JP2008250559A - 条鋼製品の生産計画方法及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造制約を充足した製造可能な製造計画、歩留及び他の評価指標も同時に向上できるようにした条鋼製品の生産計画方法及びその製造方法を提供する。
【解決手段】寸法が異なる複数の注文を読み出して鋼片上に取り合わせて、全ての注文に必要な複数の鋼片の取り合わせを設計する鋼片設計工程と、鋼片設計工程で設計された複数の鋼片の製造計画を作成する製造計画作成工程とを有する条鋼製品の生産計画方法。鋼片設計工程は、製造計画作成工程から差し戻された注文群を設計する際に、注文群の長さ合計値及び鋼片長種類上限を参照して、鋼片本数が増加しない範囲で余剰重量が小さくなるように初期の鋼片長上限よりも小さい値を再設定して鋼片設計を行うことを一連の作業として、作業を全ての注文がとりきられるまで繰り返して複数回繰り返し、結果を解として採用する。
【選択図】図３

Description

本発明は、条鋼製品の生産計画方法及びその製造方法に関する。

従来の条鋼製品の製造方法として例えば次のようなものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
（ａ）まず圧延制約を遵守するように鋼片を圧延順に配置する。次に、各鋼片に複数の注文を紐付ける。
（ｂ）一次鋸断計画立案、二次、三次とブラッシュアップ（鋼片内鋸断順変更、鋼片間注文入替）する。
（ｃ）そして、以下の評価式に基づいて紐付け・鋸断順決定を繰り返す。
・歩留：圧延歩留、注文消化比率
・生産能力：鋸断パス回数、冷却床取込み列数、ローラ矯正機短尺集中比率、ローラ
テーブル搬送本数、パイル削減率、台車積載重量、倍尺材採取間隔、倉
庫単一棟製品集中比率
・労働生産性：パレット積載サイクル、パイル削減率

特開２０００−７１１１９号公報

従来の生産計画方法は、鋼片と圧延順を予め決定してから注文群を紐付けしており、実行可能性において優れている。しかし、製造すべき注文群の寸法や本数にバラつきがあると、既定の長さの鋼片に複数注文を割り当てる過程で、余剰部分の発生を皆無にすることは非常に困難であり、歩留低下のリスクを内包している手法であるといえる。

本発明は、上記の課題を解決し、製造制約を充足した製造可能な製造計画、歩留及び他の評価指標も同時に向上できるようにした条鋼製品の生産計画方法及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る条鋼製品の生産計画方法は、記憶装置に格納されている、寸法が異なる複数の注文を読み出して鋼片上に取り合わせて、全ての注文に必要な複数の鋼片の取り合わせを設計して記憶装置に格納する鋼片設計工程と、前記鋼片設計工程で設計され、前記記憶装置に格納された複数の鋼片の製造計画を作成する製造計画作成工程とを有する条鋼製品の生産計画方法において、前記鋼片設計工程は、前記製造計画作成工程から差し戻された注文群を設計する際に、注文群の長さ合計値及び鋼片長種類上限を参照して、鋼片本数が増加しない範囲で余剰重量が小さくなるように初期の鋼片長上限よりも小さい値を再設定して鋼片設計を行うことを一連の作業として、前記作業を全ての注文がとりきられるまで繰り返して複数回繰り返し、結果を解として採用する。

また、本発明に係る条鋼製品の生産計画方法は、記憶装置に格納されている寸法が異なる複数の注文を読み出して鋼片上に取り合わせて、全ての注文に必要な複数の鋼片の組合せを設計して記憶装置に格納する鋼片設計工程と、前記鋼片設計工程で設計され、前記記憶装置に格納された複数の鋼片の製造計画を作成する製造計画作成工程とを有する条鋼製品の生産計画方法において、前記製造計画作成工程は、前記鋼片設計工程で設計された複数の鋼片の長さを鋼片長種類上限以下に集約する際に、集約により発生する余剰重量が所定値以内に収まるように採用可否を決定し、不採用になった鋼片群を構成する注文群については前記鋼片設計工程に差し戻しを行うことを一連の作業として、前記作業をすべての注文がとりきられるまで繰り返して複数回繰り返し、結果を解として採用する。

また、本発明に係る条鋼製品の製造方法は、上記の条鋼製品の生産計画方法により採用された鋼片の製造計画に基づいて複数の鋼片を製造する。

本発明によれば、鋼片長種類上限を保証するように注文を順次取り合わせるので、製造制約を充足した製造可能な製造計画を作成できる。鋼片本数を増加させず余剰重量も所定値以内に収めるように設計しているので、歩留及び他の評価指標も同時に向上できるようになっている。

図１は本発明の実施形態１を実施するためのシステム構成図である。このシステムは、鋼片設計製造指示計算機（以下、計算機という）１０、データベース１１、端末１２、及び製造設備１３から構成される。端末１２からの各種の注文情報が計算機１１に入力し、それは一旦データベース１１に格納される。このデータべース１１には、注文ファイル２１、鋼片取り合わせファイル２２及び鋼片製造計画ファイル２３を備えている（図２参照）。注文ファイル２１には、端末１２からの各種の注文情報が格納される。

図２は図１のシステムの処理過程を示すフローチャートである。
（ａ）まず、端末１２にて設計条件や設備運用条件を入力・参照・変更し、それを注文ファイル２１に格納する。計算機１０は、注文ファイル２１の情報を読み込み、前記設計条件や設備運用条件を参照しつつ、後述の図３のフローチャートに基づいて鋼片の取り合わせを決めて、鋼片取り合わせファイル２２に格納する（鋼片設計工程）。
（ｂ）次に、計算機１０は、鋼片取り合わせファイル２２の情報に基づいて、後述の図４のフローチャートに基づいて製造計画を作成し、それを鋼片製造計画ファイル２３に格納する（製造計画作成工程）。
（ｃ）計算機１０は、鋼片製造計画ファイル２３に格納された製造計画情報を製造設備１３に供給し、製造設備１３はその製造計画情報に基づいて設備を稼動し、生産計画に沿って鋼片を製造する。

表１は注文ファイル２１に格納されている注文群の例を示したものである（ここでは、説明の便宜上、簡単な事例を示している。）。本実施形態では６種類の長さの注文群を設定しており、合計長は６１３ｍである。本実施計形態では鋼片の取り合わせ長を例えばＭａｘ７０ｍに設定すると、合計長６１３ｍの注文群を最大鋼片長７０ｍで製造計画を作成すると、
６１３ｍ÷７０ｍ＝８．８（本）
と最小９本の鋼片で製造可能であることが分かる。

表２は精整処理グループ分類の例であり、この例では注文長によってＡ（小）、Ｂ（中）、Ｃ（大）の３種類に分類するものとする。ここで精整設備とはパイリング装置を指す。パイリング装置は上流から１本ずつ受け入れた同じ長さの製品を複数積み重ねて搬送ロット（パイル）を作成する。搬送ロットはクレーンなどで一括してハンドリングできる単位であり、作業性向上のために数を少なくすることが望ましい。

表３は鋼片長さ制約の例であり、この例では最大２種類という制約を設けるものとする。

図３は上記の鋼片設計工程の詳細を示したフローチャートであり、計算機１０はそのフローチャートに従って各種の演算処理をする。

（Ｓ１１）注文ファイル２１から注文データ（表１参照）を取り込む。
（Ｓ１２）注文データ（表１参照）を表２のグループ（Ａ〜Ｃ）により分類する。即ち、各注文がどのグループに帰属するかを分類する。
（Ｓ１３）上記のようにして分類された注文データについての取り合わせをパターンを作成する。
（Ｓ１４）取り合わせ長範囲を注文ファイル２１から読み込む。この取り合わせ長範囲は、この例では上記のように７０ｍに設定するものとする。
（Ｓ１５）次に、１パターン目を作成するために次のような処理をする。グループ（Ａ〜Ｃ）の全注文同士の組合せをトライする。即ち、各グループからそれぞれ注文を適宜抽出して組み合わせる。その場合には、各グループから個数は０個、１個又は２個以上を含むものである。そして、その組み合せたものについて評価指数を計算する。

ここで評価指数は次の（１）〜（３）を基準として行う。
（１）取り合わせ長
ＭＡＸ取り合わせ長に近いほどよい。鋼片設計問題では、注文群をすべて取りきる制約があるため、取り合わせ長が大きいほど鋼片本数を減らせる可能性が高い。鋼片１本につき必ず切り捨て部が発生して歩留が低下するため、鋼片本数と歩留は反比例する。
（２）同一パターン採取可能鋼片数
同じ取り合わせパターンで何本も繰り返し採用できる方がよい。上記（１）と組み合わせると、できるだけ取り合わせ長の大きい鋼片を何本も設計できるという点で歩留と鋼片長種類数の２点で都合がよい。鋼片長種類数は後でも記載するが、条鋼製造の上流工程で鋼片を鋳造する際の制約であり、種類数は少ない方がよいため、本評価指標とも一致する。
（３）注文使い切り
当該パターンを採用することで、含まれる注文を使い切ることが望ましい。もしも注文を使い切れない場合、次のパターン作成の際にも継続して使用する制約があるため、取り合わせ長の制限を生むおそれがある。

（Ｓ１６）上記の評価指数を評価指数の降順にソートする。具体的には、まず、上記「（１）取り合わせ長」によりソートし、次に、そのソートされたものを上記「（２）同一パターン採取可能鋼片数」によりソートする。最後に、そのソートされたものを上記「（３）注文使い切り」によりソートする、という３段階に分けてソートする。勿論、ソートの手法は前記の例に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更し得るものであることはいうまでもなく、例えば上記の（１）〜（３）に評価点を付けてそれによりソートするようにしてもよい。表４は上記のようにしてソートした結果を示すものである。この表４では、ソートされた組合せの内、上位の８個が表記されている。この表４は、合計長７０ｍの結果を上記の３つの評価指標に基づきソートした後の状態であり、同一パターン採取可能鋼片数最大のパターンを採用している。

（Ｓ１７）表４の内複数個のパターンを鋼片取り合わせファイル２２に保存する。この例では例えば上位３個の組合せの例を保存するものとする。これらの３個のパターンが、後述のようにそれぞれ１パターン目（１種目）として採用されることになる。
（Ｓ１８）上記の表４の上位１個目を１パターン目（１種目）として抽出して決定する。ここでは、２１ｍが２×３本（＝６本）、１５ｍが４×３本（１２本）採用されたことになる。このようにした１パターン目が採用された状態を図５（ａ）に示す。
（Ｓ１９）上記の表４の上位１個目が１パターン目として抽出されると、図５（ｂ）の「残」に示されるように、注文の残りは、２１ｍが８−６＝２本、１８ｍが５本、１４．５ｍが６本、１３ｍが７本、９ｍが８本、７ｍが１５−１２＝３本となる。この残った注文データを基準として、２パターン目以降にグループ内継続注文があるかどうかを判定する。この例ではグループ内継続注文があるので（図５（ｂ）の「継続」参照）、グループ内継続注文があるという判定がなされる。

（Ｓ２０）そして、グループ内継続注文同士の全組合せをトライする。
（Ｓ２１）また、グループ内継続注文がないという判定をした場合には、グループ内残り全注文と他グループ継続注文の全組合せをトライする。
（Ｓ２２）次に、上記のトライした組合せについて、注文取り切り及びグループ内残注文があるかどうかを判定し、その判定がＹＥＳの場合には処理（Ｓ２３）に移行し、ＮＯの場合には処理（Ｓ２５）に移行する。
（Ｓ２３）当該グループから次の１種を加えて取り合わせをトライする（図５（ｃ）参照）。
（Ｓ２４）その組合せが取り合わせ長範囲であるかどうかを判定し、取り合わせ長範囲でない場合には上記の処理（Ｓ２３）に戻って処理を繰り返す。
（Ｓ２５）上記の判定（Ｓ２４）において、取り合わせ長範囲であるという判定がなされた場合及び上記の判定（Ｓ２２）においてＮＯと判定された場合には、それまでの組合せの結果を上記の評価指数の降順にソートする。このようにしてソートされたものを図５（ｄ）に示す。

（Ｓ２６）このソートされた組合せの内、最上位のものを解候補として鋼片取り合わせファイル２２に保存する。これにより後述の表５の例えば２パターン目（２種目）の組合せが確定する。
（Ｓ２７）次に、残注文があるかどうかを判定する。
（Ｓ２８）残注文がまだ残っている場合には、注文残数を更新する。このときの注文残数は図５（ｅ）に示されるようになる。この後は、上記の例同様にして、処理（Ｓ１８）〜（Ｓ２８）を繰り返し、残注文がない状態になると処理（Ｓ２９）に移行する。
（Ｓ２９）ここでは、これまで上記の処理（Ｓ１９）が図４の（１）からの処理であるかどうかを判定し、図４の（１）からの処理ではない場合には図４の処理（Ｓ３１）に移行する。

表５は上記の処理（Ｓ２７）までの処理により生成された取り合わせの例であり、これは鋼片取り合わせファイル２２に保存されている。この例では、鋼片長種類が４種類（７０ｍ、６９ｍ、６８、５ｍ、５８ｍ）になっている。この表５は、上記の表４の最上位のパターンを１パターン目（１種目）とし、それを起点として２パターン目（２種目）以降を設計した結果である（なお、表５は後述の処理（Ｓ３０ｂ）によりソートされた結果である。）。表５の２パターン目（２種目）以降の処理は、パターン候補を評価指標の降順でソートした上で最上位１種を採用しており（Ｓ２６）、上記のように、長さグループごとに前パターンから設計を継続している注文をすべて使用した後に、はじめて別鋼片の設計を開始するという制約下で実行しており、そのため、例えば２パターン目（２種目）の設計では合計長７０ｍの設計が存在しないといった影響が出る。結果的に２パターン目の合計長最大が６９ｍになっている。

図４は、鋼片製造計画工程の詳細を示したフローチャートである。
（Ｓ３１）上記の鋼片設計結果データを入力する。即ち、鋼片取り合わせファイル２２のデータ（上記の例では表５のデータ）を取り込む。
（Ｓ３２）鋼片設計結果データの鋼片種類数を計算する。この例では上記のように４種類（７０ｍ、６９ｍ、６８．５ｍ、５８ｍ）になる。
（Ｓ３３）この鋼片種類数と種類数上限（この例では２個）とを対比し、鋼片種類数＞種類数上限、であるかどうかを判定する。この例（４種類）で上記のように２種類を超えている。
（Ｓ３３ａ）仮に、鋼片種類数が種類数上限よりも小さいと判定されると（例えば２種類の場合）、その時の鋼片設計結果データを鋼片製造計画ファイル２３に保存する。

（Ｓ３４）鋼片種類数＞種類数上限、である場合には、２パターン目から最終鋼片までを１つずつ読み出す。ここでは、まず２パターン目を読み出す。
（Ｓ３５）そして、鋼片長≧鋼片最大長−閾値、の条件を満たすかどうかを判定する。この例では閾値を例えば１ｍと設定するものとする。
（Ｓ３６）上記の条件を満たした場合には、該パターン長＝１つ前のパターン長さ、に設定する。例えば、この例では６９ｍのものは７０ｍと設定することになる。これにより鋼片長の丸めを行う。即ち、最大鋼片長に対する閾値以内の偏差の場合は余剰（余長）を許容することで鋼片長種類を減らす処理を行う。表５の例では２種目、４種目の鋼片長６９ｍを７０ｍに設定して、各１ｍ合計２ｍの余長を発生させているが、４種目までの鋼片長はすべて最大長の７０ｍに統一される。

（Ｓ３７）上記の処理（Ｓ３５）において条件を満たさなかった場合、又は上記の処理（Ｓ３６）の後に、上記の処理が最終鋼片まで終了したかどうかを判定し、最終鋼片に至っていない場合には、上記の処理（Ｓ３５）に戻って、処理（Ｓ３５）〜（Ｓ３７）を繰り返す。
（Ｓ３８）上記のような処理をした上で、鋼片種類数を再計算する。この例では６９ｍが７０ｍに丸められたので、鋼片種類数は３個（７０ｍ、６８．５ｍ、５８ｍ）に減っている。
（Ｓ３８ａ）次に、鋼片種類数と種類数上限（この例では２個）とを対比し、鋼片種類数＞種類数上限、であるかどうかを判定する。この例では６９ｍが７０ｍに丸められたので、鋼片種類数は３個に減っているが、まだ種類数上限（２個）を超えているので、次の処理（Ｓ３９）に移行する。なお、鋼片種類数が種類数上限よりも小さいと判定した場合には、その時の鋼片設計結果データを保存することになる（Ｓ３３ａ）。

（Ｓ３９）ここでは、更に鋼片種類数を減らすために、最終パターンから遡って鋼片Ｎ種（例えば２個とする）を不採用する（この部分についてはやり直すことになる）。具体的には６種目５８ｍ×１本、５種目６８．５ｍ×２本の計３本が不採用となる。採用された鋼片は６本である。
（Ｓ４０）上記の（Ｓ３９）により組合せが決まっていない残注文数を更新する。この例では、表５の４パターン目までが組み合わせた後の残りを残注文数となる。この例では、表６に示されるように、１８ｍ×２本、１４．５ｍ×６本、９ｍ×８本が残注文数となる。この不採用になった注文群に対して再設計を行う。

（Ｓ４１）鋼片長割当可能数＝種類数上限−採用鋼片長数、により、更に採用可能な鋼片長割当可能数を求める。この例では、種類数上限＝２、採用鋼片長数＝１であるから、鋼片長割当可能数＝１である。
（Ｓ４２）次に、鋼片長割当可能数が１であるかどうかを判定する。この例では鋼片長割当可能数が１であり、次の処理（Ｓ４３）に移行する。
（Ｓ４３）ここでは新たな鋼片最大長を求める。不採用になった注文の合計長さは１９５ｍ、鋼片長割当可能数が１であり、残り１種類の鋼片長を設定する。鋼片最大長は、
鋼片最大長＝｛注文残長÷（最小必要鋼片数−採用鋼片数）｝
＝｛１９５ｍ÷（９−６）｝＝６５ｍ
により求める。残りの鋼片が全て６５ｍで設計できれば、鋼片本数を増加させないで済むことを意味する。

（Ｓ４４）上記の処理（Ｓ４２）において、鋼片長割当可能数が１ではないという判定をした場合には、
注文残長÷（採用鋼片長−更新長）＞（最小必要鋼片数−採用鋼片数）
が成立するかどうかを判定する。なお、更新長は例えば２ｍ又は３ｍのように設定し、採用する鋼片長さを切り下げることを意味しており、例えば更新長を３ｍに設定すれば、採用鋼片長が７０ｍであった場合には今後採用される鋼片長が６７ｍになることを意味している。上記の条件が成立しない場合には処理（Ｓ４５）に移行し、上記の条件が成立するということは、更に組合せを検討する余地があるものとして、処理（Ｓ４６）に移行する。

（Ｓ４５）ここでは、採用済み鋼片の最小長さを残鋼片に適用し、その結果を保存する（Ｓ３３ａ）。
（Ｓ４６）また、鋼片最大長＝採用鋼片長−更新長
と設定し、以降の処理においては鋼片最大長を従前のものよりも短く設定する。
（Ｓ４７）そして、これまでの注文残数に対する鋼片設計を継続する。この継続に際しては、図３の処理（Ｓ１９）に戻って、処理（Ｓ１９）〜（Ｓ２８）を繰り返す。なお、処理（Ｓ１９）の次のパターン以降にグループ内継続注文があるかどうかという判定について、不採用になったパターンを対象としており、この例では５パターン目以降にグループ内継続注文があるかどうかという判定をする。そして、処理（Ｓ２９）においては、ここでは、上記（１）からの開始であると判定されるので、処理（Ｓ３０）に移行する。

次に、図３のフローチャートの説明に戻る。
（Ｓ３０）ここでは、所定回数の設計が終了したかどうかを判定し、終了していなければ処理（３０ａ）に移行する。なお、この処理（Ｓ３０）は、処理（Ｓ２９）からだけでなく、図４の処理（Ｓ３３ａ）からも同様にして移行する。これまでの説明においては、表４の最上位のパターンを１パターン目として採用し、そのパターンを基準として２パターン目以降の鋼片の組合せを設計してきたが、ここではそれが終了したので、次に、表４の２番目のパターンを１パターン目として採用し、次のパターンである２パターン目以降の鋼片の組合せを設計するために処理（Ｓ３０ａ）に移行する。
（Ｓ３０ａ）次の新たな組合せパターンを設計するために、注文残数を初期化して、上記の処理（Ｓ１８）に移行して同様な処理を繰り返す。そして、以上の処理がこの例では３回繰り返される。
（３０ｂ）以上の設計の結果を評価指数の降順にソートする。
（３０ｃ）ソートされた結果に基づいて最良解を鋼片製造計画ファイル２３に保存して終了する。

次の表７は上記のようにして設計された組合せパターンの例である。この例では表４の最上位の組合せを１パターン目（１種目）として採用した例である。本実施の形態においては、このような表が３個作成されることとなる。なお、表７の５種目、６種目がともに鋼片長６５ｍで設計できたため、前記の丸めで発生した余長２ｍを保持しながら、鋼片長上限２種類制約を充足する結果を得られている。

表８は本実施形態の効果を説明するために、単純な鋼片長丸めを行った結果を示したものである。２種目の鋼片長を６８．５ｍに設定すると、最終的な余長は１２．５ｍになってしまう。

以上のように本実施形態によれば、精整処理グループ制約を充足させつつ、鋼片長種類上限を保証した製造可能な製造計画を作成でき、鋼片本数を増加させず余剰重量も所定値以内に収めるように設計しているので、歩留及び他の評価指標も同時に向上できるようになっている。
なお、上記の具体例は説明を理解し易くするために小規模な取り合わせ例を示したが、鋼片種類数上限が大きい場合には鋼片最大長を更新長だけ減じつつ鋼片設計を繰り返し、最もよい結果を探索することになる。鋼片本数が増加するような鋼片長上限に至ったら探索処理を終了し、それまでの最良結果を採用することができる。そして、採用した製造計画を保存し、製造設備に対して出力する製造命令に反映することができる。

本発明の実施形態１に係る条鋼製品の生産方法を実施するためのシステム構成図である。 本発明の実施形態１に係る条鋼製品の生産方法の概要を示したフローチャートである。 図２の鋼片設計工程の詳細を示したフローチャートである。 図２の鋼片製造計画作成工程の詳細を示したフローチャートである。 図３の処理過程の説明図である。

符号の説明

１０ 計算機、１１ データベース、１２ 端末、１３ 製造設備、２１ 注文ファイル、２２ 鋼片取り合わせファイル、２３ 鋼片製造計画ファイル。

Claims (3)

1. 記憶装置に格納されている、寸法が異なる複数の注文を読み出して鋼片上に取り合わせて、全ての注文に必要な複数の鋼片の取り合わせを設計して記憶装置に格納する鋼片設計工程と、
   前記鋼片設計工程で設計され、前記記憶装置に格納された複数の鋼片の製造計画を作成する製造計画作成工程と
   を有する条鋼製品の生産計画方法において、
   前記鋼片設計工程は、
   前記製造計画作成工程から差し戻された注文群を設計する際に、注文群の長さ合計値及び鋼片長種類上限を参照して、鋼片本数が増加しない範囲で余剰重量が小さくなるように初期の鋼片長上限よりも小さい値を再設定して鋼片設計を行うことを一連の作業として、前記作業を全ての注文がとりきられるまで繰り返して複数回繰り返し、結果を解として採用すること特徴とする条鋼製品の生産計画方法。
2. 記憶装置に格納されている寸法が異なる複数の注文を読み出して鋼片上に取り合わせて、全ての注文に必要な複数の鋼片の組合せを設計して記憶装置に格納する鋼片設計工程と、
   前記鋼片設計工程で設計され、前記記憶装置に格納された複数の鋼片の製造計画を作成する製造計画作成工程と
   を有する条鋼製品の生産計画方法において、
   前記製造計画作成工程は、
   前記鋼片設計工程で設計された複数の鋼片の長さを鋼片長種類上限以下に集約する際に、集約により発生する余剰重量が所定値以内に収まるように採用可否を決定し、不採用になった鋼片群を構成する注文群については前記鋼片設計工程に差し戻しを行うことを一連の作業として、前記作業をすべての注文がとりきられるまで繰り返して複数回繰り返し、結果を解として採用すること特徴とする条鋼製品の生産計画方法。
3. 請求項１又は２記載の条鋼製品の生産計画方法により採用された鋼片の製造計画に基づいて複数の鋼片を製造することを特徴とする条鋼製品の製造方法。

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