模拟装置、模拟程序及模拟方法与流程

1.本发明涉及一种通过配管供给压缩空气这样的流体的供给路径的模拟装置。


背景技术：

2.以往，具有如下技术：通过压力数据和基于模型的模拟，利用元启发式最佳化方法计算并输出压缩空气的泄漏场所候选及泄漏场所中的泄漏量(例如专利文献1)。
3.但是，现有技术是：通过多个节点连接将结构设备的输入输出关系表现为分支的设备模型，并通过模拟器诊断全部泄漏场所的组合。因此，无法一边变更压缩空气的供给路径，一边评价依赖于可变型的供给路径的避免损耗的效果。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2009
‑
259279号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.本发明的目的在于提供如下模拟装置，为了在工厂进行抑制损耗的压缩空气的jit供给，将通过可控制的开闭阀连接配管并使压缩空气的供给路径网格化作为前提，所述模拟装置通过模拟而事先评价并决定能够变更供给路径的网格型供给路径的最佳形状。
9.用于解决问题的手段
10.本发明的模拟装置具备：
11.网格计算部，其基于输入的网格粗细度来制作网格配管回路的模型即配管模型，该网格配管回路具有包含能够通过控制而进行开闭的多个电磁阀在内的多个阀、以及多个配管，所述多个配管的各配管将阀彼此连接从而将所述多个配管配置成网格状，供流体流入，所述网格计算部通过将制作出的所述配管模型与表示使用所述网格配管回路的工厂的模型的工厂布局模型组合来制作工厂模型，该工厂模型是具备所述网格配管回路的工厂的模型，并且是模拟对象的模型；构筑成本计算部，其计算所述工厂模型所示的所述工厂的构筑成本；生产成本计算部，其通过模拟所述工厂模型来计算所述工厂使用所述网格配管回路进行运转的运转成本；以及网格效果评价部，其基于所述构筑成本和所述运转成本，评价所述网格配管回路的效果。
12.发明的效果
13.根据本发明，可提供通过模拟而事先评价并决定能够变更供给路径的网格型供给路径的最佳形状的模拟装置。
附图说明
14.图1是实施方式1的图且是示出具备模拟对象的工厂的流体供给系统1000的图。
15.图2是实施方式1的图且是说明网格配管回路800中的供给路径的图。
16.图3是实施方式1的图且是示出模拟装置101的结构的框图。
17.图4是实施方式1的图且是示出网格布线部122所布线的4个网格配管回路的图。
18.图5是实施方式1的图且是示出向生产成本计算部140输入的生产投入计划和制程的图。
19.图6是实施方式1的图且是模拟装置101的时序图。
20.图7是实施方式1的图且是补充图6的流程图。
21.图8是实施方式2的图且是说明模拟装置102的动作的流程图。
22.图9是实施方式3的图且是示出模拟装置103的功能的框图。
23.图10是实施方式3的图且是说明模拟装置103的动作的流程图。
24.图11是实施方式3的图且是接着图10的流程图。
25.图12是实施方式4的图且是示出模拟装置104的动作的流程图。
26.图13是实施方式4的图且是接着图12的流程图。
27.图14是实施方式5的图且是示出模拟装置101、102的硬件结构的图。
28.图15是实施方式5的图且是示出模拟装置103、104的硬件结构的图。
29.图16是实施方式5的图且是补充硬件结构的图。
具体实施方式
30.以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。另外，各图中，针对相同或相当的部分标注相同的标号。在实施方式的说明中，针对相同或相当的部分适当省略或简化说明。
31.(1)以下，有时将生产设备表记为设备。生产设备是利用流体的利用设备。
32.(2)以下，作为流体而使用压缩空气。但是，流体不限于压缩空气，也可以是压缩空气以外的不活性气体或二氧化碳这样的气体。另外，流体也可以是液体。此外，流体也可以是粉体。
33.(3)以下，出现配管成本数据库133、配管数据库151b及设备数据库152b，但它们表记为配管成本db133、配管db151b及设备db152b。
34.(4)以下，在记载为阀时，只要没有另外说明，则是具有1个或4个那样的多个开闭阀且能够控制这些开闭阀的开闭的电磁阀。电磁阀是开闭阀。
35.实施方式1.
36.参照图1至图7，对实施方式1的模拟装置101进行说明。
37.＊＊＊结构的说明＊＊＊
38.图1示出具备模拟对象的工厂700的流体供给系统1000。在图1中，实线表示压缩空气的流动，虚线表示数据的流动。流体供给系统1000具备生产执行系统230、压缩机控制装置240、阀控制部250及工厂700。工厂700具有多个压缩机710、阀720、贮藏罐730、阀740及网格配管回路800。
39.＜网格配管回路800＞
40.网格配管回路800具有包含能够通过控制而进行开闭的多个阀801在内的多个阀、以及多个配管802。网格配管回路800的多个阀可以全部为电磁阀，也可以包含1个或多个手动阀。网格配管回路800通过多个配管802的各配管802将阀801彼此连接而将多个配管802配置成网格状，供流体流入。利用流体的多个利用设备810、810a、810b与多个配管802中的
不同的配管802分别连接。阀控制部250通过控制网格配管回路800具有的多个阀801而形成供给路径。
41.＜模拟的对象＞
42.成为模拟装置101的模拟的对象的是图1的工厂700。以下将成为模拟的对象的工厂700的模型称为工厂模型。
43.图2是对流体供给系统1000具有的网格配管回路800中的供给路径进行说明的图。图2的左上的图是网格配管回路800的比较例的循环型配管。在循环型的配管中，即便在设备a至设备d中仅设备c运转(接通)、且设备a、b、d停止(断开)的情况下，也需要向循环型配管的整个区域供给压缩空气。因此，在停止的设备a、b、d用的路径中也流动压缩空气，因此，也产生该部分的压缩空气的泄漏。
44.另一方面，在实施方式1的网格配管回路800中如以下所述。图2的左下图示意性示出网格配管回路800。网格配管回路800的16处的阀v通过配管802而连接。在图2的左下图中，设备a至设备d全部停止。图2的右上图示出设备c开始了运转的状态。在图2的右上图中，阀v1的阀v2方向为打开，阀v2的阀v3方向为打开，阀v3的阀v4方向为打开，形成实线所示的供给路径。在该情况下，相对于图2的左上的循环型配管，不向虚线所示的部分供给压缩空气，因此，相对于循环型配管，压缩空气的泄漏较少。图2的右下图示出设备b、c、d运转的状态。
45.在该图中，除了右上的状态之外，阀v4的阀v5方向成为打开，阀v5的阀v6方向成为打开，阀v5的阀v10方向和成为打开，阀v6的阀v7方向成为打开，阀v7的阀v8方向成为打开，阀v8的阀v9方向成为打开，因此，形成了实线所示的压缩空气的供给路径。在图2的右下图中，也不使用网格配管回路800中的虚线的配管。因此，相对于循环型配管，压缩空气的泄漏少。
46.模拟装置101对具备图2的网格配管回路800的工厂700进行模拟。模拟装置101能够对工厂700的构筑成本及运行成本进行模拟，评价各工厂模型的综合成本。
47.＜模拟装置101＞
48.图3是示出模拟装置101的结构的框图。模拟装置101具备模型管理部110、网格计算部120、构筑成本计算部130、生产成本计算部140、运行成本计算部150、削减效果计算部160及网格效果评价部170。
49.＜模型管理部110＞
50.以下对模型管理部110进行说明。模型管理部110具备工厂模型管理部111、成本模型制作部112、配管模型制作部113、工厂布局模型制作部114及设备模型制作部115。
51.＜工厂模型管理部111＞
52.工厂模型管理部111管理具备网格型配管的工厂模型。如后述的图4所示，工厂模型是通过模型来表现工厂的网格型配管、设备等的数据。工厂模型是将由后述的网格计算部120决定的工厂的网格型配管、设备等的配置、连接方式进行模型化而得到的数据。由于网格粗细度的不同，存在多个“工厂模型”。工厂模型用于网格效果评价。
53.工厂模型与工厂布局模型不同。工厂布局模型是生产设备、关联设备向工厂车间的配置(布局)的模型。
54.另一方面，如后述的图4所示，工厂模型是将工厂布局模型、配管模型等组合运转
的模拟对象的模型。工厂模型是不仅包含生产设备的配置而还包含配管及阀的配置等的模型。
55.＜成本模型制作部112＞
56.成本模型制作部112制作压缩空气成本模型。压缩空气成本模型是通过模型来表现压缩空气的成本的数据。压缩空气成本模型是用于将压缩空气的消耗量转换为成本的模型。压缩空气成本模型用于根据供给压缩空气所需的压缩机的电力来计算成本。
57.＜配管模型制作部113＞
58.配管模型制作部113制作配管模型。配管模型是通过模型来表现供给压缩空气的网格配管的数据。配管模型用于配管网格设计。配管模型是通过通常的cad(computer aided design：计算机辅助设计)等，将作为在对与压缩空气的消耗、供给关联的设备的配管设计中需要的信息的材质、形状(剖面、壁厚等)、接合部、开闭阀、压力计等模型化而得到的。
59.＜工厂布局模型制作部114＞
60.工厂布局模型制作部114制作工厂布局模型。工厂布局模型是通过模型来表现工厂布局的数据。工厂布局模型用于配管网格设计。工厂布局模型是通过通常的cad等将设置与压缩空气配管连接的生产设备、关联设备的工厂车间模型化得到的模型。
61.＜设备模型制作部115＞
62.设备模型制作部115制作设备模型。设备模型是通过模型来表现设备的压缩空气消耗的模型。设备模型用于配管网格设计及生产模拟。设备模型是将与设备的动作模式(停止、运转、休止等)相应的压缩空气的消耗模型化而得到的。这里，动作模式在生产投入计划、生产制程中被决定。需要满足压缩空气消耗量的规格的配管的配置布线。
63.＜网格计算部120＞
64.网格计算部120具备网格粗细度调整部121和网格布线部122。网格计算部120制作配管模型。配管模型是如下的网格配管回路的模型：具有包含能够通过控制而进行开闭的多个电磁阀在内的多个阀、以及多个配管，通过多个配管的各配管将阀彼此连接而将多个配管配置成网格状，供流体流入。网格计算部120基于所输入的网格粗细度来制作配管模型。网格计算部120通过组合所制作的配管模型与表示使用网格配管回路的工厂的模型的工厂布局模型，来制作工厂模型。工厂模型是具备网格配管回路的工厂的模型，是模拟对象的模型。
65.＜网格粗细度调整部121＞
66.网格粗细度调整部121以能够将网格的粗细度粒度指示为任意的粗细度或者自动地设定为具有多个宽度的粒度的方式改变设定。网格粗细度调整部121以从导入成本小且效果小的“粗细度大”到相反的“粗细度小”的方式改变网格的粒度。分支间(配管与配管之间)有时仅仅是接合件，也有时是开闭阀。网格粗细度调整部121使用工厂布局模型、设备模型、配管模型的信息及网格粗细度信息，向网格布线部122发出指示。
67.＜网格布线部122＞
68.网格布线部122自动地对网格配管进行布线。网格布线部122根据网格粗细度设定，自动地对网格配管进行布线。从网格粗细度调整部121接受开闭阀设定信息。
69.图4示出由网格布线部122布线的4个网格配管回路。
70.(1)图4的左上示出在网格粗细度为零的情况下由网格布线部122形成为循环型的配管回路。
71.(2)图4的左下示出在网格粗细度为“粗”的情况下由网格布线部122利用3＊3的网格形成的配管回路。
72.(3)图4的右上示出在网格粗细度为“中”的情况下由网格布线部122利用4＊4的网格形成的配管回路。
73.(4)图4的右下示出在网格粗细度为“细”的情况下由网格布线部122利用6＊6的网格形成的配管回路。
74.将配管彼此的交点称为节点。在若干个节点设置能够控制的阀。网格布线部122将网格的粗细度(阀的配置数)及阀的设置场所(布线路径)、阀的有无作为参数，来制作多个“工厂模型”。
75.＜构筑成本计算部130＞
76.构筑成本计算部130具备基线评价部131、配管成本计算部132及配管成本db133。构筑成本计算部130计算工厂模型所示的工厂的构筑成本。
77.＜基线评价部131＞
78.基线评价部131保持与后述的基线的配管的构筑成本相关的值。基线评价部131实施与对应于网格的粒度的1个或多个“工厂模型(后述)”对应的配管构筑成本和成为基线的工厂模型的配管构筑成本的比较。
79.＜配管成本计算部132＞
80.配管成本计算部132计算配管的构筑所需的成本。配管成本计算部132使用配管成本db133，计算工厂模型管理部111所保持的多个“工厂模型”的每个“工厂模型”的构筑成本。
81.＜配管成本db133＞
82.配管成本db133是具有配管构筑所需的成本的数据的数据库。配管成本db133是与配管的材质、壁厚、接合部、开闭阀设置这样的条件对应的成本的数据库。配管成本db133具有的数据例如是每单位长度的配管的成本及每个接合部的成本。
83.＜生产成本计算部140＞
84.生产成本计算部140具备计划输入部141、制程输入部142及模拟执行部143。生产成本计算部140通过模拟工厂模型，计算工厂使用网格配管回路而运转的运转成本。
85.＜计划输入部141＞
86.计划输入部141输入所设想的典型的生产投入计划。关于生产投入计划，为了模拟对工厂设想的生产计划而设定典型的生产计划。例如，是在1日中将车辆设为500台这样的例子。
87.＜制程输入部142＞
88.制程输入部142输入每个设备的生产制程。按照设备等级而设定所设想的典型的生产制程。例如，在车身清洗时，是将压缩空气以每秒0.5立方米的速度喷射1分钟之后等待5分钟的时间这样的生产制程。
89.图5示出向生产成本计算部140输入的生产投入计划和制程。图5的上面的表表示生产投入计划，图5的下面的表表示制程。
90.＜模拟执行部143＞
91.模拟执行部143模拟生产，计算成本。模拟执行部143模拟生产，将模拟的结果交接给运行成本计算部150(后述)。模拟执行部143通过从运行成本计算部150接受由运行成本计算部150计算的成本，来计算在生产模拟中消耗的压缩空气的成本。模拟执行部143输入各工厂模型、生产计划、制程及“设备和配管的压缩空气消耗量”。模拟执行部143根据这些输入值，计算生产所需的成本并输出。模拟执行部143通过输出与各种输入值对应的解，来提供削减效果计算部160所需的信息。
92.＜运行成本计算部150＞
93.运行成本计算部150具备配管评价部151、设备评价部152及成本转换部153。运行成本计算部150针对在模拟执行部143模拟的生产中消耗的压缩空气，计算与该压缩空气对应的运行成本。
94.＜配管评价部151＞
95.配管评价部151具备配管计算部151a及配管db151b。配管评价部151将配管的压缩空气的消耗量转换为成本。配管评价部151根据模拟执行部143模拟的生产，计算配管所消耗(基于阀的开闭而引起的体积变化、泄漏)的压缩空气量和压缩机的电力，使用成本转换部153，计算压缩空气量成本。
96.＜设备评价部152＞
97.设备评价部152将设备的电力及压缩空气消耗量转换为成本。设备评价部152根据模拟执行部143模拟的生产，计算设备所消耗的电力和压缩空气量，使用成本转换部153来计算成本。
98.设备评价部152具备设备计算部152a及设备db152b。
99.＜成本转换部153＞
100.成本转换部153将压缩空气的消耗量转换为成本。成本转换部153基于成本模型制作部112的信息，将压缩空气的消耗量转换为成本。
101.＜削减效果计算部160＞
102.削减效果计算部160具备网格类型评价部161和基线评价部162。如后所述，削减效果计算部160计算基于基线与各网格类型的运行成本比较的损耗削减效果。
103.＜网格类型评价部161＞
104.网格类型评价部161针对多个网格型，分别评价损耗削减效果。网格类型评价部161针对改变了网格粗细度的多个“工厂模型”，将在模拟执行部143的生产模拟中得到的成本与基线评价部162计算出的基线进行比较，计算损耗削减效果。
105.＜基线评价部162＞
106.基线评价部162设定成为评价基准的基线的值。基线成为成本比较的基准。原则上，设想以往的配管、即将配管设为网格粗细度为零的循环配管(工厂布局模型等与其他的工厂模型相同)。但是，也可以通过用户的设定而任意地变更(例如，将网格粗细度“中”设为基线等)。
107.具体而言，基线评价部162从模型管理部110及生产成本计算部140接受不导入网格型配管的设定，由此设定成为评价基准的基线的值。
108.＜网格效果评价部170＞
109.网格效果评价部170基于构筑成本和运转成本，评价网格配管回路的效果。
110.网格效果评价部170评价网格的成本效益。网格效果评价部170根据与多个“工厂模型”相应的构筑成本计算部130的导入成本和削减效果计算部160的削减成本，评价网格的成本效益。网格效果评价部170的评价是针对网格粗细度输入的最优解的计算、或者每个工厂模型的roi(return on investment：投资报酬率)的计算、或者与投资额相应的最佳化。
111.＊＊＊动作的说明＊＊＊
112.图6是模拟装置101的时序图。
113.图7是补充图6的流程图。在图6中记入有图7的步骤编号。
114.以下，参照图6、图7对模拟装置101的动作进行说明。模拟装置101的动作相当于模拟方法。模拟装置101的动作相当于模拟程序的处理。
115.＜a：步骤s(1)＞
116.步骤s(1)是初始设定的步骤。
117.步骤s(1)由步骤s(2)、步骤s(3)、步骤s(4)及步骤s(5)构成。在步骤s(1)中，用户制作模型、数据库、要模拟的生产计划及制程作为事先准备。
118.在步骤s(2)中，用户使用模型管理部110来制作各模型信息。成本模型制作部112制作压缩空气成本模型。配管模型制作部113制作配管模型。工厂布局模型制作部114制作工厂布局模型。设备模型制作部115制作设备模型。
119.在步骤s(3)中，用户制作配管db151b、设备db152b。
120.在步骤s(4)中，用户制作构筑成本计算部130的配管成本db133。在步骤s(5)中，用户向生产成本计算部140的计划输入部141输入生产计划，向制程输入部142输入制程。
121.＜b：步骤s(6)＞
122.步骤s(6)是制作工厂模型的步骤。
123.步骤s(6)由步骤s(7)及步骤s(8)构成。在步骤s(6)中，通过“用户的输入”和多个粗细度的网格的配置布线，制作1个网格型配管工厂模型。
124.用户向网格粗细度调整部121输入网格的粗细度。网格粗细度的输入形式可以是用户选择粗、中、细这样的粗细度的方式，也可以是用户直接输入参数的数值的形式。
125.在步骤s(7)中，网格粗细度调整部121基于用户输入，决定粗细度的参数。网格布线部122按照粗细度的参数，实施网格配管的布线。此时，能够设定制约条件(根据投入预算、生产线特性，设定加粗意向或减细意向)。此外，网格布线部122根据工厂布局模型和配管回路，生成作为比较用的工厂模型的基线。
126.在步骤s(8)中，由工厂模型管理部111管理步骤s(7)的结果，即，对工厂布局模型添加了网格配管回路模型而得到的“工厂模型。
127.＜c：步骤s(9)＞
128.步骤s(9)是工厂模型的构筑成本的计算的步骤。
129.步骤s(9)由步骤s(10)构成。在步骤s(9)中，计算在步骤s(7)中生成的“工厂模型”及基线的各构筑费用。
130.在步骤s(10)中，构筑成本计算部130计算与工厂模型管理部111具有的“工厂模型”对应的构筑成本。
131.基线评价部131参照配管成本db133，计算工厂模型管理部111所管理的比较用的工厂模型即基线的构筑成本。配管成本计算部132参照配管成本db133，计算工厂模型管理部111所管理的工厂模型的构筑成本。
132.＜d：步骤s(11)＞
133.步骤s(11)是工厂模型的运行成本的计算的步骤。
134.步骤s(11)由步骤s(12)、步骤s(13)及步骤s(14)构成。在步骤s(11)中，在步骤s(12)至步骤s(14)中，计算与“工厂模型”对应的执行所设想的生产计划的情况下的运行成本。
135.在步骤s(12)中，模拟执行部143使用工厂模型管理部111具有的“工厂模型”、计划输入部141具有的生产计划、制程输入部142具有的制程，来模拟各设备和压缩空气配管网(通过开闭阀进行供给控制)的动作。
136.在步骤s(13)中，运行成本计算部150取得步骤s(12)的模拟结果，计算设备的消耗电力的成本、并且计算压缩空气的成本。具体而言，配管评价部151及设备评价部152从模拟执行部143取得模拟结果。配管评价部151参照配管db151b，根据模拟结果中的配管的压缩空气的消耗量和模拟结果中的压缩机的电力消耗量，计算与配管的压缩空气的消耗量相关的运行成本(以下为配管运行成本)。设备评价部152参照设备db152b，根据模拟结果中的设备所消耗的电力和模拟结果中的设备所使用的压缩空气，计算与设备相关的运行成本(以下为设备运行成本)。
137.在步骤s(14)中，模拟执行部143从配管评价部151取得配管评价部151计算出的配管运行成本，从设备评价部152取得设备评价部152计算出的设备运行成本。模拟执行部143计算与“工厂模型”对应的生产时的运行成本。
138.＜e：步骤s(15)＞
139.步骤s(15)是确认成本效益的步骤。
140.步骤s(15)由步骤s(16)、步骤s(17)及步骤s(18)构成。在步骤s(15)中，评价基于网格型配管的压缩空气的供给而得到的损耗削减效果。
141.在步骤s(16)中，基线评价部162保持基于在步骤s(7)中实施的基线用的“工厂模型”用的数据而在步骤s(14)中由模拟执行部143计算的运行成本。
142.在步骤s(17)中，网格类型评价部161从模拟执行部143取得与“工厂模型”对应的运行成本。此外，网格类型评价部161从基线评价部162取得在步骤s(16)中由基线评价部162保持的基线用的运行成本。网格类型评价部161比较从模拟执行部143取得的工厂模型的运行成本与从基线评价部162取得的基线用的运行成本。
143.在步骤s(18)中，网格效果评价部170基于步骤s(17)的“工厂模型的运行成本与基线用的运行成本”的比较结果和步骤s(10)的结果(工厂模型的构筑成本)，计算成本效益。作为成本效益的例子，网格效果评价部170例如计算出如下评价：投入200万日元构筑费用且估计100万日元/年的运行成本削减效果，因此能够在2年内回收。用户改变输入(网格粗细度)而得到多个结果。网格效果评价部170将多个结果(网格效果评价部170计算出的每个输入的成本效益)显示于后述的实施方式5的显示装置300。用户从显示装置300所显示的多个结果中，采用与1个网格粗细度对应的结果(网格效果评价部170计算出的评价结果)。
144.作为模拟装置101的模拟的其他利用例，具有以下的利用例。
145.生产成本计算部140针对由网格计算部120制作出的工厂模型，通过模拟，按照多个生产计划的每个生产计划来计算运转成本。网格效果评价部170对各个运转成本进行评价，提取最佳的运转成本的生产计划。
146.以下，是在压缩空气配管的施工后也能够利用模拟的具体例。
147.(1)在网格型配管的施工后，使用模拟装置101的模拟，评价针对多个生产计划方案的运行成本。通过该评价，能够制作制定成本最佳的生产计划的脚本。
148.(2)在存在多个达成接受订购的生产投入计划方案的情况下，使用模拟装置101。
149.(2.1)网格型配管工厂模型管理部保持所采用的1个“工厂模型”。
150.(2.2)向生产投入计划输入部输入多个计划方案。
151.(2.3)将(2.1)和(2.2)作为输入，实施步骤s(12)～步骤s(14)。这里，也可以将人工费及中间在库保管费等经费作为设备的运行成本的一部分来处理(在设备模型中设定)。
152.(2.4)选择成本最有利的计划方案。
153.＊＊＊实施方式1的效果＊＊＊
154.(1)以往，允许循环形状的供给路径中的压缩空气的泄漏损耗。
155.但是，模拟装置101将利用通过可控制的阀而连接的网格配管回路作为前提，通过设备及配管的模型，事先对依赖于网格形状的构筑费用及依赖于网格形状的损耗回避效果进行模拟。
156.因此，通过模拟装置101，能够决定应作为网格配管回路而采用的最佳的网格形状。
157.(2)此外，模拟装置101能够模拟与生产计划相应的压缩空气的jit(just in time：准时)供给效果。因此，能够实现以往难以进行定量评价的“依赖于生产计划的压缩空气的损耗量削减效果的事先的定量评价”。即，在制定生产计划时，能够得到“生产性和电力消耗”及“生产性和压缩空气消耗”这样的用于实现在工厂系统整体上最佳的运用的信息。
158.实施方式2.
159.参照图8对实施方式2的模拟装置102进行说明。
160.图8是对模拟装置102的动作进行说明的流程图。图8对应于图7。模拟装置102的结构与图3的模拟装置101相同。
161.在模拟装置102中，针对与网格计算部120自动生成的多个网格粗细度(计划1、计划2、
···
)对应的多个“工厂模型”，网格效果评价部170计算所推荐的最优解及与初始投资能力相应的roi，由此，在本模拟中构成的系统自动地推荐(提示)最优解。另外，在上述的实施方式1中，由人判断最优解。例如，计划1(网格为10级的第2个粗细度)是网格效果评价部170进行如下这样的计算：投入200万日元且削减效果为100万日元/年，因此能够在2年内回收。
162.图8是示出模拟装置102的动作的流程图。参照图8对模拟装置102的动作进行说明。模拟装置102的动作相当于模拟方法。模拟装置102的动作相当于模拟程序的处理。
163.在图8中，图7的步骤s13、步骤s16及步骤s27成为步骤s13
‑
2、步骤s16
‑
2及步骤s27
‑
2，初次以外与图7相同。
164.此外，模拟装置102也与模拟装置101同样地进行步骤s(1)至步骤s(18)的动作，但是对步骤s(1)至步骤s(18)中的处理内容不同的步骤进行说明。
165.＜步骤s(6)至s(8)＞
166.在步骤s(6)中，通过多个粗细度的网格的配置布线来制作多个网格型配管工厂模型。
167.在步骤s(7)中，在网格计算部120中，改变网格粗细度调整部121的参数，实施多个变形的配置布线。此时，能够设定制约条件(根据投入预算、生产线特性，设定加粗意向或键细意向)。此外，成为比较基础的“不是网格型的通常的循环型配管”的条件也被设定为基线用。
168.在步骤s(8)中，工厂模型管理部111将步骤s(7)的结果作为多个工厂模型而进行管理。
169.＜步骤s(6)、s(10)＞
170.在步骤s(9)中，分别计算与步骤s(7)的工厂模型对应的多个构筑费用(包含基线)。
171.在步骤s(10)中，构筑成本计算部130分别计算与工厂模型管理部111具有的多个工厂模型对应的成本。
172.＜步骤s(11)至s(14)＞
173.在步骤s(11)中，分别计算与多个“工厂模型”对应的执行了所设想的生产计划的情况下的运行成本。
174.在步骤s(12)中，生产成本计算部140使用工厂模型管理部111具有的多个工厂模型、计划输入部141、制程输入部142的数据，多次模拟各设备及压缩空气配管网的动作。
175.在步骤s(13)中，向运行成本计算部150输入步骤s(12)的结果，计算设备的消耗电力的成本以及压缩空气的成本(成本转换部153基于设备的压缩空气消耗量和配管的压缩空气消耗量而转换为成本)。
176.在步骤s(14)中，生产成本计算部140接受步骤s(13)的结果，计算与多个工厂模型对应的生产时的运行成本。
177.＜步骤s(15)至s(18)＞
178.在步骤s(15)中，评价通过网格型配管的压缩空气的供给而产生的损耗削减效果。
179.在步骤s(16)中，基线评价部162保持基于在步骤s(7)中实施的基线用的工厂模型的数据而在步骤s(14)中计算出的成本。
180.在步骤s(17)中，向网格类型评价部161输入与多个工厂模型对应的成本，与步骤s(16)的结果进行比较。
181.在步骤s(18)中，网格效果评价部170基于步骤s(17)的结果及步骤s(10)的结果，计算成本效益。例如，根据投入200万日元的构筑费用且估计100万日元/年的运行成本削减效果、因此能够在2年内回收这样的结果，系统(模拟装置102)推荐1个最优解。
182.＊＊＊实施方式2的效果＊＊＊
183.实施方式2的模拟装置102受理多个网格粗细度作为输入(步骤s13
‑
2)，输出每个网格粗细度的效果，自动地提示最优解(步骤s27
‑
2)。因此，能够迅速地得到每个网格粗细度的成本效果。
184.实施方式3.
185.参照图9至图11，对实施方式3的模拟装置103进行说明。在模拟装置103中，针对成
为最优解的网格粗细度筛选而利用人工智能。在后述的实施方式4的模拟装置104中，也针对成为最优解的网格粗细度的筛选而利用人工智能，但在模拟装置103中，人工智能按照每1个网格粗细度的输入来判断是否为最优解，在模拟装置104中，人工智能针对多个网格粗细度的输入而输出最优解。
186.＜结构的说明＞
187.图9是示出模拟装置103的功能结构的框图。模拟装置103相对于图3的模拟装置101，具备学习部180。学习部180与网格粗细度调整部121和网格效果评价部170连接。
188.学习部180为了使网格粗细度有效地收敛于最优解，不是随机地改变网格粗细度，而是取得网格效果评价部170的结果，进行反馈以调整网格粗细度。
189.学习部180不是利用“循环式网格搜索”，而是利用深度学习或元启发式的遗传算法作为有效的搜索方法。
190.图10及图11是示出模拟装置103的动作的流程图。图10的流程图对应于实施方式1的图7的流程图。参照图10及图11对模拟装置103的动作进行说明。模拟装置103的动作相当于模拟方法。模拟装置103的动作相当于模拟程序的处理。在图10中，图7的步骤s13及步骤s16成为步骤s13
‑
3、步骤s16
‑
3且步骤s28进入图11的步骤s29，除此以外与图7相同。
191.此外，模拟装置103也与模拟装置101同样地，进行图6所示的步骤s(1)至步骤s(18)的动作，但是对步骤s(1)至步骤s(18)中的处理内容不同的步骤进行说明。
192.在实施方式3中，步骤s(1)至步骤s(18)中的步骤s(6)、步骤s(18)这2个步骤不同。其他与实施方式1相同。以下，对步骤s(6)、步骤s(18)及图11进行说明。
193.在实施方式3的步骤s(6)中，根据1个粗细度，实施网格的配置布线，制作1个网格型配管工厂模型。
194.在步骤s(18)中，网格效果评价部170基于步骤s(17)的结果及步骤s(10)的结果，计算成本效益，提示要推荐的一个最优解。
195.说明图11。图10的步骤s28进入图11的步骤s29。
196.在步骤s29中，网格效果评价部170向学习部180输入在步骤s28中计算出的成本效益的计算结果。学习部180使用人工智能进行机器学习。
197.在步骤s30中，学习部180评价是否存在改善效果更高的网格形状方案。在不存在改善效果更高的网格形状方案的情况下，处理进入步骤s34，决定网格形状，此外，确定效果预想。在存在改善效果更高的网格形状方案的情况下，处理进入步骤s32。
198.在步骤s32中，学习部180计算一个改善效果更高的网格形状方案。
199.在步骤s33中，向网格粗细度调整部121输入计算结果。处理从步骤s33进入图10的步骤s13
‑
3。
200.＜基于学习部180的最优解提示方法＞
201.(1)学习部180评价是否存在改善效果比从网格效果评价部170输入的1个成本效益高的网格形状方案。
202.(2)如果不存在改善效果高的网格形状方案，则学习部180将来自网格效果评价部170的输入作为最优解来提示，如果存在改善效果高的网格形状方案，则将改善效果高的网格形状方案向1个网格粗细度调整部121输入。
203.(3)学习部180在将改善效果高的网格形状方案输入到1个网格粗细度调整部121
的情况下，重复进行上述的步骤s(6)以后的步骤。
204.＜学习部180的学习方法＞
205.学习部180在实施最优解提示之前事先进行学习。具体而言，学习部180在学习时取得通过实施实施方式1、2所示的处理而求出的多个成本效益，由此，学习最佳的网格粗细度的设定值。另外，该学习也可以在多个模拟装置中共同地实施。
206.＊＊＊实施方式3的效果＊＊＊
207.在实施方式3的模拟装置103中，由学习部180进行成为最优解的网格粗细度的筛选。因此，与以往的随机或依赖于经验的方法相比，能够以更少的次数或更短的时间达到最优解。
208.实施方式4.
209.参照图12及图13对实施方式4的模拟装置104进行说明。模拟装置104的结构与图9的模拟装置103相同。模拟装置104也具备学习部180。在模拟装置104中输入多个网格粗细度。
210.图12及图13是示出模拟装置104的动作的流程图。参照图12及图13对模拟装置104的动作进行说明。模拟装置104的动作相当于模拟方法。模拟装置104的动作相当于模拟程序的处理。
211.在图12中，图7的步骤s13、步骤s16及步骤s27成为步骤s13
‑
4、步骤s16
‑
4及步骤s27
‑
4，并且步骤s28进入图13的步骤s29，初次以外与图7相同。
212.图13与图11类似，图13中特有的步骤是步骤s30
‑
4、步骤s31
‑
4及步骤s32
‑
4。
213.模拟装置104也与模拟装置101同样地进行步骤s(1)至步骤s(18)的动作，但是对步骤s(1)至步骤s(18)中的处理内容不同的步骤进行说明。
214.以下，说明步骤s(1)至步骤s(18)中的处理内容不同的步骤和图13。
215.＜步骤s(6)至s(8)＞
216.在步骤s(6)中，通过多个粗细度的网格的配置布线，制作多个网格型配管工厂模型。
217.在步骤s(7)中，在网格计算部120中，改变网格粗细度调整部121的参数，实施多个变形的配置布线。此时，能够设定制约条件(根据配管设备导入所需的初始投入预算、生产线特性，设定加粗意向或减细意向)。此外，成为比较基础的“不是网格型的通常的循环型配管”的条件也被设定为基线用。
218.在步骤s(8)中，工厂模型管理部111将步骤s(7)的结果作为多个工厂模型来进行管理。
219.＜步骤s(9)、s(10)＞
220.在步骤s(9)中，分别计算与步骤s(7)的工厂模型对应的多个构筑费用(包含基线)。
221.在步骤s(10)中，构筑成本计算部130分别计算与工厂模型管理部111具有的多个工厂模型对应的成本。
222.＜步骤s(11)至s(14)＞
223.在步骤s(11)中，分别计算与多个工厂模型对应的执行了所设想的生产计划的情况下的运行成本。
224.在步骤s(12)中，生产成本计算部140使用网格型配管工厂模型管理部具有的多个工厂模型、计划输入部141、制程输入部142的数据，多次模拟各设备和压缩空气的配管网(通过开闭阀进行供给控制)的动作。
225.在步骤s(13)中，向运行成本计算部150输入步骤s(12)的结果，计算设备的消耗电力的成本以及计算压缩空气的成本(成本转换部153基于设备的压缩空气的消耗量和配管的压缩空气的消耗量，转换为成本)。
226.在步骤s(14)中，生产成本计算部140接受步骤s(13)的结果，计算与多个工厂模型对应的生产时的运行成本。
227.＜步骤s(15)至s(18)＞
228.在步骤s(15)中，评价通过网格型配管的压缩空气的供给而产生的损耗削减效果。
229.在步骤s(16)中，基线评价部162保持基于在步骤s(7)中实施的基线用的“工厂模型”用的数据而在步骤s(14)中计算出的成本。
230.在步骤s(17)中，将与多个“工厂模型”对应的成本向网格类型评价部161输入，与步骤s(16)的结果进行比较。
231.在步骤s(18)中，网格效果评价部170基于步骤s(17)的结果以及步骤s(10)的结果，计算成本效益，提示要推荐的多个最优解候选，交接给后述的学习部180。
232.说明图13。图12的步骤s28进入图13的步骤s29。
233.在步骤s29中，网格效果评价部170向学习部180输入在步骤s28中计算出的成本效益的计算结果。学习部180使用人工智能进行机器学习。
234.在步骤s30
‑
4中，学习部180将评价结果作为学习数据，学习改善效果高的网格形状方案。
235.在步骤s31
‑
4中，学习部180判定与停止条件是否一致。
236.这里，“停止条件”是指以下的条件1或条件2这样的条件。
237.条件1：网格粗细度变形的差为阈值以下这样的条件。
238.条件2：循环次数或循环时间超过阈值这样的条件。
239.在与条件1或条件2一致的情况下，学习部180的处理进入步骤s34。
240.在与“停止条件”不一致的情况下，处理进入步骤s32
‑
4。
241.在步骤s32
‑
4中，学习部180基于学习结果，选定多个改善效果高的网格形状方案。
242.在步骤s33中，学习部180向网格粗细度调整部121输入计算结果。
243.处理从步骤s33进入图12的步骤s13
‑
4。
244.＜学习部180的最优解提示方法＞
245.实施方式4的学习部180同时实施学习和最佳化提示。
246.(1)学习部180基于从网格效果评价部170输入的多个成本效益，学习成为改善效果高的网格形状方案的条件。
247.(2)学习部180实施停止条件判定，如果满足停止条件(s31
‑
4中的是)，则将当前的成本效益中的成本效益最高的网格形状方案设为最优解。如果不满足停止条件(s31
‑
4中的否)，则学习部180基于学习结果，选定多个改善效果更高的网格形状方案(s32)，并向网格粗细度调整部121输入。
248.(3)学习部180在将网格形状方案输入到1个网格粗细度调整部121的情况下，重复
进行上述步骤s(6)以后的步骤。
249.＊＊＊实施方式4的效果＊＊＊
250.在实施方式4的模拟装置104中，学习部180将多个网格粗细度作为对象，求出网格粗细度的最优解。因此，能够迅速地得到网格粗细度的最优解。
251.实施方式5.
252.实施方式5说明在实施方式1至实施方式4中说明的模拟装置101、102、103、104的硬件结构。
253.图14示出模拟装置101、102的硬件结构。
254.图15示出模拟装置103、104的硬件结构。
255.在图14中，处理器10不具有学习部180，但在图15中，处理器10具有学习部180。
256.＜模拟装置101＞
257.以下，以模拟装置101为例进行说明。模拟装置101是计算机。如图14所示，模拟装置101具备处理器10，并且，具备主存储装置20、辅助存储装置30、输入if40、输出if50及通信if60这样的其他的硬件。另外，if表示接口。处理器10经由信号线70而与其他硬件连接，对这些其他的硬件进行控制。
258.作为功能要素，模拟装置101具备模型管理部110、网格计算部120、构筑成本计算部130、生产成本计算部140、运行成本计算部150、削减效果计算部160及网格效果评价部170。
259.模型管理部110、网格计算部120、构筑成本计算部130、生产成本计算部140、运行成本计算部150、削减效果计算部160及网格效果评价部170的功能通过模拟程序101a来实现。
260.处理器10是执行模拟程序101a的装置。处理器10是进行运算处理的ic(integrated circuit：集成电路)。处理器10的具体例是cpu(central processing unit：中央处理单元)、dsp(digital signal processor：数字信号处理器)、gpu(graphics processing unit：图形处理器)。
261.主存储装置20的具体例是sram(static random access memory：静态随机存取存储器)，dram(dynamic random access memory：动态随机存取存储器)。主存储装置20保持处理器10的运算结果。
262.辅助存储装置30是非易失性地保管数据的存储装置。辅助存储装置30的具体例是hdd(hard disk drive：硬盘驱动器)。此外，辅助存储装置30也可以是sd(注册商标)、(secure digital：安全数字)存储卡、nand闪存、软盘、光盘、高密度盘、蓝光(注册商标)光盘、dvd(digital versatile disk：数字通用光盘)这样的可移动记录介质。辅助存储装置30存储有配管成本db133、配管db151b、设备db152b及模拟程序101a。
263.输入if40是连接有鼠标或键盘这样的输入装置200且从各装置输入数据的端口。
264.输出if50是连接有显示装置300或外部存储装置这样的各种设备且通过处理器10向各种设备输出数据的端口。
265.通信if60是用于供处理器10与其他装置进行通信的通信端口。
266.处理器10从辅助存储装置30将模拟程序101a加载到主存储装置20，从主存储装置20读入并执行模拟程序101a。在主存储装置20中，除了存储有模拟程序101a之外还存储有
os(operating system：操作系统)。处理器10一边执行os一边执行模拟程序101a。
267.模拟装置101也可以具备代替处理器10的多个处理器。这多个处理器分担模拟程序101a的执行。各个处理器与处理器10同样，是执行模拟程序101a的装置。由模拟程序101a利用、处理或输出的数据、信息、信号值及变量值被存储在主存储装置20、辅助存储装置30或者处理器10内的寄存器或高速缓冲存储器中。
268.模拟程序101a是使计算机执行将模型管理部110、网格计算部120、构筑成本计算部130、生产成本计算部140、运行成本计算部150、削减效果计算部160及网格效果评价部170的“部”替换为“处理”、“步骤”或“工序”的各处理、各步骤或各工序的程序。
269.此外，模拟检测方法是通过由作为计算机的模拟装置101执行模拟程序101a而进行的方法。
270.模拟程序101a可以存储于计算机可读取的记录介质来提供，也可以作为程序产品来提供。
271.模拟装置102的硬件结构也与上述的模拟装置101是同样的。此外，模拟装置103及模拟装置104的硬件结构也与上述的模拟装置101是同样的。另外，模拟装置103及模拟装置104除了具备模型管理部110、网格计算部120、构筑成本计算部130、生产成本计算部140、运行成本计算部150、削减效果计算部160及网格效果评价部170之外还具备学习部180。模型管理部110、网格计算部120、构筑成本计算部130、生产成本计算部140、运行成本计算部150、削减效果计算部160、网格效果评价部170及学习部180通过处理器10执行程序而实现。
272.＜硬件结构的补充＞
273.在图14、图15的模拟装置中，模拟装置的功能由软件实现，但模拟装置的功能也可以由硬件实现。
274.图16示出模拟装置101的功能由硬件实现的结构。图16的电子电路90是实现模型管理部110、网格计算部120、构筑成本计算部130、生产成本计算部140、运行成本计算部150、削减效果计算部160及网格效果评价部170、主存储装置20、辅助存储装置30、输入if40、输出if50及通信if60的功能的专用的电子电路。电子电路90与信号线91连接。具体而言，电子电路90是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、逻辑ic、ga、asic、或者fpga。ga是gate array(门阵列)的简称。asic是application specific integrated circuit(专用集成电路)的简称。fpga是field
‑
programmable gate array(现场可编程门阵列)的简称。模拟装置101的结构要素的功能可以由1个电子电路实现，也可以分散到多个电子电路中来实现。也可以是，模拟装置101的结构要素的一部分功能由电子电路实现，剩余的功能由软件实现。
275.处理器10和电子电路90分别也被称为处理线路。在模拟装置101中，可以是，模型管理部110、网格计算部120、构筑成本计算部130、生产成本计算部140、运行成本计算部150、削减效果计算部160及网格效果评价部170的功能由处理线路实现。或者，也可以是，模型管理部110、网格计算部120、构筑成本计算部130、生产成本计算部140、运行成本计算部150、削减效果计算部160及网格效果评价部170、主存储装置20、辅助存储装置30、输入if40、输出if50及通信if160的功能由处理线路实现。上述的图16的说明同样适用于模拟装置102、103及模拟装置104。
276.标号说明
277.10处理器，20主存储装置，30辅助存储装置，40输入if，50输出if，60通信if，70信号线，90电子电路，91信号线，101、102、103、104模拟装置，101b模拟程序，110模型管理部，111工厂模型管理部，112成本模型制作部，113配管模型制作部，114工厂布局模型制作部，115设备模型制作部，120网格计算部，121网格粗细度调整部，122网格布线部，130构筑成本计算部，131基线评价部，132配管成本计算部，133配管成本db，140生产成本计算部，141计划输入部，142制程输入部，143模拟执行部，150运行成本计算部，151配管评价部，151a配管计算部，151b配管db，152设备评价部，152a设备计算部，152b设备db，153成本转换部，160削减效果计算部，161网格类型评价部，162基线评价部，170网格效果评价部，180学习部，200输入装置，230生产执行系统，240压缩机控制装置，250阀控制部，300显示装置，700工厂，710压缩机，720阀，730贮藏罐，740阀，800网格配管回路，801阀，802配管，803压力传感器，1000流体供给系统。