JP2007206980A - Method for making lot plan, apparatus for making lot plan, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、製造業において与えられた複数注文品(オーダー)の仕様に基づいて、複数の原材料を自動的に複数ロットにまとめ、製造計画を立案する方法に関する発明であり、特に金属製品の製造業における連続鋳造機の鋳造計画(キャスト計画)を立案するときや、圧延機の圧延ロット計画を立案するときに利用可能な技術に関する。 The present invention relates to a method for automatically collecting a plurality of raw materials into a plurality of lots based on the specifications of a plurality of orders (orders) given in the manufacturing industry, and preparing a production plan. The present invention relates to a technique that can be used when planning a casting plan (cast plan) of a continuous casting machine in the industry or when planning a rolling lot plan of a rolling mill.
製造業において工場の生産計画を立案する場合には、複数オーダーを製造する際、品質低下防止や段取り替えコストなどの観点から、複数オーダーを適切な規模で適切な数の複数ロットにまとめて製造することが多い。 When planning production plans for factories in the manufacturing industry, when ordering multiple orders, manufacture multiple orders in an appropriate scale and an appropriate number of multiple lots from the standpoints of preventing quality degradation and setup change costs. Often to do.
例えば製鋼プラントにおいて、図4の連続鋳造機の断面図に示すように、精錬後の溶鋼10は溶鋼鍋11で搬送され、取鍋12に注がれる。取鍋12の溶鋼は中間容器であるタンディッシュ13を経由して、所定のサイズに制御された鋳型14へ浸漬ノズル19によって上側から連続的に注がれて、鋳型下方から表面は凝固した鋼材が連続的に引き抜かれる。そして当該鋼材はサポートロール15で支えられながら移動していき、スプレーノズル16から噴出される水により徐々に内部が冷却・凝固され、切断機17で所定の長さに切断されてスラブ、ビレット、またはブルームと呼ばれる鋼片が連続鋳造される。本願ではこれら鋼片をまとめてスラブ18と呼ぶ。
For example, in a steelmaking plant, as shown in the cross-sectional view of the continuous casting machine in FIG. 4, the refined
溶鋼鍋11の一杯分である鋳造単位はチャージと呼ばれているが、連続鋳造機では、複数チャージを連続して連続鋳造可能である(連続して連続鋳造することを連続連続鋳造、略して連々鋳と呼ぶ)。鋳型は通常4面の鋳型壁で周囲を囲む構成になっている。巾が異なるサイズのスラブ18を鋳造するときには、連々鋳の途中に鋳型14の巾(鋳型壁の間隔:鋳造巾)を変更することができる。この連々鋳単位はキャストと呼ばれており、耐火物の溶損や品質上の問題等から、通常、2〜15チャージで1キャストが構成される場合が多い。
The casting unit that is one cup of the molten steel pan 11 is called a charge, but with a continuous casting machine, multiple charges can be continuously cast continuously (continuous continuous casting is abbreviated as continuous continuous casting, abbreviated. Called continuous casting). The mold is usually configured to surround the periphery with four mold walls. When
このように、キャストとキャストの切れ目では、鋳型14やタンディッシュ13、浸漬ノズル19交換の後、ダミーバー(図示せず)と呼ばれる治具を鋳型に挿入し、鋳型の底からダミーバーを引き抜きつつ、溶鋼の鋳型への注入を開始する必要がある。そのために、段取り替えにかなりの時間掛かること、キャストの先頭と最後の部分は製造安定性の低下や不純物巻き込みなど品質が下がることなどから、生産能力や歩留まり向上のためには、連々鋳回数(キャストのチャージ数)を極力多くすることが望ましい。しかし、鋳造巾や溶鋼成分(鋼種とも呼ばれる)が異なるチャージを連々鋳すると、チャージの切れ目部分の品質が低下し、歩留まりが低下してしまったり、鋳造巾や溶鋼成分が大きく異なるときには連々鋳できないなどの問題がある。そのために、各チャージの鋳造巾や溶鋼成分などを考慮して、適切なキャストを計画しなければならない。言い換えると、チャージと呼ばれるオーダーをキャストと呼ばれるロットに鋳込む順序を考慮して適切にまとめ、生産能力と歩留まりを共に向上させる製造計画(キャスト計画)を立案する必要がある。
In this way, at the break between cast and cast, after replacing the
従来、キャスト計画を立案するための方法としては、熟練者が殆ど手作業で行うことが一般的である。しかし、適切なキャスト計画を立案する為には、長い経験を積んだ熟練者でも、例えば週のはじめに1週間分のキャスト計画を立案するためには、数時間掛かるのが一般的であり、このため、週の後半になって、実操業とのずれが拡大し、適切なキャスト計画でないと知りつつも、キャスト計画を見直すことがなされないという問題点がある。また、熟練者の中でも技術のばらつきがあり、熟練者のキャスト計画が必ずしも適切とは言い難いという問題もあった。 Conventionally, as a method for drafting a cast plan, it is common that an expert performs almost manually. However, in order to make an appropriate cast plan, even a skilled person who has long experience generally takes several hours to make a cast plan for one week at the beginning of the week, for example. Therefore, in the second half of the week, there is a problem that the deviation from the actual operation is widened, and it is not possible to review the cast plan while knowing that it is not an appropriate cast plan. There is also a problem in that there are variations in technology among skilled workers, and it is difficult to say that the cast plans of skilled workers are necessarily appropriate.
このような問題を解決するため、特許文献1では、人手もしくはエキスパートシステム等で初期のキャスト計画を立案した後、各キャストの中で、同一溶鋼成分と同一サイズのチャージのまとまりを1つのグループとして交換可能とし、異なるキャストのグループ同士を交換する手段を、設定された評価関数の値が改善されなくなるまで繰り返すという手順で、キャスト計画を立案する手法が開示されている。
In order to solve such a problem, in
また、特許文献2では、複数チャージを溶鋼成分と精錬方法が同一な複数グループに集約した後、前記グループを溶鋼成分と精錬方法で順序付け(ソート)を行い、連々鋳可能なように、グループを分割・統合することを繰返し、キャスト計画を立案する手法が開示されている。
Moreover, in
また、特許文献3では、適当な方法で初期のキャスト計画を立案した後、設定された評価関数の値が小さくなるよう、シミュレーティッド・アニーリング法を用いた任意の2つのチャージの交換を行い、前記評価関数の値が最小となるキャスト計画を立案する手法が開示されている。
Further, in
しかしながら、特許文献2で開示された方法では、溶鋼成分と精錬方法が近いチャージを連続して鋳造するという限られたキャスト計画しか得られず、溶鋼成分と精錬方法が近いとしても、鋳造巾異なれば、2つのキャストに分割されてしまうという問題がある。また、特許文献1及び特許文献3に開示された方法はいずれも探索手法であるため、最適性の保証はなく、あくまで極小解でしかない。しかも、2つのグループもしくはチャージを交換するのみで近傍解を生成しているため、初期キャスト計画を多少改善したキャスト計画しか得られないという問題点がある。言い換えると、初期キャスト計画に大きく依存したキャスト計画になってしまい、良質なキャスト計画を立案することは困難である。
However, in the method disclosed in
本発明は掛かる問題を解決する為に考案されたものであり、複数の原材料を、複数注文品(オーダー)の仕様と数量に基づく製造条件によって処理条件を変化させながら、連続的に処理する1ロット又は複数ロットにまとめて加工する製造工程において、製造計画を立案する際に、製造条件を従来よりも大きく且つ柔軟に考慮して最適な製造計画を得ることを目的とする。 The present invention has been devised in order to solve the problem, and continuously processes a plurality of raw materials while changing the processing conditions according to the manufacturing conditions based on the specifications and quantities of a plurality of orders (orders). An object of the present invention is to obtain an optimal manufacturing plan by considering manufacturing conditions larger and more flexibly than in the prior art when planning a manufacturing plan in a manufacturing process in which lots or a plurality of lots are processed together.
本発明のロット計画立案方法は、製造プラントにおいて原材料を、複数注文品(オーダー)の仕様、及び製造工程の状況に基づく製造条件によって処理条件を変化させながら、連続的に処理する1ロット又は複数ロットにまとめて加工する製造計画を立案する方法において、複数オーダーを外部入力装置及び又は外部記憶装置から入力するオーダー入力ステップと、前記入力された複数オーダーの数に応じて、複数オーダーの内の2つのオーダーについての連続製造関係を表す変数x、各オーダーのロット内での製造順番を表す変数y、及び、各オーダーが属するロットのオーダー数の上限値を表す変数zを設定する変数設定ステップと、前記入力されたオーダー毎に予め定められている製造条件に応じて、前記変数x、y、及びzの上限値と下限値の両方又はいずれ一つの上下限制約を設定する上下限設定ステップと、各オーダーの前に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、各オーダーの次に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、2つのオーダーのロット内での製造順番に関して前記変数xとyで表される制約式、各オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数xとzで表される制約式、及び、各オーダーの製造順番と当該オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数yとzで表される制約式を設定する制約式設定ステップと、ロット計画の良否を判定する前記変数xで表される評価関数を設定する評価関数設定ステップと、前記上下限制約と、前記制約式設定ステップで設定された各制約式とを共に満足し、前記変数xの値が整数であるという条件の下で、前記評価関数設定ステップで設定された評価関数の値を最適とする前記変数x、y、及びzの値を算出する最適解算出ステップと、前記最適解算出ステップにて算出された前記変数xの値に基づいてロット計画を外部出力装置又は外部記憶装置に出力するロット計画出力ステップとからなることを特徴とする。 In the lot planning method of the present invention, one lot or a plurality of raw materials are continuously processed in a manufacturing plant while changing the processing conditions according to the manufacturing conditions based on the specifications of a plurality of orders (orders) and the status of the manufacturing process. In a method for drafting a manufacturing plan to be processed in batches, an order input step of inputting a plurality of orders from an external input device and / or an external storage device, and a plurality of orders among the plurality of orders according to the number of the input multiple orders A variable setting step for setting a variable x representing the continuous production relationship for two orders, a variable y representing the production order within the lot of each order, and a variable z representing the upper limit value of the number of orders to which each order belongs. And upper limit values of the variables x, y, and z according to manufacturing conditions predetermined for each input order. An upper / lower limit setting step for setting both upper and lower limit constraints of the lower limit value, a constraint equation represented by the variable x with respect to an order manufactured before each order, and an order manufactured after each order The constraint equation represented by the variable x, the constraint equation represented by the variables x and y regarding the production order in the lot of the two orders, and the variables x and z regarding the upper limit value of the order number of the lot to which each order belongs A constraint equation setting step for setting a constraint equation represented by the variables y and z with respect to the production order of each order and the upper limit value of the number of orders of the lot to which the order belongs, An evaluation function setting step for setting an evaluation function represented by the variable x for judging pass / fail, the upper and lower limit constraints, and each constraint equation set in the constraint equation setting step; Optimal for calculating the values of the variables x, y, and z that optimize the value of the evaluation function set in the evaluation function setting step under the condition that both are satisfied and the value of the variable x is an integer The method includes a solution calculation step and a lot plan output step of outputting a lot plan to an external output device or an external storage device based on the value of the variable x calculated in the optimal solution calculation step.
また、本発明のロット計画立案方法は、前記最適解算出ステップは分枝限定法を用いて、前記変数xの値が整数という条件を緩和して、前記上下限制約と前記制約式とを共に満足し、前記評価関数の値を最適とする前記変数xとy及びzの値を算出するステップと、非整数値を持つ一部又は全ての変数xの値を整数値に固定するステップを、複数回繰り返すことを特徴とする。 In the lot planning method of the present invention, the optimal solution calculating step uses a branch and bound method to relax the condition that the value of the variable x is an integer, Satisfying and calculating the values of the variables x and y and z that optimize the value of the evaluation function, and fixing the values of some or all of the variables x having non-integer values to integer values, Repeated multiple times.
本発明のロット計画立案装置は、製造プラントにおいて原材料を複数注文品(オーダー)の仕様、及び製造工程の状況に基づく製造条件によって処理条件を変化させながら、連続的に処理する1ロット又は複数ロットにまとめて加工する製造計画を立案する装置において、複数オーダーを外部入力装置及び又は外部記憶装置から入力するオーダー入力手段と、前記複数オーダーに対して、複数オーダーの内の2つのオーダーについての連続製造関係を表す変数x、各オーダーのロット内での製造順番を表す変数y、及び、オーダーが属するロットのオーダー数の上限値を表す変数zを作成する変数設定手段と、前記複数オーダーより、前記変数x、y、及びzの上限値と下限値の両方又はいずれか一つの上下限制約、各オーダーの前に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、各オーダーの次に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、2つのオーダーのロット内での製造順番に関して前記変数xとyで表される制約式、各オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数xとzで表される制約式、及び、各オーダーの製造順番と当該オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数yとzで表される制約式を設定する制約条件設定手段と、ロット計画の良否を判定する前記変数xで表される評価関数を設定する評価関数設定手段と、前記制約条件設定手段で設定された各制約条件を満足し、前記変数xの値が整数という条件の下で、前記評価関数設定手段で設定された評価関数の値を最適とする前記変数x、y、及びzの値を算出する最適解算出手段と、前記最適解算出手段にて算出された前記変数xの値に基づいてロット計画を外部出力装置又は外部記憶装置に出力するロット計画出力手段とを備えたことを特徴とする。 The lot planning apparatus according to the present invention continuously processes one or more lots of raw materials in a manufacturing plant while changing the processing conditions according to the manufacturing conditions based on the specifications of a plurality of orders (orders) and the manufacturing process. In an apparatus for drafting a manufacturing plan to be processed collectively, an order input means for inputting a plurality of orders from an external input device and / or an external storage device, and a continuation of two orders among the plurality of orders with respect to the plurality of orders A variable setting means for creating a variable x representing a manufacturing relationship, a variable y representing a production order within a lot of each order, and a variable z representing an upper limit value of the number of lots to which the order belongs, and the plurality of orders, The upper and lower limits of the variables x, y, and z or any one of the upper and lower limits, manufactured before each order The constraint equation represented by the variable x for the order to be produced, the constraint equation represented by the variable x for the order produced next to each order, and the variables x and y for the production order in the lot of the two orders Constraint formula expressed, constraint formula expressed by the variables x and z regarding the upper limit value of the order number of lots to which each order belongs, and manufacturing order of each order and upper limit value of the order number of lots to which the order belongs Restriction condition setting means for setting a constraint expression represented by the variables y and z, evaluation function setting means for setting an evaluation function represented by the variable x for determining the quality of a lot plan, and the constraint condition setting means The variables x, y, and x satisfying each constraint condition set in (1) and optimizing the value of the evaluation function set by the evaluation function setting means under the condition that the value of the variable x is an integer. And an optimum solution calculating means for calculating the value of z and a lot plan output means for outputting a lot plan to an external output device or an external storage device based on the value of the variable x calculated by the optimum solution calculating means. It is characterized by having.
本発明のコンピュータプログラムは、製造プラントにおいて原材料を複数注文品(オーダー)の仕様、及び製造工程の状況に基づく製造条件によって処理条件を変化させながら、連続的に処理する1ロット又は複数ロットにまとめて加工する製造計画を立案する方法において、複数オーダーを外部入力装置及び又は外部記憶装置から入力するオーダー入力処理と、前記入力されたオーダーの数に応じて、複数オーダーの内の2つのオーダーについての連続製造関係を表す変数x、各オーダーのロット内での製造順番を表す変数y、及び、オーダーが属するロットのオーダー数の上限値を表す変数zを作成する変数設定処理と、前記入力されたオーダー毎に予め定められている製造条件に応じて、前記変数x、y、及びzの上限値と下限値の両方又はいずれ一つの上下限制約、各オーダーの前に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、各オーダーの次に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、2つのオーダーのロット内での製造順番に関して前記変数xとyで表される制約式、各オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数xとzで表される制約式、及び、各オーダーの製造順番と当該オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数yとzとで表される制約式を設定する制約条件設定処理と、ロット計画の良否を判定する前記変数xで表される評価関数を設定する評価関数設定処理と、前記制約条件設定処理で設定れた各制約条件を満足し、前記変数xの値が整数という条件の下で、前記評価関数設定手段で設定された評価関数の値を最適とする前記変数x、y、及びzの値を算出する最適解算出処理と、前記最適解算出処理にて算出された前記変数xの値に基づいてロット計画を外部出力装置又は外部記憶装置に出力するロット計画出力処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする。 The computer program according to the present invention collects raw materials into one lot or a plurality of lots to be continuously processed while changing the processing conditions according to the manufacturing conditions based on the specifications of a plurality of orders (orders) and the status of the manufacturing process in the manufacturing plant. In order to create a manufacturing plan to be processed, an order input process for inputting a plurality of orders from an external input device and / or an external storage device, and two orders among the plurality of orders according to the number of the input orders A variable setting process for creating a variable x representing the continuous manufacturing relationship of the variable, a variable y representing the production order in the lot of each order, and a variable z representing the upper limit of the number of orders of the lot to which the order belongs, and the input Depending on the manufacturing conditions predetermined for each order, both the upper and lower limits of the variables x, y and z Or any one upper / lower limit constraint, a constraint equation represented by the variable x with respect to an order manufactured before each order, a constraint equation represented by the variable x with respect to an order manufactured next to each order, A constraint expression represented by the variables x and y regarding the production order within the lot of orders, a constraint expression represented by the variables x and z regarding the upper limit value of the number of orders to which each order belongs, Constraint condition setting processing for setting a constraint expression represented by the variables y and z with respect to the manufacturing order and the upper limit value of the number of orders of the lot to which the order belongs, and the variable x for determining the quality of the lot plan. The evaluation function setting means that satisfies the respective constraint conditions set in the evaluation function setting process for setting the evaluation function and the constraint condition setting process, and the value of the variable x is an integer An optimal solution calculation process for calculating values of the variables x, y, and z that optimize the set evaluation function value, and a lot plan based on the value of the variable x calculated in the optimal solution calculation process And a lot plan output process for outputting the data to an external output device or an external storage device.
本発明は、複数の原材料を、複数注文品(オーダー)の仕様と数量に基づく製造条件によって処理条件を変化させながら、連続的に処理する1ロット又は複数ロットにまとめて加工する製造工程において、製造条件を従来よりも大きく且つ柔軟に考慮して最適な製造計画を求めるために、ロット計画の良否を判定する評価関数の値を最適にしてロット計画を立案する方法である。その結果、従来の探索手法とは異なり、厳密な最適解を算出することができるため、品質や歩留まりを極限まで高めることが可能である。 The present invention is a manufacturing process in which a plurality of raw materials are processed collectively into one lot or a plurality of lots to be processed continuously, while changing the processing conditions according to the manufacturing conditions based on the specifications and quantities of a plurality of orders (orders). In order to obtain an optimal manufacturing plan in consideration of the manufacturing conditions larger and flexibly than in the past, this is a method of preparing a lot plan by optimizing the value of an evaluation function for determining the quality of the lot plan. As a result, unlike the conventional search method, a strict optimum solution can be calculated, so that quality and yield can be increased to the limit.
以下、本発明のロット計画立案方法を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the lot planning method of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明のロット計画立案方法に係わる全ての演算をコンピュータにて実現した場合の処理手順を表すフローチャートであり、コンピュータ本体内のメモリ中に格納されたプログラムによって実行される。 FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure when all calculations related to the lot planning method of the present invention are realized by a computer, and is executed by a program stored in a memory in the computer main body.
先ず、コンピュータに接続されているハードディスク等の外部記憶装置やキーボード等の外部入力装置より、計画対象オーダー1の情報をオーダー入力ステップ2にてコンピュータのメモリ中に読込む。
First, information on the planned
計画対象オーダー1には、少なくとも、製造条件として、オーダー毎に、当該オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関する条件、他のオーダーと連続して製造する際の製造可否に関する条件と、ロット内での製造位置(順番)に関する条件、とを記載するようにする。
For
次の表1は計画対象オーダー1の簡単な例であり、10個のオーダー(この場合チャージを表す)の原材料種別、製造方法、及び製造条件が記載されている。例えば、No.1オーダー(チャージ)は原材料種別として溶鋼成分(鋼種)がAであり、製造方法として狭巾で製造(鋳造)することが指定されている。また、製造条件として、No.1オーダー(チャージ)が属するロット(キャスト)のオーダー(チャージ)数の上限値は6オーダー(チャージ)、かつ、異なる鋼種を持つオーダー(チャージ)と連続して製造(鋳造)可能(同じ鋼種を持つオーダーとは常に連続して製造(鋳造)可能とする)、かつ、No.1オーダー(チャージ)はロットの先頭から6番目以内に製造しなければならないことを表している。
The following Table 1 is a simple example of the planned
次に、前記計画対象オーダー1のオーダー数(数量)に応じて、変数設定ステップ3にて、ロット計画を立案するために必要とされる変数として、2つのオーダーの連続製造関係を表すオーダー数×オーダー数の個数を有する変数x(2次元の配列変数x(i,j)とし、No.iオーダーの次に連続してNo.jオーダーを製造するときにx(i,j)=1、それ以外はx(i,j)=0と定義する)と、オーダーのロット内での製造順番を表すオーダー数の個数を有する変数y(1次元配列変数y(i)とし、No.iオーダーがロットのk番目に製造するときにy(i)=kと定義する)と、及び、オーダーが属するロットのオーダー数の上限値を表す変数z(1次元配列変数z(i)とし、No.iオーダーが属するロットが最大h個のオーダーしか連続して製造できないときにz(i)=hと定義する)を設定して、その記憶領域をメモリ内に作成する。
Next, according to the order number (quantity) of the
次に、上下限設定ステップ4にて、前記計画対象オーダー1の情報においてオーダー毎に指定された製造条件に基づいて、前記各変数x、y、及びzそれぞれの上限値制約と下限値制約(合わせて、上下限制約と呼ぶ)を設定して、メモリ内に記憶する。
Next, in the upper and lower limit setting step 4, based on the manufacturing conditions specified for each order in the information of the
次に、制約式設定ステップ5にて、前記変数の値とロット計画とが1対1に対応させることができるために必要とされ、実行可能なロット計画を立案するための変数同士の制約式(等式または不等式)をメモリ内に記憶する。ここで、変数同士の制約式は、上記計画対象オーダー1の情報に基づいて設定される場合と、製造工程自体の共通な製造制約(例えば、全てのチャージが同じ鋳造位置制約を持つ場合には、上記計画対象オーダー1に記載する必要はない)に基づいて設定される場合とがある。
Next, in the constraint
次に、評価関数設定ステップ6にて、生産能力向上や品質低下防止の観点から定められ、ロット計画の良否を判断するための評価関数として、前記変数xを引数とする所定の関数を設定して、メモリ内に記憶する。
Next, in the evaluation
次に、最適解算出ステップ7により、上下限設定ステップ4で設定された変数の上下限制約、制約式設定ステップ5で設定された制約式、および、前記変数xの値が整数(前記変数yとzは実数で可)という条件を全て満足し、評価関数設定ステップ6で設定された評価関数の値(以下、評価値と記載する)を最適とする変数の値を算出する。
Next, in the optimal
最後に、ロット計画出力ステップ8にて、最適解算出ステップ7で算出された変数xの値に対応するロット計画9を、ディスプレー等の外部表示装置やハードディスク等の外部記憶装置に出力する。
Finally, in the lot
本発明を実施するための形態は、上記に限定される物ではなく、図5のように、外部記憶装置に記憶された計画対象オーダー1をオーダー入力手段30で入力し、計画対象オーダー1のオーダー数や製造条件に応じて、ロット計画を作成するための変数xとy及びzを設定する変数設定手段31と、前記変数xとy及びzの制約条件を設定する制約条件設定手段32と、前記xで表される評価関数を設定する評価関数設定手段33を実施し、最適解算出手段34にて、上記評価関数の値を最適とする前記変数xとy及びzの値を算出し、ロット計画出力手段35にて、前記変数xの値で示されるロット計画9を外部記憶装置に出力しても良い。
The form for carrying out the present invention is not limited to the above. As shown in FIG. 5, the
<第1の実施の形態>
以下、複数の原材料を、複数注文品(オーダー)の仕様と数量に基づく製造条件によって処理条件を変化させながら、連続的に処理する1ロット又は複数ロットにまとめて加工する製造工程における製造計画を立案する方法の例として、特に金属製品の製造業における連続鋳造機の鋳造計画(キャスト計画)を立案する手法を説明する。本実施の形態においては、複数の原材料それぞれに対応するものは、鋼種であり、各溶鋼鍋一杯分の鋳造単位の溶鋼、すなわちチャージは各注文品(オーダー)のスラブに鋳造されるので、以下の説明では「オーダー」を「チャージ」、「ロット」を「キャスト」と対応づけて説明する。
<First Embodiment>
Hereinafter, a manufacturing plan in a manufacturing process in which a plurality of raw materials are processed collectively into one lot or a plurality of lots to be processed continuously while changing the processing conditions according to the manufacturing conditions based on the specifications and quantities of a plurality of orders (orders). As an example of the planning method, a method for planning a casting plan (cast plan) of a continuous casting machine in the metal product manufacturing industry will be described. In the present embodiment, what corresponds to each of the plurality of raw materials is a steel type, and the molten steel in a casting unit for each molten steel pan, that is, the charge is cast on the slab of each custom-made item (order). In the description, “order” is described as “charge” and “lot” as “cast”.
表1に計画対象オーダー1に相当する計画対象チャージ(チャージ=溶鋼鍋一杯分の鋳造単位)を示す。表1の2行目以降の各行が1つのチャージを表し、左から1列目は当該チャージの識別番号(No.)、2列目は当該チャージの鋼種(溶鋼成分)を表す記号(鋼種)、3列目は当該チャージの鋳造巾(巾)、4列目は当該チャージを含むキャストの連々鋳回数(キャストのチャージ数)の上限値(最大連々鋳)、5列目は当該チャージが異鋼種チャージと連々鋳可能か否かを示し(異鋼種連々鋳)、6列目は当該チャージを鋳造する際のキャスト内で鋳造順番に関する上限の制約を表している(鋳造位置)。例えば、No.5チャージは鋼種Bであり、中巾で鋳造し、No.5チャージを含むキャストは6チャージ以内に制限する必要があり、異鋼種連々可であるが、キャストの3番目までに鋳造しなければならないということを表している。 Table 1 shows the charge for planning corresponding to order 1 for planning (charge = casting unit for one full molten steel pan). Each row after the second row in Table 1 represents one charge, the first column from the left is the identification number (No.) of the charge, and the second column is a symbol (steel type) representing the steel type (molten steel component) of the charge. The third row is the casting width (width) of the charge, the fourth row is the upper limit (maximum continuous casting) of the number of consecutive castings of the cast including the charge (the number of casting charges), and the fifth row is the different charge. The steel type charge indicates whether or not continuous casting is possible (different steel type continuous casting), and the sixth column represents the upper limit on the casting order in the cast when casting the charge (casting position). For example, No.5 charge is steel grade B, cast with medium width, cast including No.5 charge must be limited to 6 charges, and different steel grades are possible, but by the third cast It means that it must be cast.
このような小規模で単純なキャスト計画例の場合には、手作業でもキャスト計画を簡単に立案することができ、表2はキャスト計画の一例である。次の表2の2行目以降の各行が1つのキャストを表し(1行目はチャージの鋳造番号を表す)、No.1キャストは、No.5チャージを最初に鋳造し、次に、No.6チャージ、No.3チャージ、No.4チャージ、No.1チャージを鋳造し、最後に、No.2チャージを鋳造する計画となっている。ここで、No.5とNo.6チャージをキャストの1番目と2番目に鋳造しているのは、No.5とNo.6チャージの鋳造位置が3に制限されており、キャストの3番目までに鋳造しなければならないからである。 In the case of such a small and simple cast plan example, the cast plan can be easily drafted manually, and Table 2 shows an example of the cast plan. Each row after the second row in Table 2 below represents one cast (the first row represents the casting number of the charge), the No. 1 cast casts No. 5 charge first, then No. It is planned to cast .6 charge, No.3 charge, No.4 charge, No.1 charge and finally No.2 charge. Here, No.5 and No.6 charges are cast in the first and second casts because the casting position of No.5 and No.6 charges is limited to 3, and the cast is third. This is because it must be cast by the time.
本発明のロット計画作成方法は、表1のような複数の鋼種や複数の巾の計画対象チャージについて、それぞれの製造制約の下に自動的に表2のようなキャスト計画を立案する方法に関するものであり、その処理フローは、上記したように図1の「オーダー」を「チャージ」、「ロット」を「キャスト」に置き換えたフローチャートで表される。 The lot plan creation method of the present invention relates to a method for automatically creating a cast plan as shown in Table 2 under the respective production constraints for a plurality of steel grades as shown in Table 1 and a plurality of widths as target charges for planning. The processing flow is represented by a flowchart in which “order” in FIG. 1 is replaced with “charge” and “lot” is replaced with “cast” as described above.
(オーダー入力ステップ)
先ず、オーダー入力ステップ2にて、表1のような計画対象チャージの情報を、コンピュータに接続されているハードディスク等の外部記憶装置、キーボード等の外部入力装置、又は製造工場内のネットワークによりコンピュータのメモリ中に読込む。
(Order entry step)
First, in
(変数設定ステップ)
次に、変数設定ステップ3にて、上記の計画対象チャージの情報に基づいて、10個の計画対象チャージからなるキャストのロット計画であるので、2つのチャージ(オーダー)の連続製造関係を表す変数をxとして、10×10の2次元配列変数、チャージ(オーダー)のキャスト(ロット)内での製造順番を表す変数をyとして、サイズ10の1次元配列変数、チャージ(オーダー)が属するキャスト(ロット)のチャージ(オーダー)数の上限値(最大連々鋳回数)を表す変数zとして、サイズ10の1次元配列変数の領域をメモリ中に確保する。
(Variable setting step)
Next, in
ここで、2次元配列変数xの第i行第j列成分であるx(i,j)は、2つのチャージ同士の連続鋳造関係を意味する変数であり、No.iチャージの次にNo.jチャージを鋳造するときに1、そうでないときに0とする変数である。1次元配列変数yの第i成分であるy(i)は、No.iチャージの鋳造順番を表す変数であり、例えば、y(i)=3であれば、No.iチャージはキャスト内で3番目に鋳造することを意味している。1次元配列変数zの第i成分であるz(i)は、No.iチャージが属するキャストの最大連々鋳回数を意味する変数であり、例えば、z(i)=4であれば、No.iチャージが属するキャストは最大で4チャージまでしか連々鋳できないということを表している。より具体的には、z(i)はNo.iチャージが属するキャストで鋳造される全てのチャージの最大連々鋳の中で、最小の値となる。 Here, x (i, j) which is the i-th row and j-th column component of the two-dimensional array variable x is a variable meaning a continuous casting relationship between two charges, and No. i charge is followed by No. i. jThis variable is 1 when casting a charge and 0 otherwise. Y (i) which is the i-th component of the one-dimensional array variable y is a variable representing the casting order of No.i charge. For example, if y (i) = 3, the No.i charge is within the cast. It means to cast third. Z (i) that is the i-th component of the one-dimensional array variable z is a variable that means the maximum number of continuous castings of the cast to which the No. i charge belongs. For example, if z (i) = 4, No. This means that the cast to which i-charge belongs can only cast up to 4 charges continuously. More specifically, z (i) is the minimum value among the maximum continuous castings of all charges cast by the cast to which the No. i charge belongs.
例えば、表2のキャスト計画を前記変数で表すならば、
x(5,6)=1, x(6,3)=1, x(3,4)=1, x(4,1)=1, x(1,2)=1
x(7,8)=1, x(8,9)=1, x(9,10)=1
y(1)=5, y(2)=6, y(3)=3, y(4)=4, y(5)=1, y(6)=2, y(7)=1, y(8)=2, y(9)=3, y(10)=4
z(1)=6, z(2)=6, z(3)=6, z(4)=6, z(5)=6, z(6)=6, z(7)=4, z(8)=4, z(9)=4, z(10)=4
となり(これら以外の変数の値は全て0)、変数の値とキャスト計画が1対1に対応し、これらの変数を決定することがキャスト計画を立案することである。
For example, if the cast plan in Table 2 is represented by the variable,
x (5,6) = 1, x (6,3) = 1, x (3,4) = 1, x (4,1) = 1, x (1,2) = 1
x (7,8) = 1, x (8,9) = 1, x (9,10) = 1
y (1) = 5, y (2) = 6, y (3) = 3, y (4) = 4, y (5) = 1, y (6) = 2, y (7) = 1, y (8) = 2, y (9) = 3, y (10) = 4
z (1) = 6, z (2) = 6, z (3) = 6, z (4) = 6, z (5) = 6, z (6) = 6, z (7) = 4, z (8) = 4, z (9) = 4, z (10) = 4
(The values of all other variables are 0.) The variable values and the cast plan have a one-to-one correspondence, and determining these variables is the creation of a cast plan.
(上下限設定ステップ)
次に、上下限設定ステップ4にて上記の計画対象チャージの情報に基づく製造制約として、前記各変数x(i,j), y(i), z(i)の上下限制約をメモリ内に設定/記憶する。本実施の形態の場合、式(1)〜式(12)のようになる。
0 ≦ x(1〜6,1〜6) ≦ 1 (1)
0 ≦ x(1〜6,7〜10) ≦ 0 (2)
0 ≦ x(7〜10,1〜6) ≦ 0 (3)
0 ≦ x(7〜10,7〜10) ≦ 1 (4)
0 ≦ x(i,i) ≦ 0 ∀i (5)
1 ≦ y(1〜4) ≦ 6 (6)
1 ≦ y(5〜6) ≦ 3 (7)
1 ≦ y(7〜8) ≦ 2& (8)
1 ≦ y(9〜10) ≦ 6 (9)
4 ≦ z(1〜6) ≦ 6& (10)
4 ≦ z(7〜8) ≦ 4 (11)
4 ≦ z(9〜10) ≦ 6 (12)
ここで、上記の制約内容についてx(i,j)は0または1であるため、基本的には、式(1)と式(4)の上下限制約を設定する。ただし、鋼種CであるNo.7〜No.10のチャージが異鋼種連々鋳不可であり、鋼種A又は鋼種BであるNo.1〜No.6チャージとは連々鋳できないため、式(2)と式(3)の制約を設定する。また、No.iチャージの次に同じNo.iチャージを鋳造することも不可能であるため、当然ながら式(5)も設定する。
(Upper / lower limit setting step)
Next, in the upper / lower limit setting step 4, the upper and lower limit constraints of each variable x (i, j), y (i), z (i) are stored in the memory as manufacturing constraints based on the information on the charge to be planned. Set / Remember. In the case of the present embodiment, equations (1) to (12) are obtained.
0 ≤ x (1-6, 1-6) ≤ 1 (1)
0 ≤ x (1-6, 7-10) ≤ 0 (2)
0 ≤ x (7-10, 1-6) ≤ 0 (3)
0 ≤ x (7-10, 7-10) ≤ 1 (4)
0 ≤ x (i, i) ≤ 0 ∀i (5)
1 ≤ y (1-4) ≤ 6 (6)
1 ≤ y (5-6) ≤ 3 (7)
1 ≤ y (7-8) ≤ 2 & (8)
1 ≤ y (9-10) ≤ 6 (9)
4 ≤ z (1-6) ≤ 6 & (10)
4 ≤ z (7-8) ≤ 4 (11)
4 ≤ z (9 to 10) ≤ 6 (12)
Here, since x (i, j) is 0 or 1 for the above constraint content, the upper and lower limit constraints of Equation (1) and Equation (4) are basically set. However, No. 7 to No. 10 charges of steel grade C cannot be cast continuously with different steel grades, and No. 1 to No. 6 charges of steel grade A or steel grade B cannot be cast continuously. And set the constraints of equation (3). In addition, since it is impossible to cast the same No. i charge after the No. i charge, the equation (5) is naturally set.
式(6)〜式(9)は鋳造位置制約のために設定する上下限制約、式(10)〜式(12)は最大連々鋳制約のために設定する上下限制約であり、式(6)〜式(9)の上限値は表1の鋳造位置、式(10)〜式(12)の上限値は表1の最大連々鋳である。下限値に関しては、キャストの最初に鋳造されるチャージの鋳造位置は1としているため、式(6)〜式(9)の下限値は全て1とし、また、表1の最大連々鋳の最小値は4であり、変数z(i)の値は4以上であるため、式(10)〜式(12)の下限値は全て4とする。 Equations (6) to (9) are upper and lower limit constraints set for casting position constraints, and Equations (10) to (12) are upper and lower limit constraints set for maximum continuous casting constraints. ) To (9) are the casting positions in Table 1, and the upper limits in Equations (10) to (12) are the maximum continuous castings in Table 1. Regarding the lower limit, since the casting position of the charge cast at the beginning of casting is 1, all the lower limits of Equations (6) to (9) are 1, and the maximum continuous casting value in Table 1 is the minimum value. Is 4, and the value of the variable z (i) is 4 or more. Therefore, the lower limit values of the equations (10) to (12) are all 4.
(制約式設定ステップ)
次に、制約式設定ステップ5にて、上記の計画対象チャージの情報及び製造工程の制約に基づくチャージ間の関係である、各チャージ(オーダー)の前に製造されるチャージ(オーダー)に関して前記変数xで表される制約式(13)と、各チャージ(オーダー)の次に製造されるチャージ(オーダー)に関して前記変数xで表される制約式(14)と、2つのチャージ(オーダー)のキャスト(ロット)内での製造順番に関して前記変数xとyで表される制約式(15)と、各チャージ(オーダー)が属するキャスト(ロット)のチャージ(オーダー)数の上限値(最大連々鋳回数)に関して前記変数xとzで表される制約式(16)と、及び、各チャージ(オーダー)の製造順番と当該チャージ(オーダー)が属するキャスト(ロット)のチャージ(オーダー)数の上限値(最大連々鋳回数)に関して前記変数yとzで表される制約式(17)とをメモリ内に設定/記憶する。
Σj{x(j,i)} ≦ 1 ∀i (13)
Σj{x(i,j)} ≦ 1 ∀i (14)
y(j) ≧ y(i) + 1 − K(i,j)×{1-x(i,j)} ∀i,j(≠i) (15)
z(j) ≦ z(i) + H(i,j)×{1-x(i,j)-x(j,i)} ∀i,j(≠i) (16)
y(i) ≦ z(i) (17)
(Constraint equation setting step)
Next, in the constraint
Σj {x (j, i)} ≤ 1 ∀i (13)
Σj {x (i, j)} ≤ 1 ∀i (14)
y (j) ≥ y (i) + 1 − K (i, j) × {1-x (i, j)} ∀i, j (≠ i) (15)
z (j) ≤ z (i) + H (i, j) x {1-x (i, j) -x (j, i)} ∀i, j (≠ i) (16)
y (i) ≤ z (i) (17)
ここで、式(13)と式(14)のΣj{x(j,i)}は全ての添字jに関する括弧{}内変数の合計を表している。また、式(15)のK(i,j)は、式(18)を満たす任意の定数であるが、
K(i,j) ≧ y(i)の上限値 − y(j)の下限値 + 1 (18)
本実施例の場合、y(j)の下限値は全て1であるため、式(19)としても構わない(y(i)の上限値は式(6)〜(9)の右辺値で示される)。
K(i,j) = y(i)の上限値 (19)
また、式(16)のH(i,j)は、式(20)を満たす任意の定数であるが、
H(i,j) ≧ z(j)の上限値 − z(i)の下限値 (20)
本実施例の場合、z(i)の下限値は全て4であるため、式(21) としても構わない(z(j)の上限値は式(10)〜(12)の右辺値で示される)。
H(i,j) ≧ z(j)の上限値 − 4 (21)
Here, Σj {x (j, i)} in Equation (13) and Equation (14) represents the sum of variables in parentheses {} for all subscripts j. Further, K (i, j) in equation (15) is an arbitrary constant that satisfies equation (18),
K (i, j) ≥ upper limit of y (i) − lower limit of y (j) + 1 (18)
In the case of this embodiment, since the lower limit value of y (j) is all 1, it may be given by equation (19) (the upper limit value of y (i) is indicated by the right side value of equations (6) to (9). )
K (i, j) = upper limit of y (i) (19)
Further, H (i, j) in the equation (16) is an arbitrary constant that satisfies the equation (20).
H (i, j) ≥ upper limit value of z (j) − lower limit value of z (i) (20)
In this embodiment, since the lower limit value of z (i) is all 4, it may be expressed as equation (21) (the upper limit value of z (j) is indicated by the right side value of equations (10) to (12). )
Upper limit value of H (i, j) ≥ z (j) − 4 (21)
式(13)の制約式では、例えば、x(5,6)=1となったとすると、x(∀j≠5,6)=0となり、No.6チャージは先頭チャージではなく、かつ、No.6チャージの前に鋳造されるチャージはNo.5チャージ以外には存在しないことになる。また、x(∀j,5)=0の場合には、No.5チャージはキャストの先頭チャージとなる。 In the constraint equation of Equation (13), for example, if x (5,6) = 1, x (∀j ≠ 5,6) = 0, No.6 charge is not the top charge, and No There will be no charge cast before the .6 charge other than the No. 5 charge. When x (xj, 5) = 0, No. 5 charge is the first charge of the cast.
式(14)の制約式では、例えば、x(1,2)=1となったとすると、x(1,∀j≠2)=0となり、No.1チャージは先頭チャージではなく、かつ、No.1チャージの後に鋳造されるチャージはNo.2チャージ以外には存在しないことになる。また、x(2,∀j)=0の場合には、No.2チャージはキャストの最終チャージとなる。 In the constraint equation of Equation (14), for example, if x (1,2) = 1, x (1, ∀j ≠ 2) = 0, and No.1 charge is not the top charge, and No There will be no charge cast after the .1 charge other than the No. 2 charge. When x (2, (j) = 0, No. 2 charge is the final charge of the cast.
式(15)の制約式では、例えば、x(1,2)=1とすると、No.2チャージの鋳造位置を表す変数y(2)の値は、式(22)を満足する必要があるため、y(1)+1以上となることが保証される。
y(2) ≧ y(1) + 1 − K(1,2)×{1-1} = y(1) + 1 (22)
すなわち、一般的に記載すると、x(i,j)=1ならば、y(j)≧y(i)+1となることが保証される。従って、x(9,7)=1, x(7,8)=1のキャスト計画では、式(23)と式(24)となり、
y(7) ≧ y(9) + 1 (23)
y(8) ≧ y(7) + 1 (24)
また、式(9)より、y(9)は1以上であるから、式(25)のように、y(8)は3以上となり、
y(8) ≧ y(9) + 2 ≧ 3 (25)
No.8チャージの鋳造位置の制約である式(8)に違反する。従って、前記上下限制約式(1)〜式(9)と制約式(13)〜式(15)を全て満足しているときには、前記の例のような鋳造位置制約に違反するキャスト計画は得られない。
In the constraint equation of Equation (15), for example, if x (1,2) = 1, the value of the variable y (2) representing the casting position of No. 2 charge needs to satisfy Equation (22). Therefore, it is guaranteed that y (1) +1 or more.
y (2) ≥ y (1) + 1-K (1,2) x {1-1} = y (1) + 1 (22)
That is, in general, if x (i, j) = 1, it is guaranteed that y (j) ≧ y (i) +1. Therefore, in the cast plan of x (9,7) = 1, x (7,8) = 1, Equation (23) and Equation (24) are obtained,
y (7) ≥ y (9) + 1 (23)
y (8) ≥ y (7) + 1 (24)
Also, from equation (9), y (9) is 1 or more, so as in equation (25), y (8) is 3 or more,
y (8) ≥ y (9) + 2 ≥ 3 (25)
Violates equation (8), which is the restriction on the casting position of No.8 charge. Therefore, when all of the upper and lower limit constraint equations (1) to (9) and the constraint equations (13) to (15) are satisfied, a cast plan that violates the casting position constraint as in the above example is obtained. I can't.
式(16)の制約式では、例えば、x(7,8)=1, x(8,9)=1, x(9,10)=1(No.7〜No.10に関係する前記以外の変数x(i,j)は全て0とする)のキャスト計画では、式(26)〜式(31)となり、z(7)〜z(10)は全て4以下となる。
z(7) ≦ z(8) + H(8,7)×{1-0-1} = z(8) ≦ 4 (26)
z(8) ≦ z(7) + H(7,8)×{1-1-0} = z(7) ≦ 4& (27)
z(8) ≦ z(9) + H(9,8)×{1-0-1} = z(9) ≦ 6 (28)
z(9) ≦ z(8) + H(8,9)×{1-1-0} = z(8) ≦ 4 (29)
z(9) ≦ z(10) + H(10,9)×{1-0-1} = z(10) ≦ 6 (30)
z(10) ≦ z(9) + H(9,10)×{1-1-0} = z(9) ≦ 4 (31)
従って、制約式(17)により、y(7)〜y(10)の鋳造位置は全て4以下、すなわち、キャストの長さ(連々鋳回数)も4チャージ以下に制限される。
In the constraint expression of Expression (16), for example, x (7,8) = 1, x (8,9) = 1, x (9,10) = 1 (other than those related to No. 7 to No. 10) In the cast plan in which all variables x (i, j) are 0), equations (26) to (31) are obtained, and z (7) to z (10) are all 4 or less.
z (7) ≤ z (8) + H (8,7) x {1-0-1} = z (8) ≤ 4 (26)
z (8) ≤ z (7) + H (7,8) x {1-1-0} = z (7) ≤ 4 & (27)
z (8) ≤ z (9) + H (9,8) x {1-0-1} = z (9) ≤ 6 (28)
z (9) ≤ z (8) + H (8,9) x {1-1-0} = z (8) ≤ 4 (29)
z (9) ≤ z (10) + H (10,9) x {1-0-1} = z (10) ≤ 6 (30)
z (10) ≤ z (9) + H (9,10) x {1-1-0} = z (9) ≤ 4 (31)
Therefore, according to the constraint equation (17), the casting positions of y (7) to y (10) are all limited to 4 or less, that is, the cast length (number of consecutive castings) is also limited to 4 charges or less.
このように、前記上下限制約式(1)〜式(12)と制約式(13)〜式(17)を全て満足しているときには、鋳造位置に関する制約(チャージのキャスト内での鋳造順番に関する制約)と、最大連々鋳に関する制約(チャージが属するキャストの長さに関する制約)を共に満足したキャスト計画が得られる。 As described above, when all of the upper and lower limit constraint equations (1) to (12) and the constraint equations (13) to (17) are satisfied, the constraint on the casting position (relating to the casting order in the cast of the charge). The cast plan that satisfies both the (restriction) and the maximum continuous casting restriction (restriction on the cast length to which the charge belongs) can be obtained.
(評価関数設定ステップ)
次に、評価関数設定ステップ6にて、キャスト(ロット)計画の良否を判定する前記変数xで表される評価関数として、式(32)の評価関数をメモリ内に記憶する。
J = Σi[1-Σj{x(i,j)}] + G(i,j)×ΣiΣj{x(i,j)} (32)
式(32)の評価関数の右辺第1項目はキャスト数を表しており、キャスト数が少ない方が式(32)の評価関数の値(評価値と呼ぶ)が小さくなる。一方、右辺第2項目は連続鋳造に関する評価値を表している。ここで、G(i,j)はNo.iチャージの次にNo.jチャージを連続鋳造する際の評価値を表し、No.iチャージとNo.jチャージの鋼種や鋳造巾の異なり具合によって事前に設定する定数である。例えば、No.iチャージとNo.jチャージの鋼種と巾のいずれか一方が異なればG(i,j)=0.1、鋼種と巾が同じであればG(i,j)=0のように設定する。
(Evaluation function setting step)
Next, in the evaluation
J = Σi [1-Σj {x (i, j)}] + G (i, j) × ΣiΣj {x (i, j)} (32)
The first item on the right side of the evaluation function in Expression (32) represents the number of casts. The smaller the number of casts, the smaller the value of the evaluation function in Expression (32) (referred to as evaluation value). On the other hand, the second item on the right side represents an evaluation value related to continuous casting. Here, G (i, j) represents the evaluation value when continuously casting No. j charge after No. i charge, depending on the steel type and casting width of No. i charge and No. j charge. This is a constant set in advance. For example, G (i, j) = 0.1 if either steel grade and width of No.i charge or No.j charge are different, and G (i, j) = 0 if steel grade and width are the same. Set.
(最適解算出ステップ)
次に、最適解算出ステップ7にて、上下限制約式(1)〜式(12)と、制約式(13)〜式(17)を満足し、式(32)の評価関数の値を最小とする変数x(i,j), y(i), z(i)の整数値(以降、最適解と呼ぶ)を求める。ここで、キャスト計画は変数x(i,j)と1対1に対応しているため、全てのx(i,j)が整数であれば良く、y(i)とz(i)は必ずしも整数値である必要はなく、実数値であっても、前記上下限制約と制約式さえ満足していれば構わない。
(Optimal solution calculation step)
Next, in the optimal
図2に、整数計画法の一つである分枝限定法を用いた、最適解算出ステップ7の処理手順を表すフローチャートを示す(非特許文献「今野浩著「講座・数理計画法6 整数計画法」産業図書株式会社発行、pp.21-28、昭和56年7月13日初版」を参照。)。
FIG. 2 is a flowchart showing the processing procedure of the optimal
先ず、初期化ステップ20にて、以降の計算で使用する最良解を空、未処理ノード集合を0、現在ノードを0に設定する。ここで、最良解とは以降の最適化算出ステップ7にて最適解の候補となる変数の値と評価値を記憶するためのメモリ領域であり、ノードとは変数の上下限値と制約式を記憶するメモリ領域、未処理ノード集合とは変数の値が決定されていないノードの集合、現在ノードとは変数の値を決定する現在処理中のノードを指している。
First, in
次に、緩和解算出ステップ21にて、式(1)〜式(12)の上下限制約と、式(13)〜式(17)の制約式を満足し、式(32)の評価関数の値を最小とする変数x(i,j), y(i), z(i)の実数値(以降、緩和解と呼ぶ)を線形計画法で求める。
Next, in relaxation
次に、終端判定ステップ22にて、緩和解が存在しない、又は最良解の評価値より緩和解の評価値の方が悪ければノード判定ステップ25へ進む。そうでなければ(緩和解が存在し、かつ、最良解の評価値より緩和解の評価値の方が良ければ)、実行可能性判定ステップ23へ進む。
Next, in the
実行可能性判定ステップ23では、緩和解の値を調べ、x(i,j)が整数か否かを判定する。そして、全て整数であれば、最良解記憶ステップ27にて、緩和解を最良解としてメモリ中に記憶しておく。一方、整数以外の変数が存在する場合には、ノード作成ステップ24にて、整数以外の変数x(i,j)の中から任意の1つの変数を選択し、その変数の値を0に固定する新たな制約を加えたノードと、1に固定する新たな制約を加えたノードを作成し、未処理ノード集合に追加する。
In the
ノード判定ステップ25では、現在ノードを未処理ノード集合から削除し、未処理ノードがなくなれば、処理を終了し、現在の記憶されている最良解を最適解として出力する。まだ未処理ノードが存在する場合には、ノード選択ステップ26にて、未処理ノードの中から任意の1つのノードを選び、現在ノードとして、緩和解算出ステップ21に戻る。
In the
以降、緩和解算出ステップ21では、式(1)〜式(12)の上下限制約と、式(13)〜式(17)の制約式に加えて、ノード作成ステップ24で新たに加えられた変数x(i,j)の値を整数値に固定する制約(上下限制約として設定/記憶される)を満足し、式(32)の評価関数の値を最小とする変数x(i,j), y(i), z(i)の実数値を求める。
Thereafter, in the relaxed
以上の処理を未処理ノードが無くなるまで繰り返すことにより、最後に残った最良解を最適解として出力する。 By repeating the above processing until there is no unprocessed node, the last remaining best solution is output as the optimum solution.
最適解算出ステップ7でのノードの作成の様子を図3に示す。初期化ステップ20の処理後では、図3(a)のように、最良解はまだ見つかっていないため空であり、未処理ノード集合はノード0のみである。次に、現在ノードをノード0として、緩和解算出ステップ21を行うと、評価値J=0.3の緩和解(x(1,2)=1, x(2,1)=0.7, x(2.6)=0.3, ...)が得られる。ノード作成ステップ24にて、整数以外の変数の中から任意の1つの変数、例えばx(2,1)を選択し、x(2,1)の値を0に固定する新たな制約を加えたノード1と、1に固定する新たな制約を加えたノード2を作成し、ノード1とノード2を未処理ノード集合に追加する。ノード判定ステップ25では、現在ノードであるノード0を削除し、未処理ノード集合が空かどうか確認する。このときのノードの様子が図3(b)であり、未処理ノード集合はノード1とノード2の2つとなる。ノード選択ステップ26にて、ノード1を現在ノードとして選択し、緩和解算出ステップ21〜ノード判定ステップ25まで行うと、図3(c)のようにノードが作成される。このように、最良解がまだ見つかっていないときには、緩和解が存在すると、未処理ノード集合のノード数は1つずつ増加する。しかし、変数の値が全て整数となる最良解が見つかると、それ以降、緩和解の評価値が最良解の評価値より悪い場合には、未処理ノード集合のノードが1つ減少し、最良解より良い緩和解が見つからない限り、未処理ノード集合のノードは減少しつづけ、最終的に未処理ノード集合が空になり、最適解算出ステップ7が終了する。
FIG. 3 shows how nodes are created in the optimum
ここで、ノード作成ステップ24では、新たに非整数であった変数の値を整数に固定する制約を付け加え、緩和解算出ステップ21にて、再度評価関数を最適にする変数の値を求めている。このため、新たな制約を付け加えた後の評価関数の値は、付け加える前よりも評価関数の値は等しいか、もしくは、大きくなる。言い換えると、上位ノードの評価値≦下位ノードの評価値(図3(c)の例であれば、ノード0の評価値≦ノード1の評価値≦ノード3の評価値)となることが保証される。あるノードで変数x(i,j)の値が全て整数となる実行可能解が算出され、最良解が得られた場合は、最良解の評価関数の値を上限値として、それより評価値の悪いノードは削除しても、削除されたノードより下位のノードには、最良解の評価値より良い解は存在しない。従って、未処理ノードが無くなるまで、ノードの作成と削除を繰り返せば、最後に残った最良解が最適解であることが保証される。
Here, in the
(ロット計画出力ステップ)
最後に、ロット計画出力ステップ8にて、最適解算出ステップ7で求まった最適解の変数xの値に対応するキャスト(ロット)計画をディスプレー等の表示装置やハードディスク等の外部記憶装置に出力する。
(Lot plan output step)
Finally, in the lot
<その他の実施の形態>
本発明のロット計画立案装置は、上記の第1の実施の形態で説明した処理をコンピュータにて実行するために、コンピュータ本体内のメモリ中に格納されたプログラムによって、図5に示すような手段の構成として実現することができる。図5中の各手段、つまりオーダー入力手段30、変数設定手段31、制約条件設定手段32、評価関数設定手段33、最適解算出手段34及びロット計画出力手段35は、それぞれ上記の各ステップ2〜8で説明した作用を行うようにする。また、当該プログラムは本発明の一つである。
<Other embodiments>
The lot planning apparatus of the present invention is a means as shown in FIG. 5 by a program stored in a memory in the computer main body in order to execute the processing described in the first embodiment on the computer. It can be realized as a configuration. Each of the means in FIG. 5, that is, the order input means 30, the variable setting means 31, the constraint condition setting means 32, the evaluation function setting means 33, the optimum solution calculating means 34, and the lot plan output means 35 are respectively described in
本発明は,複数オーダーから設定された評価関数の値が最適になるように製造のロット計画を立案する際に有用である。 The present invention is useful when planning a production lot plan so that the value of an evaluation function set from a plurality of orders is optimized.
1 計画対象オーダー
2 オーダー入力ステップ
4 変数設定ステップ
5 制約式設定ステップ
6 評価関数設定ステップ
7 最適解算出ステップ
8 ロット計画出力ステップ
9 ロット計画
10 溶鋼
11 溶鋼鍋
12 取鍋
13 タンディッシュ
14 鋳型
15 サポートロール
16 スプレーノズル
17 切断機
18 スラブ
19 浸漬ノズル
1 Planned order
2 Order entry step
4 Variable setting steps
5 Constraint formula setting step
6 Evaluation function setting step
7 Optimal solution calculation step
8 Batch planning output step
9 lot planning
10 Molten steel
11 Molten steel pan
12 Ladle
13 Tundish
14 Mold
15 Support role
16 spray nozzle
17 cutting machine
18 Slab
19 Immersion nozzle
Claims (4)
複数オーダーを外部入力装置及び又は外部記憶装置から入力するオーダー入力ステップと、
前記入力された複数オーダーの数に応じて、複数オーダー内の2つのオーダーについての連続製造関係を表す変数x、各オーダーのロット内での製造順番を表す変数y、及び、各オーダーが属するロットのオーダー数の上限値を表す変数zを設定する変数設定ステップと、
前記入力されたオーダー毎に予め定められている製造条件に応じて、前記変数x、y、及びzの上限値と下限値の両方又はいずれか一つの上下限制約を設定する上下限設定ステップと、
各オーダーの前に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、各オーダーの次に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、2つのオーダーのロット内での製造順番に関して前記変数xとyで表される制約式、各オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数xとzで表される制約式、及び、各オーダーの製造順番と当該オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数yとzで表される制約式を設定する制約式設定ステップと、
ロット計画の良否を判定する前記変数xで表される評価関数を設定する評価関数設定ステップと、
前記上下限制約と、前記制約式設定ステップで設定された各制約式とを共に満足し、前記変数xの値が整数であるという条件の下で、前記評価関数設定ステップで設定された評価関数の値を最適とする前記変数x、y、及びzの値を算出する最適解算出ステップと、
前記最適解算出ステップにて算出された前記変数xの値に基づいてロット計画を外部出力装置又は外部記憶装置に出力するロット計画出力ステップとからなることを特徴とするロット計画立案方法。 A production plan that processes raw materials in batches or batches that are continuously processed while changing the processing conditions according to the manufacturing conditions based on the specifications of the multi-order product (order) and the status of the manufacturing process. In the method of planning,
An order input step of inputting a plurality of orders from an external input device and / or an external storage device;
According to the input number of the plurality of orders, a variable x representing a continuous production relationship for two orders in the plurality of orders, a variable y representing a production order in the lot of each order, and a lot to which each order belongs A variable setting step for setting a variable z representing the upper limit value of the order number of
An upper and lower limit setting step for setting upper and lower limit constraints for both the upper limit value and the lower limit value of the variables x, y, and z in accordance with manufacturing conditions predetermined for each input order; ,
Constraint expression expressed by the variable x for orders manufactured before each order, constraint expression expressed by the variable x for orders manufactured next to each order, production order in lots of two orders , The constraint equation represented by the variables x and y, the constraint equation represented by the variables x and z regarding the upper limit of the number of orders to which each order belongs, and the production order of each order and the lot to which the order belongs A constraint equation setting step for setting a constraint equation represented by the variables y and z with respect to the upper limit value of the order number of
An evaluation function setting step for setting an evaluation function represented by the variable x for determining the quality of the lot plan;
The evaluation function set in the evaluation function setting step under the condition that both the upper and lower limit constraints and the respective constraint expressions set in the constraint equation setting step are satisfied and the value of the variable x is an integer. An optimal solution calculating step of calculating values of the variables x, y, and z that optimize the value of
A lot plan planning method comprising: a lot plan output step for outputting a lot plan to an external output device or an external storage device based on the value of the variable x calculated in the optimal solution calculation step.
複数オーダーを外部入力装置及び又は外部記憶装置から入力するオーダー入力手段と、
前記複数オーダーに対して、複数オーダー内の2つのオーダーについての連続製造関係を表す変数x、オーダーのロット内での製造順番を表す変数y、及び、オーダーが属するロットのオーダー数の上限値を表す変数zを作成する変数設定手段と、
前記複数オーダーより、前記変数x、y、及びzの上限値と下限値の両方又はいずれか一つの上下限制約、各オーダーの前に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、各オーダーの次に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、2つのオーダーのロット内での製造順番に関して前記変数xとyで表される制約式、各オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数xとzで表される制約式、及び、各オーダーの製造順番と当該オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数yとzで表される制約式を設定する制約条件設定手段と、
ロット計画の良否を判定する前記変数xで表される評価関数を設定する評価関数設定手段と、
前記制約条件設定手段で設定された各制約条件を満足し、前記変数xの値が整数という条件の下で、前記評価関数設定手段で設定された評価関数の値を最適とする前記変数x、y、及びzの値を算出する最適解算出手段と、
前記最適解算出手段にて算出された前記変数xの値に基づいてロット計画を外部出力装置又は外部記憶装置に出力するロット計画出力手段とを備えたことを特徴とするロット計画立案装置。 Develop a production plan that processes raw materials in batches or batches that are processed continuously while changing the processing conditions according to the manufacturing conditions based on the specifications of the multi-order product (order) and the status of the manufacturing process. In the device to
Order input means for inputting a plurality of orders from an external input device and / or an external storage device;
For the plurality of orders, a variable x representing a continuous production relationship for two orders in the plurality of orders, a variable y representing a production order in the lot of the order, and an upper limit value of the number of orders of the lot to which the order belongs Variable setting means for creating a variable z to be represented;
From the plurality of orders, the upper and lower limit constraints of the upper and lower limits of the variables x, y, and z or any one of the upper and lower limit constraints, the constraint equation represented by the variable x with respect to the orders manufactured before each order, Constraint expression expressed by the variable x with respect to the order produced next to each order, constraint expression expressed by the variables x and y with respect to the production order within the lot of the two orders, the order of the lot to which each order belongs The constraint equation represented by the variables x and z for the upper limit value of the number and the constraint equation represented by the variables y and z for the production order of each order and the upper limit value of the number of orders of the lot to which the order belongs are set. A constraint condition setting means,
Evaluation function setting means for setting an evaluation function represented by the variable x for determining the quality of the lot plan;
The variable x that satisfies each constraint condition set by the constraint condition setting means and optimizes the value of the evaluation function set by the evaluation function setting means under the condition that the value of the variable x is an integer. an optimum solution calculating means for calculating values of y and z;
A lot plan planning device comprising: a lot plan output unit that outputs a lot plan to an external output device or an external storage device based on the value of the variable x calculated by the optimal solution calculation unit.
複数オーダーを外部入力装置及び又は外部記憶装置から入力するオーダー入力処理と、
前記入力されたオーダーの数に応じて、複数オーダー内の2つのオーダーについての連続製造関係を表す変数x、オーダーのロット内での製造順番を表す変数y、及び、オーダーが属するロットのオーダー数の上限値を表す変数zを作成する変数設定処理と、
前記入力されたオーダー毎に予め定められている製造条件に応じて、前記変数x、y、及びzの上限値と下限値の両方又はいずれか一つの上下限制約、各オーダーの前に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、各オーダーの次に製造されるオーダーに関して前記変数xで表される制約式、2つのオーダーのロット内での製造順番に関して前記変数xとyで表される制約式、各オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数xとzで表される制約式、及び、各オーダーの製造順番と当該オーダーが属するロットのオーダー数の上限値に関して前記変数yとzで表される制約式を設定する制約条件設定処理と、
ロット計画の良否を判定する前記変数xで表される評価関数を設定する評価関数設定処理と、
前記制約条件設定処理で設定された各制約条件を満足し、前記変数xの値が整数という条件の下で、前記評価関数設定処理で設定された評価関数の値を最適とする前記変数x、y、及びzの値を算出する最適解算出処理と、
前記最適解算出処理にて算出された前記変数xの値に基づいてロット計画を外部出力装置又は外部記憶装置に出力するロット計画出力処理とをコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。 Develop a production plan that processes raw materials in batches or batches that are processed continuously while changing the processing conditions according to the manufacturing conditions based on the specifications of multiple orders (orders) and the status of the manufacturing process. In a computer program to
Order input processing for inputting a plurality of orders from an external input device and / or an external storage device;
In accordance with the number of the input orders, a variable x representing a continuous production relationship for two orders in a plurality of orders, a variable y representing a production order in the lot of orders, and the number of orders of the lot to which the order belongs. A variable setting process for creating a variable z representing the upper limit value of
Depending on the manufacturing conditions predetermined for each input order, both the upper and lower limits of the variables x, y, and z or any one upper / lower limit constraint, manufactured before each order. The constraint equation represented by the variable x for the order to be produced, the constraint equation represented by the variable x for the order produced next to each order, and the variables x and y for the production order in the lot of the two orders Constraint formula expressed, constraint formula expressed by the variables x and z regarding the upper limit value of the order number of lots to which each order belongs, and manufacturing order of each order and upper limit value of the order number of lots to which the order belongs A constraint condition setting process for setting a constraint expression represented by the variables y and z;
An evaluation function setting process for setting an evaluation function represented by the variable x for determining the quality of the lot plan;
The variable x that satisfies each constraint condition set in the constraint condition setting process and optimizes the value of the evaluation function set in the evaluation function setting process under the condition that the value of the variable x is an integer. an optimal solution calculation process for calculating values of y and z;
A computer program for causing a computer to execute a lot plan output process for outputting a lot plan to an external output device or an external storage device based on the value of the variable x calculated in the optimal solution calculation process.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010537328A (en) * | 2007-08-31 | 2010-12-02 | アーベーベー・リサーチ・リミテッド | Method and system for optimized planning of complex manufacturing sequences in industrial installation operations |
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-
2006
- 2006-02-01 JP JP2006025021A patent/JP2007206980A/en not_active Withdrawn
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