JP2015049787A

JP2015049787A - Ｃｏ２排出量シミュレーションシステム及び方法

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Publication number: JP2015049787A
Application number: JP2013182165A
Authority: JP
Inventors: 洋次郎音在; Yojiro Otoari; 鈴木　達也; Tatsuya Suzuki; 達也鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2015-03-16

Abstract

【課題】現在から所定期間後のＣＯ２排出量を予測できるので、ＣＯ２排出量の計画値と実績値とのかい離を埋める対策を講じられるように、現在から所定期間後のＣＯ２排出量を予測する。
【解決手段】ＣＯ２排出量シミュレーションシステムは、販売計画を入力するユーザ端末、生販在情報を格納する基幹システムＤＢ、環境負荷情報を格納する環境パフォーマンスＤＢ、並びに、これらに接続するＡＰサーバを有する。ＡＰサーバは、ユーザ端末から入力された販売計画に対応して、生販在情報を参照して生産計画を立案し、立案した生産計画に基づくジョブスケジューリングを実行し、ジョブスケジューリングの結果に応じて、ＣＯ２排出量を算出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、製造業の企業業務基幹システム（ＳＣＭシステム）および環境負荷情報管理システムに係わり、特にＣＯ２排出量シミュレーションを実行する技術に関する。

近年の地球温暖化防止に関する国内取り組み強化に伴い、企業活動にともなう環境負荷情報（工場：CO2排出量、廃棄物量、水資源量等、製品：製品使用に伴うCO2排出量）の報告義務化が進んでいる。また社会の関心が高まり、各種環境データの正確性、信頼性を要求されるとともに、震災を契機に企業内を包括した具体的かつ計画的な省エネ対策と計測が必要となっている。現在各企業では工場における消費電力のリアルタイム手集や実績データ入力の効率化の仕組みを導入し、この環境負荷情報の実績把握に努めている。

世界的にはＳＣＯＰＥ３という企業のサプライチェーンの温室効果ガスの算定・報告の初の国際的な基準が整備されつつある。ＳＣＯＰＥ３はグローバル企業の意思決定に影響を与える指標となり、従来までの生産計画を策定するうえでの指標（欠品率、工場稼働率など）に加えて、温室効果ガスの排出量も最適生産地を決めるなどの重要な指標となってくる。

特許文献１では、CO2排出実績を各生産拠点から収集し、多様な組織の階層における環境情報を集計分析することのできる技術を提供している。多様な集計分析を行うことで、排出量計画値の妥当性や、排出量実績値に対する対策措置決定の効率化が可能である。

特開２００４−０６２４７１号公報

特許文献１は、企業におけるCO2排出実績収集の観点での技術を提供している。企業においては年初や期初にＣＯ２排出量計画を立案し、その後月単位で排出量実績を事後集計し、計画値と実績値の差異を把握する。計画値に対して実績値の差異が上振れしている場合は、省エネ対策などの対策を講じる。しかし、これらの対策は全て事後対策であり、計画値と実績値とのかい離を埋められない状況が発生する。

そこで、販売計画や生産計画に基づいて、ＣＯ２排出量を予測できれば、計画期間中の生産の工程管理などを工夫することにより、計画値と実績値とのかい離を埋められる可能性が高いことに、発明者は気づいた。工程管理の工夫の一例は、5日間にわたって毎日５時間稼働させる工程を、２５時間連続稼働させることにより、毎日の稼働開始に伴う立ち上がりのエネルギーを１／５に削減できる。エネルギーの削減に伴い、ＣＯ２の排出量を削減できる。他には、一つの生産工程を複数製品の生産で時間を分けて連続的に共用し、加工工程や組立工程が遊んでいる時間（加工機械や組立機械がアイドリング状態の時間）を削減する方法などがある。

そこで、本発明は、現在から対策を講じるために、現在から所定期間後のＣＯ２排出量を予測する。

開示するＣＯ２排出量シミュレーションシステムは、販売計画を入力するユーザ端末、生販在情報を格納する基幹システムＤＢ、環境負荷情報を格納する環境パフォーマンスＤＢ、並びに、これらに接続するＡＰサーバを有する。ＡＰサーバは、ユーザ端末から入力された販売計画に対応して、生販在情報を参照して生産計画を立案し、立案した生産計画に基づくジョブスケジューリングを実行し、ジョブスケジューリングの結果に応じて、ＣＯ２排出量を算出する。

本発明によれば、現在から所定期間後のＣＯ２排出量を予測できるので、ＣＯ２排出量の計画値と実績値とのかい離を埋める対策を講じることが可能になる。

ＣＯ２排出量シミュレーションシステムの構成例である。ＡＰサーバの構成例である。ＣＯ２排出量シミュレーションシステムの処理の流れを示すシーケンス図である。販売計画情報のデータの例である。生販在情報のデータの例である。環境負荷情報のデータの例である。シミュレーション結果の例を示す図である。ＡＰサーバが、所要量計算、ジョブスケジューリング、及びＣＯ２換算を実行し、ＣＯ２排出量を計算する処理を示すフローチャートである。販売計画情報を設定する画面の例である。ＣＯ２排出量シミュレーションシステムのシミュレーション結果を表示した画面の例である。

図１は、ＣＯ２排出量シミュレーションシステムの構成例を示す図である。ＣＯ２排出量シミュレーションシステムを動作させるユーザが操作するユーザ端末１００は、インターネット等のネットワーク１０３を介して、Ｗｅｂサーバ１０１と接続している。Ｗｅｂサーバ１０１は、シミュレーション処理１０６を実行するＡＰサーバ１０５と接続している。ＡＰサーバ１０５は、接続するＤＢサーバ１０２を介して、生販在情報１０９を格納する基幹システムＤＢ１０８、および、環境負荷情報１１１を格納する環境パフォーマンスＤＢ１１０に接続している。図からわかるように、Ｗｅｂサーバ１０１はなく、ＡＰサーバ１０５がネットワーク１０３に接続してもよい。

図２は、ＡＰサーバ１０５の構成例を示す図である。ＡＰサーバ１０５は、一般的なコンピュータにより実現でき、ＣＰＵ等の制御部２００、記憶部２０１、入力部２０２、表示部２０３、ネットワークインタフェース部２０４を具備する。各部は、バス（ＢＵＳ）２２１によって接続されている。記憶部２０１には、認証部２１１、画面表示部２１２、所要量計算部２１３、ジョブスケジューリング部２１４及びＣＯ２換算部２１５を含む処理部２１０と、ユーザ認証情報２１７、販売計画情報２１８、生販材情報２１９、環境負荷情報２２０及びシミュレーション結果２２１等のデータ部２１６とを設けている。処理部２１０は、制御部２００により、図示していないメモリにロードされ実行される。

なお、図示していないが、ユーザ端末１００、Ｗｅｂサーバ１０１、ＤＢサーバ１０２も一般的なコンピュータにより実現でき、ＣＰＵ等の制御部、記憶部、入力部、表示部、ネットワークインタフェース部等を具備する。尚、コンピュータによっては、入力部、表示部を具備しない構成であっても良い。

図３は、ユーザ端末１００、ＡＰサーバ１０５及びＤＢサーバ１０２による、ＣＯ２排出量シミュレーションシステムの処理の流れを示すシーケンス図である。

ユーザ端末１００は、ユーザにより入力されたユーザ認証情報（例えば、ログインＩＤとパスワード）を含むユーザ認証要求をＡＰサーバ１０５に送信する（Ｓ３０１）。ＡＰサーバ１０５は、認証部２１１を実行し、ユーザ端末１００から受信したユーザ認証情報と記憶部２０１に格納されているユーザ認証情報２１７とを照合して、ユーザを認証し（Ｓ３０２）、認証が成功すれば、画面表示部２１２を実行し、シミュレーションする販売計画情報を設定する画面をユーザ端末１００に送信する（Ｓ３０５）。図示を省略するが、ユーザはユーザ端末１００に販売計画情報を入力する。シミュレーションする販売計画情報を設定するシミュレーション設定画面例については後述する。

ユーザ端末１００は、シミュレーション設定画面の実行ボタンの押下に伴って、シミュレーション結果照会画面要求をＡＰサーバ１０５に送信する（Ｓ３０６）。ＡＰサーバ１０５は、シミュレーション結果照会画面要求を受信すると、所要量計算部２１３の処理を実行する（Ｓ３０７）。所要量計算部２１３は、ＤＢサーバ１０２を介して、基幹システムＤＢ１１０から生販在データ１０９を抽出する（Ｓ３０８）。ＡＰサーバ１０５は、所要量計算結果を、ＤＢサーバ１０２に一時的に格納する（Ｓ３０９）。

ＡＰサーバ１０５はジョブスケジューリング部２１４の処理を実行する（Ｓ３１０）。ジョブスケジューリング部２１４は、ＤＢサーバ１０２を介して、基幹システムＤＢ１１０から能力データを抽出する（Ｓ３１１）。ＡＰサーバ１０５は、ジョブスケジューリング結果である入出庫情報、在庫情報、調達予定情報を、ＤＢサーバ１０２に一時的に格納する（Ｓ３１２）。Ｓ３１１、Ｓ３１２の詳細は、図８を用いて後述する。

ＡＰサーバ１０５はＣＯ２換算部２１５の処理を実行する（Ｓ３１３）。ＣＯ２換算部２１５は、ＤＢサーバ１０２を介して、環境パフォーマンスＤＢ１１０からが環境負荷情報１１１を抽出する（Ｓ３１４）。ＡＰサーバ１０５は、ＣＯ２換算結果をＤＢサーバ１０２に格納する（Ｓ３１５）。

ＡＰサーバ１０５は、ＤＢサーバ１０２に格納したＣＯ２換算結果を元にシミュレーション結果画面を生成し、生成したシミュレーション結果画面をユーザ端末１００に送信する（Ｓ３１６）。

なお、Ｓ３０９、Ｓ３１２及びＳ３１５において、ＤＢサーバ１０２に格納するように説明したが、ＡＰサーバ１０５の記憶部２０１の容量が十分であり、データのバックアップが必要でなければ、ＤＢサーバ１０２に格納する必要はない。

図４は、ＡＰサーバ１０５が有する販売計画情報２１８のデータの例を示す図である。販売計画情報２１８は、ユーザ端末１００から送信された販売計画情報である。販売計画情報２１８に対して、シミュレーションを実行し、ＣＯ２排出量を算出する。販売計画情報２１８は、たとえば図４に示すように、完成品Ａを３０個、仕向地である日本に販売する計画である。この計画を実行するために、完成品Ａの生産や運搬に要するＣＯ２排出量を算出する。
図５は、ＡＰサーバ１０５が有し、所要量計算部２１３、ジョブスケジューリング部２１４で使用する生販在情報２１９のデータ構成である。生販在情報２１９は、ＤＢサーバ１０２を介して、基幹システムＤＢ１０８の生販在情報１０９が読み出され、ＡＰサーバ１０５の記憶部２０１に格納される。

図６は、ＡＰサーバ１０５が有し、ＣＯ２換算部２１５で使用する環境負荷情報２２０のデータの例である。環境負荷情報２２０は、ＤＢサーバ１０２を介して、環境パフォーマンスＤＢ１１０の環境負荷情報１１１が読み出され、ＡＰサーバ１０５の記憶部２０１に格納される。

図７は、ＡＰサーバ１０５によるシミュレーション処理１０６の実行に伴うシミュレーション結果２２１である。

図８は、ユーザ端末１００からのシミュレーション実行指示に応答して、ＡＰサーバ１０５が所要量計算部２１３、ジョブスケジューリング部２１４、及びＣＯ２換算部２１５を実行し、ＣＯ２排出量を計算する処理を示すフローチャートである。

ＡＰサーバ１０５は、ＤＢサーバ１０２を介して基幹システムＤＢ１０８より生販在情報１０９（図５の８〜１３）を取得し、生販在情報２１９として記憶部２０１に格納するする（Ｓ１００１）。

ＡＰサーバ１０５は、販売計画情報２１８（図４の「販売計画」７）から、生販在情報２１９に含まれる「（現）在庫情報」１３より取得した完成品在庫数量(員数)を減算することで、不足数量（新たに生産する必要がある完成品所要量）を算出する。完成品所要量に対して、生販在情報２１９に含まれる「ＢＯＭ」８を元に、必要となる子品目（半製品、部材）と、子品目それぞれの所要量を求める。求めた子品目所要量から、生販在情報２１９に含まれる「（現）在庫情報」１３より取得した子品目在庫数量を減算することで子品目の不足数量（所要量）を算出する（Ｓ１００２）。

生販在情報２１９に含まれる「ＢＯＭ」８と「調達ＢＯＭ」９から、各子品目の各工程に必要なリードタイムを取得する。完成品の必要時期（販売計画情報２１８の「販売計画」７から取得した年月日）から、完成品のリードタイム（「調達ＢＯＭ」９より取得）を減算し、完成品の構成上の一段階下の子品目（「ＢＯＭ」８より取得）の必要時期を算出する。子品目（「ＢＯＭ」８より取得）の必要時期からその子品目のリードタイム（「調達ＢＯＭ」９より取得）を減算し、更に一段階下の子品目（「ＢＯＭ」８より取得）の必要時期を算出する。このように、構成上の各子品目の必要時期の取得を、「ＢＯＭ」８より子品目が取得できる限り繰り返す。この際、各段階における親品目のショップ（ユーザが管理する生産活動の単位：サプライヤや製造ラインなど）（調達ＢＯＭ９より取得）と子品目のショップの関係が「供給リードタイム」１１に事前に設定されている場合、その供給リードタイムも減算する。供給リードタイムはショップ間の移動時間であり、供給元ショップと使用先ショップおよび輸送手段（AirもしくはShip）ごとに事前設定しておく。以上のように構成の各品目の必要時期を算出することで、日別の正味所要量を計算する（Ｓ１００３）。

ＡＰサーバ１０５は、「調達ＢＯＭ」９から各品目のショップを取得し、取得したショップが製造工程であれば「ショップ」１０からショップの能力、非稼働日を、ショップがサプライヤであれば非稼動日を、それぞれ取得する。また、取得した各ショップの能力から、日別の各品目の最大生産可能数量を算出する。取得した各品目の最大生産可能数量を、Ｓ１００３で算出した日別の各品目の正味所要量がショップの能力を超える場合は、各ショップごとに超える分を前倒しすることで負荷を山崩しする。この際、「ショップ」１０から取得した非稼働日を考慮し、各ショップの稼働日に負荷を割り当てる。前倒しした結果は、前工程の品目（「ＢＯＭ」８から取得した子品目）の必要時期（Ｓ１００３にて取得）から減算することで、子品目の日程に反映させる。「ＢＯＭ」８から子品目が取得できる限り、前倒し結果の各子品目の日程への反映を繰り返すことで、各品目の日別の正味所要量を再計算する。再計算した結果（図７の「在庫予定」２０）の、日別の各ショップの正味所要量を、各ショップの最大生産可能数量で割ることで、各ショップの「稼動予定」２３における稼働率の算出を行う。

供給元ショップ（子品目のショップ）、使用先ショップ（親品目のショップ）の情報は常に「入出庫予定」２１に設定する。正味所要量の「日付」を「入出庫予定」２１の「使用先入庫日」として設定し、「使用先入庫日」から供給リードタイム（「供給リードタイム」１１より取得）を減算した日付を「供給元出庫日」として設定し、「供給元出庫日」からリードタイム（「調達ＢＯＭ」９より取得）を減算した日付（ただし減算時に非稼働日日付は減算対象としない）を「供給元入庫日」として設定する。この時「調達ＢＯＭ」９から取得される品目のショップがサプライヤの場合は、「供給元出庫日」からリードタイムを減算した日付（ただし減算時に非稼働日日付は減算対象としない）が「発注日」となり、「調達予定」２２が作成される。以上により作成した「在庫予定」２０、「入出庫予定」２１、「調達予定」２２、「稼動予定」２３を、本ステップのアウトプットとする（Ｓ１００４）。

ここまでに計算した「入出庫予定」２１の最早の「供給元入庫日」の日付を「生産着手日」と呼ぶ。また、「調達予定」２２の最早の「発注日」の日付を「調達発注日」と呼ぶと、「生産着手日または調達発注日がマイナス（シミュレーション実行日よりも過去日付）でないこと」を条件として条件分岐を行う（Ｓ１００５）。Ｓ１００２〜Ｓ１００５の初期実行時は、Ｓ１００３のリードタイム計算で輸送手段「Ｓｈｉｐ」のリードタイム設定値を使用して計算するが、初期計算の結果、Ｓ１００５の条件分岐で「満たしていない」（ＹＥＳ）となった場合はＳ１００３の再計算時に輸送手段「Ａｉｒ」のリードタイム設定値を利用して再計算する。再度Ｓ１００５で満たさなければ、輸送手段「Ａｉｒ」の品目の割合を増やして再計算する。この再計算は「生産着手日または調達発注日がマイナス（過去日付）でないこと」の条件が満たされるまで繰り返す。

Ｓ１００５の条件が満たされた（ＮＯ）時点での「在庫予定」２０、「入出庫予定」２１、「調達予定」２２、「稼動予定」２３に対してＣＯ２排出量の計算を実行する。

ＡＰサーバ１０５は、ＤＢサーバ１０２を介して、稼動予定２３で得られた工程の過去年同月のＣＯ２排出実績１８（環境パフォーマンスＤＢ１２１に含まれる）を抽出する（Ｓ１００６）。ＡＰサーバ１０５は、抽出した過去年同月のＣＯ２排出実績１８の稼働率と計算で得られた稼動予定２３における稼動率の比率を求める。さらに過去年同月のＣＯ２排出実績１８の使用電力に求めた比率を掛け、使用電力予定量を求める。さらに工場が立地している国の「ＣＯ２排出係数（国別）」１４のＣＯ２換算係数を掛けることでSCOPE1-2（直接排出）範囲でのＣＯ２排出量を算出する（Ｓ１００７）。

ＡＰサーバ１０５は、ＤＢサーバ１０２を介して、調達予定２２で得られた品目ごとのCO2換算原単位データ(各種原単位)１６を抽出する（Ｓ１００８）。この調達品ごとのCO2換算原単位データ１６は事前にサプライヤより情報を入手し、環境負荷情報１２１として環境パフォーマンスＤＢ１２１に格納しておく。ＡＰサーバ１０５は、調達品入庫予定数量２２と抽出した原単位データを掛け、SCOPE3(上流調達品排出量）範囲でのＣＯ２排出量を算出する（Ｓ１００９）。

ＡＰサーバ１０５は、ＤＢサーバ１０２を介して、環境負荷情報１２１に含まれる搬送手段ごとのCO2換算原単位データ１７を抽出する（Ｓ１０１０）。搬送手段ごとのCO2換算原単位データは事前に環境負荷情報１２１として環境パフォーマンスＤＢ１２１に格納しておく。ＡＰサーバ１０５は、半製品の（工場間）入出庫予定数量２１に対して、「供給リードタイム」１１から該当する供給元−使用先ショップ間の距離、及び、「ＢＯＭ」８より該当品目の重量を抽出する。ＡＰサーバ１０５は入出庫予定数量と距離と重量、および該当する搬送手段のCO2換算原単位データを掛け、SCOPE3(上流物流排出量）範囲でのＣＯ２排出量を算出する（Ｓ１０１１）。

ＡＰサーバ１０５は、ＤＢサーバ１０２を介して、環境負荷情報１２１に含まれる製品ごとの消費電力データ「製品毎性能値」１５を抽出する（Ｓ１０１２）。ＡＰサーバ１０５は、製品出荷予定数量２１と抽出した消費電力データ１５を掛け、エネルギー消費予定を求める。さらに製品出荷先地域の「CO2排出係数（国別）」１４を掛けることでSCOPE3(下流販売製品）範囲でのＣＯ２排出量を算出する（Ｓ１０１３）。

ここまでに求めたSCOPE1-2（直接排出）、SCOPE3(上流調達品排出量）、SCOPE3(上流物流排出量）、及びSCOPE3(下流販売製品）の総和を年月ごとに集計する（Ｓ１０１４）。年月ごとに求めるにあたり、SCOPE3(下流販売製品）については、製品寿命に対する集計期間の割合で算出する。

図９に示す画面例は、ＣＯ２排出量シミュレーションシステムでシミュレーションする販売計画情報を設定する場合（図３のＳ３０５）に、ユーザ端末１００に表示される画面である。本画面に設定した情報が「販売計画」７として販売計画情報２１８に格納される。

図１０に示す画面例は、ＣＯ２排出量シミュレーションシステムでシミュレーションした結果を参照する場合のユーザ端末１００に表示される画面である（図３のＳ３１０）。

以上説明した実施例によれば、販売計画に対して生産スケジューリングを行った段階でそのスケジュールに沿って生産を行った際のＣＯ２排出量を把握することができる。つまり、ＣＯ２排出量計画値に対するＣＯ２排出量実績値の推移を早期に把握可能であり、それに伴う対処(対策)も早期に着手可能である。

具体的な対策には、毎日稼働させる工程を連続稼働させることにより、毎日の稼働開始に伴う立ち上がりのエネルギーの削減、一つの生産工程を複数製品の生産で時間を分けて連続的に共用し、加工工程や組立工程が遊んでいる時間（加工機械や組立機械がアイドリング状態の時間）の削減、輸送手段に製品や部品を混載することによるエネルギーの削減などである。また、エネルギーの削減目標やＣＯ２排出量の削減目標を達成できない場合、または達成できることを確認する場合、対策に応じて、説明したＣＯ２排出量シミュレーションシステムでシミュレーションを繰り返すことで、ＣＯ２排出量の削減目標を達成できるようになる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１００：ユーザ端末、１０１：Ｗｅｂサーバ、１０２：ＤＢサーバ、１０３：ネットワーク、１０５：ＡＰサーバ、１０８：基幹システムＤＢ、１０９：生販在情報、１１０：環境パフォーマンスＤＢ、１１１：環境負荷情報。

Claims

販売計画を入力するユーザ端末、生販在情報を格納する基幹システムＤＢ、環境負荷情報を格納する環境パフォーマンスＤＢ、並びに、
前記ユーザ端末、前記基幹システムＤＢ、および、前記環境パフォーマンスＤＢに接続し、前記ユーザ端末から入力された前記販売計画に対応して、前記生販在情報を参照して生産計画を立案し、立案した前記生産計画に基づくジョブスケジューリングを実行し、前記ジョブスケジューリングの結果に応じて、ＣＯ２排出量を算出するＡＰサーバを有することを特徴とするＣＯ２排出量シミュレーションシステム。
請求項１記載のＣＯ２排出量シミュレーションシステムにおいて、前記ジョブスケジューリングの結果は、前記販売計画に対応した工場稼働率、調達品・半製品入出庫予定、および製品出荷予定を含むことを特徴とするＣＯ２排出量シミュレーションシステム。
販売計画を入力するユーザ端末、生販在情報を格納する基幹システムＤＢ、環境負荷情報を格納する環境パフォーマンスＤＢ、および、ＡＰサーバを有するＣＯ２排出量シミュレーションシステムにおけるＣＯ２排出量シミュレーション方法であって、前記ＡＰサーバが、
前記ユーザ端末から入力された前記販売計画に対応して、前記生販在情報を参照して生産計画を立案し、
立案した前記生産計画に基づくジョブスケジューリングを実行し、
前記ジョブスケジューリングの結果に応じて、ＣＯ２排出量を算出することを特徴とするＣＯ２排出量シミュレーション方法。
請求項３記載のＣＯ２排出量シミュレーション方法において、前記ジョブスケジューリングの結果は、前記販売計画に対応した工場稼働率、調達品・半製品入出庫予定、および製品出荷予定を含むことを特徴とするＣＯ２排出量シミュレーション方法。