(57)【要約】【課題】プラント構造の設計変更に伴う破壊確率を考慮することによりコストのみに偏することなく、設計変更の最適化を図り得るプラント設計支援システムを提供する。【解決手段】プラントに関する過去の設計データと、過去の事故情報とに基づき構造設計を変更した場合の破壊確率を数値化することにより、この設計変更に伴うリスクを数値化する一方、この数値データを、前記設計変更に伴うコストメリットと比較することにより最も大きなコストメリットを得る設計とすることにより、その最適化を図るものである。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火力プラント等のプラントにおける事故の発生事象、事故が発生した時間、事故が発生した場合の起動回数等、過去に発生した事故に関する情報を記憶している事故情報記憶手段と、
前記プラントの構造、温度、応力、設計寿命等に関する過去の設計データを記憶している設計データ記憶手段と、
前記プラントの製品価格、事故時の損失額等に関するコストデータを記憶しているコストデータ記憶手段と、
前記プラントの実際の構造設計を行った際の構造設計データを読み込むとともに、前記事故情報記憶手段及び設計データ記憶手段のデータを読み込んで前記構造設計の際の設計変更に伴う前記プラントの破壊確率を算出する破壊確率演算手段と、
この破壊確率演算手段で算出した破壊確率に関するデータと前記コストデータ記憶手段に記憶しているコストデータとを読み込んで、破壊確率と損失とを掛け合わせて得るリスクを数値化する一方、前記設計変更に伴うコストダウン等の利益を数値化してこの数値から前記リスクの数値を差し引いて初期の製品価値の解析を行う製品価値解析手段と、
前記構造設計を変更するとともに、変更した構造設計に関して前記破壊確率の算出及び初期の製品価値の解析を繰返し、その結果最も利益が大きい構造設計条件を設定する最適化手段とを有することを特徴とするプラント設計支援システム。
【請求項２】
〔請求項１〕に記載するプラント設計支援システムにおいて、
最適化手段は、当該プラントの製造側の利益及び当該プラントの需要者側の利益とを考慮して両者の利益が最大になるように設定することを特徴とするプラント設計支援システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラント設計支援システムに関し、特に火力プラント等、多数の機器の集合体としてのプラントの設計の最適化を図る場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
火力プラント等の大形プラントの設計は、その仕様に応じた最適な設計となるよう当該プラントを構成する各機器の過去の設計データを利用しつつ、各設計データを適宜変更して行うのが通例である。この際、設計時点で、新材料・新構造・新工法があれば、これらの採用も考慮する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如きプラント設計において、その構造変更、新材料・新構造・新工法の採用に当たっては、従来コストメリットのみが評価され、リスクの定量評価・最適化が行われていない。このため、設計変更によって運転開始後のトラブルが発生した場合等には、その対応のために前記設計変更によるコストメリットを上回る損失が発生する場合が多い。
【０００４】
したがって、プラントの設計変更を行う場合には、構造変更、新材料・新項構造・新工法の採用によって予測されるリスクも考慮した最適な設計変更を行う必要がある。
【０００５】
本発明は、上記従来技術に鑑み、プラント構造の設計変更に伴う破壊確率を考慮することによりコストのみに偏することなく、設計変更の最適化を図り得るプラント設計支援システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は次の点を特徴とする。
【０００７】
１）　火力プラント等のプラントにおける事故の発生事象、事故が発生した時間、事故が発生した場合の起動回数等、過去に発生した事故に関する情報を記憶している事故情報記憶手段と、
前記プラントの構造、温度、応力、設計寿命等に関する過去の設計データを記憶している設計データ記憶手段と、
前記プラントの製品価格、事故時の損失額等に関するコストデータを記憶しているコストデータ記憶手段と、
前記プラントの実際の構造設計を行った際の構造設計データを読み込むとともに、前記事故情報記憶手段及び設計データ記憶手段のデータを読み込んで前記構造設計の際の設計変更に伴う前記プラントの破壊確率を算出する破壊確率演算手段と、
この破壊確率演算手段で算出した破壊確率に関するデータと前記コストデータ記憶手段に記憶しているコストデータとを読み込んで、破壊確率と損失とを掛け合わせて得るリスクを数値化する一方、前記設計変更に伴うコストダウン等の利益を数値化してこの数値から前記リスクの数値を差し引いて初期の製品価値の解析を行う製品価値解析手段と、
前記構造設計を変更するとともに、変更した構造設計に関して前記破壊確率の算出及び初期の製品価値の解析を繰返し、その結果最も利益が大きい構造設計条件を設定する最適化手段とを有すること。
【０００８】
２）　上記１）に記載するプラント設計支援システムにおいて、
最適化手段は、当該プラントの製造側の利益及び当該プラントの需要者側の利益とを考慮して両者の利益が最大になるように設定すること。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図１に基づき詳細に説明する。
【００１０】
プラントの構造設計（ステップＳ１参照。）は、例えばプラントの構造、温度及び応力条件等に基づき実施する。すなわち、構造で、板厚、寸法、材料等を決定し、温度で、例えば火力プラントの蒸気温度及び圧力等を考慮する。また、応力条件は、許容応力で決まり、この許容応力が決まれば使用すべき材料が決まる。
【００１１】
本形態に係るプラント設計支援システムは、設計データ記憶部１、事故情報記憶部２、コストデータ記憶部３及び演算部４を有している。
【００１２】
設計データ記憶部１は、例えば火力プラント等のプラントの構造、温度、応力、設計寿命等に関する過去の設計データを記憶している。この設計データは、当該プラント、すなわち火力プラントの場合には、ボイラ、タービン、配管等、当該プラントを構成する各機器に関して個別に蓄積したものである。
【００１３】
事故情報記憶部２は、当該プラントにおける事故の発生事象、事故が発生した時間、事故が発生した場合の起動回数等、過去に発生した事故に関する情報を記憶している。さらに具体的には、例えば設計変更による溶接の変更、熱処理の変更、又は検査方法の変更等に関連する過去の事故情報を記憶している。かくして、設計変更の内容が特定されれば、その設計変更に関連する事故情報を対応させることができ、当該設計変更に伴う事故の確率を予測するのに資することができるようにしている。
【００１４】
コストデータ記憶部３は、前記プラントの製品価格、事故時の損失額等に関するコストデータを記憶している。ここで、事故時の損失額とは、何らかの事故が発生した場合に、これを復旧するための人件費、材料費等を含む費用等の他に、当該プラントを停止することによる損失等を含む。
【００１５】
演算部４は、破壊確率演算部４ａ、製品価値解析部４ｂ及び最適化部４ｃからなる。
【００１６】
ここで、破壊確率演算部４ａは、前記プラントの実際の構造設計を行った際の構造設計データを読み込むとともに、前記設計データ記憶部１及び事故情報記憶部２のデータを読み込んで前記構造設計の際の設計変更に伴う前記プラントの破壊確率を算出する。すなわち、構造変更に伴う応力、温度条件等の変動を破壊確率として数値化する。これにより、設計時の構造変更に対するリスクを破壊確率として数値化することができる。
【００１７】
かかる破壊確率の算出方法について詳説する。製品を構成するｉ番目の部品がｔ時間後に故障する確率をＰｆｔｉとし、またｉ番目の部品が故障することによって発生する運転停止による損失、補修工事に伴う損失等の総額をＷｉとすると、この製品のｔ時間後のリスクＲｔｉ　（金額）は、
Ｒｔｉ　＝Ｗｉ×Ｐｆｔｉ
となる。
【００１８】
当該部品の設計変更によって生じるコスト低下（メリット金額）をＣｉとし、同設計変更に伴う故障確率の増加をΔＰｆｔｉとすると、この設計変更に伴うリスクの増加ΔＲｔｉ　は、
ΔＲｔｉ　＝Ｗｉ×ΔＰｆｔｉ
となる。
【００１９】
設計変更に伴うメリットからリスクを引いた数値Ｄｉ、すなわち
Ｄｉ＝Ｃｉ−ΔＲｔｉ
が設計変更に伴う真のメリットとなる。
【００２０】
一般的に故障の確率は運転時間ｔが長くなると急速に増大するが、短時間では故障の確率が小さい。そこで、初期コストを安くする場合は設計変更を行ってＣｉを大きくする方が有利であり、逆に長時間運転時の信頼性を重視する場合は、初期コストは高くなってもできるだけ設計変更を最小に止めて実績ある構造を採用し、リスクの上昇ΔＲｔｉ　を最小にする方が望ましいといい得る。同様に、メリットとリスクとの関係から要求仕様に合わせて最適に設計変更を行うことが可能になる。
【００２１】
製品価値解析部４ｂは、前記破壊確率演算部４ａで算出した破壊確率に関するデータと前記コストデータ記憶部３に記憶しているコストデータとを読み込んで当該設計変更に伴う製品価値を算出する。さらに、具体的には、従来コストに構造変更によって発生するメリットを足す一方、事故時の損失額に破壊確率を掛けた金額差し引いてこの場合の製品価値を決定する。すなわち、破壊確率と損失とを掛け合わせて得るリスクを数値化する一方、前記設計変更に伴うコストダウン等の利益を数値化してこの数値から前記リスクの数値を差し引いて初期の製品価値の解析を行う
【００２２】
最適化部４ｃでは、前記構造設計を変更するとともに、変更した構造設計に関して前記破壊確率の算出及び初期の製品価値の解析を繰返し、その結果最も利益が大きい構造設計条件を設定する。ここで、本形態に係る最適化部４ｃは、当該プラントの製造側の利益と当該プラントの需要者側の利益とを考慮して両者の利益が最大になるように設定する。ここで、需要者側の利益とは、プラントに対する要望に基づく総合的な満足度をいう。例えば、当該プラントの耐用年数は短くても良いが、コストをなるべく低廉なものとしたいという要望があれば、耐用年数は短いが、コストが低廉な材料を多く用いた設計とする等である。したがって、これは、製品価値解析部４ｂにおける製品価値の評価の際の適当なパラメータに、需要者側の要望を反映した優先順位を考慮して重み係数を掛ける等の処理をすることにより実現し得る。
【００２３】
かかる本形態のプラント設計支援システムによれば、設計変更に伴う破壊確率を考慮した、すなわち設計変更に伴うコストメリットのみに偏することなく、デメリットも考慮した数値の処理により前記設計変更の総合的な評価を行うことができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、〔請求項１〕に記載する発明は、火力プラント等のプラントにおける事故の発生事象、事故が発生した時間、事故が発生した場合の起動回数等、過去に発生した事故に関する情報を記憶している事故情報記憶手段と、前記プラントの構造、温度、応力、設計寿命等に関する過去の設計データを記憶している設計データ記憶手段と、前記プラントの製品価格、事故時の損失額等に関するコストデータを記憶しているコストデータ記憶手段と、前記プラントの実際の構造設計を行った際の構造設計データを読み込むとともに、前記事故情報記憶手段及び設計データ記憶手段のデータを読み込んで前記構造設計の際の設計変更に伴う前記プラントの破壊確率を算出する破壊確率演算手段と、この破壊確率演算手段で算出した破壊確率に関するデータと前記コストデータ記憶手段に記憶しているコストデータとを読み込んで、破壊確率と損失とを掛け合わせて得るリスクを数値化する一方、前記設計変更に伴うコストダウン等の利益を数値化してこの数値から前記リスクの数値を差し引いて初期の製品価値の解析を行う製品価値解析手段と、前記構造設計を変更するとともに、変更した構造設計に関して前記破壊確率の算出及び初期の製品価値の解析を繰返し、その結果最も利益が大きい構造設計条件を設定する最適化手段とを有するので、
設計変更に伴う破壊確率を考慮した、すなわち設計変更に伴うコストメリットのみに偏することなく、デメリットも考慮した数値の処理により前記設計変更の総合的な評価を行うことができる。
この結果、総合的なメリット及びデメリットの観点から前記設計変更の適、不適を判断して設計の最適化を図ることができる。
すなわち、構造変更、新材料・新項構造・新工法の採用によって予測されるリスクを、過去の事故データからその発生確率を予測し、確率に応じた金額を予め損失として考慮することで、メリットとデメリットの両者を定量的に評価した最適設計が可能となる。
ちなみに、需要者側では必要な運転時間を無事故にすることが肝要であり、その要求を超える過剰な投資を回避できる。一方、製造側は、需要者側の要求に沿って設計変更を行い、必要な運転時間に合わせて初期コストを低減し得る。
本発明によれば、メリットとリスクとが金額で表されるため、その大小関係から運転条件に合わせた設計変更が可能になり、製造側と需要者側との合意形成を容易に行うことができる。
【００２５】
〔請求項２〕に記載する発明は、〔請求項１〕に記載するプラント設計支援システムにおいて、最適化手段は、当該プラントの製造側の利益及び当該プラントの需要者側の利益とを考慮して両者の利益が最大になるように設定するので、
〔請求項１〕に記載する発明の作用・効果に加え、製造側及び需要者側の両方が同時に最良の利益を得る様な最適設計に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラント設計支援システムの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
Ｓ１　　　　構造設計
１　　　　設計データ記憶部
２　　　　事故情報記憶部
３　　　　コストデータ記憶部
４　　　　演算部
４ａ　　　　破壊確率演算部
４ｂ　　　　製品評価解析部
４ｃ　　　　最適化部
【図１】
2004094453.tif 000003