(57)【要約】【課題】原料の安定供給及び輸送コストの最小化を両立させた複数の積地から複数の揚地への配船計画を作成すること。【解決手段】配船計画作成装置３が、ある地点から他の地点への移動に航海日数及び荷役時間を考慮する制約、船の積載可能量を考慮する制約、及び各地区の要求予定を満たして船の積載内容及び荷揚内容を決める制約を含めた制約とし、少なくとも滞船料コストを評価関数とし、この制約及び評価関数を数式で表し、評価関数を最小化する最適化モデルを作成し、制約に従って最適化モデルを数理最適化手法により解くことによって配船計画を作成する。【選択図】図１
2018106621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを用いて構築された配船計画作成装置において、コンピュータが、製品の製造に必要な各種原料を複数の積地から複数の揚地へ船で輸送する配船計画を作成する配船計画作成方法であって、
コンピュータが備えるデータ読み込み部が、少なくとも前記船の属性情報及び動静情報、各積地と各揚地との間の航海日数、地区要求予定情報、計画期間の間における各積地での銘柄単位積載予定合計量の情報を読み込むデータ読み込みステップと、
コンピュータが備える最適化モデル作成部が、ある地点から他の地点への移動に航海日数及び荷役時間を考慮する制約、船の積載可能量を考慮する制約、及び各地区の要求予定を満たして船の積載内容及び荷揚内容を決める制約を含めた制約とし、少なくとも滞船料コストを評価関数とし、前記制約と前記評価関数を数式で表し、該評価関数を最小化する最適化モデルを作成する最適化モデル作成ステップと、
コンピュータが備える最適化モデル計算部が、前記制約に従って前記最適化モデルを数理最適化手法により解くことによって配船計画を作成する最適化モデル計算ステップと、
を含むことを特徴とする配船計画作成方法。
【請求項２】
前記最適化モデル計算ステップは、コンピュータが備える最適化モデル計算部が、各地区の要求予定を満たせなかった原料の分量を算出し、算出された分量をペナルティとして前記評価関数に追加するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の配船計画作成方法。
【請求項３】
前記最適化モデル作成ステップは、コンピュータが備える最適化モデル作成部が、離散的な時間毎に生成された各地点に対応するノードと該ノード間を結ぶパスとからなる時空間ネットワークを用いて前記制約及び前記評価関数を数式で表すことを特徴とする請求項１又は２に記載の配船計画作成方法。
【請求項４】
前記データ読み込みステップは、コンピュータが備えるデータ読み込み部が、原料の銘柄のグルーピングを設定した銘柄区分情報を読み込み、銘柄単位積載予定合計量の情報から銘柄区分毎に集約した銘柄区分単位積載予定合計量の情報を作成するステップを含み、
前記最適化モデル作成ステップは、コンピュータが備える最適化モデル作成部が、銘柄区分単位積載予定合計量の情報を用いて銘柄区分単位の最適化モデルを作成するステップと、コンピュータが備える最適化モデル作成部が、銘柄区分単位の最適化モデルを解くことによって得られる銘柄区分単位の荷積み量及び荷揚げ量を用いて銘柄単位での荷積み量及び荷揚げ量を決定する銘柄区分内容決定モデルを作成するステップと、を含み、
前記最適化モデル計算ステップは、コンピュータが備える最適化モデル計算部が、銘柄区分単位の最適化モデルを解いた後に前記銘柄区分内容決定モデルを解くステップを含む
ことを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の配船計画作成方法。
【請求項５】
コンピュータを用いて構築された、製品の製造に必要な各種原料を複数の積地から複数の揚地へ船で輸送する配船計画を作成する配船計画作成装置であって、
少なくとも前記船の属性情報及び動静情報、各積地と各揚地との間の航海日数、地区要求予定情報、計画期間の間における各積地での銘柄単位積載予定合計量の情報を読み込むデータ読み込み部と、
ある地点から他の地点への移動に航海日数及び荷役時間を考慮する制約、船の積載可能量を考慮する制約、及び各地区の要求予定を満たして船の積載内容及び荷揚内容を決める制約を含めた制約とし、少なくとも滞船料コストを評価関数とし、前記制約と前記評価関数を数式で表し、該評価関数を最小化する最適化モデルを作成する最適化モデル作成部と、
前記制約に従って前記最適化モデルを数理最適化手法により解くことによって配船計画を作成する最適化モデル計算部と、
を備えることを特徴とする配船計画作成装置。
【請求項６】
請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の配船計画作成方法によって作成された配船計画に基づいて輸送されてきた原料を用いて鉄鋼製品を生産するステップを含むことを特徴とする製鉄所の運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配船計画作成方法、配船計画作成装置、及び製鉄所の運用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄所では日々、海外から輸送されてきた原料を用いて鉄鋼製品を生産している。製鉄所では複数の原料を配合して鉄鋼製品の成分を調整する必要があり、高品質な鉄鋼製品を安定的に生産するためには、複数種類の原料を製鉄所に安定的に供給することが重要である。また、鉄鋼製品のコストを低減するためには、原料の輸送コストを抑制する必要がある。原料の輸送コストには、船の傭船コストや契約した予定日数より多くの荷役日数を要した場合に船主に支払う滞船料等がある。
【０００３】
海外の積地は複数あり、各積地で船に荷積みできる成分の異なる原料の銘柄は複数ある。また、原料を荷揚げする揚地も複数存在する。このため、寄港する積地、荷積みする銘柄、荷積み量、揚地、荷揚げする銘柄、及び荷揚げ量を各航海について定めた配船計画には多数の取り得る組合せが考えられる。こうした多数の組合せの中から原料の安定供給及び輸送コスト削減の観点で最適解を得るために、数理計画法やメタヒューリスティクス等の最適化技術を用いた各種の配船計画作成方法が提案されている。
【０００４】
例えば特許文献１には、各輸送手段の運行順序及び輸送物品の品種の設定と当該設定を元に各輸送物品の品種毎の到着日及び到着量を算出するシミュレーションとを繰り返し実行し、メタヒューリスティクスを用いて最適な物流計画を作成する発明が記載されている。また、特許文献２には、船舶毎に運航可能な積地及び揚地の組み合せパターンと揚地での需給バランス制約を表す数式モデルとを作成し、数理計画法を用いて最適化計算を実行後、シミュレーションにより詳細な配船計画を立案する発明が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３１０３１３号公報
【特許文献２】特許第４６６９５８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の発明では、１回の運行で対象としている揚地は１か所であり、複数の揚地を取り得る場合は考慮されていない。また、特許文献２記載の発明では、１回の航海で寄港する積地は１か所となっており、今回の１回の航海で複数の積地に寄港する多港積みは考慮されていない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、原料の安定供給及び輸送コストの最小化を両立させた複数の積地から複数の揚地への配船計画を作成可能な配船計画作成方法及び配船計画作成装置を提供することである。また、本発明の他の目的は、高品質な鉄鋼製品を安定的に、且つ、低コストで生産可能な製鉄所の運用方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る配船計画作成方法は、コンピュータを用いて構築された配船計画作成装置において、コンピュータが、製品の製造に必要な各種原料を複数の積地から複数の揚地へ船で輸送する配船計画を作成する配船計画作成方法であって、コンピュータが備えるデータ読み込み部が、少なくとも前記船の属性情報及び動静情報、各積地と各揚地との間の航海日数、地区要求予定情報、計画期間の間における各積地での銘柄単位積載予定合計量の情報を読み込むデータ読み込みステップと、コンピュータが備える最適化モデル作成部が、ある地点から他の地点への移動に航海日数及び荷役時間を考慮する制約、船の積載可能量を考慮する制約、及び各地区の要求予定を満たして船の積載内容及び荷揚内容を決める制約を含めた制約とし、少なくとも滞船料コストを評価関数とし、前記制約と前記評価関数を数式で表し、該評価関数を最小化する最適化モデルを作成する最適化モデル作成ステップと、コンピュータが備える最適化モデル計算部が、前記制約に従って前記最適化モデルを数理最適化手法により解くことによって配船計画を作成する最適化モデル計算ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る配船計画作成方法は、上記発明において、前記最適化モデル計算ステップは、コンピュータが備える最適化モデル計算部が、各地区の要求予定を満たせなかった原料の分量を算出し、算出された分量をペナルティとして前記評価関数に追加するステップを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る配船計画作成方法は、上記発明において、前記最適化モデル作成ステップは、コンピュータが備える最適化モデル作成部が、離散的な時間毎に生成された各地点に対応するノードと該ノード間を結ぶパスとからなる時空間ネットワークを用いて前記制約及び前記評価関数を数式で表すことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る配船計画作成方法は、上記発明において、前記データ読み込みステップは、コンピュータが備えるデータ読み込み部が、原料の銘柄のグルーピングを設定した銘柄区分情報を読み込み、銘柄単位積載予定合計量の情報から銘柄区分毎に集約した銘柄区分単位積載予定合計量の情報を作成するステップを含み、前記最適化モデル作成ステップは、コンピュータが備える最適化モデル作成部が、銘柄区分単位積載予定合計量の情報を用いて銘柄区分単位の最適化モデルを作成するステップと、コンピュータが備える最適化モデル作成部が、銘柄区分単位の最適化モデルを解くことによって得られる銘柄区分単位の荷積み量及び荷揚げ量を用いて銘柄単位での荷積み量及び荷揚げ量を決定する銘柄区分内容決定モデルを作成するステップと、を含み、前記最適化モデル計算ステップは、コンピュータが備える最適化モデル計算部が、銘柄区分単位の最適化モデルを解いた後に前記銘柄区分内容決定モデルを解くステップを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る配船計画作成装置は、コンピュータを用いて構築された、製品の製造に必要な各種原料を複数の積地から複数の揚地へ船で輸送する配船計画を作成する配船計画作成装置であって、少なくとも前記船の属性情報及び動静情報、各積地と各揚地との間の航海日数、地区要求予定情報、計画期間の間における各積地での銘柄単位積載予定合計量の情報を読み込むデータ読み込み部と、ある地点から他の地点への移動に航海日数及び荷役時間を考慮する制約、船の積載可能量を考慮する制約、及び各地区の要求予定を満たして船の積載内容及び荷揚内容を決める制約を含めた制約とし、少なくとも滞船料コストを評価関数とし、前記制約と前記評価関数を数式で表し、該評価関数を最小化する最適化モデルを作成する最適化モデル作成部と、前記制約に従って前記最適化モデルを数理最適化手法により解くことによって配船計画を作成する最適化モデル計算部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る製鉄所の運用方法は、本発明に係る配船計画作成方法によって作成された配船計画に基づいて輸送されてきた原料を用いて鉄鋼製品を生産するステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る配船計画作成方法及び配船計画作成装置によれば、原料の安定供給及び輸送コストの最小化を両立させた複数の積地から複数の揚地への配船計画を作成することができる。また、本発明に係る製鉄所の運用方法によれば、高品質な鉄鋼製品を安定的に、且つ、低コストで生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である配船計画作成システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態である配船計画作成処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、時空間ネットワークの一例を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明により作成された配船計画の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である配船計画作成システムの構成及びその動作について説明する。
【００１７】
〔構成〕
まず、図１を参照して、本発明の一実施形態である配船計画作成システムの構成について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態である配船計画作成システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である配船計画作成システム１は、属性情報・動静情報データベース（ＤＢ）２ａ、入港制約情報ＤＢ２ｂ、バース情報ＤＢ２ｃ、航海日数情報ＤＢ２ｄ、各地区要求予定情報ＤＢ２ｅ、銘柄単位積載予定合計量情報ＤＢ２ｆ、配船計画作成装置３、及び配船計画ＤＢ４を主な構成要素として備えている。
【００１９】
属性情報・動静情報ＤＢ２ａは、以下の表１に示すような、原料の輸送に使用する船の属性情報及び船が配船計画作成時に従事している航海を終え、次航海へ出航できる予定日（次航海可能日）を示す動静情報を格納している。ここで、船の属性情報には、船ＩＤ、バースへの入港可否を考慮する上で必要となるサイズ、船主との契約内容、揚げラン（１日に荷揚げ可能な原料の重量）、デスレート（予定滞船日数より実際の滞船日数が短かった場合に船主から契約者に支払うレート）、デマレート（予定滞船日数より実際の滞船日数が長かった場合に契約者から船主に支払うレート）、ハッチ数、ハッチサイズ、及び積載可能量に関する情報が含まれている。また、船のサイズは、積載可能量によって異なり、小型（３万トン積載可能）、パナマクス（７〜９万トン積載可能）、ケープ（１５〜１７万トン積載可能）、及び大型（２３〜３０万トン積載可能）がある。また、船主との契約内容には、長期使用を前提とした専用船、都度契約し１回の航海で契約が終了するスポット船がある。また、揚げラン、デスレート、及びデマレートは、滞船料の計算時に必要となり、船毎に契約によって決められている。
【００２０】
【表１】
2018106621.tif 000003
【００２１】
入港制約情報ＤＢ２ｂは、以下の表２に示すような、原料の積地及び揚地での船のバースへの入港可否制約に関する船の入港制約情報（入港不可船サイズ）及び積地での荷役日数（実績値の平均値）に関する情報を格納している。なお、揚地のデータには荷役日数は入らない。
【００２２】
【表２】
2018106621.tif 000004
【００２３】
バース情報ＤＢ２ｃは、以下の表３に示すような、各揚地のバース情報（所属している地区名）及びバース毎の荷役能率に関する情報を格納している。
【００２４】
【表３】
2018106621.tif 000005
【００２５】
航海日数情報ＤＢ２ｄは、以下の表４に示すような、各積地と各揚地との間の航海日数に関する情報を格納している。
【００２６】
【表４】
2018106621.tif 000006
【００２７】
各地区要求予定情報ＤＢ２ｅは、以下の表５に示すような、各地区で必要な原料の銘柄（銘柄名、銘柄区分名）とその量及び荷揚げ希望期間（荷揚げ開始日時、荷揚げ終了日時）を示した各地区要求予定情報を格納している。ここで、銘柄とは、成分、粘度、粒度等が異なる原料の名称を意味し、銘柄区分とは、石炭やコークス等の各原料の銘柄の総称を意味する。
【００２８】
【表５】
2018106621.tif 000007
【００２９】
銘柄単位積載予定合計量情報ＤＢ２ｆは、以下の表６に示すような、計画期間の間に各積地で荷積みする原料の銘柄単位の予定数量を示した銘柄単位積載予定合計量に関する情報を格納している。
【００３０】
【表６】
2018106621.tif 000008
【００３１】
配船計画作成装置３は、パーソナルコンピュータやワークステーション等の情報処理装置によって構成され、属性情報・動静情報ＤＢ２ａ、入港制約情報ＤＢ２ｂ、バース情報ＤＢ２ｃ、航海日数情報ＤＢ２ｄ、各地区要求予定情報ＤＢ２ｅ、銘柄単位積載予定合計量情報ＤＢ２ｆ、及び配船計画ＤＢ４と電気的に接続されている。配船計画作成装置３は、情報処理装置内部の演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することによって、配船計画最適化モデル作成部３ａ、最適化計算部３ｂ、銘柄区分内容決定モデル作成部３ｃ、及び銘柄区分内容決定計算部３ｄとして機能する。これら各部の機能については後述する。
【００３２】
配船計画ＤＢ４は、配線計画作成装置３によって作成された配船計画に関する情報を外部から閲覧可能な状態で格納している。
【００３３】
このような構成を有する配船計画作成システム１では、配船計画作成装置３が、以下に示す配船計画作成処理を実行することによって、原料の安定供給及び輸送コストの最小化を両立させた複数の積地から複数の揚地への配船計画を作成する。以下、図２に示すフローチャートを参照して、配船計画作成処理を実行する際の配船計画作成装置３の動作について説明する。
【００３４】
〔配船計画作成処理〕
図２は、本発明の一実施形態である配船計画作成処理の流れを示すフローチャートである。図３は、時空間ネットワークの一例を示す模式図である。図２に示すフローチャートは、配船計画作成装置３に対して配船計画作成処理の実行が指示されたタイミングで開始となり、配船計画作成処理はステップＳ１の処理に進む。
【００３５】
ステップＳ１の処理では、配船計画最適化モデル作成部３ａが、属性情報・動静情報ＤＢ２ａ、入港制約情報ＤＢ２ｂ、バース情報ＤＢ２ｃ、航海日数情報ＤＢ２ｄ、各地区要求予定情報ＤＢ２ｅ、及び銘柄単位積載予定合計量情報ＤＢ２ｆに格納されている情報を読み込む。また、配船計画最適化モデル作成部３ａは、銘柄単位積載予定合計量情報ＤＢ２ｆから読み込んだ銘柄単位積載予定合計量から銘柄区分単位の積載予定合計量を算出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、配船計画作成処理はステップＳ２の処理に進む。
【００３６】
ステップＳ２の処理では、配船計画最適化モデル作成部３ａが、銘柄区分単位の配船計画の最適化モデルを作成する。具体的には、配船計画最適化モデル作成部３ａは、以下の表７に示す離散的な時間（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、…）毎に各地点（積地及び揚地）に対応するノードｎを生成し、図３に示すようにノードｎ間の接続関係を表すパスｐを張った時空間ネットワークを船の数だけ作成する。多港積み及び多港揚を時空間ネットワークで表現することにより、多港積み及び多港揚げを数式で表現することができる。
【００３７】
【表７】
2018106621.tif 000009
【００３８】
具体的には、ノードｎ間にパスｐを張る条件として、ノードｎが表す地点の属性が以下の表８に示す関係にあることに加え、ノードｎが表す地点間が表４に示した航海日数で移動可能な地点間である必要がある。なお、表８に示す"日本出発"や"航海終了"の各地点はネットワークを考慮するために便宜的に設けられたものであり、"日本出発"（揚地）から各積地への航海日数は表４に示した各地区から積地への航海日数の平均値とする。また、各地点から"航海終了"までの航海日数はゼロとする。さらに、ノードｎ間にパスｐを張る条件として、入港不可能な積地や揚地バースの地点を表すノードｎへはパスｐを張らないこととする。
【００３９】
【表８】
2018106621.tif 000010
【００４０】
また、船ｓの集合をＳ、航海ｖの集合をＶ、ノードｎの集合をＮ、パスｐの集合をＰ、船ｓが航海ｖにおいてパスｐを通過する場合は１、パスｐを通過しない場合は０となる変数をｘｓｖｐ、ノードｎに入るパスｐの集合をＰｉｎ（ｎ）、ノードｎから出ていくパスｐの集合をＰｏｕｔ（ｎ）とすると、船の移動は以下に示す数式（１）のように表現することができる。
【００４１】
【数１】
2018106621.tif 000011
【００４２】
また、前航海から次航海へ向かう数式表現は、航海終了を表す地点のノードｎの集合をＮｖｅ、日本出発を表す地点のノード集合をＮｊｓとして、以下に示す数式（２）のように表現することができる。
【００４３】
【数２】
2018106621.tif 000012
【００４４】
また、銘柄区分ｇの集合をＧ、船ｓが航海ｖにおいて銘柄区分ｇの原料をノードｎで荷揚げする量を決める変数をｗｓｖｎｇとすると、船の上限積載量ＳＣｓは以下に示す数式（３）のように表現することができる。ここで、数式（３）中、Ｎａは全揚地バースの地点を表すノード集合を示す。
【００４５】
【数３】
2018106621.tif 000013
【００４６】
また、当然、積地に立ち寄らなければ荷揚げする原料は積載できないので、積地ｋの集合をＫ、積地ｋを表すノード集合をＮｋ、積地ｋで荷積みできる銘柄区分集合をＧｋとして、制約式は以下に示す数式（４）のように表現することができる。
【００４７】
【数４】
2018106621.tif 000014
【００４８】
また、銘柄区分別の積載予定合計量以上の量は船に積載できないため、銘柄区分ｇ毎に決めた積地別積載予定合計量をＣＱｇとすると、制約式は以下に示す数式（５）のように表現することができる。
【００４９】
【数５】
2018106621.tif 000015
【００５０】
また、原料を格納する船のハッチの数及びそのサイズは決まっており、同ハッチへは異なる銘柄の原料を入れることはできない（但し、ハッチ毎にサイズは同一であるとし、バッチの数とサイズとを掛け合わせた値はその船の積載可能量と等しいこととする）。このため、ハッチを考慮するため以下の数式（６）に示す制約式を設ける。ここで、数式（６）中、ｈａｔｃｈＵｓｅＧｓｖｇは船ｓが航海ｖで銘柄区分ｇの原料を入れるハッチ数を表す整数変数を示し、ＨａｔｃｈＳｉｚｅｓは１つのハッチのサイズを示す。
【００５１】
【数６】
2018106621.tif 000016
【００５２】
また、船ｓのハッチの数をＨａｔｃｈＮｕｍｂｅｒｓとすると、ハッチ数に関する制約式は以下に示す数式（７）のように表現することができる。
【００５３】
【数７】
2018106621.tif 000017
【００５４】
また、荷揚げ量と荷揚げ能率を考慮した荷役作業時間分だけ、船が荷揚げバースに留まる必要があることの数式表現は、ノードｎに対応する単位時間当たりの荷揚能率をＵＣｎとして、以下に示す数式（８）のように表現することができる。但し、荷揚げバースと対応するノード集合Ｎａにのみ設けている。このように表現することにより、各ノードに荷役能率を設定することができるため、バースの荷揚げ設備の修理に伴う荷役能率の低下等を詳細に考慮することができる。
【００５５】
【数８】
2018106621.tif 000018
【００５６】
また、荷揚げバースには同時に１隻しか入れないことの数式表現は、ある荷揚げバースｂｅｒｔｈの集合をＢｅｒｔｈｓ、荷揚げバースｂｅｒｔｈのノード集合をＮｂｅｒｔｈとして、以下に示す数式（９）のように表現することができる。
【００５７】
【数９】
2018106621.tif 000019
【００５８】
また、荷揚げ量ｗｓｖｎｇは各地区で決められた要求予定を満たす必要があることの数式表現は、要求予定情報ｄの集合をＤ、要求している揚地の地区を含むノード集合をＮｄ、開始日をＳｔａｒｔＴｄ、終了日をＥｎｄＴｄ、要求予定情報ｄにおいて要求されている銘柄区分をｇｄ、量をＡｍｏｕｎｔｄ、ノードｎの時間をＴｎとして、以下に示す数式（１０）のように表現することができる。
【００５９】
【数１０】
2018106621.tif 000020
【００６０】
以上の式により、ある地点から他の地点への移動に航海日数及び荷役時間を考慮する制約、船の積載可能量以上の積荷は積めないことを考慮する制約、及び各地区の要求予定を満たして船の積載内容を決める制約を考慮した、原料の安定供給のための船の運航ルート及び荷積みと荷揚げ内容を決めることができる。
【００６１】
また、上記制約を満たす計画の中から輸送コストの少ない計画を作成するために、評価基準として、スポット傭船費用最小化、滞船料最小化、及び多港揚げ/多港積み回数最小化を設ける。それぞれの定式化は下記のようになる。
【００６２】
スポット傭船費用の計算の際は、スポット船の集合をＳｓｐｏｔとし、実際に使役した航海回数を計算するため、１港目寄港の全積地ノード集合ＮＯ１のうちのいずれかのノードを通過した回数をカウントする。これにより、１回航海当たりの傭船費Ｃｏｓｔｓｐｏｔとして、スポット傭船費用ＳｐｏｔＣｏｓｔは以下に示す数式（１１）のように表現することができる。
【００６３】
【数１１】
2018106621.tif 000021
【００６４】
また、船ｓの航海ｖの滞船料ＤｅｓＤｅｍｓｖは、船ｓのデスレートをＤｅｓｓ、デマレートをＤｅｍｓ、揚げランをＲｕｎｓ、各揚地の沖待ち地点及びバース地点の集合をＮｏｋｉ＆ｂｅｒｔｈとして、以下の数式（１２）に示す条件が成立する場合、以下に示す数式（１３）のように表現することができる。
【００６５】
【数１２】
2018106621.tif 000022
【数１３】
2018106621.tif 000023
【００６６】
一方、以下の数式（１４）に示す条件が成立する場合には、船ｓの航海ｖの滞船料ＤｅｓＤｅｍｓｖは、以下に示す数式（１５）のように表現することができる。
【００６７】
【数１４】
2018106621.tif 000024
【数１５】
2018106621.tif 000025
【００６８】
多港揚げ／多港積み回数の最小化は、２港目寄港の全積地ノード集合をＮｏ２、２港目寄港の全揚地ノード集合をＮａ２とすると、寄港回数が１回増える毎にかかるコストＣｏｓｔｍｕｌｔｉＬｏａｄとして、以下に示す数式（１６）のように表現することができる。
【００６９】
【数１６】
2018106621.tif 000026
【００７０】
従って、以下の数式（１７）に示す評価関数を最小化することにより、輸送コストの少ない計画を作成することができる。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、配船計画作成処理はステップＳ３の処理に進む。
【００７１】
【数１７】
2018106621.tif 000027
【００７２】
ステップＳ３の処理では、最適化計算部３ｂが、ステップＳ２の処理において作成された最適化モデルとステップＳ１の処理において読み込んだデータとを用いて混合整数線形計画法等の数理最適化を実施し、最適化モデルの変数の値を算出する。変数の値は表７中の通過するノード（通過地点とその地点を通過する時間）及び各地区への荷揚げ銘柄区分と荷揚げ量（荷積み量と同じ）を表している。このため、以下の表９に示すような銘柄区分単位（表９に示す例では銘柄区分名Ｇ１，Ｇ３，Ｇ４）の配船計画を作成できたことになる。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、配船計画作成処理はステップＳ４の処理に進む。
【００７３】
【表９】
2018106621.tif 000028
【００７４】
ステップＳ４の処理では、銘柄区分内容決定モデル作成部３ｃが、ステップＳ３の処理において作成された銘柄区分単位の配船計画のデータ（最適化計算結果）を読み込む。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、配船計画作成処理はステップＳ５の処理に進む。
【００７５】
ステップＳ５の処理では、銘柄区分内容決定モデル作成部３ｃが、ステップＳ４の処理において読み込まれたデータを用いて実操業に必要な銘柄単位での船への荷積み量及び荷揚げ量（銘柄区分内容）を決定するモデルを作成する。具体的には、銘柄ｍの集合をＭ、銘柄単位の船ｓの航海ｖにおけるノードｎでの銘柄ｍの荷揚げ量を表す変数をｗＤｓｖｎｍとすると、銘柄単位で積地別積載予定合計量を考慮した銘柄単位での荷揚げ量は、銘柄ｍの積載予定量合計をＣＱＤｍとして、以下に示す数式（１８）のように表現することができる。
【００７６】
【数１８】
2018106621.tif 000029
【００７７】
また、ステップＳ３の処理で求めた銘柄区分単位での船ｓの航海ｖにおけるノードｎでの銘柄区分ｇの荷揚げ量をＷｓｖｎｇ、地区ｃが保有するバースを示す地点のノード集合をＮｃ、銘柄区分ｇに属する銘柄ｍの集合をＭｇとすると、ステップＳ３の処理において決めた配船計画に則り、銘柄単位での荷揚げする地区での荷揚げ量を決定する数式は、以下に示す数式（１９）のように表現することができる。
【００７８】
【数１９】
2018106621.tif 000030
【００７９】
また、ステップＳ２の処理と同様、ハッチのサイズ及びハッチ数を考慮する必要があるため、船ｓの航海ｖで銘柄ｍを入れるハッチ数を表す整数変数をｈａｔｃｈＵｓｅｓｖｍ、１つのハッチのサイズをＨａｔｃｈＳｉｚｅｓとして、ハッチサイズの制約式は以下に示す数式（２０）のように表現することができる。
【００８０】
【数２０】
2018106621.tif 000031
【００８１】
また、船ｓのハッチの数をＨａｔｃｈＮｕｍｂｅｒｓとすると、ハッチ数の制約式は以下に示す数式（２１）のように表現することができる。
【００８２】
【数２１】
2018106621.tif 000032
【００８３】
以上の制約式を制約とし、これら条件を満たす変数ｗＤｓｖｎｍの組合せの中から最適なものを決定する評価基準として、１回の航海では可能な限り複数の銘柄を運ぶことを考える。この評価基準は、ハッチの使用数ｈａｔｃｈＵｓｅｓｖｍの最大値を評価関数とし、その評価関数を最小化することになるため、以下に示す数式（２２）のように表現することができる。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、配船計画作成処理はステップＳ６の処理に進む。
【００８４】
【数２２】
2018106621.tif 000033
【００８５】
ステップＳ６の処理では、銘柄区分内容決定計算部３ｄが、ステップＳ５の処理において作成された最適化モデルとステップＳ１及びステップＳ４の処理において読み込まれたデータとを用いて混合整数線形計画法等の数理最適化を実施し、最適化モデルの変数の値を算出する。これにより、銘柄区分単位であった荷積み／荷揚げ内容が銘柄単位で決定され、以下の表１０に示す銘柄単位（表１０に示す例では銘柄名Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４）での配船計画が作成される。ここで、原料の各銘柄と荷積みできる積地は１対１対応しているため、荷揚げ内容が決まれば、荷積み内容も一意に決まる。そして、配船計画作成装置３は、作成された配船計画のデータを配船計画ＤＢ４内に格納する。以後、製鉄所では、作成された配船計画に基づいて輸送されてきた原料を用いて鉄鋼製品を生産する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、一連の配船計画作成処理は終了する。
【００８６】
【表１０】
2018106621.tif 000034
【００８７】
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態である配船計画作成処理によれば、配船計画作成装置３が、少なくとも船の属性情報及び動静情報、各積地と各揚地との間の航海日数、地区要求予定情報、計画期間の間における各積地での銘柄単位積載予定合計量の情報を読み込み、ある地点から他の地点への移動に航海日数及び荷役時間を考慮する制約、船の積載可能量を考慮する制約、及び各地区の要求予定を満たして船の積載内容及び荷揚内容を決める制約を含めた制約とし、少なくとも滞船料コストを評価関数とし、この制約及び評価関数を数式で表し、評価関数を最小化する最適化モデルを作成し、制約に従って最適化モデルを数理最適化手法により解くことによって配船計画を作成する。これにより、原料の安定供給及び輸送コストの最小化を両立させた複数の積地から複数の揚地への配船計画を作成することができる。また、作成された配船計画に基づいて輸送されてきた原料を用いて鉄鋼製品を生産することにより、高品質な鉄鋼製品を安定的に、且つ、低コストで生産することができる。
【００８８】
また、本発明の一実施形態である配船計画作成処理によれば、データ読み込みステップは、原料の銘柄のグルーピングを設定した銘柄区分情報を読み込み、銘柄単位積載予定合計量の情報から銘柄区分毎に集約した銘柄区分単位積載予定合計量の情報を作成するステップを含み、最適化モデル作成ステップは、銘柄区分単位積載予定合計量の情報を用いて銘柄区分単位の最適化モデルを作成するステップと、銘柄区分単位の最適化モデルを解くことによって得られる銘柄区分単位の荷積み量及び荷揚げ量を用いて銘柄単位での荷積み量及び荷揚げ量を決定する銘柄区分内容決定モデルを作成するステップと、を含み、最適化モデル計算ステップは、銘柄区分単位の最適化モデルを解いた後に銘柄区分内容決定モデルを解くステップを含む。すなわち、本発明の一実施形態である配船計画作成処理では、銘柄区分単位で配船計画を決定した後に銘柄区分の内容を（銘柄単位での荷積み量及び荷揚げ量）を決定している。これにより、最適化問題を分割して解くことができるので、計算時間を短縮することができる。
【００８９】
なお、各地区の要求予定を満たす制約について、以下に示すように制約と評価関数を変更し、要求の重要度に合わせて輸送コストとのバランスを考慮させてもよい。具体的には、この場合、要求予定情報ｄの要求量Ａｍｏｕｎｔｄを満たせなかった分量をＳｈｏｒｔａｇｅＡｍｏｕｎｔｄとして、以下に示す数式（２３）に変更し、要求予定情報ｄ毎の重要度を表す情報を追加で読み込み、以下の数式（２４）に示すように満たせなかった分量に重みＳｈｏｒｔａｇｅＷｄ（値は重要度）を掛けた合計を評価関数に足し合わせてもよい。
【００９０】
【数２３】
2018106621.tif 000035
【数２４】
2018106621.tif 000036
【実施例】
【００９１】
時間単位６０分で本発明により配船計画を作成した例を図４に示す。図４は、本発明により作成された配船計画の一例を示す図である。図４に示すように、多港積み及び多港揚げを考慮した配船計画が作成できていることがわかる。具体的には、船Ａについては、日本を出発した後、積地２において原料を積載し、２時間沖待ちし、揚地１のバース１で荷揚げし、１時間沖待ちし、揚地２のバース４で荷揚げする多港揚げの配船計画が作成されている。これにより、本発明によれば、原料の安定供給及び輸送コストの最小化を両立させた複数の積地から複数の揚地への配船計画を作成できることが確認された。
【００９２】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。例えば、このように、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００９３】
１  配船計画作成システム
２ａ  属性情報・動静情報ＤＢ
２ｂ  入港制約情報ＤＢ
２ｃ  バース情報ＤＢ
２ｄ  航海日数情報ＤＢ
２ｅ  各地区要求予定情報ＤＢ
２ｆ  銘柄単位積載予定合計量情報ＤＢ
３  配船計画作成装置
３ａ  配船計画最適化モデル作成部
３ｂ  最適化計算部
３ｃ  銘柄区分内容決定モデル作成部
３ｄ  銘柄区分内容決定計算部
４  配船計画ＤＢ
【図１】
2018106621.tif 000037
【図２】
2018106621.tif 000038
【図３】
2018106621.tif 000039
【図４】
2018106621.tif 000040
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月3日(2017.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
【数４】
2018106621.tif 000041
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
以上の制約式を制約とし、これら条件を満たす変数ｗＤｓｖｎｍの組合せの中から最適なものを決定する評価基準として、１回の航海では可能な限り複数の銘柄を運ぶことを考える。この評価基準は、ハッチの使用数ｈａｔｃｈＵｓｅｓｖｍの最小値を評価関数とし、その評価関数を最大化することになるため、以下に示す数式（２２）のように表現することができる。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、配船計画作成処理はステップＳ６の処理に進む。