次代を見据えたサスティナブルプラント操業コンセプトCENTUM VPが魅せる｢操業の鍵｣

Bulletin 33J01A10-01JA

お客様と共に、現在のプラント操業の課題にスポットをあて、

次世代の操業へのステップアップをご提案させていただきます

４つのコンセプトの下で、今後、製品開発を行っていきます

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課題

課題 課題

お客様の現場から見えてきた課題

操業条件の変動に柔軟に対応し、プラント性能を最大限に引き出す、全体最適制御を実現します

システム維持のさまざまな課題を、新しいサービスモデルで解決し、システムの長期安定稼働を実現します

スマートエンジニアリング

サスティナブルシステム

スマートオペレーション

４つのコンセプトで、お客様の課題を解決していきます

テーマ課　題

目　次・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2

トータルコンセプト・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3

スマートエンジニアリング・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

4スマートオペレーション・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

5スマートコントロール・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

6

サスティナブルシステム・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7

段階的システムアップグレード・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・10

コンセプトの実現　～CENTUM VP R6登場～・・・・・・・・・・・・・・・・・8

スマートコントロール

オペレータに適切で直観的な情報を提供することで、安心安全で効率的な操業を実現します

新しいエンジニアリング環境を提供し、高品質・低コストを目指したエンジニアリングを実現します

有寿命部品交換・基本ソフトウェア更新・セキュリティ向上・巡回点検などのサービス

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掘削技術が確立し生産が本格化したシェールガス／オイルや、中東諸国による安定供給の懸念などは、原材料調達先に大きな影響を与えています。調達先が変わることによって原材料の組成も変わるため、プロセス要件は大きく変動することになります。また、IT技術の発達やライフスタイルのグローバル化などにより、消費者の嗜好が多様化しています。多様化に対応するため生産品目が増える傾向にあり、さらに、製品需要のバラつきによって生産量もダイナミックに変動し、結果としてプロセス要件に大きな影響を与えています。これらのプロセス要件に加え、CO2排出や水質・土壌汚染などの環境リスクを回避するための国や地域の法規制、ガイドラインといった制約条件、プラントの長期間の運用にともなう設備の経年劣化など、プロセスや運転条件への制約が増えています。

プラント全体の最適化が長期安定の稼働をもたらします

高信頼ハードウェア

高速・高信頼ネットワーク

安全システム

シーケンス制御

他システム連携

プロセス

モニタリング

プロセス制御

生産管理

厳しい制約条件下でも最適なバランスでの生産を実現していきます

現状のプラントは、上述のような大きく変動するプロセス要件や、厳しさを増す運転制約条件に対し、各種の制御アプリケーションをいくつも組み合わせて対応しています。 『スマートコントロール』では、インテリジェントプラントコンダクタ（統括制御）の提供を目指しています。インテリジェントプラントコンダクタは、これらのプラント内に散在する各種制御アプリケーションの上位機能として位置づけられ、制御機能を統括する役割を果たします。ユーザはこれを１つの安定した製造アプリケーションとして扱うことができ、その配下のすべてのアプリケーションを統括管理します。これにより、操業の考え方の一貫性が保たれ、安全性と信頼性が高まります。

プラント性能を最大限に引き出した運転を行うには、高度制御の導入が必要です。しかし現状の高度制御では、プラントモデルの作成に多くの手間と時間がかかります。その後プロセス変動があるたびに、モデルを再度チューニングし直すといった課題があります。『スマートコントロール』では、ダイナミックシミュレータ技術とフィールド情報を使った IoT技術をリアルタイムに連動させ、現在の実績値でモデルを自動補正します。プラント変動に自律的に追従するプラントモデルを実現することで、高度制御の手軽な導入を可能にします。『スマートコントロール』は、設備を最大限に利用し、エネルギーを有効に使い、規制や法令を守り、最低限のコストで計画通りに高品質の製品を作るといったさまざまな条件を最適なバランスで長期間維持した生産の実現を目指します。

大きく変動するプロセス要件や厳しさを増す運転制約条件

コントロールコンセプト～スマートコントロール～

蒸気

電力

連携

連携

製品タンク

移送ユニット

移送ユニットBTGユニット 蒸留塔ユニット

B T G

原料タンク

最適化高度制御

プロセスシミュレータ基本制御

プロセスモデルプロセス制御を最適状態に維持するサイクル

セルフチューニング

統括制御の実現

高度制御の手軽な導入と維持

インテリジェントプラントコンダクタ（統括制御）

インテリジェントプラントコンダクタ（統括制御）

セットポイント

プロセスデータ

情報量の増加に伴いオペレータの負担が増加プラント操業の複雑化により扱う情報量が増え、オペレータの負担が増加しています。その一方で、熟練オペレータが減少し、貴重なノウハウを継承することが困難となっています。人間の理解力は洞察力に満ちていて、それはプロセスを理解するうえでは重要なものです。しかし、制御室にいる経験豊かなオペレータは、アラームへの対処や多くのデータ確認といった作業に追われ、洞察力を活かした高度な判断を行う時間的余裕がなかなか取れません。また、オペレータの使っている画面（HMI）も、プラント全体の状況を俯瞰するには、十分な機能を持っているとは言い難い状況です。

Ph.C ABNR 対処候補

未来予測 運転ノウハウプラント俯瞰

A

CB

73

CENTUM VP ProSafe-RS STARDOM

B

プロアクティブ運転 シナリオ運転マクロ運転判断

未来が見える

操作

熟練オペレータのノウハウ活用

認識

プラント状態のKPI化

供給不安法規制多様化技術変革

プロセス要件変更

課　題

オペレータの負担を軽減、時間的余裕を持って対処することを目指します

多品種少量生産

課　題

省エネ高品質コスト効率

統合 HMI認識・判断・操作は、統合HMI上でシームレスに行うことができます

オペレータに、プラント全体の状況を俯瞰的（マクロ的）に表示する環境を提供します。単にプロセスデータを羅列するのではなく、多くのプロセスデータを分析し、それらが何を意味するのかを表示することで、プラントや装置全体の状態をKPI化（*1）して判断できるように支援します。オペレータは、これまでプロセスデータに埋もれていた総合的な“意味”が判断できるようになります。

熟練オペレータのノウハウの蓄積から作られたシナリオをベースとした運転をサポートします。熟練オペレータの操作をシステムが記憶し、制御システムやプロセスモデルの情報と統合することで、操業ノウハウを効果的に蓄積します。ベストプラクティスな操業をシナリオとして共有し、確認しながら運転することができるため、運転員のスキルレベルにかかわらず、より安定的な操業が実現できます。

現在のプラントの状態を元に未来のプロセスの挙動を見える化することで、先を見越した（プロアクティブ）運転を支援します。統計解析などの数学的な手法とダイナミックプロセスシミュレータを用いて、この見える化を実現します。オペレータが、常にプロセスの向かう先、未来予測図を見えるようにすることで、先回りして将来起こり得る問題に対応（プロアクティブ運転）することができます。これにより、無駄をなくし、稼働率と生産性が改善され、プラントや操業の異常を回避することが可能になります。

*1：KPI（Key Performance Indicator）

Smart Operation

解決案

Smart Control

解決案

近づくIoT (Internet of Things)の時代・・・インターネットの発展と付随するソフトウェアやセンサーの発達により、私たちはネットワークを通してさまざまな情報を見ることができるようになりました。さらに、端末装置の合成技術などの進化により、匂いや感触の再現なども試みられています。プラントにおいても、パイプライン内を動き回りながら各種データを収集、観測できる時代が、すぐそこに近づいています。

YOKOGAWAが見据える近未来

オペレーションコンセプト～スマートオペレーション～

現状は機器交換やソフトウェアアップグレードのタイミングで大きな費用がかかっています。これを、毎年一定の費用を維持更新費として充当し、劣化するハードウェアやソフトウェアのアップグレードを定期的に実施することを可能にするプランが、サスティナブルプランです。さらに、システムのパフォーマンスを向上させるためのさまざまなプランをご用意しています。

一度納入されたシステムについて、『機能的には何も変更せず、コストをかけたくない』と考えるお客様は少なくありません。しかし時代の流れによる法規制のための設備増改造、サイバー攻撃に対するセキュリティ対策、有寿命品であるPC更新やOSのサポート対応終了など、ライフサイクルに渡りさまざまな課題に直面し、システムの更新をせざるを得ない状況になっています。このような状況下、実際の更新作業では、プラントに複数世代のシステムが混在しており、システム間の通信不整合といった問題が発生することがあります。また、運転状況により、更新作業のタイミングの調整が難しいという問題や、予算計画上、一度に大きなコストはかけられないといった非常に難しい問題に直面しています。

サスティナブルプランをご用意

お客様のシステムをライフサイクルに渡り常に最新で最適なパフォーマンスに維持していきます

計装システムを構成する設備、機器には物理的な劣化、寿命が必ず発生します。今までは、目に見える現象が発生してから対処するという事後対処、時間単位で保守を実施する予防保全が保守保全活動の中心でした。『 サスティナブルシステム』は、今までは配置が困難であった場所なども含め、プラントのあらゆる場所にインテリジェンスを持つ機器やセンサを配置することで、従来では観測できなかった微細な変化変動を検出し、計装全体、ネットワーク全体の劣化を予知、故障箇所を特定し、事前対処することを目指します。これによって、プラントの稼働率が飛躍的に向上し、お客様の継続的な生産活動に大きく寄与します。

有寿命品への対応（PCやOS更新など）でやむを得ずシステムアップグレードをする際にも、お客様に一度に大きなコスト負担をかけないように長期機能の維持契約プラン（サスティナブルプラン）をご用意します。短いライフサイクルのPCやOSの更新に対して、仮想化技術の利用、OSの長期提供が可能なPC（*1）の供給により、お客様の都合に合わせたタイミングでシステムアップグレードをできるようにしていきます。また、パフォーマンスを低下させている原因や、パフォーマンスの向上が見込める箇所を特定し、全体の操業に影響を与えることなく、局所的なメンテナンスを可能にしていきます。システムアップグレード時に、既設アプリケーションソフトウェアの変換精度を向上させ、お客様のソフトウェア資産を最大限に継承することを目指します。

大きな負担 ～システム更新～

従　来 サスティナブルシステム

*1：YOKOGAWAとDELL社との相互の技術協力によるオリジナルのOEM製品です。PCの構成部品、OSおよびBIOSに至るまで仕様と設定を統一、　 CENTUMソフトウェアや今後の CENTUMの機能アップに対する協調、および品質の向上／安定を追求した PCです。

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ライフサイクルマネージメントコンセプト～サスティナブルシステム～

真のコンディションベースメンテナンスの実現

リーズナブルなコストでのシステムアップグレード

システムリプレース

運用コストパフォーマンス

時間大きなコスト

運用コストパフォーマンス

時間

統合エンジニアリング環境オートメーション・デザイン・スイート（ADスイート）

システムの高度化に伴うエンジニアリングの複雑化今日のプラントでは、多くのインテリジェンスを持った機器やシステムが使われています。実際、今やフィールド機器でさえも十分なインテリジェンスを備え、サブシステムとして機能しています。他にも、制御システム（DCS）、安全計装 （SIS）、SCADA、 ヒストリアン、アラーム管理、高度制御（APC）など、システムが混在しています。その結果、数多くの複雑なエンジニアリングや設定ソフトウェアが必要となっています。また、これに伴い、プラントをライフサイクル全体に渡って、設計データと実装データの整合性・一貫性を保ちながら正確に管理することが非常に困難となり、重要な課題となっています。

ソフトウェア資産の継承

ライフサイクルに渡り最新情報を管理

*1：GES（Global Engineering Standard）YOKOGAWAがグローバル展開しているエンジニアリング組織に対し、世界中どこへでも均一なエンジニアリング品質を供給できるようにベストプラクティスをまとめたもの

ライフサイクル組織改編

PC新機種

OS更新

システム更新

課　題

複雑化するエンジニアリングの負担を軽減していきます

国際標準の言語（ IEC61131-3など） を使い、さまざまなシステムを横断的に効率よく設計します。また、エンジニアリング上の変更情報を厳格に管理し、エンジニアリングデータの一貫性を保ちながらプラントライフサイクルに渡りお客様のソフトウェア資産を継承します。

プラントライフサイクルを通して、ネットワークにつながる計装システムの設計情報や構成管理情報を、常に最新の状態で管理し、お客様のプラントで行われる保守・改善・増改造のライフサイクル活動を効率的にサポートします。

エンジニアリングの効率化と均一なエンジニアリング品質過去のエンジニアリング上のノウハウをモジュール化し、グローバルエンジニアリングスタンダード（GES*1）に沿ったエンジニアリングを遂行することで、お客様に、均一で高品質なエンジニアリングを提供していきます。

Smart Engineering

解決案

SustainableSystem

解決案

CENTUM VP ProSafe-RS STARDOM他社 A system

他社 B system

ADスイート

設　計

ライフサイクル保守サービス

テスト

工場立会

実　装

データベース間の連携

システム構成管理情報

再利用モジュール

エンジニアリングコンセプト～スマートエンジニアリング～

システム高度化

課　題

混在高機能複雑アラーム

（N-IOループ確認設定ソフトウェア）コントローラやエンジニアリングステーションを使わずに、N-IOと本ソフトウェアのみで、現場でフィールド機器とのループチェックおよび機器設定を実現します。これにより、Solution 1の並行エンジニアリングを実現します。

CENTUM VPの統合エンジニアリング環境です。モジュールベースエンジニアリング、変更管理機能など、プラントライフサイクルを通して、エンジニアリング品質と効率を加速するソリューションを提供します。

ループチェック エンジニアリングステーション

コントローラ

機器設定

FCS FCS

Fieldbus

Fieldbus

HIS HIS-ENG

Vnet/IP

CENTUM VP R6のI/Oラインアップ

YOKOGAWAのI/OラインアップにN-IOを追加しました

アダプタ（信号変換器）

端子台

アナログデジタル入出力モジュール

■ AI/AO/DI/DO信号を同一I/Oモジュールで取り扱えます。各点のI/O信号種類はソフトウェアで変更できます。さらに、アダプタ（信号変換器）で幅広い信号種類に対応できます。

■ ノード間を接続するバスの延長距離は100mです。さらに、光ケーブルを用いることで50kmまで延長できます。

■ 設置スペースの増分なしで冗長化構成が可能です。

現地でのI/O変更による工期遅れの抑制FieldMate ValidatorN-IO

Solution 2

YOKOGAWAのI/Oソリューションは、I/O定義の変更を柔軟に行えます。DI/DO/AI/AOの変更は、I/Oモジュールを変更することなくソフトウェアで信号種別を変更できます。それ以外のI/O信号種別への変更は、アダプタ（信号変換器）で対応できます。また、予備品としてI/O信号種類ごとにI/Oモジュールを用意する必要がないため、保守コストを削減できます。

エンジニアリング品質向上とプロジェクト工期短縮の両立

Solution 4

モジュールベースエンジニアリングYOKOGAWAは、さまざまな業種・プロセスのエンジニアリングノウハウを、モジュール化（部品化）しています。このモジュールは、専門のエンジニアにより開発され、検査されています。ノウハウが詰まったモジュールを使用することで、エンジニアリング品質を向上し、同時にプロジェクト期間の短縮を実現することができます。また、お客様が自らモジュールを作成し、管理することで、自社内でのエンジニアリング効率や品質を向上させることができます。

変更管理変更管理は、アプリケーションと変更履歴をデータベースで管理するだけではありません。リードエンジニアが事前に変更の影響範囲を調べ、適切に担当者に作業を分配し、リードエンジニアの確認を得てから実装に反映するといった、安全な変更のワークフローをサポートします。変更管理を実施することで、変更のエビデンス（証拠）が確実に残り、長期間に及ぶプラントライフサイクルを通して、アプリケーションの一貫性を保ち続けることができます。

ADスイート

データベース

チェックアウト

承認

リードエンジニア専用解析ツール

変更設計

影響解析

チェックイン・実装反映

アプリケーションControl

アプリケーション＋変更記録

ControlInformation

Person

Status

（ADスイート）

配線設置スペースの削減 N-IOI/Oキャビネットの設置には、電気室のスペース確保が必要となります。特に、I/Oとフィールド機器を接続するためのマーシャリングは、スペースと作業の両方においてコスト発生の要因となります。

Solution 3

このI/Oソリューションは、マーシャリングを不要とする考え方です。従来は、フィールド配線を信号種類ごとに整理するためにマーシャリングを行い、それぞれの信号種類ごとにI/Oモジュールへ接続していました。N-IOは、1台のI/Oモジュールに複数種類の信号を混在して割り付けることができます。信号種類の整理が必要ないため、マーシャリングは不要です。これにより、マーシャリングキャビネット用のスペースや、ケーブルも不要となります。さらに、マーシャリング作業コストの大幅な削減にもつながります。

プラント初期立上げ期間の短縮FieldMate ValidatorN-IO

プラント初期立ち上げ期間の短縮は、お客様の利益に直結する恒常的な課題です。

Solution 1

従来エンジニアリング

YOKOGAWA並行エンジニアリング

基本設計 工場立会 出荷＆設置 ループチェック 試運転

試運転

出荷＆設置 ループチェック

基本設計1. 工期短縮

2. 現地での I/O変更による 工期遅れの抑制

アプリケーションソフトウェア作成と、現地でのI/Oループチェック作業を並行して行えます。並行作業により、プロジェクト全体の工期を短縮できます。従来も、機器の立ち上げとI/Oの設置までは、並行作業が可能でした。しかし、ループチェックを完了させるためには、工場立合完了後にコントローラとエンジニアリング環境の現地到着を待つ必要がありました。YOKOGAWAの並行エンジニアリングでは、これらの到着を待たずに、N-IOとFieldMate Validatorのみでループチェックができます。チェックで見つかったI/O定義情報の変更点は、現地で修正できます。さらに、現地で修正した定義情報は、工場にあるマスタ情報へ反映可能です。

工場立会（ハードウェア）

工場立会（ソフトウェア）

FIO N-IO

オートメーション・デザイン・スイート

エンジニアリング品質の向上とプロジェクト工期の短縮は、常に求められる課題です。複雑さが増すプラント設計では、見えないリスクと戦いながら、これらを同時に達成しなければなりません。さらに、長期間に及ぶプラントライフサイクルでは、プラントの増設・改造、担当者の変更などが発生します。このような状況の中でも、アプリケーションの一貫性を保ち続ける必要があります。

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アプリケーション作成

アプリケーション作成

N-IO

コンセプトの実現 ～CENTUM VP R6 登場～

現地での物理的制約から、I/O定義を変更せざるを得ないことがあります。このような問題は、試運転でしばしば発生し、工期完了日へ無視できない影響を与えます。また、I/O定義の変更が発生すると、盤配線の再工事により多くのコストが必要です。

V netルータ

ICS

HIS HIS-ENG

FCS

RIO

EWS / PICS ICS

HIS HIS-ENG

EWS / PICS

FCS

RIO

歴史の継承と進化、CENTUMの系譜、サスティナブルの原点がここにあります

F-BUS HF-BUS V net Vnet/IP

HIS-ENGHIS

FCS

N-IO

Vnet/IP

V netルータ

将来を見据えたCENTUMコンセプトへ・・・さらなる成長が期待できます

FCS

N-IO

既設システムの資産を最大限有効活用

CENTUM VP R6に順次更新

段階的システムアップグレードを実現段階的なシステムアップグレード一度に大きな投資は不要です

既設 V net Vnet/IP

easy 2 steps

Vnet/IP

step1● 制御アプリケーションを全く変更せずに　 新しい HMIが追加できます

V netルータを追加しVnet/IPに接続HMIを追加します

FCSの更新

1110

既設 V net

step2● FCS単位で1本ずつ分割して　 　 更新することが可能です● 既設キャビネットは流用可能なため、　 追加スペース不要、機能互換、　 インタフェース互換により、 　 　 　 フィールド配線を利用できます

● 既設制御アプリケーションは、　 データベース変換により、　 高い変換効率と高品質を実現します

CENTUM、FieldMate、ProSafe、STARDOM、VigilantPlant、Vnet/IPは、横河電機株式会社の登録商標または商標です。その他、掲載の会社名、製品名などは、各社の登録商標または商標です。

理想の操業Operational Excellence

CENTUM VPは、お客様の理想的な操業を実現します。

■ 生産の改革　 俊敏で適応性の高い操業を実現するために

■ 設備の最大活用　 設備機器の稼働率向上と使いやすさのために

■ 安全の確保　 健康、安全、環境 （HSE） への配慮のために

■ ライフサイクルの最適化　 永続した成功への責任ある改善

記載内容は、お断りなく変更することがありますのでご了承下さい。All Rights Reserved. Copyright © 2015, Yokogawa Electric Corporation

お問い合わせは

インターネット・ホームページhttp://www.yokogawa.co.jp/dcs/

[Ed : 01/b] Printed in Japan, 507(KP)

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北海道営業所鹿 島 営 業 所浜 野 営 業 所新 潟 営 業 所四日市営業所静 岡 営 業 所京 滋 営 業 所姫 路 営 業 所奈 良 営 業 所徳 山 営 業 所沖 縄 営 業 所

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