JP2015103120A - 消費電力制御システム及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】工程ごとの稼動すべきタイミングを明らかにし、消費電力の平準化と待機電力コントロールの容易化を実現する消費電力制御システム及び方法を提供する。
【解決手段】生産ラインの工程情報に基づいて、ＰＥＲＴ分析を行い（Ｓ１、Ｓ２）、ＰＥＲＴ分析に基づいて、工程余裕分析を行い（Ｓ３）、工程余裕分析に基づいて、工程配置組み合わせ及び全工程配置組み合わせ数を求め（Ｓ４〜Ｓ６）、工程配置組み合わせについて、全工程配置組み合わせ数分の分散を求め（Ｓ７）、全分散の中から最小の分散となる工程配置組み合わせを選択して、工程を再配置し（Ｓ８）、再配置した工程に基づいて、工程の進行を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、工場電力の消費電力を管理し、制御する消費電力制御システム及び方法に関する。
工場電力の管理においては、各設備の消費電力をモニタし、負荷の状況を分析して、消費電力（待機電力を含む）の大きい設備・工程に対して、個別に対策を実施することが近年の消費電力管理方法として一般的である。
国際公開第２０１１／１２１９３４号パンフレット
しかしながら、上記の分析・対策だけでは各工程の順序などの相互関係の情報が不足しているため、工場全体のピーク電力を常に平準化したい場合には情報不足である。又、稼動に寄与しない待機電力は、消費電力全体としてみると無視できない割合を占めており、待機電力を効果的にコントロールする上で、どの時点で待機電力を削減できるか、そのタイミングを計ることは難しい。
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、工程ごとの稼動すべきタイミングを明らかにし、電力の平準化と待機電力コントロールの容易化を実現する消費電力制御システム及び方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決する第１の発明に係る消費電力制御方法は、
複数の設備機が実施する複数の工程を有する生産ラインについて、少なくとも各工程の所要期間、工程順序を含む工程情報に基づいて、当該生産ラインの工程期間のＰＥＲＴ（Program Evaluation and review Technique）分析を行い、
前記ＰＥＲＴ分析に基づいて、各工程の余裕期間を求める工程余裕分析を行い、
前記工程余裕分析に基づいて、各工程の前記余裕期間内に配置可能な前記所要期間の組み合わせを求め、当該組み合わせの全工程での組み合わせとなる工程配置組み合わせを求めると共に、当該工程配置組み合わせの全数となる全工程配置組み合わせ数を求め、
前記工程配置組み合わせの各々について、各工程の単位期間当たりの消費電力に基づいて、前記工程期間の単位期間当たりの前記消費電力の合計を求めると共に、前記工程期間に設定された単位期間当たりの設定電力に対する前記合計の分散を求めて、前記全工程配置組み合わせ数分の前記分散を求め、
求めた前記分散全ての中から最小の分散となる前記工程配置組み合わせを選択し、
選択した前記工程配置組み合わせに基づいて、前記複数の工程の進行を制御すると共に、前記複数の工程の前記工程期間に割り当てられていない期間には、当該工程を実施する前記設備機の電源をオフとする
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第２の発明に係る消費電力制御方法は、
上記第１の発明に記載の消費電力制御方法において、
前記複数の設備機の各々の消費電力をリアルタイムで実測し、
実測した前記消費電力が予め設定した目標電力を超える場合には、該当する前記設備機で使用しているモータの回転加減速度及び回転速度の少なくとも一方を低下させて、前記目標電力を超えないようにする
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第３の発明に係る消費電力制御システムは、
複数の設備機が実施する複数の工程を有する生産ラインについて、少なくとも各工程の所要期間、工程順序、各工程の単位期間当たりの消費電力を含む工程情報を入力する入力手段と、
前記入力手段から入力された前記工程情報に基づいて、前記複数の設備機を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
少なくとも前記所要期間、前記工程順序に基づいて、前記工程期間のＰＥＲＴ（Program Evaluation and review Technique）分析を行い、
前記ＰＥＲＴ分析に基づいて、各工程の余裕期間を求める工程余裕分析を行い、
前記工程余裕分析に基づいて、各工程の前記余裕期間内に配置可能な前記所要期間の組み合わせを求め、当該組み合わせの全工程での組み合わせとなる工程配置組み合わせを求めると共に、当該工程配置組み合わせの全数となる全工程配置組み合わせ数を求め、
前記工程配置組み合わせの各々について、前記消費電力に基づいて、前記工程期間の単位期間当たりの前記消費電力の合計を求めると共に、前記工程期間に設定された単位期間当たりの設定電力に対する前記合計の分散を求めて、前記全工程配置組み合わせ数分の前記分散を求め、
求めた前記分散全ての中から最小の分散となる前記工程配置組み合わせを選択し、
選択した前記工程配置組み合わせに基づいて、前記複数の設備機を制御して、前記複数の工程の進行を制御すると共に、前記複数の工程の前記工程期間に割り当てられていない期間には、当該工程を実施する前記設備機の電源をオフとする
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第４の発明に係る消費電力制御システムは、
上記第３の発明に記載の消費電力制御システムにおいて、
更に、前記複数の設備機の各々の消費電力をリアルタイムで実測し、実測した前記消費電力を前記制御手段に入力する電力計測手段を有し、
前記制御手段は、
実測した前記消費電力が予め設定した目標電力を超える場合には、該当する前記設備機で使用しているモータの回転加減速度及び回転速度の少なくとも一方を低下させる制御を行って、前記目標電力を超えないようにする
ことを特徴とする。
本発明によれば、ＰＥＲＴ（Program Evaluation and review Technique）法を用いて、工程ごとの稼動すべきタイミングを明らかにできるので、消費電力の平準化と待機電力コントロールの容易化を実現することができる。
本発明に係る消費電力制御システム及び方法におけるＰＥＲＴ分析例を示すＰＥＲＴ分析図である。 図１に示したＰＥＲＴ分析図に基づく工程余裕分析結果を示す工程図である。 図２に示した工程図を、設定電力に対する分散が最小になる組み合わせに再配置した工程図である。 本発明に係る消費電力制御システム及び方法による電力の削減効果を説明するグラフである。 本発明に係る消費電力制御システム及び方法で実施する工程電力平準化のフローチャートである。 本発明に係る消費電力制御システムの実施形態の一例を説明するシステム図である。
本発明に係る消費電力制御システム及び方法では、生産管理のオペレーション法であるＰＥＲＴ法を用いて、工程ごとの稼動すべきタイミングを明らかにし、消費電力の平準化と待機電力コントロールの容易化を実現している。
なお、「ＰＥＲＴ」とは、製品開発の日程計画を立てる時に用いられる技法である。複雑な仕事の処理順序の関係をネットワークの形でアローダイアグラムによって表現し、プロジェクトの開始から終了に至るまでの仕事の処理時間に余裕のない経路（クリティカルパス）を明確にして、予定工期までにプロジェクトを完成できるかどうかの計画の実行可能性を検討し、管理の重点を明らかにする方法である。
まず、図１〜図５を参照して、本発明に係る消費電力制御システム及び方法の基本的な考え方を説明する。ここで、図１は、本発明に係る消費電力制御システム及び方法におけるＰＥＲＴ分析例を示すＰＥＲＴ分析図である。又、図２は、図１に示したＰＥＲＴ分析図に基づく工程余裕分析結果を示す工程図であり、図３は、図２に示した工程図を、設定電力に対する分散が最小になる組み合わせに再配置した工程図である。又、図４は、本発明に係る消費電力制御システム及び方法による電力の削減効果を説明するグラフである。又、図５は、本発明に係る消費電力制御システム及び方法で実施する工程電力平準化のフローチャートである。
［１．工程電力平準化］
（ステップＳ１：工程情報入力）
ここでは、本発明に係る消費電力制御システム及び方法の基本的な考え方を説明するため、複数の設備機が実施する複数の工程を有する生産ラインについて、以下の表１に示す工程、所要日数、消費電力（待機電力を含む。）を有すると共に、以下の表２に示す工程順序条件を有する生産ラインを一例にとって説明する。これらの工程情報（所要日数、工程順序条件、消費電力、待機電力）を後述するホストコンピュータ１に入力して、このホストコンピュータ１において、以下の分析、再配置等を実施する。このとき、工程を分断できるかどうかも入力する。なお、ここでは、所要期間を所要日数とするが、例えば、所要時間（時、分）などであっても良い。
Figure 2015103120
Figure 2015103120
（ステップＳ２：ＰＥＲＴ分析）
入力した工程情報（少なくとも、所要日数、工程順序）に基づいて、ＰＥＲＴ分析を実施すると、図１に示すＰＥＲＴ分析図の結果となる。
図１では、各工程Ｐ１〜Ｐ９が矢印で示され、各工程Ｐ１〜Ｐ９の開始時点、完了時点となる複数のノード（Ｎ＝１、２、３・・・）が丸印で示されている。そして、各ノードにおいて、対象のノードから開始する工程の作業を最も早く開始できる時点（最早作業開始時点）と、最短時間で全工程を終了するために、対象のノードから開始する工程の作業を最も遅く開始できる時点（最遅作業開始時点）とを計算しており、各ノードの近傍の四角枠の上段に最早作業開始時点を、下段に最遅作業開始時点を示している。
具体的には、始点となるノード１において、最早作業開始時点を「０」、最遅作業開始時点を「０」として、この始点から終点へ、順次、各ノードの最早作業開始時点を計算している。
より詳細には、例えば、計算対象をノード２とする場合には、ノード２とその１つ前のノード１との間の工程Ｐ１の所要日数「２」を、１つ前のノード１の最早作業開始時点「０」に足した値が、計算対象のノード２の最早作業開始時点「２」となる。計算対象のノードの１つ前のノードが複数ある場合、例えば、計算対象をノード５とする場合には、ノード５とその１つ前のノード２との間の工程Ｐ４の所要日数「３」を、１つ前のノード２の最早作業開始時点「２」に足した値が「５」であり、ノード５とその１つ前のノード３との間の工程Ｐ５の所要日数「５」を、１つ前のノード３の最早作業開始時点「３」に足した値が「８」であり、このうち、最大の値「８」が計算対象のノード５の最早作業開始時点「８」となる。
その後、最遅作業開始時点を計算するが、終点となるノード７において、最早作業開始時点と最遅作業開始時点は同じであるので、最早作業開始時点「１３」に基づいて、最遅作業開始時点を「１３」として、この終点から始点へ、順次、各ノードの最遅作業開始時点を計算している。
より詳細には、例えば、計算対象をノード６とする場合には、ノード６とその１つ後のノード７との間の工程Ｐ９の所要日数「３」を、１つ前のノード７の最遅作業開始時点「１３」から引いた値が、計算対象のノード６の最遅作業開始時点「１０」となる。計算対象のノードの１つ後のノードが複数ある場合、例えば、計算対象をノード３とする場合には、ノード３とその１つ後のノード５との間の工程Ｐ５の所要日数「５」を、１つ後のノード５の最遅作業開始時点「８」から引いた値が「３」であり、ノード３とその１つ後のノード６との間の工程Ｐ６の所要日数「３」を、１つ後のノード６の最遅作業開始時点「１０」から引いた値が「７」であり、このうち、最小の値「３」が計算対象のノード３の最遅作業開始時点「３」となる。
このようにして作成した図１のＰＥＲＴ分析図から分かるように、最早作業開始時点と最遅作業開始時点が等しいノードが存在し、該当するノードを始点から終点まで結んだ経路がクリティカルパス（点線の矢印）となる。図１では、ノード１→ノード３（工程Ｐ２）、ノード３→ノード５（工程Ｐ５）及びノード５→ノード７（工程Ｐ８）がクリティカルパスとなっている。
（ステップＳ３：工程余裕分析（余裕期間の図示））
図１に示したＰＥＲＴ分析図の結果に基づいて、余裕期間の分析を行う。具体的には、クリティカルパス以外の工程において、当該工程の開始時のノードの最早作業開始時点〜当該工程の完了時のノードの最遅作業開始時点の期間を、図２に示す工程図に図示する。図１に示したＰＥＲＴ分析図では、工程Ｐ１、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ９がクリティカルパス以外の工程であり、例えば、工程Ｐ１では、工程Ｐ１の開始時のノード１の最早作業開始時点「０」〜工程Ｐ１の完了時のノード２の最遅作業開始時点「５」の期間が図示される。なお、図２の工程図には、図１に示したＰＥＲＴ分析図における時点を括弧内に示している。
クリティカルパスの工程も、基本的には、クリティカルパス以外の工程と同じで良いが、最早作業開始時点と最遅作業開始時点が等しいので、そのまま図示すれば良く、具体的には、当該工程の開始時のノードの最早及び最遅作業開始時点〜当該工程の完了時のノードの最早及び最遅作業開始時点の期間を、図２に示す工程図に図示すればよい。図１に示したＰＥＲＴ分析図では、工程Ｐ２、Ｐ５、Ｐ８がクリティカルパスの工程であり、例えば、工程Ｐ２では、工程Ｐ２の開始時のノード１の最早及び最遅作業開始時点「０」〜工程Ｐ２の完了時のノード３の最早及び最遅作業開始時点「３」の期間が図示される。
このようにして図２の工程図に図示した期間は、各工程における余裕期間であり、例えば、クリティカルパスでない工程Ｐ１は、所要日数「２」を配置可能な余裕期間が「５」であり、クリティカルパスである工程Ｐ２は、所要日数「３」を配置可能な余裕期間が「３」であり、クリティカルパスでは、工程を再配置する余裕が無いことになる。
又、図２の工程図では、各工程の単位期間当たりの消費電力ＰＥ（図中の括弧内には単位期間当たりの待機電力を記載）に基づいて、工程期間の単位期間当たりの消費電力の合計を計算して示している。例えば、工程期間の１日目では、工程Ｐ１、Ｐ２を実施し、工程Ｐ３〜Ｐ９は待機している状態であるので、消費電力合計ＰＥsum＝１０＋５＋１＋２＋４＋２＋３＋２＋１＝３０［ｋＷ］となる。又、消費電力合計ＰＥsumの中の待機電力の合計は、図２中の括弧内に記載するように、１＋２＋４＋２＋３＋２＋１＝１５［ｋＷ］となる。なお、ここでは、単位期間当たりの消費電力ＰＥとして、稼働中の時間平均（ｋＷ／時）の使用電力を用いるが、工程期間の単位期間を日数としていることから、１日当たりの使用電力（ｋＷ／日）としてもよい。又、全工程毎に設備があるものとし、全ての設備の電源は常時ＯＮ（稼働又待機状態）として計算している。
図２に示した工程図に基づいて、各工程の余裕期間内に配置可能な所要日数の組み合わせを求め、当該組み合わせの全工程での組み合わせとなる工程配置組み合わせを求め、求めた工程配置組み合わせの全てについて、単位期間当たりの設定電力（デマンド電力）に対する単位期間当たりの消費電力合計の分散を求め、分散が最小になる工程配置組み合わせを求めて、工程の再配置を行う。この場合、工程配置組み合わせの全数（以下、全工程配置組み合わせ数と呼ぶ。）は、主に、以下に示す２つの場合に分けて、以下に示す計算式で算出すれば良い。このとき、クリティカルパスの工程は再配置する必要は無いので、これらを除いて算出すれば良い（又は、後述するように、クリティカルパスの工程の組み合わせ数は「１通り」であるので、「１」を乗算して算出すれば良い）。
（ステップＳ４→Ｓ５：途中で工程を分断しても良い場合）
途中で工程を分断しても良い場合、つまり、工程の所要期間を分断可能であり、工程が連続しなくても良い場合には、余裕期間内において、その中からどの期間を選ぶかが目的となるので、組み合わせＣを用いて、以下の計算を行うと、全工程配置組み合わせ数ｍを求めることができる。
ｍ＝t1Ｃx1×t2Ｃx2×・・・×tiＣxi×・・・×tnＣxn
ここで、工程の全数をｎ、任意の工程の番号をｉ（ｉ＝１〜ｎの整数）、任意の工程Ｐｉの所要日数をｘi、任意の工程Ｐｉの余裕期間をｔiとする。
図２に示した工程図に基づいて、クリティカルパス以外の工程Ｐ１、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ９において、各々の工程での組み合わせ数を計算する。例えば、工程Ｐ１は、余裕期間ｔ1＝５日、所要日数ｘ1＝２日であるので、余裕期間ｔ1＝５日のうちに所要日数ｘ1＝２日を配置する組み合わせを求めると、以下のようになる。
工程Ｐ１：5Ｃ2＝１０通り
同様に、工程Ｐ３、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ９は、以下のようになる。
工程Ｐ３：7Ｃ4＝３５通り
工程Ｐ４：6Ｃ3＝２０通り
工程Ｐ６：7Ｃ3＝３５通り
工程Ｐ７：7Ｃ4＝３５通り
工程Ｐ９：7Ｃ3＝３５通り
なお、クリティカルパスの工程Ｐ２、Ｐ５、Ｐ８でも、上記計算を行っても良いが、当然ながら、以下のように、全て、「１通り」となる。
工程Ｐ２：3Ｃ3＝１通り
工程Ｐ５：5Ｃ5＝１通り
工程Ｐ８：5Ｃ5＝１通り
以上より、全工程配置組み合わせ数ｍ＝１０×３５×２０×３５×３５×３５＝３００１２５０００通りとなる。
（ステップＳ４→Ｓ６：連続して工程を実施しなければならない場合）
工程の所要期間を分断不可能であり、連続して工程を実施しなければならない場合には、以下の計算を行うと、全工程配置組み合わせ数ｍを求めることができる。
ｍ＝｛（ｔ1−ｘ1）＋１｝×｛（ｔ2−ｘ2）＋１｝×・・・×｛（ｔi−ｘi）＋１｝×・・・×｛（ｔn−ｘn）＋１｝
ここでも、工程の全数をｎ、任意の工程の番号をｉ（ｉ＝１〜ｎの整数）、任意の工程Ｐｉの所要日数をｘi、任意の工程Ｐｉの余裕期間をｔiとする。
図２に示した工程図に基づいて、クリティカルパス以外の工程Ｐ１、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ９において、各々の工程での組み合わせ数を計算する。例えば、工程Ｐ１は、余裕期間ｔ1＝５日、所要日数ｘ1＝２日であるので、以下のようになる。
工程Ｐ１：５−２＋１＝４通り
同様に、工程Ｐ３、Ｐ４、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ９は、以下のようになる。
工程Ｐ３：７−４＋１＝４通り
工程Ｐ４：６−３＋１＝４通り
工程Ｐ６：７−３＋１＝５通り
工程Ｐ７：７−４＋１＝４通り
工程Ｐ９：７−３＋１＝５通り
なお、クリティカルパスの工程Ｐ２、Ｐ５、Ｐ８でも、上記計算を行っても良いが、当然ながら、以下のように、全て、「１通り」となる。
工程Ｐ２：３−３＋１＝１通り
工程Ｐ５：５−５＋１＝１通り
工程Ｐ８：５−５＋１＝１通り
以上より、全工程配置組み合わせ数ｍ＝４×４×４×５×４×５＝６４００通りとなる。
なお、上記ステップＳ４〜Ｓ６の計算では、全ての工程で所要期間を分断可能か、又は、全ての工程で所要期間を分断不可能かのいずれか一方としているが、所要期間を分断可能な工程、所要期間を分断不可能な工程は混在しても良い。この場合には、工程毎に、所要期間を分断可能な工程での組み合わせ数ｍ’を［ｍ’＝tiＣxi］とし、所要期間を分断不可能な工程での組み合わせ数ｍ’を［ｍ’＝（ｔi−ｘi）＋１］として、工程の全数ｎ個分の組み合わせ数ｍ’同士を乗算することにより、全工程配置組み合わせ数ｍを算出すれば良い。又、工程の集合（違う製品群の工程の集合）は、その都度、組み合わせ数の計算を増やすことで、何種類でも対応可能である。
（ステップＳ７：分散Ｚの計算）
求めた全工程配置組み合わせ数ｍ個の工程配置組み合わせにおいて、工程期間の単位期間当たりの消費電力の合計を求めると共に、以下の式を用いて、単位時間当たりの設定電力ＳＰに対する単位時間当たりの消費電力の合計の分散Ｚ1、・・、Ｚj、・・、Ｚmを求める。ここで、設定電力ＳＰは、デマンド設定電力等、需要家が望む消費電力の上限値あるいは平均値である。又、ＰＥsum(j1)〜ＰＥsum(jk)は、ｊ番目の工程配置組み合わせにおいて、工程期間１〜ｋ日目の各日程での消費電力合計であり、ｊ＝１〜ｍの整数である。ｋについては、例えば、図３では、ｋ＝１３となる。
分散Ｚ1＝√｛（ＳＰ−ＰＥsum(11)）2＋（ＳＰ−ＰＥsum(12)）2＋（ＳＰ−ＰＥsum(13)）2＋・・・＋（ＳＰ−ＰＥsum(1k)）2｝
：
分散Ｚj＝√｛（ＳＰ−ＰＥsum(j1)）2＋（ＳＰ−ＰＥsum(j2)）2＋（ＳＰ−ＰＥsum(j3)）2＋・・・＋（ＳＰ−ＰＥsum(jk)）2｝
：
分散Ｚm＝√｛（ＳＰ−ＰＥsum(m1)）2＋（ＳＰ−ＰＥsum(m2)）2＋（ＳＰ−ＰＥsum(m3)）2＋・・・＋（ＳＰ−ＰＥsum(mk)）2｝
（ステップＳ８：最小の分散Ｚの選択及び工程の再配置）
求めた分散Ｚ1、・・、Ｚj、・・Ｚmの中から、最小となる分散Ｚを求め、分散Ｚが最小になる工程配置組み合わせを選択する。例えば、以下に示す関数式を用いて、最小の分散Ｚを求めれば良い。分散Ｚが最小になることは、単位期間当たりの消費電力の合計を最も平準化したことを意味する。
選択した工程配置組み合わせ＝ｍｉｎ｛Ｚ1、・・、Ｚj、・・Ｚm｝
なお、所要日数だけ設備機を動かし、それ以外は待機電力をオフとするのであれば、上記分散のみを考慮すれば良いが、所要期間を分断できる場合において、一旦、設備機の電源を入れて、工程は実施しなくても設備機の電源は落とせない場合（待機電力は消費される場合）については、上記分散と共に消費電力の最小値も考慮して、工程配置組み合わせを選択するようにしても良い。
図２に示した工程図、そして、分散Ｚが最小になる工程配置組み合わせに基づいて、全ての工程で所要期間を分断可能な場合について、その工程配置組み合わせを図示すると、図３に示す工程図となる。つまり、図３の工程図では、消費電力を最も平準化した工程の組み合わせになるように、工程を再配置している。なお、図３の工程図にも、図１に示したＰＥＲＴ分析図における時点を括弧内に示している。又、図３では、余裕期間を日数で例示するが、例えば、時間（時、分）であっても良い。
図３の工程図においては、工程Ｐ１で１日目、２日目の２日間が選択され、工程Ｐ３で３日目、４日目、５日目、６日目の４日間が選択され、工程Ｐ４で６日目、７日目、８日目の４日間が選択され、工程Ｐ６で５日目、９日目、１０日目の３日間が選択され、工程Ｐ７で１０日目、１１日目、１２日目、１３日目の４日間が選択され、工程Ｐ９で１１日目、１２日目、１３日目の３日間が選択されている。
特に、工程Ｐ６では、所要日数３日のうちの１日として、４日目を選択することにより、例えば、６〜８日目を選択した場合と比較して、消費電力を平準化することになる。加えて、各工程の稼働日が明確になったため、各工程の稼働日以外の日（各工程の工程期間に割り当てられない期間）も明確になり、稼働日以外の日であれば、設備機の電源をオフとして、待機電力をなくすことができる。つまり、いつ設備機の電源をオフにすれば良いのかが明確になったので、待機電力のコントロール（オン／オフ）を容易に行うことができる。
図３の工程図には、選択した配置工程組み合わせにおいて、各工程の単位期間当たりの消費電力ＰＥに基づいて、工程期間の単位期間の消費電力の合計を計算して示している。例えば、工程期間の１日目では、工程Ｐ１、Ｐ２を実施し、工程Ｐ３〜Ｐ９は設備の電源をオフとし、待機電力は無いので、消費電力合計ＰＥsum＝１０＋５＝１５［ｋＷ］となる。
図２の工程図での工程期間における消費電力合計と図３の工程図での工程期間における消費電力を比較すると、つまり、工程の再配置前後を比較すると、以下の表３及び図４のグラフとなる。
Figure 2015103120
再配置前の消費電力合計は、発生しうる最大の消費電力であり、全ての日程で表３及び図４のグラフの通りの消費電力となる訳ではないが、工程の配置が適切でないと、消費電力が最大で７０ｋＷまでばらつくことを示している。これに対して、再配置後の消費電力合計は、全ての日程で必ず発生する消費電力であり、消費電力が最大で３５ｋＷ以下になるように平準化されており、上記手順で工程を再配置することにより、消費電力の平準化が実現できていることがわかる。
［２．再配置後の工程に従う各工程の制御］
図３の工程図に従い、例えば、後述するホストコンピュータ１を用いて、工程Ｐ１〜Ｐ９を実施すると共に、各工程Ｐ１〜Ｐ９において、稼働しない工程の対象設備機の電源をオフとする。このような制御により、消費電力の平準化と共に待機電力の削減を実現することができる。
［３．再配置後の工程におけるピーク消費電力の抑制］
以上のようにして、消費電力の平準化と待機電力の削減を実現するが、工程期間の各日程において、平準化後の消費電力におけるピーク消費電力（瞬間の最大消費電力）が予め設定した目標消費電力を超える場合には、例えば、後述するように、ホストコンピュータ１を用いて、各設備で使用するモータの回転加減速度及び回転速度の少なくとも一方を低下させるように制御することにより、ピーク消費電力を抑えるようにすれば良い。
なお、ここでは、プロジェクト形式の工程管理としているが、ライン形式の場合も所要日数を短く設定すること（時間、分単位）で対応可能である。つまり、品物が出来上がる間隔（ピッチタイム）をクリティカルパスと捉え、その間隔で分析を行えば良い。この場合、所要単位は時間或いは分単位となりオン／オフ制御に近くなる。
次に、上述した本発明の消費電力制御方法を実施するシステムの実施形態の一例を説明する。
図６は、本実施例の消費電力制御システムを説明するシステム図である。つまり、上述した本発明の消費電力制御方法（［１．工程電力平準化］、［２．再配置後の工程に従う各工程の制御］及び［３．再配置後の工程におけるピーク消費電力の抑制］）を実施するために構成されたシステムである。
本実施例の消費電力制御システムは、ソフトウェアにより所定の計算、制御を行うホストコンピュータ１（制御手段）と、ホストコンピュータ１に接続されると共に後述する設備機３1〜３n同士も接続する第１通信ライン２と、第１通信ライン２を介して、ホストコンピュータ１と接続された複数の設備機３1、３2、３3、・・・、３nと、設備機３1〜３nの消費電力をリアルタイムで実測する電力計測装置５（電力計測手段）と、設備機３1〜３nと電力計測装置５との間及び電力計測装置５とホストコンピュータ１との間を接続する第２通信ライン４と、ホストコンピュータ１に情報を入力する入力機器６（入力手段）とを有している。なお、ここでは、説明を簡単にするため、設備機３1が工程Ｐ１を実施し、設備機３2が工程Ｐ２を実施し、設備機３3が工程Ｐ３を実施し、・・・、設備機３nが工程Ｐｎを実施するものとする。
ホストコンピュータ１では、上述した［１．工程電力平準化］、［２．再配置後の工程に従う各工程の制御］及び［３．再配置後の工程におけるピーク消費電力の抑制］を実施するソフトウェアが作成されて、実行されており、例えば、キーボード等の入力機器６から工程情報が入力されると、ホストコンピュータ１において、工程電力平準化のための計算が行われ、消費電力を最も平準化した工程配置組み合わせが選択される。
そして、選択された工程配置組み合わせに基づいて、ホストコンピュータ１は、第１通信ライン２を介して、稼働させる工程の設備機３1〜３nに稼働指令を出力する（又は、稼働させる工程の設備機３1〜３nの稼働制御を直接行う）と共に、稼働しない工程の設備機３1〜３nに停止指令（電源オフ指令）を出力する（又は、稼働しない工程の設備機３1〜３nの停止（電源オフ）制御を直接行う）。このように、ホストコンピュータ１は、各設備機３1〜３nへのオン／オフ情報の送信又はオン／オフ制御を行っており、これにより、消費電力を最も平準化した工程配置組み合わせが選択、実施されて、消費電力の平準化と共に待機電力の削減を実現することになる。
このとき、併せて、予め設定したデマンド制御情報（目標消費電力）を各設備機３1〜３nへ送信してもよい。各設備機３1〜３nでの消費電力は、電力計測装置５及び第２通信ライン４を介して、ホストコンピュータ１に入力されて、ホストコンピュータ１では、リアルタイムで消費電力を監視しており、ピーク消費電力（瞬間の最大消費電力）が目標消費電力を超える場合には、ホストコンピュータ１を用いて、稼働している設備３1〜３nで使用しているモータの回転加減速度及び回転速度の少なくとも一方を低下させる指令を出力する。指令を受けた設備３1〜３nでは、当該設備機のシーケンサによりモータを制御している場合には、シーケンサの制御により、モータの回転加減速度及び回転速度の少なくとも一方を低下させればよく、このような制御により、ピーク消費電力を目標消費電力以下に抑えることができる。
本発明は、工場の消費電力の管理、制御に好適なものであり、今後ニーズが高まると予想されるＦＥＭＳ（FACTORY ENERGY MANAGEMENT SYSTEM）分野において一役を担うことができるものである。
１ ホストコンピュータ
２ 第１通信ライン
３1〜３n 設備機
５ 電力計測装置
６ 第２通信ライン
７ 入力機器
上記課題を解決する第２の発明に係る消費電力制御方法は、
上記第１の発明に記載の消費電力制御方法において、
前記複数の設備機の各々の消費電力をリアルタイムで実測し、
実測した前記消費電力が予め設定した前記設定電力を超える場合には、該当する前記設備機で使用しているモータの回転加減速度及び回転速度の少なくとも一方を低下させて、前記設定電力を超えないようにする
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第３の発明に係る消費電力制御システムは、
複数の設備機が実施する複数の工程を有する生産ラインについて、少なくとも各工程の所要期間、工程順序、各工程の単位期間当たりの消費電力を含む工程情報を入力する入力手段と、
前記入力手段から入力された前記工程情報に基づいて、前記複数の設備機を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、
少なくとも前記所要期間、前記工程順序に基づいて、前記生産ラインの工程期間のＰＥＲＴ（Program Evaluation and review Technique）分析を行い、
前記ＰＥＲＴ分析に基づいて、各工程の余裕期間を求める工程余裕分析を行い、
前記工程余裕分析に基づいて、各工程の前記余裕期間内に配置可能な前記所要期間の組み合わせを求め、当該組み合わせの全工程での組み合わせとなる工程配置組み合わせを求めると共に、当該工程配置組み合わせの全数となる全工程配置組み合わせ数を求め、
前記工程配置組み合わせの各々について、前記消費電力に基づいて、前記工程期間の単位期間当たりの前記消費電力の合計を求めると共に、前記工程期間に設定された単位期間当たりの設定電力に対する前記合計の分散を求めて、前記全工程配置組み合わせ数分の前記分散を求め、
求めた前記分散全ての中から最小の分散となる前記工程配置組み合わせを選択し、
選択した前記工程配置組み合わせに基づいて、前記複数の設備機を制御して、前記複数の工程の進行を制御すると共に、前記複数の工程の前記工程期間に割り当てられていない期間には、当該工程を実施する前記設備機の電源をオフとする
ことを特徴とする。
上記課題を解決する第４の発明に係る消費電力制御システムは、
上記第３の発明に記載の消費電力制御システムにおいて、
更に、前記複数の設備機の各々の消費電力をリアルタイムで実測し、実測した前記消費電力を前記制御手段に入力する電力計測手段を有し、
前記制御手段は、
実測した前記消費電力が予め設定した前記設定電力を超える場合には、該当する前記設備機で使用しているモータの回転加減速度及び回転速度の少なくとも一方を低下させる制御を行って、前記設定電力を超えないようにする
ことを特徴とする。
１ ホストコンピュータ
２ 第１通信ライン
３1〜３n 設備機
５ 電力計測装置
４ 第２通信ライン
６ 入力機器

Claims (4)

  1. 複数の設備機が実施する複数の工程を有する生産ラインについて、少なくとも各工程の所要期間、工程順序を含む工程情報に基づいて、当該生産ラインの工程期間のＰＥＲＴ（Program Evaluation and review Technique）分析を行い、
    前記ＰＥＲＴ分析に基づいて、各工程の余裕期間を求める工程余裕分析を行い、
    前記工程余裕分析に基づいて、各工程の前記余裕期間内に配置可能な前記所要期間の組み合わせを求め、当該組み合わせの全工程での組み合わせとなる工程配置組み合わせを求めると共に、当該工程配置組み合わせの全数となる全工程配置組み合わせ数を求め、
    前記工程配置組み合わせの各々について、各工程の単位期間当たりの消費電力に基づいて、前記工程期間の単位期間当たりの前記消費電力の合計を求めると共に、前記工程期間に設定された単位期間当たりの設定電力に対する前記合計の分散を求めて、前記全工程配置組み合わせ数分の前記分散を求め、
    求めた前記分散全ての中から最小の分散となる前記工程配置組み合わせを選択し、
    選択した前記工程配置組み合わせに基づいて、前記複数の工程の進行を制御すると共に、前記複数の工程の前記工程期間に割り当てられていない期間には、当該工程を実施する前記設備機の電源をオフとする
    ことを特徴とする消費電力制御方法。
  2. 請求項１に記載の消費電力制御方法において、
    前記複数の設備機の各々の消費電力をリアルタイムで実測し、
    実測した前記消費電力が予め設定した目標電力を超える場合には、該当する前記設備機で使用しているモータの回転加減速度及び回転速度の少なくとも一方を低下させて、前記目標電力を超えないようにする
    ことを特徴とする消費電力制御方法。
  3. 複数の設備機が実施する複数の工程を有する生産ラインについて、少なくとも各工程の所要期間、工程順序、各工程の単位期間当たりの消費電力を含む工程情報を入力する入力手段と、
    前記入力手段から入力された前記工程情報に基づいて、前記複数の設備機を制御する制御手段とを有し、
    前記制御手段は、
    少なくとも前記所要期間、前記工程順序に基づいて、前記工程期間のＰＥＲＴ（Program Evaluation and review Technique）分析を行い、
    前記ＰＥＲＴ分析に基づいて、各工程の余裕期間を求める工程余裕分析を行い、
    前記工程余裕分析に基づいて、各工程の前記余裕期間内に配置可能な前記所要期間の組み合わせを求め、当該組み合わせの全工程での組み合わせとなる工程配置組み合わせを求めると共に、当該工程配置組み合わせの全数となる全工程配置組み合わせ数を求め、
    前記工程配置組み合わせの各々について、前記消費電力に基づいて、前記工程期間の単位期間当たりの前記消費電力の合計を求めると共に、前記工程期間に設定された単位期間当たりの設定電力に対する前記合計の分散を求めて、前記全工程配置組み合わせ数分の前記分散を求め、
    求めた前記分散全ての中から最小の分散となる前記工程配置組み合わせを選択し、
    選択した前記工程配置組み合わせに基づいて、前記複数の設備機を制御して、前記複数の工程の進行を制御すると共に、前記複数の工程の前記工程期間に割り当てられていない期間には、当該工程を実施する前記設備機の電源をオフとする
    ことを特徴とする消費電力制御システム。
  4. 請求項３に記載の消費電力制御システムにおいて、
    更に、前記複数の設備機の各々の消費電力をリアルタイムで実測し、実測した前記消費電力を前記制御手段に入力する電力計測手段を有し、
    前記制御手段は、
    実測した前記消費電力が予め設定した目標電力を超える場合には、該当する前記設備機で使用しているモータの回転加減速度及び回転速度の少なくとも一方を低下させる制御を行って、前記目標電力を超えないようにする
    ことを特徴とする消費電力制御システム。
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