JP5000547B2

JP5000547B2 - 出鋼枠配置計画立案装置、方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

Info

Publication number: JP5000547B2
Application number: JP2008043303A
Authority: JP
Inventors: 純一森; 邦春伊藤; 泰水谷; 健司鳥飼
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-04-27
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2028-02-25
Also published as: JP2008293475A

Description

本発明は、製鋼プロセスにおいて、出鋼納期を満足し、製品在庫を抑制して、精整工程の制約を満足するとともに、生産効率を向上することの可能な出鋼枠配置計画立案装置、方法、プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

鉄鋼製造業では、製品の規格やサイズ等が極めて多岐に渡る上、顧客側の製品使用予定に合わせた納期遵守と納期短縮の要求が強くなっている。一方、製造業においては、大量生産による生産性向上の観点から製鋼設備における製品の科学的成分が同一の注文を複数まとめてロット単位で生産することが求められており、鉄鋼製造業においても、製鋼設備は基本的に同一成分の鋼の大量生産を目指した設備である。しかしながら、製造工程は製鋼、圧延、精整、出荷等の複数の製造設備からなり、製鋼工程でのロットの生産性の追及が他の製造設備の生産性を低下させたり、製鋼設備でのロットまとめが下流工程での製造負荷集中につながり仕掛増や製造工期増を引き起こしたりすること等から、製造工程間でのトレードオフを考慮した出鋼ロットを作成することが求められる。また、ロットを作るための先作りは余分な製品在庫や、それに応じた工期増を引き起こす。すなわち、各製造工程の負荷の均等化と納期管理を達成しつつ、製鋼設備においてなるべく同一成分の鋼をまとめて鋳造できる出鋼枠配置計画を作成する必要がある。

これに対し、特許文献１には、生産計上管理日を基準として各工程間の標準工期によって仮出鋼希望日を逆算し、仮出鋼希望日の早い順に鋼種別にキャスト因子を作成した後、決められた優先順位に従って生産工程に投入することで各生産ラインの稼働率の均等化や納期管理を達成する方法が開示されている。

また、特許文献２には、仮出鋼予定日の目標との較差の関数、物流バランスとの目標との較差の関数、鋳込み工程における負荷バランスの関数の一つ又はこれらの組み合わせを含む目的関数を最適化しながら鋳造枠に注文を充当していく方法が開示されている。

さらに、特許文献３には、下工程における製造負荷の平準化達成のために、製造工程を基準として分類された各品種は下工程の能力枠に充当した上で鋳造要望日が付与され、鋳造要望日別品種別に充当量と鋳造要望量との較差が最小となるように２次計画法により粗製造ロットに割り振る方法が開示されている。

特開平０５−３５７４８号公報特開２０００−１７６６３４号公報特開２００５−２５９１２２号公報

特許文献１に記載の発明は、仮出鋼希望日の早い順に鋼種別にキャスト因子を作成した後、決められた優先順位に従って生産工程に投入されるというものであり、ロット集約、工程負荷平準化及び納期の最適化が保証されていないという問題があった。

また、特許文献２に記載の発明は、出鋼計画結果が格納された出鋼枠に注文の充当を行うというものであるが、出鋼枠は工程員が他品種との分配調整を行った結果決定されており、出鋼枠の作成方法については特許文献２には何ら開示されていない。

さらに、特許文献３に記載の発明は、複数鋼種の出鋼枠である粗製造ロットに対して複数品種を充当するというものであり、粗製造ロットの求め方については特許文献３には何ら開示されていない。また、特許文献３に記載の発明では、キャスト編成は全立案対象期間に対して行われているわけでなく、出鋼要望日が近い注文毎にキャスト編成を行っており、全立案対象期間に対して最適なキャスト編成になっていない。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、ロット集約、工程負荷平準化及び納期の最適化が保証され、全立案対象期間に対して最適なキャスト編成となるよう、粗製造ロットを求め、出鋼枠を作成して、投入された未出鋼注文に対して、製造ロット拡大、納期遵守、及び製造工程平準化という、互いに相反する要求を同時に満たすよう出鋼枠配置計画を立案できるようにすることを目的とする。

本発明の出鋼枠配置計画立案装置は、製鋼プロセスにおいて、製造仕様が類似した鋼材の品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日とがそれぞれ一致する注文を同一の注文群として重量で集約した注文マトリクスに対して、精整工程の負荷を平準化するとともに、出鋼要望日に遅れて出鋼する注文の重量である遅れ出鋼量と出鋼要望日に先行して出鋼する注文の重量である先行出鋼量とを最小にし、出鋼ロットを拡大するように、鋼種別の出鋼量である出鋼枠の配置と、製造品種別の出鋼量である製造品種別充当枠とを決定する出鋼枠配置計画立案装置であって、製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力手段と、複数の注文についての、重量と製造品種と出鋼要望日とを少なくとも含む注文情報を注文データベースに格納する注文データベース格納手段と、それぞれの製造品種についての工程処理発生確率である製造品種モデルを格納する製造品種モデル格納手段と、注文データベースの情報を基に、前記注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成手段と、工程能力上限値と、前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値に対する重みと、前記工程処理発生確率と出鋼量とから計算される工程負荷と前記工程能力との差の絶対値で表される工程負荷平準度に対する重みと、前記出鋼ロット拡大に関する評価値に対する重みと、を少なくとも設定する立案方針設定手段と、少なくとも前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値と、前記工程負荷平準度と、前記出鋼ロット拡大に関する評価値と、の重み付き線形和で表される評価関数を、出鋼量が出鋼能力上限値以下になるという制約の満たす範囲内で最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠を算出する最適化計算手段と、前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示手段と、前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登録手段と、を備えることを特徴とする。
本発明の出鋼枠配置計画立案方法は、製鋼プロセスにおいて、製造仕様が類似した鋼材の品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日とがそれぞれ一致する注文を同一の注文群として重量で集約した注文マトリクスに対して、精整工程の負荷を平準化するとともに、出鋼要望日に遅れて出鋼する注文の重量である遅れ出鋼量と出鋼要望日に先行して出鋼する注文の重量である先行出鋼量とを最小にし、出鋼ロットを拡大するように、鋼種別の出鋼量である出鋼枠の配置と、製造品種別の出鋼量である製造品種別充当枠とを決定する出鋼枠配置計画立案方法であって、製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力ステップと、複数の注文についての、重量と製造品種と出鋼要望日とを少なくとも含む注文情報を注文データベースに格納する注文データベース格納ステップと、それぞれの製造品種についての工程処理発生確率である製造品種モデルを格納する製造品種モデル格納ステップと、注文データベースの情報を基に、前記注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成ステップと、工程能力上限値と、前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値に対する重みと、前記工程処理発生確率と出鋼量とから計算される工程負荷と前記工程能力との差の絶対値で表される工程負荷平準度に対する重みと、前記出鋼ロット拡大に関する評価値に対する重みと、を少なくとも設定する立案方針設定ステップと、少なくとも前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値と、前記工程負荷平準度と、前記出鋼ロット拡大に関する評価値と、の重み付き線形和で表される評価関数を、出鋼量が出鋼能力上限値以下になるという制約の満たす範囲内で最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠を算出する最適化計算ステップと、前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示ステップと、前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登録ステップと、を有することを特徴とする。
本発明のプログラムは、製鋼プロセスにおいて、製造仕様が類似した鋼材の品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日とがそれぞれ一致する注文を同一の注文群として重量で集約した注文マトリクスに対して、精整工程の負荷を平準化するとともに、出鋼要望日に遅れて出鋼する注文の重量である遅れ出鋼量と出鋼要望日に先行して出鋼する注文の重量である先行出鋼量とを最小にし、出鋼ロットを拡大するように、鋼種別の出鋼量である出鋼枠の配置と、製造品種別の出鋼量である製造品種別充当枠とを決定する出鋼枠配置計画立案のためのプログラムであって、製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力処理と、複数の注文についての、重量と製造品種と出鋼要望日とを少なくとも含む注文情報を注文データベースに格納する注文データベース格納処理と、それぞれの製造品種についての工程処理発生確率である製造品種モデルを格納する製造品種モデル格納処理と、注文データベースの情報を基に、前記注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成処理と、工程能力上限値と、前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値に対する重みと、前記工程処理発生確率と出鋼量とから計算される工程負荷と前記工程能力との差の絶対値で表される工程負荷平準度に対する重みと、前記出鋼ロット拡大に関する評価値に対する重みと、を少なくとも設定する立案方針設定処理と、少なくとも前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値と、前記工程負荷平準度と、前記出鋼ロット拡大に関する評価値と、の重み付き線形和で表される評価関数を、出鋼量が出鋼能力上限値以下になるという制約の満たす範囲内で最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠を算出する最適化計算処理と、前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示処理と、前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登録処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、前記記載のプログラムを記録したことを特徴とする。

本発明によれば、製造工程が類似した品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日が同じ注文を同一の注文群とすることで注文データを低次元化した。さらに、製造上の評価指標、及び制約条件を考慮して日別に出鋼枠配置計画を立案するようにした。これらの方策により、納期を遵守するとともに、精整工程の制約を満足するとともに、在庫最小及びロット拡大を達成し中間工程の仕掛りを低減させることができ、生産効率を向上することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
まず、鉄鋼業における代表的な製品である厚鋼板（厚板）の製造プロセスの概略構成の一例を図７を用いて説明する。図７において矢印は仕掛かり品の流れを示す。

転炉３０１では高温溶融状態の鉄鋼中間製品（溶鋼）の化学的成分である出鋼成分を例えば約３００ｔｏｎ単位で調整し、溶鋼鍋に出鋼する。この転炉３０１での出鋼単位をチャージと呼ぶ。

連続鋳造設備３０２では転炉３０１で製造された溶鋼を複数チャージ分連続して鋳造し、その後、規定の長さに切断することで、例えば約２０ｔｏｎ単位のスラブと呼ばれる板状の中間製品を製造する。この連続鋳造設備３０２での一連の製造単位をキャストと呼ぶ。製造仕様にもよるが概ね８〜１２チャージを１キャストとして製造する。

圧延設備３０３ではスラブを加熱後、所定の厚みや幅まで成形する。

精整（切断）設備３０４では注文仕様のサイズに切断を、精整（矯正）設備３０５では形状等の品質を確保するための矯正を、精整（手入）設備３０６では品質確保のための手入れを行い、すべての処理を終えた製品は倉庫３０７に配置される。なお、注文仕様のサイズに切断された製品をプレートと呼ぶ。

厚板製造プロセスの各製造設備での代表的な最小製造ロットの大きさ（単位）の例を表１に示す。当例においては、転炉３０１では最終製品（倉庫での最小製造ロット）の大きさ３ｔｏｎの約１００倍の大きさを、連続鋳造設備３０２では最終製品の約８００倍の大きさを最小製造ロット単位として製造することが生産性や歩留の観点で必要である。しかし、転炉や連続鋳造機の生産性や歩留を優先し、納期が先の注文までを先作りし製造ロットを大きくすると、製品在庫が増えてしまうという問題がある。また、精整設備３０４〜３０６の製造負荷を考慮せずに転炉や連続鋳造機の製造ロットを大きくすると、製造負荷集中による仕掛増、製造工期増へ繋がることとなる。すなわち、各製造装置における製造
負荷を平準化することも重要である。このように、製造ロットの拡大、製造負荷の平準化、及び納期遵守という、相反する課題を両立するように製造着手タイミングを決定した連続鋳造機の生産計画を立案することが重要である。

本発明の狙いは、投入された未出鋼注文に対して、製造ロット拡大、納期遵守、及び製造工程平準化という、互いに相反する要求を同時に満たすことであり、また、これらの相反する要求を同時に満たすことは本発明の課題でもある。この課題を解決するために、本発明では、製造仕様が類似した鋼材の品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日とがそれぞれ一致する注文を同一の注文群とすることで注文データを簡素化・低次元化して取り扱い、製造ロット拡大、納期遵守、及び製造工程平準化といった要件を満たす出鋼枠配置計画を立案する。

本実施形態の出鋼枠配置最適化装置の概略構成を図１に示す。この出鋼枠配置最適化装置は、注文データベース格納手段１０１、製造品種モデル格納手段１０４、注文マトリクス作成手段１０２、立案方針設定手段１０５、最適化計算手段１０６、出鋼計画立案結果表示手段１０７、及び出鋼計画立案結果登録手段１０８を備えている。これらの機能を以下で詳細に説明する。

図２に出鋼枠配置最適化方法のフローチャートを示す。まず、注文マトリクス作成手段１０２において、複数の製造品種の注文情報が格納された注文データベース格納手段１０１から製造品種の注文情報を読み込み（ステップＳ２０１）、製造品種と出鋼要望日が同じ注文を同一の注文群として集約し、注文マトリクス１０３を作成する（ステップＳ２０２）。

立案方針設定手段１０５において、立案方針に関する情報から出鋼枠配置を決定する計算を行う上での各種条件である立案方針パラメタを設定する（ステップＳ２０４）。前記立案方針パラメタとしてより詳しくは、例えば工程能力の上限値、最適化計算時間、最適化計算収束条件、及び各評価指標の優先度等がある。最適化計算手段１０７において、製造品種別に工程処理発生確率を格納する製造品種モデル格納手段から読み込んだ（ステップＳ２０３）製造品種モデル１０４と、注文マトリクス作成手段１０２から読み込んだ（ステップＳ２０３）注文マトリクス１０３、及び立案方針設定手段１０５から読み込んだ立案方針パラメタを用いて、納期遅れ、製品在庫、出鋼ロット拡大に関する評価関数と、各工程における制約を数式で表わした制約式を作成し（ステップＳ２０５）、多目的混合整数計画法により評価関数を最小又は最大にして最適化計算を行い（ステップＳ２０６）、前記出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠を算出する。得られた解を基に、出鋼枠配置計画及び製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を出鋼計画立案結果表示手段により表示する（ステップＳ２０７）。

立案者は出鋼計画立案結果をチェックし（ステップＳ２０８）、出鋼計画立案結果が好ましければ出鋼計画立案結果登録手段１０８にて出鋼計画立案結果を登録して（ステップＳ２０９）終了し、出鋼計画立案結果が好ましくなければ立案方針設定手段１０５において立案方針の再設定を行い、処理ステップＳ２０４〜Ｓ２０８を繰り返す。

（実施例）
以下、本発明の実施例を説明する。表１は製造品種モデルと注文マトリクス１０３を示した表である。製造品種モデルの品種区分として、出鋼成分が３種類、通過工程パターンが４種類、合計１２通りの出鋼成分と通過工程パターンの組み合わせを考える。出鋼成分と通過工程パターンの組み合わせごとに精整工程の発生率が異なる。例えば、出鋼成分Ａ、通過工程パターン１００（以下Ａ＿１００）の製造品種はガス工程の発生確率が０．３、矯正工程の発生確率が０．１、手入工程の発生確率が０．１であることを示している。注文マトリクスは、納期を基準にして精整工程から下工程を遡って、どの日にどの製造品種をどれだけ量出鋼して欲しいと要望されている出鋼要望量を、製造品種（行）及び出鋼期限日（列）の升目に配列して表記したものである。

立案方針設定手段１０６では工程能力上限値（工程負荷上限値）、最適化計算時間、最適化計算収束条件、及び各評価指標の優先度を設定する。表２は立案方針パラメタの一つである工程能力上限値を示した表である。

出鋼量には限界があり、第ｋ日の日別出鋼量Ｓ[ｋ]は式（１）で示される制約を受ける。ここで、Ｓ＿ｍａｘは１日の出鋼能力上限値を表わす。

第ｋ日、出鋼成分ｉの出鋼量Ｃ[ｉ][ｋ]と第ｋ日、出鋼成分ｉ、工程パターンｊ（＝１、２・・・Ｊ[ｉ]）の製造品種別充当枠ｘ[ｉ][ｊ][ｋ]、及び第ｋ日、出鋼成分ｉの請求余材β[ｉ][ｋ]の和として式（２）の関係で表わされる。ここで、Ｊ[ｉ]は成分ｉの工程パターンの種類の数である。

注文マトリクスの出鋼要望日の通りに出鋼する必要はなく、実際の出鋼は出鋼要望日に間に合うようにすればよい。ある日の出鋼量には異なる出鋼要望日のものが含まれている。第ｋ日、出鋼成分ｉ、工程パターンｊの製造品種別充当枠ｘ[ｉ][ｊ][ｋ]は、第ｋ日、出鋼成分ｉ、工程パターンｊ、出鋼要望日ｔの製造品種別出鋼要望日別充当枠ｘ_t[ｉ][ｊ][ｔ][ｋ]の立案期間（Ｋ日間）内の累積値として式（３）で表わされる。

全体としての注文量と生産量は釣り合っているので、立案期間（Ｋ日間）内において、出鋼成分ｉ、工程パターンｊ、出鋼要望日tの注文マトリクスｘ_r[ｉ][ｊ][ｔ]と第ｋ日、出鋼成分ｉ、工程パターンｊの製造品種別充当枠ｘ[ｉ][ｊ][ｋ]との関係は式（４）で表わされる。

工程負荷は工程の発生率に左右されるので、第ｋ日、工程番号ｌの工程負荷ｙ[ｌ][ｋ]は、第ｋ日、出鋼成分ｉ、工程パターンｊの製造品種別充当枠ｘ[ｉ][ｊ][ｋ]と、出鋼成分ｉ、工程パターンｊ、工程番号ｌの工程発生率である製造品種モデルｒ[ｉ][ｊ][ｌ]により式（５）により関係付けられる。ここで、Ｉは出鋼成分の種類の数である。本実施例においては、ｌ＝１はガス処理、ｌ＝２は矯正処理、ｌ＝３は手入処理を表わす。

ロットサイズＬＯＴ＿ＳＩＺＥは出鋼量とロット数で決まり、第ｋ日、出鋼成分ｉの出鋼量Ｃ[ｉ][ｋ]と、第ｋ日、出鋼成分ｉのロット数δ_L[ｉ][ｋ]を用いて式（６）により関係付けられる。本実施例では、ロットサイズは２００ｔｏｎとした。

第ｋ日、出鋼成分ｉの出鋼があるか否かを式（７）表わす。第ｋ日に出鋼成分ｉの出鋼があればδ_c[ｉ][ｋ]は１をとり、そうでなければ０をとるとする。

ただし、Ｃ[ｉ][ｋ]の最大値をＭとする。すなわち、式（７）は、下式を定式化したものである。

鋼種毎に設定される出鋼日の最小の間隔日数ｓｐａｎ[ｉ]を用いて、鋼種毎の出鋼計画日に関する制約は式（１４）のように表される。

工程ｌ毎に設定された日数ａｃｈｉｅｖｅ＿ｄａｙ[ｌ]以降の精整工程の仕掛をある一定以上確保する。初期仕掛ｓｔｏｃｋ＿０、第ｋ日、工程ｌの仕掛ｓｔｏｃｋ[ｌ][ｋ]の関係を式（１５）に表す。

安全仕掛を確保する制約式はｓａｆｅｔｙ＿ｓｔｏｃｋ[ｌ]を用いて式（１６）のように表される。

鋼種毎に設定される１キャスト単位の出鋼杯数Ｈ[ｉ]、キャスト数ｈ[ｉ][ｋ]を用いて、キャストの整数倍で出鋼する制約は式（１７）のように表される。

式（１８）は立案者により設定された日別鋼種別出鋼計画量ｗａｋｕ[ｉ][ｋ]に関する制約である。

次に、評価関数（８）〜（１１）を定義する。式（８）は、先行出鋼量、遅れ出鋼量の最小化を志向する評価指標である。

ただし、ｒｅｆ[ｉ][ｊ][ｋ]は、第ｋ日までの出鋼成分ｉ、工程パターンｊの製造品種の出鋼充当量の累積値Σｘ_t[ｉ][ｊ][ｔ][ｑ]（ｑ＝１〜ｋ）に対する目標値であり、以下のように表わされる。

式（９）は第ｋ日の総出鋼量Ｓ[ｋ]と第ｋ日の出鋼能力目標値Ｓ_r[ｋ]との差の最小化を志向する評価関数である。

式（１０）は工程負荷の平準化を志向した評価関数であり、３日間の工程負荷の移動平均と工程能力上限値との差の最小化を志向する評価関数である。

式（１１）は請求余材の最小化を志向した評価関数である。

式（１２）は鋳造時の異鋼種継目の数の最小化を志向した評価関数である。

また、遅れ出鋼量最小、先行出鋼量最小においては、出鋼要望日前後数日間の遅れと先行は許容及び、過度の先行出鋼、遅れ出鋼を抑制するために、図３のような重み関数を式（８）の評価関数に付与する。本実施例ではa＝２、ｂ＝５、ｃ＝１００とする。この重み関数をＷ(ｋ，ｔ)と表わす。Ｗ(ｋ，ｔ)を式（８）に追加し、式（８）〜（１２）の重み付き線形和を取ると各指標のバランスを取った総合評価指標（１３）を得る。

ここで、Ｗ₁、Ｗ₂、Ｗ₃、Ｗ₄、Ｗ₅はそれぞれ、出鋼要望日遵守度、出鋼目標量達成度、工程負荷平準度、請求余材最小度及びロットまとめ達成度に対する相対的な評価重みである。すなわち、立案方針設定手段１０５における各評価指標の優先度の設定とは評価重みＷ₁〜Ｗ₅を設定することである。

以上をまとめると、最適化計算手段１０６は、注文マトリクス１０３、製造品種モデル１０４及び立案方針設定手段１０５によって設定される工程能力の上限値と各評価指標の評価重みＷ₁〜Ｗ₅を用いて、制約式（１）〜（７）と評価関数（８）〜（１２）を作成し、立案方針設定手段１０５によって設定される最適化計算時間と最適化計算収束条件に従って混合整数計画法により最適化計算を行い、製造品種別充当枠ｘ[ｉ][ｊ][ｋ]、及び出鋼成分別出鋼枠Ｃ[ｉ][ｋ]を算出する。なお、混合整数計画法による最適化計算は市販の数理計画法のソルバー等を適宜用いればよい。

本実施例の出鋼成分別出鋼枠を表３に示す。ここで計画立案期間は２週間とした。表３より、どの出鋼枠もロットサイズ２００ｔｏｎの整数倍であり、また同一出鋼成分の鋼種をまとめて出鋼枠に配置していることがわかる。

また、製造品種別充当枠を表４に、日別の請求余材を表５に示す。表３、表４、表５より、前記制約式（２）を満たしていることがわかる。

図４に、実施例における工程負荷を日別に示す。また、図５に、実施例における注文マトリクスと製造品種別充当枠の累積値を示す。出鋼要望日から大きく外れた先行出鋼、遅れ出鋼が存在しないことが分かる。

一方、本発明の機能を用いずに出鋼要望日の順に出鋼枠配置した際の日別の請求余材を表６に示す。また、そのときの日別の工程負荷を図６に示す。表５と表６とを対比すれば、明らかに本発明による表５の方が請求余材が少ないことが分かる。また、図４と図６とを対比すれば、本発明を用いない図６は工程負荷が工程能力の上限値を超過している日が多く、また工程負荷も平準化されていなことがわかるが、本発明を用いた図４は工程負荷が概ね工程能力の上限値以下で抑えられていることがわかる。

以上のように本実施例においては、納期を遵守するとともに、精整工程の制約を満足するとともに、在庫最小及びロット拡大を達成し中間工程の仕掛りを低減させることにより、生産効率を向上することができる。

また、本発明の目的は前述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（ＣＰＵ若しくはＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、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、ＣＤ−Ｒ、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、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明の出鋼枠配置最適化装置の実施の形態の概略構成を表わす図である。本発明の出鋼枠配置最適化装置の実施の形態における出鋼計画立案方法の概略を示したフローチャートである。最適化計算部において納期遵守の評価関数に付与する重み関数の一例を説明するための図である。本実施例の工程負荷を表わす図である。本実施例の製造品種別充当枠の推移を表わす図である。本実施例において本発明を用いないときの工程負荷を表わす図である。鉄鋼業における厚板製造工程の一例の概略図である。

符号の説明

１０１注文データベース格納手段
１０２注文マトリクス作成手段
１０３注文マトリクス
１０４製造品種モデル格納手段
１０５立案方針設定手段
１０６最適化計算手段
１０７出鋼計画立案結果表示手段
１０８出鋼計画立案結果登録手段

Claims

製鋼プロセスにおいて、製造仕様が類似した鋼材の品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日とがそれぞれ一致する注文を同一の注文群として重量で集約した注文マトリクスに対して、精整工程の負荷を平準化するとともに、出鋼要望日に遅れて出鋼する注文の重量である遅れ出鋼量と出鋼要望日に先行して出鋼する注文の重量である先行出鋼量とを最小にし、出鋼ロットを拡大するように、鋼種別の出鋼量である出鋼枠の配置と、製造品種別の出鋼量である製造品種別充当枠とを決定する出鋼枠配置計画立案装置であって、
製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力手段と、
複数の注文についての、重量と製造品種と出鋼要望日とを少なくとも含む注文情報を注文データベースに格納する注文データベース格納手段と、
それぞれの製造品種についての工程処理発生確率である製造品種モデルを格納する製造品種モデル格納手段と、
注文データベースの情報を基に、前記注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成手段と、
工程能力上限値と、前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値に対する重みと、前記工程処理発生確率と出鋼量とから計算される工程負荷と前記工程能力との差の絶対値で表される工程負荷平準度に対する重みと、前記出鋼ロット拡大に関する評価値に対する重みと、を少なくとも設定する立案方針設定手段と、
少なくとも前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値と、前記工程負荷平準度と、前記出鋼ロット拡大に関する評価値と、の重み付き線形和で表される評価関数を、出鋼量が出鋼能力上限値以下になるという制約の満たす範囲内で最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠を算出する最適化計算手段と、
前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示手段と、
前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登録手段と、を備えることを特徴とする出鋼枠配置計画立案装置。
前記工程負荷は、或る間の移動平均であることを特徴とする請求項１に記載の出鋼枠配置計画立案装置。
前記出鋼ロット拡大に関する評価値が鋳造時の異鋼種継目の数の最小化を志向した評価値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の出鋼枠配置計画立案装置。
前記最適化計算手段において、出鋼の、出鋼要望日前後数日間の遅れと先行は許容するが過度の先行と過度の遅れを抑制するための重み関数を入力された情報から設定し、該重み関数が前記納期遅れ及び製品在庫に関する評価関数に加味されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案装置。
前記最適化計算手段において、多目的混合整数計画法を用いて前記評価関数を最小又は最大にすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案装置。
前記最適化計算手段において、鋼種毎に出鋼計画日の最小の間隔日数を制約に持つことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案装置。
前記最適化計算手段において、任意の時期において精整工程に一定以上の仕掛を確保する制約に持つことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案装置。
前記最適化計算手段において、任意の鋼種において日別の出鋼杯数がキャストの整数倍となる制約に持つことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案装置。
前記最適化計算手段において、日別鋼種別に出鋼計画量を指定することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案装置。
製鋼プロセスにおいて、製造仕様が類似した鋼材の品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日とがそれぞれ一致する注文を同一の注文群として重量で集約した注文マトリクスに対して、精整工程の負荷を平準化するとともに、出鋼要望日に遅れて出鋼する注文の重量である遅れ出鋼量と出鋼要望日に先行して出鋼する注文の重量である先行出鋼量とを最小にし、出鋼ロットを拡大するように、鋼種別の出鋼量である出鋼枠の配置と、製造品種別の出鋼量である製造品種別充当枠とを決定する出鋼枠配置計画立案方法であって、
製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力ステップと、
複数の注文についての、重量と製造品種と出鋼要望日とを少なくとも含む注文情報を注文データベースに格納する注文データベース格納ステップと、
それぞれの製造品種についての工程処理発生確率である製造品種モデルを格納する製造品種モデル格納ステップと、
注文データベースの情報を基に、前記注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成ステップと、
工程能力上限値と、前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値に対する重みと、前記工程処理発生確率と出鋼量とから計算される工程負荷と前記工程能力との差の絶対値で表される工程負荷平準度に対する重みと、前記出鋼ロット拡大に関する評価値に対する重みと、を少なくとも設定する立案方針設定ステップと、
少なくとも前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値と、前記工程負荷平準度と、前記出鋼ロット拡大に関する評価値と、の重み付き線形和で表される評価関数を、出鋼量が出鋼能力上限値以下になるという制約の満たす範囲内で最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠を算出する最適化計算ステップと、
前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示ステップと、
前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登録ステップと、を有することを特徴とする出鋼枠配置計画立案方法。
前記工程負荷は、或る間の移動平均であることを特徴とする請求項１０に記載の出鋼枠配置計画立案方法。
前記出鋼ロット拡大に関する評価値が鋳造時の異鋼種継目の数の最小化を志向した評価値であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の出鋼枠配置計画立案方法。
前記最適化計算ステップにおいて、出鋼の、出鋼要望日前後数日間の遅れと先行は許容するが過度の先行と過度の遅れを抑制するための重み関数を入力された情報から設定し、該重み関数が前記納期遅れ及び製品在庫に関する評価関数に加味されたことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案方法。
前記最適化計算ステップにおいて、多目的混合整数計画法を用いて前記評価関数を最小又は最大にすることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案方法。
前記最適化計算ステップにおいて、鋼種毎に出鋼計画日の最小の間隔日数を制約に持つことを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案方法。
前記最適化計算ステップにおいて、任意の時期において精整工程に一定以上の仕掛を確保する制約に持つことを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案方法。
前記最適化計算ステップにおいて、任意の鋼種において日別の出鋼杯数がキャストの整数倍となる制約に持つことを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案方法。
前記最適化計算ステップにおいて、日別鋼種別に出鋼計画量を指定することを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の出鋼枠配置計画立案方法。
製鋼プロセスにおいて、製造仕様が類似した鋼材の品種を一つの製造品種として集約し、製造品種と出鋼要望日とがそれぞれ一致する注文を同一の注文群として重量で集約した注文マトリクスに対して、精整工程の負荷を平準化するとともに、出鋼要望日に遅れて出鋼する注文の重量である遅れ出鋼量と出鋼要望日に先行して出鋼する注文の重量である先行出鋼量とを最小にし、出鋼ロットを拡大するように、鋼種別の出鋼量である出鋼枠の配置と、製造品種別の出鋼量である製造品種別充当枠とを決定する出鋼枠配置計画立案のためのプログラムであって、
製造品種の注文情報、製造品種別の工程処理発生確率、及び立案方針に関する情報を取り込む入力処理と、
複数の注文についての、重量と製造品種と出鋼要望日とを少なくとも含む注文情報を注文データベースに格納する注文データベース格納処理と、
それぞれの製造品種についての工程処理発生確率である製造品種モデルを格納する製造品種モデル格納処理と、
注文データベースの情報を基に、前記注文マトリクスを作成する注文マトリクス作成処理と、
工程能力上限値と、前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値に対する重みと、前記工程処理発生確率と出鋼量とから計算される工程負荷と前記工程能力との差の絶対値で表される工程負荷平準度に対する重みと、前記出鋼ロット拡大に関する評価値に対する重みと、を少なくとも設定する立案方針設定処理と、
少なくとも前記遅れ出鋼量と前記先行出鋼量との加算値と、前記工程負荷平準度と、前記出鋼ロット拡大に関する評価値と、の重み付き線形和で表される評価関数を、出鋼量が出鋼能力上限値以下になるという制約の満たす範囲内で最小又は最大にして、前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠を算出する最適化計算処理と、
前記出鋼枠配置計画及び前記製造品種別充当枠からなる出鋼計画立案結果を表示する出鋼計画立案結果表示処理と、
前記出鋼計画立案結果を登録する出鋼計画立案結果登録処理と、をコンピュータに実行させるためのプログラム。
前記請求項１９に記載のプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。