JP2004509418A - 原料産業設備を作動させるための方法および装置 - Google Patents

Abstract

本発明は原料産業設備、特に鋳造圧延設備、を作動させるための方法および装置に関し、コンピュータシステムを有し、設備において種々の製造注文に対応する製品が製造され、注文選択、予計画、計画作成および最適化の方法ステップを含む製造計画が作成される。

Description

【０００１】
本発明は、原料産業設備、特に鋳造圧延設備、を作動させるための方法であって、コンピュータシステムを有し、設備により種々の製造注文に対応する製品が製造され、複数の方法ステップを有する製造計画が作成される方法に関する。
【０００２】
さらに本発明は、原料産業設備、特に鋳造圧延設備であって、コンピュータシステムを有し、設備により種々の製造注文に対応する製品が製造され、コンピュータシステムにより製造計画が作成される設備に関する。
【０００３】
このような原料産業設備、特に鋳造圧延設備を作動させるための方法及びこのような設備は一般に知られており、また広く作動している。
【０００４】
知られている設備はたとえば設備の部分の耐用期間から生ずる方法技術的な制約を受ける。たとえば個々のシーケンスへ鋳造圧延設備の作動を分配することはこのような方法技術的な制約の結果である。
【０００５】
さまざまな製造注文が処理される設備では、注文に基づく制約が生ずる。たとえば鋳造圧延設備におけるこれらの制約は、たとえば各最終製品の望まれる鋼種または望まれる厚みおよび（または）望まれる幅である。
【０００６】
方法技術的な制約および注文に基づく制約は、知られているように、設備を最適にさまざまな製造注文によりいわゆる製造経過において作動させることが非常に困難であることに通ずる。たとえば設備の十分な能力発揮を顧慮して方法技術的な制約および注文に基づく制約は互いにほぼ対立しているので、このことに関して設備のさまざまな注文を有する最適な作動を達成することはこれまでほとんど不可能である。
【０００７】
強く制限された範囲内でのみ可能な手作業により計画とならんで、国際特許出願第ＷＯ ００／０５０１４ Ａ１号明細書による方法および装置が知られている。ここでは遺伝的アルゴリズムの使用により順次にさまざまな製造注文が設備のなかで発生される。しかしこの方法には長い処理時間および制限された最適化可能性が妨げとなっている。
【０００８】
本発明の課題は、設備、特に鋳造圧延設備、を作動させるための方法であって、最適化された作動を可能にする方法を提供することである。
【０００９】
さらに本発明の課題は、設備、特に鋳造圧延設備、を作動させるための装置であって、最適化された作動を可能にする装置を提供することである。
【００１０】
この課題は、本発明によれば、請求項１の方法により解決される。有利な実施形態は従属請求項にあげられている。上記の課題はさらに本発明によれば請求項１２による装置により解決される。
【００１１】
請求項１による本発明による方法は下記の方法ステップを含んでいる。
ａ）複数の製造注文からの製造計画の作成（注文選択）。
ｂ）この設備およびその製造注文が受ける方法技術的な制約を考慮して、製造計画に託されている製造注文の順序の作成（予計画）。
ｃ）設備が受ける方法技術的な制約を考慮に入れた進行可能な製造計画の作成（計画作成）。
ｄ）作成された進行可能な製造計画の最適化。
【００１２】
原料産業設備を作動させるための請求項１２による本発明による装置はコンピュータシステムを含んでおり、設備において種々の製造注文に対応する製品が製造され、コンピュータシステムにより複数の製造注文から製造計画が作成され、製造計画内に託されている製造注文の順序が作成され、設備が受ける方法技術的な制約が考慮に入れられている進行可能な製造計画が作成され、作成された進行可能な製造計画の最適化が実行される。
【００１３】
冒頭に示された問題はいまや従来の技術のように手作業による設定または遺伝的アルゴリズムの使用によらずに、本発明によれば注文選択、予計画、計画作成ならびに最適化の方法ステップの形態で解決される。その際に有利に特に、これらの方法ステップにより処理時間の本質的な短縮と、使用される方法に帰する計画の質の改善とが達成される。
【００１４】
注文選択において複数の製造注文から成る製造計画が作成される。
【００１５】
注文選択の有利な実施形態は請求項２により、製造計画に取り入れられる製造注文の選択が経済的および技術的な規範に関係して行われることにある。このような経済的および技術的な規範はなかんずく製品の完成の期限、品質指定ならびにたとえば鋳造圧延設備では最終製品の幅および厚みのような技術的な指定である。
【００１６】
予計画の目的は、可能なかぎり多くの制約の考慮のもとに製造計画のなかに託される製造注文の順序を作成することである。予計画の際に製造注文からすぐ次の製造注文への移行の際に発生する方法技術的な費用が計算される。生ずる費用が可能なかぎりわずかであるように、選択された製造注文の順序が決定される。この費用は設備が受ける方法技術的な制約に関係して求められる。
【００１７】
計画作成の課題は予計画の設定から進行可能な製造計画を作成することである。予計画において求められた予め与えられた順序は計画作成のなかに残るが、設備の方法技術的な制約を守り得るように、場合によっては別の製品を挿入される。計画作成の際に、設備に存在するすべての制約、鋳造圧延機ではたとえばローラ走行能力、が考慮に入れられる。
【００１８】
請求項５による有利な実施形態によれば、追加的な製品が、先に注文選択の際に選択されなかった製造注文から選択される。
【００１９】
本発明による方法の別の有利な実施形態では、製品が既存の製造注文から存在していないかぎり、追加的な製品が製造に無関係な注文から求められる。請求項６により、
ａ）期待される製造注文の製品。
ｂ）常に再び、すなわち連続的に生ずる製造注文の製品。
ｃ）先にあげた注文のどれにも属さない製品。
製造に無関係な注文とみなされる。
【００２０】
最適化の際には、計画作成のなかのさらに方法技術的な最適化の可能性を有する個所が識別される。本質的にこれらは製造計画のなかの、追加的な製品が無関係な製品注文が組み込まれたすべての個所である。これらの製品を避けるために、元々の注文選択が、ここで改善が期待され得るように影響される。この新しい注文選択のたに、準備計画及び計画作成が新たに実施される。続いて結果が最適化の後に最初の結果と比較される。最適化された結果が準備計画及び計画作成で得られた価格に下で、より望ましいならば、この結果が新しい製造計画として使用される。代替的な進行の仕方は、より良い全体的解決に達するために、最適化のステップで個々の設備部分のローカルな悪化が犠牲にされてもよいことにある。
【００２１】
本発明の有利な実施形態では、計画作成の最適化の際に少なくとも１つの製造注文の消去が考慮に入れられている。
【００２２】
（契約選択、予計画、計画作成および最適化を有する）このような進行の仕方の利点は、２つの製品の順序に関係するすべての制約が直接に予計画により取り扱われ得ることである。
【００２３】
それによって計画が、別の制約による可能な要求に対して、高度にフレキシブルである。
【００２４】
このような進行の仕方の別の利点は、それがたとえば通常の計画、非常時の計画および残り計画のような製造計画の種々の鋳造に対して応用可能であることである。
【００２５】
通常の計画とは、予め定められた時間のうちに作成され、その際に装入量上の制約も方法技術的な制約および品質上の制約も考慮される製造計画をいう。
【００２６】
非常時の計画の際には通常の計画の制約に追加してその他の制約も考慮される。技術的な擾乱が設備のなかに生ずると、または設備の部分が技術的な規定を満足しない可能性が生ずると、場合によっては制限された資源または変更された周辺条件を有する計画変更が行われる。
【００２７】
残り計画の際にはカスタマー注文の順序が製造計画のために予め定められる、すなわち注文選択および予計画のステップが手作業により実行される。計画作成および最適化のところで説明したようなその他のステップが実行される。
【００２８】
以下には予計画の際および計画作成の際に考慮される特に鋳造圧延設備における設備制約があげられている：
ａ）鋼発生：溶融物重量、溶融物あたりのくず鉄量、処理時間、
ｂ）直接鋳造：鋳型寸法、鋳造速度、ラーメングループ、幅調節速度、準備時間、鋳造シーケンスあたりのくず鉄量、
ｃ）トンネル炉：処理時間、
ｄ）熱間圧延路：熱鋼帯におけるローラ走行能力、厚み跳躍制約、幅制約、中間ローラ交換、
ｅ）同期化制約：圧延ラインにおける制約により決定されている複数の製造ラインにおける幅および厚み同期化、連続鋳造における準備時間の制約、
ｆ）注文制約：ローラ走行能力に関する計画に組み入れ制限、平坦性制約、幅調節、
ｇ）個々の連結機械の計画に組み入れるべき停止時間。
【００２９】
このようにして、種々のプロセス進行の移行の際に制約が存在するすべての設備が記述かつ評価される。この評価に関係していま方法技術的に最も望ましい製造計画が作成される。
【００３０】
以下、本発明ならびに利点及び詳細が図面に示されている実施例により一層詳細に説明される。
【００３１】
図１ないし３には原料産業設備（鋳造圧延設備）１が種々の鋳造型で示されている。鋳造圧延設備１は製鋼の設備範囲、製鋼ミル２、鋳造設備６および圧延設備９、から成っている。製鋼ミル２には、スクラップにより覆われる少なくとも１つの電気炉３が設けられている。電気炉３ではスクラップが溶融される。電気炉３の後にそれぞれるつぼ炉４が配置されている。るつぼ炉４の後に真空脱気装置５が配置されており、それにより鋼は望まれる鋼種に関係して脱気される。その後に鋳造設備６が続き、それにより鋼がスラブに鋳造される。鋳造設備６はここでは回転塔７および後段に配置されている直接鋳造設備８の形態で示されている。技術的な設計に応じて直接鋳造の際にワンストランド構成とツーストランド構成との間の区別がされる。鋳造設備６の後に圧延設備９が配置されている。直接鋳造設備８において鋼から発生されたスラブは続いて均熱炉１０に導かれる。均熱炉１０のなかでこれらのスラブは少なくとも短時間バッファされ、個々のスラブの前方送りも可能である。均熱炉１０の後でスラブは熱間圧延ライン１１に供給される。熱間圧延ライン１１においてスラブは複数回にわたってローラ対を通され、それによりその厚みを減ぜられる。熱間圧延ライン１１の後にしばしば冷間圧延設備が続いており、この冷間圧延設備によりスラブはその厚みをさらに減ぜられる。この冷間圧延設備は図１ないし３の実施例には示されていない。
【００３２】
図１ないし３には、既述のように、鋳造圧延設備の種々の鋳造が示されている。このような鋳造圧延設備の鋳造に応じて種々の作業経過が可能または必要である。
【００３３】
鋳造圧延設備１の説明された設備部分はそれぞれ定められた耐用期間を有する。すなわちたとえば鋳造設備６の直接鋳造設備８は特定の量の流動鋼の鋳造の後に浄化され、加熱され、場合によっては部分的に新しくしなければならない。圧延設備９の熱間圧延ライン１１では特定の長さのスラブの圧延の後にローラを新しくしなければならない。この過程はローラ交換と呼ばれる。
【００３４】
図４は本発明による設備のフローチャートを示す。注文メモリ１２は存在する製造注文１３および自主的な製造注文１４から成っている。存在する製造注文１３とは、第三者からの注文に基づくすべての製造注文をいう。自主的な製造注文１４は第三者からの注文に基づいていない注文である。注文選択１５においてたとえば納期および（または）守るべき品質規定のような経済的および技術的な規範に関係して、製造注文の集合が存在する製造注文１３の注文メモリ１２から選択される。製造注文の選択ならびに製造注文の準備は接続１６を介して行われる。製造注文の選択された集合は予計画１７に伝達される。予計画１７において、製造計画のなかに託されている製造注文の順序が可能なかぎり多くの制約の考慮のもとに作成される。この際に１つの製造注文からすぐ次の製造注文への移行の際に生ずる費用が計算される。予計画１７において、生ずる方法技術的な費用が可能なかぎりわずかであるように、選択された製造注文の順序が決定される。予計画１７により求められた製造注文の順序は計画作成１８に伝達される。計画作成１８の課題は、予計画１７で予め定められたことから進行可能な製造計画を作成することである。予計画１７において求められた予め定められた順序は計画作成１８のなかで存続するが、設備の方法技術的な制約を守り得るように、場合によっては別の製品が挿入される。これらの追加的な製品は充填製品と呼ばれる。好ましくはこれらの充填製品は存在する製造注文１３から探し出される。注文メモリ１２において適切な存在する製造注文１３が識別されないと、充填製品は自主的な製造注文１４から求められる。充填製品の選択は接続１９を介して行われる。計画作成１８において作成された進行可能な製品計画は最適化２０に伝達される。最適化２０において、さらに方法技術的な最適化の可能性を有する個所が識別される。本質的にこれらは製造計画のなかの、追加的な製品、いわゆる充填製品、が追加的に受け入れられたすべての個所である。これらの充填製品を避けるためには、元々の注文選択が、ここで改善が期待され得るように影響される。この最適化は接続２１を介して注文メモリ１２上で行われる。この際に接続２１を介して新しい存在する製造注文１３が選択され、または既に選択された注文が再び消去される。続いて新しい選択が接続２２を介して予計画１７に伝達され、また予計画１７および（または）計画作成１８のステップが繰り返される。その後に計画作成１８の結果が最適化１９に伝達され、最初の最適化の前の結果と比較される。最適化された結果が準備計画及び計画作成において得られた費用の下で、より望ましいならば、この結果が新しい製造計画として使用される。最適化２０において改善がもはや確かめられないならば、作成された製造計画が接続２３を介して製造のためにレリーズされる。
【００３５】
図５は鋳造圧延設備１における予計画１７の方法技術的な費用評価の例を示す。費用（ａ１、ａ２）（ここでａ１は製造注文１と呼ばれ、ａ２は製造注文２と呼ばれる）は、方法技術的な制約を示す費用２６、２７、２８、２０および３０の集合から計算される。２６は製造注文１から製造注文２への移行の際の厚み変化により生ずる費用を示す。２７は充填製品の使用により生ずる費用を示す。これらの充填製品は、許容可能な厚み跳躍を得るために必要である。２８はローラ交換により生ずる費用を示す。ローラ交換はローラ走行能力に関係して決定され得る。２９は新しい溶鋼の使用により生ずる費用を示す。新しい溶鋼の使用は、さまざまな製品に関係して種々の鋼種が必要とされるときに必要になる。３０は平坦性限界値を上回る際に生ずる費用を示す。
【００３６】
説明された方法を使用して、製造注文１から製造注文２への移行の際の方法技術的な費用を迅速かつ簡単に決定することが可能である。設備の変形に応じて、設備の制約に関係して求められる方法技術的な費用の挿入または消去により、方法技術的な費用を計算するための迅速かつ効率的な適合が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
１ストランドコンパクト圧延機のブロック図。
【図２】
２ストランドコンパクト圧延機のブロック図。
【図３】
二重の鋳造設備を有するコンパクト圧延機のブロック図。
【図４】
本発明による設備のフローチャート。
【図５】
鋳造圧延機における予計画の方法技術的な費用評価の例。
【符号の説明】
１　鋳造圧延設備
２　製鋼ミル
３　電気炉
４　るつぼ炉
５　真空脱気装置
６　鋳造設備
７　回転塔
８　直接鋳造設備
９　圧延設備
１０　均熱炉
１１　熱間圧延ライン
１２　注文メモリ
１３　存在する製造注文
１４　自主的な製造注文
１５　注文選択
１６　接続
１７　予計画
１８　計画作成
１９　接続
２０　最適化
２１　接続
２２　接続
２３　接続
２４〜３０　費用

Claims (12)

1. 原料産業設備、特に鋳造圧延設備、を作動させるための方法であって、コンピュータシステムを有し、設備において種々の製造注文に対応する製品が製造される方法において、製造計画が下記の方法ステップ：
   ｅ）複数の製造注文からの製造計画の作成、
   ｆ）設備およびその製造注文が受ける方法技術的な制約を考慮して、製造計画に託されている製造注文の順序の作成、
   ｇ）設備が受ける方法技術的な制約を考慮に入れた進行可能な製造計画の作成、
   ｈ）作成された進行可能な製造計画の最適化
   により作成されることを特徴とする原料産業設備を作動させるための方法。
2. 製造計画が複数の製造注文から経済的および技術的な規範に関係して作成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 製造注文の順序が、設備およびその製造注文が受ける方法技術的な制約を考慮に入れて求められ、その際に製造注文からすぐ次の製造注文への移行の際に発生する方法技術的な費用が可能なかぎりわずかであることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 進行可能な製造計画に少なくとも１つの製造注文の少なくとも１つの製品が挿入されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の方法。
5. 追加的な製品が、先に注文選択の際に選択されなかった製造注文から選択されることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 追加的な製品が、製品が既存の製造注文から存在していないかぎり、製造に無関係な注文から求められることを特徴とする請求項４または５記載の方法。
7. 独立した注文の製造から求められる製品が、期待すべき、または連続的に生ずる製造注文に含まれている製品であることを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 最適化個所、すなわち無関係な注文による製造の個所、が識別され、もともとの注文選択が修正され、方法ステップｂ）ないしｄ）の少なくとも１つの別の通過が実行されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の方法。
9. 最適化の際に製造計画のなかの少なくとも１つの製造注文の消去が考慮に入れられていることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 非常計画が実行されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載の方法。
11. 残り計画が実行されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の方法。
12. 原料産業設備、特に鋳造圧延設備、を作動させるための装置であって、コンピュータシステムを有し、設備において、種々の製造注文に対応する製品が製造される装置において、コンピュータシステムにより複数の製造注文からの製造計画が作成され、設備およびその製造注文が受ける方法技術的な制約を考慮に入れて、製造計画のなかに託されている製造注文の順序が作成され、設備が受ける方法技術的な制約を考慮に入れた進行可能な製造計画が作成され、作成された進行可能な製造計画の最適化が実行されることを特徴とする原料産業設備を作動させるための装置。