JP2010067113A - 生産エネルギー監視制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】生産設備のエネルギー情報や生産情報を取り込み、工場や製造プラントなどにおけるCO排出量について自動でドリルダウン解析を行い、輻輳する生産設備のCO排出量の管理工数を大幅に削減すること。
【解決手段】建物・ユーティリティ設備、生産設備などの設備単位で構築されている複数のエネルギー管理システムがネットワークを介して共通の管理センターに接続され、集中管理するように構成された生産エネルギー監視制御システムにおいて、
前記管理センターには、前記建物・ユーティリティ設備および生産設備からエネルギー情報、環境情報、稼動情報などのデータ収集を行い、これら収集したデータに基づき生産CO管理に関する自動ドリルダウン解析処理を行う生産CO管理システムが設けられていることを特徴とするもの。
【選択図】 図2

Description

本発明は、生産エネルギー監視制御システムに関し、詳しくは、製品別やロット別のエネルギー監視制御に関するものである。
近年における地球温暖化防止に関する京都議定書の発効、世界的なエネルギー需給のひっ迫などを踏まえ、多方面でエネルギー管理への取り組みが行われつつあり、たとえば特許文献1には、図14に示すように個別建築物もしくは複数の建築物におけるエネルギーマネジメントシステムの構成について記載されている。
図14のエネルギーマネジメントシステムは、個別建物10、20単位で構築されているエネルギー管理システムがネットワーク30を介して共通の管理センター40に接続され、集中管理するように構成されている。
個別建物10において、熱源設備111のエネルギー情報は入出力装置121を介して中央監視装置13に入力され、空調設備112のエネルギー情報は入出力装置122を介して中央監視装置13に入力され、空調設備113のエネルギー情報は入出力装置123を介して中央監視装置13に入力されている。中央監視装置13は通信装置14を介してネットワーク30に接続されている。
個別建物20において、熱源設備211のエネルギー情報は入出力装置221を介して中央監視装置23に入力され、空調設備212のエネルギー情報は入出力装置222を介して中央監視装置23に入力され、空調設備213のエネルギー情報は入出力装置223を介して中央監視装置23に入力されている。中央監視装置23は通信装置24を介してネットワーク30に接続されている。
一方、管理センター40は、通信装置41を介してネットワーク30に接続されるとともに、通信装置41にはデータサーバ42が接続され、データサーバ42には解析用PC43が接続されている。
このような構成において、管理センター40は、各建築物10、20の熱源、空調、照明の各設備11を対象として、図15に示すような全体管理、エネルギー種別管理、装置別管理などを行う中で、目標値を設定し、分析や評価を行っている。また、自動演算、自動グラフ表示、自動診断などについても、各建築物10、20の熱源、空調、照明の各設備11を対象とし、目標値オーバーをトリガーとして、自動グラフ表示や自動診断などを行っている。
特開2006−318234号公報
ところで、工場や製造プラントなどのエネルギーマネジメントを行う場合には、生産設備や生産情報を取り込んで行わなければならないが、図14に示した従来のエネルギーマネジメントシステムは建築物に関連した熱源、空調、照明設備を対象としているため、複雑な工場や製造プラントのエネルギーマネジメントを行うことは困難である。
また、生産設備に関連したエネルギーマネジメントの解析内容は業種・事業者ごとに多種多様であり、建築物に係わる熱源、空調、照明設備などのような標準化は行われていない状況であり、生産設備を対象として自動演算、自動グラフ表示、自動診断などのシステムを構築することも困難である。
さらに、カーボンフットプリントへの対応、ベンチマーク対応、総量規制や排出権取引など、CO2排出量管理の視点も多様化しているが、輻輳するこれらの指標を管理するシステムは現時点では提案されていない。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産設備のエネルギー情報や生産情報を取り込み、工場や製造プラントなどにおけるCO2排出量について自動でドリルダウン解析を行い、輻輳する生産設備のCO2排出量の管理工数を大幅に削減することにある。
また、複雑なCO2排出量目標値を効率よく管理し、CO2排出量に対するコンプライアンスを遵守することを目的とする。
このような問題を解決するため、請求項1記載の発明は、
建物・ユーティリティ設備、生産設備などの設備単位で構築されている複数のエネルギー管理システムがネットワークを介して共通の管理センターに接続され、集中管理するように構成された生産エネルギー監視制御システムにおいて、
前記管理センターには、前記建物・ユーティリティ設備および生産設備からエネルギー情報、環境情報、稼動情報などのデータ収集を行い、これら収集したデータに基づき生産CO2管理に関する自動ドリルダウン解析処理を行う生産CO2管理システムが設けられていることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の生産エネルギー監視制御システムにおいて、
前記生産CO2管理システムは、
前記エネルギー管理対象設備からデータを収集する測定ブロックと、
前記エネルギー管理対象設備について法規制に準拠した生産CO2の目標値を設定する目標設定ブロックと、
前記エネルギー管理対象設備の性能を管理する性能管理ブロックと、
これら目標設定ブロックの目標値と前記性能管理ブロックが管理する性能データと測定ブロックの測定データに基づき各種の比較判定処理を行う比較判定ブロック、
を含むことを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の生産エネルギー監視制御システムにおいて、
前記生産CO2管理システムは、さらに、
前記比較判定ブロックの出力に基づき関連機器情報表示、問題箇所のドリルダウンフロー表示、コメントの自動出力、グラフの自動表示、レポートの自動作成の少なくともいずれかの処理を実行する自動要因解析部を含むことを特徴とする。
これらにより、工場や製造プラントなどにおけるCO2排出量の管理工数を大幅に削減でき、効率よく生産に伴う各種のエネルギー監視制御を行うことができる。
以下、本発明について図面を参照して説明する。図1は本発明による生産エネルギー監視制御システムの一実施例を示す構成図である。図1において、建物・ユーティリティ設備50、生産設備60、70などの設備単位で構築されている複数のエネルギー管理システムが、ネットワーク80を介して共通の管理センター90に接続され、集中管理するように構成されている。
建物・ユーティリティ設備50において、熱源設備511のエネルギー情報は入出力装置521を介して中央監視装置53に入力され、空調設備512のエネルギー情報は入出力装置522を介して中央監視装置53に入力され、照明設備513のエネルギー情報は入出力装置523を介して中央監視装置53に入力されている。中央監視装置53は通信装置54を介してネットワーク80に接続されている。
生産設備60において、製造ラインA611のエネルギー情報は入出力装置621を介して中央監視装置63に入力され、製造ラインB612のエネルギー情報は入出力装置622を介して中央監視装置63に入力され、製造ラインC613のエネルギー情報は入出力装置623を介して中央監視装置63に入力されている。中央監視装置63は通信装置64を介してネットワーク80に接続されている。
生産設備70において、製造ラインD711のエネルギー情報は入出力装置721を介して中央監視装置73に入力され、製造ラインE712のエネルギー情報は入出力装置722を介して中央監視装置73に入力され、製造ラインF713のエネルギー情報は入出力装置723を介して中央監視装置73に入力されている。中央監視装置73は通信装置74を介してネットワーク80に接続されている。
一方、管理センター90は、通信装置91を介してネットワーク80に接続されるとともに、通信装置91にはデータサーバ92が接続され、データサーバ92には生産CO2管理システム100が接続されている。
図2は、図1のシステムにおける生産CO2管理システム100による自動ドリルダウン解析処理の流れを説明する機能ブロック図である。
生産CO2管理システム100は、たとえば10分以下の周期でネットワーク80を介して建物・ユーティリティ設備50および生産設備60、70からエネルギー情報、環境情報、稼動情報などのデータ収集を行い、リアルタイムデータベース101を構築する。なお、生産設備情報は、リアルタイムまたは別途ファイルで収集するようにしてもよい。
リアルタイムデータベース101に取り込まれて蓄積されているデータは、演算/締切処理部102に読み出されて所定の演算処理が行われるとともに時間、日、任意時間などの所定の締切処理が行われ、締切処理されたデータはヒストリカルデータベース103に蓄積される。
また、リアルタイムデータベース101に取り込まれて蓄積されているデータは、目標管理警報部104、相関判定部105および領域判定警報部106にも読み出される。
目標管理警報部104は、総量規制ドリルダウン目標設定部108および生産CO2ドリルダウン目標設定部110で記述された目標値と、リアルタイムデータベース101からのデータを演算比較し、超えた場合(予測含む)は警報を発する。警報としては、画面の色変えや音声、メールなどを出力する。また、自動要因解析部114にも警報情報を出力する。
相関判定部105は、生産CO2管理の各工程や設備、装置に対し、あらかじめ相関があると思われるデータを定義し、2Dの領域管理を行う。生産CO2管理の警報が発せられた場合はその相関係数を収集し、上位から表示する。またその結果を自動要因解析部114に出力する。
領域判定警報部106は、2D(2次元)領域管理部112と3D領域管理部113で記述された領域値と、リアルタイムデータベース101からのデータを演算比較し、領域を超えた場合は警報を発する。警報としては、目標管理警報部104と同様に、画面の色変えや音声、メールなどを出力する。また、自動要因解析部114にも警報情報を出力する。
総量規制予測管理部107は、毎年もしくは法で定められた期間内における事業所または企業全体に一つのCO2排出量の総量(累計)規制値が設定される。そして、設定されたCO2排出量の総量(累計)を超えないようにCO2排出量について予測演算表示を行い、予測値が総量規制値や自主規制値を超えると警報を発信する。
図3は総量規制予測管理グラフの具体例であって、その期間を横軸とし、縦軸はCO2排出量やエネルギー、エネルギーコストなどとして、CO2排出量の総量規制値や、CO2排出量の総量規制値をエネルギーやエネルギーコストに換算した目標値として表示する。また、CO2排出量の自主規制値や、CO2排出量の自主規制値をエネルギーやエネルギーコストに換算した目標値として表示する。なお、CO2排出量の自主規制値は、各月(または任意の期間)の目標値も表示され、その値を超えると警報が発信される。
CO2排出量の実績累計は、図3に示すように一定期間毎に傾きを演算し、その延長線とCO2排出量の総量規制値や自主規制値を超えると警報を発する。延長線は線種を変えて実績値と区別する。また警報を発した場合は、線の色変えやモディファイ、音声、メールなどで管理者にも通知する。
図2において、総量規制ドリルダウン目標設定部108は、事業所または企業全体に設定された一つのCO2排出量の総量規制値または自主規制値を、図4に示すような管理体系(ツリー)のトップに記述することで、あらかじめ設定した案分比にしたがってツリー下にブレークダウンする。案分された目標値は、修正可能とする。ただし、ブレークダウンされた案分比は上位値を100%とし、それを超えないようにチェックを行う。
図4に示すCO2排出量の管理体系図は、視覚的に記述することができる。これを記述することにより、規制値の案分やグラフへの自動割付、図13の総量ドリルダウンフロー表示などを行うことができる。
なお、目標設定は、トップ値からドリルダウンする方法と、下位目標からボトムアップ積算していく方法とに切り替えることができる。ボトムアップ積算では、下位目標値が加算され、上位目標値となる。
図2に戻り、生産CO2管理部109は、たとえば図5〜図7に示すような各種のグラフを作成して製品の生産に関わるCO2排出量を管理する。
図5は製品・ロットCO2管理グラフの具体例であって、生産される製品やロットのCO2排出量を管理・解析する。目標値や比較値を表示し、設定値を超えたものは警報を出力する。
図6はCO2トレーサビリティ管理グラフ(製品の工程別CO2グラフ)の具体例であって、製品やロットの製造に係わる工程別のCO2排出量を表示する。生産される製品やロットのCO2排出量が目標値を超えた場合、どの工程に問題があったかをトレーサビリティ解析できる。また、工程別に目標値や比較値を表示し、値を超えたものは警報を出力する。
図7は製造工程詳細CO2管理グラフの具体例であって、ロット・製品の製作に係わったCO2をロット別の工程または装置ごとにCO2を時系列に表示解析する。前ロットと自ロットの製作開始時間と終了時間をもとに、待機時間を演算表示する。また、待機時間にかかったエネルギーや、生産に係わったエネルギーも表示する。
図2に戻り、生産CO2ドリルダウン目標設定部110は、製品を製作するのに必要な経路を生産フローとして記述することで、警報管理が紐付けされる。
図5の製品・ロット管理での目標値は、ある単位(ロット)もしくは一つの製品を製作するのに要した工程のCO2合計に対し目標値を設定する。
図6の工程別CO2管理では、図5で設定した目標値を各工程へ案分する。各工程に案分された目標値は、修正が可能とする。ただし、ブレークダウンされた案分値は上位値を100%とし、それを越えないチェクを行う。
図7の装置別CO2管理では、図6の工程別の目標値から案分される。装置別CO2は、運転開始から次ロットの運転開始までのCO2積算値や、運転時間のみのCO2積算値などが選択できるものとする。また、各装置に案分された目標値は、修正が可能とする。ただし、ブレークダウンされた案分値は上位値を100%として、それを越えないチェックを行う。
生産CO2ドリルダウン目標設定管理にあたっては、図8に示すような生産フロー図を視覚的に記述することができる。これを記述することで、規制値の案分、グラフへの自動割付、図13の生産ドリルダウンフロー表示などを行うことができる。目標設定にはトップ値からドリルダウンする方法と、下位目標からボトムアップ積算していく機能と切り替えることができる。ボトムアップ積算では下位目標値が加算され、上位目標値となる。
また図2に戻り、ベンチマーク・性能管理部111は、たとえば図9の機器ベンチマーク・性能管理リストに示されているように、各工程の各装置について、自主管理値、ベンチマーク(共通評価基準)値、機器個別の定格値(性能)、生産CO2管理、領域管理(2D,3Dで表される性能と要因の管理グラフ)、自動要因解析部114のシーケンステンプレートなどの一覧管理を行う。ここで、図9のリストのうち、自主管理値、ベンチマーク管理値、定格値などは、生産CO2管理や領域管理の項目欄にたとえば「●」を表示させることにより紐付けされて反映される。自動要因解析部114のシーケンステンプレートがリンクされている場合は、図9の一覧表示から展開できる。
2D(2次元)領域管理部112は、図10に示すような2D領域管理分布図を作成する。機器の性能データは、負荷や生産量に大きく影響を受け、外部環境、条件などによっても変化する。そこで、2D領域管理部112は、機器の性能やCO2排出量(エネルギーやエネルギーコスト含む)と、負荷、生産量、外部環境、条件データなどとの散布図を作成し、相関係数や近似線を自動算出して表示する。
図10において、縦軸は効率を表し、横軸は負荷を表している。領域線は、近似線を元に、垂直軸、水平軸のパーセンテージまたは数値で領域を設定する。近似線が引かれた場合には、自動で領域を設定することができる。また、プロットの濃淡は時間的な経過を表すものであり、現在に近いほど濃く、過去に遠いほど薄く表示される。
また、手動で折れ線により領域を設定することもできる。この場合、近似線をもとに垂直軸、水平軸のパーセンテージまたは数値を記憶し、近似線の変化に追従させることができる。領域の確定を行うと、近似線に追従しない領域管理を行うことができる。
再び図2において、3D領域管理部113は、図11に示すような3D領域管理分布図を作成する。図11では、図10におけるX軸の負荷とY軸の効率よりなる2Dの領域管理に、Z軸の温度を加えている。まず、2D領域管理部112の2D(X軸、Y軸)の領域管理設定を、Z軸方向に沿って複数(2つ以上)設定配置することにより、その間の任意のZ軸の近似線が定義される。これにより、2D領域管理と同様、中間の領域線は近似線を元に垂直軸、水平軸のパーセンテージまたは数値で領域を設定でき、近似線が引かれた場合には自動に領域を設定することができる。
また、図10と同様に手動で折れ線により領域を設定することができる。この場合は、近似線をもとに垂直軸、水平軸のパーセンテージや数値を記憶し、近似線の変化に追従させることができる。領域の確定を行うと、近似線に追従しない領域管理を行うことができる。なお、図11のプロットの濃淡も図10と同様に時間的な経過を表すものであり、現在に近いほど濃く、過去に遠いほど薄く表示される。
自動要因解析部114は、装置・設備情報や、目標管理警報部104、相関判定部105および領域判定警報部106の情報に基づき、関連機器情報表示、問題箇所のドリルダウンフロー表示、コメントの自動出力、グラフの自動表示、レポートの自動作成などを行う。たとえば図12に示すような判断ロジックが記述されたシーケンステンプレートや表形式で記述することにより、一旦設定した後も容易に変更できる。
表示部115は、図13に示すような自動要因解析部114の解析結果に基づく表示画面を自動表示する。図13の表示画面には、機器ベンチマーク・性能管理表示領域Aと、総量ドリルダウンフロー表示領域Bと、生産ドリルダウンフロー領域Cと、グラフ表示領域Dと、コメント表示領域Eと、相関表示領域Fが設けられている。
図13の表示画面の機器ベンチマーク・性能管理表示領域Aでは、関連する機器・設備の欄が自動表示される。総量ドリルダウンフロー表示領域Bおよび生産ドリルダウンフロー領域Cでは問題となっている箇所が系統的に表示される。グラフ表示領域Dでは、自動要因解析部114で生成されたグラフが表示される。コメント表示領域Eでは、自動要因解析部114で記述されたコメントが表示される。相関表示領域Fでは、相関判定部105で相関判定された情報が表示される。
自動レポート出力部116は、警報ごとに図13で示した内容を記録し、自動レポートを出力する。また、蓄積された内容を任意に印字することができる。
すなわち、図2に示す生産CO2管理システム100は、エネルギー管理対象設備50〜70からデータを収集してリアルタイムデータベース101およびヒストリカルデータベース103を構築する測定ブロックと、エネルギー管理対象設備50〜70について法規制に準拠した生産CO2の総量規制ドリルダウン目標値および生産CO2ドリルダウン目標値を設定する目標設定ブロックと、エネルギー管理対象設備50〜70の性能を2D領域および3D領域で管理する性能管理ブロックと、これら目標設定ブロックの目標値と前記性能管理ブロックが管理する性能データと測定ブロックの測定データに基づき各種の比較判定処理を行う比較判定ブロックとに大別できる。
このように構成することにより、総量規制値を事前に予測しながら管理できるので、CO2排出権購入などのCO2排出に伴うリスクを事前に回避することができる。
また、総量ドリルダウン目標設定により、社内のどこの部署や設備に問題が発生する可能性が高いのかを予測表示することができる。
また、製品やロット製造に係わる生産CO2ドリルダウン目標設定により、CO2排出量削減のネックとなっている設備や装置を効率よく短時間に抽出することができる。
また、ベンチマーク値や、定格、自主目標値などを比較管理することで、CO2排出量を削減する視点での設備の状態を客観的に評価できる。
また、領域管理を行うことで、CO2排出量削減のネックとなっている要因がどこにあるのかを的確に抽出することができる。
そして、抽出した要因を自動要因解析にかけることで、コメントや、必要なグラフを表示し、従来のエネルギー管理システムではできなかった問題点の抽出や解決手段の提示などを自動的に行うことができる。
また、自動要因解析をメンテナンスしていくことにより、複雑になる生産CO2管理ノウハウを電子データとして蓄積することができ、エネルギー管理者の引継ぎや、教育が容易となる。
また、本発明に基づく自動化により、カーボンフットプリントに対応した製品別のCO2排出量管理が可能となり、それらの管理工数も大幅な削減が図れる。
また、品質情報と結びつけることにより、品質とCO2排出量の相関などの解析を行うことも可能となる。
さらに、複雑なCO2排出量目標値を効率よく管理できることから、CO2排出量に対するコンプライアンスを遵守できる。
以上説明したように、本発明によれば、製品別、ロット別のCO2排出量を効率よく適切に算出・管理できる生産エネルギー監視制御システムを実現することができ、生産ラインにおける製品別やロット別のエネルギー監視制御の改善に好適である。
本発明による生産エネルギー監視制御システムの一実施例を示すブロック図である。 図1のシステムにおける生産CO2管理システム100による自動ドリルダウン解析処理の流れを説明する機能ブロック図である。 総量規制予測管理グラフの具体例である。 CO2排出量の管理体系例図である。 製品・ロットCO2管理グラフの具体例である。 CO2トレーサビリティ管理グラフ(製品の工程別CO2グラフ)の具体例である。 製造工程詳細CO2管理グラフの具体例である。 生産CO2ドリルダウン目標設定管理のための生産フロー図である。 機器ベンチマーク・性能管理リストの具体例である。 2D領域管理分布例図である。 3D領域管理分布例図である。 シーケンステンプレート例図である。 自動要因解析部114の解析結果に基づく表示画面例図である。 従来のエネルギーマネジメントシステムの一例を示すブロック図である。 従来のエネルギーマネジメントシステムでの管理・解析例図である。
符号の説明
50 建物・ユーティリティ設備
60、70 生産設備
80 ネットワーク
90 管理センター
100 生産CO2管理システム
101 リアルタイムデータベース
102 演算/締切処理部
103 ヒストリカルデータベース
104 目標管理警報部
105 相関判定部
106 領域判定警報部
107 総量規制予測管理部
108 総量規制ドリルダウン目標設定部
109 生産・エネルギーデータベース
110 生産CO2ドリルダウン目標設定部
111 ベンチマーク・性能管理部
112 2D(2次元)領域管理部
113 3D領域管理部
114 自動要因解析部
115 表示部
116 自動レポート出力部

Claims (3)

  1. 建物・ユーティリティ設備、生産設備などの設備単位で構築されている複数のエネルギー管理システムがネットワークを介して共通の管理センターに接続され、集中管理するように構成された生産エネルギー監視制御システムにおいて、
    前記管理センターには、前記建物・ユーティリティ設備および生産設備からエネルギー情報、環境情報、稼動情報などのデータ収集を行い、これら収集したデータに基づき生産CO管理に関する自動ドリルダウン解析処理を行う生産CO管理システムが設けられていることを特徴とする生産エネルギー監視制御システム。
  2. 前記生産CO管理システムは、
    前記エネルギー管理対象設備からデータを収集する測定ブロックと、
    前記エネルギー管理対象設備について法規制に準拠した生産COの目標値を設定する目標設定ブロックと、
    前記エネルギー管理対象設備の性能を管理する性能管理ブロックと、
    これら目標設定ブロックの目標値と前記性能管理ブロックが管理する性能データと測定ブロックの測定データに基づき各種の比較判定処理を行う比較判定ブロック、
    を含むことを特徴とする請求項1記載の生産エネルギー監視制御システム。
  3. 前記生産CO管理システムは、さらに、
    前記比較判定ブロックの出力に基づき関連機器情報表示、問題箇所のドリルダウンフロー表示、コメントの自動出力、グラフの自動表示、レポートの自動作成の少なくともいずれかの処理を実行する自動要因解析部を含むことを特徴とする請求項2記載の生産エネルギー監視制御システム。
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