JP2007264704A - エネルギー管理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 製造エネルギーデータ並びに生産系及びファシリティ系の消費エネルギーデータを、エネルギー種別毎にリアルタイムで収集した情報に基づくエネルギー原単位管理を実行し、精度の高い省エネによるコスト削減管理を実現可能なエネルギー管理システムを実現する。
【解決手段】 エネルギーを製造する原動力系のエネルギー製造データを収集する原動力系エネルギー管理装置と、
前記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を収集するファシリティ系エネルギー管理装置と、
前記エネルギーの供給を受ける生産系のエネルギー消費データを収集する生産系エネルギー管理装置と、
前記原動力系のエネルギー製造データ、前記ファシリティ系のエネルギー消費データ、前記生産系のエネルギー消費データを取得して、工場エネルギーの原単位を算出するエネルギー統合管理装置と、
を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、工場で消費されるエネルギーの原単位管理に関するものである。本発明において、エネルギーの原単位とは、単位当りエネルギーを産み出すに必要となる費用（例：電力（￥／Ｋｗ）、蒸気（￥/Ｔｏｎ）冷熱、温熱（￥／ＧＪ））を意味しており、エネルギー単価と同一概念である。
工場で消費されるエネルギーの原単位管理に関しては、特許文献１に技術的な開示がある。従来、工場で消費されるエネルギーの原単位は、原動力設備で製造されたエネルギー（電力、蒸気、冷水、温水）を総合して計算している。
例えば、Ｋｗ当り何円で製造できたかを問題としており、日単位で集計されたエネルギー量と消費燃料（電力、ガス、重油など）で計算されている。従って、昨日までのエネルギー原単位を計算することとなり、全て過去実績をハンドリングしている。
図４は、従来手法によるエネルギーの原単位算出の手順を示した機能ブロック図である。１は原動力測定手段であり、工場で消費されるエネルギーを製造する設備の原動力データを測定する。
測定データは、時〆処理手段２により１時間単位で締められ、プラント実績値記憶装置に渡されて所定期間保持される。４はプラント実績値取得手段であり、プラント実績値記憶装置３から所定期間の実績値を抽出して原動力データ５を生成する。
この原動力データ５及びエネルギー料金シート６のデータは、エネルギー原単位計算手段７に渡されてエネルギー原単位データ８が生成される。生成されたエネルギー原単位データは、エネルギー原単位記憶装置９に渡されて所定期間保持されると共に、過去の実績データが読み出されて参照される。
特開２００２−９９６６９号公報
従来の原単位管理手法では、次のような問題点がある。
（１）エネルギー種別毎（電力，蒸気，冷熱，温熱，水等）に原単位を計算できていない。
（２）時刻単位でリアルタイムに計算されていない。
（３）従って、エネルギー原単位の時刻推移をグラフ表現することができない。
（４）過去の原単位実績同士の比較や差分表現することはできるが、現時点の原単位と比較したり、差分表現することはできない。
（５）現時点のエネルギー原単位と目標原単位との乖離を比較表現または差分表現できない。
（６）原動力設備で製造されたエネルギーは管理されているが、生産系やファシリティ系で消費された量についての識別管理はされておらず、需要供給のバランス解析やエネルギー搬送におけるロス分の観測はなされていない。
（７）製造原単位とエネルギー原単位の間の関係が密ではなく、エネルギーコストを原単位レベルで予実管理できない。従って、省エネによるコスト削減管理が精度よく実現できない。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、製造エネルギーデータ並びに生産系及びファシリティ系の消費エネルギーデータを、エネルギー種別毎にリアルタイムで収集した情報に基づくエネルギー原単位管理を実行し、精度の高い省エネによるコスト削減管理を実現可能なエネルギー管理システムの実現を目的としている。
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）エネルギーを製造する原動力系のエネルギー製造データを収集する原動力系エネルギー管理装置と、
前記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を収集するファシリティ系エネルギー管理装置と、
前記エネルギーの供給を受ける生産系のエネルギー消費データを収集する生産系エネルギー管理装置と、
前記原動力系のエネルギー製造データ、前記ファシリティ系のエネルギー消費データ、前記生産系のエネルギー消費データを取得して、工場エネルギーの原単位を算出するエネルギー統合管理装置と、
を備えることを特徴とするエネルギー管理システム。
（２）前記原動力系のエネルギー製造データ、前記ファシリティ系のエネルギー消費データ、前記生産系のエネルギー消費データは、エネルギーの種別毎にリアルタイムに収集され、所定期間保持されることを特徴とする（１）に記載のエネルギー管理システム。
（３）前記エネルギー統合管理装置は、エネルギーの種別毎に算出した原単位データを可視的に表示することを特徴とする（１）又は（２）に記載のエネルギー管理システム。
（４）前記エネルギー統合管理装置は、エネルギーの種別毎に算出した原単位データを切り出してコスト管理装置に渡すことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のエネルギー管理システム。
（５）前記コスト管理装置は、前記エネルギー統合管理装置より取得した原単位データと生産実績データに基づいて、製品毎のコスト管理情報を生成することを特徴とする（４）に記載のエネルギー管理システム。
（６）前記コスト管理装置は、エネルギーコストを原単位レベルで予実管理するための管理情報を生成することを特徴とする（４）または（５）に記載のエネルギー管理システム。
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）エネルギー種別毎（電力，蒸気，冷熱，温熱，水等）に原単位を計算することができる。
（２）時刻単位でリアルタイムに計算することができる。
（３）従って、エネルギー原単位の時刻推移をグラフ表現することができる。
（４）過去の原単位と現時点の原単位とを比較したり、差分表現することができる。
（５）現時点のエネルギー原単位と目標原単位との乖離を比較表現または差分表現することができる。
（６）生産系やファシリティ系で消費された量についての識別管理ができるので、需要供給のバランス解析やエネルギー搬送におけるロス分の観測が可能となる。
が
（７）製造原単位とエネルギー原単位の間の関係が密となり、エネルギーコストを原単位レベルで予実管理することが可能となる。従って、省エネによるコスト削減管理が精度よく実現できる。
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用したエネルギー管理システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。
１００は工場エネルギー製造装置であり、複数の原動力設備１０１，１０２により、工場で消費されるエネルギー（電力，冷水，温水，蒸気，水）を供給する。２００は、供給エネルギーを消費する工場建屋等のファシリティであり、空調設備２０１、照明設備２０２で代表される。３００は、供給エネルギーを消費する生産装置であり、工程Ａ乃至Ｎ毎に消費エネルギーが異なる。
４００は原動力系エネルギー管理装置であり、工場エネルギー製造装置１００の原動力設備１０１，１０２と通信し、製造される原動力エネルギーを測定して原動力系エネルギー製造データを収集する。
５００はファシリティ系エネルギー管理装置であり、ファシリティ２００の設備２０１，２０２と通信し、ファシリティで消費されるエネルギーを測定して、ファシリティ系エネルギー消費データを収集する。
６００は生産系エネルギー管理装置であり、生産装置３００の各工程Ａ乃至Ｎで稼動する設備と通信し、生産装置で消費されるエネルギーを測定して、生産系エネルギー消費データを収集する。
７００はエネルギー統合管理装置であり、収集された前記原動力系エネルギー製造データ、ファシリティ系エネルギー消費データ、生産系エネルギー消費データを取得して、工場エネルギーの原単位を算出する。
前記原動力系エネルギー製造データ、前記ファシリティ系エネルギー消費データ、前記生産系エネルギー消費データは、エネルギーの種別毎にリアルタイムに収集され、所定期間保持する。
エネルギー統合管理装置７００は、エネルギーの種別毎に算出した原単位データを可視的に表示する機能及びエネルギーの種別毎に算出した原単位データを切り出してコスト管理装置８００に渡す機能を備える。
エネルギー統合管理装置７００が管理するエネルギーデータは、ブロックＤ内に表記した電力，冷水，温水，蒸気，水の製造原単位データ、電力，冷水，温水，蒸気，水のファシリティ消費データ、電力，冷水，温水，蒸気，水の工程消費データである。
コスト管理装置８００は、エネルギー統合管理装置７００から取得する原単位データ、ファシリティ消費データ及び工程消費データと生産管理装置９００から取得する生産実績データに基づいて、製品毎のコスト管理情報及びエネルギーコストを原単位レベルで予実管理するための管理情報を生成する。
図２は、図１に示した本発明の構成要素４００乃至８００の具体的な情報処理の内容を説明する機能ブロック図である。原動力エネルギー系管理装置４００において、４０１は原動力系データ測定手段である。
原動力データ測定手段４０１は、工場に必要なエネルギー（電力、蒸気、冷熱、温熱等）の外部購入量や自家生産量及び必要な燃料消費量を測定し、測定機器から直接または監視システム（DCSやPLCなど）を経由して決められた収集周期で自動収集する。
自動収集データには、原動力設備の稼動状況を表す情報も含まれる。自動収集された原動力系エネルギー製造データは、時〆処理手段４０２により時単位でまとめられ、原動力データとしてエネルギー統合管理装置７００に渡される。
ファシリティ系エネルギー管理装置５００において、５０１はファシリティ系エネルギー測定手段であり、工場建屋の空調や照明で消費されるエネルギー（電力、蒸気、冷熱、温熱）を測定し測定機器から直接または監視システム（DCSやPLC等）を経由して決められた収集周期で自動収集する。
自動収集されたファシリティ系エネルギー消費データは、分〆処理手段５０２により分単位でまとめられ、エネルギー統合管理装置７００に渡される。
生産系エネルギー管理装置６００において、６０１は生産系エネルギー測定手段であり、生産設備で消費されるエネルギー（電力、蒸気、冷熱、温熱）を設備個別に測定し測定機器から直接または監視システム（DCSやPLC等）を経由して決められた収集周期で自動収集する。
自動収集された生産系エネルギー消費データは、分〆処理手段６０２により分単位でまとめられ、エネルギー統合管理装置７００に渡される。
エネルギー統合管理装置７００において、７０１は、原動力エネルギー管理装置４００の時〆処理手段４０２により時単位でまとめられて渡される、収集当日の原動力データである。
この原動力データ７０１、分〆処理手段５０２からのファシリティ系エネルギー消費データ及び分〆処理手段６０２からの生産系エネルギー消費データは、プラント実績値記憶装置７０２に渡されて保持される。このプラント実績値記憶装置７０２は、収集されたデータに対して数年間に渡ってロギングする機能を有するデータベースを形成する。
７０３はエネルギー料金シートであり、エネルギー原単位を導出する際に使用する各種エネルギー料金が定義される。７０４はエネルギー原単位計算手段であり、各時刻毎にエネルギー原単位を自動計算し、エネルギー原単位データ７０５を生成する。
エネルギー原単位とは、単位当りエネルギーを産み出すに必要となる費用（電力（￥／Ｋｗ）、蒸気（￥/Ｔｏｎ）冷熱、温熱（￥／ＧＪ））を意味しており、エネルギー単価に等しい。
エネルギー原単位データ７０５は、エネルギー原単位計算で得られた各種エネルギーの各時刻毎の原単位を２４時間分のテーブルデータとして持つものであり、テーブルデータを基に時刻推移グラフを作成することができる。
エネルギー原単位データ７０５は、日更新によりエネルギー原単位記憶装置７０６に保存され、テーブルデータは刷新される。エネルギー原単位記憶装置７０６は、日更新により保存されるエネルギー原単位テーブルデータを数年間に渡ってロギングする機能を有するデータベースを形成する。
７０７はエネルギー原単位目標値データであり、観測するエネルギー原単位の定量評価をするための基準データを与える。この目標値データにより、エネルギー原単位実績との対比、目標エネルギー原単位との対比管理が可能となる。
７０８は、プラント実績値取得手段であり、プラント実績値記憶装置７０２に保存されるデータのうち、所望するデータを必要期間、必要間隔で複数個一度に取り出すことができる。更に、エネルギー原単位記憶装置７０６よりエネルギーコスト計算設定で所望され必要となるエネルギー原単位データを必要期間、必要間隔で複数個一度に取り出すことができる。
７０９は、エネルギーコスト計算設定手段であり、エネルギーコスト計算を所望する期間や製品名称、ロット番号等を指定することにより、エネルギーコストを算出するに必要な情報を手配する。
７１０，７１１，７１２は、夫々エネルギーコスト計算で所望されてエネルギーコスト計算設定手段７０９で抽出された、生産系エネルギーデータ，ファシリティ系エネルギーデータ，エネルギー原単位データである。これらデータは、必要に応じて切り出されて、コスト管理装置８００に渡される。
コスト管理装置８００において、８０１はエネルギーコスト計算手段であり、前記設定データ７１０，７１１，７１２及び生産管理装置９００からの生産実績データ９０１を取得して、エネルギーコスト計算で所望された製品やロットを製造するに掛かったコストを計算し、エネルギーコストデータ８０２を生成し、現時点でのコストが結果表現される。
生成されたエネルギーコストデータ８０２は、エネルギーコスト記憶装置８０３に保存される。このエネルギーコスト記憶装置８０３は、製品やロット単位でのエネルギーコスト実績を保存するデータベースを形成する。
８０４は、エネルギーコスト目標値データであり、観測するエネルギーコストの定量評価をするための基準データをエネルギーコストデータ８０２に提供する。エネルギーコストデータ８０２は、エネルギーコスト目標値データとエネルギーコスト記憶装置８０３から読み出したエネルギーコスト実績とを対比することで、エネルギーコストの予実管理情報を生成することができる。
図３は、本発明を適用したエネルギーコスト算出の具体例を示すイメージ図である。原動力設備１０で製造された電力２０及び冷水３０は、工場４０で稼動する生産設備Ａ〜Ｄに供給される。ＥＭA〜ＥＭDは、生産設備Ａ〜Ｄの電力消費量、ＣＭA〜ＣＭDは、生産設備Ａ〜Ｄの冷水消費量である。
５０は、本発明により算出されたエネルギー原単位テーブルであり、時刻毎にエネルギー種別毎の原単位データが保持されている。今、生産設備Ａで時刻10:20〜11:40までに製造した場合の電力量は次式で与えられる。
Figure 2007264704
この時の電力コストは、テーブル５０を参照して次式で与えられる。
Figure 2007264704
実施形態では、生産工場のエネルギー管理を例示したが、生産工場のみならず、全てのエネルギー関連設備（地域冷暖房設備、共同動力設備、IPP、マイクログリッド発電、分散コジェネ（燃料電池を含む）、ビル熱源、浄水場、下水処理施設、変電施設など）へ展開できる。更には、半導体製造の等試作品から量産へ移行する段階での判断システムのエネルギーコスト管理に本発明を適用することが可能である。
本発明を適用したエネルギー管理システムの一実施形態を示す機能ブロック図である。 図１に示した構成要素の具体的な情報処理の内容を説明する機能ブロック図である。 エネルギーコスト算出の具体例を示すイメージ図である。 従来手法によるエネルギーの原単位算出の手順を示した機能ブロック図である。
符号の説明
１００ 工場エネルギー製造装置
１０１，１０２ 原動力設備
２００ ファシリティ
２０１ 空調設備
２０２ 照明設備
３００ 生産装置
４００ 原動力系エネルギー管理装置
５００ ファシリティ系エネルギー管理装置
６００ 生産系エネルギー管理装置
７００ エネルギー統合管理装置
８００ コスト管理装置
９００ 生産管理装置

Claims (6)

  1. エネルギーを製造する原動力系のエネルギー製造データを収集する原動力系エネルギー管理装置と、
    前記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を収集するファシリティ系エネルギー管理装置と、
    前記エネルギーの供給を受ける生産系のエネルギー消費データを収集する生産系エネルギー管理装置と、
    前記原動力系のエネルギー製造データ、前記ファシリティ系のエネルギー消費データ、前記生産系のエネルギー消費データを取得して、工場エネルギーの原単位を算出するエネルギー統合管理装置と、
    を備えることを特徴とするエネルギー管理システム。
  2. 前記原動力系のエネルギー製造データ、前記ファシリティ系のエネルギー消費データ、前記生産系のエネルギー消費データは、エネルギーの種別毎にリアルタイムに収集され、所定期間保持されることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー管理システム。
  3. 前記エネルギー統合管理装置は、エネルギーの種別毎に算出した原単位データを可視的に表示することを特徴とする請求項１又は２に記載のエネルギー管理システム。
  4. 前記エネルギー統合管理装置は、エネルギーの種別毎に算出した原単位データを切り出してコスト管理装置に渡すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエネルギー管理システム。
  5. 前記コスト管理装置は、前記エネルギー統合管理装置より取得した原単位データと生産実績データに基づいて、製品毎のコスト管理情報を生成することを特徴とする請求項４に記載のエネルギー管理システム。
  6. 前記コスト管理装置は、エネルギーコストを原単位レベルで予実管理するための管理情報を生成することを特徴とする請求項４または５に記載のエネルギー管理システム。
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