JP7138621B2 - Kpi性能分析のための無拘束の従属変数によるmpc - Google Patents
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Description
[0044]例えば、図3において表される脱ブタン塔プロセスのためのシミュレーションフローシート300を考える。脱ブタン塔プロセスは、軽い液化石油ガス(LPG)成分を混合ナフサストリームから分離する多くの精油所において一般的な蒸留プロセスである。図4は、いくつかのKPI UDVを含むKPIを有して使用される例示MPC制御戦略を示している脱ブタン塔プロセスのための例示MPC制御概要図を示す。
操作変数MV1として、ユニット送り速度。
制御変数CV1として、オーバーヘッド製品品質。
制御変数CV2として、最低製品品質。
1. MPCコントローラ情報(例えば、他のコントローラMV及びCVの値及びオペレータ入力による限度、オプティマイザ構成(コントローラ状態)を用いて、それぞれのKPIのいずれかがそれらの目標(制限又は範囲)を上回るか下回って実行している理由を診断する(根本原因を見つける)のを助けることができる。
2. KPIの将来の値は予測されて(軌道)、その結果、KPIが短期的に著しく変化することが予測される(将来の値)かどうか、オペレータはリアルタイムに自動的に警告を受けることができ、可能な是正処置を先制して取ることができる。
劣った(又は上回っている)KPI性能の原因を分析することは、後述するように複数ステッププロセスとして実装することができる。
ステップ1 予測品質:
[0047]第1のステップは、各KPI値がMPCモデルによって良好に予測されるかどうかの評価を含むことができる。一般のMPC制御変数の予測品質を分析する技術は、十分に確立されていて、ハネウェルのPROFIT EXPERTツールセットなどの市販の製品で実行されるようになった。このアプローチは、MPCコントローラ及び他の外部変数の範囲内で変数の変化に対する予測MPCモデルバイアスの評価を必要とする。MPCモデルが劣っている(KPI対して大きいバイアスがある)場合、ハネウェルのPROFIT STEPPER及びPROFIT SUITE ENGINEERING STUDIOなどのステップテストツールを用いたモデル更新ワークフローを、MPCモデルの性能を高めるために用いることができる。MPCモデルが劣っている可能性がある理由は、それがプロセスの挙動における変化を反映しないか又は不完全である、すなわち、すべての影響要因を含むというわけではないからである。既知のツールを用いて、データヒストリアン212に格納される履歴データから影響しているプロセス変数を捜すことができ、それからステップテストツールによってそれを精緻化することができる。
ステップ2 KPIターゲット偏差の根本原因の判定:
[0048]KPIの偏差の原因をその目標値又は範囲から判定するために従うことができるいくつかの逐次的ステップがある。
ステップ2a:チェックカムは、KPIがオペレータ又はエンジニア入力した制限に対して固定された時のパーセンテージそして、MPCコントローラ限度が全体のKPI限度と整合しているかどうかについて決定するために実行される。例えば、Error! Reference source not found.3において、送り速度(MV1)及び2つの品質KPI(CV1及びCV2)は、関連した限度を有する。このリアルタイム図(時間内の1つの瞬間のMPCコントローラのスナップショット)において、それらは、それらの限度によって制限されていない。しかしながら、KPI集積期間にわたって、それらは、時間のいくらかのパーセンテージの間に限界に達することがあり得る。
1. MPCコントローラ経済学(線形プログラム及び二次プログラム加重)が、間違った(集積されたKPI目標から離れた)方向にKPIを移動するように構成されていた。
2. MPCコントローラ経済学が、CV及びMVを(より大きな経済価値によって)それらの目標の方へ移動するために、そのオプティマイザが、1つ又は複数のKPIを間違った方向に移動することによってより多くのお金を得ることができると算出したようになっている。単純な例としては、加工工場が完売であるときには、より多くの製品を生産する(より多くの送り速度を消費する)インセンティブが、消費される全エネルギー又は消費される特定のエネルギーさえ減らすインセンティブより強いということである。しかしながら、主要な最適化ハンドル(生産速度の最大化に関する)が、生産速度がさらに増加することができないようなそれらの制約にぶつかる場合、二次的な目標、例えばいかなる増加的な特定のエネルギー使用量も減らすことが、効果を示し始め得る(すなわちいかなる増加的な特定のエネルギー使用量も減らす)ことに留意されたい。
3. 別の、コントローラの中の関連した変数が、好ましい方向にKPIを移動することから、MPCコントローラを拘束している。
Objcostは、コストベースの目的関数の値である:
ステップ3:集積及び閾値処理
[0057]分析におけるいくつかのステップはリアルタイム情報を使用して、KPIがその集積された目標から離れて拘束されている理由を評価する。通常、これらの理由はKPIレポート期間にわたって集積されることを必要とし、そして、それらのパーセンテージ適用可能性及びKPI性能上の問題の原因として報告される最上位の理由に関してランクを付けられる。
Claims (6)
- 工業プロセスのための動的モデル予測制御(MPC)プロセスモデルを提供する(101)ステップであって、前記MPCプロセスモデルは、前記MPCプロセスモデルを格納するメモリ(211b)を有するプロセッサ(211a)によって実装される、MPCコントローラのための複数の操作変数(MV)及び複数の制御変数(CV)を含み、前記MPCプロセスモデルは、前記工業プロセスのための少なくとも1つの重要業績評価指標(KPI)を含み、前記KPIは、前記MPCコントローラの中の限度で拘束されない少なくとも1つの第1のKPIと前記MPCコントローラの中の前記限度で拘束される少なくとも1つの第2のKPIとを含む、ステップと、
前記少なくとも1つの第1のKPIの将来の軌道及び前記少なくとも1つの第1のKPIが安定する定常状態(SS)値を推定する(102)ステップと、
前記将来の軌道及び前記SS値を用いて、前記複数のCV及び前記複数のMVから選択される重要プラント操作変数と前記少なくとも1つの第1のKPIの間の動的関係を決定する(103)ステップと、
前記工業プロセスの操作の間における前記少なくとも1つの第1のKPIの性能の問題又は前記性能を上回ることの少なくとも1つの原因を、前記MVの少なくとも一部に対する前記動的関係及び現在の値から識別するために、前記少なくとも1つの第1のKPIの性能を分析する(104)ステップと
をコンピュータに実行させるプログラムを格納したコンピュータ可読媒体であって、
前記動的関係を決定するステップは、
何が前記少なくとも1つの第1のKPIをKPI目標を満たす方向に移動することから引き止めているかを判定するために、前記少なくとも1つの第1のKPIの性能を検討するステップと、
上下の境界の中で理想操作ポイントを算出して、前記MPCコントローラを該操作ポイントに方向づけるステップと、
前記少なくとも1つの第1のKPIが短期的に著しく変化することが予測される場合にオペレータにリアルタイムに自動的に警告するために、性能の不整合に基づいて、問題の原因を識別して、いつ前記少なくとも1つの第1のKPIがその目標から逸脱させられているかを特定するステップと
を含む、コンピュータ可読媒体。 - 前記問題の前記原因を識別するステップは、前記複数のMVのうちいずれが前記少なくとも1つの第1のKPIに変化を引き起こしているかを識別するステップを含む、請求項1に記載のコンピュータ可読媒体。
- 前記MPCコントローラの中の前記限度で固定された前記少なくとも1つの第2のKPIの性能を分析して、該限度が前記KPI目標に整合していない場合、不整合にフラグを立てるステップをさらに含む、請求項1に記載のコンピュータ可読媒体。
- モデル予測制御(MPC)コントローラであって、
プロセッサであって、複数の操作変数(MV)及び複数の制御変数(CV)を含む、工業プラント(205)で動く工業プロセスのための動的MPCプロセスモデルを実装するために前記プロセッサによって実行される少なくとも1つのアルゴリズムを格納するメモリを有し、前記MPCプロセスモデルは、前記工業プロセスのための少なくとも1つの重要業績評価指標(KPI)を含み、前記KPIは、前記MPCコントローラの中の限度で拘束されない少なくとも1つの第1のKPIと前記MPCコントローラの中の前記限度で拘束される少なくとも1つの第2のKPIとを含む、プロセッサ
を備え、
前記MPCプロセスモデルは、
前記少なくとも1つの第1のKPIの将来の軌道及び前記少なくとも1つの第1のKPIが安定する定常状態(SS)値を推定し、
前記将来の軌道及び前記SS値を用いて、前記複数のCV及び前記複数のMVから選択される重要プラント操作変数と前記少なくとも1つの第1のKPIの間の動的関係を決定し、
前記動的関係を決定することは、
何が前記少なくとも1つの第1のKPIをKPI目標を満たす方向に移動することから引き止めているかを判定するために、前記少なくとも1つの第1のKPIの性能を検討することと、
上下の境界の中で理想操作ポイントを算出して、前記MPCコントローラを該操作ポイントに方向づけることと、
前記少なくとも1つの第1のKPIが短期的に著しく変化することが予測される場合にオペレータにリアルタイムに自動的に警告するために、性能の不整合に基づいて、性能における問題の少なくとも1つの原因を識別して、いつ前記少なくとも1つの第1のKPIがその目標から逸脱させられているかを特定することと
を含む、モデル予測制御(MPC)コントローラ。 - 前記MPCプロセスモデルは、前記工業プロセスの操作の間における前記性能の問題又は前記性能を上回ることのうちの少なくとも1つの原因を前記MVの少なくとも一部に対する前記動的関係及び現在の値から識別することを含む、前記少なくとも1つの第1のKPIの性能を分析することをさらに提供する、請求項4に記載のMPCコントローラ。
- 前記動的関係を決定することは、前記MPCコントローラの中の前記限度で固定された前記少なくとも1つの第2のKPIの性能を分析して、該限度が前記KPI目標に整合していない場合、不整合にフラグを立てることをさらに含む、請求項4に記載のMPCコントローラ。
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