミュレーション実行に関する処理を行う。インタフェース１１３は、シミュレーション実行部１０８が記憶装置１０６に保存されている生産ラインモデルを利用する場合に、生産ラインモデルを記憶装置１０６から取得するためのインタフェースである。
【００１５】
用役需要パターン生成部１０９は、シミュレーション実行部１０８がシミュレーションを行う中で得られた各シミュレーション時間における生産ライン全体の用役需要量を取得して、用役の需要の時系列パターンを生成する処理を行う。
【００１６】
インタフェース１１４は、工場の生産ラインに設けられた各種用役量測定センサ１０７から実際の用役の使用量についての情報を取得するためのインタフェースである。比較結果生成部１１０は、用役需要パターン生成部１０９によって生成された用役の需要の時系列パターンと、各種用役量測定センサ１０７から取得した実際の用役の使用量との比較を行い、その比較結果を生成する処理を行う。インタフェース１１６は、比較結果生成部１１０が生成した比較結果を端末装置１０４の画面に表示するためのインタフェースである。
【００１７】
図２は、図１に示した用役ロス量評価システム１０１を適用する工場の生産ライン全体の概略図である。この工場では、次に示す４つの工程で製品の生産を行っているとする。
【００１８】
（工程１）
原料倉庫２０１内に保管されている原料Ａを生産ライン２０２に載せ、蒸気供給装置２０３を通じて蒸気供給を行い、中間製品Ａを生成する。生成した中間製品Ａを仕掛品置場２０４へと搬送する。
【００１９】
（工程２）
原料倉庫２０５内に保管されている原料Ｂを生産ライン２０６に載せ、工程３にて作成された中間製品Ｃを融合装置２０７によって一体とし中間製品Ｂを生成する。生成した中間製品Ｂを仕掛品置場２０８に搬送する。
【００２０】
（工程３）
原料倉庫２０９内に保管されている原料Ｃを生産ライン２１０に載せ、蒸気供給装置２１１を通じて蒸気供給を行い、中間製品Ｃを生成する。生成した中間製品Ｃを仕掛品置場２１２に搬送する。
【００２１】
（工程４）
仕掛品置場２０４に置かれている中間製品Ａを生産ライン２１３に載せ、工程２によって作成された中間製品Ｂを融合装置２１４によって一体とする。そして、一体としたものに蒸気供給装置２１５を通じて蒸気を供給し製品を完成させる。完成した製品を製品倉庫２１６へと搬送する。
【００２２】
図３は、図２に示した各工程１〜４を原料・中間製品が通過するために要する時間と、各工程１〜４で使用される蒸気の量とを示す図である。
この通過時間や使用蒸気量の値としては、工場を稼動する中で得られたデータから見積もられる値や、製品の研究開発時に得られた原料・中間製品が最小限必要とする値などが入る。本実施の形態では、後者の値を入れるものとする。
【００２３】
図４は、図２に示した中間製品Ａの仕掛品置場２０４，中間製品Ｂの仕掛品置場２０８，中間製品Ｃの仕掛品置場２１２において、中間製品を保管できる上限個数を示す図である。
なお、図４では、中間製品Ａの仕掛品置場２０４を仕掛品置場Ａと表し、中間製品Ｂの仕掛品置場２０８を仕掛品置場Ｂと表し、中間製品Ｃの仕掛品置場２１２を仕掛品置場Ｃと表している。各仕掛品置場Ａ〜Ｃには図４に記された制限個数より多い数の仕掛品を保管ができないと仮定する。このため、仕掛品置場にこの数の中間製品が既に存在している場合、また仕掛品置場に存在する中間製品の数がこの数を超えると見積もられる場合には、その仕掛品置場に至る中間製品の生産ライン、工程は止まることとなる。
【００２４】
図５は、図２で示した生産ライン２０２，２０６，２１０及び２１３を持つ工場の用役系統原動棟（原動設備）と生産ラインとの関係を示す模式図である。
用役系統原動棟５０１は、生産ライン２０２，２０６，２１０及び２１３において使用される蒸気等の各種用役の全てを供給している。用役系統原動棟５０１から供給される各種用役は、生産ライン２０２，２０６，２１０及び２１３の各種装置に分配される前に、図１にも示した各種用役量測定センサ１０７によってその供給総量が測定される。なお、生産ライン２０２，２０６，２１０及び２１３からは、各種用役戻り（例えば蒸気の場合には水）が用役系統原動棟５０１に供給される。
【００２５】
次に、図１に示した用役ロス量評価システム１０１で実施する生産ラインのシミュレーション方法について述べる。シミュレーション方法としては、離散事象シミュレーションを用いるものとし、本実施例ではその一手段としてペトリネットを用いるものとする。ペトリネットは離散事象システムを表現するためのシミュレーション手法であり、生産ラインのシミュレーションとしても用いられている。
【００２６】
図６は、ペトリネットの基本的な構成要素を示す図である。ペトリネットは、プレース６０１と、トークン６０２と、アーク６０３と、トランジション６０４とで構成される。
【００２７】
図７は、このペトリネットを用いた生産ラインのシミュレーションの例を示す図である。
プレースとアークとトランジションとを接続して、生産ラインを表現する。プレースは工程そのものや工程の一部分を表し、トークンは工程の途中にある原料・中間製品を表している。プレースには、時間付ペトリネットという手法を用いて時間を与えることができるため、時間に沿ったトークンの移動を表現することができる。これにより、原料・中間製品の移動を示すことができる。
【００２８】
トランジションは、アークによって接続されたプレースの全てにトークンがある時に限り、次のプレースにトークンを移動させることが可能となる。また、移動先ではトークンの数は１つとなる。図７の例では、プレース７０１とプレース７０２の両方にトークンがない限り、トランジション７０４を通じてプレース７０３にトークンを移すことはできない。これによって、２つ以上の原料・中間製品が生産で必要な時、どちらかが欠けている場合にそれらを合わせた中間製品・製品を作ることができないことを表すことができる。また、プレースは複数のトークンを乗せることを可能として原料倉庫・仕掛品置場とすることも可能である。
【００２９】
図７に示したようなペトリネットを用いた生産ラインのシミュレーションそのものは、生産ラインの製品の流れの効率をみるために使われてきた方法である。ただし、本発明においては、用役必要量の変化を予測するという目的のため、以下に説明するように、プレースに用役量を設定できるようにしている。そして、トークンが存在している間、そのプレースに設定された用役量が使用されていることとみなす。
【００３０】
次に、図１に示した用役ロス量評価システム１０１によって生産ラインの用役需要量を評価する方法について述べる。図１に示した用役ロス量評価システム１０１において、ユーザ１０３は、生産ライン情報１０２を端末装置１０４を通じて入力し、生産ラインモデル作成部１０５は、この生産ライン情報１０２を用いてペトリネットによる生産ラインモデルを作成する。
【００３１】
図８は、生産ライン情報１０２を入力して生産ラインモデルを作成させるために端末装置１０４に表示される用役ロス量評価ツールの画面構成例を示す図である。用役ロス量評価ツール８０１の画面には、領域８０２〜８０５が設けられている。
【００３２】
領域８０２には、生産ラインの各部分・全体または工程全体を表す一般プレースと、倉庫や仕掛品置場を表すプレースと、アークとトランジションとが表示されており、マウス操作（ドラッグ）により、これらのプレースやアークやトランジションを選択して領域８０３に配置することが可能である。この領域８０３でこれらのプレースやアークやトランジションをつなぎ合わせることで、ペトリネットによる生産ラインのモデルを構築できる。
【００３３】
そして、領域８０３に配置した一般プレースの上にマウスポインタ８０６を合わせてクリックすることで、領域８０４及び８０５にて、図３に示したような通過時間や各種用役量を設定することができる。領域８０４では、トークンが当該プレースを通過するまでの時間を設定できる。領域８０５では、当該プレースにて使われるとする用役の種別（例えば蒸気）を選択し、その用役の量を入力し、その量の単位を選択して設定を行うことができる。図８に示した領域８０５では、選択できる用役種別が1つになっているが、図示しない初期設定画面により、複数の用役種別（例えば蒸気と電気）を領域８０５で選択できるように初期設定することも可能になっている。
【００３４】
図９は、図８に示した用役ロス量評価ツール８０１の領域８０３に配置した倉庫・仕掛品置場用のプレースの上にマウスポインタ９０１を合わせてクリックした状態を示す図である。
この状態では、図８に示した領域８０４及び８０５に代えて、初期状態トークン個数やトークン上限個数を入力して設定するための領域９０２が表示される。初期状態トークン個数は、既に倉庫・仕掛品置場に存在している原料・中間製品の個数を意味する。それに対してトークン上限個数は、図４に示したような、倉庫・仕掛品置場に置くことのできる原料・中間製品の個数の限度を示している。入力したこれらの個数を設定するために設定ボタン９０３を押下した時、初期状態トークン個数がトークン上限個数を上回っている場合には、警告メッセージが表示され、再入力できるようになっている。
【００３５】
図１０は、図８及び９に示した用役ロス量評価ツール８０１での入力操作に基づき、生産ラインモデル作成部１０５が、図２に示した生産ラインのペトリネットモデルを作成した例を示す図である。
このペトリネットモデルでは、各工程がそれぞれ１つのプレースとして表されており、プレース１００１は工程１を、プレース１００２は工程２を、プレース１００３は工程３を、プレース１００４は工程４を表している。また、プレース１００５は原料倉庫２０１を、プレース１００６は中間製品Ａの仕掛品置場２０４を、プレース１００７は原料倉庫２０５を、プレース１００８は中間製品Ｂの仕掛品置場２０８を、プレース１００９は原料倉庫２０９を、プレース１０１０は中間製品Ｃの仕掛品置場２１２を、プレース１０１１は製品倉庫２１６を表している。
【００３６】
図１０には図示していないが、プレース１００１〜１００４に対しては、図３に示したとおりの各工程の通過時間と使用用役量が図８の領域８０４及び８０５の操作によって設定されており、プレース１００６，１００８，１０１０に対しては、図４に示したとおりの上限個数が図９の領域９０２の操作によって設定されている。
【００３７】
図１０に示したペトリネットモデルは一例であり、モデル化を行うユーザ毎に異なってもよい。例えば、工程１について、生産ライン２０２に原料を載せるまでの搬送区間、ライン２０２に載せてから蒸気供給装置２０３に到達するまでの区間、蒸気供給装置２０３で蒸気供給を受ける区間、その後ライン２０２を抜けるまでの区間、仕掛品置場２０４への搬送区間、のように５つのプレースにするなどの種々の方法がある。以下、生産ラインモデル作成部１０５が、図１０に示したペトリネットモデルを作成したものとして説明を行う。なお、作成したペトリネットモデルは、図１に示したインタフェース１１２を通して記憶装置１０６に保存することで、再利用することも可能である。
【００３８】
次に、図１に示した用役ロス量評価システム１０１において、ユーザ１０３が、図１０に示したペトリネットモデルに基づくシミュレーションの実行を端末装置１０４を通じて指示した場合の、シミュレーション実行部１０８の処理について説明する。
【００３９】
図１１は、シミュレーション実行を指示された場合のシミュレーション実行部１０８の処理を示すフローチャートである。
まず、シミュレーション実行部１０８は、シミュレーション時間ｔに０を代入する（ステップＳ１）。続いてシミュレーション実行部１０８は、トークンが存在しているプレースに対して、図８の領域８０５で設定された用役量の合計を算出し、算出結果を図１の用役需要パターン生成部１０９へ送信する（ステップＳ２）。
【００４０】
続いてシミュレーション実行部１０８は、各倉庫・仕掛品置場プレースに対して、存在するトークン個数と図９の領域９０２で設定されたトークン上限個数との比較を行う。この時、個数の値が一致した場合は、そのプレースに至る生産ラインへトークンを供給する各倉庫・仕掛品置場プレースからの生産ラインへのトークン移動をロック、すなわち移動できないようにする。他方、値が不一致の場合は、そのプレースに至る生産ラインへトークンを供給する各倉庫・仕掛品置場プレースからの生産ラインへのトークン移動がロックされているか判定し、ロックされている場合には、そのロックを解除する（ステップＳ３）。
【００４１】
続いてシミュレーション実行部１０８は、ロックのかかっていない各倉庫・仕掛品置場プレースと、「トークン存在時間＝図８の領域８０４で設定された時間」となっている一般プレースとから、トークンを次のプレースへ移動する（ステップＳ４）。続いてシミュレーション実行部１０８は、シミュレーション時間ｔが、予め設定された（例えばユーザがシミュレーション実行を指示する際に入力した）シミュレーション終了時間に達したか判定する（ステップＳ５）。シミュレーション終了時間に達していない場合は、シミュレーション実行部１０８は、シミュレーション時間ｔを１単位時間分（例えば１分）だけ進め（ステップＳ６）、ステップＳ２へと戻ってシミュレーションを続行する。ステップＳ５においてシミュレーション終了時間に達した場合は、シミュレーション実行部１０８は処理を終了する。
【００４２】
図１２は、図１０に示したペトリネットモデルについて、シミュレーション上の時間が１２０分である時の状態を示す図である。
各トークンの下の数字は、トークンがそのプレースに至ってからのシミュレーション上の時間を示している。プレース１００１で表される工程１に製品が着いてから１０分経ち、プレース１００４で表される工程４に製品が着いてから１０分経過し、プレース１００２で表される工程２に製品が着いてから１５分経過したことを示している。また、プレース１０１０で表される中間製品Ｃの仕掛品置場には仕掛品が２つあり、図４で示した上限個数であるため工程３では生産が行われていない（トークンが存在していない）。この図１２の状態における蒸気の必要量は、図３に示した各工程１〜４の使用蒸気量から確認でき、工程１と工程４とで合わせて１５ｋｇ必要であることが分かる。
【００４３】
図１に示した用役ロス量評価システム１０１において、用役需要パターン生成部１０９は、シミュレーション実行部１０８が図１１の処理を実行する中でステップＳ２で送信された用役量の合計の算出結果を元に、用役の需要の時系列パターンを生成する。
【００４４】
図１３は、シミュレーション上の時間が１２０分に達するまでに用役需要パターン生成部１０９が生成した用役の需要の時系列パターンを示す図である。シミュレーション上の時間が１２０分である時の必要用役量１３０１は、図１２を参照して説明したのと同じく１５ｋｇとなっている。
【００４５】
図１４は、シミュレーション上の時間が３００分に達するまでに用役需要パターン生成部１０９が生成した用役の需要の時系列パターンを示す図である。
図１３や図１４に示した用役の需要の時系列パターンは、図３に示した各工程１〜４で使用される最低限必要な蒸気の需要量を足し合わせてできたものであるため、生産ライン全体で最低限供給されるべき用役量の時系列パターンである。そのため、シミュレーションと同様の条件で生産を行った場合、実際に生産ラインで使用された用役量とを比較することによって、用役量のロスを評価することが可能となる。
【００４６】
ここで、図１０に示した生産ラインモデルはモデルとして作成されうるものの一例であるとした。しかし、例えば工程１について、ライン２０２にのせてから蒸気供給装置２０３に到達するまでの区間、蒸気供給装置２０３で蒸気供給を受ける区間、その後ライン２０２を抜けるまでの区間、とプレースを３つにより細分化してモデル化した場合には、シミュレーション時間幅に対して必要な用役量をより細かい形で与えることができるため、用役量のロス量評価がより詳細に与えられることとなる。
【００４７】
図１に示した用役ロス量評価システム１０１において、比較結果生成部１１０は、まず用役需要パターン生成部１０９によって生成された図１３や図１４のような用役の需要の時系列パターンを取得する。続いて比較結果生成部１１０は、インタフェース１１４を通じて工場の生産ラインの各種用役量測定センサ１０７から実際の用役の使用量についての情報を取得する。そして比較結果生成部１１０は、用役の需要の時系列パターンと実際の用役の使用量との比較結果を生成し、インタフェース１１６を通じて比較結果を端末装置１０４に送信する。
【００４８】
図１５は、比較結果生成部１１０によって生成されて端末装置１０４の画面に表示される比較結果の一例を示す図である。
用役需要パターン生成部１０９によって生成された用役の需要の時系列パターン１５０１に対して、実際の用役の使用量１５０２が重ねて表示されている。図から分かるように、シミュレーション上の時間が約１５０分に達してから約１９５分に達するまでの期間１５０３は、実際に必要な用役量が少ないにも関わらず、多くの用役を供給してしまっていることが分かり、省エネの可能性を確認することができる。このようにして、ユーザとして想定される工場の経営者や現場の責任者等が省エネを行うための判断材料として役立てることが可能となる。
【００４９】
〔第２の実施の形態〕
上述した第１の実施の形態では、各工程が図３に示した時間通りに終了することを前提としてシミュレーションを行っている。しかし、工場の生産ラインは装置故障のためにラインが停止することもあり、予想通りに動くとは限らない。また、製品の品質に問題が発見されて中間製品や製品が除去されることもある。このような場合、シミュレーション結果と実際の用役の使用量を比較したとき、生産状況が異なる状態同士で用役量を比較してしまうこととなる。
【００５０】
そのため、第２の実施の形態として、そうした場合における用役ロス量評価システム１０１の運用方法について述べる。この運用方法は、実際に生産を行った際に生産ラインの停止あるいは中間製品や製品の除去が発生した場合に、その後、それらの状況を加味したシミュレーションのみを改めて行うことにより、生産状況が同じ状態で用役量を比較できるようにするものである。
【００５１】
図１６は、第２の実施の形態における生産ラインの用役ロス量評価システムの全体構成を示すブロック図であり、図１と共通する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図１に示した用役ロス量評価システムと異なる点は、ユーザ１０３が入力する情報に、ライン停止・廃棄情報１６０１が加わったことである。
【００５２】
実際に生産を行った後、ユーザ１０３は、生産ライン停止や仕掛品や製品の廃棄といったライン停止・廃棄情報１６０１を入手し、端末装置１０４を通してライン停止・廃棄情報１６０１を入力する。これにより、生産ラインモデル作成部１０５が、ライン停止・廃棄情報１６０１を加えた生産ラインモデルを作成する。
【００５３】
図１７は、端末装置１０４に表示される用役ロス量評価ツールの画面構成例を示す図である。
この画面は、図８に示した用役ロス量評価ツール画面と基本的には同じであるが、プレースにマウスポインタを合わせてクリックしたときに、画面の右側に領域１７０１が表示される点が異なっている。この領域１７０１では、マウスポインタを合わせたプレースに対して、生産ラインに遅延が発生した時間（何時何分という時刻）と、その遅延時間（何時間何分遅延したかという時間の長さ）と、仕掛品や製品を除去した時刻の情報とを入力して設定することができる。
【００５４】
図１７では、一般プレースに対しての画面例を示したが、倉庫や仕掛品置場を表すプレースにマウスポインタを合わせてクリックしたときにも、仕掛品や製品を除去した時刻の情報を入力して設定するための領域が同様にして表示される。
【００５５】
また、図１７に示した領域１７０１では、除去した仕掛品や製品の個数を入力する欄は設けられていない（個数が自動的に１個として設定される）。しかし、複数個の仕掛品や製品を除去した場合を考慮して、図示しない初期設定画面により、除去した仕掛品や製品の個数を領域１７０１で入力して設定できるように初期設定することも可能になっている。
【００５６】
図１８，図１９は、図１６に示した用役ロス量評価システム１０１において、ユーザ１０３がシミュレーションの実行を端末装置１０４を通じて指示した場合の、シミュレーション実行部１０８の処理を示すフローチャートである。
なお、ユーザ１０３は、シミュレーション実行を指示する際に、シミュレーション開始時刻として、実際の生産（生産ラインの停止あるいは中間製品や製品の除去が発生した生産）が開始された時刻と同じ時刻を入力しておくものとする。
【００５７】
図１８に示すように、シミュレーション実行部１０８は、まず、シミュレーション実行が指示された際に入力されたシミュレーション開始時刻の情報を取得する（ステップＳ２１）。続いてシミュレーション実行部１０８は、各プレースにおける（遅延が発生したシミュレーション時間）を、図１７の領域１７０１で各プレースに対して設定された遅延が発生した時間と、ステップＳ２１で取得したシミュレーション開始時刻との差分として求める（ステップＳ２２）。例えば、シミュレーション開始時刻（すなわち実際の生産の開始時刻）が１３時であり、遅延が発生した時間が１４時であれば、ステップＳ２２では、（遅延が発生したシミュレーション時間）が６０分として求められる。
【００５８】
続いてシミュレーション実行部１０８は、各プレースにおける（製品・中間製品を除去したシミュレーション時間）を、図１７の領域１７０１で各プレースに対して設定された除去時刻と、ステップＳ２１で取得したシミュレーション開始時刻との差分として求める（ステップＳ２３）。例えば、シミュレーション開始時刻が１３時であり、除去時刻が１４時３０分であれば、ステップＳ２３では、（製品・中間製品を除去したシミュレーション時間）が９０分として求められる。そしてシミュレーション実行部１０８は、図１８の処理を終了して、図１９の処理に移行する。
【００５９】
図１９の処理では、シミュレーション実行部１０８は、まず、シミュレーション時間ｔに０を代入する（ステップＳ３１）。続いてシミュレーション実行部１０８は、図１１に示したステップＳ２〜Ｓ４と同じ処理を繰り返す（ステップＳ３２）。
【００６０】
続いてシミュレーション実行部１０８は、図１８のステップＳ２２で求めた各プレースにおける（遅延が発生したシミュレーション時間）と、現在のシミュレーション時間ｔとを比較する。そして、この２つの時間が一致しているプレースを遅延状態とする（ステップＳ３３）。
【００６１】
続いてシミュレーション実行部１０８は、遅延状態となっている各プレースにおいて、遅延時間ｔ’と、図１７の領域１７０１で設定された遅延時間とを比較する。そして、この２つの時間が一致しているプレースの遅延状態を解消し、そのプレースの遅延時間ｔ’を０とする（ステップＳ３４）。
【００６２】
続いてシミュレーション実行部１０８は、図１８のステップＳ２３で求めた各プレースにおける（製品・中間製品を除去したシミュレーション時間）と、現在のシミュレーション時間ｔとを比較する。そして、この２つの時間が一致しているプレースに存在しているトークンを、図１７の領域１７０１で設定された個数分除去する（ステップＳ３５）。
【００６３】
続いてシミュレーション実行部１０８は、シミュレーション時間ｔが、予め設定されたシミュレーション終了時間に達したか判定する（ステップＳ３６）。シミュレーション終了時間に達していない場合は、シミュレーション実行部１０８は、遅延状態となっている各プレースの遅延時間ｔ’を１単位時間分だけ進め（ステップＳ３７）、シミュレーション時間ｔを１単位時間分だけ進め（ステップＳ３８）、ステップＳ３２へと戻ってシミュレーションを続行する。ステップＳ３６においてシミュレーション終了時間に達した場合は、シミュレーション実行部１０８は処理を終了する。
【００６４】
なお、図１６に示した用役ロス量評価システムにおいても、用役需要パターン生成部１０９と比較結果生成部１１０の働きは、図１に示した用役ロス量評価システム１０１におけるものと同じである。比較結果生成部１１０は、比較を行う際、各種用役量測定センサ１０７に記録されている実際の生産時の用役使用量のデータを取得するが、各種用役量測定センサ１０７にデータログ機能がない場合は、各種用役量測定センサ１０７が実際の生産時に測定した用役使用量のデータを記憶装置１０６に保存しておき、記憶装置１０６から用役使用量のデータを取得することとしてもよい。
【００６５】
また、図１６に示した用役ロス量評価システムでは、ライン停止・廃棄情報１６０１をユーザ１０３が入力するようになっているが、生産ラインに関する情報と作成したペトリネット生産ラインモデルとを結びつけるための情報を記憶装置１０６に入力しておくことにより、生産ラインにおける情報を記録した各種システムから、自動的にライン停止・廃棄情報１６０１を入力することも可能である。
【００６６】
〔第３の実施の形態〕
図１に示した用役ロス量評価システム１０１では、用役需要パターン作成部１０９によって用役の需要の時系列パターンを作成することができる。そこで、図３の蒸気の例のように各工程、部分で使われる用役について、最低限必要となる用役量ではなく生産ラインに向かうまでのロスを考慮した値を設定すれば、図５に示した用役系統原動棟５０１から生産ライン２０２，２０６，２１０及び２１３に供給すべき最低限必要な用役量の時系列パターンを求めることができる。そのため、図１に示した用役ロス量評価システム１０１を、産業プラントの運転制御システムに対して適用することが可能である。
【００６７】
図２０は、産業プラントの運転制御システムの全体構成を示すブロック図である。
このプラント運転制御システム１９０１は、インタフェース１９０３と、インタフェース１９０５と、用役需要量演算モジュール１９０６と、インタフェース１９０９と、インタフェース１９１０と、用役需要量補正モジュール１９１１と、最適運転制御モジュール１９１２と、インタフェース１９１３と、記憶装置１９１４と、インタフェース１９１５とで構成される。
【００６８】
インタフェース１９０３は、経営資源計画（ＥＲＰ）システム１９０２のスケジューラから生産設備の情報として時刻情報を持った生産計画を取得するためのインタフェースである。インタフェース１９０５は、製造実行システム（ＭＥＳ）及び分散制御システム（ＤＣＳ）１９０４から製造処方を読み込むためのインタフェースである。
【００６９】
用役需要量演算モジュール１９０６は、生産設備に与える温水・冷水・エア・電機・蒸気などの各種必要用役量を、生産計画と製造処方から時刻情報を持った用役需要パターンとして推定するためのロジックを持つ演算モジュールである。
【００７０】
インタフェース１９０９は、生産設備１９０７と用役設備１９０８の状態量を取得するためのインタフェースである。インタフェース１９１０は、外気温などの環境条件の状態量を取得するためのインタフェースである。
【００７１】
用役需要量補正モジュール１９１１は、用役需要量演算モジュール１９０６から得られた用役需要パターンを、生産設備１９０７と用役設備１９０８と環境条件の状態量を利用して補正するためのロジックを持つ演算モジュールである。
【００７２】
最適運転制御モジュール１９１２は、用役需要量補正モジュール１９１１によって補正された用役需要パターンを利用して複数の用役設備に対して負荷を分散する最適計算を行う手段と、各種用役設備が必要とされる用役量を出力するまでにかかる時間及び最適計算の結果を利用して用役設備に対する運転計画を決定する手段とを持つ演算モジュールである。
【００７３】
インタフェース１９１３は、最適運転制御モジュール１９１２が決定した運転計画に従った動作を行うように用役設備１９０８に運転指令を行うためのインタフェースである。記憶装置１９１４は、用役需要量演算モジュール１９０６，用役需要量補正モジュール１９１１及び最適運転制御モジュール１９１２が必要とするデータを保持する記憶装置である。インタフェース１９１５は、記憶装置１９１４からデータを取得するためのインタフェースである。
【００７４】
プラント運転制御システム１９０１は、このような構成により、生産設備で必要となる最小限の用役量の時系列パターンを推定して、省エネを図るシステムである。
【００７５】
図２１は、図２０に示したプラント運転制御システム１９０１の用役需要量演算モジュール１９０６に、図１に示した用役ロス量評価システム１０１を組込んだブロック図である。
図２１に示したように、用役需要量演算モジュール１９０６に用役ロス量評価システム１０１を組込み、生産計画に基づいて必要となる原料の数を入力するようにし、さらに第１の実施の形態で説明したように各種生産ラインの情報を入力可能として、用役ロス量評価システム１０１内の用役需要パターン生成部１０９が生成する用役の需要の時系列パターンを用役ロス量評価システム１０１から出力させれば、生産ラインを対象にプラント運転制御システム１９０１を適用することが可能となる。
【００７６】
なお、本発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りその他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７７】
１０１…用役ロス量評価システム，１０２…生産ライン情報，１０３…ユーザ，１０４…端末装置，１０５…生産ラインモデル作成部，１０６…記憶装置，１０７…各種用役量測定センサ，１０８…シミュレーション実行部，１０９…用役需要パターン生成部，１１０…比較結果生成部，１１１〜１１６…インタフェース，２０１…原料Ａの原料倉庫，２０２…工程１の生産ライン，２０３…蒸気供給装置，２０４…仕掛品置場Ａ，２０５…原料Ｂの原料倉庫，２０６…工程２の生産ライン，２０７…原料Ｂと中間製品Ｃの融合装置，２０８…仕掛品置場Ｂ，２０９…原料Ｃの原料倉庫，２１０…工程３の生産ライン，２１１…蒸気供給装置，２１２…仕掛品置場Ｃ，２１３…工程４の生産ライン，２１４…中間製品Ａと中間製品Ｃの融合装置，２１５…蒸気供給装置，２１６…製品倉庫，５０１…用役系統原動棟，６０１…プレース，６０２…トークン，６０３…アーク，６０４…トランジション，７０１…プレース，７０２…トークン，７０３…プレース，７０４…トランジション，８０１…用役ロス量評価ツールの画面構成例，８０２〜８０５…用役ロス量評価ツール画面の１領域，８０６…マウスポインタ，９０１…マウスポインタ，９０２…用役ロス量評価ツール画面の１領域，９０３…設定ボタン，１００１…工程１を表すプレース，１００２…工程２を表すプレース，１００３…工程３を表すプレース，１００４…工程４を表すプレース，１００５…原料Ａの原料倉庫２０１を表すプレース，１００６…仕掛品置場Ａ２０４を表すプレース，１００７…原料Ｂの原料倉庫２０５を表すプレース，１００８…仕掛品置場Ｂ２０８を表すプレース，１００９…原料Ｃの原料倉庫２０９を表すプレース，１０１０…仕掛品置場Ｃ２１０を表すプレース，Ｓ１〜Ｓ６…シミュレーション実行部１０８の処理の流れを示すフロー,１３０１…用役ロス量評価システム１０１で求めた用役需要時系列パターンのｔ＝１２０分時点,１５０１…用役ロス量評価システム１０１で求めた用役需要時系列パターン,１５０２…センサ５０３で測った実際の蒸気使用量,１６０１…ライン停止・中間製品等、廃棄情報,１７０１…用役ロス量評価ツール画面の１領域,Ｓ２１〜Ｓ２３…シミュレーション実行部１０８が遅延発生時刻をシミュレーション時間として求めるフロー図,Ｓ３１〜Ｓ３８・・・シミュレーション実行部１０８の処理の流れを示すフロー図,１９０１…プラント運転制御システム,１９０２…経営資源計画（ＥＲＰ）システム,１９０３…経営資源計画（ＥＲＰ）システム１０２のスケジューラから時刻情報を持った生産計画を取得するインタフェース,１９０４…製造実行システム、分散制御システム（ＭＥＳ、ＤＣＳ）,１９０５…製造実行システム（ＭＥＳ）や分散制御システム（ＤＣＳ）１０４から製造処方を読み込むインタフェース,１９０６…用役需要量演算モジュール,１９０７…生産設備,１９０８…用役設備,１９０９…生産設備と用役設備の状態量を取得するインタフェース,１９１０…外気温などの環境条件の状態量を取得するインタフェース,１９１１…用役需要量補正モジュール,１９１２…最適運転制御モジュール,１９１３…用役設備に起動・停止の指示を出すインタフェース,１９１４…記憶装置,１９１５…記��装置から時定数のデータを取得するインタフェース
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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