JP4802665B2 - 水処理プラントの運転管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、水処理プラントの運転管理装置に関し、特に、多種類の水処理機器を含む複雑な構成を有する超純水製造用等の水処理プラントの運転管理装置に関する。

従来、半導体またはディスプレイ等の電子部品の製造には、極めて純度の高い超純水が用いられている。超純水は工業用水、市水、または湖沼水等を原水とし、原水に含まれる不純物を順次除去することにより製造される。このため、超純水を製造するためには原水に含まれる様々な不純物を除去する複数の水処理機器が必要とされ、超純水製造用の水処理プラントは多種類の水処理機器を含む複雑な構成となる。

上記超純水製造用の水処理プラントに限らず、各種工場に設けられるプラントは複数の機器類、並びにこれら機器を接続する配管および配線等を含んで構成される。したがって、プラントを構成する機器類、配管、および配線等の部材のいずれかに不具合が生じた場合、プラント全体に影響が及び、不具合の内容によってはプラントの全体の運転を停止せざるを得ない場合もある。

このため従来、各種プラントには機器類の稼動状態を監視し、また、プラント各部の異常を検知する運転管理システムが設けられている。こうしたプラントの運転管理システムとしては、プラントを構成する機器類等に取り付けられる各種計器と、計器から送られたデータ（計測データ）を情報処理装置（コンピュータ）に送信する送信手段と、計測データに基づき異常の有無を判定等する情報処理装置とを備えるシステムが知られている（例えば特許文献１）。

上記従来の運転管理システムでは、計器計測により得られた計測データは電気通信回線等を介して情報処理装置に自動送信され、情報処理装置に格納されたデータベースに自動的に記録される。このようにプラント内に種々の計器を配置し、得られたデータを情報処理装置に送って情報処理すれば、多くのデータを収集および解析してプラントの運転管理の精度を向上させることができる。
特公平４−３７７３３号公報

しかし、プラントに配置する計器を多くすると、プラントの構築および運転に要するコストが上昇する。また、プラント全体または各部の運転状況は、必ずしも計器による計測データからは把握できない場合もある。このため計器からのデータを自動で収集および処理する上述した運転管理（「自動管理」と称する場合がある）のみでは、プラントの運転管理コストが高くなる場合、またはプラントの適切な運転管理が不可能な場合もある。

このため、プラントの運転管理には自動管理に加え、プラントの管理員が定期的にプラントを点検し、計器による自動的なデータ収集が困難なデータ等を収集する運転管理方法（「人的管理」と称する場合がある）が併用される。人的管理では、管理員が得たプラントの全体または各部の稼動状態を示す情報をその場で日報に記録する。

このように人的管理で得られるデータ（「観測データ」と称する場合がある）と自動管理で得られるデータ（「計測データ」と称する場合がある）とは別々に収集されるため、観測データと計測データとを組み合わせるためには、計測データが収集蓄積される情報処理装置に観測データを別途入力する必要がある。ここで、観測データの入力をプラント外で、つまりプラントの巡回点検後に行う場合、改めて観測データを入力する必要がある上に、観測データの入力までに時間が空くため、異常の発見、または異常の兆候の検知に遅れが生じる場合がある。また、観測データを単にプラント内で、つまりプラントの巡回点検中に入力するだけでは、異常の原因が複数ある場合等、異常の有無や異常の原因が判断できない場合がある。

このように従来は、自動管理と人的管理とを併用するプラントの運転管理システムを構築した場合であっても、観測データと計測データとを組み合わせて迅速かつ正確にプラントの異常の有無、またその原因を判断することは容易ではなかった。このような判断の遅れは、プラントの不具合防止対策の遅れにつながる。特に、電子部品製造工場等に設けられる超純水製造用の水処理プラントの場合、水処理プラントが停止すると電子部品の製造ラインを停止せざるを得なくなるため、経済的な損失が大きい。

このため、超純水製造用の水処理プラントにおいては、数時間、あるいは数十分の単位で水処理プラントの異常を発見、またはその兆候を検知することが求められている。本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、特に超純水製造用の水処理プラントのような多種類の水処理機器を含み複雑な構成を有する水処理プラントの異常を迅速かつ正確に検知し、現場での迅速な対処を可能とする水処理プラントの運転管理装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、以下を提供する。

（１）水処理機器および配管を備える超純水製造用の水処理プラントの運転管理装置であって、前記水処理機器および前記配管の少なくとも一方に設けられ前記水処理プラントの稼動状態を計測して自動管理により収集される計測データを出力する計測手段、および前記計測データを伝送する伝送手段を備える計測機構と、前記計測データが記録される計測データベース、前記水処理プラントの管理員による観測により得られた観測データが記録される観測データベース、および前記水処理プラントの運転状況を診断するための診断用データが記憶された運転データベースを含む記憶手段、並びに、前記計測データおよび前記観測データを前記診断用データと比較して前記水処理プラントの運転状況を診断して診断結果を出力する診断手段を含むコンピュータと、前記観測データを入力する観測データ入力手段、前記観測データを前記記憶手段に伝送する観測データ伝送手段、および前記診断手段から出力された前記診断結果を表示する表示手段を備える携帯型端末と、前記水処理機器および前記配管の少なくとも一方に取り付けられ、位置情報を有する位置表示タグと、を含み、前記携帯型端末は、前記位置表示タグの位置情報を読み取る読み取り手段をさらに備え、前記観測データは、液体の色および着色度合い、配管の水漏れの有無および程度、異常音の有無および程度、異臭の有無、程度および種類、配管、水処理機器、およびポンプの温度を観測し、前記読み取り手段により読み取られた位置情報とともに前記観測データベースに記録され、前記診断手段は、前記位置情報、前記計測データ、および前記観測データを互いに組み合わせたデータに基づいて診断結果を出力し、前記観測データ入力手段には、前記管理員の視覚、触覚、聴覚、または嗅覚により得られる情報が入力される水処理プラントの運転管理装置。

本発明によれば、自動管理により収集される計測データのみならず、人的管理で得られる観測データも記憶手段に記憶され、計測データと観測データの両方に基づいて水処理プラントの運転状況が診断される。このため計測データのみを監視する場合に比して、診断精度が向上する。

また、観測データは管理員が水処理プラントを巡回点検する際に携帯する携帯型端末に入力されるため、巡回点検後に観測データを改めて入力する必要がない。さらに、携帯型端末を介してコンピュータに送られた観測データは、計測データとともに即時処理され診断結果が得られ、診断結果も直ちに携帯型端末に表示される。このため、管理員は巡回点検時に水処理プラントの異常の有無を認識でき、迅速な対応が可能となる。

（２）前記観測データは、液体の色および着色度合い、配管の水漏れの有無および程度、異常音の有無および程度、異臭の有無、程度および種類、配管、水処理機器、およびポンプの温度を観測する（１）に記載の水処理プラントの運転管理装置。

観測データとしては、計測結果を表示するだけの計器（以下、「表示機器」）に表示され管理員が巡回点検中に読み取るデータ（表示データ）、管理員が巡回点検中に手作業で計測を行うことにより得られる水質分析結果等のデータ（手計測データ）、および計器で計測されずに管理員の視覚、触覚、聴覚、または嗅覚により得られるデータ（感覚データ）がある。（１）では、観測データとして特に感覚データを用いることで、計器で測定されるデータとは質的に異なるデータを水処理プラントの運転状況の診断に活用する。このため、水処理プラントの運転状況の診断をより高精度にできる。

（１）では、水処理プラントを構成する水処理機器等に、その水処理機器等の配置場所を示す位置表示タグを取り付けるとともに、携帯型端末に前記位置表示タグが保持する位置情報を読み取る読み取り手段を配備する。かかる構成により、管理員は巡回点検時に携帯型端末を用いて位置表示タグの位置情報を読み出し、観測データを入力することができる。このため、その観測データは、得られた位置を示す位置情報とともに観測データベースに記憶される。

したがって（１）によれば、観測データを位置情報に応じて整理して水処理プラントの運転管理状況を診断でき、診断精度を向上できる。また、計測データ、観測データ、および位置情報がそれぞれ複数ある場合に、これらを互いに組合せたデータ（組合せデータ）に基づいて診断を行うことで、異常原因が複数ある場合でも異常の有無や原因をより的確に判断できる。

本発明によれば、超純水製造用の水処理プラントのような複雑な構成を有する水処理プラントであっても、迅速かつ的確に運転状況を診断できる。このため、水処理プラントの異常を早期に発見して、運転停止につながる不具合の発生を予防できる。

次に、図面を用いて本発明について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る水処理プラントの運転管理装置（以下、単に「管理装置」）１の構成を示す模式図である。

管理装置１は、水処理プラント（以下、単に「プラント」）１００に取り付けられた計測機構１０、管理員５０が携帯する携帯型端末３０、および計測機構１０と携帯型端末３０から送信される情報を記憶してプラントの運転状況を診断するコンピュータ２０を含む。本実施形態では、管理装置１は位置表示タグ４０としてのバーコードをさらに含む。プラント１００は、複数の水処理機器と、これら水処理機器を接続する複数の配管とを含んで構成されている。図１では、水処理機器として凝集沈殿装置１１０、活性炭塔１１１を含むプラント１００の一部分が示されている。凝集沈殿装置１１０は、凝集剤を貯留する凝集剤貯槽１１０Ａおよび沈殿槽１１０Ｂを含む。

計測機構１０は、プラント１００の稼動状態を測定する計測手段１５および伝送手段１６を備える。計測手段１５としては、各種工業計器類が挙げられ、具体的には流量計、圧力計、ｐＨ計、および界面計等が挙げられる。計測手段１５としては、特に、自動で所定の計測を行い、得られたデータ（計測データ）を電子情報として出力して自動送信する自動送信機能を備える計器を用いる。伝送手段１６は、計測手段１５から出力された計測データをコンピュータ２０に伝送する通信回線で構成される。「通信回線」には固定電話の電話回線のような有線の伝送路で構成されるもののみならず、無線の伝送路で構成されるものも含むものとする。

本実施形態では、凝集剤貯槽１１０Ａ、沈殿槽１１０Ｂ、および活性炭塔１１１から流出する活性炭処理水が流れる配管１２２のそれぞれに計測機構１０が取り付けられている。具体的には、凝集剤貯槽１１０Ａには、計測手段１５として槽内の凝集剤の貯留レベルを計測する液面計と、伝送路としての電話回線とを備える計測機構１０が設けられている。沈殿槽１１０Ｂには、伝送路としての電話回線と、計測手段１５としての界面計とを備える計測機構１０が設けられている。また、配管１２２に取り付けられた計測機構１０は、計測手段としての流量計と伝送路としての電話回線を備える。

沈殿槽１１０Ｂと配管１２２には、位置表示タグ４０としてバーコードも取り付けられている。位置表示タグ４０は、バーコードに限定されず、プラント１００内での位置を表示する部材であればよく、例えば位置を示す番号等を表示した札であってもよい。ただし、プラント１００は構成が複雑であり、位置情報の入力ミスを防ぐため、読み取り器で位置情報が読み出される、バーコード、ＩＣチップ、および無線チップ等を位置表示タグとすることが好ましい。

位置表示タグ４０に保持された位置情報は、携帯型端末３０に配備された読み取り手段３８により読み出される。図２は、携帯型端末３０の構成を示す模式図である。携帯型端末３０は、データ等の情報の入出力を制御する制御装置を備えるＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等の小型コンピュータであってよい。携帯型端末３０は、読み取り手段３８の他に、管理員５０がプラント１００を巡回点検する際に得た観測データを入力する観測データ入力手段３２と、観測データを伝送する観測データ伝送手段３４と、コンピュータ２０から出力された診断結果を受けて表示する表示手段３６を備える。

観測データ入力手段３２は、キーボード等の入力装置であり、本実施形態ではテンキーで構成されている。観測データ伝送手段３４は、計測機構１０の伝送手段１６と同一構成とできるが、無線の伝送路を介してデータを送信する構成であることが好ましい。本実施形態では、観測データ伝送手段３４は、電波発生装置で構成されており無線の伝送路を介して観測データを送信する。表示手段３６は、電子データとして携帯型端末３０に送られた診断結果を文字または絵として表示できる機器であれば特に限定されず、例えばブラウン管（ＣＲＴ）、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）等で構成できる。

読み取り手段３８は、位置表示タグ４０の位置情報を光学的、または電気的に読み出す読み出し器であり、位置表示タグ４０の種類に応じて選択する。本実施形態では位置表示タグ４０としてバーコードを用いていることから、バーコードの位置情報を光学的方法で読み出すバーコードリーダを読み取り手段３８としている。

図３は、コンピュータ２０の構成を示す模式図である。コンピュータ２０は、診断手段を構成する処理装置２２と、記憶手段としての記憶装置２４とを含む。上述した計測機構１０と、携帯型端末３０の観測データ入力手段３２および観測データ伝送手段３４は、コンピュータ２０の入力手段として機能する。また、計測機構１０の伝送手段１６および携帯型端末３０の観測データ伝送手段３４は、通信手段として機能する。さらに、携帯型端末３０の表示手段３６は、コンピュータ２０から出力された出力情報（診断結果）を表示する表示装置として機能する。

本発明では、携帯型端末３０により観測データが入力および送信されることから、観測データ等を記憶してプラント１００の運転状況を機械的に判断するコンピュータ２０は、プラント１００から離れた場所に設置することができる。ただし本発明において、コンピュータ２０は、プラント１００が設置されている施設内、あるいはプラント１００に近接する施設に設けることは排除されない。

記憶装置２４は、各種データベース等のファイル、およびプログラムコード等を記憶する。記憶装置２４の具体例としては、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスク等が挙げられる。本発明において記憶装置２４に記憶されているデータベースには、計測データベース２４Ａ、観測データベース２４Ｂ、および運転データベース２４Ｃが含まれる。計測データベース２４Ａには、計測機構１０から送られた計測データが時系列に記録され、複数の計測データが所定時間、記憶される。観測データベース２４Ｂには、携帯型端末３０に入力された観測データが時系列に記憶され、複数の計測データが所定時間、記憶される。

本実施形態では、プラント１００の複数の位置で管理員５０により収集され携帯型端末３０に入力された観測データと、携帯型端末３０の読み取り手段３８で読み出された位置情報とが実質的に同時にコンピュータ２０に送られる。このため、本実施形態の観測データベース２４Ｂには、読み取り手段３８で読み出された位置情報と観測データとが互いに関連付けられて記憶されている。具体的には、図４に示すように観測データがデータ取得位置ごとに振り分けられて配列されて記憶される例が挙げられる。

運転データベース２４Ｃには、プラント１００の運転状況を判断するための診断用データが並べられた診断用データテーブルが記憶されている。診断用データとしては、過去の計測データおよび観測データがこれらのデータ取得時におけるプラント１００の運転状況を示す情報と関連付けられたデータ、計測データと観測データについてあらかじめ正常値として設定した管理値がプラント１００の運転状況を示す情報と関連付けられたデータ、計測データおよび観測データの変動パターンとプラント１００の運転状況を示す情報とを関連付けたデータ等が挙げられる。

図５および図６は、運転データベース２４Ｃを構成する診断用データテーブルの一例を示す。運転データベース２４Ｃには、図５に示すように計測データ、観測データ、および位置情報が互いに関連付けて並べられたデータテーブル、および、図６に示すように互いに組み合わされたこれらの情報から導かれるプラントの運転状況に関する情報が記録されたデータテーブルがあらかじめ記憶されている。

処理装置２２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）で構成される。処理装置２２には、入出力制御デバイスと演算処理デバイスとが含まれ、本発明における診断手段を構成する。具体的には、入出力制御デバイスは、計測機構１０および携帯型端末３０から送られたデータを記憶装置２４に記憶させる。演算処理デバイスは、入出力制御デバイスを介して記憶装置２４に記憶された演算処理プログラム等を読み込み、計測データ、および観測データを処理し、記憶装置２４に記憶された運転データベース２４Ｃと比較する等して診断結果を得る。

次に、上記管理装置１によるプラント１００の運転管理方法について、図７に示すフロー図を参照して説明する。本発明では、計測機構１０から得られる計測データと、管理員５０が収集する観測データとに基づき、プラント１００の運転管理が行われる。具体的には、計測機構１０が予め定められた時間間隔（例えば１時間ごと）で所定の計測を行い、計測値を電子化した計測データを、伝送手段１６を介してコンピュータ２０に自動送信する。一方、管理員５０によるプラント１００の巡回点検中に収集された観測データは、携帯型端末３０に入力され、コンピュータ２０に送信される。

具体的には、管理員５０はプラント１００の巡回点検に携帯型端末３０を携行し、所定の点検位置で位置表示タグ４０に保持された位置情報を読み取り手段３８で読み出すとともに、手分析で計測した手計測データや視覚により確認した情報（感覚データ）等の観測データを観測データ入力手段３２に入力する。感覚データとしては、例えば沈殿槽１１０Ｂ等において視認される液体等の色および着色度合い、配管の水漏れの有無および程度、異常音の有無および程度、異臭の有無、程度および種類、配管、水処理機器、およびポンプ等の温度等が挙げられる。

観測データの中でも感覚データは、計器で計測された計測データに比して客観性は高くない。一方、計器による計測で得られるデータは、客観性は高いものの計器計測されるデータのみに基づく運転管理では、計器計測が困難な情報を活用できない。一方、本発明により計測データとは質的に異なる感覚データを計測データとを組み合わせることで、プラント１００の異常をより正確かつ迅速に検知できる。

上述した入力処理ステップＳ１によりコンピュータ２０に送られた計測データおよび観測データは、処理装置２２を介して必要に応じて処理され、記憶装置２４の計測データベース２４Ａまたは観測データベース２４Ｂに、好ましくは位置情報とともに記憶される。このデータ記憶処理ステップＳ２においては、計測データベース２４Ａおよび観測データベース２４Ｂには、所定量のデータが時系列に沿って記録され、所定の時間記憶されることが好ましい。

次に、コンピュータ２０に送信、記憶された計測データ、および観測データが処理装置２２により処理され、プラント１００の運転状況が診断される診断処理ステップＳ３が実施される。診断処理ステップＳ３では、図６に示すように、計測データ、観測データおよび位置情報が互いに組み合わされたデータ（組合せデータ）が、プラント１００の運転状況を示す情報と関連付けられた診断用データを用いることが好ましい。このように、計測データ、観測データ、および位置情報を互いに組み合わせた組合せデータを用いることにより、プラント１００の運転情報をより詳細に解析し、診断精度を高めることができる。

診断処理ステップＳ３に続き、診断結果を処理装置２２から出力する診断結果出力処理ステップＳ４が実行される。出力された診断結果は、観測データ伝送手段３４を介して携帯型端末３０に送信され、表示手段３６に表示される。本発明では、観測データをコンピュータ２０により情報処理することから、携帯型端末３０に観測データ等が入力されてから、診断結果が表示手段３６に表示されるまでの所要時間（図７の入力処理ステップＳ１の完了から出力処理ステップＳ４の完了まで）は数秒程度であり、管理員５０は観測データを入力した現場で診断結果を確認できる。このため本発明によれば、プラント１００の異常またはその兆候の有無を巡回点検現場で確認でき、従来であれば巡回点検中には認知できなかった異常の兆候に対処することができる。この結果、プラント１００の不具合の発生の事前防止の精度を高めることができ、とりわけ不具合発生による運転停止により被る損害が大きい超純水製造用の水処理プラントの運転の安定化に寄与できる。

このように、本発明によれば水処理プラントの異常を認知し、対処するまでの時間を短縮できる。

本発明は、半導体製品の製造等の際に利用される超純水を製造する超純水製造装置のような、水処理プラントの運転管理に用いることができる。

本発明の一実施形態に係る水処理プラントの運転管理装置の構成を示す模式図である。 前記実施形態に係る管理装置の携帯型端末の構成を示す模式図である。 前記実施形態に係る管理装置のコンピュータの構成を示す模式図である。 前記実施形態に係る管理装置の記憶手段に記憶された観測データベースの一例を示す。 前記実施形態に係る管理装置の記憶手段に記憶された運転データベースの一例を示す。 前記実施形態に係る管理装置の記憶手段に記憶された運転データベースの他の一例を示す。 前記実施形態に係る管理装置による処理手順図である。

符号の説明

１ 水処理プラントの運転管理装置
１０ 計測機構
１５ 計測手段
１６ 伝送手段
２０ コンピュータ
２２ 処理装置（診断手段）
２４ 記憶装置（記憶手段）
２４Ａ 計測データベース
２４Ｂ 観測データベース
２４Ｃ 運転データベース
３０ 携帯型端末
３２ 観測データ入力手段
３４ 観測データ伝送手段
３６ 表示手段
３８ 読み取り手段
４０ 位置表示タグ
５０ 管理員
１００ 水処理プラント

Claims (1)

1. 水処理機器および配管を備える超純水製造用の水処理プラントの運転管理装置であって、
   前記水処理機器および前記配管の少なくとも一方に設けられ前記水処理プラントの稼動状態を計測して自動管理により収集される計測データを出力する計測手段、および前記計測データを伝送する伝送手段を備える計測機構と、
   前記計測データが記録される計測データベース、前記水処理プラントの管理員による観測により得られた観測データが記録される観測データベース、および前記水処理プラントの運転状況を診断するための診断用データが記憶された運転データベースを含む記憶手段、並びに、前記計測データおよび前記観測データを前記診断用データと比較して前記水処理プラントの運転状況を診断して診断結果を出力する診断手段を含むコンピュータと、
   前記観測データを入力する観測データ入力手段、前記観測データを前記記憶手段に伝送する観測データ伝送手段、および前記診断手段から出力された前記診断結果を表示する表示手段を備える携帯型端末と、
   前記水処理機器および前記配管の少なくとも一方に取り付けられ、位置情報を有する位置表示タグと、を含み、
   前記携帯型端末は、前記位置表示タグの位置情報を読み取る読み取り手段をさらに備え、
   前記観測データは、液体の色および着色度合い、配管の水漏れの有無および程度、異常音の有無および程度、異臭の有無、程度および種類、配管、水処理機器、およびポンプの温度を観測し、前記読み取り手段により読み取られた位置情報とともに前記観測データベースに記録され、
   前記診断手段は、前記位置情報、前記計測データ、および前記観測データを互いに組み合わせたデータに基づいて診断結果を出力し、
   前記観測データ入力手段には、前記管理員の視覚、触覚、聴覚、または嗅覚により得られる情報が入力される水処理プラントの運転管理装置。

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