(57)【要約】  本発明は、１つ以上の流体生成装置で特に流体分離処理を含むものの最適化管理に関し、前記液体分離処理は、ａ）データを収集するステップ（１０）であって、生成装置の現運転値を決める１つ以上の現パラメータ値と、将来の生成要求と、少なくとも１つの最適化基準とを前記データが含むステップと、ｂ）少なくとも前記要求に基づいて、前記装置の新運転値を決める１つ以上のパラメータを計算するステップ（１２）と、を備える。前記計算ステップｂ）は、１）前記新運転値を決める少なくとも１つの最適解の見積もり（１２）と、２）少なくとも前記現運転値から前記新運転値への前記生成装置の移行分析に基づく、前記最適解の有効性テスト（１３）と、を少なくとも含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の流体の同時生成により少なくとも１つの流体を生成する１つ以上の装置の管理を最適化する、コンピュータ手段で実行される方法であって、この方法は、
ａ）  データを収集する（１０）ステップであって、
○  生成装置の現運転値を決める１つ以上の現パラメータ値と、
○  将来の生成要求と、
○  少なくとも１つの最適化基準と、を前記データが含むステップと、
ｂ）  少なくとも前記要求に基づいて、前記装置の新運転値を決める１つ以上のパラメータを計算する（１２）ステップと、
を備え、
前記計算ステップｂ）は、
ｂ１）  前記新運転値を決める少なくとも１つの最適解の見積もり（１２）と、
ｂ２）  少なくとも前記現運転値から前記新運転値への前記生成装置の移行分析に基づく、前記最適解の有効性テスト（１３）と、
を少なくとも含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記有効性テストは、前記装置が含む運転機器の運用規定に基づく少なくとも１つの基準にも従って実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記有効性テストは、前記装置の現運転を変更する全体プロセスにおいて、前記ステップｂ）で決まる運転値変更の最適化の検討を伴う当該全体プロセスの分析に基づく少なくとも１つの基準にも従って実施されることを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記収集ステップａ）は、前記新運転値を決める１つ以上のパラメータを計算するのに用いられる制約条件のデータ（６３）を収集することも含み、
前記最適解の前記見積もり（１２）は、前記制約条件を考慮に入れることを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記方法は、前記見積もりｂ１）で処理される前記要求の公式化を単純化するための、ステップａ）で収集されたデータの前処理（１１）を含むことを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記前処理は、長期タスクを連続した複数の短期サブタスクにする少なくとも１つのスケジューリングを含むことを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップａ）及びｂ）は、繰り返し適用され、前記長期タスクは、前記複数の短期サブタスクの個々を行う前記ステップａ）及びｂ）の適用の連続した繰り返しで実施されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記単純化は、前記生成装置から得られた測定値を滑らかにすること、及び／又は、所定間隔内の値を抜き取ることをさらに含むことを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記方法は、
ｂ３）  有効な前記最適解に従って、前記装置の制御設定値の集合の形式化（１４）をさらに含むことを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
制御設定値の集合の前記形式化は、多変数予測制御が適用されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ステップｂ２）は、前記生成装置の運転の最適化の速さを設定することを特徴とする先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれかの方法を実施する指示を含み、処理装置によって実行されるコンピュータプログラム。
【請求項１３】
複数の流体の同時生成により少なくとも１つの流体を生成する１つ以上の装置の管理の最適化を支援するコンピュータ手段を備え、先行する請求項のいずれかに記載の方法の処理ｂ２）を実施する少なくとも１つの後処理インターフェース（１３）を有することを特徴とする機器。
【請求項１４】
前記機器は、請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の方法の前記要求の公式化を単純化する前処理インターフェース（１１）をさらに有することを特徴とする請求項１３に記載の機器。
【請求項１５】
複数の流体の同時生成による少なくとも１つの流体の管理が請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の方法で最適化される蒸留分離装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの流体生成装置から得られるパラメータデータの処理に関し、特に空気ガス生成の分野に関するがこれに限られるものではない。他の適用としては、例えば水素と一酸化炭素の生成と分離、及び、より一般的には生成装置の運転（又は運転の集合）（又は“装置運転”）で、混合された少なくとも２つの流体の分離、又はより一般には複数の流体の同時生成(co-production)における最適化目標と多重制約条件を伴うものに関する。
【０００２】
ここでは、例えば空気ガスのような流体を分離する装置の原理は、詳しく記載しない。その原理は、広く文献に記載されている。
【０００３】
ここで述べられる全ては、この方法、例えば空気の構成成分を分離する方法が、酸素、窒素、及びアルゴン（より稀には、クリプトン及びキセノン）を  
-  気体状態、又は  
-  液体状態  
で生成するために用いられることについてである。
【０００４】
生成された気体（例えば酸素と窒素）は、一般的に、異なる圧力レベルで圧縮され、１つ以上の最終的な消費地点に送られる。これらの地点は、局地でもよく、離れていてもよい。消費地点が離れている場合、流体は、流通ネットワーク（distribution network）を介して（例えばパイプラインを経由して）送られる。
【０００５】
生成された液体（例えば酸素、窒素、アルゴン、クリプトン、又はキセノン）は、それらごとに、深冷タンクに貯蔵され、その後、トラックまたは貨車で最終消費地点まで運ばれる。
【０００６】
例えば装置を管理する難しさは、特に、これら流体の全ての生成が互いに関連しており、１つ以上の生成物の量の増加は、  
-  １つ以上の他の生成物の減少、関係がある場合は、例えば同じ種類の生成物の液相に対する気相の考慮（consideration）、  
-  又は、それらの増加、関係がある場合は、例えば他の種類に対するある種類（例えば窒素、アルゴン、クリプトン、又はキセノンに対する酸素）の考慮、  
が避けられないことによる。
【０００７】
さらに、生成場所（これは、複数の生成装置を含んでもよい）で圧縮や液化に用いられる手段は、複合的である。それゆえ、生成の制約条件を満足することと、生成のためのエネルギー消費を最小にすることとの両方のために、それら手段の使用を最適化することは、最良である。実際には、空気ガスの生成コストの６０％は、一般的に、主に電気の消費に関連するとの示唆もある。
【０００８】
運転パラメータ（空気投入、液体生成、圧縮手段の選択、及びその他）の選択は、一般的に、作業者（生身の個人）に委ねられる。いくつかの場合において、自動システムは、洗練された制御ツールを用いて生成装置（又は装置の集合）を運転する。この制御ツールは、典型的には第１装置運転値Ａから第２運転値Ｂまでの移行状態の管理を取り扱う。
【０００９】
生成装置の生成負荷変化を管理する制御ツールの異なるタイプが知られている。これらのツールは、一般的に、予測制御のタイプであり、  
-  多変数予測制御、“ＭＶＰＣ”、  
-  若しくは、高度予測制御、又は高度フィードバック（ＡＦＦ）制御方法、  
を伴う。
【００１０】
第１タイプ（ＭＶＰＣ）のツールは、一般的に、最適化を高い度合いで実現可能であり、これは、それらがシステムをその限界近くで運転することができるためである（“制約条件主導”(constraint pushing)”として広く知られている）。このタイプの技術は、最適化装置を伴い、多くの場合、線形である。
【００１１】
これらツールのタイプにとって、解消すべき１つの主な課題は、一般的に、最適化の問題（“私たちはどこに行くのか”という問いに対する答え）と、制御の問題（“私たちは、どのようにしてそこに行くのか”の問いに対する答え）との統合である。この統合は、特に移行段階で、フィードバックを通じて全く無益なオシレーション(oscillation)を引き起こす。
【００１２】
さらに、このタイプの制御は、論理変数（例えば装置の停止又は開始）を用いることにおいて、困難性や不可能さえ存在する。
【００１３】
このタイプの制御は、生成目標に対して、時間の概念を考慮せずに、可能な限り速く到達する設定値(set point)を決める。
【００１４】
１つ以上の自由度（制御変数で定義される）との関係で線形（又は擬似線形）を有する制約条件のみが、適切に管理される。例えば、生成物の空気中への放出（消費と同時的な生成との差に基づく）は、このタイプのシステムでは制御することが難しい。なぜなら、増加量(動的な意味で)は、対応するバルブが閉じられると、突然無くなるためである。
【００１５】
このような制御は、負荷（load）変化の実施（生成動力学の管理）によく適しているとしても、その場所のエネルギーの使用を最適化する運転値の決定には実際には適していない。
【００１６】
例えば、ネットワークに接続された装置の液体生成を管理することができる静的形態に基づくタイプの最適化装置の採用が提案されている（文献ＵＳ−Ａ−７０９２８９３）。この最適化装置は、負荷変化制御部（ＭＶＰＣタイプ）を用いて目的値（objectives）、又は目標値（targets）を定義する。準備は、主に所定の時間間隔（より具体的には、固定された期間）で前記制御部に目標値を送ることで行われる。
【００１７】
しかしながら、そのような実施は、オシレーションや最適でない結果（典型的には、非静的状態の方法に対する静的な最適化）を生じるリスクがある。さらに、このような構成のタイプでは、フィードバックは、困難だけを伴い、それゆえ生成装置の標準と実際の状態との間が乖離するリスクを伴う。さらにこの最適化タイプは、明らかに、かなり遅い固定された速さでのみ実施可能とみられる。
【００１８】
本発明は、この状況を改善するものである。
【００１９】
複数の流体の同時生成による（特に流体分離処理による）少なくとも１つの流体を生成する１つ以上の装置の管理を最適化するための、コンピュータ手段で実施される方法が提供される。この方法は、  
ａ）データ収集のステップ  
○  生成装置の現運転値を決める１つ以上の現パラメータ値、  
○  将来の生成要求、  
○  少なくとも１つの最適化基準、  
ｂ）少なくとも前記要求に基づいて、前記装置の新運転値を決める１つ以上のパラメータを計算するステップ、  
を含む。
【００２０】
本発明では、前記計算ステップｂ）は、特に、  
ｂ１）前記運転値を決める少なくとも１つの最適解の見積もり(estimation)と、  
ｂ２）少なくとも現運転値から新運転値への前記生成装置の移行分析に基づく、前記最適解の有効性テストと、  
を含む。
【００２１】
前記生成装置は、深冷蒸留による空気分離のための装置や、深冷蒸留による一酸化炭素と水素の混合物を分離するための装置、蒸留による二酸化炭素を含む流れの二酸化炭素量を富化させる装置でもよい。
【００２２】
このように、本発明は、第１段階で最適化目標を設定して、この状態に到達するための移行経路の最適化が前記ｂ２）の処理で提案される２段階の最適化を可能にする。本発明は、そのとき、２つの問い、  
-  到達すべき全体目標は何か、  
-  この目標にどのようにして到達するか（又は、この目標にどの経路が採用されるべきか）
に回答することで、２段階の最適化を提案する。
【００２３】
例えば、前記処理ｂ１）で決定された新運転値が、生成ユニットの現運転値にあまりに近く、この新運転値に到達することは準最適の運転移行を必要とする（例えば、瞬間的な生成の制限や移行時に装置が不安定になるリスクがある）場合、運転値の変更は準最適解であり、この解は前記処理ｂ２）で拒絶される。
【００２４】
他の例では、前記ステップｂ）見積もられた運転値は、“禁止”された運転領域（安全や、生成におけるエネルギー消費、又は、他の理由による）に位置するかもしれない。そのような解は、その後、前記処理ｂ２）でフィルタリングされる。これにより、前記処理ｂ２）の有効性テストは、その装置に含まれる機器の運転の運用規定（trade rules）の少なくとも１つにも基づいて好ましく実施される。例えば、一般的に、ある装置部品（例えば圧縮機など）を起動後すぐに停止することは、準最適解である。これは、前記処理ｂ１）に存在する解の有効性テストに取り入れられてよい運用規定でもある。
【００２５】
また他の例では、前記装置の運転変更のための全体プロセスは、進行中であり、このプロセスが終わる前に運転値を変更することは準最適であるかもしれない。このため、前記処理ｂ２）の有効性テストは、この全体プロセスに基づくステップｂ）で決められた運転値の変更の最適性の検討を伴った、前記装置の現運転を変更する全体プロセスの分析による基準にも従って好ましく実施されてもよい。
【００２６】
好ましくは、データ収集のステップａ）は、前記新運転値を決める１つ以上のパラメータを計算するのに用いられる制約条件のデータを収集することも含み、最適解の見積もりは、前記制約条件を織り込む。ここで、上述したように、一般的な運用規定に加えて、最適化が織り込むべき特定の運用規定が用いられてもよい。
【００２７】
好ましくは、前記方法は、見積もりｂ１）で処理される前記要求の公式化を単純化するための、ステップａ）で収集されたデータの前処理をも含む。
【００２８】
例えば、この前処理は、特に長期タスクを連続した複数の短期サブタスクにする少なくとも１つのスケジューリングを含んでもよい。この長期タスクは、例えば、上記変更の全体プロセスを伴うものでもよい。このため、上述の前処理と、存在する最適解をテストする処理ｂ２）との間には、可能な協調（cooperation）が生じる。実際には、前処理は、全体目標に到達するための異なる連続した運転値を決めてもよく（そのため、複数の短期サブタスクとしての長期タスクのスケジューリングに基づいて）、一方で、テスト処理ｂ２）は、最終的に、特に最適化（ステップｂ１））後に存在する運転値が現在の変更の全体プロセスに実際に適合することを確実にする最適化の後処理を構成してもよい。
【００２９】
そのような実施形態では、前記ステップａ）及びｂ）は、繰り返し適用され、前記長期タスクは、前記複数の短期サブタスクの其々を行う前記ステップａ）及びｂ）の適用の連続した繰り返しで実施される。つまり、それは、例えば、長期目標設定値に到達するために、短期でこれらの繰り返しが実施されるクローズドループ反復方法である。実際には、この“短期”は、前記処理ｂ２）での有効解の許可の速さによって決められる。これにより、上述の後処理は、生成装置の運転の最適化の速さを設定する。
【００３０】
上述の前処理は、他の基準に基づく要求を単純化することができることが明らかである。例えば、この単純化は、生成装置から得られた測定値を滑らかにすること、及び／又は、所定間隔の値を抜き取る（framing）することを含んでもよい。より詳しい例は、下記に示す。
【００３１】
好ましくは、前記方法は、前記装置の制御設定値の集合を形式化する処理ｂ３をも含み、この設定値の集合は、処理ｂ２）の遂行で残った有効な最適解に基づくものである。
【００３２】
このため、好ましくは、多変数予測制御（又はＭＶＰＣ）が適用されてもよい。
【００３３】
後処理、及び／又は、前処理、及び／又は、最適化自身は、特に図５を参照して以下の詳細な説明で後述されるように、テスト及び意思決定の指示を実行するために緻密にプログラムされたコンピュータモジュールによって実施されてもよい。これにより、本発明は、後処理、及び／又は、前処理、及び／又は、最適化のためのコンピュータプログラムの実行の結果として実施されることもできる。
【００３４】
最後に、本発明は、プログラムが処理装置によって実行される時に特に上記方法を実施する指示を含むコンピュータプログラムを目的にする。
【００３５】
本発明は、複数の流体の同時生成、特に流体分離処理により少なくとも１つの流体を生成する１つ以上の装置の管理の最適化を支援するコンピュータ手段を含む機器をも目的にする。この機器は、特に上記方法の処理ｂ２）を実施する少なくとも１つの後処理インターフェースを含む。このような後処理インターフェースは、図１を参照して以下の例示的な実施形態で示されるように、最適化装置の下流にあるコンピュータの形態でもよい。
【００３６】
このような機器は、上述したように、要求の公式化を単純化する前処理インターフェースを含んでもよい。
【００３７】
本発明の１つの目的によれば、複数の流体の同時生成による少なくとも１つの流体の管理が請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の方法で最適化される蒸留分離装置が提供される。
【００３８】
なお、本発明の他の特徴と有効性は、以下の詳細な説明及び添付の図面によって明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明でいう多段階最適化の一般的な原理を示す。
【図２】図２は、ある例において１週間に亘る異なる生成目標を決めることができるユーザインターフェース画面を示す。
【図３】図３は、図１の後処理インターフェース１３がある場合と無い場合の負荷変化（load variations）（其々点線曲線及び実線曲線)を示す。
【図４】図４は、図１のモジュールの物理的構造の例示を模式的に示す。
【図５】図５は、本発明でいうコンピュータプログラムの一般的なアルゴリズムの流れ図を示し、これは、例示的な実施形態では、図１の複数のモジュール１０，１１，１２，１３，１４のなかで割り当てられる。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明は、例えばＭＶＰＣ（多変数予測制御）タイプの制御部と、生成の設定値を最適管理する最適化装置（線形又は非線形）との組み合わせのフレームワークで実施される。
【００４１】
より詳しく述べると、本発明は、組み合わされるが独立分離した機能を残す機器を備え、その独立した機能は、  
-  高度生成方法制御モジュール（例えばＭＶＰＣタイプ）、及び  
-  これら方法を最適化する最適化モジュール（線形又は非線形）、  
であり、  
あるモジュールから他のモジュールへの情報伝達は、少なくとも１つのスケジューリングインターフェース（又は、スケジューラ）によって管理される。
【００４２】
このようなスケジューラの目的は、主に、現生成方法の状態に基づいて上流の最適化装置の解を受け入れる又は拒絶することを目的に後処理を実施し、これにより、生成システムに安定した挙動を行わせることである。前記スケジューラの他の目的は、第２段階、つまり高度制御モジュールに有効な目標値を伝達することである。
【００４３】
好ましくは、最適化装置の上流に他のスケジューラが設けられ、この他のスケジューラは、最適化装置によって処理される変数の数を最小化するように、生成システムの制約条件を変換（translate）及び／又は変形（transform）する。
【００４４】
従って、これら要素間の異なる相互作用を記載した図１に示すように、本発明でいうシステムは、例示的な１つの実施形態として、  
-  流体分離による１つ以上の生成装置１５と、  
-  主に前記生成装置から得られたパラメータを収集し、これらパラメータと、例えば前記生成装置向けの所定の制約条件とに基づいて新しい生成要求を公式化する伝達モジュール１０と、  
-  これら生成要求を主に単純化して形式化（format）する第１前処理スケジューリングインターフェース１１と、  
-  現運転値Ａから始まり特に新運転値Ｂを決めることで、これら単純化された要求を処理する最適化モジュール１２と、  
-  前記最適化モジュールによって決められた１つ又は複数の解をフィルタリングしてこの解を訂正することができ、他の実施形態では、例えば前記生成装置の現運転状態に対して先行の前記解が適切でない場合に、新運転値を決定するために前記最適化モジュールを呼び出す第２後処理スケジューリングインターフェース１３と、  
-  前記後処理インターフェース１３によって有効とされた新運転値Ｂに到達するように設定値を計算する制御モジュール１４と、  
-  必要に応じて、例えば前記伝達モジュール１０に制約条件又は要求を指示するユーザーステーション１６と、  
を備えてもよい。
【００４５】
運転では、伝達モジュール１０は、１つ以上の生成装置１５から現生成状況の報告を受け（矢印Ｆ６）、この報告は、例えば、  
-  気体酸素の要求、  
-  気体窒素の要求、  
-  液体酸素、又は他の液体の要求、  
-  パイプライン内の圧力、  
-  圧縮機の限界、  
-  消費電力の限界、  
-  又は、その他、  
のデータを含む。
【００４６】
伝達モジュール１０は、ステーション１６からの生身のユーザが要求する追加目標値及び／又はスケジューリングの設定値を受け付けてもよい（点線矢印Ｆ７）。
【００４７】
これらのデータの全ては、次に、前処理インターフェース１１に送られる（矢印Ｆ１）。この前処理インターフェース１１は、次に、これらの収集されたデータに基づいて、実際の生成値、制約条件、及び、実際の値から始まって前記制約条件を考慮して到達される目標値を決める。インターフェース１１は、次に、これら実際の値、目標値、及び制約条件のデータを、最適化モジュール１２に送る（矢印Ｆ２）。最適化モジュール１２のタスクは、新運転値Ｂを決めることで上述の目標値に到達するための問題を解決することである。ここで好ましくは、インターフェース１１は、この問題の状態を単純化する。単純化の例は、後述する。このように、インターフェース１１は、伝達モジュール１０から得られたデータが最適化モジュール１２に到達する前に、このデータに対するフィルターとして機能することができる。
【００４８】
最適化モジュール１２は、生成装置１５の現状況に関してフィルタリングされたデータを解釈し、少なくとも１つの選択された基準に基づいて最適解を決定する。基準の例は、後述する。
【００４９】
好ましくは、第２スケジューリングインターフェース１３は、最適化モジュール１２によって決定された前記解を後処理でフィルタリングする（矢印Ｆ３）。これにより、例えば、最適化モジュール１２によって決定された新運転値が現運転値にあまりに近く、準最適の運転移行（sub-optimal operating transition）（例えば生成を瞬間的に制限することや移行時に装置１５を不安定にさせる可能性があること)を必要とする場合、運転値の変更は、準最適解（sub-optimal solution）にあたる。このとき、後処理インターフェース１３は、この解を拒絶するフィルターとして機能する。別の簡単な例では、別のプロセス変更が進行中であり、上述のプロセスの完全な変更が終わる前に、運転値を変更することは準最適である。また他の例では、最適化モジュール１２で見積もられた運転値は、“禁止”された運転領域に位置するかもしれない（安全や、生成のエネルギー消費、又は他の理由で)。後処理インターフェース１３は、この解をフィルタリングする。例示的な実施形態によれば、インターフェース１３は、上記解を直接に訂正することができる、又は、変形例として新運転値に対応した新しい解を探すために最適化モジュール１２を再び呼び出すことができる（矢印Ｆ８）。
【００５０】
新運転値Ｂに関連したデータは、その後、続いて、制御モジュール１４に送られる（矢印Ｆ４）。制御モジュール１４は、運転値Ｂに到達するための装置１５の運転設定値を計算する。この制御モジュール１４は、運転変数の効果的な変更を決めるために、例えばＭＶＰＣ（多変数予測制御（multi-variable predictive control））タイプの手法を実行してもよい。最終的に、これら設定値は、装置１５の生成部材に送られる（矢印Ｆ５）。
【００５１】
１つの実施形態では、前処理インターフェース１１で実施される要求の単純化は、例えば、長期タスク（例えば図２を参照して後述するような２４時間に亘るもの）のスケジューリングを含んでもよい。最終的には、前処理インターフェースは、例えばこの仕事を連続した複数のサブタスクに細分化してもよい。この複数のサブタスクは、計画された主タスクを実行するために前記生成装置が連続して実現するものである。
【００５２】
例えば、パイプラインで２４時間、Ｘバールの要求圧力が要求される場合、前記前処理インターフェースは、同じパイプラインでＸ’０バールの現圧力（例えばＸ’０はＸよりも小さい）から、このパイプラインでＸ’１バール（Ｘ’０＜Ｘ’１＜Ｘ）が得られるように第１段階で生成が増加され、その後、Ｘ’２バール（Ｘ’０＜Ｘ’１＜Ｘ’２＜Ｘ）まで第２段階で増加されなければならないことなどを決定する。
【００５３】
最適化モジュール１２は、前記パイプラインでＸ’１バールに到達することができる生成装置の新運転値も第１段階で決定し、後処理インターフェース１３は、主に所定の運用既定に従ってこの解を有効とする又は訂正する。この新運転値に到達することができる設定値は、モジュール１４によって公式化され、装置１５は、これらの設定値を適用する。
【００５４】
上述の第２段階では、生成の現状況と、主にパイプライン内の現圧力とに基づいて、後処理インターフェース１１は、Ｘ’２バールの圧力に到達することができる新運転値を決めるために最適化モジュール１２を呼び出す。後処理インターフェース１３は、上述の運用既定に基づいて、この解を有効とする又は訂正する。例えば、先行する圧力Ｘ’１に到達するためには、生成装置の装置部品（圧縮機やその他）を起動させる必要であり、一方で、Ｘ’２バールに到達することはこの装置部品が停止されるべきことを意味し（例えば、消費エネルギーの節約やその他の基準のため)、後処理インターフェース１３は、前記装置部品を停止する解を無効にしてよい。ならなら、装置部品を起動後すぐに停止させることは、準最適だからである。前記後処理インターフェースが保持するこの解は、その後、装置部品を停止する前に時間遅れをもたらすかもしれない（例えば、Ｘ’３に到達するための新目標圧力値を保留にする)。
【００５５】
これにより、スケジューリングインターフェース１３は、図３を参照して後述する例示的な実施形態で示すように、後処理で、不安定な挙動を避けることで、装置１５の運転を主に“スムーズ”にすることができる。
【００５６】
すなわち、長期の目標設定値に対して異なる運転値を繰り返し設定するクローズドループプロセス（フィードバックを伴う）である。
【００５７】
この利点は、複合的に得られる。
【００５８】
現在及び実際の値に対して最適運転値を計算することができる（この方法からのフィードバックで）。
【００５９】
このモデルは、それが初期に不正確な場合でも、フィードバックのおかげで最終的にそのエラーが滑らかにされて、再調整されることができる。
【００６０】
前記スケジューラの介在は、ＵＳ−Ａ−７０９２８９３が提供するような、厳密な時間間隔が見られる固定された時間間隔に支配されない。実際には、新設定値、例えば負荷の変更を適用するための方法が安定した状況にある場合だけに、新しい最適値が考慮される。典型的には、現時点の（しかし一時的な）外部の乱れが見つかった（例えば、頭部（head）でのボトルの浄化変化、先の未完了の負荷の変化、実施負荷の最後の変化に伴ってまだ安定していない方法、又は新運転値が現在の値にかなり近い）場合に、到達される新運転値を決める必要が回避される。この理由のリストは、排他的なものではなく、異なる可能性がある場合を代表しているだけである。
【００６１】
スケジューリング（インターフェース１１，１３）は、それゆえより安定した挙動を許し、例えば流量（気体酸素の生成流量など）の変化に関連する連続的でタイミングが悪い変化を避ける。これらは、主に単純に純度が高い制御のために行われる。
【００６２】
スケジューリングは、制御及び／又は最適化における生成装置の現在の状況に基づくフィードバックを行うことで、２つの最適化の間の時間間隔の最小化を可能にする。
【００６３】
好ましくは、タイミングが悪いスイッチオン／スイッチオフを避けることで、装置部品の最小実行時間を決めることもできる。
【００６４】
伝達モジュール１０は、例えば、装置１５を伴って流通ネットワーク（distribution network）（例えば、気体酸素又は気体窒素)内の圧力、液体レベル（液体酸素の生成及び／又はいわゆる“液補助（liquid assist）”カラム内への液体の追加)、又はその他に関するデータを受ける伝達インターフェース（communication interface）と、ユーザーステーション１６を伴って制約条件又は制御の詳細を受ける伝達インターフェースとを物理的に有してもよい。伝達モジュール１０は、例えば選ばれた伝達プロトコルに基づいてこれらのデータを形式化して前処理インターフェース１１に送るコンピュータプログラム（この目的のための指示コードを含む）を実行するコンピュータモジュール（緻密にプログラムされた処理装置とメモリとの組み合わせ）をも備えてもよい。図４に示すように、モジュール１０などのコンピュータの指示は、生成装置１５に接続された制御ステーションＰＣ１から実行されてもよい。 
典型的には、スケジューリングインターフェース１１，１３は、最適化モジュール１２のように、コンピュータプログラム（この目的のための指示コードを含む）を実行するコンピュータモジュール（緻密にプログラムされた処理装置とメモリとの組み合わせ）の形態を取ることができる。スケジューリングインターフェース１１，１３のコンピュータ指示は、例えば“ＤＣＳ”（電子制御システム（digital control system））と呼ばれるコンピュータ装置で実行されてもよい。
【００６５】
最適化モジュール１２のコンピュータの指示は、それらの一部として、ＯＰＴ（伝達プロトコル標準）インターフェース、又はデータ訂正転送を実施することができる他のタイプのプロトコルを介してＤＣＳと通信するパーソナルコンピュータＰＣ２で実行されてもよい。同様に、変数を計算するモジュール１４は、ＤＣＳシステムに組み込まれてもよい。
【００６６】
これは、実施形態の１つの例示であることは明らかである。変形例としては、最適化モジュールは、同じＤＣＳシステムに位置してもよいし、このようなタスクを処理可能な他の装置に位置してもよい。
【００６７】
最適化モジュール１２及びスケジューリングインターフェース１１，１３のコンピュータの指示は、後述されるように、次のためにコンピュータの指示として主に存在してもよい。  
-  変数（例えば、装置１５の現状況と該装置の将来の予測状況との間の、流体圧力値、及び／又は、流量値の比較が実施されるもの）のテスト、及び  
-  運用規定（この例は後述される）を適用することによるこれらのテストに基づく決定。
【００６８】
さらに、最適化の全てが“クローズドループ”（フィードバック）モードにあり、すなわち相対モード（又は“派生（derivative）”モード）であり、運転の特定時の変更（spot modification）が必要か否かを決めるために、生成装置の現状況に対して新しい最適運転値が計算される。
【００６９】
以下は、酸素と窒素（Ｏ２−Ｎ２）流通ネットワークの圧力及びそれらの液体生成の管理における、上述の実施例としての詳細な説明である。
【００７０】
複数の生成装置（気体と液体の生成）と、最終消費体への流通のためのパイプラインのネットワークとが考慮される。
【００７１】
装置の負荷（空気流量、液体の追加、又は、液体酸素及び／又は液体窒素のいずれかの”液体の追加”、負荷液化装置）を決めることの目的は、制約条件の集合を満足しながら、ネットワークの中央の調整の優先階級順位でランクされた要求を満足することである。これらの要求は、伝達モジュール１０により公式化される。
【００７２】
モジュール１０は、実際には、以下に示すような中央の調整の事情で、一般的な要求を公式化する。
【００７３】
流通ネットワーク（窒素及び酸素）の圧力は、ここに示される例では、２４時間の範囲において、製品ごと日ごとに、独立した時間目標で、２つの圧力設定値が望まれる。
【００７４】
液化装置（酸素または窒素）の停止及び起動のために設けられたプログラムは、一週間に亘り測定されなければならない。
【００７５】
酸素及び／又は窒素の液体生成が望まれる。
【００７６】
可能であれば、最大電力は、超えてはならない。
【００７７】
可能性が主にある制約条件としては、  
-  サービスにおいて与えられる圧縮機の数、  
-  サービスにおける圧縮機の容量（最大と最小）、  
-  液体追加ポンプの容量（最小と最大）、  
-  液体酸素及び液体窒素の貯蔵レベル、  
-  禁止される運転領域、特に、液化装置の作動時の液体追加（例えば、液化装置の単位時間当たりの生成限界によって決まる）、  
-  生成要求が不十分な場合、安全性をより高めるために、閾値よりも下で圧縮機を運転させないようにクローズドループで運転される圧縮機の所定の選択（圧縮機出口から圧縮機入口へのリサイクリングを伴う）、  
が考慮される。
【００７８】
制御変数は、  
-  空気流れ（例えば１つ以上の制御バルブを介して）、  
-  与えられる液体追加流量、及び、液体追加の様式の選択（液体酸素及び／又は液体窒素)、及び  
-  液化装置の最大及び／又は最小負荷での液化装置の起動／停止、  
の様式でもよい。
【００７９】
上述の要求の全ては、図２に示されるように、ここでは一週間に亘る範囲でインターフェーススクリーン表示がされてもよい。液化要求は、“サイクル”コマンドの集合、例えば、非ピーク時間（ＨＣ）又はピーク時間（ＨＰ）において選ばれた閾値に基づく開始又は停止で決めることができる。流通ネットワーク内の気体窒素（ＮＧ）及び気体酸素（ＯＧ）の圧力に対する要求にも従うことができる。優先順位（制限上の優先順位）としての制約条件、例えば酸素圧力ＯＧを測定するための閾値、を課すことも可能である。所望の液体追加（“所望のＢＩＢ”）を要求することも可能である。
【００８０】
これらの要求は、その後、これらのうちのいくつかを変形して最適化する問題の変数を最小化するように、第１スケジューリングインターフェース１１（モジュール１２による最適化前のデータの前処理)によって処理される。
【００８１】
例えば、  
-  圧力目標は、現在の圧力、選択された時間に到達される圧力、現在の空気の注入、及び、流通ネットワークにおける現在の圧力勾配に基づいて、予備的な計算で生成目標（気体酸素、気体窒素）に変換される、  
-  圧縮機の最少／最大容量に基づいて、目標値が選択され、例えば気体酸素の生成目標が酸素圧縮機の最小流量よりも小さい場合、その最小流量が選択される、  
-  測定データは、瞬間的な反応を避けるために、フィルタリングされる（滑らかにされる）、  
-  液体生成目標は、伝達モジュール１０によって特定された要求に基づいて、活用、又は非活用され、この非活用は、空気投入（air load）を最適化モジュールが最小化する要求に相当する、  
-  液体追加、及び／又は、液体生成の容量は、貯留レベルに基づいて制限される、  
-  制約条件の不利益（penalties）は、例えば、クローズドループ（上述の“リサイクリング”）の運転モードが適用される圧縮機の選択に基づいて、気体酸素又は気体窒素のどちらかの生成を好むように変えることができる。
【００８２】
制御変数の制約条件、並びに、装置１５及び／又はすでに進行中の最適化の実際の状態と同様に、これら変更される変数は、最適化装置１２に送られる。
【００８３】
情報の伝達速度は、最適化モジュールの計算速度と同様に、任意に設定されることができる。どのような場合でも、得られた解の実施、及び決定の速さは、主に第２スケジューリングインターフェース１３によって決まる。
【００８４】
実際には、後者１３は、多くの機能を有する。以下にいくつかの例を示す。
【００８５】
インターフェース１３は、最適化モジュール１２によって計算された解が有効であってサービスに用いられることができることを保証し、もし、例えば負荷の変化がすでに進行中である又は運転の乱れ（例えば頭部浄化ボトル又はその他の変化）が起きそうな場合や、決められた運転が十分に安定していない場合、又は、新運転値が現運転値から十分に離れていない（いわゆる“死”の帯）の場合には、解は無視される。液体追加タイプの変更は、決められた解がそれを必要とし、特定目的のための装置の起動（典型的には、ポンプを冷モードにする）を始める場合に、規定することができる。
【００８６】
最適化モジュールによって供給された解が禁止範囲にある場合、それは、最も近い限界にその解を訂正する。
【００８７】
インターフェース１３は、装置１５（又は冷却ボックス）の深冷部の負荷及び液化装置の負荷を管理する異なるシステムに運転値変更コマンドを送る。
【００８８】
最終的に、インターフェース１３は、主にＤＣＳシステムと最適化モジュールとの間で伝達が正しく進むことを保証する（例えば、伝達の不具合又は消失があった場合に、リアルタイムの最適化を停止するとともに、最適化装置を遮断することで）。
【００８９】
本発明は、これにより、最適及び階層的で組織的な様式で、伝達モジュール１０からの中央調整要求を管理することができる。流通ネットワークの状況に関係なく、最適化は、気体と液体の両方に対して、要求を満足する特定の制約条件下で、その制御変数を最適化し（例えば、気体に優先順位を与えることで）、同時に排出を最小化する。
【００９０】
目的は、液体生成目標の集合を可能な限り実現しながら、所定の時間（一時的な概念で）に所定の圧力に到達することである。
【００９１】
図３は、生成装置の挙動の安定を保ちながら、最適化モジュールから得られた解が“クローズドループ”モードに適用される２段階のスケジューリングインターフェースの効果を示す。実線曲線は、本発明でいう２段階最適化によって得られた解を示し、点線曲線は、スケジューリングインターフェースで可能なフィルタリングがされた解を示す。これから分かるように、このような２段階のスケジューリングが無い場合、特に後処理インターフェース１３によるフィルタリングが無い場合、最適化モジュール１２のみから得られる最適解の決定（実線曲線）は、むらのある挙動を示す（負荷の増加と減少がとても頻繁で無用、有害でさえある）。
【００９２】
図５は、本発明でいう例示的な実施形態で実施されるステップの概要を示す。ステップ６１では、生成装置１５の現運転の特定パラメータ（例えば、現在の酸素ＰＯＧ、窒素ＰＮＧ、又は他の圧力値）は、生成装置１５から得られる。ステップ６２では、これらパラメータＰＯＧ’，ＰＮＧ’の所望の値は、流通ネットワークの計画された要求（図２を参照して上述されたように）又は他のものに基づいて決定される。ステップ６３では、これら所望の値に到達するための制約条件ＣＴＲＴが呼び出される。これらは、メモリに予め記憶されて伝達モジュール１２に伝達されるように読み出されるデータでもよい。例えば、前記ステップ６２で新しいパラメータ値で酸素の液化が規定された場合、液化装置（例えば非ピーク時）の運転時間の制約条件は、ステップ６３で読み出される。
【００９３】
これらの処理は、ステップ６４での全ての要求を、最適化モジュール１２によって解かれる問題の形に公式化するために、伝達モジュール１０によって実施される。ステップ６５では、前処理インターフェース１１は、この問題の単純化が実施可能か確認し、必要な場合はこの単純化を実施する（測定データを滑らかにする、所定の値範囲内での目標設定値の訂正、長期目標設定値の複数の短期目標設定値への再定義など）。
【００９４】
ステップ６５で単純化された要求に基づいて、ステップ６６で最適解が決定される。この最適解は、最適運転値への到達を実現するためのタスクのスケジューリングを決める。それは、例えば、非ピーク時の気体酸素の生成の遅れを含んでもよく、これは、気体酸素の生成ではなくエネルギー消費の節約に優先順位が与えられている場合に、これらの時間に液体酸素の生成を優先するためでもよい。しかしながら、２４時間に亘るタスクのスケジューリングのために、生成される気体酸素の量は、ステップ６４で公式化された要求の全てを満足してもよい。つまり、これは教示用目的の単純な例であり、気体酸素の生成は、他の多くのパラメータに従ってもよい。実際には、多くの解がステップ６６で提案され、例えば、現運転値Ａからステップ６６で実施される最適化で提案される新運転値Ｂへの移行において、装置１５の種々の装置部品が最も安定する運転基準に基づいて、最も有効なものがステップ６７で残される。
【００９５】
ステップ６８では、最適化（ステップ６６）及びフィルタリング（ステップ６７）された解は、この解に対応した設定値を決めるために解釈される。これは、残された最適解に基づいて設定値データを公式化するために、多変数予測制御（ＭＶＰＣ）プロセスを含んでもよい。これらの設定値データは、例えば、新運転値Ｂに到達するために生成装置１５（ステップ６９）に課された新流量値である。これは、図５で示すように、クローズドループモードでの反復処理である。
【００９６】
本発明は、例として上述した実施形態に限定されないことは明らかである。本発明は、他の種々のものに適用される。
【００９７】
このように、図４に示されるコンピュータ構成は、単なる例として示されている。
【００９８】
さらに、一般的に、上述された空気分離による生成は、単なる例である。本発明は、主に流体分離処理（主に、初期に同じ流体であって、異なる要素の液相／気相の分離）から得られた少なくとも１つ流体の生成に適用される。本発明は、さらにより一般的には、“流体”という表現が広い意味で用いられる場合でいう複数の流体の同時生成に適用される。例えば、電気で示される流体エネルギーは、いわゆる“熱電併給（cogeneration）”方法（気体の燃焼に基づく）における高圧力で流れ状態にある水とともに同時生成されることができる。それはつまり、本発明は、蒸気生成の制約条件を必然的に導く電気生成の制約条件が与えられて最適化を含む上記“熱電併給”も目的とすることができることを意味する。
【００９９】
また、本発明は、生成される流体の量をその最大値まで増やす生成装置の運転の最適化に限定されない。本発明は、そのような装置の運転状態の安全を確実にすることも目的にする。
【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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【国際調査報告】
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