JP2008293475A - Steel tapping frame arrangement planning device, method, and program, and computer readable storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、製鋼プロセスにおいて、出鋼納期を満足し、製品在庫を抑制して、精整工程の制約を満足するとともに、生産効率を向上することの可能な出鋼枠配置計画立案装置、方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。 The present invention relates to a steel production frame layout planning apparatus and method capable of satisfying a steel delivery date, suppressing a product inventory, satisfying a restriction of a refining process and improving production efficiency in a steelmaking process. The present invention relates to a program and a computer-readable storage medium.
鉄鋼製造業では、製品の規格やサイズ等が極めて多岐に渡る上、顧客側の製品使用予定に合わせた納期遵守と納期短縮の要求が強くなっている。一方、製造業においては、大量生産による生産性向上の観点から製鋼設備における製品の科学的成分が同一の注文を複数まとめてロット単位で生産することが求められており、鉄鋼製造業においても、製鋼設備は基本的に同一成分の鋼の大量生産を目指した設備である。しかしながら、製造工程は製鋼、圧延、精整、出荷等の複数の製造設備からなり、製鋼工程でのロットの生産性の追及が他の製造設備の生産性を低下させたり、製鋼設備でのロットまとめが下流工程での製造負荷集中につながり仕掛増や製造工期増を引き起こしたりすること等から、製造工程間でのトレードオフを考慮した出鋼ロットを作成することが求められる。また、ロットを作るための先作りは余分な製品在庫や、それに応じた工期増を引き起こす。すなわち、各製造工程の負荷の均等化と納期管理を達成しつつ、製鋼設備においてなるべく同一成分の鋼をまとめて鋳造できる出鋼枠配置計画を作成する必要がある。 In the steel manufacturing industry, product standards and sizes are extremely diverse, and there is an increasing demand for compliance with delivery dates and shortening delivery times according to the customer's product use schedule. On the other hand, in the manufacturing industry, from the viewpoint of productivity improvement by mass production, it is required to produce multiple orders with the same scientific components of products in steelmaking facilities in batch units. In the steel manufacturing industry, The steelmaking facility is basically a facility aimed at mass production of steel of the same composition. However, the manufacturing process consists of multiple manufacturing facilities such as steelmaking, rolling, refining, and shipping. Pursuing the productivity of lots in the steelmaking process decreases the productivity of other manufacturing facilities, and the lots in steelmaking facilities. Since the summarization leads to concentration of manufacturing load in the downstream process and causes an increase in work in progress and an increase in the manufacturing period, it is required to create a steel-out lot considering the trade-off between the manufacturing processes. In addition, pre-fabrication for making a lot causes extra product inventory and a corresponding increase in work period. In other words, it is necessary to create a steel frame arrangement plan that can cast steel of the same component as much as possible in a steel making facility while achieving equalization of load in each manufacturing process and delivery date management.
これに対し、特許文献1には、生産計上管理日を基準として各工程間の標準工期によって仮出鋼希望日を逆算し、仮出鋼希望日の早い順に鋼種別にキャスト因子を作成した後、決められた優先順位に従って生産工程に投入することで各生産ラインの稼働率の均等化や納期管理を達成する方法が開示されている。
On the other hand, in
また、特許文献2には、仮出鋼予定日の目標との較差の関数、物流バランスとの目標との較差の関数、鋳込み工程における負荷バランスの関数の一つ又はこれらの組み合わせを含む目的関数を最適化しながら鋳造枠に注文を充当していく方法が開示されている。
さらに、特許文献3には、下工程における製造負荷の平準化達成のために、製造工程を基準として分類された各品種は下工程の能力枠に充当した上で鋳造要望日が付与され、鋳造要望日別品種別に充当量と鋳造要望量との較差が最小となるように2次計画法により粗製造ロットに割り振る方法が開示されている。
Further, in
特許文献1に記載の発明は、仮出鋼希望日の早い順に鋼種別にキャスト因子を作成した後、決められた優先順位に従って生産工程に投入されるというものであり、ロット集約、工程負荷平準化及び納期の最適化が保証されていないという問題があった。
The invention described in
また、特許文献2に記載の発明は、出鋼計画結果が格納された出鋼枠に注文の充当を行うというものであるが、出鋼枠は工程員が他品種との分配調整を行った結果決定されており、出鋼枠の作成方法については特許文献2には何ら開示されていない。
In addition, the invention described in
さらに、特許文献3に記載の発明は、複数鋼種の出鋼枠である粗製造ロットに対して複数品種を充当するというものであり、粗製造ロットの求め方については特許文献3には何ら開示されていない。また、特許文献3に記載の発明では、キャスト編成は全立案対象期間に対して行われているわけでなく、出鋼要望日が近い注文毎にキャスト編成を行っており、全立案対象期間に対して最適なキャスト編成になっていない。
Furthermore, the invention described in
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、ロット集約、工程負荷平準化及び納期の最適化が保証され、全立案対象期間に対して最適なキャスト編成となるよう、粗製造ロットを求め、出鋼枠を作成して、投入された未出鋼注文に対して、製造ロット拡大、納期遵守、及び製造工程平準化という、互いに相反する要求を同時に満たすよう出鋼枠配置計画を立案できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and rough production is performed so that lot consolidation, process load leveling and delivery date optimization are guaranteed, and an optimum cast knitting is achieved for all planning target periods. Obtain a lot, create a steel frame, and plan the steel frame layout to satisfy the mutually conflicting requirements of expanding production lot, observing delivery date, and leveling the production process for the unfinished steel orders entered The purpose is to be able to plan.
本発明の出鋼枠配置計画立案装置は、製鋼プロセスにおいて、製造仕様が類似した鋼材の品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日とがそれぞれ一致する注文を同一の注文群として集約した注文マトリクスに対して、精整工程の負荷制約を満足するとともに、納期遅れと製品在庫を最小にし、出鋼ロットを拡大するよう出鋼枠配置を決定する出鋼枠配置計画立案装置であって、製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力手段と、複数の製造品種の注文情報を格納する注文データベース格納手段と、複数の製造品種別に工程処理発生確率を格納する製造品種モデル格納手段と、注文データベースの情報を基に注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成手段と、立案方針に関する情報から出鋼枠配置を決定する計算を行う上での各種条件である立案方針パラメタを設定する立案方針設定手段と、前記注文マトリクス、前記製造品種モデル、及び前記立案方針パラメタを用いて、納期遅れ、製品在庫、出鋼ロット拡大に関する評価関数を最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠を算出する最適化計算手段と、前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示手段と、前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登録手段と、を備えることを特徴とする。
本発明の出鋼枠配置計画立案方法は、製鋼プロセスにおいて、製造仕様が類似した鋼材の品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日とがそれぞれ一致する注文を同一の注文群として集約した注文マトリクスに対して、精整工程の負荷制約を満足するとともに、納期遅れと製品在庫を最小にし、出鋼ロットを拡大するよう出鋼枠配置を決定する出鋼枠配置計画立案方法であって、製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力ステップと、複数の製造品種の注文情報を格納する注文データベース格納ステップと、複数の製造品種別に工程処理発生確率を格納する製造品種モデル格納ステップと、注文データベースの情報を基に注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成ステップと、立案方針に関する情報から出鋼枠配置を決定する計算を行う上での各種条件である立案方針パラメタを設定する立案方針設定ステップと、前記注文マトリクス、前記製造品種モデル、及び前記立案方針パラメタを用いて、納期遅れ、製品在庫、出鋼ロット拡大に関する評価関数を最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠を算出する最適化計算ステップと、前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示ステップと、前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登録ステップと、を有することを特徴とする。
本発明のプログラムは、製鋼プロセスにおいて、製造仕様が類似した鋼材の品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日とがそれぞれ一致する注文を同一の注文群として集約した注文マトリクスに対して、精整工程の負荷制約を満足するとともに、納期遅れと製品在庫を最小にし、出鋼ロットを拡大するよう出鋼枠配置を決定する出鋼枠配置計画立案のためのプログラムであって、製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発
生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力処理と、複数の製造品種の注文情報を格納する注文データベース格納処理と、複数の製造品種別に工程処理発生確率を格納する製造品種モデル格納処理と、注文データベースの情報を基に注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成処理と、立案方針に関する情報から出鋼枠配置を決定する計算を行う上での各種条件である立案方針パラメタを設定する立案方針設定処理と、前記注文マトリクス、前記製造品種モデル、及び前記立案方針パラメタを用いて、納期遅れ、製品在庫、出鋼ロット拡大に関する評価関数を最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠を算出する最適化計算処理と、前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示処理と、前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、前記記載のプログラムを記録したことを特徴とする。
The steel frame arrangement planning apparatus of the present invention consolidates the types of steel materials with similar production specifications as one production type in the steel making process, and orders that have the same production type and output date are the same order. For the order matrix aggregated as a group, while satisfying the load constraints of the refining process, the output frame arrangement plan is decided to determine the arrangement of the output frame to minimize the delivery delay and product inventory and expand the output lot. An apparatus for inputting order information of manufacturing varieties, process processing occurrence probability by manufacturing varieties, and information on a planning policy, order database storage means for storing order information of a plurality of manufacturing varieties, and a plurality of manufacturing Manufacturing product model storage means for storing the probability of occurrence of process processing by product type, order matrix creation means for creating an order matrix based on information in the order database, and planning method Using planning policy setting means for setting planning policy parameters that are various conditions for performing calculation to determine the steel frame arrangement from information about, using the order matrix, the production model, and the planning policy parameters, Optimization calculation means for calculating the output frame arrangement plan and the production type allocation frame by minimizing or maximizing an evaluation function relating to delay in delivery, product inventory, and output steel lot expansion, and the output frame arrangement plan and manufactured product It is characterized by comprising a steelmaking plan planning result display means for displaying a steelmaking plan planning result comprising a type allocation frame and a steelmaking plan planning result registration means for registering the steelmaking plan planning result.
In the steelmaking frame layout planning method of the present invention, in the steelmaking process, steel products with similar production specifications are aggregated as one production product, and orders with the same production product and output date are the same. For the order matrix aggregated as a group, while satisfying the load constraints of the refining process, the output frame arrangement plan is decided to determine the arrangement of the output frame to minimize the delivery delay and product inventory and expand the output lot. An input step for fetching information on order information of manufacturing varieties, information on the probability of process processing for each manufacturing varieties, and a planning policy, an order database storing step for storing order information on a plurality of manufacturing varieties, and a plurality of manufacturing methods A production model store step that stores the probability of process processing by product type, and an order matrix creation step that creates an order matrix based on the information in the order database A planning policy setting step for setting planning policy parameters, which are various conditions for performing calculation for determining the steel frame arrangement from the information on the planning policy, the order matrix, the production model, and the planning An optimization calculation step for calculating the output frame arrangement plan and the production type allocation frame by minimizing or maximizing an evaluation function related to delay in delivery, product inventory, and steel output lot expansion using policy parameters, and the output steel A steelmaking plan drafting result display step for displaying a steelmaking plan drafting result comprising a frame arrangement plan and a production type allocation frame, and a steelmaking plan drafting result registration step for registering the steelmaking plan drafting result. Features.
The program of the present invention is an order matrix in which steel product types having similar production specifications are aggregated as one production type in a steelmaking process, and orders in which the production type and the date of steel output request are the same are aggregated as the same order group. This is a program for planning a steel output frame layout that satisfies the load constraints of the finishing process, minimizes delivery delays and product inventory, and determines the steel output frame layout to expand the steel output lot. Input processing for fetching information on manufacturing type order information, process processing occurrence probability for each manufacturing type, and planning policy, order database storage processing for storing order information for a plurality of manufacturing types, and processing for each manufacturing type Production type model storage processing for storing processing occurrence probability, order matrix creation processing for creating order matrix based on information in order database, and planning Using the planning policy setting process for setting the planning policy parameters, which are various conditions in performing the calculation for determining the steel frame arrangement from the information about the needle, the order matrix, the production type model, and the planning policy parameters Optimization calculation processing for calculating the output frame arrangement plan and the production type allocation frame by minimizing or maximizing the evaluation function regarding delivery delay, product inventory, and output lot expansion, and the output frame arrangement plan and production It is characterized by causing a computer to execute a steelmaking plan drafting result display process for displaying a steelmaking plan drafting result consisting of allocation frames classified by product type and a steelmaking plan drafting result registering process for registering the steelmaking plan drafting result. To do.
The computer-readable storage medium of the present invention stores the above-described program.
本発明によれば、製造工程が類似した品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日が同じ注文を同一の注文群とすることで注文データを低次元化した。さらに、製造上の評価指標、及び制約条件を考慮して日別に出鋼枠配置計画を立案するようにした。これらの方策により、納期を遵守するとともに、精整工程の制約を満足するとともに、在庫最小及びロット拡大を達成し中間工程の仕掛りを低減させることができ、生産効率を向上することができる。 According to the present invention, varieties having similar manufacturing processes are aggregated as one cultivated varieties, and the order data is reduced in dimension by placing orders having the same varieties of production and date of request for steel production into the same order group. Furthermore, a steel frame arrangement plan was drafted on a daily basis in consideration of manufacturing evaluation indices and constraints. With these measures, it is possible to comply with the delivery date, satisfy the restrictions of the refining process, achieve the minimum inventory and the expansion of the lot, reduce the in-process of the intermediate process, and improve the production efficiency.
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
まず、鉄鋼業における代表的な製品である厚鋼板(厚板)の製造プロセスの概略構成の一例を図7を用いて説明する。図7において矢印は仕掛かり品の流れを示す。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
First, an example of a schematic configuration of a manufacturing process of a thick steel plate (thick plate) which is a representative product in the steel industry will be described with reference to FIG. In FIG. 7, arrows indicate the flow of work in progress.
転炉301では高温溶融状態の鉄鋼中間製品(溶鋼)の化学的成分である出鋼成分を例えば約300ton単位で調整し、溶鋼鍋に出鋼する。この転炉301での出鋼単位をチャージと呼ぶ。
In the
連続鋳造設備302では転炉301で製造された溶鋼を複数チャージ分連続して鋳造し、その後、規定の長さに切断することで、例えば約20ton単位のスラブと呼ばれる板状の中間製品を製造する。この連続鋳造設備302での一連の製造単位をキャストと呼ぶ。製造仕様にもよるが概ね8〜12チャージを1キャストとして製造する。
The
圧延設備303ではスラブを加熱後、所定の厚みや幅まで成形する。
In the
精整(切断)設備304では注文仕様のサイズに切断を、精整(矯正)設備305では形状等の品質を確保するための矯正を、精整(手入)設備306では品質確保のための手入れを行い、すべての処理を終えた製品は倉庫307に配置される。なお、注文仕様のサイズに切断された製品をプレートと呼ぶ。
The refining (cutting)
厚板製造プロセスの各製造設備での代表的な最小製造ロットの大きさ(単位)の例を表1に示す。当例においては、転炉301では最終製品(倉庫での最小製造ロット)の大きさ3tonの約100倍の大きさを、連続鋳造設備302では最終製品の約800倍の大きさを最小製造ロット単位として製造することが生産性や歩留の観点で必要である。しかし、転炉や連続鋳造機の生産性や歩留を優先し、納期が先の注文までを先作りし製造ロットを大きくすると、製品在庫が増えてしまうという問題がある。また、精整設備304〜306の製造負荷を考慮せずに転炉や連続鋳造機の製造ロットを大きくすると、製造負荷集中による仕掛増、製造工期増へ繋がることとなる。すなわち、各製造装置における製造
負荷を平準化することも重要である。このように、製造ロットの拡大、製造負荷の平準化、及び納期遵守という、相反する課題を両立するように製造着手タイミングを決定した連続鋳造機の生産計画を立案することが重要である。
Table 1 shows an example of the size (unit) of a typical minimum production lot in each production facility of the thick plate production process. In this example, the
本発明の狙いは、投入された未出鋼注文に対して、製造ロット拡大、納期遵守、及び製造工程平準化という、互いに相反する要求を同時に満たすことであり、また、これらの相反する要求を同時に満たすことは本発明の課題でもある。この課題を解決するために、本発明では、製造仕様が類似した鋼材の品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日とがそれぞれ一致する注文を同一の注文群とすることで注文データを簡素化・低次元化して取り扱い、製造ロット拡大、納期遵守、及び製造工程平準化といった要件を満たす出鋼枠配置計画を立案する。 The aim of the present invention is to satisfy the mutually conflicting requirements of expanding production lots, observing delivery dates, and leveling the manufacturing process at the same time for the unfinished steel orders that have been input. Satisfying at the same time is also an object of the present invention. In order to solve this problem, in the present invention, the types of steel materials having similar production specifications are aggregated as one production type, and orders in which the production type and the date of request for steel production coincide with each other are made the same order group. In order to simplify and reduce the order data, it will prepare a steel frame arrangement plan that satisfies the requirements such as expansion of production lots, compliance with delivery dates, and leveling of production processes.
本実施形態の出鋼枠配置最適化装置の概略構成を図1に示す。この出鋼枠配置最適化装置は、注文データベース格納手段101、製造品種モデル格納手段104、注文マトリクス作成手段102、立案方針設定手段105、最適化計算手段106、出鋼計画立案結果表示手段107、及び出鋼計画立案結果登録手段108を備えている。これらの機能を以下で詳細に説明する。 FIG. 1 shows a schematic configuration of the steel output frame arrangement optimizing device of the present embodiment. This steel output frame arrangement optimizing device includes an order database storage means 101, a production type model storage means 104, an order matrix creation means 102, a planning policy setting means 105, an optimization calculation means 106, a steel output plan planning result display means 107, And a steel production plan drafting result registration means 108. These functions are described in detail below.
図2に出鋼枠配置最適化方法のフローチャートを示す。まず、注文マトリクス作成手段102において、複数の製造品種の注文情報が格納された注文データベース格納手段101から製造品種の注文情報を読み込み(ステップS201)、製造品種と出鋼要望日が同じ注文を同一の注文群として集約し、注文マトリクス103を作成する(ステップS202)。
FIG. 2 shows a flowchart of the method for optimizing the steel frame arrangement. First, the order matrix creating means 102 reads the order information of the production type from the order database storage means 101 in which the order information of a plurality of production types is stored (step S201). The
立案方針設定手段105において、立案方針に関する情報から出鋼枠配置を決定する計算を行う上での各種条件である立案方針パラメタを設定する(ステップS204)。前記立案方針パラメタとしてより詳しくは、例えば工程能力の上限値、最適化計算時間、最適化計算収束条件、及び各評価指標の優先度等がある。最適化計算手段107において、製造品種別に工程処理発生確率を格納する製造品種モデル格納手段から読み込んだ(ステップS203)製造品種モデル104と、注文マトリクス作成手段102から読み込んだ(ステップS203)注文マトリクス103、及び立案方針設定手段105から読み込んだ立案方針パラメタを用いて、納期遅れ、製品在庫、出鋼ロット拡大に関する評価関数と、各工程における制約を数式で表わした制約式を作成し(ステップS205)、多目的混合整数計画法により評価関数を最小又は最大にして最適化計算を行い(ステップS206)、前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠を算出する。得られた解を基に、出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を出鋼計画立案結果表示手段により表示する(ステップS207)。
In the planning policy setting means 105, planning policy parameters that are various conditions for performing calculation for determining the steel frame arrangement from information related to the planning policy are set (step S204). More specifically, the planning policy parameter includes, for example, an upper limit value of the process capability, an optimization calculation time, an optimization calculation convergence condition, and a priority of each evaluation index. In the optimization calculation means 107, the product type model 104 read from the production type model storage means for storing the process processing occurrence probability for each product type (step S203) and the
立案者は出鋼計画立案結果をチェックし(ステップS208)、出鋼計画立案結果が好ましければ出鋼計画立案結果登録手段108にて出鋼計画立案結果を登録して(ステップS209)終了し、出鋼計画立案結果が好ましくなければ立案方針設定手段105において立案方針の再設定を行い、処理ステップS204〜S208を繰り返す。
The planner checks the steelmaking plan drafting result (step S208), and if the steelmaking plan drafting result is favorable, the steelmaking plan drafting result registration means 108 registers the steelmaking plan drafting result (step S209) and ends. If the steelmaking plan planning result is not preferable, the planning
(実施例)
以下、本発明の実施例を説明する。表1は製造品種モデルと注文マトリクス103を示した表である。製造品種モデルの品種区分として、出鋼成分が3種類、通過工程パターンが4種類、合計12通りの出鋼成分と通過工程パターンの組み合わせを考える。出鋼成分と通過工程パターンの組み合わせごとに精整工程の発生率が異なる。例えば、出鋼成分A、通過工程パターン100(以下A_100)の製造品種はガス工程の発生確率が0.3、矯正工程の発生確率が0.1、手入工程の発生確率が0.1であることを示している。注文マトリクスは、納期を基準にして精整工程から下工程を遡って、どの日にどの製造品種をどれだけ量出鋼して欲しいと要望されている出鋼要望量を、製造品種(行)及び出鋼期限日(列)の升目に配列して表記したものである。
(Example)
Examples of the present invention will be described below. Table 1 shows a production model and an
立案方針設定手段106では工程能力上限値(工程負荷上限値)、最適化計算時間、最適化計算収束条件、及び各評価指標の優先度を設定する。表2は立案方針パラメタの一つである工程能力上限値を示した表である。 The planning policy setting means 106 sets the process capability upper limit value (process load upper limit value), the optimization calculation time, the optimization calculation convergence condition, and the priority of each evaluation index. Table 2 is a table showing the process capability upper limit value which is one of the planning policy parameters.
出鋼量には限界があり、第k日の日別出鋼量S[k]は式(1)で示される制約を受ける。ここで、S_maxは1日の出鋼能力上限値を表わす。 There is a limit to the amount of steel output, and the daily steel output S [k] on the kth day is subject to the constraints given by equation (1). Here, S_max represents the upper limit of steel capacity for one sunrise.
第k日、出鋼成分iの出鋼量C[i][k]と第k日、出鋼成分i、工程パターンj(=1、2・・・J[i])の製造品種別充当枠x[i][j][k]、及び第k日、出鋼成分iの請求余材β[i][k]の和として式(2)の関係で表わされる。ここで、J[i]は成分iの工程パターンの種類の数である。 Approval of production amount C [i] [k] on day k, steel output component i, and production date of day k, steel output component i, process pattern j (= 1, 2... J [i]) The sum of the frame x [i] [j] [k] and the billing surplus material β [i] [k] of the kth day and the steel output component i is expressed by the relationship of the expression (2). Here, J [i] is the number of types of process patterns of component i.
注文マトリクスの出鋼要望日の通りに出鋼する必要はなく、実際の出鋼は出鋼要望日に間に合うようにすればよい。ある日の出鋼量には異なる出鋼要望日のものが含まれている。第k日、出鋼成分i、工程パターンjの製造品種別充当枠x[i][j][k]は、第k日、出鋼成分i、工程パターンj、出鋼要望日tの製造品種別出鋼要望日別充当枠xt[i][j][t][k]の立案期間(K日間)内の累積値として式(3)で表わされる。 It is not necessary to start the steel as per the date of the steelmaking request in the custom matrix, and the actual steelmaking may be made in time for the steelmaking request date. A certain amount of steel at sunrise includes those for different steelmaking dates. Approval frame x [i] [j] [k] for each production type of the k-th day, the steel output component i, and the process pattern j is the manufacture of the kth day, the steel output component i, the process pattern j, and the steel output request date t It is expressed by equation (3) as the cumulative value within the planning period (K days) of the steelmaking request date allocation frame by model x t [i] [j] [t] [k].
全体としての注文量と生産量は釣り合っているので、立案期間(K日間)内において、出鋼成分i、工程パターンj、出鋼要望日tの注文マトリクスxr[i][j][t]と第k日、出鋼成分i、工程パターンjの製造品種別充当枠x[i][j][k]との関係は式(4)で表わされる。 Since the order quantity and production quantity as a whole are balanced, within the planning period (K days), the order matrix x r [i] [j] [t] of the steel output component i, the process pattern j, and the steel output request date t ] And the kth day, the steel output component i, and the production pattern allocation frame x [i] [j] [k] of the process pattern j are expressed by Equation (4).
工程負荷は工程の発生率に左右されるので、第k日、工程番号lの工程負荷y[l][k]は、第k日、出鋼成分i、工程パターンjの製造品種別充当枠x[i][j][k]と、出鋼成分i、工程パターンj、工程番号lの工程発生率である製造品種モデルr[i][j][l]により式(5)により関係付けられる。ここで、Iは出鋼成分の種類の数である。本実施例においては、l=1はガス処理、l=2は矯正処理、l=3は手入処理を表わす。 Since the process load depends on the rate of occurrence of the process, the process load y [l] [k] on the kth day and the process number l is assigned to the kth day, the steel output component i, and the process pattern j according to the production type. Relation between x [i] [j] [k] and the production type model r [i] [j] [l], which is the process occurrence rate of the steel output component i, the process pattern j, and the process number l, using equation (5) Attached. Here, I is the number of types of steel output components. In this embodiment, l = 1 represents gas processing, l = 2 represents correction processing, and l = 3 represents maintenance processing.
ロットサイズLOT_SIZEは出鋼量とロット数で決まり、第k日、出鋼成分iの出鋼量C[i][k]と、第k日、出鋼成分iのロット数δL[i][k]を用いて式(6)により関係付けられる。本実施例では、ロットサイズは200tonとした。 The lot size LOT_SIZE is determined by the amount of steel output and the number of lots. The amount of steel output C [i] [k] of the steel output component i on the kth day and the number of lots δ L [i] of the steel output component i on the kth day. Using [k], it is related by equation (6). In this embodiment, the lot size is 200 tons.
第k日、出鋼成分iの出鋼があるか否かを式(7)表わす。第k日に出鋼成分iの出鋼があればδc[i][k]は1をとり、そうでなければ0をとるとする。 Expression (7) represents whether or not there is a steel output of the steel output component i on the kth day. It is assumed that δ c [i] [k] is 1 if there is steel output of the steel output component i on the kth day, and 0 if not.
ただし、C[i][k]の最大値をMとする。すなわち、式(7)は、下式を定式化したものである。 However, the maximum value of C [i] [k] is M. That is, Formula (7) formulates the following formula.
鋼種毎に設定される出鋼日の最小の間隔日数span[i]を用いて、鋼種毎の出鋼計画日に関する制約は式(14)のように表される。 Using the minimum interval days span [i] set for each steel type, the constraint on the planned steel output date for each steel type is expressed as in Expression (14).
工程l毎に設定された日数achieve_day[l]以降の精整工程の仕掛をある一定以上確保する。初期仕掛stock_0、第k日、工程lの仕掛stock[l][k]の関係を式(15)に表す。 A certain number or more of devices for the refining process after the number of days achieve_day [l] set for each process l are secured. The relationship between the initial in-process stock_0, the k-th day, the in-process stock [l] [k] of the process l is expressed by Expression (15).
安全仕掛を確保する制約式はsafety_stock[l]を用いて式(16)のように表される。 The constraint equation for ensuring the safety mechanism is expressed as equation (16) using safety_stock [l].
鋼種毎に設定される1キャスト単位の出鋼杯数H[i]、キャスト数h[i][k]を用いて、キャストの整数倍で出鋼する制約は式(17)のように表される。 Constraints to produce steel at an integral multiple of the cast using the cast steel number H [i] and cast number h [i] [k] per cast unit set for each steel type are as shown in equation (17). Is done.
式(18)は立案者により設定された日別鋼種別出鋼計画量waku[i][k]に関する制約である。 Expression (18) is a constraint on the daily steel-specific steel production planned amount waku [i] [k] set by the planner.
次に、評価関数(8)〜(11)を定義する。式(8)は、先行出鋼量、遅れ出鋼量の最小化を志向する評価指標である。 Next, evaluation functions (8) to (11) are defined. Equation (8) is an evaluation index that aims to minimize the amount of preceding steel and the amount of delayed steel.
ただし、ref[i][j][k]は、第k日までの出鋼成分i、工程パターンjの製造品種の出鋼充当量の累積値Σxt[i][j][t][q](q=1〜k)に対する目標値であり、以下のように表わされる。 However, ref [i] [j] [k] is the cumulative value Σx t [i] [j] [t] [ q] (q = 1 to k), which is a target value and is expressed as follows.
式(9)は第k日の総出鋼量S[k]と第k日の出鋼能力目標値Sr[k]との差の最小化を志向する評価関数である。 Equation (9) is an evaluation function aimed at minimizing the difference between the total steel output S [k] on the k-th day and the steel capacity target value S r [k] on the k-th sunrise.
式(10)は工程負荷の平準化を志向した評価関数であり、3日間の工程負荷の移動平均と工程能力上限値との差の最小化を志向する評価関数である。 Expression (10) is an evaluation function aimed at leveling the process load, and is an evaluation function aimed at minimizing the difference between the moving average of the process load for 3 days and the process capability upper limit value.
式(11)は請求余材の最小化を志向した評価関数である。 Equation (11) is an evaluation function aimed at minimizing bills remaining.
式(12)は鋳造時の異鋼種継目の数の最小化を志向した評価関数である。 Equation (12) is an evaluation function aimed at minimizing the number of dissimilar steel joints during casting.
また、納期遅れ最小、製品在庫最小においては、出鋼要望日前後数日間の遅れと在庫は許容及び、過度の先行出鋼、遅れ出鋼を抑制するために、図3のような重み関数を納期遵守の評価関数に付与する。本実施例ではa=2、b=5、c=100とする。この重み関数をW(k,t)と表わす。W(k,t)を式(8)に追加し、式(8)〜(12)の重み付き線形和を取ると各指標のバランスを取った総合評価指標(13)を得る。 In addition, in order to minimize the delay in delivery date and the minimum product inventory, the delay and stock for several days before and after the date of request for steel production are acceptable, and a weight function as shown in FIG. It is given to the evaluation function for delivery date compliance. In this embodiment, a = 2, b = 5, and c = 100. This weight function is represented as W (k, t). When W (k, t) is added to Expression (8) and a weighted linear sum of Expressions (8) to (12) is taken, a comprehensive evaluation index (13) in which each index is balanced is obtained.
ここで、W1、W2、W3、W4、W5はそれぞれ、出鋼要望日遵守度、出鋼目標量達成度、工程負荷平準度、請求余材最小度及びロットまとめ達成度に対する相対的な評価重みである。すなわち、立案方針設定手段105における各評価指標の優先度の設定とは評価重みW1〜W5を設定することである。
Here, W 1 , W 2 , W 3 , W 4 , and W 5 are respectively for the degree of compliance with the desired date of steel production, the degree of achievement of the target amount of steel production, the level of process load level, the minimum degree of billing surplus material, and the degree of batch summary achievement Relative evaluation weight. That is, the setting of the priority of each evaluation index in the planning
以上をまとめると、最適化計算手段106は、注文マトリクス103、製造品種モデル104及び立案方針設定手段105によって設定される工程能力の上限値と各評価指標の評価重みW1〜W5を用いて、制約式(1)〜(7)と評価関数(8)〜(12)を作成し、立案方針設定手段105によって設定される最適化計算時間と最適化計算収束条件に従って混合整数計画法により最適化計算を行い、製造品種別充当枠x[i][j][k]、及び出鋼成分別出鋼枠C[i][k]を算出する。なお、混合整数計画法による最適化計算は市販の数理計画法のソルバー等を適宜用いればよい。
In summary,
本実施例の出鋼成分別出鋼枠を表3に示す。ここで計画立案期間は2週間とした。表3より、どの出鋼枠もロットサイズ200tonの整数倍であり、また同一出鋼成分の鋼種をまとめて出鋼枠に配置していることがわかる。 Table 3 shows the steel frame for each steel output component of this example. Here, the planning period was 2 weeks. From Table 3, it can be seen that every steel output frame is an integral multiple of the lot size of 200 tons, and the steel types having the same steel output composition are collectively arranged in the steel output frame.
また、製造品種別充当枠を表4に、日別の請求余材を表5に示す。表3、表4、表5より、前記制約式(2)を満たしていることがわかる。 In addition, Table 4 shows the appropriation frame by production type, and Table 5 shows the daily billing surplus. From Table 3, Table 4, and Table 5, it can be seen that the constraint equation (2) is satisfied.
図4に、実施例における工程負荷を日別に示す。また、図5に、実施例における注文マトリクスと製造品種別充当枠の累積値を示す。出鋼要望日から大きく外れた先行出鋼、遅れ出鋼が存在しないことが分かる。 In FIG. 4, the process load in an Example is shown for every day. Further, FIG. 5 shows the cumulative value of the order matrix and the production type allocation frame in the embodiment. It can be seen that there is no preceding or delayed steel that deviates significantly from the date of request for steel production.
一方、本発明の機能を用いずに出鋼要望日の順に出鋼枠配置した際の日別の請求余材を表6に示す。また、そのときの日別の工程負荷を図6に示す。表5と表6とを対比すれば、明らかに本発明による表5の方が請求余材が少ないことが分かる。また、図4と図6とを対比すれば、本発明を用いない図6は工程負荷が工程能力の上限値を超過している日が多く、また工程負荷も平準化されていなことがわかるが、本発明を用いた図4は工程負荷が概ね工程能力の上限値以下で抑えられていることがわかる。 On the other hand, Table 6 shows the surplus billing materials for each day when the steel output frames are arranged in the order of the steel output request date without using the function of the present invention. In addition, FIG. 6 shows the daily process load at that time. If Table 5 and Table 6 are compared, it is clear that Table 5 according to the present invention has fewer billing surplus materials. Also, comparing FIG. 4 with FIG. 6, it can be seen that FIG. 6 without using the present invention has many days when the process load exceeds the upper limit of the process capability, and the process load is not leveled. However, FIG. 4 using the present invention shows that the process load is generally suppressed below the upper limit value of the process capability.
以上のように本実施例においては、納期を遵守するとともに、精整工程の制約を満足するとともに、在庫最小及びロット拡大を達成し中間工程の仕掛りを低減させることにより、生産効率を向上することができる。 As described above, in this embodiment, the production efficiency is improved by complying with the delivery date, satisfying the restriction of the finishing process, achieving the minimum inventory and the expansion of the lot, and reducing the in-process process. be able to.
また、本発明の目的は前述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(CPU若しくはMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。 Another object of the present invention is to supply a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the above-described embodiments to a system or apparatus, and the computer (CPU or MPU) of the system or apparatus stores the storage medium. Needless to say, this can also be achieved by reading and executing the stored program code.
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。 In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiment, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。 As a storage medium for supplying the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。 Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an OS (operating system) operating on the computer based on the instruction of the program code, etc. However, it is needless to say that a case where the function of the above-described embodiment is realized by performing part or all of the actual processing and the processing is included.
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。 Further, after the program code read from the storage medium is written in a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function expansion is performed based on the instruction of the program code. It goes without saying that the CPU or the like provided in the board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
101 注文データベース格納手段
102 注文マトリクス作成手段
103 注文マトリクス
104 製造品種モデル格納手段
105 立案方針設定手段
106 最適化計算手段
107 出鋼計画立案結果表示手段
108 出鋼計画立案結果登録手段
DESCRIPTION OF
Claims (20)
製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力手段と、
複数の製造品種の注文情報を格納する注文データベース格納手段と、
複数の製造品種別に工程処理発生確率を格納する製造品種モデル格納手段と、
注文データベースの情報を基に注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成手段と、
立案方針に関する情報から出鋼枠配置を決定する計算を行う上での各種条件である立案方針パラメタを設定する立案方針設定手段と、
前記注文マトリクス、前記製造品種モデル、及び前記立案方針パラメタを用いて、納期遅れ、製品在庫、出鋼ロット拡大に関する評価関数を最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠を算出する最適化計算手段と、
前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示手段と、
前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登録手段と、を備えることを特徴とする出鋼枠配置計画立案装置。 In the steelmaking process, steel products with similar production specifications are aggregated as a single production variety, and an order matrix that aggregates orders with the same production type and steel output request date as the same order group is refined. An output frame arrangement planning device that satisfies the process load constraints, minimizes delivery delays and product inventory, and determines the output frame arrangement to expand the output lot.
Input means for fetching information on order information of manufactured varieties, process processing occurrence probability by manufacturing varieties, and planning policy;
Order database storage means for storing order information of a plurality of manufactured varieties;
Manufacturing type model storage means for storing the probability of occurrence of process processing for a plurality of manufacturing types,
Order matrix creating means for creating an order matrix based on the information in the order database;
Planning policy setting means for setting planning policy parameters, which are various conditions for performing calculation to determine the steel frame arrangement from information on the planning policy,
Using the order matrix, the production type model, and the planning policy parameters, minimizing or maximizing an evaluation function regarding delivery delay, product inventory, and steel production lot expansion, the output frame arrangement plan and the allocation frame for each production type An optimization calculation means for calculating
A steelmaking plan planning result display means for displaying a steelmaking plan planning result comprising the above-mentioned steelmaking frame arrangement plan and the production type allocation frame;
A steel output frame arrangement planning device, comprising: a steel output plan result registration means for registering the steel output plan result.
製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力ステップと、
複数の製造品種の注文情報を格納する注文データベース格納ステップと、
複数の製造品種別に工程処理発生確率を格納する製造品種モデル格納ステップと、
注文データベースの情報を基に注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成ステップと、
立案方針に関する情報から出鋼枠配置を決定する計算を行う上での各種条件である立案方針パラメタを設定する立案方針設定ステップと、
前記注文マトリクス、前記製造品種モデル、及び前記立案方針パラメタを用いて、納期遅れ、製品在庫、出鋼ロット拡大に関する評価関数を最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠を算出する最適化計算ステップと、
前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示ステップと、
前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登録ステップと、を有することを特徴とする出鋼枠配置計画立案方法。 In the steelmaking process, steel products with similar production specifications are aggregated as a single production variety, and an order matrix that aggregates orders with the same production type and steel output request date as the same order group is refined. It is a method for planning a steel output frame layout that satisfies the process load constraints, minimizes delivery delays and product inventory, and determines the steel output frame layout to expand the steel output lot.
An input step for fetching information on order information of manufactured products, process processing occurrence probability by manufacturing product, and planning policy,
An order database storage step for storing order information for a plurality of manufactured products;
A production type model storage step for storing the probability of occurrence of process processing for a plurality of production types,
An order matrix creation step for creating an order matrix based on the information in the order database;
A planning policy setting step for setting planning policy parameters, which are various conditions in performing calculation for determining the steel frame arrangement from information on the planning policy;
Using the order matrix, the production type model, and the planning policy parameters, minimizing or maximizing an evaluation function regarding delivery delay, product inventory, and steel production lot expansion, the output frame arrangement plan and the allocation frame for each production type An optimization calculation step for calculating
A steelmaking plan drafting result display step for displaying a steelmaking plan drafting result consisting of the above-mentioned steelmaking frame arrangement plan and the production type allocation frame;
A steel output frame arrangement plan planning method, comprising: a steel output plan result registration step for registering the steel output plan result.
製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力処理と、
複数の製造品種の注文情報を格納する注文データベース格納処理と、
複数の製造品種別に工程処理発生確率を格納する製造品種モデル格納処理と、
注文データベースの情報を基に注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成処理と、
立案方針に関する情報から出鋼枠配置を決定する計算を行う上での各種条件である立案方針パラメタを設定する立案方針設定処理と、
前記注文マトリクス、前記製造品種モデル、及び前記立案方針パラメタを用いて、納期遅れ、製品在庫、出鋼ロット拡大に関する評価関数を最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠を算出する最適化計算処理と、
前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示処理と、
前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登処理と、をコンピュータに実行させるためのプログラム。 In the steelmaking process, steel products with similar production specifications are aggregated as a single production variety, and an order matrix that aggregates orders with the same production type and steel output request date as the same order group is refined. A program for planning a steel output frame layout that satisfies the process load constraints, minimizes delivery delays and product inventory, and determines the steel output frame layout to expand the steel output lot.
Input processing to capture information on order information of manufactured varieties, process process occurrence probability by manufacturing varieties, and planning policy;
Order database storage processing for storing order information for multiple manufactured products,
Manufacturing type model storage processing for storing the probability of occurrence of process processing for a plurality of manufacturing types,
Order matrix creation processing for creating an order matrix based on the information in the order database;
Planning policy setting processing for setting planning policy parameters, which are various conditions for performing calculation to determine the steel frame arrangement from information on the planning policy,
Using the order matrix, the production type model, and the planning policy parameters, minimizing or maximizing an evaluation function regarding delivery delay, product inventory, and steel production lot expansion, the output frame arrangement plan and the allocation frame for each production type Optimization calculation processing to calculate
A steelmaking plan drafting result display process for displaying a steelmaking plan drafting result consisting of the above-mentioned steelmaking frame arrangement plan and the production type allocation frame;
A program for causing a computer to execute a steelmaking plan drafting result registration process for registering the steelmaking plan drafting result.
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