【手続補正書】
【提出日】平成24年6月18日(2012.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
鉄鋼・石油化学・食品・医薬品などの種々の産業プラントでは、省エネやコストの最小化を行うことが求められている。そこで、生産物を生成する生産設備が必要とする各種用役を供給する用役設備において、必要な用役量だけ用役設備から供給する方法や、必要用役量決定後に用役設備の負荷を最適化する方法などが用いられている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
また、特開平９−１７９６０４号公報には、製品生産スケジュールを元に用役の生産スケジュールを設定し、売電価格などの情報を用いて用役の生産スケジュールを調整して、その調整スケジュールに基づいて用役量の生成を行うプラント運転制御システムが知られている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
しかしながら近年、各種産業プラントにおいて、景気動向や発注元の事情の影響を受け、受注の製品変更や、増加・減少といった生産量の変動、さらには、同一の製品を生産する期間も次第に短くなる傾向が生じており、不定期の時間幅で異なる製品を異なる量で生産することが多くなっている。このように、不定期の時間幅で、同一プラントであっても生産する製品種および生産量が変動する、いわゆる多品種少量生産が一般的になってきている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
多品種少量生産は、生産設備に用役を供給するために用役設備が供給する需要量予測パターンを算出する際に、従来とは異なる以下の様な課題が生じてくる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
以上のような課題に加え、近年の各製造業分野における省エネルギー化に伴って、その生産設備の非稼動時のエネルギーを減らす活動「エネルギーのJust in Time（ＪＩＴ）化」の思想を導入することも求められている。つまり、「必要なときに、必要なところへ、必要な量のエネルギー供給と使用」ができるように、生産物を生産する生産開始時刻、生産終了時刻および生産開始から終了時刻までの所定の時間内の生産量を考慮し、時刻経過に対して用役の需要量パターンを算出することが求められている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
しかしながら、従来、産業プラントにおいては、エネルギーのＪＩＴ化の適用は行われていない。つまり、生産設備に用役を供給する用役設備は、生産設備において生産される被生産物に与えられるべき用役量を上回る用役を生成し、生産設備に供給していた。そして実際に被生産物の生産に使用されなかった余剰の用役量は、廃棄するなどしていた。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
以上より従来は、用役設備において、被生産物を生産するのに与えられるべき用役量を上回る用役量が作られ、生産設備に供給していた。そして、過去に実際に生産設備で使用される用役量を実績用役需要量データとして得、その実績データに基づいて需要予測パターンを予測し、その用役予測パターンに基づいて用役設備の制御を行っていた。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
よって、本発明では、過去の実績用役需要量データがない多品種少量生産において、生産設備において被生産物を生産するに際して、必要な時刻に、余剰用役量を生じることなく必要十分なだけの用役量を用役設備において生成することを目的としている。つまり、生産量の急変や製品種の変更に対して、複数日の実績データを必要とせずに、時刻経過に対して被生産物を生産するための必要十分な用役の需要量を生成し生産設備に供給することができるので、いわゆるエネルギーのＪＩＴ化を実現したプラント運転制御システムの実現が可能となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
生産設備に必要な用役を供給する用役設備を制御するための指令値を作成するプラント運転監視制御システムにおいて、生産設備で特定の被生産物を生産するにあたり、時間経過に対して被生産物に与えられるべき物性値を定めた製造処方に関する製造処方データと、生産設備で生成される被生産物の生産開始時刻、生産終了時刻および生産開始時刻および生産終了時刻からなる所定の時間内に生産される被生産物の生産量を定めた生産計画に関する生産計画データとを入力し、前記入力した製造処方データと生産計画データとに基づいて、被生産物を生産するために必要十分な用役の需要量を時刻経過に対して示した用役需要パターンを生成し、用役需要パターンを用いて指令値を算出し、指令値に基づいて用役設備を制御することを特徴としている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
製造処方とは、特定の被生産物を生産する際に、時間経過に対して被生産物に与えられるべき物性値からなるものである。つまり、生産開始時間から生産終了時間までの各時間において、被生産物がとるべき物性値が示されている。つまり、時間経過に対する物性値の変化率も示されていることになる。物性値としては、被生産物に与えられる温度，湿度，圧力などが挙げられる。また、製造処方は、被生産物の粘度，濃度，密度、また原料や添加物などの物質の情報や生産方法などの時間経過に対するデータであっても良い。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、運転監視制御システムは、製造処方データを保持する第１の記憶装置から特定の被生産物の製造処方を取得する第１のインタフェースと、生産計画データを保持する第２の記憶装置から特定の被生産物の製造処方を取得する第２のインタフェースと、用役需要パターンを生成する用役需要量演算モジュールと、用役需要量演算モジュールから得られた用役需要パターンを、生産設備と、用役設備と、外気温などの環境条件の状態量とを用いて補正する用役需要量補正モジュールと、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をデータとして保持する第３の記憶装置からデータを取得する第３のインタフェースと、用役需要量補正モジュールによって補正された用役需要パターンに基づいて、複数の用役設備に対して負荷を分散する最適計算を行い、最適計算から得られた最適運転計画を用いて、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だけ早く用役設備に運転指令を行う運転計画を作成する最適運転制御モジュールとを有することを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
さらに、運転監視制御システムは、生産設備で特定の被生産物を生産するにあたり、製造処方データおよび生産計画データに基づいて、用役需要パターンデータを生成し、生産設備，用役設備、および外気温などの環境条件の状態量の少なくとも１つを用いて用役需要パターンデータを補正し、補正された用役需要パターンデータに基づいて、複数の用役設備に対して負荷を分散する最適計算を行い、最適計算から得られた最適運転計画を用いて、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だけ早く用役設備に運転指令を行う運転計画を作成することを特徴とする運転監視制御システムである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
この時間は設備の種類ごとに異なっており、その値はあらかじめ第３の記憶装置に保持されている。この時間を考慮することで、予め稼動させておくことによる無駄なエネルギーの生成を防ぐことが可能となる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
【数５】
2011198169.tif 000001
この評価関数Ｊを最小化するように、用役設備の起動停止変数と負荷率を決定する。制約条件として、各時点での用役需要量を下回らないようにするために、以下の制約条件を満たす必要がある。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
これにより、生産設備が複数台ある場合に対しても、本発明により精度の高い需要予測を行い無駄なく必要な用役を供給することが可能である。
〔発明を実施するための形態４〕
実施形態１の攪拌翼２０３の動力が、燃料の消費による発電機からの電力供給と、発電所から購入する電力の双方によって与えられる場合の実施形態について述べる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２８】
【数７】
2011198169.tif 000002
この評価関数Ｊを最小化するように、用役設備の起動停止変数，負荷率，発電所からの購入電力を決定する。制約条件としては、各時点で用役需要パターンを下回らないことが要求される。攪拌翼２０３が用いる購入電力がｆ＿ｅの時、発電機を通して用いられる蒸気エネルギーは、（Ｐ＿ｅ−ｆ＿ｅ）／ηで与えられることから、Ｅ（ｔ）を反応槽の用役需要パターン６０１を補正した用役需要パターン７０１により得られるパターンとして、制約条件は下記の式で得られる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生産設備に必要な用役を供給する用役設備を制御するための指令値を作成するプラント運転監視制御システムにおいて、
前記生産設備で特定の被生産物を生産するにあたり、
時間経過に対して前記被生産物に与えられるべき物性値を定めた製造処方に関する製造処方データと、
前記生産設備で生成される前記被生産物の生産開始時刻、生産終了時刻および前記生産開始時刻および生産終了時刻からなる所定の時間内に生産される被生産物の生産量を定めた生産計画に関する生産計画データとを入力し、
前記入力した製造処方データと生産計画データとに基づいて、前記被生産物を生産するために必要十分な用役の需要量を時刻経過に対して示した用役需要パターンを生成し、
前記用役需要パターンを用いて前記指令値を算出し、
前記指令値に基づいて前記用役設備を制御することを特徴とするプラント運転監視制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載のプラント運転監視制御システムにおいて、
前記プラント運転監視制御システムは、
前記製造処方データを保持する第１の記憶装置から特定の被生産物の製造処方を取得する第１のインタフェースと、
前記生産計画データを保持する第２の記憶装置から特定の被生産物の製造処方を取得する第２のインタフェースと、
前記第１のインタフェースおよび前記第２のインタフェースとから取得された前記製造処方および前記生産計画に基づいて、前記用役需要パターンを生成する用役需要量演算モジュールと、
前記用役需要量演算モジュールから得られた前記用役需要パターンを、前記生産設備と、前記用役設備と、外気温などの環境条件の状態量の少なくとも一つ用いて補正する用役需要量補正モジュールと、
前記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起動時間をデータとして保持する第３の記憶装置からデータを取得する第３のインタフェースと、
前記用役需要量補正モジュールによって補正された用役需要パターンに基づいて、複数の用役設備に対して負荷を分散する最適計算を行い、前記最適計算から得られた最適運転計画および前記第３のインタフェースから取得した前記用役設備の起動時間に関するデータとに基づいて、用役設備に運転指令を行う運転計画を作成する最適運転制御モジュールと、
を有することを特徴とするプラント運転監視制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載のプラント運転監視制御システムにおいて、
前記用役需要量演算モジュールは、前記生産設備で特定の被生産物を生産するにあたり、前記被生産物に関する前記製造処方データおよび前記被生産物に関する前記生産計画データが入力され、時間経過に対して前記生産設備において被生産物を生成するために必要十分な用役の需要量を示した用役需要パターンを算出することを特徴とするプラント運転監視制御システム。
【請求項４】
請求項１に記載のプラント運転監視制御システムにおいて、
前記プラント運転監視制御システムは、前記生産設備で特定の被生産物を生産するにあたり、
前記製造処方データおよび前記生産計画データとに基づいて前記用役需要パターンデータを生成し、前記生産設備、前記用役設備、および外気温などの環境条件の状態量の少なくとも１つを用いて前記用役需要パターンデータを補正し、補正された用役需要パターンデータに基づいて、複数の用役設備に対して負荷を分散する最適計算を行い、前記最適計算から得られた最適運転計画を用いて、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だけ早く用役設備に運転指令を行う運転計画を作成することを特徴とするプラント運転監視制御システム。
【請求項５】
請求項２に記載のプラント運転監視制御システムにおいて、
前記第３の記憶装置は、前記用役設備が必要な用役量を出力するまでにかかる時間は予め記憶していることを特徴とするプラント運転監視制御システム。
【請求項６】
請求項１に記載のプラント運転監視制御システムにおいて、
前記生産設備が複数台ある場合、各生産設備に与えられている前記生産計画を用いて前記用役設備の時刻経過に対する用役需要パターンを生成し、前記用役需要パターンに基づいて前記用役設備に対する指令値を算出し、前記指令値に基づいて前記用役設備を制御することを特徴とするプラント運転監視制御システム。