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成果報告書詳細
管理番号20190000000394
タイトル平成29年度―平成30年度成果報告書 IoTを活用した新産業モデル創出基盤整備事業/研究開発項目[2]IoT技術を活用した新たな産業保安システムの開発/保安の高度化を実現する製油所向けプラットフォームの開発「製油所3Dモデルを中心とした設備・保全情報の活用検討」
公開日2019/6/22
報告書年度2017 - 2018
委託先名千代田化工建設株式会社
プロジェクト番号P17003
部署名IoT推進部
和文要約件名:平成29年度―平成30年度成果報告書 IoTを活用した新産業モデル創出基盤整備事業/研究開発項目[2]IoT技術を活用した新たな産業保安システムの開発/保安の高度化を実現する製油所向けプラットフォームの開発「製油所3Dモデルを中心とした設備・保全情報の活用検討」

近年、日本のプラント産業において、漏洩による火災・爆発等の重大事故が増加傾向にある。これは設備の老朽化や熟練者の定年退職の進行が原因と考えられており、今後、設備の安全・安心操業をどのように担保してゆくかが、日本のプラント産業の共通の課題となっている。この課題解決のため、現行の設備管理のあり方を見直し、近年、技術進展が目覚しいIoT・デジタル技術を最大限に活用することにより、設備の安全操業を維持するための保安高度化技術として『3Dプラントモデルを中心とした産業保安高度化システム』 *1の構築を行い、設備・運転・保全等管理への活用の効果測定、並びに、費用対効果の評価を行った。

*1 3Dプラントモデル産業保安高度化システムは、設備・運転・保全等情報やシミュレーション結果を、直感的に理解し易い3Dプラントモデル(バーチャルプラント)に統合し、高度かつ効率的にデータを活用するためのデータプラットフォームである。

その結果、以下の成果を得た。

(1) 製油所と3Dプラントモデル活用ワークショップを行い、3Dプラントモデルの活用が期待される製油所作業の項目を整理し、その適切な作成仕様を策定した。
(2) 3Dプラントモデルに、設計図書、配管肉厚検査、補修履歴、アイソレーション・パージ手順、運転履歴等の製油所のデータを連携・表示できることを確認した。
(3) 3Dプラントモデルの形状データ、過去の運転データ、配管肉厚実測値を用いて腐食シミュレーションを実施し、腐食速度分布結果(計算値)を3Dプラントモデル上に表示する技術を実証した。
(4) 3Dプラントモデルの活用が期待される作業に実際に使用し、作業時間の削減効果を実測し、検査、保全、日常点検など、多様な製油所業務に対し十分な活用効果が得られることを確認した。
(5) 3Dプラントモデル産業保安高度化システムの経済性評価を行い、適切な費用対効果が得られることを確認した。

上記成果から、3Dプラントモデル産業保安高度化システムを製油所等プラントへ適用することにより、以下の通り共通課題の解決が図れるものと期待できる。

1) 従来、労力がかかっていた、各種操業管理データを収集し、設備・部位情報(3次元情報)と関連付けて理解・分析を行うことが容易となり、熟練従業員の定年退職に伴い高くなる傾向にある若手の作業負荷を大きく軽減できると考えられる。
2) 近年増加傾向にある配管の漏洩事故の低減を目指し、3Dプラントモデルと腐食シミュレーションのデータ連携を行い、従来の代表定点による配管肉厚検査(実測値)での配管腐食管理を、腐食シミュレーションによる配管表面全体にわたる腐食速度分布(計算値)の情報(3Dプラントモデルの配管上に表示)で補完する技術構築を行った。これにより、これまで実測により確認出来ていなかった大部分の配管の腐食状態を、網羅的に確認できることが実証でき、検査の最適化、並びに、近年増加傾向にある漏洩事故による重大事故(火災・爆発)の発生防止に大きく貢献できるものと考えられる。

今後、国内外の製油所、化学、ガス等のプラント産業に向けて、3Dプラントモデル産業保安高度化システムの販売・実装を推進し、保安の高度化に貢献してゆく。
英文要約Title : Groundwork Project for Creating Industrial Models using IoT. Research and development of novel industrial safety systems utilizing IoT technology. Research and development of 3D plant model data visualization platform in order to enhance safety operation for refinery / Study for effectiveness of utilization of plant operation and maintenance data on 3D plant model of refinery (FY2017 - FY2018) Final Report

Recently, the major accidents such as fire and explosion accidents due to leakage of hazardous material demonstrate an upward trend in the Japanese industries. This is caused by the plant aging and retirement of skilled operators and maintenance persons, therefore, it becomes a common issue how to manage plant safety & security in the Japanese industries.
In order to solve this issue, the study was carried out to develop 3D plant model data visualization platform *1, and evaluate the cost effectiveness on utilization for asset / operation / maintenance in refinery.

*1 3D plant model data visualization platform is a data platform to integrate the asset / operation / maintenance data and simulation results into 3D plant model (virtual plant model), which can be intuitively and easy to understand, then the data can be used advance and effectively.

As a result, the following accomplishment has been achieved;

(1) Through the workshops on utilizing 3D plant model with the refinery, the work items of the refinery where the 3D plant model could be utilized were identified, and the appropriate specification of 3D plant model development were established.
(2) It was verified that the data of the refinery such as design documents, piping thickness inspections, maintenance histories, procedures of purging & isolation, operation histories, etc. can be linked and displayed on the 3D plant model.
(3) Utilizing the configuration data on 3D plant model, previous operation data, measured values of piping thickness, the corrosion simulation was conducted. The technique that the result of corrosion rate distribution (calculated values) was able to be displayed on the 3D plant model was verified.
(4) It was actually used on the work items where the 3D plant model were expected to be utilized, and the effect of reducing man-hours spent was measured. It was confirmed that it was significantly effective for diverse refinery works such as inspection, maintenance, daily inspection, etc.
(5) The economic analysis on the 3D plant model system sophisticating industrial safety was conducted, and it was verified that appropriate cost-effectiveness could be obtained.

From the above accomplishments, by applying 3D plant model system sophisticating industrial safety for the refineries, it was able to be confirmed to solve the common issue as follows.

1) The workload of young generations, which has a tendency toward increasing due to retirements of skilled workers, can be largely reduced.
2) It will greatly contribute to prevent major accidents (fires, explosions) due to leakage accidents increasing in recent years.

After this, we will promote to sell and deploy 3D plant model system sophisticating industrial safety mainly for refineries, chemical plants, or gas plants in Japan and overseas, and contribute to sophisticate plant safety.
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