JP2020107277A - Plan creation device, plan creation method, and program - Google Patents

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Abstract

To enable planning for producing or processing products in units of lots in a short time without greatly deteriorating the accuracy of planning results.SOLUTION: A cast organization device 100 derives a duality solution (an optimum solution of a duality variable λi) as an optimum solution of a duality problem DLP when a linear alleviation problem LP linearly alleviating an aggregate division problem MP is a main subject. Then, the cast organization device 100 uses the duality solution to derive an optimum solution of a string generator problem SP. Specifically, within a range where a new executable lot (a) satisfies restriction conditions for establishment as a lot (=cast), the cast organization device 100 derives, as an optimum solution of the new executable lot (a), the new executable lot (a) when a value obtained by subtracting a duality cost (=Σiincluded in NIλi×ai) for the new executable lot (a) from a cost (c) of the new executable lot (a) becomes minimum.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、計画作成装置、計画作成方法、及びプログラムに関し、特に、ロットに複数の製品を纏めてロット単位で複数の製品を生産又は処理するために用いて好適なものである。 The present invention relates to a plan creating apparatus, a plan creating method, and a program, and is particularly suitable for use in collecting a plurality of products in a lot and producing or processing a plurality of products in a lot unit.

製造業において製品の生産計画を立案する場合には、複数の製品を適切な規模で適切な数のロットに纏めてロット単位で製造するように生産計画を立案することが多い。
ここで、複数の製品をロットに纏めて製造する場合の一例として、製鋼工場で連続鋳造を行う場合について説明する。
When making a production plan of a product in the manufacturing industry, it is often the case that a production plan is made so that a plurality of products are put together in an appropriate number and in an appropriate number of lots and manufactured in lot units.
Here, as an example in which a plurality of products are collectively manufactured in a lot, a case where continuous casting is performed in a steelmaking factory will be described.

製鋼工場では、高炉から供給された溶銑を転炉に装入して、酸素を吹き付けることで溶銑中の炭素を取り除き溶鋼を製造する。これを一次精錬と呼ぶ。次に、溶鋼は取鍋と呼ばれる容器に注入され二次精錬工程へ搬送される。この取鍋一杯分の溶鋼をチャージと呼ぶ。二次精錬工程として例えばRH(Ruhrstahl Heraeus)工程があり、真空管中に溶鋼を循環させることで溶鋼中の不純なガスを真空中に除去して溶鋼の成分を調整する。二次精錬工程が終了すると、取鍋は連続鋳造機へと搬送される。連続鋳造機では、取鍋から鋳型へ溶鋼を注入すると同時に冷却することで半製品である鋳片を製造する。連続鋳造機では、複数のチャージを連続して鋳造することが可能であり、連続して鋳造する複数のチャージのまとまりをキャストと呼ぶ。また、複数のチャージの溶鋼を連続して鋳造することを連々鋳と呼ぶ。この連々鋳の回数を多くし過ぎると、連続鋳造機の構成部材(タンディッシュや鋳型の耐火物、浸漬ノズルなど)の溶損が生じるため、品種などで異なる溶損具合に応じて連々鋳を実施するチャージ数を適切に定めなければならない。 In a steelmaking plant, molten iron supplied from a blast furnace is charged into a converter and carbon is removed from the molten iron by blowing oxygen to produce molten steel. This is called primary refining. Next, the molten steel is poured into a container called a ladle and conveyed to the secondary refining process. This molten steel for one ladle is called a charge. As a secondary refining process, for example, there is a RH (Ruhrstahl Heraeus) process. By circulating molten steel in a vacuum tube, impure gas in the molten steel is removed in vacuum to adjust the composition of the molten steel. When the secondary refining process is completed, the ladle is transported to the continuous casting machine. In a continuous casting machine, molten steel is poured from a ladle into a mold and cooled at the same time to produce a semi-finished slab. In a continuous casting machine, it is possible to continuously cast a plurality of charges, and a group of a plurality of charges cast continuously is called a cast. Further, continuous casting of molten steel having a plurality of charges is called continuous casting. If the number of consecutive castings is increased too much, the components of the continuous casting machine (such as the tundish and the refractory of the mold, the immersion nozzle, etc.) will be melted. The number of charges to be implemented must be set appropriately.

連続鋳造機において製造された鋳片はスラブと呼ばれ、圧延工程へ搬送される。圧延工程においてスラブは加熱炉によって再加熱され高温の状態で圧延機によって数ミリ単位の薄さまで圧延されコイル状に巻き取られる。スラブの形状や硬さによって、圧延機で連続して圧延できるスラブ枚数に制限がある。圧延機で連続して圧延されるスラブのまとまりをチャンスと呼ぶ。
各スラブには、注文情報から成分、形状、熱延希望日などの情報が付与されていて、製鋼工程及び圧延工程における制約条件を考慮して、キャストやチャンスといったロットが編成される。
The slab produced by the continuous casting machine is called a slab and is conveyed to the rolling process. In the rolling process, the slab is reheated by a heating furnace, rolled at a high temperature by a rolling mill to a thickness of several millimeters, and wound into a coil. Depending on the shape and hardness of the slab, there is a limit to the number of slabs that can be continuously rolled by the rolling mill. A group of slabs that are continuously rolled by a rolling mill is called an opportunity.
Each slab is given information such as composition, shape, desired hot rolling date, etc. from the order information, and lots such as casts and chances are knitted in consideration of constraint conditions in the steel making process and rolling process.

また近年、製鋼工程のロットであるキャストを圧延工程のロットであるチャンスと同じにすることで、リードタイムの短縮化、及び熱ロスの低減化の試みがされている。このような操業を行う場合においては、製鋼工程及び圧延工程における制約条件を同時に満足するキャスト編成(各キャストに含めるスラブ)を決定する必要がある。 Further, in recent years, attempts have been made to shorten the lead time and heat loss by making the cast, which is a lot in the steelmaking process, the same as the chance, which is a lot in the rolling process. In the case of performing such an operation, it is necessary to determine a cast formation (slab included in each cast) that simultaneously satisfies the constraint conditions in the steel making process and the rolling process.

キャスト編成においては、キャスト内に多数のスラブを取り込んで大ロット化することにより、鋳造の連々鋳回数を増加させ、連々鋳の開始及び終了時におけるスラブ不良部の低減や再鋳造開始にかかる準備時間の低減による生産量の増加が期待できる。一方で、成分、形状、及び熱延希望日などの条件によって同一キャスト内に取り込むことが可能なスラブには制限がある。このため、制約条件を満たす範囲において可能な限り大ロットとなるキャスト編成を行うことが求められる。 In the cast knitting, by incorporating a large number of slabs into the cast and making them into a large lot, the number of castings in succession is increased, and preparations for reducing slab defects at the start and end of continuous casting and starting recasting are made. It is expected that the production amount will increase due to the reduction of time. On the other hand, there are restrictions on the slab that can be incorporated into the same cast depending on the conditions such as composition, shape, and desired hot rolling date. For this reason, it is required to perform the cast knitting in which the lot is as large as possible within the range satisfying the constraint condition.

キャスト編成の業務では、一般に、数百又は千といった数のスラブを取り扱うため、スラブの組み合わせ数が多くなる。したがって、計画担当者が全ての制約条件を充足するキャスト編成を行うめには長時間を有する作業となる。
そこで、キャスト編成を自動で行う技術として特許文献1に記載の技術がある。
特許文献1には、各チャージを節点で表現すると共に、抱き合わせて鋳造可能なチャージ間を有向枝で表現したネットワークを作成し、最長のキャストとなるルートを前記ネットワーク上で探索することが開示されている。
In the cast organization work, since the number of slabs such as hundreds or thousands is generally handled, the number of slab combinations increases. Therefore, it takes a long time for the planner to perform the cast formation that satisfies all the constraint conditions.
Therefore, there is a technique described in Patent Document 1 as a technique for automatically performing cast formation.
Patent Document 1 discloses that each charge is represented by a node, a network in which the charges that can be bundled together and cast are represented by a directional branch is created, and the longest cast route is searched on the network. Has been done.

特開2012−11451号公報JP2012-11451A

久保幹雄、田村明久、松井知己編、「応用数理計画ハンドブック」、株式会社朝倉書店、2002年5月、p.133、337、621、634Kubo Mikio, Tamura Akihisa, Matsui Tomoki, "Applied Mathematical Planning Handbook", Asakura Shoten Co., Ltd., May 2002, p.133, 337, 621, 634

しかしながら、特許文献1に記載の技術では、スラブをチャージにまとめる方法に関しての説明がなく、与えられたチャージの情報に基づいてキャスト編成を行うことになる。したがって、チャージが適切に編成されていなければ最適なキャスト編成の結果が得られない虞がある。前述したようにスラブの組み合わせが多いため、特許文献1に記載の技術においてチャージを適切にキャストに含めようとすると、問題規模が大きくなり過ぎ、計算時間が長くなる虞がある。 However, in the technique described in Patent Document 1, there is no description about a method of collecting slabs into a charge, and the cast knitting is performed based on the information of the given charge. Therefore, if the charges are not properly knitted, the optimum cast knitting result may not be obtained. Since there are many combinations of slabs as described above, if the technique described in Patent Document 1 is used to appropriately include the charge in the cast, the problem scale becomes too large and the calculation time may become long.

以上のように従来の技術では、キャスト(ロット)に複数のスラブ(製品)を纏めてキャスト(ロット)単位でスラブ(製品)を鋳造(生産)するための鋳造(生産)計画を立案するに際し、立案結果の精度を大きく落とすことなく立案時間を短縮することが容易でなかった。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、ロット単位で製品を生産又は処理するための計画を、立案結果の精度を大きく落とすことなく短時間で立案できるようにすることを目的とする。
As described above, according to the conventional technology, when a plurality of slabs (products) are collected in a cast (lot) and a slab (product) is cast (produced) in units of cast (lot), a casting (production) plan is prepared. , It was not easy to shorten the planning time without significantly lowering the accuracy of the planning result.
The present invention has been made in view of the above problems, and enables a plan for producing or processing a product in lot units to be planned in a short time without significantly lowering the accuracy of the planning result. The purpose is to

本発明の計画作成装置は、複数の製品を、所定のロット成立制約を満たすようにロットの単位で纏めて、生産又は処理するための計画を作成する問題を集合分割問題とし、該集合分割問題を、列生成法を用いて解くことにより計画を作成する計画作成装置であって、前記複数の製品の情報であって、前記製品の製造条件を含む製品情報を取得する取得手段と、前記製品を、前記ロット成立制約を満たす様に纏めたロットである複数の実現可能ロットのそれぞれについて、該実現可能ロットを解として採用するか否か決定する2値変数を決定変数として、該実現可能ロットに対する前記製品のロット纏めについての評価指標に基づき、前記複数の製品を重複することなく且つ漏れなく含む前記実現可能ロットの最適な組み合わせを求める集合分割問題を原問題とし、前記原問題の最適解を構成する実現可能ロットの候補である候補ロットを生成する列生成子問題の最適解を導出する列生成手段と、前記列生成手段により導出された候補ロットに列追加要件を満足する候補ロットが含まれる場合には、前記列生成手段により生成された前記候補ロットを前記実現可能ロットの集合に追加する列追加手段と、前記列生成手段により導出された候補ロット、及び前記列追加手段により追加された候補ロットを含む前記実現可能ロットの集合に基づいて、前記原問題の最適解として、前記実現可能ロットの組み合わせを導出する最適解導出手段と、を有することを特徴とする。 The plan creation apparatus of the present invention sets a problem of creating a plan for producing or processing a plurality of products in batch units so as to satisfy a predetermined lot formation constraint, and sets the set partition problem. Is a plan creation device that creates a plan by solving a product using a column generation method, and is an information acquisition unit that acquires product information that includes information about the plurality of products and that includes manufacturing conditions of the products; For each of a plurality of feasible lots that are combined so as to satisfy the lot formation constraint, the realizable lot is determined using a binary variable that determines whether or not to adopt the feasible lot as a solution. Based on the evaluation index for lot grouping of the products with respect to, a set division problem for finding an optimal combination of the feasible lots that includes the plurality of products without duplication and without omission is used as an original problem, and an optimal solution of the original problem is obtained. A column generating means for deriving an optimal solution of the column generator problem for generating a candidate lot that is a candidate for a feasible lot that constitutes the candidate lot, and a candidate lot satisfying the column addition requirement for the candidate lot derived by the column generating means are If included, a column adding unit that adds the candidate lot generated by the column generating unit to the set of feasible lots, a candidate lot derived by the column generating unit, and an addition by the column adding unit An optimal solution deriving means for deriving a combination of the feasible lots as an optimum solution of the original problem based on the set of the feasible lots including the selected candidate lots.

本発明の計画作成方法は、複数の製品を、所定のロット成立制約を満たすようにロットの単位で纏めて、生産又は処理するための計画を作成する問題を集合分割問題とし、該集合分割問題を、列生成法を用いて解くことにより計画を作成する計画作成方法であって、前記複数の製品の情報であって、前記製品の製造条件を含む製品情報を取得する取得工程と、前記製品を、前記ロット成立制約を満たす様に纏めたロットである複数の実現可能ロットのそれぞれについて、該実現可能ロットを解として採用するか否か決定する2値変数を決定変数として、該実現可能ロットに対する前記製品のロット纏めについての評価指標に基づき、前記複数の製品を重複することなく且つ漏れなく含む前記実現可能ロットの最適な組み合わせを求める集合分割問題を原問題とし、前記原問題の最適解を構成する実現可能ロットの候補である候補ロットを生成する列生成子問題の最適解を導出する列生成工程と、前記列生成工程により導出された候補ロットに列追加要件を満足する候補ロットが含まれる場合には、前記列生成工程により生成された前記候補ロットを前記実現可能ロットの集合に追加する列追加工程と、前記列生成工程により導出された候補ロット、及び前記列追加工程により追加された候補ロットを含む前記実現可能ロットの集合に基づいて、前記原問題の最適解として、前記実現可能ロットの組み合わせを導出する最適解導出工程と、を有する、ことを特徴とする。 In the plan creating method of the present invention, a problem of creating a plan for producing or processing a plurality of products in batch units so as to satisfy a predetermined lot formation constraint is a set partition problem. Is a plan creating method for creating a plan by solving using a column generation method, and an acquiring step of acquiring product information including information on the plurality of products, including manufacturing conditions of the products; For each of a plurality of feasible lots that are combined so as to satisfy the lot formation constraint, the realizable lot is determined using a binary variable that determines whether or not to adopt the feasible lot as a solution. Based on the evaluation index for lot grouping of the products with respect to, a set division problem for finding an optimal combination of the feasible lots that includes the plurality of products without duplication and without omission is used as an original problem, and an optimal solution of the original problem is obtained. A column generation step of deriving an optimal solution of the column generator problem that generates a candidate lot that is a candidate for a feasible lot that constitutes a candidate lot that satisfies the column addition requirement in the candidate lot derived by the column generation step. If included, a column addition step of adding the candidate lot generated by the column generation step to the set of feasible lots, a candidate lot derived by the column generation step, and an addition by the column addition step An optimal solution derivation step of deriving a combination of the feasible lots as an optimal solution of the original problem based on the set of the feasible lots including the selected candidate lots.

本発明のプログラムは、前記計画作成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 unit of the plan creation device.

本発明によれば、ロット単位で製品を生産又は処理するための計画を、立案結果の精度を大きく落とすことなく短時間で立案することができる。 According to the present invention, a plan for producing or processing products in lot units can be planned in a short time without significantly lowering the accuracy of the planning result.

キャスト編成装置の機能的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a functional structure of a cast knitting apparatus. キャスト編成装置によるキャスト編成方法(計画作成方法)の一例を説明するフローチャートである。It is a flow chart explaining an example of a cast organization method (plan creation method) by a cast organization device. スラブ情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of slab information. スラブグループ情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of slab group information. 製造順制約の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of manufacturing order restrictions. キャスト計画の立案時間の一例を表形式で示す図である。It is a figure which shows an example of the planning time of a cast plan in a table format. 異なる2つの鋼種の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数を説明する図である。It is a figure explaining the cost coefficient at the time of continuously casting the molten steel of two different steel types. 本計算例で使用した実績回数を示す図である。It is a figure which shows the actual number of times used in this calculation example. 異なる2つの鋼種の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数の計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result of the cost coefficient at the time of continuously casting the molten steel of two different steel types. キャスト候補における異鋼種連々数を鋼種の組み合わせ別に示す図である。It is a figure which shows the number of different steel types in a cast candidate for every combination of steel types.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の各実施形態では、生産計画として、連続鋳造機におけるキャスト計画を作成する(即ちキャスト編成を行う)場合を例に挙げて説明する。この場合、「スラブ」が「製品」に対応し、「キャスト」が「ロット」に対応し、「鋳造」が「製造」に対応する。また、「製品」は、原料に手が加えられた物を指し、市場に出回る最終製品等に限定されるものではない。例えば、中間製品(半製品)も「製品」に含まれる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each of the following embodiments, as a production plan, a case where a cast plan in a continuous casting machine is created (that is, cast formation is performed) will be described as an example. In this case, "slab" corresponds to "product", "cast" corresponds to "lot", and "casting" corresponds to "manufacture". In addition, the “product” refers to a product obtained by modifying raw materials, and is not limited to a final product or the like on the market. For example, an intermediate product (semi-finished product) is also included in the “product”.

[第1の実施形態]
まず、第1の実施形態を説明する。
図1は、キャスト編成装置100の機能的な構成の一例を示す図である。図2は、キャスト編成装置100によるキャスト編成方法(計画作成方法)の一例を説明するフローチャートである。キャスト編成装置100のハードウェアは、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、及び各種のインターフェースを備える情報処理装置や、専用のハードウェアを用いることにより実現される。
[First Embodiment]
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a functional configuration of the cast knitting apparatus 100. FIG. 2 is a flowchart for explaining an example of a cast organization method (plan creation method) by the cast organization apparatus 100. The hardware of the cast knitting apparatus 100 is realized by using, for example, an information processing apparatus including a CPU, ROM, RAM, HDD, and various interfaces, or dedicated hardware.

<スラブ情報取得部101、スラブ情報取得ステップS201>
スラブ情報取得部101は、スラブ情報を取得して記憶する。スラブ情報取得部101は、例えば、キャスト編成装置100に対するオペレータによる操作、外部装置から送信されたスラブ情報の受信、又は可搬型記憶媒体に記憶されたスラブ情報の読み出しを行うことによりスラブ情報を取得する。
<Slab information acquisition unit 101, slab information acquisition step S201>
The slab information acquisition unit 101 acquires and stores slab information. The slab information acquisition unit 101 acquires the slab information by, for example, an operator operating the cast knitting apparatus 100, receiving the slab information transmitted from an external device, or reading the slab information stored in the portable storage medium. To do.

図3は、スラブ情報300の一例を示す図である。
図3において、スラブ情報300は、スラブNo.、鋼種、スラブ重量、スラブ幅、スラブ厚、コイル幅、コイル厚、及びコイル長さが相互に関連付けられた情報である。立案対象のスラブのそれぞれについてスラブ情報が個別に与えられる。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the slab information 300.
3, the slab information 300 is the slab number. , Steel type, slab weight, slab width, slab thickness, coil width, coil thickness, and coil length are information associated with each other. Slab information is individually given for each slab to be planned.

スラブNo.は、スラブを識別する番号である。
鋼種とは、スラブの成分などに応じて定まるスラブの品種を示すものである。ここでは、鋼種を、当該鋼種を識別する記号で表すものとする。
スラブ重量、スラブ幅、スラブ厚は、それぞれ、スラブの重量、幅、厚みである。鋼種、スラブ重量、スラブ幅、及びスラブ厚は、スラブを製造する工程(連続鋳造工程)における製造条件である。
Slab No. Is a number that identifies the slab.
The steel type refers to the type of slab that is determined according to the components of the slab. Here, the steel type is represented by a symbol for identifying the steel type.
The slab weight, the slab width, and the slab thickness are the slab weight, width, and thickness, respectively. The steel type, the slab weight, the slab width, and the slab thickness are manufacturing conditions in the process of manufacturing the slab (continuous casting process).

コイル幅、コイル厚、コイル長さは、それぞれ、スラブNo.で識別されるスラブを熱間圧延することにより得られるコイルの幅、厚み、長さである。コイル幅、コイル厚、及びコイル長さは、スラブを製造する工程よりも後の工程(熱間圧延工程)における製造条件である。 The coil width, the coil thickness, and the coil length are respectively the slab No. The width, thickness, and length of the coil obtained by hot rolling the slab identified by. The coil width, the coil thickness, and the coil length are manufacturing conditions in a step (hot rolling step) after the step of manufacturing the slab.

<スラブグループ作成部102、スラブグループ作成ステップS202>
スラブグループ作成部102は、スラブ情報取得部101で取得されたスラブ情報300に基づいて、製造条件が所定の範囲内で一致するスラブが同一のスラブグループに属するように、スラブ情報300に含まれるスラブのそれぞれをグルーピングする。
まず、スラブグループ作成部102は、スラブ情報300に含まれる未選択のスラブ(レコード)のうち、未選択のスラブを1つ選択する。
<Slab Group Creation Unit 102, Slab Group Creation Step S202>
Based on the slab information 300 acquired by the slab information acquisition unit 101, the slab group creation unit 102 includes the slab information 300 such that slabs whose manufacturing conditions match within a predetermined range belong to the same slab group. Group each of the slabs.
First, the slab group creation unit 102 selects one unselected slab from the unselected slabs (records) included in the slab information 300.

次に、スラブグループ作成部102は、既に作成されているスラブグループの中に、スラブ情報300から選択したスラブを追加できるスラブグループがあるか否かを判定する。スラブグループ作成部102は、スラブの製造条件が所定の範囲内で一致するスラブを同一のスラブグループに含める。
具体的に本実施形態では、スラブグループ作成部102は、以下の(A1)〜(C1)の全ての判定条件を満たす場合に、既に作成されているスラブグループの中に、スラブ情報300から選択したスラブを追加できるスラブグループがあると判定する。
Next, the slab group creation unit 102 determines whether or not there is a slab group to which the slab selected from the slab information 300 can be added, among the already created slab groups. The slab group creation unit 102 includes slabs whose slab manufacturing conditions match within a predetermined range in the same slab group.
Specifically, in the present embodiment, the slab group creation unit 102 selects from the slab information 300 among the already created slab groups when all the following determination conditions (A1) to (C1) are satisfied. It is determined that there is a slab group to which added slabs can be added.

(A1)既に作成されているスラブグループに含まれるスラブの幅(スラブ幅)と、スラブ情報300から選択したスラブの幅(スラブ幅)との差の最大値が100[mm]以下である。
(B1)既に作成されているスラブグループに含まれるスラブの厚み(スラブ厚)と、スラブ情報300から選択したスラブの厚み(スラブ厚)との差の最大値が2[mm]以下である。
(C1)既に作成されているスラブグループに含まれるスラブの製造可能な鋼種と、スラブ情報から選択したスラブの製造可能な鋼種との少なくとも1つが重複する。
(A1) The maximum value of the difference between the width (slab width) of the slab included in the already created slab group and the width (slab width) of the slab selected from the slab information 300 is 100 [mm] or less.
(B1) The maximum value of the difference between the slab thickness (slab thickness) included in the already created slab group and the slab thickness (slab thickness) selected from the slab information 300 is 2 [mm] or less.
(C1) At least one of the manufacturable steel type of the slab included in the already created slab group and the manufacturable steel type of the slab selected from the slab information overlap.

図3では、各スラブの鋼種が一種類であるもののみを示すが、複数の鋼種の何れの鋼種であっても製造できるスラブもある。このため、(C1)の判定条件を課す。このように鋼種は、選択に自由度がある(1つのスラブにおいて、複数の鋼種の中から1つの鋼種を選択し得る)。 Although FIG. 3 shows only one type of steel for each slab, some slabs can be manufactured from any of a plurality of steel types. Therefore, the determination condition (C1) is imposed. As described above, the steel grade has a freedom in selection (one steel grade can be selected from a plurality of steel grades in one slab).

スラブグループ作成部102は、既に作成されているスラブグループの中に、スラブ情報300から選択したスラブを追加できるスラブグループがないと判定した場合には、新たなスラブグループを作成し、当該選択したスラブを当該作成した新たなスラブグループに含める。
一方、既に作成されているスラブグループの中に、スラブ情報300から選択したスラブを追加できるスラブグループがある場合、スラブグループ作成部102は、当該スラブグループに含まれるスラブと、当該選択したスラブの枚数の合計が上限値以下であるか否かを判定する。熱延工程において圧延ロールが摩耗するため、同一のチャンスにおいて連続して熱間圧延する同幅帯のスラブの枚数に制約がある。そこで、本実施形態では、1つのスラブグループに含めるスラブの枚数に上限値を設定する。本実施形態では、この上限値を40[枚]以下とする。
When the slab group creation unit 102 determines that there is no slab group to which the slab selected from the slab information 300 can be added among the already created slab groups, a new slab group is created and the selected slab group is selected. Include the slab in the new slab group created.
On the other hand, when there is a slab group to which the slab selected from the slab information 300 can be added in the slab groups that have already been created, the slab group creation unit 102 determines the slabs included in the slab group and the selected slab. It is determined whether the total number of sheets is less than or equal to the upper limit value. Since the rolling rolls are worn in the hot rolling process, there is a limit to the number of slabs of the same width band that are continuously hot rolled at the same chance. Therefore, in this embodiment, an upper limit is set for the number of slabs included in one slab group. In this embodiment, the upper limit value is set to 40 [sheets] or less.

スラブグループ作成部102は、スラブ情報300から選択したスラブを追加できるスラブグループに含まれるスラブと、当該選択したスラブの枚数の合計が上限値以下でない場合には、新たなスラブグループを作成し、当該選択したスラブを当該作成した新たなスラブグループに含める。
一方、スラブ情報300から選択したスラブを追加できるスラブグループに含まれるスラブと、当該選択したスラブの枚数の合計が上限値以下である場合、スラブグループ作成部102は、当該選択したスラブを、当該スラブグループに含める。
The slab group creation unit 102 creates a new slab group if the total of the slabs included in the slab group to which the slab selected from the slab information 300 can be added and the total number of the selected slabs is not less than or equal to the upper limit value, Include the selected slab in the new slab group created.
On the other hand, when the total of the slabs included in the slab group to which the slab selected from the slab information 300 and the number of the selected slabs is equal to or less than the upper limit value, the slab group creation unit 102 sets the selected slab to the relevant slab. Include in slab group.

スラブグループ作成部102は、スラブ情報300に含まれる未選択のスラブ(レコード)を1つずつ選択して、以上の処理を繰り返し実行し、スラブ情報300に含まれるスラブを何れかのスラブグループに含める。尚、同一のスラブが複数のスラブグループに属することはない。 The slab group creation unit 102 selects unselected slabs (records) included in the slab information 300 one by one, and repeats the above processing to set the slabs included in the slab information 300 to any slab group. include. The same slab does not belong to multiple slab groups.

図4は、図3に示したスラブ情報300から作成されるスラブグループ情報400の一例を示す図である。スラブグループ情報400は、スラブグループのリストである。
図4において、スラブグループ情報400は、スラブグループNo.、鋼種、スラブ幅(最大値、最小値)、スラブ厚(最大値、最小値)、スラブ重量、コイル長さ、及びスラブ枚数が相互に関連付けられた情報である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the slab group information 400 created from the slab information 300 shown in FIG. The slab group information 400 is a list of slab groups.
4, the slab group information 400 is the slab group number. , Steel type, slab width (maximum value, minimum value), slab thickness (maximum value, minimum value), slab weight, coil length, and the number of slabs are associated with each other.

スラブグループNo.とは、スラブグループを識別する番号である。
鋼種とは、スラブグループに属するスラブの鋼種である。図4では、各スラブグループが1つの鋼種のスラブからなる場合を示すが、1つのスラブグループには複数の鋼種のスラブが属する場合がある。
スラブ幅の最大値とは、スラブグループに含まれるスラブの幅(スラブ幅)の最大値をいう。スラブ幅の最小値とは、スラブグループに含まれるスラブの幅(スラブ幅)の最小値をいう。
Slab group No. Is a number that identifies the slab group.
The steel type is a slab steel type that belongs to the slab group. Although FIG. 4 shows a case where each slab group is composed of one steel type slab, one slab group may include a plurality of steel type slabs.
The maximum value of the slab width refers to the maximum value of the width (slab width) of the slabs included in the slab group. The minimum value of the slab width means the minimum value of the width (slab width) of the slabs included in the slab group.

スラブ厚の最大値とは、スラブグループに含まれるスラブの厚み(スラブ厚)の最大値をいう。スラブ厚の最小値とは、スラブグループに含まれるスラブの厚み(スラブ厚)の最小値をいう。
スラブ重量とは、スラブグループに含まれるスラブの重量(スラブ重量)の合計値である。
コイル長さとは、スラブグループに含まれるスラブのコイル長さの合計値である。
スラブグループ作成部102は、以上のようなスラブグループ情報400を作成する。
The maximum value of the slab thickness refers to the maximum value of the thickness of the slabs included in the slab group (slab thickness). The minimum value of the slab thickness means the minimum value of the thickness (slab thickness) of the slabs included in the slab group.
The slab weight is a total value of the weights (slab weights) of the slabs included in the slab group.
The coil length is the total value of the coil lengths of the slabs included in the slab group.
The slab group creation unit 102 creates the slab group information 400 as described above.

スラブグループ作成部102で作成されたスラブグループの集合をNIと表記し、スラブグループ(NIの要素)をiと表記する。本実施形態では、後述するロット(=キャスト)として成立するための制約条件((8)式〜(22)式を参照)を満足する複数のスラブグループ(スラブグループ作成部102で作成されたスラブグループの全体集合の部分集合)を纏めて1つのキャストを構成する。以下の説明では、このキャストの候補となる複数のスラブグループの纏まり(スラブグループ作成部102で作成されたスラブグループの全体集合の部分集合)を、必要に応じて実現可能ロットと称する。実現可能ロットの集合をNJと表記し、実現可能ロット(NJの要素)をjと表記する。このように同一のキャストに含められる複数のスラブを1つのスラブグループに纏めることにより、選択し得る実現可能ロットの数を減らすことができるので、計算負荷を低減することができる。 A set of slab groups created by the slab group creation unit 102 is denoted by N I, and a slab group (element of N I ) is denoted by i. In the present embodiment, a plurality of slab groups (slabs created by the slab group creating unit 102) satisfying constraint conditions (see expressions (8) to (22)) to be satisfied as a lot (=cast) described later. A single cast is constructed by combining (a subset of the entire set of groups). In the following description, a group of a plurality of slab groups that are candidates for this cast (a subset of the entire set of slab groups created by the slab group creation unit 102) will be referred to as a feasible lot as necessary. A set of feasible lots is denoted by N J, and a feasible lot (element of N J ) is denoted by j. By thus grouping a plurality of slabs included in the same cast into one slab group, it is possible to reduce the number of feasible lots that can be selected, and thus the calculation load can be reduced.

<初期列集合設定部103、初期列集合設定ステップS203>
初期列集合設定部103は、スラブグループ作成部102で作成されたスラブグループiの集合NI(={1,2,・・・,i,・・・,n})、即ち、スラブグループ作成部102で作成されたスラブグループiから、行列(2次元配列)Ai,jの初期値を設定する。行列Ai,jのi行j列の要素は、スラブグループiを実現可能ロットjに含むときに「1」の値を持ち、含まないときに「0」の値を持つ。このとき、初期列集合設定部103は、スラブグループ作成部102で作成されたスラブグループiを重複なく且つ漏れなく含み、更に、後述するロットとして成立するための制約条件((8)式〜(22)式を参照)を満足するように、行列Ai,jの初期値を設定する。その一例として、本実施形態では、初期列集合設定部103は、i=jとなる要素jにだけ「1」を持ち、それ以外の要素は「0」となる行列Ai,jを初期値とする。即ち、それぞれの実現可能ロットjが、相互に異なる任意の1つのスラブグループiのみを要素として持つように、行列Ai,jの初期値を設定する。従って、スラブグループ作成部102で作成されたスラブグループiの数|NI|と、実現可能ロットjの数(行列Ai,jの列数)|NJ|は、行列Ai,jの初期値においては一致する(|NI|=|NJ|)。このように行列Ai,jの行番号は、スラブグループiを識別する番号になり、行列Ai,jの列番号は、実現可能ロットjを識別する番号になる。即ち、行列Ai,jの1つの列が、1つの実現可能ロットjに対応し、当該列において、「1」の値を持つ行に対応するスラブグループiが、当該実現可能ロットjに含まれるスラブグループとなる。
<Initial Column Set Setting Unit 103, Initial Column Set Setting Step S203>
The initial column set setting unit 103 creates a set N I (={1,2,...,i,...,n}) of the slab group i created by the slab group creation unit 102, that is, a slab group creation. The initial value of the matrix (two-dimensional array) A i,j is set from the slab group i created by the unit 102. The element in the i-th row and the j-th column of the matrix A i,j has a value of “1” when the slab group i is included in the feasible lot j, and has a value of “0” when not included. At this time, the initial column set setting unit 103 includes the slab group i created by the slab group creation unit 102 without duplication and without omission, and further, the constraint condition (Equation (8) to ((8) The initial value of the matrix A i,j is set so as to satisfy the expression (22)). As an example, in the present embodiment, the initial column set setting unit 103 sets the matrix A i,j having “1” only to the element j for which i=j and “0” for the other elements as initial values. And That is, the initial values of the matrix A i,j are set so that each feasible lot j has only one arbitrary slab group i different from each other as an element. Therefore, the number of slab group i created in the slab group creation unit 102 | and the number of possible lot j (matrix A i, the number of columns of j) | | N I N J | is the matrix A i, the j The initial values match (|N I |=|N J |). Thus matrix A i, line number j becomes the number to identify the slab group i, a matrix A i, j column number will number identifying the feasibility lots j. That is, one column of the matrix A i,j corresponds to one feasible lot j, and a slab group i corresponding to a row having a value of “1” in the column is included in the feasible lot j. Become a slab group.

ユーザは、キャスト編成装置100のユーザインターフェースを操作することにより、行列Ai,jの初期値の情報を入力し、初期列集合設定部103が、キャスト編成装置100内の記憶媒体に当該情報を記憶することにより、行列Ai,jの初期値を設定することができる。ただし、必ずしもこのようにする必要はなく、例えば、初期列集合設定部103は、予め定められたロジックにより、行列Ai,jの初期値を導出してもよい。 The user inputs the information of the initial value of the matrix A i,j by operating the user interface of the cast knitting apparatus 100, and the initial column set setting unit 103 stores the information in the storage medium in the cast knitting apparatus 100. By storing , the initial value of the matrix A i,j can be set. However, this is not necessarily the case, and for example, the initial column set setting unit 103 may derive the initial value of the matrix A i,j by a predetermined logic.

<集合分割問題構築部104、集合分割問題構築ステップS204>
本実施形態では、集合分割問題MP(原問題)を解くことにより、行列Ai,jの各列に示される実現可能ロットjからキャストとして採用する実現可能ロットjを決定する。集合分割問題MPとは、要素の部分集合と、当該要素のコストとが与えられたときに、各要素をちょうど1つずつ含む(即ち、各要素を漏れなく且つ重複することなく含む)部分集合の組み合わせを、当該コストの総和を最小にするように決定する問題である。本実施形態では、集合分割問題MPは、実現可能ロットjと、当該実現可能ロットjに対するコストとが与えられたときに、各スラブグループiをちょうど1つずつ含む(即ち、各スラブグループiを漏れなく且つ重複することなく含む)実現可能ロットjの組み合わせを、当該コストの総和が最小となるように決定する問題になる。
<Set division problem construction unit 104, set division problem construction step S204>
In the present embodiment, by solving the set division problem MP (original problem), the feasible lot j to be adopted as a cast is determined from the feasible lot j shown in each column of the matrix A i,j . The set partitioning problem MP is a subset that includes exactly one element each (that is, includes each element without omission and without duplication), given a subset of elements and the cost of the element. Is a problem of deciding the combination of the above so as to minimize the total sum of the costs. In the present embodiment, the set division problem MP includes exactly one slab group i (that is, each slab group i when given a feasible lot j and a cost for the feasible lot j). There is a problem of determining a combination of feasible lots j that includes all the leaks and does not overlap each other so that the total sum of the costs is minimized.

本実施形態における集合分割問題MPは、以下のように表される。
<<集合>>
・i∈NI:スラブグループ
・j∈NJ:実現可能ロット
<<決定変数>>
・zj={0,1}
決定変数zjは、実現可能ロットjをキャストとして採用する場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数である。
<<定数>>
・行列Ai,j
前述したように行列Ai,jは、スラブグループiを実現可能ロットjに含める場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる要素からなる。
・コストcj
コストcjは、実現可能ロットjに含まれるスラブグループiを構成するスラブに応じて定まる。
The set division problem MP in this embodiment is expressed as follows.
<<set>>
I ∈ N I : Slab group ・j ∈ N J : Realizable lot
<<Decision variable>>
・Z j ={0, 1}
The decision variable z j is a 0-1 variable that becomes “1” when the feasible lot j is adopted as a cast and “0” otherwise.
<<constant>>
・Matrix A i,j
As described above, the matrix A i,j is composed of elements that are “1” when the slab group i is included in the feasible lot j and “0” otherwise.
・Cost c j
The cost c j is determined according to the slabs forming the slab group i included in the feasible lot j.

<<制約条件>>
前述したように、集合分割問題MPでは、各スラブグループiをちょうど1つずつ含む実現可能ロットjの組み合わせを求める。従って、行列Ai,jにおいて、任意のスラブグループiが属する実現可能ロットjの集合の中から、1つの実現可能ロットjだけが選択されなければならない。この制約条件は、以下の(1)式で表される。
<< constraint >>
As described above, in the set division problem MP, a combination of feasible lots j including exactly one slab group i is obtained. Therefore, in the matrix A i,j , only one feasible lot j has to be selected from the set of feasible lots j to which an arbitrary slab group i belongs. This constraint condition is expressed by the following equation (1).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

<<目的関数>>
前述したように、集合分割問題MPでは、実現可能ロットjに対するコストcjの総和が最小となるようにする。従って、目的関数は、以下の(2)式で表される。
<< Objective function >>
As described above, in the set division problem MP, the total sum of the costs c j for the feasible lot j is set to be the minimum. Therefore, the objective function is expressed by the following equation (2).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

<<コストcjの具体例>>
本実施形態では、(2)式のコストcjを以下のようにする場合を例に挙げる。
・キャスト数
コストcjの総和は、基本的には、キャストの総数で表される。1つの実現可能ロットjは1つのキャストと対応する。そこで、キャストの数を評価するために、各実現可能ロットjについて製造コストCCASTが発生するものとする。各実現可能ロットjの製造コストCCASTは同じ値である。
<<Specific example of cost c j >>
In this embodiment, the case where the cost c j in the equation (2) is set as follows is given as an example.
-Number of casts The total sum of costs c j is basically represented by the total number of casts. One feasible lot j corresponds to one cast. Therefore, in order to evaluate the number of casts, it is assumed that the manufacturing cost C CAST occurs for each feasible lot j. The manufacturing cost C CAST of each feasible lot j is the same value.

また、コストcjには、製造コストCCAST以外のコストを加えてもよい。本実施形態では、以下の余材量及び鋼種数を、コストcjに加える場合を例に挙げる。
・余材量
余材とは、生産量が定まっているロットに注文を割り当てても当該生産量に満たない場合に、当該ロットにおいて生産される製品であって、生産時においては、どの注文に紐付けられるのかが未定である製品をいう。余材量とは、そのような製品の量をいう。
溶鋼の成分の作り込みは転炉及び二次精錬工程において実施されることから、鋼種はチャージ単位で製造される。したがって、或る鋼種を割り当てたスラブの総重量がチャージ重量(1チャージの重量)に満たない部分については、注文と紐付かない余材として製造される。余材は注文と紐付けられるまでスラブとしてヤードに滞留することから、仕掛在庫量の増加を招く。このため、可能な限り余材量が減少するように、同一の鋼種を割り当てたスラブの総重量がチャージ重量に近づくようにすること(好ましくは一致すること)が望まれる。
Further, a cost other than the manufacturing cost C CAST may be added to the cost c j . In this embodiment, the case where the following surplus material amount and the number of steel types are added to the cost c j will be taken as an example.
-Amount of surplus material A surplus material is a product that is produced in a lot when the production quantity is less than the production quantity even if the order is assigned to the lot. It is a product for which it is unclear whether or not it will be tied. The amount of surplus material means the amount of such a product.
Since the components of molten steel are produced in the converter and the secondary refining process, steel types are produced in charge units. Therefore, a portion where the total weight of the slab to which a certain steel type is assigned is less than the charge weight (weight of one charge) is manufactured as a surplus material that is not tied to the order. The surplus material stays in the yard as a slab until it is tied to the order, resulting in an increase in the amount of work-in-process inventory. For this reason, it is desired that the total weight of slabs assigned the same steel type approaches (preferably coincide with) the charge weight so that the amount of surplus material is reduced as much as possible.

このように、製鋼工場では溶鋼の成分調整をチャージ単位で実施することから、或るキャストにおいて同一鋼種として製造するスラブの重量の合計が、チャージ重量(1チャージを構成する重量)の倍数に近づくようにすること(好ましくは一致すること)が望まれる。例えば、チャージ重量が200トンであり、実現可能ロットjに含まれるスラブのうち、或る鋼種で製造されるスラブの重量が500トンである場合には、当該鋼種のスラブとして3チャージ分のスラブを製造することになる。従って、余材量は、100(=3×200−500)トンとなる。 In this way, since the composition adjustment of molten steel is carried out in charge units in the steelmaking plant, the total weight of slabs manufactured as the same steel type in a certain cast approaches a multiple of the charge weight (weight constituting one charge). Doing so (preferably matching) is desired. For example, if the charge weight is 200 tons and the weight of the slab manufactured in a certain steel grade is 500 tons among the slabs included in the feasible lot j, the slab for three charges is used as the slab of the steel grade. Will be manufactured. Therefore, the amount of surplus material is 100 (=3×200−500) tons.

実現可能ロットjに含まれるスラブの合計重量を製造するために必要なチャージ数をnj CHとし、チャージ重量をWCHとし、実現可能ロットjに属するスラブグループの重量をWj SGとすると、余材量Wj Yは、以下の(3)式で表される。 When the number of charges required to manufacture the total weight of the slabs included in the feasible lot j is n j CH , the charge weight is W CH, and the weight of the slab group belonging to the feasible lot j is W j SG , The surplus material amount W j Y is expressed by the following equation (3).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

実現可能ロットjには、異なる鋼種のスラブグループが含まれることがある。このように実現可能ロットjに異なる鋼種のスラブグループが含まれる場合には、鋼種毎に(3)式の計算を行い、それらの和を当該実現可能ロットjに対する余材量Wj Yとする。 The feasible lot j may include slab groups of different steel types. In this way, when the slab group of different steel types is included in the feasible lot j, the calculation of equation (3) is performed for each steel type, and the sum of them is used as the surplus material amount W j Y for the feasible lot j. ..

・鋼種数
同一の実現可能ロットj内において複数の異なる鋼種が共存する場合には、鋼種が切り替わるチャージ間においてタンディッシュ内にて溶鋼の混合部が発生する。このような実現可能ロットにおける異なる鋼種の接続部分を異鋼種継目と呼ぶ。この異鋼種継目部分の成分がスラブに求められる要求を満足しない場合にはスラブの一部を切断して破棄する。従って、異鋼種連々鋳による操業(即ち、異なる鋼種を連続して連続鋳造すること)を実施した場合には歩留が低下する。よって、同一の実現可能ロットj内における異鋼種継目の数は可能な限り少ない方が望ましい。即ち、実現可能ロットjに含まれる鋼種の数Nj Gは少ない方が望ましい。
以上より、実現可能ロットjに対するコストcjは、以下の(4)式で表される。
-Number of steel types When a plurality of different steel types coexist in the same feasible lot j, a molten steel mixing part occurs in the tundish between the charges at which the steel types are switched. The connecting portion of different steel types in such a feasible lot is called a different steel type seam. When the composition of the joint portion of this different steel type does not satisfy the requirements required for the slab, a part of the slab is cut and discarded. Therefore, when the operation by continuous casting of different steel types (that is, continuous casting of different steel types) is performed, the yield decreases. Therefore, it is desirable that the number of different steel type seams in the same feasible lot j is as small as possible. That is, it is desirable that the number N j G of steel types contained in the feasible lot j is small.
From the above, the cost c j for feasibility lots j is expressed by the following equation (4).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

(4)式において、CY、CGは、それぞれ、余材量、鋼種の数に対するコスト係数(重み係数)である。コスト係数CY、CGは、それぞれの評価項目をどの程度重視するかによって予め設定されるものであり、各評価項目間の評価のバランスを表す。尚、(4)式の右辺第1項の製造コストCCASTについて(2)式の積算を行った値は、集合分割問題MPの最適解として採用される実現可能ロットjの総数に、製造コストCCASTを掛けた値になる。従って、製造コストCCASTは、実現可能ロットjの数に対するコスト係数としての役割を有する。尚、製造コストCCASTを「1」とする場合、(4)式の右辺第1項の製造コストCCASTについて(2)式の積算を行った値は、集合分割問題MPの最適解として採用される実現可能ロットjの総数そのものになる。
集合分割問題構築部104は、行列Ai,jの現在値から、(4)式の計算を行うことにより、当該行列Ai,jに含まれる各列(各実現可能ロットj)のコストcjを導出する。前述したように、最初のステップS204の処理では、行列Ai,jの現在値は、初期値になる。2回目以降にステップS204の処理では、集合分割問題構築部104は、後述する列追加部109により新たに追加された列(実現可能ロットj)のコストcjを導出する。
In the equation (4), C Y and C G are cost coefficients (weighting coefficients) for the amount of surplus material and the number of steel types, respectively. The cost coefficients C Y and C G are preset depending on how much importance is attached to each evaluation item, and represent the balance of evaluation among the evaluation items. It should be noted that the value obtained by integrating the formula (2) with respect to the manufacturing cost C CAST of the first term on the right side of the formula (4) is equal to the total manufacturing cost of the feasible lots j adopted as the optimum solution of the set partitioning problem MP. It is the value multiplied by C CAST . Therefore, the manufacturing cost C CAST serves as a cost coefficient for the number of feasible lots j. When the manufacturing cost C CAST is set to “1”, the value obtained by integrating the manufacturing cost C CAST of the first term on the right side of the formula (4) in the formula (2) is adopted as the optimum solution of the set partitioning problem MP. It becomes the total number of feasible lots j.
The set partitioning problem construction unit 104 calculates the equation (4) from the current value of the matrix A i,j to calculate the cost c of each column (each feasible lot j) included in the matrix A i,j. Derive j . As described above, in the process of the first step S204 , the current value of the matrix A i,j becomes the initial value. In the processing of step S204 after the second time, the set division problem construction unit 104 derives the cost c j of the column (feasible lot j) newly added by the column addition unit 109 described later.

<線形緩和問題構成部105、線形緩和問題構成ステップS205>
線形緩和問題構成部105は、集合分割問題MPを線形緩和した線形緩和問題LPを構成する。即ち、線形緩和問題構成部105は、(1)式及び(2)式に対し、0≦zj≦1の範囲の値をとり得るように決定変数zjを定義し直す。
<Linear Relaxation Problem Constructing Unit 105, Linear Relaxation Problem Constructing Step S205>
The linear relaxation problem construction unit 105 forms a linear relaxation problem LP by linearly relaxing the set division problem MP. That is, the linear relaxation problem configuration unit 105 redefines the decision variable z j so that it can take a value in the range of 0≦z j ≦1 in the expressions (1) and (2).

<双対解導出部106>
双対解導出部106は、集合分割問題MP(原問題)の線形緩和問題LPを主問題とした場合の双対問題DLPの最適解である双対解を導出する。
集合分割問題MP(原問題)自体は0−1整数計画問題であるが、双対問題DLPは線形緩和問題(線形計画問題)になる。0−1整数計画問題である集合分割問題MP(原問題)の線形緩和問題を主問題とした場合の双対問題DLPは、元の集合分割問題MPで使用した記号を用いれば、以下の(5)式の目的関数と、以下の(6)式の制約式とで表される。
<Dual Solution Derivation Unit 106>
The dual solution derivation unit 106 derives a dual solution which is an optimal solution of the dual problem DLP when the linear relaxation problem LP of the set division problem MP (original problem) is used as a main problem.
The set partitioning problem MP (original problem) itself is a 0-1 integer programming problem, but the dual problem DLP is a linear relaxation problem (linear programming problem). The dual problem DLP in the case where the linear relaxation problem of the set partitioning problem MP (original problem), which is a 0-1 integer programming problem, is used as a dual problem DLP, if the symbols used in the original set partitioning problem MP are used. ) Is represented by the objective function and the constraint equation of the following equation (6).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

前述したように双対変数λiは、双対問題DLPの決定変数であり、スラブグループiごとに定められる連続変数(−∞<λi<∞)である。(6)式のAj,iの行jは、実現可能ロットjに対応する。(6)式のAj,iの(1つの)行jは、当該行jに対応する実現可能ロットjがスラブグループiを含む場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数を要素として含む。この要素は、<列生成部107、ステップS207>の項で説明する列生成子問題SPの決定変数aiと同じ意味の変数である。双対変数λiは、集合分割問題MP(原問題)の目的関数((2)式)の値の改善量に対応するので、できるだけ大きいΣλiを求めれば、集合分割問題MPの目的関数のより良い下限値が得られることになる。従って、双対問題DLPの目的関数((5)式)は、最大化問題となる。 As described above, the dual variable λ i is a decision variable of the dual problem DLP and is a continuous variable (−∞<λ i <∞) defined for each slab group i. Row j of A j,i in the equation (6) corresponds to the feasible lot j. The (one) row j of A j,i in the equation (6) becomes “1” when the feasible lot j corresponding to the row j includes the slab group i, and becomes “0” otherwise. Includes 0-1 variables as elements. This element is a variable having the same meaning as the decision variable a i of the column generator problem SP described in the section <Column generator 107, step S207>. Dual variable lambda i Since the corresponding improvement of the value of the set partitioning problem MP objective function (original problem) ((2)), by obtaining the largest possible Shigumaramuda i, more of the objective function set partitioning problem MP A good lower limit will be obtained. Therefore, the objective function (equation (5)) of the dual problem DLP becomes a maximization problem.

双対解導出部106は、CPLEX(登録商標)等の公知のソルバーを用いて線形計画法による最適化計算を行うことにより、(6)式の制約式を満足する範囲で(5)式の目的関数の値を最大にする双対変数λiを、双対変数λiの最適解(即ち、双対解)として導出する。尚、集合分割問題の線形緩和問題を主問題とする双対問題自体は、非特許文献1に記載されているように公知の技術で実現できるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。 The dual solution derivation unit 106 performs the optimization calculation by the linear programming method using a known solver such as CPLEX (registered trademark) so that the objective of the expression (5) is satisfied within a range satisfying the constraint expression of the expression (6). The dual variable λ i that maximizes the value of the function is derived as the optimum solution (that is, dual solution) of the dual variable λ i . Since the dual problem itself, which is mainly the linear relaxation problem of the set partitioning problem, can be realized by a known technique as described in Non-Patent Document 1, its detailed description is omitted here.

<列生成部107、列生成ステップS207>
集合分割問題MPにおいて、全ての実現可能ロットjを列挙することは困難である。そこで、本実施形態では、行列Ai,jに含める実現可能ロットjを限定して、集合分割問題MPを構成する。列生成部107は、双対解導出部106により導出された双対解(即ち、双対変数λiの最適解)を用いて、集合分割問題MP(即ち、行列Ai,j)に追加する新たな実現可能ロットj(列)を生成する。
<Column Generation Unit 107, Column Generation Step S207>
In the set partitioning problem MP, it is difficult to list all feasible lots j. Therefore, in the present embodiment, the set partitioning problem MP is configured by limiting the feasible lot j included in the matrix A i,j . The column generation unit 107 uses the dual solution (that is, the optimum solution of the dual variable λ i ) derived by the dual solution derivation unit 106 to add a new addition to the set partitioning problem MP (that is, the matrix A i,j ). A feasible lot j (column) is generated.

新たな実現可能ロットjは、どのようなスラブグループiの集まりでも良い訳ではない。即ち、新たな実現可能ロットjは、ロット(=キャスト)として成立するための制約条件を満足することと、集合分割問題MP(原問題)の目的関数((2)式)の値の改善に寄与することとの双方を満足する実現可能ロットjでなければならない。ここで、行列Ai,jの列として加えられる候補となる新たな実現可能ロットjをa={a1,a2,・・・,aN}とする。Nは、スラブグループ作成部102で作成されたスラブグループの数である。新たな実現可能ロットaはキャストとして成立していることが前提であり、新たな実現可能ロットaがキャストとして成立していれば、新たな実現可能ロットaに対するコストcを算出することができる。そして、新たな実現可能ロットaに対するコストcが、以下の(7)式を満足すれば、集合分割問題MP(原問題)の目的関数((2)式)の値の改善が期待できる。新たな実現可能ロットaに対するコストcよりも、集合分割問題MP(原問題)の目的関数((2)式)の値の改善量の方が大きくなるからである。 The new feasible lot j is not necessarily a collection of any slab group i. That is, the new feasible lot j satisfies the constraint condition for being established as a lot (=cast) and improves the value of the objective function (equation (2)) of the set division problem MP (original problem). It must be a feasible lot j that satisfies both contributing and contributing. Here, the candidate new feasible lot j added as a column of the matrix A i,j is a={a 1 , a 2 ,..., A N }. N is the number of slab groups created by the slab group creation unit 102. It is premised that the new feasible lot a is established as a cast, and if the new feasible lot a is established as a cast, the cost c for the new feasible lot a can be calculated. Then, if the cost c for the new feasible lot a satisfies the following expression (7), improvement in the value of the objective function (expression (2)) of the set partitioning problem MP (original problem) can be expected. This is because the amount of improvement in the value of the objective function (equation (2)) of the set partitioning problem MP (original problem) is larger than the cost c for the new feasible lot a.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

そこで、本実施形態では、集合分割問題MP(原問題)の最適解の候補、即ち新たに追加する列(新たな実現可能ロットa)を求める列生成子問題SPを以下のように定式化する。
<<集合>>
・i∈NI:スラブグループ
・k∈NK:鋼種
前述したように、NIは、スラブグループ作成部102で作成されたスラブグループの集合であり、iは、スラブグループ(NIの要素)である。NKは、スラブグループ作成部102で作成されたスラブグループの鋼種の集合であり、kは、鋼種(NKの要素)である。
Therefore, in the present embodiment, a column generator problem SP for obtaining an optimal solution candidate of the set division problem MP (original problem), that is, a column to be newly added (new feasible lot a) is formulated as follows. ..
<<set>>
I i N I : Slab group k i N K : Steel type As described above, N I is a set of slab groups created by the slab group creation unit 102, and i is a slab group (element of N I ). N K is a set of steel types of the slab group created by the slab group creating unit 102, and k is a steel type (element of N K ).

<<決定変数>>
決定変数aiは、新たな実現可能ロットaの要素であり、新たな実現可能ロットaがスラブグループiを含む場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数である。以下の説明では、この決定変数aiを必要に応じてロット構成製品有無変数と称する。尚、<双対解導出部106>の項で説明した(6)式のAj,iの要素は、ロット構成製品有無変数aiと同じ意味の変数からなる。
また、スラブグループ iを鋼種kとして製造する場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数である変数xi,kを定義する。また、当該キャストにおいて鋼種kのスラブを製造する場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数である変数gkを定義する。また、スラブグループiの次にスラブグループi'を製造する場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数である変数ri,i'を定義する。
<<Decision variable>>
The decision variable a i is an element of the new feasible lot a, and is a 0-1 variable that is “1” when the new feasible lot a includes the slab group i, and “0” otherwise. is there. In the following description, this decision variable a i will be referred to as a lot constituent product presence/absence variable as necessary. The element of A j,i in the equation (6) described in the section <Dual solution deriving unit 106> is a variable having the same meaning as the lot constituent product presence/absence variable a i .
Further, a variable x i,k that is a 0-1 variable that becomes “1” when the slab group i is manufactured as the steel type k and becomes “0” otherwise is defined. Further, "1" in the production of slabs of steel grade k in the cast defines a variable g k is a 0-1 variable becomes "0" otherwise. Further, a variable r i,i′ that is a 0-1 variable that becomes “1” when the slab group i′ is manufactured next to the slab group i and becomes “0” otherwise is defined.

<<制約条件>>
[ロット構成製品有無変数定義制約]
まず、ロット構成製品有無変数aiを定義する制約式として、以下の(8)式の制約式を用いる。
<< constraint >>
[Lot component product existence variable definition constraint]
First, as the constraint equation defining the lot constituent product presence/absence variable a i , the constraint equation of the following equation (8) is used.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

(8)式は、新たな実現可能ロットaにスラブグループiを含める場合には、何れかの鋼種kで当該スラブグループiを製造し、そうでない場合には、何れの鋼種kでも当該スラブグループiを製造しないことを示す。 When the slab group i is included in the new feasible lot a, the formula (8) is used to manufacture the slab group i with any steel type k, and if not, with the slab group i with any steel type k. Indicates that i is not manufactured.

[製造有無制約]
次に、スラブグループiは、新たな実現可能ロットaに含めるか含めないかの何れかになるので、このことを表す制約式として、以下の(9)式の制約式を用いる。
[Manufacturing constraint]
Next, since the slab group i is either included or not included in the new feasible lot a, the constraint formula of the following formula (9) is used as the constraint formula representing this.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

(8)式及び(9)式に示すように、新たな実現可能ロットaに含めるスラブグループiにおいて、鋼種kに選択の自由度のある場合でも、当該スラブグループiの鋼種kが1つに定まる。 As shown in the equations (8) and (9), in the slab group i included in the new feasible lot a, even if the steel type k has a degree of freedom in selection, the slab group i has only one steel type k. Determined.

[製造不可鋼種制約]
次に、スラブグループiについて製造可能な鋼種の集合をN'K(i)と表記する。そうすると、新たな実現可能ロットaに対し、鋼種k∈{NK−N'K(i)}のスラブグループiを含めることができないことを表す制約式として、以下の(10)式の制約式を用いる。
[Restrictions on steel types that cannot be manufactured]
Next, the set of steel types that can be manufactured for the slab group i is denoted by N′ K (i). Then, as a constraint expression indicating that the slab group i of the steel type kε{N K −N′ K (i)} cannot be included in the new feasible lot a, the constraint expression of the following expression (10) To use.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

[重量制約]
次に、スラブグループiの重量をSWiとすると、新たな実現可能ロットaに含まれる鋼種kのスラブの合計重量wkは、以下の(11)式の制約式で表される。
[Weight constraint]
Next, assuming that the weight of the slab group i is SW i , the total weight w k of the slab of the steel type k included in the new feasible lot a is expressed by the constraint equation (11) below.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

[チャージ数制約]
次に、1チャージに含めることができるスラブの最大重量をmaxChWとする。そうすると、鋼種kのスラブを重量wkだけ製造するために必要なチャージ数mkは、以下の(12−1)式及び(12−2)式の制約式で表される。即ち、鋼種kのスラブを重量wkだけ製造するために必要なチャージ数mkは、以下の(12−1)式及び(12−2)式で定まる範囲内になる。
[Charge number constraint]
Next, let the maximum weight of the slab that can be included in one charge be maxChW. Then, the number of charges m k required to manufacture the slab of the steel type k by the weight w k is represented by the following constraint equations (12-1) and (12-2). That is, the number of charges m k required to manufacture the slab of the steel type k by the weight w k is within the range determined by the following formulas (12-1) and (12-2).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

[最大連々鋳回数制約]
次に、1つのキャストにおける最大連々鋳回数(連々鋳の回数の最大値)をmaxchWRenとする。そうすると、1つのキャストにおける最大連々鋳回数maxchWRenは、(12−1)式及び(12−2)式で定まるチャージ数mkの全ての鋼種kについての総和以上でなければならず、このことは、以下の(13)式で表される。
[Maximum consecutive casting count constraint]
Next, the maximum number of consecutive castings in one cast (maximum number of consecutive castings) is defined as maxchWRen. Then, the maximum number of consecutive castings maxchWRen in one cast must be greater than or equal to the sum of all the steel types k of the charge number m k determined by the equations (12-1) and (12-2). Is expressed by the following equation (13).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

[余材量制約]
次に、1つのキャストとして製造されるチャージの合計重量のうち、当該キャストから製造されるスラブの合計重量を超過する重量分は、注文に割り当てられない余材として製造され、注文が割り当てられるまでヤード(仮置場)に在庫として停滞する。このような余材の鋼種別の重量をykとすると、余材の鋼種別の重量ykは、以下の(14)式の制約式で表される。
[Remaining material amount restriction]
Next, of the total weight of the charges manufactured as one cast, the weight exceeding the total weight of the slabs manufactured from the cast is manufactured as surplus material that cannot be assigned to the order, and until the order is assigned. In stock at the yard (temporary storage). When the weight of the steel type of such excess material to y k, the weight y k of the steel type of the surplus material is represented by the constraint equation of the following equation (14).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

[コイル長制約]
次に、1つのキャストが1つのチャンスに対応するものとすると、同一の圧延ロールにおいて連続して圧延可能なキャストから製造されるコイルの全長に関し、以下の制約が課せられる。ここで、スラブグループiに含まれるスラブを圧延した場合のコイルの全長をCLiとし、同一の圧延ロールにおける圧延距離の最大値をmaxCoLenとする。そうすると、1つのチャンスで圧延されるスラブから製造されるコイルの全長は、同一の圧延ロールにおける圧延距離の最大値以下でなければならないことを表す制約式として、以下の(15)式の制約式を用いる。尚、以下の(15)式は、(8)式を用いて、ロット構成製品有無変数aiにより表現してもよい。
[Coil length constraint]
Next, assuming that one cast corresponds to one chance, the following restrictions are imposed on the total length of the coil manufactured from the continuously rollable casts on the same rolling roll. Here, the total length of the coil when the slabs included in the slab group i are rolled is CL i, and the maximum rolling distance on the same rolling roll is maxCoLen. Then, as a constraint expression indicating that the total length of the coil manufactured from the slab rolled in one chance must be equal to or less than the maximum value of the rolling distance in the same rolling roll, the constraint expression of the following equation (15) To use. The following expression (15) may be expressed by the lot constituent product presence/absence variable a i using the expression (8).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

[変数関係制約]
次に、変数xi,k、gkの関係を規定する制約式として、以下の(16)式の制約式を用いる。前述したように、変数xi,kは、スラブグループiを鋼種kとして製造する場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数である。変数gkは、当該キャストにおいて鋼種kのスラブを製造する場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数である。
[Variable relation constraint]
Next, the constraint equation of the following equation (16) is used as the constraint equation that defines the relationship between the variables x i,k and g k . As described above, the variable x i,k is a 0-1 variable that becomes “1” when the slab group i is manufactured as the steel type k, and “0” otherwise. The variable g k is a 0-1 variable that becomes “1” when a slab of steel type k is manufactured in the cast and “0” otherwise.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

(16)式は、スラブグループiを鋼種kとして製造する場合には、当該キャストにおいて鋼種kのスラブを製造しなければならないことを示す。尚、或るスラブグループiの鋼種が鋼種kでなくても、別のスラブグループiの鋼種が鋼種kである場合がある。従って、(16)式において、変数xi,kが「0」の場合でも変数gkは「1」をとり得る。 Equation (16) indicates that when the slab group i is manufactured as the steel type k, a slab of the steel type k must be manufactured in the cast. Even if the steel type of a certain slab group i is not the steel type k, the steel type of another slab group i may be the steel type k. Therefore, in the equation (16), even if the variable x i,k is “0”, the variable g k can take “1”.

[製造順制約]
図5は、製造順制約の一例を説明する図である。図5に示す1つのノード(○で示すもの)は、1つのスラブグループiに対応する。破線で示すブランチは、当該破線の両端にあるノード(スラブグループi)は、連続して製造することが可能なスラブグループiのうち、キャストとして選択されていないスラブグループiであることを示す。実線の矢印線で示すブランチは、連続して製造することが可能なスラブグループiのうち、キャストとして選択されたスラブグループiであることを示す。これらキャストとして選択されたスラブグループiについて、矢印線の基端にあるノード(スラブグループi)の次に、当該矢印線の先端にあるノード(スラブグループi)を製造することを示す。
[Manufacturing order constraint]
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of manufacturing order constraints. One node (indicated by a circle) shown in FIG. 5 corresponds to one slab group i. The branch indicated by the broken line indicates that the nodes (slab group i) at both ends of the broken line are slab groups i that have not been selected as cast among the slab groups i that can be continuously manufactured. The branch indicated by the solid arrow line indicates that it is the slab group i selected as a cast among the slab groups i that can be continuously manufactured. For the slab group i selected as these casts, the node (slab group i) at the base end of the arrow line and then the node (slab group i) at the tip end of the arrow line are manufactured.

また、実線の矢印線で示すブランチで結ばれている2つのノード(スラブグループi,i')についての変数ri,i'は「1」となり、実線の矢印線で示すブランチで結ばれていないノード(スラブグループi,i')についての変数ri,i'は「0」となる。前述したように変数ri,i'は、スラブグループiの次にスラブグループi'を製造する場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数である。 Further, the variables r i,i′ for the two nodes (slab groups i, i′) connected by the branch indicated by the solid arrow line are “1”, and are connected by the branch indicated by the solid arrow line. The variable r i,i′ for the nonexistent node (slab group i, i′) becomes “0”. As described above, the variable r i,i′ is a 0-1 variable that becomes “1” when the slab group i′ is manufactured next to the slab group i, and “0” otherwise.

尚、図5では、例えば、鋼種Aを示す領域501の一部と鋼種Bを示す領域502の一部とが重複し、鋼種Bを示す領域502の一部と鋼種Cを示す領域503の一部とが重複する場合を例に挙げて示す。鋼種Aを示す領域501と鋼種Bを示す領域502との重複範囲に位置するノード(スラブグループi)は、鋼種A、Bの何れでも製造可能であることを示す。同様に、鋼種Bを示す領域502と鋼種Cを示す領域503との重複範囲に位置するノード(スラブグループi)は、鋼種B、Cの何れでも製造可能であることを示す。また、図5では、表記の都合上、スラブグループの集合NIを示す領域504の中に鋼種A〜Cのみを示すが、実際には、スラブ情報300に含まれる全ての鋼種がスラブグループの集合NIを示す領域504の中に含まれる。 In FIG. 5, for example, a part of the region 501 showing the steel type A and a part of the region 502 showing the steel type B overlap, and a part of the region 502 showing the steel type B and the region 503 showing the steel type C are shown. The case where the parts overlap will be shown as an example. The node (slab group i) located in the overlapping range of the region 501 indicating the steel type A and the region 502 indicating the steel type B indicates that either of the steel types A and B can be manufactured. Similarly, the node (slab group i) located in the overlapping range of the region 502 indicating the steel type B and the region 503 indicating the steel type C indicates that either of the steel types B and C can be manufactured. Further, in FIG. 5, for convenience of notation, only the steel types A to C are shown in the region 504 indicating the slab group set N I , but in reality, all the steel types included in the slab information 300 are of the slab group. It is included in the region 504 indicating the set N I.

図5に示すように、スラブグループ作成部102で作成されたスラブグループの集合NIとは別に、製造開始を表すダミースラブグループnSと、製造終了を表すダミースラブグループnEとを用意する。ダミースラブグループnS、nEは、キャストに含まれるスラブグループではなく、仮想的なスラブグループである。ダミースラブグループnSの次には、スラブグループの集合NIに含まれる何れのスラブグループiも製造することができるものとする。また、スラブグループの集合NIに含まれる何れのスラブグループiであっても、当該スラブグループiの次にダミースラブグループnEを製造することができるものとする。ダミースラブグループnS、nEには、1つのノード(スラブグループi)しか接続されない。これに対し、スラブグループの集合NIに含まれるスラブグループiには、2つのノード(スラブグループi)が接続される。 As shown in FIG. 5, in addition to the slab group set N I created by the slab group creation unit 102, a dummy slab group n S indicating the start of manufacturing and a dummy slab group n E indicating the end of manufacturing are prepared. .. The dummy slab groups n S and n E are virtual slab groups, not slab groups included in the cast. Next to the dummy slab group n S , any slab group i included in the slab group set N I can be manufactured. Further, it is assumed that any slab group i included in the slab group set N I can manufacture the dummy slab group n E next to the slab group i. Only one node (slab group i) is connected to the dummy slab groups n S and n E. On the other hand, two nodes (slab group i) are connected to the slab group i included in the slab group set N I.

ここで、スラブグループiの始点集合をNS(=NI+nS)とする。始点集合とは、矢印線の基端となり得るノード(スラブグループi)の集合、即ち、製造順で連続する2つのスラブグループiのうち、先に製造されるスラブグループiとなり得るものの集合である。また、スラブグループiの終点集合をNE(=NI+nE)とする。終点集合とは、矢印線の先端となり得るノード(スラブグループi)の集合、即ち、製造順で連続する2つのスラブグループiのうち、後に製造されるスラブグループiとなり得るものの集合である。 Here, the starting point set of the slab group i is N S (=N I +n S ). The starting point set is a set of nodes (slab group i) that can be the base end of the arrow line, that is, a set of two slab groups i that are consecutive in the manufacturing order and that can be the slab group i that is manufactured first. .. Further, the end point set of the slab group i is N E (=N I +n E ). The end point set is a set of nodes (slab group i) that can be the tip of the arrow line, that is, a set of two slab groups i that are consecutive in the manufacturing order and that can be the slab group i that is manufactured later.

以上のことを前提として、1つのキャストに含めるスラブグループiの製造順に関する制約(製造順制約)の一例を説明する。
まず、ダミースラブグループnSの後に、終点集合に含まれる何れかのスラブグループiを製造することを示す制約式として、以下の(17)式の制約式を用いる。
Given the above, an example of a constraint (manufacturing order constraint) on the manufacturing order of the slab group i included in one cast will be described.
First, after the dummy slab group n S, the constraint expression of the following expression (17) is used as a constraint expression indicating that any slab group i included in the end point set is manufactured.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

次に、スラブグループiの集合NIにおいて、スラブグループiを、製造順で連続する2つのスラブグループのうち先に製造されるスラブグループとして、新たな実現可能ロットaに含めるのであれば、当該スラブグループiは必ず製造しなければならないことを示す制約式として、以下の(18)式の制約式を用いる。 Next, in the set N I of the slab group i, if the slab group i is included in the new feasible lot a as a slab group that is manufactured first among the two slab groups that are consecutive in the manufacturing order, The constraint equation of the following equation (18) is used as the constraint equation indicating that the slab group i must be manufactured.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

次に、スラブグループiの集合NIにおいて、スラブグループi'を、製造順で連続する2つのスラブグループのうち後に製造されるスラブグループとして、新たな実現可能ロットaに含めるのであれば、当該スラブグループi'は必ず製造しなければならないことを示す制約式として、以下の(19)式の制約式を用いる。 Next, in the set N I of the slab group i, if the slab group i′ is included in the new feasible lot a as a slab group to be manufactured later out of the two slab groups consecutive in the manufacturing order, The constraint equation of the following equation (19) is used as the constraint equation indicating that the slab group i'must be manufactured.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

次に、始点集合に含まれる何れか1つのスラブグループiの次にダミースラブグループnEを製造しなければならないことを示す制約式として、以下の(20)式の制約式を用いる。 Next, the constraint equation of the following equation (20) is used as a constraint equation indicating that the dummy slab group n E must be manufactured next to any one slab group i included in the starting point set.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

次に、スラブグループiの次に製造不可能なスラブグループの集合をNi Infとする。連続して製造することができない2つのスラブグループi、i'を示す制約式として、以下の(21)式の制約式を用いる。 Next, a set of unmanufacturable slab groups next to the slab group i is defined as N i Inf . As a constraint equation indicating two slab groups i and i′ that cannot be continuously manufactured, the constraint equation of the following equation (21) is used.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

例えば、前述した(A1)及び(B1)と同様の判定条件により、スラブグループiの次に製造不可能なスラブグループの集合Ni Infを定めることができる。即ち、或るスラブグループについて、当該スラブグループに含まれるスラブの幅(スラブ幅)と、その他のスラブグループに含まれるスラブの幅(スラブ幅)との差の最大値が100[mm]を上回る場合、当該或るスラブグループiの次に製造不可能なスラブグループの集合Ni Infとして当該その他のスラブグループが含まれる。また、或るスラブグループについて、当該スラブグループに含まれるスラブの厚み(スラブ厚)と、その他のスラブグループに含まれるスラブの厚み(スラブ厚)との差の最大値が2[mm]を上回る場合、当該或るスラブグループiの次に製造不可能なスラブグループの集合Ni Infとして当該その他のスラブグループが含まれる。 For example, the set condition N i Inf of the next unmanufacturable slab group after the slab group i can be determined under the same determination conditions as those of the above-mentioned (A1) and (B1). That is, for a certain slab group, the maximum value of the difference between the width (slab width) of the slabs included in the slab group and the width (slab width) of the slabs included in other slab groups exceeds 100 [mm]. In this case, the other slab group is included as a set N i Inf of unmanufacturable slab groups next to the certain slab group i. In addition, for a certain slab group, the maximum difference between the thickness of the slab included in the slab group (slab thickness) and the thickness of the slab included in the other slab group (slab thickness) exceeds 2 [mm]. In this case, the other slab group is included as a set N i Inf of unmanufacturable slab groups next to the certain slab group i.

次に、新たな実現可能ロットaに含める複数のスラブグループiが1つのキャストを構成するためには、当該複数のスラブグループiのうち最初に製造するスラブグループiと最後に製造するスラブグループiとが定められなければならない。このことは、図5において、矢印線の数は、当該矢印線で結ばれるノード(スラブグループi)の数から「1」を減算した値でなければならないことに対応する。即ち、任意のスラブグループiの部分集合に対して、当該部分集合に含まれる2つのスラブグループi、i'に対する変数ri,i'の総和が、当該部分集合に含まれるスラブグループの総数から「1」を減じた数と等しくなることに対応する。従って、スラブグループの集合NIの任意の部分集合をNI Sとすると、以下の(22)式の制約式が成り立つ。 Next, in order for the plurality of slab groups i included in the new feasible lot a to form one cast, the first manufactured slab group i and the last manufactured slab group i among the plurality of slab groups i are manufactured. Must be specified. This corresponds to that the number of arrow lines in FIG. 5 must be a value obtained by subtracting “1” from the number of nodes (slab group i) connected by the arrow lines. That is, for any subset of slab groups i, the sum of the variables r i,i′ for the two slab groups i, i′ included in the subset is calculated from the total number of slab groups included in the subset. Corresponds to being equal to the number minus "1". Therefore, if an arbitrary subset of the slab group set N I is set to N I S , the following constraint equation (22) is established.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

<<新たな実現可能ロットaに対するコストc>>
本実施形態では、新たな実現可能ロットaに対するコストcを、以下の(23)式で表す。
<<Cost c for new feasible lot a>>
In the present embodiment, the cost c for the new realizable lot a is represented by the following equation (23).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

(23)式の右辺第1項は、キャストにおいて製造する各鋼種kの余材量の総和に関するコストを表す。ykは前出の(14)式にて計算される。余材となるスラブは注文が割り当てられるまでヤードで保管されることから、在庫を削減する観点より、可能な限り余材量を少なくすることが望ましい。(23)式の右辺第2項は、キャストにおいて製造する鋼種の総数に関するコストを表す。gkは(16)式で規定される。キャストにおいて複数の鋼種を製造する際には、タンディッシュにおいて異なる溶鋼の混合部分が生じる。このため、可能な限り鋼種の切り替え回数(異鋼種継目の数)を削減することが望ましい。(23)式の右辺第3項は、キャストを製造するにあたって必要な製造コストを表す。この項は、集合分割問題MPを解く際に、可能な限りキャストの数を削減することを目的に追加する。ここで、CY、CGは、それぞれ、余材量、鋼種の数に対するコスト係数(重み係数)であり、(4)式で説明したものと同じである。また、製造コストCCASTも、(4)式で説明したものと同じである。ただし、これらのコスト係数及び製造コストCCASTの値は、(4)式に示すものの値と同じであっても異なっていてもよい。 The first term on the right side of the equation (23) represents the cost related to the total amount of surplus material of each steel type k manufactured in casting. y k is calculated by the above equation (14). Since the slab that is the surplus material is stored in the yard until an order is assigned, it is desirable to reduce the surplus material amount as much as possible from the viewpoint of reducing inventory. The second term on the right side of the equation (23) represents the cost related to the total number of steel types manufactured in casting. g k is defined by the equation (16). When producing multiple steel grades in a cast, mixed parts of different molten steels occur in the tundish. For this reason, it is desirable to reduce the number of steel grade changes (the number of different steel grade joints) as much as possible. The third term on the right side of the equation (23) represents the manufacturing cost necessary for manufacturing the cast. This term is added for the purpose of reducing the number of casts as much as possible when solving the set division problem MP. Here, C Y and C G are cost coefficients (weighting coefficients) with respect to the amount of surplus material and the number of steel types, respectively, and are the same as those described in the equation (4). Also, the manufacturing cost C CAST is the same as that described in the equation (4). However, the cost coefficient and the manufacturing cost C CAST may be the same as or different from the values shown in the equation (4).

<<目的関数>>
主問題と双対問題の関係(弱双対定理)から、主問題の目的関数の値は、主問題が最小化問題の場合、双対問題DLPの目的関数の値以上になる。本実施形態では、主問題の目的関数は(2)式であり、双対問題DLPの目的関数は(5)式である。従って、本来は、新たな実現可能ロットaのコストcは、当該新たな実現可能ロットaに対する双対コスト(=Σi∈NIλi×ai)以上(c≧Σi∈NIλi×ai)になる。また、新たな実現可能ロットaのコストcと、当該新たな実現可能ロットaに対する双対コスト(=Σi∈NIλi×ai)とが等しい(c=Σi∈NIλi×ai)ときの主問題及び双対問題DLPの解はそれぞれ真の最適解となる。従って、もしc<Σi∈NIλi×aiを満足するような実現可能ロットaが存在するならば、そのような実現可能ロットaは集合分割問題MP(即ち、行列Ai,j)に追加されなければならない。
従って、列生成子問題SPの目的関数は、以下の(24)式のように定義される。
<< Objective function >>
From the relationship between the main problem and the dual problem (weak dual theorem), the value of the objective function of the main problem is greater than or equal to the value of the objective function of the dual problem DLP when the main problem is the minimization problem. In this embodiment, the objective function of the main problem is equation (2), and the objective function of the dual problem DLP is equation (5). Therefore, originally, the cost c of the new feasible lot a is not less than the dual cost (=Σ iNI λ i ×a i ) of the new feasible lot a (c≧Σ iNI λ i ×a i ). Further, the cost c of the new feasible lot a and the dual cost (=Σ i εNI λ i ×a i ) for the new feasible lot a are equal (c=Σ i εNI λ i ×a i ). ) When the main problem and the dual problem DLP are true optimal solutions. Therefore, if there is a feasible lot a that satisfies c<Σ iNI λ i ×a i , such a feasible lot a is a set partitioning problem MP (that is, matrix A i,j ). Must be added to.
Therefore, the objective function of the column generator problem SP is defined by the following equation (24).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

列生成部107は、CPLEX(登録商標)等の公知のソルバーを用いて0−1整数計画法による最適化計算を行うことにより、(8)式〜(22)式の制約式を満足する範囲で(24)式の目的関数の値を最小にする部分集合である新たな実現可能ロットa(部分集合を構成するロット構成製品有無変数ai)を、新たな実現可能ロットaの最適解として導出する。 The column generation unit 107 performs optimization calculation by the 0-1 integer programming method using a known solver such as CPLEX (registered trademark), and thus a range satisfying the constraint expressions (8) to (22). Then, a new feasible lot a (a lot constituent product presence/absence variable a i that constitutes the subset) that is a subset that minimizes the value of the objective function of the equation (24) is set as an optimal solution of the new feasible lot a. Derive.

<判定部108、ステップS208>
新たな実現可能ロットaのコストcが、当該新たな実現可能ロットaに対する双対コスト(=Σi∈NIλi×ai)を下回る(c<Σi∈NIλi×ai)場合には、双対問題DLPの双対解は、双対問題DLPの真の最適解となっていない。即ち、この場合には、実現可能ロットj(列)が行列Ai,jに十分に追加されていないことになる。よって、新たな実現可能ロットaのコストcが、当該新たな実現可能ロットaに対する双対コスト(=Σi∈NIλi×ai)を下回る(c<Σi∈NIλi×ai)場合には、当該新たな実現可能ロットaは、原問題である集合分割問題MPの最適解の候補となり、行列Ai,jに追加される必要がある。
<Determination Unit 108, Step S208>
When the cost c of the new feasible lot a is less than the dual cost (=Σ iNI λ i ×a i ) for the new feasible lot a (c<Σ iNI λ i ×a i ). , The dual solution of the dual problem DLP is not a true optimal solution of the dual problem DLP. That is, in this case, the feasible lot j (column) is not sufficiently added to the matrix A i,j . Therefore, the cost c of the new feasible lot a is less than the dual cost (=Σ iNI λ i ×a i ) for the new feasible lot a (c<Σ iNI λ i ×a i ). In this case, the new feasible lot a becomes a candidate for the optimal solution of the set division problem MP that is the original problem, and needs to be added to the matrix A i,j .

そこで、判定部108は、列生成部107により最適解として求められた新たな実現可能ロットaのコストcから、当該新たな実現可能ロットaに対する双対コスト(=Σi∈NIλi×ai)を減算した値が「0」を下回るか否かを判定する。即ち、判定部108は、以下の(25)式が成り立つか否かを判定する。尚、以下の説明では、(25)式の判定式を必要に応じて列追加要件と称する。 Therefore, the determination unit 108 determines the dual cost (=Σ iNI λ i ×a i) for the new feasible lot a from the cost c of the new feasible lot a obtained as the optimum solution by the column generation unit 107. ) Is subtracted, it is determined whether the value is less than "0". That is, the determination unit 108 determines whether the following expression (25) is satisfied. In the following description, the determination formula (25) will be referred to as a column addition requirement as necessary.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

この判定の結果、列追加要件を満足する場合には、列生成部107により最適解として求められた新たな実現可能ロットaを、行列Ai,jに追加する必要がある。一方、列追加要件を満足しない場合には、新たな実現可能ロットaをこれ以上行列Ai,jに追加しても、当該新たな実現可能ロットaは、原問題である集合分割問題MPの最適解の候補になることはないと見なせる。 If the result of this determination is that the column addition requirement is satisfied, it is necessary to add the new feasible lot a found as the optimum solution by the column generation unit 107 to the matrix A i,j . On the other hand, if the column addition requirement is not satisfied, even if a new feasible lot a is added to the matrix A i,j , the new feasible lot a is not affected by the set division problem MP that is the original problem. It can be considered that it will never be a candidate for the optimum solution.

<列追加部109、ステップS209>
列追加部109は、判定部108により列追加要件を満足すると判定されると、列生成部107により導出された新たな実現可能ロットaを、行列Ai,jに追加する。例えば、列追加部109は、現在の行列Ai,jの最後の列の次の列に、列生成部107により導出された新たな実現可能ロットaを追加する。これにより、行列Ai,j(即ち、集合分割問題MPにおける部分集合)が更新される。
<Column adding unit 109, step S209>
When the determination unit 108 determines that the column addition requirement is satisfied, the column addition unit 109 adds the new feasible lot a derived by the column generation unit 107 to the matrix A i,j . For example, the column addition unit 109 adds the new feasible lot a derived by the column generation unit 107 to the column next to the last column of the current matrix A i,j . As a result, the matrix A i,j (that is, the subset in the set division problem MP) is updated.

<新たな実現可能ロットaを追加した後の繰り返し計算>
以上のようにして列追加部109により新たな実現可能ロットaが行列Ai,jに追加されることにより、行列Ai,jの現在値が更新される。この場合、処理はステップS205に戻り、集合分割問題構築部104は、新たに追加された実現可能ロットaのコストcjを導出する((4)式を参照)。そして、ステップSプ206において、双対解導出部106は、更新後の行列Ai,jを用いて、(6)式の制約式を満足する範囲で(5)式の目的関数の値を最大にする双対変数λiを、双対解として導出する。
<Repeated calculation after adding a new feasible lot a>
The new feasible lot a is added to the matrix A i,j by the column adding unit 109 as described above, so that the current value of the matrix A i,j is updated. In this case, the process returns to step S205, and the set division problem construction unit 104 derives the cost c j of the newly added feasible lot a (see equation (4)). Then, in step S206, the dual solution derivation unit 106 uses the updated matrix A i,j to maximize the value of the objective function of expression (5) within a range satisfying the constraint expression of expression (6). The dual variable λ i is derived as a dual solution.

更に、ステップS207において、列生成部107は、このようにして導出された双対変数λiを用いて、(8)式〜(22)式の制約式を満足する範囲で(24)式の目的関数の値を最小にする新たな実現可能ロットaを導出する。
そして、ステップ208において、判定部108は、このようにして導出された新たな実現可能ロットaのコストcから、当該新たな実現可能ロットaに対する双対コスト(=Σi∈NIλi×ai)を減算した値が「0」を下回るか否か(列追加要件を満足するか否か)を判定する。この判定の結果、列追加要件を満足する場合には、ステップS209において、列生成部107により導出された新たな実現可能ロットaを行列Ai,jに追加する。
Further, in step S207, the column generation unit 107 uses the dual variables λ i derived in this way within the range of satisfying the constraint expressions of Expressions (8) to (22), and the purpose of Expression (24). A new feasible lot a that minimizes the value of the function is derived.
Then, in step 208, the determination unit 108 determines the dual cost (=Σ iNI λ i ×a i) for the new feasible lot a from the cost c of the new feasible lot a thus derived. ) Is less than "0" (whether the column addition requirement is satisfied) is determined. If the result of this determination is that the column addition requirement is satisfied, then in step S209 the new feasible lot a derived by the column generation unit 107 is added to the matrix A i,j .

以上の処理を、判定部108により、列追加要件を満足しないと判定されるまで繰り返し行う。尚、以上の説明において、判定部108は、列生成部107により導出された新たな実現可能ロットaが既に行列Ai,jに含まれている場合にも、列生成要件を満足しないと判定するものとする。 The above processing is repeated until the determination unit 108 determines that the column addition requirement is not satisfied. In the above description, the determination unit 108 determines that the column generation requirement is not satisfied even when the new feasible lot a derived by the column generation unit 107 is already included in the matrix A i,j. It shall be.

<最適解導出部110、ステップS210>
最適解導出部110は、判定部108により、列追加要件を満足しないと判定されると、前述した集合分割問題MPの求解を行う。具体的に説明すると最適解導出部110は、判定部108により、列追加要件を満足しないと判定された時点で得られている(最新の)行列Ai,jを用いて、CPLEX(登録商標)等の公知のソルバーを用いて0−1整数計画法による最適化計算を行うことにより、(1)式の制約式を満足する範囲で(2)式の目的関数Jの値を最小にする決定変数zjを導出し、実現可能ロットj群の最適解を導出する。
<Optimal Solution Derivation Unit 110, Step S210>
When the determining unit 108 determines that the column addition requirement is not satisfied, the optimal solution deriving unit 110 solves the set partitioning problem MP described above. More specifically, the optimum solution derivation unit 110 uses the (latest) matrix A i,j obtained at the time when the determination unit 108 determines that the column addition requirement is not satisfied, using CPLEX (registered trademark). ) And other known solvers are used to perform optimization calculation by 0-1 integer programming, thereby minimizing the value of the objective function J of equation (2) within a range satisfying the constraint equation of equation (1). The decision variable z j is derived and the optimal solution of the feasible lot j group is derived.

本実施形態では、キャスト編成の対象となるスラブグループiの全体集合NIから全ての実現可能ロットjを生成したものを実現可能ロットjの集合として、集合分割問題MPを解くのではなく、実現可能ロットjの初期値と、列追加部109により追加された新たな実現可能ロットaとを実現可能ロットjの集合として、集合分割問題MPを解く。前述したように、本実施形態では、実現可能ロットjの集合(行列Ai,j)が収束し、新たな実現可能ロットaが集合分割問題MPの最適解の候補になることはないと見なせる場合には、列追加部109による新たな実現可能ロットaの追加は行われない。従って、計算精度を大きく落とすことなく、実現可能ロットjの列挙数を少なくすることができる。その結果、主として計算機の主メモリが不足することにより、実現可能ロットjの列挙ができないことや、列挙出来たとしてもその後の集合分割問題を解くことが出来ないこと等により、キャスト計画を作成することができないという事態が生じることを抑制することができる。 In the present embodiment, a set partitioning problem MP is realized rather than solving the set division problem MP, with a set of all feasible lots j generated from the whole set N I of the slab group i to be cast-organized as a set of feasible lots j. The set division problem MP is solved with the initial value of the feasible lot j and the new feasible lot a added by the column addition unit 109 as a set of the feasible lot j. As described above, in the present embodiment, it can be considered that the set of feasible lots j (matrix A i,j ) converges and the new feasible lot a does not become a candidate for the optimum solution of the set partitioning problem MP. In this case, the column adder 109 does not add a new realizable lot a. Therefore, the number of feasible lots j listed can be reduced without significantly reducing the calculation accuracy. As a result, the cast plan is created mainly because the feasible lot j cannot be enumerated because the main memory of the computer is insufficient, or even if the enumerable lot j can be enumerated, the subsequent set partitioning problem cannot be solved. It is possible to prevent a situation in which it is not possible.

<出力部111、ステップS211>
各実現可能ロットjは、それぞれキャストに対応する。出力部111は、最適解導出部110により導出された実現可能ロットj群の最適解に基づいて、各実現可能ロットjに含まれるスラブグループiを構成するスラブの情報をキャスト計画の立案結果として出力する。出力部111は、例えば、コンピュータディスプレイへの表示、外部装置への送信、及び、内部又は外部の記憶媒体への記憶の少なくとも何れか1つを行うことにより、それぞれのキャストに含まれるスラブの情報を出力する。例えば、出力部111は、図3に示したスラブ情報300の項目として、キャストを識別する番号であるキャストNo.を追加した情報を、それぞれのキャストに含まれるスラブの情報として出力することができる。
<Output unit 111, step S211>
Each feasible lot j corresponds to a cast. The output unit 111 uses the information of the slabs forming the slab group i included in each feasible lot j as the casting plan drafting result based on the optimal solution of the feasible lot j group derived by the optimal solution deriving unit 110. Output. The output unit 111 performs, for example, at least one of a display on a computer display, a transmission to an external device, and a storage in an internal or external storage medium, to thereby obtain information on slabs included in each cast. Is output. For example, the output unit 111 uses, as the item of the slab information 300 shown in FIG. The information added with can be output as the information of the slab included in each cast.

(まとめ)
以上のように本実施形態では、キャスト編成装置100は、集合分割問題MPを線形緩和した線形緩和問題LPを主問題とした場合の双対問題DLPの最適解である双対解(双対変数λiの最適解)を導出する。そして、キャスト編成装置100は、当該双対解を用いて、列生成子問題SPの最適解を導出する。即ち、キャスト編成装置100は、新たな実現可能ロットaがロット(=キャスト)として成立するための制約条件を満たす範囲で、新たな実現可能ロットaのコストcから当該新たな実現可能ロットaに対する双対コスト(=Σi∈NIλi×ai)を減算した値が最小になるときの新たな実現可能ロットaを、新たな実現可能ロットaの最適解として導出する。そして、キャスト編成装置100は、当該新たな実現可能ロットaのコストcから当該新たな実現可能ロットaに対する双対コスト(=Σi∈NIλi×ai)を減算した値が「0」以下である(即ち、列追加要件を満足する)場合に、当該新たな実現可能ロットaを、集合分割問題MPにおける部分集合を示す行列Ai,jに追加する。キャスト編成装置100は、かかる新たな実現可能ロットaの追加を、列追加要件を満足しなくなるまで繰り返し行う。キャスト編成装置100は、このようにして得られた行列Ai,jを用いて集合分割問題MPを解いて決定変数zjを導出し、それぞれの実現可能ロットjに含まれるスラブグループiの最適解を導出する。
(Summary)
As described above, in the present embodiment, the cast knitting apparatus 100 is a dual solution (a dual variable λ i of an optimal solution of the dual problem DLP when the linear relaxation problem LP obtained by linearly relaxing the set partitioning problem MP is used as the main problem). Derive an optimal solution). Then, the cast knitting apparatus 100 uses the dual solution to derive an optimal solution for the column generator problem SP. That is, the cast knitting apparatus 100 changes the cost c of the new feasible lot a to the new feasible lot a within the range of satisfying the constraint condition for establishing the new feasible lot a as a lot (=cast). A new feasible lot a when the value obtained by subtracting the dual cost (=Σ i εNI λ i ×a i ) is minimized is derived as an optimal solution of the new feasible lot a. Then, in the cast knitting apparatus 100, the value obtained by subtracting the dual cost (=Σ iNI λ i ×a i ) for the new feasible lot a from the cost c of the new feasible lot a is “0” or less. (That is, the column addition requirement is satisfied), the new feasible lot a is added to the matrix A i,j indicating the subset in the set division problem MP. The cast knitting apparatus 100 repeats the addition of the new feasible lot a until the column addition requirement is not satisfied. The cast organization device 100 solves the set partitioning problem MP by using the matrix A i,j thus obtained to derive the decision variable z j, and optimizes the slab group i included in each feasible lot j. Derive the solution.

従って、キャスト編成問題に列生成法を適用することができるようになり、可及的に過不足なく実現可能ロットの候補を列挙することができる(即ち、全ての実現可能ロットを列挙する必要がなくなる)。従って、キャスト計画を、立案結果の精度を大きく落とすことなく短時間で立案することができる。また、コイル長制約(1つのチャンスで圧延されるコイルの全長が、同一の圧延ロールにおける圧延距離の最大値以下になるという制約)を課すことにより、キャストによって生成されるスラブ群がチャンスに対応するように、連続鋳造工程及び熱間圧延工程における制約条件を考慮したキャストを編成することができる。 Therefore, it becomes possible to apply the column generation method to the cast organization problem, and it is possible to enumerate the candidates of feasible lots without excess or deficiency as much as possible (that is, it is necessary to enumerate all feasible lots. Lost). Therefore, the casting plan can be planned in a short time without significantly lowering the accuracy of the planning result. Also, by imposing a coil length constraint (a constraint that the total length of the coil rolled in one chance is less than or equal to the maximum rolling distance on the same rolling roll), the slab group generated by casting corresponds to the chance. As described above, the cast can be knitted in consideration of the constraint conditions in the continuous casting process and the hot rolling process.

(変形例)
<変形例1>
本実施形態では、ステップS209において、列追加部109は、列生成子問題SPの最適解のみを行列Ai,jに追加する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ステップS207において、列生成部107は、列生成子問題SPの計算過程において得られた全ての実行可能解を記憶しておき、ステップS208において判定部108が前記記憶した各実行可能解に対して列追加要件を判定して、ステップS209において、列追加部109は、列追加要件を満足する全ての実行可能解を行列Ai,jに追加してもよい。また、例えば、ステップS207において、列生成部107は、列生成子問題SPの計算過程において得られた全ての実行可能解を記憶しておき、ステップS208において判定部108が前記記憶した各実行可能解に対して列追加要件を判定して、ステップS209において、列追加部109は、列追加要件を満足する全ての実行可能解の中からランダムに選択した複数の実行可能解、又は、所定の条件に従って選択した複数の実行可能解を行列Ai,jに追加してもよい。
(Modification)
<Modification 1>
In this embodiment, the case where the column adding unit 109 adds only the optimum solution of the column generator problem SP to the matrix A i,j in step S209 has been described as an example. However, this need not always be the case. For example, in step S207, the column generation unit 107 stores all feasible solutions obtained in the calculation process of the column generator problem SP, and in step S208, the determination unit 108 stores each feasible solution stored therein. Alternatively, the column addition requirement may be determined, and in step S209, the column addition unit 109 may add all feasible solutions that satisfy the column addition requirement to the matrix A i,j . Further, for example, in step S207, the column generation unit 107 stores all the feasible solutions obtained in the calculation process of the column generator problem SP, and in step S208, the determination unit 108 executes each of the feasible solutions stored above. The column addition requirement is determined for the solution, and in step S209, the column addition unit 109 selects a plurality of feasible solutions randomly selected from all feasible solutions that satisfy the column addition requirement, or a predetermined number of feasible solutions. A plurality of feasible solutions selected according to conditions may be added to the matrix A i,j .

<変形例2>
本実施形態では、複数の鋼種のスラブに対するキャスト計画を作成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、単一鋼種のスラブに対するキャスト計画を作成してもよい。このようにする場合、鋼種kを1種類とすればよい(即ち、列生成部107(ステップS207)の説明において、鋼種の集合NKをNK={1}とすればよい)。
<Modification 2>
In the present embodiment, the case of creating a cast plan for a plurality of steel grade slabs has been described as an example. However, a cast plan for a single grade slab may be created. In this case, the steel type k may be one type (that is, in the description of the row generation unit 107 (step S207), the steel type set N K may be N K ={1}).

<変形例3>
本実施形態では、スラブ情報300に含まれるスラブをスラブグループiに集約する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしも、このようにする必要はない。例えば、スラブ情報300に含まれるスラブの数が少ない場合には、スラブグループiを作成せずに、実現可能ロットを構成するスラブを直接求めるようにしてもよい。このようにする場合、変数iは、スラブグループではなく、個々のスラブを示す変数になる。
<Modification 3>
In this embodiment, the case where the slabs included in the slab information 300 are aggregated into the slab group i has been described as an example. However, this is not always necessary. For example, when the number of slabs included in the slab information 300 is small, the slabs forming the feasible lot may be directly obtained without creating the slab group i. In this case, the variable i is not a slab group but a variable indicating an individual slab.

<変形例4>
本実施形態では、キャスト計画を作成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本実施形態で説明した手法は、キャスト計画以外の、ロットに複数の製品を纏めてロットの単位で生産される複数の製品の生産計画に適用することができる。
例えば、本実施形態で説明した手法を厚板生産計画(板取り問題)に適用してもよい。スラブを目標の板厚に圧延した後、圧延後のスラブを注文に応じて剪断し厚板を得る。よって、どのスラブからどの厚板を切り出すのかを決める必要がある。かかる内容を厚板生産計画として作成する。この場合、「厚板」が「製品」に対応し、「スラブ」が「ロット」に対応し、「剪断(切り出し)」が「製造」に対応し、剪断の次工程である「精整工程」が「選択の自由度がある製造条件」に対応し、切り出したスラブの「余剰部分」が「余材量」に対応する。また、本実施形態で説明した手法を熱延計画(チャンス編成問題)に適用してもよい。連続して熱間圧延する複数のスラブを決定する必要がある。この複数のスラブの単位をチャンスと呼ぶ。この場合、「熱延板(コイル)」が「製品」に対応し、「チャンス」が「ロット」に対応し、「圧延」が「製造」に対応する。
また、本実施形態で説明した手法の適用対象は、ロットの単位で纏めて複数の製品を生産するための計画に限定されず、ロットの単位で纏めて複数の製品を処理するための計画であってもよい。
<Modification 4>
In the present embodiment, the case of creating a cast plan has been described as an example. However, the method described in the present embodiment can be applied to a production plan for a plurality of products that are produced in a lot unit by collecting a plurality of products in a lot, other than the casting plan.
For example, the method described in the present embodiment may be applied to a plank production plan (planing problem). After rolling the slab to a target plate thickness, the rolled slab is sheared according to an order to obtain a thick plate. Therefore, it is necessary to decide which slab to cut out which plank. Such contents are prepared as a plank production plan. In this case, “thick plate” corresponds to “product”, “slab” corresponds to “lot”, “shear (cut out)” corresponds to “manufacture”, and the next step after shearing is the “refining process”. "Corresponds to "manufacturing conditions with a degree of freedom in selection", and "surplus portion" of the cut slab corresponds to "surplus material amount". Moreover, you may apply the method demonstrated in this embodiment to a hot rolling plan (chance formation problem). It is necessary to determine a plurality of slabs that are continuously hot rolled. The unit of this plurality of slabs is called a chance. In this case, "hot rolled plate (coil)" corresponds to "product", "chance" corresponds to "lot", and "rolling" corresponds to "manufacture".
Further, the application target of the method described in the present embodiment is not limited to a plan for producing a plurality of products collectively in a lot unit, but a plan for processing a plurality of products in a lot unit. It may be.

(計算例)
次に、キャスト計画の計算例を説明する。
本実施形態の手法の有用性を検出するためにスラブ数を変更した複数のケースに対するキャスト計画を作成する数値実験を実施した。図6は、その結果を示す図である。図6では、各スラブ数に対するキャスト計画を作成するまでの計算時間(分)を比較例、発明例1、発明例2のそれぞれについて示す。図6において、「−」は、計算時間が1時間以上であることを示す。
(Calculation example)
Next, a calculation example of the cast plan will be described.
In order to detect the usefulness of the method of this embodiment, a numerical experiment was performed to create cast plans for a plurality of cases in which the number of slabs was changed. FIG. 6 is a diagram showing the result. In FIG. 6, the calculation time (minutes) until the cast plan is created for each slab number is shown for each of the comparative example, invention example 1 and invention example 2. In FIG. 6, "-" indicates that the calculation time is 1 hour or more.

比較例は、<スラブグループ作成部102、ステップS202>の項で説明したようにしてスラブ情報に含まれるスラブをスラブグループに集約して、スラブグループに対する実現可能ロットjを全て列挙し、列挙した全ての実現可能ロットjを部分集合とする集合分割問題により、実現可能ロットの最適解を導出する手法である。
発明例1は、本実施形態の手法である。発明例2は、<変形例1>の項で説明した手法のうち、本実施形態の手法に対し、ステップS209において、列追加部109が、列生成子問題SPの列追加要件を満足する全ての実行可能解を行列Ai,jに追加する手法である。
以上のこと以外は、発明例1、発明例2、及び比較例で異なるところはない。
In the comparative example, the slabs included in the slab information are aggregated into slab groups as described in the section of <Slab Group Creating Unit 102, Step S202>, and all the feasible lots j for the slab groups are listed and listed. This is a method for deriving an optimal solution for a feasible lot by a set division problem in which all feasible lots j are subsets.
Inventive Example 1 is the method of the present embodiment. In the invention example 2, in the method described in <Modification 1>, in addition to the method of the present embodiment, in step S209, the column addition unit 109 satisfies all the column addition requirements of the column generator problem SP. Is a method of adding the feasible solution of the above to the matrix A i,j .
Except for the above, there is no difference between Invention Example 1, Invention Example 2, and Comparative Example.

発明例1、発明例2、及び比較例の何れの例においても、(求解することができた場合には)本実施形態で説明した全ての制約条件を満足する実行可能なキャスト計画が作成された。
しかしながら、比較例では、スラブグループiの数によって列挙すべき実現可能ロットjが指数関数的に増加する。このため、スラブ数が「150」である場合、計算時間が9.38分となる。また、スラブ数が「200」以上では1時間以上かかっても計算は終了しない。一方、発明例1では、スラブ数が「350」である場合でも、計算時間は2.76分であり、実用規模の問題に対しても許容可能な計算時間になる。また、発明例2では、発明例1より更に高速に計算が終了するためより大規模な問題に対する適用が期待できる。
In each of Inventive Example 1, Inventive Example 2, and Comparative Example, a feasible cast plan that satisfies all the constraints described in this embodiment (when the solution can be found) is created. It was
However, in the comparative example, the feasible lot j to be listed increases exponentially with the number of slab groups i. Therefore, when the number of slabs is “150”, the calculation time is 9.38 minutes. Further, if the number of slabs is “200” or more, the calculation does not end even if it takes 1 hour or more. On the other hand, in Invention Example 1, the calculation time is 2.76 minutes even when the number of slabs is “350”, which is an allowable calculation time even for a problem of practical scale. In addition, the invention example 2 can be expected to be applied to a larger-scale problem because the calculation is completed faster than the invention example 1.

[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態を説明する。
第1の実施形態では、実現可能ロットjに対するコストcjと、列追加部109により追加された新たな実現可能ロットaに対するコストcとを、それぞれ(4)式、(23)式で表す場合を例に挙げて説明した。即ち、実現可能ロットに対するコスト(目的関数)は、各評価指標(設計変数)のコストの和で表され、各評価指標のコストは、当該評価指標の値と、当該評価指標に対するコスト係数(重み係数)との積の和で表される。(4)式に示す例では、CY、CGは、それぞれ、(評価指標の値である)余材量Wj Y、鋼種の数Nj Gに対するコスト係数である。また、(23)式に示す例では、CY、CGは、それぞれ、全鋼種についての余材量の和Σyk、鋼種の総数Σgk(gkは、或るキャストにおいて鋼種kのスラブを製造する場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数である)に対するコスト係数である。また、CCASTは、実現可能ロットjの数に対するコスト係数になる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, the cost c j for feasibility lots j, a cost c for a new feasible lot a added by add column 109, respectively (4), when expressed by (23) Was explained as an example. That is, the cost (objective function) for the feasible lot is represented by the sum of the costs of each evaluation index (design variable), and the cost of each evaluation index is the value of the evaluation index and the cost coefficient (weight) for the evaluation index. Coefficient) and is represented by the sum of products. In the example shown in the equation (4), C Y and C G are cost coefficients with respect to the amount of spare material W j Y (which is the value of the evaluation index) and the number N j G of steel types, respectively. Further, in the example shown in the equation (23), C Y and C G are the sum Σy k of the surplus materials of all steel types and the total number of steel types Σg k (g k is a slab of steel type k in a certain cast, respectively). Is a 0-1 variable that becomes “1” when manufacturing the product and “0” otherwise. Further, C CAST becomes a cost coefficient for the number of feasible lots j.

第1の実施形態で説明したように、コスト係数CY、CGは、それぞれの評価指標をどの程度重視するかによって予め設定されるものであり、各評価指標間の評価のバランスを表す。コスト係数CY、CGにより、評価指標間の評価のバランスをとることができる。例えば、最小化問題では、重要度の高い評価指標に対するコスト係数を大きくすれば、当該評価指標の値が、他の評価指標よりも優先して高い評価を示す値(小さい値)になる。 As described in the first embodiment, the cost coefficients C Y and C G are preset depending on how much importance is attached to the respective evaluation indexes, and represent the balance of evaluations among the evaluation indexes. The cost factors C Y and C G allow the evaluation indices to be balanced. For example, in the minimization problem, if the cost coefficient for an evaluation index having a high degree of importance is increased, the value of the evaluation index becomes a value (small value) that gives a higher evaluation than other evaluation indexes.

第1の実施形態では、コスト係数CY、CGは、予め定められた一定値であるものとする。しかしながら、同一の評価指標であっても、製造条件に応じて重要度(重み)に差をつけないと、キャスト計画を、立案者が行うキャスト編成に近づけることができない虞がある。
例えば、余材量については、注文を受ける頻度が多い鋼種ならば、余材として注文に紐付かないスラブを製造したとしても、新たに受注した当該鋼種の注文に早期に紐付けすることが期待できる。このため、立案者は、余材が注文に紐付けられる可能性が高いか否かを鋼種毎に考慮しながらキャストを編成する。したがって、例えば、余材量を評価指標として用いる場合、鋼種毎に余材量に対するコスト係数を決定することが望まれる。
In the first embodiment, the cost coefficients C Y and C G are assumed to be predetermined constant values. However, even with the same evaluation index, the cast plan may not be close to the cast formation performed by the planner unless the importance (weight) is made different according to the manufacturing conditions.
For example, regarding the amount of surplus material, if it is a steel type that receives orders frequently, even if a slab that is not tied to the order as a surplus material is manufactured, it can be expected to be tied to the newly ordered order of the steel type early. .. Therefore, the planner knits the cast while considering whether or not there is a high possibility that the surplus material is tied to the order for each steel type. Therefore, for example, when the amount of surplus material is used as an evaluation index, it is desirable to determine the cost coefficient for the amount of surplus material for each steel type.

また、異鋼種連々鋳については、立案者は、異鋼種連々数だけを評価するのではなく、連続して鋳造される異なる2つの鋼種の組み合わせとして、操業上及び品質上において問題のない組み合わせを優先して選ぶ。したがって、例えば、異鋼種連々数を評価指標として用いる場合、連続して鋳造される異なる2つの鋼種の組み合わせ毎に異鋼種連々数に対するコスト係数を決定することが望まれる。尚、異鋼種連々数は、第1の実施形態の「・鋼種数」の項で説明した異鋼種継目の数である。 Regarding continuous casting of different steel types, the planner does not evaluate only the number of different steel types one by one, but rather a combination of two different steel types that are continuously cast, which has no problem in operation and quality. Select with priority. Therefore, for example, when the number of different steel types is used as an evaluation index, it is desirable to determine the cost coefficient for the number of different steel types for each combination of two different steel types that are continuously cast. The consecutive number of different steel types is the number of different steel type seams described in the section "Number of steel types" of the first embodiment.

そこで、鋼種に応じて(1つの)評価指標を分類し、分類した評価指標のそれぞれによる評価を実現しようとすると、分類したそれぞれの評価指標に対してコスト係数を定めなければならない。例えば、余材量に対するコスト係数を、鋼種毎に設定したり、異鋼種連々数に対するコスト係数を、連続して鋳造される異なる2つの鋼種の組み合わせに応じて決定したりしなければならない。製鋼工場における鋼種には、一般に100以上の種類がある。このため、鋼種別にコスト係数を立案者が設定するには多大な手間を要する。仮に或る時点においてコスト係数を鋼種毎に設定したとしても多数のコスト係数をその都度の操業条件に対応するようにメンテナンスし続けるため、多大な時間を必要とする。 Therefore, in order to classify (one) evaluation index according to the steel type and realize evaluation by each of the classified evaluation indexes, a cost coefficient must be set for each classified evaluation index. For example, the cost coefficient for the amount of surplus material must be set for each steel type, and the cost coefficient for the number of different steel types must be determined according to the combination of two different steel types that are continuously cast. There are generally 100 or more types of steel in steelmaking plants. Therefore, it takes a lot of time and effort for the planner to set the cost coefficient for each steel type. Even if the cost coefficient is set for each steel type at a certain point in time, a large amount of time is required to maintain a large number of cost coefficients so as to correspond to the operating conditions at each time.

そこで、本実施形態では、評価指標による評価を鋼種に応じて異なせるようにするためのコスト係数の決定を、多大な労力を立案者に課すことなくキャスト編成装置により行うことができるようにする。このように本実施形態は、実現可能ロットに対するコストを導出する方法が、第1の実施形態と異なる。従って、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜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。 Therefore, in the present embodiment, it is possible to determine the cost coefficient for making the evaluation based on the evaluation index different according to the steel type by the cast knitting device without imposing a large amount of labor on the planner. .. As described above, the present embodiment differs from the first embodiment in the method of deriving the cost for the feasible lot. Therefore, in the description of the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 6, and detailed description thereof will be omitted.

ここで、本実施形態では、複数の評価指標のうち異鋼種連々数を鋼種に応じて分類し、分類した異鋼種連々数に対するコスト係数をそれぞれ導出する場合を例に挙げて説明する。異鋼種連々数以外の評価指標に対するコスト係数ついては、第1の実施形態と同様に予め定められた一定値とする。 Here, in the present embodiment, a case will be described as an example in which the number of different steel grades among a plurality of evaluation indexes is classified according to the steel grade and the cost coefficient for each of the classified number of different steel grades is derived. The cost coefficient for the evaluation index other than the number of different steel types is set to a predetermined constant value as in the first embodiment.

そこで、本実施形態では、(4)式に代えて、以下の(26)式を用いる。 Therefore, in the present embodiment, the following formula (26) is used instead of the formula (4).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

(26)式において、CCASTは、製造コストであり、CYは、余材量に対するコスト係数であり、CGは、鋼種の数に対するコスト係数であり、(4)式に示したものと同じである。(26)式において、Wj Yは、余材量であり、(4)式に示したものと同じである。尚、コスト係数CY、CGは、他の評価指標との間の評価のバランスを表すものであり、同一の評価指標における鋼種間の評価のバランスを表すものではない。したがって、コスト係数CY、CGは、余材量、異鋼種連々数、及び実現可能ロットjの数の相対的な重要度により決定することができるので、これらについては、立案者が容易に設定することができる。 In the formula (26), C CAST is the manufacturing cost, C Y is the cost coefficient for the amount of surplus material, and C G is the cost coefficient for the number of steel grades. Is the same. In Expression (26), W j Y is the amount of surplus material and is the same as that shown in Expression (4). The cost coefficients C Y and C G represent the evaluation balance with other evaluation indexes, and do not represent the evaluation balance between steel types in the same evaluation index. Therefore, the cost coefficients C Y and C G can be determined by the relative importance of the amount of surplus material, the number of different steel types in series, and the number of feasible lots j. Can be set.

G k,k´は、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する(異鋼種連々鋳をする)場合のコスト係数であり、以下の(27)式で表される。nk,k´は、実現可能ロットjにおける異鋼種連々数である。 C G k,k′ is a cost coefficient in the case of continuously casting molten steel of steel types k and k′ (continuous casting of different steel types), and is represented by the following equation (27). nk,k' is the number of different steel types in the feasible lot j.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

図7を参照しながら、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合(異鋼種連々鋳をする場合)のコスト係数CG k,k´について説明する。図7は、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´の一例を説明する図である。以下の説明では、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を、必要に応じてコスト係数CG k,k´と略称する。
相互に異なる2つの鋼種の溶鋼を連続して鋳造すると、それら2つの鋼種の溶鋼がタンディッシュ内で混合する。この混合する部分がスラブとなった場合に、当該スラブが価値ある製品になる場合と、製品にはなり得ない無価値な製品になる場合とがある。以下の説明では、この価値ある製品を必要に応じて製品鋼材と称し、無価値な製品を必要に応じて非製品鋼材と称する。
The cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting the molten steel of the steel types k and k′ (when continuously casting different steel types) will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting the molten steel of the steel types k and k′. In the following description, the steel type k, the cost factor C G k in the case of continuously cast molten steel k', the k', cost factor optionally C G k, abbreviated as k'.
When molten steels of two different steel types are continuously cast, the molten steels of the two steel types are mixed in the tundish. When the mixed portion becomes a slab, the slab may be a valuable product or a non-valued product that cannot be a product. In the following description, this valuable product will be referred to as a product steel product as necessary, and the non-value product will be referred to as a non-product steel product as needed.

一般に立案者は、非製品鋼材よりも製品鋼材を製造する方がよいと考える。すなわち、立案者は、異鋼種連々鋳を行う場合には、相互に異なる2つの鋼種の組み合わせが、製品鋼材となるようにするのが好ましいと考える。第1の実施形態で説明した原問題及び列生成子問題では、(2)式、(24)式に示すように、目的関数の値を最小化するときの決定変数zj、aiを導出する。したがって、非製品鋼材になる鋼種の組よりも、製品鋼材になる鋼種の組が多く含まれる実現可能ロットjが選ばれ易くなるようにするためには、製品鋼材となる鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´に対する重み係数が、非製品鋼材となる鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を下回るようにすればよい。尚、製品鋼材となる鋼種k、k´と、非製品鋼材となる鋼種k、k´は、既知であり、キャスト編成装置に予め設定されるものである。 In general, planners believe that it is better to manufacture product steel than non-product steel. That is, the planner considers that, when performing continuous casting of different steel types, it is preferable that a combination of two mutually different steel types becomes a product steel material. In the original problem and the sequence generator problem described in the first embodiment, the decision variables z j and a i when the value of the objective function is minimized are derived as shown in the formulas (2) and (24). To do. Therefore, in order to make it easier to select the feasible lot j that includes more sets of steel types that become product steels than sets of steel types that become non-product steels, the steel types k and k′ that become product steels are selected. cost factor in the case of continuously cast molten steel C G k, weighting factor for k'is, steels k as a non-product steel material, the cost factor C G k in the case of continuously cast molten steel k', k' It should be below. The steel types k and k'which are the product steel materials and the steel types k and k'which are the non-product steel materials are known and are preset in the cast knitting apparatus.

そこで、コスト係数CG k,k´の最小値を定めるコスト係数として、製品鋼材に対するコスト係数をCG1とし、コスト係数CG k,k´の最大値を定めるコスト係数として、非製品鋼材に対するコスト係数をCG2(CG1<CG2)とする。
図7において、グラフ701は、非製品鋼材に対するコスト係数CG2を表す。また、NPk,k´は、過去の一定期間(例えば一年間)において、鋼種kの溶鋼の後に続けて鋼種k´の溶鋼を連続鋳造した実績回数である。図7に示すように、非製品鋼材に対するコスト係数CG2は一定値になる。以下の説明では、過去の一定期間において、鋼種kの溶鋼の後に続けて鋼種k´の溶鋼を連続鋳造した実績回数NPk,k´を、必要に応じて、実績回数NPk,k´と略称する。
Therefore, the cost factor C G k, as a cost factor for determining the minimum value of the k', the cost factor for the product steel as C G1, the cost factor C G k, as a cost factor for determining the maximum value of the k', for non-product steel material Let the cost coefficient be C G2 (C G1 <C G2 ).
In FIG. 7, a graph 701 represents the cost coefficient C G2 for the non-product steel material. Further, NP k,k′ is the actual number of times that the molten steel of the steel type k′ has been continuously cast after the molten steel of the steel type k in the past fixed period (for example, one year). As shown in FIG. 7, the cost coefficient C G2 for the non-product steel material has a constant value. In the following description, in a past predetermined period, result count NP k was continuously cast molten steel grades k'followed after molten steel grades k, the k', if necessary, result count NP k, k'and Abbreviated.

一方、相互に異なる2つの鋼種の組であって、製品鋼材になる組については、操業上及び品質上の観点から、発生頻度が高い組とそうでない組とがある。一般に立案者は、相互に異なる2つの鋼種の組であって、製品鋼材になる組については、発生頻度が高い組が多くなるようにするのが好ましいと考える。そこで、図7のグラフ702a、702bに示すように、実績回数NPk,k´が「0」であるときに最大値をとり、且つ、実績回数NPk,k´が多くなるほど小さな値をとり、且つ、最小値が製品鋼材に対するコスト係数CG1となるように、コスト係数CG k,k´を表す。 On the other hand, from the viewpoints of operation and quality, there are a set of two steel types that are different from each other and a set that becomes a product steel material. Generally, the planner considers that it is preferable to increase the number of sets of two steel types that are different from each other and that have a high occurrence frequency for the sets that are product steel materials. Therefore, as shown in the graphs 702a and 702b of FIG. 7, the maximum value is taken when the actual performance number NP k,k′ is “0”, and the smaller value is taken as the actual performance number NP k,k′ is increased. Further, the cost coefficient C G k,k′ is expressed so that the minimum value becomes the cost coefficient C G1 for the product steel material.

前述したように非製品鋼材になる鋼種の組よりも、製品鋼材になる鋼種の組が多く含まれる実現可能ロットjが選ばれ易くなるようにする必要がある。したがって、実績回数NPk,k´が「0」であるときに、コスト係数CG k,k´が、非製品鋼材に対するコスト係数CG2を下回るようにする。このため、(27)式において、定数Lとして「1」を上回る値(L>1)とする。このようにすれば、どのような鋼種k、k´の組み合わせであっても、コスト係数CG k,k´が、非製品鋼材に対するコスト係数CG2を下回るようにすることができる。尚、グラフ702aは、相対的に定数Lが小さい場合のコスト係数CG k,k´を示し、グラフ702bは、相対的に定数Lが大きい場合のコスト係数CG k,k´を示す。また、定数Lを「1」(L=1)とすると、実績回数NPk,k´が「0」であるときに、コスト係数CG k,k´は、非製品鋼材に対するコスト係数CG2と等しくなる(CG k,k´=CG2)。 As described above, it is necessary to make it easier to select a feasible lot j that includes more sets of steel types that become product steels than sets of steel types that become non-product steels. Therefore, when the actual number of times NP k,k′ is “0”, the cost coefficient C G k,k′ is set to be lower than the cost coefficient C G2 for the non-product steel material. Therefore, in the equation (27), the constant L is set to a value (L>1) exceeding “1”. By doing so, the cost coefficient C G k,k′ can be made lower than the cost coefficient C G2 for the non-product steel material regardless of the combination of the steel types k and k′. The graph 702a shows the cost coefficient C G k,k′ when the constant L is relatively small, and the graph 702b shows the cost coefficient C G k,k′ when the constant L is relatively large. Further, when the constant L is “1” (L=1), when the actual number of times NP k,k′ is “0”, the cost coefficient C G k,k′ is the cost coefficient C G2 for the non-product steel material. (C G k,k′ =C G2 ).

以上のようにコスト係数CG k,k´が、実績回数NPk,k´が多くなるほど小さな値をとることにより、製品鋼材になる鋼種の組のうち、実績回数NPk,k´が多い鋼種の組が多く含まれる実現可能ロットjが選ばれ易くなる。したがって、立案者が行うキャスト編成に近づけることができる。 Cost factor C G k As described above, k'is, result count NP k, by taking the smaller the value k'increases, among the steels of sets of the product steel material, result count NP k, often k' It becomes easy to select a feasible lot j that includes many sets of steel types. Therefore, it is possible to approach the cast formation performed by the planner.

コスト係数CG1、CG2は、それぞれ、コスト係数CG k,k´の最小値、最大値を定めるものであり、予め設定される。定数Lは、実績回数NPk,k´が「0」であるときのコスト係数CG k,k´の値を調整するためのものであり、予め設定される。 The cost coefficients C G1 and C G2 determine the minimum value and the maximum value of the cost coefficient C G k,k′ , respectively, and are set in advance. The constant L is for adjusting the value of the cost coefficient C G k,k′ when the actual number of times NP k,k′ is “0”, and is set in advance.

キャスト編成装置100は、過去の一定期間(例えば一年間)において鋼種kの溶鋼の後に続けて鋼種k´の溶鋼を連続鋳造した実績回数NPk,k´を特定することができる製造実績データを、連続鋳造機で製造した全ての鋼種kについて予め取得して記憶する。また、キャスト編成装置100は、製品鋼材となる鋼種の組み合わせと非製品鋼材となる鋼種の組み合わせとを予め取得して記憶する。キャスト編成装置100は、例えば、キャスト編成装置100に対するオペレータによる操作、外部装置から送信されたスラブ情報の受信、又は可搬型記憶媒体に記憶されたスラブ情報の読み出しを行うことにより、これらの情報(実績回数NPk,k´を特定することができる製造実績データ)を取得することができる。例えば、キャスト編成装置100は、鋼種k、k´の組み合わせについての実績回数NPk,k´を、かかる製造実績データから得ることができる。 The cast knitting apparatus 100 produces manufacturing record data that can specify the record count NP k,k′ of continuous casting of molten steel of steel type k′ after molten steel of steel type k in a certain past period (for example, one year). , All steel types k manufactured by the continuous casting machine are acquired and stored in advance. In addition, the cast knitting apparatus 100 acquires and stores in advance a combination of steel types that are product steel materials and a combination of steel types that are non-product steel materials. The cast knitting apparatus 100, for example, operates the cast knitting apparatus 100 by an operator, receives the slab information transmitted from an external device, or reads the slab information stored in the portable storage medium, so that these information ( It is possible to acquire manufacturing record data) that can specify the record count NP k,k′ . For example, the cast knitting apparatus 100 can obtain the actual number of times NP k,k ′ for the combination of the steel types k and k from the manufacturing actual result data.

(26)式の計算の際には、まず、集合分割問題構築部104は、行列Ai,jの現在値から、実現可能ロットjを特定する。そして、集合分割問題構築部104は、(3)式により、実現可能ロットjに対する余材量Wj Yを導出し、(26)式に与える。余材量に対するコスト係数CY、鋼種の数に対するコスト係数CG、及び製造コストCCASTは、予め定められているので、集合分割問題構築部104は、これらを(26)式に与える。 In the calculation of the equation (26), first, the set division problem construction unit 104 specifies the feasible lot j from the current value of the matrix A i,j . Then, the set division problem construction unit 104 derives the spare material amount W j Y for the feasible lot j by the formula (3) and gives it to the formula (26). Since the cost coefficient C Y for the amount of surplus material, the cost coefficient C G for the number of steel types, and the manufacturing cost C CAST are determined in advance, the set division problem construction unit 104 gives them to the equation (26).

また、コスト係数CG1、CG2と、定数Lは、予め定められているので、集合分割問題構築部104は、これらを(27)式に与える。また、集合分割問題構築部104は、製造実績データから実績回数NPk,k´を導出して(27)式に与える。これにより、製品鋼材となる鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´が導出される。一方、集合分割問題構築部104は、非製品鋼材となる鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´については、実績回数NPk,k´に関わらず、非製品鋼材に対する重み係数CG2とする。また、集合分割問題構築部104は、実現可能ロットjに含まれるスラブグループの鋼種に基づいて、鋼種k、k´の組の数を異鋼種連々数nk,kとして導出する。 Further, since the cost coefficients C G1 and C G2 and the constant L are predetermined, the set division problem construction unit 104 gives them to the equation (27). Further, the set division problem construction unit 104 derives the actual number of times NP k,k′ from the actual production data and gives it to the equation (27). As a result, the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting the molten steel of the steel types k and k′ to be the product steel material is derived. On the other hand, the set division problem construction unit 104 regards the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting the molten steel of the steel types k and k′, which are non-product steel materials, regardless of the actual number of times NP k,k′ . First, the weighting factor C G2 for the non-product steel is used. Further, the set division problem construction unit 104 derives the number of sets of steel types k and k′ as consecutive numbers n k,k of different steel types based on the steel types of the slab group included in the feasible lot j.

集合分割問題構築部104は、以上のようにして導出したコスト係数CG k,k´と、異鋼種連々数nk,kとを、(26)式に与える。以上のようにして、各実現可能ロットjのコストcjが導出される。
尚、第1の実施形態では、行列Ai,jの初期値は、i=jとなる要素jにだけ「1」を持ち、それ以外の要素は「0」となる行列である。従って、異鋼種連々数nk,kは「0」になる。
The set partitioning problem construction unit 104 gives the cost coefficient C G k,k′ and the number of different steel types n k,k derived as described above to the equation (26). As described above, the cost c j of each feasible lot j is derived.
In the first embodiment, the initial value of the matrix A i,j is a matrix having “1” only in the element j where i=j, and is “0” in the other elements. Therefore, the number of different steel types n k,k becomes “0”.

以上のように本実施形態では、(4)式に代えて(26)式を用いることにより、各実現可能ロットjのコストcjを導出する。
また、本実施形態では、(23)式に代えて、以下の(28)式〜(30)式を用いる。
As described above, in the present embodiment, the cost c j of each feasible lot j is derived by using the equation (26) instead of the equation (4).
Further, in the present embodiment, the following equations (28) to (30) are used instead of the equation (23).

Figure 2020107277
Figure 2020107277

(28)式において、CCASTは、製造コストであり、CYは、余材量に対するコスト係数であり、CGは、鋼種の数に対するコスト係数であり、それぞれ、(23)式に示したものと同じである。尚、前述したようにコスト係数CY、CGは、他の評価指標との間の評価のバランスを表すものであり、同一の評価指標における鋼種間の評価のバランスを表すものではない。また、(28)式において、ykは、余材の鋼種別の重量であり、(23)式に示したものと同じである。 In the formula (28), C CAST is a manufacturing cost, C Y is a cost coefficient with respect to the amount of surplus material, and C G is a cost coefficient with respect to the number of steel types, which are respectively shown in the formula (23). It is the same as the one. Note that, as described above, the cost coefficients C Y and C G represent the balance of evaluation with other evaluation indexes, and do not represent the balance of evaluation between steel types in the same evaluation index. Further, in the expression (28), y k is the weight of the surplus material for each steel type, and is the same as that shown in the expression (23).

(28)式において、gは、異鋼種連々数に対する評価値であり、(29)式で表される。(29)式において、cri,i´は、スラブグループi、i´を連続して鋳造する場合(異鋼種連々鋳をする場合)の評価値(コスト)である(尚、スラブグループi、i´は異なるスラブグループである)。 In the equation (28), g is an evaluation value for the number of consecutive different steel types and is represented by the equation (29). In the equation (29), cr i,i′ is an evaluation value (cost) when continuously casting the slab groups i and i′ (when continuously casting different steel types) (note that the slab group i, i'is a different slab group).

(30)式において、CG k,k´は、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´であり、(26)式に示したものと同じであり、図7を参照しながら説明したようにして定められる((26)式に与えるときと同じようにして(30)式に与えられる)。ri,i´は、スラブグループi、i´を連続して鋳造する場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数である。Mは、十分に大きな正の値であり、予め定められている。xi,kは、スラブグループiを鋼種kとして鋳造する場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数であり、xi´,k´は、スラブグループi´を鋼種k´として鋳造する場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数である。 In the equation (30), C G k,k′ is the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting molten steel of the steel types k and k ′, which is the same as that shown in the equation (26). And is determined as described with reference to FIG. 7 (given to equation (30) in the same manner as when given to equation (26)). r i, i′ is a 0-1 variable that becomes “1” when continuously casting the slab groups i, i′, and “0” otherwise. M is a sufficiently large positive value and is predetermined. x i,k is a 0-1 variable that becomes “1” when the slab group i is cast as the steel type k, and “0” otherwise, x i′,k′ is the slab group i′. Is a 0-1 variable that is "1" when steel is cast as steel type k'and otherwise "0".

(30)式は、スラブグループiを鋼種kとして鋳造し、且つ、スラブグループi´を鋼種k´として鋳造し、且つ、スラブグループi、i´を連続して鋳造する場合には、スラブグループi、i´を連続して鋳造する場合の評価値cri,i´は、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´以上でなければならないことを表す。 Equation (30) is a slab group when casting slab group i as steel type k, casting slab group i′ as steel type k′, and casting slab groups i and i′ continuously. The evaluation value cr i,i ′ when continuously casting i and i must be equal to or higher than the cost coefficient C G k,k′ when continuously casting molten steel of steel types k and k′. Represents.

図7を参照しながら説明したように、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´は、製品鋼材になる鋼種の組が多く含まれる実現可能ロットjが選ばれ易くなり、且つ、実績回数NPk,k´が多い鋼種k、k´が選ばれ易くなるように定められる。新たな実現可能ロットaに対するコストcは小さいほど好ましいので、(30)式の制約式を設けることにより、スラブグループi、i´を連続して鋳造する場合の評価値cri,i´が、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´に近い値になるように、(29)式で定められる異鋼種連々数に対する評価値gが制約される。従って、製品鋼材になる鋼種の組のうち、実績回数NPk,k´が多い鋼種の組が多く含まれる実現可能ロットjが選ばれ易くなる。 As described with reference to FIG. 7, the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting molten steels of steel types k and k is a feasible lot that includes many sets of steel types that are product steel materials. It is set so that j is easy to be selected, and steel types k and k having a large number of actual results NP k,k′ are easy to be selected. Since it is preferable that the cost c for the new feasible lot a is smaller, the evaluation value cr i,i ′ in the case of continuously casting the slab groups i, i′ is provided by providing the constraint expression of the expression (30). The evaluation value g for the number of consecutive different steel types defined by the equation (29) is restricted so that the cost coefficient C G k,k′ when continuously casting molten steels of steel types k and k is close to a value. .. Therefore, it becomes easy to select a feasible lot j that includes a large number of sets of steel types having a large number of actual performance times NP k,k′ among the sets of steel types that become product steel materials.

列生成部107は、(8)式〜(22)式と(30)式の制約式を満足する範囲で、(24)式の目的関数の値を最小にする部分集合である新たな実現可能ロットaを、新たな実現可能ロットaの最適解として導出する。このとき、(24)式の新たな実現可能ロットaのコストcは、(28)式及び(29)式に示すように定められるものを用いる。尚、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´は、(26)式の計算を行うときと同じ方法で得られる。また、Mは、予め定められている。(スラブグループi、i´を連続して鋳造する場合の評価値cri,i´(異鋼種連々数に対する評価値g)、0−1変数ri,i´、xi,kは、最適解を導出する過程で決定される従属変数である。 The column generation unit 107 is a new realization that is a subset that minimizes the value of the objective function of Expression (24) within a range that satisfies the constraint expressions of Expressions (8) to (22) and (30). The lot a is derived as the optimum solution of the new feasible lot a. At this time, the cost c of the new feasible lot a of the equation (24) is determined as shown in the equations (28) and (29). The cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting the molten steel of the steel types k and k′ can be obtained by the same method as the calculation of the equation (26). Further, M is predetermined. (Evaluation value cr i,i' (evaluation value g for the number of different steel types), 0-1 variables r i,i' , x i,k when the slab groups i, i'are continuously cast are optimal It is a dependent variable determined in the process of deriving a solution.

(26)式を解く際には、実現可能ロットjが定まっている。これに対し、(28)式を解く際には、新たな実現可能ロットaを導出するため、実現可能ロットは定まらない。実現可能ロットが定まらないと、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を定めることはできない。したがって、ここでは、(26)式のように、コスト係数CG k,k´を、評価指標の値(実現可能ロットjにおける異鋼種連々数nk,k´)に乗算するものとすることはできない。よって、異鋼種となるスラブグループi、i´を連続して鋳造する場合の評価値cri,i´を、コスト係数CG k,k´に近づけるような制約式を設けることで、評価指標の値が、立案者がキャスト編成を行う際に選択する実現可能ロットに近い実現可能ロットを選択し易い値になるようにすることができる。 When solving the equation (26), the feasible lot j is determined. On the other hand, when solving the equation (28), a new feasible lot a is derived, and therefore the feasible lot is not determined. If the feasible lot is not determined, the cost coefficient C G k,k′ for continuous casting of molten steel of steel types k and k′ cannot be determined. Therefore, here, the cost coefficient C G k,k′ is to be multiplied by the value of the evaluation index (the number of different steel types n k,k′ in the feasible lot j) as in the equation (26). I can't. Therefore, slab group i to be different steel grades, evaluation value cr i in the case of continuously cast the i', the i', cost factor C G k, by providing the constraint equation closer to k', metrics The value of can be set to a value that makes it easy to select a feasible lot close to the feasible lot selected by the planner when performing cast formation.

尚、コスト係数CY、CG、CG k,k´は、それぞれの評価指標をどの程度重視するかによって予め設定されるものであり、各評価指標間の評価のバランスを表すものである。コスト係数CY、CG、CG k,k´のうちの1つ又は複数の値が「1」となることがある。 The cost coefficients C Y , C G , and C G k,k′ are preset depending on how much importance is attached to each evaluation index, and represent the balance of evaluation among the evaluation indices. .. One or more of the cost factors C Y , C G , and C G k,k′ may be “1”.

(計算例)
次に、計算例を説明する。
本計算例では、キャスト候補jに含まれる鋼種が、鋼種A、B、C、D、Eの何れかであるものとしてキャスト計画を作成した。
図8は、本計算例で使用した実績回数NPk,k´を表形式で示す図である。図8において、行要素に示す鋼種は前鋼種kであり、列要素に示す鋼種は後鋼種k´である。後鋼種k´は、前鋼種kに対して製品鋼材となる鋼種であって、前鋼種kと異なる鋼種k´である(前鋼種kの溶鋼に続けて後鋼種kの溶鋼が鋳造された場合に、当該溶鋼の混合する部分のスラブが製品鋼材となる)。また、前鋼種kと後鋼種k´とが同じ場合には、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´は「0」になるものとする。このような場合の実績回数NPk,k´は不要となるので、図8では、該当する要素を「−」と示す。
(Calculation example)
Next, a calculation example will be described.
In the present calculation example, the cast plan is created assuming that the steel type included in the cast candidate j is one of the steel types A, B, C, D, and E.
FIG. 8 is a diagram showing, in a tabular form , the actual number of times NP k,k′ used in this calculation example. In FIG. 8, the steel type shown in the row element is the front steel type k, and the steel type shown in the column element is the rear steel type k′. The rear steel type k′ is a steel type that is a product steel material with respect to the front steel type k and is a steel type k′ different from the front steel type k (when the molten steel of the rear steel type k is cast after the molten steel of the front steel type k is cast). , The product steel material is the slab where the molten steel is mixed). Further, when the front steel type k and the rear steel type k′ are the same, the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting the molten steel of the steel types k and k shall be “0”. In such a case, the actual number of times NP k,k′ is unnecessary, so that the corresponding element is indicated by “−” in FIG.

本計算例では、製品鋼材に対する重み係数CG1を「10」とし、非製品鋼材に対する重み係数CG2を「100」とした。また、定数Lを「1.0」とした。そうすると、(27)式より、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´は、図9(a)に示すようになる。尚、前述したように、前鋼種kと後鋼種k´とが同じ場合には、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´は「0」になる。 In this calculation example, the weight coefficient C G1 for the product steel material is set to “10”, and the weight coefficient C G2 for the non-product steel material is set to “100”. Further, the constant L is set to "1.0". Then, according to the equation (27), the cost coefficient C G k,k′ when continuously casting the molten steel of the steel types k and k is as shown in FIG. 9( a ). As described above, when the front steel type k and the rear steel type k′ are the same, the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting the molten steel of the steel types k and k is “0”. Become.

一方、図9(b)は、(27)式のようにせず、製品鋼材となる鋼種k、k´か否かによって2つの値をもつようにした鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を示す。すなわち、図9(b)では、製品鋼材となる鋼種k、k´については、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を、一律に製品鋼材に対するコスト係数CG1(=10)とし、非製品鋼材となる鋼種k、k´については、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を、一律に非製品鋼材に対するコスト係数CG2(=100)とした場合の、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を示す。 On the other hand, in FIG. 9B, the molten steel of the steel types k and k′, which does not have the formula (27) and has two values depending on whether or not the steel type is the product steel, is continuously obtained. The cost coefficient C G k,k′ for casting is shown. That is, in FIG. 9B, for steel types k and k′ that are product steel materials, the cost coefficient C G k,k′ when continuously casting molten steel of steel types k and k is the same as the product steel materials. a cost factor C G1 (= 10) with respect to, the steel grade k as a non-product steel material, for k', steels k, the cost factor C G k in the case of continuously cast molten steel k', the k', uniform Shows the cost coefficient C G k,k′ when continuously casting the molten steel of the steel types k and k′ when the cost coefficient C G2 (=100) for the non-product steel material is set.

図10は、キャスト編成装置100で導出されたキャスト候補jにおける異鋼種連々数を鋼種の組み合わせ別に表形式で示す図である。図10中に示す「1」は、異鋼種連連々数が「1」であることを示している(例えば、図10(a)では、鋼種Cの次に鋼種Eを連続鋳造する回数が「1」であることと、鋼種Eの次に鋼種Aを連続鋳造する回数が「1」であることとを示している)。図10(a)は発明例を示し、図10(b)は比較例を示す。発明例では、図9(a)に示すように、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を、(27)式により導出し、異鋼種連々数に対する評価値gを導出し、最終的に得られた実現可能ロット群の最適解から異鋼種連々数を導出した。一方、比較例では、図9(b)に示すように、非製品鋼材に対するコスト係数CG2を「100」とし、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を全て製品鋼材に対するコスト係数CG1を「10」として、異鋼種連々数に対する評価値gを導出し、最終的に得られた実現可能ロット群の最適解から異鋼種連々数を導出した。 FIG. 10 is a diagram showing the number of different steel types in the cast candidate j derived by the cast knitting apparatus 100 in a table format for each combination of steel types. “1” shown in FIG. 10 indicates that the number of consecutive different steel types is “1” (for example, in FIG. 10A, the number of continuous castings of the steel type E after the steel type C is “1”). 1" and that the number of continuous castings of the steel type A after the steel type E is "1"). 10A shows an example of the invention, and FIG. 10B shows a comparative example. In the invention example, as shown in FIG. 9A, the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting the molten steel of the steel types k and k is derived by the equation (27), and the different steel types are successively connected. The evaluation value g for the number was derived, and the number of different steel types was derived from the finally obtained optimal solution of the feasible lot group. On the other hand, in the comparative example, as shown in FIG. 9B, the cost coefficient C G2 for the non-product steel material is set to “100”, and the cost coefficient C G k in the case of continuously casting the molten steel of the steel types k and k′ ,k' are all cost factors C G1 for product steel, and the evaluation value g for the number of different steel types is derived, and the number of different steel types is derived from the finally obtained optimal solution of the feasible lot group. did.

図10(a)に示すように、本実施形態のように、製品鋼材に対するコスト係数CG1以上、非製品鋼材に対するコスト係数CG2以下の範囲で、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を実績回数NPk,k´が多いほど小さい値にして異鋼種連々を詳細に評価することにより、異鋼種連々数の総数が減り、且つ、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´が小さくなる鋼種k、k´の組み合わせが選択される。すなわち、実績回数NPk,k´が多い鋼種k、k´の組み合わせが選択されるため、キャスト編成装置100で導出されたキャスト計画を、立案者の意図するキャスト計画に近づけることができる。これに対し、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を一定値にすると、図10(b)に示すように、異鋼種連々数の総数が増えてしまう。このため、立案者の意図するキャスト計画が得られない。図10(a)に示す発明例では、異鋼種連々数に対する評価値gは、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´の積算値と等しくなったことから(すなわち、(30)式の右辺と等しくなるように左辺が定まったことから)、「110.5(=100+10.5)」になる。一方、図10(b)に示す比較例における異鋼種連々数に対する評価値gは「210(=100+100+10)」になる。従って、比較例に比べ発明例では、異鋼種連々数に対する評価値gが大幅に改善することが分かる。 As shown in FIG. 10A, as in the present embodiment, molten steels of steel types k and k′ are continuously provided in a range of cost coefficient C G1 or more for product steel materials and cost coefficient C G2 or less for non-product steel materials. By making the cost coefficient C G k,k′ in the case of casting smaller as the actual number NP k,k′ is larger and evaluating the different steel grades in detail, the total number of different steel grades is reduced, and A combination of steel types k and k′ is selected so that the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting molten steel of k and k′ is selected. That is, since the combination of the steel types k and k having the large number of track records NP k,k′ is selected, the cast plan derived by the cast knitting apparatus 100 can be brought close to the cast plan intended by the planner. On the other hand, when the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting molten steels of the steel types k and k is set to a constant value, the total number of different steel types is consecutive as shown in FIG. 10(b). It will increase. Therefore, the cast plan intended by the planner cannot be obtained. In the example of the invention shown in FIG. 10(a), the evaluation value g for the number of consecutive different steel types is equal to the integrated value of the cost coefficient C G k,k′ when continuously casting molten steel of the steel types k and k′. From this (that is, the left side is determined so as to be equal to the right side of Expression (30)), “110.5 (=100+10.5)” is obtained. On the other hand, the evaluation value g for the consecutive number of different steel types in the comparative example shown in FIG. 10B is “210 (=100+100+10)”. Therefore, it can be seen that the evaluation value g with respect to the number of different steel types is significantly improved in the invention example compared to the comparative example.

(まとめ)
以上のように本実施形態では、製品鋼材となる鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を、製品鋼材に対するコスト係数CG1以上、非製品鋼材に対するコスト係数CG2以下の範囲で、実績回数NPk,k´が多いほど小さい値とする。非製品鋼材となる鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´は、非製品鋼材に対する重み係数CG2で一定値とする。従って、最適な実現可能ロットjに含まれる鋼種k、k´の組み合わせとして、非製品鋼材となる鋼種k、k´の組み合わせよりも、製品鋼材となる鋼種k、k´の組み合わせが含まれやすくなる。また、製品鋼材となる鋼種k、k´の組み合わせについては、実績回数NPk,k´が多い鋼種k、k´の組み合わせが最適なキャスト候補jに含まれる鋼種k、k´の組み合わせに含まれやすくなる。このようにするためのコスト係数CGk,k´を立案者が手作業で設定することは現実的ではない。以上のように本実施形態では、第1の実施形態で説明した効果に加えて、キャスト編成装置100で導出されたキャスト計画を、立案者の意図するキャスト計画に近づけることを、多大な労力をかけずに実現することができるという効果を奏する。
(Summary)
As described above, in the present embodiment, the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting the molten steel of the steel types k and k to be the product steel, the cost coefficient C G1 or more for the product steel, the non-product steel In the range below the cost coefficient C G2 with respect to, the larger the actual number NP k,k′, the smaller the value. The cost coefficient C G k,k′ when continuously casting molten steels of steel types k and k ′ that are non-product steel materials is a constant value with a weighting coefficient C G2 for non-product steel materials. Therefore, as the combination of the steel types k and k′ included in the optimum feasible lot j, the combination of the steel types k and k′ to be the product steel materials is more likely to be included than the combination of the steel types k and k′ to be the non-product steel materials. Become. Further, regarding the combination of the steel types k and k′ that are the product steel materials, the combination of the steel types k and k with the large number of actual times NP k,k′ is included in the combination of the steel types k and k′ included in the optimum cast candidate j. It becomes easy to be damaged. It is not realistic for the planner to manually set the cost coefficient C Gk,k′ for this purpose. As described above, in the present embodiment, in addition to the effects described in the first embodiment, it is a great effort to bring the cast plan derived by the cast knitting apparatus 100 closer to the cast plan intended by the planner. The effect is that it can be realized without calling.

(変形例)
<変形例5>
本実施形態では、製品鋼材となる鋼種k、k´と非製品鋼材となる鋼種k、k´の組み合わせがある場合を例に挙げて説明した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、製品鋼材を更に高品質の製品鋼材と低品質の製品鋼材とに分類してもよい。このようにする場合、鋼種k、k´を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´は、例えば、以下の(31)式、(32)式で表される。
(Modification)
<Modification 5>
In the present embodiment, the case where there are combinations of the steel types k and k′ that are product steels and the steel types k and k′ that are non-product steels has been described as an example. However, this need not always be the case. For example, the product steel materials may be further classified into high quality product steel materials and low quality product steel materials. In this case, the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting the steel types k and k is represented by the following equations (31) and (32), for example.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

ここで、CG3は、低品質の製品鋼材に対するコスト係数であり、非製品鋼材に対するコスト係数CG2未満の値(CG3<CG2)である。CG4は、高品質の製品鋼材に対するコスト係数であり、低品質の製品鋼材に対するコスト係数CG3未満の値(CG4<CG3)である。低品質の製品鋼材に対するコスト係数CG3と、高品質の製品鋼材に対するコスト係数CG4は、予め設定される。定数L1、L2は、それぞれ、「1」を上回る値(L1、L2>1)であり、予め設定される。定数L1、L2は、それぞれ、実績回数NPk,k´が0(ゼロ)であるときの、低品質の製品鋼材となる鋼種k、k´を連続して鋳造する場合のコスト係数CGL k,k´、高品質の製品鋼材となる鋼種k、k´を連続して鋳造する場合のコスト係数CGH k,k´を調整するためのものである。このように、低品質の製品鋼材となる鋼種k、k´に対しては、(31)式(低品質の製品鋼材となる鋼種k、k´を連続して鋳造する場合のコスト係数CGL k,k´)を、(26)式、(30)式に与え、高品質の製品鋼材となる鋼種k、k´に対しては、(32)式(高品質の製品鋼材となる鋼種k、k´を連続して鋳造する場合のコスト係数CGH k,k´)を、(26)式、(30)式に与える。非製品鋼材となる鋼種k、k´を連続して鋳造する場合のコスト係数CGL k,k´については、本実施形態で説明したように、非製品鋼材に対する重み係数CG2を、(26)式、(30)式に与える。 Here, C G3 is a cost coefficient for low quality product steel, and is a value less than the cost coefficient C G2 for non-product steel (C G3 <C G2 ). C G4 is a cost coefficient for high quality product steel, and is a value less than the cost coefficient C G3 for low quality product steel (C G4 <C G3 ). The cost coefficient C G3 for low quality product steel and the cost coefficient C G4 for high quality product steel are set in advance. The constants L1 and L2 are values (L1, L2>1) exceeding “1”, respectively, and are set in advance. The constants L1 and L2 are the cost coefficients C GL k when continuously casting the steel types k and k′, which are low-quality product steel materials, when the actual number of times NP k,k′ is 0 (zero). ,k′ , for adjusting the cost coefficient C GH k,k′ in the case of continuously casting the steel types k, k′ which are high-quality product steel materials. As described above, for the steel types k and k′ that are low quality product steels, the formula (31) (the cost coefficient C GL when continuously casting the steel types k and k′ that are low quality product steels) is used. k,k' ) is given to the equations (26) and (30), and for the steel types k and k'which are high quality product steels, the equation (32) (the steel type k which is a high quality product steel is k , K′ are continuously cast, the cost coefficient C GH k,k′ ) is given to the equations (26) and (30). As for the cost coefficient C GL k,k′ in the case of continuously casting the steel types k and k which are non-product steel materials, the weight coefficient C G2 for the non-product steel material is (26 ) And (30).

<変形例6>
本実施形態では、鋼種kを用いて表される分類条件に従って分類する評価指標が鋼種の数(異鋼種連々数)である場合を例に挙げて説明した。しかしながら、鋼種kを用いて表される分類条件に従って分類する評価指標は鋼種の数(異鋼種連々数)に限定されない。
例えば、余材の鋼種別の重量ykのそれぞれに対するコスト係数を導出してもよい。このようにする場合、コスト係数は鋼種k毎に導出される。鋼種k毎のコスト係数は、例えば、予め設定された最大値と最小値との範囲内で、余材量が多いほど値が小さくなる関数で表される。キャスト編成装置100は、過去の一定期間(例えば一年間)における余材量(の実績)の鋼種k毎の合計を取得し、当該取得した鋼種kの余材量の合計に対応するコスト係数を、前述した関数を使って、当該鋼種kの余材量に対するコスト係数として導出する。立案者は、過去に余材量が多くなった鋼種kについてはキャストに含めてもよいと判断する。従って、以上のようにすれば、キャスト編成装置100で導出されたキャスト計画を、立案者の意図するキャスト計画に近づけることができる。尚、このようにする場合、例えば、(4)式の右辺第2項の「CY×Wj Y」、(23)式の右辺第1項の「「CY×Σk∈Nkk」を、それぞれ「CY×Σk∈Nk(CY k×Wj Y)」「CY×Σk∈Nk(CY k×yk)」とすればよい。ここで、CY kは、前述したようにして導出される鋼種kの余材量に対するコスト係数である。
また、2つ以上の評価指標を分類してもよい(例えば、(26)式の右辺第2項、(28)式の右辺第1項を本変形例で説明したように変形してもよい)。
<Modification 6>
In the present embodiment, the case where the evaluation index that is classified according to the classification condition represented by using the steel type k is the number of steel types (the number of different steel types consecutively) has been described as an example. However, the evaluation index that is classified according to the classification condition represented by using the steel type k is not limited to the number of steel types (the number of different steel types one after another).
For example, the cost coefficient for each weight y k of the steel type of the surplus material may be derived. In this case, the cost coefficient is derived for each steel type k. The cost coefficient for each steel type k is represented by, for example, a function in which the value decreases as the amount of surplus material increases within a preset maximum value and minimum value. The cast knitting apparatus 100 acquires the total of the surplus material amounts (actual results) for each steel type k in a certain past period (for example, one year), and calculates the cost coefficient corresponding to the total surplus material amount of the acquired steel type k. , Using the above-mentioned function, it is derived as a cost coefficient for the surplus material amount of the steel type k. The planner determines that the steel type k having a large amount of surplus material in the past may be included in the cast. Therefore, with the above configuration, the cast plan derived by the cast knitting apparatus 100 can be brought closer to the cast plan intended by the planner. In this case, for example, “C Y ×W j Y ”in the second term on the right side of the equation (4) and ““C Y ×Σ kNky k ” in the first term on the right side of the equation (23). "and it may be respectively" C Y × Σ k∈Nk (C Y k × W j Y) "," C Y × Σ k∈Nk (C Y k × y k) ". Here, C Y k is a cost coefficient for the amount of surplus material of the steel type k derived as described above.
Further, two or more evaluation indexes may be classified (for example, the second term on the right side of the equation (26) and the first term on the right side of the equation (28) may be modified as described in this modification. ).

<変形例7>
本実施形態では、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を、製品鋼材に対するコスト係数CG1以上、非製品鋼材に対するコスト係数CG2以下の範囲で、実績回数NPk,k´が多いほど小さい値にする場合を例に挙げて説明した。しかしながら、或る製造条件を用いて表される分類条件に従って分類される評価指標に対するコスト係数は、当該分類条件に従って分類された製造実績データから導出される製造実績値に応じて変化していれば、必ずしも実績回数NPk,k´に応じて変化するものでなくてもよく、例えば、余材量(の実績)、製造コスト(の実績)、納期差(の実績)に応じて変化してもよい。ここで、納期差とは、例えば、スラブの熱延希望日の平均値と最早日との差である。
<Modification 7>
In the present embodiment, the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting molten steel of the steel types k and k is in the range of the cost coefficient C G1 or more for the product steel material and the cost coefficient C G2 or less for the non-product steel material. The case has been described as an example in which the larger the actual number of times NP k,k′, the smaller the value. However, if the cost coefficient for the evaluation index classified according to the classification condition represented using a certain manufacturing condition is changed according to the manufacturing performance value derived from the manufacturing performance data classified according to the classification condition, However , it does not necessarily have to change according to the actual number of times NP k,k′ , and changes according to, for example, the surplus material amount (the actual result), the manufacturing cost (the actual result), and the delivery difference (the actual result). Good. Here, the delivery date difference is, for example, the difference between the average value of the desired hot rolling days of the slab and the earliest day.

この他、例えば、評価指標に対するコスト係数は、前述した製造実績値の一例である製品の品質を示す値に応じて変化するものでもよい。このようにする場合、例えば、製造したスラブについて製造条件(例えば鋼種)毎に疵個数を集計して、評価指標に対するコスト係数が、予め設定された最大値と最小値との範囲内で、疵個数が少ないほど小さくなるようにしてもよい。評価指標の値が異鋼種連々数である場合を例に挙げて説明すると、鋼種kの溶鋼の後に続けて鋼種k´の溶鋼を連続して鋳造(異鋼種連々鋳)することにより製造されたスラブの疵個数をNDkとすると、異鋼種連々数gに対する重み係数CGは、例えば、以下の(33)式で表される。 In addition to this, for example, the cost coefficient for the evaluation index may be changed according to the value indicating the quality of the product, which is an example of the above-described manufacturing actual value. In this case, for example, for the manufactured slab, the number of defects is aggregated for each manufacturing condition (for example, steel type), and the cost coefficient for the evaluation index is within a range between a maximum value and a minimum value set in advance. The smaller the number, the smaller the number may be. The case where the value of the evaluation index is the number of consecutive different steel types will be described as an example. It is manufactured by continuously casting molten steel of the steel type k'(continuous casting of different steel types) after the molten steel of the steel type k. Assuming that the number of flaws in the slab is ND k and k′ , the weighting coefficient C G for the number g of different steel types in succession is expressed by the following equation (33), for example.

Figure 2020107277
Figure 2020107277

(33)式において、CNDは、スラブの疵個数NDjに対するコスト係数であり、予め設定される。スラブの疵個数NDjに対するコスト係数CNDは、スラブの疵個数NDjをどのくらい重要視して評価するかに応じて定められる。
(33)式に示す例では、スラブの疵個数が少ない鋼種k、k´の組み合わせであるほど、(33)式の小括弧内の値は小さくなるため、本実施形態のような最小化問題では、このような鋼種k、k´の組み合わせが、最適な実現可能ロットに含まれやすくなる。
(33) In the formula, C ND is flaws number of slabs ND j, a cost coefficient for j', are set in advance. Flaws number ND j slabs cost factor C ND for j'are flaws number ND j slabs is determined depending on how much importance to assess j'.
In the example shown in Expression (33), the smaller the combination of steel types k and k′ having a smaller number of slab defects, the smaller the value in the parentheses in Expression (33) becomes. Then, such a combination of steel types k and k′ is likely to be included in the optimum feasible lot.

<変形例8>
本実施形態では、(2)式及び(24)式で最小化問題を解く場合を例に挙げて説明したが、最大化問題としてもよい。このようにする場合には、例えば、(2)式、(4)式の右辺全体に(−1)を掛けたものを目的関数として用いる。また、(5)式では最大化問題となる。また、製品鋼材に対するコスト係数を(CG1ではなく)CG5とし、製品鋼材に対するコスト係数CG5を、非製品鋼材に対するコスト係数CG2を上回る値(CG5>CG2)とする。そして、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を、非製品鋼材に対する重み係数CG2を上回り、製品鋼材に対する重み係数CG5以下の範囲で、実績回数NPk,k´が多いほど大きい値とする。
<Modification 8>
In the present embodiment, the case where the minimization problem is solved by the expressions (2) and (24) has been described as an example, but the maximization problem may be used. In such a case, for example, the one obtained by multiplying the entire right sides of the expressions (2) and (4) by (-1) is used as the objective function. Further, the equation (5) poses a maximization problem. Further, the cost coefficient for the product steel material is set to C G5 (instead of C G1 ), and the cost coefficient C G5 for the product steel material is set to a value (C G5 >C G2 ) exceeding the cost coefficient C G2 for the non-product steel material. Then, the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting molten steel of the steel types k and k′ exceeds the weighting coefficient C G2 for the non-product steel material and is within a range of the weighting coefficient C G5 or less for the product steel material, The larger the actual number of times NP k,k′, the larger the value.

<その他の変形例>
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、又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。
<Other modifications>
The embodiment of the present invention described above can be realized by a computer executing a program. Also, a computer-readable recording medium recording the program and a computer program product such as the program can 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 non-volatile memory card, a ROM or the like can be used.
Further, all the embodiments of the present invention described above are merely examples of embodying the present invention, and the technical scope of the present invention should not be limitedly interpreted by these. It is a thing. 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、請求項の記載と実施形態の記載との対応関係の一例を説明する。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、変形例等に記載した通りである。
<請求項1>
ロット成立制約は、例えば、(8)式〜(22)式を用いることにより実現される。
取得手段は、例えば、スラブ情報取得部101を用いることにより実現される。製品情報は、例えば、スラブ情報300を用いることにより実現される。
該実現可能ロットを解として採用するか否か決定する2値変数は、例えば、決定変数zjを用いることにより実現される。該実現可能ロットに対する前記製品のロット纏めについての評価指標は、例えば、実現可能ロットjに対するコストcj((4)式)を用いることにより実現される。
列生成手段は、例えば、列生成部107を用いることにより実現される。候補ロットは、例えば、新たな実現可能ロットaの最適解を用いることにより実現される。
列追加手段は、例えば、列追加部109を用いることにより実現される。
最適解導出手段は、例えば、最適解導出部110を用いることにより実現される。
<請求項2>
双対解導出手段は、例えば、双対解導出部106を用いることにより実現される。
判定手段は、例えば、判定部108を用いることにより実現される。
<請求項3>
原問題の制約式は、例えば、(1)式を用いることにより実現される。
原問題の目的関数は、例えば、(2)式を用いることにより実現される。
前記決定変数の加算値として得られる、前記集合分割問題の解として採用される前記実現可能ロットの総数は、例えば、(4)式の右辺第1項の製造コストCCASTについて(2)式の積算を行った値を、製造コストCCASTで割った値に対応する。
<請求項4>
双対問題の制約式は、例えば、(6)式を用いることにより実現される。
該実現可能ロットのコストは、例えば、実現可能ロットjに対するコストcjを用いることにより実現される。該実現可能ロットに対応するロット構成製品有無変数は、行列Aj,iの要素であるロット構成製品有無変数aiを用いることにより実現される。双対変数は、例えば、双対変数λiを用いることにより実現される。
前記実現可能ロットに対する双対コストは、例えば、双対コスト(=Σi∈NIλi×ai)を用いることにより実現される。
<請求項5>
重量制約式は、例えば、(13)式を用いることにより実現される。
寸法制約式は、例えば、(21)式を用いることにより実現される。
列生成子問題の目的関数は、例えば、(24)式を用いることにより実現される。
<請求項6>
該実現可能ロットに含まれる前記製品の品種の総数は、例えば、(4)式の実現可能ロットjに含まれる鋼種の数Nj Gを用いることにより実現される。
<請求項7>
前記原問題の目的関数は、例えば、(2)式を用いることにより実現される。
前記列生成子問題の目的関数は、例えば、(24)式を用いることにより実現される。
前記実現可能ロットのコストは、例えば、(26)式、(28)式を用いることにより実現される。
前記評価指標の値は、例えば、異鋼種連々数に対する評価値gを用いることにより実現される。
前記評価指標に対するコスト係数は、例えば、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を用いることにより実現される。
前記製品の製造条件を用いて表される分類条件に従って分類される該評価指標のそれぞれに対するコスト係数は、例えば、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を用いることにより実現される。
該分類条件に従って分類される製造実績データは、例えば、実績回数NPk,k´を用いることにより実現される。
<請求項8>
前記製品の製造条件を用いて表される分類条件に従って分類される前記評価指標のそれぞれに対するコスト係数のうち、所定の分類先に分類されるコスト係数は、例えば、製品鋼材となる鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を用いることにより実現される。
関係式は、例えば、(27)式を用いることにより実現される。
<請求項9>
前記製品の製造条件を用いて表される分類条件に従って分類される前記評価指標のそれぞれに対するコスト係数のうち、所定の分類先に分類されるコスト係数は、例えば、非製品鋼材となる鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´を用いることにより実現される。
一定値は、例えば、非製品鋼材に対する重み係数をCG2を用いることにより実現される。
<請求項10>
前記製品の製造条件を用いて表される分類条件に従って分類される前記評価指標のそれぞれに対するコスト係数のとり得る範囲は、例えば、製品鋼材に対する重み係数CG1を最小値とし、非製品鋼材に対する重み係数CG2を最大値とする範囲を用いることにより実現される(コスト係数CG1、CG2は、それぞれ、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´の最小値、最大値を定めるものである)。
<請求項11>
前記実現可能ロットのコストは、前記評価指標の値と、該評価指標に対するコスト係数との積を用いて導出されることは、例えば、<変形例6>に対応する。
<請求項12>
前記ロットの量と、該ロットに含まれる前記製品の量との差に関する指標は、例えば、余材量を用いることにより実現される。
<請求項13>
前記実現可能ロットのコストは、前記評価指標の値が、該評価指標に対するコスト係数を用いて表される制約式を満足するように定められることは、例えば、(28)式の異鋼種連々数に対する評価値gが、(29)式のように、スラブグループi、i´を連続して鋳造する場合の評価値cri,i´を用いて導出され、スラブグループi、i´を連続して鋳造する場合の評価値cri,i´が、(30)式のように、鋼種k、k´の溶鋼を連続して鋳造する場合のコスト係数CG k,k´以上になるように定められることにより実現される。
制約式は、例えば、(30)式を用いることにより実現される。
<請求項14>
前記ロットに含まれる、異なる品種の前記製品の数に関する指標は、例えば、異鋼種連々数を用いることにより実現される。
<請求項15>
グループ作成手段は、例えば、スラブグループ作成部102を用いることにより実現される。製品グループは、例えば、スラブグループiを用いることにより実現される。
<請求項16>
該複数の候補ロットを前記実現可能ロットの集合に追加することは、例えば、<変形例1>に対応する。
(Relationship with claims)
Below, an example of the correspondence between the description of the claims and the description of the embodiments will be described. Note that the description of the claims is not limited to the description of the embodiment, as described in the modified examples and the like.
<Claim 1>
The lot establishment constraint is realized by using, for example, equations (8) to (22).
The acquisition unit is realized by using the slab information acquisition unit 101, for example. The product information is realized by using the slab information 300, for example.
The binary variable for determining whether or not to adopt the feasible lot as a solution is realized by using the decision variable z j , for example. The evaluation index for lot grouping of the products with respect to the feasible lot is realized by using the cost c j (equation (4)) for the feasible lot j, for example.
The column generation unit is realized by using the column generation unit 107, for example. The candidate lot is realized, for example, by using the optimum solution of the new feasible lot a.
The column adding unit is realized by using the column adding unit 109, for example.
The optimum solution deriving unit is realized by using the optimum solution deriving unit 110, for example.
<Claim 2>
The dual solution derivation means is realized by using the dual solution derivation unit 106, for example.
The determination unit is realized by using the determination unit 108, for example.
<Claim 3>
The constraint equation of the original problem is realized by using the equation (1), for example.
The objective function of the original problem is realized, for example, by using the equation (2).
The total number of the feasible lots adopted as the solution of the set division problem, which is obtained as the addition value of the decision variable, is, for example, about the manufacturing cost C CAST of the first term on the right side of the equation (4) in the equation (2). It corresponds to a value obtained by dividing the integrated value by the manufacturing cost C CAST .
<Claim 4>
The constraint equation of the dual problem is realized by using, for example, equation (6).
The cost of the realizable lot is realized by using the cost c j for the realizable lot j, for example. The lot constituent product presence/absence variable corresponding to the feasible lot is realized by using the lot constituent product presence/absence variable a i which is an element of the matrix A j,i . The dual variable is realized, for example, by using the dual variable λ i .
The dual cost for the feasible lot is realized, for example, by using the dual cost (=Σ i εNI λ i ×a i ).
<Claim 5>
The weight constraint equation is realized, for example, by using the equation (13).
The dimension constraint equation is realized by using, for example, equation (21).
The objective function of the column generator problem is realized, for example, by using the equation (24).
<Claim 6>
The total number of product types included in the feasible lot is realized by using, for example, the number N j G of steel types included in the feasible lot j of the formula (4).
<Claim 7>
The objective function of the original problem is realized, for example, by using the equation (2).
The objective function of the column generator problem is realized by using, for example, equation (24).
The cost of the feasible lot is realized by using, for example, formulas (26) and (28).
The value of the evaluation index is realized, for example, by using the evaluation value g for the number of different steel types.
The cost coefficient for the evaluation index is realized, for example, by using the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting molten steel of the steel types k and k′.
The cost coefficient for each of the evaluation indexes classified according to the classification condition represented by using the manufacturing condition of the product is, for example, the cost coefficient C G k, when casting molten steel of steel types k and k′ continuously . It is realized by using k' .
The production performance data classified according to the classification condition is realized by using the performance count NP k,k′ .
<Claim 8>
Of the cost coefficients for each of the evaluation indexes that are classified according to the classification conditions that are expressed using the manufacturing conditions for the product, the cost coefficient that is classified to a predetermined classification destination is, for example, the steel type k or k that is the product steel material. It is realized by using the cost coefficient C G k,k′ in the case of continuously casting the molten steel of ‘′.
The relational expression is realized, for example, by using the expression (27).
<Claim 9>
Of the cost coefficients for each of the evaluation indexes that are classified according to the classification conditions that are expressed using the manufacturing conditions of the product, the cost coefficient that is classified to a predetermined classification destination is, for example, a steel grade k that is a non-product steel material, It is realized by using the cost coefficient C G k,k′ when continuously casting molten steel of k′ .
The constant value is realized, for example, by using C G2 as a weighting coefficient for non-product steel.
<Claim 10>
The possible range of the cost coefficient for each of the evaluation indexes classified according to the classification condition represented by using the manufacturing condition of the product is, for example, that the weight coefficient C G1 for the product steel material is the minimum value and the weight for the non-product steel material is It is realized by using the range in which the coefficient C G2 is the maximum value (the cost coefficients C G1 and C G2 are the cost coefficients C G k,k when continuously casting molten steels of steel types k and k′, respectively). It defines the minimum and maximum values of ´ ).
<Claim 11>
Derivation of the cost of the feasible lot using the product of the value of the evaluation index and the cost coefficient for the evaluation index corresponds to, for example, <Modification 6>.
<Claim 12>
The index relating to the difference between the lot amount and the product amount contained in the lot is realized by using, for example, a surplus material amount.
<Claim 13>
The cost of the feasible lot is determined so that the value of the evaluation index satisfies the constraint expression expressed by using the cost coefficient for the evaluation index. The evaluation value g for is derived by using the evaluation value cr i,i ′ in the case of continuously casting the slab groups i, i′ as shown in Expression (29), and the slab groups i, i′ are continuously formed. So that the evaluation value cr i,i ' in the case of continuous casting is equal to or higher than the cost coefficient C G k,k' in the case of continuously casting molten steel of steel types k and k'as shown in equation (30). It is realized by being set.
The constraint equation is realized by using, for example, equation (30).
<Claim 14>
The index relating to the number of the different types of products contained in the lot is realized by using, for example, the number of different steel types.
<Claim 15>
The group creating means is realized by using the slab group creating unit 102, for example. The product group is realized by using the slab group i, for example.
<Claim 16>
Adding the plurality of candidate lots to the set of feasible lots corresponds to, for example, <Modification 1>.

100:キャスト編成装置、101:スラブ情報取得部、102:スラブグループ作成部、103:初期列集合設定部、104:集合分割問題構築部、105:線形緩和問題構成部、106:双対解導出部、107:列生成部、108:判定部、109:列追加部、110:最適解導出部、111:出力部 100: Cast organization device, 101: Slab information acquisition unit, 102: Slab group creation unit, 103: Initial column set setting unit, 104: Set division problem construction unit, 105: Linear relaxation problem construction unit, 106: Dual solution derivation unit , 107: column generation unit, 108: determination unit, 109: column addition unit, 110: optimum solution derivation unit, 111: output unit

Claims (19)

複数の製品を、所定のロット成立制約を満たすようにロットの単位で纏めて、生産又は処理するための計画を作成する問題を集合分割問題とし、該集合分割問題を、列生成法を用いて解くことにより計画を作成する計画作成装置であって、
前記複数の製品の情報であって、前記製品の製造条件を含む製品情報を取得する取得手段と、
前記製品を、前記ロット成立制約を満たす様に纏めたロットである複数の実現可能ロットのそれぞれについて、該実現可能ロットを解として採用するか否か決定する2値変数を決定変数として、該実現可能ロットに対する前記製品のロット纏めについての評価指標に基づき、前記複数の製品を重複することなく且つ漏れなく含む前記実現可能ロットの最適な組み合わせを求める集合分割問題を原問題とし、
前記原問題の最適解を構成する実現可能ロットの候補である候補ロットを生成する列生成子問題の最適解を導出する列生成手段と、
前記列生成手段により導出された候補ロットに列追加要件を満足する候補ロットが含まれる場合には、前記列生成手段により生成された前記候補ロットを前記実現可能ロットの集合に追加する列追加手段と、
前記列生成手段により導出された候補ロット、及び前記列追加手段により追加された候補ロットを含む前記実現可能ロットの集合に基づいて、前記原問題の最適解として、前記実現可能ロットの組み合わせを導出する最適解導出手段と、を有する、
ことを特徴とする計画作成装置。
A problem of grouping a plurality of products in units of lots so as to satisfy a predetermined lot formation constraint and creating a plan for production or processing is a set partitioning problem. A plan making device for making a plan by solving,
An acquisition unit that acquires product information including the manufacturing conditions of the products, which is information about the plurality of products,
For each of a plurality of feasible lots, which are lots of the above products that are combined so as to satisfy the lot formation constraint, the realization is performed using a binary variable that determines whether or not to adopt the feasible lot as a solution. Based on an evaluation index for lot grouping of the products with respect to possible lots, the set division problem for obtaining an optimal combination of the feasible lots that does not overlap and includes the plurality of products without omission is the original problem,
Column generating means for deriving an optimal solution of a column generator problem for generating a candidate lot that is a candidate for a feasible lot that constitutes the optimal solution of the original problem,
When the candidate lot derived by the column generation unit includes a candidate lot that satisfies the column addition requirement, the column addition unit that adds the candidate lot generated by the column generation unit to the set of feasible lots. When,
A combination of the feasible lots is derived as an optimum solution of the original problem based on a set of the feasible lots including the candidate lots derived by the column generating means and the candidate lots added by the column adding means. And an optimal solution deriving means for
A plan preparation device characterized by the above.
前記原問題の線形緩和問題を主問題とした場合の双対問題の最適解である双対解を導出する双対解導出手段と、
前記列生成手段により導出された前記候補ロットが、列追加要件を満足するか否かを判定する判定手段と、を更に有し、
前記列追加手段は、前記判定手段により、前記列生成手段により導出された前記候補ロットが、前記列追加要件を満足すると判定されると、前記列生成手段により生成された前記候補ロットを前記実現可能ロットの集合に追加し、
前記最適解導出手段は、前記判定手段により、前記列生成手段により導出された前記候補ロットが、前記列追加要件を満足しないと判定されると、その時点で得られている前記実現可能ロットの集合に基づいて、前記原問題の最適解として、前記実現可能ロットの組み合わせを導出し、
前記判定手段は、前記双対解導出手段による前記双対解の導出と、前記列生成手段による前記列生成子問題の最適解の導出と、前記判定手段による前記判定とを繰り返す収束計算を、前記列追加要件を満足しないと判定するまで実行し、
前記列生成子問題は、前記双対解と、前記ロット成立制約とを用いて、前記実現可能ロットの集合に追加する前記候補ロットを求める問題であることを特徴とする請求項1に記載の計画作成装置。
A dual solution deriving means for deriving a dual solution which is an optimum solution of the dual problem when the linear relaxation problem of the original problem is the main problem;
The candidate lot derived by the column generation means, further comprises a determination means for determining whether or not to meet the column addition requirements,
When the determination unit determines that the candidate lot derived by the column generation unit satisfies the column addition requirement, the column addition unit realizes the candidate lot generated by the column generation unit. Add to the set of possible lots,
The optimum solution derivation means, when the determination means determines that the candidate lot derived by the column generation means does not satisfy the column addition requirement, the feasible lot obtained at that time is determined. Based on the set, as the optimal solution of the original problem, derive the combination of the feasible lot,
The determining means repeats the derivation of the dual solution by the dual solution deriving means, the optimal solution of the column generator problem by the column generating means, and the determination by the determining means to perform convergence calculation, Execute until it is determined that the additional requirements are not satisfied,
2. The plan according to claim 1, wherein the column generator problem is a problem of finding the candidate lot to be added to the set of feasible lots using the dual solution and the lot establishment constraint. Creation device.
前記決定変数は、前記複数の実現可能ロットのそれぞれについて、該実現可能ロットを解として採用する場合に「1」となり、該実現可能ロットを解として採用しない場合に「0」となる0−1変数であり、
前記原問題は、前記複数の製品のそれぞれについて、前記実現可能ロットの集合の中から、該製品を含む前記実現可能ロットが必ず1つ選択されるという制約を表す制約式であって、前記決定変数を用いて表される制約式と、前記実現可能ロットの集合に含まれる前記実現可能ロットのコストの総和を求める目的関数であって、前記決定変数及び前記実現可能ロットのコストを用いて表される目的関数と、を用いて、該制約式を満足する範囲で該目的関数の値が最小になる前記決定変数を決定する0−1整数計画問題であり、
前記実現可能ロットのコストは、前記実現可能ロットに対する前記製品のロット纏めについての評価指標として、前記決定変数の加算値として得られる、前記集合分割問題の解として採用される前記実現可能ロットの総数を含むことを特徴とする請求項2に記載の計画作成装置。
For each of the plurality of feasible lots, the decision variable is “1” when the feasible lot is adopted as a solution, and is “0” when the feasible lot is not adopted as a solution 0-1 Is a variable
The original problem is a constraint expression representing a constraint that, for each of the plurality of products, one feasible lot including the product is always selected from the set of the feasible lots. A constraint expression expressed using variables and an objective function for obtaining the sum of the costs of the feasible lots included in the set of the feasible lots, which is expressed by using the decision variables and the costs of the feasible lots. And an objective function that is set to 0, the objective variable is a 0-1 integer programming problem in which the value of the objective function is minimized in a range that satisfies the constraint equation.
The cost of the feasible lot is the total number of the feasible lots adopted as the solution of the set division problem, which is obtained as an addition value of the decision variable as an evaluation index for the lot grouping of the products with respect to the feasible lot. The planning apparatus according to claim 2, further comprising:
前記双対問題は、前記実現可能ロットの集合に含まれる前記実現可能ロットのそれぞれのコストが、該実現可能ロットに対する双対コスト以上であるという制約を表す制約式であって、該実現可能ロットのコスト、該実現可能ロットに対応するロット構成製品有無変数、及び双対変数を用いて表される制約式と、前記複数の製品についての該双対変数の総和を求める目的関数であって、該双対変数を用いて表される目的関数と、を用いて、該制約式を満足する範囲で該目的関数の値が最大になる該双対変数の値を前記双対解として決定する線形計画問題であり、
前記双対変数は、前記製品毎に定められる変数であり、
前記実現可能ロットに対する双対コストは、前記製品に対する前記双対変数の値と、該製品と該実現可能ロットに対応するロット構成製品有無変数との積の、前記複数の製品についての総和で表され、
前記ロット構成製品有無変数は、前記製品毎に定められる0−1変数であって、前記実現可能ロットに前記製品が含まれる場合に「1」となり、そうでない場合に「0」となる0−1変数であることを特徴とする請求項3に記載の計画作成装置。
The dual problem is a constraint expression representing a constraint that each cost of the feasible lots included in the set of feasible lots is equal to or more than the dual cost for the feasible lots, and the cost of the feasible lots. , A constraint expression represented by using a lot constituent product presence/absence variable corresponding to the feasible lot and a dual variable, and an objective function for obtaining the sum of the dual variables for the plurality of products, wherein the dual variable is An objective function represented by using, and a linear programming problem for determining, as the dual solution, the value of the dual variable that maximizes the value of the objective function in a range satisfying the constraint equation,
The dual variable is a variable defined for each product,
The dual cost for the feasible lot is a value of the dual variable for the product, and the product of the product and the lot constituent product presence/absence variable corresponding to the feasible lot is represented by a sum total for the plurality of products,
The lot constituent product presence/absence variable is a 0-1 variable defined for each product, and is “1” when the product is included in the feasible lot, and is “0” otherwise. The plan creation device according to claim 3, wherein the plan creation device is one variable.
前記列生成子問題は、前記ロット成立制約を表す制約式であって、前記実現可能ロットについて、該実現可能ロットを構成する製品の合計重量が上限値以下であるという重量制約式と、該実現可能ロット内で隣接して生産又は処理される製品の寸法差が上限値以下であるという寸法制約式と、該実現可能ロットのコストとから、該実現可能ロットに対する前記双対コストを減算した値を求める目的関数であって、前記双対変数及び前記ロット構成製品有無変数を用いて表される目的関数と、を用いて、該制約式を満足する範囲で該目的関数の値が最小になる該ロット構成製品有無変数を決定する0−1整数計画問題であることを特徴とする請求項4に記載の計画作成装置。 The column generator problem is a constraint expression expressing the lot establishment constraint, and for the feasible lot, a weight constraint expression that a total weight of products constituting the feasible lot is equal to or less than an upper limit value, and the realization constraint A value obtained by subtracting the dual cost for the feasible lot from the dimensional constraint expression that the dimensional difference between products adjacently produced or processed in the feasible lot is less than or equal to the upper limit value, and the cost of the feasible lot. An objective function to be obtained, wherein the objective function represented by using the dual variable and the lot constituent product presence/absence variable is used, and the value of the objective function is minimized in a range satisfying the constraint equation. The planning apparatus according to claim 4, which is a 0-1 integer programming problem that determines a constituent product presence/absence variable. 前記製造条件は、選択に自由度がある製造条件である品種を含み、
前記列生成手段は、前記製品にそれぞれ前記品種を割り当て、
前記実現可能ロットのコストは、該実現可能ロットに含まれる前記製品の品種の総数をさらに含むことを特徴とする請求項3〜5の何れか1項に記載の計画作成装置。
The manufacturing conditions include varieties that are manufacturing conditions that have flexibility in selection,
The column generation means allocates the product type to each of the products,
6. The plan creation device according to claim 3, wherein the cost of the feasible lot further includes the total number of product types of the products included in the feasible lot.
前記原問題及び前記列生成子問題では、目的関数の値が前記実現可能ロットのコストを用いて導出され、
前記実現可能ロットのコストは、前記評価指標の値と、該評価指標に対するコスト係数とを用いて導出され、
前記評価指標に対するコスト係数は、前記製品の製造条件を用いて表される分類条件に従って分類される該評価指標のそれぞれに対するコスト係数を含み、
前記製品の製造条件を用いて表される分類条件に従って分類される前記評価指標のそれぞれに対するコスト係数は、該分類条件に従って分類される製造実績データから導出される製造実績値に応じて変化することを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の計画作成装置。
In the original problem and the column generator problem, the value of the objective function is derived using the cost of the feasible lot,
The cost of the feasible lot is derived using the value of the evaluation index and a cost coefficient for the evaluation index,
The cost coefficient for the evaluation index includes a cost coefficient for each of the evaluation indexes classified according to the classification condition represented by using the manufacturing condition of the product,
The cost coefficient for each of the evaluation indexes classified according to the classification condition represented by using the manufacturing condition of the product should change according to the manufacturing performance value derived from the manufacturing performance data classified according to the classification condition. The plan making device according to claim 1.
前記製品の製造条件を用いて表される分類条件に従って分類される前記評価指標のそれぞれに対するコスト係数のうち、所定の分類先に分類される前記評価指標に対するコスト係数は、該分類条件に従って分類される前記評価指標に対するコスト係数と、該分類条件に従って分類される前記製造実績データから導出される製造実績値との関係を示す関係式を用いて導出されることを特徴とする請求項7に記載の計画作成装置。 Of the cost coefficients for each of the evaluation indexes that are classified according to the classification conditions represented by using the manufacturing conditions of the product, the cost coefficient for the evaluation indexes that are classified to a predetermined classification destination is classified according to the classification conditions. The cost coefficient with respect to the evaluation index according to the above, and the manufacturing performance value derived from the manufacturing performance data classified according to the classification condition are derived using a relational expression. Planning equipment. 前記製品の製造条件を用いて表される分類条件に従って分類される前記評価指標のそれぞれに対するコスト係数のうち、所定の分類先に分類される前記評価指標に対するコスト係数は、一定値であり、該所定の分類先と異なる分類先に分類される前記評価指標に対するコスト係数の少なくとも1つは、該分類条件に従って分類される製造実績データから導出される製造実績値に応じて変化することを特徴とする請求項7又は8に記載の計画作成装置。 Of the cost coefficients for each of the evaluation indexes that are classified according to the classification conditions represented by using the manufacturing conditions of the product, the cost coefficient for the evaluation indexes that are classified to a predetermined classification destination is a constant value, At least one of the cost coefficients for the evaluation index classified into a classification destination different from the predetermined classification destination changes according to a manufacturing performance value derived from manufacturing performance data classified according to the classification condition. The plan creation device according to claim 7 or 8. 前記製品の製造条件を用いて表される分類条件に従って分類される前記評価指標のそれぞれに対するコスト係数のとり得る範囲が予め定められていることを特徴とする請求項7〜9の何れか1項に記載の計画作成装置。 10. The possible range of the cost coefficient for each of the evaluation indices classified according to the classification condition represented by using the manufacturing condition of the product is set in advance. The planning device described in. 前記実現可能ロットのコストは、前記評価指標の値と、該評価指標に対するコスト係数との積を用いて導出されることを特徴とする請求項7〜10の何れか1項に記載の計画作成装置。 The plan creation according to claim 7, wherein the cost of the feasible lot is derived using a product of the value of the evaluation index and a cost coefficient for the evaluation index. apparatus. 前記評価指標は、前記ロットの量と、該ロットに含まれる前記製品の量との差に関する指標を含むことを特徴とする請求項11に記載の計画作成装置。 The plan creating apparatus according to claim 11, wherein the evaluation index includes an index related to a difference between the amount of the lot and the amount of the product included in the lot. 前記実現可能ロットのコストは、前記評価指標の値が、該評価指標に対するコスト係数を用いて表される制約式を満足するように定められることを特徴とする請求項7〜12の何れか1項に記載の計画作成装置。 13. The cost of the feasible lot is defined such that the value of the evaluation index satisfies a constraint expression represented by using a cost coefficient for the evaluation index. The plan preparation device described in the item. 前記評価指標は、前記ロットに含まれる、異なる品種の前記製品の数に関する指標を含むことを特徴とする請求項13に記載の計画作成装置。 14. The plan creating apparatus according to claim 13, wherein the evaluation index includes an index relating to the number of different types of products included in the lot. 前記取得手段により取得された前記製品情報に含まれる前記製品の製造条件に基づいて前記複数の製品をグルーピングすることにより複数の製品グループを作成するグループ作成手段をさらに有し、
前記製品を前記製品グループとして、少なくとも、前記列生成手段と、前記列追加手段と、前記最適解導出手段による処理を実行することを特徴とする請求項1〜14の何れか1項に記載の計画作成装置。
Further comprising group creating means for creating a plurality of product groups by grouping the plurality of products based on the manufacturing conditions of the products included in the product information acquired by the acquiring means,
15. The process according to claim 1, wherein at least the column generation unit, the column addition unit, and the optimum solution derivation unit are executed with the product as the product group. Planning device.
前記列生成手段は、複数の前記候補ロットを生成し、
前記列追加手段は、前記列追加要件を満足する前記候補ロットが複数ある場合には、該複数の候補ロットを前記実現可能ロットの集合に追加することを特徴とする請求項1〜14の何れか1項に記載の計画作成装置。
The column generation means generates a plurality of the candidate lots,
15. The column adding unit adds the plurality of candidate lots to the set of feasible lots when there are a plurality of candidate lots that satisfy the column addition requirement. The plan preparation device according to item 1.
前記製品は、連続鋳造機で鋳造されるスラブであり、
前記ロットは、連続して鋳造する複数のチャージのまとまりであるキャストであり、
前記計画は、前記スラブが属する前記キャストを示すキャスト計画であることを特徴とする請求項1〜16の何れか1項に記載の計画作成装置。
The product is a slab cast by a continuous casting machine,
The lot is a cast that is a group of multiple charges that are cast continuously.
17. The plan creating apparatus according to claim 1, wherein the plan is a cast plan showing the cast to which the slab belongs.
複数の製品を、所定のロット成立制約を満たすようにロットの単位で纏めて、生産又は処理するための計画を作成する問題を集合分割問題とし、該集合分割問題を、列生成法を用いて解くことにより計画を作成する計画作成方法であって、
前記複数の製品の情報であって、前記製品の製造条件を含む製品情報を取得する取得工程と、
前記製品を、前記ロット成立制約を満たす様に纏めたロットである複数の実現可能ロットのそれぞれについて、該実現可能ロットを解として採用するか否か決定する2値変数を決定変数として、該実現可能ロットに対する前記製品のロット纏めについての評価指標に基づき、前記複数の製品を重複することなく且つ漏れなく含む前記実現可能ロットの最適な組み合わせを求める集合分割問題を原問題とし、
前記原問題の最適解を構成する実現可能ロットの候補である候補ロットを生成する列生成子問題の最適解を導出する列生成工程と、
前記列生成工程により導出された候補ロットに列追加要件を満足する候補ロットが含まれる場合には、前記列生成工程により生成された前記候補ロットを前記実現可能ロットの集合に追加する列追加工程と、
前記列生成工程により導出された候補ロット、及び前記列追加工程により追加された候補ロットを含む前記実現可能ロットの集合に基づいて、前記原問題の最適解として、前記実現可能ロットの組み合わせを導出する最適解導出工程と、を有する、
ことを特徴とする計画作成方法。
A problem of grouping a plurality of products in units of lots so as to satisfy a predetermined lot formation constraint and creating a plan for production or processing is a set partitioning problem. A method for creating a plan by solving,
An acquisition step of acquiring product information including the manufacturing conditions of the products, which is information of the plurality of products;
For each of a plurality of feasible lots, which are lots of the above products that are combined so as to satisfy the lot formation constraint, the realization is performed using a binary variable that determines whether or not to adopt the feasible lot as a solution. Based on an evaluation index for lot grouping of the products with respect to possible lots, the set division problem for obtaining an optimal combination of the feasible lots that does not overlap and includes the plurality of products without omission is the original problem,
A column generation step of deriving an optimal solution of a column generator problem for generating a candidate lot that is a candidate for a feasible lot that constitutes the optimal solution of the original problem;
When the candidate lot derived by the column generating step includes a candidate lot that satisfies the column addition requirement, a column adding step of adding the candidate lot generated by the column generating step to the set of feasible lots When,
A combination of the feasible lots is derived as an optimal solution of the original problem based on a set of the feasible lots including the candidate lots derived by the column generation step and the candidate lots added by the column addition step. And an optimal solution derivation step of
A plan making method characterized by the following.
請求項1〜17の何れか1項に記載の計画作成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 plan creating apparatus according to claim 1.
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