JP3616071B2 - Plant maintenance optimization program and plant maintenance optimization system - Google Patents

Description

によって算出されることが好ましい。
【００１０】
前記（ｂ）ステップは、
（ｄ）前記部品が前記第ｉ期間において破損する破損確率ｐ＾（ｉ）を、前記第１〜第Ｙ期間のそれぞれについて算出するステップ（Ｓ０４）と、
（ｅ）前記部品が破損する事故が発生することによって生じる被害コストＣ^ａｃと破損確率ｐ＾_ｉとを乗じて、破損キャッシュアウトフロー期待値Ｃ_ｉ ^ａｃを算出するステップ（Ｓ０５）と、
（ｆ）前記第１〜第Ｙ期間のそれぞれについて、破損キャッシュアウトフロー期待値Ｃ_ｉ ^ａｃと取替コストＣ_ｉ ^ｅｘとの和をキャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉとして算出するステップ（Ｓ０５）
とを含むことが好ましい。
【００１１】
破損確率ｐ＾_ｉは、前記部品を時間ｔだけ使用したときに、前記部品が破損する累積破損確率を、時間ｔの連続関数であるＰ（ｔ）として、下記式：
ｐ＾_ｉ＝Ｐ（ｔ_ｕｓｅ ^ｅ _ｉ）−Ｐ（ｔ_ｕｓｅ ^ｂ _ｉ），
ｔ_ｕｓｅ ^ｂ _ｉ：第ｉ期間の開始時点における、前記部品の累積使用時間
ｔ_ｕｓｅ ^ｅ _ｉ：第ｉ期間の終了時点における、前記部品の累積使用時間
により算出されることが好ましい。
【００１２】
保守計画（ｘ_０〜ｘ_ｍ）が、複数であり、現在価値換算総コストＰＶＣが、前記保守計画のそれぞれについて算出される場合、当該プラント保守最適化プログラムは、
（ｇ）現在価値換算総コストＰＶＣに基づいて前記保守計画（ｘ_０〜ｘ_ｍ）のうちの一を最適保守計画（ｘ^ｏｐｔ）として選択し、前記最適保守計画（ｘ^ｏｐｔ）を出力するステップ（Ｓ０８）
を更にコンピュータ（１０）に実行させることが好ましい。
【００１３】
本発明によるプラント保守最適化システムは、入力装置（１）と、演算装置（４）とを備えている。入力装置（１）は、プラントの運用に関する運用データ（５）と割引率データ（６）とを受け取る。演算装置（４）は、
（ｈ）運用データ（５）に応じて、計画作成対象期間を定めるステップ（Ｓ０１）と、
（ｉ）割引率データ（６）に基づいて、計画作成対象期間を分割して定められた第１〜第Ｙ期間のうちの第ｉ期間の割引率（ディスカウントレート）ｒ_ｉを定めるステップ（Ｓ０２）と、
（ｊ）計画作成対象期間について、前記プラントに含まれる部品を取り替える時期を定めた保守計画（ｘ_０〜ｘ_ｍ）を定めるステップ（Ｓ０３）と、
（ｋ）保守計画（ｘ_０〜ｘ_ｍ）に基づいて、第ｉ期間において前記部品に関連して生じるキャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉを前記第１〜第Ｙ期間のそれぞれについて算出するステップ（Ｓ０４、Ｓ０５）と、
（ｌ）割引率ｒ_ｉと、キャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉとに基づいて、計画作成対象期間において前記部品に関連して生じる総コストの現在価値に対応する現在価値換算総コストＰＶＣを算出するステップ（Ｓ０６、Ｓ０７）とを実行する。キャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉは、第ｉ期間の間に部品を取り替えることによって生じる部品取替キャッシュアウトフローＣ_ｉ ^ｅｘを示す項を含む。当該プラント保守最適化システムによれば、第ｉ年において発生するキャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉが、割引率ｒ_ｉを用いて現在価値に換算され、これにより、より適切に保守計画の適否の評価を行うことが可能になる。
【００１４】
本発明によるプラント保守計画作成方法は、
（ｍ）プラントに含まれる部品を取り替える保守計画を、互いに異なるように複数定めるステップ（Ｓ０３）と、
（ｎ）保守計画（ｘ_０〜ｘ_ｍ）の作成の対象期間において保守計画（ｘ_ｊ）を採用したときに前記部品に関連して生じる総コストの現在価値に対応する現在価値換算総コストＰＶＣを、保守計画（ｘ_０〜ｘ_ｍ）のそれぞれについて算出するステップ（Ｓ０４、Ｓ０５、Ｓ０６、Ｓ０７）と、
（ｏ）現在価値換算総コストＰＶＣに基づいて、保守計画（ｘ_０〜ｘ_ｍ）ののうちの一を最適保守計画（ｘ^ｏｐｔ）として選択するステップ（Ｓ０８）とを備えている。（ｎ）ステップ（Ｓ０４、Ｓ０５、Ｓ０６、Ｓ０７）は、
（ｐ）保守計画（ｘ_０〜ｘ_ｍ）の作成対象である対象期間を分割して定められた第１〜第Ｙ期間のうちの第ｉ期間の間に、前記部品に関連して生じるキャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉを、前記第１〜第Ｙ期間のそれぞれについて保守計画に基づいて算出するステップ（Ｓ０４、Ｓ０５）と、
（ｑ）キャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉと第ｉ期間の割引率（ディスカウントレート）ｒ_ｉとに基づいて、現在価値換算総コストＰＶＣを算出するステップ（Ｓ０６、Ｓ０７）とを含む。キャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉは、前記第ｉ期間の間に前記部品を交換することによって生じる部品交換キャッシュアウトフローＣ_ｉ ^ｅｘを示す項を含む。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明によるプラント保守最適化プログラム、プラント保守最適化システム、及びプラント保守計画作成方法の実施の一形態を説明する。
【００１６】
本発明の実施の一形態では、図２に示されているプラント保守最適化システム１０が使用される。プラント保守最適化システム１０は、プラント保守計画の最適化を支援するコンピュータシステムである。プラント保守最適化システム１０は、入力装置１、表示装置２、記憶装置３、及び演算装置４を備えている。
【００１７】
入力装置１、及び表示装置２は、プラント保守最適化システム１０とユーザとの間のマシンインターフェースである。入力装置１は、典型的には、キーボード及びマウスが使用され、表示装置２としては、典型的には、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイが使用される。
【００１８】
記憶装置３は、部品履歴データベース３ａ、累積破損確率データベース３ｂ、コストデータベース３ｃ、及びプラント保守最適化プログラム３ｄを保存する。記憶装置３は、更に、演算装置４が実行する演算のワークエリアとして使用される。
【００１９】
部品履歴データベース３ａには、プラントに含まれる部品のそれぞれについて、該部品の使用が開始された使用開始時期が記述されている。
【００２０】
累積破損確率データベース３ｂには、プラントに含まれる部品のそれぞれについて、該部品の累積破損確率Ｐ（ｔ）が記述されている。図３に示されているように、累積破損確率Ｐ（ｔ）は、該部品の累積使用時間がｔになるまでに該部品が破損する確率であり、
Ｐ（０）＝０，
Ｐ（∞）＝１，
が成立する。累積破損確率Ｐ（ｔ）は、ｔ≧０において連続かつ単調に増加する関数である。累積破損確率関数Ｐ（ｔ）は、累積破損確率関数Ｐ（ｔ）は、該部品が破損する破損確率密度関数ｐ（ｔ）を用いて、
【数３】

と表現することができる。
【００２１】
コストデータベース３ｃには、プラントに含まれる部品のそれぞれについて、該部品の取替に必要な取替コストＣ^ｅｘ（円）と、該部品が破損する事故が発生したときに生じる被害コストＣ^ａｃ（円）とが記述されている。被害コストＣ^ａｃには、事故による直接的な損害による損害額Ｃ^ａｃ１と、プラントの停止に伴う２次的な損害の損害額Ｃ^ａｃ２と、破損した部品を取り替えるのに必要な取替コストＣ^ａｃ３とが含まれる。計画的に部品を取り替える場合に必要な取替コストＣ^ｅｘと、事故が発生したときに発生する取替コストＣ^ａｃ１とは、一般には異なる。
【００２２】
プラント保守最適化プログラム３ｄは、演算装置４が実行する演算の手順が記述されたコンピュータプログラムである。
【００２３】
演算装置４は、プラント保守最適化プログラム３ｄに従って、プラントのメンテナンスに関する意思決定を行うために有用なデータを算出し、表示装置２に表示する。該データの算出のために、演算装置４は、部品履歴データベース３ａ、累積破損確率データベース３ｂ、及びコストデータベース３ｃにアクセスし、その内容を参照する。
【００２４】
続いて、プラント保守最適化システム１０を用いて、最適なプラント保守計画が作成される過程を説明する。
【００２５】
図３は、作成されるプラント保守計画の内容を説明するための図である。プラントは、それが廃却されるまで、定期的に点検される。定期的に行われる点検は、一般に、定検と呼ばれる。定検が行われたときに、必要に応じて、プラントに含まれる部品の取替が行われる。今後行われる定検のうち、どの定検において該部品の取り替えるかを最適に選択することが、プラント保守計画の作成時の課題である。該部品の破損する事故によって発生するリスクと、部品の取替の経済性との対比により、プラントの廃却まで該部品の取替が行われないという選択もあり得る。
【００２６】
プラント保守計画の作成のために、下記のステップ群がプラント保守最適化システム１０によって順次に実行される。プラント保守最適化プログラム３ｄには、下記のステップ群を実行する手順が記述され、演算装置４がプラント保守最適化プログラム３ｄを実行することにより、プラント保守計画の作成が行われる。
【００２７】
ステップＳ０１：
図１に示されているように、まず、プラントの運用に関するプラント運用データ５が入力装置１に入力され、記憶装置３に保存される。プラント運用データ５には、プラントが今後、運転される運転年数Ｙが示されている。Ｙは、１以上の整数である。運転年数Ｙが過ぎると、該プラントは廃却される。プラントの運転年数Ｙから、プラント保守計画の作成対象である計画作成対象期間が定められる。図３を参照して、プラントの運転年数Ｙである場合、計画作成対象期間は、第１年から第Ｙ年までのＹ年間である。第１年から第Ｙ年のそれぞれの開始時に定検が行われる。第ｉ年の開始時には、第ｉ回の定検が行われる。Ｙ＝１である場合には、計画作成対象期間は、第１年のみで単一である。第ｉ年は、第ｉ回の定検で開始し、第ｉ＋１回の定検の直前で終了する。但し、第Ｙ年は、第Ｙ回の定検で開始し、プラントの廃却直前で終了する。
【００２８】
ステップＳ０２：
割引率データ６が入力装置１に入力され、記憶装置３に保存される。入力された割引率データ６から、第１年から第Ｙ年のそれぞれについて、第ｉ年の割引率ｒ_ｉ（ｒ_ｉ＞０）が決定される。
【００２９】
割引率ｒ_ｉとは、第ｉ年において発生するコストを、時間の経済的価値を考慮して現在価値に換算するために使用されるパラメータである。例えば、今すぐに発生する１００万円のコストによるキャッシュアウトフローは、１０年後に発生する１００万円のコストによるキャッシュアウトフローよりも、プラントのユーザにとって負担が大きい。従って、コストの正確な評価を行う場合、将来において発生するコストは、割り引いて評価されることが好ましいと考えられる。
【００３０】
第ｉ年に発生するキャッシュアウトフローをＣＯＦ_ｉとしたとき、該キャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉを現在価値に換算して算出されるディスカンティッドキャッシュアウトフローＤＣＯＦ_ｉは、割引率ｒ_ｉを用いて、
【数４】

である。後述されるように、第ｉ年において発生するコストは、式（１）を用いて現在価値に換算される。このような考え方は、投資の判断に広く使用されているＤＣＦ法（Ｄｉｓｃｏｕｎｔｅｄ Ｃａｓｈ Ｆｌｏｗ）法に採用されている考え方に類似している。
【００３１】
割引率データ６は、第ｉ年の割引率ｒ_ｉそのものを示すデータであることが可能であり、第ｉ年の割引率ｒ_ｉそのものではなく、第ｉ年の割引率ｒ_ｉの決定に使用されるデータであることもが可能である。更に、割引率ｒ_１〜ｒ_Ｙは、互いに異なることを必ずしも要求されず、割引率ｒ_１〜ｒ_Ｙの全てが一律に割引率ｒであると定められることも可能である。
【００３２】
ステップＳ０３：
複数のプラント保守計画ｘ_０〜ｘ_ｍが作成される。ｍは、１以上の自然数である。プラント保守計画ｘ_０〜ｘ_ｍは、最適なプラント保守計画を決定するために用意される案であり、互いに異なる。プラント保守計画ｘ_０〜ｘ_ｍのうちから、最適なプラント保守計画が選択され、決定される。
【００３３】
プラント保守計画ｘ_０は、無条件に、プラントが廃却されるまで部品の取替が行われないという保守計画であると定められる。プラント保守計画ｘ_１〜ｘ_ｍには、第１回の定検から第Ｙ回の定検のそれぞれについて、該定検において、該部品の取替が行われるか否かが指示されている。プラント保守計画ｘ_１〜ｘ_ｍの作成のとき、プラント保守計画ｘ_１〜ｘ_ｍが満足すべき条件がユーザによって指定されることが可能である。
【００３４】
ステップＳ０４：
プラント保守計画ｘ_ｊに従って部品の取り替えが行われた場合に、第ｉ年において該部品が損傷する損傷確率ｐ＾_ｉ（ｘ_ｊ）が算出される。損傷確率ｐ＾_ｉ（ｘ_ｊ）は、該部品の累積損傷確率Ｐ（ｔ）を用いて、下記式：
【数５】

により算出される。ここで、ｔ_ｕｓｅ ^ｂ _ｉ、ｊは、プラント保守計画ｘ_ｊに従って部品の取り替えが行われた場合の、第ｉ年の開始時点における該部品の累積使用時間であり、ｔ_ｕｓｅ ^ｅ _ｉ，ｊは、プラント保守計画ｘ_ｊに従って部品の取り替えが行われた場合の、第ｉ年の終了時点における該部品の累積使用時間である。損傷確率ｐ＾_ｉ（ｘ_ｊ）の算出は、第１年から第Ｙ年のそれぞれについて、且つ、プラント保守計画ｘ_０〜ｘ_ｍのそれぞれについて行われる。
【００３５】
式（２）は、ｔの連続関数である累積損傷確率Ｐ（ｔ）から、ｉの離散的な関数である損傷確率ｐ＾_ｉ（ｘ_ｊ）を導出する役割を果たしている。式（１）に示されているように、割引率ｒ_ｉを用いたキャッシュアウトフローの評価は、ｉについて離散化された関数を用いて行われる。式（２）は、連続関数である累積損傷確率Ｐ（ｔ）を、割引率ｒ_ｉを用いたキャッシュアウトフローの評価に組み込むことを可能にする。
【００３６】
損傷確率ｐ＾_ｉ（ｘ_ｊ）の算出に使用されるｔ_ｕｓｅ ^ｂ _ｉ，ｊとｔ_ｕｓｅ ^ｅ _ｉ，ｊとは、部品履歴データベース３ａに記述された該部品の使用開始時期と、プラント保守計画ｘ_ｊに規定された該部品の取替時期とに基づいて算出される。例えば、プラント保守計画ｘ_ｊについて、該部品の使用開始時期が５年前である場合、即ち、第１回の定検が行われる時点の該部品の累積使用時間が５年である場合を考える。この場合、第１年の開始時点における該部品の累積使用時間ｔ_ｕｓｅ ^ｂ _１、ｊは、５年であり、第１年の終了時点における該部品の累積使用時間ｔ_ｕｓｅ ^ｅ _１、ｊは、６年である。また例えば、第３回の定検において部品の取替が行われ、且つ、それ以後、該部品の取替が行われていない場合、第４年の開始時点における該部品の累積使用時間ｔ_ｕｓｅ ^ｂ _４，ｊは、１年であり、第４年の終了時点における該部品の累積使用時間ｔ_ｕｓｅ ^ｅ _４，ｊは、２年である。損傷確率ｐ＾_ｉ（ｘ_ｊ）の計算に使用されるｔ_ｕｓｅ ^ｅ _ｉ、ｊとｔ_ｕｓｅ ^ｂ _ｉ，ｊとの算出には、部品履歴データベース３ａとプラント保守計画ｘ_ｊとに記述されたデータが参照される必要がある。
【００３７】
ステップＳ０５：
プラント保守計画ｘ_ｊに従って部品の取り替えが行われた場合の、第ｉ年におけるキャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉ（ｘ_ｊ）が算出される。キャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉ（ｘ_ｊ）は、下記式：
【数６】

を用いて算出される。ここでＣ^ａｃは、上述されているように、該部品が破損する事故が発生したときに生じる被害コストであり、Ｃ^ｅｘは、該部品の取替に必要な取替コストである。ｕ_ｉ（ｘ_ｊ）は、プラント保守計画ｘ_ｊが、第ｉ年に該部品の取替を行うことを指示している場合に１、取替を行わないように指示している場合に０をとる関数である。
【００３８】
第ｉ年の破損確率ｐ＾_ｉ（ｘ_ｊ）と被害コストＣ^ａｃとの積である式（３）の右辺第１項は、第ｉ年に該部品が破損する事故によって発生する破損キャッシュアウトフローの期待値Ｃ_ｉ ^ａｃ（ｘ_ｊ）である。
【００３９】
関数ｕ_ｉ（ｘ_ｊ）と取替コストＣ^ｅｘとの積である式（３）の右辺第２項は、第ｉ年に該部品を取り替えることによって発生する取替キャッシュアウトフローＣ^ｅｘ _ｉ（ｘ_ｊ）である。破損キャッシュアウトフロー期待値Ｃ_ｉ ^ａｃ（ｘ_ｊ）と取替キャッシュアウトフローＣ^ｅｘ _ｉ（ｘ_ｊ）との和が、第ｉ年におけるキャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉ（ｘ_ｊ）である。
【００４０】
ステップＳ０６：
プラント保守計画ｘ_ｊに従って部品の取り替えが行われた場合の、第ｉ年におけるディスカウンティッドキャッシュアウトフローＤＣＯＦ_ｉ（ｘ_ｊ）が算出される。ＤＣＯＦ_ｉ（ｘ_ｊ）は、下記式：
【数７】

によって算出される。
【００４１】
プラント保守計画ｘ_ｊに従って第ｋ年までプラントを運転したときに必要な総コストを現在価値に換算した現在価値換算総コストＰＶＣ（ｘ_ｊ、ｋ）は、第１年から第ｋ年のＤＣＯＦ_ｉ（ｘ_ｊ）の和であり、
【数８】

である。
【００４２】
図４は、現在価値換算総コストＰＶＣ（ｘ_ｊ、ｋ）を図示している。現在価値換算総コストＰＶＣ（ｘ_ｊ、ｋ）は、ｋに対して単調に増加する。部品の累積使用時間が増加するほど、部品の損傷確率も増加するから、部品の取替が行われない場合、現在価値換算総コストＰＶＣ（ｘ_ｊ、ｋ）の増加は、一般に、運転年数の増加とともに急になる。
【００４３】
一方、部品の取替が行われると、現在価値換算総コストＰＶＣ（ｘ_ｊ、ｋ）は、ステップ状に増加する。しかし、部品が取り替えられた後は、該部品の損傷確率が減少するため、現在価値換算総コストＰＶＣ（ｘ_ｊ、ｋ）の増加が小さくなる。大まかに言って、部品の取替が行われないために生じる現在価値換算総コストＰＶＣの増加が、部品の取替コストを上回る場合には、部品の取替が行われることが経済的に有利である。一方、部品の取替が行われないために生じる現在価値換算総コストＰＶＣの増加が、部品の取替コストを下回る場合には、部品の取替が行われないことが経済的に有利である。
【００４４】
ステップＳ０７：
図１に示されているように、プラントを廃却するまでに必要な総コストを現在価値に換算した現在価値換算総コストＰＶＣ（ｘ_ｊ、Ｙ）が算出され、更に、現在価値換算総コストＰＶＣ（ｘ_ｊ、Ｙ）を用いて、プラント保守計画ｘ_ｊの正味現在価値ＮＰＶ（ｘ_ｊ）が算出される。現在価値換算総コストＰＶＣ（ｘ_ｊ、Ｙ）は、
【数９】

により算出される。正味現在価値ＮＰＶ（ｘ_ｊ）は、プラント保守計画ｘ_ｊを実行することにより、部品の取替を全く行わないプラント保守計画ｘ_０に比べてどれくらい得をするかを示す値であり、
【数１０】

で与えられる。プラント保守計画ｘ_０の正味現在価値ＮＰＶ（ｘ_ｊ）は、０である。
【００４５】
ステップＳ０８：
プラント保守計画ｘ_０〜ｘ_ｍのうち、正味現在価値ＮＰＶ（ｘ_ｊ）が最も高いものが、最適プラント保守計画ｘ^ｏｐｔと決定される。最適プラント保守計画ｘ^ｏｐｔは、現在価値換算総コストＰＶＣ（ｘ_ｊ、Ｙ）が最も低くなるプラント保守計画であると言い換えることができる。決定された最適プラント保守計画ｘ^ｏｐｔが、表示装置２に表示される。表示された最適プラント保守計画ｘ^ｏｐｔがユーザの使用に供される。
【００４６】
以上に説明されているように、本実施の形態では、第ｉ年において発生するキャッシュアウトフローＣＯＦ_ｉ（ｘ_ｊ）を、割引率ｒ_ｉを用いて現在価値に換算した上でプラント保守計画ｘ_ｊの適否の評価が行われる。これにより、プラントの運用の経済性をより適切に考慮し、保守計画を一層に最適化することが可能になる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明により、プラントの運用の経済性をより適切に考慮し、保守計画を一層に最適化することが可能なプラント保守最適化プログラム、プラント保守最適化システム、及びプラント保守計画作成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明によるプラント保守最適化プログラムの実施の一形態を示す。
【図２】図２は、本発明によるプラント保守最適化システムの実施の一形態を示す。
【図３】図３は、作成されるプラント保守計画の内容を説明するための図である。
【図４】図４は、現在価値換算総コストＰＶＣを示す。
【符号の説明】
１：入力装置
２：表示装置
３：記憶装置
３ａ：部品履歴データベース
３ｂ：累積破損確率データベース
３ｃ：コストデータベース
３ｄ：プラント保守最適化プログラム
４：演算装置
１０：プラント保守最適化システム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plant maintenance optimization program, a plant maintenance optimization system, and a plant maintenance plan creation method. The present invention particularly relates to a plant maintenance optimization program, a plant maintenance optimization system, and a plant maintenance plan creation method used for optimizing a plant maintenance plan for exchanging parts included in a plant.
[0002]
[Prior art]
Parts contained in the plant need to be properly managed and replaced at the appropriate time. It is important to perform maintenance of the plant by appropriately replacing parts in order to fully exhibit the functions of the plant and to ensure safety.
[0003]
The maintenance plan that determines whether or not the parts of the plant are to be replaced and the timing of the replacement needs to be determined in consideration of the economics of the operation of the plant. Frequent replacement of parts improves the safety of the plant, but worsens the economics of plant operation. On the other hand, too few parts replacements is a problem in terms of ensuring plant safety. It is important to create a maintenance plan that realizes economical plant operation while ensuring sufficient safety of the maintenance plan plant.
[0004]
An RBM (Risk-Based Management) method is known as a method for optimally creating a maintenance plan. In the RBM method, the remaining life and breakage probability of parts included in a plant are evaluated. Further, the amount of loss due to breakage of each part is estimated, and the product of the breakage probability and the amount of loss is calculated as an expected value of risk cost. When the expected value of the risk cost exceeds the cost of replacing the part, a determination is made to replace the part.
[0005]
It is desirable to provide a technology that allows the maintenance plan to be created more optimally in consideration of the economics of plant operation.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a plant maintenance optimization program, a plant maintenance optimization system, and a plant maintenance plan creation method capable of further optimizing a maintenance plan, more appropriately considering the economics of plant operation. There is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers and symbols used in the embodiments of the present invention. These numbers and symbols are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of the [Embodiments of the Invention]. However, the added numbers and symbols should not be used for the interpretation of the technical scope of the invention described in [Claims].
[0008]
The plant maintenance optimization program according to the present invention is:
(A) creating a maintenance plan (x _{0 to} x _m ) in which a time at which parts included in the plant are replaced is determined (S03);
(B) Cache generated in relation to the part during the i-th period among the first to Y-th periods determined by dividing the target period for which the maintenance plan (x _{0 to} x _m ) is created Steps (S04, S05) for calculating the outflow COF _i for each of the first to Y periods based on the maintenance plan (x _{0 to} x _m );
(C) Based on the cash outflow COF _i and the discount rate r _i of the i period, the present value converted total cost PVC (S06) corresponding to the present value of the total cost generated in relation to the part in the target period , S07) is executed by the computer (10). The cash outflow COF _i includes a term indicating a part replacement cash outflow C _i ^ex that occurs by replacing the part during the i period. In the plant maintenance optimization program, the cash outflow COF _i generated in the i-th year is converted into the present value by using the discount rate r _i , thereby more appropriately evaluating the suitability of the maintenance plan. It becomes possible.
[0009]
The present value conversion total cost PVC is expressed by the following formula:
[Expression 2]

Is preferably calculated by
[0010]
The step (b)
(D) calculating a failure probability p ^ (i) at which the component breaks in the i-th period for each of the first to Y-th periods (S04);
(E) Multiplying the damage cost C ^ac caused by the occurrence of an accident that damages the part and the damage probability p ^ _i to calculate a damaged cash outflow expected value C _i ^ac (S05);
(F) For each of the first to Y periods, calculating the sum of the damaged cash outflow expectation value C _i ^ac and the replacement cost C _i ^ex as the cash out flow COF _i (S05)
Are preferably included.
[0011]
The failure probability p ^ _i is expressed by the following formula, where P (t), which is a continuous function of the time t, is the cumulative failure probability that the component is damaged when the component is used for the time t.
_{^{p ^ i = P (t use}} e i) -P (t use b i),
t _use ^b _i : Accumulated usage time of the part at the start of the i-th period t _use ^e _i : Calculated by the cumulative usage time of the part at the end of the i-th period.
[0012]
When there are a plurality of maintenance plans (x _{0 to} x _m ) and the present value converted total cost PVC is calculated for each of the maintenance plans, the plant maintenance optimization program is
(G) selecting one of the maintenance plans (x _{0 to} x _m ) as the optimum maintenance plan (x ^opt ) based on the present value converted total cost PVC, and outputting the optimum maintenance plan (x ^opt ) (S08)
Is preferably executed by the computer (10).
[0013]
The plant maintenance optimization system according to the present invention includes an input device (1) and a calculation device (4). The input device (1) receives operation data (5) related to plant operation and discount rate data (6). The arithmetic unit (4)
(H) A step (S01) for determining a plan creation target period according to the operation data (5);
(I) A step of determining a discount rate (discount rate) ri of the _i- th period among the first to Y-th periods determined by dividing the plan creation target period based on the discount rate data (6) (S02) )When,
For (j) planning period, maintenance plan that specifies when to replace the components included in the plant and _(x 0 ~x _m) step of determining the (S03),
(K) Based on the maintenance plan (x _{0 to} x _m ), calculating the cash outflow COF _i generated in relation to the component in the _i period for each of the first to Y periods (S04, S05) )When,
(L) A step of calculating a present value converted total cost PVC corresponding to the present value of the total cost generated in relation to the part in the plan creation target period based on the discount rate r _i and the cash outflow COF _i ( S06, S07) are executed. The cash outflow COF _i includes a term indicating a parts replacement cash outflow C _i ^ex that occurs by replacing parts during the i-th period. According to the plant maintenance optimization system, the cash outflow COF _i generated in the i-th year is converted into the present value by using the discount rate r _i , thereby evaluating the suitability of the maintenance plan more appropriately. It becomes possible.
[0014]
A plant maintenance plan creation method according to the present invention includes:
(M) a step of determining a plurality of maintenance plans for replacing parts contained in the plant so as to be different from each other (S03);
(N) Present value converted total cost PVC corresponding to the present value of the total cost generated in relation to the parts when the maintenance plan (x _j ) is adopted in the target period of creation of the maintenance plan (x _{0 to} x _m ) the maintenance plan _(x 0 ~x _m) of calculating for each of (S04, S05, S06, S07 ),
(O) A step (S08) of selecting one of the maintenance plans (x _{0 to} x _m ) as the optimum maintenance plan (x ^opt ) based on the present value converted total cost PVC. (N) Steps (S04, S05, S06, S07)
(P) Cache generated in relation to the part during the i-th period among the first to Y-th periods determined by dividing the target period for which the maintenance plan (x _{0 to} x _m ) is created Calculating an outflow COF _i based on a maintenance plan for each of the first to Y periods (S04, S05);
(Q) calculating the present value conversion total cost PVC based on the cash outflow COF _i and the discount rate (discount rate) r _{i of} the i-th period (S06, S07). The cash outflow COF _i includes a term indicating a component replacement cash outflow C _i ^ex generated by replacing the component during the i-th period.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a plant maintenance optimization program, a plant maintenance optimization system, and a plant maintenance plan creation method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0016]
In one embodiment of the present invention, the plant maintenance optimization system 10 shown in FIG. 2 is used. The plant maintenance optimization system 10 is a computer system that supports optimization of a plant maintenance plan. The plant maintenance optimization system 10 includes an input device 1, a display device 2, a storage device 3, and an arithmetic device 4.
[0017]
The input device 1 and the display device 2 are machine interfaces between the plant maintenance optimization system 10 and the user. The input device 1 typically uses a keyboard and a mouse, and the display device 2 typically uses a CRT (Cathode Ray Tube) display.
[0018]
The storage device 3 stores a part history database 3a, a cumulative failure probability database 3b, a cost database 3c, and a plant maintenance optimization program 3d. The storage device 3 is further used as a work area for computations performed by the computation device 4.
[0019]
In the parts history database 3a, the use start time when the use of the parts is started is described for each part included in the plant.
[0020]
The cumulative damage probability database 3b describes the cumulative damage probability P (t) of each part included in the plant. As shown in FIG. 3, the cumulative failure probability P (t) is the probability that the part will break before the cumulative usage time of the part reaches t.
P (0) = 0,
P (∞) = 1
Is established. The cumulative failure probability P (t) is a function that increases continuously and monotonously at t ≧ 0. The cumulative failure probability function P (t) is obtained by using the failure probability density function p (t) at which the component is damaged.
[Equation 3]

It can be expressed as
[0021]
The cost database 3c includes, for each part included in the plant, a replacement cost C ^ex (yen) necessary for replacement of the part, and a damage cost C ^ac ( Circle). The damage cost C ^ac, and damages C ^ac1 due to direct damage caused by accident, and damages C ^ac2 of secondary damage caused by the stop of the plant, replacement cost C required to replace the damaged parts ^ac3 . In general, the replacement cost C ^ex necessary for the planned replacement of parts and the replacement cost C ^ac1 generated when an accident occurs are different.
[0022]
The plant maintenance optimization program 3d is a computer program in which a calculation procedure executed by the calculation device 4 is described.
[0023]
The computing device 4 calculates data useful for making a decision regarding plant maintenance in accordance with the plant maintenance optimization program 3 d and displays the data on the display device 2. In order to calculate the data, the arithmetic device 4 accesses the parts history database 3a, the cumulative damage probability database 3b, and the cost database 3c and refers to the contents thereof.
[0024]
Next, a process of creating an optimal plant maintenance plan using the plant maintenance optimization system 10 will be described.
[0025]
FIG. 3 is a diagram for explaining the contents of the plant maintenance plan to be created. The plant is regularly inspected until it is discarded. Regular inspections are generally called regular inspections. When the regular inspection is performed, the parts included in the plant are replaced as necessary. Among the regular inspections to be performed in the future, it is an issue at the time of preparing a plant maintenance plan to optimally select in which regular inspection the parts should be replaced. There may be a choice that replacement of the part is not performed until the plant is abandoned due to the contrast between the risk caused by the accident that the part is damaged and the economics of part replacement.
[0026]
In order to create a plant maintenance plan, the following steps are sequentially executed by the plant maintenance optimization system 10. In the plant maintenance optimization program 3d, a procedure for executing the following step group is described, and the plant maintenance plan is created when the arithmetic unit 4 executes the plant maintenance optimization program 3d.
[0027]
Step S01:
As shown in FIG. 1, first, plant operation data 5 relating to plant operation is input to the input device 1 and stored in the storage device 3. The plant operation data 5 indicates the operation year Y in which the plant will be operated from now on. Y is an integer of 1 or more. When the operation year Y has passed, the plant is discarded. A plan creation target period, which is a plant maintenance plan creation target, is determined from the plant operation years Y. With reference to FIG. 3, when it is the plant operation years Y, the plan creation target period is the Y year from the first year to the Y year. Regular inspection is performed at the start of each year from year 1 to year Y. At the start of year i, the i-th regular inspection is performed. When Y = 1, the plan creation target period is single only in the first year. The i-th year starts with the i-th regular inspection and ends just before the i + 1-th regular inspection. However, the Yth year starts with the Yth regular inspection and ends just before the plant is discarded.
[0028]
Step S02:
Discount rate data 6 is input to the input device 1 and stored in the storage device 3. From the input discount rate data 6, the discount rate r _i (r _i > 0) of the i-th year is determined for each of the first year to the Y-th year.
[0029]
The discount rate r _i is a parameter used for converting the cost incurred in the i-th year into the present value in consideration of the economic value of time. For example, the cash outflow due to the cost of 1 million yen that is generated immediately has a greater burden on the plant user than the cash outflow that is generated after 10 years and costs 1 million yen. Therefore, when the cost is accurately evaluated, it is preferable that the cost generated in the future is evaluated by discounting.
[0030]
When the cash outflow occurring to the i-th year and COF _i, the cash outflow COF _i Disperbyk cans gated cash outflow DCOF _i calculated currently in terms of value, using the discount rate r _i,
[Expression 4]

It is. As will be described later, the cost incurred in the i-th year is converted into the present value using the equation (1). Such an idea is similar to the idea adopted in the DCF method (Discounted Cash Flow) method widely used for investment determination.
[0031]
The discount rate data 6 is can be a data indicating a discount rate r _i itself of the i year, and not the first i-year discount rate r _i, used to determine the discount rate r _i of the i year It is also possible for the data to be generated. Further, the discount rates r _{1 to} r _Y are not necessarily required to be different from each other, and all of the discount rates r _{1 to} r _Y may be uniformly determined as the discount rate r.
[0032]
Step S03:
Multiple plant maintenance plan _x 0 ~x _m is created. m is a natural number of 1 or more. The plant maintenance plans x _{0 to} x _m are proposals prepared for determining an optimum plant maintenance plan, and are different from each other. From among the plant maintenance plan x ₀ ~x _m, optimum plant maintenance plan is selected and determined.
[0033]
Plant maintenance plan x ₀ is, unconditionally, the plant is determined to be a called maintenance plan replacement of parts is not carried out until it is discarded. The plant maintenance plans x _{1 to} x _m are instructed as to whether or not the parts are to be replaced in the regular inspection for each of the _first regular inspection to the Y-th regular inspection. When creating a plant maintenance plan x ₁ ~x _m, it is possible to plant maintenance plan x ₁ ~x _m is satisfactory conditions specified by the user.
[0034]
Step S04:
If the replacement of the parts has been carried out in accordance with the plant maintenance plan x _j, the damage probability p ^ i of the component in the i-th year will be damaged _{(x j)} is calculated. The damage probability p ^ _i (x _j ) is expressed by the following formula using the cumulative damage probability P (t) of the part:
[Equation 5]

Is calculated by Here, t _use ^b _{i, j} is the cumulative usage time of the part at the start of the i-th when the part is replaced according to the plant maintenance plan x _j , and t _use ^e _{i, j} is , when the replacement of parts were made according to plant maintenance plan x _j, a cumulative operating time of the component at the end of the i year. The damage probability p ^ _i (x _j ) is calculated for each of the first year to the Y year and for each of the plant maintenance plans x _{0 to} x _m .
[0035]
Expression (2) plays a role of deriving a damage probability p ^ _i (x _j ) that is a discrete function of i from a cumulative damage probability P (t) that is a continuous function of t. As shown in Equation (1), the cash outflow evaluation using the discount rate r _i is performed using a function discretized with respect to i. Equation (2) allows the cumulative damage probability P (t), which is a continuous function, to be incorporated into the cash outflow assessment using the discount rate r _i .
[0036]
The t _use ^b _{i, j} and t _use ^e _{i, j} used for calculating the damage probability p ^ _i (x _j ) are the use start time of the part described in the part history database 3a, and the plant maintenance plan. x _j is calculated based on the replacement time of the part specified in _j . Consider for example, the plant maintenance plan x _j, if use start time of the component is 5 years ago, that is, the case cumulative usage time of the component at the time when the first-time regular inspection is performed is 5 years . In this case, the cumulative usage time t _use ^b _{1, j} of the part at the start of the first year is 5 years, and the cumulative usage time t _use ^e _{1, j} of the part at the end of the first year is 6 years. Also, for example, when a part is replaced in the third regular inspection and the part has not been replaced after that, the cumulative usage time t _use of the part at the start of the fourth year ^b _{4, j} is one year, and the cumulative use time t _use ^e _{4, j} of the part at the end of the fourth year is two years. In calculating t _use ^e _{i, j} and t _use ^b _{i, j} used for calculating the damage probability p ^ _i (x _j ), data described in the part history database 3a and the plant maintenance plan x _j Need to be referenced.
[0037]
Step S05:
The cash outflow COF _i (x _j ) in the i-th year when the parts are replaced according to the plant maintenance plan x _j is calculated. Cash outflow COF _i (x _j ) is expressed by the following formula:
[Formula 6]

Is calculated using Here, as described above, C ^ac is a damage cost that occurs when an accident that damages the part occurs, and C ^ex is a replacement cost necessary for replacement of the part. u _i (x _j ) is 1 when the plant maintenance plan x _j instructs the replacement of the part in the i-th year, and 0 when the replacement is instructed not to be performed. Is a function that takes
[0038]
The first term on the right-hand side of the equation (3), which is the product of the damage probability p ^ _i (x _j ) in year _i and the damage cost C ^ac , is the damage cashout generated by the accident that the part is damaged in year i. It is the expected value C _i ^ac (x _j ) of the flow.
[0039]
The second term on the right side of Equation (3), which is the product of the function u _i (x _j ) and the replacement cost C ^ex , is the replacement cash outflow C ^ex _i ( x _j ). The sum of the corrupted cash outflow expectation value C _i ^ac (x _j ) and the replacement cash out flow C ^ex _i (x _j ) is the cash out flow COF _i (x _j ) in the i-th year.
[0040]
Step S06:
The discounted cash outflow DCOF _i (x _j ) in the i-th year when the parts are replaced according to the plant maintenance plan x _j is calculated. DCOF _i (x _j ) is represented by the following formula:
[Expression 7]

Is calculated by
[0041]
The present value converted total cost PVC (x _j , k) obtained by converting the total cost required when the plant is operated up to the k-th year according to the plant maintenance plan x _j is the DCOF _i from the first year to the k-th year. (X _j )
[Equation 8]

It is.
[0042]
FIG. 4 illustrates the present value converted total cost PVC (x _j , k). The present value converted total cost PVC (x _j , k) increases monotonously with respect to k. As the cumulative usage time of a part increases, the damage probability of the part also increases. Therefore, if the part is not replaced, the increase in the present value conversion total cost PVC (x _j , k) is generally It becomes steep with the increase.
[0043]
On the other hand, when parts are replaced, the present value converted total cost PVC (x _j , k) increases in a stepped manner. However, after the part is replaced, the damage probability of the part is reduced, so that the increase in the present value converted total cost PVC (x _j , k) is reduced. Roughly speaking, it is economically advantageous to replace parts when the increase in the present value conversion total cost PVC that occurs because parts are not replaced exceeds the part replacement cost. It is. On the other hand, if the increase in the present value conversion total cost PVC that occurs because the parts are not replaced is less than the parts replacement cost, it is economically advantageous that the parts are not replaced. .
[0044]
Step S07:
As shown in FIG. 1, a present value converted total cost PVC (x _j , Y) obtained by converting a total cost required until the plant is discarded into a present value is calculated, and further, a present value converted total cost is calculated. The net present value NPV (x _j ) of the plant maintenance plan x _j is calculated using PVC (x _j , Y). The present value converted total cost PVC (x _j , Y) is
[Equation 9]

Is calculated by The net present value NPV (x _j ) is a value indicating how much profit is obtained by executing the plant maintenance plan x _j compared to the plant maintenance plan x ₀ in which no parts are replaced.
[Expression 10]

Given in. The net present value NPV (x _j ) of the plant maintenance plan x ₀ is 0.
[0045]
Step S08:
Among the plant maintenance plan _x 0 ~x _m, net present value NPV _{(x j)} is having the highest is determined as the optimum plant maintenance plan ^{x opt.} In other words, the optimal plant maintenance plan x ^opt is a plant maintenance plan in which the present value conversion total cost PVC (x _j , Y) is the lowest. The determined optimum plant maintenance plan x ^opt is displayed on the display device 2. The displayed optimal plant maintenance plan x ^opt is made available to the user.
[0046]
As described above, in the present embodiment, the cash outflow COF _i (x _j ) generated in the i-th year is converted into the present value using the discount rate r _i and then the plant maintenance plan x Evaluation of the suitability of _j is performed. As a result, it is possible to further optimize the maintenance plan by more appropriately considering the economics of plant operation.
[0047]
【The invention's effect】
The present invention provides a plant maintenance optimization program, a plant maintenance optimization system, and a plant maintenance plan creation method capable of further optimizing a maintenance plan in consideration of the economical efficiency of plant operation. The
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of a plant maintenance optimization program according to the present invention.
FIG. 2 shows an embodiment of a plant maintenance optimization system according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the contents of a plant maintenance plan to be created.
FIG. 4 shows a present value converted total cost PVC.
[Explanation of symbols]
1: Input device 2: Display device 3: Storage device 3a: Parts history database 3b: Cumulative failure probability database 3c: Cost database 3d: Plant maintenance optimization program 4: Arithmetic device 10: Plant maintenance optimization system

Claims (6)

(A) creating a maintenance plan that defines when a part of the plant is to be replaced;
(B) Cash outflow COF which is a cost generated in relation to the part during the i-th period among the first to Y-periods determined by dividing the target period for which the maintenance plan is created calculating _i for each of the first to Y periods based on the maintenance plan;
( C) Based on the cash outflow COF _i and the discount rate (discount rate) ri of the _i period, the present value conversion corresponding to the present value of the total cost associated with the parts in the target period a program Ru to execute the steps in a computer to calculate the total cost PVC,
The cash outflow COF _i includes a term indicating a parts replacement cash outflow C _i ^ex that is a cost generated by replacing the part during the i period ;
The present value conversion total cost PVC is expressed by the following formula:

Calculated by <br/> plant maintenance optimization program. In the plant maintenance optimization program according to claim 1,
The step (b)
(D) calculating a failure probability p ^ (i) at which the part breaks in the i-th period for each of the first to Y-th periods;
(E) multiplying the damage cost C ^ac caused by the occurrence of an accident that damages the part and the damage probability p ^ _i to calculate a damage cash outflow expected value C _i ^ac ;
(F) a plant that includes, for each of the first to Y periods, a step of calculating a sum of the damaged cash outflow expected value C _i ^ac and the replacement cost C _i ^ex as the cash out flow COF _i Maintenance optimization program. In the plant maintenance optimization program according to claim 2 ,
The failure probability p ^ _i is the cumulative failure probability of the component may be damaged when using said component by a time t as P (t), the following formula:
_{^{p ^ i = P (t use}} e i) -P (t use b i),
t _{use b ^i:} the at the start of the i period, the component accumulated use time t _{use e ^i:} at the end of the i-th period, the plant maintenance optimization is calculated using the cumulative usage time of the component program. In the plant maintenance optimization program according to claim 1, the maintenance plan is plural,
The present value converted total cost PVC is calculated for each of the maintenance plans,
The plant maintenance optimization program is
(G) A plant maintenance optimization program that selects one of the maintenance plans as an optimum maintenance plan based on the present value converted total cost PVC, and further causes the computer to execute a step of outputting the optimum maintenance plan. An input device;
An arithmetic unit,
The input device receives operation data and discount rate data related to plant operation,
The arithmetic unit is:
(H) determining a plan creation target period according to the operational data;
(I) determining a discount rate r _i of an i-th period among first to Y periods determined by dividing the plan creation target period based on the discount rate data;
(J) a step of defining a maintenance plan that defines a time for replacing a part included in the plant for the plan creation target period;
(K) calculating a cash outflow COF _i that is a cost generated in association with the component in the _i- th period for each of the first to Y-periods based on the maintenance plan;
( L) Based on the discount rate r _i and the cash outflow COF _i , a present value converted total cost PVC corresponding to the present value of the total cost generated in relation to the parts in the planning target period is calculated. and a step of running,
The cash outflow COF _i includes a term indicating a parts replacement cash outflow C _i ^ex that is a cost generated by replacing the part during the i period ;
The present value conversion total cost PVC is expressed by the following formula:

Calculated by <br/> plant maintenance optimization system. (M) a step of determining a plurality of maintenance plans for replacing parts included in the plant so as to be different from each other;
(N) In the target period for which the maintenance plan is to be created, the present value converted total cost PVC corresponding to the present value of the total cost generated in relation to the parts when the maintenance plan is adopted is Calculating for each, and
(O) based on the present value converted total cost PVC, selecting one of the maintenance plans as an optimal maintenance plan,
The step (n) includes
(P) Cash outflow COF _i which is a cost generated in relation to the component during the i-th period among the 1st to Y-th periods determined by dividing the target period, Calculating for each of the Y periods based on the maintenance plan;
(Q) the based on the discount rate r _i of the cash outflow COF _i and the i-th period, viewed including the steps of calculating the present value terms total cost PVC,
The cash outflow COF _i includes a term indicating a component replacement cash outflow C _i ^ex , which is a cost generated by replacing the component during the i-th period ,
The present value conversion total cost PVC is expressed by the following formula:

<br/> plant maintenance planning method is calculated by.

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