(57)【要約】【課題】複数種類の原料を配合する原料配合プロセスにおいて、容器や袋等に梱包された質量に対応する離散的な数値と、この離散的な数値に満たない端数とによって配合すべき原料の質量を扱うことができる原料配合方法を提供する。【解決手段】原料配合方法は、配合後の原料に要求される要求質量及び成分比の要求範囲と、複数種類の原料の在庫質量及び成分比とに基づいてパラメータを設定するパラメータ設定ステップＳ２及びＳ３と、設定されたパラメータを用いて、一次式で表された複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求める演算ステップＳ４とを含み、上記複数の制約式は、要求質量を満足する複数種類の原料の質量を、原料が梱包された単位質量と該単位質量に満たない端数質量との内の少なくとも一方を用いて直接又は間接的に表す制約式と、成分比の要求範囲を満足する複数種類の原料の質量を、上記単位質量と端数質量との内の少なくとも一方を用いて表す制約式とを含む。【選択図】図３
2011197966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の成分を互いに異なる比率で含有する複数種類の原料であって、所定の単位質量で梱包されている分と、該単位質量に満たない端数質量で梱包されている分とが在庫として保管されている前記複数種類の原料の内から複数種類の原料を選択することにより、配合後の原料において所望の質量及び所望の範囲の成分比となるように原料を配合する方法において、
配合後の原料において要求される要求質量及び成分比の要求範囲と、前記複数種類の原料の在庫質量及び成分比とに基づいて、パラメータを設定するパラメータ設定ステップと、
前記パラメータ設定ステップにおいて設定されたパラメータを用いて、一次式で表された複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求める演算ステップと、
を含み、
前記複数の制約式は、前記要求質量を満足する複数種類の原料の質量を、前記単位質量と前記端数質量との内の少なくとも一方を用いて直接又は間接的に表す第１の制約式と、前記成分比の要求範囲を満足する複数種類の原料の質量を、前記単位質量と前記端数質量との内の少なくとも一方を用いて直接又は間接的に表す第２の制約式とを含む、ことを特徴とする原料配合方法。
【請求項２】
前記演算ステップは、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内で、原料の種類が所定の数以下となる解を評価する演算を行なうことを特徴とする請求項１に記載の原料配合方法。
【請求項３】
前記演算ステップは、線形計画法を用いて前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の原料配合方法。
【請求項４】
前記演算ステップは、メタヒューリスティック手法を用いて前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の原料配合方法。
【請求項５】
前記演算ステップにおける演算結果を画面に表示するための設定を行なう表示設定ステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の原料配合方法。
【請求項６】
前記表示設定ステップは、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内で、原料の種類の数が最も小さい解を抽出することを特徴とする請求項５に記載の原料配合方法。
【請求項７】
前記表示設定ステップは、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内から、少なくとも一部の原料の種類が共通する解の組み合わせを抽出することを特徴とする請求項５に記載の原料配合方法。
【請求項８】
前記表示設定ステップは、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内から、少なくとも１種類の原料の質量が前記端数質量を用いて表された解を抽出することを特徴とする請求項５に記載の原料配合方法。
【請求項９】
前記複数種類の原料は、複数の不純物成分を所定の濃度で含有する複数種類の原料と、前記複数の不純物成分の濃度が略ゼロである原料とを含み、
前記第１の制約式において、前記要求質量を満足する複数種類の原料の質量は、連続的な数値によって表された、前記複数の不純物成分の濃度が略ゼロである原料の質量を併用して表されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の原料配合方法。
【請求項１０】
複数の成分を互いに異なる比率で含有する複数種類の原料であって、所定の単位質量で梱包されている分と、該単位質量に満たない端数質量で梱包されている分とが在庫として保管されている前記複数種類の原料の内から複数種類の原料を選択することにより、配合後の原料において所望の質量及び所望の範囲の成分比となるように原料を配合する装置において、
配合後の原料において要求される要求質量及び成分比の要求範囲と、前記複数種類の原料の在庫質量及び成分比とに基づいて、パラメータを設定するパラメータ設定手段と、
一次式で表された複数の制約式を記憶する記憶手段と、
前記パラメータ設定手段によって設定されたパラメータを用いて、前記記憶手段に記憶されている複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求める演算手段と、
を備え、
前記複数の制約式は、前記要求質量を満足する複数種類の原料の質量を、前記単位質量と前記端数質量との内の少なくとも一方を用いて直接又は間接的に表す第１の制約式と、前記成分比の要求範囲を満足する複数種類の原料の質量を、前記単位質量と前記端数質量との内の少なくとも一方を用いて直接又は間接的に表す第２の制約式とを含む、ことを特徴とする原料配合装置。
【請求項１１】
前記演算手段は、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内で、原料の種類が所定の数以下となる解を評価する演算を行なうことを特徴とする請求項１０に記載の原料配合装置。
【請求項１２】
前記演算手段は、線形計画法を用いて前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求めることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の原料配合装置。
【請求項１３】
前記演算手段は、メタヒューリスティック手法を用いて前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求めることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の原料配合装置。
【請求項１４】
前記演算手段における演算結果を画面に表示するための設定を行なう表示設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の原料配合装置。
【請求項１５】
前記表示設定手段は、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内で、原料の種類の数が最も小さい解を抽出することを特徴とする請求項１４に記載の原料配合装置。
【請求項１６】
前記表示設定手段は、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内から、少なくとも一部の原料の種類が共通する解の組み合わせを抽出することを特徴とする請求項１４に記載の原料配合装置。
【請求項１７】
前記表示設定手段は、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内から、少なくとも１種類の原料の質量が前記端数質量を用いて表されている解を抽出することを特徴とする請求項１４に記載の原料配合装置。
【請求項１８】
前記複数種類の原料は、複数の不純物成分を所定の濃度で含有する複数種類の原料と、前記複数の不純物成分の濃度が略ゼロである原料とを含み、
前記第１の制約式において、前記要求質量を満足する複数種類の原料の質量は、連続的な数値によって表された、前記複数の不純物成分の濃度が略ゼロである原料の質量を併用して表されることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の原料配合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料等の製造工程において、容器や袋等に梱包された複数種類の原料を配合する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、コークスや焼結鉱の製造プロセスや電気炉プロセス、或いは、金属材料の製造プロセスにおいては、工場に保管されている複数種類（銘柄）の原料を適宜配合して製品が製造される。これらの原料は、銘柄ごとに異なる特性値（成分比）を有している。そのため、複数銘柄を組み合わせて混合することにより特性値を平均化して用いられることが多い。
【０００３】
製造目的である製品において要求される特性値には、上限値及び下限値並びに目標値が設定されている。そのため、原料の配合を決定する際には、全ての特性値に関して上限及び下限の範囲に収まり、且つ、目標値に近くなるような原料の組み合わせ及び質量を求める必要がある。また、工場には種々の設備上の制約や操業上の要求があるため、このような要求も考慮して配合を決定する必要がある。
【０００４】
関連する技術として、特許文献１には、複数の特性値を持つ複数の銘柄の原料を配合して製品を製造するプロセスにおいて、各銘柄の配合率を決定する方法等が開示されている。この方法においては、製品に要求される特性値の上限値、下限値及び目標値の設定値を用いており、製品の各特性値を目標値に近づけるように各原料の配合率を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８６６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、金属材料等の製造においては、製品の品質や歩留まりへの影響を極力避けるために、特性値を要求される範囲に収める必要があり、そのためには原料配合作業時に不純物の混入を防ぐことが重要となる。また、製品の電気的特性や機械的特性に対する品質要求精度が厳しい場合には、不純物の混入防止がいっそう重要になるため、原料の保管方法や配合作業の環境を工夫することが要求されている。
【０００７】
固体状の原料が一定質量ごとに袋や容器に梱包されている場合、不純物の混入を防止するためには、必要な袋数（容器数）のみを配合作業場所に持ち込んでその場で開封して全量を使い切ることが望ましい。そのためには、各種類（銘柄）の原料の質量を１袋ごとの離散的な数値で扱いつつ、配合後の原料において要求される複数の特性値と質量との両方を満足させるように、原料の種類と質量とを決定する必要がある。しかしながら、複数種類の原料の質量を離散的な数値で扱いつつ、要求される全ての特性値を満足させることは非常に困難である。しかも、配合後の質量を要求質量に一致させる必要があるため、決定作業はさらに複雑になる。さらに、在庫には、一度開封した使いかけの原料が含まれている場合があり、そのような半端な質量も考慮しなくてはならない。このような決定作業は、従来より熟練オペレータがその経験に基づいて行っているが、非常に煩雑である。
【０００８】
この点について、特許文献１には、小数点以下を含む連続的な数値で原料の配合率を扱うことは記載されているが、梱包された質量に対応する離散的な数値を用いて配合すべき原料の質量を扱うことは記載されていない。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数種類の原料を配合する原料配合プロセスにおいて、容器や袋等に梱包された質量に対応する離散的な数値と、この離散的な数値に満たない端数とによって配合すべき原料の質量を扱うことができる原料配合方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る原料配合方法は、複数の成分を互いに異なる比率で含有する複数種類の原料であって、所定の単位質量で梱包されている分と、該単位質量に満たない端数質量で梱包されている分とが在庫として保管されている前記複数種類の原料の内から複数種類の原料を選択することにより、配合後の原料において所望の質量及び所望の範囲の成分比となるように原料を配合する方法において、配合後の原料において要求される要求質量及び成分比の要求範囲と、前記複数種類の原料の在庫質量及び成分比とに基づいて、パラメータを設定するパラメータ設定ステップと、前記パラメータ設定ステップにおいて設定されたパラメータを用いて、一次式で表された複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求める演算ステップとを含み、前記複数の制約式は、前記要求質量を満足する複数種類の原料の質量を、前記単位質量と前記端数質量との内の少なくとも一方を用いて直接又は間接的に表す第１の制約式と、前記成分比の要求範囲を満足する複数種類の原料の質量を、前記単位質量と前記端数質量との内の少なくとも一方を用いて直接又は間接的に表す第２の制約式とを含むことを特徴とする。
【００１１】
上記原料配合方法において、前記演算ステップは、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内で、原料の種類が所定の数以下となる解を評価する演算を行なうことを特徴とする。
【００１２】
上記原料配合方法において、前記演算ステップは、線形計画法を用いて前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求めることを特徴とする。
【００１３】
上記原料配合方法において、前記演算ステップは、メタヒューリスティック手法を用いて前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求めることを特徴とする。
【００１４】
上記原料配合方法は、前記演算ステップにおける演算結果を画面に表示するための設定を行なう表示設定ステップをさらに含むことを特徴とする。
【００１５】
上記原料配合方法において、前記表示設定ステップは、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内で、原料の種類の数が最も小さい解を抽出することを特徴とする。
【００１６】
上記原料配合方法において、前記表示設定ステップは、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内から、少なくとも一部の原料の種類が共通する解の組み合わせを抽出することを特徴とする。
【００１７】
上記原料配合方法において、前記表示設定ステップは、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内から、少なくとも１種類の原料の質量が前記端数質量を用いて表されている解を抽出することを特徴とする。
【００１８】
前記複数種類の原料は、複数の不純物成分を所定の濃度で含有する複数種類の原料と、前記複数の不純物成分の濃度が略ゼロである原料とを含み、前記第１の制約式において、前記要求質量を満足する複数種類の原料の質量は、連続的な数値によって表された、前記複数の不純物成分の濃度が略ゼロである原料の質量を併用して表されることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る原料配合装置は、複数の成分を互いに異なる比率で含有する複数種類の原料であって、所定の単位質量で梱包されている分と、該単位質量に満たない端数質量で梱包されている分とが在庫として保管されている前記複数種類の原料の内から複数種類の原料を選択することにより、配合後の原料において所望の質量及び所望の範囲の成分比となるように原料を配合する装置において、配合後の原料において要求される要求質量及び成分比の要求範囲と、前記複数種類の原料の在庫質量及び成分比とに基づいて、パラメータを設定するパラメータ設定手段と、一次式で表された複数の制約式を記憶する記憶手段と、前記パラメータ設定手段によって設定されたパラメータを用いて、前記記憶手段に記憶されている複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求める演算手段と、を備え、前記複数の制約式は、前記要求質量を満足する複数種類の原料の質量を、前記単位質量と前記端数質量との内の少なくとも一方を用いて直接又は間接的に表す第１の制約式と、前記成分比の要求範囲を満足する複数種類の原料の質量を、前記単位質量と前記端数質量との内の少なくとも一方を用いて直接又は間接的に表す第２の制約式とを含むことを特徴とする。
【００２０】
上記原料配合装置において、前記演算手段は、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内で、原料の種類が所定の数以下となる解を評価する演算を行なうことを特徴とする。
【００２１】
上記原料配合装置において、前記演算手段は、線形計画法を用いて前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求めることを特徴とする。
【００２２】
上記原料配合装置において、前記演算手段は、メタヒューリスティック手法を用いて前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解を求めることを特徴とする。
【００２３】
上記原料配合装置は、前記演算手段における演算結果を画面に表示するための設定を行なう表示設定手段をさらに備えることを特徴とする。
【００２４】
上記原料配合装置において、前記表示設定手段は、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内で、原料の種類の数が最も小さい解を抽出することを特徴とする。
【００２５】
上記原料配合装置において、前記表示設定手段は、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内から、少なくとも一部の原料の種類が共通する解の組み合わせを抽出することを特徴とする。
【００２６】
上記原料配合装置において、前記表示設定手段は、前記複数の制約式を満足する少なくとも１つの解の内から、少なくとも１種類の原料の質量が前記端数質量を用いて表された解を抽出することを特徴とする。
【００２７】
上記原料配合装置において、前記複数種類の原料は、複数の不純物成分を所定の濃度で含有する複数種類の原料と、前記複数の不純物成分の濃度が略ゼロである原料とを含み、前記第１の制約式において、前記要求質量を満足する複数種類の原料の質量は、連続的な数値によって表された、前記複数の不純物成分の濃度が略ゼロである原料の質量を併用して表されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、配合される原料として使用可能な原料の種類及び質量に対する条件を、原料が袋等に梱包されている質量に対応する単位質量と、この単位質量に満たない端数質量と用いた複数の一次式で表しているので、これらの一次式を解くことにより、配合可能な原料の種類及び質量の組み合わせを求めることができる。従って、配合後の原料において所望の質量及び成分比が実現される原料の組み合わせを容易に決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る原料配合装置を含むシステム図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る原料配合方法を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に係る原料配合方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、図１に示す演算部による演算結果を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第２の実施形態に係る原料配合装置を含むシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、本発明に係る原料配合方法及び装置の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施形態により限定されるものではない。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る原料配合装置を含むシステム図である。原料配合装置の第１の実施形態である原料配合演算部１０は、工場に対する生産指示や在庫原料の管理等を行う生産管理装置１において用いられる。
【００３２】
生産管理装置１には、操作用端末２と、工場管理用端末３とが接続されている。
操作用端末２は、生産管理装置１に対して指示や各種情報等を入力したり、生産管理装置１による演算処理結果や、後述する原料・配合ロットデータベース２０に格納されている情報等を表示する際に用いられる端末であり、生産管理装置１の端末インタフェース３０に接続されている。また、操作用端末２は、キーボードやマウスやタッチパネル等の入力デバイスと、液晶ディスプレイ等の表示装置とを備えている。操作用端末２としては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いても良いし、専用の端末を用いても良い。
【００３３】
工場管理用端末３は、工場における生産実績データや原料の在庫データ等を生産管理装置１に伝送したり、生産管理装置１からの生産指示データを受け付ける際に用いられる端末であり、有線又は無線ネットワークやインターネット等の公衆ネットワークを介して生産管理装置１に接続されている。工場管理用端末３としては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）を用いても良いし、専用の端末を用いても良い。
【００３４】
生産管理装置１は、原料配合演算部１０及び原料・配合ロットデータベース（ＤＢ）２０を有している。
原料・配合ロットデータベース２０は、工場に在庫として保管されている原料（在庫原料）に関する情報や、原料の配合ロットに関する情報等を格納している。在庫原料に関する情報には、原料の種類や銘柄、各原料（各銘柄）の成分比（各不純物成分の濃度）、各原料（各銘柄）の在庫質量、１袋に梱包されている原料の質量（以下、単位質量とも呼ぶ）等が含まれる。また、在庫原料に関する情報として、在庫質量と単位質量とから導き出される在庫の袋数や、一旦開封した使いかけの袋に入っている、単位質量に満たない端数質量等の情報が含まれていても良い。一方、配合ロットに関する情報には、配合ロット１つあたりの標準的な原料の質量や、製造目的の製品に応じた配合後の原料（即ち、各配合ロット）における不純物成分の濃度の上限値及び下限値や、製造（配合）スケジュール等が含まれる。
【００３５】
原料配合演算部１０は、入力受付部１１と、パラメータ設定部１２と、在庫原料情報読込部１３と、要求条件読込部１４と、演算式記憶部１５と、演算部１６と、出力部１７とを有している。
入力受付部１１は、操作用端末２を用いてオペレータにより入力された指示を受け付けて原料配合動作を開始すると共に、操作用端末２によって入力された原料配合に関する情報、即ち、配合後の原料の質量や配合ロットの数や製造目的の製品名又はコード等の情報を受け付ける。
【００３６】
パラメータ設定部１２は、入力受付部１１によって受け付けられた情報や、在庫原料情報読込部１３及び要求条件読込部１４によって読み込まれた情報に基づいて、演算部１６において用いられるパラメータを設定する。在庫原料情報読込部１３は、現在保管されている在庫原料に関する情報を原料・配合ロットデータベース２０から読み込む。一方、要求条件読込部１４は、配合後の原料について予め定められている要求条件を原料・配合ロットデータベース２０から読み込む。
【００３７】
演算式記憶部１５は、演算部１６において用いられる複数の制約式及び評価関数を記憶している。
演算部１６は、パラメータ設定部１２によって設定されたパラメータに基づいて、上記制約式及び評価関数に対して線形計画法による演算を行うことにより、原料の配合に使用可能な原料Ａの銘柄Ａ１〜Ａ１０及び原料Ｂの質量の組合せを求める。
【００３８】
出力部１７は、演算部１６による演算結果を出力して、操作用端末２の表示装置の画面に表示させる。
【００３９】
次に、本発明の第１の実施形態に係る原料配合方法を説明する。
図２に示すように、以下の説明においては、原料Ａと原料Ｂとを配合することにより１００ｋｇの配合済み原料を得るものとする。この原料Ａ（例えば、シリコン）は、不純物として成分Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３（例えば、ホウ素、リン、炭素）を含有する比較的純度の低い原料であり、所定の成分比を有するＡ１〜Ａ１０の１０種類の銘柄が在庫として保管されている。一方、原料Ｂは、成分Ｃ１〜Ｃ３をほとんど含まない高純度の原料である。そこで、原料Ａの銘柄Ａ１〜Ａ１０の内の最大３銘柄と原料Ｂとを組み合わせて、各成分の濃度が、成分Ｃ１は０ｐｐｍ〜１ｐｐｍ、成分Ｃ２は５ｐｐｍ〜６ｐｐｍ、成分Ｃ３は０ｐｐｍ〜７ｐｐｍの範囲に収まるように、各原料の配合質量を決定する。
【００４０】
ここで、原料Ａの各銘柄Ａ１〜Ａ１０及び原料Ｂは１０ｋｇずつ袋に梱包されているため、基本的には１０ｋｇ単位の離散的な数値で各原料の質量が決定される。しかしながら、在庫原料の中には、一旦袋を開封した使いかけの原料も存在する。そのため、可能であれば、そのような使いかけの原料も併せて使用するものとする。以下、このような使いかけの袋に入っている原料の質量のことを、端数質量と呼ぶ。端数質量は、原則として、１種類（１銘柄）に対して１つである。
【００４１】
まず、オペレータは、操作用端末２を用い、生産管理装置１に対して原料配合動作の開始を指示する。続いて、オペレータは、製造目的である製品名又はコードや、原料の配合ロットの数や、各配合ロットに対して要求される質量（１００ｋｇ）や、配合後の原料に対して要求される成分Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の濃度の範囲等の情報を入力する。
これに応じ、図３のステップＳ１において、入力受付部１１はオペレータによって入力された情報を受け付ける。
【００４２】
次に、ステップＳ２において、パラメータ設定部１２は、入力受付部１１から受け取った情報に基づいて、在庫原料情報読込部１３に対して原料・配合ロットデータベース２０から所定の情報を取り込ませ、以下のパラメータを設定する。
Ｇｎ：原料Ａの銘柄（Ａ１〜Ａ１０）の内で使用する銘柄の数（３銘柄）
ＧＥＮ＿Ａ[ｉ]：各銘柄Ａｉの在庫質量
ＷＳ：梱包されている１袋あたりの質量（単位質量：１０ｋｇ）
ＷＳ＿ｈａｓｕ[ｉ]：銘柄Ａｉの内の端数質量（１０ｋｇ未満）
ＧＥＮ＿Ａ＿Ｃ１[ｉ]：銘柄Ａｉの成分Ｃ１の濃度
ＧＥＮ＿Ａ＿Ｃ２[ｉ]：銘柄Ａｉの成分Ｃ２の濃度
ＧＥＮ＿Ａ＿Ｃ３[ｉ]：銘柄Ａｉの成分Ｃ３の濃度
ＧＥＮ＿Ｂ：原料Ｂの在庫質量
【００４３】
また、ステップＳ３において、パラメータ設定部１２は、入力受付部１１から受け取った情報に基づいて、要求条件読込部１４に対して原料・配合ロットデータベース２０から所定の情報を取り込ませ、以下のパラメータを設定する。
Ｒｔ：配合ロットの数
ＲＯＴ[ｊ]：ｊ番目の配合ロット（配合ロット（ｊ））に要求される原料の質量
ＲＯＴ＿Ｃ１＿Ｈ[ｊ]：配合ロット（ｊ）に要求される成分Ｃ１の上限濃度
ＲＯＴ＿Ｃ１＿Ｌ[ｊ]：配合ロット（ｊ）に要求される成分Ｃ１の下限濃度
ＲＯＴ＿Ｃ２＿Ｈ[ｊ]：配合ロット（ｊ）に要求される成分Ｃ２の上限濃度
ＲＯＴ＿Ｃ２＿Ｌ[ｊ]：配合ロット（ｊ）に要求される成分Ｃ２の下限濃度
ＲＯＴ＿Ｃ３＿Ｈ[ｊ]：配合ロット（ｊ）に要求される成分Ｃ３の上限濃度
ＲＯＴ＿Ｃ３＿Ｌ[ｊ]：配合ロット（ｊ）に要求される成分Ｃ３の下限濃度
【００４４】
なお、オペレータが各配合ロットの質量や成分Ｃ１〜Ｃ３の濃度等の情報をマニュアルで入力した場合に、パラメータ設定部１２は、それらの情報をそのまま用いてパラメータを設定しても良いし、原料・配合ロットデータベース２０から製品に応じた標準的な配合ロットの質量や要求濃度を要求条件読込部１４に検索させることにより、パラメータを設定しても良い。
【００４５】
次に、ステップＳ４において、演算部１６は、パラメータ設定部１２によって設定されたパラメータに基づいて、演算式記憶部１５に記憶されている制約式及び評価関数を用いて演算を行なうことにより、原料Ａ（銘柄Ａ１〜Ａ１０）及び原料Ｂの質量の組合せを求める。
【００４６】
演算式記憶部１５は、式（１）〜（５）で表される質量制約式と、式（６）〜（１１）で表される成分制約式と、式（１６）で表される評価関数とを格納している。
次式（１）は、在庫質量に照らして使用可能な原料Ａの各銘柄Ａｉの質量を表す質量制約式である。
【数１】
2011197966.tif 000003
式（１）において、ｘ＿Ａ[ｉ][ｊ]は、配合ロット（ｊ）に配合される原料Ａ（銘柄Ａｉ）の質量を示す決定変数である。
【００４７】
次式（２）は、在庫質量に照らして使用可能な原料Ｂの質量を表す質量制約式である。
【数２】
2011197966.tif 000004
式（２）において、ｘ＿Ｂ[ｊ]は、配合ロット（ｊ）に配合される原料Ｂの質量を示す決定変数である。
【００４８】
また、次式（３）は、配合ロット（ｊ）に対する質量条件（要求質量）を満たす原料Ａ（銘柄Ａｉ）及び原料Ｂの質量を表す質量制約式である。
【数３】
2011197966.tif 000005
【００４９】
ここで、原料Ａの各銘柄は基本的に１０ｋｇずつ袋に梱包されているが、使いかけの袋が含まれる銘柄が存在する可能性もある。そのため、配合ロット（ｊ）に配合される原料Ａ（銘柄Ａｉ）の質量を、次式（４）によって表す。
ｘ＿Ａ[ｉ][ｊ]
＝ＷＳ×ｗｓｎ[ｉ][ｊ]＋δ[ｉ][ｊ]×ＷＳ＿ｈａｓｕ[ｉ]  …（４）
式（４）において、ｗｓｎ[ｉ][ｊ]は、配合ロット（ｊ）に対して使用される原料Ａ（銘柄Ａｉ）の袋の数を示す決定変数であり、０又は正の整数を取る。また、δ[ｉ][ｊ]は、配合ロット（ｊ）に対して原料Ａ（銘柄Ａｉ）の端数質量を使用するか否かを示す決定変数であり、端数質量を使用する場合には１を取り、使用しない場合には０を取る。
【００５０】
また、原料Ａの１つの銘柄について存在する端数質量は原則として１つのみであるので、次式（５）に示す制約式が成り立つ。
【数４】
2011197966.tif 000006
【００５１】
一方、配合ロット（ｊ）に対する成分Ｃ１の濃度条件（成分の要求範囲）は、次式（６）及び（７）に示す成分制約式によって表される。式（５）は成分Ｃ１の上限濃度を表しており、式（６）は成分Ｃ１の下限濃度を表している。
【数５】
2011197966.tif 000007
本実施形態において、ＲＯＴ＿Ｃ１＿Ｈ[ｊ]及びＲＯＴ＿Ｃ１＿Ｌ[ｊ]には、それぞれ、１ｐｐｍ、０ｐｐｍが設定される。
【００５２】
また、配合ロット（ｊ）に対する成分Ｃ２の濃度条件は、次式（８）及び（９）に示す成分制約式によって表される。式（８）は成分Ｃ２の上限濃度を表しており、式（９）は成分Ｃ２の下限濃度を表している。
【数６】
2011197966.tif 000008
本実施形態において、ＲＯＴ＿Ｃ２＿Ｈ[ｊ]及びＲＯＴ＿Ｃ２＿Ｌ[ｊ]には、それぞれ、６ｐｐｍ、５ｐｐｍが設定される。
【００５３】
さらに、配合ロット（ｊ）に対する成分Ｃ３の濃度条件は、次式（１０）及び（１１）に示す成分制約式によって表される。式（１０）は成分Ｃ３の上限濃度を表しており、式（１１）は成分Ｃ３の下限濃度を表している。
【数７】
2011197966.tif 000009
本実施形態において、ＲＯＴ＿Ｃ３＿Ｈ[ｊ]及びＲＯＴ＿Ｃ３＿Ｌ[ｊ]には、それぞれ、７ｐｐｍ、０ｐｐｍが設定される。
【００５４】
上式（１）〜（１１）を満足する決定変数ｘ＿Ａ[ｉ][ｊ]、ｗｓｎ[ｉ][ｊ]、δ[ｉ][ｊ]、及びｘ＿Ｂ[ｊ]に対する評価関数は、次の方針により定式化される。
１つの配合ロット（ｊ）のために使用される原料Ａの種類（銘柄）は、なるべく少なくする方が望ましい。配合作業においては、原料が保管されている倉庫から作業現場まで複数種類の原料を運び出して配合を行なうため、原料の種類が多くなると、種類を混同したり、配合量を間違えるおそれがあるからである。
【００５５】
各配合ロット（ｊ）に配合される原料Ａの銘柄の数は、次式（１２）及び（１３）によって定式化される。
ｘ＿Ａ[ｉ][ｊ]≧α×ｄ[ｉ][ｊ]  …（１２）
ｘ＿Ａ[ｉ][ｊ]≦Ｍ×ｄ[ｉ][ｊ]  …（１３）
式（１２）及び（１３）において、ｄ[ｉ][ｊ]は、原料Ａ（銘柄Ａｉ）の使用量が０でないときに１を取る決定変数である。また、式（１２）において、αは、非常に小さい実数を示し、ＷＳ＿ｈａｓｕ[ｉ]が取り得る値よりも小さな値とする。一方、式（１３）において、Ｍは非常に大きい整数を示す。
【００５６】
また、本実施形態においては、原料Ａとして用いる銘柄の上限を３種類としている。そこで、使用されている原料Ａの種類（銘柄）が３種類以下となる配合ロットの数を、次式（１４）及び（１５）によって求める。
【数８】
2011197966.tif 000010
式（１４）及び（１５）において、ｓ[ｊ]は、配合ロット（ｊ）に配合されている原料の種類が所定数以上であるか否かを判定するための決定変数であり、Ｎ種類以下の場合には１を取り、Ｎ＋１種類以上の場合には０を取る。ここで、Ｎは使用される原料の種類の上限値を示しており、本実施形態においては、Ｎ＝３である。
【００５７】
従って、全ての配合ロットにおいて３種類以下の原料Ａが使用されるようにするためには、評価関数（１５）を最大化すれば良い。
【数９】
2011197966.tif 000011
【００５８】
上記のとおり、これらの制約式（１）〜（１１）及び評価関数（１２）〜（１６）は、整数と小数点以下の実数とが混在する混合整数問題として記述される線形式（一次不等式又は一次等式）である。従って、例えば、汎用の線形計画法の解法演算ツールを利用して演算処理を実行することができる。
【００５９】
次に、ステップＳ５において、出力部１７は、演算部１６による演算結果を操作用端末２の表示装置に表示させる。
図４に示す演算結果表４０には、在庫情報欄４１と配合ロット情報欄４２とが含まれている。在庫情報欄４１には、在庫として保管している各原料の分析値（成分Ｃ１〜Ｃ３の濃度）や、各原料の配合前の在庫質量や、演算結果に従って原料配合を行なった場合に残る在庫質量（配合後在庫質量）等の情報が示されている。一方、配合ロット情報欄４２には、各配合ロット１〜７のために使用される原料の配合パターン（種類と質量の組合せ）や、各配合ロットにおける成分Ｃ１〜Ｃ３の濃度や、各配合ロットの総質量及びその内の原料Ａの質量や、各配合ロットに使用される原料Ａの銘柄の数（配合数）等の情報が示されている。
【００６０】
オペレータは、このように表示された演算結果を参照して、実際に採用する原料の配合パターン（原料の種類と質量の組み合わせ）を決定する。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、配合する原料の種類や質量に対する条件等を、単位質量及び端数質量を用いた複数の一次制約式及び評価関数で表す。従って、これらの式を満足する少なくとも１つの解を演算によって求めることにより、端数質量を考慮した原料の配合パターンを得ることが可能となる。従って、このような配合パターンを参照することにより、未熟なオペレータであっても、容易且つ確実に原料の配合を決定することができるようになる。また、熟練オペレータにとっては、そのような決定作業の効率を上げることができる。さらに、金属材料等の原料配合プロセスの現場においては、このように決定された原料の組み合わせを用いることにより、倉庫から運び出された原料をその配合ロットで使い切ることができるようになる。従って、配合ロットへの不純物の混入を抑制することが可能となる。
【００６２】
以上の説明においては、演算部において線形計画法の解法により演算を行なったが、演算方法としてはこれに限定されず、例えば、メタヒューリスティック手法等により式（１）〜（１６）を解いても良い。
【００６３】
また、以上の説明において、質量制約式、成分制約式、及び評価関数は、式（４）を介した単位質量及び端数質量により間接的に表されている。しかしながら、式（４）をこれらの式に代入することにより、これらの式を単位質量及び端数質量で直接表すようにしても良い。
【００６４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る原料配合装置を、図５を参照しながら説明する。原料配合装置の第２の実施形態である原料配合演算部５０は、図１に示す原料配合演算部１０に対して、表示設定部１８をさらに有している。その他の構成については、図１に示すものと同じである。
【００６５】
表示設定部１８は、演算部１６による演算結果を、種々の観点に基づいて所定の様式で表示するように設定を行なう。以下、表示設定部１８によって設定される表示方法１〜３を説明する。
【００６６】
（表示方法１）
原料配合の現場において最も効率良く作業を行なうことができるのは、配合する原料の種類が少ない場合である。倉庫から原料を運び出す手間を低減できるからである。そこで、表示設定部１８は、演算部１６の演算結果から、各配合ロットにおける原料Ａの配合数を評価し、配合数が最も小さい配合ロットを抽出する。そして、それらの配合ロットが目立つように、マークを付したり、表示色を変更する等の表示設定を行なう。図４に示す演算結果においては、第３又は第４配合ロットが当該表示の対象となる。或いは、表示設定部１８は、各配合ロットの配合数を比較して、配合数の少ない順に配合ロットを並べて表示するようにしても良い。
この場合に、オペレータは、目立つように画面表示された配合ロットの配合パターンを採用したり、配合ロットの並び順に配合パターンを採用する等して原料配合計画を立てれば良い。
【００６７】
（表示方法２）
原料配合の現場においては、配合パターン（原料の種類及び質量の組み合わせ）の共通点が多い配合ロットを連続して作製すると、効率良く作業を行なうことができる。複数の配合ロットのために、同じ原料を共通して倉庫から持ち出すことができるからである。そこで、表示設定部１８は、演算部１６による演算結果に対して、複数の配合ロットの配合パターンについてパターンマッチングを行ない、配合パターンが近い組み合わせを抽出する。そして、配合パターンがより近いものが隣接するように、配合ロットの順序を入れ替える表示設定を行なう。図４に示す演算結果においては、第６及び第７配合ロットにおいては、共に原料Ａ（銘柄Ａ３）及び原料Ａ（銘柄Ａ４）を使用しているので、これらを隣に表示するようにする。
この場合に、オペレータは、画面に表示された配合ロットの並び順に配合パターンを選択することにより、原料配合計画を立てれば良い。
【００６８】
（表示方法３）
原料が入っている袋を一旦開封すると、原料が汚染されてしまうおそれが生じる。そのため、使いかけの袋がある場合にはこれを早めに消費することが望ましい。そこで、表示設定部１８は、演算部１６による演算結果から、端数質量が用いられている配合ロットを抽出し、それらの配合ロットが目立つように、マークを付したり、表示色を変更する等の表示設定を行なう。
この場合に、オペレータは、目立つように画面表示された配合ロットの配合パターンを選択すれば良い。
【００６９】
以上の表示方法１〜３については、オペレータが操作用端末２を用いて選択することにより、所望の表示をさせるようにしても良いし、表示を順次切り替えるようにしても良い。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、演算部１６による演算結果に対して様々な観点から評価を行ない、その評価結果に従って演算結果を表示するので、未熟なオペレータであっても、容易に原料の配合パターンを選択したり、原料配合計画を立てることができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係る原料配合方法及び装置は、金属材料等の製造において、配合すべき原料の種類及び各原料の質量を決定するプロセスにおいて利用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  生産管理装置
２  操作用端末
３  工場管理用端末
１０、５０  原料配合演算部
１１  入力受付部
１２  パラメータ設定部
１３  在庫原料情報読込部
１４  要求条件読込部
１５  演算式記憶部
１６  演算部
１７  出力部
１８  表示設定部
２０  原料・配合ロットデータベース
３０  端末インタフェース
４０  演算結果表
４１  在庫情報欄
４２  配合ロット情報欄
【図１】
2011197966.tif 000012
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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