特許 5924876 貯蔵タンク内の材料特性を特定するためのマルチゾーンモデリングのための方法およびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5924876

(24)【登録日】2016年4月28日

(45)【発行日】2016年5月25日

(54)【発明の名称】貯蔵タンク内の材料特性を特定するためのマルチゾーンモデリングのための方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20160516BHJP

【ＦＩ】

   G05B23/02 302V

【請求項の数】12

【外国語出願】

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2011-114712(P2011-114712)

(22)【出願日】2011年5月23日

(65)【公開番号】特開2011-248886(P2011-248886A)

(43)【公開日】2011年12月8日

【審査請求日】2014年5月20日

(31)【優先権主張番号】61/347208

(32)【優先日】2010年5月21日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/103432

(32)【優先日】2011年5月9日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】512132022

【氏名又は名称】フィッシャー−ローズマウント システムズ，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100085279

【弁理士】

【氏名又は名称】西元 勝一

(72)【発明者】

【氏名】テレンス エル．ブレビンズ

(72)【発明者】

【氏名】ウィルヘルム ケー．ウォイズニス

(72)【発明者】

【氏名】クリストファー ジェイ．ウォレク

【審査官】 稲垣 浩司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２６３４８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プロセス制御プラントのミキサー非搭載貯蔵タンクにおける供給原材料の特性を特定するための方法であって、
タンク投入口の位置に基づいて新しい原料ゾーンの位置を決定することと、
データ構造の中の前記新しい原料ゾーンの表現に旧原料ゾーンの原料特性値を適用することと、
タンク排出口に対する貯蔵タンクレベル測定値に基づいて送出ゾーンの位置を決定することと、
前記ミキサー非搭載貯蔵タンク内の原料の総量に対する原料特性の平均値を計算することと、
前記送出ゾーンの混合係数を計算することと、
前記原料特性の平均値と前記混合係数とに基づいて、前記送出ゾーンの送出原料特性値を計算することと、
を含み、
前記送出ゾーンの前記原料が、前記ミキサー非搭載貯蔵タンク内の他の原料と部分的に混合される、
方法。

【請求項2】

前記混合係数が、散布図用の最良適合回帰線の傾きを含み、
前記散布図が、混合を伴わない前記原料特性値（Ｐ）を減算した研究室由来の原料特性値（Ｑ_ｌａｂ）と、混合を伴わない前記原料特性値（Ｐ）を減算した完全混合を伴う前記原料特性値（Ａ）とを含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記送出原料特性値を、送出原料特性値（Ｑ）とし、
前記送出原料特性値（Ｑ）を計算することが、
［数１］
Ｑ＝（１−ｍ）Ｐ＋ｍＡ
を計算することを含み、式中、ｍが前記混合係数を含み、Ｐが混合を伴わない原料特性値を含み、Ａが前記原料特性値の平均を含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記送出ゾーンにある前記ミキサー非搭載貯蔵タンク内の他の複数の原料ゾーンの影響が、送出ゾーンｉにおける前記混合係数ｍ_ｉの指数補正
［数２］
ｍ_i＝ｍ_iｅ^（i-1)/l
を含み、式中、ｌが、他の複数のゾーンの前記影響のために以前に修正された原料ゾーンの数であり、ｉが、前記影響が適用されるゾーンのインデックスを含み、ｉ≦ｌであり、かつｉ≦ｎであり、ｎが、前記ミキサー非搭載貯蔵タンクの中にある他の原料ゾーンの数である、
請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記タンク排出口が底部位置にあり、
前記タンク排出口に対する貯蔵タンクレベル測定値に基づいて送出ゾーンの位置を決定することが、前記ミキサー非搭載貯蔵タンク内で新しい原料ゾーンの位置を決定することを含み、かつ
前記新しい原料ゾーンが上部位置または中間位置にある場合に、前記送出ゾーンの前記送出原料特性値が前記ミキサー非搭載貯蔵タンク内の前記原料の総量のレベルに基づき、又は、
前記新しい原料ゾーンが底部位置にある場合に、前記送出ゾーンの前記送出原料特性値が前記新しい原料ゾーンの前記送出原料特性値を含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記原料特性値が、ｐＨバランス、反応性、毒性、濃度、密度、分子量、および粘性のうちの１つもしくは複数を含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項7】

０の値を有する散布図のための最良適合回帰線の傾きが完全無混合の原料特性に対応し、１の値を有する散布図のための最良適合回帰線の傾きが完全混合の原料特性に対応する、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

プロセス制御プラントのミキサー非搭載貯蔵タンク内の供給原材料の特性を特定するためのコンピュータ装置であって、
コンピュータにより実施されるアプリケーションを有するコンピュータ可読メモリを備え、
前記アプリケーションが、
前記ミキサー非搭載貯蔵タンクへの新たな原料の移送を検出する第１のルーチンと、
前記新たな原料の移送に対応する原料特性値で以てデータ構造を更新し、前記ミキサー非搭載貯蔵タンク内の原料の総量に対する前記原料特性値の平均を計算する第２のルーチンであって、前記原料の総量が新しい原料ゾーン内の前記新たな原料の移送を含む第２のルーチンと、
前記新しい原料ゾーンの位置と前記ミキサー非搭載貯蔵タンク内の送出ゾーンの位置とを決定する第３のルーチンと、
前記送出ゾーンの混合係数に基づいて送出原料特性値（Ｑ）を計算する第４のルーチンであって、前記混合係数が、混合を伴わない前記原料特性値（Ｐ）を減算した研究室由来の原料特性値（Ｑ_ｌａｂ）と、混合を伴わない前記原料特性値（Ｐ）を減算した完全混合を伴う前記原料特性値（Ａ）との散布図用の最良適合回帰線の傾きを含む第４のルーチンと、
を備えるコンピュータ装置。

【請求項9】

前記送出原料特性値（Ｑ）を計算する前記第４のルーチンが
［数３］
Ｑ＝（１−ｍ）Ｐ＋ｍＡ
を計算することを含み、式中、ｍが前記混合係数を含み、Ｐが混合を伴わない原料特性値を含み、Ａが前記原料特性値の前記平均を含む、
請求項８に記載のコンピュータ装置。

【請求項10】

前記新しい原料ゾーンが前記ミキサー非搭載貯蔵タンクの上部位置または中間位置にある場合に、前記第４のルーチンが前記ミキサー非搭載貯蔵タンク内の前記原料の総量のレベルに基づく前記送出ゾーンの送出原料特性値を含み、
前記新しい原料ゾーンが前記ミキサー非搭載貯蔵タンクの底部位置にある場合に、前記第４のルーチンが前記新しい原料ゾーンの前記原料特性値を含む前記送出ゾーンの前記送出原料特性値を含み、
前記ミキサー非搭載貯蔵タンクは、栓流貯蔵タンクである、
請求項８に記載のコンピュータ装置。

【請求項11】

前記原料特性値が、ｐＨバランス、反応性、毒性、濃度、密度、分子量、および粘性のうちの１つもしくは複数を含む、
請求項８に記載のコンピュータ装置。

【請求項12】

０の値を有する散布図のための最良適合回帰線の傾きが完全無混合の原料特性に対応し、１の値を有する散布図のための最良適合回帰線の傾きが完全混合の原料特性に対応する、請求項８に記載のコンピュータ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１０年５月２１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉ−Ｚｏｎｅ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｏ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｉｎ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｔａｎｋｓ（貯蔵タンクにおける材料特性を特定するためのマルチゾーンモデリングのための方法およびシステム）」と題する米国特許出願第６１／３４７，２０８号の利益を主張するものでる。米国特許出願第６１／３４７，２０８号は、参照により、本明細書において完全に組み込まれる。

【0002】

本開示は、概してプロセス制御システムに関し、特にミキサーを備えていないバッチプロセスタンク内の流体材料特性を特定するためのマルチゾーンモデリング技法の実施に関する。

【背景技術】

【0003】

化学、石油、または他のプロセスなどで使用されるようなプロセス制御システムは、アナログ、デジタル、またはアナログ／デジタル複合バス経由で少なくとも１つのホストまたはオペレータワークステーションと１つまたは複数の現場装置とに通信可能に連結された１つまたは複数のプロセスコントローラおよび入出力（Ｉ／Ｏ）装置を概して含む。現場装置は、例えば、バルブ、バルブポジショナ、スイッチおよび送信機（温度、圧力および流量センサなど）であり得る。これらの現場装置は、バルブの開閉およびプロセス制御パラメータの測定など、プロセス内のプロセス制御機能を実行し得る。プロセスコントローラは、現場装置によって計測されたプロセス測定値を表す信号を受信し、この情報を処理して制御ルーチンを実施した後、バスまたは他の通信回線を通じて現場装置に送られる制御信号を生成して、このプロセスの動作を制御する。このようにして、プロセスコントローラは、現場装置を使用して、バスおよび／または他の通信リンクを介して制御ストラテジを実行および調整することができる。

【0004】

現場装置およびコントローラからのプロセス情報は、プロセスの現状の参照（グラフィカルユーザインタフェース経由などで）、プロセスの評価、あるいはプロセスの動作の修正（視覚的なオブジェクトダイアグラム経由などで）などのように、プロセスに関する所望の機能をオペレータが実行できるように、オペレータワークステーション（プロセッサベースのシステムなど）によって実行される１つもしくは複数のアプリケーション（すなわち、ソフトウエアルーチン、プログラムなど）で利用できるようにしてもよい。また、多数のプロセス制御システムが、１つもしくは複数のアプリケーションステーション（ワークステーションなど）を含む。一般に、これらのアプリケーションステーションは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）経由でプロセス制御システム内のコントローラ、オペレータワークステーション、および他のシステムと通信可能に連結されているパーソナルコンピュータやラップトップなどを使用して実装される。各アプリケーションステーションは、プロセス変数の値、そのプロセスと関連した品質パラメータの値、プロセス故障検出情報、および／またはプロセスステータス情報を含むプロセス制御情報を表示するグラフィカルユーザインタフェースを含み得る。

【0005】

バッチプロセスに関わるプロセス制御システムは、バッチとしてさまざまな数のステージまたはステップを経て原材料または原料の共通セットを処理し、製品を生産するのが典型的である。バッチプロセスの１つもしくは複数のステップまたはステージは、処理タンク、反応器、または他のタイプの処理器材など、同じ器材で実行され得る。原料は、貯蔵タンクおよび他の反応器など、他のさまざまなタンクから、バッチプロセスのさまざまなステージで反応器に供給される。貯蔵タンクと反応器とに連結された現場装置およびコントローラからのプロセス情報は、オペレータワークステーションによって実行される１つもしくは複数のアプリケーションに提供され得、オペレータがそのバッチプロセスに関して所望の機能を実行でき得る。

【0006】

バッチプロセス製品の品質を制御するには、プロセスの各ステージで何が起こっているかを正確に理解することが重要である。プロセスの異なる処理段階で貯蔵タンクから各種処理タンクに供給されている原料の特性を理解することは、最終製品の品質を判断する際に考慮すべき１つの要因である。例えば、原料は、供給源、時期、熟成度、貯蔵状況などを含む様々な要因に応じて様々な特性を有し得る。原料特性を明確に理解しなければ、最終的なバッチ処理製品の品質を制御することは困難であり得る。例えば、原料の特性に何らかの変化があれば、許容限度内であっても、反応器の動作と、最終的なバッチ処理製品における品質パラメータとに影響し得る。

【0007】

いくつかのプロセスでは、原料が貯蔵タンクへと移送されるときに混ぜ合わされ、タンクから送出されて反応器内に送入されても該原料について均一の特性を実現する。乱流状況下では、対流と乱流分散によって混ぜ合わされる。分散は、異なる器材、具体的には撹拌タンク、ジェットミキサーおよび超音波ミキサーによって生成され得る。原料が混ぜ合わされるプロセスで、貯蔵タンクの入力濃度、投入流量、送出流量および貯蔵タンクのレベル（または重量）を測定することにより、貯蔵タンクの送出濃度が連続的に計算され得る。混ぜ合わされた原料を使用したプロセスも、完全な融合を想定している。

【0008】

バッチプロセス動作では、混ぜ合わされた原料を使用しないのが典型的である。バッチプロセスにおける貯蔵タンクには、トラックまたは反応器から周期的に原材料が投下されるのが通例であり、原料を混ぜ合わせるのにミキサーを使用しない。移送される追加原料には分析データが付随する場合があり、このデータにより、バッチプロセスが、旧原料に加えられる投入原料を少なくとも把握することができる。ただし、貯蔵タンクの内容量がなくなると、追加される原料が増える。この投入原料は、古い原料とはわずかに異なる特性を含む可能性が高い。ミキサーを備えていない貯蔵タンクでは、新しい投入原料が古い原料に加えられるときに、一定量の積層化、つまり原料を「層にする」事象が発生し得る。層化に加え、自然発生する乱流および他の要因により、それらの層の間で一定量の混合も生じ得るが、ミキサーを備えていない貯蔵タンクでは、完全な融合は不可能である。そのため、貯蔵タンクから出た後にバッチプロセス反応器に供給される送出原料の正確な特性を予測することは困難である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0009】

ミキサーを備えていない貯蔵タンクを用いるバッチプロセス制御システムでは、貯蔵タンクの送出原料の特性がモデル化され、バッチプロセス製品の品質をより正確に制御し得る。このモデルは、送入または送出流量の測定を必要とせず、完全な融合も想定しない。むしろ、構築されたモデルは、貯蔵タンクに送入された原料が、連続的な対流、原料投下時の乱流、または他の要因により、多少混合した状態で層化されたままになる可能性があると想定し得る。このモデルは、モデルに送入された材料の貯蔵タンク層（つまりゾーン）について説明している特性の投影を含み得る。新たに投下される貯蔵タンク送入原料ごとに、モデルゾーンがシフトし、その原料が反応器（すなわち送出原料を含むゾーン）に移される元のゾーンが新たな投下原料の特性で以て更新され得る。

【0010】

いくつかの実施形態では、モデルが複数のフェーズを含み得る。例えば、それらのフェーズは、旧ゾーンの原料特性を新しいゾーンに適用することによってタンクへの原料投下をモデル化することと、貯蔵タンクレベル測定値から送出ゾーンを確立することと、貯蔵タンクの平均特性を計算することと、送出ゾーンの排出特性を計算して、平均的なタンク特性を再計算することとを含み得る。これらのフェーズは、独立して実行される場合もあれば、順番に実行される場合もある。

【0011】

他の実施形態では、プロセス制御プラントのミキサー非搭載貯蔵タンクで供給原材料の特性を特定することが、新しい原料ゾーンに旧原料ゾーンの原料特性値を適用することと、タンク排出口に対する貯蔵タンクレベル測定値に基づいて送出ゾーンを確立することと、貯蔵タンク内の原料の総量の原料特性の平均値を計算することとを含み得る。送出ゾーンを対象に混合係数が計算されることもあり、送出ゾーンの送出原料特性値は、原料特性の平均値とその混合係数とに基づき得る。送出ゾーンの原料は、貯蔵タンク内の他の原料と部分的に混合され得る。

【0012】

さらに他の実施形態では、バッチプロセスのミキサー非搭載貯蔵タンクにおける送出供給原材料の特性を計算または特定するための方法が、その貯蔵タンク内の原料の総量を表す原料特性値の平均を計算することを含み得る。原料の総量は、新しい原料ゾーン内の原料を含み得る。この方法は、新しい原料ゾーンの位置とタンク内の送出ゾーンとをさらに特定し得る。新しい原料ゾーンおよび送出ゾーンの位置は、貯蔵タンクの投入口および排出口にそれぞれ対応し得る。この方法は、混合係数に基づいて送出原料特性値も計算し得る。この混合係数は、原料特性値の研究室由来の値から混合されていない原料特性値を減算した値と、完全に混合された原料特性値から混合されていない原料特性値を減算した値との散布図における最良適合回帰線の傾きを含み得る。

【0013】

さらに他の実施形態では、コンピュータ装置が、プロセス制御プラントのミキサー非搭載貯蔵タンク内の供給原材料の特性を特定し得る。この装置は、いくつかのルーチンを含むコンピュータ実装アプリケーションを記憶しているコンピュータ可読メモリを含み得る。例えば、第１のルーチンは、貯蔵タンクに新たに移送される原料を検出する場合があり、第２のルーチンは、その新たに移送される原料に対応する原料特性値で以てデータ構造を更新する。第３のルーチンは、貯蔵タンク内の原料の総量を表す原料特性値の平均を計算する場合があり、この原料の総量は、新しい原料ゾーン内で新たに移送される原料を含む。第４のルーチンが、タンク内の新しい原料ゾーンの位置および送出ゾーンの位置を特定し得るのに対し、第５のルーチンは、送出ゾーンの混合係数に基づいて送出原料特性値を計算する場合があり、この混合係数は、本明細書に記載されている最良適合回帰線の傾きを含む。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1A】プロセスを実施する目的で使用され得るコントローラと現場装置とを有するプロセス制御ネットワークのダイアグラムである。

【図1B】動作管理システム例とマルチゾーンモデリングモジュール例とを含むプロセス制御システムのブロック図例を表す。

【図2】プロセス変数と品質変数とを含むバッチ例のデータ構造を表す。

【図3】プロセス変数とそれぞれの品質変数とを含むバッチ例のデータ構造を表す。

【図4】貯蔵タンク内の材料特性を特定するためのマルチゾーンモデリングで使用する貯蔵タンクを表す。

【図5】貯蔵タンクの材料特性データを整理するためのデータ構造を表す。

【図6A】貯蔵タンク内の材料特性を特定するためのマルチゾーンモデリングで使用する複合関数ブロックを表す。

【図6B】図６Ａによって表される複合関数ブロックの関数ブロック図を表す。

【図7A】混合係数を計算する目的で使用されるデータを表す。

【図7B】図７Ａのデータの散布図を表す。

【図8】時間の経過に伴う送入および送出特性値のプロットを表す。

【図9】貯蔵タンク内の材料特性を特定するためのマルチゾーンモデリングのための方法およびシステムを説明するフローチャートを表す。

【図10】本明細書に記載されている貯蔵タンク内の材料特性を特定するためのマルチゾーンモデリングの方法およびシステム例を実装する目的で使用され得るプロセッサシステム例のブロック図を表す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本明細書に記載されている方法例および装置例は、処理中の流体材料特性を提供する目的でプロセス制御システム内で使用される場合があり、オペレータは、プロセスが実行されても、または進行中でもプロセス欠陥を修正することができる。例えば、本明細書に記載されている方法および装置は、２００９年８月１１日に提出された米国特許出願第１２／５３８，９９５号に記載のとおり、動作管理システム（ＯＭＳ）とともに使用され得る。なお、同開示は参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。貯蔵タンクの送出流体材料特性に応じて、プロセスの修正を実施することができる。さらに、本明細書に記載されている方法例および装置例は、ミキサー非搭載貯蔵タンクから送出を表す流体材料特性を特定し、バッチプロセスの下流反応器と他のプロセスとを調節することによって製品品質を修正する目的で使用され得る。本明細書に記載されているプロセス制御システムは、任意のタイプのバッチ処理システム、連続処理システム、オートメーションシステム、および／または製造システムを含み得る。

【0016】

図１Ａは、データヒストリアン１２と、各々がディスプレイスクリーン１４を有する１つもしくは複数のホストワークステーションまたはコンピュータ１３（任意のタイプのパーソナルコンピュータやワークステーションなどであってよい）とに接続されたプロセスコントローラ１１を含むプロセス制御システム例１０を表す。コントローラ１１は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）カード２６と２８とを介して現場装置１５〜２２にも接続されており、現場装置１５〜２２を使用してバッチプロセスの１つもしくは複数のバッチランを実施するために動作し得る。データヒストリアン１２は、任意の所望タイプのメモリと、データを記憶するための所望または公知のソフトウェア、ハードウェアまたはファームウェアとを有する任意の所望タイプのデータ収集ユニットであってよい。データヒストリアン１２は、ワークステーション１３の１つの一部であっても、それとは別であってもよい（図１Ａに図示）。例えば、エマーソン・プロセス・マネジメント社が販売しているＤｅｌｔａＶ（登録商標）コントローラなどであり得るコントローラ１１は、例えばイーサネット（登録商標）接続またはその他任意の所望の通信回路ネットワーク２３を介してホストコンピュータ１３とデータヒストリアン１２とに、通信可能に接続されている。コントローラ１１はまた、例えば標準的な４〜２０ｍＡ（ミリアンペア）の装置および／またはＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコル、ＨＡＲＴ（登録商標）プロトコル、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（商標）プロトコルなどのような、任意の所望の高性能通信プロトコルと関連した任意の所望のハードウェアおよびソフトウェアを使用して現場装置１５〜２２にも通信可能に接続されている。

【0017】

現場装置１５〜２２は、センサ、バルブ、送信器、ポジショナなど、任意のタイプの装置であってよく、Ｉ／Ｏカード２６および２８は、任意の所望の通信またはコントローラプロトコルに適合する任意のタイプのＩ／Ｏ装置であってよい。図１Ａに図示されている実施形態では、現場装置１５〜１８が、アナログ回線またはアナログ・デジタル複合回線経由でＩ／Ｏカード２６と通信する標準的な４〜２０ｍＡ（ミリアンペア）の装置またはＨＡＲＴ装置であるのに対し、現場装置１９〜２２は、ＦＯＵＮＤＡＴＩＯＮ（登録商標）Ｆｉｅｌｄｂｕｓ現場装置など、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ通信プロトコルを使用してＩ／Ｏカード２８にデジタルバス経由で通信する高性能装置である。当然のことながら、現場装置１５〜２２は、今後開発される任意の標準規格やプロトコルを含む、その他任意の所望の標準規格（単数または複数）またはプロトコルにも適合し得る。

【0018】

コントローラ１１は、制御ループを含み得る、（メモリ３２に記憶された）１つもしくは複数のプロセス制御ルーチンを実施または監督するプロセッサ３０を含み、装置１５〜２２、ホストコンピュータ１３およびデータヒストリアン１２と通信して、任意の所望の方法でプロセスを制御する。本明細書に記載されるいかなる制御ルーチンまたはモジュールも、所望される場合には、異なるコントローラまたは他の装置によって実施される制御ルーチンまたはモジュールの一部を有し得る点に留意すべきである。同様に、プロセス制御システム１０内で実施される、本明細書に記載の制御ルーチンまたはモジュールは、ソフトウェア、ファームウェア、ハードウェア等を含め、任意の形態を取り得る。制御ルーチンは、オブジェクト指向プログラミング、はしご論理、連続機能チャート、関数ブロックダイアグラム、またはその他任意のソフトウェアプログラミング言語または設計パラダイムを使用するなど、任意の所望のソフトウェアフォーマットで実施され得る。同様に、制御ルーチンは、１つもしくは複数のＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはその他任意のハードウェアまたはファームウェア要素などにハードコードされ得る。こうして、コントローラ１１は、制御ストラテジまたは制御ルーチンを任意の所望の方法で実施するように構成され得る。

【0019】

いくつかの実施形態において、コントローラ１１は、一般に関数ブロックと呼ばれるものを使用して制御ストラテジを実施する。各関数ブロックは、制御ルーチン全体のオブジェクトまたは他の部分（サブルーチンなど）であり、他の関数ブロックと（リンクと呼ばれる通信を介して）連動して、プロセス制御システム１０内でプロセス制御ループを実施する。関数ブロックは、送信器、センサまたは他のプロセスパラメータ測定装置などと関連した入力機能、ＰＩＤ、ファジー論理、制御などを実行する制御ルーチンなどと関連した制御機能、バルブなど、ある装置の動作を制御する出力機能のうちの１つを実行して、プロセス制御システム１０内でいくつかの物理的な機能を実行するのが典型的である。当然のことながら、混成および他のタイプの関数ブロックが存在する。関数ブロックは、コントローラ１１内に記憶されており、コントローラ１１によって実行され得るのが典型的な使用事例だが、標準的な４〜２０ｍＡ（ミリアンペア）の装置、およびＨＡＲＴ装置などある種の高性能現場装置と関連付けられていたり、Ｆｉｅｌｄｂｕｓ装置の典型例として、現場装置の中に記憶されており、現場装置自体によって実施されたりすることもある。

【0020】

図１Ａの分解ブロック４０によって図示されるとおり、コントローラ１１は、ルーチン４２および４４として図示されるいくつかの単一ループ制御ルーチンを含み得るとともに、所望であれば、複数入出力の制御ルーチンなど、制御ループ４６として図示されている１つもしくは複数の高度な制御ループを実施し得る。かかる各ループは、制御モジュールと呼ばれるのが典型的である。単一ループ制御ルーチン４２および４４は、適切なアナログ入力（ＡＩ）およびアナログ出力（ＡＯ）機能ブロックにそれぞれ接続された単一入出力のファジー論理制御ブロックと単一入出力ＰＩＤ制御ブロックとを使用して単一ループ制御を実行するものとして図示されており、これらはバルブなどのプロセス制御装置と、温度および圧力送信器などの測定装置と、またはプロセス制御システム１０内のその他任意の装置と関連付けられ得る。高度な制御ループ４６は、１つもしくは複数のＡＩ関数ブロックに通信可能に接続された入力と、１つもしくは複数のＡＯ関数ブロックに通信可能に接続された出力とを含むものとして図示されているが、高度な制御ブロック４８の入力および出力は、他のタイプの入力を受信し、他のタイプの制御出力を提供するために、その他任意の所望の関数ブロックまたは制御要素に接続され得る。高度な制御ブロック４８は、任意のタイプのモデル予測制御（ＭＰＣ）ブロック、ニューラルネットワークモデリングまたは制御ブロック、多変量ファジー論理制御ブロック、リアルタイムオプティマイザブロックなど、あるいは適宜調整された制御ブロックなどであり得る。高度な制御ブロック４８を含む、図１Ａに図示される関数ブロックは、コントローラ１１によって実行することができ、代替的に、ワークステーション１３の１つや、場合によっては現場装置１９〜２２の１つなど、その他任意の処理装置に位置し、それらによって実行することもできることが理解されよう。

【0021】

さらに、図１Ａに図示するとおり、１つもしくは複数のプロセス分析ルーチン５０が、プロセス制御システム１０のさまざまなデバイスに記憶され、それらによって実行され得る。プロセス分析ルーチン５０は、１つもしくは複数のコンピュータ可読メモリ５２に記憶されており、ワークステーション１３のプロセッサ５４上で実行されるものとして図示されているが、代わりに他の装置で記憶および実行される可能性もある。各プロセス分析ルーチン５０は、制御ルーチン４２、４４、４６など１つもしくは複数の制御ルーチンに、および／または１つもしくは複数の測定されたプロセス変数測定値を受信するデータヒストリアン１２に通信可能に連結されている。各プロセス分析ルーチン５０は、統計的なプロセスモデルを構築し、そのモデルに基づいて進行中またはオンラインのバッチ処理を分析する目的で使用され得る。分析ルーチン５０はまた、プロセス制御システム１０によって実施されており、オンラインまたは進行中のバッチに関する情報をバッチオペレータなどのユーザに表示することもある。いくつかの実施形態では、プロセス分析ルーチン５０が、本明細書に記載のとおり、ミキサー非搭載貯蔵タンクから排出される原料の材料特性を特定するためのルーチンを含み得る。

【0022】

図１Ｂは、プロセス監視および品質予測システム（ＰＭＳ）とも呼ばれる動作管理システム（ＯＭＳ）１０２を含むプロセス制御環境１００のさらなる実施例を表すブロック図である。ＯＭＳ １０２は、プロセス制御システム１０６を含むプラント１０４内に位置する。プラント例１０４は、任意のタイプの製造施設、処理設備、オートメーション設備、および／またはその他任意のタイプのプロセス制御構造またはシステムでもあり得る。いくつかの実施例では、プラント１０４が異なる箇所に位置する複数の設備を含み得る。図１Ｂのプラント１０４はプロセス制御システム１０６を含むものとして図示されているが、プラント１０４は他にもプロセス制御システムを含み得る。

【0023】

データバス１１０を介してコントローラ１０８に通信可能に連結されているプロセス制御システム１０６は、プロセス内の物理的な機能を実行したり、プロセス変数を測定したりするなど、プロセス機能を実施するための任意の数の現場装置（入力および／または出力装置など）を含み得る。これらの現場装置は、入力情報を受信し、出力情報を生成し、かつ／またはプロセスを制御することのできる任意のタイプのプロセス制御コンポーネントを含み得る。例えば、これらの現場装置は、プロセスを制御するための、例えばバルブ、ポンプ、ファン、ヒーター、クーラー、および／またはミキサーなどの入力装置を含み得る。加えてこれらの現場装置は、例えば、プロセス内の、または一部分のプロセス変数を測定するための温度計、圧力計、濃度計、液面計、流量計および／または蒸気センサなどの出力装置も含み得る。入力装置は、コントローラ１０８から命令を受信して１つもしくは複数の指定されたコマンドを実行し、プロセスに変化をもたらし得る。さらに、これらの出力装置は、プロセスデータ、環境データ、および／または入力装置データを測定し、測定されたデータをプロセス制御情報としてコントローラ１０８に送信する。このプロセス制御情報は、各現場装置からの測定出力結果に対応する変数の値（測定されたプロセス変数および／または測定された品質変数など）を含み得る。

【0024】

図１Ｂに図示された実施例では、コントローラ１０８がデータバス１１０を介してプロセス制御システム１０６内の現場装置と通信し得る。この装置は、プロセス制御システム１０６内の中間通信コンポーネントに連結され得る。これらの通信コンポーネントは、コマンド領域にある現場装置をデータバス１１０と通信可能に連結するためのフィールド結合ボックスを含み得る。加えて、通信コンポーネントは、現場装置および／またはフィールド結合ボックスへの通信経路を構成するための整理キャビネットを含み得る。さらに通信コンポーネントは、現場装置からデータを受信し、そのデータをコントローラ例１０８によって受信可能な通信メディアに変換するためのＩ／Ｏカードを含み得る。これらのＩ／Ｏカードは、コントローラ１０８からのデータを、対応する現場装置によって処理できるデータ形式に変換し得る。一実施例では、データバス１１０が、Ｆｉｅｌｄｂｕｓプロトコルまたは他のタイプの有線のおよび／または無線通信プロトコル（ＰｒｏｆｉｂｕｓプロトコルやＨＡＲＴプロトコルなど）を使用して実施され得る。

【0025】

図１Ｂのコントローラ１０８は、１つもしくは複数の制御ルーチンを管理して、プロセス制御システム１０６内の現場装置を管理する。制御ルーチンは、プロセス監視アプリケーション、アラーム管理アプリケーション、プロセストレンド分析および／または履歴アプリケーション、バッチ処理および／またはキャンペーン管理アプリケーション、統計アプリケーション、ストリーミングビデオアプリケーション、高度な制御アプリケーションなどを含み得る。さらに、コントローラ１０８は、ＯＭＳ １０２にプロセス制御情報の転送もし得る。制御ルーチンは、プロセス制御システム１０６が特定の品質しきい値内で所望の製品の指定量を確実に生産する目的で実施され得る。例えば、プロセス制御システム１０６は、バッチの最終ステージで製品を生産するバッチシステムとして構成され得る。他の実施例では、プロセス制御システム１０６が、製品を絶え間なく生産する連続プロセス製造システムを含み得る。

【0026】

コントローラ１０８からのプロセス制御情報は、プロセス制御システム１０６内の現場装置を起点とする、測定されたプロセス変数および／または品質変数に対応する値を含み得る。他の実施例では、ＯＭＳ １０２が、プロセス制御情報内の値を解析して、対応する変数に変換し得る。測定されたプロセス変数は、プロセスの部分および／または現場装置の特徴を測定する現場装置を起点とするプロセス制御情報と関連している場合がある。測定された品質変数は、完成品の少なくとも一部分と関係しているプロセスの特徴を測定することに関連するプロセス制御情報と関連している場合がある。

【0027】

例えば、プロセスプラントは、ある濃度の化学物質を流体内に生産するタンクまたは反応器で化学反応を実行し得る。本実施例では、流体内の化学物質の濃度が品質変数であり得る。流体の温度とタンクへの流体流速がプロセス変数であり得る。ＯＭＳ １０２は、プロセス制御のモデル化および／または監視により、タンク内の流体の濃度がタンク内の流体の温度と反応器への流体（原料など）流量とに基づいていると特定し得る。そのため、その濃度は、品質変数であるだけでなく、流体流量および流体温度も濃度の品質に寄与または影響する。換言すれば、測定されたプロセス変数は、測定された品質変数の品質に寄与または影響する。ＯＭＳ １０２は統計処理を使用して、各プロセス変数が品質変数に及ぼす影響および／または寄与の大きさを決定し得る。

【0028】

加えて、ＯＭＳ １０２は、測定されたプロセス変数間の関係および／またはプロセス制御システム１０６と関連した品質変数間の関係をモデル化および／または特定し得る。測定されたプロセスおよび／または品質変数間のこれらの関係は、１つもしくは複数の計算された品質変数を生成し得る。計算された品質変数は、１つもしくは複数の測定されたプロセス変数、測定された品質変数、および／または他の計算された品質変数の多変量および／または線形代数の組み合わせであり得る。さらに、ＯＭＳ １０２は、測定されたプロセス変数、測定された品質変数、および／または計算された品質変数の組み合わせから全体品質変数を決定し得る。全体品質変数は、プロセス全体の品質決定および／またはプロセスの最終製品の予測品質に対応し得る。

【0029】

図１ＢのＯＭＳ １０２は、記述モデリング、予測モデリング、および／または最適化を利用してプロセス制御システム１０６のステータスおよび／または品質に関するフィードバックを生成する分析プロセッサ１１４を含む。分析プロセッサ１１４は、プラント１０４によって実行されるプロセスの各種特性をモデル化する１つもしくは複数のモデル化モジュール１１５に通信可能に連結され得る。分析プロセッサ１１４は、プロセス動作の欠陥を検出、特定、および／または診断し、品質変数に対する欠陥の影響および／またはプロセス制御システム１０６の最終製品の品質と関連した全体品質変数を予測し得る。さらに、分析プロセッサ１１４は、品質変数および／またはプロセス変数を統計的および／または論理的に組み合せて、プロセスの全体品質と関連した全体品質変数にすることによってプロセスの品質を監視し得る。分析プロセッサ１１４はその後、全体品質変数について計算された値および／または他の品質変数と関連した値をそれぞれのしきい値と比較し得る。これらのしきい値は、異なる時期におけるプロセス内の全体品質変数の所定品質制限に基づき得る。例えば、プロセスと関連した全体品質変数が一定の時間の長さにわたってしきい値を超えると、最終製品の予測最終品質が、完成品と関連した品質基準を満たさない場合がある。本明細書に記載されているとおり、モデル化モジュール１１５の一実施例は、ミキサー非搭載貯蔵タンクにおける材料特性をモデル化する原料特性モデル化モジュール１１５を含む。

【0030】

全体品質変数および／またはその他任意の品質変数がそれぞれのしきい値から逸脱する場合には、分析プロセッサ１１４が、全体品質変数と関連した既説明および／または未説明の変動（または分散）を示すプロセス概要チャートおよび／またはプロセス変動グラフ内で誤り表示を生成する場合があり、かつ／またはプロセスの欠陥を生成した変数を示す場合がある。分析プロセッサ例１１４は、測定されたプロセス変数、測定された品質変数、および／または計算された品質変数の現在および／または過去の値を表示し得るプロセス品質グラフ（組み合わせグラフ、マイクロチャート、プロセス変動グラフ、変数トレンドグラフ、グラフィックスなど）をオペレータが生成できるようにする機能を提供することにより、その分析結果を管理して１つもしくは複数のプロセスの欠陥の原因を特定する。さらに、分析プロセッサ１１４が、プロセスの動作中にこれらのグラフを生成し、さらなるプロセス制御情報がＯＭＳ １０２によって受信されたときに各々のグラフと関連した多変量統計を継続的に更新および／または再計算する。

【0031】

分析プロセッサ１１４は、全体品質変数または欠陥を誘発している品質変数に対するプロセス変数および／または品質変数の寄与率を計算することにより、寄与率グラフを生成し得る。プロセス変数および／または品質変数の寄与率は、全体品質と関連した変動および／または欠陥と関連した品質変数への寄与率として、既説明および／または未説明の各変数の変動として表示され得る。

【0032】

さらに、分析プロセッサ１１４は、定義済みしきい値よりも変動が大きい可能性がある選択済みプロセスおよび／または品質変数のいずれかを対象とする変数トレンドグラフを生成し得る。変数トレンドグラフは、その変数と関連した値を、プロセスの実行時間にわたり、以前のプロセスにおける同様の時間の変数の値と関連させて示し得る。寄与率グラフおよび／または変数トレンドグラフを生成することにより、分析プロセッサ１１４は、そのプロセスに対して可能な修正措置を特定して、検出された欠陥を仲介することもあり得る。この変数トレンドグラフは、現在値と関連した変動（標準偏差など）を有する履歴プロットを重ね合わせることにより、オペレータによるプロセス欠陥の原因の特定を支援し得る。

【0033】

分析プロセッサ１１４は、プロセスの全体品質に対する修正措置（単数または複数）が実施されている場合には、その効果を決定するための品質予測グラフを生成し得る。その修正措置（単数または複数）によって全体品質が指定されたしきい値内に維持されるか、指定されたしきい値内にまで改善される場合には、分析プロセッサ１１４がＯＭＳ１０２にその修正措置（単数または複数）を実行するように明示し得る。あるいは、分析プロセッサ１１４がコントローラ１０８に命令を送信して、プロセスの修正措置（単数または複数）を実施し得る。

【0034】

さらに、分析プロセッサ例１１４は、全体品質変数および／またはその他任意の品質変数と関連した欠陥を特定すると、マイクロチャートを生成し得る。このマイクロチャートは、各変数の平均値および／または標準偏差と関連した、指定された時期（プロセスの欠陥と関連した時期など）におけるプロセスの値および／または品質変数の値を含み得る。加えて、このマイクロチャートは、各々のプロセスと関連した以前の値および／または品質変数を示すスパークラインを含み得る。このマイクロチャートから、分析プロセッサ例１１４は、オペレータがプロセスに対する１つもしくは複数の修正措置を特定および／または選択すること、および／または、いずれかの修正措置によって全体品質変数が指定された限度の範囲内に収まると予測されるようにプロセスが改善されるかどうかを決定することを可能にし得る。

【0035】

ＯＭＳ１０２は、オンラインデータプロセッサ１１６を介して、プロセス変動グラフ、寄与率グラフ、変数トレンドグラフ、品質予測グラフ、および／またはマイクロチャートを含むプロセス制御データへのアクセス権と制御権を管理する。加えて、オンラインデータプロセッサ１１６は、プロセス制御データを参照し、プロセス制御データを変更および／または改変し、かつ／またはプロセス制御システム１０６内の現場装置に対する命令を生成するためのアクセス権をプロセス制御オペレータに提供する。

【0036】

図１Ｂのプラント１０４は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１２４経由でオンラインデータプロセッサ１１６に通信可能に連結されルータ１２０とローカルワークステーション１２２とを含む。さらに、ルータ例１２０は、プラント１０４内のその他任意のワークステーション（図示せず）をＬＡＮ １２４および／またはオンラインデータプロセッサ１１６に通信可能に連結し得る。ルータ１２０は、他のワークステーションに無線および／または有線接続経由で通信可能に連結され得る。ルータ１２０は、ＬＡＮ １２４および／またはオンラインデータプロセッサ１１６へのアクセスハブとして、任意のタイプの無線および／または有線ルータを含み得る。

【0037】

ＬＡＮ １２４は、任意の所望の通信メディアとプロトコルとを使用して実施され得る。例えば、ＬＡＮ １２４は、有線または無線のイーサネット（登録商標）通信方式に基づき得る。ただし、その他任意の適切な通信メディアとプロトコルとも使用できる可能性がある。さらに、ＬＡＮは１つだけ示されているが、ワークステーション１２２内の複数のＬＡＮおよび適切な通信ハードウェアを使用して、ワークステーション１２２とそれぞれの類似ワークステーション（図示せず）との間で冗長通信経路を設けてもよい。

【0038】

ＬＡＮ １２４は、ファイアウォール１２８にも通信可能に連結されている。ファイアウォール１２８は、１つもしくは複数の規則に基づいて、リモートワークステーション１３０および／または１３２からプラント１０４への通信が許可されるかどうかを決定する。リモートワークステーション例１３０および１３２は、プラント１０４内にいないオペレータに、プラント１０４内のリソースへのアクセス権を提供し得る。リモートワークステーション１３０および１３２は、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）１３４を介してファイアウォール１２８に通信可能に連結されている。

【0039】

ワークステーション例１２２、１３０および／または１３２は、プロセス制御システム１０６内の１つもしくは複数のプロセスを参照、改変、および／または修正するように構成され得る。例えば、ワークステーション１２２、１３０および／または１３２は、ＯＭＳ １０２によって生成されたプロセス制御情報をフォーマットおよび／または表示するユーザインタフェース１３６を含み得る。例えば、ユーザインタフェース１３６は、生成されたグラフおよび／もしくはチャート、またはプロセス制御グラフおよび／もしくはチャートを生成するためのデータをＯＭＳ １０２から受信し得る。それぞれのワークステーション１２２、１３０および／または１３２でグラフおよび／またはチャートデータを受信すると、ユーザインタフェース１３６は、オペレータにとって比較的理解しやすいグラフおよび／またはチャート１３８を表示し得る。図１Ｂの実施例は、ユーザインタフェース１３６を伴うワークステーション１３２を示す。しかし、ワークステーション１２２および／または１３０が、ユーザインタフェース１３６を含んでもよい。

【0040】

ユーザインタフェース例１３６は、プロセス制御システム１０６内、および／またはプラント１０４内のその他任意のプロセス制御システム内で、何らかのプロセス制御欠陥が発生したことをプロセス制御オペレータに警報し得る。さらに、ユーザインタフェース１３６は、プロセスの欠陥の発生源を決定し、最終製品の品質に対するプロセスの欠陥の影響を予測するための分析プロセスをプロセス制御オペレータに案内し得る。ユーザインタフェース１３６は、プロセスの実行中にオペレータにプロセス制御統計情報を提供し得、それによってオペレータは、いずれかのプロセスを調整して、いかなる欠陥も修正を図ることができる。プロセス実行中に欠陥を修正することにより、オペレータは、最終製品の品質を維持し得る。

【0041】

ユーザインタフェース例１３６は、ＯＭＳ例１０２を介して、検出、分析、修正措置、および品質予測情報を表示し得る。例えば、ユーザインタフェース１３６は、プロセス概要チャート、プロセス変動グラフ、マイクロチャート、寄与率グラフ、変数トレンドグラフおよび／または品質予測グラフ（グラフ１３８など）を表示し得る。オペレータは、これらのグラフ１３８を参照して、付加的なグラフ１３８を選択し、多変量および／または統計プロセス情報を参照してプロセス欠陥の原因を特定し得る。加えて、ユーザインタフェース１３６は、プロセスの欠陥に対して可能な修正措置も表示し得る。その後ユーザインタフェース１３６により、オペレータは１つもしくは複数の修正措置を選択することができ得る。修正措置が選択されると、ユーザインタフェース１３６はその修正措置をＯＭＳ １０２に送信し得る。その後ＯＭＳ １０２が、コントローラ１０８に命令を送信して、プロセス制御システム１０６で適切な修正を行う。

【0042】

図１Ｂのワークステーション例１２２、１３０および／または１３２は、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、サーバ、コントローラ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、マイクロコンピュータなどを含む任意のコンピュータ装置を含み得る。ワークステーション１２２、１３０および／または１３２は、任意の適切なコンピュータシステムまたは処理システム（図１０のプロセッサシステムＰ１０など）を使用して実装され得る。例えば、ワークステーション１２２、１３０および／または１３２は、シングルプロセッサパーソナルコンピュータ、シングルまたはマルチプロセッサワークステーションなどを使用して実装できる可能性がある。

【0043】

プロセス制御環境例１００は、以下でさらに詳述されている方法および装置が好都合に使用され得るタイプのシステムを例示する目的で提供されている。ただし、本明細書に記載の方法および装置は、所望される場合には、図１Ｂに示されるプロセス制御環境例１００および／またはプロセス制御システム１０６よりも複雑または単純な他のシステム、および／またはプロセス制御アクティビティ、事業管理アクティビティ、通信アクティビティなどと関連して使用されるシステムで好都合に使用され得る。

【0044】

図２は、測定された変数２０２と計算された品質変数２０４とを含むバッチ一例（バッチ＃１など）のデータ構造２００を表す。データ構造例２００は、測定または観察によってバッチの終了時に取得され得る全体品質変数（図示せず）も含み得る。バッチ処理は、ルーチンによって制御される１つもしくは複数の箇所で比較的多数の製品および／または製品の部分が並行して作成されるタイプの製品製造である。このルーチンは、１つもしくは複数のプロセスステージを含み、各ステージが１つもしくは複数の動作を含み、各動作が１つもしくは複数のフェーズを含み得る。本明細書に記載されている方法および装置はバッチプロセスについて言及しているが、任意のタイプの処理が実施され得る。

【0045】

測定された変数例２０２は、測定されたプロセスおよび／または品質変数を含む。例えば、変数Ｐ１は流体流量（プロセス変数など）に対応し、変数Ｐ２は流体の濃度（品質変数）に対応し得る。測定された変数２０２が、バッチ＃１というバッチプロセスと併せて示されている。このバッチプロセスは、Ｔ軸（時間など）に沿って示される期間にわたって実行される。加えて、図２のバッチプロセスは、８つの測定された変数を含む。ただし、他の実施例では、バッチプロセスが含み得る測定された変数がそれより多い場合も少ない場合もある。

【0046】

図２は、測定された変数２０２の一部がバッチプロセスの特定期間のみ該当することも表す。例えば、変数Ｐ１は、バッチの開始時からバッチの中間時点まで該当する。このように、変数Ｐ１が流体流量と関連している場合、バッチプロセスの進行中、流体はバッチの開始時からバッチの中間時点までしか流れていない可能性がある。この時点以降は、バッチが流体流量を利用しない可能性があることから、変数Ｐ１は、この時点を過ぎたバッチプロセスに該当しなくなる。対照的に、変数Ｐ４は、バッチプロセス全体で該当する。

【0047】

計算された品質変数例２０４はバッチプロセス全体と関連しており、バッチプロセスの特定のフェーズまたはステージと関連している可能性もある。計算された品質変数２０４は、測定された変数２０２および／または他の品質変数２０４間の多変量、統計および／または代数関係の結果であり得る。例えば、品質変数Ｑ１ ２０４は、バッチプロセスから生じた製品の組成品質に対応し得る。組成品質Ｑ１は、プロセス制御システム１０６内で直接測定可能であるとは限らないので、品質変数であり得る。その代わり、組成品質Ｑ１は、測定された変数２０２の多変量の組み合わせＰ１、Ｐ３、Ｐ４およびＰ７からモデル化および／または決定され得る。このため、組成品質Ｑ１が定義済みのしきい値を上回る場合には、測定された変数Ｐ１、Ｐ３、Ｐ４および／またはＰ７のいずれか１つおよび／またはいずれかの組み合わせが、偏差に対する寄与因子であり得る。

【0048】

図３は、プロセス変数３０２とそれぞれの品質変数３０４とを含む１セットのバッチ例のデータ構造３００を表す。バッチ（バッチ１〜７など）は、バッチプロセスが、順に実行されるステージ（ステージ１〜４など）を含むことを示す。例えば、ステージ１が、バッチ内の化学物質または他の原料の結合および混合に対応し得るのに対し、ステージ２はバッチ内のそれらの混合化学物質の焼成に対応する。これらのステージは、動作、フェーズおよび／またはレベルにさらに下位分割され得る。加えて、計算された品質変数３０４は、各バッチにおける測定された変数３０２に対応する。

【0049】

図４は、図３で既述したバッチプロセスのステージ（ステージ１など）の１つで使用され得る貯蔵タンク４００の一実施例を表す。上に略述したとおり、タンク４００内の原料４０２の原料送出特性を特定することは、欠陥検出とバッチプロセス製品の品質とを支援し得る。いくつかの実施形態では、原料送出特性の特定するための機能、命令、方法などが、ＯＭＳの原料特性モデル化モジュール１１５（図１Ｂ）によって実施され得る。

【0050】

本明細書に記載されている原料特性を特定するための計算は、いくつかの潜在的なオンライン用途だけを挙げると、プロセス監視、欠陥検出、品質予測およびプロセス制御を補完する目的で、プロセスのオンライン中に実行され得る。本明細書に記載されている原料特性を特定するための計算は、オンラインプロセスモデリング、主成分分析（ＰＣＡ）における欠陥検出モデルの構築、部分最小二乗法（ＰＬＳ）分析などを補完または検証するために、オフラインプロセスモデリングによっても実行され得る。

【0051】

ミキサー非搭載貯蔵タンク４００は、原料４０２がタンク４００に移送される投入口４０４と、原料４０２がタンク４００からプラント（反応器４０７または他の構成要素など）の別の構成要素に移送される排出口４０６との両方を含む。図４に示すとおり、タンク４００は、異なる構成の投入口４０４と排出口４０６とを含み得る。例えば、タンク４００は、上部の投入口４０４ａ、中間部の投入口４０４ｂ、または底部の投入口４０４ｃと、上部の排出口４０６ａ、中間部の排出口４０６ｂ、または底部の排出口４０６ｃとの任意の組み合わせを含み得る。当然のことながら、図４に描かれた投入口４０４および排出口４０６は、一般的な領域を表すためのものであり、投入口４０４および排出口４０６はタンク４００に位置し得る。投入口４０４および排出口４０６は、タンク４００との間で原料４０２を双方向に移送できるタンク内の任意の箇所に位置し得るが、本明細書に記載されている方法は、底部の排出口４０６ｃのデフォルト位置を含み得る。

【0052】

原料４０２がタンク４００との間で双方向に移送される場所により、タンク４００内で各種移送される原料４０２に生じている混合度の流れのタイプを決定し得る。例えば、タンク４００が底部の投入口４０４ｃと上部の排出口４０６ａとを含む場合には、高い混合度が想定され得るとともに、流れのタイプが「完全混合」と称され得る。ただし、タンク４００が上部の投入口４０４ａと底部の排出口４０６ｃと含む場合には、低い混合度が想定され得るとともに、流れのタイプが「栓流」と称され得る。栓流は、原料が貯蔵タンク４００の底部から１度に１ゾーンずつ、最小限の混合状態で移される排出状況を形容し得る。投入口４０４と排出口４０６がタンク４００内の同一ポイントに位置する（原料の移送時におけるタンク４００内の原料４０２の量により多少の変動あり）場合には、流れのタイプが「ショートサーキッティング」と称され得る。

【0053】

流れのタイプが完全混合でない場合には、タンク４００内に新しい原料が移送されたときに、ある程度の原料４０２の層化すなわち層の形成が起こり得る。別々の期間にわたってタンク４００に原料を移送すると、ゾーン間である程度原料が混合されたさまざまな移送原料の層、すなわち「ゾーン」が形成され得る。図４を参照すると、これらの移送原料から、最古の移送４０８から最新の移送４１６までのゾーンが結果的に形成され得る。このように、タンク４００が現在５つに分かれた移送原料４０２を保持している場合、タンク４００は、図４において層４０８、４１０、４１２、４１４、および４１６で示されている原料４０２の５つのゾーンを含む。原料層４０８〜４１６は、濃度の違いと、異なる移送原料間の他の相違から生じる化学的、物理的、および他の反応により、わずかに混合され得る。混合は、例えば、タンクの動き、投入口および排出口の動き、流れなどによる貯蔵タンク４００内の原料の動きによっても起こり得る。

【0054】

タンク４００に移送される各原料４０２は、複数の材料特性を含み得る。図５は、原料特性モデル化モジュール１１５に通信可能に連結され得るとともに、貯蔵タンク４００内で現在保持されている原料４０２の特性５０２を記憶する目的で使用され得るデータ構造５００を表す。特性５０２は、ほんのいくつかを挙げるなら、ｐＨバランス、反応性、毒性、濃度、密度、分子量、および粘性を含む物理的、化学的、および他の原料特性を表す値５０４を含み得る。移送される原料４０２ごとの特性は、原料ベンダーから受け取るデータに含まれ得ると共に、受け取り側による分析を通じて特定され得るか、その他任意の適切な方法によってＯＭＳ １０２に受け渡される。量特性５０６は、移送された原料の体積、重量、または量を表す値を含む。量特性５０６は、タンク内の各原料ゾーンの概位置、各ゾーン間の混合領域の概位置など、他の測定値を決定する目的で、タンクの物理的特性（タンク容量、内部寸法、貯蔵容積制限など）と共に使用され得る。時間特性５０８は、原料がタンクに移送された時期を示す。時間特性は、原料の他の特徴を特定する目的でも使用され得る。例えば、あるタイプの原料の特性５０２は、時間の経過と共に周知の形で変化し得る。原料の特定ゾーンが時間を経るにつれて、経時ゾーンの特性値５０４が、いかなる周知の変化も反映するように変更され得る。同様に、各ゾーンで原料のさまざまな化学的および物理的特性を理由に、混合が時間の経過とともに進行し得る。このように、本明細書に記載されている混合係数は、変化して、熟成、混合、および他の要因による変化を反映し得る。

【0055】

いくつかの実施形態では、データ構造５００が、貯蔵タンク内の原料ゾーンの、投入口４０４と排出口４０６に対する位置を反映するスタックデータ構造として実装され得る。例えば、排出口がデフォルトの底部位置４０６ｃ（図４）にあり、投入口が上部位置４０４ａにある場合には、最古の移送原料がタンクから最初に送出され、最新の移送される原料がタンクから最後に送出される「先入れ先出し」（ＦＩＦＯ）スタックとして、データ構造が実装され得る。同様に、排出口がデフォルトの底部位置４０６ｃにあり、投入口も底部位置４０４ｃにある場合には、最古の移送原料がタンクから最後に送出され、最新の移送される原料がタンクから最初に送出される構成を表す「先入れ後出し」（ＦＩＬＯ）スタックとして、データ構造が実装され得る。排出口がデフォルトの底部位置４０６ｃにあり、投入口が中間位置４０４ｂにある場合には、ＦＩＦＯスタック方式とＦＩＬＯスタック方式との両方の混合が使用され得る。スタック５００は、配列、リンクされたリスト、または他のタイプの公知のデータ構造として実装され得る。

【0056】

動作時、スタック５００は更新されて、タンク４００内の原料４０２の物理的ステータスを反映し得る。例えば、新しい原料４０２がタンク４００に移送されると、１セットの特性５０２が１つもしくは複数のプログラミング命令を使用してスタック５００に「押し込まれる」。タンクからゾーンが完全になくなると、他のプログラミング命令が、なくなった特性をスタックから「弾き」得る。他の命令は、アクティブであるか、タンク４００（すなわち送出ゾーン）から現在送出されているかを示すポインタ５１０を実装し得る。例えば、栓流構成のタンク４００では、ゾーン４０８がなくなるまで送出ゾーンがゾーン４０８である場合があり、その後ゾーン４１０がアクティブになる。本実施例では、ゾーン１がなくなるまで「ゾーン１」の特性がアクティブであったことをポインタ５１０が示す。ゾーン１の特性は、なくなるとスタックから弾かれ得、旧ゾーン２の特性はスタック（すなわちゾーン１）の上部の位置を想定する。スタック５００がＦＩＦＯスタックとして実装されている場合、ポインタ５１０は、スタック５００の最上位にある特性セット（「最上位」または「ピーク」命令など）を参照し得る。動作時、１つのゾーンがタンク４００からなくなると、ポインタ５１０は次に送出されるゾーンに切り替わり得る。タンク４００内の投入口４０４および排出口４０６の位置がＦＩＦＯスタック５００の実装を示している場合、ポインタ５１０は、量５０６がタンク４００からなくなるまで、時間特性５０８によって示される最古のゾーンに対応し得、その後次の最古のゾーンなどに切り替わる。

【0057】

原料特性モデル化モジュール１１５は、ミキサー非搭載貯蔵タンク４００から反応器４０７または他のプロセスプラントエンティティに移されている原料４０２の特性を特定するためにＯＭＳ １０２で使用する複合関数ブロックとして構成され得る。図６Ａは、原料特性を特定するための複合関数ブロック６００の一実施例を表す。図６Ｂは、複合関数ブロック６００の関数ブロック図６５０の一実施例を表す。関数ブロック図６５０は、プロセス制御システム１００の任意の態様をグラフィカルに表し、制御システム１００の関数ブロック６００またはその他任意の態様を修正または制御するために、ユーザインタフェースアプリケーションに表示され得る。いくつかの実施形態では、ユーザインタフェースがＤｅｌｔａＶ（登録商標）Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｕｄｉｏ（登録商標）アプリケーションである。図６Ａに戻ると、複合関数ブロック６００は、計算ブロック６０４および他の機能ブロックなど１つもしくは複数の関数ブロックを含み得る。複合関数ブロック６００は、タンク特性計算ブロック６０４を定義し得ると共に、原料特性５０２、ならびに貯蔵タンク４００設計の変動を含む他の特性を定義する複数のパラメータを含み得る。そのため、複合関数ブロック６００は、スタックデータ構造５００に通信可能に連結されている場合がある。複合関数ブロックはさらに、自動的に、またはユーザインタフェースを介してスタック５００を更新するように構成され得る。

【0058】

いくつかの実施形態では、パラメータが、現在貯蔵タンク４００（このタンクにおける原料の総量など）内にある原料のゾーンまたはレベル６０８の総数を表す外部パラメータと、貯蔵タンク４００への原料投入口６１０のポイント（上部、中間部、底部など）と、貯蔵タンク４００内でのゾーン混合度を示す混合係数６１２とを含む。混合係数６１２は、０から１までの値を含んでよく、０が混合なし、１が完全混合を意味する。一般に、タンク４００の底部に原料排出口があり、中間部または上部の投入口位置４０４ａに投入口がある構成の場合、栓流タンクの混合係数は０より大きい場合がある。さらに、タンク４００の底部に原料排出口があり、底部の投入口位置４０４ｃに投入口がある構成の場合、栓流タンクの混合係数は０に近い場合がある。混合係数６１２は、タンク４００全体、タンク内の各ゾーンあるいは層、または、ゾーンの組み合わせの原料の１つもしくは複数の特性の混合状況を表す目的で使用され得る。

【0059】

データパラメータは、タンク４００内の特定レベルにある原料４０２の送入特性６１４を表す複数の外部入力パラメータと、排出口４０６（すなわち送出ゾーン）のレベルにある原料ゾーンの特性を表す外部排出特性６１６とも含み得る。原料の送入特性６１４および排出特性６１６は、その原料の化学的、物理的、および他の特徴（ｐＨバランス、反応性、毒性、濃度、密度、分子量など）を示す複数の値を含み得る。送入特性６１４が、原料が貯蔵タンク４００に送入された時点で測定または想定された値を含み得るのに対し、排出特性６１６は、貯蔵タンク４００から排出されている原料ゾーンのタンク特性計算ブロック６０４によって計算される値を含み得る。複合関数ブロック６００は、図５を参照して上述したスタック５００から送入特性６１４にアクセスし得る。図６Ａは７つの入力および排出特性６１６を示しているが、特性の数がそれより少ない場合も多い場合もある。他のブロックは、貯蔵タンク４００に加えられた原料の量（貯蔵タンク内の特定ゾーンで加えられた原料の量の重量、体積、または他の測定値など）を示す追加ブロック６１８と、特定の原料ゾーンが貯蔵タンク４００に加えられた日時を表す値を含む日付／時間ブロック６２０とを含み得る。

【0060】

関数ブロックは、タンク内の総原料を対象に追跡されている特性ごとの平均値を示す出力パラメータ６２２と、タンク４００から現在排出されている原料のゾーンとポインタ５１０の現在位置とを示すスタックポインタ出力６２４とを含み得る。タンク特性計算ブロック６０４は、送入特性６１４と上記の他のデータとに基づいて排出特性６１６を特定するための、プロセッサによって実行される１つもしくは複数の命令または等式を含み得る。いくつかの実施形態では、新たに移送される原料４０２が貯蔵タンクに送入されると、スタック５００が更新され、新しい原料特性がスタック５００に「押し込まれる」。例えば、スタックを更新することは、新しいセットの特性をスタック５００に追加することと、レベルブロック６０８を増やして原料の量５０６と新しいゾーンとの追加を網羅することと、外部入力パラメータ６１８でその追加を設定して新しい移送分に含まれる原料の量５０６を反映することと、外部入力パラメータ６２０で日／時を設定して新規追加の時期５０８を反映することとを含み得る。タンク特性の平均は計算ブロック６０４によって求められる場合があり、新しい平均値は、出力パラメータ６２２に適用されて、新しい原料の追加を網羅する。次にタンク特性計算ブロック６０４が、新しい平均値に基づいてタンク４００から移された原料の排出特性６１６と、その原料が移された元の原料レベルに対応する原料特性と、混合度６１２とを特定し得る。計算された排出特性はその後、複合関数ブロック６００に保存され得る。

【0061】

以下の等式によって説明されるとおり、タンク特性計算ブロック６０４は、排出特性６１６を特定するためのいくつかの命令を含み得る。一般に、排出口４０６ｃにおける各原料送出特性の値は、タンク４００に移送されたときの特定の特性（すなわち送出特性）の値に等しいものと想定される。この送出特性は、移送される原料によって形成されるさまざまな原料ゾーン間で生じ得る混合を網羅するために計算ブロック６０４によって調整され得る。混合係数ｍ、送出特性Ｐ、およびタンク内の特性の平均値Ａが既知である場合、排出特性Ｑの値は次のように表され得る。
（数１）
Ｑ＝（１−ｍ）Ｐ＋ｍＰ （等式１）
式中、ｍは、１つもしくは複数の特性がタンク全体にわたって混合される程度を表すブロック６１２で定義される混合係数であり、Ｐは、混合されていない特性がタンク４００に移送されたときの値であり、Ａは、原料がタンクに移送されたときに記録されたタンク４００内の特性の平均値である。例えば、栓流を生成するように構成されたタンク４００は、４．２というｐＨ値を含む第１（底部）のゾーン、４．６というｐＨ値を含む第２（中間部）のゾーン、および４．１というｐＨ値を含む第３（上部）のゾーンという３つの流体ゾーンを含む。栓流タンクは、第１のゾーンから原料を移すように構成されており、そのタンクの混合係数は０．２である。平均タンクｐＨが４．３なので、排出特性のｐＨ値は、（１−０．２）（４．２）＋（０．２）（４．３）すなわち４．２２である。

【0062】

等式１を想定した場合、Ｑの値が実験室測定値（すなわちＱｌａｂ）によって決定されるのであれば、混合係数ｍを決定することができ、送出特性の値Ｐとタンク内の特性の平均値Ａも既知である。混合係数６１２（ｍ）の最適値は等式１から直接得られ得るが、混合係数６１２も、以下の等式で表される最良適合回帰線の傾きによって定義される最小二乗解として決定され得る。

【数2】

【0063】

回帰線の傾きによって混合係数６１２（ｍ）を決定することは、以下の散布図の最良適合回帰線の傾きとしての「最小二乗」解と説明され得る。
（数３）
（Ａ−Ｐ）に対して比較される（Ｑ−Ｐ）
回帰線の傾きによって混合係数を決定することは、以下の一般的な回帰線式に示すとおり、一定のバイアスに依存していないため、有益であり得る。

【数4】

【数5】

【0064】

【数6】

【数7】

式中、Ｐ_ｉ^ｋはゾーンｋの特性Ｐ_ｉの値であり、ｗ^ｋはゾーンｋにおける材料の量（重量）であり、Ｗは以下の等式が成立する場合における原料投下されたゾーンｎを有するタンク内の材料の総重量である。

【数8】

【0065】

タンク排出特性Ｐ_ｉ^{ｏｕｔｌｅｔ}は、以下のようにも定義され得る。

【数9】

【数10】

【数11】

【0066】

図７Ａは、散布図グラフ７５０（図７Ｂ）で使用されるデータ７００の一例を表す。グラフ７５０で使用されるデータ７００は、研究室由来の原料特性値Ｑｌａｂ ７０２と、送出特性Ｐの値７０４と、タンク内の特性の平均値Ａ７０６と、（Ｑ−Ｐ）の値７０８と、（Ａ−Ｐ）の値７１０とを含み得る。図７Ｂは、（Ａ−Ｐ）７１０対（Ｑ−Ｐ）７０８の値のプロットと最良適合回帰線７５２とを含む散布図グラフ７５０を表す。原料特性モデル化モジュール１１５全般、および特に複合関数ブロック６００のタンク特性計算ブロック６０４は、等式４を使用して最良適合回帰線７５２、すなわち混合係数ｍの傾き７１２（図７Ａ）を計算するための１つもしくは複数の命令を含み得る。

【0067】

タンク特性計算ブロック６０４の一実装形態は、以下の命令を含む。

【数12】

【数13】

【0068】

ｍ＝０（すなわち原料ゾーンの混合なし）であって、タンク４００に旧ゾーンが存在しない状態での栓流を想定した場合に、原料特性モデル化モジュール１１５と最適な混合係数６１２の計算とを検証して排出特性６１６を決定するには、排出特性６１６が送入特性６１４を反映する必要がある。ただし、ｍ＝１（すなわち原料ゾーンが完全に混合）の場合、一般的には、排出特性６１６はタンク４００内の平均特性値に従うはずである。図８は、上記の等式のうち１つもしくは複数を統合した原料特性モデル化モジュール１１５を反映しており、タンク４００内の混合係数が０（すなわちゾーンの混合なし）であり、かつ単一のゾーンレベルを想定しているグラフ例８００を表す。記載のとおり、排出および投入特性「Ｐ５」８０２については、原料特性モデル化モジュール１１５が本明細書に記載されている等式で正しく構成されていると、排出特性の値８０６が、期間８０４にわたり、傾向線８０８で示す投入特性の既知の値に従う。あるいは、タンク４００内に複数のゾーンが存在し、混合係数が１（すなわち完全混合）に設定されている場合には、傾向線８０８がタンク内の特性の平均値（すなわち平均特性出力パラメータ６２２）を反映する。さらに、タンク４００内にゾーンが１つしか存在せず、混合係数が１である場合には、原料特性モデル化モジュール１１５の検証用グラフが、図８に示す線と同様の傾向線８０８を含む（すなわち、排出特性の値８０６が投入特性の既知の値に従う）。

【0069】

あるいは、モデル検証が、混合係数ｍのいくつかの値に対する排出特性Ｑを計算することを含む場合があり、全ミスマッチ誤差が、混合係数６１２の各値の排出特性５０２を表し得るＱの値に対する研究室結果を使用して導き出され得る。この方法を使用して、最小の全誤差をもたらす混合係数が、原料特性モデル化モジュール１１５内で使用するために選択され得る。最適未満の混合係数を定義するために、いくつかの混合係数値（０．０、０．２５、０．５、０．７５、および１．０など）が使用され得る。

【0070】

等式１に関して、送出特性の値Ｐは、送出ゾーン（すなわちタンク４００から現在送出されている原料のゾーン）に対する複数のゾーンの近似性を網羅するために、混合係数ｍによっても調整され得る。例えば、上部投入口４０４ａを通じてタンクに移送される原料は、タンクの上部のゾーンに対する影響度がタンクの底部のゾーンよりも大きく、その逆もある。原料の動きと構成との分散、対流、および他の要因が混合係数に影響し、１つのゾーンが別のゾーンに及ぼす混合の影響は、ゾーン間の距離に反比例する。２つ以上のゾーンを対象に補正値が計算され得る。マルチゾーン補正の場合には、原料投下されたゾーンからの距離に応じた混合の減少関数が適用される。この関数は、線形関数、指数関数あるいは他の関数を使用して適用できる。新たに原料投下されたゾーンの修正済み特性は、等式９によって表され得る。

【数14】

【0071】

同様の方法で、隣接するゾーンの修正は、等式１０が示すとおりに計算され得る。

【数15】

【0072】

マルチゾーン補正は、ゾーン１−２、２−３、３−４など、連続するゾーンペアに適用される２つのゾーン補正に類似し得る。補正されたゾーンの数は、原料投下時のタンク内の材料ゾーンの数より少ない場合であっても、任意に設定してよい。

【0073】

送出ゾーンに対するマルチゾーンの影響は、ゾーンペアの箇所に応じて、等式１１によって表される線形状に減少し得る。

【数16】

【0074】

式中、ｌは他のゾーンの影響のために以前に修正されたゾーンの数であり、ｉは、ゾーンのインデックスｉであり、補正値が適用される場合にはｉ＋１で、ｉ≦ｌ、ｉ≦ｎであり、ｎは、貯蔵タンク内の原料を有する実際のゾーンの数であり、ｍ_ｌは、混合係数の一部分として定義された修正混合係数である（ｍ_ｌ＝（０．１〜０．５）ｍと想定される）。多数のゾーンが修正に含まれる場合には、指数補正の方が、等式１２によって表される２つの隣接ゾーンの混合を良好に表し得る。

【数17】

【0075】

混合係数ｍ_１を修正するゾーンは、送出特性を計算するために適用された混合係数ｍよりも小さい場合がある（例えば２〜５倍）。このように仮定する１つの理由は、ｍ_１の実験的特定の難しさと、過剰修正の可能性であり得る。修正された特性ｌを有するゾーンの数も任意であってよい（デフォルトで２〜４つのゾーンなど）。ｍ_１およびｌに対して固定値を選択することにより、それらの係数を決定するという追加ステップを省略することができ得る。代わりにこの方法は、修正されていないゾーンを有する元のモデルに対して行われるような、最終的な混合係数だけを定義するための特定手続きを適用し得る。等式９および１０のような特性計算は、隣接ゾーンが同じ重量であると想定し得る。ゾーンの重量が異なると、さらなる計算間違いが生じ得る。

【0076】

図９は、上記の原料特性モデル化モジュール１１５とタンク特性計算ブロック６０４とを実施するために実行され得る方法例のフローチャートである。このフローチャートは一般に、ミキサー非搭載貯蔵タンク内の供給原材料の特性を特定するための方法９００について説明し得る。方法９００は、栓流タイプの投入／排出構成を含むものとして記載されているが、本明細書に記載されている他のタイプのタンク構成をサポートする目的でも使用され得る。方法９００は、コンピュータ可読メモリに記憶され、コンピュータ装置のプロセッサを使用して実行されるコンピュータ実行可能な命令という形態で１つもしくは複数のルーチンを含み得る。ルーチンは、原料特性モデル化モジュール１１５（図１Ｂ）の一部として含まれ得る。

【0077】

ブロック９０２で、原料特性モデル化モジュール１１５が、新しい原料が貯蔵タンク４００（図４）に移送されたかどうかを特定し得る。いくつかの実施形態では、原料特性モデル化モジュール１１５が、時間特性５０８が日時ブロック６２０（図６Ａおよび図６Ｂ）と関連した値とは異なる値を含むかどうかを特定するためにスタック５００（図５）に問い合わせるための命令を含み得る。例えば、新たに移送される原料が貯蔵タンク４００に到達したときに、新しい原料の特性５０２は、時間値５０８を含むスタック５００に押し込まれ得る。新しい原料の時間値５０８は、現在の日時外部入力パラメータ６２０の値と比較され得る。スタック５００内の新しいタイムスタンプ値は、新しい特性５０２を有する新たに移送される原料４０２を示し得る。

【0078】

移送される原料４０２が新しいタイムスタンプを含む場合、ブロック９０４は、スタック５００とブロック６００とを使用していくつかの計算を実行し得る。いくつかの実施形態では、ブロック９０４がスタック５００を更新し、現在貯蔵タンク４００にある総原料４０２の各特性５０２の平均値を計算し得る。ブロック９０４によって実行される計算は、スタック５００内のタンクレベル６０８と値５０４とに基づき得る。この移送が新しいタイムスタンプを含まない場合には、ブロック９０４がスキップされ得る。

【0079】

ブロック９０６で、原料特性モデル化モジュール１１５が、タンク４００内にある新しい原料の位置を特定し得る。いくつかの実施形態では、新しい原料が、タンク４００内のさまざまな位置に移送され得る。例えば、新しい原料は、タンク４００の上部４０４ａ、中間部４０４ｂ、または底部４０４ｃより移送され得る。栓流構成の貯蔵タンク４００では、上部４０４ａまたは中間部４０４ｂより原料が移送された場合には、タンク４００内で原料４０２が層化し、旧原料ゾーンの上に新しい原料ゾーンが形成されたことを示し得る。ブロック９０８で、新しい原料が上部または中間部よりタンク４００に移送された場合、タンク４００から移されている原料の特性の値は、タンク内の原料のレベル６０８に基づいている可能性がある。例えば、図４を参照すると、タンク４００は、ゾーン４０８に既存の原料を有し、位置４０６ｃに排出口を有する栓流用の構成である。新たに移送される原料は、投入口４０４ａまたは４０４ｂよりタンク４００に入り、新しい原料ゾーン４１０を形成し得る。本実施例では、移送時、現在タンク内に旧原料ゾーンが１つ存在するため（４０８）、タンク４００から排出される原料は、タンク内すなわち原料ゾーン４０８内にある旧原料ゾーン（またはレベル）に基づき、旧ゾーン４０８と新しいゾーン４１０との間で多少混合している。そのため、ブロック９０８は、排出特性６１６を、旧原料ゾーン（すなわち原料ゾーン４０８）と関連した特性に設定し得る。ただし、新しい原料がタンクの底部に移送される場合には、ゾーン間で混合がまったく行われないか、ごくわずかしか行われず、新しい原料はタンクから直接排出される。そのため、新しい原料が栓流構成のタンクの底部に移送される場合には、ブロック９１０が排出特性６１６を、新たに移送された原料４０２の特性に設定し得る。

【0080】

ブロック９１２で、原料特性モデル化モジュールは、混合係数６１２と、現在タンク４００内にある原料の原料特性の出力パラメータ６２２とに基づいて排出特性６１６を計算し得る。いくつかの実施形態では、ブロック９１２が、本明細書に記載されている等式のうち１つもしくは複数を使用して、混合係数６１２と、現在そのタンク内にある原料の平均特性値とに基づいて新しい排出特性６１６を計算し得る。

【0081】

ブロック９１４で、原料特性モデル化モジュール１１５は、ブロック９１２を使用して計算された排出特性６１６を記憶し得る。いくつかの実施形態では、排出特性６１６が、ブロック６００に記憶され得る。

【0082】

原料が貯蔵タンク４００から離れ、排出特性６１６が計算された後、排出された原料は、反応器４０７など別のプロセスプラントエンティティに入り得る。別のゾーン４１０は、排出特性６１６を使用して、反応器４０７内に存在する原料の各種特性を計算し得る。例えば、新しい原料が入ってきて古い原料が減っていくと、排出特性６１６が時間の経過とともに変化し得る。このように、ゾーン４１０は、所定時期に反応器４０７内にある原料の構成を特定するために、反応器４０７に入っていく原料の特性を追跡および記録し得る。

【0083】

図９の方法例９００は、プロセッサ、コントローラおよび／またはその他任意の適切な演算装置によって実施され得る。例えば、方法例９００は、フラッシュメモリ、ＣＤ、ＤＶＤ、フロッピー（登録商標）ディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、プログラマブルＲＯＭ（ＰＲＯＭ）、電子的にプログラム可能なＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ）、電子的に消去可能なＰＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、光記憶ディスク、光記憶装置、磁気記憶装置ディスク、磁気記憶装置、および／または方法またはデータ構造の形態でプログラムコードおよび／または命令を担持または格納する目的で使用でき、プロセッサ、汎用または特殊用途のコンピュータ、またはプロセッサを有する他のマシン（図１０に関連して後述するプロセッサプラットフォーム例Ｐ１０など）によってアクセスできるその他任意のメディアなど、任意の有形コンピュータ可読メディアに格納されている符号化された命令で具現化され得る。上記の組み合わせも、コンピュ−タ可読メディアの範囲内に含まれる。

【0084】

方法は、例えば、プロセッサ、汎用コンピュータ、特殊用途コンピュータ、または特殊用途演算機に１つまたは複数の特定の方法を実行させる命令および／またはデータを含む。あるいは、方法９００の一部分もしくは全部が、ＡＳＩＣ（単数または複数）、ＰＬＤ（単数または複数）、ＦＰＬＤ（単数または複数）、個別論理、ハードウェア、ファームウェアなどの任意の組み合わせ（単数または複数）を用いて実装され得る。

【0085】

また、方法例９００の一部または全部が代わりに手動操作によって実装されたり、ファームウェア、ソフトウェア、個別論理、および／またはハードウェアなどの任意の組み合わせなど、前述の技術の任意の組み合わせとして実装されたりする場合もある。さらに、図９の動作例を実施するその他多くの方法が使用され得る。例えば、関数の実行順序が変更される場合があり、かつ／または記載されている関数の１つまたは複数が変更、除去、下位分割、または組み合わされる場合がある。加えて、方法例９００の一部もしくは全部が、個別の処理スレッド、プロセッサ、デバイス、個別論理、回路などによって順次および／または並行して実行されてもよい。

【0086】

方法例９００は、プロセス制御システムの特徴に基づいて、測定された原料特性、計算された原料特性、および／または原料全体の特性どうしの関係をモデル化する。複数の方法例９００が、プロセス制御システムの一部分をモデル化するため、かつ／または他のプロセス制御システムをモデル化するために並行または連続して実行され得る。

【0087】

図１０は、本明細書に記載されている方法例および装置例を実装する目的で使用され得るプロセッサシステム例Ｐ１０のブロック図である。例えば、プロセッサシステム例Ｐ１０と類似または同一のプロセッサシステムが、図１および／または図４のＯＭＳ例 １０２、分析プロセッサ例１１４、および／またはオンラインデータプロセッサ例１１６を実装する目的で使用され得る。プロセッサシステム例Ｐ１０は、複数の周辺器材、インタフェース、チップ、メモリなどを含むものとして後述されているが、それらの要素の１つもしくは複数が、ＯＭＳ例 １０２、分析プロセッサ例１１４、および／またはオンラインデータプロセッサ例１１６のうちの１つもしくは複数を実装する目的で、他のプロセッサシステム例から省略され得る。

【0088】

図１０に示すとおり、プロセッサシステムＰ１０は、相互接続バスＰ１４に連結されているプロセッサＰ１２を含む。プロセッサＰ１２は、レジスタセットまたはレジスタスペースＰ１６を含む。これは、図１０で完全にオンチップであるものとして描かれているが、代替的に完全または部分的にオフチップであり、専用電気接続および／または相互接続バスＰ１４を介して直接プロセッサＰ１２に連結されている可能性もある。プロセッサＰ１２は、任意の適切なプロセッサ、演算機器、またはマイクロプロセッサであってよい。図１０に示されていないが、システムＰ１０は、マルチプロセッサシステムであってよいため、プロセッサＰ１２と同一または類似し、相互接続バスＰ１４に通信可能に連結されている１つもしくは複数の追加プロセッサを含み得る。

【0089】

図１０のプロセッサＰ１２はチップセットＰ１８に連結されており、メモリコントローラＰ２０と周辺入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラＰ２２とを含む。周知のとおり、チップセットは、Ｉ／Ｏおよびメモリ管理機能に加え、チップセットＰ１８に連結された１つまたは複数のプロセッサによってアクセス可能または使用される複数の汎用用途および／または特殊用途のレジスタやタイマーなども提供するのが一般的である。メモリコントローラＰ２０は、プロセッサＰ１２（複数のプロセッサが存在する場合には複数のプロセッサ）がシステムメモリＰ２４および大容量記憶装置Ｐ２５にアクセスできるようにする関数を実行する。

【0090】

システムメモリＰ２４は、例えばスタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）など、いかなる所望のタイプの揮発性および／または不揮発メモリも含み得る。大容量記憶装置Ｐ２５は、いかなる所望のタイプの大量記憶装置も含み得る。例えば、プロセッサシステム例Ｐ１０がＯＭＳ １０２（図２）を実装する目的で使用される場合、大容量記憶装置Ｐ２５は、ハードディスクドライブ、光学ドライブ、テープ記憶装置などを含み得る。あるいは、プロセッサシステム例Ｐ１０がプロセスモデルデータベースおよび／またはバッチデータデータベースを実装する目的で使用される場合、大容量記憶装置Ｐ２５は、ソリッドステートメモリ（例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭメモリなど）、磁気メモリ（ハードディスクなど）、あるいはプロセスモデルデータベースおよび／またはバッチデータデータベースにおける大容量記憶に適しているその他任意のメモリを含み得る。

【0091】

周辺Ｉ／ＯコントローラＰ２２は、プロセッサＰ１２が周辺Ｉ／ＯバスＰ３２を介して周辺入出力（Ｉ／Ｏ）装置Ｐ２６およびＰ２８、およびネットワークインタフェースＰ３０と通信できるようにする機能を実行する。入出力装置Ｐ２６およびＰ２８は、例えば、キーボード、表示装置（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、ブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイなど）、ナビゲーション装置（例えば、マウス、トラックボール、容量タッチパッド、ジョイスティックなど）など、いかなる所望のタイプの入出力装置でもあってもよい。ネットワークインタフェースＰ３０は、例えば、プロセッサシステムＰ１０が他のプロセッサシステムと通信できるようにするイーサネット（登録商標）装置、非同期転送モード（ＡＴＭ）装置、８０２．１１装置、ＤＳＬモデム、ケーブルモデム、セルラー方式モデムなどであり得る。

【0092】

メモリコントローラＰ２０およびＩ／ＯコントローラＰ２２は、チップセットＰ１８内の別々の機能ブロックとして図１０に描かれているが、これらのブロックによって実行される機能は、単一の半導体回路の範囲内で統合されている場合、または２台以上の別々の集積回路を使用して実装されている場合がある。

【0093】

上記方法例および／または装置例の少なくともいくつかは、コンピュータプロセッサによって実行される１つまたは複数のソフトウェアおよび／またはファームウェアプログラムによって実施される。ただし、特定用途向け集積回路、プログラマブル論理整合、およびその他のハードウェア装置を含むがこれらに限定されない専用ハードウェア実施も同様に、本明細書に記載の方法例および／または装置例のいくつかまたはすべてを全体的または部分的に実施するように構築され得る。さらに、分散処理またはコンポーネント／オブジェクト分散処理、並列処理、または仮想マシン処理を含むがこれらに限定されない代替ソフトウェアの実施も、本明細書に記載の方法例および／またはシステム例を実施するように構成され得る。

【0094】

また、本明細書に記載されているソフトウェアおよび／またはファームウェアの実施例は、磁気メディア（磁気ディスクまたはテープなど）、光ディスクなどの光磁気または光メディア、１つもしくは複数の読み取り専用（不揮発性）メモリ、ランダムアクセスメモリ、または他の書き換え可能な（揮発性）メモリを格納するメモリカードまたは他のパッケージなどのソリッドステートメディアなどの有形記憶メディアに記憶されるという点に注意すべきである。したがって、本明細書に記載のソフトウェア例および／またはファームウェア例は、上記の記憶メディアなどの有形記憶メディアまたは後継の記憶メディアなどの有形記憶メディアに記憶され得る。上記の範囲で、本明細書は特定の標準仕様およびプロトコルに関してコンポーネント例および機能例について記載しているが、本特許の範囲はかかる標準仕様およびプロトコルに限定されないものと理解される。例えば、インターネットおよび他のパケット交換ネットワーク伝送（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ＴＣＰ）／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＩＰ）、Ｕｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ＵＤＰ）／ＩＰ、ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ （ＨＴＭＬ）、ＨｙｐｅｒＴｅｘｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ （ＨＴＴＰ）など）の各標準仕様は、当技術の現況の実施例を表す。かかる標準仕様は、同じ一般機能を有しつつ、より高速または効率的な均等仕様によって周期的に取って代わられる。そのため、同じ機能を有する代替標準仕様およびプロトコルは、本特許によって想定され、添付の請求範囲内に含まれるものと意図される均等物である。

【0095】

以下、構成要素内でも特に、ハードウェア上で実行されるソフトウェアおよび／またはファームウェアを含む方法例および装置例について説明しているが、これらの例は単なる例に過ぎず、制限的なものとみなされるべきでないことに留意されたい。例えば、ハードウェア、ソフトウェア、およびファームウェアコンポーネントのいずれかまたは全部が、ハードウェアでのみ、ソフトウェアでのみ、あるいはハードウェアとソフトウェアとの任意の組み合わせで具現化され得ると考えられる。そのため、以下に方法例および装置例を記載するものの、当業者であれば、提供された実施例がかかる方法と装置を実装する唯一の方法でないことは容易に理解できるであろう。

【0096】

加えて、本特許は、ハードウェアで実行されるソフトウェアまたはファームウェアを含んでいる方法例および装置例を開示しているが、かかるシステムは単なる例に過ぎず、制限的なものとみなされるべきでないことに留意する必要がある。例えば、これらのハードウェアおよびソフトウェアコンポーネントのいずれかまたは全部が、ハードウェアでのみ、ソフトウェアでのみ、ファームウェアでのみ、あるいはハードウェア、ファームウェア、および／またはソフトウェアの任意の組み合わせで具現化され得ると考えられる。したがって、方法例、システム例、機械アクセス可能なメディア例について本明細書で先に説明したものの、実施例は、かかるシステム、方法、および機械アクセス可能なメディアを実装するための唯一の方法ではない。そのため、特定の方法例、システム例、および機械アクセス可能なメディア例が本明細書に記載されているものの、本特許の網羅する範囲はそれらに制限されない。むしろ、本特許は、文字どおりまたは均等論の下で、添付の請求の範囲に正当に含まれるすべての方法、システム、および機械アクセス可能なメディアを網羅する。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】