工場建設プロジェクトにおける電気・計装・制御　　　　　　エンジニアリング支援

工場建設・新規プロセス立ち上げで、このような課題はありませんか

工場建設や新規プロセスの立ち上げプロジェクトにおいて、次のような課題が発生していませんか。
機械設計や建設設計の体制は整っている一方で、電気・計装・制御エンジニアが不在となり、プロジェクト推進に支障をきたしているケースが多く見られます。
特に計装エンジニアは母数が少なく、社内外での確保が難しい領域です。

・監視システムや制御システム（SCADA・PLC）を設計できるOT領域のベンダーが不在
・PFDやブロックフローをもとに、P&IDへ具体化する計装設計が困難
・受変電設備、ユーティリティ設備、プロセス設備を横断して、電気・計装・制御の技術検討ができるエンジニアが不在

工場建設では、受変電設備、空調・電気といった建築設備に加え、生産プロセスと関連する冷却塔・ボイラー・コンプレッサー・冷凍機などのユーティリティ設備、さらに生産の要となるプロセス設備が並行して計画されます。特に受変電設備では、プロセス機器の動力負荷を取りまとめ、工場全体の電力容量を整理した上で、設備容量や電源系統を検討する必要があります。
また、ユーティリティ設備は設計思想を持たずに進めると、リレー回路主体の制御で成立してしまう場合もあり、エネルギー監視インターフェースの不足や、プロセス設備との動作連動が困難になるケースがあります。合理的な工場建設を進めるためには、建築設備からプロセス設備までを横断し、電気・計装・制御の技術的知見をもって全体を整理できるエンジニアが必要です。

なぜ電気・計装・制御がプロジェクトのボトルネックになるのか

工場建設プロジェクトは、主に以下の3つのフェーズで構成されます。

・建築工事（建屋の建設）
・建築設備工事（空調・電気・ユーティリティ設備）
・プラント工事（機械・配管・電気・計装工事）

さらに、これらと並行してMES・ERPといったシステム設計も進行します。
本来、電気・計装・制御はプロセス設計の上流フェーズから試運転まで一貫して関与すべき領域ですが、実務では電気・計装・制御が別々に検討されたり、いずれかの専門エンジニアが不在となることで、重要な技術検討が抜け落ちることがあります。その結果、受変電容量、制御盤配置、I/O点数、監視システム、ケーブルルート、ユーティリティ設備との連携、運転方案、IT-OT間のデータ連携などが後工程で問題化し、設計変更や現場での調整が困難な原因となります。

制御システム全体を設計できる主体が不在

装置メーカーや盤メーカーは、それぞれの担当範囲においては高い専門性を持っています。

・装置メーカーは自社装置内の制御まで
・盤メーカーは制御盤単体の設計まで

といった範囲に留まり、工場全体の制御システム構成まで踏み込んだ提案は行われないケースが一般的です。
また、ゼネコンやエンジニアリング会社においても、制御システムの詳細構成やOT領域のデータ連携設計は専門外となることが多く、結果としてSCADA・PLC・監視システムの設計が後回しになることがあります。

計装設計（PFD・ブロックフローからP&IDへの具体化）を伴走するベンダーがいない

盤メーカーでは、PFDやブロックフローをもとにP&IDへ具体化するような、プロセスと計装を結びつける設計には対応していません。装置メーカーは自社装置の計装設計は行いますが、

・装置間のマテリアルハンドリング部
・装置同士のインターフェース
・全体としての計装整合
・共通ユーティリティとの取り合い

といった領域は対象外となるケースがあります。
そのため、プロセス全体を見ながら「どこで測るか」「どこで制御するか」「どこまで監視するか」を整理する計装設計者が必要になります。