JP6187429B2

JP6187429B2 - 物流計画作成装置および物流計画作成方法

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Publication number: JP6187429B2
Application number: JP2014218988A
Authority: JP
Inventors: 吉成　有介; 有介吉成; 佳也橋本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2017-08-30
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: JP2016085658A

Description

本発明は、複数の搬送台車、天井クレーン、機関車、トラック等の輸送手段を用いて、荷物、貨車等の輸送対象物を輸送する物流において、輸送手段の走行経路、輸送対象物や輸送手段による設備の干渉や取り合いを考慮した物流計画を作成する物流計画作成装置および物流計画作成方法に関する。

一般に、搬送台車、天井クレーン、機関車、トラック等の輸送手段を用いて、荷物、貨車等の輸送対象物を輸送する場合、輸送手段の走行経路、輸送対象物や輸送手段による設備の干渉や取り合いの発生を回避して物流を行う必要がある。

従来、輸送手段については、その走行経路、設備の干渉、取り合いを考慮して物流計画を作成するための技術が多数開示されている。例えば、特許文献１，２には、輸送手段（クレーン）同士の干渉を考慮して、実効的にクレーンを稼働させるための技術が開示されている。また、特許文献３，４には、輸送対象物を輸送する際、複数の輸送手段（搬送車）の全体的な稼働率を向上させるための技術が記載されている。

特開平０７−１７９２９３号公報特開平０８−２０８１８３号公報特開平１０−２５４８４７号公報特開平１０−２９７７１９号公報

しかしながら、特許文献１〜４記載の技術では、輸送対象物による設備の占有が考慮されていないため、作成される物流計画の精度が低かった。とくに、特許文献１，２記載の技術では、輸送対象物の輸送計画が考慮されていないため、効率的に輸送対象物の輸送を行うことができなかった。また、特許文献３，４記載の技術では、輸送手段の干渉について、稼働率の観点で物流計画の評価に反映されているに過ぎず、確実に回避するように考慮されているわけではないため、作成された物流計画を実行できない恐れがあった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、輸送手段の走行経路、輸送対象物や輸送手段による設備の干渉や取り合いを考慮して、精度の高い物流計画を作成することができる物流計画作成装置および物流計画作成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る物流計画作成装置は、複数の輸送対象物を、各輸送対象物に対して連結及び切離可能な複数の輸送手段を使って輸送する物流において、前記輸送対象物と前記輸送手段とを対応付けした物流計画を作成する物流計画作成装置であって、少なくとも、前記輸送対象物が占有する設備の識別情報、前記輸送対象物による前記設備の占有開始予定時刻、および、前記輸送対象物による前記設備の占有終了予定時刻を含んで予め作成された、前記輸送対象物の１つ以上の輸送計画を取得する取得手段と、１以上の前記輸送計画に基づいて、各輸送対象物の通過工程に含まれる各処理と、前記各処理に使用される前記設備の占有時間と、を組み合わせた処理パターンを複数作成する処理パターン作成手段と、各輸送対象物の前記輸送計画に対応して、前記輸送手段に対する処理待ちを含む複数の処理を順に示す運行パターンを複数作成する運行パターン作成手段と、前記運行パターンに対応して、少なくとも、前記輸送手段が占有する設備の識別情報、および、前記輸送手段による前記設備の占有時間を含む、経路パターンを複数作成する経路パターン作成手段と、前記輸送計画に対する所定の制約条件と前記輸送手段に対する所定の制約条件とを満たし、前記輸送手段の処理待ちの時間、前記輸送手段が前記輸送対象物と対応付けされずに走行する空輸送時間、または、前記輸送手段の処理待ちの時間と前記空輸送時間との重み付き和、を最小とする、前記処理パターンと前記運行パターンと前記経路パターンとの組み合わせを最適な組み合わせとして、前記輸送対象物と前記輸送手段とを対応付けした物流計画を作成する最適化手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る物流計画作成装置は、上記発明において、前記最適化手段により実効可能な組み合わせが得られなかった場合に、前記取得手段が、再作成された輸送計画を取得することを特徴とする。

また、本発明に係る物流計画作成方法は、複数の輸送対象物を、各輸送対象物に対して連結及び切離可能な複数の輸送手段を使って輸送する物流において、輸送対象物と前記輸送手段とを対応付けした物流計画を、物流計画作成装置によって作成する物流計画作成方法であって、少なくとも、前記輸送対象物が占有する設備の識別情報、前記輸送対象物による前記設備の占有開始予定時刻、および、前記輸送対象物による前記設備の占有終了予定時刻を含んで予め作成された、前記輸送対象物の１つ以上の輸送計画を取得する取得ステップと、１つ以上の前記輸送計画に基づいて、各輸送対象物の通過工程に含まれる各処理と、前記各処理に使用される設備の占有時間と、を組み合わせた処理パターンを複数作成する処理パターン作成ステップと、各輸送対象物の前記輸送計画に対応して、前記輸送手段に対する処理待ちを含む複数の処理を順に示す運行パターンを複数作成する運行パターン作成ステップと、前記運行パターンに対応して、少なくとも、前記輸送手段が占有する設備の識別情報、および、前記輸送手段による前記設備の占有時間を含む、経路パターンを複数作成する経路パターン作成ステップと、前記輸送計画に対する所定の制約条件と前記輸送手段に対する所定の制約条件とを満たし、前記輸送手段の処理待ちの時間、前記輸送手段が前記輸送対象物と対応付けされずに走行する空輸送時間、または、前記輸送手段の処理待ちの時間と前記空輸送時間との重み付き和、を最小とする、前記処理パターンと前記運行パターンと前記経路パターンとの組み合わせを最適な組み合わせとして、前記輸送対象物と前記輸送手段とを対応付けした物流計画を作成する最適化ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る物流計画作成装置および物流計画作成方法によれば、輸送手段の走行経路、輸送対象物や輸送手段による設備の干渉や取り合いを考慮して、精度の高い物流計画を作成することができる。

図１は、本発明の一実施形態である物流計画作成装置の対象である溶銑の物流を説明するための模式図である。図２は、本発明の一実施形態である物流計画作成装置の構成を示すブロック図である。図３は、空ＴＰ回送処理パターンマスターデータのデータ項目を例示する図である。図４は、ＤＬ運行パターンマスターデータのデータ項目を例示する図である。図５は、ＴＰ計画のデータ項目を例示する図である。図６は、高炉空ＴＰ数データのデータ項目を例示する図である。図７は、ＤＬ位置データのデータ項目を例示する図である。図８は、実行中運行パターンデータのデータ項目を例示する図である。図９は、ＴＰ計画およびＤＬ運行計画を説明するための説明図である。図１０は、本発明の一実施形態である物流計画作成処理の流れを示すフローチャートである。図１１は、計画範囲を説明するための説明図である。図１２は、出力される物流計画を例示する図である。図１３は、Ｊｏｂのモードを説明するための概念図である。図１４は、マルチモードのＪｏｂを説明するための説明図である。図１５は、ＴＰ処理パターンを説明するための説明図である。図１６は、ＤＬ運行計画を説明するための説明図である。図１７は、ＤＬ運行パターンを説明するための説明図である。図１８は、設備占有制約を説明するための説明図である。図１９は、ＴＰ処理パターンの作成処理手順を例示する模式図である。図２０は、ＤＬ運行パターンの作成処理手順を例示する模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である物流計画作成装置による物流計画作成処理について説明する。

〔溶銑の物流〕
始めに、図１を参照して、本発明の一実施形態である物流計画作成装置により作成される物流計画の対象である溶銑の物流について説明する。図１に示すように、鉄鋼業では、高炉Ｂで出銑された溶銑Ｈが主にトピードカー（以下、ＴＰと記す）で受銑され、製鋼工場Ｍまでディーゼル機関車（以下、ＤＬと記す）で輸送される。その際、製鋼工場Ｍで製造される鋼種に応じて、高炉Ｂから製鋼工場Ｍまでの間にある溶銑予備処理設備Ｋを経由して溶銑２の成分調整が行われる場合がある。また、溶銑予備処理設備Ｋを経由する場合には、その前後に図示しないスラグを除去するための除滓設備を経由する場合がある。

製鋼工場Ｍで空になったＴＰ（空ＴＰ）は、ＤＬで高炉Ｂまで回送される。その際、空ＴＰは、高炉Ｂの出銑状況に応じて、クリーニングセンター（以下、ＴＣＣと記す）を経由して内部の清掃が行われる場合がある。

高炉Ｂで受銑したＴＰの溶銑予備処理設備Ｋや製鋼工場Ｍへの転送処理などの処理計画（以下、ＴＰ計画と記す）は、後述する本実施の形態の物流計画作成装置の上位システムで、製鋼工場Ｍで生産される溶鋼の吹錬計画と対応させて作成される。

〔物流計画作成装置の構成〕
次に、図２を参照して、本発明の一実施形態である物流計画作成装置の構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態である物流計画作成装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、本発明の一実施形態である物流計画作成装置１０は、情報処理装置１００とリレーショナルデータベース等の記憶部１２０とを主な構成要素として備え、ＬＡＮやインターネットなどの電気通信回線を介して上位システム２００とデータ通信可能に構成される。

情報処理装置１００は、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等で実現され、電源スイッチおよび入力キーなどの入力デバイスである入力部１０１、表示装置や印刷装置等の出力部１０５を備える。この情報処理装置１００は、内部のＣＰＵ等の演算処理装置がメモリに記憶された制御プログラムを実行することによって、データ読込部１０２、最適化前処理部１０３、および最適化部１０４として機能する。これら各部の機能については後述する。

記憶部１２０は、後述する物流計画作成処理に際し、空ＴＰ回送処理パターンマスターデータ、およびＤＬ運行パターンマスターデータを格納し管理する。

空ＴＰ回送処理パターンマスターデータは、製鋼工場Ｍで空になった空ＴＰの高炉Ｂへの回送処理の通過工程を示す情報である。この空ＴＰ回送処理パターンマスターは、図３にデータ項目を例示するように、通過工程（Ｊｏｂ＿ｓｅｔ）に含まれる各処理（後述するＪｏｂ）の発着地、処理設備の識別情報（ＩＤ）、処理時間の最大値と最小値等の情報を含んで構成される。

ＤＬ運行パターンマスターデータは、後述するＤＬの運行パターンを示す情報である。ＤＬ運行パターンマスターデータは、図４にデータ項目を例示するように、ＤＬの運行パターンを構成する各処理（Ｊｏｂ）について、処理順（順序ＩＤ）、ＤＬを要求している位置の識別情報（ＩＤ）、輸送先の識別情報（ＩＤ）、処理時間の最小値と最大値等の情報を含んで構成される。

なお、上位システム２００は、ビジネスコンピュータ２０１とプロセスコンピュータ２０２とを備える。ビジネスコンピュータ２０１は、高炉Ｂの出銑計画、製鋼工場Ｍの生産計画等を作成し管理する。プロセスコンピュータ２０２は、高炉Ｂ、溶銑予備処理設備Ｋ、製鋼工場Ｍ、ＴＣＣの操業状況、ＤＬおよびＴＰの位置情報等の情報に基づいて、ＴＰ計画の作成、修正、実績の管理、および物流計画作成装置１０により作成された物流計画の実行管理等を行う。

ここで、プロセスコンピュータ２０２で管理されるＴＰ計画は、図５にデータ項目を例示するように、ＴＰごとに予定される処理（Ｊｏｂ)に関する処理設備の識別情報（ＩＤ）、処理の開始予定時刻および終了予定時刻等の情報を含んで構成されるデータである。

また、プロセスコンピュータ２０２は、高炉空ＴＰ数データ、ＤＬ位置データ、および実行中運行パターンデータ等を管理する。高炉空ＴＰ数データは、溶銑Ｈを輸送可能な空ＴＰに関する情報であり、図６にデータ項目を例示するように、高炉Ｂごとに到着済の空ＴＰ数や該当の高炉Ｂへ回送中の空ＴＰ数等の情報を含んで構成される。ＤＬ位置データは、ＴＰを輸送可能なＤＬの位置を管理する情報であり、図７にデータ項目を例示するように、ＴＰへの紐付け可否や紐付け可能となる開始時刻やその時の位置ＩＤ等の情報を含んで構成される。実行中運行パターンデータは、運行中のＤＬに関する情報であり、図８にデータ項目を例示するように、実行中（運行中）のＤＬに関する処理（Ｊｏｂ）の位置や開始時刻等の情報を含んで構成される。

〔物流計画作成処理〕
このような構成を有する物流計画作成装置１０では、情報処理装置１００が以下に示す物流計画作成処理を実行する。これにより、上位システム２００から取得されたＴＰ計画等の各種データに基づいて、輸送手段としてのＤＬによる、輸送対象物としてのＴＰ（溶銑）の製鋼工場Ｍへの輸送および空ＴＰの高炉Ｂへの回送からなる物流のスケジュールである物流計画が作成される。

ここで、本実施の形態の物流計画作成処理の概要を説明する。ＴＰは、例えば、高炉Ｂ（受洗）→前除滓設備（前除滓）→溶銑予備処理設備Ｋ（予備処理）→後除滓設備（後除滓）→製鋼工場Ｍ（払出）の順に設備を経由して、各設備でカッコ内に記載されている処理が行われる。その後、製鋼工場Ｍで空になった空ＴＰは高炉Ｂに回送される。ここで、矢印はＤＬによる転送を意味する。各設備で処理が行われている間は、該当のＴＰにより各設備が占有され、他のＴＰに対する処理を行うことはできない。また、各設備への輸送にＤＬが占有され、各設備での処理の開始時刻より前に到着する必要がある。

ＤＬは、受銑が完了したＴＰを輸送するために、単機で該当の高炉Ｂまで走行し、ＴＰを連結して前除滓設備まで輸送した後、ＴＰを切離する。ＴＰが切離されたＤＬは、このＴＰの前除滓が終了するのを待ち、再び連結して次の溶銑予備処理設備Ｋまで輸送する。あるいは、他のＴＰの輸送要求があれば、同様に、単機で該当のＴＰのある設備まで走行し、ＴＰを連結して目的地まで輸送する。

その際、ＤＬは線路上を走行する。言い換えれば、ＤＬは、設備としての線路およびその集合である経路を占有しながら、他のＤＬとの衝突や経路の重複（取り合い）を回避して目的地まで走行する。同一の目的地に対しては、複数の経路が存在する場合もある。以上のように、ＴＰおよびＤＬは、ともに設備を占有しながら物流を行う。したがって、各処理の処理時間とは設備の占有時間、また、各処理の開始／終了時刻とは設備の占有の開始／終了時刻に他ならない。

具体的に、図９に例示するように、ＴＰ計画は、高炉受銑、前除滓、予備処理、後除滓、製鋼払出、およびＤＬによる輸送等のＴＰに対する処理順で示すことができる。以下、このような各種処理をＪｏｂと称す。本実施の形態では、空ＴＰの回送（ＴＰ回送）もＪｏｂに含める。同様に、ＤＬの単機走行、ＴＰ連結、ＴＰ輸送、ＴＰ切離およびＴＰ処理待ち等のＤＬに対する処理計画（以下、ＤＬ運行計画と記す）も、これら単機走行、ＴＰ連結、ＴＰ輸送、ＴＰ切離およびＴＰ処理待ち等のＤＬに対するＪｏｂの順序列で示すことができる。本実施の形態の物流計画作成処理は、ＴＰ計画とＤＬ運行計画とを対応付け（紐付け）した物流計画を作成するものである。

以下、図１０に示すフローチャートを参照して、この物流計画作成処理を実行する際の情報処理装置１００の動作について説明する。図１０に示すフローチャートは、例えば、上位システムからの起動指示入力があったタイミングで処理が開始され、物流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、データ読込部１０２が、プロセスコンピュータ２０２から、計画範囲のＴＰ計画データを取得する。ここで、計画範囲とは、図１１に太線で囲って例示するように、計画作成時刻から指定された計画範囲時間の範囲を意味する。その際、仕掛中ＴＰのＪｏｂおよび実行中（運行中）ＤＬのＪｏｂの開始時刻／終了時刻は決定済みとする。

データ読込部１０２は、併せて、高炉空ＴＰ数データ、ＤＬ位置データ、および実行中運行パターンデータをプロセスコンピュータ２０２から取得する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、物流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、最適化前処理部１０３が、ＴＰ計画、高炉空ＴＰ数データ、および予め作成され記憶部１２０に格納された空ＴＰ回送処理パターンマスターデータに基づいて、後述するように、物流計画において選択し得るＴＰ計画の候補であるＴＰ処理パターンを作成する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、物流計画作成処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、最適化前処理部１０３が、ＤＬ位置データ、実行中運行パターンデータ、および予め作成され記憶部１２０に格納されたＤＬ運行パターンマスターデータに基づいて、後述するように、物流計画において選択しうるＤＬ運行計画の候補であるＤＬ運行パターンを作成する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、物流計画作成処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、最適化部１０４が、後述するように、目的関数を定義して、所定の制約条件を満たして最適なＴＰ処理パターンとＤＬ運行パターンとの組み合わせを選択することにより、物流計画を最適化する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、物流計画作成処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、最適化部１０４が、ステップＳ４の処理で最適化された物流計画が実行可能か否かを確認する。ステップＳ４の処理で最適化された物流計画が実行可能でなかった場合には、最適化部１０４は、上位システム２００にその旨の通知を行うとともに、物流計画作成処理をステップＳ１の処理に戻し、再度作成されたＴＰ計画を読み込んで、以降の処理を再度実行する。一方、ステップＳ４の処理で最適化された物流計画が実行可能である場合には、最適化部１０４は、物流計画作成処理をステップＳ６の処理に進める。

ステップＳ６の処理では、出力部１０５が、図１２に例示するように、最適化された物流計画を、作成された物流計画として表示等により出力する。また、出力部１０５は、作成された物流計画に関する情報をプロセスコンピュータ２０２に出力する。なお、プロセスコンピュータ２０２は、受信した物流計画に基づいて、ＴＰ計画データと実行中運行パターンデータの更新等を行う。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、一連の物流計画作成処理は終了する。

〔ＴＰ処理パターン〕
ここで、ステップＳ２の処理で作成されるＴＰ処理パターンについて説明する。ＴＰおよびＤＬに対する各Ｊｏｂには、図１３に例示するように、開始時刻（start_time）と終了時刻（end_time）の他、処理時間の最小値（duration_min）と最大値（duration_max）とが設定される。また、各Ｊｏｂには、処理時間の最小値および最大値のそれぞれに対応したＪｏｂの終了時刻の最早値（end_time_min）および最遅値（end_time_max）が設定される。以下、この処理時間の最小値と最大値との組み合わせをモードと定義する。各Ｊｏｂは、図１４に例示するように、処理内容等により異なる複数のモードが選択肢として設定された、マルチモードで表わされる。そのため、ＴＰ処理パターンと後述するＤＬ運行パターンとをマルチモード・ＲＣＰＳＰ（資源制約付きプロジェクトスケジューリング問題）として定式化できる。

そして、ＴＰ計画は、図１５に例示するように、１つのモードが選択された各Ｊｏｂの順序列として表される。各Ｊｏｂについての各モードに属性を定義することにより、複数の処理経路や処理順序を表現できる。以下、このようなＴＰに対するＪｏｂおよびモードの順序列をＴＰ処理パターンと称する。各ＴＰ計画の候補は、選択し得る処理経路や処理順の候補に対応して、複数のＴＰ処理パターンで表される。

なお、各Ｊｏｂの処理時間は、次式（１）に示すように、最小値と最大値との間の値をとる。

また、最適化前処理部１０３は、図１５に例示するように、各ＴＰ処理パターンに含まれるＪｏｂの数を最大数に統一するため、ＤＭＹのモードを設定する。ＤＭＹのモードが選択された場合には、そのＪｏｂの処理時間は０である。

また、ＴＰ計画において空ＴＰが発生して高炉Ｂへの回送が必要となる場合には、最適化前処理部１０３は、高炉空ＴＰ数データおよび空ＴＰ回送処理パターンマスターデータを用いて、ＴＰ回送についてのＴＰ処理パターンを作成する。その際、高炉空ＴＰ数データに基づいて、到着済みの空ＴＰ数と当該高炉Ｂへの回送中の空ＴＰ数とが少ない高炉Ｂに対して、回送の優先順を反映する重み係数が与えられる。この優先順重み係数の値は、優先順が高いほど小さい。

〔ＤＬ運行パターン〕
次に、ステップＳ３の処理で作成されるＤＬ運行パターンについて説明する。ＤＬ運行計画は、図１６に例示するように、単機走行、ＴＰ連結、ＴＰ輸送、ＴＰ切離、ＴＰ処理待ち等のＤＬに対するＪｏｂの順序列（以下、運行パターン）で表される。この運行パターンは、ＤＬ運行パターンマスターデータに列挙されている。各Ｊｏｂは、発着位置で特定される線路の情報を含む。複数の線路を経由する場合には、線路の順序列（以下、経路パターン）からなる経路の情報を含む。

そこで、各Ｊｏｂについて経路ごとに異なるモードを定義することにより、ＤＬ運行計画は、図１７に例示するように、複数のモードのＪｏｂの順序列で表すことができる。以下、このようなＤＬに対するＪｏｂおよびモードの順序列をＤＬ運行パターンと称する。上記のとおり、このＤＬ運行パターンは、ＤＬの運行パターンと経路パターンとを含んで作成される。ＤＬ運行計画の候補は、複数のＤＬ運行パターンで表される。なお、図１７では、簡略化のため、処理時間の記載を省いた。

〔目的関数〕
ステップＳ４の処理では、上記により定式化された物流計画の候補に対し、例えば、ＤＬ処理待ち時間やＤＬの単機走行時間等を目的関数として定義して、目的関数を最小にする候補を探索し選択することにより、最適化された物流計画を得る。ＤＬ処理待ち時間やＤＬの単機走行時間等を適当な重み係数で結合して、目的関数を定義してもよい。あるいは、他の製品品質上の制約条件や設備の制約条件を加味した目的関数を定義してもよい。

このようなマルチモード・ＲＣＰＳＰで定式化された問題は、市販の汎用ＲＣＰＳＰソルバ（ＩＢＭ社製ＩＬＯＧＣｐｌｅｘＯｐｔｉｍｉｚｅｒ、数理システム社製ＮｕＯｐｔ、ＬｏｇＯｐｔ者性ＯｐｔＳｅｑ等）や、メタヒューリスティクス手法を活用することにより解くことができる。

〔制約条件〕
ステップＳ４の処理では、以下に例示する制約条件を充足することを条件として、最適な物流計画が探索される。

（１）Ｊｏｂの開始終了時刻制約
現Ｊｏｂの終了時刻と次Ｊｏｂの開始時刻とが等しいこと。

（２）Ｊｏｂのパターン制約
（２−１）ＴＰ計画のＴＰとＪｏｂの順序とが等しいＴＰ処理パターンを選択すること、仕掛中または計画済みのＪｏｂの開始時刻および終了時刻は、全候補で同じであること。
（２−２−１）ＤＬ運行計画のＪｏｂの順序と等しいＤＬ運行パターンを選択すること、すなわち、１回目の運行ではＤＬの紐付け可能位置とＪｏｂの開始位置とが同じであること、また２回目以降の運行では１つ前の運行のＤＬの最終位置とＪｏｂの開始位置とが同じであること、さらに、全運行について仕掛中または計画済みのＪｏｂの開始時刻および終了時刻は、全候補で同じであること。
（２−２−２）同一のＤＬ運行パターンの選択は１つ以下であること。

（３）選択されたＴＰ処理パターン、ＤＬ運行パターンの開始時刻、終了時刻、存在制約
（３−１）選択されたＴＰ処理パターンの各Ｊｏｂのモードは既定であり、現Ｊｏｂの当該モードの終了時刻と次Ｊｏｂの当該モードの開始時刻とが同じであること。
（３−２）選択されたＤＬ運行パターンの各Ｊｏｂのモードは既定であり、現Ｊｏｂの当該モードの終了時刻と次Ｊｏｂの当該モードの開始時刻とが同じであること。

（４）ＴＰ処理パターンとＤＬ運行パターンとの紐付け制約
ＴＰ運行パターンのＪｏｂの終了時刻は、紐付けられるＴＰ処理パターンのＪｏｂの開始時刻より前であること。

（５）設備占有制約
ＴＰ、ＤＬが占有できる設備は１つであること。すなわち、図１８に例示するように、各設備について、前Ｊｏｂの終了時刻が次Ｊｏｂの開始時刻より前であること。

〔実施例〕
以下、上記した物流計画の候補の定式化の具体例を示す。

〔ＴＰ処理パターンデータ作成〕
ＴＰ処理パターンデータ（TP_Patternデータ）は、以下に定義される変数を用いて作成される（図１９参照）。

ＴＰ計画データを表すための変数は、以下に例示するように定義される。

ＴＰ処理パターンを表すための変数は、以下に例示するように定義される。

〔ＤＬ運行パターンデータ作成〕
ＤＬ運行パターンデータ（DL_Patternデータ）は、以下に定義される変数を用いて作成される（図２０参照）。

ＤＬ運行計画を表すための変数は、以下に例示するように定義される。

ＤＬ運行パターンを表すための変数は、以下に例示するように定義される。

〔目的関数の定義〕
本実施例の目的関数は、以下に例示するように定義される。まず、ＴＰ計画に空ＴＰの高炉への回収が含まれる場合に、回送の優先順を反映するため、優先順重み係数の和（BFBackW）を次式（２）により算出する。

最適化問題として、ＤＬ処理待ち時間を最小とする解を得る場合、次式（３）によりＤＬ運行パターンのモードで定義されたＤＬの総処理待ち時間の和（DLWaitTime）を適用する。

この場合、目的関数は、次式（４）で表される。

最適化問題として、ＤＬ単機走行時間を最小とする解を得る場合、次式（５）によりＤＬの単機走行時間の和（DLSingleTime）を算出する。

この場合、目的関数は、次式（６）で表される。

なお、次式（７）に示すように、重み係数Ｗ（０≦Ｗ≦１．０）を用いて、ＤＬ処理待ち時間最小とＤＬ単機走行時間最小との双方を考慮した目的関数を定義してもよい。

〔制約条件の定式化〕
前述した制約条件は、以上のように定義された変数を用いて、以下に例示するように定式化できる。

（１）Ｊｏｂの開始終了時刻制約
（１−１）ＴＰ計画の現Ｊｏｂの終了時刻と次Ｊｏｂの開始時刻とが等しいことは、次式（８）で表される。

（１−２）ＤＬ運行計画の現Ｊｏｂの終了時刻と次Ｊｏｂの開始時刻とが等しいことは、次式（９）で表される。

（２）Ｊｏｂのパターン制約
（２−１）ＴＰ計画として選択できるＴＰ処理パターンとして、ＴＰ計画とＴＰ処理パターンとのＪｏｂの順序とが等しいことは、次式（１０）で表される。

ここで、Alternativeは、該当するTP_Schedule[tp].Job[jb]のＪｏｂに対して、条件を満たすTP_Pattern[ptrn]の属性を１つ選択することを示す。

また、仕掛中または計画済みのＪｏｂの開始時刻および終了時刻が全候補で同じであることは、次式（１１）で表される。

（２−２−１）ＤＬ運行計画として選択できるＤＬ運行パターンとして、１回目の運行（tt=1、ここで、tt∈NumOfMaxDlTrip）において、ＤＬの紐付け可能位置とＪｏｂの開始位置とが同じであることは、次式（１２）で表される。

ここで、Alternativeは、該当するDL_Schedule[tp][tt].Job[jb]のＪｏｂに対して、条件を満たすDL_Pattern[ptrn]の属性を１つ選択することを示す。

また、２回目以降の運行（tt>2、ここで、tt∈NumOfMaxDlTrip）において、１つ前の運行のＤＬの最終位置とＪｏｂの開始位置とが同じであることは、次式（１３）で表される。

さらに、全運行について、仕掛中または計画済みのＪｏｂの開始時刻および終了時刻が全候補で同じであることは、次式（１４）で表される。

（２−２−２）選択されたDL_PatternのＪｏｂ数がDlMaxJobNumと等しいことは、次式（１５）で表される。

ここで、PresenceOf(DL_Pattern[ptrn])は、選択されたＤＬ運行パターンには１、それ以外には０を返す関数である。

同一のＤＬ運行パターンの総Ｊｏｂ数は一定であることから、同一のＤＬ運行パターンの選択が１つ以下であることは、次式（１６）で表される。

（３）選択されたＴＰ処理パターン、ＤＬ運行パターンの開始時刻、終了時刻、存在制約
（３−１）選択されたＴＰ処理パターンの現Ｊｏｂのモードの終了時刻と次Ｊｏｂのモードの開始時刻とが同じであることは、次式（１７）で表される。

また、選択されたＴＰ処理パターンの各Ｊｏｂのモードは既定であって、選択されたＴＰ処理パターンの現Ｊｏｂのモードが選択されているならば、次Ｊｏｂのモードも選択されることは、次式（１８）で表される。ここで、PresenceOf()は、選択されたＴＰ処理パターンには１、それ以外には０を返す関数である。

（３−２）選択されたＤＬ運行パターンの現Ｊｏｂのモードの終了時刻と次Ｊｏｂのモードの開始時刻とが同じであることは、次式（１９）で表される。

また、選択されたＤＬ運行パターンの各Ｊｏｂのモードは既定であって、選択されたＤＬ運行パターンの現Ｊｏｂのモードが選択されているならば、次Ｊｏｂのモードも選択されることは、次式（２０）で表される。

（４）ＴＰ処理パターンとＤＬ運行パターンとの紐付け制約
ＴＰ運行パターンのＪｏｂの終了時刻は、紐付けられるＴＰ処理パターンのＪｏｂの開始時刻より前であることは、次式（２１）で表される。

（５）設備占有制約
（５−１）ＴＰが占有できる設備は１つという設備占有制約条件（図１８参照）をＴＰが満たさないことは、次式（２２）で表される。

ＴＰが設備占有制約条件を満たさない回数を集計し、その値が０であればＴＰの設備占有条件を満たすことを意味する。この場合、次式（２３）が成立する。

（５−２）ＤＬが設備占有条件を満たさないことは、次式（２４）で表される。

ＤＬが占有条件を満たさない回数を集計し、その値が０であればＤＬの設備占有条件を満たすことを意味する。この場合、次式（２５）が成立する。

以上の説明から明らかなように、本実施の形態の物流計画作成装置１０の物流計画作成処理では、最適化前処理部１０３が、ＴＰに対する処理を、ＤＬによる輸送と空ＴＰの回送とを含めて一元化する。同様に、最適化前処理部１０３が、ＤＬに対する処理を、ＴＰ処理待ちを含めて一元化する。そして、最適化部１０４が、ＴＰおよびＤＬに対する処理をＴＰとＤＬとが設備を占有しながら物流を行うマルチモード・ＲＣＰＳＰに置き換えることにより、最適な物流計画を選択する。これにより、ＤＬの走行経路、ＴＰ（溶銑）やＤＬによる設備の干渉や取り合いを考慮して、精度の高い物流計画を作成することができる。

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および図面により本発明が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などによりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１０物流計画作成装置
１００情報処理装置
１０１入力部
１０２データ読込部
１０３最適化前処理部
１０４最適化部
１０５出力部
１２０記憶部
２００上位システム
２０１ビジネスコンピュータ
２０２プロセスコンピュータ
Ｂ高炉
Ｈ溶銑
Ｋ製鋼工場
Ｍ溶銑予備処理設備
ＴＣＣクリーニングセンター
ＴＰトピードカー（輸送対象物）
ＤＬディーゼル機関車（輸送手段）

Claims

複数の輸送対象物を、各輸送対象物に対して連結及び切離可能な複数の輸送手段を使って輸送する物流において、前記輸送対象物と前記輸送手段とを対応付けした物流計画を作成する物流計画作成装置であって、
少なくとも、前記輸送対象物が占有する設備の識別情報、前記輸送対象物による前記設備の占有開始予定時刻、および、前記輸送対象物による前記設備の占有終了予定時刻を含んで予め作成された、前記輸送対象物の１つ以上の輸送計画を取得する取得手段と、
１以上の前記輸送計画に基づいて、各輸送対象物の通過工程に含まれる各処理と、前記各処理に使用される前記設備の占有時間と、を組み合わせた処理パターンを複数作成する処理パターン作成手段と、
各輸送対象物の前記輸送計画に対応して、前記輸送手段に対する処理待ちを含む複数の処理を順に示す運行パターンを複数作成する運行パターン作成手段と、
前記運行パターンに対応して、少なくとも、前記輸送手段が占有する設備の識別情報、および、前記輸送手段による前記設備の占有時間を含む、経路パターンを複数作成する経路パターン作成手段と、
前記輸送計画に対する所定の制約条件と前記輸送手段に対する所定の制約条件とを満たし、前記輸送手段の処理待ちの時間、前記輸送手段が前記輸送対象物と対応付けされずに走行する空輸送時間、または、前記輸送手段の処理待ちの時間と前記空輸送時間との重み付き和、を最小とする、前記処理パターンと前記運行パターンと前記経路パターンとの組み合わせを最適な組み合わせとして、前記輸送対象物と前記輸送手段とを対応付けした物流計画を作成する最適化手段と、
を備えることを特徴とする物流計画作成装置。
前記最適化手段により実効可能な組み合わせが得られなかった場合に、前記取得手段が、再作成された前記輸送計画を取得することを特徴とする請求項１に記載の物流計画作成装置。
複数の輸送対象物を、各輸送対象物に対して連結及び切離可能な複数の輸送手段を使って輸送する物流において、輸送対象物と前記輸送手段とを対応付けした物流計画を、物流計画作成装置によって作成する物流計画作成方法であって、
少なくとも、前記輸送対象物が占有する設備の識別情報、前記輸送対象物による前記設備の占有開始予定時刻、および、前記輸送対象物による前記設備の占有終了予定時刻を含んで予め作成された、前記輸送対象物の１つ以上の輸送計画を取得する取得ステップと、
１つ以上の前記輸送計画に基づいて、各輸送対象物の通過工程に含まれる各処理と、前記各処理に使用される設備の占有時間と、を組み合わせた処理パターンを複数作成する処理パターン作成ステップと、
各輸送対象物の前記輸送計画に対応して、前記輸送手段に対する処理待ちを含む複数の処理を順に示す運行パターンを複数作成する運行パターン作成ステップと、
前記運行パターンに対応して、少なくとも、前記輸送手段が占有する設備の識別情報、および、前記輸送手段による前記設備の占有時間を含む、経路パターンを複数作成する経路パターン作成ステップと、
前記輸送計画に対する所定の制約条件と前記輸送手段に対する所定の制約条件とを満たし、前記輸送手段の処理待ちの時間、前記輸送手段が前記輸送対象物と対応付けされずに走行する空輸送時間、または、前記輸送手段の処理待ちの時間と前記空輸送時間との重み付き和、を最小とする、前記処理パターンと前記運行パターンと前記経路パターンとの組み合わせを最適な組み合わせとして、前記輸送対象物と前記輸送手段とを対応付けした物流計画を作成する最適化ステップと、
を含むことを特徴とする物流計画作成方法。