JP4308303B1 - 原材料貯槽への入槽計画作成方法、装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原材料設備における原材料ヤードから複数の原材料貯槽へ、複数の搬送経路を経て複数の搬送設備で、原材料を搬送するための入槽計画を作成するために、上記複数の原材料貯槽毎の槽在庫推移を計算し、その補給対象槽への入槽作業群の関係、制約を線形式及び整数制約式からなる数式モデルに定式化し、更に補給対象槽として抽出されなかった原材料貯槽から、プラッキングに対応する原材料貯槽を抽出し、プラッキングの関係を数式モデルに定式化する。このようにして定式化された数式モデルに対して、目的関数に基づき最適化問題を解くことにより、原材料貯槽への入槽計画を確定する。
【選択図】図3
Description
本発明の原材料貯槽への入槽計画作成装置は、原材料設備における原材料ヤードから複数の原材料貯槽へ、複数の搬送経路を経て複数の搬送設備で、原材料を搬送するための入槽計画を作成する原材料貯槽への入槽計画作成装置であって、上記複数の原材料貯槽への入槽計画を立案する上で必要なデータを取り込むデータ取り込み手段と、上記データ取り込み手段で取り込んだデータに基づいて、上記複数の原材料貯槽毎の槽在庫推移を計算し、計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽を抽出する入槽対象原材料貯槽抽出手段と、上記入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出した原材料貯槽に入槽可能な搬送設備を全て抽出する搬送設備抽出手段と、上記搬送設備抽出手段で抽出した搬送設備から搬送経路として選択可能な組み合わせを全て構築する搬送経路組み合わせ構築手段と、上記入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出しなかった原材料貯槽から、プラッキングに対応する原材料貯槽を抽出するプラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出手段と、上記プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出した原材料貯槽に対する搬送経路を構築するプラッキング対応搬送経路追加構築手段と、上記プラッキング対応搬送経路追加構築手段で抽出した搬送経路と、上記搬送経路組み合わせ構築手段で構築した搬送経路組み合わせから、選択可能な組み合わせを全て構築するプラッキング対応搬送経路組み合わせ構築手段と、上記プラッキング対応搬送経路組み合わせ構築手段で構築した搬送経路の組み合わせ毎に、上記入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出した原材料貯槽への入槽作業群の関係、制約を線形式及び整数制約式からなる数式モデルに定式化する数式モデル構築手段と、上記プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出した原材料貯槽と、上記入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出した原材料貯槽とのプラッキングの関係を数式モデルに定式化するプラッキング対応数式モデル構築手段と、上記数式モデル構築手段及び上記プラッキング対応数式モデル構築手段で構築した数式モデルに対して、予め設定した線形又は2次形式の目的関数に基づき最適化問題を解くことにより最適解を求める最適解計算手段と、上記最適解計算手段で求めた最適解のうちで最良のものを選択する最良解抽出手段と、上記最良解抽出手段で選択した最良の最適解により、上記複数の原材料貯槽への入槽計画を確定する確定手段とを備えたことを特徴とする。
本発明のプログラムは、原材料設備における原材料ヤードから複数の原材料貯槽へ、複数の搬送経路を経て複数の搬送設備で、原材料を搬送するための入槽計画を作成する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、上記複数の原材料貯槽への入槽計画を立案する上で必要なデータを取り込むデータ取り込み処理と、上記データ取り込み処理で取り込んだデータに基づいて、上記複数の原材料貯槽毎の槽在庫推移を計算し、計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽を抽出する入槽対象原材料貯槽抽出処理と、上記入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出した原材料貯槽に入槽可能な搬送設備を全て抽出する搬送設備抽出処理と、上記搬送設備抽出処理で抽出した搬送設備から搬送経路として選択可能な組み合わせを全て構築する搬送経路組み合わせ構築処理と、上記入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出しなかった原材料貯槽から、プラッキングに対応する原材料貯槽を抽出するプラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出処理と、上記プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出した原材料貯槽に対する搬送経路を構築するプラッキング対応搬送経路追加構築処理と、上記プラッキング対応搬送経路追加構築処理で抽出した搬送経路と、上記搬送経路組み合わせ構築処理で構築した搬送経路組み合わせから、選択可能な組み合わせを全て構築するプラッキング対応搬送経路組み合わせ構築処理と、上記プラッキング対応搬送経路組み合わせ構築処理で構築した搬送経路の組み合わせ毎に、上記入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出した原材料貯槽への入槽作業群の関係、制約を線形式及び整数制約式からなる数式モデルに定式化する数式モデル構築処理と、上記プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出した原材料貯槽と、上記入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出した原材料貯槽とのプラッキングの関係を数式モデルに定式化するプラッキング対応数式モデル構築処理と、上記数式モデル構築処理及び上記プラッキング対応数式モデル構築処理で構築した数式モデルに対して、予め設定した線形又は2次形式の目的関数に基づき最適化問題を解くことにより最適解を求める最適解計算処理と、上記最適解計算処理で求めた最適解のうちで最良のものを選択する最良解抽出処理と、上記最良解抽出処理で選択した最良の最適解により、上記複数の原材料貯槽への入槽計画を確定する確定処理とをコンピュータに実行させる。
本実施形態の原材料貯槽への入槽計画作成装置では、原材料ヤードから複数の原材料貯槽までの選択可能な搬送路を用いて、ヤード積みつけ銘柄、ヤード在庫量推移、原材料の原材料貯槽からの切出し量、設備レイアウト等の原材料物流制約の下で、原材料貯槽の在庫切れを発生させず、且つ、搬送設備の稼動率が向上するように、原材料貯槽への入槽計画を最適化する。なお、原材料貯槽毎に切出し量が異なり、且つ、入槽を開始しようとする時点で入槽条件、例えば該当原材料貯槽の在庫レベル等が異なるとする。そのために、入槽すべき量、入槽を終了すべきレベルを状況に応じて適切に決定する必要がある。
(1)入力データ、初期値、条件の設定(図4のステップS201)。
入力データ取込み部101において、原材料貯槽への入槽計画を立案する上で必要となるデータ(原材料使用計画、在庫計画、設備使用計画、設備能力、設備現況、工程現況、在庫現況、設備稼働・故障現況及び操業者からの操業前提条件といった制約条件、能力条件、前提条件)をオンラインにて取り込む。また、必要に応じて操業者が修正を加える。
入槽対象原材料貯槽抽出部102において、原材料貯槽毎の在庫量と原材料貯槽からの原材料払出し速度とから、原材料貯槽毎の槽在庫推移を計算し、計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽を補給対象槽として抽出する。図6には、各原材料貯槽1〜4の在庫推移計算の例を示す。
搬送設備抽出部103において、ステップS202で抽出した補給対象槽に対して、図7(a)、(b)に示すように搬送経路を検索し、各原材料貯槽に入槽可能な全搬送設備を全て抽出する。
全ての原材料貯槽に対して搬送経路の抽出が終了したら、ステップS65(step5)に移り、搬送経路組み合わせ構築部104において、全ての補給対象槽に対して導かれた使用可能な搬送経路に関して、搬送経路の割付けパターンを構築する。
(イ)原材料貯槽2に対しては(原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列2)、(原材料ヤード2、No.2リクレーマ、ベルトコンベア系列4)、(原材料ヤード3、No.3リクレーマ、ベルトコンベア系列5)
(ロ)原材料貯槽3に対しては(原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列3)
(ハ)原材料貯槽4に対しては(原材料ヤード3、No.3リクレーマ、ベルトコンベア系列6)
第1の割付けパターンは、
(原材料貯槽2、原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列2)
(原材料貯槽3、原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列3)
(原材料貯槽4、原材料ヤード3、No.3リクレーマ、ベルトコンベア系列6)
となる。
(原材料貯槽2、原材料ヤード2、No.2リクレーマ、ベルトコンベア系列4)
(原材料貯槽3、原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列3)
(原材料貯槽4、原材料ヤード3、No.3リクレーマ、ベルトコンベア系列6)
となる。
(原材料貯槽2、原材料ヤード3、No.3リクレーマ、ベルトコンベア系列5)
(原材料貯槽3、原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列3)
(原材料貯槽4、原材料ヤード3、No.3リクレーマ、ベルトコンベア系列6)
となる。
プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出部105において、ステップS202で抽出しなかった原材料貯槽から、プラッキングに対応する原材料貯槽を抽出する。
プラッキング対応搬送経路追加構築部106において、ステップS205で抽出したプラッキングに対応する原材料貯槽(図6の例では原材料貯槽1)に対して、搬送経路を検索する。原材料貯槽1への搬送経路としては、(原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列1)を抽出することになる。
プラッキング対応搬送経路組み合わせ構築部107において、プラッキング対応搬送経路追加構築部106で抽出した搬送経路と、搬送経路組み合わせ構築部104で構築した搬送経路組み合わせから、選択可能な組み合わせを全て構築する。
第1の割付けパターンは、
(原材料貯槽1、原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列1)
(原材料貯槽2、原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列2)
(原材料貯槽3、原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列3)
(原材料貯槽4、原材料ヤード3、No.3リクレーマ、ベルトコンベア系列6)
である。
(原材料貯槽1、原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列1)
(原材料貯槽2、原材料ヤード2、No.2リクレーマ、ベルトコンベア系列4)
(原材料貯槽3、原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列3)
(原材料貯槽4、原材料ヤード3、No.3リクレーマ、ベルトコンベア系列6)
である。
(原材料貯槽1、原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列1)
(原材料貯槽2、原材料ヤード3、No.3リクレーマ、ベルトコンベア系列5)
(原材料貯槽3、原材料ヤード1、No.1リクレーマ、ベルトコンベア系列3)
(原材料貯槽4、原材料ヤード3、No.3リクレーマ、ベルトコンベア系列6)
である。
数式モデル構築部108において、導出された全ての割付けパターンに対して、それぞれの設定条件、物流制約、物流状況に基づき、入槽作業群の関係、制約を線形式及び整数制約式からなる数式モデルに定式化する。ここでは、上記第1の割付けパターンと上記第2の割付けパターンと上記第3の割付けパターンとに対して数式モデルを定式化する場合を説明する。
t_bcs=ts+l・・・(1)式
t_bce=te+m・・・(2)式
t_Rs=ts+n・・・(3)式
t_Re=te+p・・・(4)式
R(ts)=ats+b・・・(5)式
R(te)=cte+d・・・(6)式
ts<te・・・(7)式
RsL≦R(ts)・・・(8)式
R(te)≦ReU・・・(9)式
第1のJOBが第3のJOBよりも早く処理される場合:ts3≧te1・・・(10)式
第3のJOBが第1のJOBよりも早く処理される場合:ts1≧te3・・・(11)式
ts3−te1+MI≧0・・・(12)
ts1−te3+M(1−I)≧0・・・(13)
AX≦B・・・(14)
Xmin≦X≦Xmax・・・(15)
∃x:整数 for [x|x ∈X]・・・(16)
プラッキング対応数式モデル構築部109において、ステップS205で抽出したプラッキングに対応する原材料貯槽に対して、プラッキングの関係を数式モデルに定式化する。図12は、プラッキングに対応する数式モデルの定式化方法を示すフローチャートである。
t_Rs1=t_Re3+a31・・・(17)
a31=c31・・・(18)
t_Rs1=t_Re3+a31・・・(19)
a31≧0・・・(20)
最適解計算部110において、上記構築された線形及び整数制約式で成る数式モデル式のそれぞれに対して、原材料貯槽の入槽を開始するレベル又は時刻、及び入槽を終了するレベル又は時刻を変数として含む線形又は2次形式として表現された目的関数に基づき、LP(線形計画法)、MIP(混合整数計画法)、QP(2次計画法)等の数理計画法、又は、タブサーチ、GA(遺伝的アルゴニズム)等と数理計画法との組み合わせ方法により最適化問題として問題を解く。これにより、入槽順、入槽開始/終了時刻、リクレーマ稼動開始/終了時刻、払出し山、原材料ヤード、使用リクレーマ、搬送ベルトコンベア系列、入槽量を導出する。
以上により、数式モデル毎に最適解が得られるが、最良解抽出部111において、これら最適解の評価値を比較し、最も評価値の値が良い(入槽量合計が最も多くなる)解を選ぶ。これにより、入槽順、入槽開始/終了時刻、リクレーマ稼動開始/終了時刻、払出し山、原材料ヤード、使用リクレーマ、搬送ベルトコンベア系列、入槽量も同時に決定できる。
確定部112において、ステップS211で決定した入槽順、入槽開始/終了時刻、リクレーマ稼動開始/終了時刻、払出し山、原材料ヤード、使用リクレーマ、搬送ベルトコンベア系列、入槽量により、入槽計画を確定する。また、プラッキングに対応する原材料貯槽がある場合、確定した入槽開始/終了時刻を用いて、プラッキングを実施するよう入槽計画を確定する。
上述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置或いはシステム内のコンピュータに対し、前記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(CPU或いはMPU)に格納されたプログラムに従って前記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
31 原材料貯槽への入槽計画作成部
32 ガントチャート表示。原材料貯槽在庫推移グラフ表示部
33 操業者評価部
34 プロコン
35 ビジコン
101 入力データ取込み部
102 入槽対象原材料貯槽抽出部
103 搬送設備抽出部
104 搬送経路組み合わせ構築部
105 プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出部
106 プラッキング対応搬送経路追加構築部
107 プラッキング対応搬送経路組み合わせ構築部
108 数式モデル構築部
109 プラッキング対応数式モデル構築部
110 最適解計算部
111 最良解抽出部
112 確定部
Claims (5)
- 原材料設備における原材料ヤードから複数の原材料貯槽へ、複数の搬送経路を経て複数の搬送設備で、原材料を搬送するための入槽計画を作成する原材料貯槽への入槽計画作成方法であって、
上記複数の原材料貯槽への入槽計画を立案する上で必要なデータを取り込むデータ取り込みステップと、
上記データ取り込みステップで取り込んだデータに基づいて、上記複数の原材料貯槽毎の槽在庫推移を計算し、計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽を抽出する入槽対象原材料貯槽抽出ステップと、
上記入槽対象原材料貯槽抽出ステップで抽出した原材料貯槽に入槽可能な搬送設備を全て抽出する搬送設備抽出ステップと、
上記搬送設備抽出ステップで抽出した搬送設備から搬送経路として選択可能な組み合わせを全て構築する搬送経路組み合わせ構築ステップと、
上記入槽対象原材料貯槽抽出ステップで抽出しなかった原材料貯槽から、プラッキングに対応する原材料貯槽を抽出するプラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出ステップと、
上記プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出ステップで抽出した原材料貯槽に対する搬送経路を構築するプラッキング対応搬送経路追加構築ステップと、
上記プラッキング対応搬送経路追加構築ステップで抽出した搬送経路と、上記搬送経路組み合わせ構築ステップで構築した搬送経路組み合わせから、選択可能な組み合わせを全て構築するプラッキング対応搬送経路組み合わせ構築ステップと、
上記プラッキング対応搬送経路組み合わせ構築ステップで構築した搬送経路の組み合わせ毎に、上記入槽対象原材料貯槽抽出ステップで抽出した原材料貯槽への入槽作業群の関係、制約を線形式及び整数制約式からなる数式モデルに定式化する数式モデル構築ステップと、
上記プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出ステップで抽出した原材料貯槽と、上記入槽対象原材料貯槽抽出ステップで抽出した原材料貯槽とのプラッキングの関係を数式モデルに定式化するプラッキング対応数式モデル構築ステップと、
上記数式モデル構築ステップ及び上記プラッキング対応数式モデル構築ステップで構築した数式モデルに対して、予め設定した線形又は2次形式の目的関数に基づき最適化問題を解くことにより最適解を求める最適解計算ステップと、
上記最適解計算ステップで求めた最適解のうちで最良のものを選択する最良解抽出ステップと、
上記最良解抽出ステップで選択した最良の最適解により、上記複数の原材料貯槽への入槽計画を確定する確定ステップとを有することを特徴とする原材料貯槽への入槽計画作成方法。 - 上記最適化の計算を混合整数計画法又は2次計画法で行うことを特徴とする請求項1に記載の原材料貯槽への入槽計画作成方法。
- 上記最適化の計算をタブサーチ又はGA等のヒューリスティックな手法で行うことを特徴とする請求項1に記載の原材料貯槽への入槽計画作成方法。
- 原材料設備における原材料ヤードから複数の原材料貯槽へ、複数の搬送経路を経て複数の搬送設備で、原材料を搬送するための入槽計画を作成する原材料貯槽への入槽計画作成装置であって、
上記複数の原材料貯槽への入槽計画を立案する上で必要なデータを取り込むデータ取り込み手段と、
上記データ取り込み手段で取り込んだデータに基づいて、上記複数の原材料貯槽毎の槽在庫推移を計算し、計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽を抽出する入槽対象原材料貯槽抽出手段と、
上記入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出した原材料貯槽に入槽可能な搬送設備を全て抽出する搬送設備抽出手段と、
上記搬送設備抽出手段で抽出した搬送設備から搬送経路として選択可能な組み合わせを全て構築する搬送経路組み合わせ構築手段と、
上記入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出しなかった原材料貯槽から、プラッキングに対応する原材料貯槽を抽出するプラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出手段と、
上記プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出した原材料貯槽に対する搬送経路を構築するプラッキング対応搬送経路追加構築手段と、
上記プラッキング対応搬送経路追加構築手段で抽出した搬送経路と、上記搬送経路組み合わせ構築手段で構築した搬送経路組み合わせから、選択可能な組み合わせを全て構築するプラッキング対応搬送経路組み合わせ構築手段と、
上記プラッキング対応搬送経路組み合わせ構築手段で構築した搬送経路の組み合わせ毎に、上記入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出した原材料貯槽への入槽作業群の関係、制約を線形式及び整数制約式からなる数式モデルに定式化する数式モデル構築手段と、
上記プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出した原材料貯槽と、上記入槽対象原材料貯槽抽出手段で抽出した原材料貯槽とのプラッキングの関係を数式モデルに定式化するプラッキング対応数式モデル構築手段と、
上記数式モデル構築手段及び上記プラッキング対応数式モデル構築手段で構築した数式モデルに対して、予め設定した線形又は2次形式の目的関数に基づき最適化問題を解くことにより最適解を求める最適解計算手段と、
上記最適解計算手段で求めた最適解のうちで最良のものを選択する最良解抽出手段と、
上記最良解抽出手段で選択した最良の最適解により、上記複数の原材料貯槽への入槽計画を確定する確定手段とを備えたことを特徴とする原材料貯槽への入槽計画作成装置。 - 原材料設備における原材料ヤードから複数の原材料貯槽へ、複数の搬送経路を経て複数の搬送設備で、原材料を搬送するための入槽計画を作成する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
上記複数の原材料貯槽への入槽計画を立案する上で必要なデータを取り込むデータ取り込み処理と、
上記データ取り込み処理で取り込んだデータに基づいて、上記複数の原材料貯槽毎の槽在庫推移を計算し、計画確定時刻までに在庫量が所定の補給レベルを切る原材料貯槽を抽出する入槽対象原材料貯槽抽出処理と、
上記入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出した原材料貯槽に入槽可能な搬送設備を全て抽出する搬送設備抽出処理と、
上記搬送設備抽出処理で抽出した搬送設備から搬送経路として選択可能な組み合わせを全て構築する搬送経路組み合わせ構築処理と、
上記入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出しなかった原材料貯槽から、プラッキングに対応する原材料貯槽を抽出するプラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出処理と、
上記プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出した原材料貯槽に対する搬送経路を構築するプラッキング対応搬送経路追加構築処理と、
上記プラッキング対応搬送経路追加構築処理で抽出した搬送経路と、上記搬送経路組み合わせ構築処理で構築した搬送経路組み合わせから、選択可能な組み合わせを全て構築するプラッキング対応搬送経路組み合わせ構築処理と、
上記プラッキング対応搬送経路組み合わせ構築処理で構築した搬送経路の組み合わせ毎に、上記入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出した原材料貯槽への入槽作業群の関係、制約を線形式及び整数制約式からなる数式モデルに定式化する数式モデル構築処理と、
上記プラッキング対応入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出した原材料貯槽と、上記入槽対象原材料貯槽抽出処理で抽出した原材料貯槽とのプラッキングの関係を数式モデルに定式化するプラッキング対応数式モデル構築処理と、
上記数式モデル構築処理及び上記プラッキング対応数式モデル構築処理で構築した数式モデルに対して、予め設定した線形又は2次形式の目的関数に基づき最適化問題を解くことにより最適解を求める最適解計算処理と、
上記最適解計算処理で求めた最適解のうちで最良のものを選択する最良解抽出処理と、
上記最良解抽出処理で選択した最良の最適解により、上記複数の原材料貯槽への入槽計画を確定する確定処理とをコンピュータに実行させるためのプログラム。
Priority Applications (5)
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