JPWO2012118067A1 - エネルギー管理方法およびそのシステム並びにgui方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2011年2月28日に出願された日本国特許出願第2011−042413号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、地球温暖化を防止するための温室効果ガスの削減と、限りある資源を有効利用することが強く求められている。そこで、電気、燃料、蒸気、熱、圧縮空気などの各種エネルギーを使用するのにあたり、これらのエネルギーをより効率よく利用するために、様々なエネルギー管理技術が提案され、実用化されている。
なお、以下の説明において、「エネルギー」とは、ISO50001の定義と同様に、電気、燃料、蒸気、熱、圧縮空気およびその他類似の媒体をいう。
「機器」とは、器具、器械、機構の総称である。モータやポンプなどが機器の例である。
「デバイス」とは、特定の機能を有す装置、器具である。設備や機器の構成物として用いられる。蒸気流量センサーやバルブなどが例としてあげられる。
はじめに、ステップS1において、GUI表示操作部5bに設けられている設定GUI画面を介して、オペレータが、エネルギー管理対象とする設備の定義を行う。設定GUI画面は、GUI表示操作部5bに設けられており、どこまでの設備をひとまとまりとするか、すなわち前述のバウンダリとして定義するかをグラフィカルに定義するための画面である。この設定GUI画面により、設備の名称、運転ステータス、時間スケジューリングなどの登録、変更、削除が行える。この定義機能により、設備毎、生産銘柄毎、運転ステータス毎のタイムチャートが完成する。
・変数の数
・変数名称と単位
・パラメータ数
・パラメータ名称と単位
・エネルギーとの関係式(変数、パラメータ)
・パラメータ自動調整の有無
・パラメータ自動調整条件(銘柄、一定周期、条件合致など複数の条件選択可能)
・実績値取得期間
・計画生産時間(POT:Production order time / order duration):あらかじめ生産計画で設定する生産時間。
・実行生産時間(TPT:Throughput time / Execution time):生産開始から終了までの生産活動を行っている時間。
・生産時間(BT:Busy time):1回(ロット)の生産運転に費やされた時間。
・装置稼働時間(PCT:Process time):アウトプットにかかわらず生産に使用する装置の稼働時間。
・生産寄与時間(PDT:Production time / Main usage time):製品となるアウトプットを生産した時間。
・装置セットアップ時間(ESUT:Effective setup time):生産のために装置をセットアップする時間。
・搬送時間(TT:Transportation time):装置間の搬送あるいは倉庫からの搬送時間。
・待機時間(WT:Wait time / set aside time):脇置き時間、次工程搬送待ち時間。
・遅延時間(DeT:Delay time):故障、欠陥により装置を止めた時間。
さらに、これらの相互関係は下記のように定義される。
・実行生産時間TPT=Σ(生産時間BT+搬送時間TT+待機時間WT)
・生産時間BT=装置稼働時間PCT+遅延時間DeT
・装置稼働時間PCT=生産寄与時間PDT+装置セットアップ時間ESUT
各時間帯iごとに(3)式のN元連立方程式を解いて偏回帰係数αn(i)を求めることができる。
ツリー構造への分解は、設備の管理という側面では実際の設備構成に合わせて詳細化するほうが好ましいが、エネルギー管理の側面では、計測の容易性やエネルギー使用量の大きさで分解の程度を決める。
A:変数とエネルギーの関係の統計値を用い、移動平均、総平均などで自動的に推定モデル(設備エネルギー特性)を修正する。
B:指定した条件成立後から、指定した条件成立までの期間のワンショットデータを用いて、ステータスごとの設備エネルギー特性を算出して推定モデルを自動的に修正する。
C:指定した条件成立後から、指定した条件成立までの期間の時系列データの統計値を用いて自動的に推定モデルを修正する。ただし、時間を変数として設備エネルギー特性が変化する場合に適用する。
2)手動修正
過去のトレンドデータを用い、指定した期間のデータを用いて推定モデルの修正を行う。
1)比率(単位時間当たりのエネルギー使用量(およびエネルギー供給量)の比(例:kW/kW)
2)エネルギー削減量の絶対量(例:kWh)
1)定義された偏差を上回った場合
2)定義された比較タイミングで比較
以上、本発明の好適な実施形態について説明し例証したが、これらはあくまで発明の例示であって限定的に考慮されるべきものではなく、追加、削除、置換及び他の変更は本発明の範囲を逸脱しない範囲で可能である。即ち、本発明は前述した実施形態により限定されるものではなく、以下のクレームの範囲により限定されるものである。
1a エネルギー生成設備(エネルギー管理対象物)
1as 監視制御システム(監視部)
1b エネルギー分配設備(エネルギー管理対象物)
1bs 監視制御システム(監視部)
2 エネルギー需要設備(エネルギー管理対象物)
2s 監視制御システム(監視部)
3 通信ネットワーク
4 外部情報入力部
5 エネルギー管理装置
5a 設備外部情報インターフェース部
5b GUI表示操作部
5c 一次情報インターフェース部
5d 生産スケジュール取得部
5e 生産スケジュール格納部
5f 設備エネルギー特性生成部(推定モデル定義部)
5g 設備情報取得部
5h 設備情報格納部
5i 外部変動因子情報取得部
5j 外部変動因子情報格納部
5k 設備エネルギー特性調整部(推定モデル修正部)
5m 設備実績値格納部
5n 設備エネルギー特性検証部
5p 二次情報インターフェース部
5q 設備エネルギー特性合成部
5r 推定モデル格納部
Claims (21)
- エネルギー管理対象物を特定するステップと、
前記エネルギー管理対象物の時間遷移しうるステータスをモニタリングするステップと、
前記エネルギー管理対象物の少なくとも1つのステータスに対応する、前記エネルギー管理対象物の稼動に伴うエネルギー消費量およびエネルギー変換量を推定するための少なくとも1つの推定モデルを定義するステップと、
を含む、エネルギー管理方法。 - 前記推定モデルを定義するステップは、前記エネルギー管理対象物の複数の異なるステータスの各々に対応する、複数の前記推定モデルを定義するステップである、請求項1に記載のエネルギー管理方法。
- 前記複数の推定モデルに基づいて、前記エネルギー管理対象物の稼動に伴うエネルギー消費量およびエネルギー変換量を推定するステップ
を更に含む、請求項2に記載のエネルギー管理方法。 - 前記エネルギー管理対象物は、デバイス、機器、装置、設備、施設、工程ライン、工場の少なくとも1つを含む、請求項1に記載のエネルギー管理方法。
- 前記エネルギー管理対象物を、複数のバウンダリに分割するステップ、
を更に含み、
前記モニタリングするステップは、前記複数のバウンダリのうち少なくとも1つの時間遷移しうるステータスをモニタリングし、
前記推定モデルを定義するステップは、前記バウンダリの少なくとも1つのステータスに対応する、少なくとも1つの推定モデルを定義する、
請求項1に記載のエネルギー管理方法。 - 前記推定モデルを、前記複数の異なるステータスの各々におけるエネルギー消費量およびエネルギー変換量の少なくとも1つの実測値に基づき修正するステップ、
を更に含む、請求項1に記載のエネルギー管理方法。 - 前記推定モデルを修正するステップは、
前記推定モデルの自動修正の可/否の選択をすることと、
前記推定モデルの修正の履歴を複数保存し、修正前の前記推定モデルの選択を可能とすることと、
を含む、請求項6に記載のエネルギー管理方法。 - 設備の1つのステータスに対応する前記推定モデルを、銘柄ごとに分けて定義することを特徴とする、請求項2に記載のエネルギー管理方法。
- 前記推定モデルは、異なる設備のバウンダリを二個以上関連付けて合成される複合モデルであることを特徴とする、請求項1に記載のエネルギー管理方法。
- 稼動することによりエネルギーを消費または変換するエネルギー管理対象物のエネルギー消費量およびエネルギー変換量を実測し、前記エネルギー管理対象物の時間遷移しうるステータスをモニタリングする監視部と、
前記エネルギー管理対象物の少なくとも1つのステータスに対応する、前記エネルギー管理対象物の稼動に伴うエネルギー消費量およびエネルギー変換量を推定するための少なくとも1つの推定モデルを定義する推定モデル定義部と、
前記推定モデルを格納する推定モデル格納部と、
前記推定モデル格納部に格納されている前記推定モデルを、前記エネルギー管理対象物の稼動に伴う前記エネルギー消費量および前記エネルギー変換量に基づき修正し、前記推定モデル格納部に格納する推定モデル修正部と、
を備える、エネルギー管理装置。 - 前記監視部は、前記エネルギー管理対象物を分割することによって生成される複数のバウンダリの各々のエネルギー消費量およびエネルギー変換量を実測し、前記複数のバウンダリの各々の時間遷移しうるステータスをモニタリングし、
前記推定モデル定義部は、前記複数のバウンダリの各々の少なくとも1つのステータスに対応する、前記複数のバウンダリの各々の稼動に伴うエネルギー消費量およびエネルギー変換量を推定するための少なくとも1つの推定モデルを定義し、
前記推定モデル修正部は、前記推定モデルを、前記複数のバウンダリの各々の稼動に伴う前記エネルギー消費量および前記エネルギー変換量に基づき修正し、前記推定モデル格納部に格納する、
請求項10に記載のエネルギー管理装置。 - エネルギー生成設備、エネルギー分配設備、エネルギー需要設備、の中から、複数のエネルギー管理対象物を特定するステップと、
前記エネルギー管理対象物の時間遷移しうるステータスをモニタリングするステップと、
前記エネルギー管理対象物の1つのステータスに対応する推定モデルを定義するステップと、
定義された前記推定モデルに基づいて、前記エネルギー管理対象物の稼動に伴うエネルギー消費量およびエネルギー変換量を推定するステップと、
前記エネルギー需要設備を含む第1のバウンダリと、前記エネルギー生成設備およびエネルギー分配設備の少なくとも1つを含む第2のバウンダリと、を互いに関連付けて表示する表示ステップと、
を含む、エネルギー管理システムのGUI方法。 - 前記表示ステップにおいて、一次情報である過去の設備エネルギー値と、前記一次情報にもとづいて加工または生成された二次情報と、が分別して表示される、
請求項12に記載のエネルギー管理システムのGUI方法。 - 前記表示ステップにおいて、前記一次情報のみを扱う第1の表示・操作用ウィンドウ画面と、前記二次情報のみを扱う第2の表示・操作用ウィンドウ画面と、が系統分けて表示される、
請求項13に記載のエネルギー管理システムのGUI方法。 - 前記表示ステップにおいて、前記ステータスが、動的な状態遷移図で表示される、
請求項12に記載のエネルギー管理システムのGUI方法。 - 前記動的な状態遷移図は、前記エネルギー管理対象物のバウンダリ内設備と対応させた階層構造のバブルチャートである、
請求項15に記載のエネルギー管理システムのGUI方法。 - 前記バブルチャートは、
前記エネルギー対象物の稼動に伴い時間軸上を推移するそれぞれの前記設備ステータスに対応する入力定義および/または出力表示を行うバブルと、
任意の前記バブル間を接続してこれらの設備ステータス間で遷移経路を特定する状態移行ルートと、
を含み、
前記状態移行ルートは、前記任意の設備ステータス間の移行期間中の状態を、境界条件として定義できる、
請求項15に記載のエネルギー管理システムのGUI方法。 - 前記エネルギー管理対象物は、生産スケジュール情報に基づいて稼動し、
前記推定モデルおよび前記生産スケジュール情報に基づいて将来の前記エネルギー消費量および前記エネルギー変換量を推定するステップ、
を更に含む、請求項1に記載のエネルギー管理方法。 - 生産スケジュールに基づいて稼動し、稼動することによりエネルギーを消費および変換する、エネルギー管理設備と、
前記エネルギー管理設備の時間遷移しうるステータス、エネルギー消費量およびエネルギー変換量をモニタリングする監視部と、
外部情報を取得して出力する外部情報入力部と、
前記外部情報に基づいて、前記エネルギー管理設備における前記エネルギー消費量および前記エネルギー変換量を管理するためのエネルギー管理装置と、
を備える、エネルギー管理システムであって、
前記エネルギー管理装置は、
前記生産スケジュール情報を格納する、生産スケジュール情報格納部と、
前記エネルギー管理設備の設備情報を格納する、設備情報格納部と、
前記外部情報入力部が取得した前記外部情報を格納する、外部変動因子情報格納部と、
前記監視部から前記エネルギー管理設備のエネルギー消費量およびエネルギー変換量を設備実績値として受信して格納する、設備実績値格納部と、
前記エネルギー管理対象物を複数のバウンダリに分割するバウンダリ設定部と、
前記生産スケジュール情報、前記設備情報、前記設備実績値に基づき、前記複数のバウンダリの各々における、少なくとも1つの前記ステータスに対応する、エネルギー消費量およびエネルギー変換量を推定するための複数の推定モデルを定義する、推定モデル定義部と、
前記設備実績値および前記外部情報に基づき、前記複数の推定モデルを修正する、推定モデル修正部と、
前記推定モデル修正部で修正された前記複数の推定モデルを合成してGUIで表示する、GUI表示部と、
を備える、エネルギー管理システム。 - 前記GUI表示部は、前記推定モデルおよび前記生産スケジュール情報に基づいて、将来の前記エネルギー消費量および前記エネルギー変換量を推定して表示する、
請求項19に記載のエネルギー管理システム。 - 比較の基準となるベースライン期間の、任意の前記バウンダリのエネルギー消費量および前記エネルギー変換量とこれらのエネルギーに関連する変数の関係と、報告期間の前記バウンダリのエネルギー消費量およびエネルギー変換量とこれらのエネルギーに関連する変数の関係とを比較した性能指標をGUI表示する、請求項19に記載のエネルギー管理システム。
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