JP2012155591A - 生産計画作成装置及び生産計画作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】所定スラブの集約度を考慮した最適なチャージ編成を短時間で決定する。
【解決手段】スラブ抽出部３１が、同一チャージで製造可能な複数のスラブを抽出し、暫定チャージ編成部３２が、スラブ抽出部３１によって抽出された複数のスラブの組み合わせを暫定チャージ編成ｉ（ｉ＝１〜ｎ）として複数生成し、評価関数算出部３３が、暫定チャージ編成部３２によって編成された各暫定チャージｉについて、暫定チャージｉ内に含まれる特徴スラブの量に暫定チャージｉ毎に付与された固有の係数αｉを乗算した値を集約度として算出し、各暫定チャージの集約度の和を評価関数値として算出し、チャージ編成決定部３４が、評価関数算出部３３によって算出された評価関数値に基づいて同一チャージで製造する複数のスラブの組み合わせを決定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、製鋼プロセスにおけるチャージ編成を決定する生産計画作成装置及び生産計画作成方法に関するものである。

一般に、製鋼プロセスでは、生産効率の向上や納期の遵守を実現するために、寸法，重量，成分，納期等の個々のスラブの製造条件を考慮して取鍋１杯分の溶鋼（以下、チャージと表記）から製造するスラブの組み合わせをチャージ編成として決定する作業を行う必要がある。このような背景から、近年、コンピュータ技術を利用して生産効率の向上や納期の遵守を実現する上で最適なチャージ編成を決定する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−２９３４７５号公報

ところで、生産効率の向上や納期の遵守を実現するためには、特定の特徴を有するスラブ（以下、特徴スラブと略記）を同一のチャージ内に集約させることが望ましい。具体的には、脱ガス処理を必要とするスラブと脱ガス処理を必要としないスラブとが同一のチャージ内に含まれている場合、脱ガス処理を必要としないスラブに対しても脱ガス処理が行われることになるために生産効率が低下する。このため、脱ガス処理を必要とするスラブと脱ガス処理を必要としないスラブとは、異なるチャージ内に集約させることが望ましい。

そこで、従来のチャージ編成決定処理では、以下に示す数式（１）を利用して特徴スラブの集約度を表す評価関数Ｆ１を算出し、算出された評価関数Ｆ１に基づいて特徴スラブの集約度が高くなるようにチャージ編成を決定していた。また、複数のチャージのチャージ編成を同時に決定する場合には、以下に示す数式（２）を利用して複数のチャージ全体における特徴スラブの集約度を表す評価関数Ｆ２を算出し、算出された評価関数Ｆ２に基づいて複数のチャージ全体における特徴スラブの集約度が高くなるようにチャージ編成を決定していた。

ここで、数式（１）中、パラメータｘは、チャージに含まれる特徴スラブの量を示し、パラメータＸは、チャージに含まれるスラブの総量を示す。また、数式（２）中、パラメータｘｉ（但し、ｉ＝１〜ｎ）は、チャージｉに含まれる特徴スラブの量を示し、パラメータＸｉ（但し、ｉ＝１〜ｎ）は、チャージｉに含まれるスラブの総量を示す。

しかしながら、上述の評価関数Ｆ１，Ｆ２は線形表現になっていない。すなわち、チャージに含まれるスラブの総量Ｘ，Ｘｉはチャージ編成の内容に応じて変化するために、上述の評価関数Ｆ１，Ｆ２は特徴スラブの量ｘ，ｘｉに対し線形的に変化しない。このため、上述の評価関数Ｆ１，２を利用したチャージ編成決定処理では、最適化計算の際に探索効率に優れた線形計画法を利用することができないために、チャージ編成を決定するまでに多くの計算時間を要する。また、特徴スラブの集約がある程度進んだ場合等、最適化計算の過程において特徴スラブを含むチャージのスラブ総量が変化しなくなった場合、評価関数Ｆ２の分母の値は変化しなくなる。このため、評価関数Ｆ２を利用したチャージ編成決定処理では、特徴スラブをチャージ間で交換することによって集約度をさらに向上できるのにも係わらず評価関数Ｆ２の値が変化しないために、より最適なチャージ編成を決定することができないことがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、所定スラブの集約度を考慮した最適なチャージ編成を短時間で決定可能な生産計画作成装置及び生産計画作成方法を提供することにある。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る生産計画作成装置は、同一チャージで製造可能な複数のスラブを抽出するスラブ抽出部と、前記スラブ抽出部によって抽出された複数のスラブの組み合わせを暫定チャージ編成として複数生成する暫定チャージ編成部と、前記暫定チャージ編成部によって編成された各暫定チャージについて、暫定チャージ内に含まれる所定スラブの量に暫定チャージ毎に付与された固有の係数を乗算した値を集約度として算出し、各暫定チャージの集約度の和を評価関数値として算出する評価関数算出部と、前記評価関数算出部によって算出された評価関数値に基づいて同一チャージで製造する複数のスラブの組み合わせを決定するチャージ編成決定部と、を備える。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る生産計画作成方法は、同一チャージで製造可能な複数のスラブを抽出するスラブ抽出ステップと、前記スラブ抽出ステップにおいて抽出された複数のスラブの組み合わせを暫定チャージ編成として複数生成する暫定チャージ編成ステップと、前記暫定チャージ編成ステップにおいて編成された各暫定チャージについて、暫定チャージ内に含まれる所定スラブの量に暫定チャージ毎に付与された固有の係数を乗算した値を集約度として算出し、各暫定チャージの集約度の和を評価関数値として算出する評価関数算出ステップと、前記評価関数算出ステップにおいて算出された評価関数値に基づいて同一チャージで製造する複数のスラブの組み合わせを決定するチャージ編成決定ステップと、を含む。

本発明に係る生産計画作成装置及び生産計画作成方法によれば、所定スラブの集約度を表す評価関数が線形表現となっており、且つ、評価関数の値がチャージ間で所定スラブを交換することによって変化するので、所定スラブの集約度を考慮した最適なチャージ編成を短時間で決定することができる。

図１は、本発明の一実施形態である生産計画作成装置が適用される製鋼プロセスの一例を示す模式図である。 図２は、本発明の一実施形態である生産計画作成装置が適用される生産計画作成システムの構成を示すブロック図である。 図３は、図２に示すチャージ情報ＤＢに格納されるチャージ情報の一例を示す図である。 図４は、図２に示すスラブ情報ＤＢに格納されるスラブ情報の一例を示す図である。 図５は、本発明の一実施形態である生産計画作成処理の流れを示すフローチャートである。 図６は、スラブ抽出処理、暫定チャージ編成処理、及び評価関数算出処理の一例を示す図である。 図７は、チャージ編成決定処理の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である生産計画作成装置の構成及びその動作について説明する。

〔製鋼プロセス〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である生産計画作成装置が適用される製鋼プロセスについて説明する。図１は、本発明の一実施形態である生産計画作成装置が適用される製鋼プロセスの一例を示す模式図である。

図１に示すように、この製鋼プロセスでは、始めに、転炉１で脱炭された３００トン程度の重量の溶鋼が台車２に載置された取鍋３に受鋼される。次に、取鍋３は必要に応じて二次精錬設備４に移動され、取鍋３内の溶鋼に対し脱ガス処理等の二次精錬処理が行われる。二次精錬処理が終了した取鍋３及び二次精錬処理を必要としない取鍋３は、クレーン５等によって台車２から吊り上げられて連続鋳造設備６に搬送される。連続鋳造設備６では、取鍋３の下部に設けられているスライディングノズル３ａを介してタンディッシュ７に溶鋼を供給し、タンディッシュ７の下方のスライディングノズル７ａの開度を操作することによって、必要な流量の溶鋼をモールド８に連続的に供給して連続鋳造が行われる。モールド８では、溶鋼が所定の幅及び厚さに鋳造され、溶鋼が凝固した後に切断されて１５〜３０トン程度の重量のスラブ９が製造される。

〔生産計画作成システムの構成〕
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態である生産計画作成装置が適用される生産計画作成システムの構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態である生産計画作成装置が適用される生産計画作成システムの構成を示すブロック図である。図３は、図２に示すチャージ情報ＤＢ１１に格納されるチャージ情報の一例を示す図である。図４は、図２に示すスラブ情報ＤＢ１２に格納されるスラブ情報の一例を示す図である。

図２に示すように、本発明の一実施形態である生産計画作成システムは、ホストコンピュータ１０と、ＬＡＮ（Local Area Network）等の電気通信回線２０を介してホストコンピュータ１０に接続された生産計画作成装置３０とを備える。ホストコンピュータ１０は、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等の情報処理装置によって構成されている。ホストコンピュータ１０は、チャージ情報データベース（ＤＢ）１１とスラブ情報データベース（ＤＢ）１２とを備える。ホストコンピュータ１０は、生産計画作成装置３０から送信される情報取得要求に応じて、電気通信回線２０を介してチャージ情報ＤＢ１１及びスラブ情報ＤＢ１２内に格納されている情報を生産計画作成装置３０に送信する。

チャージ情報ＤＢ１１は、各チャージの溶鋼の重量制約に関する情報であるチャージ情報を格納している。具体的には、チャージ情報ＤＢ１１は、図３に示すように、チャージ毎に付与された固有の識別情報（チャージＩＤ）と、チャージＩＤに対応するチャージで鋳込み可能なスラブの総重量の最大値及び最小値とをチャージ情報として関連付けして記憶する。スラブ情報ＤＢ１２は、各スラブの寸法，成分，重量，納期，脱ガス処理の要否に関する情報をスラブ情報として格納している。具体的には、スラブ情報ＤＢ１２は、図４に示すように、スラブ毎に付与された固有の識別情報（スラブＩＤ）と、スラブＩＤに対応するスラブの寸法，成分，重量，納期，脱ガス処理の要否に関する情報とをスラブ情報として格納している。

生産計画作成装置３０は、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等の情報処理装置によって構成されている。生産計画作成装置３０は、ＣＰＵ等の内部の演算処理装置が図示しない制御プログラムを実行することによって、スラブ抽出部３１，暫定チャージ編成部３２，評価関数算出部３３，及びチャージ編成決定部３４として機能する。これら各部の機能については後述する。生産計画作成装置３０は、入力装置４０と出力装置４１とを備える。入力装置４０は、キーボード，マウスポインタ，テンキー等の情報入力装置によって構成され、オペレータが各種情報を生産計画作成装置３０に入力する際に操作される。出力装置４１は、表示装置や印刷装置等の情報出力装置によって構成され、生産計画作成装置３０の各種処理情報を出力する。

〔生産計画作成処理〕
このような構成を有する生産計画作成システムでは、生産計画作成装置３０が以下に示す生産計画作成処理を実行することによって、脱ガス処理を必要とするスラブの集約度を考慮した最適なチャージ編成を決定する。以下、図５に示すフローチャートを参照して、生産計画作成処理を実行する際の生産計画作成装置３０の動作について説明する。

図５は、本発明の一実施形態である生産計画作成処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、オペレータが、入力装置４０を操作することによって生産計画を作成する期間を入力し、生産計画作成処理の実行を指示したタイミングで開始となり、生産計画作成処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、スラブ抽出部３１が、同一チャージで製造可能な複数のスラブのスラブ情報を抽出する。具体的には、スラブ抽出部３１は、電気通信回線２０を介してホストコンピュータ１０に対し生産計画を作成する期間の情報を情報取得要求として送信する。ホストコンピュータ１０は、情報取得要求を受信すると、生産計画を作成する期間内に製造されるスラブであって、同一のチャージ内に組み合わせて鋳込み可能なスラブのスラブ情報をスラブ情報ＤＢ１２から読み出す。また、ホストコンピュータ１０は、生産計画を作成する期間内に製造されるチャージのチャージ情報をチャージ情報ＤＢ１１から読み出す。そして、ホストコンピュータ１０は、電気通信回線２０を介して読み出されたスラブ情報及びチャージ情報をスラブ抽出部３１に送信する。なお、この段階のスラブ情報には、図６（ａ）に示すように、脱ガス処理を必要とするスラブ（特徴スラブ）のスラブ情報と脱ガス処理を必要としないスラブ（特徴スラブ以外のスラブ）のスラブ情報とが含まれている。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、暫定チャージ編成部３２が、ステップＳ１の処理によって受信したスラブ情報及びチャージ情報に基づいて、スラブの総重量がチャージの重量制約を満たす範囲内で、スラブ抽出部３１によって抽出された複数のスラブの組み合わせを暫定チャージ編成として複数生成する。この処理によって、例えば図６（ｂ）に示すように、複数のチャージＣＨ１〜ＣＨ３について、各チャージで製造されるスラブＳＬの組み合わせが決定される。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、評価関数算出部３３が、ステップＳ２の処理によって生成された暫定チャージ編成について、以下に示す数式（３）により表される評価関数Ｆの値を算出する。なお、数式（３）中、パラメータｎは暫定チャージ数を示し、パラメータｘｉは暫定チャージｉ（ｉ＝１〜ｎ）に含まれる特徴スラブの量を示し、パラメータαｉは暫定チャージｉに付与されたαｉ＞αｉ＋１を満たす固有の係数を示す。具体的には、図６（ｂ）に示すように、暫定チャージＣＨ１の係数α１の値が１００、暫定チャージＣＨ２の係数α２の値が８０、暫定チャージＣＨ３の係数α３の値が６０に設定されている場合であって、各スラブの重量が１０トンである場合、評価関数算出部３３は、チャージＣＨ１〜ＣＨ３の評価関数値を４４００（＝１×１０×１００＋２×１０×８０＋３×１０×６０）と算出する。

なお、評価関数Ｆは上述の数式（３）に限定されることはなく、例えば以下に示す数式（４）のように数式（３）に適当な単価係数Ｋを乗算した値を評価関数Ｆとして用いてもよい。また、パラメータαｉはαｉ＞αｉ＋１を満たす固有の係数であるとしたが、パラメータα_ｉは暫定チャージｉ間におけるスラブの移動操作が評価関数Ｆの値に反映されるように暫定チャージｉ毎に固有の値であればよく、例えばパラメータαｉをαｉ＜αｉ＋１を満たす固有の係数としてもよい。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、生産計画作成処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、チャージ編成決定部３４は、ステップＳ３の処理によって算出された評価関数Ｆの値に基づいて、最適なチャージ編成を決定する。具体的には、上述の数式（１）に示す評価関数Ｆを用いる場合、チャージ編成決定部３４は、評価関数Ｆの値が最大になるように暫定チャージを構成するスラブの組み合わせを変更して最適なチャージ編成を決定する。例えば、図７に示すように、暫定チャージＣＨ１に含まれる特徴スラブ以外のスラブＳＬ１と暫定チャージＣＨ３に含まれる特徴スラブＳＬ２とを交換して暫定チャージＣＨ１内において特徴スラブを集約させた場合、評価関数Ｆの値は５２００から５６００へと増加する。なお、評価関数Ｆの算出にあたっては、暫定チャージＣＨ１の係数α１の値を１００、暫定チャージＣＨ２の係数α２の値を８０、暫定チャージＣＨ３の係数α３の値を６０、各スラブの重量を１０トンとした。従って、チャージ編成決定部３４は、暫定チャージＣＨ１内において特徴スラブを集約させた後のチャージ編成を最適なチャージ編成として決定する。

なお、数式（２）を利用した従来までのチャージ編成決定処理によれば、上述のようにスラブＳＬ１と特徴スラブＳＬ２とを交換したとしても、評価関数Ｆ２の値は０．６（＝｛（３×１０＋２×１０＋１×１０）／４０＋３０＋３０｝）のままで変化しない。このため、従来までのチャージ編成決定処理によれば、評価関数Ｆ２の値に基づいて暫定チャージＣＨ１内において特徴スラブを集約させた最適なチャージ編成を決定することができない。そして、チャージ編成決定部３４は、決定したチャージ編成の情報を出力装置４１に出力すると共に、決定したチャージ編成の情報の情報をホストコンピュータ１０に送信する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連の生産計画作成処理は終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である生産計画作成処理によれば、スラブ抽出部３１が、同一チャージで製造可能な複数のスラブを抽出し、暫定チャージ編成部３２が、スラブ抽出部３１によって抽出された複数のスラブの組み合わせを暫定チャージ編成ｉ（ｉ＝１〜ｎ）として複数生成し、評価関数算出部３３が、暫定チャージ編成部３２によって編成された各暫定チャージｉについて、暫定チャージｉ内に含まれる特徴スラブの量に暫定チャージｉ毎に付与された固有の係数αｉを乗算した値を集約度として算出し、各暫定チャージの集約度の和を評価関数値として算出し、チャージ編成決定部３４が、評価関数算出部３３によって算出された評価関数値に基づいて同一チャージで製造する複数のスラブの組み合わせを決定する。このような構成によれば、特徴スラブの集約度を表す評価関数が線形表現となっており、且つ、評価関数の値がチャージ間で特徴スラブを交換することによって変化するので、特徴スラブの集約度を考慮した最適なチャージ編成を短時間で決定することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、本実施形態では、脱ガス処理を必要とするスラブを特徴スラブとして、脱ガス処理を必要とするスラブの集約度が向上するようにチャージ編成を決定したが、本発明は本実施形態に限定されることはなく、脱ガス処理以外の二次精錬処理を必要とするスラブや、成分，寸法，納期等の製造条件が類似するスラブを特徴スラブとしてチャージ編成を決定するようにしてもよい。このように、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。

１ 転炉
２ 台車
３ 取鍋
３ａ スライディングノズル
４ 二次精錬設備
５ クレーン
６ 連続鋳造設備
７ タンディッシュ
７ａ スライディングノズル
８ モールド
９ スラブ
１０ ホストコンピュータ
１１ チャージ情報データベース（ＤＢ）
１２ スラブ情報データベース（ＤＢ）
２０ 電気通信回線
３０ 生産計画作成装置
３１ スラブ抽出部
３２ 暫定チャージ編成部
３３ 評価関数算出部
３４ チャージ編成決定部
４０ 入力装置
４１ 出力装置

Claims (4)

1. 同一チャージで製造可能な複数のスラブを抽出するスラブ抽出部と、
   前記スラブ抽出部によって抽出された複数のスラブの組み合わせを暫定チャージ編成として複数生成する暫定チャージ編成部と、
   前記暫定チャージ編成部によって編成された各暫定チャージについて、暫定チャージ内に含まれる所定スラブの量に暫定チャージ毎に付与された固有の係数を乗算した値を集約度として算出し、各暫定チャージの集約度の和を評価関数値として算出する評価関数算出部と、
   前記評価関数算出部によって算出された評価関数値に基づいて同一チャージで製造する複数のスラブの組み合わせを決定するチャージ編成決定部と、
   を備えることを特徴とする生産計画作成装置。
2. 前記評価関数算出部は、以下に示す数式（１）により表される評価関数Ｆの値を前記評価関数値として算出することを特徴とする請求項１に記載の生産計画作成装置。
   

   

   但し、パラメータｎは暫定チャージ数を示し、パラメータｘｉは暫定チャージｉ（ｉ＝１〜ｎ）に含まれる所定スラブの量を示し、パラメータαｉは暫定チャージｉに付与されたαｉ＞αｉ＋１満たす係数を示す。
3. 前記所定スラブは、脱ガス処理を必要とするスラブであることを特徴とする請求項１又は２に記載の生産計画作成装置。
4. 同一チャージで製造可能な複数のスラブを抽出するスラブ抽出ステップと、
   前記スラブ抽出ステップにおいて抽出された複数のスラブの組み合わせを暫定チャージ編成として複数生成する暫定チャージ編成ステップと、
   前記暫定チャージ編成ステップにおいて編成された各暫定チャージについて、暫定チャージ内に含まれる所定スラブの量に暫定チャージ毎に付与された固有の係数を乗算した値を集約度として算出し、各暫定チャージの集約度の和を評価関数値として算出する評価関数算出ステップと、
   前記評価関数算出ステップにおいて算出された評価関数値に基づいて同一チャージで製造する複数のスラブの組み合わせを決定するチャージ編成決定ステップと、
   を含むことを特徴とする生産計画作成方法。
   
   
   
   

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