JP5509838B2 - 鋼材搬送制御方法及び鋼材製造設備 - Google Patents

Description

本発明は、鋼材搬送制御方法及び鋼材製造設備に関する。本発明は、特に、連続して加工される複数の鋼材の衝突を回避する鋼材搬送制御方法、及び、該方法を適用可能な鋼材製造設備に関する。

材料の製造ラインを新規に設置する場合、通常は、複数の製造設備間に余裕を持たせ、一定間隔をおいて各製造設備を配置した製造ラインの設計がなされる。このとき、製造設備間に存在する間隔は、各製造設備における加工時間の差を調整する役割を果たすとともに、加工される材料同士が衝突を回避する空間としての役割も果たしている。しかし、近年では、設備建設コスト抑制の観点から、可能な限りライン長の短いコンパクトな製造ラインが建設されている。ライン長を短くすると、複数の設備を近接配置せざるを得ず、上述の加工時間差の調整や衝突回避といった機能を十分に果たせなくなる虞がある。

また、既存の製造ラインに新たな設備を追加する際には、新たな設備を既存設備に近接して設置せざるを得ず、結果として、隣接する設備の間隔が短くなる場合がある。複数の設備が近接に配置されると、それぞれの設備における加工形態によっては、製造ラインを搬送される複数の材料が製造ライン上で衝突する虞がある。そのため、近接配置された設備では、材料の衝突を回避すべく、常に少なくとも一方の設備がアイドル状態となるように材料の製造スケジュールを決定する必要があり、生産性が悪化するという問題があった。

このような製造ラインにおける材料の衝突を回避し、操業条件を最良化する技術は様々研究開発されている。例えば特許文献１には、本発明のような材料投入時の材料と加工設備で加工中の材料の衝突を回避するものではないが、加工設備間での材料の衝突を回避する技術として、加工設備毎の操業条件を他の加工設備の操業条件と相互に関連させて変更し、材料の衝突を回避する方法が開示されている。

特開平６−５１９号公報

特許文献１に開示されている技術は、操業条件を変更させるために再度のスケジュール計算が必要になる。他の設備の操業条件と相互に関連させて再計算すれば、計算機への負荷は過大なものになる。また、一の設備でトラブルが生じた場合、他の設備への影響も考慮して設備を復旧せざるを得ず、場合によっては、ライン全体を止めて復旧をせざるを得なくなる場合もある。すなわち、特許文献１に開示されている技術にあっては、操業条件の変更や設備トラブルに対して柔軟に対応することができない虞があり、材料の衝突を回避しつつ生産性を向上させることにつき、さらに改良の余地があった。

本発明は、材料の衝突を回避して生産性を向上させることが可能な、材料搬送制御方法及び材料製造設備を提供することを課題とする。

本発明者らは、鋭意研究の結果、材料に前処理を施してから製造ラインへ投入する前処理設備と、製造ラインへ投入された材料を加工処理する加工処理設備とを有する製造ライン（材料の搬送方向の上流側に前処理設備が配設され、前処理設備の下流側に加工処理設備が配設されている製造ライン）において、加工処理設備による加工処理が施されている材料が、前処理設備から製造ラインへの材料の投入位置（以下において、単に「投入位置」ということがある。）を占有することがあっても、加工処理を施されている材料が投入位置を占有するのは一時的であり、投入位置を占有しない時間帯が存在することを知見した。かかる知見に基づいて検討を重ねた結果、本発明者らは、加工処理を施されている先行材料が投入位置を占有しない時間帯を予め把握し、投入位置が先行材料によって占有されない時間帯に、前処理設備から製造ラインへ後続材料を投入することによって、材料の衝突及び大幅な生産性低下を防止しつつ、複数の材料を連続して加工することが可能になることを知見した。

一方、前処理設備から材料の投入処理が開始されてから材料の投入処理が終了するまでには所定の時間（材料投入サイクルタイム）を要するほか、投入位置から材料を退避させ始めてから材料の退避が完了するまでには所定の時間（搬送サイクルタイム）を要する。本発明者らは、鋭意研究の結果、加工処理設備の能力や加工条件によっては、材料投入サイクルタイム及び搬送サイクルタイムを積算することによって算出される材料の投入開始から退避完了までの所要時間Ｔ_ｉｎと、加工処理中の材料が投入位置を占有しない時間Ｔ_ｐｏｓとが同程度になる場合があることを知見した。Ｔ_ｉｎとＴ_ｐｏｓとが同程度、あるいはＴ_ｐｏｓ＞Ｔ_ｉｎになる場合には、予め定めた後続材料の投入時刻より早い時刻にて、加工処理中の先行材料が投入位置を離れたらすぐに後続材料の投入を開始することにより、加工処理中の先行材料の加工待ち時間（後続材料の退避が完了するまでの待ち時間）を無くすことが可能になる。また、Ｔ_ｉｎ＞Ｔ_ｐｏｓであっても、後続材料が退避するのを待って先行材料を加工すれば、加工処理中の先行材料の加工待ち時間を短縮することが可能になる、すなわち、後続材料の加工処理の開始時刻を早めることができる。この待ち時間を最小化することによって、生産性を最大限に向上させることが可能になると考えられる。本発明は、これらの知見に基づいて完成されたものである。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするため、添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

本発明の第１の態様は、鋼材を加熱し加熱された鋼材を鋼材の製造ライン（２５）の所定の位置へと投入する加熱炉（２１、２２）と、鋼材の製造ラインへと投入された鋼材を圧延する圧延機（２３、２４）とを有し、圧延機による処理が開始されてから終了するまでの間に鋼材が移動する鋼材の製造ライン上の領域に、上記所定の位置が含まれる製造設備における、鋼材の搬送スケジュールを制御する方法であって、鋼材を加熱炉から鋼材の製造ラインへと投入する投入スケジュールを決定する第１工程（Ｓ１）と、鋼材を圧延機で圧延する圧延スケジュールを決定する第２工程（Ｓ２）と、決定された圧延スケジュールの通りに圧延される第１鋼材と、決定された投入スケジュールの通りに鋼材の製造ラインへと投入される第２鋼材とが、鋼材の製造ライン上で衝突するか否かを判定する第３工程（Ｓ３）と、該第３工程で衝突すると判定された場合に、圧延機で圧延される第１鋼材が所定の位置よりも下流側に移動してから第２鋼材が鋼材の製造ラインへと投入されるように、投入スケジュールを変更する処理を含む第４工程（Ｓ４）と、を有することを特徴とする、鋼材搬送制御方法である。

また、上記本発明の第１の態様において、圧延される鋼材の移動範囲に所定の位置が含まれる圧延Ａ、及び、圧延される鋼材の移動範囲に所定の範囲が含まれない圧延Ｂが、圧延機による上記処理に含まれ、圧延Ｂが開始されてから圧延Ａが開始されても良い。

また、圧延Ｂが開始されてから圧延Ａが開始される上記本発明の第１の態様において、圧延ＡがＮ回（Ｎは１以上の整数）行われ、第１工程で決定された第２鋼材の投入開始時刻を始点とし第２鋼材の投入終了時刻又は第２鋼材の退避終了時刻を終点とする投入時間と、第２工程で決定された第Ｎ回目の圧延Ａの開始時刻を始点とし終了時刻を終点とする圧延時間とが重なる場合には、第２鋼材の投入開始時刻、及び、投入終了時刻又は退避終了時刻が、第Ｎ−１回目の圧延Ａの終了時刻以後、且つ、第Ｎ回目の圧延Ａの開始時刻よりも前となるように、第４工程で投入スケジュールが変更され、さらに、変更された投入スケジュールの通りに鋼材の製造ラインへと投入された第２鋼材を、第Ｎ回目の圧延Ａが開始される前に所定の位置から退避させる退避処理が、第４工程に含まれることが好ましい。

ここに、「第２鋼材の投入開始時刻」とは、第２鋼材を鋼材の製造ラインへ投入するための処理が開始された時刻をいう。また、「第２鋼材の投入終了時刻」とは、鋼材の製造ラインの投入位置（所定の位置）へ第２鋼材が配置された時刻をいい、「第２鋼材の退避終了時刻」とは、鋼材の製造ラインの投入位置（所定の位置）へ第２鋼材が配置された後、第２鋼材が圧延される鋼材（例えば、第１鋼材）の移動範囲から外れた時刻をいう。また、Ｎ＝１の場合、「第Ｎ−１回目の圧延Ａの終了時刻」とは、第１鋼材が上記所定の位置を通過し終わった時刻をいう。

本発明の第２の態様は、鋼材を加熱し加熱された鋼材を鋼材の製造ライン（２５）の所定の位置へと投入する加熱炉（２１、２２）と、鋼材の製造ラインへと投入された鋼材を圧延する圧延機（２３、２４）とを有し、圧延機による処理が開始されてから終了するまでの間に鋼材が移動する鋼材の製造ライン上の領域に、上記所定の位置が含まれ、鋼材の搬送スケジュールが、上記本発明の第１の態様にかかる鋼材搬送制御方法にしたがって制御されることを特徴とする、鋼材製造設備（２０）である。

本発明の第１の態様によれば、第１鋼材が投入位置よりも下流側に移動してから第２鋼材が鋼材の製造ラインへと投入されるので、第１鋼材と第２鋼材との衝突を回避することが可能になる。また、第１鋼材の圧延スケジュールや実際の圧延状況に合わせて第２鋼材の投入スケジュールが変更されるので、設備の操業条件の変更や設備トラブルが生じた場合であっても、柔軟に対応することができる。すなわち、本発明の第１の態様によれば、鋼材の衝突を回避して生産性を向上させることが可能な、鋼材搬送制御方法を提供することができる。

また、本発明の第１の態様において、投入時間と圧延時間とが重なる場合に、第２鋼材の投入開始時刻、及び、投入終了時刻又は退避終了時刻が、第Ｎ−１回目の圧延Ａの終了時刻以後、且つ、第Ｎ回目の圧延Ａの開始時刻よりも前となるように、第４工程で投入スケジュールが変更され、さらに、変更された投入スケジュールの通りに鋼材の製造ラインへと投入された第２鋼材を、第Ｎ回目の圧延Ａが開始される前に所定の位置から退避させることにより、鋼材の衝突を回避すること及び生産性を向上させることが容易になる。例えＴ_ｉｎ＞Ｔ_ｐｏｓであっても、後続鋼材が退避するのを待って先行鋼材を圧延することになっても、圧延中の先行鋼材の圧延待ち時間を短縮することが可能となり、後続鋼材の圧延の開始時刻を早めることができる。

本発明の第２の態様では、本発明の第１の態様にかかる鋼材搬送制御方法を適用することが可能な鋼材製造設備が提供される。したがって、本発明の第２の態様によれば、鋼材の衝突を回避して生産性を向上させることが可能な、鋼材製造設備を提供することができる。

前処理設備２と加工処理設備３とが近接配置された材料製造設備１０を示す図である。 本発明の材料搬送制御方法を説明するフローチャートである。 鋼材加熱炉２２と圧延機２３とが近接配置された鋼材の製造設備２０を示す図である。 本発明の材料搬送制御方法の形態例を説明する図である。 材料の投入を早めた時間及び頻度の結果を示す図である。 材料の干渉による垂直圧延待ち時間の結果を示す図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明がこれらの形態に限定されるものではない。

図１は、前処理設備２と加工処理設備３とが近接配置された材料製造設備１０の形態例を示す図であり、材料に前処理を施して製造ライン５へと投入する前処理設備１（既存の前処理設備）と加工処理設備３との間に、前処理設備２（新たな前処理設備）を新設することによって、設備間隔が近接した材料製造設備１０を示している。図１では記載を省略しているが、材料製造設備１０は、さらに、製造ライン５を搬送される材料の搬送スケジュール（投入スケジュール及び加工スケジュール）を制御する制御装置を有している。図１の紙面右側が材料の搬送方向下流側であり、図１の紙面左側が材料の搬送方向上流側である。既存の設備間に新たな前処理設備を設置する理由は、設置コストの抑制であり、既存の設備間に新たな前処理設備を設置することで、製造ライン長の延長を回避することが可能になる。

図１を参照しつつ、材料の製造過程を説明する。図１に示す材料製造設備１０には、既存の前処理設備１と、新たな前処理設備２と、第１の加工処理設備３と、第２の加工処理設備４と、前処理設備１や前処理設備２から材料６を投入される製造ライン５と、を有している。第１の加工処理設備３は、前処理設備１及び前処理設備２よりも材料６の搬送方向下流側に配置されており、第２の加工処理設備４は、第１の加工処理設備３よりも材料６の搬送方向下流側に配置されている。材料製造設備１０において、前処理設備１や前処理設備２から製造ライン５へと投入された材料６は、図１の右側へと搬送され、第１の加工処理設備３及び第２の加工処理設備４によって加工処理を施される。材料製造設備１０では、第１の加工処理設備３と第２の加工処理設備４との間を行き来しながら、材料６に加工処理が施されていく。そのため、第１の加工処理設備３や第２の加工処理設備４によって加工処理を施される材料の移動範囲は、第１の加工処理設備３の搬送方向上流端（図１のＣ１）と第２の加工処理設備４の搬送方向下流端（図１のＣ２）との間に留まらず、Ｃ１よりも搬送方向上流側やＣ２よりも搬送方向下流側も、材料の移動範囲となる。以下、材料６が前処理設備２から製造ライン５へと投入される場合について説明する。

前処理設備２から製造ライン５へと投入された材料６へ、第１の加工処理設備３によって加工処理を施す際、加工処理が搬送方向下流側に向かって行われる場合には、材料６の後端側（図１に示す材料６の左端）が図１のＣ１よりも搬送方向下流側に移動すると、第１の加工処理設備３の搬送方向上流側の製造ライン５に空きができる。これに対し、前処理設備２から製造ライン５へと投入された材料６へ、第１の加工処理設備３によって加工処理を施す際、加工処理が搬送方向上流側に向かって行われる場合には、第１の加工処理設備３による加工処理が進むにつれて、材料６が第１の加工処理設備３の搬送方向上流側に出てくる。この場合、材料製造設備１０のように前処理設備２と第１の加工処理設備３とが近接配置されていると、材料６に続いて前処理設備２から製造ライン５へと投入される材料７が占有すべき製造ライン上の領域（図１の投入位置Ｘ）が、第１の加工処理設備３による加工処理が施されている材料６によって占有されてしまう。このようにして、投入位置Ｘが材料６によって占有されている時に、前処理設備２から後続の材料７を投入すると、材料６と材料７とが衝突する。そのため、このような状態では、前処理設備２から製造ライン５へ材料７を投入することができない。また、前処理設備２から製造ライン５へ材料７を投入する作業を行っている間に、第１の加工処理設備３によって材料６へ搬送方向上流側に向かう加工処理を施すと、材料６及び材料７が衝突してしまう。そのため、前処理設備２から製造ライン５へ材料７を投入する作業を行っている間に、第１の加工処理設備３によって材料６へ搬送方向上流側に向かう加工処理を施すことはできない。

一方、材料製造設備１０において、第２の加工処理設備４によって加工処理を施されている材料６は、投入位置Ｘを占有しない。そのため、材料６に対して第２の加工処理設備４による加工処理が施されている間に、前処理設備２から製造ライン５へ材料７を投入しても、材料６及び材料７は衝突しない。このように、設備を近接配置しても、材料６の加工処理スケジュールと材料７の投入スケジュールとを調整すれば、材料６と材料７との衝突を回避することが可能になると考えられる。そこで、材料の衝突を回避して生産性を向上させるためには、以下のように材料の投入スケジュールや加工スケジュールを制御すれば良い。

図２は、本発明の材料搬送制御方法を説明するフローチャートである。図２に示すように、本発明の材料搬送制御方法は、材料を前処理設備から製造ラインへと投入する投入スケジュールを決定する第１工程Ｓ１と、材料を加工処理設備で加工処理する加工スケジュールを決定する第２工程Ｓ２と、第２工程Ｓ２で決定された加工スケジュールの通りに加工処理される第１材料と、第１工程Ｓ１で決定された投入スケジュールの通りに製造ラインへと投入される第２材料とが、製造ライン上で衝突するか否かを判定する第３工程Ｓ３と、第３工程Ｓ３で衝突すると判定された場合に、加工処理設備で加工処理される第１材料が投入位置よりも搬送方向下流側に移動してから第２材料が製造ラインへと投入されるように、投入スケジュールを変更する処理を含む第４工程Ｓ４と、を有している。以下、図１及び図２を参照しつつ、材料の投入スケジュールや加工スケジュールの制御方法を具体的に説明する。

まず、生産性や各処理設備の処理スペックを満足するように、材料の投入スケジュールを決定し（第１工程Ｓ１）、材料の加工スケジュールを決定する（第２工程Ｓ２）。次に、決定された加工スケジュール及び投入スケジュールに基づいて、先行材料（材料６）が投入位置Ｘを占有している時間帯と後続材料（材料７）が製造ライン５へと投入される時刻とをチェックし、製造ライン５で先行材料（材料６）と後続材料（材料７）とが衝突するか否かを判定する（第３工程Ｓ３）。第３工程Ｓ３で衝突しないと判定された場合には、決定されたスケジュール通りに、先行材料（材料６）に加工処理を施し、後続材料（材料７）を投入する。これに対し、第３工程Ｓ３で衝突すると判定された場合には、第１の加工処理設備３による先行材料（材料６）への加工処理が搬送方向下流側に向けて開始され、先行材料（材料６）の後端側が投入位置Ｘを通過した直後に、後続材料（材料７）を製造ライン５へと投入する作業を開始するように投入スケジュールを変更し、後続材料（材料７）の投入終了後に、前処理設備２よりも搬送方向上流側（例えば、図１の投入位置Ｙ）へ、後続材料（材料７）を一旦退避させる。後続材料（材料７）を退避させ始めてから退避が完了するまでの間に、第１の加工処理設備３により先行材料（材料６）へ搬送方向上流側に向かう加工処理が施される時刻が到来した場合には、先行材料（材料６）に対する加工処理の開始を待ち、後続材料（材料７）が先行材料（材料６）の加工処理に使用する移動範囲から退避した後、先行材料（材料６）に対する加工処理を開始する（第４工程Ｓ４）。このように、第１工程Ｓ１〜第４工程Ｓ４によって材料の投入スケジュールや加工スケジュールを制御することで、先行材料（材料６）と後続材料（材料７）との衝突を回避すること、及び、先行材料（材料６）の加工処理待ち時間を低減することが可能になる。したがって、本発明の材料搬送制御方法によれば、生産性を向上させることが可能になる。

本発明のより具体的な実施形態として、材料製造設備が鋼材の製造設備２０であり、製造ラインが鋼材の製造ライン２５であり、製造ライン２５へ鋼材２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、…を投入する前処理設備（既存の前処理設備）が鋼材の加熱炉２１であり、製造ライン２５へ鋼材２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、…を投入する前処理設備（新たな前処理設備）が鋼材の加熱炉２２であり、第１の加工処理設備が垂直圧延機２３であり、第２の加工処理設備が可逆式の水平圧延機２４である場合を、図３に示す。図３では記載を省略しているが、製造設備２０は、さらに、製造ライン２５を搬送される材料の搬送スケジュール（投入スケジュール及び加工スケジュール）を制御する制御装置を有している。水平圧延機２４による水平圧延が開始されてから終了するまでに間に、垂直圧延機２３による垂直圧延が２回施される場合について、以下に説明する。

図４は、鋼材の製造設備２０に適用される本発明の材料搬送制御方法の形態例を説明する図である。図４の左右方向は、時間経過を示している。図４において、Ｔ１は先行鋼材（例えば、鋼材２２ａ。以下において同じ。）が投入位置Ｚに投入開始される時刻、Ｔ２は先行鋼材の後端が投入位置Ｚを通過し終わる時刻、Ｔ３は先行鋼材に対する水平圧延が開始される時刻、Ｔ４は先行鋼材に対する１回目の垂直圧延が開始される時刻、Ｔ５は先行鋼材に対する１回目の垂直圧延が終了する時刻、Ｔ６は先行鋼材に対する２回目の垂直圧延が開始される時刻、Ｔ７は先行鋼材に対する２回目の垂直圧延が終了する時刻、Ｔ８は先行鋼材に対する水平圧延が終了する時刻である。以下、図２〜図４を参照しつつ、本発明について具体的に説明する。

製造設備２０において、加熱炉２２から製造ライン２５の投入位置Ｚへと投入された鋼材（例えば、鋼材２２ａ）は、垂直圧延機２３を素通りして水平圧延機２４へと搬送され、水平圧延機２４による水平圧延が開始される。水平圧延機２４は可逆式の水平圧延機であり、水平圧延機２４による水平圧延は、水平圧延機２４の搬送方向上流側と下流側とを往復しながら行われる。製造設備２０では、水平圧延機２４による水平圧延が施される鋼材に対し、水平圧延機２４による水平圧延が開始されてから終了するまでの間に、垂直圧延機２３によって２回の垂直圧延が施される。なお、この垂直圧延中には、先行鋼材は一旦水平圧延機２４を離れており、水平圧延は施されない。

製造設備２０では、水平圧延機２４による水平圧延を施されている鋼材が、垂直圧延機２３よりも搬送方向上流側へ移動することはない。そのため、水平圧延機２４による水平圧延を施されている先行鋼材（例えば、鋼材２２ａ。以下において同じ。）と、当該先行鋼材に続いて加熱炉２２から製造ライン２５へと投入される後続鋼材（例えば、鋼材２２ｂ。以下において同じ。）とが衝突することはない。しかしながら、水平圧延機２４による水平圧延が終了する前に垂直圧延機２３による垂直圧延を施すために、先行鋼材を垂直圧延機２３の搬送方向上流側まで後退させると、先行鋼材の後端側が投入位置Ｚを占有する。そのため、鋼材の投入スケジュールを決定し（第１工程Ｓ１）、鋼材の加工スケジュールを決定した後（第２工程Ｓ２）、予め決定された先行鋼材の加工スケジュールと、予め決定された後続鋼材の投入スケジュールとを比較して、垂直圧延機２３によって先行鋼材へ垂直圧延を開始してから終了するまでの時間帯（加工処理時間）と、後続鋼材を加熱炉２２から製造ライン２５へと投入する作業を開始してから終了するまでの時間帯（投入時間）とが重なる場合には、材料同士の干渉（例えば、鋼材２２ａと鋼材２２ｂとの衝突。以下において同じ。）が生じると判定することができ、加工処理時間と投入時間とが重ならない場合には、材料同士の干渉が生じないと判定することができる（第３工程Ｓ３）。したがって、第３工程Ｓ３で材料同士の干渉が生じると判定された場合には、材料同士の干渉を回避するように、第４工程Ｓ４で、第１工程Ｓ１で決定した投入スケジュール及び／又は第２工程Ｓ２で決定した加工スケジュールを変更する必要がある。

例えば、図４に示すケース１のように、加熱炉２２から製造ライン２５へ向けて後続鋼材の投入が開始される時刻（投入開始時刻）が時刻Ｔ１と時刻Ｔ４との間であり、加熱炉２２から製造ライン２５へ向けた後続鋼材の投入が終了する時刻（投入終了時刻）が時刻Ｔ４よりも後である場合には、先行鋼材の加工処理時間（時刻Ｔ４〜時刻Ｔ５）と後続鋼材の投入時間とが重なるため、先行鋼材と後続鋼材との干渉が生じると判定することができる（第３工程Ｓ３）。そのため、当該ケース１では、後続鋼材の投入開始時刻を例えば時刻Ｔ２へと変更し、後続鋼材の投入終了時刻が時刻Ｔ４よりも前になるように変更した上で、製造ライン２５へと投入された後続鋼材を、投入位置Ｚよりも搬送方向上流側へと退避させる（第４工程Ｓ４）。このように、後続材料の投入スケジュールを変更して製造ライン２５へ投入された後続鋼材を退避させることにより、先行鋼材と後続鋼材との干渉を回避することが可能になる。

ケース１において、第２工程Ｓ２で決定された先行鋼材の加工スケジュールによっては、当該先行鋼材の加工スケジュールに沿って先行鋼材の垂直圧延を開始すると、先行鋼材の垂直圧延開始時刻が、投入位置Ｚよりも搬送方向上流側へ後続鋼材を退避させ終わる時刻よりも前になる場合も想定され得る。かかる場合には、例えば、搬送方向上流側へと移動させた先行鋼材の後端（搬送方向上流側の端）が投入位置Ｚに差し掛かる時刻が、後続鋼材の退避開始時刻よりも後になるように、第２工程で決定された先行鋼材の加工スケジュールを変更することにより、先行鋼材と後続鋼材との干渉を回避することが可能になる。この場合、先行鋼材の加工スケジュールに遅れが発生するが、後続鋼材の投入完了時刻が、第１工程Ｓ１で決定したスケジュールより早くなるため、先行鋼材の加工スケジュールの遅れは最小限に留めることが可能になる。

また、図４に示すケース２のように、後続鋼材の投入開始時刻が時刻Ｔ５と時刻Ｔ６との間であり、後続鋼材の投入終了時刻が時刻Ｔ６よりも後である場合には、先行鋼材の加工処理時間（時刻Ｔ６〜時刻Ｔ７）と後続鋼材の投入時間とが重なるため、先行鋼材と後続鋼材との干渉が生じると判定することができる（第３工程Ｓ３）。そのため、当該ケース２では、後続鋼材の投入開始時刻を例えば時刻Ｔ５へと変更し、後続鋼材の投入終了時刻が時刻Ｔ６よりも前になるように変更した上で、製造ライン２５へと投入された後続鋼材を、投入位置Ｚよりも搬送方向上流側へと退避させる（第４工程Ｓ４）。ケース２の場合には、このように後続材料の投入スケジュールを変更して製造ライン２５へ投入された後続鋼材を退避させることで、先行鋼材と後続鋼材との干渉を回避することが可能になる。

ケース２において、第２工程Ｓ２で決定された先行鋼材の加工スケジュールによっては、当該先行鋼材の加工スケジュールに沿って先行鋼材の垂直圧延を開始すると、先行鋼材の垂直圧延開始時刻が、投入位置Ｚよりも搬送方向上流側へ後続鋼材を退避させ終わる時刻よりも前になる場合も想定され得る。かかる場合には、例えば、搬送方向上流側へと移動させた先行鋼材の後端（搬送方向上流側の端）が投入位置Ｚに差し掛かる時刻が、後続鋼材の退避終了時刻よりも後になるように、第２工程で決定された先行鋼材の加工スケジュールを変更することにより、先行鋼材と後続鋼材との干渉を回避することが可能になる。この場合においても、先行鋼材の加工スケジュールに遅れが発生するが、後続鋼材の投入完了時刻が、第１工程Ｓ１で決定したスケジュールより早くなるため、先行鋼材の加工スケジュールの遅れは最小限に留めることが可能になる。

一方、図４に示すケース３のように、後続鋼材の投入開始時刻が時刻Ｔ７よりも後である場合には、時刻Ｔ７以後に、先行鋼材が投入位置Ｚを占有することはない。かかる場合には、先行鋼材と後続鋼材との干渉が生じないと判定することができるので（第３工程Ｓ３）、第２工程Ｓ２で決定した投入スケジュールの通りに、後続鋼材を加熱炉２２から製造ライン２５へと投入すれば良い。

このように、本発明の材料搬送制御方法を鋼材の製造設備へと適用することにより、既存設備の間に新たな設備を追加して隣接する設備の間隔が狭くなった場合であっても、加熱炉から製造ラインへ向けて先に投入された先行鋼材と、当該先行鋼材に続いて製造ラインへと投入される後続鋼材との干渉（衝突）を回避することが可能になる。既存設備の間に新たな設備を追加することにより製造ライン長の増大を抑制することが可能になり、設備追加コストを抑制することが可能になる。したがって、本発明によれば、コストを抑制しながら材料の衝突を回避して生産性を向上させることが可能な、材料搬送制御方法及び材料製造設備を提供することが可能になる。

本発明に関する上記説明では、複数の加工処理設備が備えら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い。本発明において、加工処理設備の数は１つであっても良い。

本発明に関する上記説明では、後続材料（後続鋼材）の退避が完了するまで、加工処理される先行材料（先行鋼材）を待機させ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い。加工処理される先行材料を待機させなくても材料の干渉（衝突）を回避することが可能であれば、第４工程で加工処理される先行材料を待機させない形態とすることも可能である。また、実際の操業では投入スケジュールや加工スケジュール通りに進まない場合もある。このため、投入時刻を早めて余裕をもった操業ができるよう投入スケジュールを変更することが好ましい。例えば、図４に示すケース１では、投入開始時刻を時刻Ｔ２へと変更したが、このように先行材料が投下位置Ｚを通過直後に後続材料を投入することが好ましい。

図３に示す鋼材の製造設備２０に、本発明の材料搬送制御方法及び従来の材料搬送制御方法（第１工程Ｓ１で決定した投入スケジュール及び第２工程Ｓ２で決定した加工スケジュールに従った制御方法）をそれぞれ適用して、それぞれ同じ数の鋼材（鋼材２７０個）を製造し、後続鋼材の投入開始時間及び先行鋼材の垂直圧延待ち時間を比較した。後続鋼材の投入開始時間の比較結果を図５に、先行鋼材の垂直圧延待ち時間の比較結果を図６に、それぞれ示す。

図５に示すように、本発明の材料搬送制御方法によれば、後続鋼材の投入開始時刻を、従来よりも、平均で１８．７秒早めることができた。また、図６に示すように、従来の方法では平均で３２．９秒であった先行鋼材の垂直圧延待ち時間を、本発明の材料搬送制御方法では平均で１６．４秒とすることができ、先行鋼材の垂直圧延待ち時間を従来よりも平均で１６．５秒短縮することができた。以上より、本発明によれば、加熱炉２２を加熱炉２１と垂直圧延機２３との間に配設することにより設備追加コストを抑制することができ、さらに、後続鋼材の投入開始時刻を早め先行鋼材の垂直圧延待ち時間を短縮することにより、材料の衝突を回避して生産性を向上させることができた。

本発明の材料搬送制御方法は、鋼材に代表される材料片の製造スケジュールを最適化する方法として利用することができる。また、本発明は鋼材の製造設備に適用することができ、本発明の鋼材の製造設備は、自動車用、家電用、機械構造用、建築用等の用途に使用される鋼板等を製造する設備として利用することができる。

１…前処理設備
２…前処理設備
３…第１の加工処理設備
４…第２の加工処理設備
５…製造ライン
６…材料（第１材料）
７…材料（第２材料）
１０…材料製造設備
２０…鋼材の製造設備
２１…加熱炉（前処理設備）
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…鋼材
２２…加熱炉（前処理設備）
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…鋼材
２３…垂直圧延機（加工処理設備）
２４…水平圧延機（加工処理設備）
２５…製造ライン

Claims (4)

1. 鋼材を加熱し加熱された鋼材を鋼材の製造ラインの所定の位置へと投入する加熱炉と、前記鋼材の製造ラインへと投入された鋼材を圧延する圧延機とを有し、前記圧延機による処理が開始されてから終了するまでの間に前記鋼材が移動する前記鋼材の製造ライン上の領域に、前記所定の位置が含まれる製造設備における、鋼材の搬送スケジュールを制御する方法であって、
   鋼材を前記加熱炉から前記鋼材の製造ラインへと投入する投入スケジュールを決定する第１工程と、
   鋼材を前記圧延機で圧延する圧延スケジュールを決定する第２工程と、
   決定された前記圧延スケジュールの通りに圧延される第１鋼材と、決定された前記投入スケジュールの通りに前記鋼材の製造ラインへと投入される第２鋼材とが、前記鋼材の製造ライン上で衝突するか否かを判定する第３工程と、
   前記第３工程で衝突すると判定された場合に、前記圧延機で圧延される前記第１鋼材が前記所定の位置よりも下流側に移動してから前記第２鋼材が前記鋼材の製造ラインへと投入されるように、前記投入スケジュールを変更する処理を含む第４工程と、を有することを特徴とする、鋼材搬送制御方法。
2. 圧延される鋼材の移動範囲に前記所定の位置が含まれる圧延Ａ、及び、圧延される鋼材の移動範囲に前記所定の範囲が含まれない圧延Ｂが、前記圧延機による前記処理に含まれ、前記圧延Ｂが開始されてから前記圧延Ａが開始されることを特徴とする、請求項１に記載の鋼材搬送制御方法。
3. 前記圧延ＡがＮ回（Ｎは１以上の整数）行われ、
   前記第１工程で決定された前記第２鋼材の投入開始時刻を始点とし前記第２鋼材の投入終了時刻又は前記第２鋼材の退避終了時刻を終点とする投入時間と、前記第２工程で決定された第Ｎ回目の前記圧延Ａの開始時刻を始点とし終了時刻を終点とする圧延時間とが重なる場合には、前記第２鋼材の投入開始時刻、及び、投入終了時刻又は退避終了時刻が、第Ｎ−１回目の前記圧延Ａの終了時刻以後、且つ、第Ｎ回目の前記圧延Ａの開始時刻よりも前となるように、前記第４工程で前記投入スケジュールが変更され、
   さらに、変更された前記投入スケジュールの通りに前記鋼材の製造ラインへと投入された前記第２鋼材を、前記第Ｎ回目の前記圧延Ａが開始される前に前記所定の位置から退避させる退避処理が、前記第４工程に含まれることを特徴とする、請求項２に記載の鋼材搬送制御方法。
4. 鋼材を加熱し加熱された鋼材を鋼材の製造ラインの所定の位置へと投入する加熱炉と、前記鋼材の製造ラインへと投入された鋼材を圧延する圧延機とを有し、
   前記圧延機による処理が開始されてから終了するまでの間に鋼材が移動する前記鋼材の製造ライン上の領域に、前記所定の位置が含まれ、
   前記鋼材の搬送スケジュールが、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼材搬送制御方法にしたがって制御されることを特徴とする、鋼材製造設備。

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