KR20220087300A - Apparatus for designning to produce slab of thick plate and computer-readable storage medium in which program programemd to operate apparatus for designning to produce slab of thick plate are stored - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 주어진 주문인 슬라브로부터 차지, 캐스트의 중간 제품을 설계하는 과정에서 주문의 편성량을 최대화하며, 연주기에서 한 번에 슬라브를 생산하는 단위인 캐스트의 수를 최소화하도록 슬라브의 폭을 결정하는 후판 슬라브 생산 설계 장치 및 후판 슬라브 생산 설계 장치가 동작되도록 프로그래밍 된 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체가 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치 및 이를 수행되도록 프로그래밍 된 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체는 주문된 슬라브들을 사전에 설정된 이강종 관계에 따라 분류하여 사전에 설정된 캐스트의 폭 후보에 따라 복수의 슬라브군으로 결합하는 데이터 전처리부, 사전에 설정된 수식 및 제약 조건과, 사전에 설정된 목적식 및 추가 제약 조건을 갖는 혼합정수계획법에 따라 상기 복수의 슬라브군이 배치되는 캐스트 프레임(Cast Frame)을 생성하는 캐스트 프레임 생성부, 상기 캐스트 프레임 생성부에 의해 상기 복수의 슬라브군을 기준으로 제작된 캐스트 프레임에 슬라브 단위로 슬라브를 배치하는 슬라브 배치부를 포함할 수 있다. The present invention determines the width of the slab to maximize the amount of order in the process of designing an intermediate product of charge and cast from the slab, which is a given order, and to minimize the number of casts, which are units that produce slabs at a time in the casting machine A heavy plate slab production design device and a computer readable storage medium storing a program programmed to operate the thick plate slab production design device is to be provided The computer-readable storage medium storing the program classifies the ordered slabs according to the pre-set heterogeneity relationship, and a data pre-processing unit that combines them into a plurality of slab groups according to the pre-set width candidates of the cast, pre-set formulas and constraints and , a cast frame generating unit generating a cast frame in which the plurality of slab groups are disposed according to a mixed integer programming method having a predetermined objective expression and additional constraint conditions, and the plurality of slabs by the cast frame generating unit It may include a slab arranging unit for arranging slabs in units of slabs in a cast frame manufactured based on groups.
Description
본 발명은 철강 제품인 후판의 슬라브 생산을 설계하는 후판 슬라브 생산 설계 장치 및 후판 슬라브 생산 설계 장치가 동작되도록 프로그래밍 된 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 관한 것이다.The present invention relates to a heavy plate slab production design device for designing slab production of a steel product, and a computer readable storage medium in which a program programmed to operate the thick plate slab production design device is stored.
일반적으로, 철강 산업에서 후판제품을 생산하는 공정은 크게 제선, 제강, 연주, 압연 4단계로 구성된다. 제선 공정은 철광석을 코크스와 함께 고로에서 녹여 불순물이 포함되는 철인 “용선”을 만드는 단계이다. 제강 공정은 제선 공정에서 나온 용선을 전로에 옮겨 담은 후 불순물을 제거한 “용강”으로 만드는 과정이다. 이 과정에서 주문에 따른 철의 미세 성분도 조정된다. 연주 공정은 연속 주조 공정의 줄임말로 정제된 용강을 연속 주조를 진행하는 기계인 연주기 내부의 주형(mold)에 넣고 밀어서 중간 생산 단위인 “슬라브”로 만드는 단계이다. 마지막으로 압연은 슬라브를 여러 개의 회전하는 롤(Roll) 사이에 넣어서 얇게 만들어 날판으로 만드는 단계이다. 이 날판을 작은 단위로 자른 후판이 최종 제품이 된다.In general, the process of producing a steel plate product in the steel industry is largely composed of four steps: iron making, steel making, casting, and rolling. The ironmaking process is a step in which iron ore is melted together with coke in a blast furnace to produce “molten iron,” iron containing impurities. The steelmaking process is the process of transferring the molten iron from the ironmaking process to a converter and then making it into “molten steel” from which impurities have been removed. In this process, the fine composition of iron according to the order is also adjusted. Casting process is an abbreviation for continuous casting process, and it is a step in which refined molten steel is put into a mold inside a continuous casting machine, which is then pushed into a “slab”, an intermediate production unit. Lastly, rolling is a step in which a slab is placed between several rotating rolls to make it thin and to make a blade plate. The thick plate cut into small units becomes the final product.
제강 공정 중에 사용하는 전로 하나에서 끓인 용강의 단위를 차지(Charge)라 하고, 이후 공정인 연주에서 연주된 한 차지 분량의 용강은 연주기에서 두 개의 서로 다른 길을 따라서 보내지는데, 이 길의 이름을 스트랜드(Strand)라고 한다. 이때, 생산성을 증진시키기 위해 여러 개의 차지가 연속적으로 연주기에서 연주되는데, 이 연속적인 연주를 연연주라 하고, 여러 개의 차지의 배열을 캐스트(Cast)라 한다. 캐스트 내 차지들은 순서대로 연주되는데, 한 차지가 연주 되는 동안 다른 차지는 용강의 속도를 조절하기 위해서 연주기와 차지 사이의 중간 부분인 턴디쉬(tundish)에 대기 하게된다. 턴디쉬는 한 연연주 단계를 거친 이후 교체되는데, 교체하는 동안 생산을 하지 못하고, 교체 비용이 크기 때문에, 턴디쉬의 활용성은 생산성과 직결된다. 그리고, 턴디쉬 자체의 수명때문에, 한 턴디쉬가 처리할 수 있는 차지량은 제한되어 있다. 따라서, 교체를 줄이기 위해서는 한 캐스트 내 가능한 한 최대한 많은 차지를 편성해야 한다. The unit of molten steel boiled in one converter used during the steelmaking process is called a charge, and one charge of molten steel played in the subsequent process, Yeongi, is sent along two different paths from the caster. It is called a strand. At this time, in order to increase productivity, several charges are continuously played on the player, this continuous performance is called a performance performance, and the arrangement of several charges is called a cast. Charges in the cast are played in sequence. While one charge is being played, the other charge stands by in the tundish, the middle part between the caster and the charge, to control the speed of the molten steel. The tundish is replaced after going through one stage of playing, but production cannot be performed during the replacement, and the replacement cost is high, so the utility of the tundish is directly related to productivity. And, due to the lifespan of the tundish itself, the amount of charge that one tundish can handle is limited. Therefore, in order to reduce replacement, it is necessary to organize as many charges as possible in one cast.
차지들로 한 연연주 단위인 캐스트를 만들기 위해서는 크게 두 가지 조건을 만족해야 한다. 먼저 제강공정에서의 철의 성분을 강종이라고 하는데, 차지들은 동일한 강종으로 이루어져야 한다. 그러나 한 캐스트 내에는, 강종 성분이 유사한 차지들이 혼용될 수 있다. 이때, 서로 다른 강종을 가진 두 차지가 섞이는 부분을 혼합 주편 (Mixed Cast Slab) 이라고 하고 이 혼합 주편의 크기가 작아서 혼용될 수 있는 강종간의 관계를 이(異)강종 연연주 관계(이하 이강종 관계라고 지칭한다.)라고 한다. 두 번째로 캐스트 내의 차지들과 슬라브들의 폭은 같아야 한다. 폭이라는 용어는, 연주기에서 주형을 따라 스트랜드로 용강이 내려 갈 때의 스트랜드의 폭을 이야기한다. 슬라브별로 내부의 제품 주문 구성에 따라 그 슬라브를 생산하기 위한 가능 폭 범위가 존재한다. 즉, 슬라브를 생산하기 위해서는, 스트랜드의 폭은 해당 슬라브의 생산 가능 폭 범위 내 이어야 한다. 이때, 스트랜드의 폭은 한 캐스트를 생산하는 동안에는 변경할 수 없으므로, 캐스트 내의 동일 스트랜드를 통해 생산된 차지와 슬라브의 폭은 동일한 폭으로 결정된다. 또한, 스트랜드별로 폭은 다를 수 있고, 또한 각 스트랜드로 흐르는 용강간의 속도가 일정하다고 가정하면 각 스트랜드별로 배정된 슬라브 구성에 따라 스트랜드 폭에 따라 길이가 계산될 수 있고, 캐스트 별 양 스트랜드 간 슬라브의 길이차는 일정 범위 내에 있어야 한다.In order to make a cast, which is a performance unit with charges, two conditions must be satisfied. First, the composition of iron in the steelmaking process is called a steel grade, and the charges must be made of the same steel grade. However, in one cast, charges having similar steel grade components may be mixed. At this time, the part where two charges of different steel grades are mixed is called a mixed cast slab, and the relationship between steel types that can be mixed because the size of this mixed cast slab is small is called a two-steel-type relationship (hereinafter referred to as a two-steel-type relationship). referred to). Second, the width of the charges and the slabs in the cast should be the same. The term width refers to the width of the strand as the molten steel descends from the caster along the mold to the strand. There is a range of possible widths for producing the slab according to the internal product order configuration for each slab. That is, in order to produce a slab, the width of the strand must be within the range of the production possible width of the slab. At this time, since the width of the strand cannot be changed while producing one cast, the width of the charge and the slab produced through the same strand in the cast is determined to be the same width. In addition, the width can be different for each strand, and assuming that the speed between the molten steel flowing into each strand is constant, the length can be calculated according to the strand width according to the slab configuration assigned to each strand, and the length of the slab between both strands for each cast The length difference should be within a certain range.
이 외로는 차지는 최소 중량과 최대 중량제약을 가지고 있으므로 한 차지내의 슬라브의 중량의 합은 그 사이에 있어야 한다. 생산하려는 슬라브의 중량 합이 최소 차지 중량에 미달할 경우, 주문이 포함되지 않은 슬라브를 추가로 생성하여 차지에서 같이 생산할 수 있는 경우가 있는데, 이 주문이 없는 슬라브는 여재 슬라브라고 한다. In addition to this, since the charge has minimum and maximum weight restrictions, the sum of the weights of the slabs in one charge must be in between. If the sum of the weights of the slabs to be produced is less than the minimum charge weight, there are cases where additional slabs without orders can be created and produced at the charge. Slabs without this order are called media slabs.
종합하자면 차지들로 한 연연주 단위인 캐스트를 만들기 위해서는, 폭 범위를 가지고 있는 같은 강종의 슬라브를 중량과 스트랜드 간 길이 조건에 맞추어서 차지 내 배치하고, 또 이 배치된 차지로 캐스트를 만들되, 슬라브-차지-캐스트 간의 스트랜드 폭은 서로 동일해야 하고, 캐스트 내 차지의 순서에서, 인접한 차지 간 강종은 이강종 관계를 만족해야 하는 조건을 만족시켜야 한다.In summary, in order to make a cast, which is a unit of performance with charges, slabs of the same type of steel having a range of width are placed in a charge according to the weight and length conditions between strands, and a cast is made with these placed charges, but the slab- The strand width between the charge and the cast must be the same, and in the order of the charge in the cast, the steel grades between adjacent charges must satisfy the condition that the two-steel grade relationship is satisfied.
이에 따라, 슬라브에서 차지와 캐스트를 편성하는 재료 설계(lot grouping) 에 있어서 슬라브의 폭을 적절하게 선택하는 것이 중요하다.Accordingly, it is important to appropriately select the width of the slab in the material design (lot grouping) for organizing the charge and the cast in the slab.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 주어진 주문인 슬라브로부터 차지, 캐스트의 중간 제품을 설계하는 과정에서 주문의 편성량을 최대화하며, 연주기에서 한 번에 슬라브를 생산하는 단위인 캐스트의 수를 최소화하도록 슬라브의 폭을 결정하는 후판 슬라브 생산 설계 장치 및 후판 슬라브 생산 설계 장치가 동작되도록 프로그래밍 된 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, in the process of designing an intermediate product of charge and cast from the slab, which is a given order, to maximize the amount of order formation, and to minimize the number of casts, which are units that produce slabs at a time in the casting machine A computer-readable storage medium storing a program programmed to operate a heavy plate slab production design device and a heavy plate slab production design device for determining the width of the slab is provided.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치 및 후판 슬라브 생산 설계 장치가 동작되도록 프로그래밍 된 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체는 주문된 슬라브들을 사전에 설정된 이강종 관계에 따라 분류하여 사전에 설정된 캐스트의 폭 후보에 따라 복수의 슬라브군으로 결합하는 데이터 전처리부, 사전에 설정된 수식 및 제약 조건과, 사전에 설정된 목적식 및 추가 제약 조건을 갖는 혼합정수계획법에 따라 상기 복수의 슬라브군이 배치되는 캐스트 프레임(Cast Frame)을 생성하는 캐스트 프레임 생성부, 상기 캐스트 프레임 생성부에 의해 상기 복수의 슬라브군을 기준으로 제작된 캐스트 프레임에 슬라브 단위로 슬라브를 배치하는 슬라브 배치부를 포함할 수 있다. In order to solve the above-described problem of the present invention, a computer-readable storage medium storing a program programmed to operate a heavy plate slab production design device and a heavy plate slab production design device according to an embodiment of the present invention is pre-ordered slabs A data pre-processing unit that classifies according to the established heterogeneous relationship and combines them into a plurality of slab groups according to the preset cast width candidates, a mixed integer programming method with preset formulas and constraints, and preset objective expressions and additional constraints A cast frame generating unit that generates a cast frame in which the plurality of slab groups are arranged according to the It may include a slab arrangement that is.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 생산성이 우수한 캐스트와 차지를 편성할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, there is an effect of knitting a cast and a charge having excellent productivity.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치에서 분류부(111)의 작동 원리를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치에서 복수의 슬라브를 슬라브군으로의 결합을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치의 기술적 효과를 나타내기 위해 설정된 제1 내지 제3 데이터의 조건을 나타내는 표이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면이다.1 is a schematic configuration diagram of a heavy plate slab production design apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the operating principle of the
Figure 3 is a view showing the combination of a plurality of slabs into a slab group in the heavy plate slab production design apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a table showing the conditions of the first to third data set to show the technical effect of the heavy plate slab production design apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an exemplary computing environment in which a heavy plate slab production design apparatus according to an embodiment of the present invention can be implemented.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail so that those of ordinary skill in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings.
후판 슬라브의 폭을 결정하는 것은, 각기 다른 폭 범위와 강종을 가진 슬라브를 차지와 캐스트로 설계하는 문제와 관련된다. 우선, 캐스트 폭의 후보는 입력으로 주어진다. 이때, 차지는 두 개의 스트랜드를 가지고, 스트랜드 별로 다른 폭을 가질 수 있다. 또한, 슬라브의 폭이 정해지면 슬라브의 길이는 수식1로 계산된다.Determining the width of the thick plate slab is related to the problem of designing slabs with different width ranges and steel grades as charge and cast. First, the cast width candidates are given as input. In this case, the charge may have two strands and have different widths for each strand. In addition, when the width of the slab is determined, the length of the slab is calculated by
(수식1)(Formula 1)
슬라브 길이 = 슬라브 중량 / (슬라브 폭 * 슬라브 두께 * 슬라브 밀도)Slab Length = Slab Weight / (Slab Width * Slab Thickness * Slab Density)
상기 수식1에서, 슬라브의 두께와 슬라브의 밀도는 모든 슬라브에 대해서 동일한 값을 가지고, 슬라브의 중량은 각 슬라브별로 내부 주문 구성에따라 결정되어 있다. 즉, 슬라브의 폭이 결정되면 슬라브의 길이는 자동적으로 결정된다.In
따라서, 슬라브의 폭이 결정되고 차지의 최소, 최대 중량 범위를 만족하면서 차지의 양쪽 스트랜드에 슬라브가 배치되면, 양 스트랜드의 길이 차이가 결정되고 이 길이 차는 특정 값을 넘을 수 없다. 또한, 이렇게 폭이 결정된 차지를 이용하여 캐스트로 편성할 때는 캐스트 내에서 인접한 차지끼리 강종은 이강종 관계를 만족해야 하며, 차지들의 스트랜드 별 폭은 동일해야 하며,또한 캐스트 전체도 스트랜드 간 길이 차이 제약을 만족해야 한다.Therefore, when the width of the slab is determined and the slab is placed on both strands of the charge while satisfying the minimum and maximum weight ranges of the charge, the length difference between the two strands is determined, and the length difference cannot exceed a certain value. In addition, when forming a cast using a charge whose width is determined in this way, the steel type relationship between adjacent charges within the cast must be satisfied, the width of each strand of the charges must be the same, and the entire cast must also be constrained by the length difference between the strands. must be satisfied
이론상으론 슬라브의 폭은 슬라브의 가능 최소폭과 최대폭 사이의 범위 내 모든 폭으로 생성 가능하다. 그러나 연주기의 기술적인 한계 또는 관리상의 한계로, 실제로는 폭은 몇 개의 후보로만 만들어 질 수 있다. 따라서, 실제 연연주 과정에서는 폭의 후보가 주어지고, 슬라브의 폭은 이 주어진 폭 중 하나로 결정된다.Theoretically, the width of the slab can be created with any width within the range between the minimum and maximum possible widths of the slab. However, due to technical or administrative limitations of the player, in reality, the width can only be made with a few candidates. Therefore, in the actual performance process, candidates for width are given, and the width of the slab is determined by one of these given widths.
이렇게 편성된 차지 및 캐스트들은 몇 가지 조건에 따라 평가받는데 그 항목들은 다음과 같다.Charges and casts organized in this way are evaluated according to several conditions, and the items are as follows.
1. 주문 대상분인 슬라브들을 최대한 많이 캐스트로 편성해야 한다. (이하 편성량)1. You must organize as many slabs as possible into casts. (hereinafter referred to as the amount of formation)
2. 턴디쉬의 활용성을 높이기 위해 최대한 많은 차지를 한 캐스트 내에 넣어야 한다. 즉, 편성된 캐스트의 수를 최소화 하여야 한다. (이하 캐스트 수)2. To increase the usability of the tundish, as many charges as possible must be put in one cast. That is, the number of organized casts should be minimized. (the number of casts below)
3. 일정 개수 미만의 차지로 구성된 캐스트의 경우 단연주 캐스트라고 하며, 턴디쉬의 작업성을 높이기 위해 이 단연주 캐스트의 개수는 최소화해야 한다. (이하 단연주 수)3. A cast composed of less than a certain number of charges is called a single cast, and in order to increase the workability of the tundish, the number of these casts should be minimized. (hereinafter the number of performances by far)
4. 주문을 제작하기 위한 슬라브 이외에도 모든 폭을 가질 수 있는 여재 슬라브를 포함하여 차지를 만드는 것이 가능하다. 하지만 여재 슬라브는 실제 주문이 포함된 슬라브가 아니므로 편성을 최소화해야 한다. (이하 여재량) 또한, 한 차지 내의 여재 슬라브의 양은 주어진 여재율을 초과할 수 없다.4. In addition to slabs for making custom orders, it is possible to make charges including media slabs that can have any width. However, since the media slab is not a slab that contains actual spells, the organization should be minimized. (hereinafter referred to as the amount of filter media) In addition, the amount of media slabs in one charge cannot exceed the given media ratio.
상술한 환경 안에서 후판 슬라브의 폭 결정 문제를 정의하면 다음과 같다.Defining the problem of determining the width of the thick plate slab in the environment described above is as follows.
입력: 공통 슬라브 정보(공통 슬라브 두께, 공통 슬라브 밀도, 공통 슬라브 최소 및 최대 길이), 슬라브 정보(강종, 중량, 폭 범위), 이강종 연연주 정보, 제약 사항 (차지 최소, 최대 중량제약, 차지 최대 가능 길이 차이, 캐스트 최대 가능 길이 차이), 폭의 후보, 캐스트 내 최대 차지 개수, 가능 여재율Input: common slab information (common slab thickness, common slab density, common slab minimum and maximum length), slab information (steel grade, weight, width range), different steel grade performance information, restrictions (charge minimum, maximum weight limit, charge maximum) possible length difference, maximum possible cast length difference), width candidates, maximum number of charges in cast, possible mediation ratio
목표: 편성량 최대화, 캐스트 수 최소화, 단연주 수 최소화, 여재량 최소화 Goal: Maximize the amount of formation, minimize the number of casts, minimize the number of performances, minimize the amount of media
출력: 폭이 정해진 캐스트 목록 (내부에 차지 정보와 슬라브 정보가 저장됨)Output: list of casts with a fixed width (charge and slab information are stored inside)
상술한 문제를 풀기 위해 본 발명에서는 수리모형인 혼합정수계획법(Mixed Integer Programming; MIP)를 사용하기로 한다.In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, Mixed Integer Programming (MIP), which is a mathematical model, is used.
즉, 의사결정 문제를 수식을 이용해서 모델링하는 방법의 하나로, 결정해야 할 사항을 수리적인 결정변수로 치환해서 수리모형을 만드는 것이다. 결정 변수가 무게, 시간 등 연속한 값을 가지면 연속 변수(Continuous Variable)라 지칭하고, 개수, 사용 여부 등 이산적인(discrete) 값을 가지면 정수 변수(Integer Variable)라고 지칭한다. 혼합정수계획법은 두 종류의 결정 변수가 혼용되어 있는 수리모형을 지칭한다.In other words, it is one of the methods of modeling a decision-making problem using formulas, and it is to create a mathematical model by substituting a mathematical decision variable for a decision to be made. When a decision variable has continuous values such as weight and time, it is called a continuous variable, and when it has discrete values such as number and use, it is called an integer variable. Mixed integer programming refers to a mathematical model in which two types of decision variables are mixed.
혼합정수계획법은 크게 파라미터, 결정변수, 목적식, 제약식의 4 종류로 구성이 된다. 파라미터는 혼합정수계획법을 풀기 위해 주어지는 구체적인 정보로, 본 문제에서의 예시로는 한 차지의 최소 중량 등이 포함된다. 결정변수는 혼합정수계획법을 풀어서 얻어지는 정보로, 출력에 해당한다. 목적식의 경우 혼합정수계획법을 이용해서 달성하고 싶은 목표로, 예를 들면 편성량, 캐스트 수 등이 모두 목적식에 해당한다. 목적식의 경우 최대화와 최소화가 가능한데, 본 발명에서의 목적식의 경우 최대화해야 하는 목표와 최소화하는 목표를 선형 결합 (Linear Combination) 을 이용해서 반영했다. 마지막으로 제약식의 경우, 만들어진 해가 지켜야 반드시 만족해야 하는 조건으로, 차지의 양의 범위, 스트랜드 간의 길이 차 등이 해당된다.The mixed integer programming method is largely composed of four types: parameter, decision variable, objective expression, and constraint expression. A parameter is specific information given to solve a mixed integer programming method, and examples in this problem include the minimum weight of one charge. The decision variable is information obtained by solving the mixed integer programming method and corresponds to the output. In the case of an objective expression, it is a goal to be achieved by using the mixed integer programming method. In the case of the objective expression, maximization and minimization are possible. In the case of the objective expression in the present invention, the target to be maximized and the target to be minimized are reflected using a linear combination. Lastly, in the case of the constraint, the conditions that must be satisfied by the created solution include the range of the amount of charge and the difference in length between the strands.
상술한 수리모형의 장점은 구현이 쉽고, 여러 목적식을 동시에 고려하기 편하다는 점이고, 단점으로는 입력의 개수가 많아질수록 문제를 푸는 속도가 느려진다는 점이다. 이 단점을 극복하기 위해, 본 발명에서는 새로운 방식의 해결방법을 만들기로 했다.The advantages of the above-described mathematical model are that it is easy to implement and it is convenient to consider several objective expressions at the same time. In order to overcome this disadvantage, the present invention decided to make a new type of solution.
상술한 바와 같이, 결정변수 일부가 정수인 것이 혼합정수계획법의 특징이며, 상기한 단점에서 입력의 개수 중 정수인 결정변수의 수가 많을수록 해결 속도는 더욱 느리게 된다. 예를 들어, 이 문제에서 슬라브 i가 캐스트n 차지 m 스트랜드 s에 배치된 정보를 0과 1의 값만 가질 수 있는 정수 변수인 이진 정수 변수 xinms로 표현하면, 이 정수 변수의 개수는 슬라브의 개수 ×차지의 개수 ×캐스트의 수 ×2(스트랜드의 수)로 많아지게 된다. 또한, 문제 해결 시간은 총 정수 변수 개수에 지수적으로(Exponentially) 증가한다고 알려져 있다. 즉, 문제 해결에 시간을 상당히 소모하게 된다.As described above, it is a characteristic of mixed integer programming that some of the decision variables are integers, and in the above disadvantage, the larger the number of decision variables that are integers among the number of inputs, the slower the resolution speed becomes. For example, in this problem, if the slab i represents the information placed on the cast n-charged m strand s as a binary integer variable x inms , which is an integer variable that can only have
본 발명에서는 상기된 정수 변수의 문제를 해결하기 위해, 또한 차지와 캐스트의 폭을 정하는 문제를 위해, 슬라브의 분포된 폭 범위 모양을 보고 차지와 캐스트의 폭을 정하는 문제와 만들어진 차지와 캐스트에 실제 슬라브를 배치하는 문제의 두 부분으로 전체 문제를 분리했다. 또한, 슬라브군이라는 단위로 슬라브를 결합하고 이강종 연연주 가능 강종을 군집시키는 방법으로 혼합정수계획법을 사용했다.In the present invention, in order to solve the problem of the integer variable described above, and also for the problem of determining the width of the charge and the cast, the problem of determining the width of the charge and the cast by looking at the shape of the distributed width range of the slab, and the actual charge and the cast I separated the whole problem into two parts of the problem of placing the slabs. In addition, the mixed integer programming method was used as a method of combining slabs in a unit called slab group and clustering steel types that can be played with different types of steel.
본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치는 다음과 같다.A heavy plate slab production design apparatus according to an embodiment of the present invention is as follows.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a heavy plate slab production design apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치(100)는 전처리부(110), 캐스트 프레임 생성부(120) 및 슬라브 배치부(130)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , the
전처리부(110)는 분류부(111) 및 결합부(112)를 포함할 수 있다. 즉, 분류부(111)는 입력된 슬라브 주문들에서 실제 폭 범위를 가진 슬라브를 이강종 관계를 이용하여 분류하고, 결합부(112)는 동일 폭 범위와 동일 강종인 슬라브를 슬라브 군으로 군집시킬 수 있다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치에서 분류부(111)의 작동 원리를 나타내는 도면이다.2 is a view showing the operating principle of the
도 1과 함께, 도 2를 참조하면, 분류부(111)는 슬라브를 이강종 관계를 이용해서 분류하며, 중량 기준으로 (최소 차지 중량) ×(1-가능 여재율)을 넘는 슬라브들을 대상으로 강종간의 관계도를 분석해서, 다른 어떤 강종과도 같은 캐스트에 들어갈 수 없는 강종의 슬라브끼리 분리할 수 있다. 이 과정을 거치면 슬라브들은 관계도에서의 연결 성분(Connected component)으로 나누어진다.1 together with FIG. 2 , the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치에서 복수의 슬라브를 슬라브군으로의 결합을 나타내는 도면이다. Figure 3 is a view showing the combination of a plurality of slabs into a slab group in the heavy plate slab production design apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1과 함께, 도 3을 참조하면, 결합부(112)는 연결 성분으로 분리된 슬라브를 슬라브군으로 결합할 수 있다.Referring to FIG. 3 together with FIG. 1 , the
예를 들어, 주어진 캐스트의 폭 후보가 1600mm, 1900mm, 2200mm로 주어진 경우, 한 강종에 대해서 폭 1600mm으로만 가능한 슬라브, 1600mm부터 1900mm으로만 가능한 슬라브, 1600mm부터 2200mm의 전체 폭 범위로 가능한 슬라브, 1900mm부터 2200mm으로만 가능한 슬라브, 2200mm으로만 가능한 슬라브와 같이 5개의 다른 집합으로 나누어진다. 이 각각의 집합의 슬라브들의 중량의 합을 슬라브군이라 한다. 슬라브를 슬라브군으로 결합하게 되면, 차지에 편성해야 하는 대상이 슬라브의 수로부터 강종수와 폭 개수의 제곱 개 이내로 줄어들어 문제가 간단해진다.For example, given that the width candidates for a given cast are 1600mm, 1900mm, 2200mm, for one steel grade a slab that can only be 1600mm wide, a slab that can only be 1600mm to 1900mm, a slab that can be in the full width range of 1600mm to 2200mm, 1900mm It is divided into 5 different sets, such as slabs capable of only 2200mm and slabs that are only capable of 2200mm. The sum of the weights of the slabs of each set is called the slab group. If the slabs are combined into a slab group, the number of objects to be organized in the charge is reduced from the number of slabs to within the square of the number of steel types and the number of widths, simplifying the problem.
생성된 슬라브군은, 연속적으로 나누어질 수 있다.The generated Slavic group can be divided continuously.
즉, 슬라브 한 개가 모두 특정 캐스트에 위치하는 것이 아니라, 슬라브의 일부 중량만이 한 캐스트에 위치하는 것이다. 이렇게 가정하면, 정수 변수가 연속 변수로 바뀌고, 이는 문제 해결 속도를 빠르게 할 수 있다.That is, not all one slab is located in a specific cast, but only some weight of the slab is located in one cast. Under this assumption, the integer variable is turned into a continuous variable, which can speed up problem solving.
다시, 도 1을 참조하면, 캐스트 프레임 생성부(120)는 가상으로 나누어진 슬라브군을 배치하여 이후에 실제 슬라브를 배치하기 위한 폭이 결정된 차지와 캐스트의 틀인 캐스트 프레임을 만들 수 있다. 해당 캐스트 프레임은, 비록 실제 슬라브가 아닌 연속적으로 만들어진 슬라브를 대상으로 생성된 것이지만, 실제 슬라브의 핵심적인 특성을 바탕으로 만들어져, 캐스트가 만족해야 하는 대부분의 제약식(캐스트 내 최대 차지수, 캐스트 스트랜드간 길이 차이를 제외한 모두)를 만족하고 또, 차후 슬라브 배치부(130)에서 실제 슬라브 배치과정을 용이하게 만들어 줄 수 있다.Again, referring to FIG. 1 , the cast
하기된 사항은 이 단계를 수리모형으로 나타낸 것이다.The following is a mathematical model representing this step.
지수 집합(Indices set)Indices set
K: 주어진 폭들의 지수 집합K: set of exponents of given widths
W={(k1,k2)|k1∈K, k2∈K, k1≤k2}: 폭 조합들의 지수 집합W={(k 1 ,k 2 )|k 1 ∈K, k 2 ∈K, k 1 ≤ k 2 }: Exponential set of width combinations
단, 슬라브군 에 사용되는 i∈W 의 경우 폭 범위가 k1부터 k2까지 포함한다는 의미로 사용되고, w∈W 의 경우 차지와 캐스트의 양 스트랜드의 폭이 각각 k1 와 k2임을 나타낸다.However, in the case of i∈W used in the slab group, it is used to mean that the width range includes k 1 to k 2 , and in the case of w∈W, it indicates that the widths of both strands of charge and cast are k 1 and k 2 , respectively.
T: 강종 지수의 집합T: set of steel grade indices
A ={(t,t’)|t∈T,t’∈T }: 강종 조합들의 지수 집합A ={(t,t’)|t∈T,t’∈T }: set of exponentials of steel grade combinations
F(t)={t’∈T} F(t)={t’∈T}
(t,t’는 이강종 연연주 가능 강종)(t,t’ is the type of steel that can be played by Lee Kang-jong)
파라미터(Parameters)Parameters
Lw: 폭 조합 wfh 만들 수 있는 최대 차지 수, w∈W L w : width combination wfh maximum number of charges that can be made, w∈W
Qit: 강종t, 폭 조합i 슬라브군의 총 중량 i∈W,t∈TQ it : Steel type t, width combination i Total weight of the slab group i∈W,t∈T
lk:폭이 k로 정해졌을때, 1Kg당 슬라브의 길이 (mm) k∈Kl k : Length of slab per 1Kg (mm) k∈K when width is determined by k
Cmim,Cmax: 차지 최소 중량, 차지 최대 중량C mim ,C max : Minimum charge weight, Maximum charge weight
Mt: t라는 강종으로 만들 수 있는 차지의 총 개수, t∈T ()M t : the total number of charges that can be made with the steel grade t, t∈T ( )
C’mim: 차지 최소 실 중량 (여재를 포함하지 않은 최소 차지 중량)C' mim : Minimum net weight of charge (minimum charge weight without filter media)
Emax: 차지, 캐스트 최대 길이 차이E max : difference between charge and cast maximum length
δik: 폭 조합 i의 슬라브가 폭 k로 만들어질 수 있으며 1, 아니면 0 i∈W,k∈Kδ ik : a slab of width combination i can be made with width k and is 1, otherwise 0 i∈W,k∈K
N: 단연주 캐스트의 기준 (캐스트 내 차지의 수 ≤ N 이면 단연주)N: Criteria for the most-performed cast (if the number of charges in the cast ≤ N, the most played)
결정 변수(Decision Variables)Decision Variables
xikt: 강종 t, 폭 조합 i의 슬라브군이 k라는 폭으로 만들어진 중량 i∈W,k∈K,t∈Tx ikt : weight i∈W,k∈K,t∈T made by the slab group of steel grade t and width combination i with width k
ykwt: 강종 t에서 폭 k로 결정된 슬라브군이 폭 조합 w의 차지로 보내진 양 w∈W,k∈K,t∈Ty kwt : Amount w∈W,k∈K,t∈T that the slab group determined by the width k in the steel grade t is sent to the charge of the width combination w
ekwt: 강종 t에서 폭 k로 결정된 여재 슬라브군이 폭 조합 w의 차지로 보내진 양 w∈W,k∈K,t∈Te kwt : Amount w∈W,k∈K,t∈T that the slab group of filter media determined by width k in steel grade t is charged with width combination w
Twt: 강종 t 폭 조합 w로 만들어진 차지 개수 w∈W, t∈TT wt : The number of charges made from the steel grade t width combination w ∈W, t∈T
Tw: 폭 조합 w로 만들어진 차지 개수 w∈WT w : The number of charges made by the width combination w ∈ W
Iw: 폭 조합 w가 사용되면 1 아니면 0I w : 1 if width combination w is used, otherwise 0
βwt: 강종 t 폭 조합 w의 양 스트랜드 간의 길이 차이β wt : difference in length between both strands of steel grade t width combination w
ρwtl: 폭 조합 w, 강종 t가 l번째 위치의 차지면 1, 아니면 0, t∈T,w∈W,l∈{1.2....Lw}ρ wtl : 1 if width combination w, steel grade t occupy the lth position, 0 otherwise, t∈T,w∈W,l∈{1.2....L w }
Dwl: 폭 조합 w에 l번째 위치를 기점으로 다른 캐스트면 1, 아니면 0, w∈W,l∈{1.2....Lw}D wl : 1, otherwise 0, w∈W,l∈{1.2....L w }
gwl: 폭 조합 w로 만들어진 캐스트가 l번째 위치에서 단연주가 발생하면 1, 아니면 0, w∈W,l∈{1.2....Lw}g wl : 1 if the cast made with the width combination w is most played at the lth position, otherwise 0, w∈W,l∈{1.2....L w }
Gw: 폭 조합 w의 마지막 캐스트가 단연주이면 1, 아니면 0, w∈WG w : 1 if the last cast of width combination w is dominant, 0 otherwise, w∈W
πkwtl: 강종 t, 폭 k에서 폭 조합 w로 만들어진 틀의 l번째 차지로 보내진 슬라브의 양. t∈T, k∈K, w∈W,l∈{1...Lw}π kwtl : amount of slabs sent to the lth charge of a frame made of steel grade t, width k to width combination w. t∈T, k∈K, w∈W,l∈{1...L w }
λkwtl: 강종 t, 폭 k에서 폭 조합 w로 만들어진 틀의 l번째 차지로 보내진 여재량. t∈T, k∈K, w∈W,l∈{1...Lw}λ kwtl : Filtration amount sent to the lth charge of a mold made of steel grade t, width k to width combination w. t∈T, k∈K, w∈W,l∈{1...L w }
difwl: 폭 조합 w의 l번째 위치에서의 첫 번째 스트랜드의 길이 -두 번째 스트랜드의 길이. w∈W,l∈{1...Lw}dif wl : the length of the first strand at the lth position of the width combination w - the length of the second strand. w∈W,l∈{1...L w }
αwl: 폭 조합 w의 l번째 위치에서의 스트랜드 간 길이 차이의 절대값. w∈W,l∈{1...Lw}α wl : the absolute value of the difference in length between the strands at the lth position of the width combination w. w∈W,l∈{1...L w }
목적식purpose
MaximizeMaximize
상기한 목적식은 캐스트 프레임 생성부(120)을 위한 혼합정수계획법의 목적식을 나타내고, P1 부터 P4 까지의 값은 각 목적식의 중요도(weight)를 나타낸다. P1 옆에 있는 첫 번째 식은 편성량을 나타내고, P2 옆에 있는 식은 캐스트 수를, P3 옆에 있는 식은 단연주 수를 그리고 P4옆에 있는 식은 여재량을 각각 나타낸다. The above-described objective expression represents the objective expression of the mixed integer programming method for the
상술한 목적식의 경우 클수록 더 좋은 해를 가진 것으로 설정하였기 때문에 목적식의 계수는 편성량에 대해서는 양의 값을 가지고, 그 반대인 캐스트 수와 단연주 수 및 여재량에 대해서는 음의 값을 가진다.In the case of the above-mentioned objective formula, since it is set as having a better solution as it is larger, the coefficient of the objective formula has a positive value for the amount of formation and has a negative value for the number of casts, the number of performances, and the amount of mediation on the contrary. .
해당 목적식에 대한 제약 조건은 다음과 같다.The constraints on the objective expression are as follows.
상기 캐스트 프레임 생성부(120)에 의해 생성된 해인 캐스트 프레임은, 폭 조합 w 내 캐스트의 수와, 캐스트 내 차지의 수, 강종을 포함한다. 해당 차지의 양 스트랜드의 폭은 폭 조합 w에 의해 결정된다. 생성된 캐스트 프레임의 경우, 캐스트 내 최대 차지수와 캐스트 길이 제약 조건을 제외한 다른 모든 제약 조건을 만족한다. The cast frame that is the solution generated by the
캐스트 프레임 생성부(120)에 의해 생성된 프레임은 슬라브군 기준으로 생성되어 있기 때문에, 추가적으로 이미 생성된 캐스트 및 차지를 슬라브 단위로 채우는 작업이 필요하다. Since the frame generated by the cast
다시, 도 1을 참조하면, 슬라브 배치부(130)는 슬라브군으로 만들어진 캐스트, 차지 프레임 내부에 실제 슬라브를 배치할 수 있다. 다시 말해 캐스트, 차지들의 폭과 강종이 정해진 상태에서 각 차지 내부 스트랜드에 실제 주어진 슬라브를 배치할 수 있다. 이 단계가 끝나면 슬라브 각각의 폭이 결정되고, 슬라브의 캐스트, 차지 및 스트랜드 내부 위치가 정해진다.Again, referring to FIG. 1 , the
슬라브 배치부(130)는 캐스트 절사부(131) 및 슬라브 배치 연산부(132)를 포함할 수 있다.The
캐스트 절사부(131)은 캐스트 프레임 생성부(120)의 결과로 생성된 캐스트 프레임 내 차지의 개수를 조절할 수 있다. 캐스트 프레임 생성부(120)의 결과로 생성된 캐스트 프레임은 캐스트 하나가 포함 가능한 최대 차지 수제한을 만족하지 않을 수 있다. 따라서, 캐스트 절사부(131)는 차지 개수 제약을 어기는 캐스트를 단연주가 되지 않도록 나누는 역할을 한다. 예를 들어 캐스트 내 최대 차지의 개수가 9개로 제한되어 있으며 단연주 기준이 3개라고 가정하면, 이때 캐스트 프레임 생성부(120)의 해로 캐스트 내 차지가 10개인 틀이 생성되었다면, 캐스트 절사부(131)는 4개와 6개로 캐스트의 틀을 나눌 수 있다. 상술한 동작에 의해, 캐스트의 길이 제약을 제외한 모든 조건을 만족하는 차지와 캐스트의 틀이 생성된다. The
슬라브 배치 연산부(132)는 슬라브 배치 혼합정수계획법을 정의하고 해결하여 슬라브를 상술한 캐스트 프레임 내부에 할당할 수 있다.The slab
슬라브 배치 연산부(132)의 슬라브 배치 혼합정수계획법은 다음과 같다.The slab arrangement mixed integer programming method of the slab
지수 집합exponent set
K: 폭의 지수 집합K: set of exponents of width
I: 슬라브의 지수 집합I: Slavic set of exponents
S={0,1}: 스트랜드의 지수 집합S={0,1}: set of exponents of the strand
M: 차지의 지수 집합M: set of exponents of charge
N: 캐스트의 지수 집합N: set of exponents of the cast
Tn:캐스트 n∈N 내부의 차지 지수들 ()T n : Charge indices inside cast n∈N ( )
파라미터parameter
Wms: 차지 m의 스트랜드 s의 폭 m∈M, s∈S, Wms∈KW ms : Width of strand s of charge m m∈M, s∈S, W ms ∈K
lik:슬라브 i가 폭 k로 만들어질 때의 길이 i∈I,k∈Kl ik : length i∈I,k∈K when slab i is made of width k
Dik:슬라브 i가 폭 k로 만들어질 때의 중량 i∈I,k∈KD ik : weight i∈I,k∈K when slab i is made of width k
Cmin,Cmax: 차지 최소, 최대 중량C min , C max : Minimum charge, maximum weight
C'min: 차지 최소 실 중량C' min : Minimum real weight of charge
Amax:차지 최대 길이 차이 (=Emax)A max : Charge max length difference (=E max )
Bmax:캐스트 최대 길이 차이 (=Emax)B max : Cast max length difference (=E max )
δims: 슬라브 i가 차지 m, 스트랜드 s에 위치 하는 것이 가능하면 1 아니면 0, i∈I, m∈M, s∈S (폭 범위와 강종이 일치해야 한다)δ ims : 1 if it is possible for slab i to be located on charge m, strand s, or 0, i∈I, m∈M, s∈S (width range and steel grade must match)
결정변수decision variable
xims: 슬라브 i가 차지 m, 스트랜드 s에 위치하면 1 아니면 0x ims : 1 if slab i is located on charge m, strand s 0 otherwise
ems: 차지 m의 스트랜드 s로 만들어진 여재량e ms : filtration capacity made from strand s of charge m
d+m: 차지 m의 스트랜드 0번의 길이 -스트랜드 1번의 길이d + m : length of strand 0 of charge m - length of
d-m: 차지 m의 스트랜드 1번의 길이 -스트랜드 0번의 길이d -m : length of
목적식purpose
MaximizeMaximize
이 단계의 경우 이미 캐스트 내 차지의 수와 스트랜드의 폭, 차지 순서 및 강종은 정해져 있으므로, 편성량을 최대화하는 첫 번째 목적식과 여재를 최소화하는 두 번째 목적식으로만 구성된다. 위의 캐스트 프레임 생성부(120) 과 같이 편성량의 목적식 계수는 양의 값을 가지고, 여재의 목적식 계수는 음의 값을 가진다. In this stage, since the number of charges in the cast, the width of the strands, the charge order, and the steel type have already been determined, only the first objective formula to maximize the knitting amount and the second objective formula to minimize the filter media are configured. Like the
슬라브 배치 혼합정수계획법의 제약식은 다음과 같다.The constraint formula of the slab batch mixed integer programming method is as follows.
위의 제약 조건에서 특기할 것으로는, 우선 슬라브의 폭 범위와 강종 제약은 슬라브가 어디 차지에 들어갈 수 있는지를 나타내는 변수인 δims으로만 결정된다. 또한 이미 캐스트 내부의 차지 위치가 정해져 있으므로 슬라브가 어디 차지로 들어갈지 정해지는 순간, 캐스트 역시 정해진다. 따라서 본 슬라브 배치 혼합정수계획법의 경우 불필요하게 결정변수에 캐스트 차원을 포함 시킬 필요가 없어져 결정변수의 수가 줄어들고, 따라서 혼합정수계획법의 계산 속도가 빨라지게 된다. 또, 차지 m의 스트랜드 s의 여재량을 나타내는 변수인 ems의 존재 때문에, 항상 존재하는 (Feasible) 해를 찾아낸다.It should be noted in the above constraints, first of all, the slab width range and steel grade constraints are determined only by δ ims , which is a variable that indicates where the slab can fit into the charge. Also, since the location of the charge inside the cast is already determined, the moment the slab will enter the charge, the cast is also determined. Therefore, in the case of this slab batch mixed integer programming method, there is no need to include the cast dimension in the decision variable unnecessarily, so the number of decision variables is reduced, thus speeding up the calculation of the mixed integer programming method. In addition, due to the existence of e ms , which is a variable indicating the amount of filtering of the strand s of the charge m, a solution that always exists (Feasible) is found.
지금까지 본 발명의 전체 과정을 설명했다. 우선 데이터 전처리 과정을 거쳐서 슬라브군을 생성하고, 슬라브군을 이용하여 상술한 세 단계의 혼합정수계획법과 보조적인 세 단계를 거쳐서 캐스트 및 차지의 프레임을 생성하며, 마지막으로 캐스트 프레임 내부에 슬라브를 배치한다. 상술한 과정을 거치면, 연주 단계 전 캐스트 내부의 차지와 슬라브 구성이 생성된다.So far, the entire process of the present invention has been described. First, a slab group is generated through data preprocessing, and cast and charge frames are generated through the three-step mixed integer programming method and three auxiliary steps described above using the slab group, and finally, the slab is placed inside the cast frame. do. Through the above-described process, the charge and slab configuration inside the cast are created before the performance stage.
상술한 바와 같이, 본 발명은 주어진 입력인 슬라브 주문을 이용하여 캐스트와 차지를 편성할 수 있다.As mentioned above, the present invention can organize casts and charges using a given input, the Slavic spell.
편성한 캐스트와 차지는 상술한 혼합정수계획법의 목적식과 같은 지표를 통해 그 생산성을 측정한다. 즉 슬라브 편성량, 캐스트 수, 단연주 수, 여재량이 4개의 지표를 통해서 생산성을 측정할 수 있다.Organized casts and charges measure their productivity through the same index as the objective formula of the mixed integer programming method described above. In other words, productivity can be measured through four indicators: the amount of slab knitting, the number of casts, the number of casts, and the amount of media.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치의 기술적 효과를 나타내기 위해 설정된 제1 내지 제3 데이터의 조건을 나타내는 표이다. Figure 4 is a table showing the conditions of the first to third data set to show the technical effect of the heavy plate slab production design apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 기존 방법과 본 발명에 의한 방법을 주어진 4개의 지표로 비교하여 그 효과를 확인하였다. 각 지표 간의 비중은 기존 방법과 본 발명에 의한 방법을 주어진 4개의 지표로 비교하여 그 효과를 확인하였다. 각 지표 간의 비중은 실험을 통하여 결정하였으며, 캐스트 1개가 늘어나면 편성량 100ton을, 단연주 1개가 늘어나면 편성량 100ton을 손해 보는 것으로 설정하였다. 또한, 1ton의 여재를 쓴다면 편성량 1ton 손해 보는 것으로 설정하였다. 비교 대상으로 선정한 Input data는 현재 POSCO에서 실제 편성된 차지와 캐스트를 슬라브 단위로 분리한 것으로, 총 3개의 테스트 데이터가 존재하고 각각 제1 데이터, 제2 데이터, 제3 데이터로 표기한다. Referring to FIG. 4 , the effect was confirmed by comparing the existing method and the method according to the present invention with four given indices. The specific gravity between each index was confirmed by comparing the existing method and the method according to the present invention with four given indices. The weight between each index was determined through experimentation, and it was set to lose 100 tons of formation when one cast increases, and 100 tons of formation when one pole increases by far. Also, if 1 ton of filter media is used, it is set as a loss of 1 ton of fabric. The input data selected as the comparison target is the division of the charge and cast actually organized by POSCO in units of slabs, and there are a total of three test data, which are indicated as first data, second data, and third data, respectively.
비교 결과는 다음의 표1과 같다.The comparison results are shown in Table 1 below.
(표1)(Table 1)
위의 표1은 현업 데이터에 대한 기존 방법과 본 발명의 방법을 비교한 것이다. 목적식 값의 경우 (편성량) - (100 ×캐스트 수) - (100 × 단연주수) -(여재량)으로 계산된다.Table 1 above compares the existing method for field data and the method of the present invention. In the case of the objective expression value, it is calculated as (Amount of formation) - (100 × Number of casts) - (100 × Number of casts) - (Amount of mediation).
먼저 Data 1, 2번(제1 데이터, 제2 데이터)은 편성량, 캐스트 수, 단연주 수, 여재량 모두에 대해서 본 발명의 방법이 우월한 결과를 나타내었다. Data 3번(제3 데이터)의 경우 여재량을 제외한 모든 지표에 대해서는 본 발명의 방법이 우월한 결과를 나타내었고, 종합적인 지표인 목적식 값 또한 본 발명의 방법이 더 큰 값을 나타내었다. 따라서 위 데이터 세트에서 본 발명의 방법은 기존 방법보다 우월한 성능을 나타냄을 볼 수 있다. 하지만 위 실험만으로 본 발명의 방법이 보편적으로 우수하다는 것을 증명하기에는 실험 횟수가 부족하였기에, 이를 보완하기 위해 하기 실험을 실행하였다.First, in
두 번째 실험은 Data 1, 2, 3번에 대해서 각각 100개씩 랜덤하게 유사한 데이터를 만드는 것이다(이하 재생성이라 명명함). 각 데이터는 도 4에서 확인할 수 있듯이 그 특성이 판이하며, 랜덤하게 데이터를 만들 때 강종별 슬라브 양을 재분배하기 때문에 실험을 통해 다양한 결과를 집계할 수 있다. 따라서 300번의 추가 실험을 통해 본 발명의 보편적 우수성을 증명할 수 있다.The second experiment is to randomly generate 100 similar data for
하기의 표2 는 각 Data에 대하여 100개씩 재생성된 데이터를 통해 얻은 실험 결과이다. Table 2 below shows the experimental results obtained through 100 regenerated data for each data.
(표2)(Table 2)
Data 1, 2, 3번으로 재생성한 결과의 경우, 평균적으로 모든 지표에 대해서 본 발명의 방법이 우위임을 확인할 수 있다.In the case of the results reproduced with
따라서 본 발명의 방법론을 적용하면 기존 발명보다 생산성이 우수한 캐스트와 차지를 편성할 수 있다. 특히, 상기한 본 발명의 목적인 턴디쉬 사용성의 최대화에 있어서 가장 중요한 캐스트 수와 단연주 수에 대한 지표가 기존보다 상당히 많이 개선되었음을 알 수 있다.Therefore, if the methodology of the present invention is applied, it is possible to knit casts and charges that are superior in productivity to the existing invention. In particular, it can be seen that the indicators for the number of casts and the number of performances, which are the most important in maximizing the usability of the tundish, which is the object of the present invention, are significantly improved compared to the existing ones.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 후판 슬라브 생산 설계 장치가 구현될 수 있는 예시적인 컴퓨팅 환경을 도시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating an exemplary computing environment in which a heavy plate slab production design apparatus according to an embodiment of the present invention can be implemented.
도 5를 참조하면, 상술한 후판 슬라브 생산 설계 장치가 구현하도록 구성된 컴퓨팅 디바이스(1100)를 포함하는 시스템(1000)의 예시를 도시한다. 예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 개인 컴퓨터, 서버 컴퓨터, 핸드헬드 또는 랩탑 디바이스, 모바일 디바이스(모바일폰, PDA, 미디어 플레이어 등), 멀티프로세서 시스템, 소비자 전자기기, 미니 컴퓨터, 메인프레임 컴퓨터, 임의의 전술된 시스템 또는 디바이스를 포함하는 분산 컴퓨팅 환경 등을 포함하지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 5 , an example of a
컴퓨팅 디바이스(1100)는 적어도 하나의 프로세싱 유닛(1110) 및 메모리(1120)를 포함할 수 있다. 여기서, 프로세싱 유닛(1110)은 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC), Field Programmable Gate Arrays(FPGA) 등을 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 메모리(1120)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다.The
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 추가적인 스토리지(1130)를 포함할 수 있다. 스토리지(1130)는 자기 스토리지, 광학 스토리지 등을 포함하지만 이것으로 한정되지 않는다. 스토리지(1130)에는 본 명세서에 개진된 하나 이상의 실시예를 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 명령이 저장될 수 있고, 운영 시스템, 애플리케이션 프로그램 등을 구현하기 위한 다른 컴퓨터 판독 가능한 명령도 저장될 수 있다. 스토리지(1130)에 저장된 컴퓨터 판독 가능한 명령은 프로세싱 유닛(1110)에 의해 실행되기 위해 메모리(1120)에 로딩될 수 있다.Additionally,
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 입력 디바이스(들)(1140) 및 출력 디바이스(들)(1150)을 포함할 수 있다. 여기서, 입력 디바이스(들)(1140)은 예를 들어 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 디바이스, 터치 입력 디바이스, 적외선 카메라, 비디오 입력 디바이스 또는 임의의 다른 입력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 출력 디바이스(들)(1150)은 예를 들어 하나 이상의 디스플레이, 스피커, 프린터 또는 임의의 다른 출력 디바이스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 다른 컴퓨팅 디바이스에 구비된 입력 디바이스 또는 출력 디바이스를 입력 디바이스(들)(1140) 또는 출력 디바이스(들)(1150)로서 사용할 수도 있다.
또한, 컴퓨팅 디바이스(1100)는 네트워크(1200)을 통하여 다른 디바이스(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(1300))와 통신할 수 있게 하는 통신접속(들)(1160)을 포함할 수 있다. 여기서, 통신 접속(들)(1160)은 모뎀, 네트워크 인터페이스 카드(NIC), 통합 네트워크 인터페이스, 무선 주파수 송신기/수신기, 적외선 포트, USB 접속 또는 컴퓨팅 디바이스(1100)를 다른 컴퓨팅 디바이스에 접속시키기 위한 다른 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 통신 접속(들)(1160)은 유선 접속 또는 무선 접속을 포함할 수 있다.In addition, the
상술한 컴퓨팅 디바이스(1100)의 각 구성요소는 버스 등의 다양한 상호접속(예를 들어, 주변 구성요소 상호접속(PCI), USB, 펌웨어(IEEE 1394), 광학적 버스 구조 등)에 의해 접속될 수도 있고, 네트워크에 의해 상호접속될 수도 있다.Each component of the above-described
본 명세서에서 사용되는 "전처리부", "분류부", "결합부", "캐스트 프레임 생성부", "슬라브 배치부", "캐스트 절사부", "슬라브 배치 연산부" 등과 같은 용어들은 일반적으로 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어, 또는 실행중인 소프트웨어인 컴퓨터 관련 엔티티를 지칭하는 것이다. 예를 들어, 구성요소는 프로세서 상에서 실행중인 프로세스, 프로세서, 객체, 실행 가능물(executable), 실행 스레드, 프로그램 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 컨트롤러 상에서 구동중인 애플리케이션 및 컨트롤러 모두가 구성요소일 수 있다. 하나 이상의 구성요소는 프로세스 및/또는 실행의 스레드 내에 존재할 수 있으며, 구성요소는 하나의 컴퓨터 상에서 로컬화될 수 있고, 둘 이상의 컴퓨터 사이에서 분산될 수도 있다.As used herein, terms such as "preprocessor", "classifying unit", "joining unit", "cast frame generating unit", "slab arrangement unit", "cast cutting unit", "slab arrangement calculating unit", etc. are generally refers to a computer-related entity that is hardware, a combination of hardware and software, software, or software in execution. For example, a component can be, but is not limited to being, a process running on a processor, a processor, an object, an executable, a thread of execution, a program, and/or a computer. For example, both an application running on a controller and a controller may be a component. One or more components may reside within a process and/or thread of execution, and a component may be localized on one computer or distributed between two or more computers.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, but is limited by the claims described below, and the configuration of the present invention may vary within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily recognize that it can be changed and modified.
100: 후판 슬라브 생산 설계 장치
110: 전처리부
111: 분류부
112: 결합부
120: 캐스트 프레임 생성부
130: 슬라브 배치부
131: 캐스트 절사부
132: 슬라브 배치 연산부100: heavy plate slab production design device
110: preprocessor
111: classification unit
112: coupling part
120: cast frame generator
130: slab arrangement unit
131: cast cutout
132: slab placement operation unit
Claims (8)
사전에 설정된 수식 및 제약 조건과, 사전에 설정된 목적식 및 추가 제약 조건을 갖는 혼합정수계획법에 따라 상기 복수의 슬라브군이 배치되는 캐스트 프레임(Cast Frame)을 생성하는 캐스트 프레임 생성부; 및
상기 캐스트 프레임 생성부에 의해 상기 복수의 슬라브군을 기준으로 제작된 캐스트 프레임에 슬라브 단위로 슬라브를 배치하는 슬라브 배치부
를 포함하는 후판 슬라브 생산 설계 장치.
A data pre-processing unit for classifying ordered slabs according to a pre-set heterogeneous relationship and combining them into a plurality of slab groups according to a pre-set width candidate for a cast;
a cast frame generator for generating a cast frame in which the plurality of slab groups are disposed according to a mixed integer programming method having a preset formula and constraint conditions and a preset objective formula and additional constraints; and
A slab arrangement unit for arranging slabs in units of slabs in a cast frame produced based on the plurality of slab groups by the cast frame generating unit
A heavy plate slab production design device comprising a.
상기 데이터 전처리부는
사전에 설정된 최소 차지 중량과 주문에 포함되지 않는 슬라브의 비율의 여재율을 '1'에 뺀 값과의 곱에 따라 중량을 초과한 슬라브들을 대상으로 상기 이강종 관계에 기초한 연결 성분(Connected Component)에 따라 슬라브들을 분류하는 분류부; 및
상기 분류부에 의해 상기 연결 성분에 따라 분류된 슬라브들을 상기 슬라브군으로 결합시키는 결합부
를 포함하는 후판 슬라브 생산 설계 장치.
According to claim 1,
The data preprocessor
According to the product of the preset minimum charge weight and the value obtained by subtracting the filtration rate of the ratio of slabs not included in the order by '1', for slabs that exceed the weight, Classification unit for classifying the Slavs; and
A coupling unit for combining the slabs classified according to the connection component by the classifying unit into the slab group
A heavy plate slab production design device comprising a.
상기 캐스트 프레임 생성부는 상기 슬라브의 폭 및 강종 지수의 집합과, 상기 슬라브의 강종 및 폭 정보, 상기 캐스트에 포함되는 차지의 중량에 관한 정보, 캐스트 및 차지별 스트랜드 길이 정보를 갖는 파라미터, 상기 슬라브의 강종 및 폭 조합에 의해 설정된 폭을 갖는 슬라브군의 중량, 상기 슬라브군이 상기 차지로 보내진 양, 여재 슬라브군이 상기 차지로 보내진 양, 차지 개수를 갖는 결정 변수에 기초한 상기 수식 및 상기 제약 조건에 따라 상기 캐스트 프레임 및 상기 차지의 프레임을 생성하는 후판 슬라브 생산 설계 장치.
The method of claim 1,
The cast frame generating unit includes a set of the width and steel type index of the slab, the steel type and width information of the slab, information about the weight of the charge included in the cast, and the parameters having the cast and charge-specific strand length information, the steel type of the slab and the weight of the slab group having a width set by the width combination, the amount of the slab group sent to the charge, the amount of the filter media slab group sent to the charge, the formula based on the determining variables having the number of charges and the constraint conditions A heavy plate slab production design device for generating the cast frame and the frame of the charge.
상기 슬라브 배치부는
상기 캐스트 프레임 생성부에 의해 생성된 캐스트 프레임 내 차지의 개수를 조절하는 캐스트 절사부; 및
상기 슬라브, 슬라브의 폭, 캐스트, 차지, 스트랜드의 지수 집합, 상기 차지의 폭, 상기 슬라브의 폭에 따른 길이 및 중량, 상기 차지의 최소 및 최대 중량, 상기 차지의 스트랜드 간 최대 길이 차이, 상기 캐스트의 스트랜드 간 최대 길이 차이, 상기 차지의 스트랜드의 슬라브 위치 여부에 따라 결정되는 파라미터, 상기 차지의 스트랜드의 슬라브 위치 여부, 상기 차지의 스트랜드로 만들어진 여재량, 상기 차지의 스트랜드간 길이 차에 따라 결정되는 결정 변수에 기초한 목적식으로 상기 캐스트 프레임내의 슬라브 배치를 연산하는 슬라브 배치 연산부
를 포함하는 후판 슬라브 생산 설계 장치.
According to claim 1,
The slab arrangement part
a cast trimming unit for adjusting the number of charges in the cast frame generated by the cast frame generating unit; and
The slab, the width of the slab, the cast, the charge, the exponential set of strands, the width of the charge, the length and weight according to the width of the slab, the minimum and maximum weight of the charge, the maximum length difference between the strands of the charge, the cast determined according to the difference in the maximum length between the strands of the charge, a parameter determined according to the slab position of the strands of the charge, whether the charge strands are located in the slabs, the amount of filtrate made from the strands of the charge, and the length difference between the strands of the charge A slab arrangement calculating unit that calculates the arrangement of slabs in the cast frame with an objective expression based on a decision variable
A heavy plate slab production design device comprising a.
사전에 설정된 수식 및 제약 조건과, 사전에 설정된 목적식 및 추가 제약 조건을 갖는 혼합정수계획법에 따라 상기 복수의 슬라브군이 배치되는 캐스트 프레임(Cast Frame)을 생성하는 캐스트 프레임 생성부; 및
상기 캐스트 프레임 생성부에 의해 상기 복수의 슬라브군을 기준으로 제작된 캐스트 프레임에 슬라브 단위로 슬라브를 배치하는 슬라브 배치부
를 포함하는 후판 슬라브 생산 설계 장치가 동작되도록 프로그래밍 된 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체.
A data pre-processing unit for classifying ordered slabs according to a pre-set heterogeneous relationship and combining them into a plurality of slab groups according to a pre-set width candidate for a cast;
a cast frame generator for generating a cast frame in which the plurality of slab groups are disposed according to a mixed integer programming method having a preset formula and constraint conditions and a preset objective formula and additional constraints; and
A slab arrangement unit for arranging slabs in units of slabs in a cast frame produced based on the plurality of slab groups by the cast frame generating unit
A computer-readable storage medium storing a program programmed to operate a heavy plate slab production design device comprising a.
상기 데이터 전처리부는
사전에 설정된 최소 차지 중량과 주문에 포함되지 않는 슬라브의 비율의 여재율을 '1'에 뺀 값과의 곱에 따라 중량을 초과한 슬라브들을 대상으로 상기 이강종 관계에 기초한 연결 성분(Connected Component)에 따라 슬라브들을 분류하는 분류부; 및
상기 분류부에 의해 상기 연결 성분에 따라 분류된 슬라브들을 상기 슬라브군으로 결합시키는 결합부
를 포함하는 후판 슬라브 생산 설계 장치가 동작되도록 프로그래밍된 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체.
6. The method of claim 5,
The data preprocessor
According to the product of the preset minimum charge weight and the value obtained by subtracting the filtration rate of the ratio of slabs not included in the order by '1', for slabs that exceed the weight, Classification unit for classifying the Slavs; and
A coupling unit for combining the slabs classified according to the connection component by the classifying unit into the slab group
A computer-readable storage medium storing a program programmed to operate a heavy plate slab production design device comprising a.
상기 캐스트 프레임 생성부는 상기 슬라브의 폭 및 강종 지수의 집합과, 상기 슬라브의 강종 및 폭 정보, 상기 캐스트에 포함되는 차지의 중량에 관한 정보, 캐스트 및 차지별 스트랜드 길이 정보를 갖는 파라미터, 상기 슬라브의 강종 및 폭 조합에 의해 설정된 폭을 갖는 슬라브군의 중량, 상기 슬라브군이 상기 차지로 보내진 양, 여재 슬라브군이 상기 차지로 보내진 양, 차지 개수를 갖는 결정 변수에 기초한 상기 수식 및 상기 제약 조건에 따라 상기 캐스트 프레임 및 상기 차지의 프레임을 생성하는 후판 슬라브 생산 설계 장치가 동작되도록 프로그래밍된 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체.
6. The method of claim 5,
The cast frame generation unit includes a set of the width and steel type index of the slab, the steel type and width information of the slab, information about the weight of the charge included in the cast, and the cast and charge parameters having strand length information, the steel type of the slab and the weight of the slab group having a width set by the width combination, the amount of the slab group sent to the charge, the amount of the media slab group sent to the charge, the formula based on the determining variables having the number of charges and the constraint conditions A computer-readable storage medium storing a program programmed to operate a heavy plate slab production design device for generating the cast frame and the frame of the charge.
상기 슬라브 배치부는
상기 캐스트 프레임 생성부에 의해 생성된 캐스트 프레임 내 차지의 개수를 조절하는 캐스트 절사부; 및
상기 슬라브, 슬라브의 폭, 캐스트, 차지, 스트랜드의 지수 집합, 상기 차지의 폭, 상기 슬라브의 폭에 따른 길이 및 중량, 상기 차지의 최소 및 최대 중량, 상기 차지의 스트랜드 간 최대 길이 차이, 상기 캐스트의 스트랜드 간 최대 길이 차이, 상기 차지의 스트랜드의 슬라브 위치 여부에 따라 결정되는 파라미터, 상기 차지의 스트랜드의 슬라브 위치 여부, 상기 차지의 스트랜드로 만들어진 여재량, 상기 차지의 스트랜드간 길이 차에 따라 결정되는 결정 변수에 기초한 목적식으로 상기 캐스트 프레임내의 슬라브 배치를 연산하는 슬라브 배치 연산부
를 포함하는 후판 슬라브 생산 설계 장치가 동작되도록 프로그래밍된 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 저장매체.6. The method of claim 5,
The slab arrangement part
a cast trimming unit for adjusting the number of charges in the cast frame generated by the cast frame generating unit; and
The slab, the width of the slab, the cast, the charge, the exponential set of strands, the width of the charge, the length and weight according to the width of the slab, the minimum and maximum weight of the charge, the maximum length difference between the strands of the charge, the cast determined according to the difference in the maximum length between the strands of the charge, a parameter determined according to the slab position of the strands of the charge, whether the charge strands are located in the slabs, the amount of filtrate made from the strands of the charge, and the length difference between the strands of the charge A slab arrangement calculating unit that calculates the arrangement of slabs in the cast frame with an objective expression based on a decision variable
A computer-readable storage medium storing a program programmed to operate a heavy plate slab production design device comprising a.
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