(57)【要約】【課題】エネルギー資源等の流体を効率良く供給可能な流体供給システムを提供する。【解決手段】流体供給システムは、複数の施設へ流体を供給する。流体供給システムは、製造設備の稼働の優先順位を設定する優先順位に関する情報を記憶する記憶部６２と、ＣＰＵ６１と、流体タンク１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ（流体貯蔵装置）に貯蔵されている流体の実残量を検出する実残量センサ１１Ａｓ、１１Ｂｓ、１１Ｃｓ、１１Ｄｓとを有する。ＣＰＵ６１は、各製造設備の稼働に必要な流体の必要残量を算出（予測）し、実残量を検出すると、実残量と必要残量とを比較し、実残量が必要残量よりも小さいときは、優先順位の低い施設の稼働を停止させまたは減少させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の施設へ流体を供給する流体供給システムであって、
各施設の稼働の優先順位を設定する優先順位に関する情報を記憶する記憶手段と、
各施設の稼働に必要な流体の必要量を算出する必要量算出手段と、
当該流体供給システムから各施設への前記流体の供給可能量を検出する供給可能量検出手段と、
前記供給可能量と前記必要量とを比較し、前記供給可能量が前記必要量よりも小さいときは、前記優先順位の低い施設の稼働を停止させるシステム制御手段と、
を備える流体供給システム。
【請求項２】
前記流体が、複数種類の流体を含む場合に、
前記供給可能量検出手段は、各流体について供給可能量を検出し、
前記必要量算出手段は、各流体について流体の必要量を算出し、
前記比較手段は、各流体について供給可能量と必要量とを比較し、
前記システム制御手段は、いずれかの流体の供給可能量が必要量よりも小さいときは、前記優先順位の低い施設の稼働を停止させる、
請求項１に記載の流体供給システム。
【請求項３】
前記施設は物品を製造する施設であり、
前記記憶手段は、各施設で製造される物品の重要度に関する情報を記憶し、
前記優先順位設定手段は、前記物品の重要度に関する情報に基づいて、各施設の稼働の優先順位を設定する
請求項１または請求項２に記載の流体供給システム。
【請求項４】
前記記憶手段は、前記各施設における物品の製造条件に関する情報をさらに記憶し、
前記必要量算出手段は、前記製造条件に関する情報に基づいて、前記必要量を算出する、
請求項３に記載の流体供給システム。
【請求項５】
前記施設の稼働を制御する施設制御手段をさらに備え、
前記システム制御手段は、前記施設制御手段に、前記優先順位の低い施設の稼働を停止させる停止信号を出力し、
前記施設制御手段は、前記システム制御手段から前記前記停止信号が出力されたときに、前記優先順位の低い施設の稼働を停止させる、
請求項３または請求項４に記載の流体供給システム。
【請求項６】
前記必要量は、前記施設を所定時間稼働させる際に必要な、前記複数の施設用として設けられた流体貯蔵装置に貯蔵されているべき流体の量であり、
前記供給可能量は、前記流体貯蔵装置に貯蔵されている前記流体の実残量である、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の流体供給システム。
【請求項７】
前記流体は、気体燃料、液体燃料、空気、蒸気、水、超臨界流体及び特殊ガスのうちの少なくとも１つの流体である、
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の流体供給システム。
【請求項８】
前記施設は、製造装置、前記製造装置を複数含む製造設備、前記製造設備を複数含む工場、または前記工場を複数含む工場群である、
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の流体供給システム。
【請求項９】
複数の施設または地域へ流体を供給する流体供給システムであって、
各施設または地域への流体の供給の優先順位を設定する優先順位に関する情報を記憶する記憶手段と、
各施設または地域における流体の必要量を算出する必要量算出手段と、
当該流体供給システムから各施設または地域への前記流体の供給可能量を検出する供給可能量検出手段と、
前記供給可能量と前記必要量とを比較し、前記供給可能量が前記必要量よりも小さいときは、前記優先順位の低い施設または地域への流体の供給を停止させ、または前記優先順位の低い施設または地域への前記流体の供給量を減少させるシステム制御手段と、
を備える流体供給システム。
【請求項１０】
前記施設は、製造装置、前記製造装置を複数含む製造設備、前記製造設備を複数含む工場、または前記工場を複数含む工場群であり、
前記地域は、複数の工場が存在する工業地域、または都市である、
請求項９記載の流体供給システム。
【請求項１１】
複数の施設へ流体を供給する流体供給システムであって、
各施設の稼働の優先順位を設定する優先順位に関する情報を記憶する記憶手段と、
各施設の稼働に必要な流体の必要量を予測する必要量予測手段と、
当該流体供給システムから各施設への前記流体の供給可能量を検出する供給可能量検出手段と、
前記供給可能量と前記必要量とを比較し、前記供給可能量が前記必要量よりも小さいときは、前記優先順位の低い施設の稼働を停止させるシステム制御手段と、
を備える流体供給システム。
【請求項１２】
複数の施設または地域へ流体を供給する流体供給システムであって、
各施設または地域への流体の供給の優先順位を設定する優先順位に関する情報を記憶する記憶手段と、
各施設または地域における流体の必要量を予測する必要量予測手段と、
当該流体供給システムから各施設または地域への前記流体の供給可能量を検出する供給可能量検出手段と、
前記供給可能量と前記必要量とを比較し、前記供給可能量が前記必要量よりも小さいときは、前記優先順位の低い施設または地域への流体の供給を停止させ、または前記優先順位の低い施設または地域への前記流体の供給量を減少させるシステム制御手段と、
を備える流体供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の施設へエネルギー源等として利用される流体を供給する流体供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場等の施設においては、ガス、石油、空気、水等の種々の流体や電気等の資源をエネルギー源等として利用して、物品が製造される。
【０００３】
例えば特許文献１には、電気を効率的に利用可能とするスマートグリッドに関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、新興国の台頭により上述のような流体の需要が増加している。そのため、将来、流体の需要に対して供給が不足し、工場等の施設は、必要とする量の流体の供給を安定的に受けることができなくなる虞がある。
【０００６】
本発明は、エネルギー資源等の流体を効率良く供給可能な流体供給システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様の流体供給システムは、単一の事業所内にある複数の施設へ流体を供給する。流体供給システムは、各施設の稼働の優先順位を設定する優先順位に関する情報を記憶する記憶手段と、各施設の稼働に必要な流体の必要量を算出（予測）する必要量算出（予測）手段と、当該流体供給システムから各施設への流体の供給可能量を検出する供給可能量検出手段と、供給可能量と必要量とを比較し、供給可能量が必要量よりも小さいときは、優先順位の低い施設の稼働を停止させる制御手段と、を備える。
【０００８】
本発明の第２の態様の流体供給システムは、複数の施設または地域へ流体を供給する。各施設または地域への流体の供給の優先順位を設定する優先順位に関する情報を記憶する記憶手段と、各施設または地域における流体の必要量を算出（予測）する必要量算出（予測）手段と、当該流体供給システムから各施設または地域への流体の供給可能量を検出する供給可能量検出手段と、供給可能量と必要量とを比較し、供給可能量が必要量よりも小さいときは、優先順位の低い施設または地域への流体の供給を停止させ、または優先順位の低い施設または地域への流体の供給量を減少させるシステム制御手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、流体の供給可能量が必要量を下回る可能性があるときは、つまり流体が不足するときは、優先順位の低い施設から稼働を停止させる。そのため、流体が十分に供給されない場合に、全ての施設の稼働が停止することを防止でき、優先順位の高い施設については稼働を継続できる。すなわち、供給可能量が十分でない場合であっても、施設へ流体を効率的に供給することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、流体の供給可能量が必要量を下回る可能性があるときは、つまり流体が不足するときは、優先順位の低い施設または地域への流体の供給を停止させる。そのため、流体が十分に供給されない場合に、全ての施設や地域において流体不足による影響が生じるのを防止でき、優先順位の高い施設や地域へは十分な量の流体の供給を継続できる。すなわち、供給可能量が十分でない場合であっても、施設や地域へ流体を効率的に供給することができる。
【００１１】
例えば、前記施設が、製造装置、前記製造装置を複数含む製造設備、前記製造設備を複数含む工場、または前記工場を複数含む工場群であり、前記地域が、複数の工場が存在する工業地域、または都市である場合に、上述の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態１に係る流体供給システムを有する施設の概要を説明するための図である。
【図２】実施形態１に係る流体供給システムの構成を示す図である（全体）。
【図３】実施形態１に係る流体供給システムの構成を示す図である（その１）。
【図４】実施形態１に係る流体供給システムの構成を示す図である（その２）。
【図５】実施形態１に係る流体供給システムの構成を示す図である（その３）。
【図６】実施形態１に係る流体供給システムの制御系の構成を示す図である。
【図７】実施形態１に係る流体供給システムの制御装置の構成を示す図である。
【図８】実施形態１に係る流体供給システムにおける物品重要度情報テーブルの一例を示す図である。
【図９】実施形態１に係る流体供給システムにおける物品製造予定テーブルの一例を示す図である。
【図１０】実施形態１に係る流体供給システムにおける製造設備優先順位テーブルの一例を示す図である。
【図１１】実施形態１に係る流体供給システムの制御系による制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】実施形態１に係る流体供給システムの制御系による制御動作の一例を説明するための図である。
【図１３】他の実施形態に係る流体供給システムの制御系による制御動作の一例を説明するための図である（施設が工場である場合）。
【図１４】他の実施形態に係る流体供給システムの制御系による制御動作の一例を説明するための図である（施設が工場群である場合）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態に係る流体供給システムについて説明する。
以下に説明する流体供給システムは、単一の工場（事業所）内にある複数の製造設備を稼働させるために必要な流体（液体燃料、気体燃料（燃料ガス）、空気、水、超臨界流体、特殊雰囲気ガス、等）の量（必要量）が、システムにおいて実際に供給可能な流体の量（供給可能量）の範囲内となるように、製造設備の優先順位に基づいて各製造設備の稼働を制御する。
【００１４】
（実施形態１）
１．構成
図１は、実施形態１に係る流体供給システムを有する施設の概要を説明するための図である。本実施形態では、施設が工場の建屋内に配置された製造設備（以下、単に「設備」という）であり、工業用の連続加熱炉である場合について説明する。工場は、建屋Ａ、建屋Ｂ、建屋Ｃを有する。建屋Ａには設備Ａ、Ｂ、Ｃが備えられ、建屋Ｂには設備Ｄ、Ｅ、Ｆが備えられ、建屋Ｃには設備Ｇ、Ｈ、Ｉが備えられている。本実施形態では、設備Ａ〜Ｉにおいて、設備毎に異なる物品が製造されるものとして説明する。
【００１５】
本実施形態における工場では、エネルギー源として利用される流体として燃料ガスを利用し、工場の物品製造のための環境を整える流体として空気、水、及び特殊雰囲気ガスを利用する。以下、これらの流体を総称して単に「流体」という。図２は、工場外の上記各流体の供給源ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤから、これらの流体を、工場内の各設備Ａ〜Ｉに供給するための流体供給系１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄを説明する図である。各流体供給系１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、流体供給源ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ（燃料ガス供給源ＳＡ、空気供給源ＳＢ、水供給源ＳＣ、特殊雰囲気ガス供給源ＳＤ）から供給される流体を貯蔵する流体タンク１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ（燃料ガスタンク１１Ａ、空気タンク１１Ｂ、水タンク１１Ｃ、特殊雰囲気ガスタンク１１Ｄ）と、流体タンク１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄから各設備Ａ〜Ｉに流体を供給する配管１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄとを含む。配管１１Ａは、燃料ガスを供給するための配管である。配管１１Ｂは、空気を供給するための配管である。配管１１Ｃは、水を供給するための配管である。配管１１Ｄは、特殊雰囲気ガスを供給するための配管である。燃料ガスは、例えば、天然ガスである。特殊雰囲気ガスは、例えば、窒素、アルゴン等である。流体タンク１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄは、貯蔵している流体の実残量を検出する実残量センサ１１Ａｓ、１１Ｂｓ、１１Ｃｓ、１１Ｄｓを備える。
【００１６】
各配管１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄは、主配管１２Ａａ、１２Ｂａ、１２Ｃａ、１２Ｄａ、第１分岐配管１２Ａｂ、１２Ｂｂ、１２Ｃｂ、１２Ｄｂ、及び第２分岐配管１２Ａｃ、１２Ｂｃ、１２Ｃｃ、１２Ｄｃを含む。主配管１２Ａａ、１２Ｂａ、１２Ｃａ、１２Ｄａは、流体供給源ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤに接続されている。第１分岐配管１２Ａｂ、１２Ｂｂ、１２Ｃｂ、１２Ｄｂは、主配管１２Ａａ、１２Ｂａ、１２Ｃａ、１２Ｄａから分岐して各建屋Ａ〜Ｃに至る。第２分岐配管１２Ａｃ、１２Ｂｃ、１２Ｃｃ、１２Ｄｃは第１分岐配管１２Ａｂ、１２Ｂｂ、１２Ｃｂ、１２Ｄｂから分岐して各設備Ａ〜Ｉに至る。
【００１７】
図３は、実施形態１に係る流体供給システムの流体供給系におけるのうち、主配管１２Ａａ、１２Ｂａ、１２Ｃａ、１２Ｄａから分岐して各建屋Ａ〜Ｃに至る第１分岐配管１２Ａｂ、１２Ｂｂ、１２Ｃｂ、１２Ｄｂ部分を中心として示した図である。
【００１８】
第１分岐配管１２Ａｂ、１２Ｂｂ、１２Ｃｂ、１２Ｄｂ上には、第１流量センサ２１Ａｂ、２１Ｂｂ、２１Ｃｂ、２１Ｄｂ及び第１制御弁２２Ａｂ、２２Ｂｂ、２２Ｃｂ、２２Ｄｂが備えられている。第１流量センサ２１Ａｂ、２１Ｂｂ、２１Ｃｂ、２１Ｄｂは、第１分岐配管１２Ａｂ、１２Ｂｂ、１２Ｃｂ、１２Ｄｂ内の流体の流量を検出する。第１制御弁２２Ａｂ、２２Ｂｂ、２２Ｃｂ、２２Ｄｂは、第１分岐配管１２Ａｂ、１２Ｂｂ、１２Ｃｂ、１２Ｄｂにおける流体の流通状態を制御可能である。本実施形態では、第１制御弁２２Ａｂ、２２Ｂｂ、２２Ｃｂ、２２Ｄｂは、例えばモータ式開閉弁により構成され、開閉を電気的に制御可能である。
【００１９】
図４は、実施形態１に係る流体供給システムの流体供給系における、第１分岐配管１２Ａｂ、１２Ｂｂ、１２Ｃｂ、１２Ｄｂから分岐して各設備Ａ〜Ｉに至る第２分岐配管１２Ａｃ、１２Ｂｃ、１２Ｃｃ、１２Ｄｃ部分を中心として示した図である。
【００２０】
第２分岐配管１２Ａｃ、１２Ｂｃ、１２Ｃｃ、１２Ｄｃ上には、第２流量センサ２１Ａｃ、２１Ｂｃ、２１Ｃｃ、２１Ｄｃ及び第２制御弁２２Ａｃ、２２Ｂｃ、２２Ｃｃ、２２Ｄｃが備えられている。第２流量センサ２１Ａｃ、２１Ｂｃ、２１Ｃｃ、２１Ｄｃは、第２分岐配管１２Ａｃ、１２Ｂｃ、１２Ｃｃ、１２Ｄｃ内の流体の流量を検出する。第２制御弁２２Ａｃ、２２Ｂｃ、２２Ｃｃ、２２Ｄｃは、第２分岐配管１２Ａｃ、１２Ｂｃ、１２Ｃｃ、１２Ｄｃにおける流体の流通状態を制御可能である。本実施形態では、第２制御弁２２Ａｃ、２２Ｂｃ、２２Ｃｃ、２２Ｄｃは、例えばモータ式開閉弁により構成され、開閉を電気的に制御可能である。
【００２１】
図５は、実施形態１に係る流体供給システムのうち、建屋内の一設備の構成を示した図である。なお、設備の構成は、製造する物品により異なるものであり、本図は設備の構成の一例を示す。
【００２２】
設備は、製造中の物品に対して所定の処理を施す３つのゾーンＡ、Ｂ、Ｃを有する。３つのゾーンＡ、Ｂ、Ｃは、製造中の物品を搬送する搬送ライン（図示せず）に沿って配置されている。
【００２３】
ゾーンＡは、製造中の物品に対して第１段階の加熱処理を施すゾーンであり、加熱用の第１、第２バーナ４１、４２が配置され、第３分岐配管１２Ａｄ、１２Ｂｄ、１２Ｃｄ、１２Ｄｄを介して、燃料ガス、空気、水、及び特殊雰囲気ガスの各流体が供給される。
【００２４】
ゾーンＢは、製造中の物品に対して第２段階の加熱処理を施すゾーンであり、加熱用の第３バーナ４３が配置され、第３分岐配管１２Ａｄ、１２Ｂｄ、１２Ｃｄ、１２Ｄｄを介して、燃料ガス、空気、水、及び特殊雰囲気ガスの各流体が供給される。
【００２５】
ゾーンＣは、製造中の物品に対して冷却処理を施すゾーンであり、第３分岐配管１２Ｂｄ、１２Ｃｄ、１２Ｄｄを介して、空気、水、及び特殊雰囲気ガスの各流体が供給される。
【００２６】
第３分岐配管１２Ａｄ、１２Ｂｄ、１２Ｃｄ、１２Ｄｄには、圧力センサ２１Ａｄ、２１Ｂｄ、２１Ｃｄ、２１Ｄｄ、及び第３制御弁２２Ａｄ、２２Ｂｄ、２２Ｃｄ、２２Ｄｄが設けられている。
【００２７】
燃料ガス用の第３分岐配管１２Ａｄ、空気用の第３分岐配管１２Ｂｄ、及び特殊雰囲気ガス用の第３分岐配管１２Ｃｄには、燃料ガス、空気、及び特殊雰囲気ガスを一時的に貯蔵するための一時貯蔵タンク５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｄが、タンク供給用の第４制御弁２２Ａｅ、２２Ｂｅ、２２Ｄｅ、及び戻り用の第５制御弁２２Ａｆ、２２Ｂｆ、２２Ｄｆを介して接続されている。
【００２８】
水用の第３分岐配管１２Ｃｄ上には、水を一時的に貯蔵するための一時貯蔵タンク５１Ｃ及び制御弁２２Ｃｆが設けられている。
【００２９】
図６は、実施形態１に係る流体供給システムの制御系の構成を示す図である。流体供給システムの制御系は、第１レベル制御装置３１、第２レベル制御装置３２、及び第３レベル制御装置３３を有する。第１レベル制御装置３１は、設備内に含まれる複数のライン毎に設けられている。第２レベル制御装置３２は、設備毎に設けられている。第３レベル制御装置３３は、制御系を統括する制御装置であり、工場に１つだけ設けられている。第１レベル制御装置３１は、第２レベル制御装置３２に接続される。第２レベル制御装置３２は、第３レベル制御装置３３に接続される。
【００３０】
各制御装置３１、３２、３３は、例えばコンピュータにより実現可能であり、図７に示すように、ＣＰＵ６１、記憶部６２、及びインタフェース６３を有する。
【００３１】
ＣＰＵ６１は、演算処理を行う。
【００３２】
記憶部６２は、ＣＰＵ６１で演算処理される流体供給制御プログラム及び種々のデータ（情報）を記憶する。
【００３３】
インタフェース６３は、自制御装置以外の制御装置、センサ、制御弁等との間で信号を送受信するためのインタフェースである。
【００３４】
２．動作
前述の図５に示すように、第１レベル制御装置３１は、圧力センサ２１Ａｄ、２１Ｂｄ、２１Ｄｄから圧力に関する信号を入力し、当該信号に基づいて、当該信号が示す圧力が、所定の圧力となるように、第３制御弁２２Ａｄ、２２Ｂｄ、２２Ｄｄ、第４制御弁２２Ａｅ、２２Ｂｅ、２２Ｃｅ、２２Ｄｅ及び戻り用の第５制御弁２２Ａｆ、２２Ｂｆ、２２Ｃｆ、２２Ｄｆの開度を制御する。
【００３５】
図４に示すように、第２レベル制御装置３２は、第２流量センサ２１Ａｃ、２１Ｂｃ、２１Ｃｃ、２１Ｄｃから流量に関する信号を入力する。また、第２レベル制御装置３２は、後述するように、第２制御弁２２Ａｃ、２２Ｂｃ、２２Ｃｃ、２２Ｄｃの開度を制御する。
【００３６】
第２レベル制御装置３２は、記憶部６２に、物品の製造条件に関する情報を記憶している。本実施形態における複数の設備はそれぞれ種々の物品を製造可能であり、第２レベル制御装置３２は、前記複数の物品のそれぞれについて、物品の製造条件に関する情報を記憶している。物品の製造条件に関する情報には、操業条件に関する情報、処理対象材に関する情報、処理方法に関する情報等が含まれる。第２レベル制御装置３２は、これらの情報等に基づいて、当該設備で物品を所定時間製造するために必要な流体の量、つまり当該設備を所定時間稼働させるために必要な流体の量（以下、適宜「必要残量」という）を求める（予測する）。
【００３７】
第２レベル制御装置３２は、記憶部６２に、当該設備に至る配管に関する情報を記憶している。配管に関する情報には、配管長、配管の屈折位置、応答時間、流体の物性、環境温度、環境湿度に関する情報等が含まれる。第２レベル制御装置３２は、設備が必要とする流体圧力が遅延なく設備に供給されるように、第２流量センサ２１Ａｃ、２１Ｂｃ、２１Ｃｃ、２１Ｄｃから受信した流量に関する信号、及び配管に関する情報に基づいて、第２制御弁２２Ａｃ、２２Ｂｃ、２２Ｃｃ、２２Ｄｃの開度を制御する。従来は、配管の曲部での応答遅れ等を考慮して、常時高めの圧力で設備に流体を供給していた。また、供給した流体圧力が設備が必要とする流体圧力よりも所定以上に高いときは、設備において減圧する必要があった。これは、設備に無駄なエネルギーを供給していることを意味し、エネルギーロスとなる。
【００３８】
第２レベル制御装置３２は、第３レベル制御装置３３から、設備停止信号を受信したときは、当該設備に関する第２制御弁２２Ａｃ、２２Ｂｃ、２２Ｃｃ、２２Ｄｃを閉状態に制御するとともに、当該設備の稼働を停止させる。
【００３９】
図３に示すように、第３レベル制御装置３３は、第１流量センサ２１Ａｂ、２１Ｂｂ、２１Ｃｂ、２１Ｄｂから流量に関する信号を入力する。また、第３レベル制御装置３３は、所定のルールにしたがって、第１制御弁２２Ａｂ、２２Ｂｂ、２２Ｃｂ、２２Ｄｂの開閉を制御する。
【００４０】
第３レベル制御装置３３は、記憶部６２に、各設備Ａ〜Ｉで製造される物品の重要度に関する情報を記録した物品重要度情報テーブルを記憶している。図８は、記憶部６２に記憶されている、物品重要度情報テーブルの一例を示す。当該テーブルには、物品毎に、その物品の重要度が記録されている。本例においては、重要度を示す数値が大きいほど重要度が高い。本例では、物品ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ、ＰＤ、ＰＥ、ＰＦ、ＰＧ、ＰＨ、ＰＩの重要度はそれぞれ９０、５０、８０、３０、４０、７０、２０、１０、６０に設定されている。
【００４１】
第３レベル制御装置３３は、記憶部６２に、各設備Ａ〜Ｉで製造される予定の物品を示す情報を記録した物品製造予定テーブルを記憶している。図９は、記憶部６２に記憶されている物品製造予定テーブルの一例を示す。本テーブルには、各設備Ａ〜Ｉにおける製造物品と製造日とが対応付けて記録されている。例えば、８月１日には、設備Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉにおいて、それぞれ、物品ＰＡ、ＰＤ、ＰＣ、ＰＧ、ＰＩ、ＰＨ、ＰＦ、ＰＢ、ＰＥが製造されることが記録されている。また、８月２日には、設備Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉにおいて、それぞれ、物品ＰＡ、ＰＣ、ＰＤ、ＰＧ、ＰＩ、ＰＨ、ＰＦ、ＰＢ、ＰＥが製造されることが記録されている。なお、１日の間に製造物品を変更する場合は、各設備における製造物品と製造日時とを対応付けて記録しておけばよい。
【００４２】
第３レベル制御装置３３は、物品重要度情報テーブル及び物品製造予定テーブルに基づいて、製造日当日における、各設備Ａ〜Ｉの優先順位を求め、記憶部６２に記憶されている設備優先順位テーブルに記録する。図１０は、記憶部６２に記憶されている設備優先順位テーブルの一例を示す。本テーブルに記憶される優先順位の設定について説明する。例えば、図９に示すように、８月１日に設備Ａでは物品ＰＡが製造されるが、図８に示すように、物品ＰＡの重要度は１０であり、８月１日に各設備Ａ〜Ｉで製造される物品の中で最も重要度が高いことを示す。そのため、図１０に示すように、８月１日における設備Ａの優先順位は１に設定される。また、図９に示すように、８月１日に設備Ｂでは物品ＰＤが製造されるが、図８に示すように、物品ＰＤの重要度は３０であり、８月１日に各設備で製造される物品の中で７番目に重要度が高いことを示す。そのため、図１０に示すように、８月１日における設備Ｂの優先順位は７に設定される。また、図９に示すように、８月１日に設備Ｃでは物品ＰＣが製造されるが、図８に示すように、物品ＰＣの重要度は８０であり、８月１日に各設備で製造される物品の中で２番目に重要度が高いことを示す。そのため、図１０に示すように、８月１日における設備Ｃの優先順位は２に設定される。他の設備Ｄ〜Ｉにおいても、それぞれ、上記同様の手順で各設備Ｄ〜Ｉの優先順位が設定される。
【００４３】
一方、図９に示すように、８月２日においては、設備Ｂ、Ｃの製造物品が８月１日に対して変更されている。そのため、上記同様の手順で設備Ｂ、Ｃの優先順位を設定すると、設備Ｂの優先順位は２に設定され、設備Ｃの優先順位は７に設定される。つまり、設備Ｂの優先順位と設備Ｃの優先順位が８月１日に対して入れ替えられることとなる。
【００４４】
また、第３レベル制御装置３３は、各第２レベル制御装置３２から各設備Ａ〜Ｉにおける各流体の必要残量を取得し、取得した必要残量を合算し、工場全体として必要な各流体の必要残量を求める。この量は、流体タンク１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄに貯蔵されている必要がある流体の量である。
【００４５】
第３レベル制御装置３３は、流体タンク１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの実残量センサ１１Ａｓ、１１Ｂｓ、１１Ｃｓ、１１Ｄｓから、流体の実残量に関する信号を入力する。第３レベル制御装置３３は、各流体について流体の必要残量と実残量とを比較し、実残量が必要残量よりも小さいときは、稼働中の設備のうち、最も優先度が低い設備に関する第２制御弁２２Ａｃ、２２Ｂｃ、２２Ｃｃ、２２Ｄｃを閉状態とさせるための信号を、第２レベル制御装置３２に出力する。これにより、最も優先度が低い設備への流体の供給が停止する。また、第３レベル制御装置３３は、現在稼働中の設備Ａ〜Ｉのうち最も優先順位が低い設備の第２レベル制御装置３２に、設備停止信号を出力する。なお、このとき、第３レベル制御装置３３は、第２レベル制御装置３２を介して第１レベル制御装置３１に、第１レベル制御装置３１の配下の装置や制御弁の停止（閉状態等）を指示する信号を出力してもよい。
【００４６】
図１１は、実施形態１に係る流体供給システムの制御系による、各設備の優先順位にしたがった停止制御動作を説明するためのフローチャートである。
【００４７】
各制御装置３１、３２、３３は、各センサからの信号を入力する（Ｓ１）。
【００４８】
第３レベル制御装置３３は、各設備Ａ〜Ｉで製造される物品の重要度に関する情報に基づいて、各設備Ａ〜Ｉの優先順位を設定する（Ｓ２）。具体的には、物品重要度情報テーブル（図８）及び物品製造予定テーブル（図９）に基づいて、各設備Ａ〜Ｉの優先順位を求め、設定した優先順位を設備優先順位テーブル（図１０）に記録する。
【００４９】
第３レベル制御装置３３は、各第２レベル制御装置３２から、各第２レベル制御装置３２で算出（予測）された各設備Ａ〜Ｉにおける各流体の必要残量を取得し、取得した必要残量を合算し、工場全体として必要な各流体の必要残量を算出（予測）する（Ｓ３）。
【００５０】
第３レベル制御装置３３は、ステップＳ１で計測した各流体タンク１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ内の流体の実残量（供給可能量）が、ステップＳ３で求めた必要残量よりも小さいか否かを判定する（Ｓ４）。
【００５１】
第３レベル制御装置３３は、いずれかの流体の実残量が必要残量よりも小さくないときは（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ１以後の処理を繰り返し実行する。第３レベル制御装置３３は、いずれかの流体の実残量（供給可能量）が必要残量よりも小さいときは（ステップＳ４でＹＥＳ）、設備優先順位テーブルを参照し、現在稼働中の設備Ａ〜Ｉのうち最も優先順位が低い設備の第２レベル制御装置３２に、設備停止信号を出力する（Ｓ５）。また、第３レベル制御装置３３は、最も優先度が低い設備に関する第２制御弁２２Ａｃ、２２Ｂｃ、２２Ｃｃ、２２Ｄｃを閉状態とさせるための信号を、第２レベル制御装置３２に出力する。これにより、最も優先度が低い設備への流体の供給が停止する。設備停止信号を受信した第２レベル制御装置３２は、当該設備を停止させるための信号を当該設備を構成する所定の装置及び第１レベル制御装置３１に出力する。
【００５２】
第１レベル制御装置３１は、当該制御装置３１の配下の装置を、当該設備の停止の際の所定の状態となるように制御する。これにより、現在稼働中の設備Ａ〜Ｉのうち最も優先順位が低い設備の稼働が停止することとなる。第３レベル制御装置３３は、ステップＳ５を実行すると、ステップＳ１以後の処理を繰り返し実行する。ステップＳ１以後を繰り返し実行中に、既に稼働停止している設備が存在するにもかかわらず、いずれかの流体の実残量が必要残量よりも小さいときは（ステップＳ４でＹＥＳ）、第３レベル制御装置３３は、ステップＳ５において、現在稼働中の設備の中で最も優先順位が低い設備に、設備停止信号を出力し、ステップＳ１以後の処理を繰り返し実行する。
【００５３】
以上の処理により、いずれかの流体の実残量（供給可能量）が必要残量よりも小さいときは（ステップＳ４でＹＥＳ）、現在稼働中の設備の中で優先順位が低い設備から順に、設備の稼働が停止されることとなる。
【００５４】
図１２は、実施形態１に係る流体供給システムの制御系による、各設備の優先順位にしたがった停止制御動作を具体的に説明するための図である。
【００５５】
図１２は図１０に示す８月１日の例であり、各設備Ａ〜Ｉで製造される物品の重要度に基づいて、設備Ａの優先順位は１、設備Ｂの優先順位は７、設備Ｃの優先順位は２、設備Ｄの優先順位は８、設備Ｅの優先順位は４、設備Ｆの優先順位は９、設備Ｇの優先順位は３、設備Ｈの優先順位は５、設備Ｉの優先順位は６に設定されている。
【００５６】
本例は、流体タンク１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄのうちのいずれか１つの流体タンク内の流体の実残量が必要残量よりも少なくなり、順次、優先順位が９の設備Ｆが停止され、優先順位が８の設備Ｄが停止され、優先順位が７の設備Ｂが停止された状態を示している。このように設備Ｆ、Ｄ、Ｂを停止させても、いずれかの流体タンク内の流体の実残量が必要残量よりも少ない状態が継続するときは、稼働中の設備の中で最も優先順位が低い設備がさらに停止されることとなる。
【００５７】
３．まとめ
以上のように、本実施形態に係る流体供給システムは、単一の工場（事業所）内にある複数の設備Ａ〜Ｉを稼働させるために必要な流体（燃料ガス、空気、水、特殊雰囲気ガス等）の量（必要量）が、実際に供給可能な流体の量（供給可能量）の範囲内となるように、設備Ａ〜Ｉの優先順位に基づいて、設備Ａ〜Ｉの稼働を制御する。
【００５８】
具体的に、本実施形態の流体供給システムは、単一の工場（事業所）内にある複数の設備Ａ〜Ｉ（施設）へ流体を供給する。流体供給システムは、流体タンク１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ（流体貯蔵装置）に貯蔵されている流体の実残量を検出する実残量センサ１１Ａｓ、１１Ｂｓ、１１Ｃｓ、１１Ｄｓ（実残量検出手段）と、第３制御装置３３とを有する。第３制御装置３３は、複数の設備Ａ〜Ｉの稼働の優先順位を設定する優先順位に関する情報を記憶し（記憶手段）、各設備Ａ〜Ｉの稼働に必要な流体の必要残量を算出（予測）し、各流体の実残量と各流体の必要残量とを比較し、実残量が必要残量よりも小さいときは、優先順位の低い設備の稼働を停止させる（システム制御手段）。
【００５９】
本実施形態の流体供給システムによれば、流体の実残量が必要残量よりも小さいとき、つまり流体が不足するときは、優先順位の低い設備から稼働を停止させる。そのため、流体が十分に供給されない場合に、全ての設備の稼働が停止することを防止でき、優先順位の高い設備については稼働を継続できる。すなわち、供給可能量が十分でない場合であっても、設備へ流体を効率的に供給することができる。
【００６０】
また、本実施形態の流体供給システムにおいては、設備Ａ〜Ｉの稼働を制御する第２制御装置３２（設備制御手段）をさらに備える。第３制御装置３３は、第２制御装置３２に、優先順位の低い設備の稼働を停止させる停止信号を出力し、第２制御装置３２は、第３制御装置３３から停止信号が出力されたときに、優先順位の低い設備の稼働を停止させる。
【００６１】
（その他の実施形態）
前記実施形態では、流体は燃料ガス、空気、水、及び特殊雰囲気ガスであるが、本発明は、これらの流体に限定されず、種々の流体に適用可能である。例えば、一酸化炭素、水素等のガス、硫酸、水酸化ナトリウム水溶液等の流体にも、本発明は適用可能である。また、前記実施形態では、流体供給源から空気配管を介して設備に空気を供給するようにしているが、空気に関しては、設備内や設備近傍に、電気を利用して動作するファン、ブロア、コンプレッサを配置し、これらの機器から設備に供給してもよい。この場合、他の流体について本発明が適用可能である。
【００６２】
前記実施形態における工場内の建屋の数、建屋内の設備の数、設備内のゾーンの数は一例であり、これらより大きくても小さくてもよい。また、建屋内の設備の数は建屋によって異なってもよい。また、各建屋に設置される設備の内容は、建屋毎に異なってもよい。また、設備内のゾーンの数は設備によって異なってもよい。
【００６３】
前記実施形態においては、実残量が必要残量よりも小さいときは、優先順位の低い設備の稼働を停止させる。しかし、停止させる単位は設備単位でなくてもよい。例えば、建屋単位でもよい。この場合、第３レベル制御装置の記憶部に、例えば建屋毎の優先順位を記憶させておき、実残量が必要残量よりも小さくなったときは、優先順位の低い建屋に関して、当該建屋に対応して設けられた制御弁（２２Ａｂ、２２Ｂｂ、２２Ｃｂ、２２Ｄｂ）を閉状態に制御するとともに、優先順位の低い建屋の全設備の稼働を停止させればよい。
【００６４】
前記実施形態においては、各設備の優先順位を、物品の重要度に関する情報（物品重要度情報テーブル）と、各設備で製造される予定の物品を示す情報（物品製造予定テーブル）とに基づいて設定する。しかし、各設備における製造物品が固定である場合、物品の重要度に関する情報（物品重要度情報テーブル）のみに基づいて、各設備の優先順位を設定してもよい。この場合、物品の重要度が高いものから順に、各設備Ａ〜Ｉの優先順位を高く設定すればよい。また、各設備と製造物品との対応関係が固定している場合は、物品の重要度に応じて設定した各設備Ａ〜Ｉの優先順位を予め記録した設備優先順位テーブルを設けてもよい。
【００６５】
前記実施形態においては、流体タンク１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄに貯蔵されている流体の実残量（供給可能量）を検出し、各設備Ａ〜Ｉを所定時間稼働させるために必要な流体の量（必要量）を算出（予測）し、供給可能量が必要量よりも小さいときは、優先順位の低い設備の稼働を停止させる。しかしながら、これに限らない。例えば、流体供給事業者が工場に供給可能な流体の単位時間当たりの量（供給可能量）を、流体供給事業者から取得し、各設備Ａ〜Ｉを稼働させる際に必要な各流体の単位時間当たりの量（必要量）を算出（予測）し、供給可能量と必要量とを比較し、供給可能量が必要量よりも小さいときは、優先順位の低い設備の稼働を停止させてもよい。
【００６６】
前記実施形態においては、施設が製造設備である場合について説明したが、これに限らない。例えば、施設は、製造設備を複数含む工場や、複数の工場を含む工場群であってもよい。また、製造設備に複数の製造装置が含まれる場合、施設は製造装置であってもよい。
【００６７】
図１３は、施設が工場である場合における、流体供給システムの制御系による制御動作の一例を説明するための図である。施設が工場である場合、工場毎に稼働の優先順位が設定され、工場への流体の供給可能量が必要量よりも小さいときは、優先順位の低い工場の稼働が停止される。例えば、工場Ａ〜Ｉに対して、実施形態１の設備Ａ〜Ｉと同じ優先順位が設定されている場合、図１３に示すように、優先順位の低い工場Ｆ、工場Ｄ、工場Ｂの順で、工場単位で工場の稼働が停止されることとなる。
【００６８】
図１４は、施設が工場群である場合における、流体供給システムの制御系による制御動作の一例を説明するための図である。施設が工場群である場合、工場群毎に稼働の優先順位が設定され、工場群への流体の供給可能量が必要量よりも小さいときは、優先順位の低い工場群の稼働が停止される。例えば、工場群Ａ〜Ｉに対して、実施形態１の設備Ａ〜Ｉと同じ優先順位が設定されている場合、図１４に示すように、優先順位の低い工場群Ｆ、工場群Ｄ、工場群Ｂの順で、工場群単位で工場群の稼働が停止されることとなる。
【００６９】
前記実施形態では、流体供給システムによって流体が供給される対象が、製造設備、工場、工場群等の施設であるが、これに限らない。例えば、対象は、工業地域や、都市等の地域であってもよい。この場合、流体供給システムは、各地域への流体の供給の優先順位を設定する優先順位に関する情報を記憶する記憶手段と、各地域における流体の必要量（需要量）を算出（予測）する必要量算出（予測）手段と、当該流体供給システムから各地域への流体の供給可能量を検出する供給可能量検出手段と、供給可能量と必要量とを比較し、供給可能量が必要量よりも小さいときは、優先順位の低い地域への流体の供給を停止させ、または優先順位の低い施設への流体の供給量を減少させるシステム制御手段とを備えていればよい。
【００７０】
これによれば、流体の供給可能量が必要量を下回る可能性があるときは、つまり流体が不足するときは、優先順位の低い地域への流体の供給を停止させ、もしくは流体の供給量を減少させる。そのため、流体が十分に供給されない場合に、全ての地域において流体不足による影響が生じるのを防止でき、優先順位の高い地域へは十分な量の流体の供給を継続できる。すなわち、供給可能量が十分でない場合であっても、地域へ流体を効率的に供給することができる。なお、本技術思想は、地域だけでなく施設についても適用可能である。前記実施形態において、最も優先度が低い設備に関する第２制御弁２２Ａｃ、２２Ｂｃ、２２Ｃｃ、２２Ｄｃを閉状態とさせるための信号を、第２レベル制御装置３２に出力し、最も優先度が低い設備への流体の供給を停止させることが、これに該当する。対象が工業地域や都市である場合、流体供給配管に、工業地域や都市への流体の供給を一括して制御可能な制御弁を設け、当該制御弁を優先度に基づいて制御すればよい。
【００７１】
前記実施形態においては、図６に示すように、第１レベル制御装置３１、第２レベル制御装置３２、及び第３レベル制御装置３３の３段階の制御装置が備えられている。しかし、制御装置の構成は、図６に示す構成に限定されない。例えば、第１レベル制御装置３１と第２レベル制御装置３２とを１つの制御装置として統合し、あるいは第２レベル制御装置３２と第３レベル制御装置３３とを１つの制御装置として統合することにより、階層を２段階としてもよい。あるいは、第１レベル制御装置３１、第２レベル制御装置３２、及び第３レベル制御装置３３の全てを１つの制御装置として統合することにより、階層を１段階としてもよい。この場合、統合後の制御装置は、統合前の各制御装置が有している機能及び外部インタフェースをそのまま備えてもよい。
【００７２】
また、前記実施形態において、情報（信号）の伝達は、第１レベル制御装置３１と第２レベル制御装置３２との間で、また第２レベル制御装置３２と第３レベル制御装置３３との間で階層状（ツリー状）に行われる。この場合において、情報（信号）の伝達に用いる信号伝送路（ネットワーク）は、情報（信号）の伝達を第１レベル制御装置３１と第２レベル制御装置３２との間で行うことができ、また第２レベル制御装置３２と第３レベル制御装置３３との間で行うことができさえすれば、どのような態様の信号伝送路（ネットワーク）でもよい。例えば、信号伝送路（ネットワーク）の物理的接続形態は、階層型（ツリー型）に限らず、例えば、メッシュ型、スター型、リング型、バス型、ライン型、フルコネクト型等のいずれの形態、またはその複合形態であってもよい。また、そのような物理的接続形態は、公知の種々の規格の信号伝送方式（通信方式）等を利用することにより実現可能である。信号伝送路（ネットワーク）は、有線信号伝送路、無線信号伝送路、またはこれらの複合であってもよい。例えば、有線信号伝送路や無線信号伝送路は、有線ＬＡＮ機器や無線ＬＡＮ機器、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格による近距離無線通信機器、携帯通信事業者により提供されるセルラー通信機器等を利用して構築可能である。
【００７３】
また、前記実施形態における各種のセンサや制御弁は、上述のような信号伝送路を構築可能な通信機能を有していてもよい。例えば、各種のセンサや制御弁は、無線ＬＡＮ通信モジュールを内蔵し、あるいは無線ＬＡＮ通信装置を外付けで備えていてもよい。これにより、各種のセンサや制御弁は、無線アクセスポイント機器等を介して、第１レベル制御装置３１、第２レベル制御装置３２、第３レベル制御装置３３、あるいは上述のように統合した制御装置に接続可能となる。さらに、各制御装置においても無線アクセスポイント機能を有していてもよい。これにより、各制御装置と各種のセンサや制御弁との間で、各種のセンサで計測した信号や、各種の制御弁の開閉を制御するための信号を直接授受することが可能となる。また、各種のセンサや制御弁、各制御装置がセルラー通信モジュールを内蔵し、あるいはセルラー通信装置を外付けで備えていてもよい。これによっても、各制御装置と各種のセンサや制御弁との間で、各種のセンサで計測した信号や、各種の制御弁の開閉を制御するための信号を直接授受することが可能となる。
【００７４】
上記のような信号伝送路を利用すれば、第１レベル制御装置３１、第２レベル制御装置３２、第３レベル制御装置３３、あるいは上述のように統合した制御装置を例えば工場外もしくは工場内等に配置したクラウド的なシステムを構築することも可能となる。
【符号の説明】
【００７５】
ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ、ＳＤ  供給源
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  流体供給系
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ  流体タンク
１１Ａｓ、１１Ｂｓ、１１Ｃｓ、１１Ｄｓ  実残量センサ
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ  配管
１２Ａａ、１２Ｂａ、１２Ｃａ、１２Ｄａ  主配管
１２Ａｂ、１２Ｂｂ、１２Ｃｂ、１２Ｄｂ  第１分岐配管
１２Ａｃ、１２Ｂｃ、１２Ｃｃ、１２Ｄｃ  第２分岐配管
１２Ａｄ、１２Ｂｄ、１２Ｃｄ、１２Ｄｄ  第３分岐配管
２１Ａｂ、２１Ｂｂ、２１Ｃｂ、２１Ｄｂ  第１流量センサ
２１Ａｃ、２１Ｂｃ、２１Ｃｃ、２１Ｄｃ  第２流量センサ
２１Ａｄ、２１Ｂｄ、２１Ｃｄ、２１Ｄｄ  圧力センサ
２２Ａｂ、２２Ｂｂ、２２Ｃｂ、２２Ｄｂ  第１制御弁
２２Ａｃ、２２Ｂｃ、２２Ｃｃ、２２Ｄｃ  第２制御弁
２２Ａｄ、２２Ｂｄ、２２Ｃｄ、２２Ｄｄ  第３制御弁
２２Ａｅ、２２Ｂｅ、２２Ｃｅ、２２Ｄｅ  第４制御弁
２２Ａｆ、２２Ｂｆ、２２Ｃｆ、２２Ｄｆ  第５制御弁
３１  第１レベル制御装置
３２  第２レベル制御装置
３３  第３レベル制御装置
５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ  一時貯蔵タンク
６１  ＣＰＵ
６２  記憶部
６３  インタフェース
【図１】
2015187498.tif 000003
【図２】
2015187498.tif 000004
【図３】
2015187498.tif 000005
【図４】
2015187498.tif 000006
【図５】
2015187498.tif 000007
【図６】
2015187498.tif 000008
【図７】
2015187498.tif 000009
【図８】
2015187498.tif 000010
【図９】
2015187498.tif 000011
【図１０】
2015187498.tif 000012
【図１１】
2015187498.tif 000013
【図１２】
2015187498.tif 000014
【図１３】
2015187498.tif 000015
【図１４】
2015187498.tif 000016