(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の処理温度での処理をそれぞれ必要とする複数の処理対象物を処理するにあたって、同じ処理温度の処理対象物を同じバッチに纏めて処理を行うための作業スケジュールを作成する装置において、
前記各処理温度で、要求される処理対象物の注文量と、一度に処理可能な処理対象物の数量とから、必要なバッチ処理数を決定するバッチ処理数決定部と、
予め与えられている、前記処理温度の変更に関する温度パターンに従って、前記バッチ処理数決定部で求められた処理数分のバッチそれぞれの処理順序の候補であって、コストが最小化するような候補を作成するバッチ処理順序候補作成部と、
予め与えられている評価指標に基づき、各注文の優先度を計算する注文優先度計算部と、
前記注文優先度計算部で決定された注文毎の優先度に従い、前記バッチ処理順序候補作成部で作成されたバッチ処理順序の候補にそれぞれ注文を割当てるバッチ処理順序決定部とを含むことを特徴とする作業スケジュール作成装置。
【請求項２】
前記バッチ処理順序決定部は、前記注文の割当てを行った結果、前記注文優先度計算部で決定された優先度の順に最も近い処理順序が得られるバッチ処理順序の候補を採用することを特徴とする請求項１記載の作業スケジュール作成装置。
【請求項３】
前記バッチ処理は第１工程であり、前記の各部は第１工程スケジュール作成装置を構成し、
前記第１工程での処理後の処理対象物に、順次個別に所定の処理を施してゆく第２工程での処理順序を、予め与えられている評価指標に基づき決定する第２工程処理順序決定部と、前記第２工程処理順序決定部で作成された第２工程の処理順序に基づき、所定の調整条件を加え、前記各注文の処理開始時刻および処理終了時刻を決定する第２工程処理時間帯決定部とを備える第２工程スケジュール作成装置と、
前記第１工程スケジュール作成装置で作成された第１工程の処理順序と、前記第２工程スケジュール作成装置で作成された第２工程の処理順序とを統合し、全体のスケジュールを作成する全体スケジュール作成装置と、
前記全体のスケジュールを評価するスケジュール評価装置とを含むことを特徴とする請求項１または２記載の作業スケジュール作成装置。
【請求項４】
前記処理対象物はスラブであり、前記バッチ処理はバッチ熱処理であり、前記評価指標は納期であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の作業スケジュール作成装置。
【請求項５】
前記第２工程は、バッチ熱処理である前記第１工程で加熱した処理対象物を、加熱状態で連続して処理する圧延または押出し工程であることを特徴とする請求項３記載の作業スケジュール作成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製造業、特に製鋼業におけるスラブの加熱炉などでの作業スケジュールを作成して、管理者に提案し、さらには必要に応じて評価する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のように、加熱炉において、スラブの加熱処理を行う工場としては、たとえば熱間圧延工程を必要とする素材系の生産工場がある。このような工場の生産ラインにおいて、加熱炉には、スラブの成分情報、巾、厚み、加熱温度等によって決定される複雑な操業制約（処理条件）が存在するので、システムにおいて最適な作業（生産）スケジュールを立案することは困難である。このため、熟練者の経験に基づき、スケジュールを立案しているのが現状である。したがって、常に最適な作業スケジュールを得られる保証は無く、加熱炉におけるコスト増に繋がっていた。また、システム的に最適なスケジュールを立案する発明も試みられてきたが、スケジュールパターンを全て列挙し、最適なスケジュールを立案するという、非常に長い計算時間が必要とするものであった。なお、ここでの生産スケジュールは、各注文を“どの設備で”、“どの順序で”、“どのタイミングで”処理するかを示すこととする。
【０００３】
そこで、加熱炉における最適な作業スケジュールを短時間に作成できる従来技術として、複数の加熱炉において、初期スケジュールを作成し、作成したスケジュールを調整しながら最適なスケジュールを作成する方法が特許文献１の「スラブの加熱炉振り分けスケジュール作成方法および装置」で示されている。この従来技術は、詳しくは、以下の手順で最終的な作業スケジュールを作成する。
（１）加熱炉での処理対象スラブを予め定められている条件で複数存在する加熱炉に振り分け、さらに予め決めている条件によって、処理順序を決定する。これを暫定スケジュールとし、スケジュールの評価値（総燃料投入量）を計算する。
（２）複数の炉から特定の炉を選択し、スラブ毎に設定されている目標処理温度を基に、加熱炉の温度推移を計算する。ここで、あるスラブの目標温度が、その前後に処理するスラブの目標温度に比べて突出して高くなっている場合、そのスラブをネックスラブとし、このネックスラブを全て抽出する。
（３）全炉で温度推移を計算する。ここで、あるスラブの抽出温度が、そのスラブの目標温度に比べ、かなり高くなっている場合、このスラブを無駄焼スラブとし、無駄焼スラブ全てを抽出する。
（４）前記のネックスラブと無駄焼スラブについて、
無駄焼スラブの目標温度≒ネックスラブの低抽出温度
無駄焼スラブの抽出温度≒ネックスラブの目標温度
の条件に最も合致しているネックスラブと無駄焼スラブの組み合わせを探索する。
（５）探索によって発見した組合せのネックスラブと無駄焼スラブとを入れ替え、新しいスケジュールを作成する。そして作成したスケジュールと暫定スケジュールとの評価値を比較し、評価値が改善されている場合には、暫定スケジュールを新スケジュールによって置き換え、（２）に戻る。改善されていない場合には、最適化完了と判断し、処理を終了する。
【０００４】
こうして、最も燃料投入が少ない、最適な加熱炉のスケジュールを立案することが可能になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８―２８３８６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来技術では、加熱炉の条件を基にのみ生産スケジュールを立案しており、たとえば注文の納期等の他の評価指標を考慮したい場合に対応できない。つまり、加熱炉において、多少のコスト増となっても、納期に間に合うように早めに処理を行いたいという状況には対応できないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、処理条件の制約条件だけでなく、任意の評価指標を併せて考慮することで、最適なバッチ処理順序を立案することができる作業スケジュール作成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の作業スケジュール作成装置は、複数の処理温度での処理をそれぞれ必要とする複数の処理対象物を処理するにあたって、同じ処理温度の処理対象物を同じバッチに纏めて処理を行うための作業スケジュールを作成する装置において、前記各処理温度で、要求される処理対象物の注文量と、一度に処理可能な処理対象物の数量とから、必要なバッチ処理数を決定するバッチ処理数決定部と、予め与えられている、前記処理温度の変更に関する温度パターンに従って、前記バッチ処理数決定部で求められた処理数分のバッチそれぞれの処理順序の候補であって、コストが最小化するような候補を作成するバッチ処理順序候補作成部と、予め与えられている評価指標に基づき、各注文の優先度を計算する注文優先度計算部と、前記注文優先度計算部で決定された注文毎の優先度に従い、前記バッチ処理順序候補作成部で作成されたバッチ処理順序の候補にそれぞれ注文を割当てるバッチ処理順序決定部とを含むことを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、複数の処理条件、たとえば処理温度が相互に異なる処理をそれぞれ必要とする複数（多種類）の処理対象物（製品、ワーク）を、同じ処理条件の処理対象物を１つに纏めて、或いは１つに纏められない場合には複数のバッチに纏めて処理してゆく生産スケジュールなどの作業スケジュールを作成（立案）し、管理者（計画担当者）などに提案して、必要に応じて評価などを行う装置において、そのバッチ処理の順序を、以下のように決定（立案）する。すなわち、先ずバッチ処理数決定部が、各処理条件で要求された処理対象物の注文量と、一度に処理可能な処理対象物の数量とから、必要なバッチ処理数を決定する。次に、その各処理条件でのバッチ処理数を、バッチ処理順序候補作成部は、予め与えられている前記各処理条件間の制約条件（操業上の制約条件）、たとえば温度パターン（＝エネルギー＝コスト）に従って、処理順序を割り振った処理順序の候補を１または複数通り作成する。また、注文優先度計算部は、予め与えられている評価指標、たとえば納期に基づき、各注文を各バッチへ組込むにあたって、その優先度をそれぞれ計算する。そして、最終的にバッチ処理順序決定部が、前記注文優先度計算部で決定された注文毎の優先度に従い、前記バッチ処理順序候補作成部で作成されたバッチ処理順序の候補にそれぞれ注文を割当てる。
【００１０】
したがって、単に処理条件の制約条件、たとえば温度パターン（＝エネルギー＝コスト）だけでなく、所定の評価指標、たとえば納期を優先度に組入れて併せて考慮することで、最適なバッチ処理順序を立案することができる。
【００１１】
また、本発明の作業スケジュール作成装置では、前記バッチ処理順序決定部は、前記注文の割当てを行った結果、前記注文優先度計算部で決定された優先度の順に最も近い処理順序が得られるバッチ処理順序の候補を採用することを特徴とする。 
【００１２】
上記の構成によれば、前記バッチ処理順序決定部は、立案した作業スケジュールの内、さらに前記注文優先度計算部で決定された優先度順に最も近い処理順序が得られるバッチ処理順序を採用する。
【００１３】
したがって、最適なバッチ処理順序を管理者（計画担当者）に提案することができる。
【００１４】
さらにまた、本発明の作業スケジュール作成装置では、前記バッチ処理は第１工程であり、前記の各部は第１工程スケジュール作成装置を構成し、前記第１工程での処理後の処理対象物に、順次個別に所定の処理を施してゆく第２工程での処理順序を、予め与えられている評価指標に基づき決定する第２工程処理順序決定部と、前記第２工程処理順序決定部で作成された第２工程の処理順序に基づき、所定の調整条件を加え、前記各注文の処理開始時刻および処理終了時刻を決定する第２工程処理時間帯決定部とを備える第２工程スケジュール作成装置と、前記第１工程スケジュール作成装置で作成された第１工程の処理順序と、前記第２工程スケジュール作成装置で作成された第２工程の処理順序とを統合し、全体のスケジュールを作成する全体スケジュール作成装置と、前記全体のスケジュールを評価するスケジュール評価装置とを含むことを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、上述のバッチ処理を第１工程とし、前記の各部で第１工程スケジュール作成装置を構成するものとして、さらにその第１工程での処理後の処理対象物（半製品）に、順次個別に所定の処理を施してゆく第２工程での処理を行うにあたって、第２工程スケジュール作成装置を設ける。その第２工程スケジュール作成装置では、先ず第２工程処理順序決定部にて、予め与えられている評価指標、たとえば納期や生産性に基づいて処理順序を決定し、次に第２工程処理時間帯決定部にて、予め与えられている段取りなどの各種の調整条件を挿入することで、実際の処理時間帯が決定され、第２工程での処理順序を立案できる。その後、全体スケジュール作成装置において、第１工程と第２工程との処理順序を統合して全体のスケジュールを作成し、最後に、スケジュール評価装置で全体のスケジュールを評価し、終了となる。
【００１６】
したがって、複数の工程に亘る作業スケジュールを高速に、かつ全体としても高評価な作業スケジュールを立案することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の作業スケジュール作成装置では、前記処理対象物はスラブであり、前記バッチ処理はバッチ熱処理であり、前記評価指標は納期であることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、前記処理対象物（ワーク）がスラブの場合、そのバッチ熱処理の温度パターンの例としては、計画期間の序盤は低温、計画期間の中盤は高温、計画期間の終盤は低温といった山型の温度パターンや、計画期間を通じて単調増加または減少するといったパターンがある。
【００１９】
したがって、管理者が指定した温度パターンの中で、スラブのバッチ熱処理の処理順を、納期を考慮しつつ、加熱熱源のエネルギー、すなわちコストも考慮して立案することができる。
【００２０】
また、本発明の作業スケジュール作成装置では、前記第２工程は、バッチ熱処理である前記第１工程で加熱した処理対象物を、加熱状態で連続して処理する圧延または押出し工程であることを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、管理者が、温度パターンを全体のスケジュールの目標に従い決定することで、より好ましい全体のスケジュールを作成する事が可能となる。前記全体のスケジュールの目標は、熱処理コスト最小化、納期遅れ最小化等である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の作業スケジュール作成装置は、以上のように、複数の処理条件をそれぞれ必要とする複数（多種類）の処理対象物（製品、ワーク）の内、同じ処理条件の処理対象物同士をバッチ処理してゆく作業スケジュールを作成するにあたって、各処理条件で要求された処理対象物の注文量と一度に処理可能な処理対象物の数量とから必要なバッチ処理数を決定し、その各処理条件でのバッチ処理数を予め与えられている前記各処理条件間の制約条件に従って、処理順序を割り振った候補を複数通り作成する一方、予め与えられている評価指標に基づき、各注文を各バッチへ組込むにあたって、その優先度をそれぞれ計算しておき、前記注文毎の優先度に従い、前記バッチ処理順序の候補にそれぞれ注文を割当てる。
【００２３】
それゆえ、単に処理条件の制約条件、たとえば温度パターン（＝エネルギー＝コスト）だけでなく、所定の評価指標、たとえば納期を優先度に組入れて併せて考慮することで、最適なバッチ処理順序を立案することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の一形態に係る作業スケジュール作成装置である生産スケジュール作成装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】前記生産スケジュール作成装置における第１工程スケジュール作成装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】前記生産スケジュール作成装置における第２工程スケジュール作成装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図４】前記生産スケジュール作成装置による生産スケジュールの立案の流れを具体的に示すフローチャートである。
【図５】第１工程において、２つの温度パターンそれぞれに対するバッチ処理の順序の一例を示す図である。
【図６】図５に実際の注文を割当てた例を示す図である。
【図７】図６に段取りを挿入した例を示す図である。
【図８】第２工程における処理の順序の一例を示す図である。
【図９】図７で示す第１工程のスケジュールと図８で示す第２工程のスケジュールとを統合した全体スケジュールの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は、本発明の実施の一形態に係る作業スケジュール作成装置である生産スケジュール作成装置１の機能的構成を示すブロック図である。この生産スケジュール作成装置１は、連続的に半製品を処理する設備を有する、２工程・単一設備から成る生産ラインに適用され、各工程では、どのタイミングで半製品を処理すればよいかといった、生産スケジュールを立案し、管理者（計画担当者）などに提案して、必要に応じて評価などを行う装置である。
【００２６】
具体的には、処理対象物（ワーク）をスラブとし、連続する第１および第２の処理工程の内、半製品である前記スラブを、第１工程は複数纏めて加熱処理するバッチ熱処理であり、第２工程は、その第１工程に連続して（時間をおかず）、加熱されただけのスラブを、その加熱状態のまま個別に処理する圧延または押出し工程とし、前記生産スケジュール作成装置１は、熱延スケジュールを作成する。また、後述するように、前記バッチ熱処理における制約条件は温度パターンであり、スケジュール全体での評価指標は納期とする。
【００２７】
この生産スケジュール装置１は、各種マスタ２と、温度パターン決定装置３と、第１工程スケジュール作成装置４と、第２工程スケジュール作成装置５と、全体スケジュール作成装置６と、スケジュール評価装置７とを備えて構成される。
【００２８】
前記各種マスタ２からの条件設定に応答して、温度パターン決定装置３は、全体スケジュールの目標（納期遵守や第１工程のコスト最小化）を基に、第１工程における処理温度パターンを作成する。続いて、第１工程スケジュール作成装置４は、前記各種マスタ２から事前に与えられる注文情報から、後に詳述するように処理バッチ数を計算し、前記温度パターン決定装置３にて作成された温度パターンに従いつつ、第１工程における注文の処理優先度に従い（注文の納期等）、バッチ処理の順序を決定する。さらに、１つ１つのバッチ処理に、実際の注文を割当て、前記各種マスタ２から予め与えられている段取り条件を挿入することによって、第１工程のスケジュールを作成する。
【００２９】
続いて、第２工程スケジュール作成装置５は、前記各種マスタ２から事前に与えられている評価指標である第２工程のスケジュール立案優先度（注文の納期や段取り条件）に従い、この第２工程のスケジュールを作成する。ここで、第１工程のスケジュールが既に立案されている場合には、すなわち第１工程と第２工程とのスケジュール作成が、並列処理ではなく、この図１のように直列処理の場合、そのスケジュールを参考にして、この第２工程のスケジュールを立案するようにしてもよい。そして、全体スケジュール作成装置６にて、第１工程スケジュール作成装置４にて作成された第１工程のスケジュールと、第２工程スケジュール作成装置５にて作成された第２工程のスケジュールとを、全体の整合性（時間帯を決定するにあたって、或る注文において、第１工程の処理完了後でなければ第２工程の処理を開始することはできない等）を取りつつ統合して、全体スケジュールを作成し、スケジュール評価装置７にて評価する。前記温度パターンが複数存在する際には、スケジュール評価装置７にて、最も良いと評価されたスケジュールを採用する。その評価は、全体目標を基に行われ、たとえば、納期遅れ量を最小化するという目標では、納期遅れが少ないスケジュール程、高評価となる。
【００３０】
ここで、本実施の形態において前記各種マスタ２から与えられる注文情報を、表１に示す。この注文情報は、多数の注文を一意に区別する記号（Ａ〜Ｌ）、数量、第１工程での処理温度、注文納期から構成されている。表１の例で簡単には、総ての注文Ａ〜Ｌで、数量は１０単位（本）、処理温度の最低は、注文ＡおよびＩの４００℃、最高は注文Ｆの１０００℃、納期は、最短で注文Ａの１日、最長は注文Ｊ〜Ｌの５日である。
【００３１】
【表１】
0005631619.tif 000002
【００３２】
一方、各処理条件間で操業上の制約条件があり、第１工程においては、処理温度を変更する際に、変更する温度に比例し、段取り時間が必要となる。この段取り時間を表２に示す。また、本実施の形態では、簡単化のため、第２工程において前記段取り時間は発生しないものとするが、設定することも可能である。さらにまた、第１工程において処理に必要なコストを表３に示す。
【００３３】
【表２】
0005631619.tif 000003
【００３４】
【表３】
0005631619.tif 000004
【００３５】
さらにまた、各工程での処理時間を表４に示す。本実施の形態では、便宜的に全注文で同じ処理時間としているが、注文毎に処理時間を変更してもよい。その場合、表４は、“第ｎ工程、注文番号、処理時間”という標記になる。また、第１工程は、上述のように複数単位の半製品を纏めて処理するバッチ熱処理工程であり、一度に処理できる単位数を表５に示す。
【００３６】
【表４】
0005631619.tif 000005
【００３７】
【表５】
0005631619.tif 000006
【００３８】
図２は、前記第１工程スケジュール作成装置４の機能的構成を示すブロック図である。この第１工程スケジュール作成装置４では、先ず前記表１で示すような、各種マスタ２から与えられた各処理条件で、要求されるスラブの注文量と、前記表５で示す一度に処理可能な処理対象物の数量とから、必要なバッチ処理数を、バッチ処理条件毎にバッチ処理数決定部４１で計算する。次に、温度パターン決定装置３から与えられている各処理条件間の制約条件である温度パターンに従い、１または複数のバッチ処理順序候補をバッチ処理順序候補作成部４２で作成する。そして、各種マスタ２から与えられている評価指標である注文の優先度を、注文優先度計算部４３で計算し、計算された優先度に従い、バッチ処理順序決定部４４によって、それぞれのバッチ処理順序に注文を割当て、注文の優先度で並べた優先順との差異が小さい処理順序を採用し、第１工程のスケジュールを作成する。
【００３９】
前記バッチ処理数決定部４１における処理バッチ数の計算は、たとえばバッチ処理可能単位数が”１０”であり、バッチ処理条件で”Ａ”の注文が１８単位の場合、必要なバッチ処理数は、“１８／１０の切上げ＝２”で求めることができる。次に、上記で決定されたバッチ処理数分の処理スケジュールを、前記バッチ処理順序候補作成部４２は、たとえば前記温度パターンが山なりに与えられていた場合に、２００℃のバッチ処理が２つ、４００℃のバッチ処理が３つあった場合には、２００℃→４００℃→４００℃→４００℃→２００℃といったスケジュール等、バッチ処理順序候補を前記温度パターンに従い決定する。
【００４０】
図３は、前記第２工程スケジュール作成装置５の機能的構成を示すブロック図である。
この第２工程スケジュール作成装置５では、先ず第２工程処理順序決定部５１によって、前記各種マスタ２から与えられている評価指標である第２工程のスケジュール立案時の優先度（生産性最大化や、納期が早い注文優先）に従い、該第２工程における注文の処理順序を決定し、前記各種マスタ２から与えられている段取り条件に従い、第２工程処理時間帯決定部５２によって、段取りを挿入し、第２工程の処理時間帯を決定し、第２工程のスケジュールを作成する。ここで、処理時間帯を決定後、前記段取りなどの調整条件が多く入り込む場合には、処理時間帯の結果を踏まえて、処理順序を変更し、再度処理時間帯を決定する、といった繰返し処理で、第２工程の処理順序を立案することも可能である。
【００４１】
図４は、上述のような生産スケジュールの立案の流れを具体的に示すフローチャートである。ここで、各種マスタ２および各装置３〜７間の情報のやり取りは、通信ネットワークを用いて行うものとする。また、上述の説明では各種マスタ２から設定されるものとしていた前記制約条件である温度パターンも、自動作成するものとする。さらにまた、この図４でも、第１工程と第２工程との設備は繋がっているものとし、第１工程で処理されたバッチの順に、第２工程で処理を行う（途中でストックできない）ものとする。
【００４２】
また、第１工程における温度パターンの決定にあたって、初期状態である計画立案期間の最初の温度は、任意に設定することができるが、ここでは０℃とする。そして、全体スケジュールの目標を、第１工程のコスト最小化および納期遅れの減少とする。この場合、前記表３で示す第１工程のコスト表によれば、炉の温度を上昇させる際（昇温時）、および注文を処理している間（均熱時）に、コストが発生する設定となっている。ただし、均熱によるコストは、全体スケジュールを立案するまでは不明であり、かつ昇温に比べて微少なため、温度パターンは昇温によるコストのみを考慮して決定するものとする。
【００４３】
そして、上述のように初期状態の温度を０℃とした場合、昇温時のコストを最小化する温度パターンは、単調増加と、単調増加から単調減少、すなわち前記山なりとの２パターンが存在する。したがって、前記温度パターン決定装置３は、ステップＳ１において、各種マスタ２に格納されているマスタファイルから、これら２つの温度パターンを読出し、以降で第１および第２工程スケジュール作成装置４，５等は、それぞれ全体スケジュールを立案し、より良いスケジュールを採用するものとする。なお、本来ならば、以降の処理は１つの温度パターンを選択し、処理を行ってゆくが、本実施の形態では、処理内容を分かり易くするため、同時に２つの温度パターンの処理の流れを記述する。
【００４４】
続いて、処理バッチ数は、注文情報と設備とによって決まるので、上記の温度パターンに依らず、１つに決まる。なお、処理バッチ数は温度毎に計算する。表５によれば、１バッチにつき、注文１０単位を処理可能である。また、前述のように本実施の形態では、処理温度が等しい場合、同一バッチで処理可能とする。これらの情報から、前記第１工程スケジュール作成装置４のバッチ処理数決定部４１は、ステップＳ２で未処理のバッチを選択し、ステップＳ３で必要なバッチ数を計算すると、表１の注文の場合、
４００℃：２０／１０＝２バッチ
６００℃：３０／１０＝３バッチ
６５０℃：３０／１０＝３バッチ
８００℃：３０／１０＝３バッチ
１０００℃：３０／１０＝１バッチ
となる。
【００４５】
次に、前記バッチ処理順序候補作成部４２は、ステップＳ４において、前記２つの温度パターンに従ったバッチ処理順序候補を決定する。先ず、単調増加の温度パターンについては、温度パターンは単調増加のため、バッチ処理の順序は、必然的に、図５（ａ）で示すように、４００℃×２→６００℃×３→６５０℃×３→８００℃×３→１０００℃×１となる。これに対して、山なりの温度パターンについては、温度パターンは一旦増加した後減少するため、図５（ｂ）で示すような、４００℃×１→６００℃×１→６５０℃×１→１０００℃×１→８００℃×３→６５０℃×２→６００℃×２→４００℃×１や、４００℃×１→６００℃×２→６５０℃×２→８００℃×１→１０００℃×１→８００℃×２→６５０℃×１→６００℃×１→４００℃×１、或いは４００℃×１→１０００℃×１→８００℃×３→６５０℃×３→６００℃×３→４００℃×１等がある。ここでは、これら候補の温度パターンを全て作成する。
【００４６】
続いて、注文優先度計算部４３が、ステップＳ５において注文の組込優先度を計算するにあたって、本実施の形態では、前述のように納期が早い＝高優先度とする。これにより、注文の優先度は温度パターンによらず、一意に決まり、表１の場合、
（Ａ）→（Ｂ，Ｆ）→（Ｃ，Ｄ，Ｅ）→（Ｇ，Ｈ）→（Ｊ，Ｋ，Ｌ）→（Ｉ）…（１）
となる。なお、同じ括弧内は、同じ納期、すなわち優先度としている。また、下線部分は同じ処理温度の注文を示している。
【００４７】
こうして得られた組込優先度に、前記バッチ処理順序決定部４４は、ステップＳ６において、以下のようにして、前述のバッチ処理の処理順を組合わせる。その組合わせは、前記の各注文の組込みと、それらの注文の間の段取り（昇温処理、降温処理）の組込みとの２段階から成る。先ず図５（ａ）および図５（ｂ）の処理順に対して、それぞれ優先度順に、注文だけを組込んだ例を、図６（ａ）および図６（ｂ）ならびに図６（ｃ）および図６（ｄ）で示す。詳しくは、図５（ａ）のバッチ処理順序については、表１に記載の温度が等しい注文を高優先度のものから組込むと、最初のバッチは４００℃で１０単位となっており、表１を参照すると、４００℃の注文は、注文Ａの１０単位と、注文Ｉの１０単位で、かつ注文Ａの方が注文Ｉに比べて優先度が高いので、図６（ａ）および図６（ｂ）で示すように、最初のバッチには、注文Ａを組込むことになる。以下、このような処理を繰返し、各バッチ処理に注文を組込んでゆく。これらの図６（ａ）と図６（ｂ）とは、上述の式１の下線部分に対応するもので、同じ６００℃の注文で、ＪとＫとが、また８００℃の注文で、ＤとＥとが同じ優先度であり、それらを入替えた関係となっている。
【００４８】
図５（ｂ）の順序で行われるバッチ処理についても、同様に注文を組み込むと、図６（ｃ）や図６（ｄ）等で示すようになる。処理温度が等しい注文で、注文数量が１つのバッチで処理可能な数量より少ない注文が複数あり、かつそれらを組合わせても前記１つのバッチで処理可能な数量以下となる場合には、１つのバッチ処理に複数の注文を組み込むことも可能である。
【００４９】
続いて、前記段取り（昇温処理、降温処理）を組込み、実際の工程を作成する。それには、たとえば図６（ａ）の処理順の場合で、最初の注文Ａから次の注文Ｉについては、処理温度が４００℃と等しいので、これらの間に段取りは必要ないが、その注文Ｉからさらに次の注文Ｂにおいては、処理温度を４００℃から６００℃へと変化させる必要があるので、段取りが発生する。具体的には、表２によれば、温度を１℃上げるのに１分間の段取り時間が必要になるので、２００℃上げるためには、２００分の段取り時間が必要となる。この段取り時間を注文Ｉと注文Ｂの間に挿入する。このような処理を繰返して組立てた、第１工程の実際のスケジュールを図７（ａ）に示す。図６（ｃ）についても同様の処理を行うと、図７（ｂ）となる。
【００５０】
こうして図５（ａ）および図５（ｂ）それぞれのバッチ処理順序全てに対して、注文および段取りを組込んだ後、前記バッチ処理順序決定部４４は、その組込み後の図７（ａ）および図７（ｂ）のスケジュールを、前記式１で示す注文の優先度の並びに対照し、それらの差分が最も小さいものを、第１工程のスケジュールとして選択する。具体的には、図７（ａ）では、（Ａ）→（Ｉ）→（Ｂ）→（Ｊ）→（Ｋ）→（Ｃ）→（Ｈ）→（Ｌ）→（Ｄ）→（Ｅ）→（Ｇ）→（Ｆ）であり、図７（ｂ）では、（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）→（Ｆ）→（Ｄ）→（Ｅ）→（Ｇ）→（Ｈ）→（Ｌ）→（Ｊ）→（Ｋ）→（Ｉ）である。したがって、前記式１に近いのは、図７（ｂ）、すなわち山なりの温度パターンであり、優先順との差異も、注文Ｃと注文Ｆが入替わっているのみである。一方、図７（ａ）、すなわち単調増加の温度パターンでは、降温処理の時間が短い分、段取り時間が短い。
【００５１】
次に、ステップＳ７において、前記第２工程スケジュール作成装置５の第２工程処理順序決定部５１は、前述のように各種マスタ２から与えられている評価指標である該第２工程のスケジュール立案時の優先度（生産性最大化や、納期が早い注文優先）に従い、該第２工程における注文の処理順序を決定する。図８は、その決定した処理順序の一例を示すものであり、前述のように、第１工程と第２工程とは連続設備であるので、第２工程のスケジュールは第１工程のスケジュールに依存し、さらに１つのバッチ処理に１つの注文しか割当てられていないので、この図８では、第１工程のスケジュールをそのまま流用している。また、本実施の形態では、前述のように、第２工程において、どのような注文の組合わせにおいても段取りは発生しないとしているので、図８（ａ）および図８（ｂ）のスケジュールは、図７（ａ）および図７（ｂ）のスケジュールにそれぞれ対応し、段取りの時間を削除しただけである。
【００５２】
これに対して、前述のように第１工程の処理終了後、スラブをストックしておき、後に処理することが可能になるような独立した設備の生産ラインでは、第２工程のスケジュールは第１工程のスケジュールと独立して立案可能であり、第１工程のスケジュール作成と第２工程のスケジュール作成とを並列に行ってもよい。その場合、第２工程のスケジュール立案問題は、一般的なスケジューリング問題と同様に記述できるので、公知の組合せ最適化手法等を利用し、スケジュールを立案してもよい。
【００５３】
また、もし１バッチに複数個の注文が割当てられている場合には、前記第２工程処理順序決定部５１は、第２工程のスケジュール立案優先度に従い、処理順序を決定する。たとえば、１つのバッチ処理に、納期が２日目の注文Ａ’が５単位、納期が３日目の注文Ａ’’が５単位割当てられている場合、第２工程のスケジュールとして、Ａ’→Ａ''ｏｒＡ''→Ａ’の２種類を考えることができる。その内、スケジュール立案の指標が納期優先の場合、前者が採用される。このようにして、第２工程での処理順序が決定される。
【００５４】
続いて、前記第２工程処理時間帯決定部５２は、ステップＳ８において、前記各種マスタ２から与えられている段取り条件に従い、段取りを挿入し、第２工程の処理時間帯を決定し、第２工程のスケジュールを作成する。図９（ｂ）は、前述の図７（ｂ）で示す山なりの温度パターンでの第１工程のスケジュールと、それを受けて作成された第２工程のスケジュールとを示すものである。また、図９（ａ）には、前述の図７（ａ）で示す単調増加の温度パターンでの第１工程のスケジュールと、それを受けて作成された第２工程のスケジュールとを示す。
【００５５】
その後、前記全体スケジュール作成装置６が、ステップＳ９において、前記ステップＳ１〜Ｓ６で得られた第１工程のスケジュールと、前記ステップＳ７，Ｓ８で得られた第２工程のスケジュールとを、統合および調整して、全体スケジュールを作成する。単調増加の温度パターンにおいては、図７（ａ）に示す第１工程のスケジュールと、図８（ａ）に示す第２工程のスケジュールとを統合して前記図９（ａ）で示すとおりとなり、山なりの温度パターンにおいては、図７（ｂ）に示す第１工程のスケジュールと、図８（ｂ）に示す第２工程のスケジュールとを統合して前記図９（ｂ）で示すとおりとなる。こうして作成された全体工程のスケジュールは、暫定スケジュールのデータベースに保存され、前記全体スケジュール作成装置６は、同様に複数の第１工程のスケジュールと第２工程のスケジュールとについて、総ての組合わせについて統合を行ったか否かをステップＳ１０で判断し、組合わせが残っている場合には前記ステップＳ２に戻り、残っていない場合には次のステップＳ１１に移る。
【００５６】
ここで、スケジュールの統合後、調整が必要な理由として、第２工程の処理は、第１工程の処理終了後でなければ行うことができないという工程設計上の制約と、本実施形態における、第２工程の処理は第１工程で均熱処理をした直後に（必要温度を保ったまま）処理しなければいけないという制約のためである。これにより、第１工程および第２工程の両方で待ち時間が発生する。具体的には、図９（ａ）の場合、第１工程にて注文Ｉの均熱処理終了後、第２工程にて注文Ｉの処理を行う際に、第２工程では１単位ずつ処理を行うので、第２工程での処理が１０単位（１バッチ）分完了するまで、第１工程は均熱処理を継続する必要がある。また第２工程では、第１工程の処理が完了するまで、処理を開始することができない。なお、図９（ａ）において、注文Ａに関しては、次の注文Ｉと処理温度が同じであり、注文Ａの最初のスラブを炉から取出して第２工程に受渡した後、その最初のスラブの位置に次の注文Ｉの最初のスラブを搬入することになり、前記均熱処理の時間が生じていない。すなわち、注文Ａ，Ｉのように、処理温度が同じ場合、第１工程の処理は、実際はこの図９（ａ）で示すような矩形にならず、菱形となって、それらの注文Ａ，Ｉがオーバーラップすることになる。
【００５７】
最後に、前記スケジュール評価装置７は、ステップＳ１１において、前記データベースに保存されている総ての暫定スケジュールについて、たとえば以下のようにして評価を行い、処理を終了する。その評価は、ここではコストおよび納期遅れを例として説明する。
【００５８】
図９（ａ）の全体スケジュールについて見れば、表３から、昇温コストは、
（４００℃＋２００℃＋５０℃＋１５０℃＋２００℃）×１０円／℃＝１０，０００円
となり、均熱コストは、
｛（９００分×４００℃）＋（１２００分×６００℃）＋（１２００分×６５０℃）
＋（１２００分×８００℃）＋（３００分×１０００℃）｝×０．０１円／分・℃
＝３１，２００円
となる。
【００５９】
一方、納期遅れは、注文Ａ＝０日、注文Ｂ＝０日、注文Ｃ＝０日、注文Ｄ＝１日、注文Ｅ＝１日、注文Ｆ＝３日、注文Ｇ＝０日、注文Ｈ＝０、注文Ｉ＝０、注文Ｊ＝０、注文Ｋ＝０、注文Ｌ＝０となり、計５日分となる。
【００６０】
これに対して、図９（ｂ）の全体スケジュールについて見れば、昇温コストは、
（４００℃＋２００℃＋５０℃＋３５０℃）×１０円／℃＝１０，０００円
で、前記図９（ａ）と変わらず、均熱コストは、
｛（６００分×４００℃）＋（６００分×６００℃）＋（６００分×６５０℃）
＋（６００分×１０００℃）＋（１２００分×８００℃）＋（９００分×６５０℃）
＋（９００分×６００℃）＋（３００分×４００℃）｝×０．０１円／分・℃
＝３７，９５０円
となり、前記図９（ａ）より若干高くなる。
【００６１】
一方、納期遅れは、注文Ａ＝０日、注文Ｂ＝０日、注文Ｃ＝０日、注文Ｄ＝０日、注文Ｅ＝０日、注文Ｆ＝１日、注文Ｇ＝０日、注文Ｈ＝０、注文Ｉ＝０、注文Ｊ＝０、注文Ｋ＝０、注文Ｌ＝０となり、計１日分に抑えることができる。
【００６２】
したがって、温度パターンを決定した際には、２つの温度パターンにおいて、第１工程のコストは同等であったが、第２工程のスケジュールと統合することによって、第１工程において待ち時間が発生し、２つの温度パターンにて、第１工程のコストが異なる結果となっている。ここで、管理者（計画担当者）は、今回の全体目標が第１工程のコスト優先の場合、単調増加の温度パターンのスケジュール（図９（ａ））を採用することになり、納期優先の場合、山なりの温度パターンのスケジュール（図９（ｂ））を採用することになる。こうして、管理者（計画担当者）が与える定性的な目標に従い、各スケジュールでの処理順序を決定することができる。
【００６３】
以上のように、本実施の形態の生産スケジュール作成装置１における第１工程スケジュール作成装置４では、処理温度が相互に異なる複数（多種類）のスラブを、同じ処理条件のスラブ同士を１つに纏めてバッチ熱処理してゆくための処理順序を立案するにあたって、先ずバッチ処理数決定部４１が、各処理条件で要求されたスラブの注文量と、一度に処理可能なスラブの数量とから、必要なバッチ処理数を決定し、次にその各処理条件でのバッチ処理数を、バッチ処理順序候補作成部４２が、温度パターン決定装置３で作成された制約条件である温度パターン（＝エネルギー＝コスト）に従って処理順序を割振った候補を１または複数通り作成する一方、注文優先度計算部４３が、評価指標である納期に基づき、各注文を各バッチへ組込むにあたって、その優先度をそれぞれ計算し、最終的にバッチ処理順序決定部４４が、前記の優先度に従い、前記の候補にそれぞれ注文を割当てる。
【００６４】
したがって、単に処理条件の制約条件である温度パターンだけでなく、所定の評価指標である納期を優先度に組入れて併せて考慮することで、最適なバッチ処理順序を立案することができる。
【００６５】
また、前記バッチ処理順序決定部４４は、前記注文の割当てを行い、立案した作業スケジュールの内、さらに前記注文優先度計算部４３で決定された優先度順に最も近い処理順序が得られるバッチ処理順序を採用する。
【００６６】
したがって、最適なバッチ処理順序を管理者（計画担当者）に提案することができる。
【００６７】
さらにまた、本発明の生産スケジュール作成装置では、前記のバッチ熱処理を第１工程として、その第１工程での処理後のスラブに、第２工程として、順次個別に圧延または押出しの処理を施してゆくにあたって、第２工程スケジュール作成装置５を設け、その第２工程スケジュール作成装置５における第２工程処理順序決定部５１にて、所定の評価指標である納期に基づいて処理順序を決定し、次に第２工程処理時間帯決定部５２にて所定の段取りを挿入することで実際の処理時間帯を決定して、該第２工程での処理順序を立案し、全体スケジュール作成装置６において第１工程と第２工程とのスケジュールを統合して全体のスケジュールを作成した後、スケジュール評価装置７で全体のスケジュールを評価する。
【００６８】
したがって、複数の工程に亘る作業スケジュールを高速に、かつ工程全体としても目標に追従した高評価な作業スケジュールを立案することが可能となる。すなわち、第１工程のスケジュールと第２工程のスケジュールとでスケジュールの評価方法が異なる場合にも、全体として適正な評価を行い最適なスケジュールを立案することができる。
【００６９】
ここで、生産ラインが複数工程から成り立っており、さらには各工程での評価方法が異なる場合には、それぞれの工程で優れたスケジュールは異なるうえに、各工程で最適なスケジュールを立案しても、それらを統合した場合、全体としては最適なスケジュールにはならない（局所最適≠全体最適）といった問題や、一度に全体スケジュールを立案する場合には、どの工程の評価を優先すれば良いかといった問題が発生する。なお、一般的に各工程のスケジュールにおける評価項目には生産性やコスト、全体スケジュールの評価項目には、一定期間での生産量（工場の生産性）や納期順守率が用いられる。加えて、スケジュール立案問題は、一般的に組合せ最適化問題と呼ばれる問題で表現できるが、問題の規模は、工程、注文、設備の数に対して指数的に増加するので、実際の工場規模におけるスケジュール立案問題を解く（最適なスケジュールを立案する）ことは非常に難しい。
【００７０】
また、前記特許文献１では、生産スケジュールを立案する際に、繰返し処理が存在するので（前記（５）から（２））、高速化に限界がある。つまり、問題の規模や、最初に立案した初期スケジュールによっては、多くの計算時間が必要になり、具体的には、ネックスラブと無駄焼スラブとが非常に多い場合には、最適なスケジュールを立案するのに多くの計算時間が必要になるという問題がある。
【符号の説明】
【００７１】
１    生産スケジュール作成装置
２    各種マスタ
３    温度パターン決定装置
４    第１工程スケジュール作成装置
４１    バッチ処理数決定部
４２    バッチ処理順序候補作成部
４３    注文優先度計算部
４４    バッチ処理順序決定部
５    第２工程スケジュール作成装置
５１    第２工程処理順序決定部
５２    第２工程処理時間帯決定部
６    全体スケジュール作成装置
７    スケジュール評価装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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