JP2000128300A

JP2000128300A - 受入設備の制御方法

Info

Publication number: JP2000128300A
Application number: JP30249498A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Araya; 利彦新家; Kazuko Takeshita; 和子竹下; Susumu Kono; 進河野; Haruma Asakawa; 春馬朝川; Satoshi Ogawa; 聡嗣小川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】予定が変化しても、その時の最新情報に基づい
て計画を迅速に見直すことができると共に移送量を最小
にする解を容易に求めることができる。【解決手段】受入設備受け払い予定３１があるとき、暫
定解としての各タンク毎、日々の受入設備受け払い・移
送予定３２より、各タンクレベルの推移３４をタンク毎
貯蔵量推定手段３３で計算し、評価値計算手段３５が評
価値を計算する。最適化手段３６は、評価値が最小にな
るように各タンク毎、日々の受入設備受け払い・移送予
定３２を操作する。すなわち、最初に日毎タンク毎の受
け払い量・移送予定量を適宜に生成し、タンクレベル推
移、評価値を計算する。この評価値がこれまでの評価値
より小さい場合は最適値として保存し、大きい場合はこ
れまでの評価値が充分に小さいか否かを判断し、大きけ
ればランダムに日毎タンク毎の受け払い量・移送予定量
を変形して処理し、小さくなった時にそれまでの最適解
を答にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の貯蔵タンク
を有し、石油、ガスなどの流体を船やタンク車から受け
入れて一時貯蔵し、需要に応じて払い出す受入設備の制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油やガス等の物資は、船やタンク車に
よって供給元地域から需要先地域に輸送される。輸送効
率を高めるため、通常は大型タンカー等によって、まと
めて大量に輸送されることが多い。一方、需要先の物資
利用は設備能力や設備の利用効率の都合で、一定量を常
時利用する。そのため需要先の近辺に、輸送された物資
を一時保管する場所、すなわち受入設備を設けている。

【０００３】図３にタンク２個からなる受入設備の模式
図を示し、この受入設備を４時間運用したときの、受け
入れ量、払い出し量、タンク貯蔵量の時刻毎の推移を図
４及び図５に示す。

【０００４】受入設備は、輸送手段から物資を受け取る
設備とそれを一時保管タンクに導く配管・ポンプの設
備、タンクが複数ある場合はタンク間で移送するための
設備、タンクから需要先に対して物資を払い出す設備に
大別される。例えば図３において、船舶等の輸送手段１
から、受入設備としての受入ポンプ２を通って、物資が
タンク（Ａ）３に導かれる。このタンク（Ａ）３から
は、移送ポンプ５を通ってタンク（Ｂ）６に物資を移動
する経路と、払出ポンプ（Ａ）４を通って需要先８に至
る経路、並びにタンク（Ｂ）６から払出ポンプ（Ｂ）７
を通って需要先８に至る経路が存在する。各ポンプに
は、輸送量の上限が定められている。

【０００５】物資が輸送手段１によって受け入れられる
量は、通常、前もって予定されていて、需要先８におけ
る各時刻の需要もある程度予測されているから、初期の
貯蔵量を知っていれば、受け入れ量から需要先８での消
費量を減じて、受入設備全体に貯蔵されている量、つま
り各タンクの各時刻の貯蔵量の合計を時刻毎に予測する
ことができる。このとき、移送ポンプ５を運転してタン
ク（Ｂ）６に物資を移し替えたり、タンク（Ａ）３から
払い出す量とタンク（Ｂ）６から払い出す量の割合を調
節することによって各タンクの貯蔵量を調節する。

【０００６】例えば図４は、タンク（Ａ）３の初期貯蔵
量１０、タンク（Ｂ）６の初期貯蔵量２としたとき、受
入設備全体の４日間の受け入れ、払い出し量のグラフ、
及びある運用方針におけるタンク（Ａ）３からの１日当
り払い出し量、タンク（Ｂ）６からの１日当りの払い出
し量、及び移送ポンプ５の１日当りの移送量のグラフ、
その結果、タンク（Ａ）３、タンク（Ｂ）６の各日の開
始時の貯蔵量のグラフである。

【０００７】次に各変数記号を定義し、変数間の関係を
整理して示す。

【０００８】

【数１】

【０００９】制約条件として次の式を置く。

【００１０】

【数２】

【００１１】図３、図４共に、上限、下限の管理値を次
の通りとする。

【００１２】

【数３】

【００１３】各タンクの貯蔵量を適切に調節しておかな
いと、タンク（Ａ）３が溢れたり、あるいは、何れのタ
ンクが空になって、一方のタンクだけで払い出しをしな
くてはならなくなり、もしも需要よりも１つの払出ポン
プの能力上限が低ければ、需要を満足させられない事態
となる。

【００１４】例えば図５は、図４と同様の条件における
タンク（Ａ）３の初期貯蔵量１０、タンク（Ｂ）６の初
期貯蔵量２としたとき、受入設備全体の４日間の受け入
れ・払い出し量のグラフ、及び、ある運用方針における
タンク（Ａ）３からの１日当りの払い出し量、タンク
（Ｂ）６からの１日当りの払い出し量、及び移送ポンプ
５の１日当りの移送量のグラフ、その結果、タンク
（Ａ）３、タンク（Ｂ）６の各日の開始時の貯蔵量のグ
ラフであるが、移送を全く行なわず、更に第１日にタン
ク（Ａ）３からの払い出し量が少ないために、第２日に
受入を行なうと、第３日タンク（Ａ）３の貯蔵量が１１
となり、条件４が満たされなくなっている。更に、３日
目のタンク（Ｂ）６からの払い出し量が少ないので、タ
ンク（Ｂ）６の第４日の貯蔵量がマイナスになってしま
い、条件（５）が満たされなくなる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決使用とす
る課題は次の通りである。

【００１６】１．受入設備の運用計画は、後に起こる制
約違反を防止するために、ポンプの能力制約を守りなが
らどのようなタンク貯蔵利用の配分を行なうかを決める
問題であり、計画期間が長くなれば、組み合わせが増大
し、試行錯誤による計画では煩雑となる。通常受け入
れ、払い出しの予定は時折変化するから、その時の最新
情報に基づいて、計画を見直す必要があるから、計画を
迅速に行なうためには、試行錯誤では事実上計画不可能
な状況も想定できる。

【００１７】２．更に、移送量の調節によって、制約条
件を満足する解であったとしても、元来移送にはポンプ
運転のためのエネルギーが必要であり、移送量を最小に
運転できることが望ましいが、運転操作の組み合わせが
多数あるため、移送量を最小にする解を求める手間が莫
大になる。

【００１８】３．また、図３に示した例では、タンクが
２つしかなかったが、タンク数が増大すると、操作手順
の組み合わせは更に爆発的に増えるため、運用計画を適
切に立てることは困難である。

【００１９】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、通常受け入れ、払い出しの予定が変化して
も、その時の最新情報に基づいて計画を迅速に見直すこ
とができると共に移送量を最小にする解を容易に求める
ことができ、また、タンク数が増大しても運用計画を適
切に立てることができる受入設備の制御方法を提供する
ことを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、複数個の
タンクよりなる受入設備において、時刻毎の需要量推移
計画と、時刻毎の受け入れ量計画が与えられ、時刻毎の
タンク内容量の上下限値とタンク間移送能力の最大値が
与えられているとき、時刻毎の設備内の移送量に整数を
乗じた値と、時刻毎の各タンク貯蔵量とタンク毎の目標
貯蔵量の差の絶対値に対して単調増加する値とを合計し
たものを、全計画時刻に亘って合計した値を評価値と
し、該評価値を最小化するように、各タンクの受け入れ
量と各タンクからの払い出し量を決定する最適化問題の
答を運用計画とすることを特徴とする。

【００２１】第２の発明は、上記第１の発明に係る受入
設備の制御方法において、評価値は、時刻毎の設備内の
移送量に時刻と共に漸減する整数を乗じた値と、時刻毎
の各タンク貯蔵量とタンク毎の目標貯蔵量の差の絶対値
に対して単調増加する値とを合計したものを、全計画時
刻に亘って合計した値とし、移送が発生する時期をなる
べく遅らせるようにしたことを特徴とする。

【００２２】第３の発明は、上記第１または第２の発明
に係る受入設備の制御方法において、いくつかのタンク
を１つにまとめた上で最適化計算を行ない、まとめたタ
ンクの貯蔵量推移を決定し、次に、各まとまり毎に、個
別のタンクの貯蔵量配分推移を計算することを特徴とす
る。

【００２３】第４の発明は、第１、第２または第３の発
明に係る受入設備の制御方法において、最適化計算は、
貯蔵量の最小単位により各タンクの貯蔵量を離散値とし
て表し、最終日における各タンクの貯蔵量の場合分け毎
に最終時刻だけの評価値を計算し、次いで１時刻ずつさ
かのぼりながら、当該時刻の各貯蔵量の場合分け毎に、
各タンクの払い出し量、受入量の操作のうち、その日以
降の前記評価値の合計が最適になる操作と、最適評価値
を記憶する操作を行ない、この計算が最初の時刻まで完
了すると、最初の時刻における状態から、記憶された最
適な払い出し、受入操作を時刻順にたどり、各時刻の最
適な貯蔵量を求めることを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【００２５】（第１実施形態）図１は、本発明に係る受
入設備の制御方法の概念図である。図２は図１における
最適化手段３６の処理内容を表すフローチャート、図３
はタンク２個からなる受入設備の模式図である。

【００２６】この第１実施形態は、図３に示した例にお
いて計画を行なうものとする。図１において、予め定め
られた受入設備受け払い予定３１があるとき、暫定解と
して計算された各タンク毎、日々の受入設備受け払い・
移送予定３２より、各タンクレベルの推移３４がタンク
毎貯蔵量推定手段３３により計算される。このタンク毎
貯蔵量推定手段３３の計算の方法は、（２）式及び
（３）式を用いる。次いで、評価値計算手段３５が評価
値Ｊを（１３）式により計算する。上記評価値Ｊは、時
刻毎の設備内の移送量に整数を乗じた値と、時刻毎の各
タンク貯蔵量とタンク毎の目標貯蔵量の差の絶対値に対
して単調増加する値とを合計したものを、全計画時刻に
亘って合計した値である。

【００２７】

【数４】

【００２８】最適化手段３６は、上記評価値Ｊが最小に
なるように各タンク毎、日々の受入設備受け払い・移送
予定３２を操作する。上記最適化手段３６は、例えば図
２のフローチャートに示す処理を実行する。

【００２９】最初に日毎タンク毎の受け払い量・移送予
定量を適宜に生成し（ステップＡ１）、次いで、この受
け払い量・移送予定量に基づいてタンク毎貯蔵量推定手
段３３がタンクレベル推移を計算する（ステップＡ
２）。更に評価値計算手段３５が（１３）式により評価
値Ｊを計算する（ステップＡ３）。なお、この場合、制
約条件違反の場合は、評価値を悪くする。

【００３０】そして、評価値計算手段３５により評価値
Ｊが計算されると、その評価値が、これまでに計算され
た評価値より小さいかどうかを判断し（ステップＡ
４）、小さいならばその答をそれまでの最適値として保
存する（ステップＡ５）。また、上記ステップＡ４で、
今回の評価値が、これまでに計算された評価値より大き
いと判断された場合には、更に、これまでに計算された
評価値が充分に小さいか否かを判断し（ステップＡ
６）、小さくなければランダムに日毎タンク毎の受け払
い量・移送予定量を変形し（ステップＡ７）、ステップ
Ａ２に戻って上記した処理を繰り返して実行する。すな
わち、ランダムに日毎タンク毎の受け払い量・移送予定
量を変形するプロセスを繰り返して充分評価値が小さく
なるまで続ける。そして、ステップＡ６で、評価値が充
分に小さくなったと判断されると、それまでの最適解を
答にする（ステップＡ８）。この計算方法は、効率が悪
いものの、長い時間をかければ良い解が見つかる。

【００３１】一方、上記（１３）式において、最初の２
項の二乗和は各タンクの液位が上下限管理値の中間にあ
るときが最小になる。これらの項を最小化する目的は、
もしも制約を満足する解がたくさんある場合に、中間値
を選択することにより、解の唯一性を高め、最適化手法
の解が安定するように作用する。第３項のｗＴ_AB（ｋ）
は移送量Ｔ_AB（ｋ）に重みｗを乗じたもので、移送量が
多くなると評価値が大きくなる。最適化手法を使って評
価値を小さくすれば、ｗＴ_AB（ｋ）を小さくするような
解が求められることになり、結果として移送量を小さく
でき、解決すべき課題の第２点が解決される。

【００３２】また、（１３）式中のｗ_p（ｋ）は、（１
４）式より求められ、制約違反をしたときに評価値を大
きくする作用がある。（１４）式において、制約違反を
犯さない限り、ｗ_p（ｋ）は０であるが、制約違反を犯
すと、（１３）式は第１項、第２項を加えたよりも大き
な値が加算されるので、評価値Ｊを最小化する解は、全
てのｋにおいてｗ_p（ｋ）を０にしなければならなくな
るので、結果として制約条件を満足する解だけが選ばれ
る。最適化手段が自動的に制約条件を避けた解を生成す
ることによって、解決すべき課題の第１点が解決され
る。

【００３３】さて、上記（１３）式を次のように変形す
ると、移送が発生する時期をなるべく後に延ばすことが
できる。

【００３４】

【数５】

【００３５】ここに、ｗ（ｋ）＞０は、任意ｋについて
ｗ（ｋ＋１）＜ｗ（ｋ）となる重み係数である。元の式
（１３）を最小化する解の中で、もしも移送時期が早く
ても、同じ評価値になる場合、図１に示す計画方法で
は、先に見つかった答を最終解としてしまう。同じ移送
量Ｔ_ABについて時刻ｋ₁においても時刻ｋ₂＞ｋ₁にお
いても制約条件が満たされ、（１３）式の評価値が等し
くなる場合でも、（１３）’式を最小化した場合、ｗ
（ｋ₂）Ｔ_AB＜ｗ（ｋ₁）Ｔ_ABであるから、なるべく後
（ｋ₂）に移送を行なった方が評価値が小さくなり、こ
のため移送時期を先に送るようになる。この場合、評価
値は、時刻毎の設備内の移送量に時刻と共に漸減する整
数を乗じた値と、時刻毎の各タンク貯蔵量とタンク毎の
目標貯蔵量の差の絶対値に対して単調増加する値とを合
計したものを、全計画時刻に亘って合計した値としてい
る。このようにすると、万一、需要実績が当初予定から
ずれて、計画を立て直したときに移送が不要となる場合
に、移送時期を先延ばししておけば、移送を行なわなく
ても済むという利点があり、解決すべき課題の第１点
が、より良く実現される。

【００３６】（第２実施形態）次に本発明の第２実施形
態について図６及び図７を参照して説明する。図６は本
発明の第２実施形態に係る受入設備の制御方法に関する
対象設備の構成図で、図３に示した設備に新たなタンク
（Ｃ）３８を付け加え、それに対して受入ポンプ（Ｃ）
３７、払出ポンプ（Ｃ）３９、移送ポンプ（Ｃ）４０を
付加したものである。

【００３７】図７は、第２実施形態における２つの段階
分けによる計算効率化の概念図である。同図において、
受入ポンプ４１は受入ポンプ２と受入ポンプ（Ｃ）３７
の能力を合わせたもの、払出ポンプ（ＡＣ）４２は払出
ポンプ（Ａ）４と払出ポンプ（Ｃ）３９の能力を合わせ
たものである。また、タンク（ＡＣ）４３は、タンク
（Ａ）３とタンク（Ｃ）３８の容量の和を表している。
移送ポンプ（ＡＣ）４４は移送ポンプ５と移送ポンプ
（Ｃ）４０の能力を合わせたものであり、タンク（Ａ）
３に関する変数とタンク（Ｃ）３８に関する変数を合計
したものである。

【００３８】第１段階では、まず、タンク（Ａ）３とタ
ンク（Ｃ）３８からの払い出し量、移送量の合計を求め
る。第２段階では、第１段階で解かれた答を既知のもの
として、タンク（Ａ）３とタンク（Ｃ）３８の配分を求
める。

【００３９】説明を分かり易くするため各タンク、ポン
プに関する変数を次のように定義する。なお、図３に関
する変数と重複するものについては説明を省略する。

【００４０】

【数６】

【００４１】さて、図６の対象についても、図３に対す
るのと同様に、次の評価関数を最小にするような運用計
画方法が考えられる。

【００４２】

【数７】

【００４３】重みｗの作用は第１実施形態と同一であ
り、また、ｗ_pABCの作用は、何れのタンクが限界管理値
を一度でも逸脱したら、逸脱しない解に比べて必ず（大
きい）評価値を出すようにする、という意味において第
１実施形態と同一である。

【００４４】上記（１５）式を最小化するためには、Ｑ
_A（ｉ）、Ｑ_B（ｉ）、Ｑ_C（ｉ）のタンクレベルを操作
する必要がある。各ｉについて、すなわち１日分のタン
クのレベルを、各タンク毎にＭ等分して考えることにす
るとき、１日のタンクレベルの組み合わせはＭ²にな
り、詳細な運用計画を立てようとすると組み合わせ数が
莫大になってしまう。

【００４５】そこで、図７に示すように２段階に分けて
計画を行なうことにより、上記の問題を解決する。

【００４６】まず、第１段階においては、タンク（Ａ）
３とタンク（Ｃ）３８を一つのまとまりとしてタンク
（ＡＣ）４３として考え、受入ポンプ４１、払出ポンプ
（ＡＣ）４２、移送ポンプ（ＡＣ）４４についてもまと
めて考える。こうすると、形の上では第１実施形態に示
したもの同一になるので、第１実施形態に示した方法
で、タンク（ＡＣ）４３の貯蔵量の履歴、払出ポンプ
（ＡＣ）４２のＦ_AC（ｉ）、移送ポンプ（ＡＣ）４４の
運転計画Ｔ_ACB（ｉ）が決まる。

【００４７】次いで、第２段階では、第１段階の結果を
既知として、タンク（Ａ）３とタンク（Ｃ）３８の振り
分けを決定する。この段階においても、同様に次の評価
値Ｊ₄を最小にするような運転計画を立案する。

【００４８】

【数８】

【００４９】上記（１６）式において、移送量に関する
項が示されていないが、この段階においては、移送量の
総和Ｔ_AB（ｉ）＋Ｔ_CB（ｉ）＝Ｔ_ACB（ｉ）は、既に第１段階で決定しているために、この段階の解
の変動が移送量の和に一切影響しないためである。もち
ろん、評価関数の中にこの量を入れておいても、評価値
Ｊ₄を最小化する答と同じになる。

【００５０】さて、この２段階の最適化を行なった場合
の計算量を考察する。第１段階における１日当りのタン
クレベルの組み合わせ数は、前述した通りＭ個である。
そして、第２段階における計算もＭ個しかない。なぜな
ら、タンク（Ａ）３とタンク（Ｂ）６の貯蔵量Ｑ
_A（ｉ）＋Ｑ_B（ｉ）は、第１段階で決まっているのであ
る。すると、この第２段階分けによる計算法における１
日当りの組み合わせ数は２Ｍにすぎず、先に述べたＭ₂
に比較して２／Ｍに縮小する。このことによって、解決
すべき課題における第３点が解決される。

【００５１】（第３実施形態）図８及び図９は、本発明
の第３実施形態に係る最適化手段の処理手順を表わすフ
ローチャートである。

【００５２】上記図８及び図９に示すフローチャートに
おいて、Ｂ１〜Ｂ２２の各ステップは、次に示す処理を
実行する。

【００５３】ステップＢ１ …準備処理ステップＢ２ …貯蔵量生成処理ステップＢ３ …Ｊ₁ 計算処理ステップＢ４ …許容範囲内検査処理ステップＢ５ …最終時刻検査処理ステップＢ６ …Ｊ₁計算処理ステップＢ７ …受け払い・移送量生成処理ステップＢ８ …次時刻状態計算処理ステップＢ９ …次時刻制約判断処理ステップＢ１０…評価値試算判断処理ステップＢ１１…暫定的最適値代入処理ステップＢ１２…代替操作列挙検査処理ステップＢ１３…各状態最適値記憶処理ステップＢ１４…最終時刻評価値確定処理ステップＢ１５…無限大設定処理ステップＢ１６…全状態検査処理ステップＢ１７…時刻検査処理ステップＢ１８…時刻減算処理ステップＢ１９…最初の状態を選択する処理ステップＢ２０…最終時刻検査処理ステップＢ２１…次状態計算処理ステップＢ２２…次時刻計算処理この第３実施形態においては、図３に示した２つのタン
クの場合を計画の対象としている。但し、第２実施形態
に示したように、タンク数が増大した場合でも、複数タ
ンクを１つにまとめて、２つのタンクに関する問題に変
換することができるので、本質的には、２つのタンクに
関する最適化を行なうことができれば、あとはそれを順
次適用することにより、最適化問題が解かれる。

【００５４】図８の計画は、動的計画法により、評価関
数の最小化を行なうもである。動的計画法においては、
各時点ｔにおいて状態Ｘ（ｔ）にあった場合の設備が、
最適に運用された場合の、時刻ｔ以降の最適評価値Ｊ₀
（Ｘ，ｔ）と、最適な操作Ｕ₀（Ｘ，ｔ）として、それ
らの記憶域を準備し、最終時刻における最適値を求め、
順次時刻をさかのぼりながら最適評価値Ｊ₀（Ｘ，ｔ）
と最適な操作Ｕ₀（Ｘ，ｔ）を決定してゆく。

【００５５】図８において、ステップＢ１に示す準備処
理は、時刻変数ｔを最終時刻とし、その時のタンク
（Ａ）３のレベルを０、タンク（Ｂ）６のレベルを０と
置く。ステップＢ２に示す貯蔵量生成処理は、時刻ｔに
おけるタンクの貯蔵量組み合わせを生成してＸとする。
このＸは、（Ｑ_A（ｉ），Ｑ_B（ｉ））のような値の組と
なる。

【００５６】ステップＢ３に示すＪ₁計算処理は、Ｘに
おけるタンクレベルから、次式により評価値Ｊ₁を計算
する。

【００５７】

【数９】

【００５８】評価値Ｊ₁は（１３）式における最初の２
項の時刻ｔにおける寄与分である。また、変数Ｊ_pを無
限大にする。

【００５９】許容範囲内検査処理（ステップＢ４）は、
Ｘの中で各タンクの貯蔵量が許容範囲内であるかどうか
を検査する。もし、許容範囲内でなければ無限大設定処
理（ステップＢ１５）に進み、その後、全状態検査処理
（ステップＢ１６）に進む。許容範囲内であれば、最終
時刻検査処理（ステップＢ５）に進んで時刻ｔが最終時
刻であるか否かをチェックする。上記時刻ｔが最終時刻
であれば、最終時刻評価値確定処理（ステップＢ１４）
に進み、時刻ｔにおけるタンクレベル組み合わせＸにお
ける評価がＪ₁と定まり、その時刻における操作は考慮
しないものとする。

【００６０】上記時刻ｔが最終時刻でなければ、Ｊ₁計
算処理（ステップＢ６）を通って、受け払い・移送量生
成処理（ステップＢ７）に進む。この受け払い・移送量
生成処理（ステップＢ７）は、制約範囲内の受け払い・
移送量を生成し、変数Ｕにセットする。

【００６１】次時刻状態計算処理（ステップＢ８）は、
上記ＸとＵから次の時刻におけるタンク貯蔵量を計算
し、変数Ｘ_nに代入する。次時刻制約判断処理（ステッ
プＢ９）は、次時刻貯蔵量Ｘ_nが許容範囲内にあるかど
うかを検査し、範囲内に無ければ、代替操作列挙検査処
理（ステップＢ１２）に飛び、次の代替操作の検討に入
る。上記次時刻貯蔵量Ｘ_nが許容範囲内にあるならば、
Ｘ，Ｕ，Ｘ_nは制約条件を満足しているから評価値試算
判断処理（ステップＢ１０）において、評価値を次式Ｊ₀（Ｘ_n，ｔ＋１）＋Ｊ₁（Ｘ，ｔ）＋Ｊ₂Ｕ但し、Ｘ_n，ｔ＋１：次時刻貯蔵量、Ｘ，ｔ：現時刻貯
蔵量により求め、これがＪ_pより小さいか否かを判断す
る。上記評価値がＪ_pよりも小さければ、暫定的最適値
代入処理（ステップＢ１１）により、暫定的最適値Ｊ_p
をＸにおける最適値Ｊ（Ｘ，ｔ）に代入し、暫定的最適
操作Ｕ_pにその時の操作Ｕを代入する。

【００６２】代替操作列挙検査処理（ステップＢ１２）
において、全ての操作Ｕを試したか否かを判断し、全て
の操作Ｕを試されてないならば、ステップＢ７に戻って
上記した処理を再度実行する。そして、ステップＢ１２
で全ての操作Ｕを試したと判断されると、各状態最適値
記憶処理（ステップＢ１３）において、暫定的最適値ｊ
_pをＸにおける最適値Ｊ（Ｘ，ｔ）に代入し、暫定的最
適操作Ｕ_p最適操作Ｕ₀（Ｘ，ｔ）として記憶する。

【００６３】次いで、全状態検査処理（ステップＢ１
６）に進み、時刻ｔの全部のＸを試したか否かを判断
し、まだ、検査していない状態があれば、ステップＢ２
２戻って次の状態の生成処理に進み、全ての状態が生成
されていたら、１個前の時刻に移るために時刻検査処理
（ステップＢ１７）に進む。この時刻検査処理（ステッ
プＢ１７）において、最初の時刻でなければ、時刻減算
処理（ステップＢ１８）においてｔを一時点前にずら
し、ステップＢ２に戻る。時刻が最初であれば、最初の
状態を選択する処理（ステップＢ１９）から最終時刻検
査処理（ステップＢ２０）に進み、最終時刻が検出され
るまで、次状態計算処理（ステップＢ２１）で順次最適
な必要な解Ｘ_r（ｔ＋１），Ｕ_r（ｔ＋１）をＵ₀を頼り
に列挙し、順次次時刻計算処理（ステップＢ２２）によ
り次時刻を求めてゆく。

【００６４】上記第３実施形態においては、各時点ｔに
おいて状態Ｘ（ｔ）にあった場合の設備が、最適に運用
された場合の時刻ｔ以降の最適評価値Ｊ₀（Ｘ，ｔ）
と、最適な操作Ｕ₀（Ｘ，ｔ）として、それらの記憶域
を準備し、最終時刻における最適値を求め、順次時刻を
さかのぼりながら、Ｊ₀（Ｘ，ｔ），Ｕ₀（Ｘ，ｔ）を決
定しゆく。つまり、ある時刻ｔにおける各状態Ｘの最適
評価Ｊ₀（Ｘ，ｔ）が定まっているならば、その１つ前
の時刻ｔ−１における状態Ｘ′を出発点とした最適軌道
は、すべての可能な操作Ｕ（Ｘ′，ｔ−１）の中で、そ
の状態によってのみ定まる評価値Ｊ₁（Ｘ′，ｔ−１）
と、操作に関わる評価値Ｊ₂（Ｕ（Ｘ′，ｔ−１）と、
その操作によってもたらされる次時刻における状態Ｘ以
降の評価値Ｊ₀（Ｘ，ｔ）を加えたものを最小にするも
のを選び出せばよい。このプロセスを最初の時刻になる
まで順次時間をさかのぼって行ない、最初の時刻ｔ₀に
おける状態Ｘ（ｔ₀＋１）とし、この操作を順次繰り返
すことにより最終時刻に達する系列を求めれば最適な操
作系列Ｕ（ｔ）とその結果としての状態の推移Ｘ（ｔ）
が求められる。

【００６５】次に、上記動的計画法による計算量につい
て考察する。今、例えば計画期間の長さをＮとすると、
各タンクレベルをＭ等分したもの全てに対してＬ通りの
操作を計算するものとすれば、操作の試行回数は「Ｎ＊
Ｍ＊Ｌ」である。一方、図１に示したような方式による
と、例え図７あるいは第２実施形態に示すような効率化
が行なわれたとしても、各段階について（ＭＬ）Nの計
算回数を必要とする。例えば、Ｎ＝Ｍ＝Ｌ＝１００とす
ると、図１の方式では、１０の４００乗という膨大な計
算回路になるが、動的計画法によれば高々１００万回に
すぎず、今日の計算機をもってすれば、秒単位で計算
が終了するから、解決すべき課題の第３点に掲げた問題
が更に効果的に解決される。

【００６６】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、複
数個のタンクよりなる受入設備において、時刻毎の需要
量推移計画と、時刻毎の受け入れ量計画が与えられ、時
刻毎のタンク内容量の上下限値とタンク間移送能力の最
大値が与えられているとき、時刻毎の設備内の移送量に
整数を乗じた値と、時刻毎の各タンク貯蔵量とタンク毎
の目標貯蔵量の差の絶対値に対して単調増加する値とを
合計したものを、全計画時刻に亘って合計した値を評価
値とし、該評価値を最小化するように、各タンクの受け
入れ量と各タンクからの払い出し量を決定する最適化問
題の答を運用計画としているので、通常受け入れ、払い
出しの予定が変化しても、その時の最新情報に基づいて
計画を迅速に見直すことができると共に、移送量を最小
にする解を容易に求めることができる。また、評価値
は、時刻毎の設備内の移送量に時刻と共に漸減する整数
を乗じた値と、時刻毎の各タンク貯蔵量とタンク毎の目
標貯蔵量の差の絶対値に対して単調増加する値とを合計
したものを、全計画時刻に亘って合計した値とすること
により、移送が発生する時期をなるべく遅らせるように
したので、万一、需要実績が当初予定からずれて、計画
を立て直したときに移送が不要となる場合に、移送を行
なわなくても済むという利点がある。

【００６７】また、いくつかのタンクを１つにまとめた
上で最適化計算を行ない、まとめたタンクの貯蔵量推移
を決定し、次に、各まとまり毎に、個別のタンクの貯蔵
量配分推移を計算するようにしているので、タンク数が
増大しても運用計画を適切に立てることができる。更
に、最適化計算は、貯蔵量の最小単位により各タンクの
貯蔵量を離散値として表し、最終日における各タンクの
貯蔵量の場合分け毎に最終時刻だけの評価値を計算し、
次いで１時刻ずつさかのぼりながら、当該時刻の各貯蔵
量の場合分け毎に、各タンクの払い出し量、受入量の操
作のうち、その日以降の前記評価値の合計が最適になる
操作と、最適評価値を記憶する操作を行ない、この計算
が最初の時刻まで完了すると、最初の時刻における状態
から、記憶された最適な払い出し、受入操作を時刻順に
たどり、各時刻の最適な貯蔵量を求めるようにしている
ので、タンク数が増大した場合でも、運用計画をより効
果的に立てることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る受入設備の制御方法
の概念図。

【図２】同実施形態における最適化手段の処理内容を表
すフローチャート。

【図３】タンク２個からなる受入設備の模式図。

【図４】従来の受入設備の制御方法における受け入れ
量、払い出し量、タンク貯蔵量の時刻毎の推移例を示す
図。

【図５】図４と同様の条件における受け入れ量、払い出
し量、タンク貯蔵量の時刻毎の推移の他の例を示す図。

【図６】本発明の第２実施形態に係る受入設備の制御方
法に関する対象設備の構成図。

【図７】同実施形態における２つの段階分けによる計算
効率化の概念図。

【図８】本発明の第３実施形態に係る最適化手段の処理
手順の一部を表わすフローチャート。

【図９】同実施形態に係る最適化手段の処理手順の他の
部分を表わすフローチャート。

【符号の説明】

１輸送手段２受入ポンプ３タンク（Ａ）４払出ポンプ（Ａ）５移送ポンプ６タンク（Ｂ）７払出ポンプ（Ｂ）３１受入設備受け払い予定３２受入設備受け払い・移送予定３３タンク毎貯蔵量推定手段３４タンクレベルの推移３５評価値計算手段３６最適化手段３７受入ポンプ（Ｃ）３８タンク（Ｃ）３８３９払出ポンプ（Ｃ）４０移送ポンプ（Ｃ）４１受入ポンプ４２払出ポンプ（ＡＣ）４３タンク（ＡＣ）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年１２月１７日（１９９８．１２．
１７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、複数個の
タンクよりなる受入設備において、時刻毎の需要量推移
計画と、時刻毎の受け入れ量計画が与えられ、時刻毎の
タンク内容量の上下限値とタンク間移送能力の最大値が
与えられているとき、時刻毎の設備内の移送量に正数を
乗じた値と、時刻毎の各タンク貯蔵量とタンク毎の目標
貯蔵量の差の絶対値に対して単調増加する値とを合計し
たものを、全計画時刻に亘って合計した値を評価値と
し、該評価値を最小化するように、各タンクの受け入れ
量と各タンクからの払い出し量を決定する最適化問題の
答を運用計画とすることを特徴とする。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】第２の発明は、上記第１の発明に係る受入
設備の制御方法において、評価値は、時刻毎の設備内の
移送量に時刻と共に漸減する正数を乗じた値と、時刻毎
の各タンク貯蔵量とタンク毎の目標貯蔵量の差の絶対値
に対して単調増加する値とを合計したものを、全計画時
刻に亘って合計した値とし、移送が発生する時期をなる
べく遅らせるようにしたことを特徴とする。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】この第１実施形態は、図３に示した例にお
いて計画を行なうものとする。図１において、予め定め
られた受入設備受け払い予定３１があるとき、暫定解と
して計算された各タンク毎、日々の受入設備受け払い・
移送予定３２より、各タンクレベルの推移３４がタンク
毎貯蔵量推定手段３３により計算される。このタンク毎
貯蔵量推定手段３３の計算の方法は、（２）式及び
（３）式を用いる。次いで、評価値計算手段３５が評価
値Ｊを（１３）式により計算する。上記評価値Ｊは、時
刻毎の設備内の移送量に正数を乗じた値と、時刻毎の各
タンク貯蔵量とタンク毎の目標貯蔵量の差の絶対値に対
して単調増加する値とを合計したものを、全計画時刻に
亘って合計した値である。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３５】ここに、ｗ（ｋ）＞０は、任意ｋについて
ｗ（ｋ＋１）＜ｗ（ｋ）となる重み係数である。元の式
（１３）を最小化する解の中で、もしも移送時期が早く
ても、同じ評価値になる場合、図１に示す計画方法で
は、先に見つかった答を最終解としてしまう。同じ移送
量Ｔ_ABについて時刻ｋ₁においても時刻ｋ₂＞ｋ₁にお
いても制約条件が満たされ、（１３）式の評価値が等し
くなる場合でも、（１３）’式を最小化した場合、ｗ
（ｋ₂）Ｔ_AB＜ｗ（ｋ₁）Ｔ_ABであるから、なるべく後
（ｋ₂）に移送を行なった方が評価値が小さくなり、こ
のため移送時期を先に送るようになる。この場合、評価
値は、時刻毎の設備内の移送量に時刻と共に漸減する正
数を乗じた値と、時刻毎の各タンク貯蔵量とタンク毎の
目標貯蔵量の差の絶対値に対して単調増加する値とを合
計したものを、全計画時刻に亘って合計した値としてい
る。このようにすると、万一、需要実績が当初予定から
ずれて、計画を立て直したときに移送が不要となる場合
に、移送時期を先延ばししておけば、移送を行なわなく
ても済むという利点があり、解決すべき課題の第１点
が、より良く実現される。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６６】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、複
数個のタンクよりなる受入設備において、時刻毎の需要
量推移計画と、時刻毎の受け入れ量計画が与えられ、時
刻毎のタンク内容量の上下限値とタンク間移送能力の最
大値が与えられているとき、時刻毎の設備内の移送量に
正数を乗じた値と、時刻毎の各タンク貯蔵量とタンク毎
の目標貯蔵量の差の絶対値に対して単調増加する値とを
合計したものを、全計画時刻に亘って合計した値を評価
値とし、該評価値を最小化するように、各タンクの受け
入れ量と各タンクからの払い出し量を決定する最適化問
題の答を運用計画としているので、通常受け入れ、払い
出しの予定が変化しても、その時の最新情報に基づいて
計画を迅速に見直すことができると共に、移送量を最小
にする解を容易に求めることができる。また、評価値
は、時刻毎の設備内の移送量に時刻と共に漸減する正数
を乗じた値と、時刻毎の各タンク貯蔵量とタンク毎の目
標貯蔵量の差の絶対値に対して単調増加する値とを合計
したものを、全計画時刻に亘って合計した値とすること
により、移送が発生する時期をなるべく遅らせるように
したので、万一、需要実績が当初予定からずれて、計画
を立て直したときに移送が不要となる場合に、移送を行
なわなくても済むという利点がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河野進広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者朝川春馬東京都千代田区丸の内二丁目５番１号三菱重工業株式会社内 (72)発明者小川聡嗣東京都千代田区丸の内二丁目５番１号三菱重工業株式会社内Ｆターム(参考） 3E083 AD30 AJ13 5B049 BB14 BB31 CC27 CC31 EE03 EE12 EE31

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個のタンクよりなる受入設備におい
て、時刻毎の需要量推移計画と、時刻毎の受け入れ量計
画が与えられ、時刻毎のタンク内容量の上下限値とタン
ク間移送能力の最大値が与えられているとき、時刻毎の
設備内の移送量に整数を乗じた値と、時刻毎の各タンク
貯蔵量とタンク毎の目標貯蔵量の差の絶対値に対して単
調増加する値とを合計したものを、全計画時刻に亘って
合計した値を評価値とし、該評価値を最小化するよう
に、各タンクの受け入れ量と各タンクからの払い出し量
を決定する最適化問題の答を運用計画とする受入設備の
制御方法。
【請求項２】請求項１記載の受入設備の制御方法にお
いて、評価値は、時刻毎の設備内の移送量に時刻と共に
漸減する整数を乗じた値と、時刻毎の各タンク貯蔵量と
タンク毎の目標貯蔵量の差の絶対値に対して単調増加す
る値とを合計したものを、全計画時刻に亘って合計した
値とし、移送が発生する時期をなるべく遅らせるように
したことを特徴とする受入設備の制御方法。
【請求項３】請求項１または２記載の受入設備の制御方
法において、いくつかのタンクを１つにまとめた上で最
適化計算を行ない、まとめたタンクの貯蔵量推移を決定
し、次に、各まとまり毎に、個別のタンクの貯蔵量配分
推移を計算することを特徴とする受入設備の制御方法。
【請求項４】請求項１、２または３記載の受入設備の
制御方法において、最適化計算は、貯蔵量の最小単位に
より各タンクの貯蔵量を離散値として表し、最終日にお
ける各タンクの貯蔵量の場合分け毎に最終時刻だけの評
価値を計算し、次いで１時刻ずつさかのぼりながら、当
該時刻の各貯蔵量の場合分け毎に、各タンクの払い出し
量、受入量の操作のうち、その日以降の前記評価値の合
計が最適になる操作と、最適評価値を記憶する操作を行
ない、この計算が最初の時刻まで完了すると、最初の時
刻における状態から、記憶された最適な払い出し、受入
操作を時刻順にたどり、各時刻の最適な貯蔵量を求める
ことを特徴とする受入設備の制御方法。