JPH0428608B2 - - Google Patents
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- JPH0428608B2 JPH0428608B2 JP57067352A JP6735282A JPH0428608B2 JP H0428608 B2 JPH0428608 B2 JP H0428608B2 JP 57067352 A JP57067352 A JP 57067352A JP 6735282 A JP6735282 A JP 6735282A JP H0428608 B2 JPH0428608 B2 JP H0428608B2
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- raw material
- tank
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G69/00—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with loading or unloading
- B65G69/10—Obtaining an average product from stored bulk material
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Conveyors (AREA)
- Filling Or Emptying Of Bunkers, Hoppers, And Tanks (AREA)
Description
本発明は、複数銘柄の原料を貯蔵し要求に従つ
てそれらをブレンドして使用する様なプラントに
おいて、その要求に対し即時応答できかつ、搬送
機器の使用効率が最大となる様な原料搬送制御方
法に関する。 製鉄所、火力発電所等ではそれらの目的の為に
使用される原料を一時的に貯蔵する為に原料ヤー
ドと呼ばれる中間緩衝手段を持つている。これら
のプラントにおいては原料が様々な油断で輸送さ
れ、一旦この原料ヤードに積み上げられる。生産
プロセスにて供給要求が発生すると原料ヤードよ
り必要な量が切出され、ベルトコンベア等の搬送
手段により連続的に供給される。通常これらのプ
ラントの規模はその採算面より非常に大となり、
この結果原料銘柄種類、量の増大及び搬送手段の
複雑化という状況を招く。 本発明は以上述べた様なプラントにおける必要
不可欠な要素である多種類の原料の搬送及び配合
に関する問題点に着眼し、それらを解決したもの
である。 第１図は本発明の対象となるプラントとして、
製鉄所における原料搬送プロセスの一例を示した
ものである。本プロセスで消費される作業量、時
間、エネルギーは想像以上に大きい。 本プロセスは鉄鋼生産プロセスの最上流に位置
し石炭、鉱石等を需要に応じて高炉、コークス工
場へ多種の原料を供給する為に、供給要求発生プ
ロセス側では非常に多くの原料槽を確保し、常に
一定レベル以上の原料をストツクしている。原料
の搬送は第１図に示す様に、原料山１０１よりリ
クレーマー等の切出し機器１０２により切出され
数キロメートルに及ぶベルトコンベア１０３に載
せられ原料分配装置１０４に到着する。原料分配
装置１０４では原料を多槽に振り分ける為に方向
転換が行なわれ、予め銘柄が割付けられた原料槽
１０５に受入されてゆく。原料槽１０５より所定
の比率で原料が切出され最終的にベルトコンベア
１０６上で混合された原料が得られる。 第２図、第３図は原料分配装置１０４の詳細構
成を示したものである。通常一種類の原料は１本
の経路で連続的に搬送され、一方該当銘柄には複
数の原料槽１０５が割当てられるから、連続的な
経路の切替え機能が必要とされる。これを実現す
るのが原料分配装置１０４であり、第２図の様に
ベルトコンベア１０３の終端である受入れベルト
コンベア１０７（以後これをUKi（ｉ＝１〜４）
と表記する）、受入ベルトコンベアUKiと直角に
配置される槽上ベルトコンベア１０８（以後これ
をSBj（ｊ＝１〜８）と表記する）、受入ベルトコ
ンベアUKiと槽上ベルトコンベアSBjの交点上に
配置されるスクレーパ１０９および各原料槽１０
５上に配置されたスクレーパ１１０と呼ばれる方
向転換装置により構成される。図中では受入ベル
トコンベアUK１上で銘柄Ａ（以後原料の種類を
英大文字１字で表記する）が搬送されており槽上
ベルトコンベアSB６との交点上のスクレーパ１
０９がDOWN（以後方向転換を行なつている状態
をDOWN、そうでない時をUPと称す）であるこ
とより槽上ベルトコンベアSB６へ搬送されてい
ることを示している。受入ベルトコンベアUKiと
槽上ベルトコンベアSBjは立体的に交差してお
り、どの受入れベルトコンベアUKiからも全ての
槽上ベルトコンベアSBjへ方向転換が可能であ
る。 第３図は槽上ベルトコンベアSBj下の原料槽１
０５群の配置を示したものである。各原料槽１０
５にもスクレーパ１１０が配置され、いずれの原
料槽１０５にも受入可能となつている。本図にお
いて原料槽１０５内の英大文字は割付けられてい
る銘柄名である。尚、方向転換装置にはトリツパ
ーと呼ばれる種類のものがある。 以上のような原料槽への原料受入れに関してそ
の最大の目標は (1) 生産プロセス（焼結、コークス、高炉等）の
安定操業を実現する為に各原料槽１０５の在庫
レベルを高位に保つこと。 (2) 全生産効率向上の為、原料受入れ作業の安定
化。 という２点にある。 従来この２つの目標に対して行なわれてきた方
法は、ある銘柄に対し複数割付けられた原料槽１
０５のうち一定時間範囲内に在庫最低レベルに達
するものに対して搬送作業を発生させる方法であ
る。すなわち電子計算機等による常に全ての在庫
量推移を予測させ搬送作業計画を立案し、これに
従つた操業を行なわせる様にしたものであつた。
しかし、多くの場合在庫下限レベルを切る原料槽
１０５は発生しなくなり、生産工程の操業は安定
となるが、低レベルの原料槽１０５だけに注目し
ている為、同時に多くの銘柄、及び原料槽１０５
で下限切れが発生する様な時に原料槽１０５への
受入れ計画の立案、制御が不可能となる。また同
様の理由で原料槽１０５の在庫レベルをより高位
に保持するといつた原料使用工場側の高度な要求
には充分機能しない。 この様に本問題を解決する為には在庫最低レベ
ルに達する原料槽１０５の発生を無くすと共に原
料搬送作業を可能な限り連続的に行なえる様な作
業計画の立案が必要とされていた。従来これが実
現されていなかつたのは本問題の特異性から他の
計画立案手法が適用できなかつたことにある。す
なわち原料分配装置１０４の動作上の制約から経
路の変更に大きな制限が存在すること、対象とす
る原料槽１０５が数十〜数百という多点となつて
しまうからである。本問題の解決方法としてダイ
ナミツクプログラミングによるジヨブシヨツプス
ケジユーリングが挙げられるが、同時に検討せね
ばならぬ対象（本問題では５となる）が膨大であ
る為、主に処理時間の制約から現実的でない。ま
た線形計画法も本問題においては非線形要素が多
い為直接的な適用は困難である。 本発明は複数種類の原料がそれぞれ多くの原料
槽を有し、かつそれらの在庫レベルを常に定レベ
ル以上に保たねばならぬ様なプラントにおいて、
その要求を満足し、かつ原料搬送作業と原料槽へ
の受入れ作業の安定化を実現する作業計画の立
案、及びそれに基づいた制御方法を提供し、該当
プラントにおける生産効率の向上を得らることを
目的とする。 本発明の特徴は、 原料配合設備を数学的モデルに置換え、 計画立案検討点を原料分配装置１０４の経路
切替ポイントとして発生させ、 各切替ポイントに対して、切替対象原料槽を
根とした決定木（Decision Tree）を生成し、
全ての可能切替パターン探索を行なわせ、効率
の良い原料槽受入れ計画を得、搬送制御をおこ
なうことにある。衆知の様に一般のネツトワー
ク理論において、そのステーシヨン及びパス数
が大となると、有限時間内で最適解を求めるこ
とは不可能であるが、本解法においては全ての
可能解の検討が上述決定木の検討のみで可能と
なる為、処理時間は無視しうる程小さいことが
最大の特徴であり、これにより制御中の任意の
タイミングでの計画を再立案し、制御すること
を可能としている。 本発明の詳細を第１図に示した製銑原料処理プ
ロセスにおける原料槽受入れ工程に適用した場合
を例として説明する。 第４図は本発明による原料槽受入れ計画立案装
置構成例を示したものである。本装置はタイマー
１１４による定周期起動、及びプロセス１１３の
状態変化（設備故障、予定変更等）により起動さ
れ、プロセス１１３に制御指令信号を与える制御
装置１１５、制御装置１１５より起動されプロセ
ス１１３の状態を把握し、数学的モデルに変換す
る状況把握装置１１６、状況把握装置１１６によ
り起動されこの結果よりスクレーパ１０９，１１
０の動作方向切替時刻を発生する切替ポイント発
生装置１１７、切替ポイント発生装置１１７の結
果より切替パターンを決定木に展開し効率の良い
切替パターンを決定する切替パターン決定装置１
１８、切替パターン決定装置１１８の結果を格納
する切替パターンメモリー１１９により構成され
る。ここで、切替ポイント発生装置１１７、切替
パターン決定装置１１８は再帰的動作、すなわち
切替パターン決定装置１１８の結果により再び切
替ポイント発生装置１１７は新たな切替ポイント
を発生して切替パターン決定装置１１８を起動す
る。また制御装置１１５はタイマー１１４より周
期起動毎に切替パターンメモリー１１９内に切替
指令が有ればそれを取出しプロセス１１３に制御
信号を与える様動作する。以下各装置の詳細動作
を第５図以下の図を用いて説明する。 第５図、第６図は状況把握装置１１６の動作を
示したものである。状況把握装置１１６は原料分
配装置１０４の内部構造を数学的なモデルに置換
え、物理的な設備状況を論理値とするものであ
る。原料分配装置１０４はその性格上他の搬送機
器と異なつた論理構造を有する。すなわち、ある
原料槽１０５へ受入しようとする場合その上のス
クレーパ（槽上スクレーパ１１０）をDOWNと
すると共に、その上流のすべての槽上スクレーパ
１１０をUPとしなければならない。逆にDOWN
中の槽上スクレーパ１１０がある時、それより下
流へは原料を搬送することは不可能である。従つ
て１個のスクレーパが故障した時、該当ポイント
のみでなくその下流側に波及するのである。第５
図は第２図、第３図の設備をモデル化したもので
受入れベルトコンベアUKiと槽上ベルトコンベア
SBjの交点上のスクレーパ１０９の状態関数をSa
（ｉ，ｊ）（但しｉは受入れベルトコンベアUKiの
座標、ｊは槽上ベルトコンベアSBjの座標を示
す）、槽上スクレーパ１１０の状態関数をSb（ｊ，
ｋ）（但しｊは槽上ベルトコンベアSBjの座標、
ｋは原料槽１０５の座標を示す）で表現してい
る。ここで Sa（ｉ，ｊ）（またはSb（ｊ，ｋ） ＝０：正常状態 ＝１：UPにて故障 ＝２：DOWNにて故障 と定義される。本図例では例えばスクレーパ
Sa（１，１）は正常動作を行なうがスクレーパSa
（２，４）はDOWNのまま故障状態にあることを
示している。本状況下で正常な槽上スクレーパ１
１０下に原料受入可能か否かはそれに至る搬送経
路上のスクレーパの状態に影響される為オペレー
タの目視により正確に知ることは困難である。本
装置では下記手順により第６図に示すようなスク
レーパ使用可否論理マツプを作成する。 （手順１） 〈１〉 RSb（ｉ，ｊ）←０（ｉ＝１〜４，ｊ＝１
〜８） 〈２〉 repeat while ｊ＝１〜８，ｋ＝１〜12 if Sb（ｊ，ｋ）＝１ then RSb（ｊ，ｋ）←１ if Sb（ｊ，ｋ）＝２ then RSb（ｊ，ｎ）←１（ｎ＝ｋ〜12） 〈３〉 repeat while ｉ＝１〜４ 〈３〉−1RSa（ｉ，ｊ，ｋ）←RSb（ｊ，ｋ） （ｊ＝１〜８，ｋ＝１〜12） 〈３〉−2repeat while ｊ＝１〜８ if Sa（ｉ，ｊ）＝１ then RSa（ｉ，ｊ，ｎ）←１（ｎ＝１〜
12） if Sa（ｉ，ｊ）＝２ then RSa（ｉ，ｍ，ｎ）←１ （ｍ＝ｊ〜８，ｎ＝１〜12） 〈４〉 end 但し上記手順記述言語において RSbはベルト交点上スクレーパ１０９の故障に
よる原料槽１０５に対する論理マツプRSaはベル
ト交点上スクレーパ１０９、槽上スクレーパ１１
０の故障による原料槽１０５に対する論理マツ
プ。RSb（またはRSa）＝０：受入可能 ＝１：受入不可能 と定義する、各言語仕様はALGOLに準ずるも
のである。 第６図(1)〜(4)より、例えばある原料槽Ｓ（１，
１））以後原料槽をＳ（ｊ，ｋ）で表現する）は受
入ベルトコンベアUK１，UK２，UK３よりの受
入は可能であるが、受入ベルトコンベアUK４よ
りは不可能である。この様にして作成された論理
マツプを基に以下のスケジユール立案装置が動作
する。 第７図以下は切替ポイント発生装置１１７、切
替パターン決定装置１１８の詳細動作を示したも
のである。前述のごとく、本スケジユール立案に
おける最大の目的は 全ての原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）の在庫レベルを高
位に保つこと、 原料受入れ作業における操業の安定化 にある。ところがこの２つの目的を同時に満足
させることは、同一時間帯に多くの銘柄を原料槽
Ｓ（ｊ，ｋ）へ入庫しようとすればする程困難に
なつてくる。この理由を図を用いて以下説明す
る。 第７図は原料受入れスケジユールを横軸に時
刻、縦軸に受入れベルトコンベアUKiの番号をと
つたものである。これは例えば受入れベルトコン
ベアUK1では時刻t0からt2まで銘柄Ａを、時刻t2
からt6までは入庫停止、t6から銘柄Ｅを搬送予定
であることを示している。第８図は原料槽Ｓ（ｊ，
ｋ）の銘柄割付状況とそれらの在庫状況例を示し
たものである。本プロセスより下流側のプロセス
では、それらの目的に従つた混合原料が必要な為
一本の槽上ベルトコンベアSBj下に多種類の銘柄
が割付けられる。第８図で原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）の
右上数字は在庫量、右英大文字は銘柄名称を示し
ており、また全ての原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）の上限値
を100、下限値を10と仮定する。本時点で槽上ベ
ルトコンベアSB1上の銘柄Ａは原料槽Ｓ（１，１）
へ、槽上ベルトコンベアSB２上の銘柄Ｂは原料
槽Ｓ（２，２）、槽上ベルトコンベアSB３上の銘
柄Ｃは原料槽Ｓ（３，３）へ受入中状態、槽上ベ
ルトコンベアSB４上の銘柄Ｃは原料槽Ｓ（４，
４）へ受入しようとしている場合を示している。 この様に第７図、第８図よりプラント状況、す
なわちスクレーパの状態を変化させ原料の入庫先
を変更してやらねばならぬ時刻（以下切替ポイン
トと称す）が離散的に発生する。すなわち１本の
槽上ベルトコンベアSBj上での作業は１種類の銘
柄についてのみしか実行することができない為、
より受入の要求が高い原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）向けの
原料に切替えてやらねばならないという事態が発
生する。これらはその要求発生要因により次の３
種類に大別することができる。 在庫レベル上限到達。 在庫レベル下限切れ。 原料の入庫開始。 第９図，はこれらのうち，の説明図で
ある。銘柄Ｃの原料槽Ｓ（４，３）の様に受入作
業により上限レベルに到達した状況が，Ｆ（５，
10）の様に切出しにより下限レベルに達する状況
がに該当する。または第７図におけるt1，
t4，t6などの様に受入開始時刻以降の状態を指し
ている。これらのポイントでは何らかの手順で受
入れ状態を変化させてやらねばならない。もし３
つの切替ポイントで変化させなかつた場合、，
ならば原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）から原料があふれる
かあるいは該当の受入れベルトコンベアUKiを停
止させねばならなくなり、の場合下流プロセス
への原料供給が不可能となる。以上の様に各切替
ポイントで適当な受入のスケジユールを立案して
やることが第１の目的を満足することになり、原
料槽Ｓ（ｊ，ｋ）の切替回数と受入れベルトコン
ベアUKi停止の回数を減することが第２の目的を
満足することになる。しかしながら切替ポイント
の時間に対する発生密度はスケジユールの立案方
法により大きく変化してくる。とりわけ、密度が
高い場合、一定時間内に何回も複数の銘柄間での
槽上ベルト切替を行なわねばならなくなる。これ
は運用上から検討すると原料分配装置１０４の制
御を何回も行なわねばならず、またその性格上頻
繁な切替えは原料同志の好ましくない混在を招
き、機器故障の大きな要因となる。すなわち安定
操業の為には同一槽に対する入庫時間を最大にす
ることが最も要求されるのである。本発明ではこ
れらの相反する要求を決定木の最低深度探索手法
により以下のごとく解決した。本発明の詳細を第
８図の例、すなわち銘柄Ａの原料槽Ｓ（１，１）
上限到達による切替ポイントが切替ポイント発生
装置１１７により決定された時を仮定して説明す
る。 第８図において連続して銘柄Ａが搬送されてく
る時、原料槽Ｓ（１，１）以外に切替えてやる必
要がある。ところがこの時槽上ベルトコンベア
SB２，SB３，SB４上では作業が行なわれてい
る為槽上ベルトコンベアSB５に切替えてやるの
が良い方法と考えられ易いが、果してそれは最適
かという問題がある。例えば槽上ベルトコンベア
SB５に切替えた場合原料槽Ｓ（３，１）では銘柄
Ａがすぐに下限切れとなるから、（原料槽Ｓ（３，
１）では銘柄Ａの在庫量が下限値に近接してい
る。）該当時点直後に槽上ベルトコンベアSB３へ
の切替えを行なわねばならぬ。従つて槽上ベルト
コンベアSB５へ切替えるよりも槽上ベルトコン
ベアSB３への切替えの方が良策かもしれない。
この様にその槽上ベルトコンベアSBjへ切替える
かは切替先槽上ベルトコンベアSBj上の作業、及
び原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）の在庫状態の全てを時間的
に考慮してやらねばならないことになる。本発明
ではある時点の切替必要銘柄と槽上ベルト番号ｊ
を根とした決定木を作成し最適なスケジユールを
決定する。 第１０図は円内上半分が槽上ベルトコンベア
SBjのｊの番号、下半分が銘柄名を意味する頂点
（−〓印）を用いて表現したものである。すなわち、
槽上ベルトコンベアSB１上での作業中銘柄Ａ（レ
ベル１）は槽上ベルトコンベアSB２，SB３，
SB４，SB５への切替えが可能でありその時該当
ベルト上作業はそれぞれ銘柄Ｂ，Ｃ，Ｄ，ｂ（ｂ
は未作業を示す）に対して行なわれている。槽上
ベルトコンベアSB５では作業を行なつていない
からそれ以上の切替えは発生しないが、他の３本
に対しては更に検討が必要であり、それぞれ第１
０図中のレベル２の様に表現される。レベル２中
で根（レベル１の頂点）と同一なものが現れた場
合、これは切替元槽上ベルトコンベアSBjと切替
先槽上ベルトコンベアSBjが交互に切替わるもの
であり、デツドロツクリーフ（〓印）と称す。理
由は後述するが、制御上の困難さから本切替えを
行なつた場合良質な原料が得られなくなる可能性
がある為、できるだけ選択してはならない。さて
レベル２の中で前述オープンリーフ（ここでは
SB５）及びデツドロツクリーフ以外の頂点に対
し更に深く検討すると受入れベルト数分のレベル
が発生することになる。ここでレベル３及び４に
おけるデツドロツクリーフは物理的に原料が混在
せずに切替えてやることが困難である為、本スケ
ジユーリングにおいては不可能解とする。（これ
をクローズドリーフ（〓印）と称する）従つて不
可能解となるのはオープンリーフとデツドロツク
リーフを持つルートのみである。本例においては
これらの総計が10本となる。以上が可能解の抽出
方法であり、これらの中から最適のパターンを選
び出す方法を第１１図に示す。 第１１図は各レベル毎に対象となる原料槽Ｓ
（ｊ，ｋ）を取出したもので、各レベルにおける
HSとは切替対象槽、HEとは被切替槽を示して
いる。例えば第１０図における最左端ルート
てそれらをブレンドして使用する様なプラントに
おいて、その要求に対し即時応答できかつ、搬送
機器の使用効率が最大となる様な原料搬送制御方
法に関する。 製鉄所、火力発電所等ではそれらの目的の為に
使用される原料を一時的に貯蔵する為に原料ヤー
ドと呼ばれる中間緩衝手段を持つている。これら
のプラントにおいては原料が様々な油断で輸送さ
れ、一旦この原料ヤードに積み上げられる。生産
プロセスにて供給要求が発生すると原料ヤードよ
り必要な量が切出され、ベルトコンベア等の搬送
手段により連続的に供給される。通常これらのプ
ラントの規模はその採算面より非常に大となり、
この結果原料銘柄種類、量の増大及び搬送手段の
複雑化という状況を招く。 本発明は以上述べた様なプラントにおける必要
不可欠な要素である多種類の原料の搬送及び配合
に関する問題点に着眼し、それらを解決したもの
である。 第１図は本発明の対象となるプラントとして、
製鉄所における原料搬送プロセスの一例を示した
ものである。本プロセスで消費される作業量、時
間、エネルギーは想像以上に大きい。 本プロセスは鉄鋼生産プロセスの最上流に位置
し石炭、鉱石等を需要に応じて高炉、コークス工
場へ多種の原料を供給する為に、供給要求発生プ
ロセス側では非常に多くの原料槽を確保し、常に
一定レベル以上の原料をストツクしている。原料
の搬送は第１図に示す様に、原料山１０１よりリ
クレーマー等の切出し機器１０２により切出され
数キロメートルに及ぶベルトコンベア１０３に載
せられ原料分配装置１０４に到着する。原料分配
装置１０４では原料を多槽に振り分ける為に方向
転換が行なわれ、予め銘柄が割付けられた原料槽
１０５に受入されてゆく。原料槽１０５より所定
の比率で原料が切出され最終的にベルトコンベア
１０６上で混合された原料が得られる。 第２図、第３図は原料分配装置１０４の詳細構
成を示したものである。通常一種類の原料は１本
の経路で連続的に搬送され、一方該当銘柄には複
数の原料槽１０５が割当てられるから、連続的な
経路の切替え機能が必要とされる。これを実現す
るのが原料分配装置１０４であり、第２図の様に
ベルトコンベア１０３の終端である受入れベルト
コンベア１０７（以後これをUKi（ｉ＝１〜４）
と表記する）、受入ベルトコンベアUKiと直角に
配置される槽上ベルトコンベア１０８（以後これ
をSBj（ｊ＝１〜８）と表記する）、受入ベルトコ
ンベアUKiと槽上ベルトコンベアSBjの交点上に
配置されるスクレーパ１０９および各原料槽１０
５上に配置されたスクレーパ１１０と呼ばれる方
向転換装置により構成される。図中では受入ベル
トコンベアUK１上で銘柄Ａ（以後原料の種類を
英大文字１字で表記する）が搬送されており槽上
ベルトコンベアSB６との交点上のスクレーパ１
０９がDOWN（以後方向転換を行なつている状態
をDOWN、そうでない時をUPと称す）であるこ
とより槽上ベルトコンベアSB６へ搬送されてい
ることを示している。受入ベルトコンベアUKiと
槽上ベルトコンベアSBjは立体的に交差してお
り、どの受入れベルトコンベアUKiからも全ての
槽上ベルトコンベアSBjへ方向転換が可能であ
る。 第３図は槽上ベルトコンベアSBj下の原料槽１
０５群の配置を示したものである。各原料槽１０
５にもスクレーパ１１０が配置され、いずれの原
料槽１０５にも受入可能となつている。本図にお
いて原料槽１０５内の英大文字は割付けられてい
る銘柄名である。尚、方向転換装置にはトリツパ
ーと呼ばれる種類のものがある。 以上のような原料槽への原料受入れに関してそ
の最大の目標は (1) 生産プロセス（焼結、コークス、高炉等）の
安定操業を実現する為に各原料槽１０５の在庫
レベルを高位に保つこと。 (2) 全生産効率向上の為、原料受入れ作業の安定
化。 という２点にある。 従来この２つの目標に対して行なわれてきた方
法は、ある銘柄に対し複数割付けられた原料槽１
０５のうち一定時間範囲内に在庫最低レベルに達
するものに対して搬送作業を発生させる方法であ
る。すなわち電子計算機等による常に全ての在庫
量推移を予測させ搬送作業計画を立案し、これに
従つた操業を行なわせる様にしたものであつた。
しかし、多くの場合在庫下限レベルを切る原料槽
１０５は発生しなくなり、生産工程の操業は安定
となるが、低レベルの原料槽１０５だけに注目し
ている為、同時に多くの銘柄、及び原料槽１０５
で下限切れが発生する様な時に原料槽１０５への
受入れ計画の立案、制御が不可能となる。また同
様の理由で原料槽１０５の在庫レベルをより高位
に保持するといつた原料使用工場側の高度な要求
には充分機能しない。 この様に本問題を解決する為には在庫最低レベ
ルに達する原料槽１０５の発生を無くすと共に原
料搬送作業を可能な限り連続的に行なえる様な作
業計画の立案が必要とされていた。従来これが実
現されていなかつたのは本問題の特異性から他の
計画立案手法が適用できなかつたことにある。す
なわち原料分配装置１０４の動作上の制約から経
路の変更に大きな制限が存在すること、対象とす
る原料槽１０５が数十〜数百という多点となつて
しまうからである。本問題の解決方法としてダイ
ナミツクプログラミングによるジヨブシヨツプス
ケジユーリングが挙げられるが、同時に検討せね
ばならぬ対象（本問題では５となる）が膨大であ
る為、主に処理時間の制約から現実的でない。ま
た線形計画法も本問題においては非線形要素が多
い為直接的な適用は困難である。 本発明は複数種類の原料がそれぞれ多くの原料
槽を有し、かつそれらの在庫レベルを常に定レベ
ル以上に保たねばならぬ様なプラントにおいて、
その要求を満足し、かつ原料搬送作業と原料槽へ
の受入れ作業の安定化を実現する作業計画の立
案、及びそれに基づいた制御方法を提供し、該当
プラントにおける生産効率の向上を得らることを
目的とする。 本発明の特徴は、 原料配合設備を数学的モデルに置換え、 計画立案検討点を原料分配装置１０４の経路
切替ポイントとして発生させ、 各切替ポイントに対して、切替対象原料槽を
根とした決定木（Decision Tree）を生成し、
全ての可能切替パターン探索を行なわせ、効率
の良い原料槽受入れ計画を得、搬送制御をおこ
なうことにある。衆知の様に一般のネツトワー
ク理論において、そのステーシヨン及びパス数
が大となると、有限時間内で最適解を求めるこ
とは不可能であるが、本解法においては全ての
可能解の検討が上述決定木の検討のみで可能と
なる為、処理時間は無視しうる程小さいことが
最大の特徴であり、これにより制御中の任意の
タイミングでの計画を再立案し、制御すること
を可能としている。 本発明の詳細を第１図に示した製銑原料処理プ
ロセスにおける原料槽受入れ工程に適用した場合
を例として説明する。 第４図は本発明による原料槽受入れ計画立案装
置構成例を示したものである。本装置はタイマー
１１４による定周期起動、及びプロセス１１３の
状態変化（設備故障、予定変更等）により起動さ
れ、プロセス１１３に制御指令信号を与える制御
装置１１５、制御装置１１５より起動されプロセ
ス１１３の状態を把握し、数学的モデルに変換す
る状況把握装置１１６、状況把握装置１１６によ
り起動されこの結果よりスクレーパ１０９，１１
０の動作方向切替時刻を発生する切替ポイント発
生装置１１７、切替ポイント発生装置１１７の結
果より切替パターンを決定木に展開し効率の良い
切替パターンを決定する切替パターン決定装置１
１８、切替パターン決定装置１１８の結果を格納
する切替パターンメモリー１１９により構成され
る。ここで、切替ポイント発生装置１１７、切替
パターン決定装置１１８は再帰的動作、すなわち
切替パターン決定装置１１８の結果により再び切
替ポイント発生装置１１７は新たな切替ポイント
を発生して切替パターン決定装置１１８を起動す
る。また制御装置１１５はタイマー１１４より周
期起動毎に切替パターンメモリー１１９内に切替
指令が有ればそれを取出しプロセス１１３に制御
信号を与える様動作する。以下各装置の詳細動作
を第５図以下の図を用いて説明する。 第５図、第６図は状況把握装置１１６の動作を
示したものである。状況把握装置１１６は原料分
配装置１０４の内部構造を数学的なモデルに置換
え、物理的な設備状況を論理値とするものであ
る。原料分配装置１０４はその性格上他の搬送機
器と異なつた論理構造を有する。すなわち、ある
原料槽１０５へ受入しようとする場合その上のス
クレーパ（槽上スクレーパ１１０）をDOWNと
すると共に、その上流のすべての槽上スクレーパ
１１０をUPとしなければならない。逆にDOWN
中の槽上スクレーパ１１０がある時、それより下
流へは原料を搬送することは不可能である。従つ
て１個のスクレーパが故障した時、該当ポイント
のみでなくその下流側に波及するのである。第５
図は第２図、第３図の設備をモデル化したもので
受入れベルトコンベアUKiと槽上ベルトコンベア
SBjの交点上のスクレーパ１０９の状態関数をSa
（ｉ，ｊ）（但しｉは受入れベルトコンベアUKiの
座標、ｊは槽上ベルトコンベアSBjの座標を示
す）、槽上スクレーパ１１０の状態関数をSb（ｊ，
ｋ）（但しｊは槽上ベルトコンベアSBjの座標、
ｋは原料槽１０５の座標を示す）で表現してい
る。ここで Sa（ｉ，ｊ）（またはSb（ｊ，ｋ） ＝０：正常状態 ＝１：UPにて故障 ＝２：DOWNにて故障 と定義される。本図例では例えばスクレーパ
Sa（１，１）は正常動作を行なうがスクレーパSa
（２，４）はDOWNのまま故障状態にあることを
示している。本状況下で正常な槽上スクレーパ１
１０下に原料受入可能か否かはそれに至る搬送経
路上のスクレーパの状態に影響される為オペレー
タの目視により正確に知ることは困難である。本
装置では下記手順により第６図に示すようなスク
レーパ使用可否論理マツプを作成する。 （手順１） 〈１〉 RSb（ｉ，ｊ）←０（ｉ＝１〜４，ｊ＝１
〜８） 〈２〉 repeat while ｊ＝１〜８，ｋ＝１〜12 if Sb（ｊ，ｋ）＝１ then RSb（ｊ，ｋ）←１ if Sb（ｊ，ｋ）＝２ then RSb（ｊ，ｎ）←１（ｎ＝ｋ〜12） 〈３〉 repeat while ｉ＝１〜４ 〈３〉−1RSa（ｉ，ｊ，ｋ）←RSb（ｊ，ｋ） （ｊ＝１〜８，ｋ＝１〜12） 〈３〉−2repeat while ｊ＝１〜８ if Sa（ｉ，ｊ）＝１ then RSa（ｉ，ｊ，ｎ）←１（ｎ＝１〜
12） if Sa（ｉ，ｊ）＝２ then RSa（ｉ，ｍ，ｎ）←１ （ｍ＝ｊ〜８，ｎ＝１〜12） 〈４〉 end 但し上記手順記述言語において RSbはベルト交点上スクレーパ１０９の故障に
よる原料槽１０５に対する論理マツプRSaはベル
ト交点上スクレーパ１０９、槽上スクレーパ１１
０の故障による原料槽１０５に対する論理マツ
プ。RSb（またはRSa）＝０：受入可能 ＝１：受入不可能 と定義する、各言語仕様はALGOLに準ずるも
のである。 第６図(1)〜(4)より、例えばある原料槽Ｓ（１，
１））以後原料槽をＳ（ｊ，ｋ）で表現する）は受
入ベルトコンベアUK１，UK２，UK３よりの受
入は可能であるが、受入ベルトコンベアUK４よ
りは不可能である。この様にして作成された論理
マツプを基に以下のスケジユール立案装置が動作
する。 第７図以下は切替ポイント発生装置１１７、切
替パターン決定装置１１８の詳細動作を示したも
のである。前述のごとく、本スケジユール立案に
おける最大の目的は 全ての原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）の在庫レベルを高
位に保つこと、 原料受入れ作業における操業の安定化 にある。ところがこの２つの目的を同時に満足
させることは、同一時間帯に多くの銘柄を原料槽
Ｓ（ｊ，ｋ）へ入庫しようとすればする程困難に
なつてくる。この理由を図を用いて以下説明す
る。 第７図は原料受入れスケジユールを横軸に時
刻、縦軸に受入れベルトコンベアUKiの番号をと
つたものである。これは例えば受入れベルトコン
ベアUK1では時刻t0からt2まで銘柄Ａを、時刻t2
からt6までは入庫停止、t6から銘柄Ｅを搬送予定
であることを示している。第８図は原料槽Ｓ（ｊ，
ｋ）の銘柄割付状況とそれらの在庫状況例を示し
たものである。本プロセスより下流側のプロセス
では、それらの目的に従つた混合原料が必要な為
一本の槽上ベルトコンベアSBj下に多種類の銘柄
が割付けられる。第８図で原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）の
右上数字は在庫量、右英大文字は銘柄名称を示し
ており、また全ての原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）の上限値
を100、下限値を10と仮定する。本時点で槽上ベ
ルトコンベアSB1上の銘柄Ａは原料槽Ｓ（１，１）
へ、槽上ベルトコンベアSB２上の銘柄Ｂは原料
槽Ｓ（２，２）、槽上ベルトコンベアSB３上の銘
柄Ｃは原料槽Ｓ（３，３）へ受入中状態、槽上ベ
ルトコンベアSB４上の銘柄Ｃは原料槽Ｓ（４，
４）へ受入しようとしている場合を示している。 この様に第７図、第８図よりプラント状況、す
なわちスクレーパの状態を変化させ原料の入庫先
を変更してやらねばならぬ時刻（以下切替ポイン
トと称す）が離散的に発生する。すなわち１本の
槽上ベルトコンベアSBj上での作業は１種類の銘
柄についてのみしか実行することができない為、
より受入の要求が高い原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）向けの
原料に切替えてやらねばならないという事態が発
生する。これらはその要求発生要因により次の３
種類に大別することができる。 在庫レベル上限到達。 在庫レベル下限切れ。 原料の入庫開始。 第９図，はこれらのうち，の説明図で
ある。銘柄Ｃの原料槽Ｓ（４，３）の様に受入作
業により上限レベルに到達した状況が，Ｆ（５，
10）の様に切出しにより下限レベルに達する状況
がに該当する。または第７図におけるt1，
t4，t6などの様に受入開始時刻以降の状態を指し
ている。これらのポイントでは何らかの手順で受
入れ状態を変化させてやらねばならない。もし３
つの切替ポイントで変化させなかつた場合、，
ならば原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）から原料があふれる
かあるいは該当の受入れベルトコンベアUKiを停
止させねばならなくなり、の場合下流プロセス
への原料供給が不可能となる。以上の様に各切替
ポイントで適当な受入のスケジユールを立案して
やることが第１の目的を満足することになり、原
料槽Ｓ（ｊ，ｋ）の切替回数と受入れベルトコン
ベアUKi停止の回数を減することが第２の目的を
満足することになる。しかしながら切替ポイント
の時間に対する発生密度はスケジユールの立案方
法により大きく変化してくる。とりわけ、密度が
高い場合、一定時間内に何回も複数の銘柄間での
槽上ベルト切替を行なわねばならなくなる。これ
は運用上から検討すると原料分配装置１０４の制
御を何回も行なわねばならず、またその性格上頻
繁な切替えは原料同志の好ましくない混在を招
き、機器故障の大きな要因となる。すなわち安定
操業の為には同一槽に対する入庫時間を最大にす
ることが最も要求されるのである。本発明ではこ
れらの相反する要求を決定木の最低深度探索手法
により以下のごとく解決した。本発明の詳細を第
８図の例、すなわち銘柄Ａの原料槽Ｓ（１，１）
上限到達による切替ポイントが切替ポイント発生
装置１１７により決定された時を仮定して説明す
る。 第８図において連続して銘柄Ａが搬送されてく
る時、原料槽Ｓ（１，１）以外に切替えてやる必
要がある。ところがこの時槽上ベルトコンベア
SB２，SB３，SB４上では作業が行なわれてい
る為槽上ベルトコンベアSB５に切替えてやるの
が良い方法と考えられ易いが、果してそれは最適
かという問題がある。例えば槽上ベルトコンベア
SB５に切替えた場合原料槽Ｓ（３，１）では銘柄
Ａがすぐに下限切れとなるから、（原料槽Ｓ（３，
１）では銘柄Ａの在庫量が下限値に近接してい
る。）該当時点直後に槽上ベルトコンベアSB３へ
の切替えを行なわねばならぬ。従つて槽上ベルト
コンベアSB５へ切替えるよりも槽上ベルトコン
ベアSB３への切替えの方が良策かもしれない。
この様にその槽上ベルトコンベアSBjへ切替える
かは切替先槽上ベルトコンベアSBj上の作業、及
び原料槽Ｓ（ｊ，ｋ）の在庫状態の全てを時間的
に考慮してやらねばならないことになる。本発明
ではある時点の切替必要銘柄と槽上ベルト番号ｊ
を根とした決定木を作成し最適なスケジユールを
決定する。 第１０図は円内上半分が槽上ベルトコンベア
SBjのｊの番号、下半分が銘柄名を意味する頂点
（−〓印）を用いて表現したものである。すなわち、
槽上ベルトコンベアSB１上での作業中銘柄Ａ（レ
ベル１）は槽上ベルトコンベアSB２，SB３，
SB４，SB５への切替えが可能でありその時該当
ベルト上作業はそれぞれ銘柄Ｂ，Ｃ，Ｄ，ｂ（ｂ
は未作業を示す）に対して行なわれている。槽上
ベルトコンベアSB５では作業を行なつていない
からそれ以上の切替えは発生しないが、他の３本
に対しては更に検討が必要であり、それぞれ第１
０図中のレベル２の様に表現される。レベル２中
で根（レベル１の頂点）と同一なものが現れた場
合、これは切替元槽上ベルトコンベアSBjと切替
先槽上ベルトコンベアSBjが交互に切替わるもの
であり、デツドロツクリーフ（〓印）と称す。理
由は後述するが、制御上の困難さから本切替えを
行なつた場合良質な原料が得られなくなる可能性
がある為、できるだけ選択してはならない。さて
レベル２の中で前述オープンリーフ（ここでは
SB５）及びデツドロツクリーフ以外の頂点に対
し更に深く検討すると受入れベルト数分のレベル
が発生することになる。ここでレベル３及び４に
おけるデツドロツクリーフは物理的に原料が混在
せずに切替えてやることが困難である為、本スケ
ジユーリングにおいては不可能解とする。（これ
をクローズドリーフ（〓印）と称する）従つて不
可能解となるのはオープンリーフとデツドロツク
リーフを持つルートのみである。本例においては
これらの総計が10本となる。以上が可能解の抽出
方法であり、これらの中から最適のパターンを選
び出す方法を第１１図に示す。 第１１図は各レベル毎に対象となる原料槽Ｓ
（ｊ，ｋ）を取出したもので、各レベルにおける
HSとは切替対象槽、HEとは被切替槽を示して
いる。例えば第１０図における最左端ルート
【式】の場合銘柄Ａの原
料槽Ｓ（１，１）（以後Ａ−Ｓ（１，１）のように
表示する）がＡ−Ｓ（２，１）へ、Ａ−Ｓ（２，
１）がＢ−Ｓ（２，２）をＢ−Ｓ（１，２）へ変更
される状態を表現している。これは槽上ベルトコ
ンベアSB１とSB２が相互に入れ替わることにな
る為第１１図中DEAD LOCK欄にチエツクマー
クが付される。この様にして、まず全てのルート
に対するHS，HE，DEAD ROCKが抽出された
後、それぞれのルートの評価が行なわれる。評価
の基準は前述２つの目的を同時に満足させる為に
一つの例として同一銘柄の切替元槽と切替先槽の
在庫量比率を重畳した数値とする。これを定式化
すると某ルートの総合評価Ｅは Ｅ＝3 ΣLEVEL=0 ELEVEL＋EDL 但し ELEVEL＝（ZKS／ZKM）LEVEL→LEVEL+1×100 ZKM：切替元槽在庫レベル ZKS：切替先槽在庫レベル EDL：デツドロツク有の時の所定値（本例では
100）。そうでない時０。 と表現される。例えば第１０図の最左端ルートで
はＡ−Ｓ（１，１）がZKM，Ａ−Ｓ（２，１）が
ZKSであるから E0＝（ZKS／ZKM）0→1×100 ＝97 となる。同様にLEVEL＝１の時はＢ−Ｓ（２，
２）がZKM，Ｂ−Ｓ（１，２）がZKSであるから、 E1＝90 となる。この様にして最左端ルートの総合評価
Ｅは Ｅ＝E0＋E1＋ED
表示する）がＡ−Ｓ（２，１）へ、Ａ−Ｓ（２，
１）がＢ−Ｓ（２，２）をＢ−Ｓ（１，２）へ変更
される状態を表現している。これは槽上ベルトコ
ンベアSB１とSB２が相互に入れ替わることにな
る為第１１図中DEAD LOCK欄にチエツクマー
クが付される。この様にして、まず全てのルート
に対するHS，HE，DEAD ROCKが抽出された
後、それぞれのルートの評価が行なわれる。評価
の基準は前述２つの目的を同時に満足させる為に
一つの例として同一銘柄の切替元槽と切替先槽の
在庫量比率を重畳した数値とする。これを定式化
すると某ルートの総合評価Ｅは Ｅ＝3 ΣLEVEL=0 ELEVEL＋EDL 但し ELEVEL＝（ZKS／ZKM）LEVEL→LEVEL+1×100 ZKM：切替元槽在庫レベル ZKS：切替先槽在庫レベル EDL：デツドロツク有の時の所定値（本例では
100）。そうでない時０。 と表現される。例えば第１０図の最左端ルートで
はＡ−Ｓ（１，１）がZKM，Ａ−Ｓ（２，１）が
ZKSであるから E0＝（ZKS／ZKM）0→1×100 ＝97 となる。同様にLEVEL＝１の時はＢ−Ｓ（２，
２）がZKM，Ｂ−Ｓ（１，２）がZKSであるから、 E1＝90 となる。この様にして最左端ルートの総合評価
Ｅは Ｅ＝E0＋E1＋ED
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数銘柄の原料を複数の搬送手段を用いて複
数の銘柄毎の原料槽が配設された複数の槽列に該
原料槽における原料在庫量が予め定められた範囲
内に保持されるように搬送制御を行なうものにお
いて、原料の切出し機器に連結され該切出された
原料の搬送を行なう複数の搬送手段と、該複数の
搬送手段に連結されて該複数の銘柄毎の原料槽が
配設された複数の槽列への原料の搬送を行なう複
数の槽上ベルトコンベアと、前記搬送手段から前
記槽上ベルトコンベアへの原料の搬送路転換を行
なうためのスクレーパを有する搬送路転換装置
と、該搬送路転換装置を制御する制御装置とを有
し、ある槽列の特定銘柄の原料を貯留する原料槽
の原料在庫量が最大値になり、他の槽列における
前記特定銘柄を貯留する原料受入槽に特定銘柄の
原料を搬入するように搬送路転換装置を操作する
にあたつては、 前記各槽上ベルトコンベアに対する各銘柄の可
能な置換えに関し、ある時点の切替必要銘柄と槽
上ベルトコンベアの番号との組を根とした決定木
を作成し、 前記決定木上の各置換えルートについて、同一
銘柄の切替元槽と切替先槽の在庫量比率
（ELEVEL）を重畳し、かつ同時切替の存在に応じ
た定数（EDL）を加えた評価関数 Ｅ＝L 〓LEVEL ELEVEL＋EDL LEVEL＝０ を演算し、 前記評価関数Ｅの値を最小とするルートを選択
して複数の槽上ベルトコンベアで移送する原料の
銘柄を決定することを特徴とする原料搬送制御方
法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記決定木
作成にあたつては、前記搬送路転換装置の故障ス
クレーパの存在を検知し、該故障スクレーパを除
外して決定木を作成することを特徴とする原料搬
送制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6735282A JPS58188232A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 原料搬送制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6735282A JPS58188232A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 原料搬送制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58188232A JPS58188232A (ja) | 1983-11-02 |
| JPH0428608B2 true JPH0428608B2 (ja) | 1992-05-14 |
Family
ID=13342535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6735282A Granted JPS58188232A (ja) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | 原料搬送制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58188232A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4344275B2 (ja) * | 2004-05-07 | 2009-10-14 | 新日本製鐵株式会社 | 原材料貯槽への入槽計画作成方法およびその装置 |
| JP5783006B2 (ja) * | 2011-11-18 | 2015-09-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 搬送設備インターロック方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53119560A (en) * | 1977-03-28 | 1978-10-19 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Method of operating conflicting line between demanding tank and supplying tank |
-
1982
- 1982-04-23 JP JP6735282A patent/JPS58188232A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58188232A (ja) | 1983-11-02 |
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