(57)【要約】【課題】  鉄鋼製品の製造ラインで故障が発生した際の製造スケジュールを再設定する生産管理装置、および生産管理方法を提供する。【解決手段】  生産管理装置１の故障事例決定部２は、異状信号が入力されると、故障データ１１を参照して故障または異状が発生した生産設備を特定、その発生した異状の内容や故障の状況を特定し、仮操業方法決定部３は、故障事例決定部２によって特定された異状の内容や故障の状況を元に、復旧するまでの間、仮操業時の各生産装置の制御方法と仮操業を行う期間を決定し、仮操業制約条件決定部４は、各生産装置の制御方法に応じて仮操業を行う際の制約条件を取得し、仮操業スケジュール決定部５は、正常に操業を行う際の生産スケジュールと仮操業を行う際の制約条件とを元に、仮操業時の製造スケジュールを決定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄鋼製品の製造スケジュールを管理する生産管理装置であって、
生産ラインを構成する装置に異状が発生した際に発せられる異状信号と、当該異状信号に対応した当該装置の異状に関する事例を記録した故障データと、
個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の制御方法を記録した仮操業方法データと、
個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の仮操業を行う上での制約条件を記録した仮操業制約条件データと、
を記憶する記憶手段と、
異状信号が入力されると、前記故障データを参照して、故障または異状が発生した装置を特定し、その発生した異状の内容を特定する故障事例決定手段と、
故障事例決定手段によって特定された異状の内容に基づいて、仮操業時における個々の装置の制御方法を前記仮操業方法データから取得する仮操業方法決定手段と、
個々の装置の制御方法に応じて仮操業を行う際の制約条件を前記仮操業制約条件データから取得する仮操業制約条件決定手段と、
正常に操業を行う際の生産スケジュールと個々の装置の制御方法と制約条件とに基づいて、仮操業時の製造スケジュールを決定する仮操業スケジュール決定手段と、
を備えることを特徴とする生産管理装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の仮操業を行う期間を記録した仮操業期間データを記憶し、
前記仮操業方法決定手段は、仮操業を行う期間を前記仮操業期間データから取得し、
前記仮操業スケジュール決定手段は、正常に操業を行う際の生産スケジュールと個々の装置の制御方法と制約条件とに基づいて、仮操業を行う期間の製造スケジュールを決定することを特徴とする請求項１に記載の生産管理装置。
【請求項３】
鉄鋼製品の製造スケジュールを管理する管理装置の生産管理方法であって、
生産ラインを構成する装置に異状が発生した際に発せられる異状信号が入力されると、当該異状信号に対応した当該装置の異状に関する事例を記録した故障データを参照して、故障または異状が発生した装置を特定し、その発生した異状の内容を特定する故障事例決定工程と、
故障事例決定工程によって特定された異状の内容に基づいて、仮操業時における個々の装置の制御方法を、個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の制御方法を記録した仮操業方法データから取得する仮操業方法決定工程と、
個々の装置の制御方法に応じて仮操業を行う際の制約条件を個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の仮操業を行う上での制約条件を記録した仮操業制約条件データから取得する仮操業制約条件決定工程と、
正常に操業を行う際の生産スケジュールと個々の装置の制御方法と制約条件とに基づいて、仮操業時の製造スケジュールを決定する仮操業スケジュール決定工程と、
を有することを特徴とする生産管理方法。
【請求項４】
前記仮操業方法決定工程は、個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の仮操業を行う期間を記録した仮操業期間データから仮操業を行う期間を取得し、
前記仮操業スケジュール決定工程は、正常に操業を行う際の生産スケジュールと個々の装置の制御方法と制約条件とに基づいて、仮操業を行う期間の製造スケジュールを決定することを特徴とする請求項３に記載の生産管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼製品の製造ラインで故障が発生した際の製造スケジュールを再設定する生産管理装置、および生産管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製品の製造ラインにおいて、設備故障が発生した場合、従来の技術では、製造ラインの作業者自身の判断に基づいて、次に述べるような多くの処置を行わなければならなかった。
【０００３】
製造ラインにおいて設備故障が発生した場合、まずは製造ラインを停止し、故障原因を究明し、故障箇所の早期復旧を行わなければならない。一方、設備故障が発生した当該設備を休止しても操業が継続される場合には、当該設備が復旧するまでの間、当該設備は休止されたまま操業が継続される（以降、この操業状態を「仮操業」と称す）。
【０００４】
ところが、仮操業を行う場合、製造ライン全てが完全に稼動するわけではないので、生産品の種類やサイズが限定されるなどの操業上の制約が発生する。そこで作業者は、仮操業で製造できない製品については後回しにしたり、製造可能な別製品に振り替えて製造を行ったりして、製造スケジュールを組みなおす必要があった。
【０００５】
仮操業では、このように製造スケジュールを組み直す処理が発生するため、場合によっては多くの作業者がこの処理に介在する必要があった。例えば、操業の停止や対処に必要な人員に対しての第一次連絡を行うのは操業担当者、故障情報からどの設備を休止するかを判断するのは設備保全担当者、設備故障によって一部設備を休止して操業を継続できるかどうか判断、および一部設備を休止しての仮操業の操業上の制約を判断するのは操業技術担当者、仮操業による操業上の制約から製造スケジュールを組み直すのは生産管理担当者である。
【０００６】
このように、故障が発生した際には多くの人員が介在するため、相互に連絡を取り合ったり、会議を開催したり、深夜や休日などに故障が発生した場合には、不在である担当者を緊急に呼び出したり、と仮操業を開始するまでに多くの時間を必要としていた。そのため、仮操業を開始するまでの間、操業は停止しており生産性が悪化していた。
【特許文献１】特開平５−３４２２２２号公報
【特許文献２】特開２０００−１７２３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、故障が発生した場合において仮操業を開始するまでに必要とする人的作業負荷であり、故障が発生した際に、設備故障の状況に応じて製造スケジュールを再設定する生産管理装置、および生産管理方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明である生産管理装置は、鉄鋼製品の製造スケジュールを管理する生産管理装置であって、生産ラインを構成する装置に異状が発生した際に発せられる異状信号と、当該異状信号に対応した当該装置の異状に関する事例を記録した故障データと、個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の制御方法を記録した仮操業方法データと、個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の仮操業を行う上での制約条件を記録した仮操業制約条件データとを記憶する記憶手段と、異状信号が入力されると、前記故障データを参照して、故障または異状が発生した装置を特定し、その発生した異状の内容を特定する故障事例決定手段と、故障事例決定手段によって特定された異状の内容に基づいて、仮操業時における個々の装置の制御方法を前記仮操業方法データから取得する仮操業方法決定手段と、個々の装置の制御方法に応じて仮操業を行う際の制約条件を前記仮操業制約条件データから取得する仮操業制約条件決定手段と、正常に操業を行う際の生産スケジュールと個々の装置の制御方法と制約条件とに基づいて、仮操業時の製造スケジュールを決定する仮操業スケジュール決定手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、「異状」と言った場合には、装置の「故障」も含む。
【００１０】
また、請求項２に記載の生産管理装置は、請求項１に記載の生産管理装置であって、前記記憶手段は、個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の仮操業を行う期間を記録した仮操業期間データを記憶し、前記仮操業方法決定手段は、仮操業を行う期間を前記仮操業期間データから取得し、前記仮操業スケジュール決定手段は、正常に操業を行う際の生産スケジュールと個々の装置の制御方法と制約条件とに基づいて、仮操業を行う期間の製造スケジュールを決定することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３に記載の生産管理方法は、鉄鋼製品の製造スケジュールを管理する管理装置の生産管理方法であって、生産ラインを構成する装置に異状が発生した際に発せられる異状信号が入力されると、当該異状信号に対応した当該装置の異状に関する事例を記録した故障データを参照して、故障または異状が発生した装置を特定し、その発生した異状の内容を特定する故障事例決定工程と、故障事例決定工程によって特定された異状の内容に基づいて、仮操業時における個々の装置の制御方法を、個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の制御方法を記録した仮操業方法データから取得する仮操業方法決定工程と、個々の装置の制御方法に応じて仮操業を行う際の制約条件を個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の仮操業を行う上での制約条件を記録した仮操業制約条件データから取得する仮操業制約条件決定工程と、正常に操業を行う際の生産スケジュールと個々の装置の制御方法と制約条件とに基づいて、仮操業時の製造スケジュールを決定する仮操業スケジュール決定工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４に記載の生産管理方法は、請求項３に記載の生産管理方法であって、前記仮操業方法決定工程は、個々の装置の異状に関する事例に対応した当該装置の仮操業を行う期間を記録した仮操業期間データから仮操業を行う期間を取得し、前記仮操業スケジュール決定工程は、正常に操業を行う際の生産スケジュールと個々の装置の制御方法と制約条件とに基づいて、仮操業を行う期間の製造スケジュールを決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、異状が発生した際に、その状況に応じて製造スケジュールを再設定するので、人的作業負荷を低減することができ、迅速に仮操業を開始することが可能となり、生産性の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
まず、本発明の生産管理装置１が適用される製造ラインについて説明する。図９にその製造ラインの模式図を示す。
【００１５】
高炉から送られてきた溶銑は、転炉に投入される。転炉において溶銑に含まれる炭素量を調整し、特殊合金を加えて成分を粗調整する。この転炉での製造単位をチャージと呼び、転炉にて成分調整されたものを溶鋼と呼ぶ。
【００１６】
溶鋼を取鍋に移し、取鍋を所定の場所に移動した後、二次精錬を行う。二次精錬では、溶鋼の成分の精調整を行う。二次精錬を完了した溶鋼は連続鋳造に移される。連続鋳造では取鍋の底から溶鋼を取り出し、水冷して連続的にスラブを製造する。
【００１７】
製造されたスラブはスラブヤードにて保管され、その後トンネル炉と呼ばれる加熱炉に装入され、昇温後、熱間圧延機によって熱延されコイルとなる。コイルは、コイルヤードにて保管される。
【００１８】
このような製造ラインを構成する各生産装置には、故障、異状を検出し通知するセンサや、作業者が操作することによって異状発生を報知する異状報知器等、設備の故障や異状を通知する機器（図示しない）が備え付けられている。
【００１９】
故障や異状が発生した際には、各生産装置に備え付けられている機器から異状信号が本発明の生産管理装置１に対して発せられ、生産管理装置１は、その異状信号を受信することによって、仮操業用のスケジュールデータ（仮スケジュールデータ２１）の生成を開始する。
【００２０】
なお、機器を識別する情報を異状信号に付加したり、機器毎に異状信号を特定の信号パターンにしたりすることによって、または異状信号を受信するための入力ポートを機器毎に用意することによって、どの生産装置で異状が発生したのか特定可能にする。
【００２１】
また、以下に示す実施形態では、説明を明確に行うために熱間圧延ライン（７つの圧延スタンドから成る）を構成する装置で故障や異状が発生した場合を例にして説明する。
【００２２】
次に、本発明の実施形態について、図１〜図８を用いて説明する。
【００２３】
本実施形態における生産管理装置１は、図１に示すように、故障事例決定部２、仮操業方法決定部３、仮操業制約条件決定部４、および仮操業スケジュール決定部５から構成され、故障データ１１、仮操業方法データ１２、仮操業期間データ１３、仮操業制約条件データ１４、操業制約条件データ１５、設備能力データ１６、およびスケジュールデータ１７を図示しない記憶装置または補助記憶装置に記憶している。
【００２４】
故障事例決定部２は、異状信号が入力されると、故障データ１１を参照して、故障または異状が発生した生産設備を特定し、その発生した異状の内容や故障の状況を特定する機能を有する。
【００２５】
また、仮操業方法決定部３は、故障事例決定部２によって特定された異状の内容や故障の状況に基づいて、復旧するまでの間、仮操業時の各生産装置の制御方法と仮操業を行う期間を決定する機能を有する。
【００２６】
また、仮操業制約条件決定部４は、各生産装置の制御方法に応じて仮操業を行う際の制約条件を取得する機能を有する。
【００２７】
また、仮操業スケジュール決定部５は、正常に操業を行う際の生産スケジュールと仮操業を行う際の制約条件とに基づいて、仮操業時の製造スケジュールを決定する機能を有する。
【００２８】
故障データ１１は、異状信号に対応した各生産装置の故障や異状に関する事例を記録したデータであり、熱間圧延ラインに対する故障データ１１は、図２に示すように、熱間圧延ラインを構成する第１圧延スタンド、第２圧延スタンド…第７圧延スタンドから発せられる異状信号とその異状信号に対応した異状の事例を異状内容の項目に記録している。
【００２９】
例えば、図２の故障データ１１は、第１圧延スタンドの異状入力１から異状信号が発せられた時は、第１圧延スタンドの油圧装置が故障したことを示しており、また同時に、異状入力２からも異状信号が発せられた時は、第１圧延スタンドの電動装置も故障し、第１圧延スタンドが故障したことを示している。
【００３０】
また、仮操業方法データ１２は、各生産装置の故障や異状に関する事例に対応した各生産装置の制御方法を記録したデータであり、熱間圧延ラインに対する仮操業方法データ１２は、図３に示すように、発生した事例に応じて第１圧延スタンドから第７圧延スタンドまでの各油圧装置、および各電動装置の動作を記録している。
【００３１】
例えば、図３の仮操業方法データ１２は、第１圧延スタンドの油圧装置が故障した場合は、第１圧延スタンドの電動装置を制御してロール隙間を開放してロールを回転させることを示している。
【００３２】
また、仮操業期間データ１３は、図４に示すように、異状内容と仮操業期間の項目を有し、各生産装置の故障や異状に関する事例に対応した各生産装置の仮操業を行う期間を記録したデータである。
【００３３】
また、仮操業制約条件データ１４は、各生産装置の故障や異状に関する事例に対応した各生産装置の仮操業を行う上での制約条件を記録したデータであり、熱間圧延ラインに対する仮操業制約条件データ１４は、図５に示すように、熱間圧延ラインで製造するコイルの鋼種、コイル厚、コイル幅、およびコイル長を記録している。
【００３４】
例えば、図５の仮操業制約条件データ１４は、第１圧延スタンドの油圧装置が故障した場合には、コイル厚2.0ｍｍ以下のコイルの製造は行わないことを、また、第１圧延スタンド全体が故障した場合には、鋼種βのコイルの製造は行わないことを、コイル厚2.0ｍｍ以下のコイル、コイル幅1650ｍｍ以下のコイルの製造は行わないことを示している。
【００３５】
また、操業制約条件データ１５は、製造ライン毎に操業上の制約を記録したデータである。熱間圧延ラインに対する操業制約条件データ１５は、圧延の順序の制約が記録されており、例えば、コフィンスケジュールが記録されている。このコフィンスケジュールとは、圧延の順序を示し、通常、幅の広いコイルから幅の狭いコイルへと順に圧延される。また、コイルの硬度や鋼種、厚み（厚いコイルから薄いコイルへ）によっても圧延の順序は制約される。
【００３６】
設備能力データ１６は、転炉、二次精錬、連続鋳造、加熱、圧延の各工程で要する工数が記録されたデータである。ここでいう工数とは、各工程で製造を行うために必要な単位処理時間のことであり、例えば、１つのスラブを加熱するのに要する時間や１つのスラブを圧延するのに要する時間である。この工数は、同じ工程であっても、コイルの鋼種やスラブの大きさによって値が異なる。
【００３７】
スケジュールデータ１７は、各製造ラインが正常に操業を行う際の生産スケジュールを記録したデータであり、熱間圧延ラインに対するスケジュールデータ１７は、図６に示すように、製造No.、製造日、開始時刻、注文鋼種、製造コイル厚、製造コイル幅、製造コイル長、および製造コイル重量の項目を有するデータである。
【００３８】
次に、生産管理装置１の動作について、図７のフローチャートを用いて説明する。
【００３９】
熱間圧延ラインの熱間圧延機は、複数の圧延スタンド（図９では圧延スタンドは７つ）によって構成されている。個々の圧延スタンドには上下にロールが備えられており、この上下のロールの間隔は電動装置と油圧装置の２つの装置によって制御され、上下のロールの間隔を制御することによってホットコイルを所望の厚さにする。今、第１圧延スタンドの油圧装置が故障し、異状信号が生産管理装置１に対して発せられたとする。
【００４０】
生産管理装置１の故障事例決定部２は、異状信号を受信すると（ステップＳ０１）、その異状信号を発した装置を特定した後、故障データ１１を参照して発生した異状内容を特定する（ステップＳ０２）。故障事例決定部２は、受信した異状信号が異状入力１からのものであった場合、「第１圧延スタンド油圧装置故障」という異状内容を取得し、異状発生と「第１圧延スタンド油圧装置故障」という異状内容を示す異状内容コードを生成し仮操業方法決定部３に通知する。この時、最初に異状信号を受信してから所定の時間を経過した後、故障事例決定部２は故障データ１１を参照するようにしても良い。
【００４１】
仮操業方法決定部３は、異状内容コードを受信すると、仮操業方法データ１２を参照して、発生した異状内容に対応した各生産装置の制御方法を取得する（ステップＳ０３）。「第１圧延スタンド油圧装置故障」という異状内容であれば、仮操業方法決定部３は、仮操業方法データ１２から第１圧延スタンドの電動装置の「ロール回転」という制御方法を取得する。
【００４２】
次に、仮操業方法決定部３は、仮操業期間データ１３を参照して、発生した異状内容に対応した仮操業を行う期間を取得する（ステップＳ０４）。発生したのは「第１圧延スタンド油圧装置故障」であるので、仮操業方法決定部３は、仮操業を行う期間として「１２時間」を取得する。この仮操業を行う期間は、作業者が実際の状況に応じて予想される期間を設定してもよい。仮操業方法決定部３は、制御する装置と制御方法を示すコードと、仮操業を行う期間を示すコードとからなる仮操業コードを生成し異状内容コードと共に仮操業制約条件決定部４に通知する。
【００４３】
仮操業制約条件決定部４は、異状内容コードと仮操業コードを受信すると、仮操業制約条件データ１４を参照して、各生産装置の制御方法に応じて仮操業を行う際の制約条件を取得する（ステップＳ０５）。例えば、稼動可能な圧延スタンドの台数が減少すると、圧延可能な最小板厚を通常より厚くしなければならない。発生したのは「第１圧延スタンド油圧装置故障」であるので、仮操業制約条件決定部４は、制約条件として、「コイル厚2.0ｍｍ」を取得し、この制約条件を示す条件コードを生成し、異状内容コードと仮操業コードと共に仮操業スケジュール決定部５に供給する。この「コイル厚2.0ｍｍ」は「ホットコイル厚さ2.0ｍｍ以下の圧延は行わない。」ということを示している。
【００４４】
仮操業スケジュール決定部５は、異状内容コード、仮操業コード、および条件コードを受信すると、まずスケジュールデータ１７を参照して通常の製造スケジュールを取得する（ステップＳ０６）。次に、仮操業スケジュール決定部５は、条件コードで示されている制約条件に従って、製造スケジュールを変更する。ここでの制約条件は「コイル厚2.0ｍｍ」なので、2.0ｍｍより薄いコイルは製造スケジュールから除外される。
【００４５】
次に、仮操業スケジュール決定部５は、操業制約条件データ１５と設備能力データ１６を参照して、変更されたことによって製造スケジュールが通常操業時の条件に合致しないコイルがないか判定し、通常操業時の条件に合致しないコイルは製造スケジュールから除外する。
【００４６】
次に、仮操業スケジュール決定部５は、仮操業コードを元に、仮操業時の製造スケジュールの時間長の調整を行う。例えば、仮操業コードに、仮操業を行う期間として「１２時間」と記録されている場合には、１２時間後には、通常の操業が可能になるということを示しているので、１２時間以内の製造スケジュールは必要としないので、仮操業を行う期間を超える時間長の製造スケジュールは設定しない。
【００４７】
このようにして、仮操業スケジュール決定部５は、仮操業時の製造スケジュールを設定し、この仮操業時の製造スケジュールが記録された仮スケジュールデータ２１を生成し（ステップＳ０７）、出力する。この出力された仮スケジュールデータ２１に基づいて各生産装置が制御され仮操業が行われる。
【００４８】
また、仮製造スケジュールにて製造するコイルは通常の製造スケジュールから除外されなければならないので、仮操業スケジュール決定部５は、仮スケジュールデータ２１を生成した後、スケジュールデータ１７を変更する。図８に、仮操業スケジュール決定部５によって出力される仮スケジュールデータ２１を示す。
【００４９】
また、異状が解消され通常の操業が可能となった場合、仮スケジュールデータ２１に記録されていた製品は、再製造しなければならないコイルとして製造実績に記録され、再度、製造スケジュールに反映される。
【００５０】
なお、本実施形態において示した熱間圧延ラインの異状の事例は単なる一例であって、これに限定されるものではない。例えば、油圧装置であれば「油圧異状上昇」、「油圧異状低下」等、さらに詳細に異状の状況を区分しても良い。また、油圧装置と電動装置の仮操業方法、および製造するコイルの制約条件も単なる一例であり、当然のことながら異状の状況を詳細に区分することで、各生産装置の操業方法や制約条件も異なってくる。
【００５１】
また、本実施形態では、熱間圧延ラインで発生した異状によって熱間圧延ラインの仮操業時の製造スケジュールを設定しているが、実際には、他工程の仮操業時の製造スケジュールも同様に設定され、仮スケジュールデータ２１が生成される。
【００５２】
また、図１に示されている故障事例決定部２、仮操業方法決定部３、仮操業制約条件決定部４、および仮操業スケジュール決定部５が行う処理が記述されたプログラムを汎用のコンピュータに実行させることによって、生産管理装置１を実現しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】生産管理装置の機能構成を示す図である。
【図２】故障データを示す図である。
【図３】仮操業方法データを示す図である。
【図４】仮操業期間データを示す図である。
【図５】仮操業制約条件データを示す図である。
【図６】スケジュールデータを示す図である。
【図７】生産管理装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】仮スケジュールデータを示す図である。
【図９】本発明が適用される製造ラインの模式図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  生産管理装置
２  故障事例決定部
３  仮操業方法決定部
４  仮操業制約条件決定部
５  仮操業スケジュール決定部
１１  故障データ
１２  仮操業方法データ
１３  仮操業期間データ
１４  仮操業制約条件データ
１５  操業制約条件データ
１６  設備能力データ
１７  スケジュールデータ
２１  仮スケジュールデータ
【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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