JP2023039710A - 重み係数決定装置、重み係数決定方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 最適化問題を求解するために用いる評価関数の重み係数をその最適化問題に適した値にする。【解決手段】 重み係数決定装置２００は、第１最適化問題のアルゴリズムにより、評価関数Ｊに含まれる評価指標ｅｉ'を定める評価関数内変数について、評価関数Ｊの値が最大または最小になるときの計算値ｄｉ'_ｓｉｍを算出し、算出した評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍと、予め設定されている当該評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔと、の差を評価する差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜の値を算出し、算出した差分評価指標の値に基づいて、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔを決定する。【選択図】 図２

Description

本発明は、重み係数決定装置、重み係数決定方法、およびプログラムに関し、特に最適化問題を求解するために用いる評価関数に含まれる重み係数を決定するために用いて好適なものである。

最適化問題は、複数の評価指標のそれぞれについて最も評価が高くなるような設計変数を求める問題である。具体的に、最適化問題の求解対象である設計変数（決定変数とも称される）を含む変数を用いて複数の評価指標を構成すると共に、複数の評価指標と、各評価指標に対する重み係数と、を用いて評価関数を定式化し、評価関数の値が最小または最大になるときの設計変数を含む変数の値を求める。このように最適化問題は、評価関数と重み係数とを用いて表される。重み係数は、複数の評価指標間の評価のバランスを表すものであり、評価関数の値を算出する前に予め決定される。重み係数の値の大小関係は、複数の評価指標の重要度に応じて定まり、重要な評価指標に対する重み係数であるほど絶対値を大きくする。なお、評価関数は、目的関数やコスト関数などとも称される。また、重み係数は、コスト係数などとも称される。

特許文献１には、コークス炉の投入熱量を制御するために、最適化問題を利用する技術が開示されている。具体的に特許文献１には、窯間のコークス温度偏差を用いた評価指標と、窯ごとのコークス温度変化量を用いた評価指標との重み付き線形和で表される評価関数の値が最小となるときの窯ごとのコークス温度変化量を算出し、窯ごとのコークス温度変化量を、燃焼ガスおよび空気の流量を調整する調整弁の開度の変更量に換算することが開示されている。

特開平９－３０２３５１号公報

坪井祐太，牧野貴樹著、「第１３回 自然言語処理における逆強化学習・模倣学習の適用」、計測と制御、第５２巻、第１０号、２０１３年１０月号、９２２－９２７頁

しかしながら、特許文献１に記載の技術を含め、評価関数における重み係数は、最適化問題の立案者の経験を頼りにして決定されるのが一般的である。例えば、特許文献１に記載の技術では、コークス炉の投入熱量を制御した結果、所望の品質のコークスが得られない場合、評価関数における重み係数を調整することを繰り返し実行することになる。したがって、重み係数の値として適切な値を評価関数に設定することが容易ではない。このような問題点は、コークス炉の投入熱量の制御のようなプロセス制御を実行するための最適化問題に限らず、各種の最適化問題において共通の問題点として存在する。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、最適化問題を求解するために用いる評価関数の重み係数をその最適化問題に適した値にすることを目的とする。

本発明の重み係数決定装置は、最適化問題を求解するために用いられる評価関数に含まれる複数の評価指標に対する重み係数を逆強化学習により決定する重み係数決定装置であって、前記評価指標を定める変数である評価関数内変数について、前記評価関数の値が最大または最小になるときの計算値を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された前記評価関数内変数の計算値と、予め設定されている当該評価関数内変数の最適値と、の差を評価する差分評価指標の値を算出し、算出した前記差分評価指標の値に基づいて、前記重み係数の値を決定する重み係数決定手段と、を備える。

本発明の重み係数決定方法は、最適化問題を求解するために用いられる評価関数に含まれる複数の評価指標に対する重み係数を逆強化学習により決定する重み係数決定方法であって、前記評価指標を定める変数である評価関数内変数について、前記評価関数の値が最大または最小になるときの計算値を算出する算出工程と、前記算出工程により算出された前記評価関数内変数の計算値と、予め設定されている当該評価関数内変数の最適値と、の差を評価する差分評価指標の値を算出し、算出した前記差分評価指標の値に基づいて、前記重み係数の値を決定する重み係数決定工程と、を備える。

本発明のプログラムは、前記重み係数決定装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのものである。

本発明によれば、最適化問題のアルゴリズムにより算出した評価関数内変数の計算値と最適値との差を評価した結果に基づいて、評価関数内変数により定められる評価指標に対する重み係数を決定するので、最適化問題を求解するために用いる評価関数の重み係数をその最適化問題に適した値にすることができる。

重み係数を決定する方法の一例を説明する図である。 重み係数決定装置の機能的な構成の一例を示す図である。 重み係数決定方法の一例を説明するフローチャートである。 コークス炉およびコークス製造プロセスの一例を示す図である。 炉団温度の一例を説明する図である。 コークスが炭化室から押し出されている様子の一例を示す図である。 処理装置の機能的な構成の一例を示す図である。 コークス温度、炉団温度、投入熱量、および乾留時間と時間との関係の一例を示す図である。 目標炉温軌道の一例を説明する図である。 非定常操業の開始時刻に決定される目標炉温軌道の一例を説明する図である。 操業条件が変更されたタイミングで決定される目標炉温軌道の一例を説明する図である。 処理方法の一例を説明するフローチャートである。 目標炉温軌道および実績炉温軌道の一例を示す図である。 重み係数決定装置の機能構成の適用例を示す図である。 オペレータ操作履歴、操業条件、および制御履歴の一例を説明する図である。 目標炉温軌道、推定炉温軌道、およびオペレータ介入炉温軌道の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。
［概要］
まず、本実施形態の概要の一例について説明する。本実施形態では、最適化問題を求解するために用いられる評価関数に含まれる複数の評価指標に対する重み係数を逆強化学習により決定する。図１は、重み係数を決定する方法の一例を説明する図である。なお、本発明は、図１に示すものに限定されない。

背景技術の欄で説明したように、最適化問題では、最適化問題の求解対象である設計変数を含む変数を用いて複数の評価指標を構成すると共に、複数の評価指標と、各評価指標に対する重み係数と、を用いて評価関数を定式化し、評価関数の値が最小または最大になるときの設計変数を含む変数の値を求める。以下の説明では、設計変数を含む変数を、評価関数内変数とも称する。図１では、評価関数ＪがＩ個（Ｉは２以上の整数）の評価指標ｅｉの重み付き線形和で表される場合を例示する（算出処理Ｃ１に示すＪ＝Σｗｉ・ｅｉを参照）。評価指標ｅｉは、評価関数内変数ｄｉの関数で表されても、評価関数内変数ｄｉに等しくても良い。また、１個の評価指標ｅｉが、複数の評価関数内変数ｄｉの関数で表されても良い。なお、図１の各式において、変数ｉは、評価指標ｅｉ（評価関数内変数ｄｉ）を特定する変数である。

図１の算出処理Ｃ１において、評価関数Ｊの値が最大または最小になるときの設計変数を最適解として算出する。設計変数は、評価関数内変数のうち、最適化問題の求解対象となる変数である。なお、評価関数Ｊの値が最大または最小になるとは、評価関数Ｊの値が、最適化問題のアルゴリズムにより定まる条件（および必要に応じて制約式）を満足する範囲で最大または最小になることを指す（このことは以降の説明でも同じである）。最適化問題のアルゴリズムにより定まる条件として、設計変数の前回値に対する今回値の変動が所定値以下であるという条件が例示される。

このように、最適化問題では、評価関数Ｊにおける各評価指標ｅｉに対する重み係数ｗｉを予め設定しておき、評価関数Ｊの値が最大または最小となるときの評価関数内変数ｄｉを算出する。本発明者らは、過去の実績から、所望の結果が得られたときの評価関数内変数ｄｉを特定することができることに着目した。例えば、物品を処理する際に、物品の処理コストおよび処理時間を評価指標（評価関数内変数）とする場合、過去の各物品の処理実績の中に、各物品の処理コストが所望のコスト以下になり、且つ、各物品の処理時間が所望の時間以下になるような処理実績が得られることがある。本発明者らは、このような所望の結果が得られたときの評価関数内変数ｄｉを所与の最適値として、逆強化学習の手法を用いれば、評価関数Ｊ（重み係数ｗｉ）の最適解を探索することができることを見出した。

非特許文献１に記載されているように、逆強化学習は、最適訓練行動列が与えられていることを仮定し、報酬関数の下での行動列と最適訓練行動列とで定義される目的関数を最小化する手法である。すなわち、逆強化学習は、最適な行動・動作が所与であるものとし、報酬関数の下で定められる行動・動作と、予め設定されている最適な行動・動作と、の差が最小になるような、報酬関数を決定する手法である。

図１において、報酬関数は、評価関数Ｊに対応する。また、最適訓練行動列は、最適な評価関数内変数ｄｉ'_ｏｐｔに対応する。以下の説明では、この最適な評価関数内変数を、評価関数内変数の最適値とも称する。ここで、変数ｉ'は、ｉと同様に、評価指標ｅｉ'（評価関数内変数ｄｉ'）を特定する変数であるものとし、評価指標ｅｉ'（評価関数内変数ｄｉ'）の数はＩ'個であるものとする（Ｉ'は、Ｉ以下の正の整数）。すなわち、評価指標ｅｉ'（評価関数内変数ｄｉ'）は、評価関数Ｊに含まれる評価指標ｅｉ（評価関数内変数ｄｉ）のうち少なくとも１個の評価指標ｅｉ（評価関数内変数ｄｉ）を示す。評価指標ｅｉ'（評価関数内変数ｄｉ'）は、評価関数Ｊに含まれる評価指標ｅｉ（評価関数内変数ｄｉ）と完全に一致していても、評価関数Ｊに含まれる評価指標ｅｉ（評価関数内変数ｄｉ）の一部のみであっても良い。
また、図１において、報酬関数の下で定められる行動・動作は、評価関数Ｊの値を最大または最小であるときの評価関数内変数ｄｉ'_ｓｉｍに対応する。以下の説明では、この評価関数内変数を、評価関数内変数の計算値とも称する。

また、図１において、報酬関数の下での行動列と最適訓練行動列とで定義される目的関数は、図１の算出処理Ｃ２において算出される差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜を用いて表される。ここで、差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜は、評価関数Ｊに含まれる評価関数内変数ｄｉのうち少なくとも１個の評価関数内変数ｄｉについて算出されていれば良く、必ずしも評価関数Ｊに含まれる評価関数内変数ｄｉの全てについて算出される必要はない。前述したように評価指標ｅｉ（評価関数内変数ｄｉ）は、最適化問題における評価関数Ｊに含まれる評価指標ｅｉ（評価関数内変数ｄｉ）である。評価指標ｅｉ'（評価関数内変数ｄｉ'）は、最適化問題における評価関数Ｊに含まれる評価指標ｅｉ（評価関数内変数ｄｉ）のうち、逆強化学習で用いる（差分評価指標の算出に用いる）評価指標ｅｉ（評価関数内変数ｄｉ）を示す。評価関数Ｊの値を最大または最小であるときの評価関数内変数ｄｉ_ｓｉｍのうち、強化学習で用いる（差分評価指標の算出に用いる）評価関数内変数がｄｉ'_ｓｉｍになる。

また、図１において、報酬関数の下での行動列と最適訓練行動列とで定義される目的関数を最小化することは、各評価関数内変数ｄｉ'についての差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜が最小になるような評価関数Ｊ（重み係数ｗｉ）を算出することに対応する。

図１において、逆強化学習により重み係数ｗｉを決定するために、まず、算出処理Ｃ１において、重み係数ｗｉの初期値を評価関数Ｊの右辺に与えて、評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍ（最適解）を算出する。また、前述したように、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔは、行動・動作の過去の実績に基づいて定められ、所与である。そこで、算出処理Ｃ２において、評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍおよび最適値ｄｉ'_ｏｐｔを用いて差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜の値を算出し、算出した差分評価指標の値に基づいて、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔを決定する。差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜の値が所定の条件を満足していない場合には、重み係数ｗｉを更新する。そして、更新後の重み係数ｗｉを用いて、算出処理Ｃ１、Ｃ２を再び実行する。すなわち、算出処理Ｃ１、Ｃ２は、差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜の値が所定の条件を満足するまで繰り返し実行される。そして、差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜の値が所定の条件を満足したときの評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍを特定する。そして、特定した評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍの算出元となる評価関数Ｊにおける重み係数ｗｉを、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔとして決定する。なお、１回目の算出処理Ｃ２で算出した差分評価指標の値が所定の条件を満足している場合には、算出処理Ｃ１、Ｃ２の再実行は不要である。

以上のようにして算出処理Ｃ１、Ｃ２を実行することにより、評価関数Ｊの重み係数ｗｉを、逆強化学習により決定することができる。評価関数Ｊを構成する評価指標ｅｉは特に限定されない。例えば、評価指標ｅｉは、処理される物品に関する評価指標を含む。この場合、評価指標ｅｉを定める評価関数内変数ｄｉには、物品が処理されることにより値が変動する物理量を示す変数が含まれる。このような物理量として、例えば、物品を処理するために用いられる装置の状態を表す物理量を示す変数と、前記物品の状態を表す物理量を示す変数と、のうち少なくとも一方が挙げられる。物品の処理には、例えば、物品の運搬（物流）や製品の製造が挙げられる。物品を処理するために用いられる装置の状態を表す物理量として、例えば、物品を運搬する装置の状態を表す物理量や製品の製造装置や検査装置の状態を表す物理量が挙げられる。また、物品の状態を表す物理量は、物品の温度などである。設計変数以外の評価関数内変数ｄｉがこのような物理量である場合、評価関数内変数ｄｉを、機械学習モデルや物理モデル（物理現象を表現する微分方程式）を用いて予測計算（推定計算）しても良い。ただし、評価関数Ｊを構成する評価指標ｅｉは、処理される物品に関する評価指標に限定されるものではなく、評価関数Ｊを構築することができる複数の評価指標ｅｉ（複数の評価関数内変数ｄｉ）であればどのような評価指標であっても良い。
本欄に記載の内容を前提として、以下に、評価関数Ｊの重み係数ｗｉを、逆強化学習により決定する重み係数決定装置および重み係数決定方法の一例について説明する。

［重み係数決定装置および重み係数決定方法］
図２は、重み係数決定装置２００の機能的な構成の一例を示す図である。図３は、重み係数決定装置２００を用いて実行される重み係数決定方法の一例を説明するフローチャートである。なお、重み係数決定装置２００のハードウェアは、例えば、中央処理装置、主記憶装置、補助記憶装置、入力装置、および出力装置を備える情報処理装置を用いることにより実現される。また、重み係数決定装置２００のハードウェアは、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用のハードウェアにより実現されても良い。

重み係数決定装置２００は、最適化問題を求解するために用いられる評価関数に含まれる複数の評価指標に対する重み係数を逆強化学習により決定するための処理を実行する装置である。重み係数決定装置２００は、算出部２１０と、重み係数決定部２２０と、評価指標決定部２３０、記憶部２４０と、出力部２５０と、を備える。なお、記憶部２４０は、重み係数決定装置２００の外部に設けられても良い。

<<算出部２１０、重み係数決定部２２０>>
算出部２１０は、最適化問題のアルゴリズムにより最適化問題の求解対象である設計変数を含む複数の評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍ（最適解）を算出する。複数の評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍは、評価関数Ｊの値が最小または最大になるときの評価関数内変数ｄｉの値である。以下の説明では、評価関数Ｊの値が最小または最大となるときの評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍを算出する最適化問題を、第１最適化問題とも称する。第１最適化問題のアルゴリズムとして、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法によるアルゴリズムが例示される。本実施形態では、第１最適化問題のアルゴリズムとして、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法を用いる場合を例示する。ただし、第１最適化問題のアルゴリズムは、メタヒューリスティクス手法によるアルゴリズム以外の公知のアルゴリズムであっても良い。なお、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法自体は公知の技術で実現されるので、その詳細な説明を省略する。

重み係数決定部２２０は、複数の評価関数内変数ｄｉのうちの少なくとも１つの評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍと、予め設定されている当該評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔと、の差を評価する差分評価指標の値を算出し、算出した差分評価指標の値に基づいて、重み係数ｗｉの値を決定する。図１に示した例では、差分評価指標は、｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜に対応する。本実施形態では、重み係数決定部２２０は、各評価関数内変数ｄｉ'についての差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜の総和を評価関数Ｊ_ｄｉｆとして用いる最適化問題のアルゴリズムにより、重み係数ｗｉの値を決定する場合を例示する。以下の説明では、当該最適化問題を、第２最適化問題とも称する。また、評価関数Ｊと区別するために、評価関数Ｊ_ｄｉｆを、差分評価関数Ｊ_ｄｉｆとも称する。重み係数決定部２２０は、算出部２１０により重み係数ｗｉの値を異ならせて算出された評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍが、差分評価関数Ｊ_ｄｉｆの値が最小または最大になるときの評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍであるか否かを判定する。なお、差分評価関数Ｊ_ｄｉｆの値が最小または最大になるとは、差分評価関数Ｊ_ｄｉｆの値が、第２最適化問題のアルゴリズムにより定まる条件（および必要に応じて制約式）を満足する範囲で最大または最小になることを指す（このことは以降の説明でも同じである）。

そして、重み係数決定部２２０は、差分評価関数Ｊ_ｄｉｆの値が最小または最大になるときの評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍの算出元となる評価関数Ｊに対して設定された重み係数ｗｉを、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔとして決定する。本実施形態では、第２最適化問題のアルゴリズムとして、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法を用いる場合を例示する。ただし、第２最適化問題のアルゴリズムも、第１最適化問題のアルゴリズムと同様に、メタヒューリスティクス手法によるアルゴリズム以外の公知のアルゴリズムであっても良い。なお、第１最適化問題のアルゴリズムと第２最適化問題のアルゴリズムは同じアルゴリズムでなくても良い。

<<評価指標決定部２３０>>
評価指標決定部２３０は、重み係数決定部２２０により決定された重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの絶対値が、正の閾値以下である場合、当該重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔに乗算される評価指標ｅｉは、評価関数Ｊの値に与える影響が小さいものとして、当該評価指標ｅｉを評価関数Ｊに含めない評価指標ｅｉとして決定する。一方、評価指標決定部２３０は、重み係数決定部２２０により決定された重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの絶対値が、正の閾値を上回る場合、当該評価指標ｅｉを評価関数Ｊに含める評価指標ｅｉとして決定する。正の閾値として０（零）に近い値または０（零）が予め設定される。例えば、評価指標決定部２３０は、重み係数決定部２２０により決定された重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの絶対値が、正の閾値以下である場合、当該重み係数を０（零）に設定（変更）することで、当該重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔに乗算される評価指標ｅｉを評価関数Ｊに含めない評価指標ｅｉとして決定する。一方、評価指標決定部２３０は、重み係数決定部２２０により決定された重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの絶対値が、正の閾値を上回る場合、当該重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔを変更しないことで、当該重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔに乗算される評価指標ｅｉを評価関数Ｊに含める評価指標ｅｉとして決定する。

<<記憶部２４０>>
記憶部２４０は、算出部２１０、重み係数決定部２２０、および評価指標決定部２３０による処理で必要な情報として、算出部２１０および重み係数決定部２２０による処理が開始する前に予め設定しておく必要がある情報を記憶する。記憶部２４０は、例えば、評価関数Ｊおよび差分評価関数Ｊ_ｄｉｆを表す数式と、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔと、差分評価関数Ｊ_ｄｉｆにおける重み係数ｗｉ'_ｄｉｆ（後述する（３）式を参照）と、を記憶する。

また、前述したように、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔは、行動・動作の過去の実績に基づいて定められる。記憶部２４０は、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔを定めた際に得られた物理量の実績値であって、評価関数Ｊの評価指標ｅｉを算出するために用いられる物理量の実績値を、当該評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔと関連付けて記憶する。この物理量の実績値は、算出部２１０における評価関数Ｊ（評価指標ｅｉ）の算出の際に用いられる。このようにすれば、算出部２１０は、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔが得られたときと同じ条件下で、差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜の値が所定の条件を満足したときの評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍを算出することができる。
この他、記憶部２４０は、例えば、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの絶対値と比較される閾値などを記憶する。
なお、記憶部２４０に記憶される情報の取得形態としては、オペレータによる入力装置に対する操作、外部装置からの受信、および可搬型記憶媒体からの読み出しのうちの少なくとも１つが例示される。

<<出力部２５０>>
出力部２５０は、重み係数決定部２２０および評価指標決定部２３０により決定された内容を示す情報を出力する。例えば、評価指標決定部２３０が、重み係数決定部２２０により決定された、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔを０（零）に設定（変更）する場合、評価指標決定部２３０により変更されなかった重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔについては、重み係数決定部２２０により決定された重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの情報を出力し、評価指標決定部２３０により変更された重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔについては、当該重み係数を０（零）とすることを示す情報を出力する。なお、出力部２５０は、重み係数決定部２２０および評価指標決定部２３０により決定された内容を示す情報であれば、この他の情報を出力しても良い。例えば、出力部２５０は、重み係数決定部２２０により決定された重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの情報と、評価指標決定部２３０により評価関数Ｊに含める評価指標ｅｉとして決定された評価指標ｅｉおよび評価関数Ｊに含めない評価指標ｅｉとして決定された評価指標ｅｉの情報と、を出力しても良い。出力の形態として、コンピュータディスプレイへの表示、外部装置への送信、および重み係数決定装置２００の内部または外部の記憶媒体への記憶のうちの少なくとも１つが例示される。

以下に、図３のフローチャートによる重み係数決定方法について説明する。なお、図３のフローチャートが開始する前に、算出部２１０、重み係数決定部２２０、および評価指標決定部２３０による処理が開始する前に予め設定しておく必要がある情報が記憶部２４０に記憶されているものとする。

図３のステップＳ３０１において、重み係数決定部２２０は、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔを記憶部２４０から読み出して取得する。
次に、ステップＳ３０２において、重み係数決定部２２０は、重み係数ｗｉの候補群（複数の候補）を生成する。重み係数ｗｉの候補群に含まれる候補には、それぞれＩ個の重み係数ｗｉ（ｉ＝１～Ｉ）が含まれる。本実施形態では、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔを算出するために、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法を用いる。したがって、重み係数ｗｉの候補群に含まれる個々の候補は、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法に従って生成される。

次に、ステップＳ３０３において、算出部２１０は、ステップＳ３０２で生成されたＩ個の重み係数ｗｉの初期値、または、後述するステップＳ３０６で更新されたＩ個の重み係数ｗｉを用いて、以下の（１）式の評価関数Ｊの値が最小になるときの評価関数を含む評価関数内変数を、評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍとして算出する。評価指標ｅｉは、例えば、以下の（２）式で表される。ここで、ｄｉ_ｒｅｆは、評価指標ｄｉ_ｓｉｍに対する目標値である。本実施形態では、（１）式の評価関数Ｊの値が最小になるときの評価関数内変数は、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法に従って算出される。また、（１）式の評価関数Ｊに加えて制約式を用いて最適化問題を構成しても良い。このようにする場合、算出部２１０は、制約式を満足する範囲で評価関数Ｊの値が最小になるときの評価関数内変数を算出する。制約式の少なくとも１つは、説明変数内変数ｄｉを用いて表されるのが好ましい。なお、例えば、（１）式の右辺の各項（ｉ＝１～Ｉのそれぞれにおけるｗｉ・ｅｉ）に（－１）を乗算したものを評価関数Ｊとする場合、算出部２１０は、当該評価関数Ｊの値が最大になるときの設計変数を含む評価関数内変数を、評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍとして算出することになる。

次に、ステップＳ３０４において、重み係数決定部２２０は、ステップＳ３０１で取得した評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔと、ステップＳ３０３で算出された評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍのうち変数ｉ'で識別される評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍと、を用いて、以下の（３）式の差分評価目的関数Ｊ_ｄｉｆの値を算出することを、重み係数ｗｉの候補群のそれぞれについて実行する。なお、（３）式のΣの下のｉ'は、変数ｉのうちの変数ｉ'のそれぞれについての積算を実行することを表す。

なお、（３）式における重み係数ｗｉ'_ｄｉｆは、差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜に対する重み係数であり、評価関数Ｊにおける重み係数ｗｉとは異なる。重み係数ｗｉ'_ｄｉｆは、評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍの算出精度や、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔの信頼性などに基づいて定めれば良く、重み係数ｗｉを決定する場合のように、現実の行動・動作を考慮しなくて良い。

次に、ステップＳ３０５において、重み係数決定部２２０は、重み係数ｗｉの候補のそれぞれについての差分評価目的関数Ｊ_ｄｉｆの値の算出結果に基づいて、収束条件を満足するか否かを判定する。収束条件は、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法で用いられる収束条件であれば、どのような条件であっても良い。収束条件は、例えば、重み係数ｗｉの候補群に含まれる個々の候補について算出した差分評価目的関数Ｊ_ｄｉｆの値のうちの最小値が所定値以下であるという条件であっても、差分評価目的関数Ｊ_ｄｉｆの値の算出回数（繰り返し処理の回数）が所定値であるという条件であっても良い。

なお、例えば、（３）式の右辺の各項（ｗｉ'_ｄｉｆ・｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜）に（－１）を乗算したものを差分評価目的関数Ｊ_ｄｉｆとする場合、前述した収束条件として、例えば、重み係数ｗｉの候補群に含まれる個々の候補について算出した差分評価目的関数Ｊ_ｄｉｆの値のうちの最大値が所定値以上であるという条件が用いられる。

ステップＳ３０５の判定の結果、収束条件を満足しない場合（ステップＳ３０５でＮＯの場合）、ステップＳ３０６の処理が実行される。ステップＳ３０６において、重み係数決定部２２０は、重み係数ｗｉの候補群を更新する。そして、更新後の重み係数ｗｉの候補を用いて、ステップＳ３０３～Ｓ３０５の処理が実行される。このようにステップＳ３０３～Ｓ３０６の処理は、収束条件を満足するまで繰り返し実行される。

そして、ステップＳ３０６において、収束条件を満足すると判定されると（ステップＳ３０６でＹＥＳの場合）、ステップＳ３０７の処理が実行される。ステップＳ３０７において、重み係数決定部２２０は、収束条件を満足したときに算出した複数の重み係数ｗｉの候補に対する差分評価目的関数Ｊ_ｄｉｆのうち、最小値を示す差分評価目的関数Ｊ_ｄｉｆの算出に用いた評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍを特定する。重み係数決定部２２０は、算出部２１０が、当該評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍを第１最適化問題の最適解として算出したときに用いた評価関数Ｊに設定されている重み係数（の候補）ｗｉを、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔとして決定する。

次に、ステップＳ３０８において、評価指標決定部２３０は、重み係数決定部２２０により決定された、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの絶対値が、正の閾値以下であるか否かを判定する。この判定の結果、重み係数決定部２２０により決定された、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの絶対値が、正の閾値以下である場合、当該評価指標ｅｉを評価関数Ｊに含めない評価指標ｅｉとして決定する。一方、評価指標決定部２３０は、重み係数決定部２２０により決定された、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの絶対値が、正の閾値を上回る場合、当該評価指標ｅｉを評価関数Ｊに含める評価指標ｅｉとして決定する。

次に、ステップＳ３０９において、出力部２５０は、重み係数決定部２２０および評価指標決定部２３０により決定された内容を示す情報を出力する。ステップＳ３０９の処理が終了すると、図３のフローチャートによる処理は終了する。

［まとめ］
以上のように本実施形態では、重み係数決定装置２００は、第１最適化問題のアルゴリズムにより、評価関数Ｊに含まれる評価指標ｅｉ'を定める評価関数内変数について、評価関数Ｊの値が最大または最小になるときの計算値ｄｉ'_ｓｉｍを算出する。そして、重み係数決定装置２００は、算出した評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍと、予め設定されている当該評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔと、の差を評価する差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜の値を算出し、算出した差分評価指標の値に基づいて、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔを決定する。したがって、第１最適化問題を求解するために用いる評価関数Ｊの重み係数ｗｉを第１最適化問題に適した値にすることができる。

また、本実施形態では、重み係数決定装置２００は、差分評価関数J_ｄｅｆｆを用いた第２最適化問題を求解することにより、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔを決定する。したがって、試行錯誤的な手法によらずに重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔを決定することができる。

また、本実施形態では、重み係数決定装置２００は、重み係数ｗｉの候補値を用いて第１最適化問題のアルゴリズムにより評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍを算出する。そして、重み係数決定装置２００は、差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜の値が所定の条件を満たす場合の評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍの算出に用いた重み係数ｗｉの候補値を重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔとして決定する。この際、重み係数決定装置２００は、差分評価指標の値が所定の条件を満たすまで重み係数ｗｉの候補値を繰り返し変更する。したがって、特定の問題に依存しない最適化問題のアルゴリズムを用いて、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔを探索することができる。

また、本実施形態では、記憶部２４０は、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔと、当該評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔを定めた際に得られた物理量の実績値であって、評価指標ｅｉを算出するために用いられる物理量の実績値と、を相互に関連付けて記憶する。そして、重み係数決定装置２００は、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔに関連付けられて記憶されている物理量の実績値を用いて評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍを算出する。したがって、算出部２１０は、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔが得られたときと同じ条件下で、差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜の値が所定の条件を満足したときの評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｓｉｍを算出することができる。

また、本実施形態では、評価関数内変数ｄｉに、物品が処理されることにより値が変動する物理量を示す変数を含める。したがって、物品を処理する際の行動・動作の指標を、第１最適化問題を用いて求解する際に、評価関数の重み係数を、当該最適化問題に適した値に決定することができる。

また、本実施形態では、重み係数決定装置２００は、評価関数内変数ｄｉのうち、設計変数以外の評価関数内変数ｄｉ'の少なくとも１つにおける前記物理量の予測計算を実行する。したがって、例えば、物品を処理した際に想定（予測）される物理量を、熟練者などにより定められる最適値と比較して評価することができる。

また、本実施形態では、重み係数決定装置２００は、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの値に基づいて、当該重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔに対する評価指標ｅｉを評価関数Ｊに含めるか否かを判定して、評価関数Ｊに含める評価指標ｅｉを決定する。したがって、評価指標ｅｉとして考えられる複数（多数）の候補を評価関数Ｊに含めておき、それらの評価指標ｅｉの中から、評価関数Ｊに適した評価指標ｅｉを選択することができる。

［適用例］
以下では、コークス炉の非定常操業時における投入熱量の制御を例に挙げて、評価関数Ｊを構築して評価関数内変数の計算値ｄｉ_ｓｉｍを算出する場合を例示する。そこで、コークス炉の非定常操業時における投入熱量の制御の一例について説明する。

＜コークス炉およびコークス製造プロセスの概要＞
まず、図４、図５Ａ、および図５Ｂを参照して、コークス炉１の概略構成の一例と、コークス製造プロセスの一例の概要と、を説明する。図４は、コークス炉およびコークス製造プロセスの一例を示す図である。図５Ａは、炉団温度の一例を説明する図である。図５Ｂは、コークスが炭化室から押し出されている様子の一例を示す図である。なお、図５Ａおよび図５Ｂでは、内部を透視した様子を示す。
図４および図５Ａに示すように、コークス炉１では、炭化室（窯）２と燃焼室３とが炉壁４を介して交互に配置されている。炭化室２は、装炭された石炭を乾留してコークスを得る。燃焼室３は、燃料ガスを燃焼させることにより、炭化室２を高温に保つ。

背景技術の欄で説明したように、コークス炉１によるコークス製造プロセスにおいて、窯出し装炭作業には、所謂ブロック窯出し法が採用される。窯出し装炭作業は、図５Ｂに示すような押出ラム７により炭化室２からコークスを押し出し、引き続きその炭化室２に石炭を供給する作業である。ブロック窯出し法では、全ての炭化室２をＤａ個（Ｄａは２以上の整数）の通りに分割し、分割した通りの単位で窯出し装炭作業が実行される。炭化室２の並び順でＤａ個置きの複数の炭化室２が同一の通りに属するように各炭化室２がいずれかの通りに割り当てられる。本欄では、Ｄａを５としてブロック窯出し法で窯出し装炭作業が実行される場合を例示する。この場合、例えば、１の通りに炭化室Ｎｏ．１、６、１１、１６、・・・の炭化室２が割り当てられ、２の通りに炭化室Ｎｏ．２、７、１２、１７、・・・の炭化室２が割り当てられ、３の通りに炭化室Ｎｏ．３、８、１３、１８、・・・の炭化室２が割り当てられ、４の通りに炭化室Ｎｏ．４、９、１４、１９、・・・の炭化室２が割り当てられ、５の通りに炭化室Ｎｏ．５、１０、１５、２０、・・・の炭化室２が割り当てられる。通り単位で、若番の炭化室２から順に窯出し装炭作業が実行される。例えば、１の通りに割り当てられた炭化室２の窯出し装炭作業は、炭化室Ｎｏ．１の炭化室２、炭化室Ｎｏ．６の炭化室２、炭化室Ｎｏ．１１の炭化室２、炭化室Ｎｏ．１６の炭化室２、・・・の順に実行される。また、窯出し装炭順序は、急激な温度低下を防止するために、例えば１の通り、３の通り、５の通り、２の通り、４の通りの順とする。或る通りで窯出し装炭作業を終了したタイミングから、次の通りで窯出し装炭作業を終了するタイミングまでの時間を通り時間と称する。通り時間は、一般的に３～６時間程度になる。なお、本欄は、ブロック窯出し法に限定されない。例えば、以下の説明において、通り（ブロック）を個々の炭化室２として扱えば、１つの炭化室２の単位で窯出し装炭作業を実行する場合についても適用することができる。

また、コークス炉製造プロセスにおいては、全燃焼室３の投入熱量を一括で調整し、各通りの平均的な乾留状態を制御する炉団制御が実行される。すなわち、コークス炉１への投入熱量は、全燃焼室３に対して設置された１個の調整弁５を操作することにより制御される。調整弁５は、燃料ガスおよび燃焼用空気の混合気体の流量を調整するための弁である。また、調整弁５は、後述する処理装置６００の制御下で、不図示のアクチュエータを介して操作される。全燃焼室３の温度の代表値は、炉団温度と称される。例えば、図５Ａに示すように全燃焼室３のうちの複数の燃焼室３に、燃焼室３の雰囲気温度を測定する温度計６を設置し、温度計６が設置された燃焼室３の平均温度を炉団温度とする本欄では、コークス炉１の燃焼室３における温度である炉温が炉団温度である場合を例示する。なお、本欄の手法は、全燃焼室３の投入熱量を一括で調整する場合に限定されない。例えば、１つの炭化室２の単位で窯出し装炭作業を実行する場合、各燃焼室３に調整弁およびアクチュエータを設置し、炭化室２ごとに乾留状態（投入熱量）を制御しても良い。

また、温度計６は、全燃焼室３のそれぞれに設置されていても、一部の燃焼室３にのみ設置されていても良い。そして、例えば、全ての燃焼室３に温度計６を設置し、各燃焼室３の温度を当該燃焼室３の温度（炉温）としても良い。
また、前述したように、コークスは、押出ラム７により炭化室２から押し出される。図５Ｂに示す例では、押出ラム７により炭化室２から押し出されたコークスは、ガイド車９を経由して、ガイド車９の下方に配置された不図示の消火車に排出され、当該消火車により下工程に運搬される場合を例示する。なお、ガイド車９は、窯出し装炭作業を行う炭化室２の位置に移動する。図５Ｂでは、図５Ｂの下に位置する炭化室２で製造されたコークスを、ガイド車９を経由して不図示の消火車に排出して窯出し装炭作業が終了した後、ガイド車９が図５Ｂの上に位置する炭化室２に移動することを、移動後のガイド車９を二点鎖線で示すことにより表している。また、図５Ｂでは、ガイド車９の内部に、非接触でコークスの温度を測定する温度計８が設置されている場合を例示する。温度計８は、ガイド車９に設けられている窓部を介してガイド車９の内部のコークスの通過経路を臨むように設置されている。このように本実施形態では、コークスの押出作業（窯出し作業）の最中（押出時）に炭化室２から出た直後のコークスの温度を測定する場合を例示する。なお、炭化室２から排出されたコークスの温度を測定していれば、コークス温度は、必ずしもこのようにして測定される必要はない。以下の説明では、このような炭化室２から出たコークスの温度をコークス温度とも称する。

＜処理装置６００の概要＞
図６は、処理装置６００の機能的な構成の一例を示す図である。なお、処理装置６００のハードウェアは、例えば、中央処理装置、主記憶装置、補助記憶装置、入力装置、および出力装置を備える情報処理装置を用いることにより実現される。また、処理装置６００のハードウェアは、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）により実現されても良いし、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専用のハードウェアにより実現されても良い。

本欄では、処理装置６００は、炉温の非定常操業時における目標値である目標炉温を決定する。前述したように本欄では、炉温が炉団温度である場合を例示する。定常操業においては、前述した窯出し装炭作業が、通り時間に対応するほぼ一定の周期で繰り返し実行される。これに対し、非定常操業においては、設備のメンテンナンス等により窯出し装炭作業を一時的に休止する。そこで、非定常操業時においては、例えば、炉団温度を一時的に低下させて設備のメンテンナンス等を実施した後、炉団温度を上昇させる。非定常操業は、窯出し装炭作業を一時的に休止している期間と、当該期間に続く少なくとも１回の窯出し装炭作業（装炭および押出）が実行されている期間と、を含む期間における操業である。本欄では、非定常操業は、窯出し装炭作業を一時的に休止している期間と、当該期間に続く少なくとも１つの通りにおける窯出し装炭作業が実行されている期間と、を含む期間における操業とする。

また、本欄では、非定常操業の開始時および終了時は、窯出し装炭作業（コークスの押出（窯出し）作業）の終了時であるものとする。コークスの押出作業の終了時は、炭化室２内の全てのコークスが当該炭化室２から押し出された（排出された）タイミング以降のタイミングである。コークスの押出作業の終了時は、例えば、炭化室２から全てのコークスが排出されたタイミングであっても良いし、その後、炭化室２の扉を閉めたタイミングであっても良いし、炭化室２から排出されたコークスの温度が測定されるタイミングであっても良いし、炭化室２から押し出されたコークスが下工程に運搬されることを開始したタイミングであっても良い。また、コークス工場の操業マニュアルにおいて、コークスの押出作業が終了するとされているタイミングでも良い。以下の説明では、窯出し装炭作業を一時的に休止している期間を、休止期間とも称する。なお、操業異常が生じた場合には、非定常操業の開始時を、操業異常を検出したタイミングとしても良い。

図６において、コークス炉１における目標炉温を決定することを含む処理を実行する処理装置６００は、取得部６１０と、予測値算出部６２０と、目標炉温決定部６３０と、制御部６４０と、を備える。
取得部６１０は、処理装置６００で使用する各種のデータを取得する。取得部６１０が取得するデータには、現在から過去の操業の実績値と、将来の操業のスケジュール値と、操業の目標値と、処理装置６００における計算に使用する各種の設定値と、が含まれる。データの取得形態として、オペレータによる入力装置に対する操作、外部装置からの受信、および可搬型記憶媒体からの読み出しのうちの少なくとも１つが例示される。なお、個々のデータは、任意のタイミングで処理装置６００に入力され取得部６１０に取得される。従って、個々のデータは、必ずしも同じタイミングで処理装置６００に入力され取得部６１０で取得される必要はない。

予測値算出部６２０は、非定常操業時における炉団温度の予測値に影響を与える因子である第１影響因子に基づいて、非定常操業時における炉団温度の予測値を算出する。また、予測値算出部６２０は、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量の予測値に影響を与える因子である第２影響因子に基づいて、コークスの乾留状態を表す物理量の予測値を算出する。

なお、コークスの乾留状態とは、製造されたコークスにおいて石炭がどの程度乾留（熱分解）された状態であるのかを示し、コークスの品質を表す指標である。また、第１影響因子は、非定常操業時における炉団温度の予測値に影響を与える因子であれば特に限定されない。本欄では、第１影響因子に、非定常操業時における燃焼室３に対する投入熱量の予測値と、非定常操業時における炉団温度の予測値の予測時刻よりも前のタイミングにおける炉団温度と、が含まれる場合を例示する。ここで、炉団温度の予測値の予測時刻よりも前のタイミングにおける炉団温度は、予測値であっても実測値であっても良い。

また、第２影響因子は、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量（本実施形態では非定常操業の終了時のコークス温度）の予測値に影響を与える因子であれば特に限定されない。本実施形態では、第２影響因子に、炉団温度の予測値と、乾留時間とが含まれる場合を例示する。乾留時間は、Ｄａ（＝５）個の全ての通りにおける窯出し装炭作業が１回ずつ実行されるのに要する時間に等しい。

コークスの乾留状態を表す物理量としては、例えば、非定常操業時に製造されるコークスの温度、非定常操業時における炉壁４の温度などがある。非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量は、定常状態に復帰したときのコークスの乾留状態を目標の状態に近づけるために用いられる。このような観点から、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量は、非定常操業から定常状態に復帰するタイミングに近いタイミングにおけるものほど好ましい。そこで、本欄では、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量が、休止期間が終了した後、最初に炭化室２に装炭されている石炭についてのコークス温度である場合を例示する。なお、後述する図７に示すように、本実施形態では、休止期間が終了してから６通り目の通りにおけるコークスの押出作業の終了時刻を、非定常操業の終了時（非定常操業の終了時刻ｔ_e）としているので、休止期間が終了した後、最初に炭化室２に装炭されている石炭についてのコークス温度は、非定常操業の終了時のコークス温度である。そこで、以下の説明では、休止期間が終了した後、最初に炭化室２に装炭されている石炭についてのコークス温度を非定常操業の終了時のコークス温度とも称する。また、本欄では、コークス温度が、通り毎の代表値である通り代表値である場合を例示する。代表値として、例えば、算術平均値、中央値、最頻値、および最小値のいずれかが例示される。なお、前述したように、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量は、コークス温度に限定されず、例えば、非定常操業時における炉壁４の温度でも良い。

コークス温度は、炭化室２から排出されたコークスの温度であり、例えば、図５Ｂに示す温度計８による測定値により算出される。押出ラム７により炭化室２からコークスを押し出しているときに、炭化室２から順次排出されるコークスの温度を、温度計８で測定し、測定した各時刻および各位置における温度の代表値を、当該炭化室２で製造されたコークスの温度とする。代表値として、算術平均値（測定した各時刻および各位置における温度の和を、温度の測定数で割った値）、中央値、最頻値、および最小値のいずれかが例示される。そして、１つの通りに属する炭化室２で製造されたコークスの温度の代表値を、コークス温度（通り代表値）とする。前述したように、通り代表値は、例えば、通り平均値（１つの通りに属する炭化室２で製造されたコークスの温度の和を、当該通りに属する炭化室２の数で割った値）である。なお、コークス温度は、炭化室２から排出された直後のコークスの温度であることが好ましいため、図５Ｂに示すようにしてコークス温度を定めることを例示するが、コークス温度を測定するための温度計やコークス温度の定め方自体は、例えば、コークス工場で採用されているものを用いればよく、以上のようなものに限定されない。なお、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量を、非定常操業時における炉壁４の温度とする場合にも、炉壁４の温度を、１つの通りに属する炭化室２でコークスを製造しているときの炉壁４の温度の代表値（通り代表値）とする。炉壁４の温度は、例えば、炉壁４に埋設された不図示の温度計により測定される。

なお、第１影響因子および第２影響因子として採用する因子は、例えば、目的変数（非定常操業時における炉団温度の予測値、非定常操業の終了時のコークス温度の予測値）に対する説明変数（第１影響因子、第２影響因子）を選択するための公知の手法（例えば、教師データを用いた目的変数と説明変数との相関係数の算出や、多重共線性を有する説明変数の排除等）を用いて決定される。また、目的変数と説明変数の少なくとも１つとを同じ物理量とし、目的変数である予測値の予測時刻よりも前の時刻の予測値または実績値を説明変数（第１影響因子、第２影響因子）としても良い。説明変数から目的変数を算出する手法自体は、例えば、回帰分析などの公知の機械学習の手法により実現される。

図７は、コークス温度、炉団温度、投入熱量、および乾留時間と時間との関係の一例を示す図である。
本欄では、コークス温度および乾留時間は、通り毎の代表値であるため、１つの通りにおける窯出し装炭作業が実行されると得られる。すなわち、コークス温度および乾留時間は、通り時間の周期で得られる。図７に示すコークス温度および乾留時間のグラフ（一番上のグラフと一番下のグラフ）において、時間軸方向で隣り合う２個のプロット（●）の、時間軸方向における間隔が通り時間ｔ_tになる。図７では、時刻ｔ_eにおける通り時間ｔ_t（ｔ_e）を例示する。なお、通り時間ｔ_tは、概ね一定の時間であるが、異なる時間になる場合もある。

前述したように乾留時間は、Ｄａ（＝５）個の全ての通りにおける窯出し装炭作業が１回ずつ実行されるのに要する時間に等しい。従って、図７に示すコークス温度および乾留時間のグラフにおいて、時間軸方向で隣り合う６個のプロット（●）の両端のプロットの、時間軸方向における間隔が乾留時間になる。図７では、時刻ｔ_eにおける乾留時間ｔ_k（ｔ_e）を例示する。

また、休止期間においては窯出し装炭作業が実行されないため、コークス温度および乾留時間は得られない（図７において、休止期間においてはコークス温度および乾留時間のグラフにプロット（●）が付されていないことを参照）。

一方、炉団温度および投入熱量は、窯出し装炭作業とは無関係に得られる（図７において、休止期間においても炉団温度および投入熱量のグラフにプロット（●）が付されていることを参照）。本欄では、コークス炉１の制御周期（後述する制御部６４０における制御信号の出力周期）で炉団温度および投入熱量の予測値および実績値が得られ、通り時間の周期でコークス温度の予測値および実績値が得られ、通り時間の周期で乾留時間のスケジュール値および実績値が得られる場合を例示する。また、コークス炉１の制御周期は１時間（ｈｒ）であるものとする。

図７において、時刻ｔ_sは非定常操業の開始時刻の一例であり、時刻ｔ_eは非定常操業の終了時刻の一例である。
具体的に本欄では、窯出し装炭作業（炭化室２への装炭と押出）の休止が開始される時よりもＤｂ通り（Ｄｂは１以上の整数）前の通りにおけるコークスの押出作業の終了時刻を非定常操業の開始時刻ｔ_sとする場合を例示する。より具体的に本欄では、Ｄｂが２である場合を例示する。従って、図７において、休止期間が開始される時よりも２通り前の通りにおけるコークスの押出作業の終了時刻（休止期間の開始時刻から過去に向かって数えて２つ目のコークス温度のプロットの時刻）が、非定常操業の開始時刻ｔ_sである。設備のメンテナンスが実行される場合のように休止期間が事前に把握されている場合には、Ｄｂは１であっても２以上の整数であっても良い。一方、操業異常が生じた場合のように休止期間が事前に把握されないような場合には、Ｄｂは１であるのが好ましい。なお、図７では、表記の都合上、コークス温度および乾留時間のグラフにおいて、休止期間と重なっているプロットがあるが、当該プロットは、休止期間の直前、直後における通り単位での窯出し装炭作業により得られるものである。従って、前述した説明において休止期間が開始される時よりも２通り前の通りとは、休止期間の開始時刻に重なっているプロットを含めて、休止期間の開始時刻から過去に向かって数えて２つ目のコークス温度のプロットの時刻に対応する。

また、本欄では、窯出し装炭作業（炭化室２への装炭と押出）の休止が終了してからＤａ＋１通り目の通りにおけるコークスの押出作業の終了時刻が、非定常操業の終了時刻ｔ_eである場合を例示する。なお、通りにおけるコークスの押出作業の開始とは、当該通りに属する炭化室２のうち、最初にコークスの押出作業が実行される炭化室２内のコークスの押出作業の開始を指し、通りにおけるコークスの押出作業の終了とは、当該通りに属する炭化室２のうち、最後にコークスの押出作業が実行される炭化室２内のコークスの押出作業の終了を指す。前述したように本欄では、Ｄａが５である場合を例示する。従って、図７において、休止期間が終了してから６通り目の通りにおけるコークスの押出作業の終了時刻（休止期間の終了時刻から未来に向かって数えて６つ目のコークス温度のプロットの時刻）が、非定常操業の終了時刻ｔ_eである。休止期間が終了してから１通り目からＤａ通り（５通り）目までの通りにおいては、休止期間の間に炭化室２に存在している石炭からコークスが製造される。

一方、休止期間が終了してからＤａ＋１通り（６通り）目の通りにおいては、休止期間が終了した後に炭化室２に石炭が装入される。休止期間が終了した後に炭化室２に装入されたコークスの乾留状態が可及的に早く定常状態における乾留状態に近づくようにするのが好ましい。そこで、本欄では、窯出し装炭作業（炭化室２への装炭と押出）の休止が終了してからＤａ＋１通り（６通り）目の通りにおけるコークスの押出作業の終了時刻を、非定常操業の終了時刻ｔ_eとする。すなわち、非定常操業の終了時刻ｔ_eは、休止期間が終了した後に最初に窯出し装炭作業を実行する通りにおけるコークスの押出作業の終了時刻である。ただし、非定常操業の終了時刻は、窯出し装炭作業（炭化室２への装炭と押出）の休止が終了してからＤａ＋１通り目の通りにおけるコークスの押出作業の終了時刻に限定されない。例えば、窯出し装炭作業（炭化室２への装炭と押出）の休止が終了してからＤａ＋ｘ通り目の通りにおけるコークスの押出作業の終了時を、非定常操業の終了時刻とし、ｘの値を１以上の整数の中から選択しても良い。ｘやＤｂの値は、例えば、後述するようにして、目標炉温軌道に対する炉団温度の実績値の偏差に応じた投入熱量の制御を実際に実行した結果、所望の品質のコークスが得られるように適宜調整すれば良い。
以上のように非定常操業となる期間（非定常操業時）は時刻ｔ_s～ｔ_eの期間になる。

図６の説明に戻り、本欄では、予測値算出部６２０は炉状態算出部６２１と、投入熱量算出部６２２と、を有する。
前述したように本欄では、第１影響因子は、燃焼室３に対する投入熱量の予測値を含む。そこで、投入熱量算出部６２２は、非定常操業時の燃焼室３に対する投入熱量の予測値を算出する。炉状態算出部６２１は、前述した第１影響因子に基づいて、非定常操業時の炉温の予測値を算出することと、前述した第２影響因子に基づいて、非定常操業時のコークスの乾留状態を表す物理量の予測値を算出することと、を実行する。本欄では、炉温は炉団温度であり、コークスの乾留状態を表す物理量はコークス温度である。

目標炉温決定部６３０は、予測値算出部６２０で算出された非定常操業時の炉温の予測値と、予測値算出部６２０で算出された非定常操業時のコークスの乾留状態を表す物理量の予測値と、に基づいて、非定常操業時における炉温の目標値である目標炉温の時間変化である目標炉温軌道を決定する。本欄では、目標炉温は、炉団温度の目標値である目標炉団温度である。
制御部６４０は、燃焼室３に対する投入熱量を、目標炉温決定部６３０により決定された目標炉温軌道と、炉温の実績値と、の差に応じた熱量にするための制御信号を生成して出力する。

ここで、本欄の炉状態算出部６２１、投入熱量算出部６２２、目標炉温決定部６３０、および制御部６４０における処理の具体例を説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて、燃焼室３に対する投入熱量を、投入熱量と略称し、非定常操業の終了時のコークス温度を、コークス温度と略称し、非定常操業時の炉団温度を、炉団温度と略称する。

＜炉状態算出部６２１＞
まず、炉状態算出部６２１における処理の具体例を説明する。
本欄では、炉状態算出部６２１は、プロセスモデルとして、投入熱量（ＧＪ／ｈｒ）を入力とする線形時系列モデルを用いた計算を実行することにより、炉団温度の予測値を算出する。線形時系列モデルは、プロセス状態の予測値を所定時間毎に計算する統計解析モデルの一つである。本欄では、線形時系列モデルを二次遅れ系のモデルとして、以下の（４）式～（６）式に示す回帰式を例示する。

ここで、Ｔｒは、炉団温度（℃）である。Ｑは、投入熱量（ＧＪ／ｈｒ）である。ΔＴｒ（ｔ＋１）、ΔＴｒ（ｔ）、ΔＴｒ（ｔ－１）は、それぞれ、時刻ｔ＋１、ｔ、ｔ－１における炉団温度Ｔｒ（ｔ＋１）、Ｔｒ（ｔ）、Ｔｒ（ｔ－１）の、時刻ｔ、ｔ－１、ｔ－２における炉団温度Ｔｒ（ｔ）、Ｔｒ（ｔ－１）、Ｔｒ（ｔ－２）に対する変化量（℃）である。すなわち、ΔＴｒ（ｔ＋１）＝Ｔｒ（ｔ＋１）－Ｔｒ（ｔ）、ΔＴｒ（ｔ）＝Ｔｒ（ｔ）－Ｔｒ（ｔ－１）、ΔＴｒ（ｔ－１）＝Ｔｒ（ｔ－１）－Ｔｒ（ｔ－２）の関係が成り立つ。ΔＱ（ｔ＋１）は、時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の、時刻ｔにおける投入熱量に対する変化量（ＧＪ／ｈｒ）である。すなわち、ΔＱ（ｔ＋１）＝Ｑ（ｔ＋１）－Ｑ（ｔ）の関係が成り立つ。なお、前述したように、ｔ＋１、ｔ－１、ｔ－２は、それぞれ、時刻ｔの１時間後、１時間前、２時間前の時刻である。

Ｑ（ｔ）は、投入熱量算出部６２２により算出される投入熱量である。ΔＱ（ｔ＋１）は、投入熱量算出部６２２により算出される投入熱量に基づいて算出される。時刻ｔが非定常操業の開始時刻ｔ_sである場合、Ｔｒ（ｔ）、Ｔｒ（ｔ－１）、Ｔｒ（ｔ－２）は、それぞれ、時刻ｔ_s、ｔ_s－１、ｔ_s－２における炉団温度の実績値であり、ΔＴｒ（ｔ）、ΔＴｒ（ｔ－１）は、これらの実績値に基づいて算出される。時刻ｔが非定常操業の開始時刻ｔ_sよりも後の時刻である場合、ΔＴｒ（ｔ）、ΔＴｒ（ｔ－１）は、当該時刻ｔよりも前の時刻における（４）～（６）式の算出結果（ΔＴｒ（ｔ＋１））に基づいて算出される。非定常操業の開始時刻ｔ_sよりも後の時刻ｔ（＞ｔ_s）における炉団温度Ｔｒ（ｔ）が炉団温度の予測値になる。

係数ａ１、ａ２、ｂ１は、それぞれ、ΔＴｒ（ｔ）、ΔＴｒ（ｔ－１）、ΔＱ（ｔ＋１）に対する係数である。係数ａ１、ａ２、ｂ１として、コークス炉１の過去の操業結果に（４）式の形が最も合うときの係数が別途求められる。例えば、コークス炉１の過去の操業結果から得られる、一組のΔＴｒ（ｔ＋１）、ΔＴｒ（ｔ）、ΔＴｒ（ｔ－１）、およびΔＱ（ｔ＋１）のデータを１つの教師データとして多数の教師データを作成し、教師データを用いて重回帰分析を実行することにより係数ａ１、ａ２、ｂ１を求めれば良い。

また、本欄では、炉状態算出部６２１は、プロセスモデル（物理モデル）として、炉団温度（℃）および乾留時間（ｈｒ）を入力とする線形モデルを用いた計算を実行することにより、コークス温度の予測値を算出する。線形モデルは、プロセス状態の予測値を計算する統計解析モデルの一つであり、本欄では、線形モデルとして、以下の（７）式～（１２）式に示す重回帰式を例示する。

ここで、Ｔｃは、コークス温度（℃）であり、ｔ_kは、乾留時間（ｈｒ）である。Ｔｃ（ｔ_s）は、非定常操業の開始時刻ｔ_sにおけるコークス温度の実績値であり、Ｔｃ（ｔ_e）は、非定常操業の終了時刻ｔ_eにおけるコークス温度の予測値である。従って、（８）式に示すように、ΔＴｃは、非定常操業の開始時刻ｔ_sから非定常操業の終了時刻ｔ_eまでの期間におけるコークス温度のコークス温度の変化量になる。Ｔｒ（ｔ_s）は、非定常操業の開始時刻ｔ_sにおける炉団温度の実績値である。Ｔｒ（ｔ_e－Δｔ₁）、Ｔｒ（ｔ_e－Δｔ₂）、Ｔｒ（ｔ_e－Δｔ₃）は、それぞれ、非定常操業の終了時刻ｔ_eのΔｔ₁時間前、Δｔ₂時間前、Δｔ₃時間前の時刻ｔ_e－Δｔ₁、ｔ_e－Δｔ₂、ｔ_e－Δｔ₃における炉団温度の予測値である。Ｔｒ（ｔ_e－Δｔ₁）、Ｔｒ（ｔ_e－Δｔ₂）、Ｔｒ（ｔ_e－Δｔ₃）は、（４）式～（６）式により算出される。ここで、Δｔ₁、Δｔ₂、およびΔｔ₃は、Δｔ₁≧０、Δｔ₁＜Δｔ₂＜Δｔ₃、およびｔ_e－Δｔ₃＞ｔ_sの関係が成り立つように設定される。また、ｔ_k（ｔ_s）は、非定常操業の開始時刻ｔ_sにおける乾留時間の実績値であり、ｔ_k（ｔ_e）は、非定常操業の終了時刻ｔ_eにおける乾留時間のスケジュール値（ｈｒ）である。係数ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｄ１は、それぞれ、ΔＴｒ１、ΔＴｒ２、ΔＴｒ３、Δｔ_kに対する係数である。係数ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｄ１として、コークス炉１の過去の操業結果に（７）式の形が最も合うときの係数が別途求められる。例えば、コークス炉１の過去の操業結果から得られる、一組のΔＴｒ１、ΔＴｒ２、ΔＴｒ３、Δｔ_kのデータを１つの教師データとして多数の教師データを作成し、教師データを用いて重回帰分析を実行することにより係数ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｄ１を求めれば良い。

＜投入熱量算出部６２２＞
投入熱量算出部６２２は、目標炉温軌道の候補と、炉状態算出部６２１により算出された炉団温度の予測値と、に基づいて、非定常操業時における投入熱量の予測値を算出する。なお、本欄では、目標炉温軌道の候補は、目標炉温決定部６３０から出力される場合を例示する。投入熱量算出部６２２は、目標炉温軌道の候補と、炉状態算出部６２１により算出された炉団温度の予測値と、の差が小さくなる（好ましくは０（零）になる）投入熱量の予測値として、時刻ｔの１時間後の予測値Ｑ（ｔ＋１）を算出する。このような投入熱量の予測値の算出方法自体は、公知の技術で実現される。投入熱量算出部６２２は、例えば、ＰＩＤ制御をコンピュータシミュレーションする制御シミュレータを用いて、目標炉温軌道の候補に対する、炉状態算出部６２１により算出された炉団温度の予測値の偏差に応じた投入熱量の予想値をＰＩＤ制御により算出する。また、ＰＩＤ制御に代えてＰＩ制御等の他の制御を用いても良い。

この他、投入熱量算出部６２２は、以下の（１３）式および（１４）式を用いて、投入熱量の予測値Ｑ（ｔ＋１）を算出しても良い。

ここで、Ｔｒ_ｒｅｆ（ｔ＋ｍ）は、時刻ｔ＋ｍにおける目標炉温軌道（炉団温度の目標値）の候補であり、本欄では、目標炉温決定部６３０から与えられる場合を例示する（図６の目標炉温決定部６３０から予測値算出部６２０に向かう矢印線を参照）。Ｔｒ（ｔ＋ｍ）は、時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測値であり、本欄では、炉状態算出部６２１により算出される。従って、Ｔｒ_ｒｅｆ（ｔ＋ｍ）からＴｒ（ｔ＋ｍ）を減算した値であるＴｒ_ｅｒｒは、時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測誤差である。Ｑ（ｔ＋１）_ｏｌｄは、更新前の時刻ｔ＋１における投入熱量であり、Ｑ（ｔ＋１）_ｎｅｗは、更新後の時刻ｔ＋１における投入熱量である。また、（１４）式に示すＧは、Ｔｒ_ｅｒｒに乗算される所定のゲインである。ｍは、２以上の正の整数であり、時刻ｔよりもどの程度先の時刻における炉団温度の予測誤差を算出対象とするのかに応じて適宜設定される。

（１３）式および（１４）式の計算を実行する場合、投入熱量算出部６２２は、時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の候補の初期値を、炉状態算出部６２１に出力する。時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の候補の初期値は、どのようにして定めても良い。例えば、投入熱量算出部６２２は、時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の候補の初期値を、乱数を用いて定めても、予め設定された値に定めても良い。炉状態算出部６２１は、時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の候補の初期値を用いて、＜炉状態算出部６２１＞の項で説明したようにして炉団温度の予測値を算出する。このとき、炉状態算出部６２１は、少なくとも、時刻ｔ～ｔ＋ｍにおける１時間ごとの炉団温度の予測値を算出する。投入熱量算出部６２２は、炉状態算出部６２１により算出された時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測値と、時刻ｔ＋ｍにおける目標炉温軌道（炉団温度の目標値）の候補と、に基づいて、（１３）式により、時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測誤差Ｔｒ_ｅｒｒを算出する。

そして、投入熱量算出部６２２は、時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測誤差Ｔｒ_ｅｒｒが所定値以下であるか否かを判定する。時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測誤差Ｔｒ_ｅｒｒは小さいほど好ましい。従って、所定値として、例えば、０（零）または０に近い値が設定される。投入熱量算出部６２２は、時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測誤差Ｔｒ_ｅｒｒが所定値以下でない場合、時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の候補の初期値を（１４）式の右辺第１項（Ｑ（ｔ＋１）_ｏｌｄ）に与えると共に、時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測誤差Ｔｒ_ｅｒｒを（１４）式の右辺第２項に与えて、（１４）式により、更新後の時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）_ｎｅｗを算出する。投入熱量算出部６２２は、このようにして算出した更新後の時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）_ｎｅｗを、時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の新たな候補とする。そして、時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の新たな候補を用いて、時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の候補の炉状態算出部６２１への出力と、炉状態算出部６２１による炉団温度の予測値の算出と、時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測誤差Ｔｒ_ｅｒｒを算出と、更新後の時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）_ｎｅｗの算出とを、時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測誤差Ｔｒ_ｅｒｒが所定値以下になるまで繰り返し実行する。

投入熱量算出部６２２は、時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測誤差Ｔｒ_ｅｒｒが所定値以下である場合、当該時刻ｔ＋ｍにおける炉団温度の予測誤差Ｔｒ_ｅｒｒを算出する際に用いた更新後の時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）_ｎｅｗを、時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の予測値として確定する。炉状態算出部６２１は、投入熱量算出部６２２により確定された時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の予測値を用いて時刻ｔ＋１における炉団温度Ｔｒ（ｔ＋１）の予測値を算出し、算出した予測値を、時刻ｔ＋１における炉団温度Ｔｒ（ｔ＋１）の予測値として確定する。

予測値算出部６２０は、以上のようにして確定した、投入熱量Ｑ（ｔ＋１）および炉団温度Ｔｒ（ｔ＋１）の予測値を、目標炉温決定部６３０に出力する（図６の予測値算出部６２０から目標炉温決定部６３０に向かう矢印線（炉団温度、投入熱量）を参照）。
そして、時刻ｔを時刻ｔ_s＋１～ｔ_e－１まで１時間ごとに後ろにずらして前述したようにして投入熱量Ｑ（ｔ＋１）および炉団温度Ｔｒ（ｔ＋１）の予測値を確定することを繰り返す。これにより、時刻ｔ_s＋１～ｔ_eまで１時間ごとの各時刻における、投入熱量Ｑ（ｔ＋１）および炉団温度Ｔｒ（ｔ＋１）の予測値が確定する。非定常操業の終了時刻ｔ_eにおける炉団温度Ｔｒ（ｔ_e）の予測値が確定すると、炉状態算出部６２１は、（７）式～（１２）式により、非定常操業の終了時のコークス温度Ｔｃ（ｔ_e）の予測値を算出して確定する。予測値算出部６２０は、以上のようにして確定された、コークス温度Ｔｃ（ｔ_e）の予測値を、目標炉温決定部６３０に出力する（図６の予測値算出部６２０から目標炉温決定部６３０に向かう矢印線（コークス温度）を参照）。

時刻ｔ＋ｍにおける目標炉温軌道の候補Ｔｒ_ｒｅｆ（ｔ＋ｍ）の候補の数は１つであっても複数であっても良いが、後述する＜目標炉温決定部６３０＞の項では、時刻ｔ＋ｍにおける目標炉温軌道の候補Ｔｒ_ｒｅｆ（ｔ＋ｍ）の候補の数が複数である場合を例示する。時刻ｔ＋ｍにおける目標炉温軌道の候補Ｔｒ_ｒｅｆ（ｔ＋ｍ）の候補の数が複数である場合、予測値算出部６２０は、複数の候補のそれぞれについて、時刻ｔ_s＋１～ｔ_eの１時間ごとの各時刻における、投入熱量Ｑ（ｔ＋１）および炉団温度Ｔｒ（ｔ＋１）の予測値を、以上のようにして確定する。

＜目標炉温決定部６３０＞
目標炉温決定部６３０は、予測値算出部６２０により算出（確定）された、投入熱量の予測値、炉団温度の予測値、およびコークス温度の予測値に基づいて、目標炉温軌道を決定する。

図８は、目標炉温軌道の一例を説明する図である。図８の上に示すグラフは、コークス温度の時間変化の一例を示し、下に示すグラフは、炉団温度の時間変化の一例を示す。図８において、白丸の時間軸上の位置（時刻）が、コークス温度、炉団温度が得られる時刻である。図８では、表記の都合上、非定常操業の開始時刻ｔ_sから終了時刻ｔ_eまでの期間にのみ白丸を示すが、コークス温度および炉団温度は、当該期間外においても得られる。

図８の上に示すグラフにおいて、Ｔｃ（ｔ_e）は、予測値算出部６２０により算出（確定）されたコークス温度Ｔｃ（ｔ_e）の予測値である。Ｔｃ_ｓｖは、非定常操業の終了時のコークス温度の目標値であり、コークスに要求される品質等に応じて設定される。以下の説明では、この目標値Ｔｃ_ｓｖを、目標コークス温度とも称する。

図８の下に示すグラフにおいて、Ｔｒ（ｔ_s）は、非定常操業の開始時の炉団温度Ｔｒ（ｔ_s）の実績値である。ΔＴｒ１は、非定常操業の開始直前の定常状態における炉団温度（＝非定常操業の開始時の炉団温度）から、非定常操業時における最低炉団温度までの炉団温度の変化量（℃）である。以下の説明では、ΔＴｒ１を、非定常開始時炉温変化量とも称する。ΔＴｒ２は、非定常操業時における最低炉団温度から、非定常操業の終了直後の定常状態における炉団温度（＝非定常操業の終了時の炉団温度）までの炉団温度の変化量（℃）である。以下の説明では、ΔＴｒ２を、非定常終了時炉温変化量とも称する。ｔｉｍｅ１は、炉団温度が、非定常操業の開始直前の定常状態における炉団温度から、非定常操業時における最低炉団温度まで変化するのに要する時間（ｈｒ）である。以下の説明では、この時間ｔｉｍｅ１を、最低炉温到達時間ｔｉｍｅ１とも称する。ｔｉｍｅ２は、炉団温度が、非定常操業時における最低炉団温度から、非定常操業の終了直後の定常状態における炉団温度まで変化するのに要する時間（ｈｒ）である。以下の説明では、この時間ｔｉｍｅ２を、最低炉温維持時間ｔｉｍｅ２とも称する。ｔｉｍｅ０は、非定常操業の期間（ｈｒ）である。そして、非定常操業の開始時刻ｔ_sから終了時刻ｔ_eまでの実線で示すグラフが、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆである。

本欄では、目標炉温決定部６３０が、組合せ最適化問題等の最適化問題を解くことにより、図８の下に示すような目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの最適解を算出して、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを決定する場合を例示する。この場合、非定常開始時炉温変化量ΔＴｒ１、非定常終了時炉温変化量ΔＴｒ２、最低炉温到達時間ｔｉｍｅ１、および最低炉温維持時間ｔｉｍｅ２が、設計変数（求解対象の変数）になる。

まず、目標炉温決定部６３０は、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群（複数の候補）を生成して予測値算出部６２０に出力する。本欄では、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法を用いて目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの最適解を算出する場合を例示する。従って、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群に含まれる個々の候補は、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法に従って生成される。遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法自体は公知の技術で実現されるので、その詳細な説明を省略する。

予測値算出部６２０は、＜炉状態算出部６２１＞の項および＜投入熱量算出部６２２＞の項で説明したようにして、投入熱量Ｑ（ｔ）の予測値、炉団温度Ｔｒ（ｔ）の予測値、およびコークス温度Ｔｃ（ｔ_e）の予測値を算出（確定）する。投入熱量Ｑ（ｔ）の予測値および炉団温度Ｔｒ（ｔ）の予測値は、非定常操業の開始時刻ｔ_sから非定常操業の終了時刻ｔ_eまでの１時間ごとの値である。コークス温度Ｔｃ（ｔ_e）の予測値は、非定常操業の終了時の値である。

目標炉温決定部６３０は、予測値算出部６２０に出力した目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補と、当該目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補に対して予測値算出部６２０により算出（確定）された、投入熱量Ｑ（ｔ）の予測値、炉団温度Ｔｒ（ｔ）の予測値、およびコークス温度Ｔｃ（ｔ_e）の予測値と、を用いて、以下の（１６）式の制約式を満足する場合の以下の（１５）式の評価関数Ｊ（適合度関数）の値を算出する。

（１５）式の右辺第１項および第３項のｔの積算の範囲は、ｔ_sからｔ_eまでの範囲である（ｔ_s≦ｔ≦ｔ_e）。（１５）式の右辺第１項は、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補と、炉団温度Ｔｒ（ｔ）の予測値と、の差を評価する第１評価指標の一例である。（１５）式の右辺第２項は、目標物理量の一例である目標コークス温度Ｔｃ_ｓｖと、コークスの乾留状態を表す物理量の予測値の一例であるコークス温度Ｔｃ（ｔ_e）の予測値と、の差を評価する第２評価指標の一例である。（１５）式の右辺第３項は、投入熱量Ｑ（ｔ）を評価する第３評価指標の一例である。ｗ１、ｗ２、ｗ３は、重み係数ｗ１、ｗ２、ｗ３であり、重み係数決定装置２００で決定される（この点については［適用例における重み係数ｗｉの決定］の欄で後述する）。また、（１５）式に示す例では、（１５）式の右辺の各項の値が小さいほど、それぞれの評価指標による評価が高いことを示す。従って、評価関数Ｊの値は０に近ければ近いほど好ましい。すなわち、目標炉温決定部６３０は、（１６）式の制約式を満足する範囲で評価関数Ｊの値が（０以上の範囲で）最小になる設計変数を最適解として探索する。前述したように本欄では、設計変数は、非定常開始時炉温変化量ΔＴｒ１、非定常終了時炉温変化量ΔＴｒ２、最低炉温到達時間ｔｉｍｅ１、および最低炉温維持時間ｔｉｍｅ２である（図８を参照）。なお、評価関数の値が最大となるような設計変数を最適解として探索しても良い。このようにする場合、例えば、（１５）式の右辺の各項に（－１）を乗算したものを評価関数として用いる。目標炉温決定部６３０は、（１６）式の制約式を満足する範囲で、当該評価関数の値が最大となる設計変数を最適解として探索する。

なお、目標炉温決定部６３０は、生成した目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補が（１６）式の制約式を満足しない場合、当該目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補を予測値算出部６２０に出力せずに破棄する。

目標炉温決定部６３０は、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群に含まれる個々の候補についての評価関数Ｊの値の算出結果に基づいて、収束条件を満足するか否かを判定する。収束条件は、遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティクス手法で用いられる収束条件であれば、どのような条件であっても良い。収束条件は、例えば、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群に含まれる個々の候補について算出した評価関数Ｊの値のうちの最小値が所定値以下であるという条件であっても、評価関数Ｊの値の算出回数（繰り返し処理の回数）が所定値であるという条件であっても良い。

目標炉温決定部６３０は、収束条件を満足しない場合、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群を再生成して更新する。そして、目標炉温決定部６３０は、収束条件を満足まで、前述したようにして評価関数Ｊの値の算出と、収束条件を満足するか否かの判定と、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群の再生成と、を繰り返し実行する。

目標炉温決定部６３０は、収束条件を満足したときに算出した複数の目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補に対する評価関数Ｊの値のうち、評価関数Ｊの値が最小値となるときの設計変数（非定常開始時炉温変化量ΔＴｒ１、非定常終了時炉温変化量ΔＴｒ２、最低炉温到達時間ｔｉｍｅ１、および最低炉温維持時間ｔｉｍｅ２）により定まる目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの最適解として決定する。

＜制御部６４０＞
制御部６４０は、投入熱量算出部６２２が投入熱量の予測値を算出する方法と同じ方法で現在時刻の１時間後の時刻における燃焼室３に対する投入熱量を算出する。例えば、投入熱量算出部６２２が、ＰＩＤ制御をコンピュータシミュレーションする制御シミュレータを用いて現在時刻の１時間後の時刻における投入熱量の予測値を算出する場合、制御部６４０は、ＰＩＤ制御器を有する。制御部６４０は、ＰＩＤ制御器を用いて、目標炉温決定部６３０により決定された目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの現在時刻の１時間後の時刻における値を算出する。そして、制御部６４０は、燃焼室３に対する投入熱量を、算出した現在時刻の１時間後の時刻における燃焼室３に対する投入熱量と、目標炉温決定部６３０により決定された目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの現在時刻の１時間後の時刻における値と、の差に応じた熱量にするための制御信号を生成して出力する。制御信号の出力先として、調整弁５を操作するアクチュエータの制御装置が例示される。当該制御装置は、制御信号に従う開度になるように調整弁５を操作することをアクチュエータに指示する。

また、投入熱量算出部６２２が、（１３）式および（１４）式を用いて、投入熱量の予測値Ｑ（ｔ＋１）を算出する場合、例えば、制御部６４０は、（１３）式および（１４）式を用いて、投入熱量の予測値Ｑ（ｔ＋１）を算出し、燃焼室３に対する投入熱量を当該投入熱量の予測値Ｑ（ｔ＋１）にするための制御信号を生成して出力しても良い。なお、このようにする場合には、現在時刻の１時間後の時刻までの投入熱量の予測値Ｑ（ｔ＋１）が算出されれば良い。すなわち、このようにする場合、＜投入熱量算出部６２２＞の項における説明において、時刻ｔを時刻ｔ_s＋１～ｔ_e－１まで１時間ごとに後の時刻にずらして繰り返し実行する処理は不要である。

＜非定常操業中に操業条件が変更される場合＞
以上の炉状態算出部６２１、投入熱量算出部６２２、および目標炉温決定部６３０における処理は、非定常操業の開始時刻ｔ_sになると実行され、目標炉温軌道が決定される。その後、非定常操業の途中で、目標炉温軌道の決定に影響する操業条件が変更される場合がある。このような場合には、当該操業条件が変更されたタイミング以降の目標炉温軌道を決定し直すのが好ましい。このような操業条件として、乾留時間のスケジュール値が例示される。乾留時間のスケジュール値が変更されると、非定常操業の終了時刻ｔ_eが変更される。そこで、以下では、乾留時間のスケジュール値が非定常操業の開始時刻ｔ_sにおける値よりも長くなった場合を例示して、非定常操業中に操業条件が変更された場合の目標炉温軌道の再決定方法の一例を説明する。なお、或る通りに属する炭化室２におけるコークスの乾留時間のスケジュール値の変更は、例えば、当該通りよりも先に窯出し装炭作業が実行される通りに属する炭化室２における窯出し装炭作業が予定よりも遅れたり早まったりすることにより発生する。

図９Ａは、非定常操業の開始時刻ｔ_sに決定される目標炉温軌道の一例を説明する図であり、図９Ｂは、操業条件が変更されたタイミングで決定される目標炉温軌道の一例を説明する図である。
図９Ａおよび図９Ｂにおいて、Ｔｒ_ｒｅｆ_ｏｌｄは、非定常操業の開始時刻ｔ_sに決定された目標炉温軌道を示す。図９Ａおよび図９Ｂにおいて、Ｔｒ_ｍｅｓは、炉団温度Ｔｒ（ｔ）の実績値である実績炉温軌道を示す。図９Ａでは、非定常操業の開始時刻ｔ_sまで炉団温度Ｔｒ（ｔ）の実績値が得られていることを示す。図９Ａでは、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ_ｏｌｄに対応する設計変数（非定常開始時炉温変化量ΔＴｒ１、非定常終了時炉温変化量ΔＴｒ２、最低炉温到達時間ｔｉｍｅ１、および最低炉温維持時間ｔｉｍｅ２）を、ΔＴｒ１_ｏｌｄ、ΔＴｒ２_ｏｌｄ、ｔｉｍｅ１_ｏｌｄ、ｔｉｍｅ２_ｏｌｄと表記している。

非定常操業の途中で、目標炉温軌道の決定に影響する操業条件が変更された場合には、非定常操業の開始時刻ｔ_sから、非定常操業の終了時刻ｔ_eまでではなく、操業条件が変更された時刻から、非定常操業の終了時刻ｔ_eまでの期間において、予測値算出部６２０（炉状態算出部６２１および投入熱量算出部６２２）による、投入熱量Ｑ（ｔ）の予測値、炉団温度Ｔｒ（ｔ）の予測値、およびコークス温度Ｔｃ（ｔ_e）の予測値の算出（確定）と、目標炉温決定部６３０による目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの決定と、が実行される。この場合、設計変数のうち、操業条件が変更された時刻において変更できない設計変数については、目標炉温決定部６３０により既に決定されている（最新の）目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆにおける値にする。従って、目標炉温決定部６３０による評価関数Ｊの算出に際して、（１６）式に示す制約式に加えて、操業条件が変更された時刻において変更できない設計変数が、目標炉温決定部６３０により既に決定されている（最新の）目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆにおける値であるという制約条件を示す制約式が追加される。

また、非定常操業の開始時刻ｔ_sから、操業条件が変更された時刻までの期間における、投入熱量および炉団温度については、予想値ではなく実測値を用いる。従って、目標炉温決定部６３０による評価関数Ｊの算出に際して、（１６）式に示す制約式に加えて、非定常操業の開始時刻ｔ_sから、操業条件が変更された時刻までの期間における、投入熱量Ｑ（ｔ）、炉団温度Ｔｒ（ｔ）の値は、（予想値ではなく）実測値であるという制約条件を示す制約式が追加される。

また、炉状態算出部６２１、投入熱量算出部６２２、および目標炉温決定部６３０における処理において、変更後の操業条件が用いられる。非定常操業の終了時刻ｔ_eにおける乾留時間ｔ_k（ｔ_e）のスケジュール値が変更される場合、（１２）式におけるｔ_k（ｔ_e）の値が変更される。また、非定常操業の期間ｔｉｍｅ０が変更される。

図９Ｂでは、時刻ｔ_mにおいて操業条件が変更された場合を例示する。この場合、操業条件が変更された時刻ｔ_mまで炉団温度Ｔｒ（ｔ）の実績値（実績炉温軌道Ｔｒ_ｍｅｓ）が得られていることになる。操業条件が変更された時刻ｔ_mにおいて、設計変数のうち、操業条件が変更された時刻ｔ_mにおいて変更できない設計変数は、非定常開始時炉温変化量ΔＴｒ１および最低炉温到達時間ｔｉｍｅ１である。従って、目標炉温決定部６３０による評価関数Ｊの算出に際して、（１６）式に示す制約式に加えて、非定常開始時炉温変化量ΔＴｒ１および最低炉温到達時間ｔｉｍｅ１を、非定常操業の開始時刻ｔ_sに決定された目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ_ｏｌｄにおける非定常開始時炉温変化量ΔＴｒ１_ｏｌｄおよび最低炉温到達時間ｔｉｍｅ１_ｏｌｄとする制約式（ΔＴｒ１＝ΔＴｒ１_ｏｌｄ、ｔｉｍｅ１＝ｔｉｍｅ１_ｏｌｄ）が追加される。また、（１６）式の非定常操業の期間ｔｉｍｅ０は、図９Ａに示す変更前の期間ｔｉｍｅ０_ｏｌｄから図９Ｂに示す変更後の期間ｔｉｍｅ０_ｎｅｗに変更される。なお、乾留時間のスケジュール値が変更されることは、例えば、窯出し装炭作業（コークスの押出作業）の際に把握される。

以上の変更を行った上で前述した炉状態算出部６２１、投入熱量算出部６２２、および目標炉温決定部６３０における処理を実行することにより、操業条件が変更された時刻ｔ_mにおいて変更可能な設計変数が決定される。図９Ｂでは、操業条件が変更された時刻ｔ_mにおいて変更可能な設計変数（非定常終了時炉温変化量ΔＴｒ２、最低炉温維持時間ｔｉｍｅ２）を、ΔＴｒ２_ｎｅｗ、ｔｉｍｅ２_ｎｅｗと表記している。また、図９Ｂでは、図９Ａに示す目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ_ｏｌｄのうち、操業条件が変更された時刻ｔ_m以降の時刻における部分が、非定常終了時炉温変化量ΔＴｒ２_ｎｅｗ、最低炉温維持時間ｔｉｍｅ２_ｎｅｗにより定まる目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ_ｎｅｗに変更されることを示す。なお、図９Ｂでは、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ_ｎｅｗとの比較のために、図９Ａに示す目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ_ｏｌｄのうち、操業条件が変更された時刻ｔ_m以降の時刻における部分も示す。

＜フローチャート＞
次に、図１０のフローチャートを参照しながら、処理装置６００を用いた処理方法の一例を説明する。

まず、ステップＳ１００１において、取得部６１０は、処理装置６００で使用するデータを取得する。
本欄では、取得部６１０は、非定常操業の終了時のコークス温度の目標値である目標コークス温度Ｔｃ_ｓｖ（℃）を取得する（図８を参照）。
また、取得部６１０は、通り時間ｔ_tと、通り数Ｄａ（個）とを取得する。通り時間ｔ_tは、スケジュール値または実績値である。
また、取得部６１０は、非定常操業の開始時刻ｔ_sにおける乾留時間ｔ_k（ｔ_s）の実績値（ｈｒ）と、非定常操業の終了時刻ｔ_eにおける乾留時間ｔ_k（ｔ_e）のスケジュール値（ｈｒ）と、を取得する。

また、取得部６１０は、非定常操業の開始時刻ｔ_sと、非定常操業の終了時刻ｔ_eとを取得する（図８を参照）。非定常操業の開始時刻ｔ_sは実績値である。非定常操業の終了時刻ｔ_eは、予定時刻である。取得部６１０は、非定常操業の開始時刻ｔ_sに、非定常操業の開始時刻ｔ_eにおける乾留時間（ｔ_e）のスケジュール値を加算した値を非定常操業の終了時刻ｔ_eとして算出する。このようにすることに代えて、取得部６１０は、非定常操業の開始時刻ｔ_sと、各通りにおける通り時間ｔ_tの加算値と、を加算した値を、非定常操業の終了時刻ｔ_eとして算出しても良い。そして、取得部６１０は、非定常操業の開始時刻ｔ_sと、非定常操業の終了時刻ｔ_eと、に基づいて、非定常操業の期間ｔｉｍｅ０（ｈｒ）を算出する（図８を参照）。

また、取得部６１０は、非定常操業の開始時刻ｔ_sにおける炉団温度Ｔｒ（ｔ_s）の実績値（℃）を取得する（図８を参照）。
取得部６１０は、前述した実績値の他に、炉団温度Ｔｒ（ｔ）、コークスの押出作業の終了時のコークス温度Ｔｃ（ｔ）、および燃焼室３に対する投入熱量Ｑ（ｔ）等、コークス炉１における各種の実績値（操業実績データ）を取得する。図７を参照しながら前述したように、炉団温度Ｔｒおよび燃焼室３に対する投入熱量Ｑは、コークス炉１の制御周期で取得される。また、コークスの押出作業の終了時のコークス温度Ｔｃは、通り時間の周期で取得される。

また、取得部６１０は、予測値算出部６２０および目標炉温決定部６３０における処理で使用される定数として、重み係数ｗ１、ｗ２、ｗ３、係数ａ１～ａ２、ｂ１、ｃ１～ｃ３、ｄ１、時間Δｔ₁、Δｔ₂、Δｔ₃、ゲインＧ、および非定常操業の終了時のコークス温度の目標値Ｔｃ_ｓｖ等を取得する。また、取得部６１０は、コークス炉１における操業条件として前述した操業条件（目標コークス温度Ｔｃ_ｓｖや乾留時間（ｔ_e）のスケジュール値等）以外の操業条件を取得しても良い。
なお、取得部６１０におけるデータの取得のタイミングは、図１０に例示するタイミングに限定されず、図１０のいずれのタイミングであっても良い。

次に、ステップＳ１００２において、取得部６１０は、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを決定するタイミングであるか否かを判定する。本欄では、取得部６１０は、非定常操業が開始したタイミングと、操業条件が変更されたタイミングで、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを決定するタイミングであると判定する。取得部６１０は、例えば、ステップＳ１００１において、非定常操業の開始時刻ｔ_sを取得している場合に、非定常操業が開始したと判定する。また、取得部６１０は、例えば、ステップＳ１００１において、非定常操業の終了時刻ｔ_eにおける乾留時間ｔ_k（ｔ_e）のスケジュール値として、既に取得しているスケジュール値と異なるスケジュール値を取得している場合に、操業条件が変更されたと判定する。

ステップＳ１００２の判定の結果、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを決定するタイミングでない場合（ステップＳ１００２でＮＯの場合）、ステップＳ１００１の処理が再び実行される。そして、ステップＳ１００２の判定の結果、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを決定するタイミングであると判定されると（ステップＳ１００２でＹＥＳの場合）、ステップＳ１００３の処理が実行される。

ステップＳ１００３において、目標炉温決定部６３０は、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群の初期値を生成する。
次に、ステップＳ１００４において、処理装置６００は、現在処理時刻ｔを、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを決定する時刻ｔ_cに設定する。本欄では、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを決定する時刻ｔ_cは、非定常操業の開始時刻ｔ_sまたは操業条件が変更された時刻ｔ_mである。なお、現在処理時刻ｔは、現実の時刻ではなく、コンピュータシミュレーションにおけるシミュレーション時刻である。

次に、ステップＳ１００５において、投入熱量算出部６２２は、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補と、炉状態算出部６２１により算出された炉団温度の予測値と、に基づいて、時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の予測値を、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群に含まれる複数の候補のそれぞれについて算出する。前述したように時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の予測値の算出は、例えば、ＰＩＤ制御をコンピュータシミュレーションする制御シミュレータや、（１３）式および（１４）式を用いた計算等により実現される。

次に、ステップＳ１００６において、炉状態算出部６２１は、ステップＳ１００５で算出された時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の予測値と、時刻ｔ＋１よりも前の時刻ｔ、ｔ－１、ｔ－２における炉団温度Ｔｒ（ｔ）、Ｔｒ（ｔ－１）、Ｔｒ（ｔ－２）の予測値および／または実測値と、を用いて、炉団温度の予測値Ｔｒ（ｔ＋１）を算出する（（４）式～（６）式を参照）。なお、時刻ｔ＋１が時刻ｔ_s＋１である場合、炉団温度Ｔｒ（ｔ）、Ｔｒ（ｔ－１）、Ｔｒ（ｔ－２）の実測値が用いられる。時刻ｔ＋１が時刻ｔ_s＋４以降においては、炉団温度Ｔｒ（ｔ）、Ｔｒ（ｔ－１）、Ｔｒ（ｔ－２）の予測値が用いられる。時刻ｔ＋１が、これらの間の時刻である場合、炉団温度Ｔｒ（ｔ）、Ｔｒ（ｔ－１）、Ｔｒ（ｔ－２）の予測値と実測値との双方が用いられる。

次に、ステップＳ１００７において、処理装置６００は、現在処理時刻ｔが時刻ｔ_e－１であるか否かを判定する。この判定の結果、現在処理時刻ｔが時刻ｔ_e－１でない場合（ステップＳ１００７でＮＯの場合）、ステップＳ１００８の処理が実行される。

ステップＳ１００８において、処理装置６００は、現在処理時刻ｔに１時間を加算して現在処理時刻ｔを更新する。そして、ステップＳ１００５～Ｓ１００６において、更新後の現在処理時刻ｔの１時間後の時刻ｔ＋１における、投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の予測値および炉団温度Ｔｒ（ｔ＋１）の予測値が、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群に含まれる複数の候補のそれぞれについて算出される。以上のように、ステップＳ１００７において、現在処理時刻ｔが時刻ｔ_e－１になると判定されるまで、ステップＳ１００５～Ｓ１００８の処理は繰り返し実行される。

ステップＳ１００７において、現在処理時刻ｔが時刻ｔ_e－１であると判定されると（ステップＳ１００７でＹＥＳの場合）、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを決定する時刻ｔ_c（非定常操業の開始時刻ｔ_sまたは操業条件が変更された時刻ｔ_m）から、非定常操業の終了時刻ｔ_eまでの１時間ごとの各時刻ｔ＋１における投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の予測値および炉団温度Ｔｒ（ｔ＋１）の予測値が、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群に含まれる複数の候補のそれぞれについて算出される。この場合、ステップＳ１００９の処理が実行される。

ステップＳ１００９において、炉状態算出部６２１は、非定常操業の開始時刻ｔ_sにおける炉団温度Ｔｒ（ｔ_s）の実績値、非定常操業の終了時刻ｔ_eにおける炉団温度Ｔｒ（ｔ_e）の予測値、非定常操業の開始時刻ｔ_sにおける乾留時間ｔ_k（ｔ_s）の実績値、および非定常操業の終了時刻ｔ_eにおける乾留時間ｔ_k（ｔ_e）のスケジュール値に基づいて、非定常操業の終了時刻ｔ_eにおけるコークス温度Ｔｃ（ｔ_e）の予測値を、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群に含まれる複数の候補のそれぞれについて算出する（（７）式～（１２）式を参照）。なお、非定常操業の終了時刻ｔ_eにおけるコークス温度Ｔｃ（ｔ_e）の予測値を算出する際には、（９）～（１１）式により計算される非定常操業中の炉団温度の予測値Ｔｒ（ｔ_e－Δｔ₁）、Ｔｒ（ｔ_e－Δｔ₂）、Ｔｒ（ｔ_e－Δｔ₃）も用いられる。

次に、ステップＳ１０１０において、目標炉温決定部６３０は、（１６）式を含む制約式を満足する場合の（１５）式の評価関数Ｊの値を、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群に含まれる複数の候補のそれぞれについて算出する。
次に、ステップＳ１０１１において、目標炉温決定部６３０は、収束条件を満足するか否かを判定する。この判定の結果、収束条件を満足しない場合（ステップＳ１０１１でＮＯの場合）、ステップＳ１０１２の処理が実行される。ステップＳ１０１２において、目標炉温決定部６３０は、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補群を更新する。そして、更新後の目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補を用いて、ステップＳ１００４～Ｓ１０１１の処理が実行される。このようにステップＳ１００４～Ｓ１０１２の処理は、収束条件を満足するまで繰り返し実行される。

そして、ステップＳ１０１１において、収束条件を満足すると判定されると（ステップＳ１０１１でＹＥＳの場合）、ステップＳ１０１３の処理が実行される。ステップＳ１０１３において、目標炉温決定部６３０は、収束条件を満足したときに算出した複数の目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補に対する評価関数Ｊの値のうち、評価関数Ｊの値が最小値となるときの設計変数（非定常開始時炉温変化量ΔＴｒ１、非定常終了時炉温変化量ΔＴｒ２、最低炉温到達時間ｔｉｍｅ１、および最低炉温維持時間ｔｉｍｅ２）により定まる目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの最適解として決定する。
次に、ステップＳ１０１４において、制御部６４０は、ステップＳ１００６で投入熱量算出部６２２により投入熱量Ｑ（ｔ＋１）の予測値を算出するのと同じ方法で現在時刻の１時間後の時刻における燃焼室３に対する投入熱量を算出する。そして、制御部６４０は、燃焼室３に対する投入熱量を、算出した現在時刻の１時間後の時刻における燃焼室３に対する投入熱量と、目標炉温決定部６３０により決定された目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの現在時刻の１時間後の時刻における値と、の差に応じた熱量にするための制御信号を生成して出力する。なお、現在時刻は、当該ステップＳ１０１４を実行するときの現実の時刻である。ステップＳ１０１４の処理が終了すると、図１０のフローチャートによる処理は終了する。

＜計算例＞
図１１は、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆおよび実績炉温軌道Ｔｒ_ｍｅｓの一例を示す図である。図１１に示す実績炉温軌道Ｔｒ_ｍｅｓは、過去の操業の結果から所望の品質を満足するコークスが製造されたときの炉団温度である。目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆは、当該過去の操業において、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを決定する時刻ｔ_c（非定常操業の開始時刻ｔ_sまたは操業条件が変更された時刻ｔ_m）よりも後の時刻の実績値を用いずに目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを決定する時刻ｔ_cまでの実績値を用いて本欄で説明した手法で決定した炉団温度である。

図１１（ａ）は、非定常操業の間、操業条件が変更されなかった場合の計算結果を示す。図１１（ａ）に示すように、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを実績炉温軌道Ｔｒ_ｍｅｓに高精度に追従させることができることが分かる。

図１１（ｂ）は、非定常操業の途中で、操業条件（乾留時間）が変更された場合の計算結果を示す。図１１（ｂ）では、図９Ｂと同様に、比較のため、操業条件が変更された時刻ｔ_m以降においても、非定常操業の開始時刻ｔ_sにおいて決定された目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ_ｏｌｄを示す。図１１（ｂ）において、非定常操業の開始時刻ｔ_sから操業条件が変更された時刻ｔ_mまでは、非定常操業の開始時刻ｔ_sにおいて決定された目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ_ｏｌｄが目標炉温軌道として用いられる。そして、操業条件が変更された時刻ｔ_mから非定常操業の終了時刻ｔ_eまでは、操業条件が変更された時刻ｔ_mにおいて決定された目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ_ｎｅｗが用いられる。

図１１（ｂ）に示すように、操業条件が変更された時刻ｔ_mにおいて目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ_ｎｅｗを決定し直すと、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを実績炉温軌道Ｔｒ_ｍｅｓにより一層高精度に追従させることができることが分かる。

＜まとめ＞
以上のように本欄では、処理装置６００は、非定常操業時における炉温の予測値に影響を与える因子である第１影響因子に基づいて、非定常操業時における炉温の予測値を算出し、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量の予測値に影響を与える因子である第２影響因子に基づいて、当該物理量の予測値を算出する。そして、処理装置６００は、当該炉温の予測値と、当該物理量の予測値と、に基づいて、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを決定する。従って、非定常操業時における炉温と、非定常操業時におけるコークスの乾留状態と、がどのようになるのかを予測し、予測した結果が反映されるように、目標炉温軌道を動的に決定することができる。非定常操業における目標炉温を精度よく決定することができる。

また、本欄では、処理装置６００は、非定常操業時における炉温の予測値に影響を与える因子である第１影響因子として、非定常操業時における燃焼室３に対する投入熱量と、当該予測値の予測時刻（炉温の予測値が得られた時刻）よりも前のタイミングにおける炉温と、を含む影響因子を用いる。また、処理装置６００は、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量に影響を与える因子である第２影響因子として、非定常操業時における炉温の予測値を含む影響因子を用いる。そして、処理装置６００は、第１影響因子に基づいて、既に算出している炉温の予測値の予測時刻よりも後の予測時刻における炉温の予測値を算出する（具体例として（４）式～（６）式を参照）。また、処理装置６００は、このようにして算出した非定常操業時における炉温の予測値を含む第２影響因子に基づいて、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量の予測値を算出する（具体例として（７）式～（１１）式を参照）。従って、非定常操業時における炉温の予測値およびコークスの乾留状態を表す物理量の予測値に与える影響が大きい影響因子を用いて、炉温の予測値およびコークスの乾留状態を表す物理量の予測値を算出することができる。

また、本欄では、処理装置６００は、炉温の予測値として、燃焼室３に対する制御周期に基づいて定められる所定の時間ごとの変化量を算出する。従って、燃焼室３に対する制御周期と同期したタイミングで、炉温の予測値の変化量を算出することができる。よって、例えば、炉温の予測値の時刻を、燃焼室３に対する制御周期に合う時刻に調整するための計算が不要になると共に、炉温の変化量の予測値を累積加算することにより炉温を予測することができる。

また、本欄では、処理装置６００は、第２影響因子として、乾留時間を更に含む影響因子を用いる。従って、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量の予測値の予測精度をより向上させることができる。

また、本欄では、処理装置６００は、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量の予測値として、非定常操業の開始時から非定常操業の終了時までの変化量を算出する。従って、非定常操業の開始時と非定常操業の終了時とのそれぞれにおけるコークスの乾留状態を表す物理量を予測することにより、コークスの乾留状態を表す物理量を予測することができる。

また、本欄では、処理装置６００は、非定常操業の終了時を、炭化室２への装炭と押出との休止が終了してからＤａ＋１通り目の通りにおけるコークスの押出作業の終了時として処理を実行する。従って、コークス炉におけるバッチ式の操業の区切りとなるタイミングで、非定常操業の終了時を定めることができる。また、例えば、コークス温度が測定されるタイミングに合わせて非定常操業の終了時を定めることができる。

また、本欄では、処理装置６００は、非定常操業の開始時を、炭化室２への装炭と押出との休止が開始される時よりもＤｂ通り前の通りにおけるコークスの押出作業の終了時として処理を実行する。従って、コークス炉におけるバッチ式の操業の区切りとなるタイミングで、非定常操業の終了時を定めることができる。また、例えば、コークス温度が測定されるタイミングに合わせて非定常操業の開始時を定めることができる。

また、本欄では、処理装置６００は、目標炉温軌道が決定された後に操業条件が変更された場合、第１影響因子および第２影響因子のうち、操業条件の変更により変更される影響因子を操業条件に応じて変更した上で、操業条件が変更された時刻ｔ_m以降の時刻での、非定常操業時における炉温の予測値およびコークスの乾留状態を表す物理量の予測値を算出し直し、目標炉温軌道を決定し直す。従って、目標炉温軌道が決定された後に操業条件が変更された場合であっても、非定常操業における目標炉温を精度よく決定することができる。

また、本欄では、処理装置６００は、目標炉温軌道の候補と炉温の予測値との差（具体例として（１５）式の右辺第１項を参照）と、コークスの乾留状態を表す物理量の目標値である目標物理量とコークスの乾留状態を表す物理量の予測値との差（具体例として（１５）式の右辺第２項を参照）と、を算出することを含む計算の結果に基づいて、目標炉温軌道を決定する。従って、炉温の予測値の定量的な評価と、コークスの乾留状態を表す物理量の予測値の定量的な評価と、の双方を実現することができる。よって、非定常操業における目標炉温を、これらの定量的な評価に基づいて精度よく決定することができる。

また、本欄では、処理装置６００は、目標炉温軌道の候補と炉温の予測値との差を評価する第１評価指標（具体例として（１５）式の右辺第１項を参照）と、コークスの乾留状態を表す物理量の目標値である目標物理量とコークスの乾留状態を表す物理量の予測値との差を評価する第２評価指標（具体例として（１５）式の右辺第２項を参照）と、を含む評価関数の値に基づいて、目標炉温軌道を決定する。従って、炉温の予測値の定量的な評価とコークスの乾留状態を表す物理量の予測値の定量的な評価とを、最適化問題を解くことにより実行することができる。

また、本欄では、処理装置６００は、投入熱量を評価する第３評価指標（具体例として（１５）式の右辺第３項を参照）を更に含む評価関数の値に基づいて、目標炉温軌道を決定する。従って、非定常操業における目標炉温を決定するための最適化問題を、より高精度な最適解が得られる最適化問題とすることができる。

また、本欄では、処理装置６００は、目標炉温軌道の候補を異ならせて評価関数の値を算出し、算出した評価関数の値に基づいて、目標炉温軌道を決定する。従って、物理現象を記述する微分方程式等を用いなくても、メタヒューリスティクス手法により目標炉温軌道を決定することができる。

また、本欄では、処理装置６００は、目標炉温軌道の候補と炉温の予測値とに基づいて、投入熱量の予測値を算出する。従って、第１影響因子として投入熱量の予測値を定量的に求めることができる。

また、本欄では、処理装置６００は、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量として、非定常操業時に製造されるコークスの温度、または、非定常操業時における炉壁４の温度を用いる。従って、非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量として、非定常操業時に測定可能な物理量を用いることができる。よって、例えば、コークスの乾留状態を表す物理量の予測値の検証が可能になる。なお、図５Ｂを参照しながら説明したように、非定常操業時に製造されるコークスの温度は、例えば、コークスの押出作業の最中に測定される。非定常操業時における炉壁４の温度についても同様に、例えば、コークスの押出作業の最中に測定される。

また、本欄では、処理装置６００は、炉温として、複数の燃焼室３における温度の代表値である炉団温度を用いる。従って、炉温に関する変数を少なくすることができる。よって、例えば、計算負荷をより軽減することができる。

また、本欄では、処理装置６００は、燃焼室３に対する投入熱量を、目標炉温軌道と炉温の実績値との差に応じた熱量にするための制御信号を生成して出力する。従って、処理装置６００において、目標炉温軌道を実現するための制御を実行することができる。

なお、本欄では、炉温が炉団温度である場合を例示した。しかしながら、炉温は炉団温度に限定されない。例えば、前述したように全ての燃焼室３に調整弁およびアクチュエータを設置すると共に全ての燃焼室３に温度計６を設置している場合、通り（ブロック）を個々の炭化室２として扱うように各式を変更し、コークス炉１の燃焼室３における温度である炉温を、炉団温度ではなく、個々の燃焼室３の温度としても良い。このようにする場合、例えば、（４）式～（６）式、（１３）式～（１４）式を燃焼室３ごとの式に変更しても良い。また、非定常操業の開始時刻ｔ_sおよび終了時刻ｔ_eにおけるコークス温度がどの炭化室２におけるコークス温度であるかに応じて、当該炭化室２に近い１つまたは複数の燃焼室３の燃焼室の温度を、（７）式の説明変数であるΔＴｒ１～ΔＴｒ３を定める温度にしても良い。また、（１５）式の右辺第１項および第３項について、Σ｜Ｔｒ（ｔ）－Ｔｒ_ｒｅｆ｜およびΣ｜Ｑ（ｔ）｜を、燃焼室３ごとに算出し、燃焼室３ごとのΣ｜Ｔｒ（ｔ）－Ｔｒ_ｒｅｆ｜およびΣ｜Ｑ（ｔ）｜の和を、それぞれ重み係数ｗ１、ｗ３に乗算される評価指標としても良い。

［適用例における重み係数ｗｉの決定］
以上の適用例において重み係数決定装置２００で決定される重み係数ｗｉは、（１５）式の重み係数ｗ１、ｗ２、ｗ３である。この場合、［適用例］の欄と［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄との対応関係は以下のようになる。

［適用例］の欄の評価関数Ｊ（（１）式）は、［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄の（１５）式に対応する。［適用例］の欄の評価指標ｅｉは、（１５）式の右辺第１項～第３項の｜Ｔｒ（ｔ）－Ｔｒ_ｒｅｆ｜、｜Ｔｃ（ｔ_e）－Ｔｃ_ｓｖ｜、｜Ｑ（ｔ）｜に対応する。［適用例］の欄の評価関数内変数ｄｉは、（１５）式の右辺第１項～第３項のＴｒ（ｔ）、Ｔｒ_ｒｅｆ、Ｔｃ（ｔ_e）、Ｑ（ｔ）になる。これらの評価関数内変数ｄｉのうち、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ（非定常開始時炉温変化量ΔＴｒ１、非定常終了時炉温変化量ΔＴｒ２、最低炉温到達時間ｔｉｍｅ１、および最低炉温維持時間ｔｉｍｅ２）が、設計変数に対応する。また、炉団温度（Ｔｒ）、投入熱量Ｑ（ｔ）、コークス温度（Ｔｃ）が、［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明した物品が処理されることにより値が変動する物理量を示す変数に対応する。また、炉団温度（Ｔｒ）、投入熱量Ｑ（ｔ）が、［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明した物品を処理するために用いられる装置（燃焼室３、調整弁５）の状態を表す物理量に対応する。また、コークス温度（Ｔｃ）が、［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明した物品の状態を表す物理量に対応する。

また、［適用例］において、（１５）式の評価関数Ｊおよび（１６）式の制約式を用いて目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの最適解を求解する問題が、［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明した第１最適化問題に対応する。［適用例］において、予測値算出部６２０により投入熱量Ｑ（ｔ＋１）および炉団温度Ｔｒ（ｔ＋１）の予測値および非定常操業の終了時のコークス温度Ｔｃ（ｔ_e）の予測値を算出することが、［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明した予測計算（推定計算）に対応する。
また、差分評価関数Ｊ_ｄｉｆ（（３）式）は、例えば、以下の（１７）式に対応する。差分評価関数Ｊ_ｄｉｆを用いて重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔを求解する問題が、［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明した第２最適化問題に対応する。

（１７）式の右辺第１項～第３項の｜Ｔｒ_ｓｉｍ（ｔ）－Ｔｒ_ｏｐｅ（ｔ）｜、｜Ｔｃ_ｓｉｍ（ｔ_e）－Ｔｃ_ｏｐｅ（ｔ_e）｜、｜Ｑ（ｔ）_ｓｉｍ（ｔ）－Ｑ_ｏｐｅ（ｔ）｜は、［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明した差分評価指標｜ｄｉ'_ｓｉｍ－ｄｉ'_ｏｐｔ｜に対応する。
（１７）式の右辺第１項～第３項のＴｒ_ｏｐｅ（ｔ）、Ｔｃ_ｏｐｅ（ｔ_e）、Ｑ_ｏｐｅ（ｔ）は、実際の操業において、熟練のオペレータが非定常操業時（非定常操業の開始時刻ｔ_s～終了時刻ｔ_e）に手動で調整弁５の開度を操作することにより所望の品質のコークスが製造された場合の炉団温度、コークス温度、投入熱量の実績値である。当該炉団温度の実績値Ｔｒ_ｏｐｅ（ｔ）、コークス温度の実績値Ｔｃ_ｏｐｅ（ｔ_e）、投入熱量の実績値Ｑ_ｏｐｅ（ｔ）は、［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明した評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔに対応する。

（１７）式の右辺第１項～第３項のＴｒ_ｓｉｍ（ｔ）、Ｔｃ_ｓｉｍ（ｔ_e）、Ｑ（ｔ）_ｓｉｍ（ｔ）は、（１６）式の制約式を満足する範囲で（１５）式の評価関数Ｊの値が最小になるときの炉団温度、コークス温度、投入熱量の計算値である。［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明した評価関数内変数の計算値ｄｉ'_ｏｐｔは、当該炉団温度、コークス温度、投入熱量の計算値Ｔｒ_ｓｉｍ（ｔ）、Ｔｃ_ｓｉｍ（ｔ_e）、Ｑ（ｔ）_ｓｉｍ（ｔ）に対応する。なお、（１７）式においては、（１５）式に含まれる評価関数内変数ｄｉ（＝Ｔｒ（ｔ）、Ｔｒ_ｒｅｆ、Ｔｃ（ｔ_e）、Ｑ（ｔ））のうち、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆについては差分評価指標の算出対象としていない場合を例示する。また、炉団温度、コークス温度、投入熱量の計算値Ｔｒ_ｓｉｍ（ｔ）、Ｔｃ_ｓｉｍ（ｔ_e）、Ｑ（ｔ）_ｓｉｍ（ｔ）は、［適用例］で説明したように制御部６４０による制御に使用された目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆと共に算出されたものを用いても良い。

［適用例］における重み係数ｗｉを決定する場合、重み係数決定装置２００の機能構成は、例えば、図１２に示すようになる。図１２において、重み係数決定装置２００は、算出部２１０と、重み係数決定部２２０と、評価指標決定部２３０と、記憶部２４０と、出力部２５０と、を備える。算出部２１０は、［適用例］の欄で説明した取得部６１０と、予測値算出部６２０と、目標炉温決定部６３０と、をさらに備える。
［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明したように、記憶部２４０は、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔを定めた際に得られた物理量の実績値であって、評価関数Ｊの評価指標ｅｉを算出するために用いられる物理量の実績値を、当該評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔと関連付けて記憶する。

図１３を参照しながら［適用例］におけるこのような物理量の実績値の一例を説明する。図１３は、記憶部２４０に記憶される情報の一例を説明する図である。
前述したように［適用例］においては、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔは、実際の操業において熟練のオペレータが非定常操業時（ｔ_s～ｔ_e）に手動で調整弁５の開度を操作することにより所望の品質のコークスが製造された場合の炉団温度、コークス温度、投入熱量の実績値Ｔｒ_ｏｐｅ（ｔ）、Ｔｃ_ｏｐｅ（ｔ_e）、Ｑ_ｏｐｅ（ｔ）に対応する。以下の説明では、これらの炉団温度、コークス温度、投入熱量の実績値Ｔｒ_ｏｐｅ（ｔ）、Ｔｃ_ｏｐｅ（ｔ_e）、Ｑ_ｏｐｅ（ｔ）を、オペレータ操作履歴とも称する。図１３（ａ）は、オペレータ操作履歴の一例を示す図である。［適用例］の欄で説明したように、炉団温度および投入熱量は、非定常操業の開始時刻ｔ_sから終了時刻ｔ_eまでの間で１時間ごとに得られるものとする。一方、コークス温度は、非定常操業の終了時における温度とする。

［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明した、評価関数内変数の最適値ｄｉ'_ｏｐｔを定めた際に得られた物理量の実績値であって、評価関数Ｊの評価指標ｅｉを算出するために用いられる物理量の実績値は、オペレータ操作履歴が得られたときの操業条件に対応する。図１３（ｂ）に示すように、図１３（ａ）に示す非定常操業時と同じ期間（図１３（ａ）非定常操業の開始時刻ｔ_sと同じ時刻を始期とし、終了時刻ｔ_eと同じ時刻を終期とする期間）における操業条件が記憶部２４０に記憶される。操業条件は、図１０のステップＳ１００１で取得部６１０が取得する情報であり、休止期間、乾留時間、および目標コークス温度を含む。図１３（ａ）に示すオペレータ操作履歴と、図１３（ｂ）に示す操業条件とは、時刻ｔ_s～ｔ_eを介して相互に関連付けられる。

以上のような対応関係に従って算出部２１０（取得部６１０、予測値算出部６２０、目標炉温決定部６３０）によって、図１０のステップＳ１００１～Ｓ１０１３の処理が実行される。ただし、ステップＳ１００１において取得部６１０は、記憶部２４０に記憶されている操業条件を取得する。

また、ステップＳ１０１３において、目標炉温決定部６３０は、収束条件を満足したときに算出した複数の目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの候補に対する評価関数Ｊの値のうち、評価関数Ｊの値が最小値となるときの設計変数を含む評価関数内変数を算出する。具体的に目標炉温決定部６３０は、（１５）式の右辺第１項～第３項のＴｒ（ｔ）、Ｔｒ_ｒｅｆ、Ｔｃ（ｔ_e）、Ｑ（ｔ）を算出する。目標炉温決定部６３０は、このようにして算出した評価関数内変数Ｔｒ（ｔ）、Ｔｒ_ｒｅｆ、Ｔｃ（ｔ_e）、Ｑ（ｔ）のうちのＴｒ_ｒｅｆを、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆの最適解として決定し、Ｔｒ（ｔ）、Ｔｃ（ｔ_e）、Ｑ（ｔ）を、評価関数内変数の計算値Ｔｒ_ｓｉｍ（ｔ）、Ｔｃ_ｓｉｍ（ｔ_e）、Ｑ_ｓｉｍ（ｔ）として記憶部２４０に記憶する。以下の説明では、このようにして記憶部２４０に記憶された評価関数内変数の計算値Ｔｒ_ｓｉｍ（ｔ）、Ｔｃ_ｓｉｍ（ｔ_e）、Ｑ_ｓｉｍ（ｔ）を制御履歴とも称する。図１３（ｃ）において、図１３（ａ）に示す非定常操業時と同じ期間における制御履歴が記憶部２４０に記憶される。図１３（ａ）に示すオペレータ操作履歴と、図１３（ｂ）に示す操業条件と、図１３（ｃ）に示す制御履歴とは、時刻ｔ_s～ｔ_eを介して相互に関連付けられる。

そして、［重み係数決定装置および重み係数決定方法］の欄で説明したようにして重み係数決定部２２０により（１５）式の重み係数の最適解ｗ１_ｏｐｔ、ｗ２_ｏｐｔ、ｗ３_ｏｐｔが決定される。また、評価指標決定部２３０により（１５）式の評価関数Ｊに含まれる評価指標（｜Ｔｒ_ｓｉｍ（ｔ）－Ｔｒ_ｏｐｅ（ｔ）｜、｜Ｔｃ_ｓｉｍ（ｔ_e）－Ｔｃ_ｏｐｅ（ｔ_e）｜、｜Ｑ（ｔ）_ｓｉｍ（ｔ）－Ｑ_ｏｐｅ（ｔ）｜）のうち、（１５）式の評価関数Ｊに含める評価指標が決定される。前述したように、例えば、評価指標決定部２３０は、重み係数決定部２２０により決定された（１５）式の重み係数の最適解ｗ１_ｏｐｔ、ｗ２_ｏｐｔ、ｗ３_ｏｐｔの絶対値が、正の閾値以下である場合、当該重み係数を０（零）に設定（変更）する。このようにする場合、出力部２５０は、重み係数決定部２２０により決定された重み係数の最適解ｗ１_ｏｐｔ、ｗ２_ｏｐｔ、ｗ３_ｏｐｔのうち、評価指標決定部２３０により０（零）に変更された重み係数については当該重み係数の値として０（零）を示す情報を出力し、そうでない重み係数については、重み係数決定部２２０により決定された重み係数の最適解を示す情報を出力する。このようにする場合、処理装置６００は、（１５）式の評価関数Ｊの重み係数ｗ１～ｗ３の値として、出力部２５０により出力された情報に示される値を設定する。また、例えば、出力部２５０が、重み係数決定部２２０により決定された重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔの情報と、評価指標決定部２３０により評価関数Ｊに含める評価指標ｅｉとして決定された評価指標ｅｉおよび評価関数Ｊに含めない評価指標ｅｉとして決定された評価指標ｅｉの情報と、を出力する場合、処理装置６００は、評価関数Ｊに含めない評価指標ｅｉとして決定された評価指標ｅｉに対する重み係数については、重み係数の最適解ｗｉ_ｏｐｔを破棄して０（零）を設定すれば良い。例えば、出力部２５０は、これらの情報を、処理装置６００に送信しても良いし、コンピュータディスプレイに表示しても良いし、処理装置６００で読み出し可能な記憶媒体に記憶しても良い。

図１４は、目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆ、推定炉温軌道Ｔｒ_ｓｉｍ、およびオペレータ介入炉温軌道Ｔｒ_ｏｐｅの一例を示す図である。図１４に示すオペレータ介入炉温軌道Ｔｒ_ｏｐｅは、オペレータ操作履歴に含まれる炉団温度Ｔｒ_ｏｐｅ（ｔ）の実績値である。前述したように、オペレータ操作履歴に含まれる炉団温度実績値は、実際の操業において熟練のオペレータが非定常操業時に手動で調整弁５の開度を操作することにより所望の品質のコークスが製造された場合の炉団温度である。目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆは、オペレータ操作履歴を用いて重み係数決定装置２００により決定された重み係数ｗ１～ｗ３を用いて目標炉温決定部６３０により決定された目標炉温軌道である。推定炉温軌道Ｔｒ_ｓｉｍは、オペレータ操作履歴を用いて重み係数決定装置２００により決定された重み係数ｗ１～ｗ３を用いて目標炉温決定部６３０により目標炉温軌道が決定されたときに予測値算出部６２０により算出されている炉団温度Ｔｒ（ｔ）の予測値である。図１４に示すように、本欄で説明したようにして重み係数ｗ１～ｗ３を決定することにより、オペレータ介入炉温軌道Ｔｒ_ｏｐｅに近い推定炉温軌道Ｔｒ_ｓｉｍが算出されることが分かる。

以上のように本欄では、コークスのような製品を製造する際の調整弁５の動作の指標である目標炉温軌道Ｔｒ_ｒｅｆを、最適化問題を用いて求解する際の評価関数Ｊ（（１５）式）における重み係数ｗ１～ｗ３を決定する場合を例示した。従って、評価関数Ｊにおける評価指標による評価が高くなるように製品（コークス）を製造することができる。

また、記憶部２４０は、オペレータ操作履歴（図１３（ａ））と操業条件（図１３（ｂ））とを相互に関連付けて記憶する。そして、算出部２１０は、オペレータ操作履歴に関連付けられて記憶されている操業条件に基づいて、評価関数内変数の計算値Ｔｒ（ｔ）、Ｔｒ_ｒｅｆ、Ｔｃ（ｔ_e）、Ｑ（ｔ）を算出する。したがって、算出部２１０は、評価関数内変数の最適値ｄｉ_ｏｐｔが得られたときと同じ操業条件下で評価関数内変数の計算値Ｔｒ（ｔ）、Ｔｒ_ｒｅｆ、Ｔｃ（ｔ_e）、Ｑ（ｔ）を算出することができる。

［その他の変形例］
なお、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ コークス炉
２ 炭化室
３ 燃焼室
４ 炉壁
５ 調整弁
６ 温度計
７ 押出ラム
８ 温度計
９ ガイド車
２００ 重み係数決定装置
２１０ 算出部
２２０ 重み係数決定部
２４０ 記憶部
２５０ 出力部
６００ 処理装置
６１０ 取得部
６２０ 予測値算出部
６２１ 炉状態算出部
６２２ 投入熱量算出部
６３０ 目標炉温決定部
６４０ 制御部
ｔ_k 乾留時間
ｔ_t 通り時間
ｔ_s 非定常操業の開始時刻
ｔ_e 非定常操業の終了時刻
ｔ_m 操業条件が変更された時刻
Ｔ_c コークス温度
Ｔ_r 炉団温度
Ｔｒ_ｒｅｆ 目標炉温軌道
Ｔｒ_ｍｅｓ 実績炉温軌道
Ｔｒ_ｓｉｍ 推定炉温軌道
Ｔｒ_ｏｐｅ オペレータ介入炉温軌道
ｔｉｍｅ０ 非定常操業の期間
ｔｉｍｅ１ 最低炉温到達時間
ｔｉｍｅ２ 最低炉温維持時間
ΔＴｒ１ 非定常開始時炉温変化量
ΔＴｒ２ 非定常終了時炉温変化量

Claims (11)

1. 最適化問題を求解するために用いられる評価関数に含まれる複数の評価指標に対する重み係数を逆強化学習により決定する重み係数決定装置であって、
   前記評価指標を定める変数である評価関数内変数について、前記評価関数の値が最大または最小になるときの計算値を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された前記評価関数内変数の計算値と、予め設定されている当該評価関数内変数の最適値と、の差を評価する差分評価指標の値を算出し、算出した前記差分評価指標の値に基づいて、前記重み係数の値を決定する重み係数決定手段と、を備える、重み係数決定装置。
2. 前記重み係数決定手段は、
   前記差分評価指標を含む評価関数である差分評価関数を用いた最適化問題を求解することにより、前記重み係数の値を決定する、請求項１に記載の重み係数決定装置。
3. 前記算出手段は、
   前記重み係数の候補値を用いて前記評価関数内変数の計算値を算出し、
   前記重み係数決定手段は、
   前記差分評価指標の値が所定の条件を満たす場合の前記評価関数内変数の計算値の算出に用いた前記重み係数の候補値を前記重み係数の値として決定し、
   前記重み係数の候補値は、前記差分評価指標の値が所定の条件を満たすまで繰り返し変更される、請求項１または２に記載の重み係数決定装置。
4. 前記評価関数内変数の最適値と、当該評価関数内変数の最適値を定めた際に得られた物理量の実績値であって、前記評価指標を算出するために用いられる物理量の実績値と、が相互に関連付けられて記憶媒体に記憶されており、
   前記算出手段は、前記評価関数内変数の最適値に関連付けられて記憶されている前記物理量の実績値を用いて前記評価関数内変数の計算値を算出する、請求項１～３のいずれか１項に記載の重み係数決定装置。
5. 前記評価関数内変数には、
   物品を処理することにより値が変動する物理量を示す変数が含まれる、請求項１～４のいずれか１項に記載の重み係数決定装置。
6. 前記算出手段は、
   前記評価関数内変数のうち、設計変数以外の前記評価関数内変数の少なくとも１つの値の予測計算を実行する、請求項５に記載の重み係数決定装置。
7. 前記重み係数決定手段により決定された重み係数の値に基づいて、当該重み係数に対する前記評価指標を前記評価関数に含めるか否かを判定し、当該判定の結果に基づいて、前記評価関数に含める前記評価指標を決定する評価指標決定手段をさらに備える、請求項１～６のいずれか１項に記載の重み係数決定装置。
8. 前記評価指標は、
   非定常操業時におけるコークスの乾留状態を表す物理量の予測値と目標値との差に関する第１評価指標と、
   コークス炉における燃焼室の温度である炉温の非定常操業時における予測値と目標値との差に関する第２評価指標と、
   を含み、
   前記算出手段は、
   前記非定常操業時における前記炉温の予測値に影響を与える因子である第１影響因子に基づいて、前記非定常操業時における前記炉温の予測値を算出し、前記非定常操業時における前記物理量の予測値に影響を与える因子である第２影響因子に基づいて、前記非定常操業時における前記物理量の予測値を算出する予測値算出手段と、
   前記非定常操業時における前記炉温の予測値と、前記非定常操業時における前記物理量の予測値と、に基づいて、前記評価関数内変数の計算値および前記評価関数の値を算出し、前記評価関数の値に基づいて、前記非定常操業時における前記炉温の目標値の時間変化である目標炉温軌道を含む前記評価関数内変数の値を決定する目標炉温決定手段と、
   を備える、請求項１～７のいずれか１項に記載の重み係数決定装置。
9. 前記評価指標は、
   前記非定常操業時における前記燃焼室に対する投入熱量に関する第３評価指標をさらに含む、請求項８に記載の重み係数決定装置。
10. 最適化問題を求解するために用いられる評価関数に含まれる複数の評価指標に対する重み係数を逆強化学習により決定する重み係数決定方法であって、
    前記評価指標を定める変数である評価関数内変数について、前記評価関数の値が最大または最小になるときの計算値を算出する算出工程と、
    前記算出工程により算出された前記評価関数内変数の計算値と、予め設定されている当該評価関数内変数の最適値と、の差を評価する差分評価指標の値を算出し、算出した前記差分評価指標の値に基づいて、前記重み係数の値を決定する重み係数決定工程と、を備える、重み係数決定方法。
11. 請求項１～９のいずれか１項に記載の重み係数決定装置の各手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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