KR102324598B1 - 물리적 플랜트의 모델링 운영을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

물리적 플랜트(110)의 운영을 모델링하기 위한 방법 및 시스템(100)이 제시된다. 예를 들어, 시스템(100)은 적어도 제1 구성 요소(111) 및 제2 구성 요소(112)를 포함한다. 제1 및 제2 구성 요소들(111, 112)은 적어도 하나의 물리적 연결(130a)을 갖는다. 물리적 연결의 제1 및 제2 모델 운영 파라미터는 각각 제1 및 제2 모델들(121, 122)로부터 수신된다. 제1 및 제2 모델들(121, 122)은 각각 제2 및 제1 모델 운영 파라미터로 업데이트된다. 일 예에서, 제1 및 제2 모델들(121, 122)은 다른 컴퓨터 시스템에서 실행된다. 다른 예에서, 실시간 운영 데이터는 제1 및 제2 구성 요소들(111, 112)로부터 수신되고, 제1 및 제2 모델들(121, 122)은 각각 제2 및 제1 구성 요소들로부터 수신된 실시간 운영 데이터로 업데이트 된다. 추가 예에서, 시스템(100)은 시뮬레이션 입력을 수신하고 처리할 수 있다. 다양한 예에서, 물리적 연결(130a)은 재료 스트림, 회전 샤프트 또는 제어 신호를 포함할 수 있다.

Description

물리적 플랜트의 모델링 운영을 위한 방법 및 시스템
본 원에 개시된 주제는 운영 및 모델링 기술, 보다 구체적으로는 물리적 플랜트의 운영을 모델링하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다. 예를 들어, 석유 및 가스 산업에서, 물리적 플랜트는 가스 액화, 정제 등의 기능을 제공할 수 있다. 물리적 플랜트는 압축기, 열 교환기, 터빈, 펌프, 밸브, 액추에이터, 레귤레이터, 블로어, 제어 시스템 및 기타 물리적 구성 요소를 포함할 수 있다. 물리적 플랜트 설계에서, 물리적 구성 요소들은 특정 엔지니어링 설계 목표를 달성하기 위해 특정 방식으로 연결된다. 구성 요소들은 유기 및 무기 유체(기상과 액상 모두)와 같은 재료의 흐름을 가능하고 가스 터빈, 증기 터빈, 가스 엔진 또는 전기 모터와 같은 회전 장비의 기계적 연결 허용하고, 압축기(축, 원심 및 왕복 운동과 같은) 및 펌프(축, 원심 및 왕복 운동과 같은)와 같은 운영 기계를 구동하고 정적 및 회전 장비 모두의 관련 제어 시스템을 활성화하기 위해 연결된다.
일 예에서, 물리적 플랜트는 상이한 공급자들에 의해 공급되는 다수의 물리적 구성 요소들을 포함할 수 있다. 물리적 플랜트 동작의 모델링 및 시뮬레이션을 가능하게 하기 위해, 다른 공급자들은 물리적 구성 요소의 운영 모델과 경계 조건 또는 경계 제한이라고도 하는 구성 요소에 대한 입력 및 출력을 기반으로 독점적(proprietary) 물리적 구성 요소의 운영을 모델링하는 독점 모델링 소프트웨어를 설계하고 구현할 수 있다. 각 구성 요소에 대한 모델링 소프트웨어의 독점적 특성으로 인해 종래의 시스템 모델링 기술은 전형적으로 특정 경계 한계를 가정하는 제1 모델에 의해 제1 구성 요소가 시뮬레이션되는 개별(discrete) 시뮬레이션 단계들을 필요로 하고, 그 출력은 경계 한계로서 또한 제1 모델의 출력 등을 사용하여 제2 구성 요소를 시뮬레이션하기 위해 제2 모델로 입력된다. 서로 다른 모델들이 동일한 경계 한계와 시뮬레이션 시나리오에 관련된 여러 구성들에 의해 검증된 솔루션으로 수렴될 때까지 프로세스가 수동으로 여러 번 반복된다. 이러한 수동 반복 프로세스는 몇 주가 소요될 수 있으며, 이는 물리적 플랜트 운영을 모델링 및/또는 시뮬레이션할 때 시간 및 비용 요구 사항을 증가시킨다. 외부 제어 시스템이 하나 이상의 다른 동적 모델들에 연결되어 있고 모든 서브시스템에 유효한 동일한 솔루션, 즉 경계 제한 수렴에 대해 수렴하는 여러 반복 계산이 필요한 경우 시나리오가 더욱 복잡해진다. 이에 대한 대안은 단일 당사자(party)가 자체 전문 지식과 직접 공급이 없는 장비에 대해 단순화된 모델을 사용하여 고유한 모델을 만드는 것이다. 이 시나리오에서는 플랜트의 모든 구성 요소들에 대한 고 충실도(fidelity) 모델을 사용할 가능성이 없어진다.
일본 공표특허공보 JP 2004-510219 A (2004.04.02) 일본 공표특허공보 JP 2008-544374 A (2008.12.04) 유럽 특허출원공개공보 EP 2871540 A2 (2015.05.13)
물리적 플랜트의 운영을 모델링하기 위한 방법 및 시스템이 제시된다. 예를 들어, 시스템은 적어도 제1 구성 요소 및 제2 구성 요소를 포함한다. 제1 및 제2 구성 요소들은 적어도 하나의 물리적 연결을 갖는다. 물리적 연결의 제1 및 제2 모델 운영 파라미터들은 각각 제1 및 제2 모델로부터 수신된다. 제1 및 제2 모델들은 각각 제2 및 제1 모델 운영 파라미터로 업데이트 된다. 방법 또는 시스템의 일부 개시된 실시 예들의 실시에서 실현될 수 있는 이점은 품질을 개선하고 전체 물리적 플랜트의 운영을 시뮬레이션 또는 모델링하는 사이클 시간을 감소시키는 능력이다. 또 다른 장점은 모델링된 구성 요소들 간의 물리적 연결에 대응되는 운영 파라미터만 모델 간에 교환되므로 모델에 대한 독점적인 세부 사항과 교환된 작동 매개 변수가 생성되는 방법을 공유할 필요가 없다는 것이다.
일 예에서, 제1 및 제2 모델들은 공통 근거리 통신망을 통해 연결되지 않은 상이한 지리적 위치에 위치한 컴퓨터 시스템들에서 실행된다. 다른 예에서, 제1 및 제2 구성 요소들로부터 실시간 작동 데이터가 수신되고, 제1 및 제2 모델들은 각각 제2 및 제1 구성 요소들로부터 수신된 실시간 운영 데이터로 업데이트된다. 다른 예에서, 시스템은 시뮬레이션 입력을 수신하고 처리할 수 있다. 다양한 예에서, 물리적 연결은 재료 스트림, 회전 샤프트 또는 제어 신호를 포함할 수 있다.
상기 실시 예는 예시 일 뿐이다. 다른 실시 예는 개시된 주제의 범위 내에 있다.
본 발명의 특징이 이해될 수 있는 방식으로, 본 발명의 상세한 설명은 특정 실시 예를 참조하여 이루어질 수 있으며, 그 중 일부는 첨부 도면에 도시되어 있다. 그러나, 도면은 본 발명의 특정 실시 예만을 도시하며, 개시된 주제의 범위는 다른 실시 예들도 포함하기 때문에 도면이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않는다는 것에 유의해야 한다. 도면은 반드시 축척대로 도시된 것은 아니며, 일반적으로 본 발명의 특정 실시 양태의 특징을 설명하기 위해 강조된다. 도면에서, 유사한 도면 부호는 다양한 도면에서 유사한 부분을 나타내기 위해 사용된다.
도 1은 물리적 플랜트의 운영을 모델링하기 위한 예시적인 물리적 플랜트 및 예시적인 시스템의 다이어그램이다;
도 2는 물리적 플랜트의 운영을 모델링하는 예시적인 방법의 흐름도이다;
도 3a 및 3b는 예시적인 2-단계 압축기 물리적 플랜트를 도시한다; 그리고
도 4는 예시적인 액화 물리적 플랜트를 도시한다.
개시된 주제의 실시 예들은 물리적 플랜트의 운영을 모델링하기 위한 기술을 제공한다. 다른 실시 예들은 개시된 주제의 범위 내에 있다. 예를 들어, 본원에 개시된 방법 및 시스템은 석유 및 가스 산업 물리적 플랜트, 공장, 반도체 또는 다른 제조 시설, 정의된 물리적 및/또는 논리적 인터페이스를 통해 수많은 구성 요소들이 서로 연결된 임의의 다른 시스템과 같은 물리적 플랜트의 운영을 모델링하기 위해 사용될 수 있다. 유리하게는 이 기술은 구성 요소 및 시뮬레이션 및 모델링 로직의 특정 독점 세부사항들이 안전하게 유지될 수 있는 다중-공급자 시스템을 가능하게 하여, 최고의 품종(breed) 구성 요소들을 결합하여 설계 목표를 달성하고 고급 및 향상된 시뮬레이션 및 모델링 로직을 동시에 지원하는 시스템 설계가 가능하다. 또 다른 장점으로, 시뮬레이션 및 모델링 로직을 사용하여 시스템 설계, 시스템 모델링(예를 들어, "가상(what-if)" 시나리오 모델링), 자동화된 트레이닝, 장애 모드 분석 등 다양한 작업을 지원할 수 있다.
설명을 위해, 석유 및 가스 물리적 플랜트 또는 복잡한 공장 또는 제조 시설과 같은 현대적인 인프라에는 다양한 상호 연결된 장비 또는 구성 요소들이 포함될 수 있다. 구성 요소들은 물리적 또는 논리적 인터페이스를 통해 서로 연결될 수 있다. 예를 들어, 액화 플랜트에서, 재료 스트림은 압축기 또는 열 교환기와 같은 다양한 구성 요소들 사이의 연결을 통해 흐를 수 있다. 구성 요소들 각각에는 수 많은 하위 구성 요소들과 복잡한 운영 환경이 있을 수 있다. 이러한 구성 요소들은 다른 공급자들이 제공할 수 있으며, 각 공급자는 전체 인프라의 다른 양태들을 전문으로 한다. 각 공급자는 구성 요소의 독점적 세부 사항을 비밀로 유지하기를 원할 수 있으므로, 한 번에 하나의 구성 요소만 모델링하거나 시뮬레이션하는 모델링 또는 시뮬레이션 소프트웨어를 배치될 수 있으며 공급자들은 그들의 모델링 소프트웨어의 세부 사항을 공개할 수 없다. 이러한 상황에서, 다수의 구성 요소들을 포함하는 매크로 시스템의 실시간 경계 조건 교환을 포함하는 동기화된 방식으로 모델링 및 시뮬레이션을 가능하게 하는 다중-공급자 상호 운용 시스템이 필요하다.
설명을 위해, 먼저 도 1 및 2는 예시적인 물리적 플랜트(110), 물리적 플랜트(120)의 단일 구성 요소들을 시뮬레이션하기 위해 사용되는 단일 모델 및 예시적인 운영 모델링 방법(200)을 각각 도시한다. 도 3a 내지 도 4는 석유 및 가스 산업에서 직면하는 예시적인 물리적 플랜트에 관한 추가 세부 사항을 도시한다. 도 1은 예시적인 물리적 플랜트(110), 물리적 플랜트(120)의 단일 구성 요소를 시뮬레이션하는데 사용되는 단일 모델 및 물리적 플랜트(110)의 운영을 모델링하기 위한 예시적인 시스템(102)을 포함하는 기반 시설(100)의 도면이다. 물리적 플랜트(110)는 제1 구성 요소(111), 제2 구성 요소(112) 및 제3 구성 요소(113)를 포함하는, 수 많은 구성 요소들을 포함한다. 압축기, 열 교환기, 터빈, 펌프, 밸브, 액추에이터, 레귤레이터, 블로어, 제어 시스템 등이 대표적인 구성 요소이다.
일 예에서, 시스템(102)은 하나 이상의 프로세서들, 메모리 및 다양한 프로그램 파일을 저장하기 위한 컴퓨터 판독 가능 매체를 갖는 컴퓨터 시스템일 수 있다. 예를 들어, 시스템(102)은 후술하는 방법 단계들을 수행하기 위한 데이터베이스 및 서버 소프트웨어를 포함할 수 있고, 액세스를 허용하기 위한 웹 기반 사용자 인터페이스를 가질 수 있다. 시스템(102)은 시스템에 기인한 네트워크 트래픽 및 제어되는 구성 요소의 양에 따라 다중-프로세서 시스템 또는 가상화된 서버 팜에서 운영할 수 있다. 다른 예들에서, 시스템 (102)은 컴팩트한 운영을 위한 내장된 제어기일 수 있고, 다른 구성 요소들과 함께 위치될 수 있거나, 시스템(102)은 서버 팜의 컴퓨터 블레이드에 위치될 수 있다. 시스템(102)은 네트워크 트래픽을 송수신하기 위한 소프트웨어 구성 요소를 포함하고, 하나 이상의 무선 또는 유선 네트워크 인터페이스를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 시스템(102)은 리던던시(redundancy)를 제공하기 위해 지리적으로 분리된 다수의 컴퓨터 시스템들에 걸쳐 운영할 수 있다. 저장 및 프로그래밍 방법론을 포함하여, 시스템(102) 및 본원에 설명된 다른 컴퓨터-기반 구성 요소들의 추가 구현 세부 사항이 아래에 설명된다.
일 실시 예에서, 시스템(102)은 클라우드 환경 또는 로컬 컴퓨터 시스템에서 실행될 수 있다. 시스템(102)은 구성 요소들의 단일 시뮬레이션 모델을 조정하여 그들 사이의 동기화를 보장하고 필요한 경계 조건, 즉, 구성 요소들 간의 물리적 연결과 관련된 운영 파라미터를 그들 사이에서 실시간으로 교환할 수 있다.
구성 요소들(111-113)은 수많은 물리적 연결들을 통해 연결될 수 있다. 예를 들어, 물리적 연결(130a)은 제1 구성 요소(111)와 제2 구성 요소(112)를 연결한다. 또한, 물리적 연결(130b)은 제1 구성 요소(111)와 제3 구성 요소(113)를 연결한다. 또한, 물리적 연결(130c)은 제2 구성 요소(112)와 제3 구성 요소(113)를 연결한다. 물리적 연결은 배관(piping), 전기 기판시설, 제어 신호, 기계적 연결(예를 들어, 회전 축) 등을 통해 연결될 수 있다. 이들 연결들은 질량 흐름, 재료 조성, 재료 스트림, 압력, 온도, 제어 프로토콜, 샤프트 속도, 토크 등 중 하나 이상으로 특징 지워질 수 있다.
구성 요소들(111-113) 각각은 제휴 모델(affiliated model)을 갖는다. 구체적으로, 제1 구성 요소(111)는 제1 모델(121)과 연관되고, 제2 구성 요소(112)는 제2 모델(122)과 연관되고, 제3 구성 요소(113)는 제3 모델(123)과 연관되어 있다. 쉽게 이해될 수 있는 바와 같이, 모델들(121-123) 각각은 하나 이상의 개별 컴퓨터 시스템 상에서 실행되는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램으로 구현될 수 있다. 다른 예에서, 보다 컴팩트한 환경은 다수의 모델들이 단일 컴퓨터 시스템 상에서 실행될 수 있게 한다.
예로서, 모델은 구성 요소들(111-113)에 의해 보여지는 운영 파라미터 및 경계 조건의 변화에 응답하여 구성 요소들(111-113)의 물리적 거동을 설명하는 방정식을 포함하는 소프트웨어 시뮬레이션 프로그램을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 시뮬레이션 프로그램은 정의된 스텝 크기의 시간 단계들을 사용하여 진행하는 이산 통합 방법(discrete integration method)과 같은 임의의 적절한 수단에 의해 물리적 구성 요소들(111-113)의 거동을 시뮬레이션할 수 있다. 모델들 각각에 대한 소프트웨어 시뮬레이션 프로그램은 전체 배치의 규모와 복잡성에 따라 개별 컴퓨터 시스템에서 운영되거나 단일 컴퓨터 시스템에 함께 배치될 수 있다.
일 실시 예에서, 물리적 연결(130a)의 제1 모델 운영 파라미터는 제1 구성 요소(111)의 제1 모델(121)로부터 수신될 수 있다. 물리적 연결(130a)의 제2 모델 운영 파라미터는 제2 구성 요소(112)의 제2 모델(122)로부터 수신될 수 있다. 시스템(102)은 제2 모델 운영 파라미터로 제1 모델(121)을 업데이트하고 제1 모델 운영 파라미터로 제2 모델(122)을 업데이트할 수 있다. 예를 들어, 제1 모델(121)은 제1 컴퓨터 시스템에서 실행될 수 있고 제2 모델(122)은 제2 컴퓨터 시스템에서 실행될 수 있다. 다른 예에서, 시스템(102)은 다른 두 개의 모델들로부터의 운영 파라미터들로 모델들(121-123) 각각을 업데이트 할 수 있다. 시스템(102)은 다수의 모델들로부터 파라미터를 수신하고, 파라미터를 저장하고, 물리적 플랜트(110)의 전체 토폴로지 및 물리적 연결(130a-c)의 구성을 인식하는 내부 로직에 기초하여 다른 모델에 파라미터를 분배할 수 있는 검색 엔진 로직을 포함할 수 있다. 예를 들어, 개별 모델의 독점 내부 정보를 보호하기 위해 각 단일 모델의 소유자는 다른 모델과 공유할 모델의 운영 파라미터를 결정하고 모델을 적절하게 구성할 수 있다.
일 예에서, 단일 모델들(121-123)과 시스템(102) 사이의 연결들(150a-c) 및 단일 구성 요소들(111-113)과 시스템(102) 사이의 연결들(151a-c)은 예를 들어 시스템(102)이 클라우드 기반인 경우 인터넷 연결을 통해 확립 될 수 있다. 다른 예에서, 시스템(102)이 로컬 컴퓨터 시스템에서 실행중인 경우 LAN(Local Area Network) 연결을 통해 동일한 연결이 확립될 수 있다. 다른 예에서, 연결들(150a-c 및 151a-c)운 시스템의 사이버 보안을 강화하기 위해 암호화 될 수 있다.
예를 들어, 실시간 운영 데이터는 구성 요소들(111-113)로부터 수신될 수 있고, 각각의 모델들(121-123)은 수신된 데이터, 예를 들어 다른 모델과 관련된 구성 요소로부터 수신된 데이터로 업데이트될 수 있다. 이러한 경우에, 구성 요소는 유리하게도 다른 모델의 운영 파라미터 및 새로운 데이터로 실시간으로 업데이트되지만, 모델이 단일 컴퓨터에서 작동하도록 제한되지 않고, 따라서 각 모델이 내부 세부 사항의 보안을 유지할 수 있게 한다.
그래픽 사용자 인터페이스일 수 있는, 다양한 인간 기계 인터페이스가 시스템(102)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 트레이닝 인터페이스 A(140)는 트레이닝을 위해 제공될 수 있고 엔지니어링 인터페이스 B(141)는 엔지니어링/설계 목적을 위해 제공될 수 있다.
기반 시설(infrastructure)(100)의 일 예시적 사용은 예를 들어 물리적 플랜트의 운영자를 위한 트레이닝 시스템으로서이다. 그러한 경우에, 시스템(102)은 트레이닝 인터페이스 A(140)로부터 시뮬레이션 입력을 수신할 수 있다. 시뮬레이션 입력은, 물리적 연결들(130a-130c)과 관련된 운영 파라미터와 같은, 구성 요소들(111-113)과 관련된 다양한 입력 파라미터들을 포함할 수 있다. 입력을 수신한 후, 모델들(121-123)은 업데이트될 수 있다. 일 예로, 트레이닝 시스템을 통해 운영자는 물리적 플랜트 관리 측면에서 실제 시스템의 역학에 대해 트레이닝 되어, 한 구성 요소의 다양한 변경이 다른 구성 요소와 시스템의 전체 기능에 미치는 영향을 이해할 수 있다.
다른 예에서, 시스템(102), 연결들(150a-c 및 151a-c) 및 인터페이스들(140-141)은, 예를 들어 물리적 플랜트(110)를 설계하는 엔지니어에 의해 사용되는, 엔지니어링 설계 시스템에 이용될 수 있다. 그러한 경우에, 시스템 (102)은 엔지니어링 인터페이스 B(141)로부터 설계 입력을 수신할 수 있다. 기반 시설(100)의 시뮬레이션 결과는 각 구성 요소(111-113)의 설계의 성능 및 효율을 향상시키기 위해 설계 엔지니어에 의해 사용될 수 있다.
다른 예에서, 기반 시설(100)은 물리적 플랜트의 실제 운영과는 다른 다양한 시나리오에서 물리적 플랜트의 거동을 예측하는 데 사용된다. 이러한 방식으로, 물리적 플랜트의 새롭고 보다 효율적인 운영 시나리오가 결정될 수 있다. 이러한 새로운 시나리오는 예를 들어 최대 생산률, 최소 에너지 소비 등을 위해 물리적 플랜트의 운영을 최적화할 수 있다. 이러한 "가상(what-if)" 분석은 엔지니어링 설계 목적 또는 트레이닝 목적으로 사용될 수 있다.
다른 예에서, 기반 시설(100)은 시뮬레이션 결과를 물리적 플랜트의 실시간 데이터와 비교하기 위해 사용된다(즉, GAP 분석). 이를 통해 엔지니어는 물리적 플랜트의 일부 구성 요소들이 예상대로 작동하지 않으며 구성 요소에 대한 유지 보수 또는 기타 개입이 필요함을 이해할 수 있다.
도 2는 물리적 플랜트 또는 그 일부의 모델링 운영의 예시적인 방법(200)의 흐름도이다. 도 1에 설명된 바와 같이, 물리적 플랜트는 적어도 하나의 물리적 연결을 갖는 적어도 제1 구성 요소 및 제2 구성 요소를 포함한다. 도 2의 실시 예에서, 블록(202)에서의 방법(200)은, 예를 들어, 운영, 설계 또는 트레이닝 목적을 위해 물리적 플랜트의 시뮬레이션이 필요할 때 시작된다. 이러한 경우, 각 물리적 구성 요소들은 관련 컴퓨터 시스템에서 실행되는 대응되는 모델을 가질 수 있다. 대응되는 모델은 물리적 구성 요소의 운영을 시뮬레이션하고 모델링하도록 설계된다. 방법 (200)은 대응되는 커맨드가 도 1의 인터페이스 A(140) 또는 인터페이스 B(141)로부터 인간 사용자로부터 수신될 때 시스템(102)으로부터 블록(202)에서 시작된다. 다음으로, 블록(204)에서의 방법(200)은 구성 요소들(111-113)로부터 실시간 데이터를 수신한다. 실시간 데이터는 구성 요소들 사이의 물리적 연결의 실시간 운영 데이터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 데이터는 질량 유량, 재료 조성 설명, 재료 스트림 특성화, 압력 값, 온도 판독 값, 제어 프로토콜 메시지, 샤프트 속도 또는 샤프트 토크를 포함할 수 있다. 예로서, 실시간 데이터는 매 초마다 업데이트될 수 있고, 암호화된 링크를 통해 전송될 수 있다. 구성 요소 내의 센서는 모니터링중인 파라미터의 변경 사항을 반영하기 위해 업데이트의 전송을 트리거할 수 있다.
예시로서, 물질 흐름의 예에서, 하나의 구성 요소는 물질이 구성 요소들 사이를 흐르는 물리적 배관을 통해 다른 구성 요소에 연결될 수 있다. 이러한 경우에, 각각의 구성 요소는 그 자체 측면으로부터 물질의 흐름에 대한 다양한 파라미터를 측정할 수 있다. 이러한 파라미터들은 구성 요소들 사이의 경계 조건으로 볼 수 있다. 상이한 모델들이 독립적으로 운영되는 경우, 상이한 모델은 공유된 경계에서 상이한 압력, 온도, 물질 조성 등의 값을 예측할 수 있다.
예를 들어, 각 모델에는 특정 미분 방정식, 적분 방정식, 휴리스틱 근사, 룩업 테이블 및 예를 들어 시뮬레이션 소프트웨어 사용을 통해, 모델링되는 구성 요소의 거동을 시뮬레이션하기 위한 기타 방법론의 계산이 포함될 수 있다. 이러한 방정식에는 경계 조건 또는 한계로 알려진 입력 및 출력이 필요할 수 있으며 이는 다른 모델로부터 수신될 수 있다. 경계 조건을 자주 업데이트하지 않고 각 모델이 독립적으로 운영되는 경우, 전체 시스템의 정확도가 이상적이지 않을 수 있다. 유리하게, 그리고 후술되는 바와 같이, 본 기술은 하나의 모델이 이들 공유된 경계 조건 파라미터에 대한 다른 모델로부터 입력을 수신할 수 있게 한다. 시뮬레이션 소프트웨어의 예는 미국 나틱 메사추세츠(Natick Massachusetts)의 메스워크 사(MathWorks, Inc.)로부터 입수 가능한 MATLAB을 포함한다. 다른 적합한 시뮬레이션 소프트웨어는 시간의 함수로서 장비의 상태를 기술하는 파라미터 세트의 값을 출력하여 제공함으로써 물리적 장비의 거동을 시뮬레이션 할 수 있는 소프트웨어를 포함한다. 일 예에서, 소프트웨어는 입력을 수신하고 이산 시간 단위로 출력을 계산하여, 입력 및 출력이 시뮬레이션의 모든 시간 단계에서 수신/제공된다. 시뮬레이션의 시간 단계는 고정적이거나 가변적일 수 있다. 각각의 시간 단계 사이에서, 시뮬레이션 소프트웨어는 장비를 설명하는 일련의 방정식을 해결할 수 있다(방정식이 장비의 모델을 형성하는 경우). 예시적인 방정식은 시차 방정식(예를 들어, 함수의 도함수(derivative)가 일반적으로 시간으로 가정되는 독립 변수의 명시적 함수로 제공되는 미분 방정식), 신경망 방정식, 유한 임펄스 응답(FIR) 모델, 상태-공간 모델 등을 포함한다. 모델은 시변 또는 시불변일 수 있다. 하나의 특정 예에서, 이산형 방정식이 이용될 수 있으며, 여기서 시간 변수 및 다른 모든 변수(입력/출력)는 연속적인 시간 단계들(예를 들어, t0, t1, t2,??, tk, tk+1,??)과 관련된 일련의 값으로 취급된다. 시간 tk에서 모델/방정식의 입력이 제공되면, 시뮬레이션은 시간 tk+1과 관련된 출력을 제공한다. 이러한 출력은 다음 시간 단계 계산을 위해 입력이 될 수도 있다. tk+1과 tk의 차이는 단계 크기이며, 이는 시뮬레이션 중에 고정되거나 가변적일 수 있다.
일 예에서, 예를 들어 연결들(151a-c)을 통해 구성 요소들부터 실시간 데이터를 수신한 후, 블록(206)에서 방법(200)은 구성 요소들(111-113)로부터의 실시간 데이터로 모델들(121-123)을 업데이트한다.
일 예에서, 블록(206)에서 방법(200)은 연결들(150a-c)을 통해 각각의 모델로 데이터 메시지를 전송하여 구성 요소들로부터 직접적으로, 또는 다른 모델들로부터 또는 두 경우 모드로부터 수신된 데이터를 교환함으로써 모델들을 업데이트한다. 인터페이스(140-141)로부터 사용자에 의해 요청되거나, 시뮬레이션 결과와 실시간 데이터 사이의 상당한 불일치가 검출될 때, 특정 횟수의 시뮬레이션 사이클마다 리프레시가 필요한 경우 각 시뮬레이션 사이클(예를 들어, 블록(204) → 블록(206) → 블록(208) → 블록(210) → 블록(212) → 블록(204)과 같은 사이클)마다 실시간 데이터로 모델들을 업데이트할 수 있다.
위에서 설명한 물질 흐름 예를 계속하여, 각 모델은 압력, 온도, 물질 구성 및 각 시뮬레이션 사이클이 시작될 때 다른 구성 요소들에 의해 측정된 기타 파라미터를 수신할 수 있다. 그런 다음, 방정식의 재 계산 등을 통해 새로 업데이트된 파라미터를 고려하여 각 모델을 반복 할 수 있다.
다음으로, 블록(208)에서 방법(200)은 연결들(150a-c)을 통해 각 모델로부터 운영 파라미터 데이터를 수신하고, 파라미터를 저장하고, 물리적 플랜트(110)의 전체 토폴로지 및 물리적 연결들(130a-c)의 구성을 인식하는 내부 로직에 기초하여 파라미터를 다른 모델에 분배한다. 예를 들어, 각 연결의 위치를 포함하여, 전체 시스템의 토폴로지 맵이 결정될 수 있다. 결정된 토폴로지 맵으로부터, 각 구성 요소, 각 연결 및 각 모델 간의 논리적 관계는 다른 구성 요소들과 공통으로 입력 및 출력을 갖는 구성 요소를 나열할 수 있다. 이 논리적 매핑에 기초하여, 방법(200)은 관심 있는 파라미터(예를 들어, 연결을 공유하는 구성 요소로부터의 파라미터)를 다양한 구성 요소와 관련된 다양한 모델에 제공할 수 있다. 다시, 시뮬레이션 소프트웨어를 실행하여 새로 업데이트된 파라미터를 고려하여 모델을 반복할 수 있다.
예를 들어, 물리적 플랜트의 토폴로지 및 모델들 간의 연결뿐만 아니라 모델의 업데이트는 사전 정의된 것이 아니라 어플리케이션의 사용자에 의해 제공될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 어플리케이션을 구성할 때 하나의 모델의 출력 변수가 다른 모델의 입력 변수인 것과 같은 경계 조건을 통해 모델들 간의 각 연결을 정의할 수 있다.
일 실시 예에서, 방법(200)의 블록(210)에서, 시스템(102)은 연결들(150a-c)을 통해 커맨드를 각 단일 모델(121-123)로 전송하여 시뮬레이션을 시작하고 수신된 운영 파라미터로 정의된 시간을 시뮬레이션 한다. 각각의 소프트웨어 시뮬레이션 프로그램은 시스템(102)에 의해 요청된 정의된 시간을 시뮬레이션하여 구성 요소들(111-113)의 물리적 거동, 시뮬레이션될 시간의 양 및 소프트웨어 시뮬레이션 프로그램의 시간 단계 크기에 의해 정의된 횟수를 기술하는 방정식을 통합(integrating)한다. 유리하게도, 모델들 사이에서 물리적 연결들(130a-c)의 운영 파라미터의 교환은 모델의 즉각적인 동기화를 용이하게 하여 수동의, 오프라인 프로세스 대신 지속적으로 시뮬레이션을 실행할 수 있다.
다음으로, 블록(212)에서 방법(200)은 블록(204)으로 순환하기 전에 모든 모델들이 요청된 시간 양의 통합을 완료하기를 기다린다. 예를 들어, 운영자 트레이닝 시스템에서, 각 운영자가 변경을 시작한 후, 방법(200)은 결과를 운영자에게 제공하기 위해 운영자 개시된 변경의 영향이 모든 모델들에 의해 처리될 수 있도록 블록(204)으로 다시 순환할 수 있다. 다른 예에서, 방법(200)은 물리적 플랜트의 시간-의존적 진화를 모델링하기 위해 블록(204)으로 계속 순환하도록 구성될 수 있다. 다른 예에서는, 엔지니어링 설계 상황에서, 방법(200)은 엔지니어링 설계 프로세스 동안 운영자에 의해 이루어진 변화를 다양한 파라미터에 테스트하기 위해 블록(204)으로 다시 순환하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 본원에 설명된 기술의 특정 작업 예는 기반 시설(100)을 통해 연결된 관련 단일 모델들 및 물리적 플랜트 및 특정 예와 관련하여 설명될 것이다. 이들 예의 설명은 단지 예시일 뿐이며, 개시된 기술의 범위를 제한하려는 것은 아니며, 이는 다수의 독립 구성 요소들이 배치 및 관리되는 모든 산업 프로세스에 적용될 수 있다.
도 3a는 두 개의 상이한 제조업체에 의해 제공되는 프로세스 플랜트에 일반적으로 사용될 수 있는 예시적인 두 개의 압축기 단일 섹션 물리적 플랜트(300)를 도시한다. 물리적 플랜트(300)는 두 개의 압축기들, 제1 압축기(301) 및 제2 압축기(302)를 포함한다. 제1 압축기(301) 및 제2 압축기(302)는 프로세스 연결로서 제1 압축기로부터 배출되고 제2 압축기로 유입되는 유체 스트림을 연결하는 배관, 밸브 및 플랜지로 표현되는 물리적 연결(330)을 통해 물리적으로 연결된다. 제1 압축기 (301)는 스테이지-1 압축기(321) 및 제1 재순환 밸브(311)(예를 들어, 서지-방지 밸브)를 포함하고, 제2 압축기(302)는 스테이지-2 압축기(322) 및 제2 재순환 밸브(302)를 포함한다. 물리적 프로세스 연결(330)은 특정 가스 조성, 온도, 압력 등을 갖는 재료 스트림을 특징으로 한다. 전형적으로, 이것은 하나의 제조자에 의해 가스 리프트 압축기(더 낮은 압력)가 제공되고 제2 제조자에 의해 재주입 압축기(벽에 더 높은 압력 주입)가 제공되는, 재주입 플랜트에 적용 가능한 방식일 수 있다.
압축기 물리적 플랜트(300)가 전술한 기술을 사용하여 어떻게 시뮬레이션될 수 있는지를 설명하는 일 실시 예에서, 물리적 플랜트(300)의 운영을 모델링하기 위한 시스템(예를 들어,도 1의 시스템(102))은 제1 압축기(301)를 모델링하기 위한 제1 모델 및 제2 압축기(302)를 모델링하기 위한 제2 모델을 포함 할 수 있다. 제1 모델 및 제2 모델은 각각의 압축기들(301, 302)과 함께 배치된 내장형 제어기에서 작동될 수 있다. 그러한 경우에, 물리적 플랜트(300)는 가스 조성, 온도 및 압력 판독 값을 포함하는 파라미터의 관점에서 시스템(102)으로 모델링될 수 있다. 블록(204)(도 1)에서 방법(200)은 각각의 압축기들(301, 302)로부터 가스 조성, 온도 및 압력 판독 값을 수신할 수 있다. 블록(206)(도 2)에서 방법(200)은 압축기(301)에 압축기(302)로부터의 가스 조성, 온도 및 압력 판독 값을 제공하고 압축기(302)에 압축기(301)로부터의 가스 조성, 온도 및 압력 판독 값을 제공할 수 있다. 또한, 블록(208)(도 2)에서 방법(200)은 또한 압축기(301, 302) 각각과 관련된 모델들로부터 정보를 수신할 수 있다. 다음으로, 블록들(210, 212)(도 2)에서 방법(200)은 각각의 모델들(즉, 압축기(301) 및 압축기(302)와 관련된 모델들)이 미리 정의된 스텝 시간에 대해 통합된 운영 데이터(사용중인 특정 모델링 기술에 적합한; 위 참조) 등을 통해 시뮬레이션을 수행할 수 있게 한다. 이러한 방식으로, 각각의 압축기(301, 302)와 관련된 모델들은 다른 압축기로부터 실시간 압축기 데이터(예를 들어, 가스 조성, 온도 및 압력 측정 값)를 수신 및 고려하고, 물리적 플랜트(300)의 전체 시뮬레이션/모델링을 수행할 것이다.
도 3b는 도 3a에 도시된 물리적 플랜트가 어떻게 모델링되고 모델들이 기반 시설(100)을 사용하여 연결되는지에 대한 예를 도시한다. 제1 모델(351)은 제1 압축기(301)를 커버링하고 시뮬레이션한다. 제2 모델(352)은 제2 압축기(302)를 커버링하고 시뮬레이션한다. 경계 조건, 즉 두 압축기들 사이의 물리적 연결(330)과 관련된 운영 파라미터(353)는 두 압축기들 사이의 재료 스트림의 가스 조성, 온도, 압력 등이다. 관심 있는 운영 파라미터(353)는 각 방향에서 상이할 수 있고, 제1 압축기 모델(351)은 재료, 온도 및 조성 정보를 제2 압축기 모델(352)에 전송할 수 있다. 그리고, 제2 압축기 모델(352)은 압력, 온도 및 조성 정보를 제1 압축기 모델(351)에 전송할 수 있다. 프로세스 밸브의 시동 또는 트립 또는 업셋과 같은 시뮬레이션 시나리오에서, 두 압축기들 사이의 교차점에서의 파라미터 및 프로세스 조건은 알려져 있지 않으며, 두 압축기들, 프로세스 밸브들 및 그들의 제어 시스템 간의 동적 상호 작용의 결과이다.
도 4는 단순화된 메탄 액화 물리적 플랜트(400)(예를 들어, 산업 어플리케이션에서 LNG라고 함)의 예를 도시한다. 물리적 플랜트(400)는 프로판 및 혼합 냉매 압축기를 갖는 구성 요소(401)의 두 개의 압축기 트레인들(두 개의 트레인들은 구성 요소(401)의 좌측 및 우측에 도시되어 있다) 및 액화 구성 요소(402)를 포함한다. 구성 요소(401)의 좌측 압축기 트레인은 프로판 압축기(410), 가스 터빈 드라이버(411), 냉각기(412)를 포함하고, 구성 요소(401)의 우측 압축기 트레인은 혼합 냉매 압축기 및 압축기 가스 터빈 구동기(416)를 구성하는 압축기(415), 압축기(413), 냉각기(414)를 포함한다. 액화 구성 요소는 프로판 예비-냉각 열 교환(420) 및 프로판 압축기(410)에 연결된 재순환 밸브(421) 및 재순환 밸브(422)를 갖고 혼합 냉매 압축기(413 및 415)에 연결된 주요 극저온 열 교환기(423)를 포함한다. 프로판 압축기(410)는 세 개의 연결들(433-435)을 통해 예비 냉각 구성 요소(420)에 연결되며, 이를 통해 재료 조성, 온도 및 압력을 특징으로 하는 증기 상이 흐른다. 연결(431)은 혼합 냉매 압축기를 증기 상의 재료 조성, 온도 및 압력 교환을 특징으로 하는 주요 극저온 열 교환기에 연결한다. 주 극저온 열 교환기에서, 예비 냉각 섹션(420)에서 먼저 통과하고 마지막으로 액화 섹션(423)에서 통과하는 메탄 공급 가스의 액화가 LNG 선박을 통한 저장 및 운송을 위해 기상에서 액상으로(예를 들어, 예비 냉각 구성 요소(420)를 통해 열 교환기(423)로) 흐르는 스트림에 의해 특징 지워진다.
액화 물리적 플랜트(400)가 전술한 기술을 사용하여 어떻게 시뮬레이션될 수 있는지를 설명하는 일 실시 예에서, 물리적 플랜트(400)의 운영을 모델링하기 위한 시스템(예를 들어, 도 1의 시스템(102))은 부분적으로 구성 요소(401)를 모델링하기 위한 제1 모델을 포함할 수 있고, 이는 프로판 압축기(410) 및 구성 요소(402)를 모델링하기 위한 제 2 모델을 포함하며, 이는 부분적으로 예비 냉각 열 교환기(420)를 포함한다. 제1 모델 및 제2 모델은 프로판 압축기(410) 및 예비 냉각 열 교환기(420)와 함께 배치된 내장형 제어기 상에서 운영될 수 있다. 그러한 경우에, 물리적 플랜트(400)는 유체 상, 온도 및 압력 판독 값을 포함하는 파라미터의 관점에서 시스템(102)으로 모델링될 수 있다. 블록(204)(도 1)에서 방법(200)은 프로판 압축기(410) 및 예비 냉각 열 교환기(420) 각각으로부터 유체 상, 온도 및 압력 판독 값을 수신할 수 있다. 블록(206)(도 2)에서 방법(200)은 프로판 압축기(410)에 예비 냉각 열 교환기(420)로부터의 가스 조성, 온도 및 압력 판독 값을 제공할 수 있고, 프로판 압축기(410)로부터의 가스 조성, 온도 및 압력 판독 값을 예비 냉각 열 교환기(420)에 제공할 수 있다. 또한, 블록(208)(도 2)에서 방법(200)은 또한 프로판 압축기(410) 및 예비 냉각 열 교환기(420)와 관련된 모델들로부터 정보를 수신할 수 있다. 다음으로, 블록들(210, 212)(도 2)에서 방법(200)은 각각의 모델(즉, 프로판 압축기(410) 및 예비 냉각 열 교환기(420)와 관련된 모델)이, 예를 들어 미리 정의된 스텝 시간 동안, 통합된 운영 데이터 등을 통해 시뮬레이션을 수행할 수 있게 한다(사용중인 특정 모델링 기술에 적합한; 위 참조). 이러한 방식으로, 프로판 압축기(410) 및 예비 냉각 열 교환기(420)와 관련된 모델은 다른 압축기로부터의 실시간 압축기 데이터(예를 들어, 가스 조성, 온도 및 압력 측정 값)를 수신 및 고려하고, 물리적 플랜트(400)의 전체 시뮬레이션/모델링을 수행할 것이다.
본원에서 특정 오일 및 가스 산업 물리적 플랜트 예의 묘사는 단지 예시를 위한 것이며 제한하려는 것이 아니다. 실제로, 물리적 플랜트 모델링에 익숙한 사람이 쉽게 이해할 수 있는 것처럼, 다수의 산업은 복합적이고 복잡한 고가의 구성 요소를 갖는 복잡한 물리적 플랜트, 공장, 제어 시스템 등을 사용한다. 그러한 경우에, 본원에 기술된 시스템 및 기술은 이러한 물리적 플랜트 또는 공장의 운영을 모델링하는데 사용될 수 있다.
전술한 점을 고려하여, 물리적 플랜트 모델링 시스템의 실시 예는 다중-구성 요소 산업용 물리적 플랜트가 시뮬레이션 및/또는 모델링될 수 있게 한다. 기술적인 효과는 더 자주 동기화되는 보다 정확한 모델을 사용하여 석유 및 가스 기반 시설과 같은 물리적 플랜트 기반 시설의 설계 또는 테스트에서 사이클 시간이 단축되는 것이다. 이를 통해 물리적 플랜트의 운영 파라미터를 쉽게 최적화하여 기반 시설이 보다 높은 수준의 효율성으로 작동할 수 있다. 일련의 상호 작용 모델과 운영 파라미터를 자주 동기화함으로써, 물리적 모델의 실시간 운영을 보다 정확하게 나타내기 위해 다른 모델들을 신속하게 업데이트 할 수 있다. 또한 이러한 물리적 플랜트 모델링을 통해 엔지니어링 팀은 기존 기반 시설의 학습을 사용하여 새로운 기반 시설의 설계 및 구현에 정보를 제공할 수 있다. 또한, 시스템을 사용하여 복잡한 물리적 플랜트의 운영자 트레이닝을 수행할 수 있으므로 플랜트 시작, 종료 및 중요 조건에 대한 반응과 같은 다양한 시나리오를 트레이닝 목적으로 시뮬레이션할 수 있다.
청구 범위가 복수의 요소와 관련하여 "적어도 하나"라는 문구를 인용하는 한, 이는 열거된 구성 요소들 중 적어도 하나 이상을 의미하고자 하며, 각 구성 요소 중 적어도 하나에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, "요소 A, 요소 B 및 요소 C 중 적어도 하나"는 요소 A 단독, 또는 요소 B 단독, 또는 요소 C 단독, 또는 이들의 임의의 조합을 나타내는 것으로 의도된다. "요소 A, 요소 B 및 요소 C 중 적어도 하나"는 요소 A 중 적어도 하나, 요소 B 중 적어도 하나 및 요소 C 중 적어도 하나로 제한되지 않는다.
이 기술된 설명은 최상의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하고 또한 임의의 장치 또는 시스템을 제조 및 사용하고 임의의 통합된 방법을 수행하는 것을 포함하여 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 하기 위한 예를 사용한다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구 범위에 의해 정의되고, 당업자에게 발생하는 다른 예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 예는 청구 범위의 문자 언어와 다르지 않은 구조적 요소를 갖거나 청구 범위의 문자와 실질적으로 다른 등가의 구조적 요소를 포함하는 경우 청구 범위의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.
당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 양태들은 도 1의 시스템(102), 연결들(150a-c 및 151a-c) 및 인터페이스들(140-141), 도 2의 방법(200), 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 양태는 전체 하드웨어 실시 형태, 전체 소프트웨어 실시 형태(펌웨어, 상주 소프트웨어, 마이크로 코드 등을 포함), 또는 본 명세서에서 모두 일반적으로 언급될 수 있는 "서비스", "회로", "회로", "모듈" 및/또는 "시스템"과 같은 소프트웨어 및 하드웨어 양태를 결합한 실시 형태를 취할 수 있다. 또한, 본 발명의 양태는 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드가 구현된 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체(들)에 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.
하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체(들)의 임의의 조합이 이용될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능 신호 매체 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 예를 들어, 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선 또는 반도체 시스템, 장치 또는 디바이스, 또는 전술한 것의 임의의 적절한 조합일 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 보다 구체적인 예(비-제한리스트)는 다음을 포함할 것이다: 하나 이상의 와이어를 갖는 전기 연결부, 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 소거 가능 프로그래밍 가능 판독-전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 광섬유, 휴대용 CD 판독 전용 메모리(CD-ROM), 광 저장 장치, 자기 저장 장치, 또는 상기의 임의의 적합한 조합. 이 문서의 맥락에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 명령 실행 시스템, 장치 또는 디바이스에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 유형 매체일 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체에 구현된 프로그램 코드 및/또는 실행 가능 명령은 무선, 유선, 광섬유 케이블, RF 등 또는 이들의 임의의 적절한 조합을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 임의의 적절한 매체를 사용하여 전송될 수 있다.
본 발명의 양태에 대한 동작을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 자바(Java), Smalltalk, C ++ 등과 같은 객체 지향 프로그래밍 언어 및 "C" 프로그래밍 언어 또는 유사한 프로그래밍 언어와 같은 종래의 절차적 프로그래밍 언어를 포함하는 하나 이상의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 작성될 수 있다. 프로그램 코드는 사용자의 컴퓨터(디바이스), 독립형 소프트웨어 패키지로서 부분적으로는 사용자의 컴퓨터, 부분적으로는 사용자의 컴퓨터 및 부분적으로는 원격 컴퓨터 또는 전적으로 원격 컴퓨터 또는 서버에서 실행될 수 있다. 후자의 시나리오에서, 원격 컴퓨터는 근거리 통신망(LAN) 또는 광역 네트워크(WAN)를 포함하는 임의의 유형의 네트워크를 통해 사용자의 컴퓨터에 연결될 수 있거나, 외부 컴퓨터에 연결될 수 있다(예를 들어, 인터넷 서비스 제공 업체를 사용하여 인터넷을 통해).
본 발명의 양태는 본 발명의 실시 예에 따른 방법, 장치(시스템) 및 컴퓨터 프로그램 제품의 흐름도 및/또는 블록도를 참조하여 여기에 설명된다. 흐름도 및/또는 블록도의 각 블록, 및 흐름도 및/또는 블록도의 블록들의 조합은 컴퓨터 프로그램 명령에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 명령은 범용 전자 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 또는 머신을 생성하기 위한 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공될 수 있어서, 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서를 통해 실행되는 명령은 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 지정된 기능/동작을 구현하기 위한 수단을 생성한다.
이들 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치 또는 다른 디바이스가 특정 방식으로 기능하도록 지시할 수 있는 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있어, 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장된 명령은 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에 지정된 기능/동작을 구현하는 명령을 포함하는 제조품을 생산하도록 한다.
컴퓨터 프로그램 명령은 또한 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 데이터 처리 장치 또는 다른 디바이스에 로딩되어 컴퓨터 구현 프로세스를 생성하기 위해 컴퓨터, 다른 프로그램 가능 장치 또는 다른 디바이스에서 일련의 동작 단계들이 수행되도록 하여 컴퓨터 또는 다른 프로그램 가능한 장치에서 실행되는 명령들이 흐름도 및/또는 블록도 블록 또는 블록들에서 특정되는 기능/동작들을 구현하기 위한 프로세스를 제공한다.

Claims (14)

  1. 물리적 플랜트(physical plant)의 운영(operations)을 모델링하기 위한 시스템에 있어서, 상기 물리적 플랜트는 적어도 제1 구성 요소 및 제2 구성 요소를 포함하고, 상기 적어도 제1 및 제2 구성 요소는 적어도 하나의 물리적 연결을 갖고, 상기 적어도 하나의 물리적 연결은 상기 제1 및 제2 구성 요소들 사이에서 흐르는 재료 스트림을 포함하고, 상기 시스템은,
    상기 제1 구성 요소의 제1 모델로부터 상기 물리적 연결의 제1 모델 운영 파라미터(operational parameters)를 수신하며 상기 제2 구성 요소의 제2 모델로부터 상기 물리적 연결의 제2 모델 운영 파라미터를 수신하고;
    상기 제1 모델을 상기 제2 모델 운영 파라미터로 업데이트하고 상기 제2 모델을 상기 제1 모델 운영 파라미터로 업데이트하고;
    상기 제1 구성 요소 및 상기 제2 구성 요소로부터 실시간 운영 데이터를 수신하고; 그리고
    상기 제2 구성 요소로부터 수신된 상기 실시간 운영 데이터로 상기 제1 모델을 업데이트하고, 상기 제1 구성 요소로부터 수신된 상기 실시간 운영 데이터로 상기 제2 모델을 업데이트하도록 구성된 제어기를 포함하며,
    상기 제1 및 제2 모델 운영 파라미터들은 각각 질량 흐름, 재료 조성, 압력 또는 온도 중 적어도 하나를 포함하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 모델은 제1 컴퓨터 시스템에서 실행되고 상기 제2 모델은 제2 컴퓨터 시스템에서 실행되는, 시스템.
  3. 제1항 또는 제2 항에 있어서, 상기 시스템은,
    트레이닝 사용자 인터페이스(training user interface)로부터 시뮬레이션 입력을 수신하고, 상기 시뮬레이션 입력은 상기 제1 구성 요소의 제1 입력 파라미터 및 상기 제2 구성 요소의 제2 입력 파라미터를 포함하고;
    상기 제1 입력 파라미터로 상기 제1 모델을 업데이트하고 상기 제2 입력 파라미터로 상기 제2 모델을 업데이트하며, 상기 제1 및 제2 입력 파라미터들은 상기 제1 및 제2 모델 운영 파라미터들에 영향을 미치며; 그리고
    상기 제1 및 제2 모델 운영 파라미터들을 상기 트레이닝 사용자 인터페이스에 출력하도록 더 구성된, 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 시스템은 업데이트된 제1 및 제2 모델에 기초하여 상기 제1 및 제2 구성 요소를 포함하는 물리적 플랜트의 운영을 시뮬레이션하도록 더 구성되는, 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물리적 연결은 상기 제1 및 제2 구성 요소들을 연결하는 회전 샤프트를 포함하고, 상기 제1 및 제2 모델 운영 파라미터들은 샤프트 속도 또는 샤프트 토크 중 하나 이상을 포함하는, 시스템.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물리적 연결은 상기 제1 구성 요소와 상기 제2 구성 요소 사이의 제어 신호를 포함하고, 상기 제1 및 제2 모델 운영 파라미터들은 제어 신호 파라미터를 포함하는, 시스템.
  8. 물리적 플랜트의 운영을 모델링하는 방법에 있어서, 상기 물리적 플랜트는 적어도 하나의 물리적 연결에 의해 연결된 적어도 제1 구성 요소 및 제2 구성 요소를 포함하고, 상기 적어도 하나의 물리적 연결은 상기 제1 및 제2 구성 요소들 사이에서 흐르는 재료 스트림을 포함하고, 상기 방법은,
    상기 제1 구성 요소의 제1 모델로부터 상기 물리적 연결의 제1 모델 운영 파라미터를 수신하며 상기 제2 구성 요소의 제2 모델로부터 상기 물리적 연결의 제2 모델 운영 파라미터를 수신하는 단계;
    상기 제1 모델을 상기 제2 모델 운영 파라미터로 업데이트하고 상기 제2 모델을 상기 제1 모델 운영 파라미터로 업데이트하는 단계;
    상기 제1 구성 요소 및 상기 제2 구성 요소로부터 실시간 운영 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 제2 구성 요소로부터 수신된 상기 실시간 운영 데이터로 상기 제1 모델을 업데이트하고, 상기 제1 구성 요소로부터 수신된 상기 실시간 운영 데이터로 상기 제2 모델을 업데이트하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 모델 운영 파라미터들은 각각 질량 흐름, 재료 조성, 압력 또는 온도 중 적어도 하나를 포함하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 모델은 제1 컴퓨터 시스템에서 실행되고 상기 제2 모델은 제2 컴퓨터 시스템에서 실행되는, 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 방법은,
    트레이닝 사용자 인터페이스로부터 시뮬레이션 입력을 수신하는 단계로서, 상기 시뮬레이션 입력은 상기 제1 구성 요소의 제1 입력 파라미터 및 상기 제2 구성 요소의 제2 입력 파라미터를 포함하는, 상기 시뮬레이션 입력을 수신하는 단계;
    상기 제1 입력 파라미터로 상기 제1 모델을 업데이트하고 상기 제2 입력 파라미터로 상기 제2 모델을 업데이트하는 단계로서, 상기 제1 및 제2 입력 파라미터들은 상기 제1 및 제2 모델 운영 파라미터들에 영향을 미치는, 상기 업데이트하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 모델 운영 파라미터들을 상기 트레이닝 사용자 인터페이스에 출력하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 제1 및 제2 구성 요소들을 갖는 물리적 플랜트의 운영을 시뮬레이션하는 단계를 더 포함하고, 상기 시뮬레이션하는 단계는 업데이트된 제1 및 제2 모델들에 기초하는, 방법.
  12. 삭제
  13. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물리적 연결은 상기 제1 및 제2 구성 요소들을 연결하는 회전 샤프트를 포함하고, 상기 제1 및 제2 모델 운영 파라미터들은 샤프트 속도 또는 샤프트 토크 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
  14. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물리적 연결은 상기 제1 및 상기 제2 구성 요소들 사이의 제어 신호를 포함하고, 상기 제1 및 제2 모델 운영 파라미터들은 제어 신호 파라미터를 포함하는, 방법.
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