JP6736258B2 - 計画立案装置、方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、生産工程、搬送工程、配置工程、及び配合工程の少なくともいずれかを含む計画を立案するのに利用して好適な計画立案装置、方法及びプログラムに関する。

生産工程、搬送工程、配置工程、及び配合工程の少なくともいずれかを含む計画、例えば生産計画、搬送計画、配置計画、配合計画等の各種計画を立案する際には、計画を立案するために必要な様々な情報が使用される。計画を立案するために必要な情報には、オーダ又はジョブ情報と呼ばれる情報（生産、搬送又は配置すべき製品、半製品の処理すべき量、納期等の情報）、製品マスタ情報と呼ばれる情報（各製品の種類、幅や長さといった仕様等の情報）や工程マスタ情報と呼ばれる情報（製品、半製品の処理工程の情報（例えば切断した後、熱処理をし、最終的に機械加工する等））、制約情報（品質基準等の満たすべき範囲を設定した情報）等がある。
これらの計画を立案するために必要な情報は、外部のシステムから出力されたデータが直接又は書き換えられてデータベースに格納され、その格納されたデータを使用して生成される。或いは、計画を立案する際に、人が入力画面に入力する等して生成される。

ここで、一般的に生産、搬送、配置、配合等の業務では、各種製造機器、搬送機器、加工機器等が一元管理されていることはなく、計画を立案するために必要な情報は、これら機器を通してデータベースに格納される。しかしながら、製造機器、搬送機器、加工機器等の全てがデータを蓄積する機能を備えているものではなく、このために、計画を立案するために必要な情報の一部にはデータが存在せず、手入力の必要が生じる場合も多く、計画を立案するために必要な情報の生成には多大な手間が発生する問題があった。例えば生産、搬送、配置、配合の業務では、業務の効率化、適正な進捗のため、進捗管理が重視されることから、実績情報、進捗情報が管理されており、これら情報を元に関連する情報は自動で構築可能であるが、計画を立案するために必要な情報のうちで、例えば制約条件は、逐一管理されていることは少なく、入力画面に入力する等の必要が生じ、多大な手間が発生する問題があった。

更に、計画を立案するために必要な情報は膨大になることがあり、この中から、どこにデータ欠損があるのか、或いは手入力されたデータの中には入力ミス等があるため、どこに手入力による間違いがあるのか等を見つけることは容易ではなく、データ欠損や手入力による間違えのチェック及び修正に多大な手間が発生する問題があった。

特開２００７−１８０８３号公報 特開２０１２−２１２２２４号公報

特許文献１には、チャージと呼ばれるオーダーをキャストと呼ばれるロットに鋳込む順序を考慮して適切にまとめ、生産能力と歩留まりを共に向上させる製造計画（キャスト計画）を立案する際に、改善前計画に対して、この計画に対して、（変更操作１）２つのチャージを交換、（変更操作２）２つにキャストを分割、（変更操作３）２つのキャストを結合等の操作を加えることで、複数の改善計画を作成し、その中から納得する計画を選択することで、計画を確定する仕組みが記載されている。この中で、守らなくてはならない製造上の制約（製造制約）と立案された製造制約を評価するための評価関数を複数管理し、選択できる仕組みが記載されている。

特許文献２には、原材料が山状にパイリングされたヤードの配置計画において、ユーザに変更する山を指定させることで、予め定められた制約条件を満たす移動先候補を抽出して表示する候補抽出機能と、予め定められた評価基準に基づいて評価点を算出して表示する評価機能を備え、移動後の日付までを固定することで、配置計画の修正を支援する仕組みが記載されている。この中で、守らなくてはならない制約上の条件（制約条件）と立案された結果を対応付けて管理する仕組みが記載されている。

また、生産スケジュールを効率良く立案するためのスケジューラが、様々な企業により提供されており、例えばFLEXSCHE、Asprova APS等が知られている。FLEXSCHEでは、資源、品目、作業、工程表、オーダ、段取り替え時間、搬送時間表等を細かく設定し、指定することで、指定された指示に従ったスケジュールを立案する。

生産計画、搬送計画、配置計画、配合計画等の各種計画の立案の効率化が必須であり、そのためには、計画を立案するために必要な情報を如何に簡単に生成できるかが大きな鍵となる。
ここで、計画を立案するために必要な情報のうち、例えば製品マスタ情報や工程マスタ情報は、変更されることが少ないため、前回の計画の立案に使用された情報をそのまま利用できることが多い。一方で、計画を立案するために必要な情報のうち、在庫情報やオーダ情報等は、都度変更されるため、更新することが必須となる。これらの余り変動しない情報、変動する情報を上手く区分し、既にある情報を有効に利用することができれば、大いなる効率化が実現できる。

しかしながら、特許文献１、２で開示された手法では、オーダ又はジョブ情報のように、計画を立案する度に異なった内容となる情報と、製品マスタ情報や工程マスタ情報のように、設備が変更となったり、工程が変更になったりした際にのみ変更となり、余り変更されることがない情報と、制約情報との区別がなく、製造制約或いは制約条件として一括で管理されている。
また、市販のスケジューラでは、資源、品目、作業、工程表、オーダ、段取り替え時間、搬送時間表等に細かく区分され、一目で、今回の計画を立案するために必要な情報として再利用可能かどうかを判別できない。このため、例えば品質制約は前々回と同じ情報を使用したいが、オーダは時間が前々回から経過したため、前回と同じ情報を使用したい等の場合に、自由に情報組み合わせることができず、計画を立案するために必要な情報を生成する際の自由度が少ない問題があった。
更に、データ欠損や手入力による間違えをチェック及び修正する際の効率化に関しては、一切の記述が存在しない。

本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、生産工程、搬送工程、配置工程、及び配合工程の少なくともいずれかを含む計画を立案する際に、計画を立案するために必要な情報の生成を容易にし、また既にある情報や立案した計画の結果を有効に利用できるように支援することを目的とする。

本発明の計画立案装置は、生産工程、搬送工程、配置工程、及び配合工程の少なくともいずれかを含む計画を立案するための計画立案装置であって、計画を立案するために必要な、設備又は工程の変更時に変更される複数種の情報を１セットとするマスタ情報と、計画を立案する度に変更される複数種の情報を１セットとする変動情報と、制約条件を規定するための複数種の情報を１セットとする制約情報と、のうち少なくともいずれかを取り込むデータ取り込み部と、前記データ取り込み部により取り込まれる毎に、取り込まれた分のマスタ情報、変動情報、及び制約情報を、既存の時期別のマスタ情報、既存の時期別の変動情報、及び既存の時期別の制約情報とは別に保存して管理し、マスタ情報、変動情報、及び制約情報をそれぞれの中から一つずつ選択できるように表示する情報管理手段と、前記情報管理手段で管理する時期別の複数のマスタ情報の中から選択されたマスタ情報を用いて、今回の計画立案のためのマスタ情報を前記情報管理手段に設定するマスタ情報設定手段と、前記情報管理手段で管理する時期別の複数の変動情報の中から選択された変動情報を用いて、今回の計画立案のための変動情報を前記情報管理手段に設定する変動情報設定手段と、前記情報管理手段で管理する時期別の複数の制約情報の中から選択された制約情報を用いて、今回の計画立案のための制約情報を前記情報管理手段に設定する制約情報設定手段と、前記マスタ情報設定手段により設定されたマスタ情報、前記変動情報設定手段により設定された変動情報、及び前記制約情報設定手段により設定された制約情報に基づいて計画を作成する計画作成手段とを備えたことを特徴とする。
また、本発明の計画立案装置の他の特徴とするところは、前記マスタ情報設定手段は、前記情報管理手段で管理するマスタ情報をユーザ指示に従って選択、修正し、前記変動情報設定手段は、前記情報管理手段で管理する変動情報をユーザ指示に従って選択、修正し、前記制約情報設定手段は、前記情報管理手段で管理する制約情報をユーザ指示に従って選択、修正する点にある。
また、本発明の計画立案装置の他の特徴とするところは、前記情報管理手段は、マスタ情報、変動情報、及び制約情報をそれぞれツリー構造で管理する点にある。
また、本発明の計画立案装置の他の特徴とするところは、前記情報管理手段で管理するマスタ情報、変動情報、及び制約情報にデータ不備がないかをチェックするデータ不備チェック手段を更に備え、前記情報管理手段で管理するマスタ情報、変動情報、及び制約情報を表示する際に、前記データ不備チェック手段によるチェック結果に応じた表示を行う点にある。
また、本発明の計画立案装置の他の特徴とするところは、前記情報管理手段で管理するマスタ情報、変動情報、及び制約情報にデータ不備がないかをチェックするデータ不備チェック手段を備え、前記ツリー構造は、下位に詳細な情報を位置させ、上位に当該詳細な情報に付与される名称を位置させるツリー構造であり、前記情報管理手段で管理するマスタ情報、変動情報、及び制約情報をツリー構造で表示する際に、データ不備のある詳細な情報と、その上位の名称とに、データ不備があることを表示する点にある。
また、本発明の計画立案装置の他の特徴とするところは、前記情報管理手段は、前記計画作成手段で作成した計画の結果を、該計画を立案するのに使用したマスタ情報、変動情報、制約情報に関連付けて保存、管理する点にある。
本発明の計画立案方法は、生産工程、搬送工程、配置工程、及び配合工程の少なくともいずれかを含む計画を立案する計画立案方法であって、計画を立案するために必要な、設備又は工程の変更時に変更される複数種の情報を１セットとするマスタ情報と、計画を立案する度に変更される複数種の情報を１セットとする変動情報と、制約条件を規定するための複数種の情報を１セットとする制約情報と、のうち少なくともいずれかを取り込む手順と、マスタ情報、変動情報、及び制約情報のうち少なくともいずれかが取り込まれる毎に、情報管理手段が、取り込まれた分のマスタ情報、変動情報、及び制約情報を、既存の時期別のマスタ情報、既存の時期別の変動情報、及び既存の時期別の制約情報とは別に保存して管理し、マスタ情報、変動情報、及び制約情報をそれぞれの中から一つずつ選択できるように表示する手順と、前記情報管理手段で管理する時期別の複数のマスタ情報の中から選択されたマスタ情報を用いて、今回の計画立案のためのマスタ情報を前記情報管理手段に設定する手順と、前記情報管理手段で管理する時期別の複数の変動情報の中から選択された変動情報を用いて、今回の計画立案のための変動情報を前記情報管理手段に設定する手順と、前記情報管理手段で管理する時期別の複数の制約情報の中から選択された制約情報を用いて、今回の計画立案のための制約情報を前記情報管理手段に設定する手順と、前記設定されたマスタ情報、前記設定された変動情報、及び前記設定された制約情報に基づいて計画を作成する手順とを有することを特徴とする。
本発明のプログラムは、生産工程、搬送工程、配置工程、及び配合工程の少なくともいずれかを含む計画を立案するためのプログラムであって、計画を立案するために必要な、設備又は工程の変更時に変更される複数種の情報を１セットとするマスタ情報と、計画を立案する度に変更される複数種の情報を１セットとする変動情報と、制約条件を規定するための複数種の情報を１セットとする制約情報と、のうち少なくともいずれかを取り込むデータ取り込み部と、前記データ取り込み部により取り込まれる毎に、取り込まれた分のマスタ情報、変動情報、及び制約情報を、既存の時期別のマスタ情報、既存の時期別の変動情報、及び既存の時期別の制約情報とは別に保存して管理し、マスタ情報、変動情報、及び制約情報をそれぞれの中から一つずつ選択できるように表示する情報管理手段と、前記情報管理手段で管理する時期別の複数のマスタ情報の中から選択されたマスタ情報を用いて、今回の計画立案のためのマスタ情報を前記情報管理手段に設定するマスタ情報設定手段と、前記情報管理手段で管理する時期別の複数の変動情報の中から選択された変動情報を用いて、今回の計画立案のための変動情報を前記情報管理手段に設定する変動情報設定手段と、前記情報管理手段で管理する時期別の複数の制約情報の中から選択された制約情報を用いて、今回の計画立案のための制約情報を前記情報管理手段に設定する制約情報設定手段と、前記マスタ情報設定手段により設定されたマスタ情報、前記変動情報設定手段により設定された変動情報、及び前記制約情報設定手段により設定された制約情報に基づいて計画を作成する計画作成手段としてコンピュータを機能させる。

本発明によれば、生産工程、搬送工程、配置工程、及び配合工程の少なくともいずれかを含む計画を立案するために必要な情報をマスタ情報、変動情報、及び制約情報に、相互に区分して保存、管理するようにしたので、計画を立案する際に、マスタ情報、変動情報、制約情報の生成を容易にし、また既にあるマスタ情報、変動情報、制約情報や立案した計画の結果を有効に利用できるように支援することができる。
また、マスタ情報、変動情報、及び制約情報をそれぞれツリー構造で管理することにより、マスタ情報、変動情報、制約情報を階層的に管理し、一番下の階層の情報にデータ不備が存在する際には、その不備の箇所を強調表示し、その情報及び、その上の階層に対しても、不備があることを示すマーキングを施すことにより、一目で不備の存在と、不備の箇所が判別することが可能になる。

実施形態に係る計画立案装置の機能構成を示す図である。 実施形態における立案条件情報の関係を示す図である。 原材料の購買単価・輸送単価情報の例を示す図である。 原材料の性状情報の例を示す図である。 設備能力情報の例を示す図である。 生産物の生産情報の例を示す図である。 原材料の在庫情報の例を示す図である。 マスタ情報のツリー構造を説明するための図である。 原材料の性状情報のデータ不備が解消された状態を示す図である。 変動情報のツリー構造を説明するための図である。 制約情報のツリー構造を説明するための図である。 原材料の購買量上下限制約情報の例を示す図である。 生産物の性状制約情報の例を示す図である。 目的関数情報の例を示す図である。 生産物の性状制約情報のデータ不備が解消された状態を示す図である。 最適化計算により得られた原材料の購買量の例を示す図である。 最適化計算により得られた生産物の性状の例を示す図である。 配合計画の結果のツリー構造を説明するための図である。

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。
本発明は、生産工程、搬送工程、配置工程、及び配合工程の少なくともいずれかを含む各種計画を立案するのに適用される。例えば部品を組み合わせ、製品を作る組み立て工場の生産計画、コンテナを船舶にて国内の出荷地から海外に輸出する搬送計画、鉄鉱石を船舶で輸入し、一旦ヤード上に配置し、高炉又は焼結炉に払い出す際の原料の配置計画等、広く利用可能である。

本実施形態では、配合計画を立案する場合を例にして詳細に説明する。配合計画は、原材料を適切な配合割合で混合することで、所望の性状を満足するように計画するものである。この際に、原材料の購買費用、製造費用等のコストを最小化することが考えられる。例えば鉄鋼業において、銑鉄を安定的に製造することは、操業を行う上で必須の条件である。また、次工程以降の操業を安定的に行う上で、銑鉄の品質は決められた条件に入っている必要がある。これらの条件を満たし、銑鉄を安定的に製造するためには、原材料である鉄鉱石等、コークス、石炭及び副原料（蛇紋岩、硅石、石灰等）の配合計画を適切に、しかも原材料の購買や製造のためのコストをできるだけ安価にすることが望まれる。鉄鉱石は、産出される土地により含有される成分（Ｆｅ、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ等）が大きく異なり、その違いにより銘柄として区分されるが、その数は１００種類以上にも上る。加えて、銑鉄を作る際に、粉の鉄鉱石を粉コークスと焼き固め多孔質の焼結鉱にすることで、高炉内での空気の流れの向上を図るが、この焼結鉱に関しても、化学的な性状に加え、物理的な潰れ難さといった性状も考慮する必要がある。また、銑鉄を作る際に屑として出てくるスラグに関しても、再利用、或いは廃棄のためにも性状がある範囲内にある必要がある。このため、銘柄の配合如何により、銑鉄の性状が大きく異なることとなり、また銘柄により、その単価も大きくことなるため、これら銘柄の配合計画の立案は重要な課題となっている。鉄鋼業以外でも、セメントメーカ、化学メーカ等、様々な業界で配合計画は考えられている。

図１に、実施形態に係る計画立案装置１００の機能構成を示す。
１０１はデータ取り込み手段であるデータ取り込み部であり、各種機器（製造機器、搬送機器、加工機器等）を通して例えばＬＡＮ上のサーバ２００に格納された、配合計画を立案するために必要な情報（以下、立案条件情報と呼ぶ）を取り込む。データ取り込み部１０１では、計画の立案を実行する際に最新の立案条件情報を読み込む。ただし、データ取り込み部１０１では、立案条件情報の全てが取り込まれるのではなく、サーバ２００上に存在する立案条件情報のみが取り込まれる。

１０２は情報管理手段である情報管理部であり、立案条件情報となる、マスタ情報、変動情報、制約情報を、相互に区分して保存、管理する。また、情報管理部１０２は、計画作成部１０７で作成した配合計画の結果を保存、管理する。
図２に、実施形態における立案条件情報の関係を示す。
マスタ情報とは、設備が変更となったり、工程が変更になったりした際にのみ変更となり、余り変更されることがない情報であり、本実施形態では、購買単価・輸送単価情報、性状情報、設備能力情報が存在する。
変動情報とは、計画を立案する度に異なった内容となる情報であり、本実施形態では、生産情報、在庫情報が存在する。
制約情報とは、品質基準等の満たすべき範囲を設定した情報であり、本実施形態では、購買量上下限制約情報、性状制約情報、目的関数情報が存在する。

本実施形態では、データ取り込み部１０１により、ＬＡＮ上のサーバ２００から最新の購買単価・輸送単価情報、性状情報、設備能力情報、生産情報、在庫情報が取り込まれる場合を一例として示す。情報管理部１０２は、最新の購買単価・輸送単価情報、性状情報、設備能力情報、生産情報、在庫情報を、最新のマスタ情報、変動情報として振り分けて保存、管理するが、この時点では、制約情報に振り分けられるべき購買量上下限制約情報、性状制約情報、目的関数情報は不足データとして自動認識される。
なお、データ取り込み部１０１により取り込まれる情報としては、購買単価・輸送単価情報、性状情報、設備能力情報、生産情報、在庫情報に限定されるものではない。例えば、上記情報のうちの一部が取り込まれなくてもよいし、さらに制約情報を取り込んでもよい。

１０３はマスタ情報設定手段であるマスタ情報設定部であり、情報管理部１０２にマスタ情報を設定する。マスタ情報設定部１０３は、情報管理部１０２で管理するマスタ情報をユーザ指示に従って選択、修正して、新たなマスタ情報として設定することができる。
１０４は変動情報設定手段である変動情報設定部であり、情報管理部１０２に変動情報を設定する。変動情報設定部１０４は、情報管理部１０２で管理する変動情報をユーザ指示に従って選択、修正して、新たな変動情報として設定することができる。
１０５は制約情報設定手段である制約情報設定部であり、情報管理部１０２に制約情報を設定する。制約情報設定部１０５は、情報管理部１０２で管理する制約情報をユーザ指示に従って選択、修正して、新たな制約情報として設定することができる。

１０６はデータ不備チェック手段であるデータ不備チェック部であり、情報管理部１０２で管理するマスタ情報、変動情報、制約情報にデータ不備がないかをチェックする。
１０７は計画作成手段である計画作成部であり、情報管理部１０２で管理するマスタ情報、変動情報、制約情報に基づいて配合計画を作成する。
１０８は結果出力手段である結果出力部であり、計画作成部１０７で作成した配合計画の結果を出力する。例えばディスプレイ１１０に結果を表示したり、情報管理部１０２や外部のコンピュータ装置等に結果を送出したりする。
１０９はポインティングデバイスやキーボード等の入力装置である。１１０はディスプレイである。

以下、実施形態に係る計画立案装置１００による計画立案の詳細について説明する。
データ取り込み部１０１は、計画の立案を実行する際に、最新の購買単価・輸送単価情報、性状情報、設備能力情報、生産情報、在庫情報を取り込む。最新の購買単価・輸送単価情報、性状情報、設備能力情報、生産情報、在庫情報がそれぞれ図３Ａ〜図３Ｅに示すものであったとする。

図３Ａは原材料の購買単価・輸送単価情報であり、鉄鉱石、コークス、石炭及び副原料それぞれについての１トン当たりの購買費用（円／ｔ）と、各工場への１トン当たりの輸送費用（円／ｔ）とが記述されている。
図３Ｂは原材料の性状情報であり、鉄鉱石、コークス、石炭及び副原料それぞれの銘柄について性状、具体的にはそれぞれに含まれるＦｅ割合（％）、ＦｅＯ割合（％）等が記述されている。
図３Ｃは設備能力情報（目標値）であり、各工場での設備能力が記述されている。この例では、計画立案対象期間内に鉱石破砕、焼結生産に対する総量に対する処理できる設備の能力上限が設定されている。
図３Ｄは生産物の生産情報であり、計画立案対象期間における各工場で生産すべき銑鉄の生産量（ｔ）が指定されている。
図３Ｅは原材料の在庫情報であり、現時点での原材料の在庫量が記述されている。

情報管理部１０２では、図４に示すように、購買単価・輸送単価情報、性状情報、設備能力情報を１セットとするマスタ情報をツリー構造で管理する。具体的には、複数のパターンのマスタ情報を、下位に購買単価・輸送単価情報、性状情報、設備能力情報を位置させ、その上位にこれら情報に付与される、人が認識し易い適切な名称を位置させるツリー構造で管理する。情報管理部１０２は、マスタ情報のツリー構造をディスプレイ１１０に画面表示することができる。更に、各マスタ情報の詳細、すなわち購買単価・輸送単価情報、性状情報、設備能力情報をそれぞれディスプレイ１１０に画面表示することができる。

マスタ情報設定部１０３では、画面からのユーザ指示により、入力データ取り込み部１０１で取り込んだ最新情報を用いて、或いは情報管理部１０２で管理する過去のマスタ情報を用いて、今回の計画立案のためのマスタ情報を設定する。また、画面からのユーザ指示により、マスタ情報を新たに設定することもできる。
図４（ａ）に示すように、情報管理部１０２で「上期_１」としてマスタ情報が管理されている状態から、データ取り込み部１０１で最新情報が取り込まれると、図４（ｂ）に示すように、マスタ情報が増える。本例では、ユーザ指示により、最新情報を今回の計画立案のためのマスタ情報として選択し、名称を「上期_２」として設定している。

データ不備チェック部１０６は、情報管理部１０２で管理するマスタ情報にデータ不備がないかをチェックする。
本例では、図３Ｂに示すように、性状情報において副原料１のＦｅＯ（％）のデータが欠損している。この場合、性状情報を画面表示するときに、欠損部分が、人が判別できるように強調表示される。なお、欠損部分が判別できるようにマーク付き表示等されるようにしてもよい。ここでは、一つの表示例を示したが、表示形態に意味を持たせ、例えばデータの欠損、範囲外データ等、データ不備の種類によって表示形態を使い分けるようにしてもよい。データ不備チェック部１０６でのチェックは、予め登録された条件と、各データ項目とを自動で比較することで実施可能である。
また、ツリー構造を画面表示するときにも、図４（ｂ）に示すように、マスタ情報にデータ不備があることが一目で人が判別できるように、データ不備のある情報（ここでは「上期_２」の下位に位置する「性状情報」）と、その上位の情報（ここでは「上期_２」）に所定のマーキングが表示される。

マスタ情報にデータ不備がある場合、そのデータ不備をユーザが修正することができる。図３Ｂに示す状態から、図５に示すように、欠損部分（副原料１のＦｅＯ（％））にユーザがデータを入力すると、強調表示が解除される。また、図４（ｃ）に示すように、データ不備があることを示すマーキングの表示も解除される。

情報管理部１０２では、図６に示すように、生産情報、在庫情報を１セットとする変動情報をツリー構造で管理する。具体的には、複数のパターンの変動情報を、上位に人が認識し易い適切な名称を位置させ、下位に生産情報、在庫情報を位置させるツリー構造で管理する。情報管理部１０２は、変動情報のツリー構造をディスプレイ１１０に画面表示することができる。更に、各変動情報の詳細、すなわち生産情報、在庫情報をそれぞれディスプレイ１１０に画面表示することができる。

変動情報設定部１０４では、画面からのユーザ指示により、入力データ取り込み部１０１で取り込んだ最新情報を用いて、或いは情報管理部１０２で管理する過去の変動情報を用いて、今回の計画立案のための変動情報を設定する。また、画面からのユーザ指示により、変動情報を新たに設定することもできる。
図６（ａ）に示すように、情報管理部１０２で「上期_１」として変動情報が管理されている状態から、データ取り込み部１０１で最新情報が取り込まれると、図６（ｂ）に示すように、変動情報が増える。本例では、ユーザ指示により、最新情報を今回の計画立案のための変動情報として選択し、名称を「上期_２」として設定している。

データ不備チェック部１０６は、情報管理部１０２で管理する変動情報にデータ不備がないかをチェックする。
本例では、生産情報及び在庫情報のいずれにもデータ不備がないため、強調表示やマーク付け表示される箇所はない。
また、ツリー構造を画面表示するときにも、所定のマーキングが表示されない。

情報管理部１０２では、図７に示すように、購買量上下限制約情報、性状制約情報、目的関数情報を１セットとする制約情報をツリー構造で管理する。具体的には、複数のパターンの制約情報を、上位に人が認識し易い適切な名称を位置させ、下位に購買量上下限制約情報、性状制約情報、目的関数情報を位置させるツリー構造で管理する。情報管理部１０２は、制約情報のツリー構造をディスプレイ１１０に画面表示することができる。更に、各制約情報の詳細、すなわち購買量上下限情報、性状制約情報、目的関数情報をそれぞれディスプレイ１１０に画面表示することができる。

制約情報設定部１０５では、画面からのユーザ指示により、入力データ取り込み部１０１で取り込んだ最新情報を用いて、或いは情報管理部１０２で管理する過去の制約情報を用いて、今回の計画立案のための制約情報を設定する。また、画面からのユーザ指示により、制約情報を新たに設定することもできる。
図７（ａ）に示すように、情報管理部１０２で「上期_１_１」、「上期_１_２」として制約情報が管理されている。本例では、データ取り込み部１０１で最新情報が取り込まれても、図２に示したように、制約情報に振り分けられるべき購買量上下限制約情報、性状制約情報、目的関数情報は含まれていないので、制約情報は増えない。
本例では、「上期_１_２」を今回の計画立案のための制約情報として選択し、今回の計画で求められる性状制約情報をユーザが判断して修正を施し、図７（ｂ）に示すように、一旦名称を「上期_２」として設定している。計画の立案では、入力データ作成に一定の時間が必要なため、作業を一旦中断し、保存する行為がしばしば発生する。この時点で、「上期_２」の購買量上下限制約情報、性状制約情報、目的関数情報がそれぞれ図８Ａ〜図８Ｃに示すようになったとする。

図８Ａは原材料の購買量上下限制約情報であり、鉄鉱石、コークス、石炭及び副原料それぞれについて、購買が可能な量を表す上限量及び下限量（ｔ）が記述されている。原材料の引取各山元とは銘柄毎に例えば年間どれだけの量を引き取るかについて契約しており、この契約した量を守るように原材料を購買する必要がある。
図８Ｂは生産物の性状制約情報であり、計画作成された結果が満たすべき性状の制約に関する情報が記述されている。例えば工場１での焼結鉱-ＦｅＯ（％）は７．１（％）以上であるという制約を満たす必要がある。なお、「以上」である制約を記述したが、「等価」、「以下」となる制約を取り扱うことも可能である。
図８Ｃは目的関数情報であり、配合計画を立案する際に、最小化する対象として考慮するか、しないかの判断が保存される。この例では、購買費用、輸送費用、処理費用、加工費用が最小化する対象であり、今回立案する配合計画では、加工費の最小化は考慮しないこと示している。

データ不備チェック部１０６は、情報管理部１０２で管理する制約情報にデータ不備がないかをチェックする。
本例では、「上期_１_２」の性状制約情報において各工場での銑鉄Ｆｅ（ｋｇ／ｔ）のデータが欠損しており、それを編集した「上期_２」においても、図８Ｂに示すように、各工場での銑鉄Ｆｅ（ｋｇ／ｔ）のデータが欠損している。この場合、図８Ｂに示すように、性状制約情報を画面表示するときに、欠損部分が、人が判別できるように強調表示される。
また、ツリー構造を画面表示するときにも、図７（ｂ）に示すように、制約情報にデータ不備があることが一目で人が判別できるように、データ不備のある情報（ここでは「上期_２」の下位に位置する「性状制約情報」）と、その上位の情報（ここでは「上期_２」）に所定のマーキングが表示される。

制約情報にデータ不備がある場合、そのデータ不備をユーザが修正することができる。図８Ｂに示す状態から、図９に示すように、欠損部分（各工場での銑鉄Ｆｅ（ｋｇ／ｔ））にユーザがデータを入力すると、強調表示が解除される。また、図７（ｃ）に示すように、データ不備があることを示すマーキングの表示も解除される。

計画作成部１０７は、各設定部１０３〜１０５により情報管理部１０２に設定されたマスタ情報「上期_２」、変動情報「上期_２」、及び制約情報「上期_２」に基づいて、配合計画を立案する。
配合計画の立案は、購買量上下限制約情報に記述された購買量上下限制約、性状制約情報に記述された性状制約を守りながら、設備能力情報に記述された設備能力を上回らないように、購買・輸送・処理費用を最小化（加工費用は今回は対象から外されている）する計画が求められる。
計画立案は、例えば人が経験的に蓄積した知識を元にしたルールを用いて、立案されたり、或いは数理計画問題に定式化して、数学的にこの問題を解くことで、立案されたりする。計画作成部１０７では、どのような手法を用いて計画を立案してもかまわないが、本実施形態では、数学的に問題を解く場合を示す。ここでは、目的関数を下式（１）、制約式を下式（２）とし、変数ｘ_iに相当する変数を下式（３）に定義する。そして、下式（４）に示すような線形計画問題の定式化に則った定式化を実施する。

上式（１）で表される目的関数は、原材料の購買費用、原材料の各工場への輸送費用、ガスの処理費用を表す関数であり、その合計を最小化したいと考えるものである。具体的には、下式（５）〜（７）のように与えられる。

ここで、処理費用とはガス（ＣＯＧ、ＣＯ₂、ＢＦＧ等）の処理に掛る費用である。
式（２）で表される制約式は、銑鉄、焼結鉱及びスラグの性状、製造設備の能力、並びに生産情報に関する制約を表す式である。

銑鉄、焼結鉱及びスラグの性状制約について説明すると、銑鉄の性状の制約式は、例えば下式（８）のように与えられる。例えば工場１の目標値は、図９の性状制約情報を用いて、９６２．３（ｋｇ／ｔ）というように与えられる。また、焼結鉱、スラグの性状の制約式は、例えば下式（９）、（１０）のように与えられる。

上式（９）は、移項等の操作をすることで、線形計画問題の定式化に則った下式（９´）に直すことができ、それを制約式として使用する。また、上式（１０）は、移項等の操作をすることで、線形計画問題の定式化に則った下式（１０´）に直すことができ、それを制約式として使用する。

また、製造設備の能力制約について説明すると、その制約式は、例えば下式（１１）、（１２）のように与えられる。
下式（１１）にある鉄鉱石は、鉄鉱石のうちで破砕処理を必要とする未選鉱石（塊と粉の鉄鉱石が混じったものを）である。例えば工場１の目標値は、図３Ｃの設備能力情報を用いて、１０３０（ｋｇ／ｔ）というように与えられる。また、下式（１２）にある鉄鉱石、副原料は、焼結を作るための材料となる鉄鉱石、副原料を選別したものである。例えば工場１の目標値は、図３Ｃの設備能力情報を用いて、４１５（ｔ）と４８０（ｔ）の合計というように与えられる。

次に、上記の目的関数、制約式を元に、数理計画問題の定式化に則った形式で記述された式（４）として、問題を設定する。設定された数理計画問題は、線形計画法、混合整数計画法、整数計画法又は２次計画法を用いて最適化して、目的関数を最小化する原材料の購買量、合わせて生産物の性状を計算する。これら線形計画法、混合整数計画法、整数計画法又は２次計画法は一般的な手法であるので、ここではその説明は省略する。

図１０Ａ、図１０Ｂに、計画作成部１０７で作成した配合計画の結果を示す。
図１０Ａに、最適化計算により得られた原材料の購買量を示す。各工場での鉄鉱石、コークス、石炭及び副原料の計算購買量（ｔ）が記述されている。
また、図１０Ｂに、最適化計算により得られた生産物の性状を示す。各工場での銑鉄、焼結鉱及びスラグの計算性状、具体的には銑鉄に含まれるＦｅ量（ｋｇ／ｔ）、焼結鉱に含まれるＦｅＯ割合（％）、スラグの塩基度等が記述されている。

結果出力部１０８は、計画作成部１０７で作成した配合計画の結果（例えば図１０Ａ、図１０Ｂに示したような結果）をディスプレイ１１０に表示する。
また、結果出力部１０８は、計画作成部１０７で作成した配合計画の結果を情報管理部１０２に送出する。情報管理部１０２では、図１１に示すように、配合計画の結果を、人が認識し易い適切な名称を付けてツリー構造で管理する。その際、配合計画の結果を、該配合計画を立案するのに使用したマスタ情報、変動情報、制約情報に関連付けておく。本例では「上期_２」と名称を付けており、使用したマスタ情報が「上期_２」、変動情報が「上期_２」、制約情報が「上期_２」であることが関連付けられている。

以上述べたように、配合計画を立案するために必要な情報をマスタ情報、変動情報、及び制約情報に区分して保存、管理するようにしたので、配合計画を立案する際に、マスタ情報、変動情報、制約情報の生成を容易にし、また既にあるマスタ情報、変動情報、制約情報や立案した計画の結果を有効に利用できるように支援することができる。

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
また、本発明を適用した計画立案装置１００は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた一又は複数台のコンピュータ装置により実現される。
また、本発明は、本発明の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介して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がプログラムを読み出して実行することによっても実現可能である。

１００：計画立案装置
１０１：データ取り込み部
１０２：情報管理部
１０３：マスタ情報設定部
１０４：変動情報設定部
１０５：制約情報設定部
１０６：データ不備チェック部
１０７：計画作成部
１０８：結果出力部
１０９：入力装置
１１０：ディスプレイ

Claims (8)

1. 生産工程、搬送工程、配置工程、及び配合工程の少なくともいずれかを含む計画を立案するための計画立案装置であって、
   計画を立案するために必要な、設備又は工程の変更時に変更される複数種の情報を１セットとするマスタ情報と、計画を立案する度に変更される複数種の情報を１セットとする変動情報と、制約条件を規定するための複数種の情報を１セットとする制約情報と、のうち少なくともいずれかを取り込むデータ取り込み部と、
   前記データ取り込み部により取り込まれる毎に、取り込まれた分のマスタ情報、変動情報、及び制約情報を、既存の時期別のマスタ情報、既存の時期別の変動情報、及び既存の時期別の制約情報とは別に保存して管理し、マスタ情報、変動情報、及び制約情報をそれぞれの中から一つずつ選択できるように表示する情報管理手段と、
   前記情報管理手段で管理する時期別の複数のマスタ情報の中から選択されたマスタ情報を用いて、今回の計画立案のためのマスタ情報を前記情報管理手段に設定するマスタ情報設定手段と、
   前記情報管理手段で管理する時期別の複数の変動情報の中から選択された変動情報を用いて、今回の計画立案のための変動情報を前記情報管理手段に設定する変動情報設定手段と、
   前記情報管理手段で管理する時期別の複数の制約情報の中から選択された制約情報を用いて、今回の計画立案のための制約情報を前記情報管理手段に設定する制約情報設定手段と、
   前記マスタ情報設定手段により設定されたマスタ情報、前記変動情報設定手段により設定された変動情報、及び前記制約情報設定手段により設定された制約情報に基づいて計画を作成する計画作成手段とを備えたことを特徴とする計画立案装置。
2. 前記マスタ情報設定手段は、前記情報管理手段で管理するマスタ情報をユーザ指示に従って選択、修正し、
   前記変動情報設定手段は、前記情報管理手段で管理する変動情報をユーザ指示に従って選択、修正し、
   前記制約情報設定手段は、前記情報管理手段で管理する制約情報をユーザ指示に従って選択、修正することを特徴とする請求項１に記載の計画立案装置。
3. 前記情報管理手段は、マスタ情報、変動情報、及び制約情報をそれぞれツリー構造で管理することを特徴とする請求項１又は２に記載の計画立案装置。
4. 前記情報管理手段で管理するマスタ情報、変動情報、及び制約情報にデータ不備がないかをチェックするデータ不備チェック手段を更に備え、
   前記情報管理手段で管理するマスタ情報、変動情報、及び制約情報を表示する際に、前記データ不備チェック手段によるチェック結果に応じた表示を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の計画立案装置。
5. 前記情報管理手段で管理するマスタ情報、変動情報、及び制約情報にデータ不備がないかをチェックするデータ不備チェック手段を更に備え、
   前記ツリー構造は、下位に詳細な情報を位置させ、上位に当該詳細な情報に付与される名称を位置させるツリー構造であり、
   前記情報管理手段で管理するマスタ情報、変動情報、及び制約情報をツリー構造で表示する際に、データ不備のある詳細な情報と、その上位の名称とに、データ不備があることを表示することを特徴とする請求項３に記載の計画立案装置。
6. 前記情報管理手段は、前記計画作成手段で作成した計画の結果を、該計画を立案するのに使用したマスタ情報、変動情報、制約情報に関連付けて保存、管理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の計画立案装置。
7. 生産工程、搬送工程、配置工程、及び配合工程の少なくともいずれかを含む計画を立案する計画立案方法であって、
   計画を立案するために必要な、設備又は工程の変更時に変更される複数種の情報を１セットとするマスタ情報と、計画を立案する度に変更される複数種の情報を１セットとする変動情報と、制約条件を規定するための複数種の情報を１セットとする制約情報と、のうち少なくともいずれかを取り込む手順と、
   マスタ情報、変動情報、及び制約情報のうち少なくともいずれかが取り込まれる毎に、情報管理手段が、取り込まれた分のマスタ情報、変動情報、及び制約情報を、既存の時期別のマスタ情報、既存の時期別の変動情報、及び既存の時期別の制約情報とは別に保存して管理し、マスタ情報、変動情報、及び制約情報をそれぞれの中から一つずつ選択できるように表示する手順と、
   前記情報管理手段で管理する時期別の複数のマスタ情報の中から選択されたマスタ情報を用いて、今回の計画立案のためのマスタ情報を前記情報管理手段に設定する手順と、
   前記情報管理手段で管理する時期別の複数の変動情報の中から選択された変動情報を用いて、今回の計画立案のための変動情報を前記情報管理手段に設定する手順と、
   前記情報管理手段で管理する時期別の複数の制約情報の中から選択された制約情報を用いて、今回の計画立案のための制約情報を前記情報管理手段に設定する手順と、
   前記設定されたマスタ情報、前記設定された変動情報、及び前記設定された制約情報に基づいて計画を作成する手順とを有することを特徴とする計画立案方法。
8. 生産工程、搬送工程、配置工程、及び配合工程の少なくともいずれかを含む計画を立案するためのプログラムであって、
   計画を立案するために必要な、設備又は工程の変更時に変更される複数種の情報を１セットとするマスタ情報と、計画を立案する度に変更される複数種の情報を１セットとする変動情報と、制約条件を規定するための複数種の情報を１セットとする制約情報と、のうち少なくともいずれかを取り込むデータ取り込み部と、
   前記データ取り込み部により取り込まれる毎に、取り込まれた分のマスタ情報、変動情報、及び制約情報を、既存の時期別のマスタ情報、既存の時期別の変動情報、及び既存の時期別の制約情報とは別に保存して管理し、マスタ情報、変動情報、及び制約情報をそれぞれの中から一つずつ選択できるように表示する情報管理手段と、
   前記情報管理手段で管理する時期別の複数のマスタ情報の中から選択されたマスタ情報を用いて、今回の計画立案のためのマスタ情報を前記情報管理手段に設定するマスタ情報設定手段と、
   前記情報管理手段で管理する時期別の複数の変動情報の中から選択された変動情報を用いて、今回の計画立案のための変動情報を前記情報管理手段に設定する変動情報設定手段と、
   前記情報管理手段で管理する時期別の複数の制約情報の中から選択された制約情報を用いて、今回の計画立案のための制約情報を前記情報管理手段に設定する制約情報設定手段と、
   前記マスタ情報設定手段により設定されたマスタ情報、前記変動情報設定手段により設定された変動情報、及び前記制約情報設定手段により設定された制約情報に基づいて計画を作成する計画作成手段としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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