JP2018100166A - Yard management apparatus, yard management method, and program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To be able to determine the mountain appearance of a last mountain, the order of transporting steel materials from an initial mountain to the final mountain, and a temporary mountain of steel materials temporarily placed during a transporting process.SOLUTION: A steel material information acquisition unit 101 acquires steel material information including a mountain appearance of an initial mountain and an order of payout. A final mountain derivation unit 102 derives the mountain appearance of the final mountain so that the number of final mountains and the number of initial mountain unit inversion pairs R will be low within a range that satisfies load constraints. Based on the mountain appearance of the final mountain derived by the final mountain derivation unit 102 and the mountain appearance of the initial mountain, a transfer order derivation unit 103 derives a transfer order of steel material groups and steel material groups (a steel material group to be temporarily stored) to be piled up on the temporary mountain in a conveying process from the initial mountain to the final mountain. A provisional mountain derivation unit 104 derives the mountain appearance of the temporary mountain by solving a vertex coloring problem based on the transport order of each steel material group and the temporary placement target steel material group derived by the transfer order derivation unit 103.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ヤード管理装置、ヤード管理方法、およびプログラムに関し、特に、金属製造プロセスにおいて、工程間に設けられたヤードにおいて、複数の金属材や物流分野等におけるコンテナが積まれた複数の山を、次工程への払出順に積まれた複数の山に積み替えるために用いて好適なものである。   The present invention relates to a yard management device, a yard management method, and a program, and in particular, in a metal manufacturing process, in a yard provided between steps, a plurality of piles in which a plurality of metal materials and containers in the logistics field are stacked. It is suitable to be used for transshipment to a plurality of piles stacked in the order of delivery to the next process.

金属製造プロセスの一例である製鉄プロセスにおいて、例えば製鋼工程から次工程の圧延工程へ、金属材の一例である鋼材を搬送する際、鋼材は、一旦ヤードと呼ばれる一時保管場所に置かれた後、次工程である圧延工程の処理時刻に合わせてヤードから搬出される。そのヤードのレイアウトの一例を図15に示す。ヤードとは、図15に示すように、上流工程より払い出されたスラブなどの鋼材を、下流工程に供給するためのバッファーエリアとして、縦横に区画された置場1501〜1504である。縦方向の分割区分を"棟"、横方向の分割区分を"列"と称することが多い。つまり、クレーン(1A、1B、2A、2B)は棟内を移動可能であり、同一棟内での異なる列の間で鋼材の移送を行う。また搬送テーブルにより棟間の鋼材の移送を行う。搬送指令を作成する際は"棟"及び"列"を指定することにより、どこへ鋼材を搬送するかを示す(図15の置場1501〜1504に括弧書きで付されている番号(11)、(12)、(21)、(22)を参照)。   In the iron making process that is an example of a metal manufacturing process, for example, when transporting a steel material that is an example of a metal material from the steel making process to the next rolling process, the steel material is once placed in a temporary storage place called a yard, It is unloaded from the yard in accordance with the processing time of the next rolling process. An example of the yard layout is shown in FIG. As shown in FIG. 15, the yard is storage places 1501 to 1504 that are partitioned vertically and horizontally as a buffer area for supplying a steel material such as a slab discharged from the upstream process to the downstream process. The vertical division is often referred to as “building” and the horizontal division is referred to as “row”. That is, the cranes (1A, 1B, 2A, 2B) can move in the building and transfer steel materials between different rows in the same building. In addition, steel materials are transferred between buildings using a transfer table. When creating a transport command, by specifying the “building” and “row”, indicate where the steel material is transported (number (11) in parentheses in the locations 1501 to 1504 in FIG. 15, (See (12), (21), (22)).

次に、図15を例にヤードでの基本的な作業の流れを示す。まず、前工程である製鋼工程の連鋳機1510から搬出された鋼材は、パイラー1511を経由して受入テーブルXでヤードまで運ばれ、クレーン1A、1B、2A、2Bにより、区画された置場1501〜1504の何れかに搬送され、山積みして置かれる。そして、後工程である圧延工程の製造スケジュールに合わせ、再びクレーン1A、1B、2A、2Bにより払出テーブルZに載せられ、圧延工程へと搬送される。一般に、ヤードにおいて鋼材は、前記の様に山積みされた状態で置かれる。これは、限られたヤード面積を有効に活用するためである。   Next, a basic work flow in the yard will be described with reference to FIG. First, the steel material unloaded from the continuous casting machine 1510 in the steelmaking process, which is the previous process, is transported to the yard by the receiving table X via the pillar 1511 and partitioned by the cranes 1A, 1B, 2A, and 2B. It is conveyed to any one of ˜1504 and placed in a pile. And according to the manufacturing schedule of the rolling process which is a post process, it is mounted on the delivery table Z again by the cranes 1A, 1B, 2A and 2B, and conveyed to the rolling process. Generally, in the yard, steel materials are placed in a piled state as described above. This is to effectively utilize the limited yard area.

本明細書、特許請求の範囲、および図面では、「既着山」、「仮想山」、「初期山」、「最終山」、および「仮山」を以下の意味で用いることとする。
既着山:現時点で、既にヤードにおいて形作られている山。
仮想山:現時点で、ヤードに到着していない金属材を、ヤードへの到着順が早いものほど上に山積みすると仮定した場合の山(現実に存在する山ではない)。
初期山:既着山と仮想山の総称。
最終山:後工程に払出すために積み上げた最終的な山(払出山ともいう)。
仮山:現時点以降に、初期山から、最終山へ移送する際に、やむを得ず仮置きを行う山。
In the present specification, claims and drawings, “arrival mountain”, “virtual mountain”, “initial mountain”, “final mountain”, and “temporary mountain” are used in the following meaning.
Mounted mountain: A mountain that has already been formed in the yard.
Virtual mountain: A mountain when it is assumed that metal materials that have not arrived at the yard are piled up in the order of arrival in the yard earlier (not an actual mountain).
Early mountain: A generic term for existing and virtual mountains.
Final mountain: The final mountain (also called the “payout mountain”) that has been piled up for the subsequent process.
Temporary mountain: A mountain that is unavoidably temporarily placed when it is transferred from the initial mountain to the final mountain after the present time.

ヤードでは、次工程である熱間圧延工程における加熱炉の燃料原単位の削減のため、鋼材ができるだけ高い温度を保持した状態で加熱炉に装入されるようにすることが求められる。そのため、昨今ヤード内に保温設備を設置し、その中に鋼材を山積みされた状態で保管する場合がある。限られた保温設備を有効に活用するため、できるだけ設備限界まで高く鋼材を積み上げることが必要となる。一方、鋼材を積み上げる際には、次工程へ供給し易いよう、最終山において、次工程における処理順番に鋼材が上から積まれていること、最終山の積み形状が不安定な逆ピラミッド状でないことなどの制約(これを「積姿制約」と称する)がある。更に、山立て(最終山をつくること)を行う際の作業負荷も見逃せない要素である。従って、ヤード管制では、前述した積姿制約の下で出来るだけ少ない作業負荷で、できるだけ高い最終山となるように山立てを行う作業計画を策定することが望まれる。   In the yard, in order to reduce the fuel intensity of the heating furnace in the subsequent hot rolling process, it is required that the steel material be charged into the heating furnace while maintaining the highest possible temperature. Therefore, there is a case where a heat insulation facility is installed in the yard recently and steel materials are piled up in the yard. In order to effectively use the limited heat insulation equipment, it is necessary to stack steel materials as high as possible to the equipment limit. On the other hand, when stacking steel materials, the steel piles are stacked from the top in the order of processing in the next process so that it is easy to supply to the next process, and the final pile stack shape is not an unstable inverted pyramid. There is a restriction such as this (this is referred to as a “stacked figure restriction”). Furthermore, the work load at the time of mountain standing (creating the final mountain) is an element that cannot be overlooked. Therefore, in the yard control, it is desirable to formulate a work plan for setting up the mountain so that the final mountain is as high as possible with the smallest possible work load under the above-mentioned stacking shape restriction.

また、ヤードにおいて後工程にスムーズに要求された鋼材を払い出すべく行う山仕分け(鋼材を複数の山に分けること)を行う際には、到着予定の鋼材が降格となる(鋼材の造り込みの際に生ずる品質トラブルなどの理由により当初予定の用途からグレードを下げ別の用途に振り替える)こと、或いは到着予定の鋼材に対して予定されていない精整処理が必要となったり、サイズが変わったりすることにより、当初の予定通りの鋼材が到着しないことは頻繁に起こり得る。また、ヤードの置場の状態も当初の予定通りに淡々と遷移することは、ほとんど期待できず、予定していない鋼材を予定していない置場に置かざるを得ないことは日常茶飯事である。   In addition, when carrying out mountain sorting (to divide steel materials into a plurality of mountains) in order to pay out the steel materials required for the subsequent process smoothly in the yard, the steel materials scheduled to arrive are demoted (the steel materials are built in). The grade may be reduced from the originally planned use to another use due to quality troubles that occur at the time), or an unscheduled refining process may be required for the steel that is scheduled to arrive, or the size may change. By doing so, it may happen frequently that the steel material as originally scheduled does not arrive. In addition, it is almost impossible to expect the yard storage area to change indefinitely as originally planned, and it is a daily occurrence that unplanned steel materials must be placed in the unplanned storage area.

更には、ヤードから次工程(熱間圧延工程)への払出順に上から山に積まれていた鋼材の、次工程における圧延順が、当該鋼材がヤードに到着した後に変更となることにより、当該山では正順積みでなくなることから、変更された圧延順に従い鋼材の積み替えを余儀なくされるケースも頻繁に起こり得る。ここで、正順積みとは、当該山の何れの積位置においても、相対的に上にある1つまたは同時に搬送される複数の鋼材の方が、当該鋼材よりも下にある鋼材よりも早く次工程に払い出されるような積み方をいう。また、このような鋼材の積順を払出正順という。   Furthermore, the rolling order of the steel material that has been stacked on the mountain from the top in the order of delivery from the yard to the next process (hot rolling process) is changed after the steel material arrives at the yard. Since it is no longer the normal stacking in the mountain, there are frequent cases where the steel materials are forced to be reloaded according to the changed rolling order. Here, normal stacking means that at any stacking position of the mountain, one steel that is relatively above or a plurality of steel materials that are transported simultaneously is faster than a steel material that is below the steel material. A method of loading that is paid out to the next process. In addition, the order of the steel products is called the order of delivery.

しかしながら、ここで要求される積み替え作業は、ヤードへの鋼材の受入作業や、ヤードからの鋼材の払出作業と並行して行う必要があることから、鋼材の積み替えの対応が可能な時間帯も限られるため、効率的に鋼材の積み替えを実行することが求められる。
従って、ヤードへの到着前後の様々な事情により、ヤード到着時の積み姿が正順積みでなくなった山を正順積みになるように積み替える作業を効率的に(即ち、できるだけ少ない搬送数で)行うニーズは極めて高い。
However, since the transshipment work required here must be performed in parallel with the work of receiving steel from the yard and the work of paying out steel from the yard, the time zone in which the steel can be transshipped is limited. Therefore, it is required to efficiently transship steel materials.
Therefore, due to various circumstances before and after arrival at the yard, the work of reloading the piles that were no longer in normal order when they arrived at the yard so that they would be in normal order (that is, with as few transports as possible) ) The needs to do are extremely high.

これらのことが要求されるヤード管理方法に対し、特許文献1〜6に記載の発明がある。特許文献1〜4に記載の発明は、これからヤードに到着予定の鋼材(いわゆる未到着材)を対象に山仕分け計画を行うケースに対する発明であり、最終山の山姿、即ち、対象となる鋼材の山仕分けをいかに適切に行うかという点に対する検討はなされている。しかしながら、特許文献1〜4に記載の発明では、ヤードへの受入が完了あるいは受入途上にありながら受入れ済みの鋼材が払出正順に山に積まれていない場合に、適切な最終山になるように鋼材の積み替えを効率的に行う課題については検討がなされていない。   There are inventions described in Patent Documents 1 to 6 for a yard management method that requires these. The inventions described in Patent Documents 1 to 4 are inventions for a case in which a mountain sorting plan is made for steel materials that are scheduled to arrive at the yard (so-called unarrived materials), and the mountain shape of the final mountain, that is, the target steel material Consideration has been made on how to properly perform the mountain sorting. However, in the inventions described in Patent Documents 1 to 4, when the steel material that has been received is not stacked on the mountain in the correct order of delivery, although the acceptance to the yard is completed or in the process of being accepted, it becomes an appropriate final mountain. The issue of efficiently transshipment of steel has not been studied.

この問題に対応している発明は、特許文献5、6に記載の発明である。
まず特許文献5には、既にヤードにある既着山の鋼材を払出正順に積み替える際、必要とされる配替負荷や積姿制約を考慮して最適な最終山の山姿を、組み合わせ最適化問題として定式化し、タブサーチ手法を用いて算出する手法が開示されている。しかしながら、特許文献5に記載の発明では、最終山の山姿を求める手法は示されているが初期山から最終山へ至る搬送順を求める手法やその過程で発生する仮山をどうするかという点は明確に示されていない。また、最終山の山姿もヒューリスティックな手法で算出されているのでその最適性に対する保証はない。
The invention corresponding to this problem is the invention described in Patent Documents 5 and 6.
First, in Patent Document 5, when the steel materials already in the yard are reloaded in the correct order of delivery, the optimum shape of the final mountain is taken into consideration in consideration of the necessary replacement load and stacking constraints. A method is disclosed that is formulated as a conversion problem and calculated using a tab search method. However, in the invention described in Patent Document 5, a method for obtaining the mountain shape of the final mountain is shown, but a method for obtaining the transport order from the initial mountain to the final mountain and what to do with the temporary mountain generated in the process. Is not clearly shown. In addition, since the final mountain is calculated by a heuristic method, there is no guarantee for its optimality.

次に、特許文献6に記載の発明は、山立ておよび搬送に関する制約条件を満たす数理計画問題に帰着させ、山仕分けおよび搬送順を同時に最適化する技術である。しかしながら、特許文献6に記載の発明では、搬送順が増える要因となる仮置きの発生を、初期山が同じ鋼材ペアに対してしか考慮できていない。つまり、仮置きは、初期山が同じ鋼材ペアの間でのみ発生するのではなく、異なる初期山にある鋼材間でも、どの鋼材を先に搬送するかにより十分に起こり得る。従って、特許文献6に記載の発明では、鋼材のあらゆる搬送順を考慮出来ておらず、最適な搬送順を得ることは出来ない。   Next, the invention described in Patent Document 6 is a technique that results in a mathematical programming problem that satisfies the constraints on mountain setting and conveyance, and simultaneously optimizes mountain sorting and conveyance order. However, in the invention described in Patent Document 6, the occurrence of temporary placement, which is a factor that increases the conveyance order, can be considered only for a steel material pair having the same initial mountain. That is, the temporary placement does not occur only between pairs of steel materials having the same initial mountain, but can sufficiently occur between steel materials in different initial mountains depending on which steel material is transported first. Therefore, in the invention described in Patent Document 6, it is not possible to consider every conveyance order of steel materials, and an optimum conveyance order cannot be obtained.

また、正順積みの最終山にするための鋼材の積み替え問題を考える際には、初期山の山姿は所与としても、少なくとも、最終山の山姿と、初期山から最終山へ至る鋼材の搬送順と、搬送過程で仮置きされる鋼材の仮山へのまとめ方(仮山の山姿)との3要素を決定する必要がある。その意味で従来技術は、これら3つの要素を全て網羅した技術ではない。   Moreover, when considering the problem of transshipment of steel to make the final pile of normal order, at least the mountain shape of the initial mountain and the steel material from the initial mountain to the final mountain are given, given the mountain shape of the initial mountain. It is necessary to determine the three elements of the order of transport and the method of grouping the steel materials temporarily placed in the transport process into the temporary mountain (the mountain shape of the temporary mountain). In that sense, the prior art is not a technique that covers all these three elements.

特開平6−179525号公報JP-A-6-179525 特開2000−226123号公報JP 2000-226123 A 特開平11−255336号公報JP-A-11-255336 特開2008−260630号公報JP 2008-260630 A 特許第4935032号公報Japanese Patent No. 4935032 特開2010−269929号公報JP 2010-269929 A 特開2007−137612号公報JP 2007-137612 A 特開2016−81186号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-81186 特許第5365759号公報Japanese Patent No. 5365759

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、最終山の山姿と、初期山から最終山へ至る鋼材の搬送順と、搬送過程で仮置きされる鋼材の仮山とを一連の処理によって決定できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and includes the shape of the final mountain, the order of conveyance of steel materials from the initial mountain to the final mountain, and the temporary mountain of steel materials temporarily placed in the conveyance process. The purpose is to enable determination by a series of processes.

本発明のヤード管理装置は、工程間の置場として、金属材を配置するヤードに山積みされる金属材からなる初期山の当該金属材を、搬送機器により搬送して、当該ヤードの後工程への払出順に従った積順で山積みされる金属材からなる最終山を作成するためのヤード管理装置であって、前記初期山の識別情報と当該初期山を構成する前記金属材の識別情報と当該金属材の当該初期山における積順とを含む初期山特定情報と、前記金属材の大きさに関する金属材サイズ情報と前記金属材の前記後工程への払出順を含む払出順情報とを含む金属材情報を取得する取得手段と、前記初期山特定情報と、前記金属材サイズ情報と、前記払出順情報とに基づいて、前記最終山を構成する前記金属材と、当該金属材の当該最終山における積順とを含む最終山の山姿を、複数の前記最終山のそれぞれについて決定する最終山導出手段と、前記初期山特定情報と、前記最終山導出手段により導出された前記最終山の山姿についての情報である最終山特定情報とに基づいて、前記初期山から前記最終山に至るまでの前記金属材の搬送順と、前記最終山への搬送の前に前記ヤードの仮置場に仮山として仮置きすることが必要な前記金属材である仮置き対象金属材とを決定する搬送順導出手段と、前記搬送順導出手段により導出された前記搬送順および前記仮置き対象金属材と、前記金属材サイズ情報とに基づいて、前記仮山を構成する前記仮置き対象金属材と、当該仮置き対象金属材の当該仮山における積順とを含む仮山の山姿を決定する仮山導出手段と、を有し、前記仮山導出手段は、前記仮置き対象金属材が頂点に対応し、同一の前記仮山に山積みできない2つの仮置き対象金属材に対応する2つの頂点の間に枝を張った単純無向グラフにおける頂点に彩色する色の数を最小にする頂点彩色問題を解くことにより、前記仮山の山姿を決定することを特徴とする。   The yard management device of the present invention transports the metal material of the initial mountain made of metal material piled up in the yard where the metal material is placed as a place between the processes by a transport device, and sends it to the subsequent process of the yard. A yard management device for creating a final pile made of metal materials stacked in a stacking order according to a payout order, the identification information of the initial mountain, the identification information of the metal material constituting the initial mountain, and the metal Metal material including initial mountain specifying information including a stacking order of the material in the initial mountain, metal material size information regarding the size of the metal material, and delivery order information including a delivery order of the metal material to the subsequent process Based on the acquisition means for acquiring information, the initial mountain specifying information, the metal material size information, and the payout order information, the metal material constituting the final mountain, and the metal material in the final mountain Final including product order Final mountain deriving means for determining each of the plurality of final mountains, the initial mountain specifying information, and the final mountain which is information about the final mountain derived by the final mountain deriving means. Based on the specific information, the transport order of the metal material from the initial mountain to the final mountain, and temporary storage in the temporary storage area of the yard before the transport to the final mountain is necessary Based on the transport order deriving means for determining the temporary placement target metal material that is the metal material, the transport order and the temporary placement target metal material derived by the transport order deriving means, and the metal material size information A temporary mountain deriving means for determining a mountain shape of the temporary mountain including the temporary placement target metal material constituting the temporary mountain and a stacking order of the temporary placement target metal material in the temporary mountain, The temporary mountain deriving means is the temporary placement object Minimize the number of colors to be colored at the vertices in the simple undirected graph with branches between the two vertices corresponding to the two temporary vertices corresponding to the two temporary target metal materials that cannot be stacked on the same tentative mountain. It is characterized in that the mountain shape of the temporary mountain is determined by solving the vertex coloring problem.

本発明のヤード管理方法は、工程間の置場として、金属材を配置するヤードに山積みされる金属材からなる初期山の当該金属材を、搬送機器により搬送して、当該ヤードの後工程への払出順に従った積順で山積みされる金属材からなる最終山を作成するためのヤード管理方法であって、前記初期山の識別情報と当該初期山を構成する前記金属材の識別情報と当該金属材の当該初期山における積順とを含む初期山特定情報と、前記金属材の大きさに関する金属材サイズ情報と前記金属材の前記後工程への払出順を含む払出順情報とを含む金属材情報を取得する取得工程と、前記初期山特定情報と、前記金属材サイズ情報と、前記払出順情報とに基づいて、前記最終山を構成する前記金属材と、当該金属材の当該最終山における積順とを含む最終山の山姿を、複数の前記最終山のそれぞれについて決定する最終山導出工程と、前記初期山特定情報と、前記最終山導出工程により導出された前記最終山の山姿についての情報である最終山特定情報とに基づいて、前記初期山から前記最終山に至るまでの前記金属材の搬送順と、前記最終山への搬送の前に前記ヤードの仮置場に仮山として仮置きすることが必要な前記金属材である仮置き対象金属材とを決定する搬送順導出工程と、前記搬送順導出工程により導出された前記搬送順および前記仮置き対象金属材と、前記金属材サイズ情報とに基づいて、前記仮山を構成する前記仮置き対象金属材と、当該仮置き対象金属材の当該仮山における積順とを含む仮山の山姿を決定する仮山導出工程と、を有し、前記仮山導出工程は、前記仮置き対象金属材が頂点に対応し、同一の前記仮山に山積みできない2つの仮置き対象金属材に対応する2つの頂点の間に枝を張った単純無向グラフにおける頂点に彩色する色の数を最小にする頂点彩色問題を解くことにより、前記仮山の山姿を決定することを特徴とする。   In the yard management method of the present invention, as a place between processes, the metal material of an initial mountain made of a metal material piled up in a yard where the metal material is arranged is conveyed by a conveying device, and the process to the subsequent process of the yard A yard management method for creating a final pile made of metal materials stacked in a stacking order according to a payout order, the identification information of the initial mountain, the identification information of the metal material constituting the initial mountain, and the metal Metal material including initial mountain specifying information including a stacking order of the material in the initial mountain, metal material size information regarding the size of the metal material, and delivery order information including a delivery order of the metal material to the subsequent process Based on the acquisition step of acquiring information, the initial mountain specifying information, the metal material size information, and the payout order information, the metal material constituting the final mountain, and the metal material in the final mountain Final including product order A final mountain which is information about the final mountain derived from the final mountain derivation step, the initial mountain identification information, and the final mountain derived from the final mountain derivation step. Based on the specific information, the transport order of the metal material from the initial mountain to the final mountain, and temporary storage in the temporary storage area of the yard before the transport to the final mountain is necessary Based on the transport order derivation step for determining the temporary placement target metal material that is the metal material, the transport order and the temporary placement target metal material derived by the transport order derivation step, and the metal material size information A temporary mountain derivation step of determining a mountain shape of the temporary mountain including the temporary placement target metal material constituting the temporary mountain and a stacking order of the temporary placement target metal material in the temporary mountain, The temporary mountain derivation step is the temporary placement target Minimize the number of colors to be colored at the vertices in the simple undirected graph with branches between the two vertices corresponding to the two temporary vertices corresponding to the two temporary target metal materials that cannot be stacked on the same tentative mountain. It is characterized in that the mountain shape of the temporary mountain is determined by solving the vertex coloring problem.

本発明のプログラムは、前記ヤード管理装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。   The program of the present invention causes a computer to function as each means of the yard management device.

本発明によれば、最終山の山姿と、初期山から最終山へ至る鋼材の搬送順と、搬送過程で仮置きされる鋼材の仮山とを一連の処理によって決定することができる。   According to the present invention, it is possible to determine the shape of the final mountain, the order of conveyance of the steel materials from the initial mountain to the final mountain, and the temporary mountain of the steel material temporarily placed in the conveyance process by a series of processes.

図1は、ヤード管理装置の機能的な構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of a yard management apparatus. 図2は、ヤード管理方法の概要の一例を説明するフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of the outline of the yard management method. 図3は、最終山導出部の機能的な構成の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the final mountain deriving unit. 図4は、ステップS202の処理の一例を説明するフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of the process in step S202. 図5は、搬送順導出部の機能的な構成の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the transport order deriving unit. 図6は、ステップS203の処理の一例を説明するフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart for explaining an example of the process in step S203. 図7は、初期山に固定部がある場合の鋼材の搬送の形態の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a form of steel material conveyance when the initial mountain has a fixing portion. 図8は、単純無向グラフの一例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a simple undirected graph. 図9は、先入れ後出しの関係の一例を説明する図である。FIG. 9 is a diagram for explaining an example of a first-in last-out relationship. 図10は、仮山導出部の機能的な構成の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the temporary mountain deriving unit. 図11は、ステップS204の処理の一例を説明するフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of the process in step S204. 図12は、鋼材情報の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of steel material information. 図13は、本実施形態の手法で最適化計算を行った結果を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a result of performing optimization calculation by the method of the present embodiment. 図14は、本実施形態の手法による最適化計算の結果と、比較例の手法による結果とを示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a result of optimization calculation by the method of the present embodiment and a result of the method of the comparative example. 図15は、ヤードのレイアウトの一例を示す図である。FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a yard layout.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。以下の各実施形態では、鉄鋼製造プロセスにおいて、製鋼工程で製造された鋼材(スラブ)が圧延工程への搬送順に上から山積みされるように、初期山の山姿と各鋼材の圧延工程への搬送順とを所与として、最終山の山姿と、初期山から最終山へ搬送する際の各鋼材の搬送順および仮置きが必要な鋼材と、仮山の山姿とを、この順で導出する場合を例に挙げて説明する。尚、以下の説明では、仮置きが必要な鋼材を必要に応じて、仮置き対象鋼材と称し、各鋼材の圧延工程への搬送順を必要に応じて払出順と称する。また、ヤードに未だ山積みされていない鋼材を必要に応じて未到着材と称し、ヤードに山積みされている鋼材を必要に応じて既到着材と称する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, in the steel manufacturing process, the steel material (slab) manufactured in the steel making process is piled up from the top in the order of conveyance to the rolling process, and the initial mountain shape and the rolling process of each steel material are transferred to the rolling process. Given the transport order, the final mountain shape, the steel materials that need to be transported and temporarily placed when transporting from the initial mountain to the final mountain, and the temporary mountain mountain shape in this order. The case of deriving will be described as an example. In the following description, steel materials that require temporary placement are referred to as temporary placement target steel materials as necessary, and the order of conveyance of each steel material to the rolling process is referred to as delivery order as necessary. In addition, steel materials that are not yet piled up in the yard are referred to as unarrived materials as necessary, and steel materials that are piled up in the yard are referred to as already-arrived materials as necessary.

<経緯>
まず、最終山の山姿と、初期山から最終山へ搬送する際の各鋼材の搬送順および仮置き対象鋼材と、仮山の山姿とを、この順で導出することとした経緯について説明する。
既到着材を積み替える問題(以下、「既到着材積み替え問題』と称する)は、未到着材を山分けする問題(特許文献1〜4に記載のような問題。以下、「未到着材山分け問題」と称する)とは本質的な違いがあり、それを以下に示す。
<Background>
First, the process of deriving the figure of the final mountain, the order of conveyance of each steel material when transferring from the initial mountain to the final mountain, and the steel material to be temporarily placed, and the figure of the temporary mountain were explained in this order. To do.
The problem of transshipment of already-arrived materials (hereinafter referred to as “arrival material transshipment problem”) is a problem of separating unarrived materials (as described in Patent Documents 1 to 4. Hereinafter, “unarrived material segregation problem” ")" Is an essential difference and is shown below.

鋼材がヤードに未到着の状態では、2つの鋼材のヤードへの受入順と払出順とが一致している場合(即ち、2つの鋼材の一方の鋼材の受入順および払出順が他方の鋼材よりも早い場合)、それら2つの鋼材を同じ最終山に積もうとすれば、先にヤードに受け入れた鋼材を一旦仮置きし、積み順を入れ替える必要がある。つまり受入順と払出順との関係で仮置きとなるか否かが決められる。一方、ヤードに到着している状態で考える場合には、受入順に対応する要素が、初期山での鋼材の積み順となる。つまり、初期山にて上に積まれている鋼材からアクセス出来るので、これが、受入順に対応する。ここで、ヤードに鋼材が未到着の状態では、"受入順"は全ての鋼材について一意に順序づけられる。これに対し、既到着材の“搬送順"は複数の初期山がある場合には、複数の初期山の一番上にある鋼材にアクセス可能であることから、初期山の数分の自由度があり、搬送順を一意に決めることが出来ない。従って、全ての鋼材がヤードに未到着の状態を初期状態とする「未到着材山分け問題」より、鋼材がヤードに既に到着している状態を初期状態とする「既到着材積み替え問題」の方が問題の難易度が高いことが判る。   In the state where the steel has not arrived at the yard, when the order in which the two steels are received into the yard is the same as the order in which the steels are paid out (that is, the order in which one of the two steels is received and the order in which the steel is discharged is greater than the other steel) If the two steel materials are to be stacked on the same final pile, it is necessary to temporarily place the steel materials previously received in the yard and change the stacking order. In other words, whether or not the temporary placement is made is determined by the relationship between the acceptance order and the payout order. On the other hand, when thinking in the state of arriving at the yard, the element corresponding to the receiving order is the stacking order of the steel materials at the initial mountain. In other words, since it can be accessed from the steel piled up on the initial mountain, this corresponds to the order of acceptance. Here, in the state where the steel materials have not arrived at the yard, the “acceptance order” is uniquely arranged for all the steel materials. On the other hand, when there are multiple initial peaks, the “conveyance order” of the arrived material is accessible to the steel material at the top of the multiple initial peaks. And the order of conveyance cannot be determined uniquely. Therefore, the “Re-arrived material transshipment problem” in which the state where the steel has already arrived at the yard is the initial state rather than the “Unarrived material separation problem” where the state in which all the steel has not arrived at the yard is the initial state. It turns out that the difficulty of the problem is high.

この「既到着材積み替え問題」の難しさは評価の一つである仮置きの計数の難しさに表れる。つまり、仮置きの発生数は「未到着材山分け問題」では、鋼材のヤードへの到着順により判断できるので、最終山の山姿を決めれば山単位に個別に決定できる(他の山の影響はない)。これに対し、「既到着材積み替え問題」では、 単独の最終山の山姿を与えても、それを構成する際に必要な仮置きは、その最終山を構成する鋼材が存在していた(複数の)初期山の山姿や、それらの初期山から作られる他の(複数の)最終山の山姿や、初期山からの鋼材の搬送順(初期山の分解順)や、最終山への鋼材の搬送順(最終山の組立順)にも依存する。   The difficulty of this “arrival material transshipment problem” appears in the difficulty of counting temporary placement, which is one of the evaluations. In other words, the number of temporary placements can be determined according to the arrival order of steel materials in the “unarrived timber problem”, so if the final mountain shape is determined, it can be determined individually for each mountain (the influence of other mountains) Not) On the other hand, in the “arrival material transshipment problem”, even if a single final mountain shape is given, the temporary placement required to construct it is the steel material that constitutes the final mountain ( The appearance of the mountains in the initial mountain, the appearance of the other mountain (s) created from those initial mountains, the order of transport of steel from the initial mountains (disassembly order of the initial mountains), and the final mountain Depends on the transport order of the steel materials (the assembly order of the final pile).

従って、「既到着材積み替え問題」では、「未到着材山分け問題」を解く場合のように、仮置きの発生数を山単位で決めることが出来ない。別の表現をすると、「既到着材積み替え問題」では、最終山の山姿を決める際、搬送順に、初期山の山数分の自由度があるので、搬送順と同時に考えない限り、仮置き数を最小化する最終山の山姿を解く問題を解決することが出来ない。しかしながら、最終山の山姿と搬送順とを同時に考慮した最適化問題は、問題規模の増大を招く。   Therefore, in the “arrival material transshipment problem”, the number of temporary placements cannot be determined in units of mountains, as in the case of solving the “unarrival material mountain separation problem”. In other words, in the “arrival material transshipment problem”, when determining the final mountain shape, there is a degree of freedom in the number of the initial mountain in the transport order. The problem of solving the final mountain that minimizes the number cannot be solved. However, the optimization problem that takes into account the mountain shape of the final mountain and the order of conveyance at the same time leads to an increase in problem scale.

以上のような知見の下、本発明者らは、「未到着材山分け問題」の最終山の山姿を最適計算で解く最適解法を、既到着材の問題に対応できるよう修正して準最適解を求め、それを最終山の山姿として、各鋼材の初期山から最終山に至るまでの搬送順を求め、このようにして求めた最終山の山姿と搬送順とに基づき仮山の山姿を求めることに想到した。以下に、このようにして、最終山の山姿、初期山から最終山に至るまでの各鋼材の搬送順、および仮山の山姿を導出する手法の具体例を説明する。   Based on the above knowledge, the present inventors modified the optimal solution that solves the mountain shape of the final mountain of the “unarrived material mountain division problem” by optimal calculation so that it can cope with the problem of already arrived material, and sub-optimally Find the solution and use it as the shape of the final mountain, and determine the transport order from the initial mountain to the final mountain of each steel material. I came up with the idea of looking for a mountain. Below, the specific example of the technique of deriving the mountain figure of the last mountain, the conveyance order of each steel material from the initial mountain to the last mountain, and the mountain figure of the temporary mountain in this way will be described.

<ヤード管理装置100の機能構成>
図1は、ヤード管理装置100の機能的な構成の一例を示す図である。ヤード管理装置100のハードウェアは、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、および各種のインターフェースを備える情報処理装置、または専用のハードウェアを用いることにより実現される。図2は、ヤード管理装置100により実行されるヤード管理方法の概要の一例を説明するフローチャートである。
<Functional Configuration of Yard Management Device 100>
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the yard management apparatus 100. The hardware of the yard management device 100 is realized by using, for example, an information processing device including a CPU, ROM, RAM, HDD, and various interfaces, or dedicated hardware. FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of the outline of the yard management method executed by the yard management apparatus 100.

[鋼材情報取得部101、ステップS201]
鋼材情報取得部101は、山積みの対象となる鋼材についての鋼材情報を取得する。鋼材情報は、鋼材グループ情報と、各鋼材グループ初期山の山姿を特定する情報と、山の最大高さを特定する情報と、を含む。
[Steel Information Acquisition Unit 101, Step S201]
The steel material information acquisition unit 101 acquires steel material information about a steel material to be piled up. The steel material information includes steel material group information, information for specifying the mountain shape of each steel group initial mountain, and information for specifying the maximum height of the mountain.

鋼材グループ情報には、最終山の作成対象となる鋼材グループ(鋼材グループの集合N={1,2,・・・,n})のそれぞれについて、識別情報と、払出順と、鋼材数と、最大幅と、最小幅と、最大長と、最小長の情報が含まれる。鋼材グループとは、搬送機器(主にクレーン)にて搬送する際に、分割されることのない(最小単位となる)鋼材の纏まりを指す。
識別情報は、各鋼材グループを一意に識別する識別情報(鋼材グループID)である。
払出順は、各鋼材グループの払出順(圧延工程への搬送順)である。
In the steel material group information, for each of the steel material groups (steel material group set N = {1, 2,..., N}) for which the final mountain is to be created, the identification information, the order of delivery, the number of steel materials, The maximum width, the minimum width, the maximum length, and the minimum length information are included. The steel material group refers to a group of steel materials that are not divided (becomes the minimum unit) when transported by a transport device (mainly a crane).
The identification information is identification information (steel group ID) that uniquely identifies each steel group.
The delivery order is the delivery order of each steel material group (order of conveyance to the rolling process).

鋼材数(w:N→Z+)は、各鋼材グループを構成する鋼材の数である。1つの鋼材グループに含まれる鋼材の数w(i)は、例えば、1以上6以下(∀i∈N、1≦w(i)≦6)である。このように鋼材グループには、複数の鋼材が含まれる場合だけでなく、1つの鋼材のみが含まれる場合もある。
最大幅・最小幅は、それぞれ、各鋼材グループを構成する鋼材の最大幅・最小幅である。尚、最大幅・最小幅に代えて、各鋼材グループを構成するスラブのそれぞれの幅を鋼材グループ情報に含めてもよい。
最大長・最小長は、それぞれ、各鋼材グループを構成する鋼材の最大長・最小長である。尚、最大長・最小長に代えて、各鋼材グループを構成する鋼材のそれぞれの長さを鋼材グループ情報に含めてもよい。
The number of steel materials (w: N → Z +) is the number of steel materials constituting each steel material group. The number w (i) of steel materials included in one steel material group is, for example, 1 or more and 6 or less (∀iεN, 1 ≦ w (i) ≦ 6). As described above, the steel material group may include not only a plurality of steel materials but also only one steel material.
The maximum width / minimum width are the maximum width / minimum width of each steel material constituting each steel material group. Instead of the maximum width / minimum width, the width of each slab constituting each steel group may be included in the steel group information.
The maximum length and the minimum length are the maximum length and the minimum length of the steel materials constituting each steel material group, respectively. In addition, instead of the maximum length / minimum length, the length of each steel material constituting each steel material group may be included in the steel material group information.

初期山の山姿を特定する情報は、初期山を一意に識別する識別情報である初期山IDと、当該初期山IDで識別される初期山の各積段に位置する鋼材グループIDとを含む。
前述したように初期山には、既着山と仮想山とが含まれる。仮想山は、最終山の作成対象となる鋼材のうち、鋼材情報が作成された時点でヤードに未だ山積みされていない鋼材を、ヤードへの到着順が早いものほど上になるように山積みしたと仮定した場合の山である。本実施形態では、最終山の作成対象となる鋼材のうちヤードに未到着で未だ山積みされていない全ての鋼材が1つの仮想山に山積みされるものとする。このように本実施形態では、ヤードに未到着で未だ山積みされていない鋼材も仮想山として山積みされているとし(即ち、最終山の作成対象となる全ての鋼材がヤードにおいて山積みされているものとし)、その積姿を所与とする。
The information that identifies the mountain shape of the initial mountain includes an initial mountain ID that is identification information for uniquely identifying the initial mountain, and a steel group ID that is located in each stack of the initial mountain identified by the initial mountain ID. .
As described above, the initial mountain includes the existing mountain and the virtual mountain. Assuming that the virtual mountain has piled up steel materials that have not yet been piled in the yard at the time the steel material information is created, so that the earlier the arrival order to the yard, the higher the pile in the yard. It is a mountain when assumed. In the present embodiment, it is assumed that all steel materials that have not yet arrived at the yard and are not yet piled up are piled up in one virtual pile among the steel materials to be created for the final pile. As described above, in this embodiment, steel materials that have not arrived at the yard and have not yet been piled up are piled up as virtual piles (that is, all the steel materials for which the final pile is to be created are piled up at the yard. ).

山の最大高さを特定する情報は、仮山および最終山として山積みできる鋼材の数の上界hmax(∈Z+)を含む情報である。仮山および最終山として山積みできる鋼材の数の上界hmaxは、例えば、10である。ここでは、各鋼材の厚みが同じであるものとして、山の最大高さを特定する情報を、仮山および最終山として山積みできる鋼材の数の上界とした。各鋼材の厚みの情報が鋼材情報に含まれる場合には、山の最大高さを特定する情報として、仮山および最終山の最大の高さを採用してもよい。
尚、最終山の作成対象となる全ての鋼材を1つずつ搬送する場合には、個々の鋼材について、識別情報(鋼材ID)、払出順、幅、および長さの情報が鋼材グループ情報の代わりに取得される。
鋼材情報の取得形態としては、例えば、ヤード管理装置100のユーザインターフェースの入力操作、外部装置からの送信、または可搬型の記憶媒体からの読み出しが挙げられる。
The information specifying the maximum height of the mountain is information including the upper limit h max (∈Z +) of the number of steel materials that can be stacked as the temporary mountain and the final mountain. The upper limit h max of the number of steel materials that can be stacked as the temporary mountain and the final mountain is 10, for example. Here, assuming that the thicknesses of the steel materials are the same, the information for specifying the maximum height of the mountain is the upper limit of the number of steel materials that can be stacked as a temporary mountain and a final mountain. When information on the thickness of each steel material is included in the steel material information, the maximum height of the temporary mountain and the final mountain may be adopted as information for specifying the maximum height of the mountain.
In addition, when all the steel materials for which the final mountain is to be created are transported one by one, the identification information (steel ID), payout order, width, and length information are replaced with the steel group information for each steel material. To be acquired.
As an acquisition form of steel material information, input operation of the user interface of the yard management apparatus 100, transmission from an external apparatus, or reading from a portable storage medium is mentioned, for example.

[最終山導出部102、ステップS202]
最終山導出部102は、初期山の山姿に基づいて、後述する積み制約を満足する条件下で、後述する初期山単位逆転対の数および最終山の総数が少なくなるように、最終山の山姿を、最適計算を行うことにより導出する。
[Final Mountain Deriving Unit 102, Step S202]
The final mountain deriving unit 102, based on the mountain shape of the initial mountain, satisfies the stacking constraints described later, and reduces the number of initial mountain unit reversal pairs (described later) and the total number of final mountains. The mountain shape is derived by performing an optimal calculation.

<経緯>の項で説明したように、「未到着材山分け問題」では、最終山ごとに、当該最終山の作成時に仮置き数が定められる。これに対し、本実施形態のような「既到着材積み替え問題」では、最終山の作成時に仮置き数を最終山ごとに一意に定めることができない。「未到着山分け問題」では、仮置き数を評価するために逆転対集合が用いられる。ここで、逆転対とは、同一の最終山に山積みすることはできるが、同一の最終山に山積みする際には、ヤードへの到着順と、同一の最終山における(下からの)積順とが逆転する関係にある鋼材グループの対のことを指し、このような逆転対の集合が逆転対集合である。例えば、ヤードへの到着順が相対的に早い第1の鋼材グループと相対的に遅い第2の鋼材グループが同一の最終山に山積みされる場合であって、当該最終山において、第1の鋼材グループの方が第2の鋼材グループよりも払出順が先の(即ち、上に積まれる)場合に、第1の鋼材グループと第2の鋼材グループは逆転対となる。ヤードへの到着順は、第1の鋼材グループの方が第2の鋼材グループよりも早いが、払出順は、第1の鋼材グループの方が第2の鋼材グループよりも早いからである。   As described in the section “Background”, in the “unarrived material mountain division problem”, the temporary storage number is determined for each final mountain when the final mountain is created. In contrast, in the “arrival material transshipment problem” as in the present embodiment, the number of temporary placements cannot be uniquely determined for each final mountain when the final mountain is created. In the “unarrived divide problem”, an inverted pair set is used to evaluate the provisional number. Here, the reverse pair can be piled up on the same final pile, but when piled up on the same final pile, the order of arrival at the yard and the pile order (from the bottom) in the same final pile Refers to a pair of steel material groups that are in a reverse relationship, and a set of such reverse pairs is a reverse pair set. For example, when the first steel group that arrives at the yard relatively early and the second steel group that is relatively late are piled on the same final pile, When the payout order of the group is earlier than that of the second steel material group (that is, stacked on top), the first steel material group and the second steel material group are reversed. The order of arrival at the yard is because the first steel group is earlier than the second steel group, but the payout order is earlier for the first steel group than for the second steel group.

「未到着材山分け問題」を「既到着材積み替え問題」に適用する場合、逆転対集合を必要十分に定義することができない(正確には、逆転対そのものが搬送順に依存するので搬送順を固定しない限り逆転対を定義することはできない)。そこで、本発明者らは、搬送順に関わらず初期山の山姿より仮置きが避けられない2つの鋼材グループの対を、初期山単位逆転対Rとし、「未到着材山分け問題」における逆転対を、初期山単位逆転対Rとして、「未到着材山分け問題」を、最適計算を行って解くことにより、最終山の山姿を導出することに想到した。   When applying the “unarrived material separation problem” to the “arrived material transshipment problem”, the reverse pair set cannot be defined sufficiently (exactly because the reverse pair itself depends on the transport order, so the transport order is fixed) Unless you do this, you cannot define a reverse pair). Therefore, the present inventors set the pair of two steel material groups, whose temporary placement is unavoidable from the initial mountain shape regardless of the order of conveyance, as the initial mountain unit reverse pair R, and the reverse pair in the “unarrived material mountain separation problem”. As an initial mountain unit reversal pair R, the inventors have come up with the idea of deriving the mountain shape of the final mountain by solving the “unarrived timber splitting problem” by performing an optimal calculation.

以上のように本実施形態では、初期山の山姿のみから逆転対となる鋼材グループの対を、初期山単位逆転対Rとする。初期山では、その積順が上の鋼材グループから搬送可能であることから、積順を到着順と見立てた逆転対の抽出を初期山ごとに行う。具体的には、同一の初期山にある任意の2つの鋼材グループについて、当該初期山における相対的な積み位置の上下の位置関係が、最終山でも同じ上下関係にある場合、当該2つの鋼材グループは、初期山単位逆転対Rになる。例えば、同一の初期山において相対的に上に第1の鋼材グループがあり、相対的に下に第2の鋼材グループがある場合であって、同一の最終山において、第1の鋼材グループが相対的に上になり、第2の鋼材グループが相対的に下になる場合に、第1の鋼材グループと第2の鋼材グループは初期山単位逆転対となる。尚、第1の鋼材グループと第2の鋼材グループは、同一の初期山において、隣り合う位置にあるものに限定されない(例えば、第1の鋼材グループと第2の鋼材グループとの間に第3の鋼材グループがある場合でも、前述した関係を満たせば、第1の鋼材グループと第2の鋼材グループは初期山単位逆転対となる)。このような初期山単位逆転対を構成する2つの鋼材グループのうち、同一の初期山において相対的に上にある鋼材グループは、仮置きの対象となる。   As described above, in this embodiment, a pair of steel material groups that are reverse pairs only from the mountain shape of the initial mountain is an initial mountain unit reverse pair R. In the initial mountain, the stacking order can be transported from the upper steel group, and therefore, the reverse pairs are extracted for each initial mountain, assuming the product order as the arrival order. Specifically, for any two steel groups in the same initial mountain, if the vertical positional relationship of the relative stacking position in the initial mountain is the same vertical relationship in the final mountain, the two steel group Becomes the initial mountain unit reverse pair R. For example, in the same initial mountain, the first steel group is relatively above and the second steel group is relatively below, and in the same final mountain, the first steel group is relative. When the second steel material group is relatively lower and the second steel material group is relatively lower, the first steel material group and the second steel material group become the initial mountain unit reverse pair. The first steel material group and the second steel material group are not limited to those adjacent to each other in the same initial mountain (for example, the third steel material group between the first steel material group and the second steel material group Even if there is a steel material group, the first steel material group and the second steel material group will be an initial mountain unit reversal pair if the above-described relationship is satisfied). Of the two steel material groups constituting such an initial mountain unit reverse pair, the steel material group relatively above in the same initial mountain is a temporary placement target.

「未到着材山分け問題」自体は、公知の技術で実現することができる。例えば、特許文献7、8には、集合分割問題として「未到着材山分け問題」を解く例が示されている。そこで、本実施形態では、特許文献7、8に記載の「未到着材山分け問題」において、仮置き(山作成負荷)を、逆転対ではなく初期山単位逆転対Rで評価することにより、最終山導出部102は、最終山の山姿を導出する。   The “unarrived material separation problem” itself can be realized by a known technique. For example, Patent Documents 7 and 8 show examples of solving the “unarrived material mountain division problem” as the set division problem. Therefore, in the present embodiment, in the “unarrived material mountain division problem” described in Patent Documents 7 and 8, the temporary placement (mount creation load) is evaluated by the initial mountain unit reverse pair R instead of the reverse pair. The mountain deriving unit 102 derives the final mountain shape.

<<最終山導出部102の機能構成>>
図3は、最終山導出部102の詳細な機能的な構成の一例を示す図である。図4は、最終山導出部102(ステップS202)の詳細な処理の一例を説明するフローチャートである。
<< Functional configuration of final mountain derivation unit 102 >>
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a detailed functional configuration of the final mountain deriving unit 102. FIG. 4 is a flowchart for explaining an example of detailed processing of the final mountain deriving unit 102 (step S202).

〔実現可能山抽出部301、ステップS401〕
実現可能山抽出部301は、鋼材グループの集合Nの部分集合のうち、積み制約を満足する部分集合を実現可能山として抽出する。
[Achievable mountain extraction unit 301, step S401]
The feasible mountain extraction unit 301 extracts a subset satisfying the stacking constraint as a feasible mountain from the subset N of the steel material group set N.

ここで、前述した積み制約の一例について説明する。
本実施形態では、幅制約、長さ制約、および高さ制約を、実現可能山を抽出する際の積み制約とする。
・幅条件
或る鋼材グループの最大幅が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小幅よりも狭いならば無条件で、当該或る鋼材グループを、当該下に位置する鋼材グループの上に置ける。或る鋼材グループの最大幅が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小幅よりも広い場合には、両者の幅の差が、作業制約により定まる基準値(例えば200[mm])未満であれば、当該或る鋼材グループを、当該下に位置する鋼材グループの上に置けるが、それを越えると置けない。
Here, an example of the stacking constraint described above will be described.
In the present embodiment, the width constraint, the length constraint, and the height constraint are set as stacking constraints when extracting a feasible mountain.
Width condition If a maximum width of a certain steel group is narrower than a minimum width of a steel group located under the certain steel group, the certain steel group is unconditionally changed to a lower steel group. Can be placed on top. When the maximum width of a certain steel material group is wider than the minimum width of a steel material group positioned below the certain steel material group, the difference between the two widths is a reference value determined by work constraints (for example, 200 [mm]) ), The certain steel group can be placed on the lower steel group, but cannot be placed beyond that.

即ち、幅条件を満たす場合は、或る鋼材グループの最大幅が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小幅よりも狭い場合と、或る鋼材グループの最大幅が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小幅よりも広く、且つ、両者の幅の差が基準値(例えば200[mm])未満である場合である。   That is, when the width condition is satisfied, the maximum width of a certain steel material group is narrower than the minimum width of the steel material group located below the certain steel material group, and the maximum width of a certain steel material group This is a case where it is wider than the minimum width of the steel material group located under the steel material group and the difference between the widths is less than a reference value (for example, 200 [mm]).

・長さ条件
或る鋼材グループの最大長が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小長よりも短いならば無条件で、当該或る鋼材グループを、当該下に位置する鋼材グループの上に置ける。或る鋼材グループの最大長が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小長よりも長い場合には、両者の長さの差が、作業制約により定まる基準値(例えば2000[mm])未満であれば、当該或る鋼材グループを、当該下に位置する鋼材グループの上に置けるが、それを越えると置けない。
-Length condition If a maximum length of a steel group is shorter than a minimum length of a steel group located below the steel group, the steel group is unconditionally placed below the steel group. Can be placed on a group. When the maximum length of a certain steel material group is longer than the minimum length of a steel material group positioned below the certain steel material group, the difference between the lengths of both is determined by a reference value (for example, 2000 [mm ]), The certain steel material group can be placed on the steel material group located below, but cannot be placed beyond that.

即ち、長さ条件を満たす場合は、或る鋼材グループの最大長が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小長よりも短い場合と、或る鋼材グループの最大長が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小長よりも長く、且つ、両者の長さの差が基準値(例えば2000[mm])未満である場合である。   That is, when the length condition is satisfied, the maximum length of a certain steel material group is shorter than the minimum length of the steel material group located below the certain steel material group, and the maximum length of a certain steel material group is This is a case where the length is longer than the minimum length of the steel group located below a certain steel group and the difference between the lengths of both is less than a reference value (for example, 2000 [mm]).

・高さ制約
最終山の積段数hは、最終山として山積みできる鋼材の数の上界hmax以下でなければならない。
-Height restriction The number h of stacks of final piles must be below the upper limit h max of the number of steel materials that can be piled up as final piles.

ここで、長さ制約に関しては、或る鋼材グループの1つ下に位置する鋼材グループとの関係のみで規定する場合もあるが、長さ条件に記述したように下に位置する全鋼材に対し規制し、それよりも厳しい制約とすることにより、任意の鋼材グループの対{i,j}⊆Nについて、鋼材グループi,jを同一の最終山に積んで良いか悪いかが一意に定まる。従って、以下の(1)式、(2)式のように、鋼材グループの対の集合Fを禁止対集合として定義することができる。禁止対集合とは、同一の最終山に山積みすることができない2つの鋼材グループの組(禁止対)の集合のことを指す。   Here, the length constraint may be defined only by the relationship with the steel group located one level below a certain steel group, but as described in the length condition, By restricting and setting a stricter constraint than that, it is uniquely determined whether or not the steel group i, j can be loaded on the same final pile for any pair of steel groups {i, j} ⊆N. Therefore, as shown in the following formulas (1) and (2), the pair F of steel material groups can be defined as a forbidden pair set. A forbidden pair set refers to a set of two steel group groups (prohibited pairs) that cannot be stacked on the same final pile.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

実現可能山抽出部301は、鋼材情報に基づいて、以上の(1)式および(2)式により定まる禁止対集合(鋼材グループの対の集合F)が実現可能山に含まれないようにすると共に、高さ制約に違反する山が実現可能山に含まれないように、実現化可能山を抽出する。   Based on the steel material information, the feasible mountain extraction unit 301 prevents the forbidden mountain from including the forbidden pair set (the set F of steel material group pairs) determined by the above formulas (1) and (2). At the same time, the feasible mountain is extracted so that the mountain that violates the height constraint is not included in the feasible mountain.

〔制約式・目的関数設定部302、ステップS402、S403〕
制約式・目的関数設定部302は、鋼材情報に基づいて、実現可能山の集合(集合族)の各要素である実現可能山のそれぞれに対して評価値を導出する。この評価値は、初期山単位逆転対の数が少ないほど評価が高くなり(値が小さくなり)、且つ、実現可能山の高さが高い(即ち、実現可能山の数が少ない)ほど評価が高く(値が小さく)なるように定められる。また、実現可能山採用有無変数を決定変数とする。実現可能山採用有無変数は、例えば、最終山導出部102は実現可能山の集合の要素(実現可能山)を最終山(最適解)として採用する場合に「1」、採用しない場合に「0(ゼロ)」となる0−1変数である。
[Constraint Expression / Objective Function Setting Unit 302, Steps S402 and S403]
Based on the steel material information, the constraint equation / objective function setting unit 302 derives an evaluation value for each of the feasible mountains that are elements of the set of feasible mountains (set family). The evaluation value is higher as the number of initial mountain unit reverse pairs is smaller (the value is smaller), and the higher the height of the realizable mountain (that is, the smaller the number of realizable mountains), the higher the evaluation is. It is determined to be high (value is small). In addition, a feasible mountain adoption variable is used as a decision variable. The feasible mountain adoption variable is, for example, “1” when the final mountain derivation unit 102 adopts the set of feasible mountain (realizable mountain) as the final mountain (optimal solution), and “0” when it is not adopted. It is a 0-1 variable that becomes (zero) ".

そして、制約式・目的関数設定部302は、前記実現可能山採用有無変数(決定変数)と、実現可能山ごとの評価値とを用いて、最適解として採用する実現可能山に対する前記評価値の総和を最小にすることを目的とする目的関数を、前述したようにして抽出した実現可能山の情報に基づいて設定する。また、制約式・目的関数設定部302は、何れの鋼材グループも複数の実現可能山に重複して配置されてはならず、且つ、何れかの実現可能山に配置されなければならないことを、実現可能山採用有無変数(決定変数)を用いて表現する制約条件(制約式)を、前述したようにして抽出した実現可能山の情報に基づいて設定する。   Then, the constraint equation / objective function setting unit 302 uses the feasible mountain adoption variable (decision variable) and the evaluation value for each feasible mountain to calculate the evaluation value for the feasible mountain to be adopted as an optimal solution. An objective function for the purpose of minimizing the sum is set based on the realizable mountain information extracted as described above. In addition, the constraint equation / objective function setting unit 302 is that any steel material group must not be overlapped with a plurality of realizable mountains, and must be arranged in any realizable mountain, A constraint condition (constraint expression) expressed using a feasible mountain adoption presence / absence variable (decision variable) is set based on the information of the feasible mountain extracted as described above.

〔最適化計算部303、ステップS404、S405〕
最適化計算部303は、制約式・目的関数設定部302により設定された制約式を満足する範囲で、制約式・目的関数設定部302により設定された目的関数の値が最小になるときの実現可能山採用有無変数(決定変数)を、最適計算を行うことにより導出する。この実現可能山採用有無変数により、最終山として採用される実現可能山が特定される。また、実現可能山を構成する鋼材グループを、前述した積み制約を満たすように山積みすることにより、各最終山における各鋼材グループの積み位置(即ち、山姿)が特定される。これら特定された情報が、最終山特定情報となる。尚、各最終山には、最終山の識別番号(最終山ID)が設定される。
[Optimization calculation unit 303, steps S404 and S405]
The optimization calculation unit 303 realizes when the value of the objective function set by the constraint equation / objective function setting unit 302 is minimized within a range satisfying the constraint equation set by the constraint equation / objective function setting unit 302 The possible mountain adoption variable (decision variable) is derived by performing an optimal calculation. The feasible mountain adopted as the final mountain is specified by the feasible mountain adoption variable. Further, by stacking the steel material groups constituting the feasible mountain so as to satisfy the above-described stacking constraints, the stacking position (that is, the mountain shape) of each steel material group in each final mountain is specified. These specified information is the final mountain specifying information. Each final mountain is set with a final mountain identification number (final mountain ID).

尚、この最適化計算は、0−1計画問題であり、例えば、分枝限定法等、最適化問題を0−1整数計画法等の数理計画法により解くための公知のアルゴリズム(solver)を用いることにより実現できる。また、ここでは、最小化問題を解くこととしたが、例えば、評価が高いほど値が大きくなるように評価値を定めることにより、最大化問題としてもよい。以上の処理の詳細(実現可能山の抽出の方法や、具体的な制約式および目的関数の内容等)は、特許文献7、8に記載されているので、ここでは、詳細な説明を省略する。   This optimization calculation is a 0-1 programming problem. For example, a known algorithm (solver) for solving an optimization problem such as a branch and bound method by a mathematical programming method such as a 0-1 integer programming method is used. It can be realized by using. Although the minimization problem is solved here, for example, the evaluation value may be set so that the value becomes larger as the evaluation becomes higher, and the problem may be maximized. Details of the above processing (a method for extracting feasible mountains, specific constraint expressions, objective function contents, and the like) are described in Patent Documents 7 and 8, and detailed description thereof is omitted here. .

[搬送順導出部103、ステップS203]
初期山単位逆転対Rでは、「未到着材山分け問題」における逆転対のように、仮置きの対象となる鋼材グループの対を全て抽出することができず、仮置きの対象となる鋼材グループの対の抽出が不十分である。従って、最終山導出部102において、仮置き数を十分に評価できていない解が導出されることが想定される。そこで、本実施形態では、搬送順導出部103において、所与の初期山の山姿を、最終山導出部102により導出された最終山の山姿に積み替えるために各鋼材グループを搬送する際の搬送回数(即ち、仮置きの発生数)が最小になるように、各鋼材グループの搬送順を導出する。このようにすることにより、最終山導出部102では十分に考慮できなかった仮置きの発生を可及的に抑制する解が得られることが期待できる。以下に、搬送順導出部103の処理の具体例を2つ説明する。まず、搬送順導出部103の処理の第1の例を説明する。
[Conveyance Order Deriving Unit 103, Step S203]
In the initial mountain unit reversal pair R, it is not possible to extract all pairs of steel groups to be temporarily placed as in the case of the reverse pair in the “unarrived material separation problem”. Insufficient pair extraction. Therefore, it is assumed that the final mountain deriving unit 102 derives a solution for which the temporary placement number cannot be sufficiently evaluated. Therefore, in the present embodiment, the transport order deriving unit 103 transports each steel material group in order to transship a given initial mountain shape to the final mountain shape derived by the final mountain deriving unit 102. The order of conveyance of each steel material group is derived so that the number of times of conveyance (that is, the number of occurrences of temporary placement) is minimized. By doing in this way, it can be expected that a solution that suppresses the occurrence of temporary placement that could not be sufficiently considered by the final mountain deriving unit 102 as much as possible can be obtained. In the following, two specific examples of processing performed by the conveyance order deriving unit 103 will be described. First, a first example of processing of the conveyance order deriving unit 103 will be described.

<<前提と問題設定>>
搬送順導出部103は、以下の前提の下で、鋼材情報取得部101により取得された鋼材情報(初期山の山姿を特定する情報)から特定される初期山から、最終山導出部102により山姿が導出された最終山への鋼材を積み替える際の鋼材の搬送順を求める。尚、以下の説明では、初期山の山姿を特定する情報を必要に応じて初期山姿特定情報と称する。また、最終山導出部102により導出された最終山の山姿を特定する情報を必要に応じて最終山姿特定情報と称する。
<< Assumptions and problem settings >>
The transport order deriving unit 103 uses the final mountain deriving unit 102 from the initial mountain specified from the steel material information (information specifying the mountain shape of the initial mountain) acquired by the steel material information acquiring unit 101 under the following assumptions. The order of transport of steel materials when transferring steel materials to the final mountain where the mountain shape was derived is obtained. In the following description, information for specifying the initial mountain figure is referred to as initial mountain figure specifying information as necessary. In addition, the information specifying the mountain shape of the final mountain derived by the final mountain deriving unit 102 is referred to as final mountain image specifying information as necessary.

(1) 初期山(初期置場)から最終山(最終置場)への搬送回数は、何れの鋼材についても最大2回とする。即ち、仮山(仮置場)に搬送された鋼材は、次の搬送時には必ず最終山(最終置場)に搬送されるものとし、異なる仮山(仮置場)間で搬送されることはないものとする。
(2) 初期山と最終山の置場は異なっており、必ず全ての鋼材を初期山(初期置場)から最終山(最終置場)へ搬送する必要があるものとする(即ち、全ての鋼材が搬送対象になる)。
(1) The number of conveyances from the initial mountain (initial storage site) to the final mountain (final storage site) is a maximum of 2 times for any steel material. That is, the steel material transported to the temporary mountain (temporary storage site) must be transported to the final mountain (final storage site) at the time of the next transport, and is not transported between different temporary mountains (temporary storage site). To do.
(2) The yard of the initial mountain and the final mountain are different, and all steel materials must be transported from the initial mountain (initial yard) to the final mountain (final yard) (that is, all steel materials are transported). )

また、本例では、以下の制約の下で、鋼材の搬送回数を最小とすることを目的とする最適化問題を解く。
(i) 各初期山の鋼材は、当該初期山の上から順にしか搬送できない。
(ii) 最終山を作成する際には、最下段から順に上にしか積み上げることができない。
(iii) 同時に搬送できる鋼材の数は、使用可能なクレーンの数および能力に依存する。本例では、説明を簡単にするため、使用可能なクレーンの数が「1」である場合、即ち、1つの鋼材グループに含まれる鋼材の数が「1」である場合を例に挙げて説明する。
前述したように、初期山(初期置場)から最終山(最終置場)への搬送回数は、何れの鋼材についても最大2回とするので(前記(1)の前提を参照)、鋼材の搬送回数を最小とすることは、仮置きの回数を最小にすることと等しい。
Moreover, in this example, the optimization problem aiming at minimizing the conveyance frequency of steel materials is solved under the following restrictions.
(I) The steel material of each initial mountain can be conveyed only in order from the top of the initial mountain.
(Ii) When creating the final mountain, it can only be stacked in order from the bottom.
(Iii) The number of steel materials that can be transported simultaneously depends on the number and capacity of the cranes that can be used. In this example, in order to simplify the explanation, a case where the number of usable cranes is “1”, that is, a case where the number of steel materials included in one steel material group is “1” will be described as an example. To do.
As described above, since the number of times of transport from the initial mountain (initial place) to the final mountain (final place) is a maximum of 2 times for any steel material (see the premise of (1) above), the number of times the steel material is transported Minimizing is equivalent to minimizing the number of temporary placements.

<<決定変数>>
本例では、初期山から鋼材を取り除く順序を定める変数を独立変数とし、最終山の山姿に基づいて、各鋼材の仮置きの必要の有無を判定する。このように初期山から鋼材を取り除く順序を独立変数とするのは、所与である最終山の山姿が最終搬送順序の情報を持つことに着目し、変数を削減するためである。また、初期山から鋼材を取り除く順序を示す変数である初期搬送順序変数について、絶対順序変数でなく相対順序変数とすることにより、2つの鋼材間の順序制約を簡潔に且つ明瞭に表現できるようにする。そして、このような初期搬送順序変数を用いることにより、初期搬送順序変数として絶対順序変数を用いる場合に対し、独立変数の規模をn2からn2に減らすことができる。
<< Determination variable >>
In this example, the variable that determines the order in which the steel materials are removed from the initial mountain is an independent variable, and whether or not each steel material needs to be temporarily placed is determined based on the mountain shape of the final mountain. The reason why the order of removing the steel material from the initial mountain is set as an independent variable is to reduce the variable by paying attention to the fact that the mountain shape of a given final mountain has information on the final conveyance order. In addition, the initial transport order variable, which is a variable indicating the order in which the steel material is removed from the initial pile, is made a relative order variable instead of an absolute order variable so that the order constraint between the two steel materials can be expressed concisely and clearly. To do. By using such an initial transport order variable, the scale of the independent variable can be reduced from n 2 to n C 2 as compared with the case where an absolute order variable is used as the initial transport order variable.

任意の鋼材グループペア(2つの鋼材グループ)に対し、初期山から鋼材を取り除く順序を定める初期搬送順序変数y(s,s')と、任意の鋼材グループに対し仮置きの発生の有無を表す仮置き発生有無変数x(s)を、それぞれ以下のように定義する。   For an arbitrary steel group pair (two steel material groups), an initial transport sequence variable y (s, s') that determines the order in which the steel material is removed from the initial mountain, and whether or not temporary placement has occurred for any steel material group The temporary placement occurrence variable x (s) is defined as follows.

(a)初期搬送順変数y(s,s'):変数の数=n2
鋼材グループの集合Nの各要素が1つの頂点を持つ完全有向グラフをG=(N,E)とする。このとき、E={(s,s')∈N2|s≠s')である。有向枝集合E上に定義された0−1変数y(e)(∀e∈E)を導入し、以下の(3)式のように初期搬送順変数y(s,s')を定義する。
(A) Initial transfer order variable y (s, s ′): number of variables = n C 2
Let G = (N, E) be a fully directed graph in which each element of the set N of steel material groups has one vertex. At this time, E = {(s, s ′) εN 2 | s ≠ s ′). The 0-1 variable y (e) (ee∈E) defined on the directed edge set E is introduced, and the initial transport order variable y (s, s ′) is defined as in the following equation (3) To do.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

ここで、初期搬送とは、初期山にある鋼材グループを最終山(最終置場)または仮山(仮置場)に搬送することをいう。これに対し、最終搬送とは、初期山または仮山(仮置場)にある鋼材を最終山(最終置場)に搬送することをいう。sは、各鋼材グループの初期搬送を特定する変数であり、鋼材グループごとに異なる値が設定される(s'はsと区別できるように表記したものであり、s'や後述する(6)式のs''も各鋼材の初期搬送を特定する変数である)。前述したように鋼材グループの数はnである。これらの鋼材グループのそれぞれに対し、初期搬送を特定する変数sが設定される。本例では、変数sが鋼材グループIDである場合を例に挙げて説明する。
(b)仮置き発生有無変数x(s):変数の数=n
仮置き発生有無変数x(s)は、初期山から最終山へ鋼材グループを初期搬送する際に、当該初期搬送が、仮山(仮置場)への搬送であるか、最終山(最終置場)への搬送であるのかを表す0−1変数である。従って、以下の(4)式のように仮置き発生有無変数x(s)を定義する。
Here, initial conveyance means conveyance of the steel material group in the initial mountain to the final mountain (final storage site) or temporary mountain (temporary storage site). On the other hand, final conveyance means conveying the steel materials in an initial mountain or a temporary mountain (temporary storage place) to the final mountain (final storage place). s is a variable that specifies the initial conveyance of each steel material group, and a different value is set for each steel material group (s ′ is described so as to be distinguished from s, and s ′ and will be described later (6) S ″ in the equation is also a variable that specifies the initial conveyance of each steel material). As described above, the number of steel material groups is n. A variable s that specifies the initial conveyance is set for each of these steel material groups. In this example, the case where the variable s is a steel group ID will be described as an example.
(B) Temporary placement occurrence variable x (s): Number of variables = n
The temporary placement occurrence variable x (s) indicates whether the initial transport is to the temporary mountain (temporary storage site) or the final mountain (final storage site) when the steel material group is initially transported from the initial mountain to the final mountain. It is a 0-1 variable that indicates whether it is transported to. Therefore, a temporary placement occurrence variable x (s) is defined as in the following equation (4).

Figure 2018100166
Figure 2018100166

本例における決定変数の総数は(n2+n)になる。
<<搬送順導出部103の機能構成>>
図5は、搬送順導出部103の詳細な機能的な構成の一例を示す図である。図6は、搬送順導出部103(ステップS203)の詳細な処理の一例を説明するフローチャートである。
The total number of decision variables in this example is ( n C 2 + n).
<< Functional configuration of transport order deriving unit 103 >>
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a detailed functional configuration of the transport order deriving unit 103. FIG. 6 is a flowchart for explaining an example of detailed processing of the transport order deriving unit 103 (step S203).

〔制約式・目的関数設定部501、ステップS601、S602〕
制約式・目的関数設定部501は、前述した制約を数式で表した制約式と、前述した目的を数式で表した目的関数とを設定する。
[[制約式]]
まず、制約式について説明する。
(a)初期搬送順変数y(s,s')の定義制約
任意の2つの鋼材グループを初期山から取り除く順序は、鋼材グループの集合Nの全順序(推移的であり(以下の(6)式)、反対称且つ完全(以下の(5)式)な二項関係を言う)となることから、任意の2つの鋼材グループを初期山から取り除く相対的な順序を定める初期搬送順変数y(s,s')は、以下の(5)式で表される完全律(比較可能)および以下の(6)式で表される推移律を満たす。また、以下の(5)式および(6)式を満たす初期搬送順変数y(s,s')は、鋼材グループの全順序に対応する。
[Constraint Expression / Objective Function Setting Unit 501, Steps S601 and S602]
The constraint equation / objective function setting unit 501 sets a constraint equation that expresses the above-described constraint in a mathematical expression and an objective function that expresses the above-described objective in a mathematical equation.
[[Constraint expression]]
First, the constraint equation will be described.
(A) Definition restriction of initial conveyance order variable y (s, s ′) The order of removing any two steel material groups from the initial mountain is the total order of the set N of steel material groups (transitional (the following (6) Formula), an antisymmetric and complete (refers to the following (5) formula binomial relationship), and therefore an initial transport forward variable y (which defines the relative order of removing any two steel groups from the initial pile. s, s ′) satisfies the perfect law (comparable) represented by the following expression (5) and the transition law represented by the following expression (6). Moreover, the initial conveyance order variable y (s, s ′) satisfying the following expressions (5) and (6) corresponds to the entire order of the steel material groups.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

(5)式は、変数sで特定される鋼材グループの初期搬送と、変数s' で特定される鋼材グループの初期搬送は、必ず一方が先で他方が後になることを示す。尚、これら2つの鋼材グループは、別の鋼材グループである。
(6)式は、変数sで特定される鋼材グループの初期搬送が、変数s'で特定される鋼材グループの初期搬送よりも先であり、変数s'で特定される鋼材グループの初期搬送が、変数s''で特定される鋼材グループの初期搬送よりも先であるなら、変数sで特定される鋼材グループの初期搬送は、変数s''で特定される鋼材グループの初期搬送よりも先であることを示す。尚、これら3つの鋼材グループは、別の鋼材グループである。
The expression (5) indicates that one of the initial conveyance of the steel group specified by the variable s and the initial conveyance of the steel group specified by the variable s ′ are always first and the other after. Note that these two steel material groups are different steel material groups.
In the equation (6), the initial conveyance of the steel group specified by the variable s is ahead of the initial conveyance of the steel group specified by the variable s ′, and the initial conveyance of the steel group specified by the variable s ′ is , The initial conveyance of the steel group specified by the variable s ″ is earlier than the initial conveyance of the steel group specified by the variable s ″. Indicates that These three steel material groups are different steel material groups.

また、初期山から鋼材グループを取り除く作業は、各初期山の上から順に行う必要がある。従って、同一の初期山において、変数sで特定される初期搬送が行われる鋼材グループよりも、変数s'で特定される初期搬送が行われる鋼材グループの方が下である場合、当該鋼材グループに対し、以下の(7)式が成り立つ。尚、前述したように、鋼材グループのそれぞれに対し、初期搬送を特定する変数sが設定される。   Moreover, it is necessary to perform the operation | work which removes a steel material group from an initial mountain in order from the top of each initial mountain. Therefore, in the same initial mountain, when the steel material group that performs the initial conveyance specified by the variable s ′ is lower than the steel material group that performs the initial conveyance specified by the variable s, On the other hand, the following expression (7) holds. As described above, the variable s for specifying the initial conveyance is set for each steel material group.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

(7)式は、同一の初期山において、下にある鋼材グループよりも上にある鋼材グループを先に初期搬送しなければならないことを示す。
(b)最終山への搬送に伴って生じる仮置き制約
鋼材グループの最終搬送順は、最終山の山姿において、山毎に当該山の最下段からその積順に従う。従って、この最終搬送順(最終山の積み順)と、初期搬送順とが異なる場合、先に初期搬送される鋼材グループは仮置きが必要となる。即ち、同一の最終山において、上にある鋼材グループの初期搬送順が、下にある鋼材グループの初期搬送順よりも先である場合、先に初期搬送される鋼材グループは仮置きが必要となる。従って、同一の最終山において、変数sで特定される初期搬送が行われる鋼材グループよりも、変数s'で特定される初期搬送が行われる鋼材グループの方が下である場合、当該鋼材グループに対し、以下の(8)式が成り立つ。
The expression (7) indicates that in the same initial mountain, the steel material group above the steel material group below must be initially transported first.
(B) Temporary placement restrictions caused by transport to the final mountain The final transport order of the steel group follows the stacking order from the lowest level of the mountain in the mountain shape of the final mountain. Therefore, when the final transport order (the final pile stacking order) and the initial transport order are different, the steel material group that is initially transported first needs to be temporarily placed. That is, in the same final mountain, when the initial conveyance order of the upper steel material group is ahead of the initial conveyance order of the lower steel material group, the steel material group that is initially conveyed first needs to be temporarily placed. . Therefore, in the same final mountain, when the steel material group that performs the initial conveyance specified by the variable s ′ is lower than the steel material group that performs the initial conveyance specified by the variable s ′, On the other hand, the following equation (8) holds.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

(8)式は、同一の最終山において、下にある鋼材グループよりも上にある鋼材グループを先に初期搬送する場合には、先に初期搬送する鋼材グループは仮置きが必要になることを示す。
制約式・目的関数設定部501は、(5)式〜(8)式に対し変数s、s'、s''を設定することにより、(5)式〜(8)式の制約式を設定する。
Equation (8) indicates that, in the same final mountain, when initially transporting a steel group above the steel group below, the steel group to be transported initially needs to be temporarily placed. Show.
The constraint equation / objective function setting unit 501 sets the constraint equations of equations (5) to (8) by setting variables s, s ′, and s ″ for equations (5) to (8). To do.

(7)式を設定する際には、初期山姿特定情報から、同一の初期山において相対的に下にある鋼材グループと上にある鋼材グループとを特定し、それら2つの鋼材グループのうち上に対して設定されている変数をs、下に対して設定されている変数をs'とする。
(8)式を設定する際には、最終山姿特定情報から、同一の最終山において相対的に下にある鋼材グループと上にある鋼材グループとを特定し、それら2つの鋼材グループのうち上に対して設定されている変数をs、下に対して設定されている変数をs'とする。
When setting the formula (7), from the initial mountain shape identification information, the steel material group that is relatively lower and the upper steel material group are specified in the same initial mountain, and the upper of the two steel material groups is identified. Let s be the variable set for s and s' for the variable set below.
(8) When setting the formula, from the final mountain figure identification information, the steel material group that is relatively lower and the upper steel material group in the same final mountain are specified, and the upper of the two steel material groups is specified. Let s be the variable set for s and s' for the variable set below.

(5)式については、鋼材グループの集合Nの任意の2つの鋼材グループの組み合わせのそれぞれについて、s、s'を設定する。(6)式については、鋼材グループの集合Nの任意の3つの鋼材グループの組み合わせのそれぞれについて、s、s'、s''を設定する。   As for the expression (5), s and s ′ are set for each of the combinations of two arbitrary steel material groups in the set N of steel material groups. As for the expression (6), s, s ′, and s ″ are set for each of combinations of arbitrary three steel material groups in the set N of steel material groups.

[[目的関数]]
次に、目的関数について説明する。
前述したように本例では、鋼材の搬送回数を最小とすること、即ち仮置きの回数を最小にすることを目的とするので、以下の(9)式に示す目的関数Jを用いる。
[[Objective function]]
Next, the objective function will be described.
As described above, in this example, since the purpose is to minimize the number of times the steel material is conveyed, that is, to minimize the number of temporary placements, the objective function J shown in the following equation (9) is used.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

制約式・目的関数設定部501は、(9)式に対し変数sを設定することにより、(9)の目的関数Jを設定する。   The constraint equation / objective function setting unit 501 sets the objective function J of (9) by setting the variable s to the equation (9).

〔最適化計算部502、ステップS603〕
最適化計算部502は、(5)式〜(8)式の制約式を満足する範囲で、(9)式の目的関数Jの値が最小になるときの初期搬送順変数y(s,s')と仮置き発生有無変数x(s)を最適解として算出する。また、最適解の算出は、最適化問題を混合整数計画法等の数理計画法により解くための公知のアルゴリズム(solver)を用いることにより実現できる。
[Optimization calculation unit 502, step S603]
The optimization calculation unit 502 is an initial transport forward variable y (s, s) when the value of the objective function J in the equation (9) is minimized within a range satisfying the constraint equations in the equations (5) to (8). ') And the temporary placement occurrence variable x (s) are calculated as optimum solutions. The calculation of the optimal solution can be realized by using a known algorithm (solver) for solving the optimization problem by mathematical programming such as mixed integer programming.

〔後処理部503、ステップS604〕
以上のようにして初期搬送順変数y(s,s')が導出されると、鋼材グループの集合Nに含まれるそれぞれの鋼材グループの初期搬送順(初期山から取り除く順序)を決定することができる。ただし、仮置きが発生すると判定された鋼材グループ(仮置き発生有無変数x(s)が「1」となる変数sが設定された鋼材グループ)の最終搬送順(仮山(仮置場)から最終山(最終置場)への搬送順)が定まらないので、これを決定する必要がある。即ち、前述したようにして決定した初期搬送順のどこに、仮置きが発生すると判定された鋼材グループの最終搬送順を割り込ませるのかを決定する必要がある。そこで、本例では、後処理部503は、以下のようにして、各鋼材グループの最終的な搬送順を決定する。
[Post-Processing Unit 503, Step S604]
When the initial transport order variable y (s, s ′) is derived as described above, the initial transport order (the order of removal from the initial mountain) of each steel group included in the set N of steel material groups can be determined. it can. However, the steel material group determined to be temporarily placed (the steel material group in which the variable s where the temporary placement occurrence variable x (s) is set to “1”) is set to the final transport order (temporary mountain (temporary placement place)). Since the order of transport to the mountain (final storage area) is not fixed, it is necessary to determine this. That is, it is necessary to determine where in the initial conveyance order determined as described above, the final conveyance order of the steel material group determined to cause temporary placement is to be interrupted. Therefore, in this example, the post-processing unit 503 determines the final conveyance order of each steel material group as follows.

仮置きが発生すると判定された鋼材グループについては、初期搬送と最終搬送の2回の搬送が必要である。一方、仮置きが発生しないと判定された鋼材グループについては、初期搬送と最終搬送は一致する。従って、仮置きが発生すると判定された鋼材グループについては、これら2回の搬送分のIDを変数sとして設定する。つまり、当該鋼材グループについては、仮想的に異なる二つの鋼材グループがあるがごとく2つの変数sを設定する。従って、ここでの搬送対象となる鋼材グループの数は、実際の搬送対象の鋼材グループの数に、仮置きが発生すると判定された鋼材グループの数を加算した値になる。このようにして前述したアルゴリズムに与える情報を変更することにより、搬送対象となる鋼材グループを全て初期搬送により初期山から最終山へ積み替えることができ、各鋼材グループの最終的な搬送順を求めることができる。具体的には、前述したアルゴリズムに対し、以下の変形を行う。尚、以下の説明では、仮置きが発生すると判定された鋼材グループを必要に応じて仮置き対象鋼材グループと称する。   For the steel material group that is determined to be temporarily placed, it is necessary to carry twice the initial conveyance and the final conveyance. On the other hand, the initial conveyance and the final conveyance coincide with each other for a steel material group that is determined to have no temporary placement. Therefore, for the steel material group determined to cause temporary placement, the ID for these two transports is set as the variable s. That is, about the said steel material group, although there are two virtually different steel material groups, two variables s are set. Accordingly, the number of steel material groups to be transported here is a value obtained by adding the number of steel material groups determined to be temporarily placed to the number of actual steel material groups to be transported. In this way, by changing the information given to the algorithm described above, all steel groups to be transported can be transshipped from the initial mountain to the final mountain by initial transport, and the final transport order of each steel group is obtained. be able to. Specifically, the following modifications are performed on the algorithm described above. In the following description, a steel material group determined to cause temporary placement is referred to as a temporary placement target steel material group as necessary.

変数sは、初期搬送を特定する変数であり、鋼材グループの集合Nに含まれる各鋼材グループに対して設定される。また、仮置き対象鋼材グループに対しては、2つの変数sが設定される。前述したように本例では、各鋼材グループに対する変数sは、当該鋼材グループの鋼材グループIDである。従って、鋼材グループIDとは異なるIDを仮想鋼材グループIDとして、仮置き対象鋼材グループ毎に設定する。そして、仮置き対象鋼材グループの鋼材グループIDと、当該仮置き対象鋼材グループに対して設定したその仮想鋼材グループIDとを当該仮置き対象鋼材グループに対する2つの変数sとして設定する。仮置き対象鋼材グループの数をtとすると、変数sの数は(n+t)になる。このように、仮置き対象鋼材グループについては、初期搬送を特定する2つの変数sが設定される。これら2つの変数sのうちの一方は、初期山からの初期搬送を特定する変数であり、他方は、仮山からの初期搬送を特定する変数である。以上のように、仮置きが発生すると判定された鋼材グループを2つの鋼材グループと見なすことにより、当該鋼材グループの2回の搬送(初期山から仮山への初期搬送と、仮山から最終山への最終搬送)を、それぞれ初期搬送として扱うことができる。   The variable s is a variable that specifies initial conveyance, and is set for each steel material group included in the set N of steel material groups. In addition, two variables s are set for the temporary placement target steel material group. As described above, in this example, the variable s for each steel material group is the steel material group ID of the steel material group. Accordingly, an ID different from the steel material group ID is set for each temporary placement target steel material group as a virtual steel material group ID. Then, the steel material group ID of the temporary placement target steel material group and the virtual steel material group ID set for the temporary placement target steel material group are set as two variables s for the temporary placement target steel material group. When the number of temporary placement target steel material groups is t, the number of variables s is (n + t). Thus, for the temporary placement target steel material group, two variables s that specify initial conveyance are set. One of these two variables s is a variable that specifies the initial conveyance from the initial mountain, and the other is a variable that specifies the initial conveyance from the temporary mountain. As described above, the steel material group that is determined to be temporarily placed is regarded as two steel material groups, so that the steel material group is transported twice (initial transfer from the initial mountain to the temporary mountain, and the temporary mountain to the final mountain). Can be treated as initial transport.

次に、初期山からの初期搬送を特定する変数sで特定される仮置き対象鋼材グループについての初期山の山姿は、初期搬送順変数y(s,s')により定まる初期搬送順が早い鋼材グループから順に上から積まれた1つの仮想的な第1の山とする。この第1の山の積段数はnである。また、この第1の山の各積段には、最適化計算部502により算出された初期搬送順に従い上から該当する鋼材グループの鋼材グループIDが割り当てられる。一方、最適化計算部502により仮置きと判定された鋼材グループについての初期山は、積段数2段の仮想的な第2の山とする。2段目は当該鋼材グループの鋼材グループIDであるsであり、1段目は、当該鋼材グループの最終搬送(仮山から最終山への搬送)に該当する鋼材グループIDであるn+sである。   Next, the initial shape of the initial mountain for the temporary placement target steel material group specified by the variable s that specifies the initial conveyance from the initial mountain is earlier in the initial conveyance order determined by the initial conveyance order variable y (s, s ′). It is assumed that one virtual first mountain is stacked in order from the steel material group. The number of product stages of this first mountain is n. Further, each product stage of the first mountain is assigned a steel group ID of the corresponding steel group from the top in accordance with the initial conveyance order calculated by the optimization calculation unit 502. On the other hand, the initial mountain for the steel material group determined to be temporarily placed by the optimization calculating unit 502 is a virtual second mountain having two product stages. The second level is s which is the steel group ID of the steel group, and the first level is n + s which is a steel group ID corresponding to the final transport (transport from the temporary mountain to the final mountain) of the steel group.

ここで、初期山として、積段数nの第1の山を作るのは、最適化計算部502(ステップS603)で決定された、全ての鋼材グループの初期搬送順を、後処理部503(ステップS604)によって得られる搬送順に於いても維持する為である。また、仮置き対象鋼材グループに対応する積段数2段の第2の山を作るのは、仮置き対象鋼材グループについて、初期搬送と最終搬送の順序を規定する為である。仮置き対象鋼材グループの初期搬送に対応する鋼材グループIDが、積段数nの第1の山と積段数2の第2の山の両方に重複して割り当てられることにより、仮置き対象鋼材グループの初期搬送と最終山に直行する鋼材グループの初期搬送との順序関係と、仮置き対象鋼材グループの初期搬送と最終搬送との順序関係とが、後処理部503(ステップS604)によって同時に決定される。
次に、最終山の山姿は、最終山姿特定情報に対し、仮置き対象鋼材グループとなる鋼材グループの鋼材IDを、当該仮置き対象鋼材グループに与えられた仮想鋼材グループIDに置き換えたものとなる。
更に、各仮置き対象鋼材グループに対し、以下の(10)式の制約式を設定する。
Here, as the initial peak, the first peak of the number n of product stages is created by setting the initial conveyance order of all the steel material groups determined by the optimization calculation unit 502 (step S603) to the post-processing unit 503 (step This is for maintaining the order of conveyance obtained in S604). Moreover, the reason why the second peak having two product stages corresponding to the temporary placement target steel material group is created is to define the order of initial conveyance and final conveyance for the temporary placement target steel material group. The steel material group ID corresponding to the initial conveyance of the temporary placement target steel material group is assigned to both the first crest of the product stage number n and the second crest of the product stage number 2 so that the temporary placement target steel material group The post-processing unit 503 (step S604) simultaneously determines the order relationship between the initial conveyance and the initial conveyance of the steel material group that goes straight to the final mountain, and the order relationship between the initial conveyance and the final conveyance of the temporary placement target steel material group. .
Next, the mountain shape of the final mountain is obtained by replacing the steel material ID of the steel group that is the temporarily placed steel group with the virtual steel group ID given to the temporarily placed steel group for the final mountain shape specifying information. It becomes.
Further, the following constraint formula (10) is set for each temporarily placed steel group.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

(10)式において、sは、仮置き対象鋼材グループの初期山からの初期搬送を特定する変数(仮置き対象鋼材グループの鋼材グループID)であり、n+sは、当該仮置き対象鋼材グループの仮山からの初期搬送を特定する変数(仮置き対象鋼材グループの仮想鋼材グループID)であるものとする。(10)式は、仮置き対象鋼材グループの初期搬送順(初期山からの初期搬送)が最終搬送順(仮山からの初期搬送)よりも先になることを示す。
後処理部503は、(5)式〜(8)式、(10)式に対し変数s、s'、s''、nを設定すると共に(9)式に対し、変数sを設定する。ただし、(9)式におけるNは仮想鋼材グループIDも含むものとする。そして、後処理部503は、(5)式〜(8)式、(10)式の制約式を満足する範囲で、(9)式の目的関数Jの値が最小になるときの初期搬送順変数y(s,s')を最適解として算出する。あるいは、この後処理においては(9)式の目的関数は「0」となることが明らかなので、(9)式の目的関数は設定せず、その代わりに以下の(9−2)式の制約式を追加しても良い。
In the equation (10), s is a variable (steel group ID of the temporary placement target steel group) that specifies initial conveyance from the initial mountain of the temporary placement target steel group, and n + s is a temporary of the temporary placement target steel group. It is assumed that it is a variable (virtual steel group ID of a temporary placement target steel group) that specifies initial conveyance from a mountain. The expression (10) indicates that the initial conveyance order (initial conveyance from the initial mountain) of the temporary placement target steel material group precedes the final conveyance order (initial conveyance from the temporary mountain).
The post-processing unit 503 sets the variables s, s ′, s ″, n for the expressions (5) to (8) and (10), and sets the variable s for the expression (9). However, N in the formula (9) includes the virtual steel group ID. Then, the post-processing unit 503 performs the initial transport order when the value of the objective function J in the equation (9) is minimized within a range that satisfies the constraint equations in the equations (5) to (8) and (10). The variable y (s, s ′) is calculated as the optimal solution. Alternatively, in this post-processing, it is clear that the objective function of equation (9) is “0”, so the objective function of equation (9) is not set, but instead the following constraints of equation (9-2): An expression may be added.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

後処理部503は、このようにして算出した初期搬送順変数y(s,s')の最適解に基づいて、鋼材グループの集合Nに含まれる各鋼材グループが初期山から最終山に至るまでの全ての搬送の順序を導出する。また、後処理部503は、仮置き発生有無変数x(s)により、仮置き対象鋼材グループを導出する。尚、以下の説明では、鋼材グループの集合Nに含まれる各鋼材グループが初期山から最終山に至るまでの全ての搬送の順序を、必要に応じて、各鋼材グループの搬送順と称する。   The post-processing unit 503 determines that each steel material group included in the set N of steel material groups reaches from the initial mountain to the final mountain based on the optimal solution of the initial transfer forward variable y (s, s ′) calculated in this way. The order of all the transports is derived. The post-processing unit 503 derives a temporary placement target steel material group from the temporary placement occurrence presence / absence variable x (s). In the following description, the order of all the transports from the initial peak to the final peak of each steel group included in the set N of steel material groups is referred to as the transport order of each steel group as necessary.

本例では、任意の2つの鋼材グループの初期搬送の相対的な順序を定める二項変数である初期搬送順変数y(s,s')と、初期搬送が仮山への搬送であるか否かを定める変数である仮置き発生有無変数x(s)とを用いて、同一の最終山において、下にある鋼材グループよりも上にある鋼材グループを先に初期搬送する場合には、先に初期搬送する鋼材グループは仮置きが必要になることを表す線形不等式を含む制約式を設定する。そして、設定した制約式を満足するように、仮置きの発生が最小になることを目的とする目的関数Jの値が最小になるときの初期搬送順変数y(s,s')と仮置き発生有無変数x(s)を導出し、これらに基づいて、鋼材グループの集合Nに含まれる各鋼材グループの初期山から最終山に至るまでの搬送順と、仮置き対象鋼材グループとを搬送順・仮置き材特定情報として導出する。従って、初期山から最終山へ鋼材を積み替える際の鋼材の搬送順を高速に且つ適切に求めることができる。
尚、ここでは、目的関数Jを最小化する問題を例に挙げて説明した。しかしながら、例えば、(9)式の右辺に(−1)を掛けたものを目的関数とし、当該目的関数を最大化する問題としてもよい。
In this example, an initial transport order variable y (s, s ′), which is a binary variable that determines the relative order of initial transport of any two steel material groups, and whether or not the initial transport is transport to a temporary mountain. In the case where the steel material group above the steel material group below is initially transported in the same final mountain using the temporary placement occurrence variable x (s) which is a variable for determining The steel material group to be initially conveyed sets a constraint equation including a linear inequality that indicates that temporary placement is required. Then, the initial transfer order variable y (s, s ′) and the temporary placement when the value of the objective function J for the purpose of minimizing the occurrence of the temporary placement is minimized so as to satisfy the set constraint equation. Occurrence presence / absence variable x (s) is derived, and based on these, the transport order from the initial peak to the final peak of each steel group included in the set N of steel groups and the temporary placement target steel group are transported・ Derived as temporary storage material specific information. Therefore, the conveyance order of the steel materials when the steel materials are reloaded from the initial mountain to the final mountain can be obtained at high speed and appropriately.
Here, the problem of minimizing the objective function J has been described as an example. However, for example, the objective function may be obtained by multiplying the right side of equation (9) by (−1), and the objective function may be maximized.

次に、搬送順導出部103の処理の第2の例を説明する。第1の例では、初期山と最終山の置場は異なっており、必ず全ての鋼材グループを初期山(初期置場)から最終山(最終置場)へ搬送する必要があることを前提とする場合を例に挙げて説明した。しかしながら、初期山において既に、最下段からの積順が払出順(下から上に向かって払出順が降順)となっている場合がある。このような場合には、初期山において最下段からの積順が払出順(下から上に向かって払出順が降順)となっている部分は、積み替える必要がない。そこで、本例では、このような部分については、初期山と最終山の置場が同一となることも許容する(即ち、初期山の状態から動かさない)場合について説明する。このように本例と第1の例とは、第1の例で説明した(2)の前提が異なることによる処理が主として異なる。従って、本例の説明において、第1の例と同一の部分については、図5〜図6に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。   Next, a second example of processing by the conveyance order deriving unit 103 will be described. In the first example, the initial mountain and the final mountain have different storage locations, and it is assumed that all steel material groups must be transported from the initial mountain (initial storage site) to the final mountain (final storage site). Explained with an example. However, in the initial mountain, there is a case where the product order from the lowest stage is already the payout order (the payout order is descending from bottom to top). In such a case, in the initial mountain, it is not necessary to reload the portion in which the product order from the lowest level is the payout order (the payout order is descending from the bottom to the top). Therefore, in this example, a case will be described in which such a portion is allowed to have the same location for the initial mountain and the final mountain (that is, not moved from the initial mountain state). As described above, this example and the first example are mainly different in processing due to the difference in the premise (2) described in the first example. Therefore, in the description of this example, the same parts as those in the first example are denoted by the same reference numerals as those in FIGS.

本実施形態では、第1の例で説明した(2)の前提に代えて、以下の(3)の前提を採用する。
(3) 初期山と最終山の置場が同一となることも許容し、初期山において最下段からの積順が払出順(下から上に向かって払出順が降順)となっている部分は搬送しないこととする(即ち、初期山の一部の鋼材グループ(最下段から連続する1つまたは複数の鋼材グループ)が搬送対象とならない場合があるものとする)。
In the present embodiment, the following premise (3) is adopted instead of the premise (2) described in the first example.
(3) The initial mountain and the final mountain are allowed to be in the same place, and the part of the initial mountain where the product order from the lowest level is the delivery order (the delivery order is descending from bottom to top) is transported. (That is, it is assumed that some steel material groups (one or more steel material groups continuous from the lowest level) of the initial mountain may not be transported).

第1の例で説明した(2)の前提と前記(3)の前提との違いは、(3)の前提の下では、(2)の前提では起こり得ない、同一の置場(山)で上部の鋼材グループの入れ替えが許容されている点である。このような鋼材グループの入れ替えを行うには、初期山の上部に存在していた鋼材グループが、仮山または最終山に搬送され、初期山の残った部分(下部)の上に別の鋼材グループが搬送されることになる。初期山の残った下部の上に搬送される鋼材グループには、当該初期山とは別の初期山にある鋼材グループと、当該初期山の上部にあった鋼材グループのうち、仮山に仮置きされた鋼材グループとが含まれる。   The difference between the premise of (2) described in the first example and the premise of (3) is that, under the premise of (3), the same place (mountain) that cannot occur under the premise of (2) The upper steel group is allowed to be replaced. In order to replace such steel material groups, the steel material group that existed in the upper part of the initial mountain is transported to the temporary mountain or the final mountain, and another steel material group is placed on the remaining part (lower part) of the initial mountain. Will be transported. The steel group transported on the lower part of the initial mountain is temporarily placed on the temporary mountain among the steel group on the initial mountain different from the initial mountain and the steel group on the upper part of the initial mountain. And steel group.

従って、初期山に元々あった鋼材グループの"初期搬送順"が、初期山の残った部分の上に他の山から搬送される鋼材グループの"最終搬送順"よりも先でなければならない(以下の説明では、このことを必要に応じて入れ替えのための拘束条件と称する)。この入れ替えのための拘束条件を厳密に設定するには、任意の2つの鋼材グループ間の初期搬送順と最終搬送順との順序関係を規定する必要があるが、本例では、そこまでの大掛かりな問題設定とせず、第1の例で説明したアルゴリズムの変数体系の中で十分条件として、入れ替えのための拘束条件を表現する。尚、以下の説明では、初期山において最下段からの積順が払出順(下から上に向かって払出順が降順)となっており、積み替えの為の搬送を行わない部分を必要に応じて固定部と称し、当該初期山において固定部よりも上の、積み替えの為の搬送を行う部分を必要に応じて移動部と称する。   Therefore, the “initial transport order” of the steel group originally in the initial pile must precede the “final transport order” of the steel group transported from other piles on the remaining part of the initial pile ( In the following description, this is referred to as a constraint condition for replacement if necessary). In order to strictly set the constraint conditions for this replacement, it is necessary to define the order relationship between the initial transport order and the final transport order between any two steel groups. The constraint condition for replacement is expressed as a sufficient condition in the variable system of the algorithm described in the first example without setting the problem. In the following explanation, in the initial mountain, the product order from the lowest level is the payout order (the payout order is descending from the bottom to the top), and the part that is not transported for transshipment is necessary as necessary. The part that carries the transport for transshipment above the fixed part in the initial mountain is called a moving part as necessary.

このアルゴリズムは、第1の例の(5)式〜(8)式の制約式に対し、以下の変更を行うことで実現できる。
まず、第1の例で説明した(5)式〜(8)式の制約式に対し追加する制約式について説明する。
全ての鋼材グループを搬送対象とせず、初期山の一部をそのまま最終山として流用する場合には、全ての鋼材を搬送対象とする場合にはない以下のケースが想定されるので、そのための新たな制約を追加する必要がある。
図7は、初期山に固定部がある場合の鋼材の搬送の形態の一例を示す図である。
図7に示す初期山において、最下段から2段の鋼材グループI、IIが固定部であり、その上の鋼材グループIII、IV、Vが移動部であるとする。この場合、最終山では、固定部の鋼材グループI、IIがそのままである。また、初期山の移動部の鋼材グループIII、IV、Vのうち、鋼材グループIII、Vは別の最終山に搬送され、鋼材グループIVは仮山に搬送された後、再び当該初期山(即ち最終山)に搬送され、その鋼材グループIVの上に別の初期山から鋼材グループVI、VIIが搬送される。この様なケースに対しても適切に搬送順を計算するために、初期搬送順に制約を設ける必要がある。
This algorithm can be realized by making the following changes to the constraint equations (5) to (8) in the first example.
First, a constraint equation added to the constraint equations (5) to (8) described in the first example will be described.
If all steel groups are not transported and a part of the initial pile is used as the final pile as it is, the following cases are assumed that do not cover all steel materials for transportation. Additional constraints need to be added.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a form of steel material conveyance when the initial mountain has a fixing portion.
In the initial mountain shown in FIG. 7, it is assumed that the steel material groups I and II in the two tiers from the bottom are fixed portions, and the steel material groups III, IV, and V thereon are moving portions. In this case, the steel material groups I and II of the fixed part remain as they are in the final mountain. Of the steel material groups III, IV, and V of the moving portion of the initial mountain, the steel material groups III and V are transported to another final mountain, and the steel material group IV is transported to the temporary mountain and then again to the initial mountain (that is, The steel group VI, VII is transported from another initial mountain onto the steel group IV. Even in such a case, in order to appropriately calculate the transport order, it is necessary to provide a restriction on the initial transport order.

他の初期山または仮山から、固定部を持つ初期山(即ち最終山)へ鋼材グループを搬送する場合には、固定部の上部にある移動部の鋼材グループIII、IV、Vが初期搬送された後でないと、鋼材グループIV、VI、VIIの最終搬送はできない。従って、鋼材グループIV、VI、VIIの最終搬送は鋼材グループIII、IV、Vの初期搬送の後でなくてはならないという制約を設ける必要がある。よって、鋼材グループIII、IV、Vのような固定部の上部にある鋼材グループの初期搬送順は、鋼材IV、VI、VIIのような別の初期山または仮山から固定部の上部に搬送される鋼材グループの最終搬送順よりも先であることが必要十分条件である。ただし、第1の例で説明したアルゴリズムでは、独立変数は、初期搬送順変数y(s,s')のみである(最終搬送順を定める変数がない)。よって、本例では、以下のように十分条件を与える制約式を追加する。
即ち、初期山lの移動部の鋼材グループの初期搬送を特定する変数をiUとし、初期山lとは別の山(初期山または仮山)から初期山lに搬送される鋼材グループの初期搬送を特定する変数をiTとし、以下の(11)式の制約式を追加する。
When a steel group is transported from another initial mountain or temporary mountain to an initial mountain having a fixed part (that is, the final mountain), the steel group III, IV, V of the moving part above the fixed part is initially transported. Only after this can the final transport of steel groups IV, VI and VII be possible. Therefore, it is necessary to set a restriction that the final conveyance of the steel material groups IV, VI, and VII must be performed after the initial conveyance of the steel material groups III, IV, and V. Therefore, the initial conveyance order of the steel group at the upper part of the fixed part such as the steel group III, IV, V is transferred from another initial mountain or temporary mountain such as the steel materials IV, VI, VII to the upper part of the fixed part. It is a necessary and sufficient condition that it is ahead of the final conveyance order of the steel group. However, in the algorithm described in the first example, the independent variable is only the initial transport order variable y (s, s ′) (there is no variable that determines the final transport order). Therefore, in this example, a constraint expression that gives sufficient conditions is added as follows.
That is, the variable that specifies the initial conveyance of the steel group of the moving part of the initial mountain l is i U , and the initial value of the steel group conveyed to the initial mountain l from a different mountain (initial mountain or temporary mountain) from the initial mountain l The variable specifying the transport is i T , and the following constraint expression (11) is added.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

変数iTで特定される初期搬送が最終山への搬送である場合には、(11)式は前述した必要十分条件になるが、変数iTで特定される初期搬送が仮山への搬送である場合には、(11)式は十分条件になり、過剰な規制になる。
また、図7の例における鋼材グループIVの様な、初期山lから初期搬送されて再び当該初期山lに戻る鋼材グループ(即ち、iUでありiTである)場合には(11)式は意味をなさなくなるが、この様な鋼材グループに対しては、以下の(12)式を設定する。
When the initial conveyance specified by the variable i T is the conveyance to the final mountain, the expression (11) satisfies the above-mentioned necessary and sufficient conditions, but the initial conveyance specified by the variable i T is the conveyance to the temporary mountain. In this case, the expression (11) becomes a sufficient condition and becomes excessively restricted.
In the case of a steel group that is initially transported from the initial peak l and returns to the initial peak l again (ie, i U and i T ), such as the steel group IV in the example of FIG. Does not make sense, but the following equation (12) is set for such a steel group.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

次に、第1の例で説明した(5)式〜(8)式の制約式に対し変更する部分について説明する。
前述したように初期山の固定部の鋼材グループは所与であるので、初期搬送が実施されない鋼材グループは既知である。従って、(7)式において、初期搬送を特定する変数s、s'のうち、少なくとも何れか一方が、初期山の固定部の鋼材グループに対して設定された変数である場合には、それらの変数s、s'による初期搬送順変数y(s,s')については(7)式の制約式を設定しないものとする。その他の初期搬送順変数y(s,s')については(7)式の制約式を設定する。
Next, a description will be given of a portion to be changed with respect to the constraint expressions of the expressions (5) to (8) described in the first example.
As described above, since the steel material group of the fixed portion of the initial mountain is given, the steel material group in which the initial conveyance is not performed is known. Therefore, in the equation (7), when at least one of the variables s and s ′ for specifying the initial conveyance is a variable set for the steel group of the fixed portion of the initial mountain, It is assumed that the constraint equation (7) is not set for the initial conveyance order variable y (s, s ′) by the variables s and s ′. For the other initial transfer order variable y (s, s ′), the constraint expression of Expression (7) is set.

また、初期搬送が実施されなければ仮置きも発生しない。従って、(8)式において、初期搬送を特定する変数s、s'のうち、少なくとも何れか一方が、初期山の固定部の鋼材グループに対して設定された変数である場合には、それらの変数s、s'による初期搬送順変数y(s,s')についても(8)式の制約式を設定しないものとする。その他の初期搬送順変数y(s,s')については(8)式の制約式を設定する。   Further, if the initial conveyance is not performed, temporary placement does not occur. Therefore, in the equation (8), when at least one of the variables s and s ′ for specifying the initial conveyance is a variable set for the steel group of the fixed portion of the initial mountain, It is assumed that the constraint equation (8) is not set for the initial transport order variable y (s, s ′) by the variables s and s ′. For the other initial transporting order variable y (s, s ′), the constraint equation (8) is set.

初期搬送を特定する変数s、s'、s''のうち、少なくとも何れか1つが、初期山の固定部の鋼材グループに対して設定された変数である場合には、それらの変数s、s'、s''による初期搬送順変数y(s,s')、y(s',s)、y(s',s'')、y(s,s'')については、(5)式および(6)式の制約式を設定しないものとする。あるいは(7)式を以下の様に拡張することにより、固定部の鋼材に対しても(7)式以外の制約式は全て移動部(非固定部)の鋼材グループと同様に設定すれば良い。   When at least one of the variables s, s ′, and s ″ for specifying the initial conveyance is a variable set for the steel group of the fixed portion of the initial mountain, the variables s and s For initial transfer order variables y (s, s '), y (s', s), y (s ', s "), y (s, s") by', s ", (5) It is assumed that neither the expression nor the constraint expression of the expression (6) is set. Alternatively, by expanding the expression (7) as follows, all the constraint expressions other than the expression (7) may be set in the same manner as the steel group of the moving part (non-fixed part) for the steel part of the fixed part. .

つまり、前記の(7)式は移動部(非固定部)の鋼材に対してのものであったが、一方の鋼材グループが固定部、もう一方の鋼材グループが非固定部の場合は、以下の(13)式の制約式を設定し、両方の鋼材グループが固定部の場合であって、それらが同一の初期山にある場合には、以下の(14)式の制約式を設定する。   That is, the above formula (7) is for the steel material of the moving part (non-fixed part), but when one steel group is a fixed part and the other steel group is a non-fixed part, (13) is set, and if both steel groups are fixed parts and they are in the same initial mountain, the following constraint formula (14) is set.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

本実施形態では、制約式・目的関数設定部501は、以上のようにして(5)式〜(8)式、(11)式、および(12)式の制約式を設定する。尚、前述したように、(13)式および(14)式の制約式を設定してもよい。そして、最適化計算部502は、(5)式〜(8)式、(11)式および(12)式(または、(5)式〜(8)式および(11)式〜(14)式)を満足する範囲で、(9)式の目的関数Jの値が最小になるときの初期搬送順変数y(s,s')と仮置き発生有無変数x(s)を算出する。   In the present embodiment, the constraint equation / objective function setting unit 501 sets the constraint equations (5) to (8), (11), and (12) as described above. Note that, as described above, the constraint equations (13) and (14) may be set. And the optimization calculation part 502 is (5) Formula-(8) Formula, (11) Formula, and (12) Formula (or (5) Formula-(8) Formula and (11) Formula-(14) Formula. ) Within the range satisfying (), the initial transfer order variable y (s, s ′) and the temporary placement occurrence variable x (s) when the value of the objective function J in equation (9) is minimized are calculated.

以上のように本例では、鋼材のグループ少なくとも1つが初期山の固定部の鋼材グループである場合には、鋼材グループを搬送する際の制約を表す制約式である(7)式を設定しない、或いは、(13)式、(14)式の制約式を設定する。また、初期搬送順変数y(s,s')を用いて、初期山の移動部の鋼材グループの初期搬送が、当該移動部を有する初期山に搬送される鋼材グループの初期搬送よりも先になることを表す制約式((11)式)を加える。従って、第1の例で説明した効果に加えて、搬送する必要がない初期山の固定部の鋼材グループを搬送しないように、初期山から最終山へ金属材を積み替える際の鋼材の搬送順を求めることができる。   As described above, in this example, when at least one group of steel materials is a steel material group of the fixed portion of the initial mountain, the equation (7) that represents a constraint when conveying the steel material group is not set. Alternatively, the constraint equations (13) and (14) are set. Moreover, the initial conveyance of the steel material group of the moving part of the initial mountain is preceded by the initial conveyance of the steel material group conveyed to the initial mountain having the moving part by using the initial conveyance order variable y (s, s ′). A constraint expression (equation (11)) is expressed. Therefore, in addition to the effects described in the first example, the steel material transfer order when the metal material is reloaded from the initial mountain to the final mountain so as not to convey the steel material group of the fixed portion of the initial mountain that does not need to be conveyed. Can be requested.

前述したように(11)式は、入れ替えのための拘束条件を十分条件で表現するので、このようにして得られる解は、最適解である保証はなく、実行可能解空間を狭めているので極端な場合には、最適解があるのに、実現不能(解なし)として計算される可能性がある。そこで、(11)式に代えて、入れ替えのための拘束条件を必要条件で表現する以下の(15)式の制約式を用いてもよい。   As described above, since the expression (11) expresses the constraint condition for replacement with sufficient conditions, the solution obtained in this way is not guaranteed to be an optimal solution, and the executable solution space is narrowed. In extreme cases, there may be an optimal solution but it may be calculated as infeasible (no solution). Therefore, instead of the equation (11), the constraint equation of the following equation (15) that expresses the constraint condition for replacement as a necessary condition may be used.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

(15)式は、初期山の移動部を有する初期山に搬送される鋼材グループが仮置きされる場合には、その鋼材グループの初期搬送と当該移動部の鋼材グループの初期搬送との順序は問わず、そうでない場合には、(11)式と同様に、初期山の移動部の鋼材グループの初期搬送が、当該移動部を有する初期山に搬送される鋼材グループの初期搬送よりも先になることを示す。(15)式では、移動部を有する初期山に搬送される鋼材グループが仮置きされる場合には、制限がなくなるので必要条件にしかならず、実行可能解空間を広げているので得られた解が実現不能な解になる(即ち、得られた解では搬送ができない)可能性がある。   When the steel material group conveyed to the initial mountain having the moving part of the initial mountain is temporarily placed, the order of the initial conveying of the steel material group and the initial conveying of the steel group of the moving part is as follows: Regardless, if not, the initial conveyance of the steel group of the moving part of the initial mountain is preceded by the initial conveyance of the steel group conveyed to the initial mountain having the moving part, as in the equation (11). It shows that it becomes. In the equation (15), when the steel group to be transported to the initial mountain having the moving part is temporarily placed, since there is no limit, it becomes only a necessary condition, and the solution obtained because the executable solution space is expanded. There is a possibility that the solution cannot be realized (that is, the obtained solution cannot be conveyed).

例えば、実現不能な解が求められることを確実に防止したい場合には(11)式を用い、移動部を有する初期山に搬送される鋼材グループが仮置きされることは稀である場合には(15)式を用いるというようにして、採用する制約式を選択すればよい。(15)式を用いた場合に実行可能解が得られればそれは真の最適解である。
また、本例においても第1の例で説明した変形例を採用することができる。
For example, if you want to reliably prevent a solution that is not feasible, use the formula (11), and if it is rare that a steel group to be transported to an initial mountain with a moving part is temporarily placed What is necessary is just to select the constraint formula to employ | adopt like using (15) Formula. If a feasible solution is obtained using equation (15), it is a true optimal solution.
Also in this example, the modification described in the first example can be employed.

尚、初期山の山姿と最終山の山姿とに基づいて、各鋼材グループの搬送順を導出することは、前述した第1、第2の例の他に、公知の技術を用いても実現することができる。例えば、特許文献9に記載の技術を用いることができる。即ち、未到着材と既到着材とを含む搬送対象の鋼材グループのそれぞれの初期搬送時刻(初期山から仮山または最終山への搬送開始時刻)および最終搬送時刻(初期山または仮山から最終山への搬送開始時刻)を決定変数とし、鋼材グループの搬送時刻に係る制約式を満足する範囲で、最終山に搬送される過程で鋼材グループが滞留する時間を表す目的関数の値が最小になるときの、初期搬送時刻および最終搬送時刻の最適値を導出する。   In addition to the first and second examples described above, it is possible to derive the transport order of each steel group based on the mountain shape of the initial mountain and the mountain shape of the final mountain. Can be realized. For example, the technique described in Patent Document 9 can be used. That is, the initial conveyance time (the conveyance start time from the initial mountain to the temporary mountain or the final mountain) and the final conveyance time (the final mountain to the final mountain from the initial mountain or the temporary mountain) of each steel group to be conveyed including the unarrived material and the already arrived material The objective function value indicating the time that the steel group stays in the process of being transported to the last mountain is minimized within the range that satisfies the constraint formula related to the transport time of the steel group. The optimum values of the initial transfer time and the final transfer time are derived.

そして、これら初期搬送時刻および最終搬送時刻の最適値に基づいて、搬送対象の鋼材グループが仮置き対象鋼材グループであるか否かを判定する。そして、仮置き対象鋼材グループの仮山への割り当ててと当該仮山の積順とを表す0−1変数である積段関係変数を決定変数とし、仮山における積順に関する制約式を満足する範囲で、仮山の数を表す目的関数の値が最小になるときの積段関係変数の最適値を導出する。   And based on the optimal value of these initial conveyance time and final conveyance time, it is determined whether the steel material group of conveyance object is a temporary placement object steel material group. And the product stage relation variable which is 0-1 variable showing the allocation to the temporary mountain of the temporary placing object steel material group and the product order of the said temporary mountain is used as a decision variable, and the constraint formula regarding the product order in the temporary mountain is satisfied. In the range, the optimum value of the product-stage related variable when the value of the objective function representing the number of temporary mountains is minimized is derived.

尚、特許文献9に記載の技術では、前述した第1、第2の例とは異なり、初期山から鋼材を取り除く順序を示す変数を、絶対順序変数としているので、最終山の作成対象となる鋼材グループの数が多くなると、計算時間が長くなる。従って、前述した第1、第2の例で説明した手法を用いるのが好ましいが、最終山の作成対象となる鋼材グループの数が少ない場合や、計算時間として許容される時間が長い場合には、特許文献9に記載の技術を用いることができる。   In the technique described in Patent Document 9, unlike the first and second examples described above, the variable indicating the order in which the steel material is removed from the initial mountain is an absolute sequence variable, so that the final mountain is created. As the number of steel material groups increases, the calculation time increases. Therefore, it is preferable to use the method described in the first and second examples described above, but when the number of steel material groups for which the final mountain is to be created is small or when the time allowed as the calculation time is long. The technique described in Patent Document 9 can be used.

[仮山導出部104、ステップS204]
仮山導出部104は、搬送順導出部103により導出された仮置き対象鋼材グループと、搬送順導出部103により導出された各鋼材グループの搬送順(仮置き対象鋼材グループの初期山から仮置場への搬送順と仮置場から最終山への搬送順)と、鋼材情報取得部101により取得された鋼材グループ情報に含まれる仮置き対象鋼材グループの鋼材グループ情報(最大幅と、最小幅と、最大長と、最小長)とに基づいて、仮山の山姿を導出する。
[Takeyama deriving unit 104, step S204]
The temporary mountain deriving unit 104 includes a temporary placement target steel material group derived by the conveyance order deriving unit 103, and a conveyance order of each steel group derived by the conveyance order deriving unit 103 (from the initial mountain of the temporary placement target steel group) And the steel group information (maximum width and minimum width) of the temporary placement target steel group included in the steel material group information acquired by the steel material information acquisition unit 101. Based on the maximum length and the minimum length, the figure of the temporary mountain is derived.

本実施形態では、グラフ理論における頂点彩色問題を仮山最適化問題に適用する場合を例に挙げて説明する。
頂点彩色問題は、グラフ理論における著名な問題の一つであり、単純無向グラフG=(V,E)上で定義される(V:グラフの頂点集合、E:グラフの辺(枝)集合)。図8に示すように、単純無向グラフGの各頂点をある色で塗り、しかも隣接する(辺で結ばれた)どの2つの頂点も異なる色で塗り分けられるとき、この着色を単純無向グラフGの彩色と呼ぶ。尚、図8では、表記の都合上、色の違いを斜線の向きの違いで表現している。彩色に用いた色がc色(cは2以上の整数)のとき、単純無向グラフGはc−彩色可能であるという。単純無向グラフGがc−彩色可能となるcの最小値を、単純無向グラフGの彩色数といい、χ(G)で表す。頂点彩色問題は、単純無向グラフGにおける彩色数χ(G)を求める問題である。本実施形態では、仮置き対象鋼材グループを頂点に対応させ、同一の仮山に山積みできない2つの仮置き対象鋼材グループに対応する2つの頂点の間に枝を張ることにより単純無向グラフを作成し、当該単純無向グラフの頂点の彩色数を最小化する。
In the present embodiment, a case where the vertex coloring problem in the graph theory is applied to the temporary mountain optimization problem will be described as an example.
The vertex coloring problem is one of the prominent problems in graph theory, and is defined on a simple undirected graph G = (V, E) (V: vertex set of graph, E: edge (branch) set of graph) ). As shown in FIG. 8, when each vertex of the simple undirected graph G is painted with a certain color and any two adjacent vertices (connected by edges) can be painted with different colors, this coloring is simply undirected. This is called the coloring of the graph G. In FIG. 8, for the sake of notation, the difference in color is expressed by the difference in the direction of diagonal lines. When the color used for coloring is c color (c is an integer of 2 or more), the simple undirected graph G is said to be c-colorable. The minimum value of c that enables simple undirected graph G to be c-colored is called the number of colors of simple undirected graph G, and is represented by χ (G). The vertex coloring problem is a problem of obtaining the number of colors χ (G) in the simple undirected graph G. In this embodiment, a simple undirected graph is created by setting a branch between two vertices corresponding to two temporary placement target steel groups that cannot be stacked on the same temporary pile, with the temporary placement target steel group corresponding to the vertex. Then, the number of colors at the vertices of the simple undirected graph is minimized.

2つの仮置き対象鋼材グループを同一の仮山に山積みできない条件は、当該2つの仮置き対象鋼材グループについて先入れ後出し(後入れ先出し)の関係が満たされない場合である。2つの仮置き対象鋼材グループについての先入れ後出しの関係とは、当該2つの仮置き対象鋼材グループのうち、初期山から仮置場に搬送されるタイミングが早い一方の仮置き対象鋼材グループの、仮置場から最終山へ搬送されるタイミングが、他方の仮置き対象鋼材グループの、仮置場から最終山へ搬送されるタイミングよりも遅い関係をいう。図9は、2つの仮置き対象鋼材グループについての先入れ後出しの関係の一例を説明する図である。   The condition that the two temporary placement target steel material groups cannot be stacked on the same temporary pile is a case where the first-in last-out (last-in first-out) relationship is not satisfied for the two temporary placement target steel material groups. First-in-last-out relationship for the two temporary placement target steel groups is that of the temporary placement target steel groups whose timing to be transported from the initial mountain to the temporary storage site is early among the two temporary placement target steel groups. The timing at which the temporary storage site is transported to the final mountain is later than the timing at which the other temporary placement target steel group is transported from the temporary storage site to the final mountain. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a first-in last-out relationship for two temporary placement target steel material groups.

図9では、3つの仮置き対象鋼材グループSL1、SL2、SL3について、初期山から仮置場に搬送されるタイミングを始点とし、仮置場から最終山に搬送されるタイミングを終点とする矢印で、仮置き対象鋼材グループSL1、SL2、SL3が仮置場に置かれた時間帯を表現する。
例えば、仮置き対象鋼材グループSL1、SL3では、仮置き対象鋼材グループSL1が仮置き対象鋼材グループSL3より先に仮置場に搬送され、後から最終山に搬送される。従って、仮置き対象鋼材グループSL1、SL3は、先入れ後出しの関係を満たすので、同一の仮山に山積みすることが可能である。仮置き対象鋼材グループSL2、SL3も同様に、同一の仮山に山積みすることが可能である。
In FIG. 9, for the three temporary placement target steel material groups SL1, SL2, and SL3, the temporary transfer timing from the initial mountain to the temporary storage location is indicated by an arrow, and the initial transfer timing from the temporary storage location to the final storage location is indicated by an arrow. The time zone when the placement target steel material groups SL1, SL2, and SL3 are placed in the temporary storage place is expressed.
For example, in the temporary placement target steel material groups SL1 and SL3, the temporary placement target steel material group SL1 is transported to the temporary storage place before the temporary placement target steel material group SL3, and then transported to the final pile. Therefore, the temporary placement target steel material groups SL1 and SL3 satisfy the first-in last-out relationship, and thus can be stacked on the same temporary mountain. Similarly, the temporary placement target steel material groups SL2 and SL3 can be stacked on the same temporary pile.

一方、仮置き対象鋼材グループSL1、SL2では、仮置場に搬送されるのは仮置き対象鋼材グループSL1が先であり、最終山への搬送も仮置き対象鋼材グループSL1が先である。従って、仮置き対象鋼材グループSL1、SL3は、先入れ後出しの関係を満たさないので、同一の仮山に山積みすることができない。
以下の説明では、この例の様に、仮置場に置かれた時間帯を示す矢印が短い方が長い方に包含されるのではなく、矢印が交差する時間帯がありながら、交差する時間帯の前後にそれぞれの仮置き対象鋼材グループが仮置場に単独で存在する時間があるような関係(即ち、先入れ後出しの関係を満たさない関係)を必要に応じてクロス関係と称する。2つの仮置き対象鋼材グループがクロス関係にある場合、当該2つの仮置き対象鋼材グループは、同一の仮山に山積みすることができない。
On the other hand, in the temporary placement target steel material groups SL1 and SL2, the temporary placement target steel material group SL1 is transported first to the temporary storage site, and the temporary placement target steel material group SL1 is transported to the final mountain. Accordingly, the temporary placement target steel material groups SL1 and SL3 do not satisfy the first-in last-out relationship, and thus cannot be stacked on the same temporary mountain.
In the following description, as shown in this example, the shorter arrow indicating the time zone placed in the temporary storage area is not included in the longer one, but there is a time zone in which the arrows cross, A relationship in which there is a time for each temporary placement target steel material group to exist alone in the temporary storage place before and after (that is, a relationship that does not satisfy the first-in, last-out relationship) is referred to as a cross relationship. When the two temporary placement target steel material groups are in a cross relationship, the two temporary placement target steel material groups cannot be stacked on the same temporary mountain.

そこで、仮山導出部104は、搬送順導出部103により導出された仮置き対象鋼材グループの1つに対し、1つの頂点を設定する。次に、仮山導出部104は、クロス関係にある2つの仮置き対象鋼材グループに対応する2つの頂点間に枝を張る。また、仮山導出部104は、枝が張られていない2つの仮置き対象鋼材グループに対応する2つの頂点のうち、[最終山導出部102、ステップS202]の項で説明した積み制約(幅制約および長さ制約)に違反する2つの仮置き対象鋼材グループに対応する2つの頂点間にも枝を張る。ここで、仮置き対象鋼材グループについては、(2)式に代えて、以下の(16)式のように、仮置き対象鋼材グループの対の集合FTを禁止対集合とする。 Therefore, the temporary mountain deriving unit 104 sets one vertex for one of the temporary placement target steel material groups derived by the transport order deriving unit 103. Next, the temporary mountain deriving unit 104 stretches a branch between two vertices corresponding to the two temporary placement target steel material groups in a cross relationship. Further, the temporary mountain deriving unit 104 has the stacking constraint (width) described in the section of [final mountain deriving unit 102, step S202] among the two vertices corresponding to the two temporary placement target steel material groups with no branches. A branch is also stretched between the two vertices corresponding to the two temporary placement target steel material groups that violate the constraint and the length constraint. Here, the temporary target steel group, (2) instead of expression, as in the following equation (16), and prohibits pair set the set F T of the pair of temporary target steel group.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

仮山導出部104は、以上のようにして作成される単純無向グラフG=(V,E)に対し、頂点彩色問題を解くことにより、仮山最適化問題の解(各仮山の山姿の最適解)を導出することができる。以上の頂点彩色問題(仮山最適化問題)を定式化し、各仮山の山姿の最適解を導出するための仮山導出部104の機能的な構成の一例について説明する。   The temporary mountain deriving unit 104 solves the vertex coloring problem for the simple undirected graph G = (V, E) created as described above, thereby solving the temporary mountain optimization problem (the mountain of each temporary mountain). It is possible to derive an optimal solution for the appearance. An example of the functional configuration of the temporary mountain deriving unit 104 for formulating the above vertex coloring problem (temporal mountain optimization problem) and deriving the optimal solution of the mountain shape of each temporary mountain will be described.

<<仮山導出部104の機能構成>>
図10は、仮山導出部104の詳細な機能的な構成の一例を示す図である。図11は、仮山導出部104(ステップS204)の詳細な処理の一例を説明するフローチャートである。
〔制約式・目的関数設定部1001、ステップS1101、S1102〕
本実施形態では、仮山割り当て変数x[i][m]と仮山有無変数δ[m]とを決定変数とする。
仮山割り当て変数x[i][m]は、仮置き対象鋼材グループ(頂点)iを仮山(色)mに割り当てる場合に「1」、割り当てない場合に「0(ゼロ)」となる0−1変数である。仮山有無変数δ[m]は、仮山(色)mに割り当てられた仮置き対象鋼材グループが存在する場合に「1」、存在しない場合に「0(ゼロ)」となる0−1変数である。
<< Functional structure of temporary mountain deriving section 104 >>
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a detailed functional configuration of the temporary mountain deriving unit 104. FIG. 11 is a flowchart for explaining an example of detailed processing of the temporary mountain deriving unit 104 (step S204).
[Constraint Expression / Objective Function Setting Unit 1001, Steps S1101 and S1102]
In the present embodiment, the tentative mountain allocation variable x [i] [m] and the tentative mountain presence / absence variable δ [m] are used as decision variables.
The temporary mountain assignment variable x [i] [m] is “1” when the temporary placement target steel group (vertex) i is assigned to the temporary mountain (color) m, and becomes “0 (zero)” when not assigned. -1 variable. The temporary mountain presence / absence variable δ [m] is a 0-1 variable that is “1” when a temporary placement target steel group assigned to the temporary mountain (color) m exists, and is “0 (zero)” when it does not exist. It is.

[[制約式]]
制約式・目的関数設定部1001は、以下の制約式を設定する。
(a)山割当制約
山割当制約は、全ての仮置き対象鋼材グループ(頂点)iは、何れかの仮山(色)mに1回(1色)のみ割り当てられなければならないことを示す制約であり、以下の(17)式で表される。
[[Constraint expression]]
The constraint equation / objective function setting unit 1001 sets the following constraint equation.
(A) Mountain allocation constraint The mountain allocation constraint is a constraint indicating that all temporary placement target steel material groups (vertices) i must be allocated only once (one color) to any temporary mountain (color) m. And is expressed by the following equation (17).

Figure 2018100166
Figure 2018100166

(17)式において、tは、仮山の数の上限値である。尚、この上限値tの数の仮山は、最適な仮山の候補であり、それぞれの仮山に識別番号(仮山ID)が設定されるものとする。
(b)同一山割当不可制約
同一山割当不可制約は、前述した単純無向グラフGにおいて枝が張られた2つの仮置き対象鋼材グループ(頂点)iには、同一の色を彩色することができないことを示す制約であり、以下の(18)式で表される。
In the equation (17), t is an upper limit value of the number of temporary mountains. Note that the number of temporary mountains corresponding to the upper limit value t is an optimal temporary mountain candidate, and an identification number (temporary mountain ID) is set for each temporary mountain.
(B) Same mountain assignment impossible restriction The same mountain assignment impossible restriction means that two temporary placement target steel material groups (vertices) i with branches in the simple undirected graph G described above are colored in the same color. This is a constraint indicating that it cannot be performed, and is expressed by the following equation (18).

Figure 2018100166
Figure 2018100166

(18)式において、単純無向グラフGの枝ecの両端の仮置き対象鋼材グループ(頂点)をi1、i2とする。また、Fcは、クロス関係にある2つの仮置き対象鋼材グループ(頂点)対集合および積み制約(幅制約および長さ制約)に違反する即ち、仮置き対象鋼材グループの対集合FT(禁止対集合)との和集合である。 (18) In the equation, the temporary target steel group at both ends of the branches e c a simple undirected graph G (vertex) and i 1, i 2. In addition, F c violates two temporary placement target steel group (vertex) pair set and stacking constraints (width constraint and length constraint) in a cross relationship, that is, pair set F T (prohibition of temporary placement target steel group) It is a union with (pair set).

(c)山高さ制約
山高さ制約は、仮山に山積みできる鋼材の数は、その上界hmax(∈Z+)以下であることを示す制約であり、以下の(19)式で表される。
(C) Mountain height constraint The mountain height constraint is a constraint indicating that the number of steel materials that can be stacked on a temporary mountain is equal to or less than the upper limit h max (∈Z +), and is expressed by the following equation (19). .

Figure 2018100166
Figure 2018100166

(19)式において、w[i]は、仮置き対象鋼材グループ(頂点)iを構成する鋼材の数である。また、kは、仮置き対象鋼材グループの総数である。また、Tは、上限値tの数の仮山(の候補)の集合である。   In the equation (19), w [i] is the number of steel materials constituting the temporary placement target steel material group (vertex) i. Further, k is the total number of temporary placement target steel material groups. T is a set of tentative mountains (candidates) of the upper limit t.

(d)山優先順制約
山優先順制約は、仮山の作成順に関する制約である。本実施形態では、山優先順制約は、仮山の識別番号(仮山ID)が小さい仮山を優先的に作成することを示す制約であり、以下の(20)式で表される。
(D) Mountain priority order constraint The mountain priority order constraint is a constraint on the order of creation of temporary mountains. In the present embodiment, the mountain priority order constraint is a constraint indicating that a temporary mountain having a small temporary mountain identification number (temporary mountain ID) is preferentially created, and is expressed by the following equation (20).

Figure 2018100166
Figure 2018100166

(e)色識別制約
頂点彩色問題では、1番目の色、2番目の色、3番目の色、・・・の識別は本質的でないので、それらの色を入れ替えても解であることに変わりない。例えば、第1の仮置き対象鋼材グループ群に赤が彩色され、第2の仮置き対象鋼材グループ群に青が彩色された場合と、第2の仮置き対象鋼材グループ群に赤が彩色され、第1の仮置き対象鋼材グループ群に青が彩色された場合とは等価である。このように仮山最適解問題では、最適解として導出された複数の仮山の識別番号(仮山ID)を入れ替えた解も最適解である。従って、最適解が複数(仮山(色)の数!(階乗))存在することになり、相互に等価な複数の最適解が得られる。そこで、これら相互に等価な複数の最適解が得られることを抑制するために、仮山(色)mの識別を行うための制約として色識別制約を設ける。本実施形態では、色識別制約は、仮山の識別番号(仮山ID)が小さい仮山であるほど、頂点の数が多くなる(即ち、高い山になる)ことを示す制約であり、以下の(21)式で表される。
(E) Color identification constraint In the vertex coloring problem, the identification of the first color, the second color, the third color,... Is not essential. Absent. For example, when the first temporary placement target steel group group is colored red and the second temporary placement target steel group group is colored blue, the second temporary placement target steel group group is colored red, This is equivalent to the case where the first temporary placement target steel group group is colored blue. In this way, in the temporary mountain optimal solution problem, a solution in which the identification numbers (provisional mountain IDs) of a plurality of temporary mountains derived as the optimal solution are replaced is also the optimal solution. Therefore, there are a plurality of optimal solutions (the number of temporary mountains (colors)! (Factorial)), and a plurality of optimal solutions equivalent to each other can be obtained. Therefore, in order to prevent the plurality of mutually equivalent optimum solutions from being obtained, a color identification constraint is provided as a constraint for identifying the temporary mountain (color) m. In the present embodiment, the color identification constraint is a constraint indicating that the smaller the temporary mountain identification number (temporary mountain ID), the greater the number of vertices (that is, the higher the mountain). (21).

Figure 2018100166
Figure 2018100166

[[目的関数]]
仮山(色)の数を最小にすることを目的とするので、以下の(22)式に示す目的関数Jを用いる。
[[Objective function]]
Since the purpose is to minimize the number of temporary mountains (colors), the objective function J shown in the following equation (22) is used.

Figure 2018100166
Figure 2018100166

制約式・目的関数設定部1001は、搬送順導出部103により導出された各仮置き対象鋼材グループに基づいて、i、i1、i2、j、kを設定すると共に、予め与えられたtを設定することにより、(16)式〜(21)式の制約式を設定する。また、制約式・目的関数設定部1001は、(22)式に対し、予め与えられたtを設定することにより、(22)式の目的関数Jを設定する。 The constraint equation / objective function setting unit 1001 sets i, i 1 , i 2 , j, k based on each temporary placement target steel material group derived by the conveyance order deriving unit 103, and t given in advance. Is set, the constraint equations of Equations (16) to (21) are set. Also, the constraint equation / objective function setting unit 1001 sets the objective function J of the equation (22) by setting t given in advance to the equation (22).

〔最適化計算部1002、ステップS1103、S1104〕
最適化計算部1002は、(16)式〜(21)式の制約式を満足する範囲で、(22)式の目的関数Jの値が最小になるときの仮山割り当て変数x[i][m]および仮山有無変数δ[m]を最適解として算出する。尚、最適解の算出は、最適化問題を0−1整数計画法等の数理計画法により解くための公知のアルゴリズム(solver)を用いることにより実現できる。仮山有無変数δ[m]が「1」の仮山(色)mに、当該仮山(色)mに対応する仮山割り当て変数x[i][m]が「1」の仮置き対象鋼材グループ(頂点)iが山積みされることになる。仮山を構成する仮置き対象鋼材グループを、前述した積み制約を満たすように山積みすることにより、各仮山における各仮置き対象鋼材グループの積み位置(即ち、山姿)が特定される。このようにして特定される情報が仮山特定情報となる。
尚、ここでは、目的関数Jを最小化する問題を例に挙げて説明した。しかしながら、例えば、(22)式の右辺に(−1)を掛けたものを目的関数とし、当該目的関数を最大化する問題としてもよい。
[Optimization calculation unit 1002, steps S1103 and S1104]
The optimization calculation unit 1002 provides a temporary mountain allocation variable x [i] [when the value of the objective function J in the expression (22) becomes the minimum within the range satisfying the constraint expressions in the expressions (16) to (21). m] and the temporary mountain existence variable δ [m] are calculated as optimum solutions. The calculation of the optimal solution can be realized by using a known algorithm (solver) for solving the optimization problem by mathematical programming such as 0-1 integer programming. Temporary storage target variable provision variable x [i] [m] corresponding to temporary mountain (color) m corresponding to the temporary mountain (color) m of temporary mountain existence variable δ [m] is “1”. Steel material groups (vertex) i are piled up. By stacking the temporary placement target steel material groups constituting the temporary mountain so as to satisfy the above-described stacking constraints, the stacking position (that is, the mountain shape) of each temporary placement target steel material group in each temporary mountain is specified. The information specified in this way is temporary mountain specifying information.
Here, the problem of minimizing the objective function J has been described as an example. However, for example, the objective function may be obtained by multiplying the right side of equation (22) by (−1), and the objective function may be maximized.

[出力部105、ステップS205]
出力部105は、最終山導出部102により導出された最終山の山姿と、搬送順導出部103により導出された各鋼材グループの搬送順と、仮山導出部104により導出された仮山の山姿とを含む情報を出力する。出力の形態は、コンピュータディスプレイへの表示、ヤード管理装置100の内部または外部の記憶媒体への記憶、および外部装置への送信のうち、少なくとも1つを含む。外部装置としては、例えば、クレーン、またはクレーンの動作を制御する制御装置が挙げられる。
[Output unit 105, step S205]
The output unit 105 includes a mountain shape of the final mountain derived by the final mountain deriving unit 102, a conveyance order of each steel group derived by the conveyance order deriving unit 103, and the tentative mountain derived by the temporary mountain deriving unit 104. Outputs information including mountain figures. The form of output includes at least one of display on a computer display, storage on a storage medium inside or outside the yard management apparatus 100, and transmission to an external apparatus. Examples of the external device include a crane or a control device that controls the operation of the crane.

<実施例>
次に、実施例を説明する。
以下の実施例では、以下の計算環境で計算を行った。
(i)プロセッサ:Intel(登録商標) Xeon(登録商標) CPU E5-2687W @ 3.1.GHz (2プロセッサ)
(ii)実装メモリ(RAM):128GB
(iii)OS: Windows(登録商標)7 Professional 64ビットオペレーティングシステム
(iv)最適計算ソフト:ILOG CPLEX Cplex11.0 Concert25(登録商標)
<Example>
Next, examples will be described.
In the following examples, the calculation was performed in the following calculation environment.
(I) Processor: Intel (registered trademark) Xeon (registered trademark) CPU E5-2687W @ 3.1.GHz (two processors)
(Ii) Mounted memory (RAM): 128GB
(Iii) OS: Windows (registered trademark) 7 Professional 64-bit operating system (iv) Optimal calculation software: ILOG CPLEX Cplex11.0 Concert25 (registered trademark)

本実施例では、最終山の作成対象の鋼材(スラブ)のヤードへの受け入れが完了し、圧延予定などの変更が判明した時点においてヤードに山積みされている山を初期山とし、当該初期山を、上から払出順に山積みされる最終山に積み替えるものとする。また、鋼材は、1つずつ搬送されるものとする。図12は、鋼材情報の一例を示す図である。図12において、SLIDは、鋼材の識別番号(鋼材ID)である。SL幅は、鋼材の幅であり、SL長は、鋼材の長さである。初期山IDの隣に示す積段は、初期山IDの初期山における(最下段を1とする)積段である。また、図12において、グレーで示す部分は、搬送対象としなかった鋼材(固定部)を示す。   In this example, the acceptance of the steel material (slab) for which the final pile is to be created into the yard is completed, and when the change such as the rolling schedule is found, the pile piled in the yard is defined as the initial pile, and the initial pile is defined as the initial pile. , It shall be transferred to the last pile that is piled up in order of withdrawal. Moreover, the steel materials shall be conveyed one by one. FIG. 12 is a diagram illustrating an example of steel material information. In FIG. 12, SLID is a steel material identification number (steel material ID). The SL width is the width of the steel material, and the SL length is the length of the steel material. The product level shown next to the initial mountain ID is the product level in the initial mountain of the initial mountain ID (the lowest level is 1). Moreover, in FIG. 12, the part shown with gray shows the steel material (fixed part) which was not made into the conveyance object.

図13は、図12に示す鋼材情報を入力として、本実施形態の手法で最適化計算を行った結果を示す図である。図13において、初送順とは、初期山からの搬送順であり、終送順とは、仮山から最終山への搬送順である。最終山IDの隣に示す積段は、最終山IDの最終山における(最下段を1とする)積段である。
図13の初送順が「0(ゼロ)」であることは、搬送が行われていないことを示す(初送順が「0(ゼロ)」である鋼材は固定部であることを示す)。また、図13に示す結果では、何れの鋼材も仮置きされなかったので、終送順、仮山ID、および積段の欄は、全て「/」としている。
FIG. 13 is a diagram illustrating a result of performing optimization calculation by the method of the present embodiment using the steel material information illustrated in FIG. 12 as an input. In FIG. 13, the initial transmission order is the conveyance order from the initial mountain, and the final transmission order is the conveyance order from the temporary mountain to the final mountain. The product level shown next to the final mountain ID is the product level in the final mountain of the final mountain ID (the lowest level is 1).
The fact that the initial feeding order in FIG. 13 is “0 (zero)” indicates that no conveyance is performed (the steel material whose initial sending order is “0 (zero)” is a fixed part). . Further, in the result shown in FIG. 13, since none of the steel materials was temporarily placed, all the columns of the final delivery order, the temporary mountain ID, and the product level are “/”.

図13に示すように、本実施形態の手法では、各初期山において上に山積みされた鋼材から順に搬送されていることが分かる(初送順、初期山ID、および積段を参照)。また、各最終山において、前述した積み制約を違反することなく、上から搬送順に各鋼材が山積みされることが分かる(最終山ID、積段、払出順、SL幅、SL長を参照)。   As shown in FIG. 13, in the method of the present embodiment, it can be seen that the steel materials are stacked in order from each of the initial piles (refer to the initial feeding order, the initial pile ID, and the stacking stage). It can also be seen that each steel pile is piled up in the order of conveyance from the top without violating the above-described stacking restrictions in each final pile (see final pile ID, stacking stage, paying order, SL width, SL length).

本実施形態で説明した最適計算法の効果を検証すべく、鋼材の積み替え方を人が決定する際に用いられると考えられる貪欲法ルールに基づく方法を比較例とした。比較例として用いる貪欲法ルールでは、以下のルールに基づき、鋼材の積み替えを行うものとする。   In order to verify the effect of the optimum calculation method described in the present embodiment, a method based on a greedy method rule that is considered to be used when a person decides how to reload steel materials is used as a comparative example. In the greedy method rule used as a comparative example, the steel materials are transshipped based on the following rules.

初期山群が与えられた場合、それを初期状態として、仮置きの回数および仮山の数を出来るだけ少なくして、出来るだけ少ない数の最終山を作成する積み替えルール(アルゴリズム)を以下に示す。
初期山或いは仮山から1枚ずつ最終山へ搬送する鋼材と、当該鋼材の搬送先となる最終山或いは仮山を搬送毎に決定する。従って、積み替えルール(アルゴリズム)では、毎回の搬送における、1)搬送対象の鋼材の指定と、2)搬送先の山の指定とが出来ればよい。尚、この問題における搬送終了は、初期山および仮山がなくなり、最終山だけとなった時点と考える(これを最終状態とすると、初期山からの搬送先は最終山或いは仮山のみであり、仮山からの搬送先は最終山のみなので、高々2n(nは、最終山の作成対象の鋼材の数)回の搬送で最終状態となる)。従って、毎回の搬送タイミングで、1)搬送対象の鋼材(From)と2)搬送先の山(To)の指定とを行うアルゴリズムになる。
If an initial mountain group is given, the transshipment rule (algorithm) that creates the final mountain with the smallest number of temporary placements and the number of temporary mountains as much as possible is shown below. .
A steel material to be conveyed one by one from the initial mountain or temporary mountain to the final mountain, and a final mountain or temporary mountain to which the steel material is conveyed are determined for each conveyance. Therefore, in the transshipment rule (algorithm), it is only necessary to be able to specify 1) the steel material to be transported and 2) the mountain of the transport destination in each transport. It should be noted that the end of transport in this problem is considered to be the time when the initial mountain and tentative mountain disappeared and only the final mountain was reached (if this is the final state, the transport destination from the initial mountain is only the final mountain or temporary mountain, Since the transport destination from the temporary mountain is only the final mountain, the final state is reached at most 2n (n is the number of steel materials for which the final mountain is to be created). Therefore, at each transfer timing, the algorithm is such that 1) the steel material to be transferred (From) and 2) the designation of the transfer destination peak (To).

(ア) 分解中の初期山(初期山の残り山)および仮山の最上段にある鋼材であって、構築中の最終山に払出正順に積める鋼材のうち、払出順が最大の鋼材を『搬送対象のスラブ(From)』とする。また、『搬送対象の鋼材』を山積みすることが出来る構築中の最終山のうち、最上段の鋼材の払出順が、『搬送対象の鋼材』の払出順に最も近い構築中の最終山を『搬送先の山(To)』とする。 (A) The steel material at the top of the initial mountain (the remaining mountain of the initial mountain) and the temporary mountain that is being disassembled, and the steel material with the largest payout order among the steel materials that can be loaded in the correct order in the final pile “Slab to be transported (From)”. In addition, among the final piles that are currently being built that can be piled up “steel materials to be transported,” the final pile that is being constructed is the closest to the payout order of “steel materials to be transported” in the topmost steel pile. It ’s called “To”.

(イ) 構築中の最終山に払出正順に積める鋼材がない場合には、分解中の初期山(初期山の残り山)の最上段にある鋼材のうち、払出順が最大の鋼材を『搬送対象の鋼材(From)』とする。この場合の『搬送対象の鋼材』の『搬送先の山(To)』を、新たな最終山の最下段(最終置場)および仮置場の何れにするかを、以下の(ウ)に示す方法で判断する。 (B) If there is no steel material that can be loaded in the order of delivery in the final pile under construction, the steel material with the maximum delivery order among the steel materials at the top of the initial mountain being disassembled (the remaining mountain of the initial mountain) Target steel (From) ”. In this case, the method shown in (c) below is used to indicate whether the “destination mountain (To)” of the “steel to be transported” is the lowest level (final storage site) or temporary storage site of the new final mountain. Judge with.

(ウ) [構築中の最終山の数<ceil(n/hmax)であり、且つ、『搬送対象の鋼材』の払出順>hmax]である場合、または、[『搬送対象の鋼材』の払出順=最大払出順]である場合、新たに最終山を設け、その最終山の最下段に『搬送対象の鋼材』を置く。一方、これ以外の場合には、仮置場に『搬送対象の鋼材』をおく。『搬送対象の鋼材』を仮置場に置く場合には、以下の(エ)に示す方法で、どの仮山に山積みするかを判断する。尚、ceil(*)は、*の小数点以下を切り上げ整数とする関数である。また、ここでのnは、最終山の作成対象の鋼材の総数である。 (C) When [the number of final piles under construction <ceil (n / h max ) and the order of payout of “steel to be transported”> h max ] or [“steel to be transported” In the case of “the order of payout = the maximum payout order”, a new final pile is provided, and “steel material to be conveyed” is placed at the bottom of the final pile. On the other hand, in other cases, “steel material to be transported” is placed in the temporary storage area. When placing “steel to be transported” in a temporary storage site, it is determined which temporary mountain is to be piled up by the method shown in (d) below. Note that ceil (*) is a function that rounds up the decimal point of * to an integer. Here, n is the total number of steel materials for which the final mountain is to be created.

(エ) 前記(ウ)に示すケースで、仮山に山積みすると判定された場合は、構築中の仮山の中で『搬送対象の鋼材』を、前述した積み制約を満たし且つ払出逆順に積める仮山のうち、最上段の鋼材の払出順が、払出逆順で『搬送対象の鋼材』の払出順に最も近い仮山を『搬送先の山(To)』とする。仮山の中に『搬送対象の鋼材』を山積みすることが出来る山がない場合には、新たに仮山を設け、その最下段に『搬送対象の鋼材』置く。尚、払出逆順とは、払出正順とは逆のことを指し、相対的に下にある鋼材の方が、当該鋼材よりも上にある鋼材よりも早く次工程に払い出されるような積順をいう。 (D) In the case shown in (c) above, if it is determined that the temporary pile will be piled up, the “steel to be transported” will be loaded in the temporary pile under construction, satisfying the above-mentioned stacking constraints and in the reverse order of withdrawal. Among the temporary mountains, the temporary mountain that is the closest in the payout order of the “steel to be transported” in the order of payout of the topmost steel material is defined as the “transport destination mountain (To)”. If there is no mountain in the temporary mountain where “steel material to be transported” can be piled up, a new temporary mountain is provided and “steel material to be transported” is placed at the lowest level. Note that the reverse order of payout refers to the reverse of the normal order of payout, and the order of products is such that the steel material that is relatively below is discharged to the next process earlier than the steel material that is above the steel material. Say.

図14は、本実施形態の手法による最適化計算の結果と、比較例の手法による結果とを表形式で示す図である。図14の計算条件のトライは、鋼材情報を識別するものであり、7通りの鋼材情報について、本実施形態の手法と比較例の手法との比較を行っていることを示す。また、計算条件の山は、初期山の数である。また、計算条件のSLは、最終山の作成対象の鋼材の数であり、また、括弧内の数字は、搬送対象の鋼材の数である。例えば、PN140では、38枚の鋼材のうち26枚を搬送対象の鋼材とし、残りの12枚の鋼材は搬送していない(固定部とする)。比較例(貪欲法)および発明例((個別)最適化)の最終山、仮山、仮置は、それぞれ最終山の数、仮山の数、仮置きの数である。尚、図14のPN173は、図12に示す鋼材情報を用いたものである。従って、図14のPN173の発明例は、図13に示す結果に対応する。
図14に示すように、本実施形態の手法では、比較例の手法に比べ、最終山の数、仮山の数、および仮置きの数を少なくすることができることが分かる。
FIG. 14 is a diagram showing the results of optimization calculation by the method of this embodiment and the results of the method of the comparative example in a table format. The trie of the calculation conditions in FIG. 14 identifies steel material information, and indicates that the method of this embodiment and the method of the comparative example are being compared for seven types of steel material information. Moreover, the peak of calculation conditions is the number of initial peaks. Moreover, SL of calculation conditions is the number of steel materials for which the final mountain is to be created, and the number in parentheses is the number of steel materials to be transported. For example, in PN140, 26 of 38 steel materials are steel materials to be conveyed, and the remaining 12 steel materials are not conveyed (fixed portions). The final mountain, temporary mountain, and temporary placement in the comparative example (greedy method) and the invention example ((individual) optimization) are the number of final mountain, the number of temporary mountain, and the number of temporary placement, respectively. In addition, PN173 of FIG. 14 uses the steel material information shown in FIG. Therefore, the invention example of PN173 in FIG. 14 corresponds to the result shown in FIG.
As shown in FIG. 14, it can be seen that the method of the present embodiment can reduce the number of final peaks, the number of temporary mountains, and the number of temporary placements compared to the method of the comparative example.

<まとめ>
以上のように本実施形態では、初期山の山姿と払出順を所与とする。積み制約を満たす範囲で、最終山の数および初期山単位逆転対Rの数が少なくなるように最終山の山姿を導出する。初期山単位逆転対Rは、初期山における相対的な積み位置の関係が、最終山でも同じ位置関係になる2つの鋼材グループである。次に、このようにして導出された最終山の山姿と初期山の山姿とに基づいて、各鋼材グループの搬送順と、初期山から最終山に至るまでの搬送の過程において仮山に山積みされる鋼材グループ(仮置き対象鋼材グループ)とを導出する。次に、各鋼材グループの搬送順と、仮置き対象鋼材グループに基づいて、頂点彩色問題を解くことにより、仮山の山姿を導出する。従って、最終山の山姿、各鋼材グループの搬送順、仮山の山姿をこの順で、直前の処理の解を入力として求解連鎖を行うことにより、最終山の数、各鋼材グループの搬送回数、および仮山の数を適正にしつつ(少なくしつつ)、初期山では上に位置する鋼材から順に搬送が開始され、最終山では上に位置する鋼材から順に次工程に払い出されるように、最終山を構成することができる。
<Summary>
As described above, in this embodiment, the initial mountain shape and the payout order are given. The mountain shape of the final mountain is derived so that the number of the final mountain and the initial mountain unit reverse pair R are reduced within a range satisfying the stacking constraint. The initial mountain unit reverse pair R is two steel groups in which the relative stacking position relationship in the initial mountain is the same positional relationship in the final mountain. Next, based on the figure of the final mountain derived in this way and the mountain figure of the initial mountain, the transfer order of each steel group and the temporary mountain in the process of conveyance from the initial mountain to the final mountain Deriving the piled steel material group (temporary placement target steel material group). Next, the mountain shape of the temporary mountain is derived by solving the vertex coloring problem based on the conveyance order of each steel material group and the temporary placement target steel material group. Therefore, the number of the final mountains and the transport of each steel group are determined by performing the solution-solving chain with the last mountain top, the transport order of each steel group, and the temporary mountain tops in this order, with the solution of the immediately preceding process as input. While making the number of times and the number of temporary mountains appropriate (less), the conveyance is started in order from the steel material located at the top in the initial mountain, and the steel is located at the top in the final mountain so that it is discharged to the next process in order. The final mountain can be configured.

尚、工程間の置場として、2つの製造工程間の置場を対象とし、金属材として、半製品を対象としてもよいし、工程間の置場として、製造工程と出荷工程の間の置場を対象とし、金属材として、最終製品を対象としてもよい。この際に、複数の金属材をコンテナに収容して輸送、配置する場合には、金属材が収容されたコンテナを1つの金属材として取り扱ってもよい。さらに、工程間の置場としては、金属製造プロセスにおける置場に限定されるものでなく、一般的な工程間の物流、搬送を対象としてもよい。物流分野では内容物に限定されずコンテナの搬送、配置でも適用できる。従って、本発明では、金属材は、最終製品と、半製品と、コンテナとの何れか1つを含むものとする。   In addition, as a place between two manufacturing processes, it may be a place between two manufacturing processes, as a metal material, a semi-finished product, and as a place between processes, a place between a manufacturing process and a shipping process is targeted. The final product may be used as the metal material. At this time, when a plurality of metal materials are accommodated in a container for transportation and arrangement, the container in which the metal material is accommodated may be handled as one metal material. Furthermore, the place between the processes is not limited to the place in the metal manufacturing process, but may be a distribution and transport between general processes. In the physical distribution field, the present invention is not limited to contents, and can be applied to container transportation and arrangement. Therefore, in the present invention, the metal material includes any one of a final product, a semi-finished product, and a container.

また、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
The embodiment of the present invention described above can be realized by a computer executing a program. Further, a computer-readable recording medium in which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present invention. As the recording medium, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
In addition, the embodiments of the present invention described above are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. Is. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

<請求項との関係>
以下に、請求項と実施形態との関係の一例を示す。尚、請求項の記載が実施形態の記載に限定されないことは、前述した通りである。
[請求項1]
取得手段(工程)は、例えば、鋼材情報取得部101(ステップS201)を用いることにより実現される。
金属材情報は、例えば、鋼材情報により実現される。
初期山特定情報は、例えば、各鋼材グループ初期山の山姿を特定する情報により実現される。
初期山の識別情報は、例えば、初期山IDを用いることにより実現される。
当該初期山を構成する前記金属材と、当該金属材の当該初期山における積順は、例えば、初期山IDで識別される初期山の各積段に位置する鋼材グループIDを用いることにより実現される。
金属材サイズ情報は、例えば、鋼材グループ情報(最大幅と、最小幅と、最大長と、最小長)を用いることにより実現される。
払出順情報は、例えば、鋼材グループ情報(払出順)を用いることにより実現される。
最終山導出手段(工程)は、例えば、最終山導出部102(ステップS202)を用いることにより実現される。
搬送順導出手段(工程)は、例えば、搬送順導出部103(ステップS203)を用いることにより実現される。仮置き対象金属材は、例えば、仮置き対象鋼材グループを用いることにより実現される。
仮山導出手段(工程)は、例えば、仮山導出部104(ステップS204)を用いることにより実現される。
[請求項2]
積み制約は、幅条件、長さ条件、および高さ制約を用いることにより実現される。
初期山単位逆転対は、例えば、初期山単位逆転対R(初期山の山姿のみから逆転対となる鋼材グループの対)を用いることにより実現される。
[請求項3]
実現可能山抽出手段は、例えば、実現可能山抽出部301を用いることにより実現される。
第1の制約式設定手段と第1の目的関数設定手段は、例えば、制約式・目的関数設定部302を用いることにより実現される。
第1の最適化計算手段は、例えば、最適化計算部303を用いることにより実現される。
[請求項4]
第2の制約式設定手段と第2の目的関数設定手段は、例えば、制約式・目的関数設定部501を用いることにより実現される。第2の制約式設定手段により設定される仮置き判定制約式は、例えば、(8)式を用いることにより実現される。第2の目的関数設定手段により設定される第2の目的関数は、例えば、(9)式を用いることにより実現される。
第2の最適化計算手段は、例えば、最適化計算部502を用いることにより実現される。
[請求項5]
導出手段は、例えば、後処理部503を用いることにより実現される。
仮置き材初期搬送順規定制約式は、例えば、(10)式を用いることにより実現される。
[請求項6]
仮置き発生制約式は、例えば、(9−2)式を用いることにより実現される。
[請求項7]
初期山初期搬送順規定制約式は、例えば、(11)式を用いることにより実現される。
[請求項8、9]
第3の制約式設定手段と第3の目的関数設定手段は、例えば、制約式・目的関数設定部1001を用いることにより実現される。
山割当制約式は、例えば、(17)式を用いることにより実現される。
同一山割当不可制約式は、例えば、(18)式を用いることにより実現される。
高さ制約式は、例えば、(19)式を用いることにより実現される。
第3の目的関数設定手段により設定される第3の目的関数は、例えば、(22)式を用いることにより実現される。
第3の最適化計算手段は、例えば、最適化計算部1002を用いることにより実現される。
<Relationship with Claims>
Below, an example of the relationship between a claim and embodiment is shown. In addition, as described above, the description of the claims is not limited to the description of the embodiment.
[Claim 1]
An acquisition means (process) is implement | achieved by using the steel material information acquisition part 101 (step S201), for example.
The metal material information is realized by, for example, steel material information.
The initial mountain specifying information is realized by, for example, information for specifying the mountain shape of each steel group initial mountain.
The identification information of the initial mountain is realized, for example, by using the initial mountain ID.
The stacking order of the metal material constituting the initial mountain and the initial peak of the metal material is realized, for example, by using a steel material group ID positioned at each product stage of the initial mountain identified by the initial mountain ID. The
The metal material size information is realized by using, for example, steel material group information (maximum width, minimum width, maximum length, and minimum length).
The payout order information is realized, for example, by using steel material group information (payout order).
The final mountain deriving means (process) is realized by using, for example, the final mountain deriving unit 102 (step S202).
The transport order deriving means (process) is realized by using, for example, the transport order deriving unit 103 (step S203). The temporary placement target metal material is realized, for example, by using a temporary placement target steel material group.
The temporary mountain deriving means (process) is realized by using, for example, the temporary mountain deriving unit 104 (step S204).
[Claim 2]
Stack constraints are realized by using width, length, and height constraints.
The initial mountain unit reverse pair is realized, for example, by using an initial mountain unit reverse pair R (a pair of steel material groups that become a reverse pair only from the mountain shape of the initial mountain).
[Claim 3]
The realizable mountain extracting means is realized by using the realizable mountain extracting unit 301, for example.
The first constraint equation setting unit and the first objective function setting unit are realized by using a constraint equation / objective function setting unit 302, for example.
The first optimization calculation means is realized by using the optimization calculation unit 303, for example.
[Claim 4]
The second constraint equation setting unit and the second objective function setting unit are realized by using, for example, a constraint equation / objective function setting unit 501. The temporary placement determination constraint equation set by the second constraint equation setting unit is realized by using, for example, equation (8). The second objective function set by the second objective function setting means is realized, for example, by using equation (9).
The second optimization calculation unit is realized by using the optimization calculation unit 502, for example.
[Claim 5]
The derivation means is realized by using the post-processing unit 503, for example.
The temporary storage material initial conveyance order regulation constraint formula is realized by using, for example, formula (10).
[Claim 6]
The temporary placement generation constraint expression is realized by using, for example, Expression (9-2).
[Claim 7]
The initial mountain initial conveyance order regulation constraint expression is realized by using, for example, Expression (11).
[Claims 8 and 9]
The third constraint equation setting unit and the third objective function setting unit are realized by using, for example, a constraint equation / objective function setting unit 1001.
The mountain allocation constraint equation is realized by using, for example, equation (17).
The same mountain assignment impossible constraint formula is realized by using, for example, formula (18).
The height constraint equation is realized by using, for example, the equation (19).
The third objective function set by the third objective function setting means is realized by using, for example, equation (22).
The third optimization calculation unit is realized by using, for example, the optimization calculation unit 1002.

100:ヤード管理装置、101:鋼材情報取得部、102:最終山導出部、103:搬送順導出部、104:仮山導出部、105:出力部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Yard management apparatus, 101: Steel material information acquisition part, 102: Final mountain derivation part, 103: Conveyance order derivation part, 104: Temporary mountain derivation part, 105: Output part

Claims (14)

工程間の置場として、金属材を配置するヤードに山積みされる金属材からなる初期山の当該金属材を、搬送機器により搬送して、当該ヤードの後工程への払出順に従った積順で山積みされる金属材からなる最終山を作成するためのヤード管理装置であって、
前記初期山の識別情報と当該初期山を構成する前記金属材の識別情報と当該金属材の当該初期山における積順とを含む初期山特定情報と、前記金属材の大きさに関する金属材サイズ情報と前記金属材の前記後工程への払出順を含む払出順情報とを含む金属材情報を取得する取得手段と、
前記初期山特定情報と、前記金属材サイズ情報と、前記払出順情報とに基づいて、前記最終山を構成する前記金属材と、当該金属材の当該最終山における積順とを含む最終山の山姿を、複数の前記最終山のそれぞれについて決定する最終山導出手段と、
前記初期山特定情報と、前記最終山導出手段により導出された前記最終山の山姿についての情報である最終山特定情報とに基づいて、前記初期山から前記最終山に至るまでの前記金属材の搬送順と、前記最終山への搬送の前に前記ヤードの仮置場に仮山として仮置きすることが必要な前記金属材である仮置き対象金属材とを決定する搬送順導出手段と、
前記搬送順導出手段により導出された前記搬送順および前記仮置き対象金属材と、前記金属材サイズ情報とに基づいて、前記仮山を構成する前記仮置き対象金属材と、当該仮置き対象金属材の当該仮山における積順とを含む仮山の山姿を決定する仮山導出手段と、を有し、
前記仮山導出手段は、前記仮置き対象金属材が頂点に対応し、同一の前記仮山に山積みできない2つの仮置き対象金属材に対応する2つの頂点の間に枝を張った単純無向グラフにおける頂点に彩色する色の数を最小にする頂点彩色問題を解くことにより、前記仮山の山姿を決定することを特徴とするヤード管理装置。
As a place between processes, the metal material of the initial mountain made of metal material piled up in the yard where the metal material is placed is transported by a transporting device, and stacked in the stacking order according to the delivery order to the subsequent process of the yard. A yard management device for creating a final mountain made of metal material,
Initial mountain identification information including the identification information of the initial mountain, the identification information of the metal material constituting the initial mountain, and the stacking order of the metal material in the initial mountain, and the metal material size information regarding the size of the metal material And obtaining means for obtaining metal material information including the dispensing order information including the dispensing order to the subsequent process of the metal material,
Based on the initial mountain specifying information, the metal material size information, and the payout order information, the metal material constituting the final mountain and the stacking order of the metal material in the final mountain A final mountain deriving means for determining a mountain figure for each of the plurality of final mountains;
The metal material from the initial mountain to the final mountain based on the initial mountain specific information and final mountain specific information which is information about the mountain shape of the final mountain derived by the final mountain deriving means. A transport order deriving means for determining a temporary placement target metal material that is the metal material that needs to be temporarily placed as a temporary mountain in the temporary storage area of the yard before the transport to the final mountain,
Based on the transport order and the temporary placement target metal material derived by the transport order deriving means, and the metal material size information, the temporary placement target metal material constituting the temporary mountain, and the temporary placement target metal A temporary mountain deriving means for determining the mountain shape of the temporary mountain including the order of the materials in the temporary mountain,
The temporary mountain derivation means has a simple undirected structure in which the temporary placement target metal material corresponds to a vertex and a branch is stretched between two vertexes corresponding to two temporary placement target metal materials that cannot be stacked on the same temporary mountain. A yard management device characterized by determining a mountain shape of the temporary mountain by solving a vertex coloring problem that minimizes the number of colors to be colored at a vertex in a graph.
前記最終山導出手段は、前記最終山に前記金属材を山積みする際に課せられる制約である積み制約と、前記仮置きの回数と前記最終山の高さとを含む評価値とに基づく数理計画法による最適化計算を行うことにより、前記最終山の山姿を決定し、
前記仮置きの回数は、初期山単位逆転対の数であり、
前記初期山単位逆転対は、前記初期山における積み位置の上下関係が、前記最終山でも同じ上下関係である2つの前記金属材であることを特徴とする請求項1に記載のヤード管理装置。
The final mountain derivation means is a mathematical programming method based on a stacking constraint which is a constraint imposed when the metal material is stacked on the final mountain, and an evaluation value including the number of temporary placements and the height of the final mountain. Determine the final mountain shape by performing optimization calculation with
The number of temporary placements is the number of initial mountain unit reverse pairs,
2. The yard management device according to claim 1, wherein the initial mountain unit reverse pair is the two metal materials having the same vertical relationship in the final mountain as to the stacking position in the initial mountain.
前記最終山導出手段は、前記積み制約を満たすように積まれる実現可能山を最適解として採用するか否かを定める実現可能山採用有無変数を決定変数とし、
前記金属材情報に基づいて、前記実現可能山の組み合わせを抽出する実現可能山抽出手段と、
何れの前記金属材も、複数の前記実現可能山に重複して配置されてはならず、且つ、何れかの前記実現可能山に配置されなければならないことを、前記実現可能山採用有無変数を用いて表す制約式を、前記実現可能山抽出手段により抽出された前記実現可能山に基づいて設定する第1の制約式設定手段と、
前記最適解として採用する前記実現可能山についての前記評価値が最良になることを目的とする目的関数であって、前記実現可能山採用有無変数と前記評価値とを用いて表される第1の目的関数を、前記実現可能山抽出手段により抽出された前記実現可能山に基づいて設定する第1の目的関数設定手段と、
前記第1の制約式設定手段により設定された前記制約式を満足する範囲で、前記第1の目的関数設定手段により設定された前記第1の目的関数の値が最小または最大になるときの前記実現可能山採用有無変数の値を最適解として導出することを、数理計画法による最適化計算を行うことにより実行する第1の最適化計算手段とを更に有することを特徴とする請求項2に記載のヤード管理装置。
The final mountain derivation means uses a realizable mountain adoption variable to determine whether or not to adopt a realizable mountain that is stacked to satisfy the stacking constraint as an optimal solution,
Based on the metal material information, a feasible mountain extraction means for extracting the combination of the realizable mountains,
The fact that any of the metal materials must not be overlapped on a plurality of the realizable mountains and must be arranged on any of the realizable mountains, First constraint equation setting means for setting a constraint equation to be expressed based on the realizable mountain extracted by the realizable mountain extracting device;
An objective function for the purpose of optimizing the evaluation value for the realizable mountain to be adopted as the optimal solution, the first function expressed using the realizable mountain adoption variable and the evaluation value. First objective function setting means for setting the objective function based on the realizable mountain extracted by the realizable mountain extracting means,
The value when the value of the first objective function set by the first objective function setting means is minimum or maximum within a range satisfying the constraint expression set by the first constraint expression setting means. 3. The method according to claim 2, further comprising first optimization calculation means for performing the optimization calculation by mathematical programming to derive the value of the feasible mountain adoption presence / absence variable as an optimal solution. The yard management device described.
前記搬送順導出手段は、任意の2つの前記金属材についての、前記初期山からの搬送である初期搬送の相対的な順序を定める二項変数である初期搬送順変数と、前記金属材の前記初期山からの初期搬送が前記ヤードの仮置場への搬送であるか否かを定める変数である仮置き発生有無変数とを決定変数とし、
同一の前記最終山において、下にある金属材よりも上にある金属材を先に初期搬送する場合には、当該先に初期搬送する金属材は、前記最終山への搬送の前に前記仮置場に仮置きすることが必要になることを、前記初期搬送順変数および前記仮置き発生有無変数を用いて表す仮置き判定制約式を含む制約式を、前記金属材情報と前記最終山特定情報とに基づいて設定する第2の制約式設定手段と、
前記仮置きが発生する前記金属材の数が最小になることを目的とする目的関数であって、前記仮置き発生有無変数を用いて表される第2の目的関数を、前記金属材情報に基づいて設定する第2の目的関数設定手段と、
前記第2の制約式設定手段により設定された前記制約式を満足する範囲で前記第2の目的関数設定手段により設定された前記第2の目的関数の値が最小または最大になるときの前記初期搬送順変数および前記仮置き発生有無変数の値を最適解として導出することを、数理計画法による最適化計算を行うことにより実行する第2の最適化計算手段とを更に有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のヤード管理装置。
The transport order deriving means is an initial transport order variable that is a binomial variable that defines a relative order of initial transport that is transport from the initial mountain for any two of the metal materials, and the metal material A temporary variable occurrence presence / absence variable, which is a variable that determines whether initial conveyance from the initial mountain is conveyance to the temporary storage area of the yard, is a decision variable,
In the same final mountain, when the metal material that is above the metal material below is initially conveyed first, the metal material that is initially conveyed first is transferred to the temporary mountain before the conveyance to the final mountain. The metal material information and the final mountain specifying information include a constraint expression including a temporary placement determination constraint expression that indicates that it is necessary to temporarily place it in a storage area using the initial transfer order variable and the temporary placement occurrence variable. Second constraint equation setting means for setting based on
A second objective function, which is an objective function for minimizing the number of the metal materials in which the temporary placement occurs and is expressed using the temporary placement occurrence variable, is included in the metal material information. Second objective function setting means for setting based on;
The initial value when the value of the second objective function set by the second objective function setting means is minimized or maximized within a range satisfying the constraint expression set by the second constraint expression setting means And a second optimization calculation means for performing the optimization calculation by mathematical programming to derive the values of the transport order variable and the temporary placement occurrence variable as an optimal solution. The yard management device according to any one of claims 1 to 3.
前記第2の最適化計算手段により導出された前記仮置き発生有無変数に基づいて定められる、前記仮置きが発生する前記金属材に対し、当該金属材の識別情報に加えて、当該金属材の識別情報とは別の識別情報を与えて、当該金属材の前記仮置場から前記最終山への最終搬送を、当該別の識別情報を与えられた仮想的な金属材の初期搬送とみなすことと、
前記最終山における前記仮置きが発生する前記金属材の積位置における当該金属材の識別情報を、当該金属材に対して与えた前記別の識別情報に変更することと、
前記第2の最適化計算手段により導出された前記初期搬送順変数に基づいて定められる、前記金属材の前記初期山からの初期搬送順に従って山積みされる1つの山と、前記仮置きが発生する金属材を上段に配置し、当該仮置きが発生する金属材の最終搬送に対応する仮想的な金属材を下段に配置したそれぞれ積段数2段の仮想的な山と、を前記初期山と見なすことと、
前記仮想的な金属材を含む任意の2つの前記金属材の前記初期山または前記仮置場からの初期搬送の相対的な順序を定める二項変数として前記初期搬送順変数を設定することと、
前記仮置きが発生する前記金属材の前記初期山からの初期搬送の順序が、当該金属材の前記仮置場からの初期搬送の順序よりも先になることを、前記設定した初期搬送順変数を用いて表した式である仮置き材初期搬送順規定制約式を、前記第2の制約式設定手段により設定される前記制約式に加えて更に設定することと、
前記第2の目的関数を設定することを行ったうえで、
前記制約式を満足する範囲で前記第2の目的関数の値が最小または最大になるときの前記設定した初期搬送順変数を導出し、当該導出した初期搬送順変数に基づいて、前記金属材のそれぞれの、前記初期山から前記最終山に至るまでの搬送の順序を導出する導出手段を更に有することを特徴とする請求項4に記載のヤード管理装置。
In addition to the identification information of the metal material, the metal material in which the temporary placement occurs is determined based on the temporary placement occurrence presence / absence variable derived by the second optimization calculation unit. Given identification information different from the identification information, the final transport of the metal material from the temporary storage site to the final mountain is regarded as the initial transport of the virtual metal material given the other identification information. ,
Changing the identification information of the metal material at the stack position of the metal material where the temporary placement in the final mountain occurs to the other identification information given to the metal material;
One pile piled according to the initial conveyance order from the initial pile of the metal material, which is determined based on the initial conveyance order variable derived by the second optimization calculation means, and the temporary placement occur. A virtual mountain having two metal stages, each having a metal material arranged in the upper stage and a virtual metal material corresponding to the final conveyance of the metal material in which the temporary placement occurs, is regarded as the initial mountain. And
Setting the initial transport sequence variable as a binary variable that defines the relative order of the initial transport from the initial mountain or the temporary storage of any two of the metal materials including the virtual metal material;
The initial transport order variable that has been set is that the order of initial transport of the metal material from which the temporary placement occurs from the initial mountain is ahead of the order of initial transport of the metal material from the temporary storage site. In addition to the constraint equation set by the second constraint equation setting means, the temporary storage material initial conveyance order regulation constraint equation that is expressed using
After setting the second objective function,
Deriving the set initial transport forward variable when the value of the second objective function is minimum or maximum within a range satisfying the constraint equation, and based on the derived initial transport forward variable, 5. The yard management apparatus according to claim 4, further comprising derivation means for deriving the order of conveyance from the initial mountain to the final mountain.
前記導出手段は、前記第2の目的関数を設定することに代えて、前記仮置きが発生する前記金属材の数が0(ゼロ)であることを前記仮置き発生有無変数を用いて表した式である仮置き発生制約式を前記制約式に更に加えて設定し、
前記制約式を満足する範囲で前記第2の目的関数の値が最小または最大になるときの前記設定した初期搬送順変数を導出することに代えて、前記制約式を満足するときの前記設定した初期搬送順変数を導出することを特徴とする請求項5に記載のヤード管理装置。
Instead of setting the second objective function, the derivation means uses the temporary placement occurrence variable to indicate that the number of the metal materials on which the temporary placement occurs is 0 (zero). A temporary placement occurrence constraint equation, which is an equation, is set in addition to the constraint equation;
Instead of deriving the set initial transport forward variable when the value of the second objective function is minimum or maximum within the range satisfying the constraint equation, the set value when satisfying the constraint equation is set. The yard management device according to claim 5, wherein an initial conveyance order variable is derived.
前記第2の制約式設定手段により設定される前記制約式は、前記初期山を構成する前記金属材のうち、当該初期山の最下段からの積順が前記最終山の何れかの最下段からの積順と一致する部分よりも上に存在する前記金属材の当該初期山からの初期搬送の順序が、当該初期山に、当該初期山とは別の前記初期山または前記仮置場から搬送される前記金属材の当該初期山への初期搬送の順序よりも先であることを、前記初期搬送順変数を用いて表した式である初期山初期搬送順規定制約式を更に有することを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載のヤード管理装置。   The constraint formula set by the second constraint formula setting means is that the product order from the lowest level of the initial peak is from the lowest level of any of the final peaks among the metal materials constituting the initial peak. The order of the initial transportation from the initial mountain of the metal material present above the portion that coincides with the stacking order of the initial material is transported to the initial mountain from the initial mountain or the temporary storage site different from the initial mountain. It further has an initial mountain initial transfer order regulation constraint equation that is an expression that represents the order of the initial transfer of the metal material to the initial mountain using the initial transfer sequence variable. The yard management device according to any one of claims 4 to 6. 同一の前記仮山に山積みできない2つの仮置き対象金属材は、前記最終山に前記金属材を山積みする際に課せられる制約である積み制約を満たさない2つの前記仮置き対象金属材と、先入れ後出しの関係を満たさない2つの前記仮置き対象金属材であり、
前記先入れ後出しの関係は、前記2つの仮置き対象金属材のうち、前記初期山から前記仮置場に搬送されるタイミングが早い一方の仮置き対象金属材の、前記仮置場から前記最終山へ搬送されるタイミングが、他方の仮置き対象金属材の、前記仮置場から前記最終山へ搬送されるタイミングよりも遅い関係であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載のヤード管理装置。
The two temporary placement target metal materials that cannot be stacked on the same temporary pile include the two temporary placement target metal materials that do not satisfy the stacking constraint that is imposed when the metal material is stacked on the final pile. The two metal objects to be temporarily placed that do not satisfy the relationship of putting out and putting out;
The first-to-last-out relationship is that, of the two temporary placement target metal materials, one of the temporary placement target metal materials whose timing to be transported from the initial pile to the temporary placement site is early, from the temporary placement site to the final pile. The timing of being transported to the second temporary placement target metal material is in a relationship that is later than the timing of transporting from the temporary storage site to the final mountain, according to any one of claims 1 to 7. The yard management device described.
前記仮山導出手段は、前記仮置き対象金属材をどの前記仮山に割り当てるか否か定める仮山割り当て変数と、前記仮山のそれぞれについて当該仮山に割り当てられた前記仮置き対象金属材が存在するか否かを定める仮山有無変数とを決定変数とし、
全ての前記仮置き対象金属材は、何れかの前記仮山に必ず1回のみ割り当てられなければならないことを定める制約式であって、前記仮山割り当て変数を用いて表される山割当制約式と、同一の前記仮山に山積みできない2つの仮置き対象金属材を定める制約式であって、前記仮山割り当て変数および前記仮山有無変数を用いて表される制約式である同一山割当不可制約式と、前記仮山の高さが上限値以下であることを定める制約式であって、前記仮山割り当て変数および前記仮山有無変数を用いて表される制約式である山高さ制約式とを含む制約式を、前記搬送順導出手段により導出された前記仮置き対象金属材および当該仮置き対象金属材の搬送順に基づいて設定する第3の制約式設定手段と、
前記仮山の数を最小にすることを目的とする目的関数であって、前記仮山有無変数を用いて表される目的関数を設定する第3の目的関数を設定する第3の目的関数設定手段と、
前記第3の制約式設定手段により設定された前記制約式を満足する範囲で前記第3の目的関数設定手段により設定された前記目的関数の値が最小または最大になるときの前記仮山割り当て変数および前記仮山有無変数の値を最適解として導出することを、数理計画法による最適化計算を行うことにより実行する第3の最適化計算手段とを更に有することを特徴とする請求項8に記載のヤード管理装置。
The temporary mountain derivation means includes a temporary mountain allocation variable that determines whether or not the temporary storage target metal material is allocated to the temporary mountain, and the temporary storage target metal material allocated to the temporary mountain for each of the temporary mountains. The tentative mountain presence / absence variable that determines whether or not there is a decision variable,
All of the temporary placement target metal materials are constraint equations that stipulate that any one of the temporary mountains must be allocated only once, and are mountain allocation constraint equations expressed using the temporary mountain allocation variable And a constraint expression for determining two temporary placement target metal materials that cannot be stacked on the same tentative mountain, and is a constraint expression expressed by using the tentative mountain allocation variable and the tentative mountain existence variable. A constraint formula and a constraint formula that determines that the height of the tentative mountain is less than or equal to an upper limit value, and is a constraint formula that is expressed using the tentative mountain allocation variable and the tentative mountain existence variable. A third constraint equation setting unit that sets a constraint equation including: the temporary placement target metal material derived by the transport order deriving unit and the transport sequence of the temporary placement target metal material;
Third objective function setting for setting a third objective function for setting an objective function expressed using the temporary mountain existence variable, which is an objective function for minimizing the number of temporary mountains. Means,
The temporary mountain allocation variable when the value of the objective function set by the third objective function setting means is minimum or maximum within a range satisfying the constraint expression set by the third constraint expression setting means And deriving the value of the temporary mountain presence / absence variable as an optimal solution further by third optimization calculation means for performing optimization calculation by mathematical programming. The yard management device described.
前記初期山は、既着山と仮想山とを含み、
前記既着山は、前記ヤードにおいて山積みされている山であり、
前記仮想山は、前記ヤードに到着していない金属材であって、前記最終山の作成の対象となる金属材を、前記ヤードへの到着順が早いものほど上になるように山積みしたと仮定した場合の1つの山であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のヤード管理装置。
The initial mountain includes an existing mountain and a virtual mountain,
The existing mountain is a mountain piled up in the yard,
It is assumed that the virtual mountain is a metal material that has not arrived at the yard, and the metal materials for which the final mountain is to be created are piled so that the arrival order at the yard is earlier The yard management device according to any one of claims 1 to 9, wherein the yard management device is a single mountain in a case where the yard management is performed.
前記最終山の山姿、前記初期山から前記最終山に至るまでの前記金属材の搬送順、前記仮置き対象金属材、および前記仮山の山姿を、複数の金属材からなる金属材のグループの単位で決定することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載のヤード管理装置。   The final figure of the final mountain, the order of conveyance of the metal material from the initial mountain to the final mountain, the metal material to be temporarily placed, and the mountain figure of the temporary mountain are made of a plurality of metal materials. The yard management device according to claim 1, wherein the yard management device is determined in units of groups. 前記ヤードは、鉄鋼製造プロセスにおける製鋼工程と圧延工程との間の置場であり、
前記金属材は、鋼材であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載のヤード管理装置。
The yard is a place between a steel making process and a rolling process in a steel manufacturing process,
The yard management device according to claim 1, wherein the metal material is a steel material.
工程間の置場として、金属材を配置するヤードに山積みされる金属材からなる初期山の当該金属材を、搬送機器により搬送して、当該ヤードの後工程への払出順に従った積順で山積みされる金属材からなる最終山を作成するためのヤード管理方法であって、
前記初期山の識別情報と当該初期山を構成する前記金属材の識別情報と当該金属材の当該初期山における積順とを含む初期山特定情報と、前記金属材の大きさに関する金属材サイズ情報と前記金属材の前記後工程への払出順を含む払出順情報とを含む金属材情報を取得する取得工程と、
前記初期山特定情報と、前記金属材サイズ情報と、前記払出順情報とに基づいて、前記最終山を構成する前記金属材と、当該金属材の当該最終山における積順とを含む最終山の山姿を、複数の前記最終山のそれぞれについて決定する最終山導出工程と、
前記初期山特定情報と、前記最終山導出工程により導出された前記最終山の山姿についての情報である最終山特定情報とに基づいて、前記初期山から前記最終山に至るまでの前記金属材の搬送順と、前記最終山への搬送の前に前記ヤードの仮置場に仮山として仮置きすることが必要な前記金属材である仮置き対象金属材とを決定する搬送順導出工程と、
前記搬送順導出工程により導出された前記搬送順および前記仮置き対象金属材と、前記金属材サイズ情報とに基づいて、前記仮山を構成する前記仮置き対象金属材と、当該仮置き対象金属材の当該仮山における積順とを含む仮山の山姿を決定する仮山導出工程と、を有し、
前記仮山導出工程は、前記仮置き対象金属材が頂点に対応し、同一の前記仮山に山積みできない2つの仮置き対象金属材に対応する2つの頂点の間に枝を張った単純無向グラフにおける頂点に彩色する色の数を最小にする頂点彩色問題を解くことにより、前記仮山の山姿を決定することを特徴とするヤード管理方法。
As a place between processes, the metal material of the initial mountain made of metal material piled up in the yard where the metal material is placed is transported by a transporting device, and stacked in the stacking order according to the delivery order to the subsequent process of the yard. A yard management method for creating a final mountain made of metal material,
Initial mountain identification information including the identification information of the initial mountain, the identification information of the metal material constituting the initial mountain, and the stacking order of the metal material in the initial mountain, and the metal material size information regarding the size of the metal material And obtaining the metal material information including the dispensing order information including the dispensing order to the subsequent process of the metal material,
Based on the initial mountain specifying information, the metal material size information, and the payout order information, the metal material constituting the final mountain and the stacking order of the metal material in the final mountain A final mountain derivation step for determining a mountain figure for each of the plurality of final mountains;
The metal material from the initial mountain to the final mountain based on the initial mountain specific information and final mountain specific information that is information about the mountain shape of the final mountain derived in the final mountain deriving step. A transport order deriving step of determining a temporary placement target metal material that is the metal material that needs to be temporarily placed as a temporary mountain in the temporary storage area of the yard before the transport to the final mountain,
Based on the transport order and the temporary placement target metal material derived in the transport order deriving step, and the metal material size information, the temporary placement target metal material constituting the temporary mountain, and the temporary placement target metal A temporary mountain derivation step for determining a mountain shape of the temporary mountain including a stacking order of the material in the temporary mountain,
In the temporary mountain derivation step, the temporary placement target metal material corresponds to a vertex, and a simple undirected structure in which a branch is stretched between two vertexes corresponding to two temporary placement target metal materials that cannot be stacked on the same temporary mountain. A yard management method comprising: determining a mountain shape of the temporary mountain by solving a vertex coloring problem that minimizes the number of colors to be colored at vertices in a graph.
請求項1〜12のいずれか1項に記載のヤード管理装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。   A program that causes a computer to function as each unit of the yard management device according to any one of claims 1 to 12.
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