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成果報告書詳細
管理番号20170000000492
タイトル平成28年度成果報告書 戦略的省エネルギー技術革新プログラム 省エネルギー技術開発事業の重要技術に係る周辺技術・関連課題の検討 高度EMSによる生産最適化技術の開発に関する調査検討
公開日2017/8/29
報告書年度2016 - 2016
委託先名横河ソリューションサービス株式会社 横河電機株式会社
プロジェクト番号P12004
部署名省エネルギー部
和文要約件名:平成28年度成果報告書/戦略的省エネルギー技術革新プログラム/省エネルギー技術開発事業の重要技術に係る周辺技術・関連課題の検討/高度EMSによる生産最適化技術の開発に関する調査検討
 
 近年、我が国の製造業、特にエネルギー多消費産業のプロセス系製造業においては、大量生産から多品種少量・変種変量生産へのトレンドシフト等により、固定的エネルギーやエネルギー原単位が増加、上昇傾向にある。このため、生産性を担保した賢いファクトリーエネルギーマネージメントシステム(FEMS)の必要性が高まっている。
 工場の生産現場における当社の改善提案活動を通し、個別設備の最適化や個別プロセスの最適化は行われているものの、生産プロセス間を跨っての連携最適や、生産プロセスとこれに電力や蒸気などを供給する動力設備間の連携による最適化は、ほとんど行われていない事が分かってきた。
 本調査事業では、これら「生産プロセス間」や「生産ー動力間」の連携制御により、更にどの程度の省エネルギーポテンシャルがあるか、対象工場でのトライアルテストを通して具体的な調査を行った。また、これら改善策の立案と実現には、対象となる生産プロセスや動力設備等の大量のデータ、いわゆるプラントビッグデータの収集、解析を効率的に行うと同時に、適切な最適制御、事前シミュレーションを行う必要がある。このため、開発システムとして想定している「プロセス間最適化システム」の機能要件の明確化を行った。
 また、工場全体のエネルギーと生産を最適化する高度なエネルギーマネージメントを実現することは、当該工場のエネルギー消費を最適化するだけでなく、生産性を担保した高度なディマンドリスポンスの可能性につながると考えられることから、ディマンドリスポンスの可能性についても調査を行った。
 調査対象の工場としては、エネルギー多消費業種である素材系4業種であり、実際にこの課題を抱えている、紙パルプ(製紙)業種と化学業種をベースに実施した。
 
 調査の結果、「生産プロセス間の連携制御」による省エネルギー効果としては、国内の平均的抄紙機において原油換算で400kL/年程度のポテンシャルが見込まれること、また「生産ー動力間の連携制御」のうち、抄紙機の断紙位置情報等による断紙中の蒸気最適化の検討では、蒸気削減量として原油換算で100kL/年程度のポテンシャルが見込まれることがわかった。ディマンドレスポンスの実現性の調査では、メガワットのオーダーでその可能性があることと同時に、具現化には多くの検討が必要であることを確認した。
 生産プロセス間の連携制御の他業種(化学業種)展開に向けた調査では、調査対象プロセスにおいて原油換算で170kL/年程度削減できる可能性が見込まれ、化学業種のプロセスにおいてもその有効性が確認できた。
英文要約Title:Report of Achievements in FY 2016 / Program for Strategic Innovative Energy Saving Technology / Study of peripheral technologies and relevevant issues relating to key technologies for projects that deploy energy-conserving technology / Study on development of production optimization technology by “Advanced Energy Management System & Solution Technology”

In recent years, as for manufacturing industry of Japan, especially in the process manufacturing industries of the energy-intensive industry, energy consumption rate are increasing and upward trend due to trend shifts from mass production to small varieties and variant variable production etc.,. Therefore, the need for a smart factory energy management system (FEMS) that guarantees productivity is increasing.
Although optimization of individual facilities and optimization of individual processes are being carried out through our company's improvement proposal activities at factory production sites, it has been found that optimization over the production process and optimization by the cooperation between the production process and the Energy supply division has not been done yet.
In this survey project, we conducted a detailed survey through trial test at the target factory to determine the extent of energy saving potential through cooperative control between "production process and production process " or " production process and power process ". In planning and realizing these remedial measures, it is necessary to efficiently collect and analyze so-called plant big data such as production processes and power plant equipment, etc.,. At the same time, it is required to perform appropriate optimum control and pre-simulation. From this point of view, we clarified the functional requirements of "Cooperative optimization system between processes" assumed as a development system.
Moreover, realizing advanced energy management that optimizes the energy and production of the entire factory not only optimizes the energy consumption of the factory but also leads to the possibility of advanced “demand-response” that guarantees productivity. From this point of view, we also surveyed the possibility of “demand-response”. As the factory to be surveyed, they were 4 material industries, which are energy-intensive industries, and it was carried out based on paper pulp (paper manufacturing) industry and chemical industry which actually have this problem.

As a result of the survey, as an energy saving effect by "cooperation control between the production processes", it is expected that a potential of about 400 kL / year in terms of crude oil is expected in the domestic average paper machine, and that of "cooperation control between the production process and power process" In the examination of steam optimization during paper breakage by paper breakage position information etc. of the paper machine, we found that the potential of about 100 kL / year in terms of crude oil conversion is expected as steam reduction amount. Investigation of the feasibility of “demand-response” confirmed that there is a possibility of it in the order of megawatt and that much study is required for realization.
In the survey for cooperation control between the production processes for other industries (chemical industry) development, the possibility of reducing the crude oil conversion by about 170 kL / year in the survey target process is expected, so the effectiveness is also confirmed in the chemical industry process did it.
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