JP2501678B2 - 原燃料搬送制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数種類の原燃料を、
複数ベルトコンベアにて工場の複数貯蔵槽へ搬送する場
合の搬送制御方法に関する。

【０００２】

【従来技術】製鉄所，火力発電所では、それらの操業の
為に使用される、例えば石炭等の原燃料を一時的に保管
する為に、ヤ−ドと呼ばれる中間緩衝（仮置き）手段と
原燃料の品質，成分を均一にするための各々の生産プロ
セスの前に複数の貯蔵槽を持っている。複数の貯蔵槽で
は、該生産プロセスで需要要求が発生すると、必要な量
を切り出し、該生産プロセスへ供給するため、常時、必
要銘柄の一定量を貯蔵する必要がある。そのため、貯蔵
槽で在庫量が減少すると、ヤ−ドより必要な量を切り出
しベルトコンベア等の搬送機器を乗り継いで貯蔵槽に搬
送供給する。

【０００３】通常、製鉄所，火力発電所ではプラントの
規模は非常に大きく、原燃料銘柄，量が多く、複数の貯
蔵槽は、一時的な物量補給上の緩衝用として使用される
ため、ヤ−ドから複数の貯蔵槽への搬送能力を高める事
が重要である。例えば製鉄所の原燃料搬送システムは、
複数ヤ−ド，コ−クス炉，高炉及び焼結プラントなどの
前にある貯蔵槽、更に原燃料搬送を行うベルトコンベア
を主体とした多数物流機器により構成されており、以下
の事が課題である。

【０００４】(1) コ−クス炉，高炉，焼結等の生産プロ
セスの操業安定およびコスト削減を実現するために、各
貯蔵槽の在庫レベルを高位に保つ。

【０００５】(2) 作業ロスをなるべく少なくし、原燃料
搬送作業の効率化を図る。

【０００６】一例として製銑選炭工程にかかわる搬送シ
ステムを図４に示す。バ−ス１に石炭運搬船２が到着す
ると、運搬船２の石炭はアンロ−ダ３により荷上げさ
れ、スタッカ−４にて石炭ヤ−ド５、例えば８ヤ−ドに
積付けられる。石炭ヤ−ド５からは、必要に応じてリク
レ−マ６、例えば４基のリクレ−マでそれぞれ石炭が切
り出され、ベルトコンベア８、例えば２４系統のいずれ
かから選択されたベルトコンベアに載せられ、各々のコ
−クス工場１１に装備されている、例えば４８の配合槽
７の各槽へ搬送される。一般に、これらの搬送プロセス
の重要な制約に以下のものがある。

【０００７】(a) ヤ−ド５は各々縦に数百メ−トルほど
あるため、リクレ−マ６は原燃料山が切り替わる毎に切
り出し可能位置まで移動する必要があり、原燃料山が切
替わるタイミングに、必ずリクレ−マ６の移動時間分の
ロス時間を生ずることになる。 (b) 複数のヤ−ド５から複数の貯蔵槽７に原燃料を送る
ため、多数のベルトコンベア８が用意されているが、一
般に、あるヤ−ド５からある槽７へ独立して搬送出来る
ル−トは少いため、搬送作業間のベルトコンベア８の競
合が起り易い。 (c) 設備，要員等の制約から同時に動かし得るリクレ−
マ６は限られており、現在稼働中以外のリクレ−マ６を
稼働させるには、準備時間が必要となる。 以上の様な環境下で、操業を効率的に行なうとする最も
一般的な方法は、経験および勘に頼ったものである。す
なわちオペレ−タによる監視で、槽７在庫が一定値以下
になった原燃料を逐次補給搬送するという態様で、ヤ−
ド５および槽７の在庫管理を人手により行うものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の原燃料搬送の場
合、時間当たりの搬送能力が時間当たりの消費量より遥
かに大きく、且つ入槽すべき貯蔵槽の槽数が少ない場合
はこれでも問題ないが、製鉄所，火力発電所に見られる
様な操業プロセスでは、原燃料銘柄および貯蔵槽の数が
多く、搬送能力も十分とは言えないため、銘柄選択ある
いはリクレ−マ選択失敗により、在庫変動あるいは在庫
切れが生じ、全ての槽在庫を長期的に見て安定させる事
は望めない。

【０００９】本発明は、上述の原燃料搬送システムのよ
うに、複数の起点および終点を有し、複数の搬送ル−ト
を持ち、原燃料搬送要求が、随時多銘柄にわたって同時
に発生し、且つ搬送機器の競合を起こし易い搬送システ
ムにおいて、将来の在庫推移を予測し、作業ロスの少な
い作業計画を短時間に策定し、その計画に従って制御す
る事によって、在庫を長期的に安定させることを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、 （１） 複数の銘柄の原燃料の搬送要求に対応して、複数
の搬送ル−トを介して、複数ヤードから貯蔵槽へ原燃料
の搬送を行うプロセスにおいて、上記各貯蔵槽の在庫量
下限値を設け、計画対象時間帯内の任意の時間帯の原燃
料の在庫推移予測をもとに搬送作業候補を各々の貯蔵槽
に対し搬送作業候補発生手段を用いて搬送作業候補を設
定し、該搬送作業候補に対して、貯蔵槽の在庫量、切り
出し量、搬送機器の移動距離を評価指標として階層ファ
ジー推論法を用いた優先度決定手段により前記搬送作業
候補の優先度を求め、該搬送作業候補の中で、輸送効率
が最大となる様に搬送作業選択手段によって、該優先度
が高く、搬送機器の競合のない同時搬送可能な搬送作業
の組み合わせを選択し、選択された搬送作業候補の搬送
開始時刻と終了時刻を時刻決定手段によって決定し、前
記開始時刻と終了時刻間の原燃料搬送作業を決定し、前
記終了時刻以降の搬送作業についても、在庫計算手段で
計算し、また前記の優先度決定手段にフィードバックし
て、計画対象期間内に作業を組み込む事が不可能となる
か、または搬送作業候補がすべてなくなるまで再帰的に
動作させる事によって、あらかじめ定められた該計画対
象時間帯の搬送作業スケジュ−ルを決定し、該搬送作業
スケジュ−ルに従って該原燃料を搬送する事を特徴とす
る原燃料搬送制御方法、 （２）前記の優先度決定手段で用いる階層ファジー推論
法において、上位のファジー推論法では、貯蔵量の在庫
評価及び下位のファジー推論法で使用するメンバーシッ
プ関数を決定し、下位のファジー推論法では、上位で決
定されたメンバーシップ関数を利用して、操業条件に適
応した優先度を、個別の搬送作業候補に対して 決定する
ことを特徴とする請求項１記載の原燃料搬送制御方法、
である。

【００１１】

【作用】各貯蔵槽の在庫量下限値を設け、計画対象時間
帯の原燃料の在庫推移予測をもとに、搬送作業候補を設
定することによって、搬送作業の粗密状態の把握が可能
となり、加えて搬送作業スケジュ−リング対象が限定で
きる。

【００１２】各々搬送作業候補に対して、貯蔵槽の在庫
量，切り出し量，搬送機器の移動距離から総合的に評価
して優先度を求め、該搬送作業候補の中で、輸送効率が
最大となる様に、該優先度が高く、搬送機器の競合のな
い同時搬送可能な搬送作業の組み合わせを選択し、選択
された搬送作業候補の搬送開始時刻，終了時刻を決定
し、更に、在庫計算、優先度決定にフィ−ドバックし、
再帰的に動作させる事によって、計画対象時間帯の搬送
作業スケジュ−ルを決定するので、搬送作業候補の優先
度の高い作業から順番に搬送作業が編成される。

【００１３】また本発明の１つの態様は、各々搬送作業
候補に対して、貯蔵槽の在庫量，切り出し量，搬送機器
の移動距離を評価指標として、階層ファジー推論法を用
いた優先度決定手段により全体的に貯蔵槽の在庫が低
い、高い等の操業条件を自動的に認識し、該操業条件に
適応した前記搬送作業候補の優先度を求めるものであ
る。具体的には、この階層ファジィ推論法とは、上位の
ファジィ推論法では、全体的に貯蔵量の在庫が低い、高
い等の評価を行うと共に下位のファジー推論法で使用す
るメンバーシップ関数を決定し、下位のファジー推論法
では、上位で決定されたメンバーシップ関数を利用し
て、操業条件に適応した優先度を、個別の搬送作業候補
に対して決定することができる（以下、上記の上位，下
位の階層に構えたファジィ推論法を階層ファジー推論法
と呼ぶ）。

【００１４】以上のように、搬送作業候補の優先度の高
い作業から順番に搬送作業を編成することによって、操
業条件に適応した搬送作業スケジュ−ルが定まり、複雑
な計算は必要としない。

【００１５】搬送作業候補の中で、搬送効率が最大とな
る様に、優先度が高く、搬送機器の競合のない同時搬送
可能な搬送作業の組み合わせを選ぶ事によって、搬送効
率を高めることができる。

【００１６】優先度を求める機構において、リクレ−マ
の移動距離を考慮することにより、ロス時間の少ない搬
送作業スケジュ−ルが立案できる。

【００１７】全体として、本発明は、本問題を長年扱っ
てきたオペレ−タの搬送制御法に関する知識経験を、階
層ファジィ推論法によって、優先度に集約でき、簡単な
計算により、短時間で搬送効率の高い搬送計画を得る事
が出来る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例詳細を、図４に示した
製銑選炭プロセスに適用した場合について、図１〜図３
にもとづいて説明する。図２は本発明による搬送作業計
画手段の構成を示す。

【００１９】第１に行うべきことは、搬送すべき銘柄の
搬送作業候補の設定を搬送作業候補発生手段１２によっ
て行うことである。コ−クス炉の配合槽の在庫を高位安
定させるためには、下限値管理を行う必要がある。一般
的には、槽の在庫レベルが、下限値に到達する時刻を入
槽時刻とするもので、各々の槽に対して在庫推移を予測
し、入槽時刻を決定することによって、作業計画を一意
に立案できる。しかし、現実問題としては、この作業計
画が、搬送作業間で機器の競合を起こさない可能性は極
めて低く、ロス時間の少ない作業計画である可能性は、
ほとんどない。そこで、下限値に到達した時刻に搬送作
業候補を設け、下限値に到達した時刻を目安として利用
し、実際の搬送開始時刻は、下限値に到達した時刻より
前後する事を許容する事によって、条件を緩める。

【００２０】第２に行うべきことは、前記搬送作業候補
の優先度を優先度決定手段１３で求める事である。ここ
で、優先度を求める理由は、貯蔵槽の在庫量，切り出し
量，搬送機器の移動距離等の複数の評価指標を優先度と
いう一つの指標で表す事によって、搬送作業順位決定を
簡単にできる点にある。搬送作業候補の優先度の考え方
は全体的に貯蔵槽の在庫が高い，低い等の操業条件によ
って、以下の２つに別れる。

【００２１】（１）全体的に貯蔵槽の在庫が高い場合
は、槽在庫の評価を重要視して、在庫が低い槽への搬送
作業候補の優先度を高くし、槽在庫が同程度であれば、
切り出し量の多い貯蔵槽への搬送作業候補の優先度を高
くし、槽在庫，切り出し量が同程度であれば、リクレ−
マ移動距離を考慮する。指標の考慮順位は、以下の様に
なる。 槽在庫 ＞ 切り出し量 ＞ リクレ−マ移動距離 これは、貯蔵槽の在庫に余裕があるので、各々貯蔵槽の
在庫を高位に安定させることを狙っている。

【００２２】（２）全体的に貯蔵槽の在庫が低い場合
は、リクレ−マ移動距離を重要視して、リクレ−マ移動
距離が短かくて搬送可能な銘柄の作業候補の優先度を高
くし、リクレ−マ移動距離が同程度であれば、在庫量の
少ない貯蔵槽への搬送作業候補の優先度を高くし、リク
レ−マ移動距離，槽在庫が同程度であれば、切り出し量
を考慮する。指標の考慮順位は、以下の様になる。 リクレ−マ移動距離 ＞ 槽在庫 ＞ 切り出し量 これは、貯蔵槽の在庫に余裕がないので、ロス時間をで
きるだけ短くし、輸送効率を高めることによって、貯蔵
槽の在庫の回復を狙っている。

【００２３】以上、２つのル−ルによって、操業条件に
適応した優先度を設定する事が可能である。これらのル
−ルは、本問題を長年扱ってきたオペレ−タの知識，経
験から生まれたものであり、オペレ−タは各々のル−ル
を柔軟に使い分けることによって操業を行っている。し
かし、実際の操業では、原燃料の銘柄，貯蔵槽の数が多
く、搬送能力も充分でないため、短時間に、対象範囲全
体を正確に把握してル−ルを使うことは難しく、局部的
な状態判断でル−ル適用を行っていた。

【００２４】そこで、対象範囲全体から、より正確に状
態判断を行い、上記ル−ルを適用することによって計画
精度の向上を図った。加えて、これらのル−ルは適用範
囲が広く、互いに重なり合う適用領域が存在し、これら
の領域においては、両ル−ルを併用する必要があるた
め、これら二つのル−ルの適用範囲を確定的な数値で、
場合分けをせず、上位のファジィ推論法とその結果を利
用する下位のファジィ推論法を階層に構える事を見いだ
し、実現を図った。図１に、階層ファジィ推論法の説明
図を示す。まず、上位のファジィ推論で全体的に貯蔵槽
の在庫が低い，高い等の評価を行い、下位のファジィ推
論法で利用する槽在庫切り出し量及びリクレ−マ移動距
離のメンバ−シップ関数を決定する。次に、下位のファ
ジィ推論で、上位のファジィ推論で決定したメンバ−シ
ップ関数を使って、個別に搬送作業候補の優先度を求め
る。これによって、操業条件に適応した優先度を決定す
る事が可能となる。

【００２５】第３に行うべきことは、搬送作業候補の中
で、輸送効率が最大となる様に、前記優先度が高く、搬
送機器の競合のない同時搬送可能な搬送作業の組合せ
を、搬送作業選択手段１４によって選択する事である。
ここでは、優先度の高い作業から順に探索を行うため、
少ない探索回数で最適な搬送作業の組み合せを選ぶ事が
できる。

【００２６】第４に行うべきことは、選ばれた搬送作業
の搬送開始時刻と終了時刻を時刻決定手段１５によって
決定する事である。その詳細を図３の搬送開始時刻と終
了時刻の決定説明図に示す。計画対象期間にロス時間を
極力減少させる事が、輸送効率の高い作業計画立案を可
能にするため、搬送開始時刻は極力早い時刻とする。従
って、計画対象期間の開始時刻または、先発の搬送作業
の終了時刻を搬送開始時刻とする。また、終了時刻は選
ばれた搬送作業の内、一番早く上限に達した時刻とす
る。

【００２７】第５に行うべきことは、第２の優先度決定
手段１３にフィ−ドバックし、在庫計算手段１６で在庫
計算し、優先度計算１３を行うことであり、計画対象期
間内に作業を組み込む事が不可能となるか、または搬送
作業候補がすべてなくなるまで再帰的に動作する。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、従来の方法に比し槽の
在庫レベルアップと搬送作業におけるロス時間の短縮が
えられる。本発明の最も特徴とする所は、短時間で最適
解が得られ、複雑な計算を必要としない点である。もち
ろん、設備に依存した規則を利用しているため、プロセ
スが異なれば、多少の装置の改造が必要である。しか
し、我々の対峙する多くの問題は、本発明で指摘した幾
つかの規則を必ず持っている。本発明ではそれらの規則
の取り込み並びに追加を、すべて優先度に反映できる機
構であるので、装置を改造し適用する事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する階層ファジィ推論の処理過程
を示すブロック図である。

【図２】本発明を実施するための機能を示すブロック図
である。

【図３】本発明の実施例により決定した、時刻と槽在庫
量の関係を示すグラフである。

【図４】本発明の実施対称の１つである、製銑選炭工程
における原燃料搬送システムを示すブロック図である。

【符号の説明】

１：バ−ス ２：石炭運搬船 ３：アンロ−ダ ４：スタッカ− ５：石炭ヤ−ド ６：リクレ−マ ７：配合槽 ８：ベルトコンベア ９：石炭粉砕機 １０：混炭機 １１：コ−クス炉 １２：搬送作業候補
発生手段 １３：優先度決定手段 １４：搬送作業選択
手段 １５：搬送作業の開始時刻及び終了時刻決定手段 １６：在庫計算手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中 西 光 博 東海市東海町５−３ 新日本製鐵株式会 社 名古屋製鐵所内 (72)発明者 飯 田 洋 行 東海市東海町５−３ 新日本製鐵株式会 社 名古屋製鐵所内 (72)発明者 加 藤 祐 司 東海市東海町５−３ 新日鉄情報通信シ ステム株式会社中部支社内 (56)参考文献 特開 平４−89709（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−89708（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の銘柄の原燃料の搬送要求に対応し
   て、複数の搬送ル−トを介して、複数ヤードから貯蔵槽
   へ原燃料の搬送を行うプロセスにおいて、上記各貯蔵槽
   の在庫量下限値を設け、計画対象時間帯内の任意の時間
   帯の原燃料の在庫推移予測をもとに搬送作業候補を各々
   の貯蔵槽に対し搬送作業候補発生手段を用いて搬送作業
   候補を設定し、該搬送作業候補に対して、貯蔵槽の在庫
   量、切り出し量、搬送機器の移動距離を評価指標として
   階層ファジー推論法を用いた優先度決定手段により前記
   搬送作業候補の優先度を求め、該搬送作業候補の中で、
   輸送効率が最大となる様に搬送作業選択手段によって、
   該優先度が高く、搬送機器の競合のない同時搬送可能な
   搬送作業の組み合わせを選択し、選択された搬送作業候
   補の搬送開始時刻と終了時刻を時刻決定手段によって決
   定し、前記開始時刻と終了時刻間の原燃料搬送作業を決
   定し、前記終了時刻以降の搬送作業についても、在庫計
   算手段で計算し、また前記の優先度決定手段にフィード
   バックして、計画対象期間内に作業を組み込む事が不可
   能となるか、または搬送作業候補がすべてなくなるまで
   再帰的に動作させる事によって、あらかじめ定められた
   該計画対象時間帯の搬送作業スケジュ−ルを決定し、該
   搬送作業スケジュ−ルに従って該原燃料を搬送する事を
   特徴とする原燃料搬送制御方法。
2. 【請求項２】前記の優先度決定手段で用いる階層ファジ
   ー推論法において、上位のファジー推論法では、貯蔵量
   の在庫評価及び下位のファジー推論法で使用するメンバ
   ーシップ関数を決定し、下位のファジー推論法では、上
   位で決定されたメンバーシップ関数を利用して、操業条
   件に適応した優先度を、個別の搬送作業候補に対して決
   定することを特徴とする請求項１記載の原燃料搬送制御
   方法。