化学工学会 第40回秋季大会 プロセス産業の生産現場情報化の動向 2008年9月24日 大坂システム計画株式会社 大坂 宏 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 1 自己紹介 Page 2 大坂 宏 （おおさか ひろし） 秋田県生まれ。 石油精製エンジニア、産業用リアルタイムシステム構築のシステムエンジニアを 経て、1992年に独立。 現在は国内外のプロセス産業を中心に各種生産情報システム、制御システム の導入コンサルティング、計画・設計およびプロジェクトマネジメント業務に従事。 化学工学会正会員 プロジェクトマネジメント学会正会員 日本学術振興会プロセスシステム工学第143委員会会員 MESA International会員 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 2 提供サービス Page 3 弊社は石油精製・石油化学を中心とするプロセス産業を対象に、システムエンジニア リング技術とプロセスエンジニアリング技術をベースとしたエンジニアリングサービス を提供します。 【対象領域】 【提供サービス】 生産管理システム 操業管理システム 製造実行システム(MES) リアルタイム性能管理(RPM) システム導入コンサルテーション システム化計画、FS支援 システム設計、システム構築 最新技術情報の調査・評価 社員教育セミナーの企画・運営 石油・石油化学関連の製造プロセス プロセス産業の高度制御 プロセス産業の監視システム プロセス産業の制御システム プロセス検討支援 プロセス設計 制御設計 シミュレーションモデル構築支援 プロセスシミュレータセミナーの企画 各種ITプロジェクト - SI・ソリューションプロジェクト - アプリケーション開発プロジェクト - ネットワーク構築プロジェクトなど プロジェクト管理業務全般 RFP、提案書作成支援 プロジェクト管理コンサルテーション © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 3 Page 4 1. 生産現場情報化の現状 2. 操業情報統合の動向 3. 情報技術の動向 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 4 生産現場情報化の対象領域 Page 5 装置ライフサイクル軸 研究開発 エンジニアリングITの領域 設計 建設 サプライチェーン軸 調達 生産 物流 営業・ｻｰﾋﾞｽ 生産現場の情報化領域 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 5 プロセス産業の生産設備（石油・ガス産業） Page 6 Production Facilities Natural Gas Onshore Production Facilities Crude Oil Offshore Production Facilities Upstream Pipeline Oil & Gas Terminal Export Oil & Gas LNG Plant Sales Gas C2, C3, … Gas Plant Oil Refinery Fuels Lubricants Petrochemical Synthetics Plastics Downstream © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 6 プロセス産業における生産現場情報化の歴史 年代 1980 前半 1990 制御システム 2000 情報技術全般 DCS, PLC 高度制御 LAS OA パソコン/ワークステーション FA, CIM ゲートウェイ トレーニングシミュレータ プロセスヒストリアン 品質管理LIMS RDBMS LAN クライアント/サーバ スプレッドシート SCADA/HMI 非定常運転自動化 スケジューラ ERPパッケージ 製造実行システムMES 設備管理CMMS ドキュメント管理システム データ・ウェアハウス インターネット 電子メール OPCインタフェース フィールドネットワーク S88 SCM プラント資産管理PAM 安全管理システム 高速ネットワーク KM, BI, EAI XML アラーム管理 ダッシュボード 共通データモデル 操業データの標準化 Web Service 無線LAN, RFID SOA 後半 前半 生産現場の情報システム Page 7 後半 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 7 生産現場の情報システム利用状況 Page 8 情報化のレベルは業界と企業 規模によってかなり差がある。 海外の20以上の業種の135社 を対象に実施した生産現場情 報化アンケートの中で、生産現 場で実際に使用しているシス テムについて質問した。 スプレッドシート、ERP、ドキュ メント管理、労務管理、設備管 理の利用の回答が上位を占め ている。 (2006 MESA International) © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 8 プロセス産業（石油・化学） 生産現場の情報システム 操業管理機能 生産計画 製造指示 運転支援 プラント情報・ 生産実績管理 品質管理 情報システム 操業管理機能 情報システム 設備保全管理 設備診断支援システム 設備保全管理システム(CMMS) プラント資産管理 (PAM) 機器状態監視システム 信頼性管理システム LP 生産スケジューラ 非定常運転支援 アラーム管理システム コントローラ性能評価 電子運転日報 OPCインタフェース プロセスヒストリアン SCADA/HMI データリコンシレーション 生産実績管理システム ラボオートメーション (LAS) ラボ情報管理システム (LIMS) クロマトグラフデータシステム 統計的品質管理 (SQC) Page 9 文書管理 電子文書管理システム (EDMS) 図面管理システム (ＣＡＤＤ) 安全管理 入退管理システム 安全管理システム 化学物質安全性データシート 環境管理 連続排出監視システム 環境汚染物質排出・移動登録 省エネルギー管理システム 温暖化ガス排出量管理システム © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 9 典型的な情報システムと操業情報の流れ (製油所の例) Page 10 CBM: Condition-based Maintenance DCS: Distributed Control System PLC: Programmable Logic Controller SCADA: Supervisory Control & Data Acquisition 生産計画 計画層 ERP 生産実績情報 在庫情報 生産計画情報 保全コスト 資産データ 実行層 生産 スケジューラ 生産実績 管理システム 製造指示情報 設備保全 管理システム 装置・機器性能データ 製造実績情報 保全・検査記録 マニュアル、図面 CBMデータ 品質データ プロセスヒストリアン 運転データ 文書管理 システム SOP 規格書 ラボ情報 管理システム 分析データ 制御層 プロセス制御システム (DCS / PLC / SCADA) 電気システム ラボ © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 10 【事例】 海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入 Page 11 オマーン国 ソハール製油所建設プロジェクト グラスルーツ製油所 • CDU: 116,400 BPSD • RFCC: 75,260 BPSD プロジェクトスケジュール • FEED 2000 • EPC 2002-2006 役務範囲 • ベンダー選定 • 情報ネットワークの構築 • ICIMSの設計・調達・構築・試運転 • ICIMSへのデータ・ローディング http://www.src.co.om © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 11 【事例】 海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入 Page 12 ICIMS (Integrated Control and Information Management System) 制御システムと情報システムの垂直統合 Business Information Management System (BIMS) BIMS Information Network BIMS ERP ビジネス情報管理システム TIMS CMMS 設備保全管理システム EDMS 電子文書管理システム CAE Computer Aided Engineering CADD CADD System PPSS 生産計画スケジューラ RTIS プロセスヒストリアン LIMS ラボ情報管理システム Servers Technical Information Management System (TIMS) CAE CADD EDMS CMMS PCIMS Plant Control and Information Management System (PCIMS) RTIS LIMS PC Clients and Printers PPSS Information Network DCS Plant Facilities © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 12 【事例】 海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入 Page 13 操業データの垂直統合 BIMS Business Information Management System ERP System (BIMS) - Material Management - Finance - Supply Chain - Human Resource ICIMS Integrated Control and Information Management System Historical Reporting (RTIS) RTIS Apps Plant Status Monitoring (RTIS) Maintenance (CMMS) Process Management (RTIS) Plant Performance Monitoring (RTIS) Documentation (EDMS) CAD / CAE Laboratory Information (LIMS) Process Historian (RTIS) Planning (PMS) Training Simulator (OTS) SCheduling (PMS) Burner Management System Process Control DCS Truck Automation Loading System Gas Turbine Control Shutdown System (ESD) MOV Control System Fire & Gas Detection Machine Condition Monitoring Analyzer Management (AMDAS) Motor Control Center (MCC) Tank Gauging (TGS) Metering Station Field Device (AI / DI) Laboratory Analyzer Weather Monitoring System Field Device (AO / DO) Anti-Surge Control © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 13 【事例】 海外プロジェクトにおけるプラント情報システム導入 Page 14 ICIMSへのデータ・ローディング エンジニアリングデータをシステムに注入する作業 プロジェクト開始 システム マスタデータの 洗い出し データ生成 プロセス ヒストリアン 作業工程設計 LIMS ツール開発 データ収集 • DCSタグ • 計算タグ、計算式 • マニュアル入力タグ • LIMSタグ • サンプルマスタ • 試験マスタ • 分析機器マスタ CMMS • 設備・機器マスタ • スペアパーツ在庫 • 購買情報 • 予防保全データ EDMS • 文書ファイル • メタデータ • CMMSリンク情報 データ注入 運用開始 対象データ © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 14 Page 15 1. 生産現場情報化の現状 2. 操業情報統合の動向 3. 情報技術の動向 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 15 システム化と情報統合 Page 16 装置ライフサイクル軸およびサプライ チェーン軸に沿った情報統合の拡大 装置ライフサイクル軸 研究開発 設 計 建 設 サプライチェーン軸 調 達 生 産 物 流 営業 サービス 生産領域のシステム化と情報統合のトレンド システム化の対象 運転・制御 情報統合 個別 システム 品 質 設備保全 環境・安全 ベンダー間 統合 垂直統合 ERP/MES/PCS 企業間 統合 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 16 操業情報統合（工場内 – 生産管理/品質管理） 受注 システム 生産実績情報 在庫情報 生産計画 ERP 生産計画情報 出荷オーダ スケジュー リング 生産計画情報 装置・機器性能データ 製造実績情報 生産実績情報 在庫情報 生産実績 管理システム プロセス ヒストリアン 製造指示情報 設定値 各種 パッケージ システム Page 17 DCS ｵﾝｻｲﾄ設備 最適化 高度制御 運転データ 入出荷データ 在庫データ 品質データ ラボ情報 管理システム 分析データ ラボ 入出荷 システム DCS ｵﾌｻｲﾄ設備 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 17 操業情報統合（工場内 - 設備保全管理） Page 18 機器性能 監視 プロセスデータ ラボ情報 管理システム 腐食環境 リアルタイム データベース CBMデータ 稼動状況 CBMデータ (pH) 油分析 水質 プロセスデータ モータデータ 分析計監視 システム 腐食監視 システム 分析計状態 分析計 RBI、RCM 設備保全 管理システム 信頼性管理 保全作業要求 腐食率 回転機監視 診断システム 振動 検査履歴 肉厚管理 システム 検査管理 システム 肉厚 回転機 保護システム 腐食率 腐食センサ CAD システム 保全・検査記録 マニュアル、図面 保全コスト 資産データ 保全作業要求 DCS 文書管理 システム ERP 振動 プロセス データ MCC 振動センサ 肉厚センサ © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 18 操業情報統合（企業内 – 他部門） 生産実績 在庫データ 本社や統括部門による 操業情報の共有 運転データ 安全データ Page 19 SCM部門 ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ センター 生産実行計画の変更 スペシャリストによる プラントの運転状況、装置性能監視 安全統括 事故故障やヒヤリハットの早期把握と 各工場への対策徹底 環境統括 環境コンプライアンスの徹底 温暖化ガス排出量管理の徹底 設備保全 統括 保全予算管理の徹底 生産統括 収益管理 操業情報 工場 工場 工場 環境データ 保全データ 収益改善 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 19 操業情報統合（ベンダ間） Page 20 運転データ プロセス ライセンサ 運転データ ｴﾝｼﾞﾆｱﾘﾝｸﾞ 会社 運転データ 機器 ベンダ 在庫データ 資材 納入業者 VMI (Vendor Managed Inventory) 納入業者に添加剤や触媒の在庫管理 ｴﾈﾙｷﾞｰ 供給業者 供給用役使用量の管理 ライセンスプロセスの性能監視サービス プラント建設後の運転状況、装置性能 監視 遠隔機器診断サービス コンプレッサなどの重要機器の診断 操業情報 工場 運転データ 用役使用量 回線状況 ﾈｯﾄﾜｰｸ 業者 ネットワーク・ファイアウォール遠隔監視 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 20 操業情報統合（企業間） Page 21 運転データ 品質データ 操業データ 操業情報 A工場 情報の流れ 操業情報 原料 製品 用役 B工場 操業情報 原料 製品 用役 C工場 モノの流れ 安全・安定な工場間操業に必要な情報を共有化するとと もに、工場間の最適、かつフレキシブル操業を実現する © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 21 【事例】 企業間情報統合 Page 22 情報公開制限にため削除 RINGIII事例 コンビナート副生成物・水素統合生成技術開発 コンビナート水素供給統合運営管理システム © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 22 Page 23 1. 生産現場情報化の現状 2. 操業情報統合の動向 3. 情報技術の動向 - 製造実行システムMES - ダッシュボード - 操業データの標準化 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 23 注目されている情報技術 Page 24 生産現場情報化への要求 背景 サプライチェーンからの圧力 値下げ圧力 市場の国際化 法規制の強化 安全への要求 企業の対応 サプライチェーンへのチャレンジ 生産の可視化要求 コスト削減 コンプライアンスの徹底 業務プロセス、組織、ツールのバランス 変化に柔軟な情報システム 生産現場と企業活動との情報統合 生産現場の可視化 リアルタイム性能管理 運転と設備の最適化 コンプライアンス耐える情報システム データ品質の確保 生産現場ITおよびサービス 製造実行システムMES ダッシュボード 各種操業データの標準化 データモデル SOA © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 24 プロセス産業の製造実行システムMESの特徴 Page 25 • プロセス産業ではMESという用語は馴染まない 組立加工産業に比べて、プロセス産業のMESはERPなどの上位システム との連携度が低い プロセス産業用には、半導体業界や医薬業界に見られる統合型MESパッ ケージは存在しない 部品型MESパッケージの組み合わせでMESを構築する • • 導入の狙いは操業データの有効活用による生産コストの低減 主な機能はプラント情報管理、品質管理、設備保全管理、文書管理など • • • 計画層 (SCM/ERP) 生産計画 生産実績 実行層 (MES) 製造指示 運転データ 制御層 (PCS) © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 25 製造実行システムMESの動向 Page 26 強化された機能 プロセスデータの有効活用に着目 プロセス改善のためのデータ分析ツール S95への適応 製造オペレーション管理を中心にS95への適合が増加 モバイル環境 携帯情報端末を使ったデータ入力とデータ表示対応が増加 対応データベース OracleとSQL Server対応 APP開発基盤 データ連携はXMLが標準となり、他MESパッケージとのデー タ交換が可能 システム構成 C/S型からWeb対応に移行 言語 マルチ言語、2バイト言語対応増加 引用: Logica MES Product Survey 2007/2008 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 26 海外におけるMESを取り巻く団体 コンサルタント会社 調査会社 標準化団体・MES普及団体 Page 27 ITベンダ © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 27 ダッシュボード導入計画 Page 28 今後1年以内に購入したい生産現場の情報システムについて質問したとこ ろ、ダッシュボードの購入をあげている回答者は全体の1/3を占め、トップに ランクされている。 (2006 MESA International) © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 28 ダッシュボードの製品ポジショニング Page 29 実行系・基幹業務系 本社系 SCM/ERP 製造実行システム MES 工場系 プロセス制御システム PCS 情報系・支援系 経営層向け ﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞﾂｰﾙ 経営ﾀﾞｯｼｭﾎﾞｰﾄﾞ ｽｺｱｶｰﾄﾞ 分析ツール BI DWH ﾃﾞｰﾀﾏｲﾆﾝｸﾞ OLAP ﾚﾎﾟｰﾃｨﾝｸﾞ ﾂｰﾙ ﾀﾞｯｼｭﾎﾞｰﾄﾞ 対象領域 工場中心＋本社 対象ｼｽﾃﾑ 実行系・基幹業務系ｼｽﾃﾑ群 対象データ 運転から経営までの全ﾃﾞｰﾀ 管理対象 1. どうなっているか 2. 何が起きたか ﾘｱﾙﾀｲﾑ性 高い ﾕｰｻﾞ 全従業員 EUC あらかじめ設計して画面を構築 ﾚﾎﾟｰﾄ形式 ビジュアル © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 29 現状の操業情報の活用の問題点 キー情報発見 リアルタイム 可視化 Page 30 データ分析 パフォーマンス 管理 リアルタイム 操業監視 散在する リアルタイム情報 品質データ ERP 保安・環境情報 生産計画情報 シミュレーション 運転履歴 文書情報 安全管理 運転データ 設備管理 プラント操業 システム © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. アクセスに制限 情報伝達の遅れ 遅い意思決定 業務系 システム 資料引用：Siemens 30 ダッシュボードにより操業情報を整理すると … キー情報発見 リアルタイム 可視化 リアルタイム情報の 関係付けと可視化 プラント操業 システム © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. データ分析 Page 31 パフォーマンス 管理 リアルタイム 操業監視 ダッシュボード 改善された意思決定 業務系 システム 資料引用：Siemens 31 ダッシュボートの構成 （Siemens社XHQの例） Page 32 ブラウザでの表示 •個人や部署のニーズにマッチ したユニークな画面 •豊富な情報量を、リアルタイ ムかつグラフィカルに表示 •ベストプラクティスツール 既存システムとの接続 •モデルとデータソースの関連付け 情報モデル •ナビゲーションを容易にするデータ構造化 •様々なサブシステムからのデータの相互の関連付け 1.異なるシステムからのデータを収集し統合できる。 2.製油所/工場全体の操業が一つのシステムで見え管理できる。 3.既存システムの価値を押し上げられる。 4.プロセス産業で培われたベストプラクティスを活用できる。 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 資料引用：Siemens 32 ダッシュボード構築の考え方 Page 33 ダッシュボードとして構築 多い 意思決定に寄与 ロールアップ 意味 ナレッジ KPI 情報 ドリルダウン データ 分析に寄与 少ない 小さい データ加工度 大きい © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 33 KPIに求められる特性 • • • • • • • • • • • Measurable Meaningful Reliable Reasonable Frequency Actionable Achievable Understandable Accountability / Ownership Contextual Historized Benchmarkable Page 34 測定できる 目的に沿って意味を持つ 信頼できる 適当な更新頻度である 行動に結び付けられる 達成できる 理解できる 説明責任/所有が明確 データ間の脈絡がある 履歴を記録できる べンチマーク可能 © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 34 ダッシュボードの画面展開の考え方（運転部門画面例） Page 35 ドリルダウン 原因の分析 問題の発掘 画面展開 統合化 KPI + 情報中心 表示内容 詳細化 データ中心 運転データ トレンド アラーム 品質データ 運転部門ダッシュボード 装置Aダッシュボード 装置フロー図 工事データ 機器データ 装置Bダッシュボード ロールアップ © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 35 【事例】 ダッシュボード Page 36 情報公開制限にため削除 出光興産 リアルタイム操業マネジメントシステム © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 36 Page 37 操業データの標準化 各企業は操業データのライフサイクルマネジメントに着目している。EPCを 通じて体系的に整理されたエンジニアリングデータをプラントの運転・保全 にスムーズに移行し、利用することを目的にデータ標準化とそれを使用した データモデルの構築に取り組んでいる。 データ標準化の対象 標準化規約 機器データ管理 ISO15926, IEEE61970/68 運転データインタフェース OPC 工場設備の構成 S88/S95 MESとビジネスシステム S95 機器のライフサイクル管理 ISO15926, MIMOSA データモデル 国際標準をベースとした操業データモデル 今後、SOAのベースコンポーネントとなる © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 37 Page 38 機器データ標準化の動き • • • • • • EPCデータの大半が操業データに利用される 機器数やスペアパーツは数万点に及ぶ 欧米を中心に機器データ標準化の動き ISO15926 + Reference Data Library (RDL) 大手ユーザ（Shell, Dow, DuPontなど） 標準化作業はエンジ会社から機器メーカに移行 機器データの生成とステークホルダの関係 プラントオーナ 1社 プラント建設時の 機器データ収集の変遷 CMMS出現前 CMMS出現後 (2000年頃) Î 仕様書 機器データ 標準化後 (今後) エンジ会社 仕様書 1 ∼ 6社 機器データ 機器メーカ Î エンジ会社 Î プラントオーナ 視 点 機器メーカ 100以下∼1000社超 機器データ 機器データ標準化後の効果 プラント オーナ プラント操業のためのデータ管理の効率化 ベンダデータの容易な取り込み エンジ会社 ベンダ、客先間の各種データ交換の効率化 機器メーカ 製品の電子カタログ化による販路拡大 資料提供：JGC © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 38 【事例】 BPの共通操業データモデルのアプローチ Page 39 背 景 BP RefiningのM&A (Mobil / Amoco / ARCO / Veba) 多様なIT資産 各サイトが独自のシステム構築 多様な情報構成 問 題 多様なITインフラ 企業の業務プロセス見直しの効果の可能 性を既存ITが阻害 対 応 すべてのサイトで共通の操業環境の構築 共通操業データモデル 共通のアプリケーション統合環境 共通のアプリケーション © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 39 【事例】 BPの操業データモデルのアプローチ Page 40 Data Model - mapping of Industry standards to requirements PISTEP / PIDX ISA-95 MIMOSA OPC ISO 14224 Plant Lifecycle Capability Engineering Procurement Construction Operations Spare Parts Lists Stores Inventory Materials Model Piping Specifications Material Master Catalogs Tool Catalogs Vendor Catalogs Bill of Material As-Installed Equip. Data Operations Procedures Alarm Configuration As-Operated Equip. Data Operating Envelopes Maintenance Procedures Job Plans As-Maintained Equip. Data Component Install. Data As-Operated Reliab. Data Equipment Model Vendor Contracts Engineering Contracts Eng. Capability Assess. Service Contracts Contracted Services Tracking Operator Unit Knowledge Trade Skills Register Root Cause Analysis Data Personnel Model Construction Schedule Shift Roster Daily Plans Stock Progressions Price Sets RCM/FMECA Analysis Data Work Requests TAR Plans PM Program Inspection Schedule Maintenance Roster Equipment Calibrations Equip. Capability Forecast Plans Model As-build P&ID's Hazop Minutes Tag/Monitoring Locations Process Data Tank Inventories Lab Results Bill of Lading Transfer Advices Operator Logs TAR Reports Fault Data w/ Op. Param. CBM Data / Exceptions Component Tracking Inspection Records Work Order History Work Permits Actuals Model Material Specifications Design Requirements Calculations Project P&ID's Purchase Requests Purchase Orders Invoices Crude Assays MSDS (Maintenance & Reliability) Material Reliability Data Model Part Reliability Data 資料引用：MIMOSA © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 40 【事例】 BPのデータモデルのアプローチ Page 41 OpenO&M Usage Scenario 1 – Application Integration User Access Portal Environment & Applications Applications Legacy Systems Controls Equipment & Devices Process Graphics Data Web Services OpenO&M Data Model Data Mgmt Data Interfaces Functions Web Service LIMS Historian Web Service Web Service Web Service SAP EAM etc… DCS PLC Web Service RDMS Ideally application provides OpenO&M compatible Web Service Valves, Equipment, Analysers, … © bp plc 2006 資料引用：MIMOSA © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 41 Page 42 ご清聴ありがとうございました © Copyright Osaka Systems Planning, Inc. 42
© Copyright 2024 Paperzz
