JP2019162008A - 運転計画作成装置、運転計画作成方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の一実施形態は、短期間の運転計画を作成する際に、長期間における運用コストおよび保守コストを考慮することにより、長期間におけるコストの増大を防ぐ。【解決手段】本発明の一態様としての運転計画作成装置は、運転状態の変更回数の増加に伴い保守の実施回数が増加する傾向を有する設備または機器を対象に、少なくとも、運転状態変更時期および保守実施時期を示す運転計画を作成する。運転計画作成装置は、頻度決定部と、時期決定部と、を備える。頻度決定部は、考慮期間における対象の運用コストおよび保守コストの総和を小さくするように、考慮期間における運転状態変更頻度および保守実施頻度を決定する。時期決定部は、考慮期間における運転状態変更頻度および保守実施頻度を満たすように、考慮期間内の各区間における、運転状態変更時期および保守実施時期を決定する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、運転計画作成装置、運転計画作成方法、およびプログラムに関する。

コスト削減の観点から、設備、装置などの運転状態を頻繁に変更することにより、運用に係るコストを低減する試みが行われている。しかし、頻繁に運転状態を変更すると、劣化を招く恐れがある。また、運転状態の変更回数に応じた法定点検が義務付けられていることもある。これらの理由により、運転状態の変更に伴い、保守の頻度が増加するような装置も多々ある。

このような装置に対し、運転状態を制御して短期間における運用コストを軽減し続けても、保守コストのせいで、長期間の総コストが、運転を単に継続させた場合よりも、大きくなることもあり得る。したがって、このような装置に対しては、運用コストだけでなく、保守コストも考慮して、運転状態を制御する必要がある。言い換えると、短期間の運転計画を作成する際も、当該短期間におけるコストだけではなく、長期間におけるコストを考慮する必要がある。

特開２０１１−０４８６８８号公報

本発明の一実施形態は、短期間の運転計画を作成する際に、長期間における運用コス
トおよび保守コストを考慮することにより、長期間におけるコストの増大を防ぐ。

本発明の一態様としての運転計画作成装置は、運転状態の変更回数の増加に伴い保守の実施回数が増加する傾向を有する設備または機器を対象に、少なくとも、運転状態変更時期および保守実施時期を示す運転計画を作成する。運転計画作成装置は、頻度決定部と、時期決定部と、を備える。頻度決定部は、考慮期間における対象の運用コストおよび保守コストの総和を小さくするように、考慮期間における運転状態変更頻度および保守実施頻度を決定する。時期決定部は、考慮期間における運転状態変更頻度および保守実施頻度を満たすように、考慮期間内の各区間における、運転状態変更時期および保守実施時期を決定する。

本発明の一実施形態に係る運転計画作成装置を含むシステムの概略構成の一例を示すブロック図。 想定されるコストについて説明する図。 作成された運転計画の一例を示す図。 本発明の一実施形態に係る運転計画作成装置の全体処理の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態に係る対象の全体処理の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態に係る保守管理システムの全体処理の一例を示すフローチャート。 本発明の一実施形態におけるハードウェア構成の一例を示すブロック図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（本発明の一実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る運転計画作成装置を含むシステムの一例を示すブロック図である。図１のシステムには、運転計画作成装置１と、運転計画作成装置１によりその運転計画が作成される対象２と、対象２に関する保守を管理する保守管理システム３と、が含まれている。第１の実施形態に係る運転計画作成装置１は、データ取得部１１と、記憶部１２と、運転計画作成部１３と、運転計画出力部（指示部）１４と、を備える。運転計画作成部１３は、運用コスト推定モデル作成部１３１と、保守コスト推定モデル作成部１３２と、頻度決定部（長期運転計画作成部）１３３と、時期決定部（短期運転計画作成部）１３４と、を備える。また、図１の対象２は、作成された運転計画を利用するのに適した構成であると想定し、構成要素として、運転制御部２１と、構成設備（構成機器）２２と、計測部（センサ）２３と、が含まれるものとする。また、運転計画作成装置１は、対象２および保守管理システム３と、データの送受が可能であるとする。

運転計画作成装置１は、運転状態の変更回数の増加に伴い保守の実施回数が増加する傾向を有する設備または機器を対象に、運転計画を作成する。ゆえに、対象２は、運転状態の変更回数の増加に伴い保守の実施回数が増加する傾向を有する設備または機器であるとする。運転計画作成装置１により作成された運転計画には、少なくとも、対象２の運転状態変更時期および保守実施時期が示される。また、運転計画作成装置１は、長期的な観点と、短期的な観点の両方から、運転計画を作成する。

一例をあげて説明する。運転計画が作成される対象２としては、例えば、火力発電ユニット（発電機と、蒸気タービン、ガスタービンなどの部品と、から構成された）、または当該ユニットを複数含む火力発電プラントが該当する。ユニットは、運転状態が変更された累積の回数（設置後からの総回数）に応じて、保守が必要となる。例えば、或るユニットの今までの起動停止回数が所定数を超えた場合、当該ユニット内の一部設備に対して、点検または交換設置の保守を実施するように定められている。

ユニットの運転状態を常に起動状態（ＯＮ）とすると、運転に係る費用（運用コスト）が増加していく。そのため、発電が不要であれば、ユニットの運転状態をこまめに停止状態（ＯＦＦ）にしたほうがよい。また、火力発電プラントに要求された電力需要を賄うことができるのであれば、いくつかのユニットの運転状態を停止状態にしたほうがよい。そのため、電力需要などの制約条件を満たしつつも、運用コストを抑制するような運転計画を作成することが好ましい。しかし、前述の通り、ユニットの累積起動回数が増加すると、保守が必要となるため、保守に係る費用（保守コスト）が増加する。ゆえに、保守コストにより、長期的に見れば、作成された運転計画が経済的ではなくなることも多い。

図２は、想定されるコストについて説明する図である。縦軸がコストを示し、横軸が運転状態の変更回数を示す。破線のグラフが運用コストを、一点鎖線のグラフが保守コストを、実線のグラフが運用コストおよび保守コストの総和を示す。運用コストのグラフは、運転状態の変更頻度を多くして、効率良く運転を行ったほうが、運用コストが減少することを示している。しかし、保守コストのグラフは、運転状態の変更頻度が多いと、保守コストが増加することを示している。ゆえに、運用コストおよび保守コストの総和のグラフはすり鉢状となり、運転状態の変更頻度が小さ過ぎても大き過ぎても、当該総和が大きくなる。

そこで、運転計画作成装置１は、短期間における制約条件を満たしつつ、長期間の総コストを小さくするような、運転計画を作成する。これにより、日常的に運転状態を制御しても、不測のコスト超過を避けることができる。

なお、本説明においては、保守コストおよび運用コスト以外は、考慮しなくてもよいものとし、保守コストおよび運用コストの総和を総コストとする。また、火力発電プラントのように、複数の対象２を含めた全体での総コストを抑えることを例にして説明を行うが、対象２は１台であってもよい。

作成された運転計画には、少なくとも、運転状態の変更の時期と、保守の実施の時期と、が示されている。運転計画により、未定であったこれらの時期が示されるため、運転状態の変更と、保守とを、適切な時期に実施することができる。なお、本実施形態では、当該運転計画に基づき、対象２自体が運転状態を変更することを想定する。また、保守は、当該運転計画によって示された時期に、保守管理システム３を利用する保守業者が実施することを想定する。

先に対象２および保守管理システム３について説明する。対象２の運転制御部２１は、運転計画に示された運転状態変更時期において、構成設備２２を制御して運転状態を変更する。変更後の運転状態が運転計画に示されていてもよく、運転制御部２１がその示された変更後の運転状態に切り替えてもよい。あるいは、運転状態が２種類しかない場合、変更の順番が予め決まっている場合などでは、現在の運転状態をその他の運転状態に変えればよい。

また、運転制御部２１は、当該制御の履歴を記録する。当該履歴を運転制御履歴と記載し、運転制御履歴に関するデータを運転制御履歴データと記載する。運転制御履歴には、例えば、運転が変更された日時、変更前後の運転状態など、が含まれる。

対象２の構成設備（構成機器）２２は、対象２の構成要素である設備または機器である。前述の発電プラントの例では、発電プラント内のユニットが構成設備２２に該当する。構成設備２２の運転状態が、運転制御部２１により運転計画に沿って変更される。運転状況、周囲の状況といった構成設備２２に関する情報は、対象２の計測部（センサ）２３によって計測される。構成設備２２に関する情報は、公知のセンサ等で計測可能なものであればよく、例えば、構成設備２２の出力値、周囲の温度などが該当する。当該情報に関するデータを設備データと記載する。

なお、運転制御部２１および計測部２３は、１つでも複数でもよいし、構成設備２２ごとに存在してもよい。

対象２は、このように、入力された運転計画に沿って運転状態が切り替わり、運転制御履歴データおよび設備データを出力できるものとする。運転制御履歴データおよび設備データは、対象２の過去の運転実績を示すデータであるため、当該データを用いて運転計画を作成することにより、より対象２に適した運転計画を作成することができる。

保守管理システム３は、対象２の保守を管理するシステムを想定する。例えば、対象２の保守業者が、運転計画作成装置１が作成した運転計画を、保守管理システム３を介して確認することを想定する。また、保守が実施された後に、保守管理システム３が有する保守に関する履歴に、保守業者が当該保守を記録することを想定する。当該履歴を保守履歴と記載し、保守履歴に関するデータを保守履歴データと記載する。保守履歴には、少なくとも、保守の実施日時、保守の内容が含まれる。保守履歴データは、対象２の過去の保守実績を示すデータであるため、当該データを用いて運転計画を作成することにより、より対象２に適した運転計画を作成することができる。

次に、運転計画作成装置１の構成要素について説明する。運転計画作成装置１のデータ取得部１１は、運転計画の作成に必要なデータを取得する。具体的には、対象２から運転制御履歴データおよび設備データを取得し、保守管理システム３から保守履歴データを取得する。なお、データ取得部１１は、その他のデータを取得してもよい。

記憶部１２は、少なくとも、運転計画の作成に必要な運用費データおよび保守費データを記憶する。運用費データは、対象２の運転状態に対応する費用に関するデータである。運用費データにより、対象２の或る運転状態における費用が判明する。保守費データは、保守に対応する費用を示すデータである。保守費データにより、或る保守を実施した場合にかかる費用が判明する。

運用費データおよび保守費データは、予め記憶部１２に記憶されていることを想定するが、データ取得部１１が指定場所から取得してもよい。なお、記憶部１２が記憶するデータは、特に限られるものではない。

運転計画作成部１３は、データ取得部１１および記憶部１２からのデータに基づき、対象２の運転計画を作成する。運転計画作成部１３内の運用コスト推定モデル作成部１３１は、運転制御履歴データ、設備データ、および運用費データに基づくシミュレーションを行う。シミュレーションにより、所定の考慮期間における運転状態変更頻度から、当該考慮期間における運用コストを推定するための、運用コスト推定モデルが作成される。なお、運転状態変更頻度は、考慮期間における運転状態の変更回数にて表され、推定される運用コストは、考慮期間全体の総額となる。考慮期間は、保守の実施間隔などに応じて、任意に定めてよい。

例えば、対象２に該当する火力発電プラントが、１からｎ（ｎは１より大きい正の整数）までのユニットを有すると想定する。また、ユニットｉ（ｉは１以上ｎ以下の整数）の
運転状態変更頻度をａ_ｉとする。運転状態変更頻度ａ_ｉは、単位期間あたりの運転状態の変更回数を表す。このとき、火力発電プラントの考慮期間における運用コストｆ_１は、運転状態変更頻度ａ_ｉを変数とした、次式の関数で表される。

ｋ_ｉは、各運転状態変更頻度ａ_ｉに対応する係数である。ｋ_０は定数である。

運用コスト推定モデル作成部１３１は、シミュレーションにより、係数ｋ_ｉの最適と思われる値を求める。運転制御履歴データにより、各ユニットの過去の運転状態の変更回数は判明する。また、設備データおよび運用費データにより、各ユニットの過去の運用コストも判明する。したがって、運転状態変更頻度ａ_ｉを変数として、シミュレーションを繰り返すことにより、係数ｋ_ｉの最適と思われる値を算出することができる。こうして、運用コスト推定モデルが作成される。

運転計画作成部１３内の保守コスト推定モデル作成部１３２は、考慮期間における運転状態変更頻度から、考慮期間における保守コストを推定するための運用コスト推定モデルを作成する。

まず、保守コスト推定モデル作成部１３２は、運転制御履歴データ、設備データ、および保守履歴データに基づき、構成設備２２の生存時間解析を行う。生存時間解析により、構成設備２２の各運転状態に対する生存時間が判明する。

次に、保守コスト推定モデル作成部１３２は、当該生存時間に基づき、運転状態変更頻度から保守実施頻度を推定する関数を算出する。また、保守費データに基づき、保守実施頻度から保守コストを推定する関数を算出する。そして、運転状態変更頻度から保守実施頻度を推定する関数と、保守実施頻度から保守コストを推定する関数と、を合成することにより、運転状態変更頻度から保守コストを推定する保守コスト推定モデルを作成する。

ユニットｉの保守間隔を保守実施頻度ｂ_ｉとする。また、運転状態変更頻度から保守実施頻度を推定するためのユニットｉの関数をｆ_２ｉとする。このとき、ユニットｉの保守実施頻度ｂ_ｉは、運転状態変更頻度ａ_ｉを変数とした、次式の関数で表される。

また、各ユニットｉの保守実施頻度から、火力発電プラント全体の保守コストを推定する関数をｆ_３とすると、次式が成り立つ。

ゆえに、考慮期間における保守コスト推定モデルも、運転状態変更頻度ａ_ｉを変数とした関数で表される。ｈ_ｉは、各運転状態変更頻度ａ_ｉに対応する定数である。ｈ_０は定数である。

頻度決定部（長期運転計画作成部）１３３は、運用コスト推定モデルおよび保守コスト推定モデルに基づき、考慮期間における対象２の総コストを小さくするように、考慮期間における運転状態変更頻度ａ_ｉおよび保守実施頻度ｂ_ｉを決定する。具体的には、運転状態変更頻度および保守実施頻度を説明変数とし、総コストの最小化を目的とする最適化問題を求解する。

これにより、最適と思われる運転状態変更頻度が算出され、最適と思われる運転状態変更頻度に基づき、上記式（２）から、最適と思われる保守実施頻度が算出される。最適化問題の演算方法は、例えば、勾配法、Ｎｅｌｄｅｒ−Ｍｅａｄ法といった公知手法を用いてよい。算出された運転状態変更頻度および保守実施頻度をそれぞれ、最適変更頻度および最適保守頻度と記載する。なお、実際に最適かどうかは問わない。

時期決定部１３４は、考慮期間における最適変更頻度および最適保守頻度を満たすように、運転状態変更時期および保守実施時期を決定する。なお、時期決定部１３４は、考慮期間を複数の区間に区切り、各区間における運転状態変更時期および保守実施時期を決定してもよい。なお、各区間の長さは、同じでも異なっていてもよい。

考慮期間は、保守の頻度に応じて、定まる。例えば、保守が構成部品の交換である場合、複数年に１回の頻度となるため、考慮期間は複数年に渡ることとなる。一方で、対象２は、日単位、月単位などで満たすべき制約条件を有することも多い。そのため、時期決定部１３４は、考慮期間（長期）よりも短い期間（短期）における制約条件を満たすための、短期の運転計画を作成してもよい。

例えば、対象２が発電プラントである場合、日単位、月単位の電力需要を満たすように、運転計画を作成する必要がある。また、発電プラントに属する全てのユニットを稼働させずとも電力需要を満たす場合は、運用コストが高いユニットを停止させたほうが、経済効率がよい。このように、短期の制約条件を満たしつつ、短期の目標を達成するような短期の運転計画も作成されることが好ましい。

そこで、時期決定部１３４は、考慮期間内の各区間において定められた運転状態に関する制約もさらに満たすように、各区間における運転状態変更時期および保守実施時期を決定してもよい。つまり、考慮期間よりも短い期間における最適化問題を求解することにより、短期の運転計画を作成する。当該最適化問題は、短期最適計画問題と記載する。一方、考慮期間における最適化問題は、長期最適計画問題と記載する。

具体的な一例を説明する。時期決定部１３４は、頻度決定部１３３から入力として、ユニットｉの保守実施頻度ｂ_ｉを受け取る。また、他の入力として、記憶部１２などから、保守日マージン（猶予期間）α、或る日ｄの発電プラントの電力需要Ｐｄ（ｄ）、ユニットｉの最小発電量Ｍｉｎ_ｏｕｔ（ｉ）、最大発電量Ｍａｘ_ｏｕｔ（ｉ）などを受け取る。保守日マージンαは、保守の実施日をずらすことができる日数を意味する。例えば、一定間隔で保守を実施している場合に、諸事情により、次の保守予定日にユニットｉを停止できないこともある。そのため、保守予定日の前後数日の間に保守を行えばよいものとする。このように、保守実施日と、保守予定日との許容可能な日数差を、保守日マージンと定義する。

時期決定部１３４は、上記の入力から、短期最適計画問題を求解する。短期最適計画問題の変数としては、ユニットｉの或る日ｄにおける運転状態Ｓ_ｉｄおよび出力電力値Ｘ_ｉｄがある。また、ユニットｉのｋ回目の保守実施日Ｚ_ｉｋも、短期の最適計画問題の変数である。なお、ここでは、保守が１種類と仮定して説明するが、保守の種類が複数あってもよく、ユニットｉの保守ｋのｎ回目の保守実施日Ｚ_ｉｋｎを短期の最適計画問題の変数としてもよい。

短期最適計画問題の制約条件としては、例えば、日々の電力需要を満たすこと、ユニットごとの最小発電量および最大発電量、といったものがある。短期の最適計画問題の目的関数および制約条件の例を、以下に記載する。なお、運転状態Ｓ_ｉｄは、「起動状態（ＯＮ）」と、「停止状態（ＯＦＦ）」と、「保守」の３つの状態を含むとする。

式（５）は式（４）と同じであるが、式（４）は考慮期間における最小化であり、式（５）は考慮期間内の一区間における最小化である。また、式（９）は、ユニットiのｋ＋１回目の保守実施日（Ｚ_ｉｋ+1）が、保守予定日（Ｚ_ｉｋ＋ｂ_ｉ）の前後α日以内であればよいことを示す。

こうして、短期最適計画問題が求解され、運転状態Ｓ_ｉｄおよび保守実施日Ｚ_ｉｋが各ユニットごとに決定されて、運転状態変更時期および保守実施時期を示す運転計画が作成される。作成された運転計画は、長期的にも短期的にも経済的に優れた運転計画となる。複数年に渡る長期の運転計画の作成は、考慮すべき事項の数、電力需要の変動などのため複雑であるが、長期最適計画問題と短期最適化計画問題とに分けることにより、保守のような長期の制約と、需要電力のような短期の制約の両方に効率良く対応することができる。なお、短期最適計画問題の求解には、汎用の数理計画ソルバなどを用いればよい。

図３は、作成された運転計画の一例を示す図である。上述の火力発電プラントの例における各ユニットの毎日の運転状態が示されている。この運転計画を作成する前は、保守実施日は未定であった。ゆえに、当該運転計画を受け取ることにより、保守業者は保守実施日を認識することができる。また、作成された運転計画に示された保守実施時期には保守日マージンが含まれているため、保守予定日に保守が実施できないとの理由から、運転計画を作成し直すといった事態を防ぐことができる。

運転計画出力部１４は、作成された運転計画を、対象２および保守管理システム３に送信する。なお、運用スケジュール指示部は、作成された運転計画を編集し、送信相手が必要とする情報だけを含む運転計画を作成してもよい。例えば、運用スケジュール指示部は、運転状態を変更する対象２のために、運転状態に関する情報を抜粋した運転計画を作成し、対象２に送信してもよい。同様に、運用スケジュール指示部は、保守に関する情報を抜粋した運転計画を作成し、保守管理システム３に送信してもよい。

また、運転計画出力部（指示部）１４は、運転計画作成装置１を使用するユーザが作成された運転計画を確認できるように、作成された運転計画を出力してもよい。運転計画は、例えば、ファイル形式で出力されてもよいし、画像として出力されてもよい。また、運転計画出力部１４は、出力した先にて行われた変更に応じて、運転計画を編集してもよい。例えば、運転計画にて示された保守日をユーザが延期したい場合に、データ取得部が修整されたファイルを受け付けて、運転計画出力部が運転計画の内容を更新してもよい。

次に、各構成要素による処理の流れについて説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る運転計画作成装置の全体処理の概略フローチャートの一例を示す図である。

まず、データ取得部１１が運転計画の作成に必要なデータを取得する（Ｓ１０１）。これにより、運転計画作成部１３が、運転制御履歴データ、設備データ、保守履歴データ、運用費データ、および保守費データを利用可能になる。運用コスト推定モデル作成部１３１が、運転制御履歴データ、設備データ、および運用費データに基づくシミュレーションを行うことにより、運用コスト推定モデルを作成する（Ｓ１０２）。一方、保守コスト推定モデル作成部１３２は、運転制御履歴データ、設備データ、および保守履歴データに基づき、生存時間解析を行う（Ｓ１０３）。そして、保守コスト推定モデル作成部１３２は、生存時間解析の結果と、保守費データと、に基づき、保守コスト推定モデルを作成する（Ｓ１０４）。

頻度決定部１３３は、運用コスト推定モデルおよび保守コスト推定モデルが目的関数に用いられた長期最適計画問題を求解することにより、考慮期間における運転状態変更頻度および保守頻度を決定する（Ｓ１０５）。次に、時期決定部１３４は、短期最適計画問題を求解することにより、考慮期間内の各区間の運転状態変更時期および保守実施時期を決定し（Ｓ１０６）、運転状態変更時期および保守実施時期を示す運転計画が作成される。そして、運転計画出力部１４が、運転計画を指定先に送信する（Ｓ１０７）。以上により、本フローは終了し、運転計画の受信先が、少なくとも運転状態変更時期または保守実施時期を認識することができる。

なお、本フローチャートは一例であり、必要とされる処理結果を得ることができれば処理の順序等は限られるものではない。また、各処理の処理結果は、逐次、記憶部１２に記憶され、各構成要素は当該記憶部１２を参照して処理結果を取得してもよい。以降のフローチャートも同様である。

図５は、本発明の一実施形態に係る対象の全体処理の一例を示すフローチャートである。運転制御部２１が、運転計画に示された運転状態変更時期において、運転状態を変更する（Ｓ２０１）。そして、当該変更を運転制御履歴に記録する（Ｓ２０２）。

一方、構成設備２２は、運転制御部２１の制御（Ｓ２０１）により、その運転状態を変更する（Ｓ２０３）。計測部２３が、構成設備２２の運転状況等を計測して、設備データとして記録する（Ｓ２０４）。こうして本フローは終了し、運転状態制御履歴データおよび設備データが更新される。これにより、運転計画作成装置１が対象２に関する最新のデータを用いることができる。

図６は、本発明の一実施形態に係る保守管理システムの全体処理の一例を示すフローチャートである。保守管理システム３が、運転計画に示された保守実施時期等を、保守業者が確認できる形態にて、出力する（Ｓ３０１）。これにより、保守業者が保守実施時期を認識でき、当該時期に保守が実施される。そして、保守業者が保守管理システム３に対し保守の報告を入力するため、保守管理システム３が当該入力を受け付ける（Ｓ３０２）。保守管理システム３は、当該入力に基づき、保守履歴を記録する（Ｓ３０３）。こうしてフローは終了し、保守履歴が更新される。これにより、運転計画作成装置１が、対象２に関する最新の保守履歴を用いることができる。

なお、上述の実施形態の構成要素は、仕様などに応じて、適宜、変更されてもよい。例えば、各構成要素は、処理内容、処理に用いるデータなどに応じて、複数に分けられていてもよい。例えば、データ取得部１１が、取得するデータに応じて、分けられていてもよい。また、運転計画出力部１４が、対象２に対する運転計画出力部と、保守管理システム３に対する運転計画出力部と、に分かれていてもよい。また、一部の構成要素が外部の装置に存在し、当該外部の装置とデータの送受を行ってもよい。あるいは、各構成要素が、データ通信を行う複数の装置に、別々に含まれていてもよい。つまり、複数の装置で構成されたシステムにより、運転計画作成装置１の各処理が行われてもよい。

なお、上記の実施形態の少なくとも一部は、プロセッサ、メモリなどを実装しているＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）などの専用の電子回路（すなわちハードウェア）により実現されてもよい。また、上記の実施形態の少なくとも一部は、ソフトウェア（プログラム）を実行することにより、実現されてもよい。例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用い、コンピュータ装置に搭載された中央処理装置（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサにプログラムを実行させることにより、上記の実施形態の処理を実現することが可能である。

例えば、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶された専用のソフトウェアをコンピュータが読み出すことにより、コンピュータを上記の実施形態の装置とすることができる。記憶媒体の種類は特に限定されるものではない。また、通信ネットワークを介してダウンロードされた専用のソフトウェアをコンピュータがインストールすることにより、コンピュータを上記の実施形態の装置とすることができる。こうして、ソフトウェアによる情報処理が、ハードウェア資源を用いて、具体的に実装される。

図７は、本発明の一実施形態におけるハードウェア構成の一例を示すブロック図である。運転計画作成装置１は、プロセッサ４１と、主記憶装置４２と、補助記憶装置４３と、ネットワークインタフェース４４と、デバイスインタフェース４５と、を備え、これらがバス４６を介して接続されたコンピュータ装置４として実現できる。

なお、図７のコンピュータ装置４は、各構成要素を一つ備えているが、同じ構成要素を複数備えていてもよい。また、図７では、１台のコンピュータ装置４が示されているが、ソフトウェアが複数のコンピュータ装置にインストールされて、当該複数のコンピュータ装置それぞれがソフトウェアの異なる一部の処理を実行してもよい。

プロセッサ４１は、コンピュータの制御装置および演算装置を含む電子回路である。プロセッサ４１は、コンピュータ装置４の内部構成の各装置などから入力されたデータやプログラムに基づいて演算処理を行い、演算結果や制御信号を各装置などに出力する。具体的には、プロセッサ４１は、コンピュータ装置４のＯＳ（オペレーティングシステム）や、アプリケーションなどを実行し、コンピュータ装置４を構成する各装置を制御する。プロセッサ４１は、上記の処理を行うことができれば特に限られるものではない。運転計画作成部などの処理は、プロセッサ４１により実現できる。

主記憶装置４２は、プロセッサ４１が実行する命令および各種データなどを記憶する記憶装置であり、主記憶装置４２に記憶された情報がプロセッサ４１により直接読み出される。補助記憶装置４３は、主記憶装置４２以外の記憶装置である。なお、これらの記憶装置は、電子情報を格納可能な任意の電子部品を意味するものとし、メモリでもストレージでもよい。また、メモリには、揮発性メモリと、不揮発性メモリがあるが、いずれでもよい。記憶部１２は、主記憶装置４２および補助記憶装置４３のいずれにより実現されてもよい。

ネットワークインタフェース４４は、無線または有線により、通信ネットワーク５に接続するためのインタフェースである。ネットワークインタフェース４４は、既存の通信規格に適合したものを用いればよい。ネットワークインタフェース４４により、通信ネットワーク５を介して通信接続された外部装置６Ａと情報のやり取りが行われてもよい。

外部装置６Ａは、例えば、外部のセンサなどが含まれる。また、外部装置６Ａは、運転計画作成装置１の処理機能の一部を有する装置でもよく、必要なデータを提供するサーバ（クラウドサーバ）などでもよい。つまり、コンピュータ装置４は、クラウドサービスのように通信ネットワーク５を介して、使用するデータを受け取ってもよい。

デバイスインタフェース４５は、外部装置６Ｂと直接接続するＵＳＢなどのインタフェースである。外部装置６Ｂは、外部記憶媒体でもよいし、データベースなどのストレージ装置でもよい。

外部装置６Ｂは出力装置でもよい。出力装置は、例えば、画像を表示するための表示装置でもよいし、音声などを出力する装置などでもよい。例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、スピーカなどがあるが、これらに限られるものではない。

なお、外部装置６Ｂは入力装置でもよい。入力装置は、キーボード、マウス、タッチパネルなどのデバイスを備え、これらのデバイスにより入力された情報をコンピュータ装置４に与える。入力装置からの信号はプロセッサ４１に出力される。

上記に、本発明の一実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、移行を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 運転計画作成装置
１１ データ取得部
１２ 記憶部
１３ 運転計画作成部
１３１ 運用コスト推定モデル作成部
１３２ 保守コスト推定モデル作成部
１３３ 頻度決定部（長期運転計画作成部）
１３４ 時期決定部（短期運転計画作成部）
１４ 運転計画出力部（指示部）
２ 対象
２１ 運転制御部
２２ 構成設備（構成機器）
２３ 計測部
３ 保守管理システム
４ コンピュータ装置
４１ プロセッサ
４２ 主記憶装置
４３ 補助記憶装置
４４ ネットワークインタフェース
４５ デバイスインタフェース
４６ バス
５ 通信ネットワーク
６ 外部装置

Claims (9)

1. 運転状態の変更回数の増加に伴い保守の実施回数が増加する傾向を有する設備または機器を対象に、少なくとも、運転状態変更時期および保守実施時期を示す運転計画を作成する運転計画作成装置であって、
   考慮期間における前記対象の運用コストおよび保守コストの総和を小さくするように、前記考慮期間における運転状態変更頻度および保守実施頻度を決定する頻度決定部と、
   前記考慮期間における前記運転状態変更頻度および前記保守実施頻度を満たすように、前記考慮期間内の各区間における、運転状態変更時期および保守実施時期を決定する時期決定部と、
   を備える運転計画作成装置。
2. 前記時期決定部が、前記各区間において定められた前記運転状態に関する制約をさらに満たすように、前記各区間における運転状態変更時期および保守実施時期を決定する
   請求項１に記載の運転計画作成装置。
3. 複数の前記対象が存在する場合において、
   前記頻度決定部が、複数の前記対象における運用コストおよび保守コストの全総和を小さくするように、前記考慮期間における運転状態変更頻度および保守実施頻度を決定し、
   前記時期決定部が、前記各区間において定められた、複数の前記対象の全体に係る、前記運転状態に関する制約をさらに満たすように、各前記対象ごとに、前記各区間における運転状態変更時期および保守実施時期を決定する
   請求項１に記載の運転計画作成装置。
4. 前記傾向により、前記運用コスト、前記保守実施頻度、および前記保守コストそれぞれが、前記運転状態変更頻度を変数とした関数で表され、
   前記頻度決定部が、前記総和の最小化を目的とする最適化問題を解くことにより、前記運転状態変更頻度を算出し、
   前記保守実施頻度が、前記運転状態変更頻度に基づき、算出される
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の運転計画作成装置。
5. 前記対象の過去の運転実績と、各前記運転状態に対応する費用と、に基づき算出された、前記運転状態変更頻度を変数とした、前記運用コストを算出するための運用コスト算出モデルと、
   前記対象の過去の運転実績と、前記対象の過去の保守実績と、各前記保守に対応する費用と、に基づき算出された、前記運転状態変更頻度を変数とした、前記保守コストを算出するための保守コスト推定モデルと、
   を用いて、前記頻度決定部が前記運転状態変更頻度を算出する
   請求項４に記載の運転計画作成装置。
6. 前記運用コスト算出モデルを作成する運用コスト推定モデル作成部と、
   前記保守コスト推定モデルを作成する保守コスト推定モデル作成部と、
   をさらに備える請求項５に記載の運転計画作成装置。
7. 前記保守実施時期には、猶予期間が含まれる
   請求項１ないし６のいずれか一項に記載の運転計画作成装置。
8. 運転状態の変更回数の増加に伴い保守の実施回数が増加する傾向を有する設備または機器を対象に、少なくとも、運転状態変更時期および保守実施時期を示す運転計画を作成する運転計画作成方法であって、
   考慮期間における前記対象の運用コストおよび保守コストの総和を小さくするように、前記考慮期間における運転状態変更頻度および保守実施頻度を決定するステップと、
   前記考慮期間における前記運転状態変更頻度および前記保守実施頻度を満たすように、前記考慮期間内の各区間における、運転状態変更時期および保守実施時期を決定するステップと、
   を備える運転計画作成方法。
9. 運転状態の変更回数の増加に伴い保守の実施回数が増加する傾向を有する設備または機器を対象に、少なくとも、運転状態変更時期および保守実施時期を示す運転計画を作成する運転計画作成方法であって、
   考慮期間における前記対象の運用コストおよび保守コストの総和を小さくするように、前記考慮期間における運転状態変更頻度および保守実施頻度を決定するステップと、
   前記考慮期間における前記運転状態変更頻度および前記保守実施頻度を満たすように、前記考慮期間内の各区間における、運転状態変更時期および保守実施時期を決定するステップと、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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