JP4344275B2 - 原材料貯槽への入槽計画作成方法およびその装置 - Google Patents
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Description
これらの状況の中で、原材料貯槽の在庫切れを発生させず、かつ、搬送設備を有効利用することが望まれる。
このため、例え原材料貯槽の在庫量が低くなっていない場合でも、搬送設備が使用されていないときには、積極的に早い段階で原材料貯槽への入槽が求められる。
しかしながら、この仕組みでは、搬送に余裕があるのにも関わらず、原材料貯槽の在庫が多い場合は入槽させることが出来ない。つまり、搬送設備が使用可能であるにも関わらず使用されずに遊んでいる時間が発生する場合もあり、搬送設備の稼働率の向上が図れないという欠点があった。
本実施形態の原材料貯槽への入槽計画作成装置では、原材料ヤードから複数の原材料貯槽までの選択可能な搬送路を用いて、ヤード積みつけ銘柄、ヤード在庫量推移、原材料の原材料貯槽からの切出し量、設備レイアウト等の原材料物流制約の下で、原材料貯槽の在庫切れを発生させず、かつ搬送設備の稼動率が向上するように、原材料貯槽への入槽計画を最適化する。ただし、これはあくまでも実施例の一つである。
なお、原材料貯槽毎に切出し量が異なり、且つ入槽を開始しようとする時点で入槽条件、例えば該当原材料貯槽の在庫レベル等が異なるとする。そのために、入槽すべき量、入槽を終了すべきレベルを状況に応じて適切に決定する必要がある。
図3に示すように、原材料貯槽4への入槽計画を作成する際には、まず、条件設定および取込み部30で、計画を立案する上で必要となるヤード配置と、原材料貯槽切出し量等の制約条件と、能力条件と、前提条件とを、操業者が設定或いはプロコン34またはビジコン35よりデータを取込む。
本実施形態の原材料貯槽への入槽計画作成部31は、条件設定および取込み部30により設定された様々な物流制約の下で、これら物流制約、能力条件等を満たす様に原材料ヤード1の原材料貯槽4への入槽計画、すなわち、入槽順、入槽開始・終了時刻、リクレーマ稼動開始・終了時刻および払出し山・ヤード、使用リクレーマ、搬送ベルトコンベア系列、入槽原材料貯槽を求める。
原材料貯槽への入槽計画作成部31は、ヤード配置、工程経路、入槽銘柄等の設定条件、物流制約の下、原材料貯槽4毎の在庫量と貯槽からの原材料払出し速度とから、原材料貯槽4毎の槽在庫推移を計算する。そして、計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽4、並びに上記原材料貯槽4への搬送経路として選ばれなかった搬送設備により入槽可能な原材料貯槽4を抽出する。そして、原材料貯槽4における在庫荷切れの回避、搬送設備の効率運転のために設定した所定の目的関数を最良にする入槽順、入槽開始及び終了時刻、入槽量、リクレーマ2の稼動開始時刻、リクレーマ2の稼動終了時刻は勿論のこと、払出し山、原材料ヤード1、使用リクレーマ2、搬送ベルトコンベア系列3、入槽する原材料貯槽4も決定する。このとき、計画確定時刻は、原材料貯槽への入槽計画作成開始での時刻から2時間或いは3時間程度経過した時刻などの適切な値とする。
原材料ヤード1aの山の払出しにはリクレーマ2a(No1)が、原材料ヤード1bの山の払出しにはリクレーマ2b(No2)が、原材料ヤード1cの山の払出しにはリクレーマ2c(No3)をそれぞれ使用できる。
本処理に必要な情報(原材料受入れ計画、原材料ヤード計画、設備修理計画、原材料ヤード現況、槽在庫現況、槽切出量現況、設備稼働・故障現況、および、操業者からの操業前提条件)を、オンラインにて読込み、必要に応じて操業者が修正を加える。
図5に示した様に、原材料貯槽毎の在庫量と、原材料貯槽からの原材料払出し速度とから、原材料貯槽毎の槽在庫推移を計算し、計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽4を抽出し、補給対象とすべき原材料貯槽として抽出する。
図5に示した例では、原材料貯槽4a、4b、4cが補給対象槽として抽出され、原材料貯槽4dは、現時刻では補給が必要でないとみなされ、補給対象槽から外される。
次に、抽出された補給対象の原材料貯槽4に対して、図6に示した様に搬送経路を検索し、各原材料貯槽の選択可能な全搬送経路を導く。
各原材料貯槽の選択可能な全搬送経路の抽出動作の詳細を以下に示す。
まず、物流構造と、原材料ヤード1・山の配置(原材料の銘柄)と、原材料貯槽4に入槽される原材料(銘柄)と、原材料ヤード1で使用できるリクレーマ(RR)2と、リクレーマ2で使用可能なベルトコンベア系列3と、原材料貯槽4に入槽可能なベルトコンベア系列3とが記載された搬送経路検索用情報テーブル61を、図3の条件設定および取込み部30より取込む。例えば、原材料貯槽4bの場合を例に挙げて説明する。
全ての原材料貯槽4に対して、搬送経路の抽出が終了したら、ステップS65(step5)に移り、補給対象となっている全ての原材料貯槽4に対して導かれた使用可能な搬送経路に関して、搬送経路の割付けパターンを構築する。
・原材料貯槽4aに対しては、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3aの搬送経路を採ることができる。
・原材料貯槽4bに対しては、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3bの搬送経路と、原材料ヤード1b、リクレーマ2b(No.2)、ベルトコンベア系列3dの搬送経路と、原材料ヤード1c、リクレーマ2c(No.3)、ベルトコンベア系列3gの搬送経路との3つの搬送経路を採ることができる。
・原材料貯槽4cに対しては、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3cの搬送経路を採ることができる。
第1の割付けパターン:
(原材料貯槽4a、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3a)
(原材料貯槽4b、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3b)
(原材料貯槽4c、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3c)
(原材料貯槽4a、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3a)
(原材料貯槽4b、原材料ヤード1b、リクレーマ2b(No.2)、ベルトコンベア系列3d)
(原材料貯槽4c、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3c)
(原材料貯槽4a、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3a)
(原材料貯槽4b、原材料ヤード1c、リクレーマ2c(No.3)、ベルトコンベア系列7)
(原材料貯槽4c、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3)
搬送経路の全ての割付けパターンの抽出が終了したら、上記構築された組合わせ毎に、抽出されなかった搬送設備により入槽可能な原材料貯槽4を追加抽出する。
この例では、上記3つの割付けパターンがあり、追加抽出される原材料貯槽4と搬送経路は以下のようになる。
第1の割付けパターン:
(原材料貯槽4d、原材料ヤード1b、リクレーマ2b(No.2)、ベルトコンベア系列3f)または(原材料貯槽4d、原材料ヤード1c、リクレーマ(No.3)、ベルトコンベア系列3h)
第2の割付けパターン:
(原材料貯槽4d、原材料ヤード1c、リクレーマ2c(No.3)、ベルトコンベア系列3h)
第3の割付けパターン:
(原材料貯槽4d、原材料ヤード1b、リクレーマ2b(No.2)、ベルトコンベア系列3f)
第1−1の割付けパターン:
(原材料貯槽4a、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3a)
(原材料貯槽4b、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3b)
(原材料貯槽4c、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3c)
(原材料貯槽4d、原材料ヤード1b、リクレーマ2b(No.2)、ベルトコンベア系列3f)
(原材料貯槽4a、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3a)
(原材料貯槽4b、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3b)
(原材料貯槽4c、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3c)
(原材料貯槽4d、原材料ヤード1c、リクレーマ2c(No.3)、ベルトコンベア系列3h)
(原材料貯槽4a、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3a)
(原材料貯槽4b、原材料ヤード1b、リクレーマ2b(No.2)、ベルトコンベア系列3d)
(原材料貯槽4c、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3c)
(原材料貯槽4d、原材料ヤード1c、リクレーマ2c(No.3)、ベルトコンベア系列3h)
(原材料貯槽4a、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3a)
(原材料貯槽4b、原材料ヤード1c、リクレーマ2c(No.3)、ベルトコンベア系列3g)
(原材料貯槽4c、原材料ヤード1a、リクレーマ2a(No.1)、ベルトコンベア系列3c)
(原材料貯槽4d、原材料ヤード1b、リクレーマ2b(No.2)、ベルトコンベア系列3f)
実際の工場では、搬送経路は、本例題で取り扱った規模の何倍、何十倍もあり、上記仕組みがない場合、計算時間が非常に多く掛かり、実用的ではなくなる。
本実施形態では、上記のようにして行われる割付けパターンを削減する仕組みにより、大幅な計算時間の削減を実現可能とした。
次に、導出された全ての割付けパターンに対してそれぞれの設定条件、物流制約、物流状況に基づき物流モデルを定式化する。なお、ここでは、上記第1の割付けパターンと上記第2の割付けパターンとに対して物流モデルを定式化する場合を説明する。
図7に示すように、一つのJOB(一回の入槽作業開始から入槽作業終了までに発生するリクレーマ作業、搬送作業、入槽作業の一連の作業を一つのまとまりとして捉えたもの)内での工程間の制約を記述した工程間制約モデルと、JOB間での干渉をモデル化したJOB間制約モデルとにより、物流モデルが構築される。
t_bce=te+m ・・・(2)
t_Rs=ts +n ・・・(3)
t_Re=te +p ・・・(4)
R(ts)=ats+b ・・・(5)
R(te)=cte +d ・・・(6)
また、入槽開始時刻は入槽終了時刻より早くないといけないので、以下の(7)式の関係が成立する。
ts<te ・・・(7)
RsL≦R(ts) ・・・(8)
R(te)≦ReU ・・・(9)
第1のJOBが第3のJOBよりも早く処理される場合;ts3≧te1 ・・・(10)
第3のJOBが第1のJOBよりも早く処理される場合; ts1≧te3 ・・・(11)
ts3−te1+MI≧0 ・・・(12)
ts3−te1+M(1−I)≧0 ・・・(13)
Xmin≦X≦Xmax ・・・(15)
∃x:整数 for [ x|x ∈ X ] ・・・(16)
上記構築された線形及び整数制約式で成る数式モデル式のそれぞれに対して、原材料貯槽4の入槽を開始するレベルまたは時刻、及び入槽を終了するレベルまたは時刻を変数として含む線形または2次形式として表現された目的関数に基づき、LP(線形計画法)、MIP(混合整数計画法)、QP(2次計画法)等の数理計画法、またはタブサーチ、GA(遺伝的アルゴニズム)等と数理計画法との組合わせ方法により最適化問題として問題を解くことにより、最適な入槽順、入槽開始及び終了時刻、入槽量、リクレーマ稼動開始時刻、リクレーマ稼動終了時刻は勿論のこと、払出し山、原材料ヤード、使用リクレーマ、搬送ベルトコンベア系列、入槽原材料貯槽をも計算する。
目的関数を式で表すと、以下の(17)式を得る。
(8)最適結果の内、一番良い評価値を示す組合わせを抽出する(図2のステップS208)。
以上により数式モデル毎に最適解が得られるが、これら最適解の評価値を比較し、最も評価値の値が良い解を選ぶ。これにより、入槽順、入槽開始及び終了時刻、入槽量、リクレーマ稼動開始時刻、リクレーマ稼動終了時刻は勿論のこと、払出し山、原材料ヤード、使用リクレーマ、搬送ベルトコンベア系列、入槽原材料貯槽の搬送経路も同時に決定できる。
ここでは、全てのJOBによる入槽量の合計が最も多くなる程良いとした目的関数を用いているとする。
この場合、全てのJOBによる入槽量の合計値は、第1−1の割付けパターンでは200t、第1−2の割付けパターンでは190t、第2の割付けパターンでは240t、第3の割付けパターンでは250tである。よって、目標関数の値が最も大きい第3の割付けパターンが選択される。
図9(b)に示す様に、従来の手法を適用した場合では、在庫量が多い時には搬送設備が空いているにも関わらず、原材料貯槽4dに対する入槽が行われない。このため、リクレーマ2c(No3)に無駄な空き時間が発生する。
これに比べ、本実施形態の手法を適用した場合では、例え在庫量が多い時にも搬送設備が空いているならば、原材料貯槽4dに対する入槽が行われる。このため、全てのリクレーマ2が無駄なく効率的に使用される。
これに比べ、本実施形態の手法を適用した場合では、例え在庫量が多い時にも搬送設備が空いているならば、予め在庫量が多い状態まで入槽を実施するため、原材料貯槽4dに対する入槽が行われる。このため、原材料貯槽4dは常に満槽に近い状態にあり、例え設備のトラブルが発生しても、在庫切れの発生を防ぐことができる。
上述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、前記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(CPUあるいはMPU)に格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
31 原材料貯槽への入槽計画作成部
32 表示部
33 操業者評価部
34 プロコン
35 ビジコン
Claims (6)
- 原材料設備における原材料ヤードから複数の原材料貯槽へ、複数の搬送経路を経て複数の搬送設備で、原材料を搬送する際に、原材料貯槽の在庫がなくなることを未然に防ぐとともに、搬送設備の稼動率の向上を実現する、原材料貯槽への入槽計画を作成する入槽計画作成方法であって、
上記複数の原材料貯槽毎の槽在庫推移を計算し、計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽を抽出し、
上記抽出した原材料貯槽に入槽可能な搬送設備の全てを抽出し、
上記抽出した搬送設備から原材料貯槽に対する搬送経路として選択可能な組合わせを全て構築することに加えて、
在庫が多い原材料貯槽、すなわち、上記計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽以外の原材料貯槽をも入槽計画の対象として追加抽出するために、また、該在庫が多い原材料貯槽の追加抽出に伴う搬送経路の追加を少なくするために、上記構築された組合わせ毎に、抽出されなかった搬送設備により入槽可能で、かつ、上記計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切らない未抽出の原材料貯槽を追加抽出し、
上記抽出されなかった搬送設備から追加抽出された原材料貯槽に対する搬送経路を上記組合わせに追加構築し、
上記追加構築された搬送経路を含んだ組合わせの全てに対して、該組合わせ毎に、上記追加抽出された原材料貯槽も含めて抽出された原材料貯槽への入槽作業群の関係、制約を線形式及び整数制約式から成る数式モデルに定式化し、
あらかじめ設定した、原材料貯槽への入槽量合計が多いほど良い値を取る、線形または2次形式の目的関数の元で、上記追加構築された搬送経路を含んだ全ての組合わせ毎に定式化された数式モデル毎に最適化問題を解くことにより最適解を求め、
上記数式モデル毎に求められた最適解の内で一番評価の良いものを選択することで、原材料貯槽の在庫がなくなることを未然に防ぐとともに、搬送設備の稼動率の向上を実現するために最適な搬送設備、搬送経路、搬送開始時刻、搬送終了時刻、入槽開始時刻、入槽終了時刻、及び入槽量を決定することを特徴とする原材料貯槽への入槽計画作成方法。 - 上記最適化の計算を混合整数計画法または2次計画法で行なうことを特徴とする請求項1に記載の原材料貯槽への入槽計画作成方法。
- 上記最適化の計算をタブサーチ又はヒューリスティックな手法で行なうことを特徴とする請求項1に記載の原材料貯槽への入槽計画作成方法。
- 原材料設備における原材料ヤードから複数の原材料貯槽へ、複数の搬送経路を経て複数の搬送設備で、原材料を搬送する際に、原材料貯槽の在庫がなくなることを未然に防ぐとともに、搬送設備の稼動率の向上を実現する、原材料貯槽への入槽計画を作成する入槽計画作成装置であって、
上記原材料貯槽毎の槽在庫推移を計算し、計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽を抽出する入槽対象原材料貯槽抽出手段と、
上記抽出した原材料貯槽に入槽可能な搬送設備の全てを抽出する搬送設備抽出手段と、
上記抽出した搬送設備から原材料貯槽に対する搬送経路として選択可能な組合わせを全て構築する搬送経路組合わせ構築手段と、
在庫が多い原材料貯槽、すなわち、上記計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽以外の原材料貯槽をも入槽計画の対象として追加抽出するために、また、該在庫が多い原材料貯槽の追加抽出に伴う搬送経路の追加を少なくするために、上記構築された組合わせ毎に、抽出されなかった搬送設備により入槽可能で、かつ、上記計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切らない未抽出の原材料貯槽を追加抽出する追加入槽対象原材料貯槽抽出手段と、
上記抽出されなかった搬送設備から追加抽出された原材料貯槽に対する搬送経路を上記組合わせに追加構築する搬送経路追加構築手段と、
上記追加構築された搬送経路を含んだ組合わせの全てに対して、該組合わせ毎に、上記追加抽出された原材料貯槽も含めて抽出された原材料貯槽への入槽作業群の関係、制約を線形式及び整数制約式で成る数式モデルに定式化する数式モデル構築手段と、
上記数式モデル構築手段により定式化された数式モデルの各々を評価するための、原材料貯槽への入槽量合計が多いほど良い値を取る、線形または2次形式目的関数を設定する目的関数設定手段と、
上記数式モデル構築手段と上記目的関数設定手段とにより設定された、上記追加構築された搬送経路を含んだ全ての組合わせ毎に定式化された数式モデルと目的関数とを最適化問題として解くことにより、最適解を求める最適解計算手段と、
上記数式モデル毎に求められた最適解の内で一番評価の良いものを選択する最良解抽出手段とを備え、
原材料貯槽の在庫がなくなることを未然に防ぐとともに、搬送設備の稼動率の向上を実現するために最適な搬送設備、搬送経路、搬送開始時刻、搬送終了時刻、入槽開始時刻、入槽終了時刻、及び入槽量を決定することを特徴とする原材料貯槽への入槽計画作成装置。 - 上記最適解計算手段における最適化の計算を混合整数計画法または2次計画法で行なうことを特徴とする請求項4に記載の原材料貯槽への入槽計画作成装置。
- 上記最適解計算手段における最適化の計算をタブサーチ又はヒューリスティックな手法で行なうことを特徴とする請求項4に記載の原材料貯槽への入槽計画作成装置。
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JP2005320106A (ja) | 2005-11-17 |
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