JP5280075B2 - 製鋼プロセスの操業計画作成方法及び操業計画作成装置、並びに、鋼材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、転炉、二次精錬設備、及び、連続鋳造機を経て鋼材の生産を行う製鋼プロセスの操業計画作成方法、並びに、当該操業計画を作成可能な製鋼プロセスの操業計画作成装置に関する。さらに、本発明は、作成された操業計画を用いて鋼材を製造する鋼材の製造方法に関する。

製鋼プロセスでは、生産性や生産コストを考慮して、連続鋳造機への溶鋼の供給を可能にする転炉から二次精錬設備における操業計画を決定しなければならない。しかし、転炉や二次精錬設備において設備干渉が発生すると、連続鋳造機への溶鋼の到着が遅れることにより連々切れが発生し生産量が低下するため、設備干渉が発生しないような鋳込順序や鋳込開始時刻の決定（操業計画の作成）を行う必要がある。また、生産コストを考慮すると、溶鋼温度の低下を防ぐために転炉から連続鋳造機に至るまでの経過時間（滞留時間）をできるだけ短くする必要がある。

このような、製鋼プロセスにおける操業計画の作成に関連する技術として、例えば特許文献１には、複数の工程の中で共有する設備における製品の処理順序を、製品の処理能力を評価するための評価関数に基づいて仮の処理順序から試行錯誤アルゴリズムによって改善させる、生産スケジュール作成装置が開示されている。また、特許文献２には、連々鋳セットのグループから、転炉の重なり具合を考慮して次の製造順序となる連々鋳セットを抽出し、それに対して製造スケジュールを作成する方法で複数の生産計画の候補を作成する、生産計画作成方法が開示されている。

特開平７−２３４８９７号公報 特開２０００−３１７７７７号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術では、ネック工程（生産性の最も低い工程。以下同じ。）以外の設備について、処理順序に関する制約や設備干渉が生じる場合、ネック工程についての処理順序を変更すると実行不可能な処理順序となる可能性があり、目的関数を改善させることは難しいという問題があった。

また、特許文献２に開示されている技術では、製造順序決定の際に、制約条件を満たす連々鋳セットのグループから転炉の重なり具合の小さい製造ロットの連々鋳セットを抽出して製造順序を決定しているが、かかる方法で決定すると、転炉の重なりが小さくなりやすいような転連鋳セットが優先的に選択され、全体として最適なスケジュールを得ることができないという問題があった。また、特許文献２に開示されている技術では、製造ロット数が多い場合、その組合せ数が膨大になるため効率的に良好なスケジュールを探索する必要があるが、この決定方法は事前に作成した製造スケジュールを参照していないため、同様の製造スケジュールを探索する可能性があり、効率的に最適解を探索できないという問題もあった。

そこで、本発明は、製鋼プロセスの最適な操業計画を作成することが可能な、製鋼プロセスの操業計画作成方法、及び、製鋼プロセスの操業計画作成装置を提供することを課題とする。さらに、本発明は、作成された製鋼プロセスの操業計画を用いて鋼材を製造する鋼材の製造方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意検討の結果、製鋼工場において、生産性や生産コストを考慮して転炉から連続鋳造機までの操業計画を決定する問題に対して、登録された鋳込計画をもとにキャスト単位で連続鋳造機における鋳込順序を変更することにより、間接的に競合する設備における処理順序を変更して、他の連続鋳造機における生産性や生産コストまでも改善し得ることを知見した。また、効率的に連続鋳造機における鋳込順序を作成するために、鋳込順序を変更した際に操業に係る制約条件の充足と、過去に探索を行った鋳込順序であるかの点検を行うことにより、短時間で適切な鋳込順序と操業計画の作成が可能となることを知見した。本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。以下、本発明について説明する。

第１の本発明は、転炉、二次精錬設備、及び、少なくとも一以上の連続鋳造機を有する製鋼プロセスにおける操業計画を作成する方法において、連続鋳造機で処理される溶鋼のキャスト単位の鋳込順序を作成する初期鋳込順序作成工程と、該初期鋳込順序作成工程で作成された鋳込順序を用いて、転炉、二次精錬設備、及び、連続鋳造機で設備干渉を生じさせない実行可能な操業計画を作成する操業計画作成工程と、該操業計画作成工程で作成された操業計画に含まれる、連続鋳造機の停止時間、及び、転炉における処理が終了してから連続鋳造機で溶鋼の処理が開始されるまでに要する滞留時間、を用いて、評価関数を計算する評価関数計算工程と、上記初期鋳込順序作成工程で作成された鋳込順序から、同一の連続鋳造機における少なくとも二つのキャストの鋳込順序を変更することにより、新たな鋳込順序を作成する鋳込順序変更工程と、鋳込順序変更工程で作成された新たな鋳込順序を用いて、評価関数を改善する評価関数改善工程と、を有し、鋳込順序変更工程で鋳込順序を変更する際に、鋳込順序位置を変更するキャストをランダムに選択し、ランダムに選択されたキャストをキャスト間に挿入することで新たな鋳込順序を得、該新たな鋳込順序が連続鋳造機の操業に関する制約条件を満たすか否かを判断することにより、該制約条件を満たさない処理順序に対して操業計画を作成することが回避され、且つ、鋳込順序の記憶メモリに同じ鋳込順序が登録されているか否かの点検を行うことにより、同じ鋳込順序に対して複数回に亘って操業計画を作成することが回避され、新たな鋳込順序が上記制約条件を満たすまで、鋳込順序の変更が繰り返されることを特徴とする、製鋼プロセスの操業計画作成方法である。

ここに、「停止時間」とは、連続鋳造機で溶鋼の処理が行われていない時間（連続鋳造機における処理が停止されている時間）を意味する。さらに、「滞留時間」とは、転炉における処理が終了してから連続鋳造機で溶鋼の処理が開始されるまでの時間、を意味する。さらに、「評価関数」とは、製品の処理能力や生産コストを評価する際に用いられる関数であり、原則として、評価関数の値が小さいほど、好ましい操業計画であると判断される。加えて、「同一の連続鋳造機における少なくとも二つのキャストの鋳込順序を変更し」とは、製鋼プロセスに一の連続鋳造機のみが備えられる場合には、当該一の連続鋳造機で処理される少なくとも二つのキャストの鋳込順序が変更されることを意味する。これに対し、製鋼プロセスに第１の連続鋳造機（以下、本段落において「連続鋳造機Ａ」という。）、第２の連続鋳造機、…が備えられる場合には、例えば、連続鋳造機Ａで処理される少なくとも二つのキャストの鋳込順序が変更されることを意味する。

また、上記第１の本発明において、上記制約条件に、連続鋳造機で処理されるキャスト間の鋳片の形状及び溶鋼成分に関する制約条件、連続鋳造機のタンディッシュ使用回数の制約条件、及び、溶鋼の鋳造日に関する制約条件、からなる群より選択される少なくとも一以上が含まれることが好ましい。

また、上記第１の本発明において、鋳込順序変更工程で、鋳込順序が変更される度に、変更された鋳込順序が登録され、新たに登録された鋳込順序が既に登録されているか否かの点検が行われることが好ましい。

また、上記第１の本発明において、評価関数に、鋳込順序が変更されない連続鋳造機における、上記停止時間に関する項、及び、上記滞留時間に関する項が含まれることが好ましい。

また、上記第１の本発明において、鋳込順序変更工程で、シミュレーテッドアニーリング法を用いて鋳込順序が変更されることが好ましい。

また、上記第１の本発明において、予め定められた上記滞留時間の上限値をＴ１、評価関数改善工程で改善された後の評価関数と対応する操業計画に含まれる滞留時間をＴ２とするとき、Ｔ２＞Ｔ１である場合には、評価関数改善工程で改善された後の評価関数に、所定値が加えられることが好ましい。

ここに、「評価関数改善工程で改善された後の評価関数」とは、鋳込順序変更工程で変更された後の鋳込順序と対応する評価関数を意味する。さらに、評価関数に「所定値」が加えられる形態の具体例としては、違反時間（Ｔ２−Ｔ１のこと。以下同じ。）に対するペナルティ係数をＣとするとき、「Ｃ×（Ｔ２−Ｔ１）」で表される値が評価関数に加えられる形態のほか、滞留時間の長短にかかわらず、一定値Ｐが評価関数に加えられる形態等、を挙げることができる。

第２の本発明は、上記第１の本発明に係る製鋼プロセスの操業計画作成方法により操業計画を作成する手段、を備えることを特徴とする、製鋼プロセスの操業計画作成装置である。

第３の本発明は、上記第１の本発明に係る製鋼プロセスの操業計画作成方法によって作成された操業計画を用いて鋼材を製造することを特徴とする、鋼材の製造方法である。

第１の本発明によれば、操業に係る制約条件を考慮して、鋳込順序を変更可能なキャスト単位にて変更を行い、鋳込順序を変更する連続鋳造機と変更しない連続鋳造機とを同一の評価関数にて評価することにより、鋳込順変更を行う連続鋳造機における生産性、生産コストのみならず、転炉や二次精錬設備を共有する他の連続鋳造機の生産性、生産コストを改善する操業計画を作成することができる。すなわち、第１の本発明によれば、製鋼プロセスの最適な操業計画を作成することが可能な、製鋼プロセスの操業計画作成方法を提供することができる。

また、第１の本発明によれば、キャスト単位にて鋳込順序の変更を繰り返す際に、前後のキャストに関わる制約条件や、取鍋や溶鋼成分に関する制約条件を考慮して鋳込順序の変更を行うことにより、実行可能な操業計画のみを作成することができる。

また、第１の本発明によれば、登録されたキャスト数が多い場合には鋳込順序の組み合わせ数が膨大になるものの、繰り返しキャスト単位にて鋳込順序を変更する際に、過去に探索した鋳込順序を記憶しておき、この情報を用いることにより探索する必要のない鋳込順序を何度も探索することを防止することができる。それゆえ、第１の本発明によれば、最適解を効率的に探索することができる。

第２の本発明によれば、生産性や生産コストが改善された、製鋼プロセスの最適な操業計画を作成することが可能な、製鋼プロセスの操業計画作成装置を提供することができる。

第３の本発明によれば、第１の本発明に係る製鋼プロセスの操業計画作成方法によって作成された操業計画を用いて鋼材が製造されるので、生産性や生産コストを改善することが可能な、鋼材の製造方法を提供することができる。

製鋼工場においては、転炉から連続鋳造機までの操業計画を決定しなければならないが、転炉や二次精錬設備において設備競合が発生すると、連続鋳造機への取鍋の到着が遅れる。その結果、鋳造速度を落とすことにより生産性が低下する虞があり、最悪な場合には連々切れが発生する。また、このような設備競合を回避するために、あらかじめ転炉の出鋼時刻を早めることで設備競合を回避しようとすると、滞留時間の増加により取鍋内耐火物の劣化や溶鋼温度の低下により生産コストが増加する。

このような場合、設備競合が発生しないように、また、滞留時間や生産性を考慮して、競合設備における処理順序を変更することが考えられる。ところが、製鋼工場のスケジューリングでは、一般に、連続鋳造機において溶鋼成分や鋳片の形状に合わせて複数のチャージはキャストにまとめられる。そのため、設備競合が発生したチャージのみの処理順序や鋳込順序を変更して操業計画を改善することは難しい。

また、ある連続鋳造機において、転炉や二次精錬設備の競合によりチャージの滞留時間が長くなる、又は連続鋳造機への到着が遅れる際に、該当するチャージの処理順序や鋳込順序が下工程の納期等の操業に係る制約条件により変更できない場合もあるという問題があった。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、製鋼プロセスの最適な操業計画を作成することが可能な、製鋼プロセスの操業計画作成方法、及び、製鋼プロセスの操業計画作成装置を提供することを第１の要旨とする。さらに、本発明は、作成された製鋼プロセスの操業計画を用いて鋼材を製造する鋼材の製造方法を提供することを第２の要旨とする。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す形態はあくまでも例示であり、本発明は以下の形態に限定されるものではない。

１．製鋼プロセスの操業計画作成方法及び鋼材の製造方法
図１は、本発明の製鋼プロセスの操業計画作成方法（以下において「本発明の操業計画作成方法」ということがある。）に備えられる工程例を示すフローチャートである。図１に示すように、本発明では、工程Ｓ１〜工程Ｓ１５を経て、製鋼プロセスの操業計画が作成される。以下、各工程について説明する。

１．１．工程Ｓ１
工程Ｓ１は、予め登録されている計画期間におけるチャージのチャージ番号や材質、連々回数、連々順位、処理工程コードなどの操業予定と、現在操業中の実績情報などを読み込む工程である。

１．２．工程Ｓ２
工程Ｓ２は、各設備（転炉、二次精錬設備、連続鋳造機）における処理時間や、設備間の搬送時間等の操業計画に必要な操業パラメータを読み込む工程である。

１．３．工程Ｓ３（初期鋳込順序作成工程）
工程Ｓ３は、工程Ｓ１で読み込まれた登録されているチャージの操業予定情報を基に、キャスト毎にキャスト番号を割り付けて、初期鋳込順序を作成する工程である。

１．４．工程Ｓ４（操業計画作成工程）
工程Ｓ４は、上記工程Ｓ３で作成した初期鋳込順序を基に、操業計画を作成する工程である。バックワードシミュレーション及び線形計画法を用いて処理開始時刻を含む操業計画を決定する形態について、以下に説明する。ここで、バックワードシミュレーションとは、時間軸を未来から現在に向けて遡るように対象となるチャージを処理設備に割り付ける納期を重視したスケジューリングのシミュレーション技法である。特に製鋼工場では、最終工程である連続鋳造機への到着が遅れると連々切れが発生することから、連続鋳造機における処理開始時刻を遵守できるような転炉、二次精錬設備における処理開始時刻を決定する必要があるため、バックワードシミュレーションを採用した。バックワードシミュレーションによる操業計画の作成方法を図２に示す。

図２は、一機の転炉、一機の二次精錬設備、二機の連続鋳造機からなる製鋼プロセスにおける例である。登録されている鋳込順序に従って、時間軸を未来の方向から現在の方向へ順次チャージ毎に設備への割り付けを行う。まず一番未来にあるチャージ（１）を連続鋳造機に割り付け、鋳込開始時刻に連続鋳造機へチャージが到着するように、二次精錬設備から連続鋳造機までの搬送時間、及び、二次精錬設備における処理時間のパラメータを用いて、二次精錬設備の処理開始時刻と処理終了時刻を決定する。続いて、さらに設備を遡るように、転炉から二次精錬設備の搬送時間、及び、転炉における処理時間のパラメータを用いて、転炉における処理開始時刻と処理終了時刻を決定する。次に二番目に未来に近い方向にあるチャージ（２）についても同様に、連続鋳造機、二次精錬設備、転炉と設備を遡るように搬送時間と処理時間のパラメータを用いて処理開始時刻と処理終了時刻を決定する。このとき、二次精錬設備や転炉において他のチャージとの干渉があれば、割り当てチャージの処理時刻を現在方向にずらすようにして干渉を回避する。これを登録されている全てのチャージについて行うことで、登録された鋳込順序から連続鋳造機、二次精錬設備、転炉における処理開始時刻と処理終了時刻を決定することができる。しかし、バックワードシミュレーションでは、未来から現在に時間を遡るため、チャージの処理開始予定時刻が過去になるなど、現在の操業状況を再現できない虞がある。そこで、バックワードシミュレーションによって決定した各設備における処理順序を基に、線形計画法によって、操業実績との整合性や、各設備における干渉、連続鋳造機における連々制約などを制約条件として、また、連続鋳造機の停止時間と転炉から連続鋳造機に到着するまでの滞留時間の重み付き和を目的関数として、各チャージの各設備における処理開始時刻と処理終了時刻を決定する問題とすることにより、決定した鋳込順序に対する操業計画を作成する。

１．５．工程Ｓ５（評価関数計算工程）
工程Ｓ５は、上記工程Ｓ４で作成された操業計画を基に、操業計画範囲内の各キャストについて、図３に示す、連続鋳造機の停止時間、及び、滞留時間を用いて、評価関数を計算する工程である。ここで、図３に示すように、停止時間は、連続鋳造機の処理開始時刻、及び、連続鋳造機の処理終了時刻から算出することができる。また、滞留時間は、操業計画範囲内の各チャージの各設備における処理開始時刻及び処理終了時刻から算出することができる。例えば、操業計画範囲内のキャスト数をＮ_ｃ、そのキャストを構成するチャージをＮ_ｄ．ｉとするとき、評価関数は下記式１により表される。

ここで、Ｘ_ｉはキャストｉにおける連続鋳造機の停止時間、Ｙ_ｉ，ｊはキャストｉに含まれるチャージｊにおける転炉から連続鋳造機までの滞留時間を表す。また、Ｃ_１，ｉは連続鋳造機の停止時間に対する係数、Ｃ_{２，ｉ，ｊ}はキャストｉに含まれるチャージｊの滞留時間に対する係数である。例えば、係数Ｃ_１，ｉ及び係数Ｃ_{２，ｉ，ｊ}が表１に示す値であり、Ｘ_ｉ及びＹ_ｉ，ｊが表２に示す値である場合、上記式１で表される評価関数Ｆは２５０となる。なお、上記式１では、評価関数が一次関数で表される形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではなく、評価関数を二次以上の関数で表すことも可能である。

１．６．工程Ｓ６
工程Ｓ６は、上記工程Ｓ４で作成された操業計画を、最適な操業計画として仮決定し、登録する工程である。

１．７．工程Ｓ７（鋳込順序変更工程）
図１に示す本発明の操業計画作成方法では、工程Ｓ７以降で、鋳込順序の変更を行いながら、操業計画の評価関数の改善を行う。以下に、シミュレーテッドアニーリング法を用いた操業計画の改善方法について説明する。なお、以下に示すシミュレーテッドアニーリング法では、暫定解からランダムに変化させた新たな解が改善解であれば暫定解を更新し、新たな解が改悪解であっても、評価関数値の大きさの差及び温度パラメータに応じて確率的に暫定解として採用する。

工程Ｓ７において、暫定の鋳込順序（上記工程Ｓ３で作成した鋳込順序。以下同じ。）に変更を加えて、新たな鋳込順序とする。鋳込順の位置を変更するキャストをランダムに選択して、ランダムに選択されたキャストを、キャスト間に挿入することで、新たな鋳込順序を得る。鋳込順序の決定を効率的に最適化する方法のフローチャートを、図４に示す。図４に示すように、暫定の鋳込順序について、鋳込順序の変更を行った後、操業に係るキャストとキャスト間の鋳片形状や溶鋼成分の制約条件や、連続鋳造機のタンディッシュ制約条件、鋼種や鋳込時間指定により鋳込順を変更できないキャストの鋳込順序が変更されていないか、各チャージの鋳込の限界時刻の制約条件等を充足しているかの点検を行い（工程Ｓ７１）、制約が守られていなければ、再び鋳込順序の変更を行う。また、操業計画を作成した鋳込順序は、本発明の操業計画作成方法を実行する操業計画作成装置のメモリに記憶され、新たな鋳込順序を作成した際に、鋳込順序の記憶メモリに同様の鋳込順序が登録されているかの点検を行い（工程Ｓ７２）、同様の鋳込順序があれば再び鋳込順序を変更することで、同様の鋳込順序に対して何度も操業計画を作成することを回避する。図１〜図４に示す本発明の操業計画作成方法によれば、かかる工程を経ることによって、効率的に最適な操業計画を作成することができる。

１．８．工程Ｓ８
工程Ｓ８は、上記工程Ｓ７で変更された鋳込順序に対して、上記工程Ｓ４と同様の方法により、操業計画を作成する工程である。

１．９．工程Ｓ９（評価関数改善工程）
工程Ｓ９は、上記工程Ｓ８で作成された操業計画を基に、上記工程Ｓ５と同様の方法により、評価関数を計算する工程である。

１．１０．工程Ｓ１０
工程Ｓ１０は、上記工程Ｓ９で計算された評価関数の値にしたがって、最適な操業計画を決定する工程である。ここで、決定された操業計画におけるチャージの滞留時間Ｔ２が、予め設定しておいた滞留時間の上限値Ｔ１を超過している場合には、超過量をペナルティとして、上記工程Ｓ９で計算された評価関数に加えることにより、より滞留時間の少ない操業計画を作成することができる。

１．１１．工程Ｓ１１
工程Ｓ１１は、シミュレーテッドアニーリング法の採用基準に基づいて、鋳込順序の変更（更新）を採用するか否かを判断する工程である。工程Ｓ１１で肯定判断された場合には、後述する工程Ｓ１２へと進む。これに対し、工程Ｓ１１で否定判断された場合には、後述する工程Ｓ１３へと進む。

１．１２．工程Ｓ１２
工程Ｓ１２は、鋳込順序の変更を暫定的に更新する工程である。

１．１３．工程Ｓ１３
工程Ｓ１３は、温度更新をするか否かを判断する工程である。工程Ｓ１３で否定判断された場合には、シミュレーテッドアニーリング法の温度更新スケジュールに従った温度更新のタイミングではないことになる。それゆえ、温度が更新されないまま、処理が上記工程Ｓ７へと戻され、温度更新のタイミングになるまで、同一温度で一定回数の探索が繰り返される。これに対し、工程Ｓ１３で肯定判断された場合には、シミュレーテッドアニーリング法の温度更新スケジュールに従った温度更新のタイミングであるため、後述する工程Ｓ１４へと進む。

１．１４．工程Ｓ１４
工程Ｓ１４は、シミュレーテッドアニーリング法の温度を更新（変更）する工程である。

１．１５．工程Ｓ１５
工程Ｓ１５は、操業計画の作成プロセスを終了するか否かを判断する工程である。工程Ｓ１５で否定判断された場合には、処理が上記工程Ｓ７へと戻される。これに対し、工程Ｓ１５で肯定判断された場合には、操業計画の作成プロセスが終了する。

以上説明した本発明の操業計画作成方法では、上記工程Ｓ７〜上記工程Ｓ１４を、上記工程Ｓ１５の終了判定を満たすまで繰り返すことにより、最適な操業計画を作成することができる。本発明の操業計画作成方法では、操業に係る制約条件を考慮して、鋳込順序を変更可能なキャスト単位にて変更を行い、鋳込順序を変更する連続鋳造機と変更しない連続鋳造機とが同一の評価関数で評価される。そのため、本発明の操業計画作成方法によれば、鋳込順変更を行う連続鋳造機における生産性、生産コストのみならず、転炉や二次精錬設備を共有する他の連続鋳造機の生産性、生産コストを改善する操業計画を作成することができる。

さらに、上記本発明の操業計画作成方法によれば、前後のキャストに関わる制約条件等を考慮して鋳込順序の変更が採用されるので、実行可能な操業計画のみを作成することができる。加えて、上記本発明の操業計画作成方法によれば、繰り返しキャスト単位にて鋳込順序を変更する際に、過去に探索した鋳込順序を記憶しておき、この情報を用いることにより探索する必要のない鋳込順序を何度も探索することを防止することができるので、最適解を効率的に探索することができる。

また、本発明の操業計画作成方法によれば、連続鋳造機における生産性、生産コストのみならず、転炉や二次精錬設備を共有する他の連続鋳造機の生産性、生産コストを改善する操業計画を作成することができるので、本発明の操業計画作製方法によって作成された操業計画を用いて鋼材を製造することにより、生産性や生産コストを改善することが可能な、鋼材の製造方法を提供することができる。

本発明の操業計画作成方法に関する上記説明では、シミュレーテッドアニーリング法が用いられる形態を例示したが、本発明の操業計画作成方法は、当該形態に限定されるものではない。鋳込順序を変更する際に例えば遺伝的アルゴリズムなどの他の最適化方法を用いてもなんら問題ない。

また、本発明の操業計画作成方法に関する上記説明では、選択された一つのキャストが、他のキャスト間へと挿入されることによって、鋳込順序が変更される形態を例示したが、本発明の操業計画作成方法は、当該形態に限定されるものではない。鋳込順序を変更する際に採り得る他の形態としては、選択された二つのキャストの鋳込順序位置が置換されることによって、鋳込順序が変更される形態等を例示することができる。

２．製鋼プロセスの操業計画作成装置
図５は、本発明の製鋼プロセスの操業計画作成装置（以下において「本発明の操業計画作成装置」ということがある。）の形態例を示す概念図である。図５に示すように、本発明の操業計画作成装置５０は、操業予定情報部１と、操業実績情報部２と、鋳込順序情報作成部３と、鋳込順序制約点検部４と、鋳込順序記憶部５と、操業計画作成部６と、評価関数計算部７と、最適操業計画決定部８と、操業計画記憶部９と、鋳込順序作成部１０と、を備えている。

本発明の操業計画作成装置５０において、操業予定情報部１では、下記表３にその一部が例示される、チャージ番号、材質、連々回数、連々順位、処理工程コード、処理時間、及び、鋳片形状等の情報を含む、操業予定情報が格納されている。また、操業実績情報部２には、下記表４にその一部が例示される、操業計画作成時点におけるチャージの各設備における操業実績情報が格納されている。

鋳込順序情報作成部３では、下記表５に例示されるように、登録されているチャージの操業予定情報及び操業実績情報に基づいて、キャストに対してキャスト番号を割り付けることにより初期鋳込順序を作成する。この初期鋳込順序は、暫定の鋳込順序とされる。また、鋳込順序制約点検部４では、登録されている鋳込順序が以下の制約条件を満たしているか否かの点検がなされる。
・鋳片形状に関する制約条件
・連続鋳造機のタンディッシュに関する制約条件
・鋼種に関する制約条件
・鋳造日に関する制約条件

操業計画作成部６では、鋳込順序情報作成部３で決定された鋳込順序に対して、転炉、二次精錬、及び、連続鋳造機における処理開始時刻等を含む操業計画が作成される。さらに、評価関数計算部７では、操業計画作成部６で決定された操業計画に含まれる、連続鋳造機の停止時間や各チャージの転炉から連続鋳造機における滞留時間から計算される生産性や生産コストに関する情報を有する評価関数の値が計算される。そして、最適操業計画決定部８では、評価関数計算部７で計算された評価関数の値に基づいて、最適となる操業計画が決定される。決定された最適操業計画に関する情報は、操業計画記憶部９へと送られ、当該操業計画記憶部９に、最適操業計画に関する情報が記憶される。

鋳込順序作成部１０では、鋳込順序が作成される。この際、暫定の鋳込順序の一部に変更を加えて作成される新たな鋳込順序について、鋳込順序制約点検部４により新たな鋳込順序が制約条件を満たしているか否かの点検、及び、鋳込順序記憶部５に同様の鋳込順序が登録されているか否かの点検が行われ、これらの点検を経た鋳込順序が、鋳込順序作成部１０で採用される。

次に、図５及び鋳込順序作成の流れを示した図６を参照しつつ、本発明の操業計画作成装置５０を用いた、最適鋳込順序の決定、及び、操業計画作成の流れについて概説する。

図６において、工程Ｓ６１では、操業予定情報部１に格納される操業予定情報、及び、操業実績情報部２に格納される操業実績情報が読み込まれる。次いで、工程Ｓ６２において、鋳込順序情報作成部３により、初期鋳込順序が作成される。次に、工程Ｓ６３では、工程Ｓ６２で作成された初期鋳込順序を用いて、操業計画作成部６により、操業計画が作成される。その後、工程Ｓ６４では、工程Ｓ６３で作成された操業計画に含まれる停止時間及び滞留時間に関する情報を用いて、評価関数計算部７で評価関数の値が計算される。次に、工程Ｓ６５において、初期鋳込順序の一部に変更を加えることにより、新たな鋳込順序が作成される。その後、工程Ｓ６６で、工程Ｓ６５で作成された新たな鋳込順序を基にして、操業計画を作成し、さらに、工程Ｓ６７において、工程Ｓ６６で作成された操業計画を基に、評価関数が計算される。そして、工程Ｓ６８では、工程Ｓ６７で計算された評価関数の値に基づいて、最適となる操業計画が決定され、工程Ｓ６５〜工程Ｓ６８の処理が、工程Ｓ６９における終了条件を満たすまで繰り返されることにより、最終的に、最適な操業計画が決定される。

このように、本発明の操業計画作成装置５０によれば、本発明の操業計画作製方法を実行することができる。それゆえ、本発明によれば、生産性や生産コストが改善された、製鋼プロセスの最適な操業計画を作成することが可能な、製鋼プロセスの操業計画作成装置５０を提供することができる。

本発明の操業計画作成方法に備えられる工程例を示すフローチャートである。 バックワードシミュレーションによる操業計画の作成方法を説明する図である。 停止時間及び滞留時間の概念を示す図である。 鋳込順序の決定を効率的に最適化する方法を示すフローチャートである。 本発明の操業計画作成装置５０の形態例を示す概念図である。 鋳込順序作成の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１…操業予定情報部
２…操業実績情報部
３…鋳込順序情報作成部
４…鋳込順序制約点検部
５…鋳込順序記憶部
６…操業計画作成部
７…評価関数計算部
８…最適操業計画決定部
９…操業計画記憶部
１０…鋳込順序作成部
５０…操業計画作成装置（製鋼プロセスの操業計画作成装置）

Claims (8)

1. 転炉、二次精錬設備、及び、少なくとも一以上の連続鋳造機を有する製鋼プロセスにおける操業計画を作成する方法において、
   前記連続鋳造機で処理される溶鋼のキャスト単位の鋳込順序を作成する、初期鋳込順序作成工程と、
   前記初期鋳込順序作成工程で作成された前記鋳込順序を用いて、前記転炉、前記二次精錬設備、及び、前記連続鋳造機で設備干渉を生じさせない実行可能な操業計画を作成する、操業計画作成工程と、
   前記操業計画作成工程で作成された前記操業計画に含まれる、前記連続鋳造機の停止時間、及び、前記転炉における処理が終了してから前記連続鋳造機で前記溶鋼の処理が開始されるまでに要する滞留時間、を用いて、評価関数を計算する、評価関数計算工程と、
   前記初期鋳込順序作成工程で作成された前記鋳込順序から、同一の前記連続鋳造機における少なくとも二つの前記キャストの鋳込順序位置を変更することにより、新たな鋳込順序を作成する、鋳込順序変更工程と、
   前記鋳込順序変更工程で作成された前記新たな鋳込順序を用いて、前記評価関数を改善する、評価関数改善工程と、
   を有し、
   前記鋳込順序変更工程で前記鋳込順序を変更する際に、前記鋳込順序位置を変更する前記キャストをランダムに選択し、ランダムに選択されたキャストをキャスト間に挿入することで前記新たな鋳込順序を得、前記新たな鋳込順序が前記連続鋳造機の操業に関する制約条件を満たすか否かを判断することにより、前記制約条件を満たさない処理順序に対して操業計画を作成することが回避され、且つ、鋳込順序の記憶メモリに同じ鋳込順序が登録されているか否かの点検を行うことにより、同じ鋳込順序に対して複数回に亘って操業計画を作成することが回避され、前記新たな鋳込順序が前記制約条件を満たすまで、前記鋳込順序の変更が繰り返されることを特徴とする、製鋼プロセスの操業計画作成方法。
2. 前記制約条件に、前記連続鋳造機で処理される前記キャスト間の鋳片の形状及び溶鋼成分に関する制約条件、前記連続鋳造機のタンディッシュ使用回数の制約条件、及び、前記溶鋼の鋳造日に関する制約条件、からなる群より選択される少なくとも一以上が含まれることを特徴とする、請求項１に記載の製鋼プロセスの操業計画作成方法。
3. 前記鋳込順序変更工程で、前記鋳込順序が変更される度に、変更された前記鋳込順序が登録され、新たに登録された前記鋳込順序が既に登録されているか否かの点検が行われることを特徴とする、請求項１又は２に記載の製鋼プロセスの操業計画作成方法。
4. 前記評価関数に、前記鋳込順序が変更されない前記連続鋳造機における、前記停止時間に関する項、及び、前記滞留時間に関する項が含まれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の製鋼プロセスの操業計画作成方法。
5. 前記鋳込順序変更工程で、シミュレーテッドアニーリング法を用いて前記鋳込順序が変更されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の製鋼プロセスの操業計画作成方法。
6. 予め定められた前記滞留時間の上限値をＴ１、前記評価関数改善工程で改善された後の前記評価関数と対応する操業計画に含まれる前記滞留時間をＴ２とするとき、Ｔ２＞Ｔ１である場合には、前記評価関数改善工程で改善された後の前記評価関数に、所定値が加えられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の製鋼プロセスの操業計画作成方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の製鋼プロセスの操業計画作成方法により操業計画を作成する手段、を備えることを特徴とする、製鋼プロセスの操業計画作成装置。
8. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の製鋼プロセスの操業計画作成方法によって作成された操業計画を用いて鋼材を製造することを特徴とする、鋼材の製造方法。

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