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(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】
(24)【登録日】2023-06-26
(45)【発行日】2023-07-04
(54)【発明の名称】システム、方法、および、プログラム
(51)【国際特許分類】
   G05B 19/418 20060101AFI20230627BHJP
   G06Q 50/04 20120101ALI20230627BHJP
   G06Q 10/06 20230101ALI20230627BHJP
【FI】
G05B19/418 Z
G06Q50/04
G06Q10/06
【請求項の数】 12
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2019178761
(22)【出願日】2019-09-30
(65)【公開番号】P2021056738
(43)【公開日】2021-04-08
【審査請求日】2022-04-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人RYUKA国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】内藤 隆
(72)【発明者】
【氏名】ケネディ ポール
【審査官】石田 宏之
(56)【参考文献】
【文献】特許第6829667(JP,B2)
【文献】特許第5023414(JP,B2)
【文献】特開2007-201309(JP,A)
【文献】特開2019-101923(JP,A)
【文献】特開平04-224889(JP,A)
【文献】特開2007-018284(JP,A)
【文献】特開2004-110564(JP,A)
【文献】特許第3631915(JP,B2)
【文献】国際公開第2017/154744(WO,A1)
【文献】特許第3259146(JP,B2)
【文献】特許第6984370(JP,B2)
【文献】特開平4-224889(JP,A)
【文献】特開2007-18284(JP,A)
【文献】国際公開第2001/8054(WO,A2)
【文献】特開2019-101682(JP,A)
【文献】特許第7040506(JP,B2)
【文献】特開2020-102082(JP,A)
【文献】特表2022-525381(JP,A)
【文献】特許第3497348(JP,B2)
【文献】特開平11-328276(JP,A)
【文献】特開2007-4218(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G05B 19/418
G06Q 50/04
G06Q 10/06
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
最新の状態に更新された計画モデルを用いて、対象期間において製造サイトを制御するための生産計画を生成する計画部と、
更新前の計画モデルを用いて、前記生産計画のベースとなるベース計画を生成するベース計画部と、
前記生産計画および前記ベース計画に基づいて、前記計画モデルの更新による前記生産計画の改善をトラッキングするトラッキング部と、
を備えるシステム。
【請求項2】
前記計画部および前記ベース計画部は、同一の情報をそれぞれの計画モデルに入力して、前記生産計画および前記ベース計画をそれぞれ生成する、請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
前記ベース計画部は、前記対象期間における前記生産計画を生成するために前記計画部が計画モデルに入力した情報と同一の情報を、前記更新前の計画モデルに入力する、請求項2に記載のシステム。
【請求項4】
前記トラッキング部は、前記生産計画と前記ベース計画との差分に基づいて、前記計画モデルの更新による前記生産計画の改善をトラッキングする、請求項1から3のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項5】
前記トラッキング部は、前記生産計画における利益をトラッキングする、請求項1から4のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項6】
前記計画モデルを更新する更新部を更に備える、請求項1から5のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項7】
前記製造サイトにおける少なくとも一部のシミュレーションモデルに基づいて、前記製造サイトにおける前記少なくとも一部の運転を模擬するシミュレーション部と、
前記模擬された運転と実際の運転との間の差分に基づいて、シミュレーションモデルを校正する校正部と、を更に備え、
前記更新部は、前記シミュレーションモデルの校正に応じて、前記計画モデルを更新する、請求項6に記載のシステム。
【請求項8】
前記計画モデルは線形計画モデルである、請求項1から7のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項9】
前記生産計画に基づいて、前記製造サイトを制御する制御部を更に備える、請求項1から8のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項10】
前記製造サイトは、原油を精製して複数の石油製品を製造する製油所を含む、請求項1から9のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項11】
最新の状態に更新された計画モデルを用いて、対象期間において製造サイトを制御するための生産計画を生成することと、
更新前の計画モデルを用いて、前記生産計画のベースとなるベース計画を生成することと、
前記生産計画および前記ベース計画に基づいて、前記計画モデルの更新による前記生産計画の改善をトラッキングすることと、
を備える方法。
【請求項12】
コンピュータにより実行されて、前記コンピュータを、
最新の状態に更新された計画モデルを用いて、対象期間において製造サイトを制御するための生産計画を生成する計画部と、
更新前の計画モデルを用いて、前記生産計画のベースとなるベース計画を生成するベース計画部と、
前記生産計画および前記ベース計画に基づいて、前記計画モデルの更新による前記生産計画の改善をトラッキングするトラッキング部と、
して機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、システム、方法、および、プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
原油を精製して複数の石油製品を生産する石油精製が知られている。(例えば、非特許文献1参照)。従来、このような石油精製を行う製油所のように、比較的規模の大きな製造サイトを操業するにあたっては、企業資源計画、製造実行、および、プロセス制御等は、組織内の異なるグループ(又は、部門)が独立したシステムを用いることによって、それぞれが独自に運用されていた。
[先行技術文献]
[非特許文献]
[非特許文献1]横溝,"石油精製技術と石油需給動向~現状と今後の見通し~",独立行政法人 石油天然ガス・金属鉱物資源機構 石油・天然ガス資源情報,2017年9月20日,石油・天然ガスレビュー Vol.51 No.5,p.1-20。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
製造サイトを操業するにあたって、生産計画を生成するために用いられるモデルに反映されるパフォーマンスの改善によって、生産計画がどの程度改善するかを把握することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、システムを提供する。システムは、最新の状態に更新された計画モデルを用いて、対象期間において製造サイトを制御するための生産計画を生成する計画部を備えてよい。システムは、更新前の計画モデルを用いて、生産計画のベースとなるベース計画を生成するベース計画部を備えてよい。システムは、生産計画およびベース計画に基づいて、計画モデルの更新による生産計画の改善をトラッキングするトラッキング部を備えてよい。
【0005】
計画部およびベース計画部は、同一の情報をそれぞれの計画モデルに入力して、生産計画およびベース計画をそれぞれ生成してよい。
【0006】
ベース計画部は、対象期間における生産計画を生成するために計画部が計画モデルに入力した情報と同一の情報を、更新前の計画モデルに入力してよい。
【0007】
トラッキング部は、生産計画とベース計画との差分に基づいて、計画モデルの更新による生産計画の改善をトラッキングしてよい。
【0008】
トラッキング部は、生産計画における利益をトラッキングしてよい。
【0009】
システムは、計画モデルを更新する更新部を更に備えてよい。
【0010】
システムは、製造サイトにおける少なくとも一部のシミュレーションモデルに基づいて、製造サイトにおける少なくとも一部の運転を模擬するシミュレーション部と、模擬された運転と実際の運転との間の差分に基づいて、シミュレーションモデルを校正する校正部と、を更に備え、更新部は、シミュレーションモデルの校正に応じて、計画モデルを更新してよい。
【0011】
計画モデルは線形計画モデルであってよい。
【0012】
システムは、生産計画に基づいて、製造サイトを制御する制御部を更に備えてよい。
【0013】
製造サイトは、原油を精製して複数の石油製品を製造する製油所を含んでよい。
【0014】
本発明の第2の態様においては、方法を提供する。方法は、最新の状態に更新された計画モデルを用いて、対象期間において製造サイトを制御するための生産計画を生成することを備えてよい。方法は、更新前の計画モデルを用いて、生産計画のベースとなるベース計画を生成することを備えてよい。方法は、生産計画およびベース計画に基づいて、計画モデルの更新による生産計画の改善をトラッキングすることを備えてよい。
【0015】
本発明の第3の態様においては、プログラムを提供する。プログラムは、コンピュータにより実行されてよい。プログラムは、コンピュータを、最新の状態に更新された計画モデルを用いて、対象期間において製造サイトを制御するための生産計画を生成する計画部として機能させてよい。プログラムは、更新前の計画モデルを用いて、生産計画のベースとなるベース計画を生成するベース計画部として機能させてよい。プログラムは、生産計画およびベース計画に基づいて、計画モデルの更新による生産計画の改善をトラッキングするトラッキング部として機能させてよい。
【0016】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1】本実施形態に係るシステムが一部に含まれてよい操業管理システムのトータルソリューションモデル100の一例を示す。
図2】製油所120Rにおける石油精製フローの一例を示す。
図3】本実施形態に係るシステム300のブロック図の一例を示す。
図4】本実施形態に係るシステム300が生産計画の改善をトラッキングするフローの一例を示す。
図5】本実施形態の変形例に係るシステム300のブロック図の一例を示す。
図6】本実施形態の変形例に係るシステム300が計画モデル315を更新するフローの一例を示す。
図7】本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ2200の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0019】
本実施形態に係るシステムは、製造サイトの操業に関し、例えば、企業資源計画(ERP:Enterprise Resource Planning)層から製造実行システム(MES:Manufacturing Execution System)層、および、プロセス制御システム(PCS:Process Control System)層までの各種機能を有機的に統合し、経営情報と制御情報とをつなぐことによって、生産効率の向上を実現するトータルソリューションモデルの一部の機能として実現されてよい。本実施形態に係るシステムは、例えば、このようなトータルソリューションモデルの一部において、更新前の計画モデルを用いて生成された生産計画をベースとして、最新の状態に更新された計画モデルを用いて生成された生産計画がどの程度改善されているかをトラッキングする。
【0020】
以下、本実施形態に係るシステムが、製油所および石油化学サイトの操業に適用される場合を一例として説明するが、これに限定されるものではない。本実施形態に係るシステムは、例えば、製油所および石油化学サイトとは異なる他の製造サイトの操業に適用されてもよい。
【0021】
図1は、本実施形態に係るシステムが一部に含まれてよい操業管理システムのトータルソリューションモデル100の一例を示す。トータルソリューションモデル100は、同一の組織に属する(同一の事業者が経営する、または、同一の事業者グループが経営する等)複数の製造サイトを一括して管理する。例えば、トータルソリューションモデル100は、同一の事業者グループがワールドワイドに経営する複数の製油所、および、複数の石油化学サイトを一括して管理してよい。本図において、トータルソリューションモデル100は、マルチサイト計画部110、m個の製油所120Ra~120Rm(「製油所120R」と総称する)、および、n個の石油化学サイト120Ca~120Cn(「石油化学サイト120C」と総称する)を備える。なお、特に区別する必要がない場合、製油所120Rおよび石油化学サイト120Cを製造サイト120と総称する。
【0022】
マルチサイト計画部110は、同一の組織に属する複数の製造サイト120のそれぞれについての生産計画を一括して生成する。一例として、マルチサイト計画部110は、製油所120Ra~120Rm、および、石油化学サイト120Ca~120Cnのそれぞれについての生産計画を、線形計画法を用いて一括して生成する。一般に、事業や意思決定の数学モデルで、ある数理的条件のもと最大の目的関数をもたらす変数値を探る問題を数理計画問題という。特に、目的関数を表す式と数理的条件を表す式とが変数の1次式で表される場合を、線形計画問題という。そして、その問題を解く手法が線形計画法である。
【0023】
より詳細には、線形計画法は、一般に、(数1)式の制約条件のもとで、(数2)式の目的関数を最大化(または、最小化)する問題を解決するための手法である。ここで、xは(数1)式によって各要素が非負に制限された(n×l)の変数行列である。また、i=1、2、または、3とすると、Aは(m×n)の係数行列であり、bは(m×l)の係数行列である。また、cは(n×l)の係数行列である。このように、線形計画法では、複数の線形方程式が用いられ、これら複数の線形方程式は、線形計画テーブルとして表される。ここで、線形計画テーブルの各エントリは、複数の変数のそれぞれに対する係数である。そして、線形計画法は、マトリックス数学を用いて複数の変数値の異なる組み合わせを繰り返し試すことによって、(数1)式で示される制約条件のもとで、(数2)式の目的関数を最大化(または、最小化)する変数値の組み合わせを導き出す。
【数1】
【数2】
【0024】
マルチサイト計画部110は、例えば、原油量、原油タイプ、原油価格、製品価格、製品デマンド、プロセスユニット可用性、および、プロセスユニット最大能力等を含むビジネス情報を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して取得する。なお、プロセスユニットとは、製造サイト120において、原料から製品または半製品を生産するために必要とされる各種処理、および、それに伴う付帯処理を実行するユニットをいう。ここで、このようなビジネス情報には、例えば、経営環境等によって定まる変数(例えば、原油価格等)と、経営判断等によって決定される変数(例えば、原油量等)と、が含まれる。経営環境等によって定まる変数は経営の意思によって変えることが困難であるが、経営判断等によって決定される変数は経営の意思によってある程度自由に変更することができる。マルチサイト計画部110は、このような経営判断等によって決定される変数の値を変えながら複数回マルチサイト計画処理を実行することにより、例えば"総利益"を目的関数として、当該"総利益"を最大化するような変数値の組み合わせを導き出す。そして、マルチサイト計画部110は、この場合における、例えば、オイルバランス(製造サイト120のインプットおよびアウトプット)、経済バランス(製造サイト120の全てのインプットおよびアウトプットについての価格および収入)、総利益、操業コスト・純利益、エネルギーバランス(各プロセスおよびプロセス全体における消費燃料の流量および熱量)、プロセスユニットサマリ(マテリアルバランスおよびストリームプロパティのサマリ)、マージナルバリュー(どの制約が緩和されたらより利益を出せるかを示す値)、ブレンドサマリ(各成分の量およびプロパティを含む成分の混合のサマリ)、および、これらのレポート等の情報を含む生産計画を、複数の製造サイト120のそれぞれについて生成する。
【0025】
この際、マルチサイト計画部110は、比較的長期のマルチサイト計画期間における比較的長い1または複数のマルチサイト計画インターバルごとの生産計画を、製造サイト120のそれぞれについて生成する。例えば、マルチサイト計画部110は、この先3か月の期間における各月毎の生産計画を、複数の製造サイト120のそれぞれについて生成してよい。マルチサイト計画部110は、複数の製造サイト120のそれぞれについて生成した生産計画を、複数の製造サイト120のそれぞれへ、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して供給する。
【0026】
製油所120Rは、原油を精製して複数の石油製品を生産する。製油所120Rにおける石油精製の詳細については後述する。製油所120Rは、サイト計画部130、サイトワイドシミュレーション部140、プロセスシミュレーション部150、ブレンディングシミュレーション部155、APC(Advanced Process Control)160、BPC(Blend Property Control)165、オンサイト用プロセス制御システム170、および、オフサイト用プロセス制御システム175を有する。なお、上述の説明では、これら機能部の全てが製油所120Rに設けられている場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。これら機能部の一部、例えば、サイト計画部130、サイトワイドシミュレーション部140、プロセスシミュレーション部150、または、ブレンディングシミュレーション部155の少なくともいずれかは、製油所120Rとは異なる場所に設けられていてもよい。
【0027】
サイト計画部130は、例えば、線形計画法を用いて自身が属する製造サイト120についての生産計画を生成する。この際、サイト計画部130は、マルチサイト計画部110が生産計画を生成した際に用いたものと同じストラクチャの線形計画テーブルを用いてよい。一例として、サイト計画部130は、マルチサイト計画部110が生成した生産計画のうち、自身が属する製造サイト120についての生産計画を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して取得する。また、サイト計画部130は、マルチサイト計画部110が生産計画を生成した際に用いたビジネス情報よりも、自身が属する製造サイト120に特化したより詳細なビジネス情報を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して取得する。ここで、このようなより詳細なビジネス情報には、例えば、サイトレベルの運営環境等によって定まる変数と、サイトレベルの判断等によって決定される変数と、が含まれる。運営環境等によって定まる変数はサイトレベルの意思によって変えることが困難であるが、サイトレベルの判断等によって決定される変数は、サイトレベルの意思によってある程度自由に変更することができる。サイト計画部130は、例えば、マルチサイト計画部110が用いたものと同じストラクチャの線形計画テーブルを用いて、マルチサイト計画部110が生成した生産計画によって決定済みのパラメータを入力し、かつ、サイトレベルの判断等によって決定される変数の値を変えながら複数回サイト計画処理を実行することによって、例えば、"総利益"をより最大化するような変数値の組み合わせを導き出す。そして、サイト計画部130は、この場合における生産計画を、自身が属する製造サイト120に特化したより詳細な生産計画として生成する。
【0028】
この際、サイト計画部130は、マルチサイト計画部110が生成する生産計画に比べて、比較的短期のサイト計画期間における比較的短い1または複数のサイト計画インターバルごとの生産計画を、自身が属する製造サイト120について生成する。例えば、サイト計画部130は、この先1か月の期間における各週毎の生産計画を、自身が属する製造サイト120について生成してよい。サイト計画部130は、自身が生成した生産計画を、他の機能部または装置へ、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して供給する。
【0029】
また、サイト計画部130は、マルチサイト計画部110が生成した生産計画によって決定済みのパラメータを用いると自身が属する製造サイト120の生産計画に問題が生じる(例えば、総利益、生産必要高、製品品質規格、および、タンク貯蔵容量等が閾値または物理的制約条件を下回る等)場合には、その旨をマルチサイト計画部110へフィードバックして、マルチサイトでの経営判断の変更を要求してもよい。
【0030】
また、サイト計画部130は、自身が生成した生産計画に従って、製造サイト120におけるオペレーションを、例えば、日単位、または、複数日単位にスケジューリングするスケジューラとしての機能を有していてもよい。なお、上述の説明では、サイト計画部130がスケジューラとしての機能を有する場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。製油所120Rは、スケジューラをサイト計画部130とは異なる別の機能部または装置として有していてもよい。スケジューラは、例えば、タンク情報、輸送船スケジュール、パイプラインデリバリースケジュール、ロード/レールスケジュール等を含むベーシックスケジュール情報を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力を介して取得する。また、サイト計画部130とは異なる別の機能部または装置として構成される場合、スケジューラは、サイト計画部130が生成した生産計画を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して取得する。そして、スケジューラは、取得した生産計画に従って、例えば、製造サイト120におけるデイリーのスケジュール情報を生成し、これを、他の機能部または装置へ、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して供給する。
【0031】
サイトワイドシミュレーション部140は、製造サイト120の運転をサイトワイドに模擬する。すなわち、サイトワイドシミュレーション部140は、製造サイト120における、入力、出力、および、処理内容に応じた応答の振る舞いをサイトワイドに模擬する。本図において、サイトワイドシミュレーション部140は、オンサイトにおけるプロセスユニットおよびオフサイトにおけるプロセスユニットの運転をサイトワイドに模擬する。ここで、オンサイトとは、例えば、製油所120Rにおける精製設備が設けられたサイトを示す。また、オフサイトとは、例えば、製油所120Rにおける精製設備以外のタンクヤード回りの設備、すなわち、原油/製品/半製品の受入、貯蔵、ブレンド、および、出荷等を行う付帯設備が設けられたサイトを示す。サイトワイドシミュレーション部140は、例えば、製造サイト120における供給フロー、製品フロー、温度・圧力、および、供給品質と製品品質のラボデータ等の情報を含むサイト情報を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して取得する。そして、サイトワイドシミュレーション部140は、例えば、定常状態モデルにこれらサイト情報を入力して、製造サイト120の運転を模擬し、製造サイト120における生産量、プロパティ、サイトコンディション、パフォーマンス等の情報を含むサイトワイドなシミュレーション結果を出力する。なお、定常状態モデルとは、時間的に変化しない入力に対して、時間的に変化しない一定の結果を出力するモデルをいう。この際、サイトワイドシミュレーション部140は、スケジューラが生成したスケジュール情報に少なくとも部分的に基づいて、サイトワイドなシミュレーション結果を出力してよい。すなわち、サイトワイドシミュレーション部140は、スケジューラが生成したスケジュールに少なくとも部分的に従って製造サイト120を運転した場合における、サイトワイドなシミュレーション結果を出力してよい。これに代えて、サイトワイドシミュレーション部140は、スケジューラが生成したものとは異なるスケジュールに従って製造サイト120を運転した場合における、サイトワイドなシミュレーション結果を出力してもよい。サイトワイドシミュレーション部140は、出力したサイトワイドなシミュレーション結果を、他の機能部または装置へ、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して供給する。
【0032】
プロセスシミュレーション部150は、オンサイトのプロセスユニット(群)ごとの運転を模擬する。すなわち、プロセスシミュレーション部150は、オンサイトのプロセスユニット(群)における、入力、出力、および、処理内容に応じた反応の振る舞いを模擬する。プロセスシミュレーション部150は、例えば、サイト計画部130の線形計画よりも、オンサイトのプロセスユニット(群)ごとに特化したより詳細なサイト情報を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して取得する。そして、プロセスシミュレーション部150は、例えば、定常状態モデルに、より詳細なサイト情報を入力して、オンサイトのプロセスユニット(群)ごとの運転を模擬し、オンサイトのプロセスユニット(群)ごとのより詳細なシミュレーション結果を出力する。この際、プロセスシミュレーション部150は、スケジューラが生成したスケジュール情報に少なくとも部分的に基づいて、オンサイトのプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果を出力してよい。すなわち、プロセスシミュレーション部150は、スケジューラが生成したスケジュールに少なくとも部分的に従ってオンサイトのプロセスユニット(群)を運転した場合における、オンサイトのプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果を出力してよい。これに代えて、プロセスシミュレーション部150は、スケジューラが生成したものとは異なるスケジュールに従ってオンサイトのプロセスユニット(群)を運転した場合における、オンサイトのプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果を出力してもよい。プロセスシミュレーション部150は、出力したオンサイトのプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果を、他の機能部または装置へ、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して供給する。
【0033】
ブレンディングシミュレーション部155は、オフサイトにおけるブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)ごとの運転を模擬する。すなわち、ブレンディングシミュレーション部155は、オフサイトにおけるブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)における、入力、出力、および、処理内容に応じた反応の振る舞いを模擬する。なお、ブレンド性状制御とは、オフサイトにおいて各種成分を混ぜ合せて、規格を満足する製品を最小のコストと最大のスループットで作りこむ制御をいう。ブレンディングシミュレーション部155は、サイトワイドシミュレーション部140がサイトワイドなシミュレーション結果を出力した際に用いたサイト情報よりも、ブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)ごとに特化したより詳細なサイト情報を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して取得する。そして、ブレンディングシミュレーション部155は、例えば、定常状態モデルに、より詳細なサイト情報を入力して、ブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)ごとの運転を模擬し、ブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)ごとのより詳細なシミュレーション結果を出力する。この際、ブレンディングシミュレーション部155は、スケジューラが生成したスケジュール情報に少なくとも部分的に基づいて、ブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果を出力してよい。すなわち、ブレンディングシミュレーション部155は、スケジューラが生成したスケジュールに少なくとも部分的に従ってブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)を運転した場合における、ブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果を出力してよい。これに代えて、ブレンディングシミュレーション部155は、スケジューラが生成したものとは異なるスケジュールに従ってブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)を運転した場合における、ブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果を出力してもよい。ブレンディングシミュレーション部155は、出力したブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果を、他の機能部または装置へ、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して供給する。
【0034】
APC160は、例えば、オンサイトにおいて高度な制御が必要なプロセスユニット(群)ごとにインプリメントされ、当該プロセスユニット(群)を制御するオンサイト用プロセス制御システム170を、より上位で制御する。APC160は、例えば、スケジューラが生成したスケジュール情報、2~3つのユニットのプロセスシミュレーションを集めた論理ユニット、または、プロセスシミュレーション部150が出力したオンサイトのプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果の少なくともいずれかに基づいて、プロセスユニット(群)を制御する指標となるターゲット値を設定してよい。そして、APC160は、当該ターゲット値に従ったフィードバック制御またはフィードフォワード制御を利用して、オンサイト用プロセス制御システム170を高度に制御することによって、当該プロセスユニット(群)におけるプロセス変動を制御する。なお、APC160は、高度な制御を必要としないプロセスについては、設けられていなくてもよい。
【0035】
BPC165は、例えば、オフサイトにおいてブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)ごとにインプリメントされ、当該プロセスユニット(群)を制御するオフサイト用プロセス制御システム175を、より上位で制御することによって、当該プロセスユニット(群)におけるブレンド性状制御を行う。BPCは、例えば、スケジューラが生成したスケジュール情報、サイトワイドシミュレーション部140が出力したサイトワイドなシミュレーション情報、または、ブレンディングシミュレーション部155が出力したブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果の少なくともいずれかに基づいて、ブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)を制御するオフサイト用プロセス制御システム175を、より上位で制御してよい。
【0036】
オンサイト用プロセス制御システム170は、例えば、オンサイトにおけるプロセスユニット(群)ごとにインプリメントされ、コンピュータによって、当該プロセスユニット(群)のオペレーションやプロセスを自動的に管理するプロセス制御システムである。なお、ここでいうプロセス制御システムは、DCS(Distributed Control System)、SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)、デジタル制御システム、産業情報制御システム、プロセスIT、テクニカルITシステム等を含む。オンサイト用プロセス制御システム170は、例えば、スケジューラが生成したスケジュール情報、サイトワイドシミュレーション部140が出力したサイトワイドなシミュレーション結果、プロセスシミュレーション部150が出力したオンサイトのプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果、または、APC160からの制御情報の少なくともいずれかに基づいて、オンサイトのプロセスユニット(群)を制御してよい。
【0037】
オフサイト用プロセス制御システム175は、例えば、オンサイト用プロセス制御システム170と同様のシステムであってよい。オフサイト用プロセス制御システム175は、オフサイトにおけるプロセスユニット(群)ごとにインプリメントされ、コンピュータによって、当該プロセスユニット(群)のオペレーションやプロセスを自動的に管理するプロセス制御システムである。オフサイト用プロセス制御システム175は、例えば、スケジューラが生成したスケジュール情報、サイトワイドシミュレーション部140が出力したサイトワイドなシミュレーション結果、ブレンディングシミュレーション部155が出力したブレンド性状制御に係るプロセスユニット(群)ごとのシミュレーション結果、または、BPC165からの制御情報の少なくともいずれかに基づいて、オフサイトのプロセスユニット(群)を制御してよい。
【0038】
石油化学サイト120Cは、原料に化学反応を起こさせることで、合成繊維、合成樹脂、および、合成ゴム等の複数の化学製品を生産する。石油化学サイト120Cは、ブレンディングシミュレーション部155およびBPC165を有しない点を除き、製油所120Rと同様であるため、説明を省略する。
【0039】
トータルソリューションモデル100においては、1つのシステム、及び、1セットの事業プロセス及びモデルのみが存在し、これらは全て、データ又は情報転送フローによって統合される。したがって、このようなトータルソリューションモデル100は、組織内の異なるグループ間でデータが正確且つ効率的に処理されることを保証する。これにより、例えば、本社と製油所との間、および、各製油所間で情報を連携することができ、事業プロセスが合理化され、手作業が排除された大規模なシステムを実現することができる。
【0040】
図2は、製油所120Rにおける石油精製フローの一例を示す。製油所120Rでは、幅広い沸点範囲の炭化水素の混合物である原油を精製して複数の石油製品を生産する。一般に、製油所120Rでは、原油を常圧蒸留装置(CDU:Crude Distillation Unit)で蒸留し、カット温度により沸点範囲の異なる留分、すなわち、ガス留分、ナフサ留分、灯油留分、軽油留分、重油留分、および、残留分に分離する。ガス留分からは、LPガスが生産される。ナフサ留分は、ナフサ水素化脱硫装置で水素化脱硫された後、接触改質装置(CRU:Catalytic Reforming Unit)で接触改質され、脱ベンゼン装置でベンゼンが分離されて、ガソリン、ナフサ、および、芳香族等が生産される。灯油留分は、灯油水素化脱硫装置で水素化脱硫されて灯油が生産される。軽油留分は、ディーゼル脱硫装置で脱硫されて軽油が生産される。重油留分は、重油直接脱硫装置で水素が脱硫されて重油が生成される。重油留分は、また、減圧蒸留装置(VDU:Vacuum Distrillation Unit)で軽質留分および重質留分に分離される。VDUで分離された軽質留分は、重油間接脱硫装置で水素が脱硫された後、流動接触分解装置(FCC:Fluid Catalytic Cracking)で触媒分解され、FCCガソリン脱硫装置で水素が脱硫されて、ガソリンが生成される。あるいは、VDUで分離された軽質留分は、水素化分解装置(HCU:Hydrocracker Unit)で処理される。一方、VDUで分離された重質留分は、熱分解装置(Coker)で熱分解されてコークスが生産されるほか、アスファルト製造装置で処理されてアスファルトが生産される。なお、石油化学工業においては、ナフサが主原料であり、オレフィン、例えば、エチレンおよびプロピレンや、芳香族、例えば、ベンゼン、トルエン、および、キシレンの芳香族炭化水素(いわゆるBTX)が、得られる主なマテリアルである。
【0041】
トータルソリューションモデル100において、オンサイトのプロセスユニットは、例えば、製油所120Rにおける上記に挙げたこれら装置を含んでよく、オンサイト用プロセス制御システム170は、これら装置のオペレーションやプロセスを制御してよい。また、APC160は、例えば、これら装置のうち、CDU、VDU、FCC、および、CRU等、製油所120Rの操業に特に重要な装置にインプリメントされてよい。
【0042】
図3は、本実施形態に係るシステム300のブロック図の一例を示す。システム300は、例えば、図1に示すトータルソリューションモデル100の一部の機能として実現されてよい。本実施形態に係るシステム300は、更新前の計画モデルを用いて生成された生産計画をベースとして、最新の状態に更新された計画モデルを用いて生成された生産計画がどの程度改善されているかをトラッキングする。
【0043】
システム300は、PC(パーソナルコンピュータ)、タブレット型コンピュータ、スマートフォン、ワークステーション、サーバコンピュータ、または汎用コンピュータ等のコンピュータであってよく、複数のコンピュータが接続されたコンピュータシステムであってもよい。このようなコンピュータシステムもまた広義のコンピュータである。また、システム300は、コンピュータ内で1または複数実行可能な仮想コンピュータ環境によって実装されてもよい。これに代えて、システム300は、製造サイトの操業用に設計された専用コンピュータであってもよく、専用回路によって実現された専用ハードウェアであってもよい。また、システム300がインターネットに接続可能な場合、システム300は、クラウドコンピューティングにより実現されてもよい。
【0044】
本実施形態に係るシステム300は、計画部310、ベース計画部320、トラッキング部330、制御部340、および、更新部350を備える。なお、本図における各ブロックは、機能ブロックを示すものであって、実際のデバイス構成や装置構成とは必ずしも一致していなくてもよい。すなわち、本図において、別々の機能ブロックとして描かれているからといって、それらが必ずしも別々のデバイスまたは装置から構成されることに限定されるものではない。また、本図において、1つの機能ブロックとして描かれているからといって、それが必ずしも1つのデバイスまたは装置から構成されることに限定されるものではない。
【0045】
計画部310は、計画モデル315を有する。計画モデル315は、アップツーデート(Up-To-Date)、すなわち、最新の状態に更新されている。計画部310は、このように最新の状態に更新された計画モデル315を用いて、対象期間において製造サイト120を制御するための生産計画を生成する。ここで、計画モデル315は、例えば、線形計画モデルであってよい。すなわち、計画モデル315は、マトリックス数学を用いて変数値の異なる組み合わせを繰り返し試すことによって、上述の(数1)式で示される制約条件のもとで、(数2)式の目的関数を最大化(または最小化)する変数値の組み合わせを導き出す。計画部310は、例えば、トータルソリューションモデル100におけるマルチサイト計画部110、または、サイト計画部130の少なくともいずれかであってよい。計画部310は、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介してビジネス情報を取得し、取得したビジネス情報を用いて生産計画を生成する。計画部310は、生成した生産計画や生成した生産計画に従ったスケジュール情報を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して、他の機能部や装置へ供給してもよい。
【0046】
ベース計画部320は、ベース計画モデル325を有する。ベース計画モデル325は、アップツーデートの計画モデル315とは、少なくとも状態が異なる計画モデルである。一例として、ベース計画モデル325は、更新が反映される前の計画モデル315と同一の計画モデルであってよい。ベース計画部320は、最新の状態に更新された計画モデル315とは異なる、更新前の計画モデルであるベース計画モデル325を用いて、生産計画のベースとなるベース計画を生成する。ベース計画部320は、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介してビジネス情報を取得し、取得したビジネス情報を用いてベース計画を生成する。ベース計画部320は、生成したベース計画を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して、他の機能部や装置へ供給してもよい。
【0047】
トラッキング部330は、計画部310から生産計画を取得する。また、トラッキング部330は、ベース計画部320からベース計画を取得する。そして、トラッキング部330は、計画部310から取得した生産計画およびベース計画部320から取得したベース計画に基づいて、計画モデルの更新による生産計画の改善をトラッキングする。トラッキング部330は、トラッキングした生産計画の改善を示す情報を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して、他の機能部や装置へ供給してもよい。
【0048】
制御部340は、計画部310からスケジュール情報を取得する。そして、制御部340は、生産計画に従ったスケジュール情報に沿って、すなわち、生産計画に基づいて製造サイト120を制御する。なお、上述のとおり、制御対象とする製造サイト120は、例えば、原油を精製して複数の石油製品を製造する製油所を含んでよい。
【0049】
更新部350は、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して、計画モデル315を最新の状態に更新するために必要な情報を取得して、計画モデル315を更新する。
【0050】
以下、これら機能部により、生産計画の改善をトラッキングする場合について、フローを用いて詳細に説明する。
【0051】
図4は、本実施形態に係るシステム300が生産計画の改善をトラッキングするフローの一例を示す。
【0052】
ステップ410において、システム300は、初期の計画モデル315を構築する。一例として、計画部310は、ベース計画部320が有するベース計画モデル325をコピーして、アップツーデート用の初期の計画モデル315とする。しかしながら、これに限定されるものではない。
【0053】
ステップ420において、システム300は、生産計画を生成するタイミングか否かを判定する。例えば、システム300は、予め定められた周期、例えば、1月毎に到来する生産計画生成タイミングか否かを判定する。ステップ420において、生産計画を生成するタイミングでないと判定された場合、システム300は、ステップ420の処理を繰り返す。
【0054】
ステップ420において、生産計画を生成するタイミングであると判定された場合、システム300は、ステップ430において、アップツーデートの計画モデル315を用いて生産計画を生成する。すなわち、計画部310は、最新の状態に更新された計画モデル315を用いて、対象期間(例えば、この先1か月間)において製造サイト120を制御するための生産計画を生成する。ここで、計画モデル315は、例えば、線形計画モデルであってよい。
【0055】
計画部310は、例えば、原油量、原油タイプ、原油価格、製品価格、製品デマンド、プロセスユニット可用性、および、プロセスユニット最大能力等の情報を含むビジネス情報を、ネットワークを介して取得し、ビジネス情報を計画モデル315へ入力する。次に、計画モデル315は、上述の線形計画法を用いて、"総利益"を最大化するような変数値の組み合わせを導き出す。そして、計画部310は、この場合における、オイルバランス、経済バランス、総利益、操業コスト・純利益、エネルギーバランス、プロセスユニットサマリ、マージナルバリュー、ブレンドサマリ、および、これらのレポート等の情報を含む生産計画を生成する。そして、計画部310は、生成した生産計画をトラッキング部330へ供給する。また、計画部310は、生成した生産計画に従ったスケジュール情報を、制御部340へ供給する。
【0056】
ステップ440において、システム300は、ベース計画モデル325を用いてベース計画を生成する。すなわち、ベース計画部320は、更新前の計画モデルであるベース計画モデル325を用いて、生産計画のベースとなるベース計画を生成する。
【0057】
ここで、ステップ430およびステップ440において、計画部310およびベース計画部320は、同一の情報をそれぞれの計画モデルに入力して、生産計画およびベース計画をそれぞれ生成してよい。より詳細には、ベース計画部320は、例えば、ステップ430において、対象期間における生産計画を生成するために、計画部310がアップツーデートの計画モデル315に入力した情報と同一の情報を、更新前の計画モデルであるベース計画モデル325に入力する。これにより、システム300は、モデルへの入力に依存せずに計画モデルの更新にのみ起因した生産計画の改善をトラッキングすることができる。次に、ベース計画モデル325は、例えば、計画モデル315と同様の手法により、対象期間において製造サイト120を制御するための生産計画のベースとなるベース計画を生成する。そして、ベース計画部320は、生成したベース計画をトラッキング部330へ供給する。
【0058】
なお、上述の説明では、アップツーデートの計画モデル315を用いて生産計画を生成した後に、ベース計画モデル325を用いてベース計画を生成する場合を一例として説明したが、ベース計画を生成した後に生産計画を生成してもよい。すなわち、ステップ430とステップ440はどちらが先に行われてもよい。
【0059】
ステップ450において、トラッキング部330は、ステップ430において計画部310が生成した生産計画、および、ステップ440においてベース計画部320が生成したベース計画に基づいて、計画モデルの更新による生産計画の改善をトラッキングする。
【0060】
この際、トラッキング部330は、例えば、生産計画とベース計画との差分に基づいて、計画モデルの更新による生産計画の改善をトラッキングしてよい。すなわち、トラッキング部330は、生産計画からベース計画を減算した値を、計画モデル315の更新による生産計画の改善として記録してよい。これにより、トラッキング部330は、簡単な演算により生産計画の改善をトラッキングすることができる。
【0061】
また、トラッキング部330は、生産計画における利益をトラッキングしてよい。すなわち、トラッキング部330は、生産計画およびベース計画における"利益"の改善を、計画モデル315の更新による生産計画の改善として記録してよい。これにより、トラッキング部330は、ビジネスにおいて特に重要となる指標をトラッキングすることができる。
【0062】
したがって、トラッキング部330は、例えば、生産計画における"利益"の値から、ベース計画における"利益"の値を減算した値を、計画モデル315の更新による生産計画の改善として記録してよい。
【0063】
ステップ460において、システム300は、生産計画の改善のトラッキングを終了するか否か判定する。ステップ460において、トラッキングを終了しないと判定された場合、システム300は、処理をステップ420に戻して、ステップ420からステップ460の処理を繰り返す。一方、ステップ460において、トラッキングを終了すると判定された場合、システム300は、処理を終了する。
【0064】
トラッキング部330は、このような処理を繰り返し、生産計画生成タイミング毎(例えば、1月毎)に生産計画の改善を記録し続けることによって、生産計画の改善をトラッキングすることができる。すなわち、システム300は、例えば、どのタイミングで、計画モデル315の更新により生産計画がどの程度改善したかを把握することができる。トラッキング部330は、このようにして得られた生産計画の改善を示す情報を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して、他の機能部や装置へ供給することができる。また、システム300は、生産計画の改善を示す情報に基づいて、様々な制御を行うことができる。一例として、システム300は、生産計画の改善を示す情報を他の製造サイトに供給し、同様の改善を他の製造サイトにも適用させてもよい。また、システム300は、既に改善が完了している内容については、以後の計画モデル315の更新において変更されないよう、計画モデル315の更新を制限してもよい。
【0065】
トラッキング部330は、更に、計画モデル315の更新に関する情報を取得してもよい。例えば、トラッキング部330は、計画モデル315が更新された場合に、計画モデル315の更新内容、および、更新タイミングを示す情報を取得してもよい。そして、トラッキング部330は、トラッキングしている生産計画の改善と、計画モデル315の更新とを併せて記録することにより、計画モデル315の更新と生産計画の改善との対応関係を紐づけてもよい。
【0066】
例えば、トラッキング部330は、計画モデル315の更新と生産計画の改善を、(表1)のように記録していたとする。
【表1】
【0067】
すなわち、トラッキング部330は、6月1日時点において、3.40$/bbl、すなわち、1バレルあたり3.40ドルの利益を示す生産計画が生成され、3.20$/bblの利益を示すベース計画が生成されたとする。そうすると、トラッキング部330は、3.40$/bblから3.20$/bblを減算することで、ベース計画に対して生産計画が+0.20$/bbl改善されていると判断する。同様に、トラッキング部330は、7月1日時点において、ベース計画に対して生産計画が+0.22$/bbl改善され、8月1日時点において、ベース計画に対して生産計画が+0.27$/bbl改善されていると判断する。
【0068】
また、例えば、6月13日に計画モデル315が"X"という内容で更新されたとする。同様に、7月5日に計画モデル315が"Y"という内容で更新され、同月27日に計画モデル315が"Z"という内容で更新されたとする。
【0069】
この際、トラッキング部330は、7月1日時点における改善+0.22$/bblから6月1日時点における改善+0.20$/bblを減算した+0.02$/bblの改善が、6月1日から7月1日までに実行された計画モデル315の更新、すなわち、"X"という内容の更新に起因するものと判断する。同様に、トラッキング部330は、8月1日時点における改善から7月1日時点における改善を減算した+0.05$/bblの改善が、7月1日から8月1日までに実行された計画モデル315の更新、すなわち、"Y"および"Z"という内容の更新に起因するものと判断する。
【0070】
このように、トラッキング部330は、複数の時点間における改善の差分、および、当該複数の時点間に生じた計画モデル315の更新に基づいて、計画モデル315の更新と生産計画の改善との対応関係を紐づけることができる。これにより、トラッキング部330は、計画モデル315の更新に応じて生産計画がどの程度改善したかを、更新の内容ごとに判断することができる。
【0071】
従来、大規模な製造サイトをワールドワイドに操業するにあたって、製造サイト120の生産計画を生成するための計画モデルの更新が、実際にどのような効果を奏しているのかが明らかではなかった。これに対して、本実施形態に係るシステム300によれば、更新前の計画モデルを用いて生成された生産計画をベースとして、最新の状態に更新された計画モデルを用いて生成された生産計画がどの程度改善されているかをトラッキングする。これにより、システム300は、計画モデルを更新することによって、生産計画がどの程度改善するかを把握することができ、計画モデルを更新して正確に維持することによるメリットを客観的に示すことができる。すなわち、システム300は、製造サイトにおける継続的な改善の価値をトラッキングするための厳密な方法を提供することができる。
【0072】
図5は、本実施形態の変形例に係るシステム300のブロック図の一例を示す。図5においては、図3と同じ機能および構成を有する部材に対して同じ符号を付すとともに、以下相違点を除き説明を省略する。本変形例に係るシステム300は、更に、シミュレーション部510、実運転情報取得部520、モニタ部530、校正部540を備える。
【0073】
シミュレーション部510は、製造サイト120における少なくとも一部のシミュレーションモデル515を有し、当該シミュレーションモデル515に基づいて、製造サイト120における少なくとも一部の運転を模擬する。ここで、当該製造サイト120における少なくとも一部は、一例として、製造サイト120におけるプロセスユニットであってよい。したがって、シミュレーションモデル515は、プロセスユニットシミュレーションモデルであってよい。シミュレーション部510は、例えば、トータルソリューションモデル100におけるプロセスシミュレーション部150、または、ブレンディングシミュレーション部155であってよい。シミュレーション部510は、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して製造サイト120に係るサイト情報を取得する。そして、シミュレーション部510は、例えば、取得したサイト情報を用いて、製造サイト120の少なくとも一部の運転を模擬し、製造サイト120における少なくとも一部についてのシミュレーション結果を出力する。そして、シミュレーション部510は、出力したシミュレーション結果をモニタ部530、および、更新部350へ供給する。また、シミュレーション部510は、シミュレーションモデル515を更新した場合には、更新したパラメータの情報を更新部350へ供給する。シミュレーション部510は、出力したシミュレーション結果や更新したパラメータの情報を、ネットワーク、各種メモリデバイス、および、ユーザ入力等を介して、他の機能部や装置へ供給してもよい。
【0074】
実運転情報取得部520は、ネットワーク、各種メモリデバイス、およびユーザ入力等を介して、製造サイト120を実際に運転した際に得られた実運転情報、すなわち、実績を取得する。実運転情報取得部520は、取得した実運転情報をモニタ部530へ供給する。
【0075】
モニタ部530は、実運転情報取得部520から供給された実運転情報を用いて、製造サイト120における少なくとも一部の実際の運転をモニタする。そして、モニタ部530は、シミュレーションモデル515の校正が必要と判断した場合に、シミュレーションモデル515の校正を校正部540に指示する。また、モニタ部530は、計画モデル315の更新が必要と判断した場合に、計画モデル315の更新を更新部350に指示する。
【0076】
校正部540は、シミュレーション部510によって模擬された運転とモニタ部530によってモニタされた実際の運転との間の差分に基づいて、シミュレーションモデル515を校正する。
【0077】
そして、更新部350は、シミュレーションモデル515の校正に応じて、計画モデル315を更新する。また、更新部350は、更新された計画モデル315に対応するサブモデルをモニタ部530へ供給する。ここで、サブモデルは、例えば、プロセスユニット毎のモデルであってよい。各サブモデルは、更新された計画モデル315におけるプロセスユニット毎のサブセットと同じ線形計画テーブルを有していてよい。
【0078】
以下、これら機能部により計画モデル315を更新する場合について、フローを用いて詳細に説明する。
【0079】
図6は、本実施形態の変形例に係るシステム300が計画モデル315を更新するフローの一例を示す。
【0080】
ステップ610において、シミュレーション部510は、製造サイト120における少なくとも一部のシミュレーションモデル515に基づいて、製造サイト120における少なくとも一部(例えば、製造サイト120におけるプロセスユニット)の運転を模擬する。ここで、シミュレーションモデル515は定常状態モデルであってよい。
【0081】
シミュレーション部510は、例えば、製造サイト120内のプロセスユニットに対して数時間の周期、および、完全なラボデータが利用可能となる月1回または月2回の間隔で実施されるミニテスト等から得られる製造サイト120における供給フロー、製品フロー、温度・圧力、および、供給品質と製品品質のラボデータ等の情報を含むサイト情報を、ネットワークを介して取得し、サイト情報を定常状態モデルであるシミュレーションモデル515へ入力する。次に、シミュレーションモデル515は、例えば、計画部310が生成したスケジュール情報に従って運転した場合の製造サイト120の少なくとも一部における、入力、出力、および、処理内容に応じた反応の振る舞いを模擬する。そして、シミュレーション部510は、この場合における、製造サイト120の少なくとも一部における生産量、プロパティ、サイトコンディション、パフォーマンス等の情報を含むシミュレーション結果を出力する。シミュレーション部510は、製造サイト120における少なくとも一部の運転を模擬したシミュレーション結果をモニタ部530へ供給する。
【0082】
ここで、上述したように、製造サイト120は、例えば、原油を精製して複数の石油製品を製造する製油所120Rを含んでよい。したがって、製造サイト120における少なくとも一部は、製油所120Rにおける常圧蒸留装置、減圧蒸留装置、ナフサ水素化脱硫装置、接触改質装置、脱ベンゼン装置、灯油水素化脱硫装置、ディーゼル脱硫装置、重油脱硫装置(例えば、重油間接脱硫装置および/または重油直接脱硫装置)、流動接触分解装置、FCCガソリン脱硫装置、熱分解装置、水素化分解装置、または、アスファルト製造装置の少なくともいずれかを含んでよい。そして、シミュレーション部510は、例えば、上記に挙げたこれらの装置を含んでよいオンサイトのプロセスユニットのいずれかの運転を模擬する。この際、シミュレーション部510は、製造サイト120における1つのプロセスユニットの運転を模擬してもよいし、製造サイト120における複数のプロセスユニットのグループの運転を模擬してもよい。
【0083】
ステップ620において、実運転情報取得部520は、実績を、製造サイト120を実際に運転した際に得られた実運転情報として、ネットワークを介して取得する。実運転情報取得部520は、取得した実運転情報をモニタ部530へ供給する。そして、モニタ部530は、実運転情報取得部520から供給された実運転情報を用いて、製造サイト120における少なくとも一部の実際の運転をモニタする。
【0084】
ステップ630において、モニタ部530は、ステップ610においてシミュレーション部510から供給されたシミュレーション結果と、ステップ620において実運転情報取得部520から供給された実運転情報とを比較し、両者の差分が予め定められた閾値以下である場合には、模擬された運転と実際の運転とが一致していると判断して、処理を終了する。一方、ステップ630において、両者の差分が予め定められた閾値を超える場合には、模擬された運転と実際の運転とが一致していないと判断し、シミュレーションモデル515の校正が必要であると判定して、シミュレーションモデル515の校正を校正部540に指示する。また、モニタ部530は、シミュレーションモデル515の校正に応じて、計画モデル315の更新が必要であると判定して、計画モデル315の更新を更新部350へ指示する。
【0085】
なお、モニタ部530は、模擬された運転と実際の運転とが一致しているか否かを判断するにあたって、シミュレーション結果および実運転情報におけるどのような項目に着目して両者を比較してもよい。モニタ部530は、例えば、生産量やプロパティ等の特定の項目に着目して両者を比較してもよいし、他の項目に着目して両者を比較してもよいし、複数の項目に着目して両者を比較してもよい。
【0086】
ステップ640において、校正部540は、模擬された運転と実際の運転との間の差分に基づいて、シミュレーションモデル515を校正する。校正部540は、例えば、模擬された運転と実際の運転との間の差分を最小化するように、モデル内の調整可能なパラメータを更新する。このように、校正部540は、両者の差分が予め定められた閾値を超える場合に、シミュレーションモデル515を校正してよい。この場合、当該閾値をユーザ設定可能にすることで、シミュレーションモデル515の校正のトリガをコントロールすることができる。
【0087】
ステップ650において、更新部350は、ステップ640におけるシミュレーションモデル515の校正に応じて、計画モデル315を更新し、更新された計画モデル315に対応するサブモデルをモニタ部530へ供給する。そして、システム300は処理を終了する。この際、更新部350は、線形計画モデルに用いられる1次式における少なくとも1つの係数を更新してよい。ここで、計画モデル315およびシミュレーションモデル515は共通するパラメータを有し、更新部350は、共通するパラメータに対応する少なくとも1つの係数を更新してよい。上述したように、計画モデル315は、各エントリが複数の変数のそれぞれに対する係数である線形計画テーブルを有する。そして、このような各エントリの係数の一部は、計画モデル315およびシミュレーションモデル515で共通するパラメータに対応する少なくとも1つの係数を含む。そこで、更新部350は、例えば、線形計画テーブルにおけるこのような係数を調整することによって、計画モデル315を更新する。これにより、更新部350は、ステップ640におけるシミュレーションモデル515の校正により生じる影響を計画モデル315にも反映させることができる。
【0088】
また、計画モデル315を更新するにあたって、シミュレーション部510は、ステップ640において校正されたシミュレーションモデル515に、計画モデル315を更新するための更新用パラメータを入力して製造サイト120における少なくとも一部の運転を模擬し、更新部350は、当該更新用パラメータを用いたシミュレーション結果に基づいて、計画モデル315を更新してもよい。すなわち、更新部350は、計画モデル315を実際に更新することに先立ち、ステップ640において校正された校正済みシミュレーションモデル515により、更新用パラメータを用いた場合の製造サイト120の少なくとも一部の運転を模擬してよい。これにより、更新部350は、更新用パラメータの妥当性を事前に判断することができる。
【0089】
従来、大規模な製造サイト120をワールドワイドに操業するにあたっては、企業資源計画および製造実行は、組織内の異なるグループ(又は、部門)が独立したシステムを用いることによって、それぞれが独自に運用されていた。すなわち、例えば、計画モデル315はERP層によって独自に更新され、シミュレーションモデル515はMES層によって独自に校正されており、それぞれの更新および校正がお互いに反映されていなかった。そのため、計画モデル315およびシミュレーションモデル515は、同一の組織内で用いられているにも関わらず、それぞれが異なる設定で運用されていた。これに対して、本実施形態の変形例に係るシステム300によれば、実際の運転状況を元にしてシミュレーションモデル515を校正するとともに、シミュレーションモデル515の校正に応じて計画モデル315を更新することにより、シミュレーションモデル515を校正することにより生じる影響を計画モデル315へ反映させる。これにより、製造サイト120の運転を模擬するためのシミュレーションモデル515と、製造サイト120の生産計画を生成するための計画モデル315とを、精度よく維持し続けることができる。すなわち、本実施形態の変形例に係るシステム300は、製造サイト120を正確にモデル化し続けることを可能とする。したがって、本実施形態の変形例に係るシステム300は、製造サイト120における操業管理のPDCA(Plan-Do-Check-Act)サイクルを確実に迅速に回し、複数の部門間の協調を最大限に引き出すことを可能とする。また、このようなシステム300を用いることよって、例えば、複数のプロセスユニットの動作を最適化することで目的関数を最大化することができる。そして、このように、計画モデル315を精度良く維持し続ける場合、改善をトラッキングする本実施形態に係るシステム300と親和性が高く、システム300による効果を最大限に引き出すことができる。
【0090】
本発明の様々な実施形態は、フローチャートおよびブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、(1)操作が実行されるプロセスの段階または(2)操作を実行する役割を持つ装置のセクションを表わしてよい。特定の段階およびセクションが、専用回路、コンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、および/またはコンピュータ可読媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタルおよび/またはアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路(IC)および/またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、論理AND、論理OR、論理XOR、論理NAND、論理NOR、および他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブルロジックアレイ(PLA)等のようなメモリ要素等を含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
【0091】
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよく、その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー(登録商標)ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EPROMまたはフラッシュメモリ)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EEPROM)、静的ランダムアクセスメモリ(SRAM)、コンパクトディスクリードオンリメモリ(CD-ROM)、デジタル多用途ディスク(DVD)、ブルーレイ(RTM)ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
【0092】
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ(ISA)命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはSmalltalk、JAVA(登録商標)、C++等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「C」プログラミング言語または同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、1または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードのいずれかを含んでよい。
【0093】
コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク(WAN)を介して提供され、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
【0094】
図7は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ2200の例を示す。コンピュータ2200にインストールされたプログラムは、コンピュータ2200に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の1または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該1または複数のセクションを実行させることができ、および/またはコンピュータ2200に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ2200に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、CPU2212によって実行されてよい。
【0095】
本実施形態によるコンピュータ2200は、CPU2212、RAM2214、グラフィックコントローラ2216、およびディスプレイデバイス2218を含み、それらはホストコントローラ2210によって相互に接続されている。コンピュータ2200はまた、通信インターフェイス2222、ハードディスクドライブ2224、DVD-ROMドライブ2226、およびICカードドライブのような入/出力ユニットを含み、それらは入/出力コントローラ2220を介してホストコントローラ2210に接続されている。コンピュータはまた、ROM2230およびキーボード2242のようなレガシの入/出力ユニットを含み、それらは入/出力チップ2240を介して入/出力コントローラ2220に接続されている。
【0096】
CPU2212は、ROM2230およびRAM2214内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ2216は、RAM2214内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にCPU2212によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス2218上に表示されるようにする。
【0097】
通信インターフェイス2222は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ2224は、コンピュータ2200内のCPU2212によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。DVD-ROMドライブ2226は、プログラムまたはデータをDVD-ROM2201から読み取り、ハードディスクドライブ2224にRAM2214を介してプログラムまたはデータを提供する。ICカードドライブは、プログラムおよびデータをICカードから読み取り、および/またはプログラムおよびデータをICカードに書き込む。
【0098】
ROM2230はその中に、アクティブ化時にコンピュータ2200によって実行されるブートプログラム等、および/またはコンピュータ2200のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入/出力チップ2240はまた、様々な入/出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入/出力コントローラ2220に接続してよい。
【0099】
プログラムが、DVD-ROM2201またはICカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ2224、RAM2214、またはROM2230にインストールされ、CPU2212によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ2200に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ2200の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。
【0100】
例えば、通信がコンピュータ2200および外部デバイス間で実行される場合、CPU2212は、RAM2214にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インターフェイス2222に対し、通信処理を命令してよい。通信インターフェイス2222は、CPU2212の制御下、RAM2214、ハードディスクドライブ2224、DVD-ROM2201、またはICカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。
【0101】
また、CPU2212は、ハードディスクドライブ2224、DVD-ROMドライブ2226(DVD-ROM2201)、ICカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がRAM2214に読み取られるようにし、RAM2214上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。CPU2212は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。
【0102】
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、およびデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。CPU2212は、RAM2214から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索/置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をRAM2214に対しライトバックする。また、CPU2212は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第2の属性の属性値に関連付けられた第1の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、CPU2212は、第1の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第2の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第1の属性に関連付けられた第2の属性の属性値を取得してよい。
【0103】
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ2200上またはコンピュータ2200近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはRAMのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ2200に提供する。
【0104】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0105】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0106】
100 トータルソリューションモデル
110 マルチサイト計画部
120 製造サイト
120R 製油所
120C 石油化学サイト
130 サイト計画部
140 サイトワイドシミュレーション部
150 プロセスシミュレーション部
155 ブレンディングシミュレーション部
160 APC
165 BPC
170 オンサイト用プロセス制御システム
175 オフサイト用プロセス制御システム
300 システム
310 計画部
315 計画モデル
320 ベース計画部
325 ベース計画モデル
330 トラッキング部
340 制御部
350 更新部
510 シミュレーション部
515 シミュレーションモデル
520 実運転情報取得部
530 モニタ部
540 校正部
2200 コンピュータ
2201 DVD-ROM
2210 ホストコントローラ
2212 CPU
2214 RAM
2216 グラフィックコントローラ
2218 ディスプレイデバイス
2220 入/出力コントローラ
2222 通信インターフェイス
2224 ハードディスクドライブ
2226 DVD-ROMドライブ
2230 ROM
2240 入/出力チップ
2242 キーボード
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7