JP2007286675A - 原料配合率決定方法、装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の特性値を持つ複数の銘柄の原料を配合して製品を製造するプロセスにおける各銘柄の配合率を決定する方法、装置及びプログラムを提供する。
【解決手段】本装置２０は、対象とする全ての原料の特性値を読み込む原料特性値読み込み部２１と、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値を読み込む製品特性値読み込み部２２と、各種制約条件式を求め、この各種制約条件式等を用いて、製品の各特性値を目標値に近づけるための評価関数式を最小化する各原料の配合率を求めることにより、製品の各特性値に関して、これらの値と目標値との差を少なくし、かつ、これらの値の上下限値への接近を回避するような原料の配合率を決定する配合率決定部２３等を具備するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の特性値を持つ複数の種類の原料を配合して製品を製造するプロセスにおける各原料の配合率を決定する方法、装置及びプログラムに関するものである。

例えば製鉄業におけるコークスや焼結鉱の製造プロセス、電気炉プロセス、あるいは、セメント、セラミック等の製造プロセスにおいては、各工場で保有している複数の種類（銘柄）の原料を配合して製品を製造している。各銘柄は、複数種類の特性値を持ち、原料配合により、これらの特性値は配合率に応じて平均化され、製品となる。製品における各特性値には、特性値毎に、上限値、下限値及び目標値が設定されており、全ての特性値に関して上下限値内に入り、かつ、目標値に近くなる原料の配合を求める必要がある。工場においては、この原料の配合率を決める必要があるが、この決定のためには種々の設備上の制約や操業上の要求を考慮する必要がある。

そこで、例えば特許文献１では、複数の制約条件を各々独立した複数のメンバーシップ関数で表現し、各原料の配合率を変えながら、ある配合率における複数のメンバーシップ値の最小値（最悪値）が最も大きな値（最も良くなる値）となるように配合率を最適配合率とする方法が開示されている。また特許文献２では、複数の銘柄の使用率を増減し、優先的に目標とする複数の成分値に到達もしくは接近させるための使用率を求めた後に、その使用率における複数の成分値が製品の特性値の上下限値に対応する範囲内に入るようにする方法が開示されている。
特開平１０−２３５１７９号公報 特開平６−２６６４４１号公報

特許文献１に開示される方法では、特性値に対して目標値の概念がなく、制約条件を満たす（特性値が上下限値内に入る）配合率を求めているにすぎない。しかし、多くのプロセスでは、極力目標値に近い配合とすることにより、製品品質を向上・安定化することが求められる。

特許文献２に開示される方法では、優先的に目標とする複数の成分値に到達もしくは接近させるための使用率を求めた後に、その使用率における複数の成分値が製品の特性値の上下限値に対応する範囲内に入るようにしている結果、製品の特性値がその上下限値に近づくことがあり、原料の特性値のばらつきを考慮すると、原料の配合率を決定する段階で原料の特性値から計算した製品の特性値がその上下限値に近くなれば、実際の製品の特性値は上下限値から外れることがあるため操業上好ましくない。すなわち、成分値はその上下限値以内に収まるのみならず、上下限値からなるべく目標値側に離れるような原料配合をする必要がある。

本発明は以上のような従来技術における課題を考慮してなされたものであり、複数の特性値を持つ複数の種類の原料を配合して製品を製造するプロセスにおける、配合後の製品の複数の特性値をその特性値毎に設定された上下限値の中に入れつつ目標値に近づけるための各原料の配合率の決定方法、装置及びプログラムを提供するものである。

請求項１記載の発明は、複数の特性値を持つ複数の種類の原料を配合して製品を製造するプロセスにおける各原料の配合率を決定する方法であって、対象とする全ての原料の特性値、並びに、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値の各設定値を用いて、少なくとも製品の各特性値が上下限値に接近することを回避するために必要な条件を規定する制約条件式を求める第１ステップと、この制約条件式を満たす範囲で、該製品の各特性値を目標値に近づけるように各原料の配合率を求める第２ステップとを有することを特徴とするものである。

なお、上記特性値の異なる複数の種類の原料を配合して製品を製造するプロセスとしては、製鉄業におけるコークスや焼結鉱の製造プロセス、電気炉プロセス、あるいはセメント、セラミック等の製造プロセスなどを含むものである。また、特性値としては、含有する化学成分値を含むものであり、例えば、焼結プロセスにおいては、原料は鉄鉱石（１つの製鉄所で用いている鉄鉱石の銘柄が多い。）であり、その特性値としては、Ａｌ_２Ｏ_{３ ，}ＭｇＯ，ＳｉＯ_２などの成分値を含むものである。

請求項２記載の発明のように、上記第１ステップは、上記制約条件式として、上記各設定値に含まれる各原料の特性値及び製品の各特性値の目標値に基づいて、各原料の仮の配合率に対する製品の各特性値の上記目標値からの偏差を計算するための差異計算式と、上記各設定値に含まれる製品の各特性値の上下限値と目標値との間に設定されたファジィ上下限値に基づいて、該製品の各特性値の上下限値に対する上下限メンバーシップ値を計算するとともに、この上下限メンバーシップ値で制約されるメンバーシップ値を計算するためのファジィ制約条件式とを求めることが好ましい。

請求項３記載の発明のように、上記第２ステップは、上記差異計算式で計算される目標値からの偏差、及び上記ファジィ制約条件式で計算されるメンバーシップ値を含む評価関数式を最小化することにより各原料の配合率を求めることが好ましい。

請求項４記載の発明のように、上記第１ステップ及び第２ステップを線形計画法を用いて実行することが好ましい。

ところで、工場での原料の配合に当たっては、設備上の制約等から、各原料に対して配合可能な配合率の上限値や下限値がある。そこで、請求項５記載の発明のように、上記評価関数式は、原料総コストの要因を組み込んだ製品の各特性値を目標値に近づけるための式であることが好ましい。

請求項６記載の発明のように、上記評価関数式は、原料の配合率の上限値を制約する上限制約条件式及び原料の配合率の下限値を制約する下限制約条件式の少なくとも一方を含む式であることが好ましい。

請求項７記載の発明のように、配合する原料の種類数の上限値を制約する上限制約式を含む式であることが好ましい。

請求項８記載の発明のように、配合する原料の組み合わせのうち、１以上の所定の組み合わせのみを許可するか若しくは１以上の所定の組み合わせを禁止するための式を含むものであることが好ましい。

請求項９記載の発明のように、上記制約条件式は、１以上の種類の原料の集合の中から、配合される原料の種類数に上限制約を与えるものであることが好ましい。

請求項１０記載の発明のように、配合する各原料の配合率を下限値以上にする制約を与えるものであることが好ましい。

請求項１１記載の発明は、複数の特性値を持つ複数の種類の原料を配合して製品を製造するプロセスにおける各種類の配合率を決定する装置であって、対象とする全ての原料の特性値、並びに、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値の各設定値を用いて、少なくとも製品の各特性値が上下限値に接近することを回避するために必要な条件を規定する制約条件式を求める制約条件設定手段と、この制約条件式を満たす範囲で、該製品の各特性値を目標値に近づけるように各原料の配合率を求める配合率決定手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項１２記載の発明は、複数の特性値を持つ複数の種類の原料を配合して製品を製造するプロセスにおける各種類の配合率を、コンピュータを用いて決定するためのプログラムであって、対象とする全ての原料の特性値、並びに、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値の各設定値を用いて、少なくとも製品の各特性値が上下限値に接近することを回避するために必要な条件を規定する制約条件式を求める機能と、この制約条件式を満たす範囲で、該製品の各特性値を目標値に近づけるように各原料の配合率を求める機能とを前記コンピュータに実現させることを特徴とするものである。

請求項１，１１，１２記載の発明によれば、対象とする全ての原料の特性値、並びに、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値の各設定値を用いて、少なくとも製品の各特性値が上下限値に接近することを回避するために必要な条件を規定する制約条件式が求められ、この制約条件式を満たす範囲で、該製品の各特性値を目標値に近づけるように各原料の配合率が求められることにより、製品の各特性値に関して、これらの値の上下限値への接近を回避するような原料の配合率が決定されるので、製品の各特性値に関する上限値、下限値及び目標値を用いて、各特性値に関して目標値との差が少なく、かつ、上下限値への接近を回避するような原料の配合率が決定されるようになる。このため、製品の特性値は目標値に近い値であるのみならず、実際の操業の結果として特性値が設計値より変動しても、製品の特性値の上下限値から外れにくい値となるような原料の配合率が設定できる。

請求項２記載の発明によれば、上記第１ステップでは、上記制約条件式として、上記各設定値に含まれる各原料の特性値及び製品の各特性値の目標値に基づいて、各原料の仮の配合率に対する製品の各特性値の上記目標値からの偏差を計算するための差異計算式と、上記各設定値に含まれる製品の各特性値の上下限値と目標値との間に設定されたファジィ上下限値に基づいて、該製品の各特性値の上下限値に対する上下限メンバーシップ値を計算するとともに、この上下限メンバーシップ値で制約されるメンバーシップ値を計算するためのファジィ制約条件式とが求められるので、製品の各特性値に関して、これらの値の上下限値への接近をより確実に回避するような制約条件式を求めることができる。

請求項３記載の発明によれば、上記差異計算式で計算される目標値からの偏差、及び上記ファジィ制約条件式で計算されるメンバーシップ値を含む評価関数式を最小化することにより各原料の配合率が求められるので、各特性値に関して目標値との差が少なくなり、実際の操業の結果として特性値が設計値より変動しても、製品の特性値の上下限値からより確実に外れにくい値となるような原料の配合率が設定できる。

請求項４記載の発明によれば、上記第１ステップ及び第２ステップが線形計画法を用いて実行されるので、製品の各特性値に関する上限値、下限値及び目標値を用いて、各特性値に関して目標値との差が少なく、かつ、上下限値への接近を回避するような原料の配合率が比較的簡単に決定されるようになる。

請求項５記載の発明によれば、上記評価関数式は、原料総コストの要因を組み込んだ製品の各特性値を目標値に近づけるための式であるので、製品の製造コストを低減する原料の配合率が得られるようになる。

請求項６記載の発明によれば、上記評価関数式は、原料の配合率の上限値を制約する上限制約条件式及び原料の配合率の下限値を制約する下限制約条件式の少なくとも一方を含む式であるので、上限制約条件式より、設備上の制約から原料の各種類に対して配合可能な配合率の上限値がある場合に対応した原料配合率が決定されるようになる。また、下限制約条件式により、特定種類の配合率を設定値以上とする要求がある場合に対応した原料配合率が決定されるようになる。

請求項７記載の発明によれば、配合する原料の種類数の上限値を制約する上限制約式を含む式であるので、設備上の制約等により配合可能な原料の種類数に上限値がある場合に対応した原料配合率が決定されるようになる。

請求項８記載の発明によれば、配合する原料の組み合わせのうち、１以上の所定の組み合わせのみを許可するか若しくは１以上の所定の組み合わせを禁止するための式を含むものであるので、現実の操業において起こりうる原料の種類の組み合わせを加味した配合計画とすることができるようになる。

請求項９記載の発明によれば、上記制約条件式は、１以上の種類の原料の集合の中から、配合される原料の種類数に上限制約を与えるものであるので、現実の操業において起こりうる原料の種類の組み合わせを加味した配合計画とすることができるようになる。

請求項１０記載の発明によれば、上記制約条件式は、配合する原料の各種類の配合率を下限値以上にする制約を与えるものであるので、現実の操業において起こりうる原料の種類の組み合わせを加味した配合計画とすることができるようになる。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る対象プロセスである配合設備５０の概念図、図２は特性値の異なる複数の種類（銘柄）の原料を配合して製品を製造するプロセス（対象プロセス）における原料配合率決定装置２０を含むシステム１の全体構成図である。

本実施形態１が対象としているプロセスでは、例えば図１に示すように、保有している１０種類の原料（原料０１〜１０）を配合設備５０にて配合して製品を製造しており、その製品に対して５種類の特性値（成分Ａ〜成分Ｅ）を管理している。ここでは、各原料の持つ特性値は予めわかっており、配合後の製品の特性値を管理している上下限値内に入れつつ目標値に近くなるような原料の配合率が計算され、配合が指示されるようになっている。なお、上記対象プロセスは、製鉄業におけるコークスや焼結鉱の製造プロセス、電気炉プロセス、あるいはセメント、セラミック等の製造プロセスなどを含むものである。また、特性値としては、含有する化学成分値を含むものであり、例えば、焼結プロセスにおいては、原料は鉄鉱石（１つの製鉄所で用いている鉄鉱石の銘柄が多い。）であり、その特性値としては、Ａｌ_２Ｏ_{３ ，}ＭｇＯ，ＳｉＯ_２などの成分値を含むものである。

ところで、従来は、原料の配合率を決定する方法として、この配合後の製品の特性値を管理している上下限値内に入れつつ目標値に近くなるような方法は確立されていなかった。そこで、本実施形態では、図２に示すようなシステム１を用いて、かかる決定方法を具現化することとした。

すなわち、図２に示すように、本実施形態１にかかるシステム１は、主としてプロセスコンピュータ１０と、原料配合率決定装置２０とからなっている。このうちのプロセスコンピュータ１０は、各原料の特性値を記憶する第１記憶部１１と、製品の特性値の上限値、下限値及び目標値を記憶する第２記憶部１２とを備え、かつ入力装置４０と、配合設備５０とに電気的に接続されている。

原料配合率決定装置２０は、原料特性値読み込み部２１と、製品特性値読み込み部２２と、配合率決定部２３と、原料配合率表示部２４とを備え、かつ表示装置３０に電気的に接続されている。

入力装置４０は例えばキーボードやマウス等を含み、また表示装置３０はＣＲＴ等を含む。また、上記原料配合率決定装置２０には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭが備えられており、上記各要素２１〜２４は、例えば各種プログラム等がＲＯＭからＣＰＵに読み込まれて実行されことで具現化するようになっている。ＲＡＭは各種データ等を一時的に記憶するものである。

この原料配合率決定装置２０のうちの原料特性値読み込み部２１は、プロセスコンピュータ１０の第１記憶部１１から各原材料の特性値を読み込む機能を有するものであり、製品特性値読み込み部２２は、第２記憶部１２から製品の特性値の上限値、下限値及び目標値を読み込む機能を有するものである。

配合率決定部２３は、各種制約条件式を求める機能（制約条件設定手段に相当する。）と、この各種制約条件式と評価関数式とを用いて原料の配合率を決定する機能（配合率決定手段に相当する。）とを有するものである。各種制約条件式は、詳しくは後述するが、配合率の和を制約するための制約条件式、配合率に対する製品の各特性値の、上記目標値からの偏差を計算するための差異計算式、製品の各特性値が上下限値に接近することを回避するためのファジィ制約条件式、製品の各特性値の上下限値を制約するための上下限制約条件式、原料の配合率の上限値を制約するための上限制約条件式、原料の配合率の下限値を制約するための下限制約条件式、及び、配合銘柄数の上限値を制約するための上限制約式を含んでおり、また評価関数式は、原料総コストの要因を組み込んだ製品の各特性値を目標値に近づけるための評価関数式を含んでいる。

原料配合率表示部２４は、上記決定された原料の配合率を表示装置３０に表示させるものである。操業者Ｐは、この表示装置３０に表示された原料の配合率を見て、入力装置４０を用いてプロセスコンピュータ１０に配合設備５０への原料投入指示を行い、プロセスコンピュータ１０は、この原料投入指示に従って配合設備５０への実際の原料投入を行なうようになっている。

図３は主として原料配合率決定装置２０の動作を示すフローチャートであって、（ａ）はメインルーチン、（ｂ）はサブルーチンである。また図４は製品の特性値の上下限値とメンバーシップ値の概念図である。

以下、本システム１の原料配合率決定装置２０を用いて、原料の配合率を決定する手順を説明する。なお、この原料配合決定装置２０の動作前に、プロセスコンピュータ１０の第１記憶部１１には、対象とする全ての原料の特性値の設定値を予め記憶させるとともに、第２記憶部１２には、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値の各設定値を予め記憶させているものとする。また、原料配合決定装置２０のＲＯＭ又はＲＡＭには、後述する各種決定変数の初期値（例えば過去の操業での実績値である。）が予め設定されているものとする。

図３（ａ）に示すように、まず原料配合率決定装置２０の原料特性値読み込み部２１は、プロセスコンピュータ１０の第１記憶部１１から、対象とする１０種類の原料の特性値を読み込む（ステップＳＴ１）。この原料の特性値の一例を表１に示す。

すなわち、原料０１は、成分Ａを０．０４％、成分Ｂを０．３６％、成分Ｃを０．８９％、成分Ｄを０．０７％、成分Ｅを０．０２％含み、原料０２は、成分Ａを０．３０％、成分Ｂを０．２３％、成分Ｃを０．７５％、成分Ｄを０．０７％、成分Ｅを０．０３％含み、・・・原料１０は、成分Ａを０．０４％、成分Ｂを０．０２％、成分Ｃを２．３４％、成分Ｄを０．０１％、成分Ｅを０．０１％含んでいる。

ついで、製品特性値読み込み部２２は、第２記憶部１２から、プロセスコンピュータ１０で製造する製品の特性値の目標値及び上下限値を読み込む（ステップＳＴ２）。この製品の特性値の目標値及び上下限値の一例を表２に示す。

すなわち、製品の特性値の目標値は、成分Ａが０．３５０％、成分Ｂが０．２００％、成分Ｃが１．２００％、成分Ｄが０．０５０％、成分Ｅが０．０１０％であり、下限値は、成分Ａが０．２５０％、成分Ｂが０．１５０％、成分Ｃが１．０５０％、成分Ｄが０．０３０％、成分Ｅが０．０００％であり、上限値は、成分Ａが０．４５０％、成分Ｂが０．２５０％、成分Ｃが１．３５０％、成分Ｄが０．０７０％、成分Ｅが０．０２０％である。

配合率決定部２３は、各種制約条件式及び評価関数式を用いて原料の配合率を決定する（ステップＳＴ３）。

ここでは、図３（ｂ）に示すように、各種制約条件式のうち、原料の配合率の和を一定値に制約するための制約条件式として、次に示すような（１ａ）式を設定し、この式に上記読み込んだ原料の特性値と、製品の特性値の目標値及び上下限値とを代入する（ステップＳＴ３１：第１ステップに相当する）。

Ｘ＝Σ^Ｎ _ｎ＝１（ｘ_ｎ） ・・・（１ａ）
ここに、ｎは原料の種類を表す添え字、ｘ_ｎは原料ｎの配合率（決定変数）、Ｎは原料の種類数（今回の例では原料は１０種類であるから、Ｎ＝１０である。）、Ｘは配合率の和の制約値（ｘ_ｎを百分率（％）とすると、これらの和としてＸ＝１００となる。）である。

また、配合率に対する製品の各特性値の目標値からの偏差を求めるための差異計算式として、次の（１ｂ）式を設定し、この式に上記（１）式による計算値等を代入する（ステップＳＴ３２：第１ステップに相当する）。

Ｔ_ｍ＝Σ^Ｎ _ｎ＝１（Ａ_ｍ，ｎｘ_ｎ／Ｘ）−ｄ^＋ _ｍ＋ｄ⁻ _ｍ ・・・（１ｂ）
ここに、ｍは製品と原料の特性の種類を表す添え字、Ｔ_ｍは製品の特性ｍの特性値の目標値、Ａ_ｍ、ｎは原料ｎにおける特性ｍの特性値、ｄ^＋ _ｍは原料ｎの配合率をｘ_ｎとしたときの製品における特性ｍの特性値の目標値からの超過差異（決定変数）、ｄ⁻ _ｍは原料ｎの配合率をｘ_ｎとしたときの製品における特性ｍの特性値の目標値からの不足差異（決定変数）である。なお、原料ｎの配合率ｘ_ｎは仮の配合率であり、最初は例えば０に設定しておく。

製品の各特性値がその上下限値に接近することを回避するためのファジィ制約条件式として、次の（１）〜（４）式を設定し、この式に上記（１ａ）式による計算値等を代入する（ステップＳＴ３３：第１ステップに相当する）。

λ^Ｕ _ｍ＝{Σ^Ｎ _ｎ＝１（Ａ_ｍ，ｎｘ_ｎ）／Ｘ−Ｕ^Ｔ _ｍ）}／（Ｕ_ｍ−Ｕ^Ｔ _ｍ） ・・・（１）
λ^Ｌ _ｍ＝{Σ^Ｎ _ｎ＝１（Ａ_ｍ，ｎｘ_ｎ）／Ｘ−Ｌ^Ｔ _ｍ）}／（Ｌ_ｍ−Ｌ^Ｔ _ｍ） ・・・（２）
λ^Ｕ _ｍ≦λ ・・・（３）
λ^Ｌ _ｍ≦λ ・・・（４）
ここに、Ｕ_ｍは製品の特性ｍの特性値の上限値、Ｕ^Ｔ _ｍは製品の特性ｍの特性値の上限値と目標値との間で任意に設定されたファジィ上限値、λ^Ｕ _ｍは製品の特性ｍの特性値の上限値に対する上限メンバーシップ値（決定変数）、Ｌ_ｍは製品の特性ｍの特性値の下限値、Ｌ^Ｔ _ｍは製品の特性ｍの特性値の下限値と目標値との間で任意に設定されたファジィ下限値、λ^Ｌ _ｍは製品の特性ｍの特性値の下限値に対する下限メンバーシップ値（決定変数）、λは製品の特性ｍの特性値の上下限値に対する上下限メンバーシップ値λ^Ｕ _ｍ、λ^Ｌ _ｍで制約されるメンバーシップ値としての製品の上下限制約に対するメンバーシップ値（決定変数）である。

製品の特性値の上下限値Ｌ^Ｔ _ｍ、Ｕ^Ｔ _ｍとメンバーシップ関数との関係を図４に示す。ここでは、図４に示すように、成分特性値がファジィ下限値Ｌ^Ｔ _ｍとファジィ上限値Ｕ^Ｔ _ｍとの間にある場合はメンバーシップ値λは０となるが、ファジィ下限値Ｌ^Ｔ _ｍを下回るか、あるいはファジィ上限値Ｕ^Ｔ _ｍを上回ると、メンバーシップ値λは０よりも大きな値となり、下限値Ｌ_ｍを下回るか、あるいは上限値Ｕ_ｍを上回ると、メンバーシップ値λは１を越すことになる。

製品の各特性値の上下限値を制約するための上下限制約条件式として、次の（４ａ）式を設定する（ステップＳＴ３４：第１ステップに相当する）。

λ≦１ ・・・（４ａ）
上記（４ａ）式を満足する配合率（ｘ_ｎ）に対しては、上記（１）〜（４）式より、製品の特性ｍの特性値{Σ^Ｎ _ｎ＝１（Ａ_ｍ、ｎｘ_ｎ）／Ｘ}は必ずその上下限値（Ｕ_ｍとＬ_ｍ）の中に入る。また、製品の特性ｍの特性値がその上下限値に接近すれば、メンバーシップ値λは１に近づき、製品の特性ｍの特性値がその上下限値（Ｕ_{ｍ ，}Ｌ_ｍ）のいずれかの値に一致すれば、メンバーシップ値λは１となる。

製品の各特性値を目標値Ｔ_ｍに近づけるための評価関数式として、次の（５）式を設定し、この式に上記（１ｂ）（１）〜（４）（４ａ）式による計算値を代入する（ステップＳＴ３５：第２ステップに相当する）。

ｆ＝Σ^Ｍ _ｍ＝１（Ｗ_ｄ，ｍ）（ｄ^＋ _ｍ＋ｄ⁻ _ｍ）＋Ｗ_λλ ・・・（５）
ここに、Ｍは製品の特性ｍの数、Ｗ_ｄ，ｍは製品の特性ｍの特性値の目標値からの差異（ｄ^＋ _{ｍ ，}ｄ⁻ _ｍ）にかかる重み係数、Ｗ_λは製品の上下限制約に対するメンバーシップ値λにかかる重み係数である。

配合率決定部２３は、上記（１ａ）（１ｂ）（１）〜（４）（４ａ）式の各種制約条件式のもとで、上記（５）式を最小化する原料ｎの配合率（ｘ_ｎ）を計算する。この計算された原料ｎの配合率（ｘ_ｎ）が決定された配合率であり、この計算の過程で、超過差異ｄ^＋ _ｍや不足差異ｄ⁻ _ｍの値は小さくなり、製品の特性ｍの特性値はその目標値Ｔ_ｍに近づく。また、メンバーシップ値λも小さくなるので、製品の特性ｍの特性値の上下限値（Ｕ_{ｍ ，}Ｌ_ｍ）から遠ざかることになる。この計算では、未知数（ｘ_{ｎ ，}ｄ^＋ _{ｍ ，}ｄ⁻ _{ｍ ，}λ^Ｕ _{ｍ ，}λ^Ｌ _{ｍ ，}λ）を決定係数として、非負荷条件（ｘ_{ｎ ，}ｄ^＋ _{ｍ ，}ｄ⁻ _{ｍ ，}λ≧０）のもとで解く必要があるが、上記（１ａ）（１ｂ）（１）〜（４）（４ａ）式の制約条件式、及び上記（５）式の評価関数式はこれらの決定変数の線形式となっているので、周知の線形計画法の代表的な解法であるシンプレックス法により比較的簡単に計算することができる。

具体的には、表１に示す原料の特性値、及び表２に示す製品の特性ｍの特性値の目標値Ｔ_ｍと上下限値（Ｕ_{ｍ ，}Ｌ_ｍ）に対して、本手法を適用した。ここでは、ファジィ上下限値（Ｕ^Ｔ _ｍ ，Ｌ^Ｔ _ｍ）は、製品の特性ｍの特性値の目標値Ｔ_ｍと上下限値（Ｕ_{ｍ ，}Ｌ_ｍ）を用いて、次式で設定した。

Ｕ^Ｔ _ｍ＝Ｔ_ｍ＋０．７×（Ｕ_ｍ−Ｔ_ｍ）
Ｌ^Ｔ _ｍ＝Ｔ_ｍ＋０．７×（Ｌ_ｍ−Ｔ_ｍ）
また、上記（８）式における重み係数は、次のように設定した。

Ｗ_ｄ，ｍ＝１
Ｗ_λ＝１０００
上記配合率決定部２３による計算結果を次の表３及び表４に示す。

すなわち、上記表３は決定された原料の配合率を示すもので、ここでは、原料０２の配合率が３１．０６％、原料０４の配合率が８．９４％、原料０７の配合率が１３．７３％、原料０８の配合率が１８．９６、原料１０の配合率が２７．３０％であり、その他の原料の配合率は０．００％あった。また、上記表４は配合結果、目標値と上下限値を示すもので、ここでは、配合結果は成分Ａが０．２８０％、成分Ｂが０．２２７％、成分Ｃが１．２００％、成分Ｄが０．０６４％、成分Ｅが０．０１７％であった。これらの表から、製品の全ての特性値が、上記表２で示した目標値に近い値で、かつ上下限値からできるだけ離れるような値となる原料配合が実現できていることがわかる。

引き続き、この結果を特許文献１の技術（従来技術１）と比較すると、製品の特性値の中で最も値が大きい成分Ｃに関し、従来技術１では、製品特性値の目標値がないために製品の目標値に一致する配合結果を得ることができないのに対し、本実施形態１では、目標値どおりの配合結果が得られている。

また特許文献２の技術（従来技術２）では、製品の成分値が上下限制約の中で目標成分値に近づくように使用率（配合率）を探索計算するが、優先順位の低い成分は上下限値に近づく場合がある。これに対し、本実施形態１では製品の各特性値が上下限値に接近することを回避するためのファジィ制約条件式を組み込んでおり、この効果により、表３、表４の製品特性値の上下限値に接近することが回避できている。

再び図３（ａ）に戻り、上記配合率決定部２３による計算結果は、配合率表示部２４で表示装置３０に表示される（ステップＳＴ４）。操業者Ｐは、この表示装置３０に表示された原料の配合率を見て、入力装置４０を用いてプロセスコンピュータ１０に配合設備５０への原料投入指示を行い、このプロセスコンピュータ１０は、この原料投入指示に従って配合設備５０への実際の原料投入を行なう。

このようにして、本実施形態１によれば、対象とする全ての原料の特性値が読み込まれ、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値が読み込まれ、配合率の和の制約条件式、配合率に対する製品の各特性値の差異計算式、製品の各特性値が上下限値に接近することを回避するためのファジィ制約条件式、及び、製品の各特性値の上下限制約条件式を用いて、製品の各特性値を目標値に近づけるための評価関数式を最小化する各原料の配合率を求めることにより、製品の各特性値に関して、これらの値と目標値との差を少なくし、かつ、これらの値の上下限値への接近を回避するような原料の配合率が決定されるので、製品の各特性値に関する上限値、下限値及び目標値を用いて、各特性値に関して目標値との差が少なく、かつ、上下限値への接近を回避するような原料の配合率を、配合率の和が制約（例えば和を１００％とする。）を守る範囲で決定することができる。このため、製品の特性値は目標値に近い値であるのみならず、実際の操業の結果として特性値が設計値より変動しても、製品の特性値の上下限値から外れにくい値となるような原料の配合率が設定できる。

（実施形態２）
ここでは、上記実施形態１の評価関数式（５）に代えて、原料総コストの要因を組み込んだ製品の各特性値を目標値に近づけるための評価関数式として、次の（６）式を設定するようになっている。なお、その他の構成については、上記実施形態１と同様であるので、その説明は省略する。

ｆ＝Σ^Ｍ _ｍ＝１（Ｗ_ｄ，ｍ）（ｄ^＋ _ｍ＋ｄ⁻ _ｍ）＋Ｗ_λλ＋Ｗ_ＣΣ^Ｍ _ｍ＝１（Ｃ_ｎｘ_ｎ） ・・・（６）
ここに、Ｎは原料種類数（今回は１０種類の原料を対象としているので、Ｎ＝１０である。）、Ｃ_ｎは原料ｎの単価、Ｗ_Ｃは原料総コストに対する重み係数である。なお、原料の単価は、次の表５に示すデータを用いた。

すなわち、原料０１の単価は７．０、原料０２の単価は５．０、・・・原料１０の単価は９．０である。また、原料総コストにかかる重み係数は、Ｗ_Ｃ＝１０にて設定した。

引き続いて、配合率決定部２３による計算結果を、次の表６、表７に示す。

すなわち、各原料の配合率は、表６に示すように、原料０２の配合率が４３．９５％、原料０７の配合率が１０．７３％、原料０８の配合率が１３．０４％、原料０９の配合率が４．８７％、原料１０の配合率が２７．４０％であり、その他の原料の配合率が０．００％であった。また配合結果は、表７に示すように、成分Ａが０．２８０％、成分Ｂが０．２３５％、成分Ｃが１．３０５％、成分Ｄが０．０５３％、成分Ｅが０．０１７％であった。この結果を上記実施形態１の場合と比較すると、製品特性値の中で上記表２で示した目標値から遠ざかっている特性値もあるが、上下限値には近づかない原料配合が実現できていることがわかる。

さらに、上記実施形態１と原料コストΣ^Ｎ _ｎ＝１（Ｃ_ｎｘ_ｎ）を比較すると、上記実施形態１では、原料コストΣ^Ｎ _ｎ＝１（Ｃ_ｎｘ_ｎ）＝７．４８であったのに対して、上記（９）式で示した評価関数ｆを最小化して決定した今回の配合では、原料コストΣ^Ｎ _ｎ＝１（Ｃ_ｎｘ_ｎ）＝６．９７と低減できていることがわかった。

（実施形態３）
ここでは、上記実施形態２に対し、配合設備５０の投入装置の制約から各原料に関して配合の上限がある場合に対応するために「原料の配合率の上限制約条件式」を追加した例について説明する。すなわち、配合率決定装置２０の配合率決定部２３は、原料の配合率の上限制約条件式として、次の（７）式を設定するようになっている。なお、その他の構成については、上記実施形態２と同様であるので、その説明は省略する。

ｘ_ｎ≦Ｘ^Ｕ _ｎ ・・・（７）
ここに、Ｘ^Ｕ _ｎは原料ｎの配合率の上限値である。

配合率の上限値は、各原料ごとに異なる値としてもよいが、今回は説明の簡単化のため全ての原料ｎに対して一律の値（Ｘ^Ｕ _ｎ＝３０）を設定した。配合率決定部２３による計算結果を表８、表９に示した。

すなわち、各原料の配合率は、表８に示すように、原料０２の配合率が３０．００％、原料０３の配合率が１１．６５％、原料０４の配合率が４．１０％、原料０７の配合率が１０．２８％、原料０８の配合率が１１．６０％、原料０９の配合率が２．３６％、原料１０の配合率が３０．００％であり、その他の原料の配合率が０．００％であった。また配合結果は、表９に示すように、成分Ａが０．２８０％、成分Ｂが０．２３５％、成分Ｃが１．３０５％、成分Ｄが０．０５３％、成分Ｅが０．０１７％であった。このように、上記実施形態２では、表６に示したように、原料０２の配合率が４３．９５％と上限値Ｘ^Ｕ _ｎ＝３０を越していたのに対し、本実施形態３の結果では、全ての原料の配合率が上限値Ｘ^Ｕ _ｎ＝３０以内に収まり、かつ製品の特性値が上下限値からできるだけ離れるような原料配合が実現できた。

（実施形態４）
ここでは、上記実施形態３に対し、特定銘柄の配合率を設定値以上とする要求がある場合に対応するために、「原料の配合率の下限制約条件式」を追加した例について説明する。すなわち、配合率決定装置２０の配合率決定部２３は、原料の配合率の下限値を制約するための下限制約条件式として、次の（８）式を設定するようになっている。なお、その他の構成については、上記実施形態３と同様であるので、その説明は省略する。

ｘ_ｎ≧Ｘ^Ｌ _ｎ ・・・（８）
ここに、Ｘ^Ｌ _ｎは原料ｎの配合率の下限値である。

このときには、原料０３の配合率を１５％以上とする条件、すなわち、Ｘ^Ｌ _０３＝１５、Ｘ^Ｌ _ｎ＝０（ｎ≠０３）を設定した。配合率決定部２３による計算結果を表１０、表１１に示す。

すなわち、各原料の配合率は、表１０に示すように、原料０２の配合率が２４．５０％、原料０３の配合率が１５．００％、原料０４の配合率が６．５０％、原料０７の配合率が１０．５０％、原料０８の配合率が１０．５７％、原料０９の配合率が２．９３％、原料１０の配合率が３０．００％であり、その他の原料の配合率が０．００％であった。また配合結果は、表１１に示すように、成分Ａが０．２８０％、成分Ｂが０．２３５％、成分Ｃが１．３０５％、成分Ｄが０．０５３％、成分Ｅが０．０１７％であった。このように、上記実施形態３では、表８に示したように、原料０３の配合率が１１．６５％と、Ｘ^Ｌ _０３＝１５未満であったのに対し、本実施形態４の結果では、原料０３の配合率が配合下限制約を満たし、かつ製品の特性値が上下限値からできるだけ離れるような原料配合が実現できた。

（実施形態５）
ここでは、上記実施形態４に対し、設備上の制約等により配合可能な原料種類数には上限値がある場合に対応するために、「配合銘柄数の上限制約式」を追加した例について説明する。すなわち、配合決定装置２０の配合率決定部２３は、配合銘柄数の上限値として、次の（９）式と（１０）式とを設定するようになっている。なお、その他の構成については、上記実施形態４と同様であるので、その説明は省略する。

ｘ_ｎ≦Ｘｂ_ｎ ・・・（９）
Σ^Ｎ _ｎ＝１（ｂ_ｎ）≦Ｂ ・・・（１０）
ここに、ｂ_ｎは原料ｎを用いる場合は１、原料ｎを用いない場合は０とするフラグ（決定変数）、Ｂは配合可能な原料種類数である。

上記（９）式、（１０）式は、決定変数（ｘ_ｎ ，ｂ_ｎ）に関して線形式であるが、ｂ_ｎは０又は１の整数である。このため、上記実施形態４までのようにシンプレックス法を用いることはできないが、周知の混合０−１計画問題の代表的な解法である分枝限定法により計算可能である。

この実施形態５では、配合可能な原料種類数は５種類以下とする条件、すなわち、Ｂ＝５と設定した。配合率決定部２３による計算結果を表１２、表１３に示す。

すなわち、各原料の配合率は、表１２に示すように、原料０３の配合率が３０．００％、原料０４の配合率が１６．６０％、原料０７の配合率が１３．５９％、原料０８の配合率が９．８１％、原料１０の配合率が３０．００％であり、その他の原料の配合率が０．００％であった。また配合結果は、表１３に示すように、成分Ａが０．３０６％、成分Ｂが０．２３５％、成分Ｃが１．２６８％、成分Ｄが０．００５９％、成分Ｅが０．００１７％であった。このように、上記実施形態４では、表１０に示したように、７種類の原料（０２〜０４，０７〜１０）を配合していたのに対し、本実施形態５の結果では、表１２に示したように、５種類の原料（０３，０４，０７，０８，１０）の配合で、かつ製品の特性値が上下限値からできるだけ離れるような原料配合が実現できた。

（実施形態６）
ところで、上記実施形態１〜５では、配合できる銘柄数の上限しか制約とすることができないが、現実の操業における原料の搬送設備などの制約により、実行可能な計画とするために、更に複雑な条件を満たす配合計画とする必要がある。ここでいう、搬送設備とは、原料を運ぶためのコンベアなどであり、実際の操業現場では、例えば次のような設備制約が発生しうる。

すなわち、原料銘柄によって保管されている置き場が異なり、配合の際に個々の置き場から搬送できる原料の銘柄数が制限される場合である。例えば、図５に示すように、置き場１に置かれている原料０１〜０６からは搬送設備１，２で同時に２銘柄の原料まで配合できるが、置き場２に置かれている原料０７〜１０からは搬送設備３で同時に１銘柄の原料しか配合できない。

あるいは、個々の搬送設備が稼動範囲に制約があるため、各搬送設備で配合できる原料の銘柄種類が限られている場合であり、更に同時に同じ搬送設備を使った配合はできない場合である。例えば、図６に示すように、搬送設備１は原料０１〜０４を、搬送設備２が原料０３〜０８を、搬送設備３は原料０７〜１０を搬送でき、同時に配合する原料は異なる搬送設備を使わないといけない場合である。

また、搬送設備での原料搬送において、頻繁に原料の銘柄を切り替えると、設備操業の効率が悪くなるため、１回の配合のために搬送する原料銘柄は一定量以上にするようにしたい。上記実施形態１〜５では、最適化計算の結果、いくつかの銘柄の原料に対して非常に僅かな量を配合するというような、実際の現場設備で操業するには、非現実的な計画が出力されることがある。すなわち、上記実施形態１〜５では、特定の銘柄の原料に対して配合率を下限以上にするという制約を設けているが、そのような方法では、下限を指定した銘柄は必ず配合されてしまい、その銘柄をしようすることが評価を最適にするとは限らない。そこで、実施形態６はかかる問題を解決するためになされたものであり、以下、説明する。なお、その他の構成については、上記実施形態１〜５と同様であるので、その説明は省略する（下記実施形態７，８についても同様である）。

まず、図５や図６で示したような設備制約に対応する最も単純な方法として、予め制約を満たす銘柄の原料の組み合わせを限定しておくという方法が考えられる。すなわち、（原料０１，原料０５，原料０７），・・・，（原料０３，原料０８，原料１０）といったように、設備制約を満たす望ましい銘柄の原料の組み合わせを列挙して、この組み合わせを例えばプロセスコンピュータ１０の第１記憶部１１に予め記憶（登録）しておき、原料配合率の決定時に原料配合率決定装置２０の原料特性値読み込み部２１で抽出した各組み合わせに対して、その組み合わせに含まれる銘柄の原料に限定した上記シンプレックス法を解いて、全組み合わせで得られた解の中から評価関数が最小になるものを選択すればよい。この逆に、禁止すべき組み合わせを予め登録しておいて、それらを除いた組み合わせについて上記シンプレックス法を解くものであってもよい。

このような方法は最も簡単であるが、予め組み合わせを抽出・登録する作業は煩わしいので、選択もしくは禁止すべき組み合わせを生成するルールを登録しておくことが望ましい。また、図５や図６に示したような実際の操業現場で一般に発生する可能性がある設備制約に関しては、より体系的な方法での実施が可能である。実施形態６，７はかかる点に着目してなされたものであり、以下、説明する。

（実施形態７）
図５に示したような設備制約は、任意の銘柄の原料の集合の中から、同時に配合できる原料の銘柄数の上限値を制約条件に加えることで、目的とする設備制約を満たす配合計画が得られる。例えば、図５の設備制約を表すための、原料の銘柄の集合、ならびに、集合の中から配合銘柄数の上限は表１４に示す。

すなわち、搬送設備が２個設置されている置き場１にある銘柄の原料（原料０１、原料０２、・・・原料０６）の集合１からは、同時に２銘柄の原料まで配合できる。一方、搬送設備が１個の置き場２にある銘柄の原料（原料０７、原料０８、・・・原料１０）の集合２からは、同時に１銘柄の原料しか配合できないことを示している。

また、図６の設備制約を表すための、原料の銘柄の集合、並びに、集合の中から配合銘柄数の上限は表１５に示す。

すなわち、表１５では、集合ｋ＝１〜５は、個々の銘柄の原料に対して使用可能な搬送設備の数が上限値として登録されている。例えば、原料０１と原料０２には搬送設備１しか使用できず（ｋ＝１の集合）、原料０３と原料０４には搬送設備１と搬送設備２の２設備が使用できる（ｋ＝２の集合）、などの上限値が設定されている。しかし、ｋ＝１〜５の制約だけでは、例えば搬送設備が２個しか対応できない原料０１〜原料０６の中から３個の銘柄の原料が配合されたり、全体からも搬送設備の数である３個を超える銘柄の原料が配合されたりするという結果が出てしまう。そこで、ｋ＝６〜８では、原料０１〜原料０６の範囲には最高で２基の搬送設備しか使用できない（ｋ＝６の集合）、原料０１〜原料１０の全銘柄を通しても３基の搬送設備しか使用できない（ｋ＝８の集合）、といった制約を加えることで、図６に示した設備制約を満たす配合計画を作成することができる。

このような制約に対応するためには、以下の式（９）（１１）のような制約式を上記の線形計画法に加えればよい。なお、（９）式は上記実施形態５で示したものと同じ式である。

ｘ_ｎ≦Ｘｂ_ｎ ・・・（９）
Σ^Ｎ _ｎ＝１（Ｅ_ｋｎｂ_ｎ）≦Ｆ_ｋ ・・・（１１）
ここで、ｂ_ｎは原料ｎを用いる場合は１、原料ｎを用いない場合は０とするフラグ（決定変数）、Ｅ_ｋｎは原料ｎが集合ｋに属する場合は１、原料ｎが集合ｋに属さない場合は０とする定数、Ｆ_ｋは集合ｋから配合可能な原料の銘柄数の上限である。

（実施形態７）
上記実施形態１〜５で対応できない操業制約として、前述した、１回の配合のために搬送する原料の銘柄数は一定量以上にするという要求を満たすためには、次の（１２）式を上記シンプレックス法に追加すればよい。

ｘ_ｎ≧Ｘ^ＭＩＮｂ_ｎ ・・・（１２）
ここで、Ｘ^ＭＩＮは搬送設備で処理可能な配合率の下限である。

上記（９）（１１）（１２）式で示す各制約式には、０又は１のフラグｂ_ｎが含まれており、上記シンプレックス法を用いることはできないが、上記分枝限定法により計算可能である。

以下、これらの実施形態６，７において計算された配合率の結果を示す。ここで用いるデータは、基本的に上記実施形態１〜５に記載したものと同じであるものとし、また、上記実施形態１〜５に記載した表１、表２と同じ登録データを用いて同様の設定を行なったものである。

すなわち、表１に示す原料の特性値、及び表２に示す製品の特性の特性値の目標値と上下限値に対して、上記実施形態１と同様の手法を適用した。ここでは、ファジィ上下限値（Ｕ^Ｔ _ｍ ，Ｌ^Ｔ _ｍ）は、製品の特性ｍの特性値の目標値Ｔ_ｍと上下限値（Ｕ_ｍ，Ｌ_ｍ）とを用いて、次式で設定した。

Ｕ^Ｔ _ｍ＝Ｔ_ｍ＋０．７×（Ｕ_ｍ−Ｔ_ｍ）
Ｌ^Ｔ _ｍ＝Ｔ_ｍ＋０．７×（Ｌ_ｍ−Ｔ_ｍ）
Ｗ_ｄ，ｍ＝１
Ｗ_λ＝１０００
ここでは、上記実施形態１の実験結果と比較するものとし、上記実施形態２の実施結果以降で追加されている制約条件は含めず、評価関数でも、原料コストは考慮せず、上記（５）式を用いるものとする。

まず、図５の設備制約を考慮した結果を表１６、表１７に示した。

ここでは、各原料の配合率は、表１６に示すように、原料０２の配合率が２９．５８％、原料０３の配合率が３７．８１％、原料１０の配合率が３２．６１％であり、その他の原料の配合率が０．００％であった。また配合結果は、表１７に示すように、成分Ａが０．２５３％、成分Ｂが０．２４８％、成分Ｃが１．２９５％、成分Ｄが０．０３９％、成分Ｅが０．０２０％であった。すなわち、原料０１〜原料０６からは原料０２と原料０３の２銘柄の原料が配合され、原料０７〜原料１０からは原料１０のみが配合させる、といった図５の制約を満たしていることがわかる。

次いで、図６の設備制約を考慮した結果を表１８、表１９に示した。

ここでは、各原料の配合率は、表１８に示すように、原料０２の配合率が６２．９２％、原料０７の配合率が２１．５２％、原料０９の配合率が１５．５６％であり、その他の原料の配合率が０．００％であった。また配合結果は、表１９に示すように、成分Ａが０．４６０％、成分Ｂが０．２５５％、成分Ｃが１．２２０％、成分Ｄが０．０６６％、成分Ｅが０．０２１％であった。すなわち、搬送設備１は原料０２を、搬送設備２は原料０７を、搬送設備３は原料０９を搬送する計画となっており、図６の設備制約を満たしていることがわかる。

次いで、搬送量の下限を考慮した結果を表２０、表２１に示した。

ここでは、各原料の配合率は、表２０に示すように、原料０２の配合率が１７．３４％、原料０３の配合率が１０．００％、原料０４の配合率が１４．００％、原料０７の配合率が１３．７５％、原料０８の配合率が１６．６９％、原料１０の配合率が２８．２１％であり、その他の原料の配合率が０．００％であった。また配合結果は、表２１に示すように、成分Ａが０．２８０％、成分Ｂが０．２２８％、成分Ｃが１．２００％、成分Ｄが０．０６４％、成分Ｅが０．０１７％であった。すなわち、搬送設備で対応できる最小の配合率を１０％に設定して計算した結果、上記実施形態１の実験結果では、表３に示したように、原料０４の配合率が８．９４％であったのに対し、この実施形態での結果では、表２０で示すように、配合された全ての原料において１０％以上となり、制約条件を満たしていることがわかる。

本実施形態６〜８によれば、上記のような設備や操業の制約条件を満たす配合計画が作成可能となる。

なお、上記実施形態１〜８では、本発明の特徴となる原料配合率決定装置２０は、プロセスコンピュータ１０の第１記憶部１１に予め記憶された、対象とする全ての原料の特性値と、第２記憶部１２に予め記憶された、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値を読み込んで、各種動作を行なっているが、これらの対象とする全ての原料の特性値と、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値とを、原料配合率決定装置２０側のＲＯＭやＲＡＭに予め記憶させておき、この記憶データを用いて各種動作を行なうようにしてもよい。

また、上記実施形態１〜８では、表示装置３０に表示された原料の配合率を操業者Ｐが見て、入力装置４０を用いてプロセスコンピュータ１０に配合設備５０への原料投入指示を行っているが、表示装置３０に代えて、印字出力装置や音声出力装置を用いてもよく、また、操業者Ｐの入力装置４０の操作をなくして、直接、原料配合率決定装置２０の配合率決定部２３の決定結果をプロセスコンピュータ１０に出力して、完全に自動化を図ることとしてもよい。

本発明の実施形態１に係る対象プロセスの概念図である。 実施形態１〜５に係る対象プロセスにおける原料配合率決定装置の全体構成を示す機能ブロック図である。 実施形態１〜５に係る対象プロセスにおける原料配合率決定装置の動作を示すフローチャートであって、（ａ）はメインルーチン、（ｂ）はサブルーチンである。 製品特性値の上下限値とメンバーシップ値の概念図である。 本発明の実施形態６に係る対象プロセスの概念図である。 本発明の実施形態７，８に係る対象プロセスの概念図である。

符号の説明

１ システム
１０ プロセスコンピュータ
１１ 第１記憶部
１２ 第２記憶部
２０ 原料配合率決定装置
２１ 原料特性値読み込み部
２２ 製品特性値読み込み部
２３ 配合率決定部（制約条件設定手段及び配合率決定手段に相当する。）
２４ 配合率表示部
３０ 表示装置
４０ 入力装置
５０ 配合設備

Claims (12)

1. 複数の特性値を持つ複数の種類の原料を配合して製品を製造するプロセスにおける各原料の配合率を決定する方法であって、
   対象とする全ての原料の特性値、並びに、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値の各設定値を用いて、少なくとも製品の各特性値が上下限値に接近することを回避するために必要な条件を規定する制約条件式を求める第１ステップと、
   この制約条件式を満たす範囲で、該製品の各特性値を目標値に近づけるように各原料の配合率を求める第２ステップとを有することを特徴とする原料配合率決定方法。
2. 上記第１ステップは、上記制約条件式として、上記各設定値に含まれる各原料の特性値及び製品の各特性値の目標値に基づいて、各原料の仮の配合率に対する製品の各特性値の上記目標値からの偏差を計算するための差異計算式と、上記各設定値に含まれる製品の各特性値の上下限値と目標値との間に設定されたファジィ上下限値に基づいて、該製品の各特性値の上下限値に対する上下限メンバーシップ値を計算するとともに、この上下限メンバーシップ値で制約されるメンバーシップ値を計算するためのファジィ制約条件式とを求めることを特徴とする請求項１記載の原料配合率決定方法。
3. 上記第２ステップは、上記差異計算式で計算される目標値からの偏差、及び上記ファジィ制約条件式で計算されるメンバーシップ値を含む評価関数式を最小化することにより各原料の配合率を求めることを特徴とする請求項２記載の原料配合率決定方法。
4. 上記第１ステップ及び第２ステップを線形計画法を用いて実行することを特徴とする請求項３記載の原料配合率決定方法。
5. 上記評価関数式は、原料総コストの要因を組み込んだ製品の各特性値を目標値に近づけるための式であることを特徴とする請求項３又は４記載の原料配合率決定方法。
6. 上記評価関数式は、原料の配合率の上限値を制約する上限制約条件式及び原料の配合率の下限値を制約する下限制約条件式の少なくとも一方を含む式であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の原料配合率決定方法。
7. 上記評価関数式は、配合する原料の種類数の上限値を制約する上限制約式を含む式であることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の原料配合率決定方法。
8. 上記制約条件式は、配合する原料の組み合わせのうち、１以上の所定の組み合わせのみを許可するか若しくは１以上の所定の組み合わせを禁止するための式を含むものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の原料配合率決定方法。
9. 上記制約条件式は、１以上の種類の原料の集合の中から、配合される原料の種類数に上限制約を与えるものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の原料配合率決定方法。
10. 上記制約条件式は、配合する各原料の配合率を下限値以上にする制約を与えるものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の原料配合率決定方法。
11. 複数の特性値を持つ複数の種類の原料を配合して製品を製造するプロセスにおける各種類の配合率を決定する装置であって、
    対象とする全ての原料の特性値、並びに、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値の各設定値を用いて、少なくとも製品の各特性値が上下限値に接近することを回避するために必要な条件を規定する制約条件式を求める制約条件設定手段と、
    この制約条件式を満たす範囲で、該製品の各特性値を目標値に近づけるように各原料の配合率を求める配合率決定手段を備えたことを特徴とする原料配合率決定装置。
12. 複数の特性値を持つ複数の種類の原料を配合して製品を製造するプロセスにおける各種類の配合率を、コンピュータを用いて決定するためのプログラムであって、
    対象とする全ての原料の特性値、並びに、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値の各設定値を用いて、少なくとも製品の各特性値が上下限値に接近することを回避するために必要な条件を規定する制約条件式を求める機能と、
    この制約条件式を満たす範囲で、該製品の各特性値を目標値に近づけるように各原料の配合率を求める機能とを前記コンピュータに実現させることを特徴とする原料配合率決定プログラム。

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