JP4501740B2

JP4501740B2 - 製鋼プロセスの操業スケジュール作成システム、製鋼プロセスの操業スケジュール作成方法、及びコンピュータプログラム

Info

Publication number: JP4501740B2
Application number: JP2005078120A
Authority: JP
Inventors: 健岩村; 昌三浦; 元良小原; 慎吾武内; 亨治植松
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2025-03-17
Also published as: JP2006260294A

Description

本発明は、転炉、二次精錬設備、連続鋳造機が複数存在する製鋼プロセスで、連続鋳造機での連連鋳造の遅れ、いわゆる連連鋳造切れが生じることを回避することができ、溶鋼の滞留時間を短縮することができる製鋼プロセスの操業スケジュール作成システム、製鋼プロセスの操業スケジュール作成方法、及びコンピュータプログラムに関する。

鉄鋼業における製鋼プロセスにおいて、転炉から後、連続鋳造機で鋳造するまでは、溶鋼は注文を取り合わせたチャージという単位で専用の取鍋（以下、取鍋という）に収容して搬送される。したがって、物流という観点から見ると、工場内では取鍋を搬送手段として移動していることになる。

転炉、二次精錬設備、連続鋳造機が複数存在する製鋼プロセスでは、連続鋳造機での連連鋳造の遅れ（以下、連連鋳造切れという）を生じることなく、上工程より取鍋に入った溶鋼を供給するよう制御することで、鋳造プロセスが非常に効率的になる。そのために、特に多段階の二次精錬を必要とする場合、複数の取鍋を同時に複数の設備にて処理する必要がある。複数の取鍋を同時に複数の設備にて処理する場合、例えば搬送設備である複数のクレーンが干渉し、どちらか一方の作業を優先しなければならない等、非能率的な作業を強いられることも多い。

一方、製鋼プロセスにおいて、温度低下による品質低下を最小限に食い止めるためには、次工程における処理の終了待ち、クレーン干渉による搬送待ち等の、工程間での物流停滞を最小限に押さえる必要がある。

斯かる課題を解決すべく、例えば特許文献１では、生産予測により指定された鋳造順序に従って連続鋳造を行うことを前提として溶鋼の出鋼順位を決定し、チャージ単位で各設備での処理時刻を変数とする線形計画を算出し、最適な操業スケジュールを策定する方法が開示されている。

また、特許文献２では、連続鋳造機の鋳造スケジュールに基づき、遡りシミュレーション及び下りシミュレーションによる検証により物流停滞を回避し、いわゆる連連鋳造切れを回避する操業スケジュールの生成方法が開示されている。

さらに、特許文献３では、転炉までのプロセス経路を特定することなく、転炉からの出鋼間隔と連続鋳造機での鋳込開始時間間隔とに基づいた評価指標により、転炉を交互に用いることにより、工程間での物流停滞を最小限に抑制し、温度低下による品質低下を最小限に食い止めることができる製鋼方法が開示されている。
特開昭６２−１６４８１１号公報特許第３１６６８２２号公報特開２００２−００６９５１号公報

しかし、特許文献１に開示されている操業スケジュールを策定する方法では、製鋼プロセスへのチャージ単位の出鋼順序の決定に二次精錬設備での干渉を考慮しておらず、線形計画法を用いた操業スケジュール算出において制約条件として考慮するのみである。したがって、最終的に算出された操業スケジュールで特定されている出鋼順序が、そのまま実現可能である保証が無く、算出された操業スケジュールを実行することができないおそれが残されているという問題点があった。また、連連鋳造切れの有無は、線形計画法を用いた操業スケジュール算出において用いる評価関数でのみ考慮されており、算出された操業スケジュールを実行することができないおそれがある以上、連連鋳造切れを完全に回避することができるという保証も無い。

また、特許文献２に開示されている操業スケジュールの生成方法では、次工程の処理の終了待ち、クレーン干渉による搬送待ち等の、工程間での物流停滞を最小化することができず、温度低下による品質低下を回避することが困難であるという問題点があった。

さらに、特許文献３に開示されている製鋼方法では、転炉を交互に用いることにより実操業のチャージとの整合性を考慮しているものの、限定された制約条件下での調整にすぎず、全体として適正な操業スケジュールを作成することができないという問題点があった。すなわち、二次精錬については何等考慮されていないことから、実行不可能な操業スケジュールが作成されるおそれが残されていた。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、実操業の整合性を考慮しつつ、いわゆる連連鋳造切れを回避することができ、工程間での物流停滞を最小化することができる製鋼プロセスの操業スケジュール作成システム及び方法、コンピュータプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る製鋼プロセスの操業スケジュール作成システムは、溶鋼を一又は複数の転炉で精錬し、一又は複数の二次精錬設備で二次精錬した後、一又は複数の連続鋳造機で連連鋳造するよう、複数の搬送設備により溶鋼を搬送する製鋼プロセスの操業スケジュール作成システムにおいて、連続鋳造機の溶鋼搬送単位ごとの鋳造スケジュールを記憶しておき、記憶してある鋳造スケジュールに基づいて、時間軸を遡り、溶鋼搬送単位ごとに各設備での処理開始時刻及び終了時刻を特定する操業スケジュールを仮算出する手段と、該手段で仮算出した操業スケジュールから複数の転炉、二次精錬設備で処理する順序情報を溶鋼搬送単位ごとに抽出する手段と、溶鋼搬送単位ごとに、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報を受付ける手段と、連続鋳造機における溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報を受付ける手段と、溶鋼搬送単位ごとの複数の転炉、及び二次精錬設備で処理する順序情報、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報、及び溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報に基づいて、線形計画法を用いて工程の滞留時間の総和を最小化する溶鋼搬送単位ごとの操業スケジュールを算出する手段と、算出した操業スケジュールでの転炉ごとの空き時間を抽出する手段と、抽出した空き時間が所定時間より長い転炉が存在するか否かを判断する手段と、該手段で空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、溶鋼搬送単位ごとの転炉を再割当てする手段とを備えることを特徴とする。

また、第２発明に係る製鋼プロセスの操業スケジュール作成システムは、第１発明において、空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在するか否かを判断する手段と、該手段で転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在し、転炉を変更することにより工程の滞留時間の総和が小さくなると判断した場合、該溶鋼搬送単位につき割当てる転炉を変更する手段と、転炉を変更した際に操業スケジュールの整合性を確認する手段とを備えることを特徴とする。

また、第３発明に係る製鋼プロセスの操業スケジュール作成方法は、溶鋼を一又は複数の転炉で精錬し、一又は複数の二次精錬設備で二次精錬した後、一又は複数の連続鋳造機で連連鋳造するよう、複数の搬送設備により溶鋼を搬送する製鋼プロセスの操業スケジュール作成方法において、連続鋳造機の溶鋼搬送単位ごとの鋳造スケジュールを記憶し、記憶してある鋳造スケジュールに基づいて、時間軸を遡り、溶鋼搬送単位ごとに各設備での処理開始時刻及び終了時刻を特定する操業スケジュールを仮算出し、該手段で仮算出した操業スケジュールから複数の転炉、及び二次精錬設備で処理する順序情報を溶鋼搬送単位ごとに抽出し、溶鋼搬送単位ごとに、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報を受け付け、連続鋳造機における溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報を受け付け、溶鋼搬送単位ごとの複数の転炉、及び二次精錬設備で処理する順序情報、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報、及び溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報に基づいて、線形計画法を用いて工程の滞留時間の総和を最小化する溶鋼搬送単位ごとの操業スケジュールを算出し、算出した操業スケジュールでの転炉ごとの空き時間を抽出し、抽出した空き時間が所定時間より長い転炉が存在するか否かを判断し、空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、溶鋼搬送単位ごとの転炉を再割当てすることを特徴とする。

また、第４発明に係る製鋼プロセスの操業スケジュール作成方法は、第３発明において、空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在するか否かを判断し、転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在し、転炉を変更することにより工程の滞留時間の総和が小さくなると判断した場合、該溶鋼搬送単位につき割当てる転炉を変更し、転炉を変更した際に操業スケジュールの整合性を確認することを特徴とする。

また、第５発明に係るコンピュータプログラムは、溶鋼を一又は複数の転炉で精錬し、一又は複数の二次精錬設備で二次精錬した後、一又は複数の連続鋳造機で連連鋳造するよう、複数の搬送設備により溶鋼を搬送する製鋼プロセスの操業スケジュールを作成するコンピュータで実行可能なコンピュータプログラムにおいて、記憶手段に溶鋼搬送単位ごとの連続鋳造機の鋳造スケジュールを記憶しておき、前記コンピュータを、記憶してある鋳造スケジュールに基づいて、時間軸を遡り、溶鋼搬送単位ごとに各設備での処理開始時刻及び終了時刻を特定する操業スケジュールを仮算出する手段、該手段で仮算出した操業スケジュールから複数の転炉、及び二次精錬設備で処理する順序情報を溶鋼搬送単位ごとに抽出する手段、溶鋼搬送単位ごとに、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報を受付ける手段、連続鋳造機における溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報を受付ける手段、溶鋼搬送単位ごとの複数の転炉、及び二次精錬設備で処理する順序情報、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報、及び溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報に基づいて、線形計画法を用いて工程の滞留時間の総和を最小化する溶鋼搬送単位ごとの操業スケジュールを算出する手段、算出した操業スケジュールでの転炉ごとの空き時間を抽出する手段、抽出した空き時間が所定時間より長い転炉が存在するか否かを判断する手段、該手段で空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、溶鋼搬送単位ごとの転炉を再割当てする手段として機能させることを特徴とする。

また、第６発明に係るコンピュータプログラムは、第５発明において、前記コンピュータを、空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在するか否かを判断する手段、該手段で転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在し、転炉を変更することにより工程の滞留時間の総和が小さくなると判断した場合、該溶鋼搬送単位につき割当てる転炉を変更する手段、及び転炉を変更した際に操業スケジュールの整合性を確認する手段として機能させることを特徴とする。

第１発明、第３発明、及び第５発明では、溶鋼搬送単位ごとの連続鋳造機の鋳造スケジュールに基づいて、鋳造工程から時間軸を遡り、溶鋼搬送単位ごとの操業スケジュールを仮算出する、いわゆるバックワードシミュレーションを行う。バックワードシミュレーションにより算出された操業スケジュールから溶鋼搬送単位ごとの複数の転炉、及び二次精錬設備で処理する処理順序情報を抽出する。複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報、及び連続鋳造機における連連鋳造の処理順位に関する情報を受付け、線形計画法を用いて操業スケジュールを算出する。算出した操業スケジュールでの転炉ごとの空き時間を抽出して、抽出した空き時間が所定時間より長い転炉が存在する場合、溶鋼搬送単位ごとの転炉を再割当てする。これにより、いわゆる連連鋳造切れを回避しつつ、線形計画法により実操業との整合性を保持しつつ工程の滞留時間を最小化することができ、製鋼プロセスにおける温度低下による品質低下を最小限に食い止めることができる。また、空き時間が一定時間以上長い転炉を優先的に利用するよう溶鋼搬送単位ごとに割当てを変更することにより、工程間での物流停滞を最小限に押さえることができ、製造コストを最小限に抑制することが可能となる。

また、第２発明、第４発明、及び第６発明では、空き時間が一定時間より長い転炉が存在する場合、転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位の存在を確認した後、転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位につき割当てる転炉を変更する。これにより、割当ての変更が可能な溶鋼搬送単位についてのみ転炉の割り当てを変更することができ、実行不可能な操業スケジュールが作成されるのを未然に回避することが可能となる。

本発明によれば、いわゆる連連鋳造切れを回避しつつ、線形計画法により実操業との整合性を保持しつつ工程の滞留時間を最小化することができ、製鋼プロセスにおける温度低下による品質低下を最小限に食い止めることができる。また、空き時間が一定時間以上長い転炉を優先的に利用するよう溶鋼搬送単位ごとに割当てを変更することにより、工程間での物流停滞を最小限に押さえることができ、製造コストを最小限に抑制することが可能となる。さらに割当ての変更が可能な溶鋼搬送単位についてのみ転炉の割り当てを変更することができ、実行不可能な操業スケジュールが作成されるのを未然に回避することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る製鋼プロセスの操業スケジュール作成システムを具現化するコンピュータの概略構成図である。図１に示すように、製鋼プロセスの操業スケジュール作成システムを具現化するコンピュータ１は、少なくとも、ＣＰＵ（中央演算装置）１１、記憶手段１２、ＲＡＭ（メモリ）１３、外部の通信手段と接続する通信手段１４、マウス、キーボード等の入力手段１５、モニタ、プリンタ等の出力手段１６、及び補助記憶手段１７で構成される。

ＣＰＵ１１は、内部バス１９を介して上述したようなハードウェア各部と接続されており、上述したハードウェア各部を制御するとともに、記憶手段１２に格納されたプログラムに従って、種々のソフトウェア的機能を実行する。ＲＡＭ（メモリ）１３は、ＳＲＡＭ、フラッシュメモリ等からなり、プログラム処理において一時的に発生したデータを一時記憶する。

出力手段１６は、液晶表示装置、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置、又はプリンタ等の印刷装置であり、演算結果を表示し、又は印刷して出力する。

補助記憶手段１７は、製鋼プロセスの操業スケジュールを作成するコンピュータ１で使用するプログラムを記録した可搬型記録媒体１８であり、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ等が該当する。また、使用するデータを記録する可搬型記録媒体１８等も含む。

コンピュータ１の記憶手段１２は、鋳造計画データを格納した鋳造計画データベース１２１、材質コードごとの進捗状況を示すデータを格納した材質データテーブル１２２、チャージごとの各設備における操業実績を格納した操業実績データベース１２３、及び生成した操業スケジュールを格納する操業スケジュールデータベース１２４を備えている。図２は、鋳造計画データベース１２１のデータ構成の例示図である。

鋳造計画データベース１２１は、連続鋳造機ごとにチャージ（溶鋼搬送単位）での鋳込順序、連続鋳造機で連連鋳造を行う連連回数、連連鋳造を行う順序である連連順位、段取り時間、及び鋳込量を記憶している。また、各チャージで用いる溶鋼の材質を、材質コードで記憶してある。

図３は、材質データベース１２２のデータ構成の例示図である。材質データベース１２２は、材質を識別する材質コードごとに、プロセスコードに対応付けて、各設備（工程）での処理時間、設備間（工程間）の搬送時間を記憶している。ここで、プロセスコードは材質コードにより特定されるコードであり、対象プロセス中での通過工程を識別する情報である。

図４は、操業実績データベース１２３のデータ構成の例示図である。操業実績データベース１２３は、チャージごとに各設備（工程）での開始時刻及び終了時刻を実績データとして記憶してある。

ＣＰＵ１１は、鋳造計画データベース１２１から、操業スケジュールを作成する対象期間のデータを読出し、材質コードに対応するデータを材質データベース１２２から読出し、既に所定の設備での処理が開始されている場合には、操業実績データベース１２３から、開始されている処理の開始時刻及び終了（予定）時刻を読出し、ＲＡＭ１３に展開する。ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３に展開された情報に基づいて、バックワードシミュレーション及び線形計画法によるスケジューリングを実行し、操業スケジュールデータベース１２４に、実行結果を格納する。図５は、操業スケジュールデータベース１２４のデータ構成の例示図であり、チャージごとの各設備（工程）での開始時刻及び終了時刻とともに、スケジューリングされたチャージごとの各設備（工程）での開始予定時刻及び終了予定時刻を記憶してある。

図６は、本発明の実施の形態に係る製鋼プロセスの操業スケジュール作成システムのコンピュータ１のＣＰＵ１１での操業スケジュール作成処理の手順を示すフローチャートである。コンピュータ１のＣＰＵ１１は、鋳造計画データベース１２１から計画対象期間、例えば１シフトや１日に該当する鋳込計画データを読出し、ＲＡＭ１３へ展開する（ステップＳ６０１）。ＣＰＵ１１は、材質データベース１２２及び操業実績データベース１２３を、それぞれ材質コード及びチャージＮｏをキー情報として参照して材質データ及び実績データを読出し、ＲＡＭ１３へ展開する（ステップＳ６０２）。

ＣＰＵ１１は、鋳込順序、段取り時間、設備の修理スケジュール等の入力を受け付け（ステップＳ６０３）、バックワードシミュレーションによるスケジューリングを行う（ステップＳ６０４）。図７は、バックワードシミュレーションの例示図である。

ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３に展開されている鋳造計画データに基づいて、図７（ａ）のように、複数の連続鋳造機ごとのスケジュール（予定される鋳込開始時刻及び終了時刻）を算出する。図７（ａ）では、１５時から順次、チャージごとの鋳込予定開始時刻及び予定終了時刻を算出している。チャージごとの鋳込予定開始時刻は、ＲＡＭ１３に実績データが展開されている場合には、展開されている実績データに係る鋳込開始時刻を用い、展開されていない場合には、入力手段１５で受け付けた鋳込開始時刻を用いる。また、鋳造計画データベース１２１において連連順位が‘１’であるチャージについては、入力手段１５で受け付けた段取り時間に基づいて鋳込開始予定時刻及び終了予定時刻を算出する。

ＣＰＵ１１は、図７（ｂ）に示すように、算出したスケジュールのうち、現在時刻から最も離れている鋳込開始時刻を起点として、現実の時間流れと逆方向に処理時間、搬送時間、設備干渉等を考慮したシミュレーション（バックワードシミュレーション）を行い、二次精錬設備、転炉の処理開始時刻及び終了時刻を算出する。ＣＰＵ１１は、算出したスケジュールに基づいて各設備の処理順序を算出して、各設備の処理開始時刻及び終了時刻とともに操業スケジュールデータベース１２４へ格納する。

なお、プロセスコードごとに連続鋳造機から転炉までの通過工程及び搬送設備は特定されているものとし、待ち時間の発生が予想される搬送設備が存在する場合、搬送時間をやや長めに設定することで対応する。

上述した方法で算出したスケジュールは、連続鋳造機の連連鋳造切れは回避している。しかし、例えば転炉の操業実績が存在するチャージの場合、実績データに基づく転炉の処理終了時刻と、算出したスケジュールでの転炉の処理終了時刻とが整合していないおそれが残る。また、チャージの滞留時間を最小化することができない。

そこでＣＰＵ１１は、ステップＳ６０４で算出された仮のスケジュールに基づいて、線形計画法を用いたスケジューリングを行う（ステップＳ６０５）。図８は、転炉１基、二次精錬設備１基、及び連続鋳造機１基の場合の製鋼プロセスにおける線形計画問題の制約条件を示す図である。

図８で、Ｘi,j は、転炉処理順序がi 番目のチャージにおける区分j における経過時間（分）を示している。区分j は、ｊ＝１の場合が、所定の基点から転炉処理の開始まで、ｊ＝２の場合が、転炉処理の終了から二次精錬処理の開始まで、ｊ＝３の場合が、二次精錬処理の終了から鋳込処理の開始まで、ｊ＝４の場合が、直前のチャージ（ｉ−１）の鋳込処理の終了から本チャージ（ｉ）の鋳込処理の開始まで、のそれぞれを示している。

ＣＰＵ１１は、バックワードシミュレーションを実行したことにより定まっている各設備の処理順序を操業スケジュールデータベース１２４から読出し、各設備の処理順序を調整する制約条件（数１）〜（数３）を抽出する。なお、（数１）は転炉の制約条件を、（数２）は二次精錬の制約条件を、（数３）は連続鋳造機の制約条件を、それぞれ示している。

なお、（数１）〜（数３）において、ｓｐａｎ＿ＣＶｉは転炉処理時間（分）を、ｍｉｎ＿ＣＶｉは転炉準備時間（分）を、ｓｐａｎ＿ＲＨｉは二次精錬処理時間（分）を、ｍｉｎ＿ＲＨｉは二次精錬準備時間（分）を、ｓｐａｎ＿ＣＣｉは鋳込時間（分）を、それぞれ示している。

ＣＰＵ１１は、各設備間の経過時間に関する変数Ｘi,2、Ｘi,3の制約条件として、（数４）、（数５）により上限値及び下限値として、入力手段１５を介して受け付ける。なお、上限値としては、品質管理、操業制約等により規定される値を、下限値としては、搬送時間を設定する。

なお、（数４）、（数５）において、ＭａｅＫｉｌｌ＿ｍｉｎは変数Ｘi,2の下限値を、ＭａｅＫｉｌｌ＿ｍａｘは変数Ｘi,2の上限値を、ＡｔｏＫｉｌｌ＿ｍｉｎは変数Ｘi,3の下限値を、ＡｔｏＫｉｌｌ＿ｍａｘは変数Ｘi,3の上限値を、それぞれ示している。

さらに、ＣＰＵ１１は、連続鋳造機の連連鋳造切れを回避する制約条件を、変数Ｘi,4の制約条件として、（数６）に示す上限値及び下限値を、入力手段１５を介して受け付ける。なお、上限値としては、品質管理、操業制約等により規定される値を、下限値としては、段取り時間を設定する。また、変数Ｘi,4が過度に大きくなった場合、連続鋳造機の生産量が低下することは言うまでもない。

なお、（数６）において、Ｔｒｙｋａｎ＿ｍｉｎは変数Ｘi,4の下限値を、Ｔｒｙｋａｎ＿ｍａｘは変数Ｘi,4の上限値を、それぞれ示している。そして、ＣＰＵ１１は、各設備の実績データが存在する場合には、実績データとの整合性を保持する制約条件（数７）〜（数９）を、入力手段１５を介して受け付ける。図９は、転炉１基、二次精錬設備１基、及び連続鋳造機１基のときの製鋼プロセスにおける線形計画問題の制約条件であって、実績転炉終了迄経過時間ｅｎｄ＿ＣＶｉ、実績二次精錬終了迄経過時間ｅｎｄ＿ＲＨｉ、及び実績鋳込開始迄経過時間ｓｔ＿ＣＣｉを追加したときの制約条件を示す図である。図９に基づいて、転炉の制約条件（数７）、二次精錬の制約条件（数８）、及び連続鋳造機の制約条件（数９）を、それぞれ求めることができる。

スケジュール作成対象となるチャージ全体の滞留時間を最小化するためには、チャージごとの滞留時間、すなわち変数Ｘi,2と変数Ｘi,3との総和を最小とすれば足りる。しかし、（数１０）に示すように、評価関数として、連続鋳造機の停止時間に相当する変数Ｘi,4の総和を重み係数αとともに導入することにより、生産量を考慮したスケジュール作成が可能となる。

以上、（数１）〜（数１０）からなる線形計画問題を、ＣＰＵ１１は、例えば一解法であるシンプレックス法を用いて解Ｘi,j を算出し、解Ｘi,j を時刻情報に変換することにより操業スケジュールを求めることができる。

ＣＰＵ１１は、転炉ごとに空き時間ａｋｉ＿ｓｐａｎＣＶｉを（数１１）に基づいて算出し（ステップＳ６０６）、算出した空き時間が所定の時間より長いか否かを判断する（ステップＳ６０７）。ＣＰＵ１１が、算出した空き時間が所定の時間より短いと判断した場合（ステップＳ６０７：ＮＯ）、プロセス経路を変更する必要がないものと判断できる。ＣＰＵ１１が、算出した空き時間が所定の時間より長いと判断した場合（ステップＳ６０７：ＹＥＳ）、プロセス経路を変更する可能性が存在するものと判断できる。

ＣＰＵ１１が、算出した空き時間が所定の時間より長いと判断した場合（ステップＳ６０７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、チャージごとに転炉を再割当てする（ステップＳ６０８）。図１０は、転炉２基、二次精錬設備２基、連続鋳造機２基の場合の、バックワードシミュレーション終了時の操業スケジュールの例示図である。図１０のように、白抜き矢印が示す部分で、転炉１に空き時間ΔＴが生じている。ＣＰＵ１１は、空き時間ΔＴが一定時間以上であると判断した場合、転炉２から転炉１へプロセス経路を変更することが可能なチャージを抽出する。転炉２から転炉１へプロセス経路を変更することが可能なチャージが存在する場合、転炉２から転炉１へプロセス経路を変更すべく、転炉１の空き時間に新たなチャージを追加する。

図１１は、転炉１の空き時間ΔＴに新たなチャージ１１０を追加した場合の、転炉２からの変更の可能性を確認する処理の例示図である。図１１のように、転炉１の空き時間ΔＴに新たなチャージ１１０（斜線部）を追加した場合、転炉２から搬送される二次精錬２及び連続鋳造機の組み合わせは、新たなチャージ１１０と（イ）との組み合わせは搬送時間が確保することができず不適当であると判断することができ、（ロ）との組み合せは、転炉２から転炉１へとプロセス経路を変更することができると判断することができる。

ＣＰＵ１１は、新たなチャージ１１０と（ロ）との組み合わせに基づいて、転炉２から転炉１へとプロセス経路が変更されたものと仮定し、バックワードシミュレーションを実行し、転炉２に一定時間以上の空き時間が発生するか否かを判断する。一定時間以上の空き時間が発生する場合には、空き時間の発生が転炉１から転炉２へと移行しただけにすぎず、あえてプロセス経路を変更する必要がないものと判断する。一定時間以上の空き時間が発生しない場合には、プロセス経路を変更することにより、転炉２に無用な空き時間が生じることなく、転炉１をより有効に活用することが可能となる。

図１２は、プロセス経路を変更した状態で、線形計画法によるスケジューリングを実行した後の操業スケジュールを示す図である。図１２のように、図１０の場合よりも転炉から連続鋳造機までの、チャージごとのトータルの滞留時間及び連続鋳造機の停止時間が短くなっており、設備の操業効率の高い操業スケジュールを作成することが可能となる。

ＣＰＵ１１は、線形計画問題を解くことにより求めた操業スケジュールについて、出力手段１６を介して表示出力し、整合性を具備しているか否かを確認することができる（ステップＳ６０９）。確認事項は、設備の稼動状況、各チャージの操業状況等であり、より具体的には転炉での処理が終了した後、連続鋳造機で鋳造を開始するまでの時間等を確認する。ＣＰＵ１１は、整合性に問題が生じている旨の入力を受付けた場合（ステップＳ６０９：ＮＯ）、上述した制約条件を変更する、又は鋳造計画そのものを変更して（ステップＳ６１０）、ステップＳ６０４へ戻る。

ＣＰＵ１１は、整合性に問題が生じていない旨の入力を受付けた場合（ステップＳ６０９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、算出した操業スケジュールを、記憶手段１２の操業スケジュールデータベース１２４へ登録する（ステップＳ６１１）。

以上のように本実施の形態によれば、いわゆる連連鋳造切れを回避しつつ、線形計画法により実操業との整合性を保持しつつ工程の滞留時間を最小化することができ、製鋼プロセスにおける温度低下による品質低下を最小限に食い止めることができる。また、空き時間が一定時間以上長い転炉を優先的に利用するよう溶鋼搬送単位ごとに割当てを変更することにより、工程間での物流停滞を最小限に押さえることができ、製造コストを最小限に抑制することが可能となる。さらに割当ての変更が可能な溶鋼搬送単位についてのみ転炉の割り当てを変更することができ、実行不可能な操業スケジュールが作成されるのを未然に回避することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る製鋼プロセスの操業スケジュール作成システムを具現化するコンピュータの概略構成図である。鋳造計画データベースのデータ構成の例示図である。材質データベースのデータ構成の例示図である。操業実績データベースのデータ構成の例示図である。操業スケジュールデータベースのデータ構成の例示図であり、本発明の実施の形態に係る製鋼プロセスの操業スケジュール作成システムのコンピュータのＣＰＵでの操業スケジュール作成処理の手順を示すフローチャートである。バックワードシミュレーションの例示図である。転炉１基、二次精錬設備１基、及び連続鋳造機１基の場合の製鋼プロセスにおける線形計画問題の制約条件を示す図である。転炉１基、二次精錬設備１基、及び連続鋳造機１基のときの製鋼プロセスにおける線形計画問題の制約条件であって、実績転炉終了迄経過時間、実績二次精錬終了迄経過時間、及び実績鋳込開始迄経過時間を追加したときの制約条件を示す図である。転炉２基、二次精錬設備２基、連続鋳造機２基の場合の、バックワードシミュレーション終了時の操業スケジュールの例示図である。転炉の空き時間ΔＴに新たなチャージを追加した場合の、転炉からの変更の可能性を確認する処理の例示図である。プロセス経路を変更した状態で、線形計画法によるスケジューリングを実行した後の操業スケジュールを示す図である。

符号の説明

１コンピュータ
１１ＣＰＵ
１２記憶手段
１３ＲＡＭ
１４通信手段
１５入力手段
１６出力手段
１７補助記憶手段
１８可搬型記録媒体
１２１鋳造計画データベース
１２２材質データベース
１２３操業実績データベース
１２４操業スケジュールデータベース

Claims

溶鋼を一又は複数の転炉で精錬し、一又は複数の二次精錬設備で二次精錬した後、一又は複数の連続鋳造機で連連鋳造するよう、複数の搬送設備により溶鋼を搬送する製鋼プロセスの操業スケジュール作成システムにおいて、
連続鋳造機の溶鋼搬送単位ごとの鋳造スケジュールを記憶しておき、
記憶してある鋳造スケジュールに基づいて、時間軸を遡り、溶鋼搬送単位ごとに各設備での処理開始時刻及び終了時刻を特定する操業スケジュールを仮算出する手段と、
該手段で仮算出した操業スケジュールから複数の転炉、二次精錬設備で処理する順序情報を溶鋼搬送単位ごとに抽出する手段と、
溶鋼搬送単位ごとに、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報を受付ける手段と、
連続鋳造機における溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報を受付ける手段と、
溶鋼搬送単位ごとの複数の転炉、及び二次精錬設備で処理する順序情報、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報、及び溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報に基づいて、線形計画法を用いて工程の滞留時間の総和を最小化する溶鋼搬送単位ごとの操業スケジュールを算出する手段と、
算出した操業スケジュールでの転炉ごとの空き時間を抽出する手段と、
抽出した空き時間が所定時間より長い転炉が存在するか否かを判断する手段と、
該手段で空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、溶鋼搬送単位ごとの転炉を再割当てする手段と
を備えることを特徴とする製鋼プロセスの操業スケジュール作成システム。
空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在するか否かを判断する手段と、
該手段で転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在し、転炉を変更することにより工程の滞留時間の総和が小さくなると判断した場合、該溶鋼搬送単位につき割当てる転炉を変更する手段と、
転炉を変更した際に操業スケジュールの整合性を確認する手段と
を備えることを特徴とする請求項１記載の製鋼プロセスの操業スケジュール作成システム。
溶鋼を一又は複数の転炉で精錬し、一又は複数の二次精錬設備で二次精錬した後、一又は複数の連続鋳造機で連連鋳造するよう、複数の搬送設備により溶鋼を搬送する製鋼プロセスの操業スケジュール作成方法において、
連続鋳造機の溶鋼搬送単位ごとの鋳造スケジュールを記憶し、
記憶してある鋳造スケジュールに基づいて、時間軸を遡り、溶鋼搬送単位ごとに各設備での処理開始時刻及び終了時刻を特定する操業スケジュールを仮算出し、
該手段で仮算出した操業スケジュールから複数の転炉、及び二次精錬設備で処理する順序情報を溶鋼搬送単位ごとに抽出し、
溶鋼搬送単位ごとに、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報を受け付け、
連続鋳造機における溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報を受け付け、
溶鋼搬送単位ごとの複数の転炉、及び二次精錬設備で処理する順序情報、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報、及び溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報に基づいて、線形計画法を用いて工程の滞留時間の総和を最小化する溶鋼搬送単位ごとの操業スケジュールを算出し、
算出した操業スケジュールでの転炉ごとの空き時間を抽出し、
抽出した空き時間が所定時間より長い転炉が存在するか否かを判断し、
空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、溶鋼搬送単位ごとの転炉を再割当てすることを特徴とする製鋼プロセスの操業スケジュール作成方法。
空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在するか否かを判断し、
転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在し、転炉を変更することにより工程の滞留時間の総和が小さくなると判断した場合、該溶鋼搬送単位につき割当てる転炉を変更し、
転炉を変更した際に操業スケジュールの整合性を確認することを特徴とする請求項３記載の製鋼プロセスの操業スケジュール作成方法。
溶鋼を一又は複数の転炉で精錬し、一又は複数の二次精錬設備で二次精錬した後、一又は複数の連続鋳造機で連連鋳造するよう、複数の搬送設備により溶鋼を搬送する製鋼プロセスの操業スケジュールを作成するコンピュータで実行可能なコンピュータプログラムにおいて、
記憶手段に溶鋼搬送単位ごとの連続鋳造機の鋳造スケジュールを記憶しておき、
前記コンピュータを、
記憶してある鋳造スケジュールに基づいて、時間軸を遡り、溶鋼搬送単位ごとに各設備での処理開始時刻及び終了時刻を特定する操業スケジュールを仮算出する手段、
該手段で仮算出した操業スケジュールから複数の転炉、及び二次精錬設備で処理する順序情報を溶鋼搬送単位ごとに抽出する手段、
溶鋼搬送単位ごとに、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報を受付ける手段、
連続鋳造機における溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報を受付ける手段、
溶鋼搬送単位ごとの複数の転炉、及び二次精錬設備で処理する順序情報、複数の転炉、二次精錬設備、及び連続鋳造機、それぞれの間の搬送時間の上下限に関する情報、及び溶鋼搬送単位ごとの連連鋳造の順位に関する情報に基づいて、線形計画法を用いて工程の滞留時間の総和を最小化する溶鋼搬送単位ごとの操業スケジュールを算出する手段、
算出した操業スケジュールでの転炉ごとの空き時間を抽出する手段、
抽出した空き時間が所定時間より長い転炉が存在するか否かを判断する手段、
該手段で空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、溶鋼搬送単位ごとの転炉を再割当てする手段
として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
前記コンピュータを、
空き時間が所定時間より長い転炉が存在すると判断した場合、転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在するか否かを判断する手段、
該手段で転炉を変更することが可能な溶鋼搬送単位が存在し、転炉を変更することにより工程の滞留時間の総和が小さくなると判断した場合、該溶鋼搬送単位につき割当てる転炉を変更する手段、及び
転炉を変更した際に操業スケジュールの整合性を確認する手段
として機能させることを特徴とする請求項５記載のコンピュータプログラム。