JP5924009B2 - プラントエンジニアリング支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラント設計の技術に関し、特に製鉄プラント、鉄鋼プラント、石油精製プラント、化学工業プラント及び発電プラント等の各種プラントの設計を行うプラントエンジニアリング業務を支援するプラントエンジニアリング支援装置に関する。

従来のプラントエンジニアリング業務では、当該プラントで製品を生産するために必要な設備の構成・配置に関する設備情報、及び、これらの設備を制御する各機器の制御機器情報が機械メーカ等から電気メーカに提示される。プラントを構成する設備・機器には、同種で異なる複数のプラントに共通的に配置されるものと、生産する製品により特化されたものとがあるが、機械メーカ等からはこれらの設備・制御機器情報が混在して提示される。また、これらの設備・制御機器情報は機械メーカによりプラント毎に毎回作成されることから、対象プラントの制御システムを設計する電気メーカでのプラントエンジニアリング業務では、機械メーカ等から提示された設備・制御機器情報の内容を毎回吟味し、これらの設備を制御するために必要な機器の過不足の検討、制御方法を毎回検証するため多大の時間を要していた。

また、プラントエンジニアリング業務における一連の設計業務は、プロセスなどの基本仕様を決定することから始まり、基本仕様データに基づいてプロセスフロー設計、プロセス制御設計及びプロセス設備配置設計等の初期設計セクションが先行する。次いで、初期設計データに基づいてプロセス機器設計、制御システム設計などの複数の機能設計セクションに移行する手順で進められる。また、各機能設計セクションにおいても相互で設計項目が関連し合うものがある。したがって、関連する設計項目については、その設計項目について決定権を有するセクションにおいてできるだけ早く決定して、他の関連する設計セクション等に伝達する必要がある。しかも、プラントの設計から立上げに至るまでの工期を短縮する要望に応じるため、一連の設計業務の各設計段階を、ほぼ同時並行的に遂行しなければならない。特に、同時並行的に設計業務を遂行するには、設計手順における上流側の設計データが確定しなくても、下流側の設計をある程度進める必要がある。

特許文献１（特開２００９−２８８９８６号公報）には、生産支援システムにおいて、予め用意されたメニューから顧客が要求する機器を選択し、要求に合わせて必要な部品を部品表から抽出することで多品種少量生産を支援するシステムが開示されている。本支援システムでは、準備されたメニューに対応した部品テーブルを予め用意しておき、そのメニューの中から顧客に注文品を選択させることにより多品種少量生産を効率よく実施するとしている。

特許文献２（特開２０１０−７９６６４号公報）には、鉄鋼プラントエンジニアリング支援システムにおいて、過去に設計された鉄鋼プラントに共通して配置される設備毎に識別子を付加して設備マスター情報としてデータベース化することが開示されている。また、設計中の対象プラントについて、機械メーカから入手した設備情報に基づき、設備マスター情報から共通する制御機器情報をベースプラント情報として抽出する。さらに、設備マスター情報に対しては、修正・追加を可能とする機能を設け、設備マスター情報を、常に最新制御方法に対応したものにメインテナンスできる機能を設けることが開示されている。

特開２００９−２８８９８６号公報 特開２０１０−７９６６４号公報

しかしながら、鉄鋼プラント等のエンジニアリング業務は、いわゆる受注業務であり、全く同一のプラントを対象にすることは殆どない。さらに機械メーカによってもプラント製品を生産するための設備構成や配置される機器が異なる。そのため、上述の特許文献１に開示された生産支援システムのように、予め選択メニューを用意することは困難である。

また、上述の特許文献２では、過去に設計したプラントの制御機器情報を設備マスター情報として蓄積し有効活用することとしているが、設備マスター情報を利用するためには、機械メーカから入手する設備情報が必要となる。この設備情報は、受注されたプラント毎に機械メーカが独自に作成するため長時間を要したり精度が低下したりする場合もあるため、更なる工期短縮や設計業務の効率化が望まれる。

この発明は、プラントのラインを構成する設備は共通しているものも多いことに着目し、設備情報を作成するための参考となる情報として、過去に設計された同種プラントに関するライン構築情報を機械メーカに提供して、工期短縮、設計業務の効率化を図ることのできるプラントエンジニアリング支援装置を提供することを目的とする。

この発明は、上記の目的を達成するため、プラントエンジニアリング支援装置であって、過去に設計された各プラントについて、同種プラントのライン名称と同種プラントに共通的に用いられる共通設備の識別子とを関連付けたライン基本情報、並びに、前記共通設備の識別子とその設備に付属する各機器の制御機器情報とを関連付けた設備マスター情報を予め記憶する記憶装置と、
設計中プラントのライン名称が入力された場合に、前記ライン基本情報からライン名称に関連付いた各共通設備の識別子をライン構築情報として出力するライン構築情報提供部と、
前記ライン構築情報に基づいて作成された前記設計中プラントの全設備の識別子を含む設備情報が入力された場合に、前記設備マスター情報から識別子が一致する前記各機器の制御機器情報を抽出し、これらを機器の種類でグループ分けして設備関連基本情報を生成する設備情報生成部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、設備情報を作成するための参考となる情報として、過去に設計された同種プラントに関するライン構築情報を機械メーカに提供することができる。その結果、プラントエンジニアリング業務の工期短縮・効率化を図ることができる。

この発明の実施の形態１におけるプラントエンジニアリング支援装置を示すブロック構成図である。 記憶装置２０が記憶する情報の一部を示す図である。 ライン構築情報提供部１５の機能を説明するための図である。 プラントエンジニアリング支援装置１０が、プラントエンジニアリング業務で必要な各種情報を生成する処理の流れについて説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

実施の形態１．
［プラントエンジニアリング支援装置の基本的構成］
図１は、この発明の実施の形態１におけるプラントエンジニアリング支援装置を示すブロック構成図である。図１に示すプラントエンジニアリング支援装置１０の各部及び記憶装置２０は、１つ又は複数の汎用コンピュータで構成される。記憶装置２０は、半導体メモリや磁気ディスク等を有し、設備情報編集部１１、設備条件抽出部１２、設備情報生成部１３、設備差分修正部１４及びライン構築情報提供部１５で処理されるプログラムやデータを記憶している。

設備情報編集部１１は、記憶装置２０が記憶する設備マスター情報２１（図２）を編集する。設備情報編集部１１は、オペレータの指示に基づいて、プラント用設備（以下、単に設備という。）を制御する制御機器（以下、単に機器という。）毎の制御機器情報に、設備毎の識別子を関連付けて入力する機能を備える。以下の説明において、設備の識別子とは設備名を含むものとする。

具体的には、設備情報編集部１１には、種々のプラントで共通して配置される設備の登録用識別子と、その設備を制御する各機器の制御機器情報とが入力される。この制御機器情報には、機器の仕様情報、機器の制御信号に対する入出力区分、入力信号先／出力信号元、電圧仕様、セクション区分等が含まれる。

記憶装置２０は、設備情報編集部１１に入力された登録用識別子と制御機器情報とを関連付けた情報を設備マスター情報２１として記憶する。設備マスター情報２１は、過去のプラントエンジニアリング業務において、機械メーカ及び電気メーカが経験的に蓄積し両者が協議・検討の上予め設定された、設備本体の設備情報及びこれを動作・制御するために必要なアクチュエータ、センサー、操作用品と言った設備毎の制御機器情報を含む。具体的には、記憶装置２０は、設備毎に制御機器情報を、センサー、バルブ、モータ等の機器の種類でグループ分けして設備マスター情報２１として記憶する。

また、設備情報編集部１１は、修正用識別子と機器に関する修正情報とが入力された場合に、記憶装置２０に記憶された制御機器情報のうち、修正用識別子に対応する登録用識別子に関連付いた制御機器情報を、修正用の制御機器情報に修正する機能を備える。例えば、従来のセンサーに替えて新しいセンサーが採用される場合には、設備情報編集部１１により当該センサーの制御機器情報を修正して、今後のプラント設計で共通データとして用いることが可能となる。このように、設備マスター情報２１を、常に最新制御方法に対応したものにメインテナンスすることができる。

設備条件抽出部１２には、設計中の対象プラントに必要な異なる複数の設備の構成及び配置に関する情報として機械メーカから提示される設備配置情報２２が入力される。そして、対象プラントの設備を設計する際に、同種で異なる複数のプラントに共通的に配置される設備に対し設備の名称、設備毎に割り付けられた識別子等を設備条件情報２３として抽出する。設備条件情報２３は、プラントに必要な設備の条件に関する情報を含む。

設備情報生成部１３は、設備条件情報２３に含まれる設備の識別子が入力された場合に、設備マスター情報２１から、当該識別子に関連付いた各設備の制御機器情報を抽出して、機器種別毎に設備関連基本情報２４を生成する。設備関連基本情報２４は、図２に示すように、例えば、アクチュエータ情報、センサー情報、操作用品情報、I/F信号情報等で構成される。

設備差分修正部１４は、設備情報生成部１３が生成した設備関連基本情報２４と、対象プラントに配置される特別な設備を制御するために必要な機器、または共通設備において対象プラントにおいて特別に設ける機器に対する情報を、設備関連基本情報２４に補充及び修正することで設備関連実情報２５を生成する。したがって、設備関連実情報２５は、設計中の対象プラントに特化した設備及び各設備毎に必要な機器に関する情報を含む。但し、この際、設備関連基本情報２４に対し補充及び修正することで追加及び修正された制御機器情報は、色替、特殊記号の付加等により、第三者が認識できるようにされる。

この設備関連実情報２５内の追加及び修正された制御機器情報を確認することで、対象プラントに配置される特化設備、及び共通に使用される設備内の特化機器を明確に区分でき、対象プラントを制御するシステムを設計する際に、留意すべきポイントを容易に認識することが可能となる。設備関連実情報２５は、図２に示すように、例えば、アクチュエータリスト、センサーリスト、操作機器リスト、I/F信号リスト等で構成される。また、設備差分修正部１４は、対応プラントを構成する各設備及び各機器に対して付加される機器番号等の固有情報も設備配置情報２２に基づいて修正する。これにより、設備関連実情報２５は、過去のプラントエンジニアリング業務において蓄積された設備関連基本情報２４に、対象プラントに特化した情報を加えたものになり、該当するプラントエンジニアリング業務を実施するために必要十分な情報を備える事になる。

［プラントエンジニアリング支援装置の特徴的構成］
図３は、ライン構築情報提供部１５の機能を説明するための図である。本実施形態のシステムは、ライン構築情報提供部１５を備えることに主な特徴を有する。従来、設備配置情報２２は、機械メーカにより受注プラント毎に毎回独自作成されている。しかし、プラントのラインを構成する設備は共通しているものも多い。これに着目して、ライン構築情報提供部１５では、機械メーカが設備配置情報２２を作成する上で参考になる情報として、対象プラントと同種プラントについてのライン構築情報２６を電機メーカ側から提供し、工期短縮、設計業務の効率化を図る。

図３において、まず、ライン構築情報提供部１５にライン名が入力される。ライン名の一例として、鉄鋼プラントおけるＣＡＬ（焼鈍ライン）、ＣＧＬ（溶融圧延メッキライン）等が挙げられる。記憶装置２０には、ライン基本情報２７が記憶されている。ライン基本情報２７は、過去に設計された各プラントについて、同種プラントに共通するライン名称と、同種プラントに共通的に用いられる共通設備の識別子とを関連付けた情報である。また、１つのライン名称に対して複数の共通設備の識別子が関連付けられており、識別子は設備の名称等であってもよい。

ライン名が入力されると、ライン基本情報２７から、ライン名に関連付いた共通設備の識別子のリストが取得され、ライン構築情報２６が生成される。なお、ライン構築情報提供部１５は、更に、設備マスター情報２１から共通設備の識別子に対応した各種情報を抽出し、ライン構築情報に含めることとしても良い。ライン構築情報提供部１５は、生成したライン構築情報２６を所定のファイル形式で出力する。

ライン構築情報提供部１５によれば、電機メーカ側から機械メーカ側に、設計中の対象プラントと同種プラントのライン構築情報２６を提供することができる。機械メーカは、これを参考として効率的に設備配置情報２２を作成することができる。そのため、更なる工期短縮、設計業務の効率化を図ることができる。

図４は、プラントエンジニアリング支援装置１０が、プラントエンジニアリング業務で必要な各種情報を生成する処理の流れについて説明するためのフローチャートである。まず、ステップＳ１００において、機械メーカは設計中の対象プラントの設備配置情報２２に基づき、同種で異なる複数のプラントに共通的に配置される設備の設備条件情報２３を抽出する。

ステップＳ１１０において、設備情報生成部１３は、設備条件情報２３及び記憶装置２０が記憶する予め設定した設備マスター情報２１から、同種で異なる複数のプラントに共通した設備に関する制御機器情報である設備関連基本情報２４を生成する。

ステップＳ１２０において、設備差分修正部１４は、設備関連基本情報２４に対し、対象プラントに特化した設備の制御機器情報を含む設備配置情報２２に基づいて、補充及び修正を行い、対象プラントに対して制御システムを設計するための設備関連実情報２５を生成する。

ステップＳ１３０において、電気メーカは機械メーカから入手した設備関連実情報２５内の特化した制御機器情報を確認し、特化させた機器に対する制御方法など、設備関連基本情報２４との差異を中心に設備仕様の確認を行う。この際、制御システムから観て、特化した制御機器情報の妥当性を検証し、この時点で制御機器情報の過不足を機械メーカに修正依頼する。

ステップＳ１４０において、機械メーカは、電気メーカからの修正依頼内容を精査し、機械メーカでの設計意図と照合し、過不足があれば設備関連実情報２５の補充または修正を行う。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係るプラントエンジニアリング支援装置１０は、過去のプラントエンジニアリング業務を通して、機械メーカと電気メーカが協議し、共通して配置される設備を動作・制御するために必要な制御機器情報を予め設定し、これらの設備情報に設備毎に割り付けられた識別子を付加して設備マスター情報２１としてデータベース化することで、対象プラントを構成する設備に関連する情報に基づき、設備マスター情報２１から対象プラントに対する基本情報となる設備関連基本情報２４を生成することができ、機械メーカでのプラント設備設計作業を容易化することができる。また、記憶装置２０に記憶される設備マスター情報２１に対し、修正及び追加を可能とすることができるため、設備マスター情報２１を、機械メーカと電気メーカが協議し、常に最新の生産プロセスに対応した設備情報およびこれらの制御方法に対応したものにメインテナンスすることが可能である。

さらに、電気メーカが既に制御方法を確立している共通設備の制御機器情報である設備マスター情報から抽出された制御用の機器情報である設備関連基本情報２４と、対象プラントに特化した制御機器情報を明確に識別できることから、制御システム設計において留意すべきポイントを明確化できるとともに、機械メーカから設備関連実情報２５を入手した時点から、制御システム設計から観た制御機器情報の過不足の検証を即座に開始でき、制御システム設計作業の後戻りを防止することができる。

上記した本発明の実施の形態は、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によって定められるものである。

１０ プラントエンジニアリング支援装置
１１ 設備情報編集部
１２ 設備条件抽出部
１３ 設備情報生成部
１４ 設備差分修正部
１５ ライン構築情報提供部
２０ 記憶装置
２１ 設備マスター情報
２２ 設備配置情報
２３ 設備条件情報
２４ 設備関連基本情報
２５ 設備関連実情報
２６ ライン構築情報
２７ ライン基本情報

Claims (1)

1. 過去に設計された各プラントについて、同種プラントのライン名称と同種プラントに共通的に用いられる共通設備の識別子とを関連付けたライン基本情報、並びに、前記共通設備の識別子とその設備に付属する各機器の制御機器情報とを関連付けた設備マスター情報を予め記憶する記憶装置と、
   設計中プラントのライン名称が入力された場合に、前記ライン基本情報からライン名称に関連付いた各共通設備の識別子をライン構築情報として出力するライン構築情報提供部と、
   前記ライン構築情報に基づいて作成された前記設計中プラントの全設備の識別子を含む設備情報が入力された場合に、前記設備マスター情報から識別子が一致する前記各機器の制御機器情報を抽出し、これらを機器の種類でグループ分けして設備関連基本情報を生成する設備情報生成部と、
   を備えることを特徴とするプラントエンジニアリング支援装置。

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