JP6149902B2 - 加熱炉抽出順計画作成装置、加熱炉抽出順計画作成方法、鋼板製造方法および圧延ラインの操業方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の加熱炉と粗圧延機と仕上圧延機とを有する鋼板の圧延ラインにおける鋼板の加熱炉からの抽出順および圧延スケジュールを作成する加熱炉抽出順計画作成装置、加熱炉抽出順計画作成方法、鋼板製造方法および圧延ラインの操業方法に関する。

近年、強度や靭性に優れた厚鋼板が求められる傾向にあるため、高温の鋼板の圧延と冷却とを組み合わせた制御圧延や制御冷却により厚鋼板が製造されている。一般に、高強度かつ高靭性の厚鋼板は、１０００℃以上に加熱されたスラブを粗圧延により中程度の板厚にし、調整冷却により未再結晶温度域の近傍の温度域に温度を調整し、最終の仕上圧延により圧延する制御圧延（ＣＲ）により製造される。

制御圧延では、例えば、板厚２００〜３００ｍｍのスラブを１１００〜１２００℃程度にまで加熱した後、粗圧延機で板厚４０〜６０ｍｍ程度にまで粗圧延する。その後、このスラブを調整冷却により未再結晶温度域である９００℃以下にした時点で圧延を再開し、例えば２０ｍｍといった最終目標の板厚になるまで圧延する。

また、一般に、厚鋼板の強度を高めるためには、上記の制御圧延に加え、圧延後に加速冷却によりＡｒ３変態点温度以上の温度から５００℃程度にまで冷却する制御冷却も行なわれる。

粗圧延機と仕上圧延機とにおいて制御圧延や制御冷却が行なわれる際には、粗圧延機の後段に配設された温度調整用の冷却装置で粗圧延後に鋼板の調整冷却が行われ、仕上圧延機の後段に配設された加速冷却用の冷却装置で加速冷却および熱処理装置で熱処理が行なわれている。

なお、厚鋼板の圧延能率を向上させるための技術が多数開示されている。例えば、特許文献１〜３および非特許文献１には、圧延時間が最短になるように複数の被圧延材の圧延パススケジュールを決定する技術が記載されている。

特開２０１０−２４０６６３号公報 特許第４２２６５１６号公報 特許第５４３５１８１号公報

野村真佐子、「混合整数計画法を用いた厚板圧延スケジュールの決定方法」、日本オペレーションズ・リサーチ学会秋季研究発表会、１９９３

上述したとおり、近年の強度や靭性に優れた厚鋼板が求められる傾向にあり、制御圧延の条件に厳しさが増している。すなわち、圧延能率の向上のみならず、圧延能率の向上と製品の品質条件の充足とを両立させる技術が求められている。そのためには、製造中のスラブの温度調整のスケジュールを含めた厚鋼板の製造効率の最適化が必要となる。したがって、粗圧延機と仕上圧延機との負荷を調整するだけでなく、加熱炉からの抽出順や抽出タイミングまでを考慮した圧延スケジュールを作成する必要がある。

しかしながら、特許文献１〜２、および非特許文献１に記載された技術では、冷却装置での圧延材の温度調整や、加熱炉からの抽出順や抽出タイミングが考慮されておらず、複数の圧延材全体の製造効率を最適化することはできない。また、上記の先行技術文献のいずれにも、加熱炉から抽出され仕上圧延が終了するまでの圧延材（以下、仕掛中圧延材）の温度を取り込んで圧延スケジュール（計画）を修正し、抽出タイミングや後段の装置への移送タイミングを計算し直すことは記載されていない。そのため、上記先行技術文献に記載の技術によれば、計画の実績からの乖離を補正することができず、計画に則って操業することができなくなる。つまり、操業外乱、予測精度の誤差等により当初予測していた通りに鋼板の温度が推移せずに圧延スケジュールの一部が実績と合わなくなった場合には、圧延スケジュールを修正することができないために圧延スケジュールどおりに操業することができなくなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、鋼板の圧延能率の向上と製品の品質条件の充足とを両立させ、実績からの乖離を解消した計画に則って効率よく鋼板を製造することができる加熱炉抽出順計画作成装置、加熱炉抽出順計画作成方法、鋼板製造方法および圧延ラインの操業方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加熱炉抽出順計画作成装置は、少なくとも複数の加熱炉と粗圧延機と仕上圧延機とをこの順に有し、加熱炉から抽出された圧延材を粗圧延機および仕上圧延機により圧延する圧延ラインにおいて、加熱炉内の所定の枚数の圧延材と圧延中の全圧延材を対象として、該対象圧延材について、加熱炉からの抽出順および抽出タイミングと、圧延中に粗圧延機から仕上圧延機へ移送する移送タイミングとを含む計画を作成する初期計画作成手段と、圧延材が加熱炉から抽出された際、該抽出に応じて補充された圧延材を含む加熱炉内の圧延材を対象として、該対象圧延材についての計画を作成する第１修正手段と、加熱炉から抽出された圧延材に対する計画が実行され実績情報が更新された際、圧延中の全圧延材を対象として、前記実績情報を反映するように該対象圧延材についての計画を作成する第２修正手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る加熱炉抽出順計画作成装置は、上記発明において、前記初期計画作成手段および前記第１修正手段は、各対象圧延材について、採り得る移送タイミング毎に複数の計画候補を算出し、所定の制約条件を満たして最適な計画候補を選択することにより、該対象圧延材の抽出順、抽出タイミング、および移送タイミングを含む計画を作成し、前記第２修正手段は、前記対象圧延材について、採り得る移送タイミング毎に前記実績情報が反映された複数の計画候補を算出し、所定の制約条件を満たして最適な計画候補を選択することにより、該対象圧延材の抽出タイミング、および移送タイミングを含む計画を作成する、ことを特徴とする。

また、本発明に係る加熱炉抽出順計画作成装置は、上記発明において、前記初期計画作成手段、前記第１修正手段、および前記第２修正手段は、前記各計画候補の総圧延時間が最短となるものを最適な計画候補として選択することを特徴とする。

また、本発明に係る加熱炉抽出順計画作成装置は、上記発明において、前記第１修正手段は、前記対象圧延材に前記抽出直後の圧延材を追加するとともに、追加された該圧延材についての移送タイミングを既定値に固定することを特徴とする。

また、本発明に係る加熱炉抽出順計画作成装置は、上記発明において、前記第２修正手段は、加熱炉内の圧延材のうち抽出順の昇順に所定数のものを前記対象圧延材に追加するとともに、追加された該圧延材についての抽出順及び圧延順を既定値に固定することを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加熱炉抽出順計画作成方法は、少なくとも複数の加熱炉と粗圧延機と仕上圧延機とをこの順に有し、加熱炉から抽出された圧延材を粗圧延機および仕上圧延機により圧延する圧延ラインにおいて、加熱炉内の所定の枚数の圧延材と圧延中の全圧延材を対象として、該対象圧延材について、加熱炉からの抽出順および抽出タイミングと、圧延中に粗圧延機から仕上圧延機へ移送する移送タイミングとを含む計画を作成する初期計画作成ステップと、圧延材が加熱炉から抽出された際、該抽出に応じて補充された圧延材を含む加熱炉内の圧延材を対象として、該対象圧延材についての計画を作成する第１修正ステップと、加熱炉から抽出された圧延材に対する計画が実行され実績情報が更新された際、圧延中の全圧延材を対象として、前記実績情報を反映するように該対象圧延材についての計画を作成する第２修正ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る鋼板製造方法は、上記発明の加熱炉抽出順計画作成装置を用いて圧延材の加熱炉抽出順を決定するステップを含むことを特徴とする。

また、本発明に係る圧延ラインの操業方法は、上記発明の加熱炉抽出順計画作成装置を用いて圧延材の加熱炉抽出順を決定するステップを含むことを特徴とする。

本発明によれば、鋼板の圧延能率の向上と製品の品質条件の充足とを両立させ、実績からの乖離を解消した計画に則って効率よく鋼板を製造することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る加熱炉抽出順計画作成処理が適用される鋼板の圧延ラインの一例を説明するための図である。 図２は、仕掛中圧延材および加熱炉内スラブの抽出順、抽出タイミングおよび移送タイミングを模式的に示すガントチャートである。 図３は、本実施の形態の加熱炉抽出順計画作成装置の概略構成を示す模式図である。 図４は、本実施の形態の加熱炉抽出順計画作成処理手順を示すフローチャートである。 図５は、加熱炉内計画作成処理と仕掛中圧延材調整処理とが発生する間隔を説明するための図である。 図６は、初期計画作成処理の概要を説明するための模式図である。 図７は、移送タイミング毎の圧延スケジュールを説明するための図である。 図８は、加熱炉内計画作成処理の概要を説明するための模式図である。 図９は、仕掛中圧延材調整処理の概要を説明するための模式図である。 図１０は、本発明に係る加熱炉抽出順計画作成処理の実施例を説明するためのガントチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

［圧延ラインの構成］
まず、図１および図２を参照して本実施の形態の加熱炉抽出順計画作成装置が作成する計画の対象である厚鋼板の圧延ラインについて説明する。図１は、本実施形態の加熱炉抽出順計画作成装置が対象とする厚鋼板の圧延ラインの構成を模式的に示した概略図である。図１に示すように、厚鋼板を製造する厚鋼板の圧延ラインには、上流から順に、内部の圧延材Ｓ（以下、加熱炉内スラブＳＡ）を所定の温度に加熱する加熱炉１と、リバース式の粗圧延機２と、加熱炉１から抽出された圧延材Ｓ（仕掛中圧延材ＳＢ）の温度を空冷または水冷により調整する冷却装置３と、リバース式の仕上圧延機４と、加速冷却装置５と、熱処理装置６と、が設置されている。

加熱炉１で所定の温度に加熱された圧延材Ｓ（加熱炉内スラブＳＡ）は、所定の抽出タイミングに所定の抽出順で加熱炉１から抽出され、仕掛中圧延材ＳＢとして粗圧延機２および仕上圧延機４に移送されて圧延される。圧延工程には、スケール剥離および仕掛中圧延材ＳＢの均一化を図る調整圧延と、所定の目標板幅を得るための幅だし圧延と、所定の目標板厚を得るための厚さ出し圧延との３つの工程がある。厚さ出し圧延は、主に仕上圧延機４で行われるが、粗圧延機２と仕上圧延機４との負荷を調整するために、粗圧延機２で行われる場合もある。圧延工程完了後、圧延材Ｓは、加速冷却装置５で加速冷却された後、熱処理装置６で熱処理される。

機械強度に優れた高級厚鋼板を製造するために、仕掛中圧延材ＳＢの温度変化に伴う材質変化を図って、制御圧延（ＣＲ）や制御冷却が行われる。制御圧延材（ＣＲ材）は、材質設計に基づいて設定された目標温度にて、所定の目標板厚まで圧延される。すなわち、ＣＲ材は、圧延の途中に所定の板厚（ＣＲ厚）で、主に冷却装置３に移送されて水や空気による冷却が行われながら所定の温度（ＣＲ温度）に制御される。

本実施の形態の加熱炉抽出順計画作成装置は、加熱炉内スラブＳＡ、仕掛中圧延材ＳＢの総圧延時間が短くなる抽出順、抽出タイミングおよび移送タイミングを決定し、計画と実績とズレを考慮して随時、抽出順、抽出タイミングおよび移送タイミングを修正する。

ここで、加熱炉内スラブＳＡとは、加熱炉１から抽出される前の圧延材Ｓを意味する。仕掛中圧延材ＳＢとは、加熱炉１から抽出され仕上圧延機４での圧延が終了するまでの圧延材Ｓを意味する。抽出順とは、加熱炉内スラブＳＡを加熱炉１から抽出する順番を意味し、抽出タイミングとは、その時刻を意味する。加熱炉１は複数の抽出口Ｈを持ち、加熱炉内スラブＳＡは、抽出順に従って抽出タイミングにいずれかの抽出口Ｈから抽出される。また、移送タイミングとは、後段の装置への移送を開始するタイミングを意味する。本実施の形態では、粗圧延機２から冷却装置３への移送を開始するタイミング（圧延のパス数）および、冷却装置３から仕上圧延機４への移送を開始するタイミングを意味する。本実施の形態において、圧延ラインでの逆送（例えば、仕上圧延機４から冷却装置３への移送）は考慮されない。

図２は、仕掛中圧延材ＳＢおよび加熱炉内スラブＳＡの抽出順、抽出タイミングおよび移送タイミングを模式的に示すガントチャートである。図２に示すように、現在時刻より前の抽出順、抽出タイミングおよび移送タイミングは、実績として与えられる。現在時刻以降の抽出順、抽出タイミングおよび移送タイミングは、後述するように、加熱炉抽出順計画装置により作成される計画として決定される。以下において、加熱炉抽出順とは、加熱炉１からの抽出順、抽出タイミングおよび移送タイミングを意味する。

［加熱炉抽出順計画作成装置の構成］
次に、図３を参照して、本実施の形態による加熱炉抽出順計画作成装置１０の概略構成について説明する。図３に示すように、本発明の一実施形態である加熱炉抽出順計画作成装置１０は、ワークステーションやパーソナルコンピュータなどの汎用の情報処理装置によって構成され、圧延仕様データベース（ＤＢ）５および操業実績データベース（ＤＢ）６が接続されている。

加熱炉抽出順計画作成装置１０は、ＣＰＵなどの演算処理装置がＲＯＭなどの記憶装置に記憶されている加熱炉抽出順計画作成プログラムを実行することによって、圧延スケジュール計算部１１、計画作成部１２として機能する。これら各部の機能については後述する。

圧延仕様ＤＢ５は、計画対象の圧延材Ｓの圧延仕様に関する情報を格納する。例えば、スラブ幅、スラブ厚、スラブ長、目標板幅、目標板厚、目標板長、ＣＲ厚、ＣＲ温度、鋼種、圧延方法コードなどの情報が、圧延材Ｓの識別情報に対応づけられて格納される。

ここで、スラブ幅、スラブ厚、スラブ長とは、それぞれ圧延材Ｓの板幅、板厚、板長を意味する。目標板幅、目標板厚、目標板長とは、それぞれ圧延完了後の目標とする圧延材Ｓの板幅、板厚、板長を意味する。圧延方法コードとは、通過工程を識別するための識別情報を意味する。

操業実績ＤＢ６は、圧延材Ｓの操業実績に関する情報を格納する。例えば、各工程の開始終了時刻とその時の圧延材Ｓの温度とが、圧延材Ｓの識別情報に対応づけられて格納される。

本実施の形態において、後述する加熱炉抽出順計画作成処理の開始以前に、操作者の操作入力あるいは圧延仕様ＤＢ５や操業実績ＤＢ６からのダウンロードにより、計画対象の全圧延材Ｓについての各種データが加熱炉抽出順計画作成装置１０に入力され、図示しない記憶装置に記憶される。また、加熱炉抽出順計画作成装置１０は、後述する加熱炉抽出順計画作成処理において、操業実績ＤＢ６を参照して実績情報を取得する。

［加熱炉抽出順計画作成処理］
次に、図４のフローチャートを参照して、加熱炉抽出順計画作成装置１０による加熱炉抽出順計画作成処理手順について説明する。この加熱炉抽出順計画作成処理は、オペレータの指示により実操業で各圧延材Ｓの加熱炉からの抽出順や各工程での処理時間が当初の計画（圧延材Ｓの抽出順、抽出タイミング、移送タイミング）から変更された場合に、変更された仕掛中圧延材ＳＢについての加熱炉からの抽出順や各工程の処理時間の実績を反映して、計画を更新するものである。図４のフローチャートは、例えば、操作者により加熱炉抽出順計画作成の指示入力があったタイミングで開始となり、加熱炉抽出順計画作成処理はステップＳ１の処理に進む。

ステップＳ１の処理では、加熱炉抽出順計画作成装置１０が、後述する初期計画作成処理により、加熱炉抽出順計画作成処理の開始時の計画（初期計画）を作成する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、加熱炉抽出順計画作成処理はステップＳ２の処理に進む。

ステップＳ２の処理では、加熱炉抽出順計画作成装置１０が、操業イベントの受信を確認する。ここで、操業イベントとは、圧延ラインでの操業状態を通知する情報であって、抽出、粗圧延開始、粗圧延終了、冷却開始、冷却終了、仕上圧延開始、仕上圧延終了の各種イベントのいずれかを意味する。加熱炉抽出順計画作成装置１０は、操業イベントを受信していない場合は（ステップＳ２，Ｎｏ）そのまま待機し、操業イベントを受信した場合に（ステップＳ２，Ｙｅｓ）、加熱炉抽出順計画作成処理をステップＳ３の処理に進める。

ステップＳ３の処理では、加熱炉抽出順計画作成装置１０が、ステップＳ２の処理で受信した操業イベントが抽出を通知するものであるかを確認する。加熱炉抽出順計画作成装置１０は、受信した操業イベントが抽出であった場合には、加熱炉抽出順計画作成処理をステップＳ４の処理を進め、抽出以外であった場合には、加熱炉抽出順計画作成処理をステップＳ５の処理を進める。

ステップＳ４の処理では、加熱炉抽出順計画作成装置１０が、後述する加熱炉内計画作成処理により、加熱炉１からの加熱炉内スラブＳＡの抽出に応じて、後続する加熱炉内スラブＳＡの加熱炉１からの抽出順、抽出タイミングおよび移送タイミングを含む計画を作成する。その際、加熱炉内スラブＳＡの数が一定に保持されるよう、新たな加熱炉内スラブＳＡを処理対象に加える。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、加熱炉抽出順計画作成処理はステップＳ６の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、加熱炉抽出順計画作成装置１０が、後述する仕掛中圧延材調整処理により、仕掛中圧延材ＳＢに対する計画の実行（操業処理の進行）に応じて、仕掛中圧延材ＳＢの移送タイミングを実績情報に基づいて修正する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、加熱炉抽出順計画作成処理はステップＳ６の処理に進む。

ステップＳ６の処理では、加熱炉抽出順計画作成装置１０が、加熱炉抽出順計画作成処理を終了する指示入力の有無を確認する。加熱炉抽出順計画作成装置１０は、終了の指示入力がない場合には（ステップＳ６，Ｎｏ）、加熱炉抽出順計画作成処理をステップＳ２の処理を戻し、終了の指示入力があった場合には（ステップＳ６，Ｙｅｓ）、一連の加熱炉抽出順計画作成処理を終了する。

なお、ステップＳ４の加熱炉内計画作成処理が発生する間隔は、図５に示すように、抽出のピッチに準じ、約６０秒である。一方、ステップＳ５の仕掛中圧延材調整処理が発生する間隔は、抽出以外の操業イベントの発生間隔に準じ、抽出ピッチより短い。そのため、仕掛中圧延材調整処理の高速化が求められる。

［初期計画作成処理］
ステップＳ１の初期計画作成処理では、加熱炉抽出順計画作成処理の開始時の計画が作成される。ここで作成される計画は、図６に示すように、加熱炉１内にある加熱炉内スラブＳＡについての加熱炉１からの抽出順、抽出タイミング、および後段の装置への移送タイミングを規定する。また、この計画は、加熱炉１から抽出された仕掛中圧延材ＳＢについての後続する装置への移送タイミングを規定する。ここで、加熱炉内スラブＳＡの中で対象とするスラブは、少なくとも加熱炉の抽出端に位置するスラブ（図６では４枚のスラブ）とする。さらに、対象とするスラブの枚数を増やすことによって抽出端以降のスラブを含めた最適な決定ができるが、計算時間が増大するため、計算時間が抽出ピッチ等の所望の時間以内に収まるように対象とするスラブの枚数を調整する必要がある。

まず、圧延スケジュール計算部１１が、計画対象の圧延材Ｓについてのデータを記憶装置から読み込む。そして、圧延スケジュール計算部１１は、各圧延材Ｓについて移送タイミング毎の圧延スケジュールを作成する。

ここで、図７を参照して、各圧延材Ｓの移送タイミング毎の圧延スケジュールの作成について説明する。図７は、加熱炉１から抽出された仕掛中圧延材ＳＢの粗圧延機２から冷却装置３への移送タイミングを変えた場合に、粗圧延機２での粗圧延工程、後続する冷却装置３での冷却工程、仕上圧延機４での仕上圧延工程、加速冷却装置５での加速冷却工程、および熱処理装置６での熱処理工程のそれぞれに必要な処理時間を例示する図である。移送タイミング毎の圧延スケジュールとは、図７に例示するように、加熱炉１からの抽出順および抽出タイミングを既定とした仕掛中圧延材ＳＢについて、後続する装置への採り得る移送タイミングと各装置での各工程の処理時間との組み合わせを意味し、計画候補に相当する。なお、作成された各圧延スケジュールでは、各工程の処理時間に応じて、後続の装置への移送タイミングが決まる。したがって、仕掛中圧延材ＳＢについて、圧延スケジュールを作成することと移送タイミングを導出することとは同義である。

具体的に、圧延スケジュール計算部１１は、加熱炉１から抽出される前の加熱炉内スラブＳＡについて、抽出順および抽出タイミングを固定して、抽出後の粗圧延機２から冷却装置３への移送タイミング毎に圧延スケジュールを作成する。また、圧延スケジュール計算部１１は、粗圧延機２で圧延中の仕掛中圧延材ＳＢについて、実績情報（粗圧延機２での現在のパスでの板厚、板幅、板長、温度）に基づいて、現在時刻以降の粗圧延機２での残りの処理時間および粗圧延機２から冷却装置３への移送タイミング毎の圧延スケジュールを作成する。また、圧延スケジュール計算部１１は、冷却装置３で冷却中の仕掛中圧延材ＳＢについて、冷却工程以前の実績情報に基づいて、現在時刻以降の冷却装置３から仕上圧延機４への移送タイミング毎の圧延スケジュールを作成する。また、圧延スケジュール計算部１１は、仕上圧延機４で圧延中の仕掛中圧延材ＳＢについて、実績情報（仕上圧延機４での現在のパスでの板厚、板幅、板長、温度）に基づいて、現在時刻以降の圧延スケジュール（仕上げ圧延機４での残りの処理時間）を作成する。

なお、圧延スケジュール計算部１１は、冷却工程の処理時間として、全て水冷した場合の水冷時間と、全て空冷した場合の空冷時間とを算出する。そして、後述するように、冷却工程の処理時間は、２値の間をとるものとする。

そして、計画作成部１２は、初期計画として、以上のようにして作成された移送タイミング毎の圧延スケジュール（計画候補）に基づいて、最適な計画を作成する。具体的に、計画作成部１２は、以下に示す制約条件を満たして総圧延時間が最短となるように、計画候補の中から最適な加熱炉内スラブＳＡの抽出順、抽出タイミングおよび移送タイミングの圧延スケジュールを選択する。このスケジューリング問題は、資源制約付プロジェクトスケジューリング問題（ＲＣＰＳＰ）として定式化し、制約プログラミングや混合整数線形計画法などの最適化手法で解くことができる。

計画候補の中から最適なものを選択する際の制約条件として、次のものが挙げられる。

（１）加熱炉内スラブＳＡは、同一抽出口の抽出口側に配置されている加熱炉内スラブＳＡを追い越して抽出することはできない。
（２）同一抽出口から連続して抽出する場合には、所定時間以上の抽出間隔を開けなければならない。
（３）抽出タイミングは、加熱炉内スラブＳＡ毎に設定されている抽出可能時刻より早くすることができない。
（４）先行する仕掛中圧延材ＳＢの処理中の工程が終了するまで、後行する仕掛中圧延材ＳＢの当該工程の処理を開始できない。
（５）冷却工程の処理時間は、移送タイミングの異なる各圧延スケジュールについて、全て水冷した場合の水冷時間と全て空冷した場合の空冷時間との間の値をとる。
（６）冷却工程を除く各工程の移送後の処理時間は、移送タイミングの異なる圧延スケジュール間で固定（一定値）とする。

［加熱炉内計画作成処理］
ステップＳ４の加熱炉内計画作成処理では、加熱炉１からの加熱炉内スラブＳＡの抽出に応じて、後続の加熱炉内スラブＳＡの加熱炉１からの抽出順、抽出タイミングおよび粗圧延機２への移送タイミングが実績を反映するよう修正される。

ここで、図８に示すように、処理対象の加熱炉内スラブＳＡの総数は一定として、抽出されたスラブと同じ抽出口Ｈから抽出される加熱炉内スラブＳＡが新たに処理対象に加えられる。さらに、少なくとも加熱炉１から抽出されたばかりの最後の仕掛中圧延材ＳＢに加え、それよりさらに先行している複数枚の仕掛中圧延材が処理対象に加えられる。これは、加熱炉内スラブＳＡの粗圧延機２への移送タイミングは、仕掛中圧延材ＳＢの圧延スケジュールに影響を与えるためである。ただし、先行する仕掛中圧延材ＳＢの移送タイミングとの整合性を保持するため、この仕掛中圧延材ＳＢの移送タイミングは既定値に固定して変更しないものとする。

そして、圧延スケジュール計算部１１は、この処理対象の加熱炉内スラブＳＡおよび仕掛中圧延材ＳＢについて、上記の初期計画作成処理と同様に、移送タイミングの異なる複数の圧延スケジュールを算出する。そして、計画作成部１２が、制約条件を満たして総圧延時間が最短となるように、処理対象の加熱炉内スラブＳＡについて、最適な抽出順、抽出タイミングおよび移送タイミングの圧延スケジュールを選択する。このスケジューリング問題は、資源制約付プロジェクトスケジューリング問題（ＲＣＰＳＰ）として定式化し、制約プログラミングや混合整数線形計画法などの最適化手法で解くことができる。このように、加熱炉内計画作成処理では、仕掛中圧延材ＳＢを処理対象外とすることにより、問題規模を小さくし、処理速度の高速化を図ることができる。

［仕掛中圧延材調整処理］
ステップＳ５の仕掛中圧延材調整処理では、仕掛中圧延材ＳＢに対する操業処理の進行に応じて、実績を反映するように仕掛中圧延材ＳＢの移送タイミングが修正される。例えば、先行する圧延材Ｓの粗圧延工程の処理時間が予想以上に長くなり予定されていた時刻に粗圧延を開始できない場合、圧延材Ｓの温度が予想どおりに推移しない場合などに、実績情報の変更に応じて計画が修正される。

ここで、図９に示すように、次に抽出予定からｎ番目に抽出予定までの所定枚数の加熱炉内スラブＳＡと、全仕掛中圧延材ＳＢとが処理対象とされる。加熱炉内スラブＳＡを処理対象に含めるのは、仕掛中圧延材ＳＢの移送タイミングの変化を加熱炉内スラブＳＡの次の抽出タイミングに反映させるためである。その際、圧延ラインで先行の圧延材Ｓと後行の圧延材Ｓとの操業処理順に入替わりは生じないことから、仕掛中圧延材ＳＢの抽出順は、実績の抽出順のまま変更しない。また、処理の簡略化のため、加熱炉内スラブＳＡの抽出順は既定値に固定して変更しないものとする。さらに、加熱炉内スラブＳＡの中で対象とするスラブの枚数は少なくとも次に加熱炉から抽出予定のスラブ１枚とする。

圧延スケジュール計算部１１は、上記の処理対象の加熱炉内スラブＳＡおよび仕掛中圧延材ＳＢについて、上記初期計画作成処理と同様に、移送タイミングの異なる複数の圧延スケジュールを算出する。そして、計画作成部１２が、制約条件を満たして総圧延時間が最短となるように、処理対象の所定枚数の加熱炉内スラブＳＡの最適な抽出タイミングおよび移送タイミングの圧延スケジュールと、仕掛中圧延材ＳＢの最適な移送タイミングの圧延スケジュールとを選択する。

なお、このスケジューリング問題は、加熱炉内スラブＳＡの抽出順を固定として簡略化したことにより、ＲＣＰＳＰより簡単なフローショップ問題として定式化でき、より高速に混合整数線形計画法で解くことができる。これにより、ＲＣＰＳＰとして解くより更に処理速度の高速化を図ることができる。例えば、５本の圧延材Ｓについて仕掛中圧延材調整処理を実施したところ、ＲＣＰＳＰとして解いた場合には７秒、フローショップ問題として解いた場合には０．２秒で処理が完了した。

以上、説明したように、本実施の形態の加熱炉抽出順計画作成装置１０の加熱炉抽出順計画作成処理では、初期計画作成処理、加熱炉内計画作成処理、仕掛中圧延材調整処理に分化し、各処理対象を限定し、ＲＣＰＳＰ／フローショップ問題を使い分けて最適な計画を作成する。これにより、鋼板の圧延能率の向上と製品の品質条件の充足とを両立させ、実績からの乖離を解消した計画を作成することができ、効率よく鋼板を製造することができる。

なお、本実施の形態においては、総圧延時間を最短とすることにより最適化しているが、最適解は、制約条件に基づいて所定の範囲で選択することとしてもよい。また、圧延時間の他、スラブの品質の評価値を含めて最適化してもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

図１０に本発明に係る加熱炉抽出順計画作成処理の実施例を示す。本実施例では、加熱炉内のスラブを９枚とし、仕掛中圧延材調整処理では、全ての仕掛中圧延材に加えて、加熱炉内から次に抽出される１枚のスラブを考慮している。また、加熱炉内計画作成処理では、加熱炉内スラブ９枚に加えて、仕掛中圧延材全てを考慮している。また、簡単のため、仕掛中圧延材調整処理の起動タイミングは粗圧延工程が開始されたタイミングのみとしている。本実施例では、始めに、図１０（ａ）に示すように、時間ｔ＝ｔ１のタイミングで起動されると、初期計画作成処理によって、仕掛中圧延材ＳＢ１〜ＳＢ４および加熱炉内スラブ（ＳＡ１，ＳＡ２,その他）を対象として初期計画が作成される。次に、図１０（ｂ）に示すように、時間ｔ＝ｔ２のタイミングで仕掛中圧延材ＳＢ４の粗圧延工程が開始されると、仕掛中圧延材調整処理によって、仕掛中圧延材ＳＢ１〜ＳＢ３の操業実績を反映した仕掛圧延材ＳＢ４の移送タイミングが決定される。次に、図１０（ｃ）に示すように、時間ｔ＝ｔ３のタイミングで加熱炉から加熱内スラブＳＡ１（＝仕掛圧延材ＳＢ５）が抽出されると、加熱炉計画作成処理によって、仕掛中圧延材ＳＢ２〜ＳＢ５の操業実績を反映した加熱炉内スラブ（ＳＡ２，その他）の抽出順が決定される。次に、図１０（ｄ）に示すように、時間ｔ＝ｔ４のタイミングで仕掛中圧延材ＳＢ５の粗圧延工程が開始されると、仕掛中圧延材調整処理によって、仕掛中圧延材ＳＢ３，ＳＢ４の操業実績を反映した仕掛中圧延材ＳＢ５の移送タイミングが計算される。このように、本発明では、仕掛中圧延材の操業実績が反映された圧延スケジュールを計算することにより、圧延スケジュールが操業実績から大きく乖離することを抑制している。

１ 加熱炉
２ 粗圧延機
３ 冷却装置
４ 仕上圧延機
５ 加速冷却装置
６ 熱処理装置
１０ 加熱炉抽出順計画作成装置
１１ 圧延スケジュール計算部
１２ 計画作成部
Ｓ 圧延材
ＳＡ 加熱炉内スラブ
ＳＢ 仕掛中圧延材

Claims (5)

1. 少なくとも複数の加熱炉と粗圧延機と仕上圧延機とをこの順に有し、加熱炉から抽出された圧延材を粗圧延機および仕上圧延機により圧延する圧延ラインにおいて、少なくとも加熱炉の抽出端に位置する圧延材を含む加熱炉内の圧延材と圧延中の全圧延材とを初期計画作成対象圧延材として、該初期計画作成対象圧延材について、加熱炉からの抽出順および抽出タイミングと、圧延中に粗圧延機への移送および後続する装置において各後続する装置への移送を開始する移送タイミングとに関する計画を作成する初期計画作成手段と、
   前記初期計画作成手段によって作成された計画、第１修正手段によって修正された計画、または第２修正手段によって修正された計画を対象として、圧延材が加熱炉から抽出された際、加熱炉から抽出された前記圧延材の前記抽出順および前記抽出タイミングを実績を反映するように修正し、加熱炉から抽出されている圧延材の前記移送タイミングを既定の計画値に固定し、該抽出に応じて補充された圧延材を含む加熱炉内の圧延材と加熱炉から抽出された全圧延材のうち、新たに抽出されたものを少なくとも含む圧延材とを第１修正対象圧延材として、加熱炉内の圧延材の抽出順、抽出タイミング、および移送タイミングに関する前記第１修正対象圧延材についての計画を修正する第１修正手段と、
   前記初期計画作成手段によって作成された計画、前記第１修正手段によって修正された計画、または第２修正手段によって修正された計画を対象として、加熱炉から抽出された圧延材に対する計画が実行され、抽出以外のイベントである操業イベントが発生したタイミングで、加熱炉からの圧延材の抽出順、各工程の処理時間を含む実績情報が更新された際、加熱炉内の圧延材の抽出順を既定の計画値に固定し、加熱炉内の圧延材と圧延中の全圧延材とを第２修正対象圧延材として、前記実績情報を反映するように該第２修正対象圧延材について、加熱炉内の圧延材の抽出タイミングと、加熱炉内および抽出後粗圧延前の圧延材の前記移送タイミングとに関する計画を修正する第２修正手段と、
   を備えることを特徴とする加熱炉抽出順計画作成装置。
2. 前記初期計画作成手段は、前記初期計画作成対象圧延材について、粗圧延パス回数を含む変更可能な操業条件の範囲内で採り得る前記移送タイミング毎に複数の計画候補を算出し、操業上の制約条件を満たし、且つ、前記初期計画作成対象圧延材について、最初に抽出される圧延材の抽出時刻から最後に抽出される圧延材の圧延ラインの最終設備の処理終了時刻までに要する時間である総圧延時間が最小となる計画候補を選択することにより、該初期計画作成対象圧延材の抽出順、抽出タイミング、および移送タイミングに関する計画を作成し、
   前記第１修正手段は、前記第１修正対象圧延材について、粗圧延パス回数を含む変更可能な操業条件の範囲内で採り得る前記移送タイミング毎に複数の計画候補を算出し、操業上の制約条件を満たし、且つ、前記第１修正対象圧延材について、最初に抽出される圧延材の抽出時刻から最後に抽出される圧延材の圧延ラインの最終設備の処理終了時刻までに要する時間である総圧延時間が最小となる計画候補を選択することにより、前記第１修正対象圧延材の抽出順、抽出タイミング、および移送タイミングに関する計画を修正し、
   前記第２修正手段は、加熱炉内の圧延材の抽出順を前記初期計画作成手段によって作成された計画または前記第１修正手段によって修正された計画に固定し、前記第２修正対象圧延材について、粗圧延パス回数を含む変更可能な操業条件の範囲内で採り得る前記移送タイミング毎に複数の計画候補を算出し、操業上の制約条件を満たし、且つ、前記初期計画作成対象材または前記第１修正対象材について、最初に抽出される圧延材の抽出時刻から最後に抽出される圧延材の圧延ラインの最終設備の処理終了時刻までに要する時間である総圧延時間が最小となる計画候補を選択することにより、該第２修正対象圧延材の抽出タイミング、および移送タイミングに関する計画を修正する、
   ことを特徴とする加熱炉抽出順計画作成装置。
3. 少なくとも複数の加熱炉と粗圧延機と仕上圧延機とをこの順に有し、加熱炉から抽出された圧延材を粗圧延機および仕上圧延機により圧延する圧延ラインにおいて、少なくとも加熱炉の抽出端に位置する圧延材を含む加熱炉内の圧延材と圧延中の全圧延材とを初期計画作成対象圧延材として、該初期計画作成対象圧延材について、加熱炉からの抽出順および抽出タイミングと、圧延中に粗圧延機への移送および後続する装置において各後続する装置への移送を開始する移送タイミングとに関する計画を作成する初期計画作成ステップと、
   前記初期計画作成ステップにおいて作成された計画、第１修正ステップにおいて修正された計画、または第２修正ステップにおいて修正された計画を対象として、圧延材が加熱炉から抽出された際、加熱炉から抽出された前記圧延材の前記抽出順および前記抽出タイミングを実績を反映するように修正し、加熱炉から抽出されている圧延材の前記移送タイミングを既定の計画値に固定し、該抽出に応じて補充された圧延材を含む加熱炉内の圧延材と加熱炉から抽出された全圧延材のうち、新たに抽出されたものを少なくとも含む圧延材とを第１修正対象圧延材として、加熱炉内の圧延材の抽出順、抽出タイミング、および移送タイミングに関する前記第１修正対象圧延材についての計画を修正する第１修正ステップと、
   前記初期計画作成ステップにおいて作成された計画、前記第１修正ステップにおいて修正された計画、または第２修正ステップにおいて修正された計画を対象として、加熱炉から抽出された圧延材に対する計画が実行され、抽出以外のイベントである操業イベントが発生したタイミングで、加熱炉からの圧延材の抽出順、各工程の処理時間を含む実績情報が更新された際、加熱炉内の圧延材の抽出順を既定の計画値に固定し、加熱炉内の圧延材と圧延中の全圧延材とを第２修正対象圧延材として、前記実績情報を反映するように該第２修正対象圧延材について、加熱炉内の圧延材の抽出タイミングと、加熱炉内および抽出後粗圧延前の圧延材の前記移送タイミングとに関する計画を修正する第２修正ステップと、
   を含むことを特徴とする加熱炉抽出順計画作成方法。
4. 請求項１または２に記載の加熱炉抽出順計画作成装置を用いて圧延材の加熱炉抽出順を決定するステップを含むことを特徴とする鋼板製造方法。
5. 請求項１または２に記載の加熱炉抽出順計画作成装置を用いて圧延材の加熱炉抽出順を決定するステップを含むことを特徴とする圧延ラインの操業方法。