JP2017156963A - Operation support device, operation support system, operation support method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運用支援装置、運用支援システム、運用支援方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an operation support apparatus, an operation support system, an operation support method, and a program.
複数の設備が生産・供給する資源(例えば、蒸気や冷熱等)の生産・供給量の配分について、当該資源を需要する設備の需要量に応じて、消費するコスト(例えば、ガスや重油、電力等)が最適となるように決定する技術が従来から知られている。 Regarding the distribution of the production and supply of resources (for example, steam and cold energy) that are produced and supplied by multiple facilities, the cost to be consumed (for example, gas, heavy oil, electric power, etc.) according to the demand of the facilities that require the resources And the like are conventionally known.
また、資源を生産・供給する設備のコストの合計(総コスト)と、当該資源を需要する設備の総需要量との関係を可視化することで、需給系統の効率的な運用を検討することができる技術が従来から知られている(例えば特許文献1参照) In addition, by visualizing the relationship between the total cost (total cost) of facilities that produce and supply resources and the total demand of facilities that demand those resources, efficient operation of the supply and demand system can be examined. The technique which can be performed is conventionally known (for example, refer patent document 1).
ここで、資源を生産・供給する設備(資源供給設備)には、例えば、生産・供給量の上限制約や下限制約等の制約条件が存在する。 Here, there are constraints such as an upper limit constraint and a lower limit constraint on the production / supply amount in facilities for producing and supplying resources (resource supply facilities).
しかしながら、上記の従来技術では、資源供給設備の制約条件と、総コストとの関係を考慮した検討を行うことができなかった。したがって、例えば、資源供給設備の制約条件を緩和することができる場合において、当該制約条件の緩和により需給系統を効率化できるのか否かを検討することができなかった。 However, in the above-described conventional technology, it has not been possible to perform a study in consideration of the relationship between the constraint condition of the resource supply facility and the total cost. Therefore, for example, when the constraint condition of the resource supply facility can be relaxed, it has not been possible to examine whether or not the supply and demand system can be made efficient by the relaxation of the constraint condition.
本発明の実施の形態は、上記の点に鑑みてなされたもので、資源供給設備の効率的な運用検討を支援することを目的とする。 The embodiment of the present invention has been made in view of the above points, and aims to support efficient operation examination of resource supply facilities.
上記目的を達成するため、本発明の実施の形態は、資源を供給する資源供給設備と、該資源供給設備から供給される資源を需要する資源需要家設備と、資源の供給経路とを含む需給系統の運転を支援する運転支援装置であって、前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統の最適化問題における制約条件のうちの一の制約条件を示す注目制約を含む解析条件情報とが入力されると、前記最適化問題の目的変数及び前記制約条件を表す複数の数式を含む数式群を生成する数式群生成手段と、前記数式群生成手段により生成された数式群に基づいて、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成手段と、前記一階述語論理式生成手段により生成された一階述語論理式を、限定記号消去法により、前記需給系統モデルの前記目的変数と、前記注目制約との関係を表す関係論理式を生成する限定記号消去手段と、を有する。 To achieve the above object, an embodiment of the present invention provides a supply and demand including a resource supply facility for supplying resources, a resource consumer facility for demanding resources supplied from the resource supply facility, and a resource supply route. A driving support device for supporting the operation of the grid, wherein the supply and demand system model of the supply and demand system, the facility capacity information indicating the facility capacity of the resource supply facility and the supply path, and the constraint condition in the optimization problem of the supply and demand system Formula group generation means for generating a formula group including a plurality of formulas representing the objective variable of the optimization problem and the constraint condition when analysis condition information including a target constraint indicating one of the constraint conditions is input A first-order predicate logical expression generation means for generating a first-order predicate logical expression based on the mathematical expression group generated by the mathematical expression group generation means, and a first-order predicate logic generated by the first-order predicate logical expression generation means The expression The quantifier elimination method comprises the the objective variable of the supply system model, and a quantifier elimination means for generating a relation logic expression representing the relationship between the target constraint.
本発明の実施の形態によれば、資源供給設備の効率的な運用検討を支援することができる。 According to the embodiment of the present invention, it is possible to support efficient operation examination of resource supply facilities.
以下、発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る運用支援システム1のシステム構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る運用支援システムの一例の構成を示す図である。
First, the system configuration of the
図1に示す運用支援システム1は、支援装置10と、入出力装置20とを有し、需給系統の効率的な運用の検討を支援する。ここで、需給系統とは、資源を生産及び供給する資源供給設備と、資源供給設備が生産及び供給する資源を需要する資源需要家設備と、資源供給設備から資源需要家設備に資源を供給するための供給経路とを含むシステムである。
The
なお、需給系統の具体例には、例えば、資源として「蒸気」を生産及び供給する蒸気発生設備と、「蒸気」を需要して電力等を生産する蒸気使用設備と、蒸気発生設備で生産した「蒸気」を蒸気使用設備に供給するための蒸気輸送設備とを含む電力系統が挙げられる。 Specific examples of the supply and demand system include, for example, a steam generation facility that produces and supplies “steam” as a resource, a steam use facility that demands “steam” to produce electric power, and a steam generation facility. And an electric power system including a steam transport facility for supplying “steam” to the steam using facility.
支援装置10は、例えばコンピュータ等の情報処理装置であり、需給系統の効率的な運用の検討を支援するための情報を提供する。すなわち、支援装置10は、需給系統が需要する資源の合計(総需要量)と、需給系統の制約条件とに応じて、当該制約条件を緩和した場合に、需給系統が消費するコストの合計(総コスト)を下げることができるか否かを判断するための情報を提供する。
The
ここで、制約条件とは、需給系統の最適化問題における制約条件であり、例えば、資源供給設備が生産及び供給する資源の資源量の下限制約や上限制約、供給経路が供給可能な資源量の下限制約や上限制約等が挙げられる。また、需給系統が消費する総コストとは、例えば、資源供給設備が資源を生産及び供給する際に消費するガスや電力等のコスト(消費コスト)や供給経路が資源を供給する際に消費する電力等のコスト(消費コスト)等の合計である。 Here, the constraint condition is a constraint condition in the optimization problem of the supply and demand system, for example, the lower limit or upper limit constraint of the resource amount of the resource that the resource supply facility produces and supplies, and the resource amount that the supply route can supply. Examples include a lower limit constraint and an upper limit constraint. The total cost consumed by the supply and demand system is, for example, the cost (consumption cost) of gas and power consumed when the resource supply facility produces and supplies resources, and the supply route supplies resources. It is the total of costs such as power (consumption costs).
入出力装置20は、例えばキーボードやマウス、ディスプレイ等を含む装置である。入出力装置20は、支援装置10に対して各種の情報(例えば、総需要量、資源供給設備の制約条件等)を入力するのに用いられると共に、支援装置10から提供される情報(例えば、総コストと、当該制約条件との関係を示す関係グラフ)を表示する。
The input /
なお、入出力装置20は、支援装置10と直接に接続されていても良いし、ネットワーク等を介して接続されていても良い。
Note that the input /
ここで、本実施形態に係る運用支援システム1において、支援装置10により、需給系統の運用の効率化(すなわち、資源供給設備の運用の効率化)を図る方法の概要について、図2を参照しながら説明する。図2は、支援装置により資源供給設備の運用の効率化を図る方法の概要を説明する図である。
Here, in the
図2に示すように、支援装置10は、需給系統のシステム構成をモデル化した需給系統モデルMと、当該需給系統に含まれる資源供給設備や供給経路の設備能力を示す設備能力情報Cと、目的変数、外部条件、及び注目制約を定義した解析条件情報Dとを入力する。なお、注目制約とは、需給系統の最適化問題における制約条件のうち、ユーザ(例えば、需給系統の運用担当者や設計担当者等)が目的変数との関係を知りたいと所望する制約条件のことである。
As shown in FIG. 2, the
すると、支援装置10は、目的変数(すなわち、総コスト)と、注目制約との関係を示す関係グラフを出力する。なお、本実施形態において、解析条件情報Dに定義される外部条件とは、需給系統における総需要量である。ただし、外部条件は、総需要量に限られず、当該需給系統の目的変数や制約条件に影響を与える任意の条件を設定することができる。例えば、設備効率がパラメータで変化するモデルである場合、当該パラメータが満たすべき条件を外部条件として設定しても良い。
Then, the
また、本実施形態において、目的変数は、総コストであるものとして説明するが、これに限られない。目的変数は、例えば、需給系統が消費する総消費エネルギーや需給系統が排出する総CO2排出量等、任意の変数を設定することができる。 In the present embodiment, the objective variable is described as being the total cost, but is not limited thereto. As the objective variable, for example, an arbitrary variable such as the total energy consumed by the supply and demand system and the total CO 2 emission amount discharged by the supply and demand system can be set.
これにより、ユーザは、例えば入出力装置20に表示された関係グラフに基づいて、注目制約を緩和することで、需給系統の総需要量は維持したままで総コストを下げることができるか否かを検討することができる。換言すれば、ユーザは、関係グラフに基づいて、より効率的な需給系統の運用が可能か否か(すなわち、より効率的な資源供給設備の運用が可能か否か)を検討することができる。
Thereby, the user can reduce the total cost while maintaining the total demand amount of the supply and demand system by relaxing the attention restriction based on, for example, the relation graph displayed on the input /
次に、本実施形態に係る支援装置10のハードウェア構成について、図3を参照しながら説明する。図3は、本実施形態に係る支援装置の一例のハードウェア構成を示す図である。
Next, the hardware configuration of the
図3に示す支援装置10は、CPU11と、RAM(Random Access Memory)12と、ROM(Read Only Memory)13と、記憶装置14と、外部I/F15と、通信I/F16とを有する。これら各ハードウェアは、バスBにより相互に通信可能に接続されている。
The
CPU11は、ROM13や記憶装置14等からプログラムやデータをRAM12上に読み出し、処理を実行することで、支援装置10全体の制御や機能を実現する演算装置である。
The
RAM12は、プログラムやデータを一時保持することができる揮発性の半導体メモリである。ROM13は、支援装置10のOS(Operating System)設定やネットワーク設定等のデータが格納されている。
The
記憶装置14は、各種のプログラムやデータを格納している不揮発性のメモリである。記憶装置14に格納されるプログラムやデータには、本実施形態を実現するプログラム、支援装置10全体を制御する基本ソフトウェアであるOS、及びOS上で各種機能を提供するプログラム等がある。
The
外部I/F15は、外部装置とのインタフェースである。外部装置には、記録媒体15a等がある。これにより、支援装置10は、外部I/F15を介して記録媒体15aの読み取りや書き込みを行うことができる。なお、記録媒体15aには、フレキシブルディスク、CD、DVD、SDメモリカード、USBメモリ等がある。
The external I /
通信I/F16は、支援装置10をネットワークに接続するためのインタフェースである。これにより、支援装置10は、通信I/F16を介してデータ通信を行うことができる。
The communication I /
本実施形態に係る支援装置10は、上記のハードウェア構成を有することにより、後述する各種処理を実現できる。
The
次に、本実施形態に係る支援装置10の機能構成について、図4を参照しながら説明する。図4は、本実施形態に係る支援装置の一例の機能構成を示す図である。
Next, the functional configuration of the
図4に示す支援装置10は、関係論理式生成部101と、可視化部102とを有する。これら各機能部は、支援装置10にインストールされた1以上のプログラムが、CPU11に実行させる処理により実現される。
The
関係論理式生成部101は、目的変数(総コスト)と注目制約との関係を示す関係グラフを表示するための関係論理式を生成する。すなわち、関係論理式生成部101は、目的変数(総コスト)と注目制約との関係を論理式で表した関係論理式を生成する。
The relational logic
ここで、関係論理式生成部101は、数式群生成部111と、一階述語論理式生成部1112と、限定記号消去部113とを有する。
Here, the relational logical
数式群生成部111は、入出力装置20から入力された需給系統モデルMと設備能力情報Cとに基づいて、最適化問題における目的変数及びこれに関する定義を表す式の集合である「第1の数式群」と、制約条件を表す式の集合である「第2の数式群」とを生成する。
The formula
また、数式群生成部111は、入出力装置20から入力された解析条件情報Dと、生成した第2の数式群とに基づいて、当該第2の数式群を注目制約に関して変化させた「第3の数式群」を生成する。
Further, the formula
一階述語論理式生成部112は、入出力装置20から入力された解析条件情報Dに基づいて、外部条件を表す式の集合である「外部条件数式群」を生成する。また、一階述語論理式生成部112は、数式群生成部111により生成された第1の数式群及び第3の数式群と、外部条件数式群とに基づいて、「一階述語論理式」を生成する。
Based on the analysis condition information D input from the input /
限定記号消去部113は、一階述語論理式生成部112により生成された一階述語論理式に基づいて、限定記号消去法により、総コストと注目制約との関係を論理式で表した関係論理式を生成する。
The
可視化部102は、関係論理式生成部101により生成された関係論理式に基づく関係グラフを入出力装置20に出力する。すなわち、可視化部102は、目的変数(総コスト)と注目制約との関係を示す関係グラフGを入出力装置20に表示する。
The
ここで、入出力装置20から入力される需給系統モデルM、設備能力情報C、及び解析条件情報Dについて説明する。
Here, the supply and demand system model M, the facility capability information C, and the analysis condition information D input from the input /
まず、需給系統モデルMについて、図5を参照しながら説明する。図5は、需給系統モデルの一例を示す図である。 First, the supply and demand system model M will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a supply and demand system model.
図5に示す需給系統モデルMは、ガス供給設備から供給されるガスを燃料として各蒸気発生設備1〜3で蒸気を発生させて、蒸気輸送設備により蒸気使用設備に蒸気を供給して、当該蒸気使用設備において蒸気を需要するものである。
The supply and demand system model M shown in FIG. 5 uses the gas supplied from the gas supply facility as fuel to generate steam in each of the
このとき、各蒸気発生設備1〜3が「資源供給設備」であり、蒸気使用設備が「資源需要家設備」、蒸気輸送設備が「供給経路」である。また、各蒸気発生設備1〜3で燃料として消費されるガスが「消費コスト」、各蒸気発生設備1〜3から供給される蒸気が「資源」である。なお、図5に示す需給系統モデルMでは、資源需要家設備が1台である例を示しているが、これに限られず、資源需要家設備は複数台であっても良い。
At this time, each of the
次に、需給系統モデルMに対応する設備能力情報Cについて、図6を参照しながら説明する。図6は、設備能力情報の一例を示す図である。 Next, the facility capability information C corresponding to the supply and demand system model M will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of facility capability information.
図6に示す設備能力情報Cは、資源供給設備1〜3の特性及び制約条件を表す情報である。すなわち、資源供給設備1の消費コスト(消費ガス量)C1は、図6に示すように、供給量(蒸気供給量)S1との関係で「C1=30S1」と表すことができる。また、資源供給設備1の制約条件(下限制約及び上限制約)は、図6に示すように、「S1≧1」、かつ、「S1≦8」と表すことができる。
The facility capability information C shown in FIG. 6 is information representing the characteristics and constraint conditions of the
同様に、資源供給設備2の消費コスト(消費ガス量)C2は、図6に示すように、供給量(蒸気供給量)S2との関係で「C2=40S2」と表すことができる。また、資源供給設備2の制約条件(下限制約及び上限制約)は、図6に示すように、「S2≧3」、かつ、「S2≦9」と表すことができる。
Similarly, the consumption cost (consumption gas amount) C 2 of the
同様に、資源供給設備2の消費コスト(消費ガス量)C3は、図6に示すように、供給量(蒸気供給量)S3との関係で「C3=50S3」と表すことができる。また、資源供給設備3の制約条件(下限制約及び上限制約)は、図6に示すように、「S3≧2」、かつ、「S3≦8」と表すことができる。
Similarly, the consumption cost (consumption gas amount) C 3 of the
次に、解析条件情報Dについて、図7を参照しながら説明する。図7は、解析条件情報の一例を示す図である。 Next, the analysis condition information D will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of analysis condition information.
図7に示す解析条件情報Dは、目的変数、外部条件、及び注目制約を定義した情報である。すなわち、図7に示す解析条件情報Dでは、目的変数として、総コスト(総ガス消費量)を示す変数「E」が定義されている。また、図7に示す解析条件情報Dでは、外部条件Cnt1として、需給系統モデルMにより示される需給系統が需要する資源の総需要量「L=15」が定義されている。さらに、図7に示す解析条件情報Dでは、注目制約として、資源供給設備1の下限制約「Rst1,1」が定義されている。
Analysis condition information D shown in FIG. 7 is information defining objective variables, external conditions, and attention constraints. That is, in the analysis condition information D shown in FIG. 7, a variable “E” indicating the total cost (total gas consumption) is defined as the objective variable. Further, in the analysis condition information D shown in FIG. 7, the total demand amount “L = 15” of resources demanded by the supply / demand system indicated by the supply / demand system model M is defined as the external condition Cnt 1 . Furthermore, in the analysis condition information D shown in FIG. 7, the lower limit constraint “Rst 1,1 ” of the
なお、後述するように、下限制約「Rst1,1」は、需給系統モデルMの資源供給設備1の供給量の下限を示す制約条件であり、「S1−1≧0」のことである。
As will be described later, the lower limit constraint “Rst 1,1 ” is a constraint condition indicating the lower limit of the supply amount of the
このように、ユーザは、入出力装置20を用いて、需給系統モデルM、設備能力情報C、及び解析条件情報Dを作成して、支援装置10に入力する。なお、以降では、特に断らない限り、図5に示す需給系統モデルMと、図6に示す設備能力情報Cと、図7に示す解析条件情報Dとが支援装置10に入力されたものとして説明をする。
Thus, the user creates the supply and demand system model M, the facility capability information C, and the analysis condition information D using the input /
次に、本実施形態に係る運用支援システム1に含まれる支援装置10において、関係論理式を生成する処理について、図8を参照しながら説明する。図8は、本実施形態に係る関係論理式の生成処理の一例のフローチャートである。
Next, processing for generating a relational logical expression in the
まず、関係論理式生成部101は、数式群生成部111により、需給系統モデルMと設備能力情報Cとに基づいて、第1の数式群と第2の数式群を生成する(ステップS1)。すなわち、数式群生成部111は、需給系統モデルMと設備能力情報Cとに基づいて、図9に示す第1の数式群1000と、図10に示す第2の数式群2000とを生成する。
First, the relational logic
図9に示す第1の数式群1000は、目的変数を表す数式Obj1と、資源供給設備1〜3それぞれの特性を表す数式Obj2〜Obj4とが定義されることで生成される。ここで、Obj1は、需給系統の総コストEと、各資源供給設備1〜3の消費コストC1〜C3との関係を表す式「E=C1+C2+C3」が定義される。また、Obj2は、資源供給設備1の消費コストC1と、供給量S1との関係を表す式「C1=30S1」が定義される。同様に、Obj3及びObj4は、「C2=40S2」及び「C3=50S3」が定義される。
The first
図10に示す第2の数式群2000は、制約条件を表す式RstL、Rst1,1、Rst1,2、Rst2,1、Rst2,2、Rst3,1、及びRst3,2が定義されることで生成される。ここで、RstLは、需給系統の総需要量をLとして、需給バランスを表す制約条件「L−(S1+S2+S3)=0」が定義される。また、Rst1,1は、資源供給設備1の供給量の下限制約を表す変数を「s1g1」として、「s1g1=S1−1」かつ「s1g1≧0」が定義される。同様に、Rst1,2は、資源供給設備1の供給量の上限制約を表す変数を「s1g2」として、「s1g2=8−S1」かつ「s1g2≧0」が定義される。Rst2,1、Rst2,2、Rst3,1、及びRst3,2についても同様である。
The second
次に、関係論理式生成部101は、数式群生成部111により、解析条件情報Dと、第2の数式群とに基づいて、第3の数式群を生成する(ステップS2)。すなわち、数式群生成部111は、解析条件情報Dと、第2の数式群2000とに基づいて、図11に示す第3の数式群3000を生成する。
Next, the relational logic
図11に示す第3の数式群3000は、第2の数式群2000に含まれる各制約条件のうち、注目制約の不等式制約を除外することで生成される。ここで、図7に示す外部条件情報Dに含まれる注目制約は「Rst1,1」である。したがって、図10に示す第2の数式群2000に含まれる制約条件Rst1,1から不等式制約「s1g1≧0」を除外(削除)することで、第3の数式群3000が作成される。なお、第3の数式群3000において、不当式制約「s1g1≧0」が除外された制約条件Rst1,1を、「(Rst1,1)*」と定義している。
The third
次に、関係論理式生成部101は、一階述語論理式生成部112により、解析条件情報Dに基づいて、外部条件数式群を生成する(ステップS3)。すなわち、一階述語論理式生成部112は、解析条件情報Dに基づいて、図12に示す外部条件数式群4000を生成する。
Next, the relational logic
図12に示す外部条件数式群4000は、図7に示す解析条件情報Dに含まれる外部条件を抽出することで生成される。ここで、図7に示す解析条件情報Dに含まれる外部条件は、「Cnt1」である。したがって、図12に示す外部条件数式群4000は、外部条件Cnt1が定義される。
The external
次に、関係論理式生成部101は、一階述語論理式生成部112により、第1の数式群と、第3の数式群と、外部条件数式群とに基づいて、目的変数Eと注目制約s1g1を除く変数が存在することを表す一階述語論理式を生成する(ステップS4)。すなわち、一階述語論理式生成部112は、図9に示す第1の数式群1000と、図11に示す第3の数式群3000と、図12に示す外部条件数式群4000とに基づいて、図13に示す一階述語論理式5000を生成する。
Next, the relational logic
図13に示す一階述語論理式5000は、例えば、特許第5761476号公報に開示されている方法と同様の方法を用いて生成することができる。
The first order predicate
具体的には、まず、一階述語論理式生成部112は、Obj1〜Obj4、RstL、(Rst1,1)*、Rst1,2、Rst2,1、Rst2,2、Rst3,1、Rst3,2、及びCnt1を論理積で結合する。次に、一階述語論理式生成部112は、目的変数Eと注目制約s1g1を除く各変数(L、S1、S2、S3、C1、C2、C3、s1g2、s2g1、s2g2、s3g1、s3g2)も存在記号を付与する。これにより、図13に示す一階述語論理式5000が生成される。
Specifically, the first-order predicate logical
次に、関係論理式生成部101は、限定記号消去部113により、限定記号消去法を用いて、一階述語論理式から関係論理式を生成する(ステップS5)。すなわち、限定記号消去部113は、限定記号消去法を用いて、図13に示す一階述語論理式5000から、図14に示す関係論理式6000を生成する。
Next, the relational logic
図14に示す関係論理式6000は、例えば、特許第5761476号公報に開示されている方法と同様の方法を用いて生成することができる。なお、限定記号消去法は、公知の手法であるため、その説明は省略する。
The relational
これにより、目的変数Eと、注目制約s1g1との関係を論理式で表した関係論理式6000が生成される。
As a result, a relational
以上により、本実施形態に係る支援装置10は、解析条件情報Dにおいてユーザが定義した目的変数と注目制約との関係を表す関係論理式を生成することができる。なお、図8に示す関係論理式の生成処理では、目的変数E(すなわち、需給系統の総コスト)と、注目制約s1g1との関係を表す関係論理式を生成したが、注目制約は、例えば、s1g2、s2g1、s2g2、s3g1、又はs3g2等であっても良い。
As described above, the
次に、本実施形態に係る運用支援システム1に含まれる支援装置10において、関係論理式を可視化する処理(すなわち、関係論理式に基づく関係グラフを入出力装置20に出力する処理)について、図15を参照しながら説明する。図15は、本実施形態に係る可視化処理の一例のフローチャートである。
Next, in the
まず、可視化部102は、関係論理式生成部101により生成された関係論理式が真(true)となる領域を描画する(ステップS11)。
First, the
次に、可視化部102は、注目制約(例えば、s1g1)の境界(制約境界)を描画する(ステップS12)。
Next, the
最後に、可視化部102は、描画した領域及び境界を入出力装置20に出力する(ステップS13)。
Finally, the
これにより、目的変数と注目制約との関係を示す関係グラフが入出力装置20に表示される。
As a result, a relationship graph indicating the relationship between the objective variable and the attention constraint is displayed on the input /
ここで、目的変数Eと、注目制約s1g1との関係を示す関係グラフGaを図16(a)に示す。図16(a)に示す関係グラフGaには、目的変数Eと注目制約s1g1との関係を表す関係論理式が真となる領域Ra及び注目制約s1g1の制約境界Ba(すなわち、s1g1=0)が含まれる。これにより、ユーザは、図16(a)に示す関係グラフGaにより、目的変数Eと注目制約s1g1とが正の相関の関係にあることを知ることができる。したがって、ユーザは、注目制約s1g1を「0」以下にすることができれば(すなわち、制約を緩和することができれば)、総コストEを下げることができると判断することができる。
Here shows the objective variable E, the relationship graph G a showing the relationship between the
同様に、目的変数Eと、注目制約s1g2との関係を示す関係グラフGbを図16(b)に示す。図16(b)に示す関係グラフGbには、目的変数Eと注目制約s1g2との関係を表す関係論理式が真となる領域Rb及び注目制約s1g2の制約境界Bb(すなわち、s1g2=0)が含まれる。これにより、ユーザは、図16(b)に示す関係グラフGbにより、目的変数Eと注目制約s1g2とが負の相関の関係にあることを知ることができる。したがって、ユーザは、注目制約s1g2を「0」以下にしたとしても(すなわち、制約を緩和したとしても)、総コストEを下げることはできないと判断することができる。
Similarly, shows the objective variable E, the relationship graph G b showing the relationship between the
同様に、目的変数Eと、注目制約s2g1との関係を示す関係グラフGcを図16(c)に示す。図16(c)に示す関係グラフGcには、目的変数Eと注目制約s2g1との関係を表す関係論理式が真となる領域Rc及び注目制約s2g1の制約境界Bc(すなわち、s2g1=0)が含まれる。これにより、ユーザは、図16(c)に示す関係グラフGcにより、目的変数Eと注目制約s2g1とが負の相関の関係にあることを知ることができる。したがって、ユーザは、注目制約s2g1を「0」以下にしたとしても、総コストEを下げることはできないと判断することができる。 Similarly, FIG. 16C shows a relationship graph G c showing the relationship between the objective variable E and the attention constraint s 2 g 1 . In the relation graph G c shown in FIG. 16C, the region R c in which the relational logical expression representing the relationship between the objective variable E and the attention constraint s 2 g 1 is true and the constraint boundary B of the attention constraint s 2 g 1 c (ie, s 2 g 1 = 0). Thereby, the user can know that the objective variable E and the attention constraint s 2 g 1 are negatively correlated with each other by the relation graph G c shown in FIG. Therefore, the user can determine that the total cost E cannot be reduced even if the attention constraint s 2 g 1 is set to “0” or less.
図16(d)〜図16(f)も同様に、それぞれ関係グラフGd〜Gfを示している。上記と同様に、これらの関係グラフGd〜Gfにより、ユーザは、それぞれ注目制約s2g2〜s3g2を「0」以下にした場合に総コストを下げることができるか否かを判断することができる。 Similarly, FIGS. 16D to 16F show relation graphs G d to G f , respectively. Similarly to the above, these relationship graphs G d to G f indicate whether or not the user can lower the total cost when the attention constraints s 2 g 2 to s 3 g 2 are set to “0” or less, respectively. Can be judged.
ここで、注目制約s1g1に対応する制約を緩和した場合にける需給系統の総コストEと総コストLとの関係について説明する。 Here, the relationship between the total cost E and the total cost L of the supply and demand system when the constraint corresponding to the attention constraint s 1 g 1 is relaxed will be described.
例えば、図17に示すように、第2の数式群2000に含まれる「Rst1,1」を「(Rst1,1)´」に修正(すなわち、制約を緩和)したものとする。換言すれば、資源供給設備1の下限制約「S1−1≧0」を、「S1≧0」に修正したものとする。
For example, as shown in FIG. 17, it is assumed that “Rst 1,1 ” included in the second
この場合、例えば、特許第5761476号公報に開示されている手法により、修正前後の総コストEと総需要量Lとの関係を示すグラフを描画することで、図18に示すグラフを得ることができる。図18に示すように、ユーザは、制約Rst1,1の緩和により、需給系統の総需要量Lが14〜24の場合における総コストを下げることを知ることができる。 In this case, for example, the graph shown in FIG. 18 can be obtained by drawing a graph indicating the relationship between the total cost E before and after the correction and the total demand L by the method disclosed in Japanese Patent No. 576476. it can. As shown in FIG. 18, the user can know that the total cost in the case where the total demand amount L of the supply and demand system is 14 to 24 is reduced by relaxing the constraints Rst 1 , 1 .
したがって、ユーザは、需給系統の総需要量Lが14〜24の場合、資源供給設備1の制約Rst1,1を緩和することで、より効率的な運用が可能であると判断することができる。
Therefore, when the total demand amount L of the supply and demand system is 14 to 24, the user can determine that more efficient operation is possible by relaxing the restriction Rst 1 , 1 of the
以上のように、本実施形態に係る運用支援システム1では、ユーザが目的変数と注目制約と含む解析条件情報Dを作成することで、需給系統における目的変数と注目制約との関係を可視化することができる。このため、本実施形態に係る運用支援システム1では、ユーザは、注目制約の制約条件を緩和することで、目的変数(例えば、総コスト)の値を下げることができるか否かを判断することができる。
As described above, in the
したがって、本実施形態に係る運用支援システム1によれば、ユーザは、需給系統に含まれる資源供給設備の各種の制約条件を緩和することで、需給系統の運用を効率化できるか否か、また、どの程度緩和すれば効率的であるかを検討することができる。
Therefore, according to the
ここで、以降では、解析条件情報Dに含まれる外部条件が、図7と異なる場合における例を説明する。すなわち、入出力装置20から支援装置10に入力される解析条件情報Dが、図19に示すようなものであるとする。なお、図19に示す解析条件情報Dは、外部条件Cnt1が「L=10」と定義されている。
Hereafter, an example in which the external conditions included in the analysis condition information D are different from those in FIG. 7 will be described. That is, it is assumed that the analysis condition information D input from the input /
この場合、支援装置10の関係論理式生成部101によりステップS1〜ステップS4の処理が実行されることで、図20に示す一階述語論理式5000Aが生成される。また、支援装置10の関係論理式生成部101によりステップS5の処理が実行されることで、図21に示す関係論理式6000Aが生成される。
In this case, the first-order predicate
そして、支援装置10の可視化部102によりステップS11〜ステップS13の処理が実行されることで、図22(a)に示す関係グラフ(Ga)´が入出力装置20に表示される。
And the relation graph (G a ) ′ shown in FIG. 22A is displayed on the input /
図22(a)に示す関係グラフ(Ga)´では、目的変数Eと注目制約s1g1との関係を表す関係論理式が真となる領域(Ra)´が含まれる。なお、図22(a)に示す関係グラフ(Ga)´では、注目制約s1g1の制約境界(Ba)´が表示されていない(すなわち、領域(Ra)´上に表示されていない。)。これにより、ユーザは、図22(a)に示す関係グラフ(Ga)´により、注目制約s1g1を下げることができない(すなわち、制約Rst1,1を緩和することはできない)と判断することができる。 The relation graph (G a ) ′ shown in FIG. 22A includes a region (R a ) ′ in which the relational logical expression representing the relation between the objective variable E and the attention constraint s 1 g 1 is true. In the relationship graph (G a ) ′ shown in FIG. 22A, the constraint boundary (B a ) ′ of the target constraint s 1 g 1 is not displayed (that is, displayed on the region (R a ) ′. Not.) Thereby, the user determines that the attention constraint s 1 g 1 cannot be reduced (that is, the constraint Rst 1 , 1 cannot be relaxed) by using the relation graph (G a ) ′ illustrated in FIG. can do.
図22(b)〜図2(f)も同様に、それぞれ、外部条件Cnt1が「L=10」である場合における関係グラフ(Gb)´〜(Gf)´を示している。上記と同様に、これらの関係グラフ(Gb)´〜(Gf)´により、ユーザは、それぞれ注目制約s1g2〜s3g2を「0」以下にした場合に総コストを下げることができるか否かを判断することができる。なお、図22(d)に示す関係グラフ(Gd)´は、注目制約s2g2を「−3」まで下げる(制約を緩和する)と総コストが下がる一方で、「−3」以下に下げると総コストが上がる例を示している。 Similarly, FIGS. 22B to 2F show relationship graphs (G b ) ′ to (G f ) ′ when the external condition Cnt 1 is “L = 10”, respectively. Similarly to the above, these relationship graphs (G b ) ′ to (G f ) ′ allow the user to lower the total cost when the attention constraints s 1 g 2 to s 3 g 2 are set to “0” or less, respectively. It can be determined whether or not it is possible. In the relation graph (G d ) ′ shown in FIG. 22D, the total cost is lowered when the attention constraint s 2 g 2 is lowered to “−3” (relaxation is reduced), while “−3” or less. This shows an example where the total cost increases when the value is lowered.
ここで、注目制約s3g2に対応する制約を緩和した場合にける需給系統の総コストEと総コストLとの関係について説明する。 Here, the relationship between the total cost E and the total cost L of the supply and demand system when the constraint corresponding to the attention constraint s 3 g 2 is relaxed will be described.
例えば、図23に示すように、第2の数式群2000に含まれる「Rst3,2」を「(Rst3,2)´」に修正(すなわち、制約を緩和)したものとする。換言すれば、資源供給設備3の上限制約「S1−8≦0」を、「S1−9≦0」に修正したものとする。
For example, as shown in FIG. 23, it is assumed that “Rst 3,2 ” included in the second
この場合、例えば、特許第5761476号公報に開示されている手法により、修正前後の総コストEと総需要量Lとの関係を示すグラフを描画することで、図24に示すグラフを得ることができる。図24に示すように、ユーザは、制約Rst3,2の緩和により、需給系統の総需要量Lが5〜19の場合における総コストを下げることを知ることができる。 In this case, for example, the graph shown in FIG. 24 can be obtained by drawing a graph showing the relationship between the total cost E before and after the correction and the total demand L by the method disclosed in Japanese Patent No. 576476. it can. As shown in FIG. 24, the user can know that the total cost in the case where the total demand amount L of the supply and demand system is 5 to 19 is reduced by relaxing the constraints Rst 3 and 2 .
したがって、ユーザは、需給系統の総需要量Lが5〜19の場合、資源供給設備3の制約Rst3,2を緩和することで、より効率的な運用が可能であると判断することができる。
Therefore, when the total demand amount L of the supply and demand system is 5 to 19, the user can determine that more efficient operation is possible by relaxing the restrictions Rst 3 and 2 of the
本発明は、具体的に開示された上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The present invention is not limited to the specifically disclosed embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.
1 運用支援システム
10 支援装置
20 入出力装置
101 関係論理式生成部
102 可視化部
111 数式群生成部
112 一階述語論理式生成部
113 限定記号消去部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統の最適化問題における制約条件のうちの一の制約条件を示す注目制約を含む解析条件情報とが入力されると、前記最適化問題の目的変数及び前記制約条件を表す複数の数式を含む数式群を生成する数式群生成手段と、
前記数式群生成手段により生成された数式群に基づいて、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成手段と、
前記一階述語論理式生成手段により生成された一階述語論理式を、限定記号消去法により、前記需給系統モデルの前記目的変数と、前記注目制約との関係を表す関係論理式を生成する限定記号消去手段と、
を有する運転支援装置。 A driving support device that supports the operation of a supply and demand system including a resource supply facility that supplies resources, a resource consumer facility that demands resources supplied from the resource supply facility, and a resource supply path,
Including a supply and demand system model of the supply and demand system, facility capacity information indicating the facility capacity of the resource supply facility and the supply path, and an attention constraint indicating one of the constraint conditions in the optimization problem of the supply and demand system When the analysis condition information is input, a formula group generation unit that generates a formula group including a plurality of formulas representing the objective variable of the optimization problem and the constraint condition;
First-order predicate logical expression generation means for generating a first-order predicate logical expression based on the mathematical expression group generated by the mathematical expression group generation means;
The first order predicate logical expression generated by the first order predicate logical expression generation means is limited to generate a relational logical expression representing the relationship between the objective variable of the supply and demand system model and the attention constraint by a limit symbol elimination method. Symbol erasing means;
A driving support device having
前記領域と、前記制約境界を示す直線とを重畳させたグラフを生成し、前記表示装置に該グラフを表示させる、請求項2に記載の運転支援装置。 The visualization means includes:
The driving support device according to claim 2, wherein a graph in which the region and a straight line indicating the constraint boundary are superimposed is generated, and the graph is displayed on the display device.
前記目的変数として、前記資源供給設備の資源供給量及び該資源供給設備における消費コストの関係を表す第1の数式群を生成し、
前記制約条件として、前記資源供給設備及び前記供給経路の資源供給量の上限制約及び/又は下限制約を表す第2の数式群を生成した後、該第2の数式群に含まれる上限制約及び/又は下限制約のうち、前記注目制約に対応する上限制約又は下限制約の不等式制約を削除した第3の数式群を生成する、請求項1乃至3の何れか一項に記載の運転支援装置。 The formula group generation means includes:
As the objective variable, a first mathematical expression group representing a relationship between a resource supply amount of the resource supply facility and a consumption cost in the resource supply facility is generated,
As the constraint condition, after generating a second mathematical expression group representing an upper limit constraint and / or a lower limit constraint of the resource supply amount of the resource supply facility and the supply path, an upper limit constraint included in the second mathematical expression group and / or Or the driving assistance apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 3 which produces | generates the 3rd numerical formula group which deleted the upper limit constraint corresponding to the said attention constraint, or the inequality constraint of a lower limit constraint among lower limit constraints.
前記一階述語論理式生成手段は、
前記第1の数式群と、前記第3の数式群と、前記外部条件とを論理積で結合し、該第1の数式群と、前記第3の数式群と、前記外部条件とに含まれる変数が存在することを示す存在記号を付与することにより、前記一階述語論理式を生成する、請求項4に記載の運転支援装置。 The analysis condition information includes an external condition indicating a total demand amount of the resource demanded by the resource consumer facility,
The first order predicate logical expression generation means includes:
The first mathematical formula group, the third mathematical formula group, and the external condition are combined by a logical product, and are included in the first mathematical formula group, the third mathematical formula group, and the external condition. The driving support device according to claim 4, wherein the first-order predicate logical expression is generated by adding an existence symbol indicating that a variable exists.
前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統の最適化問題における制約条件のうちの一の制約条件を示す注目制約を含む解析条件情報とが入力されると、前記最適化問題の目的変数及び前記制約条件を表す複数の数式を含む数式群を生成する数式群生成手段と、
前記数式群生成手段により生成された数式群に基づいて、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成手段と、
前記一階述語論理式生成手段により生成された一階述語論理式を、限定記号消去法により、前記需給系統モデルの前記目的変数と、前記注目制約との関係を表す関係論理式を生成する限定記号消去手段と、
前記限定記号消去手段により生成された関係論理式に基づいて、該関係論理式を満たす領域と、前記注目制約の制約境界とを表すグラフを表示する可視化手段と、
を有する運転支援システム。 A driving support device for supporting the operation of a supply and demand system including a resource supply facility for supplying resources, a resource consumer facility for demanding resources supplied from the resource supplying facility, and a resource supply route, and the driving support device A driving support system having an input / output device connected to
Including a supply and demand system model of the supply and demand system, facility capacity information indicating the facility capacity of the resource supply facility and the supply path, and an attention constraint indicating one of the constraint conditions in the optimization problem of the supply and demand system When the analysis condition information is input, a formula group generation unit that generates a formula group including a plurality of formulas representing the objective variable of the optimization problem and the constraint condition;
First-order predicate logical expression generation means for generating a first-order predicate logical expression based on the mathematical expression group generated by the mathematical expression group generation means;
The first order predicate logical expression generated by the first order predicate logical expression generation means is limited to generate a relational logical expression representing the relationship between the objective variable of the supply and demand system model and the attention constraint by a limit symbol elimination method. Symbol erasing means;
Visualization means for displaying a graph representing a region satisfying the relational logical expression and a constraint boundary of the attention restriction based on the relational logical expression generated by the limit symbol erasing means;
A driving support system.
前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統の最適化問題における制約条件のうちの一の制約条件を示す注目制約を含む解析条件情報とが入力されると、前記最適化問題の目的変数及び前記制約条件を表す複数の数式を含む数式群を生成する数式群生成手順と、
前記数式群生成手順により生成された数式群に基づいて、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成手順と、
前記一階述語論理式生成手順により生成された一階述語論理式を、限定記号消去法により、前記需給系統モデルの前記目的変数と、前記注目制約との関係を表す関係論理式を生成する限定記号消去手順と、
を有する運転支援方法。 A driving support method used for a driving support device that supports the operation of a supply and demand system including a resource supply facility that supplies resources, a resource consumer facility that demands resources supplied from the resource supply facility, and a resource supply route Because
Including a supply and demand system model of the supply and demand system, facility capacity information indicating the facility capacity of the resource supply facility and the supply path, and an attention constraint indicating one of the constraint conditions in the optimization problem of the supply and demand system When the analysis condition information is input, a formula group generation procedure for generating a formula group including a plurality of formulas representing the objective variable of the optimization problem and the constraint condition;
A first-order predicate logical expression generation procedure for generating a first-order predicate logical expression based on the mathematical expression group generated by the mathematical expression group generation procedure;
A limitation that generates a relational logical expression that represents the relationship between the objective variable of the supply and demand system model and the attention constraint by using a limit symbol elimination method on the first-order predicate logical expression generated by the first-order predicate logical expression generation procedure. Symbol erasure procedure;
A driving support method.
前記需給系統の需給系統モデルと、前記資源供給設備及び前記供給経路の設備能力を表す設備能力情報と、前記需給系統の最適化問題における制約条件のうちの一の制約条件を示す注目制約を含む解析条件情報とが入力されると、前記最適化問題の目的変数及び前記制約条件を表す複数の数式を含む数式群を生成する数式群生成手段、
前記数式群生成手段により生成された数式群に基づいて、一階述語論理式を生成する一階述語論理式生成手段、
前記一階述語論理式生成手段により生成された一階述語論理式を、限定記号消去法により、前記需給系統モデルの前記目的変数と、前記注目制約との関係を表す関係論理式を生成する限定記号消去手段、
として機能させるためのプログラム。 An operation support device for supporting operation of a supply and demand system including a resource supply facility for supplying resources, a resource consumer facility for demanding resources supplied from the resource supply facility, and a resource supply route;
Including a supply and demand system model of the supply and demand system, facility capacity information indicating the facility capacity of the resource supply facility and the supply path, and an attention constraint indicating one of the constraint conditions in the optimization problem of the supply and demand system Formula group generation means for generating a formula group including a plurality of formulas representing the objective variable of the optimization problem and the constraint condition when analysis condition information is input,
First-order predicate logical expression generation means for generating a first-order predicate logical expression based on the mathematical expression group generated by the mathematical expression group generation means;
The first order predicate logical expression generated by the first order predicate logical expression generation means is limited to generate a relational logical expression representing the relationship between the objective variable of the supply and demand system model and the attention constraint by a limit symbol elimination method. Symbol erasing means,
Program to function as.
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