(57)【要約】【課題】歩留りおよび生産性を考慮した中間素材の生産方法を提供することを目的とする。【解決手段】中間素材の制約条件を満足する注文長さの組合せを抽出し、この抽出した組合せを単位素材とする単位素材作成工程と、全ての注文を包含する単位素材の組合せを複数作成する単位素材組合せ工程と、該単位素材組合せ工程で作成した単位素材の組合せの中から評価指標にもとづいて単位素材の組合せを選択する単位素材選択工程と、該記単位素材選択で選択した単位素材の組合せに基づいた製造計画に従って中間素材を製造する製造工程と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品の長さおよび数量が互いに異なる複数の注文を中間素材上に取り合わせて、生産対象の全ての注文に必要な複数の中間素材を設計・製造する中間素材の生産方法において、
予め複数の注文データが記憶された注文データベースから製品長さの種類を抽出し、中間素材の制約条件を満足する前記製品長さの組合せを求め、該組合せを単位素材データとして作成する単位素材作成工程と、
前記単位素材データを組合せて、少なくとも生産対象の全ての注文と同数の製品を含む単位素材の組合せデータを作成する単位素材組合せ工程と、
前記組合せデータの中から評価指標にもとづいて単位素材の組合せデータを選択する単位素材選択工程と、
前記単位素材選択で選択した単位素材の組合せデータに基づいた製造計画に従って中間素材を製造する製造工程と、
を有することを特徴とする中間素材の生産方法。
【請求項２】
請求項１に記載の中間素材の生産方法において、
前記単位素材選択工程では、
余材最小化および／または平均単重最大を評価指標とすることを特徴とする中間素材の生産方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顧客からの注文された製品を製造するに当たって、複数の注文製品を取り合わせて最終工程に至るまでの途中の中間工程にて製造される中間素材の生産方法に係わり、特に製鉄工場での条鋼製品や鋼板製品の製造において、各注文製品を一列に配列されて製造される中間素材である鋼片の生産に好適な中間素材の生産方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、製鉄工場においては、顧客からの製品の注文に基づいて中間素材である鋼片を設計および製造し、この製造された鋼片から注文の製品を切り出している。顧客からの注文は種々雑多であり、例えば同じ径の丸棒であっても、各注文で要求される製品の長さ（注文長）、製品数（注文数）は一定していない。
【０００３】
一方、丸棒製造時の中間素材である鋼片の長さにも、製造設備や取り扱い、搬送上の制約から一定の制限がある。従って、これから製造しようとする各鋼片上に、いかに効率的に顧客の注文が指定する寸法および数量の製品を取り合わせるかが重要な課題となる。
【０００４】
上記課題を解決するため、特許文献１に開示された技術がある。この技術は、注文製品を仮想の鋼片上で取り合わせた複数のパターン（本明細書では単位素材とも扱う）を作成し、所定の評価基準に基づいて１つ又は複数のパターンを実際の注文に対する取り合わせのパターンとして採用するというものである。
【特許文献１】特開２００３−１４０７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鋼片設計においては、注文数によってはどうしても単重の小さな鋼片とせざるを得ない場合がある。鋼片重量が小さいと生産性が低いため、通常このような場合、繰り返し注文が予想される注文長について、注文にはない数量を追加し、鋼片単重を大きくして製造指示が行われる。この追加製造指示された製品が余材である。
【０００６】
特許文献１の方法においては、余材が考慮されていないため、所定の評価基準に基づいて取り合わせパターンを採用処理の後半になるにつれて、採用できるパターンが少なくなり、単重の小さな鋼片となる場合がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、歩留りおよび生産性や作業性を考慮した中間素材の生産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】
本発明の請求項１に係る発明は、製品の長さおよび数量が互いに異なる複数の注文を中間素材上に取り合わせて、生産対象の全ての注文に必要な複数の中間素材を設計・製造する中間素材の生産方法において、予め複数の注文データが記憶された注文データベースから製品長さの種類を抽出し、中間素材の制約条件を満足する前記製品長さの組合せを求め、該組合せを単位素材データとして作成する単位素材作成工程と、前記単位素材データを組合せて、少なくとも生産対象の全ての注文と同数の製品を含む単位素材の組合せデータを作成する単位素材組合せ工程と、前記組合せデータの中から評価指標にもとづいて単位素材の組合せデータを選択する単位素材選択工程と、前記単位素材選択で選択した単位素材の組合せデータに基づいた製造計画に従って中間素材を製造する製造工程と、を有することを特徴とする中間素材の生産方法である。
【０００９】
さらに本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の中間素材の生産方法において、前記単位素材選択工程では、余材最小化および／または平均単重最大を評価指標とすることを特徴とする中間素材の生産方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、余材を考慮し、かつ、複数の単位素材の組合せから評価指標にもとづいて単位素材の組合せを選択するようにしたので、生産性および歩留りの優れた中間素材を設計・製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明について、以下に図および表を用いて説明する。図１は、中間素材の設計および製造工程を示す流れ図である。図中、１は注文ファイル、２は単位素材ファイル、および３は製造計画ファイルをそれぞれ表す。
【００１２】
これらの中間素材の設計および製造工程の処理は、一つ又は複数のコンピュータの演算処理部（ＣＰＵ，作業用ＲＡＭ，ＲＯＭ等から構成）で行われ、前記コンピュータには各種プログラム及び注文ファイル１、単位素材ファイル２、および製造計画ファイル３を含む各種データ等を記憶する記憶部（例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等）、ユーザからの操作指示を入力する操作部（例えば、キーボード，マウス等）、画像や文字等の情報を表示する表示部（例えば、液晶ディスプレイ等）、及び、ネットワークを介して装置間の通信状態を制御する通信部などを備えている。
注文ファイル１内には、製品数量、寸法、重量などの演算に必要な情報データが、予め入力されて、記憶されている。具体的には、製品数量は本数、寸法は長さ（注文長）、重量は製品重量であり、注文毎に、入力・記憶されている。これは、本発明の演算処理を行う前に、顧客の全ての注文情報を記憶し、管理している注文システム（図示せず）から注文情報データを読み込み、成分（鋼種）、寸法、重量、納期などから同一の製造チャンス（同じ製造条件で連続して製造される時間帯）で製造可能と判断される注文データを抽出し、さらに注文情報データから演算に必要なデータを抽出したものである。この処理は注文システムで行っても良いし、本発明の演算処理にその機能を備えてもよい。また、注文システムと本演算処理部とは、データ入出力可能なようにネットワーク等の通信回線で接続されている。
【００１３】
単位素材作成工程(Step01)では、まず上記注文ファイル１内に記憶された全ての注文データを読込み、注文された製品の長さの種類（長さのバリエーション）を抽出する。これは、製品長さにより製品分類を行うためである。そして、中間素材を製造する際の制約条件を満足する製品の取り合わせパターンを、製品長さを基準にして判断し、製品長さの種類の組合せパターンとして求めていく。例えば、制約条件が、中間素材の長さと重量の許容範囲である場合には、組合せた結果の合計長さが許容範囲内であるかを判断するとともに、組合せた結果の合計重量が許容範囲内であるかも判断して、二つの条件に適合した長さの組合せを求める。この組合せは一つのみ求めるのでなく、条件を満足するものを全て、あるいは所定数以上求めるようにする。また、制約条件は、中間素材の長さのみとしても良いし、他の条件を入れてもよい。
【００１４】
図２は、この組合せパターンを求める演算処理の概要を説明するものであり、注文ファイル１の内の注文データを検索し、注文された製品の長さが、ｘ種類｛L1、L2、・・・、Lx｝（図中の縦軸方向）となった場合である。まず中間素材の製造にあたり制約条件にもとづいて、一種類の長さの製品のみで単位素材を構成する場合の最大本数を求める。ここでは、最大本数は注文製品長L1,L2,・・Lxに対応して、各々N1、N2、・・・、Nxであるとし、注文製品長L1の時は｛０、１、２、・・・、N1本｝、注文製品長L2の時は｛０、１、２、・・・N2本｝、・・・、注文製品長Lxの時は｛０、１、２、・・・Nx本｝の値を取り得ることになる。この各々の取り得る本数において、全種類の製品長同士での組合せを演算して求め、中間素材が満足すべき条件（例えば重量制約、長さ制約）を満たす組合せを抽出して、単位素材データとする。例えば注文長L1についてN1本選択した場合、制約条件からこれ以上は製品を追加することはできないので、注文された製品長さL2〜Lxについては、０本の組合せとなる。本組合せを単位素材として、単位素材ファイルへ格納する。同様に、注文長L1を（N1-1）本選択した場合、それ以外の残りの部分に注文製品長L2〜Lxのどれかを割り当てることができるか、制約条件にもとづいて判断し、制約条件を満足する組合せがあれば、単位素材データとされる。通常、上記組合せの数は多く、条件を満足する組合せの抽出には時間がかかる。分枝限定法などのアルゴリズムを演算処置に適用することにより、演算時間の短縮が可能である。
【００１５】
そして、このように求められた製品長さの組合せパターンを単位素材データとして、求められた全てを単位素材ファイル２へ格納する。なお、単位素材データは、長さとその本数の情報と、個々の単位素材データを区別するために、例えば、データのヘッダー領域の連番としての番号を付して、単位素材ファイルに記憶するのがよい。
【００１６】
また、製品の長さの種類を抽出する際には、全ての注文について、それらの長さに対応する製品の本数がいくつであるかも算出し、長さ−本数データとしてファイルとして記憶しておく。
【００１７】
次の単位素材組合せ工程(Step02)では、注文された全製品の本数（数量）以上になるようにStep01で算出された単位素材を組合せて、解候補を求める。まず、上記単位素材ファイル２内の単位素材データを取り出すとともに、長さに対応した製品の本数（数量）の情報を有する長さ−本数データをファイルから読み込む。そして、単位素材データを組合せて、注文された製品全本数に達する組合せを求める。この組合せを求める際、注文された製品の本数以上になる必要があるが、注文された製品本数以上となる場合の上限は予め設定しておき、その上限を超えたものは組合せの解候補に含めないようにすればよい。しかし、単純に求めると組合せが多くなり処理時間がかかってしまうため、手順の一つの例を以下に示す。
【００１８】
図３には、この単位素材組合せを求める演算処理の概念を説明する図である。注文ファイル1に格納されている注文の合計重量と中間素材の制約条件における重量の値から、製造すべき中間素材本数Ｋ（整数）を決定する。Ｋの値は、注文された製品の数量以上とする必要があるので、例えば、（合計重量÷制約条件重量）＋α（所定値でゼロ以上）として決定すればよい。そして、上記単位素材作成工程(Step01)において作成された単位素材｛連番１〜Ｎ｝を図３中の縦軸方向に割当て、横軸方向に１本目〜Ｋ本目と割り当て、これらで注文された製品数量より多くなる組合せを、演算処理により算出する。図３での実線は単位素材１番から下方向のＮ番に順次適当な本数を、累積本数がＫに達するまで選択した様子を示したもので、単位素材１番は２本、２番は１本（累積で３本）、３番、４番は選択せず、５番で１本選択し、単位素材Ｎ番に行くまでに累積本数Ｋ本まで達した例である。また、探索に当たっては、図３中の上方向（単位素材２番から１番の方向）には遡らないとの条件をつけておくのが良い。ここでの処理も、単位素材作成工程(Step01)と同様に組合せが多いため、分枝限定法などを適用することにより、演算時間の短縮が可能である。
【００１９】
なお、組合せを求めたのち、各組合せについての評価指標を算出する。評価指標は、歩留まりや生産性、作業性の目安となる数値で、余材本数、平均素材重量など、操業上の優先度により設定すればよい。また、一つの評価指標でなくとも、複数の評価指標を算出するようにして、複数の評価指標で判断できるようにしてもよい。このようにして求めた単位素材の組合せのデータ、および評価指標の値を、個々のデータを区別するための番号と対応づけて単位素材組合せデータとして、製造計画ファイル３に格納する。また、単位素材の組合せのデータは、例えば、Step01で付した単位素材データの連番とその連番の単位素材データの数量を対応付けた形式のデータでよいが、特に形式は問わない。
【００２０】
次の単位素材選択工程(Step03)では、Step02で製造計画ファイル３に記憶された単位素材組合せデータを読み込んで、読み込んだ複数の単位素材組合せの中から評価指標にもとづいて採用する組合せを選択する。例えば、評価指標が最も優れている組合せを選択してもよいし、評価指標が所定の範囲となっているものを選択してもよいし、複数の評価指標にもとづいて判断してもよい。そして選択された単位素材組合せデータにもとづいて、製造計画を作成し、製造工程(Step04)へ出力する。
【００２１】
最後の製造工程(Step04)では、上記製造計画に基づき、中間素材の製造を行う。さらに、この製造工程では、製造して中間素材を単位素材ファイルに記憶された取り合わせに従って切断して、注文が指定する寸法を有した各製品を同じく注文が指定した数量だけ生産する。
【実施例】
【００２２】
以下の表１に示す、注文長6,000mm、7,000mm、8,000mm、10,000mm、12,000mmの製品を表２の重量制約、長さ制約にて製造する場合について、本発明を適用した実施例を説明する。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
【表２】
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【００２５】
表１で示した１本あたりの重量は、素材本数Ｋを算出するための目安としての重量を表すものである。
【００２６】
注文ファイルには、注文毎に、上記注文長、注文数が格納されている。単位素材作成工程では、まず、L1=6,000mm、L2=7,000mm、L3=8,000mm、L4=10,000mm、L5=12,000mmが各々単独で中間素材を構成する場合の最大本数を算出する｛N1=４、N2=3、N3=2、N4=2、N5=2｝。
【００２７】
次に、L1{0本〜4本}、L2{0本〜3本}、L3{0本〜2本}、L4{0本〜2本}、L5{0本〜2本}の組合せについて、図２に示す探索を行い、表２の条件を満たす組合せを単位素材として単位素材ファイルへ格納する。単位素材ファイル例を、表３に示す。本実施例では、N=３１通りの単位素材が作成されている。なお、中間素材から製品を切り出す場合、例えば先尾端などでロス（歩留り）が生じるため、単純に表１の１本あたりの重量と注文製品長さ毎の数から求めた合計重量と、表３の単重の値は異なっている。また、ロスの具合も注文製品長さの組合せにより異なってくる。
【００２８】
【表３】
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【００２９】
単位素材組合せ工程では、まず、素材本数Ｋを算出する。表１に示すように、注文ファイルに格納されている注文の総重量は173.8tであり、重量制約が17〜23.8tであることから、173.8÷23.8=7.3であり、素材本数はＫ=８以上となる。次に、８本の素材に対し、単位素材｛１〜３１｝を当てはめた場合の評価指標を算出し、製造計画ファイルへ格納する。
【００３０】
単位素材選択工程では、複数の単位素材組合せの中から評価指標が最も優れている組合せを選択し、製造計画として製造工程へ出力する。表４に余材最小化を評価指標として採用した場合の製造計画例を示す。余材本数＝０の設計が行われている。また、表５に平均単重最大を評価指標として採用した場合の製造計画例を示す。余材は２本発生しているが、平均単重２２.５ｔと、余材最小化を評価指標とした場合と比較し、１.８ｔの単重アップを実現している。
【００３１】
【表４】
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【００３２】
【表５】
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【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】中間素材の設計および製造工程を示す流れ図である。
【図２】単位素材作成工程(Step01)における処理の１例を説明する図である。
【図３】単位素材組合せ工程(Step02)における処理の１例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      注文ファイル
２      単位素材ファイル
３      製造計画ファイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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