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JP2019218151A - Yard management device, yard management method and program - Google Patents

Yard management device, yard management method and program Download PDF

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JP2019218151A
JP2019218151A JP2018114491A JP2018114491A JP2019218151A JP 2019218151 A JP2019218151 A JP 2019218151A JP 2018114491 A JP2018114491 A JP 2018114491A JP 2018114491 A JP2018114491 A JP 2018114491A JP 2019218151 A JP2019218151 A JP 2019218151A
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哲明 黒川
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Abstract

【課題】 初期山から最終山に金属材を積み替えるための金属材の搬送計画を作成する際に、最終山の総数の最小化と、初期山から移動する金属材の数の最小化とのバランスをとれるようにする。【解決手段】 ヤード管理装置100は、元山に配置することができる移動鋼材の条件を示す制約を決定変数(非移動最上段鋼材判別変数xiおよび移動鋼材最終山割り当て変数zij)を用いて表す制約式と、新山に配置することができる移動鋼材の条件を示す制約を決定変数(移動鋼材最終山割り当て変数zijおよび割り当て山識別変数qj)を用いて表す制約式とを満足するように、移動鋼材の総数と最終山の総数とを最小にすることを目的とする目的関数Jの値が最小になるときの決定変数を導出し、非移動鋼材および移動鋼材の決定と、最終山の総数と、最終山の積姿とを決定する。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize the total number of final mountains and to minimize the number of metal materials to be moved from the initial mountain when creating a transport plan for metal materials for transshipping metal materials from the initial mountain to the final mountain. Be balanced. SOLUTION: A yard management device 100 expresses a constraint indicating a condition of a moving steel material that can be placed in a source pile by using a determination variable (non-moving uppermost stage steel material discriminant variable xi and moving steel material final pile allocation variable zij). Move so as to satisfy the constraint equation and the constraint equation that expresses the constraint indicating the condition of the moving steel material that can be placed in the new mountain using the decision variables (moving steel material final mountain allocation variable zij and allocation mountain identification variable qj). Derivation of the determinants when the value of the objective function J, which aims to minimize the total number of steel materials and the total number of final ridges, is minimized, the determination of non-moving steel materials and moving steel materials, and the total number of final ridges. , Determine the final mountain pile. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、ヤード管理装置、ヤード管理方法、およびプログラムに関し、金属製造プロセスにおいて、スラブやコイルなどの金属材を次工程へ円滑に供給するために設けられたヤードで金属材の山仕分けを行うために用いて好適なものである。   The present invention relates to a yard management device, a yard management method, and a program, and in a metal manufacturing process, sorts metal materials in a yard provided to smoothly supply metal materials such as slabs and coils to the next process. It is suitable for use.

金属製造プロセスの一例である製鉄プロセスにおいて、例えば製鋼工程から次工程の圧延工程へ、金属材の一例である鋼材を搬送する際、鋼材は、一旦ヤードと呼ばれる一時保管場所に置かれた後、次工程である圧延工程の処理時刻に合わせてヤードから搬出される。そのヤードのレイアウトの一例を図5に示す。ヤードとは、図5に示すように、上流工程より払い出されたスラブなどの鋼材を、下流工程に供給するためのバッファーエリアとして、縦横に区画された置場501〜504である。縦方向の分割区分を"棟"、横方向の分割区分を"列"と称することが多い。つまり、クレーン(1A、1B、2A、2B)は棟内を移動可能であり、同一棟内での異なる列の間で鋼材の移送を行う。また搬送テーブルにより棟間の鋼材の移送を行う。搬送指令を作成する際は"棟"および"列"を指定することにより、どこへ鋼材を搬送するかを示す(図5の置場501〜504に括弧書きで付されている番号(11)、(12)、(21)、(22)を参照)。   In the iron making process, which is an example of the metal manufacturing process, for example, from the steel making process to the rolling process of the next process, when transporting the steel material, which is an example of the metal material, after the steel material is once placed in a temporary storage location called a yard, It is carried out of the yard in accordance with the processing time of the rolling process that is the next process. FIG. 5 shows an example of the layout of the yard. As shown in FIG. 5, the yards are storage spaces 501 to 504 that are partitioned vertically and horizontally as a buffer area for supplying a steel material such as a slab paid out from an upstream process to a downstream process. The vertical division is often referred to as “building”, and the horizontal division is referred to as “row”. That is, the cranes (1A, 1B, 2A, 2B) are movable in the building and transfer the steel material between different rows in the same building. In addition, the transfer of the steel material between buildings is carried out by the transfer table. When creating the transfer command, the "building" and "row" are designated to indicate where the steel material is to be transferred (the numbers (11) in parentheses attached to the depots 501 to 504 in FIG. 5, (See (12), (21) and (22)).

次に、図5を例にヤードでの基本的な作業の流れを示す。まず、前工程である製鋼工程の連鋳機510から搬出された鋼材は、パイラー511を経由して受入テーブルXでヤードまで運ばれ、クレーン1A、1B、2A、2Bにより、区画された置場501〜504の何れかに搬送され、山積みして置かれる。そして、後工程である圧延工程の製造スケジュールに合わせ、再びクレーン1A、1B、2A、2Bにより払出テーブルZに載せられ、圧延工程へと搬送される。一般に、ヤードにおいて鋼材は、前記の様に山積みされた状態で置かれる。これは、限られたヤード面積を有効に活用するためである。
以下では、「元山」、「仮想山」、「初期山」、「最終山」、「固定山」、「新山」を以下の意味で用いることとする。
元山:現時点で、既にヤードにおいて形作られている山の少なくとも一部からなり、当該山から場所が変わらない山。
仮想山:現時点で、ヤードに到着していない鋼材を、ヤードへの到着順が早いものほど上に山積みすると仮定した場合の山(現実に存在する山ではない)。
初期山:現時点における元山(既にヤードにおいて形作られているそのままの山)と仮想山の総称。
最終山:後工程に払出すために積み上げた最終的な山(払出山ともいう)。
固定山:移動しない鋼材(非移動鋼材)を含む最終山。なお、非移動鋼材には、結果的に移動しないことになった鋼材(元山から仮置きされた後に再び当該元山に戻される鋼材)も含まれる。
新山:初期山から移された鋼材で構成され、非移動鋼材がない(移動鋼材のみから構成される)山。
元山および新山は最終山の候補となる山であり、その候補の内、固定山または新山として最終的に残った山が最終山となる。
Next, a basic work flow in the yard will be described with reference to FIG. First, the steel material carried out from the continuous casting machine 510 in the steelmaking process, which is the preceding process, is transported to the yard at the receiving table X via the pillar 511, and is partitioned by the cranes 1A, 1B, 2A, and 2B. To 504, and are piled up. Then, the crane 1A, 1B, 2A, 2B again mounts on the payout table Z according to the production schedule of the subsequent rolling process, and is transported to the rolling process. Generally, in the yard, steel materials are placed in a piled state as described above. This is to effectively utilize the limited yard area.
Hereinafter, “moto mountain”, “virtual mountain”, “initial mountain”, “final mountain”, “fixed mountain”, and “new mountain” are used in the following sense.
Motoyama: A mountain that consists of at least a part of the mountain already formed in the yard at the moment, and does not change its location from the mountain.
Virtual mountain: A mountain assuming that steel materials that have not yet arrived at the yard are piled up earlier in the order of arrival at the yard (not actually existing mountains).
Initial Mountain: A generic term for Motoyama (the mountain already formed in the yard) and virtual mountain at the present time.
Final pile: The final pile piled up to be paid out to the post-process (also called the payout pile).
Fixed pile: The last pile containing steel that does not move (non-moving steel). The non-moving steel material also includes a steel material that does not move as a result (a steel material that is temporarily placed back from the former mountain and returned to the former mountain again).
Shinyama: A mountain composed of steel materials transferred from an initial mountain and having no non-moving steel materials (composed of only moving steel materials).
Wonsan and Newshan are candidate mountains for the final mountain, and among the candidates, the mountain that finally remains as a fixed mountain or a new mountain is the final mountain.

ヤードでは、次工程である熱間圧延工程における加熱炉の燃料原単位の削減のため、鋼材ができるだけ高い温度を保持した状態で加熱炉に装入されるようにすることが求められる。そのため、昨今ヤード内に保温設備を設置し、その中に鋼材を山積みされた状態で保管する場合がある。限られた保温設備を有効に活用するため、できるだけ設備限界まで高く鋼材を積み上げることが必要となる。一方、鋼材を積み上げる際には、次工程へ供給し易いよう、最終山において、次工程における処理順番に鋼材が上から積まれていること、最終山の積み形状が不安定な逆ピラミッド状でないことなどの制約(これを「積姿制約」と称する)がある。更に、山立て(最終山をつくること)を行う際の作業負荷も見逃せない要素である。従って、ヤード管制では、前述した積姿制約の下でできるだけ少ない作業負荷で、できるだけ高い最終山となるように山立てを行う作業計画を策定することが望まれる。   In the yard, in order to reduce the unit fuel consumption of the heating furnace in the subsequent hot rolling step, it is required that the steel material be charged into the heating furnace while maintaining the temperature as high as possible. For this reason, there is a case where a heat insulating facility is installed in a yard these days, and steel materials are stored in a piled state therein. In order to make effective use of limited heat insulation equipment, it is necessary to pile up steel materials as high as possible to the equipment limit. On the other hand, when stacking steel materials, in the final pile, the steel materials are stacked from the top in the processing order in the next step, and the pile shape of the final pile is not an unstable inverted pyramid shape so that it can be easily supplied to the next process. And so on (this is called “stacking constraint”). Further, the work load in performing the hilling (making the final hill) is also an element that cannot be overlooked. Therefore, in the yard control, it is desired to formulate a work plan for performing the hill setting so as to have the highest possible final hill with the minimum possible workload under the above-described restrictions on the stacked figure.

また、ヤードにおいて後工程にスムーズに要求された鋼材を払い出すべく行う山仕分け(鋼材を複数の山に分けること)を行う際には、到着予定の鋼材が降格となる(鋼材の造り込みの際に生ずる品質トラブルなどの理由により当初予定の用途からグレードを下げ別の用途に振り替える)こと、或いは到着予定の鋼材に対して予定されていない精整処理が必要となったり、サイズが変わったりすることにより、当初の予定通りの鋼材が到着しないことは頻繁に起こり得る。また、ヤードの置場の状態も当初の予定通りに淡々と遷移することは、ほとんど期待できず、予定していない鋼材を予定していない置場に置かざるを得ないことは日常茶飯事である。   Also, when performing pile sorting (separating steel into multiple piles) in the yard to pay out the required steel smoothly in the post-process, the steel arriving will be demoted (the steel build-in). Lowering the grade from the originally planned use to another one for reasons such as quality problems that occur at the time), or needing unplanned refining treatment to the steel material to be arrived or changing its size As a result, it is often possible that the steel material does not arrive as originally planned. In addition, it is hardly expected that the state of the yard storage area will change plainly as originally planned, and it is a daily occurrence that unscheduled steel materials must be placed in unplanned storage areas.

更には、ヤードから後工程である熱間圧延工程への払出順に山に積まれていた鋼材の、後工程である熱間圧延工程における圧延順が、当該鋼材がヤードに到着した後に変更となることにより、当該山が払出順に積まれていなくなり、変更された圧延順に従い鋼材の積み替えを余儀なくされるケースも頻繁に起こり得る。ここで、鋼材が払出順に山に積まれるとは、当該山の何れの積位置においても、相対的に上にある1つまたは同時に搬送される複数の鋼材の方が、当該鋼材よりも下にある鋼材よりも早く後工程に払い出されることをいう。   Furthermore, the rolling order in the hot rolling process, which is the post-process, of the steel material stacked on the pile in the order of dispensing from the yard to the hot rolling process, which is the post-process, is changed after the steel material reaches the yard. As a result, the piles may not be stacked in the order of dispensing, and the steel materials may have to be transshipped according to the changed rolling order. Here, that the steel materials are piled up on the pile in the order of payout means that, at any pile position of the pile, one or more steel materials that are conveyed at a relatively higher position are lower than the steel material at the same time. It is paid out to a later process earlier than a certain steel material.

しかしながら、ここで要求される積み替え作業は、ヤードへの鋼材の受入作業や、ヤードからの鋼材の払出作業と並行して行う必要があることから、鋼材の積み替えの対応が可能な時間帯や、置場スペースが限られる。このため、効率的に且つ省スペースで鋼材の積み替え作業を実行することが求められる。
従って、ヤードへの到着前後の様々な事情により、ヤード到着時の積み姿が払出順でなくなった山を払出順に積み替える作業を、効率的に(即ち、できるだけ少ない搬送数で)且つできるだけ少ない最終山数となるようにするニーズは極めて高い。
However, the transshipment work required here must be performed in parallel with the work of receiving the steel material to the yard and the work of paying out the steel material from the yard, Storage space is limited. For this reason, it is required to perform the transshipment work of the steel material efficiently and in a space-saving manner.
Therefore, due to various circumstances before and after the arrival at the yard, the work of reloading the piles that are no longer in the order of dispensing at the time of arrival at the yard in the order of dispensing can be performed efficiently (ie, with the smallest possible number of transports) and in the final amount as small as possible. The need to increase the number of mountains is extremely high.

以上のような初期山から最終山に鋼材を積み替える問題に対する従来技術として、特許文献1〜3に記載の発明がある。
まず、特許文献1には、既にヤードにある元山の鋼材を払出順に積み替える際、必要とされる配替負荷や積姿制約を考慮して最適な最終山の積姿を、組み合わせ最適化問題として定式化し、タブサーチ手法を用いて算出する手法が開示されている。しかしながら、特許文献1に記載の発明では、最終山の積姿を求める手法は示されているが初期山から最終山へ至る搬送順を求める手法をどのようにするかという点は明確に示されていない。
Patent Documents 1 to 3 disclose inventions described in Patent Documents 1 to 3 as prior arts for the problem of reloading a steel material from an initial peak to a final peak.
First, Patent Literature 1 discloses that when reloading the steel materials of the former mountain already in the yard in the order of dispensing, the optimum stacking shape of the final mountain is optimized by taking into account the necessary rearrangement load and the stacking shape constraint. A technique of formulating a problem and calculating using a tab search technique is disclosed. However, in the invention described in Patent Literature 1, the method of obtaining the stacked shape of the final mountain is shown, but how to determine the transport order from the initial mountain to the final mountain is clearly shown. Not.

次に、特許文献2には、ヤードに到着済みの鋼材と未到着材とが混在する状況下で、当該時点での初期山の状態と最終山の状態とが与えられた場合の、初期山の状態から最終山の状態への鋼材の積み替え搬送問題に対し、各鋼材の搬送は高々2回という前提で初期搬送時刻変数および最終搬送時刻変数を用いて混合整数計画問題として定式化する手法が開示されている。
最後に、特許文献3には、山立ておよび搬送に関する制約条件を満たす数理計画問題に帰着させ、山仕分けおよび搬送順を同時に最適化する手法が開示されている。
Next, Patent Literature 2 discloses an initial mountain when the state of the initial mountain and the state of the final mountain at that time are given in a situation where steel materials arriving at the yard and unarrived materials are mixed. In order to solve the problem of transfer and transfer of steel materials from the state of the last pile to the state of the last pile, a method of formulating as a mixed integer programming problem using the initial transfer time variable and the final transfer time variable on the assumption that each steel material is transported at most twice. It has been disclosed.
Finally, Patent Literature 3 discloses a method of reducing the mathematical programming problem that satisfies the constraint conditions related to the hill setting and the transport, and simultaneously optimizing the hill sorting and the transport order.

特許第4935032号公報Japanese Patent No. 4935032 特許第5365759号公報Japanese Patent No. 5365759 特許第5434267号公報Japanese Patent No. 5434267

しかしながら、特許文献1〜3に記載の技術では、山の積み替えに際しては、全ての鋼材を移動するか或いは、移動しない(固定する)鋼材は予め与えられている前提で問題を設定する。   However, in the techniques described in Patent Literatures 1 to 3, when the piles are transshipped, the problem is set on the assumption that all the steel materials are moved or the non-moved (fixed) steel materials are given in advance.

既にヤードに積まれている山を積み替える際には、実操業では、山の置場自体を変更したいという要請がない限り、山毎にまとめて移動することで山を積み替えるのではなく、出来るだけ積み替え数を少なくするため、不要な鋼材の移動を回避するという方法が採られる。つまり、このような積み替えの場合には、初期山において移動の必要のない鋼材は、そのままの状態とした最小の搬送数での積み替えを行うことが求められる。これを実現するのに、非移動(固定)とすることができる全ての鋼材を移動させない方法が必ずしもベストであるとは限らない。非移動(固定)とすることができる鋼材の移動を行わないが故に、最終山の山数が増えるケースが起こり得るからである。従って、特許文献1〜3に記載の技術のように、最終山の山数を最小化するための鋼材の移動の是非を考慮しないと、最終山の山数が増える虞がある。また、最終山の山数を最小化するための鋼材の移動の是非を考慮したうえで決定した最終山の山数が実現可能な山数であることを保証するためには、最終山の積姿も考慮する必要がある。   When transshipping a pile already piled up in the yard, in actual operation, unless there is a request to change the pile storage itself, it is possible to move the piles together and not to transship the piles. In order to reduce the number of transshipments only, a method of avoiding unnecessary movement of steel materials is adopted. In other words, in the case of such transshipment, it is required that the steel material that does not need to be moved in the initial pile is transshipped with the minimum number of transports as it is. To achieve this, it is not always best to use a method that does not move all steel materials that can be non-movable (fixed). This is because a steel material that can be made non-movable (fixed) is not moved, and thus the number of final mountains may increase. Therefore, as in the techniques described in Patent Documents 1 to 3, unless the necessity of moving the steel material to minimize the number of final peaks is considered, the number of final peaks may increase. In addition, in order to guarantee that the number of final hills determined in consideration of the necessity of moving the steel material to minimize the number of final hills is the feasible number of hills, It is necessary to consider the figure.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、初期山から最終山に金属材を積み替えるための金属材の搬送計画を作成する際に、最終山の総数の最小化と、初期山から移動する金属材の数の最小化とのバランスをとれるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and minimizes the total number of final peaks when creating a metal material transfer plan for reloading metal materials from an initial mountain to a final mountain. And minimizing the number of metal materials moving from the initial mountain.

本発明のヤード管理装置は、工程間の置場であるヤードに山積みされる金属材からなる初期山の当該金属材を、搬送機器により搬送して、当該ヤードの後工程への払出順に従った積順で山積みされる金属材からなる最終山を作成するときに、前記置場において前記初期山から前記最終山に搬送される金属材である移動金属材と、前記初期山そのままの場所に前記最終山を作成するために当該初期山の場所に固定される非移動金属材と、前記最終山を構成する金属材とを少なくとも決定するためのヤード管理装置であって、前記初期山を構成する前記金属材が、当該初期山において、前記非移動金属材の中で最上段にある金属材であるか否かを示す非移動最上段金属材判別変数と、前記移動金属材を前記最終山に配置するか否かを示す移動金属材最終山割り当て変数と、前記最終山の候補となる山である元山および新山を前記最終山とするか否かを示す割り当て山識別変数と、を決定変数とし、前記初期山の識別情報と、当該初期山の各積位置における前記金属材の識別情報と、前記金属材の前記払出順とを含む金属材情報を取得する金属材情報取得手段と、前記元山に配置することができる前記移動金属材の条件を、前記決定変数を用いて表した第1の制約式と、前記新山に配置することができる前記移動金属材の条件を、前記決定変数を用いて表した第2の制約式とを含む制約式を、前記金属材情報に基づいて設定する制約式設定手段と、前記移動金属材の総数を評価する項と、前記最終山の総数を評価する項とを含む目的関数を、前記金属材情報に基づいて設定する目的関数設定手段と、前記制約式を満足する範囲で前記目的関数の値が最小または最大になるときの前記決定変数の値を最適解として導出することを、数理計画法による最適化計算を行うことにより実行する最適化計算手段と、を有し、前記元山は、前記最終山の候補となる山であって、前記金属材情報が作成された時点で前記ヤードにおいて形づくられている山の少なくとも一部からなり、当該山から場所が変わらない山であり、前記新山は、前記最終山の候補となる山であって、前記移動金属材のみからなる山であることを特徴とする。   The yard management device of the present invention transports the metal material of the initial mountain made of the metal material piled up in the yard, which is a storage space between the processes, by a transport device, and stacks the metal material according to the order of dispensing to the subsequent process of the yard. When creating a final mountain made of metal materials piled up in order, a moving metal material that is a metal material transported from the initial mountain to the final mountain in the depot, and the final mountain in a place of the initial mountain as it is. Non-movable metal material fixed to the location of the initial mountain to create a, the yard management device for determining at least the metal material constituting the final mountain, the metal constituting the initial mountain In the initial mountain, a non-moving uppermost metal material discriminating variable indicating whether or not the metal material is the uppermost metal material in the non-moving metal material, and the moving metal material is arranged in the final mountain. Whether or not moving metal A final mountain allocation variable, an allocation mountain identification variable indicating whether or not the last mountain candidate mountain, the original mountain and the new mountain, is to be the final mountain, as a decision variable, and the identification information of the initial mountain, Metal material information acquisition means for acquiring metal material information including the identification information of the metal material at each stacking position of the initial mountain and the payout order of the metal material, and the movement that can be arranged at the base mountain A first constraint equation expressing the condition of the metal material using the decision variable, and a second constraint equation expressing the condition of the moving metal material that can be arranged in the new mountain using the decision variable A constraint function including a constraint expression setting means for setting based on the metal material information, a term for evaluating the total number of the moving metal materials, and an objective function including a term for evaluating the total number of the final peaks, Objective function setting based on the metal material information Means for deriving, as an optimal solution, the value of the decision variable when the value of the objective function is minimum or maximum within a range satisfying the constraint expression, by performing optimization calculation by mathematical programming. Optimizing calculation means, wherein the source mountain is a mountain that is a candidate for the final mountain, and at least a part of the mountain formed in the yard at the time the metal material information is created. The new mountain is a mountain that is a candidate for the final mountain, and is a mountain made of only the moving metal material.

本発明のヤード管理方法は、工程間の置場であるヤードに山積みされる金属材からなる初期山の当該金属材を、搬送機器により搬送して、当該ヤードの後工程への払出順に従った積順で山積みされる金属材からなる最終山を作成するときに、前記置場において前記初期山から前記最終山に搬送される金属材である移動金属材と、前記初期山そのままの場所に前記最終山を作成するために当該初期山の場所に固定される非移動金属材と、前記最終山を構成する金属材とを少なくとも決定するためのヤード管理方法であって、前記初期山を構成する前記金属材が、当該初期山において、前記非移動金属材の中で最上段にある金属材であるか否かを示す非移動最上段金属材判別変数と、前記移動金属材を前記最終山に配置するか否かを示す移動金属材最終山割り当て変数と、前記最終山の候補となる山である元山および新山を前記最終山とするか否かを示す割り当て山識別変数と、を決定変数とし、前記初期山の識別情報と、当該初期山の各積位置における前記金属材の識別情報と、前記金属材の前記払出順とを含む金属材情報を取得する金属材情報取得ステップと、前記元山に配置することができる前記移動金属材の条件を、前記決定変数を用いて表した第1の制約式と、前記新山に配置することができる前記移動金属材の条件を、前記決定変数を用いて表した第2の制約式とを含む制約式を、前記金属材情報に基づいて設定する制約式設定ステップと、前記移動金属材の総数を評価する項と、前記最終山の総数を評価する項とを含む目的関数を、前記金属材情報に基づいて設定する目的関数設定ステップと、前記制約式を満足する範囲で前記目的関数の値が最小または最大になるときの前記決定変数の値を最適解として導出することを、数理計画法による最適化計算を行うことにより実行する最適化計算ステップと、を有し、前記元山は、前記金属材情報が作成された時点で前記ヤードにおいて形づくられている山の少なくとも一部からなり、当該山から場所が変わらない山であり、前記新山は、前記最終山の候補となる山であって、前記移動金属材のみからなる山であることを特徴とする。   According to the yard management method of the present invention, the metal material of the initial mountain made of the metal material piled up in the yard, which is the storage space between the processes, is transported by the transport device, and the yard is stacked according to the payout order to the subsequent process of the yard. When creating a final mountain made of metal materials piled up in order, a moving metal material that is a metal material transported from the initial mountain to the final mountain in the depot, and the final mountain in a place of the initial mountain as it is. Non-movable metal material fixed to the location of the initial mountain to create a, the yard management method for at least determining the metal material constituting the final mountain, the metal constituting the initial mountain In the initial mountain, a non-moving uppermost metal material discriminating variable indicating whether or not the metal material is the uppermost metal material in the non-moving metal material, and the moving metal material is arranged in the final mountain. Whether or not moving metal A final mountain allocation variable, an allocation mountain identification variable indicating whether or not the last mountain candidate mountain, the original mountain and the new mountain, is to be the final mountain, as a decision variable, and the identification information of the initial mountain, A metal material information obtaining step of obtaining metal material information including identification information of the metal material at each stacking position of the initial mountain and the payout order of the metal material; and the movement that can be arranged at the base mountain. A first constraint equation expressing the condition of the metal material using the decision variable, and a second constraint equation expressing the condition of the moving metal material that can be arranged in the new mountain using the decision variable A constraint expression including a constraint expression setting step of setting based on the metal material information, a term for evaluating the total number of the moving metal materials, and an objective function including a term for evaluating the total number of the final peaks, Eye set based on the metal material information Performing an optimization calculation by a mathematical programming method, wherein a function setting step and deriving, as an optimal solution, the value of the decision variable when the value of the objective function is minimum or maximum within a range satisfying the constraint expression. Wherein the base mountain comprises at least a part of the mountain formed in the yard at the time the metal material information is created, and the location does not change from the mountain. And the new mountain is a mountain that is a candidate for the final mountain, and is a mountain made of only the moving metal material.

本発明のプログラムは、前記ヤード管理装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。   A program according to the present invention causes a computer to function as each unit of the yard management device.

本発明によれば、初期山から最終山に金属材を積み替えるための金属材の搬送計画を作成する際に、最終山の総数の最小化と、初期山から移動する金属材の数の最小化とのバランスをとれるようにすることができる。   According to the present invention, when creating a metal material transfer plan for reloading a metal material from an initial mountain to a final mountain, minimizing the total number of final mountains and minimizing the number of metal materials moving from the initial mountain Can be balanced with

ヤード管理装置の機能的な構成の一例を示す図である。It is a figure showing an example of functional composition of a yard management device. ヤード管理方法の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an example of a yard management method. 発明例と比較例1における計算結果を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing calculation results in the invention example and comparative example 1. 発明例と比較例2における計算結果を示す図である。It is a figure which shows the calculation result in the invention example and the comparative example 2. ヤードのレイアウトの一例を示す図である。It is a figure showing an example of a layout of a yard.

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態では、鉄鋼製造プロセスにおいて、初期山の積姿を所与として、初期山を構成する鋼材から、移動(搬送)すべきである鋼材と移動(搬送)すべきではない鋼材とを決定することと、最終山の総数および積姿を決定することとを同時に行う。そして、移動すべきである鋼材のみを移動するものとして、公知の手法により、初期山から最終山へ搬送する際の各鋼材の搬送順を導出する。尚、初期山の少なくとも一部では、製鋼工程で製造された鋼材(スラブ)が圧延工程への搬送順に積まれていないものとする。また、以下の説明では、各鋼材の圧延工程への搬送順を必要に応じて払出順と称する。また、本発明によって移動すべきであると決定される鋼材を必要に応じて移動鋼材と称し、移動すべきではないと決定される鋼材を必要に応じて非移動鋼材と称する。さらに、以降の説明では、「移動鋼材」、「非移動鋼材」を、それぞれ、「移動する鋼材」、「移動しない鋼材」と称することもある。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, in the steel manufacturing process, given the initial pile pile, given the initial pile, the steel material that should be moved (transported) and the steel material that should not be moved (transported) are determined from the steel material that constitutes the initial mountain. At the same time as determining the total number of piles and the final pile. Then, assuming that only the steel material to be moved is moved, the transfer order of each steel material when transferring from the initial mountain to the final mountain is derived by a known method. In addition, it is assumed that, at least in part of the initial mountain, the steel materials (slabs) manufactured in the steelmaking process are not stacked in the order of transportation to the rolling process. In the following description, the order in which the steel materials are transported to the rolling process will be referred to as a payout order as necessary. Further, a steel material determined to be moved according to the present invention is referred to as a moving steel material as necessary, and a steel material determined not to be moved is referred to as a non-moving steel material as necessary. Further, in the following description, the “moving steel material” and the “non-moving steel material” may be referred to as “moving steel material” and “non-moving steel material”, respectively.

まず、本実施形態を実現するに際しての着眼点について説明する。
本実施形態では、最終山の総数と、移動鋼材の総数とを同時に最小化する問題を考える。ここで、全ての鋼材は、移動鋼材および非移動鋼材の何れかに識別することができる。また、非移動鋼材となり得る鋼材は、初期山の積姿より判定することが可能である。非移動鋼材となり得る鋼材は、初期山の最下段からの積順が払出順(下から上に向かって払出順が降順)となっている部分である。また、各初期山において、ある鋼材が非移動鋼材ならば、その下にある鋼材群も非移動鋼材としなくてはならない。非移動鋼材よりも下にある鋼材群を移動させるためには、当該非移動鋼材を移動させなければならないからである。従って、各初期山における非移動鋼材のうち、最上段にある非移動鋼材より上の鋼材は全て移動鋼材となる。
First, points of interest in implementing the present embodiment will be described.
In the present embodiment, a problem of simultaneously minimizing the total number of the final peaks and the total number of the moving steel materials is considered. Here, all steel materials can be identified as either moving steel materials or non-moving steel materials. Further, a steel material that can be a non-moving steel material can be determined from the pile shape of the initial mountain. The steel material that can be a non-moving steel material is a portion in which the product order from the bottom of the initial mountain is the payout order (the payout order is descending from bottom to top). In addition, in each initial mountain, if a steel material is a non-migrating steel material, a group of steel materials below the steel material must also be a non-migrating steel material. This is because, in order to move a group of steel materials below the non-moving steel material, the non-moving steel material must be moved. Therefore, among the non-migrating steel materials in each initial mountain, all the steel materials above the uppermost non-migrating steel material are the moving steel materials.

最終山の総数と、移動鋼材の総数とを同時に最小化するには、最終山の実現可能性を考慮して移動鋼材を決定する必要がある。従って、移動鋼材だけでなく、積み替え後の最終山の積姿(それぞれの最終山を構成する構成鋼材)も決定変数から特定されるようにする。最終山における積姿制約は、特定の2つの鋼材を同一の最終山に配置することを禁ずる制約により実現することができる。また、最終山の総数の最小値は、ceil(n/h)で定まる保証はない。したがって、最終山の総数も目的関数により評価する。ここで、nは、鋼材の総数であり、hは、最終山の高さの上限値であり、ceil(n/h)は、天井関数(n/h以上の最小の整数値)を表す。   In order to simultaneously minimize the total number of the final peaks and the total number of the moving steel materials, it is necessary to determine the moving steel material in consideration of the feasibility of the final mountain. Therefore, not only the moving steel material, but also the appearance of the final pile after the transshipment (the constituent steel material constituting each final pile) is specified from the decision variables. The stacking constraint on the final mountain can be realized by a constraint that prohibits the specific two steel materials from being arranged on the same final mountain. Further, there is no guarantee that the minimum value of the total number of the last peaks is determined by ceil (n / h). Therefore, the total number of the last peaks is also evaluated by the objective function. Here, n is the total number of steel materials, h is the upper limit of the height of the last peak, and ceil (n / h) represents a ceiling function (the minimum integer value of n / h or more).

これらの要請から、本実施形態では、移動鋼材最終山割り当て変数zij(鋼材iを移動して元山または新山jに配置する場合に1となり、そうでない場合に0(ゼロ)となる0−1変数)を決定変数として導入する。また、割り当て山識別変数qj(最終山の候補となる山jを最終山とする場合に1となり、そうでない場合に0(ゼロ)となる0−1変数)を決定変数として導入する。また、非移動最上段鋼材判別変数xi(或る初期山を構成する鋼材iが、非移動鋼材のうち最上段にある非移動鋼材である場合に1となり、そうでない場合に0(ゼロ)となる0−1変数)と、移動有無判別変数yi(鋼材iが移動鋼材である場合に1となり、そうでない場合に0(ゼロ)となる0−1変数)を決定変数として導入する。 From these requests, in the present embodiment, in the present embodiment, the moving steel material final mountain allocation variable z ij (1 is set when the steel material i is moved and placed on the original mountain or the new mountain j, and is 0 (zero) otherwise. (1 variable) is introduced as a decision variable. Further, an assigned mountain identification variable q j (0-1 variable which becomes 1 when the mountain j which is a candidate for the final mountain as the final mountain and becomes 0 (zero) otherwise) is introduced as a decision variable. The non-moving uppermost steel discrimination variable x i (1 if the steel i constituting a certain initial mountain is the uppermost non-moving steel among the non-moving steels, and 0 (zero) otherwise. Are introduced as decision variables. A 0-1 variable that becomes 0 and a movement presence / absence determination variable y i (a 0-1 variable that becomes 1 when the steel material i is a moving steel material and becomes 0 (zero) otherwise).

本実施形態では、これらの決定変数を用いて、最終山の総数と、移動鋼材の総数とを最小にすることを目的とする目的関数と、決定変数、移動鋼材、および最終山に関する制約式を構築し、制約式を満足する範囲で目的関数の値を最小または最大にする決定変数を導出する。以下に、この詳細の一例を説明する。   In the present embodiment, using these decision variables, the total number of final peaks, the objective function aiming at minimizing the total number of moving steel materials, the decision variables, the moving steel materials, and the constraint formulas related to the final mountain, Construct and derive a decision variable that minimizes or maximizes the value of the objective function within a range that satisfies the constraint equation. Hereinafter, an example of the details will be described.

(問題の前提)
本実施形態では、各鋼材の初期山の積姿および払出順(圧延順)は所与とする。
ここで、鋼材の集合をN={1,2,・・・,n}と表記する。
(Premise of the problem)
In the present embodiment, it is assumed that the initial pile shape and the payout order (rolling order) of each steel material are given.
Here, a set of steel materials is denoted as N = {1, 2,..., N}.

初期山には、元山と仮想山とが含まれる。初期山としての元山は、最終山の作成対象となる鋼材のうち、鋼材情報が作成された時点(即ち、最終山を作成する時点)でヤードにおいて形づくられている山そのものである。その後、初期山を構成する一部の鋼材が他の山に山積みされた場合であっても、当該初期山を構成する他の一部の鋼材が当該初期山に残る場合、その山も元山とする。このように、元山は、鋼材情報が作成された時点(即ち、最終山を作成する時点)でヤードおいて形づくられている山の少なくとも一部からなり、当該山から場所が変わらない山である。仮想山は、最終山の作成対象となる鋼材のうち、鋼材情報が作成された時点(即ち、最終山を作成する時点)でヤードに未だ山積みされていない鋼材を、ヤードへの予定到着順が早いものほど上になるように山積みしたと仮定した場合の山である。本実施形態では、最終山の作成対象となる鋼材のうちヤードに未到着で未だ山積みされていない全ての鋼材が1つの仮想山に山積みされるものとする。このように本実施形態では、ヤードに未到着で未だ山積みされていない鋼材も仮想山として山積みされているとし(即ち、最終山の作成対象となる全ての鋼材がヤードにおいて山積みされているものとし)、その積姿を所与とする。尚、仮想山を構成する鋼材(未到着材)については、非移動鋼材は存在しないものとし、全てを移動鋼材とする。従って、仮想山を構成する鋼材については、移動鋼材と非移動鋼材との何れかを決定する際に、移動鋼材として取り扱う。   The initial mountain includes a Motoyama and a virtual mountain. The original mountain as the initial mountain is the mountain itself formed in the yard at the time when the steel material information is created (that is, when the final mountain is created) among the steel materials for which the final mountain is created. Thereafter, even if some of the steel materials constituting the initial mountain are piled on another mountain, if some of the steel materials constituting the initial mountain remain in the initial mountain, the mountain is also a former mountain. And In this way, the original mountain is at least a part of the mountain formed in the yard at the time when the steel material information is created (that is, when the final mountain is created), and is a mountain whose location does not change from the mountain. is there. The virtual mountain is a steel material which is not yet piled in the yard at the time when the steel material information is created (that is, when the final mountain is created) among the steel materials for which the final mountain is to be created. This is a mountain assuming that the earlier the mountain, the higher the pile. In the present embodiment, it is assumed that all steel materials that have not arrived at the yard and have not yet been piled up are piled up in one virtual mountain among the steel materials for which the final mountain is to be created. As described above, in the present embodiment, it is assumed that steel materials that have not arrived at the yard and have not yet been piled up are also piled up as virtual piles (that is, all steel materials for which the final pile is to be created are piled up at the yard). ), And its appearance is given. In addition, it is assumed that there is no non-moving steel material with respect to the steel material (unarrived material) constituting the virtual mountain, and all of the steel material is a moving steel material. Therefore, the steel material constituting the virtual mountain is treated as a moving steel material when determining either the moving steel material or the non-moving steel material.

初期山の積姿は既知であるが、最終山の積姿は未知であるとする。最終山は、上から払出順に積まれた山であるものとし、最終山の総数も未知であるとする。
また、初期山(初期置場)から最終山(最終置場)への搬送回数は、何れの鋼材についても最大2回とする。即ち、2回搬送する鋼材は仮置きされることになるが、仮山(仮置場)に搬送された鋼材は、次の搬送時には必ず最終山(最終置場)に搬送されるものとし、異なる仮山(仮置場)間で搬送されることはないものとする。
また、非移動鋼材のある初期山の置場が、当該非移動鋼材を含む最終山の置場となる。移動鋼材のみで構成される最終山(新山)は、当該移動鋼材を含む初期山の置場とは異なる置場に置かれることになる。
It is assumed that the appearance of the initial mountain is known, but the appearance of the final mountain is unknown. It is assumed that the last mountain is a mountain piled up from the top in the order of payout, and that the total number of the last mountain is also unknown.
In addition, the number of times of transfer from the initial mountain (initial yard) to the final mountain (final yard) is a maximum of two times for any steel material. That is, the steel material transported twice is temporarily placed, but the steel material transported to the temporary mountain (temporary storage) is always transported to the final mountain (final storage) at the next transport, and a different temporary material is used. It shall not be transported between mountains (temporary storage).
Further, the storage area of the initial mountain having the non-moving steel material is the storage area of the final mountain including the non-moving steel material. The final mountain (new mountain) composed only of the moving steel material is placed in a different yard from the yard of the initial mountain including the moving steel material.

また、本実施形態では、以下の幅制約、長さ制約、および高さ制約を積姿制約とする。
・幅制約
或る鋼材の幅が、当該或る鋼材の下に位置する何れの鋼材の幅よりも狭いならば、当該或る鋼材を、当該下に位置する鋼材の上に無条件で置ける。或る鋼材の幅が、当該或る鋼材の下に位置する何れかの鋼材の幅よりも広い場合には、両者(当該或る鋼材と当該或る鋼材の下に位置する鋼材)の幅の差が、作業制約により定まる基準値(例えば200[mm])未満であれば、当該或る鋼材を、当該下に位置する鋼材の上に置けるが、それを越えると置けない。
Further, in the present embodiment, the following width constraint, length constraint, and height constraint are taken as stacking constraint.
Width restriction If the width of a steel material is smaller than the width of any steel material located under the steel material, the steel material can be unconditionally placed on the steel material located under the steel material. If the width of a certain steel material is wider than the width of any steel material located under the certain steel material, the width of both (the certain steel material and the steel material located under the certain steel material) is reduced. If the difference is less than a reference value (for example, 200 [mm]) determined by the work constraint, the certain steel material can be placed on the steel material located below, but cannot be placed beyond that.

即ち、幅制約を満たすのは、或る鋼材の幅が、当該或る鋼材の下に位置する鋼材の幅よりも狭い場合と、或る鋼材の幅が、当該或る鋼材の下に位置する鋼材の幅よりも広く、且つ、当該或る鋼材の幅と、当該或る鋼材の下に位置する全ての鋼材の幅のそれぞれとの差が基準値(例えば200[mm])未満である場合である。   That is, the width constraint is satisfied when the width of a certain steel material is smaller than the width of a steel material located below the certain steel material, and when the width of a certain steel material is located below the certain steel material. When the width is wider than the width of the steel material and the difference between the width of the certain steel material and each of the widths of all the steel materials located below the certain steel material is less than a reference value (for example, 200 [mm]). It is.

・長さ制約
或る鋼材の長さが、当該或る鋼材の下に位置する何れの鋼材の長さよりも短いならば、当該或る鋼材を、当該下に位置する鋼材の上に無条件で置ける。或る鋼材の長さが、当該或る鋼材の下に位置する何れかの鋼材の長さよりも長い場合には、両者(当該或る鋼材と当該或る鋼材の下に位置する鋼材)の長さの差が、作業制約により定まる基準値(例えば2000[mm])未満であれば、当該或る鋼材を、当該下に位置する鋼材の上に置けるが、それを越えると置けない。
-Length constraint If the length of a steel material is shorter than the length of any steel material located under the steel material, the steel material is unconditionally placed on the steel material located under the steel material. I can put it. If the length of a certain steel material is longer than the length of any steel material located under the certain steel material, the length of both (the certain steel material and the steel material located under the certain steel material) If the difference is less than a reference value (for example, 2000 [mm]) determined by the work constraint, the certain steel material can be placed on the steel material below, but cannot be placed beyond that.

即ち、長さ制約を満たすのは、或る鋼材の長さが、当該或る鋼材の下に位置する鋼材の長さよりも短い場合と、或る鋼材の長さが、当該或る鋼材の下に位置する鋼材の長さよりも長く、且つ、当該或る鋼材と、当該或る鋼材の下に位置する全ての鋼材の幅のそれぞれとの差が基準値(例えば2000[mm])未満である場合である。   That is, the length constraint is satisfied when the length of a certain steel material is shorter than the length of a steel material located under the certain steel material, and when the length of a certain steel material is below the certain steel material. And the difference between the certain steel material and each of the widths of all the steel materials located under the certain steel material is less than a reference value (for example, 2000 [mm]). Is the case.

・高さ制約
1つの最終山として山積みできる鋼材の数は、最終山の高さの上限値h以下でなければならない。最終山の高さの上限値hは、例えば10である。
-Height restriction The number of steel materials that can be piled up as one final mountain must be not more than the upper limit value h of the final mountain. The upper limit value h of the height of the last peak is, for example, 10.

また、非移動鋼材のある初期山(元山)の置場は最終山の置場となる。移動鋼材のみで構成される最終山は新山である。前述したように新山の置場は、初期山の置場と異なる。   The storage area of the initial mountain (Mt. Motoyama) where the non-moving steel material is located is the storage area of the final mountain. The last mountain consisting only of mobile steel is Shinzan. As mentioned above, the yard of the new mountain is different from the yard of the initial mountain.

(決定変数)
<非移動鋼材および移動鋼材の決定と最終山の総数および積姿の決定を行う際に用いる決定変数>
本実施形態では、任意の鋼材iに対し、非移動最上段鋼材判別変数xiと、移動有無判別変数yiとを決定変数とする。非移動最上段鋼材判別変数xiは、以下の(1)式のように定義され、移動有無判別変数yiは、以下の(2)式のように定義される。尚、変数iは、鋼材の払出順にナンバリングされている(払出順が前であるほど変数iの値は小さい)ものとする。
(Decision variables)
<Determining variables used in determining non-moving steel and moving steel, and determining the total number of piles and the final appearance>
In this embodiment, for any steel i, immobile and uppermost steel discriminatory variable x i, the decision variable and the movement whether the discriminatory variable y i. The non-moving uppermost steel material discriminating variable x i is defined as in the following equation (1), and the movement presence / absence discriminating variable y i is defined as in the following equation (2). It is assumed that the variable i is numbered in the order of payout of the steel materials (the value of the variable i is smaller as the payout order is earlier).

Figure 2019218151
Figure 2019218151

非移動最上段鋼材判別変数xiは、或る初期山を構成する鋼材iが、非移動鋼材のうち最上段にある非移動鋼材である場合に1となり、そうでない場合に0(ゼロ)となる0−1変数である。このように、初期山に、非移動鋼材が1つもなければ、当該初期山を構成する全ての鋼材iに対する非移動最上段鋼材判別変数xiは、0(ゼロ)になる。一方、初期山に、非移動鋼材が1つ以上あれば、当該非移動鋼材のうち最上段にある非移動鋼材iに対する非移動最上段鋼材判別変数xiのみが1となる。この場合、当該初期山を構成するその他の鋼材iに対する非移動最上段鋼材判別変数xiは、(当該鋼材iが非移動鋼材であっても)0(ゼロ)になる。即ち、1つの初期山について、非移動最上段鋼材判別変数xiが1となる鋼材の数は最大で1である。
移動有無判別変数yiは、鋼材iが移動鋼材である場合に1となり、そうでない場合に0(ゼロ)となる0−1変数である。
The non-moving uppermost steel material discriminant variable x i is 1 when the steel material i constituting a certain initial mountain is the uppermost non-moving steel material among the non-moving steel materials, and 0 (zero) otherwise. 0-1 variables. Thus, the initial mountain, if non-moving steel is not even one, non moving uppermost steel discriminatory variable x i for all steel i constituting the initial mountain becomes 0 (zero). On the other hand, the initial mountain, if non-moving steel has one or more, only the non-moving top steel discriminatory variable x i with respect to the non-moving steel i in top of the non-moving steel becomes 1. In this case, the non-moving top steel discriminatory variable x i with respect to other steel i constituting the initial mountain will (also the steel i is a non-moving steel) 0 (zero). That is, for one initial peaks, the number of non-moving steel top steel discriminatory variable x i is 1 is 1 at a maximum.
The movement presence / absence determination variable y i is a 0-1 variable that becomes 1 when the steel material i is a moving steel material and becomes 0 (zero) otherwise.

更に、本実施形態では、移動鋼材最終山割り当て変数zijと割り当て山識別変数qjとを決定変数とする。移動鋼材最終山割り当て変数zijは、以下の(3)式のように定義され、割り当て山識別変数qjは、以下の(4)式のように定義される。尚、jは、各山を一意に識別する識別情報(ID)である。例えば、ヤードにおける鋼材の置場の識別番号をjとして採用することができる。 Further, in the present embodiment, the moving steel material final mountain assigned variable z ij and the assigned mountain identification variable q j are determined variables. The moving steel material final mountain allocation variable z ij is defined as in the following equation (3), and the allocated mountain identification variable q j is defined as in the following equation (4). Here, j is identification information (ID) for uniquely identifying each mountain. For example, the identification number of the steel yard in the yard can be adopted as j.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

移動鋼材最終山割り当て変数zijは、移動鋼材である鋼材iを元山j(=1,・・・,p(p>1))または新山j(=p+1,・・・,p+m(m=n))に配置する場合に1、そうでない場合に0(ゼロ)となる0−1変数である。鋼材iが非移動鋼材である場合(即ち、移動有無判別変数yiが0(ゼロ)である鋼材iである場合)、任意の最終山jに対し、移動鋼材最終山割り当て変数zijは0(ゼロ)とする。
割り当て山識別変数qj(j=1,・・・,p,p+1,・・・,p+m)は、最終山として元山j(=1,・・・,p)または新山j(=p+1,・・・,p+m)が割り当てられた場合に1となり、そうでない場合に0(ゼロ)となる0−1変数である。尚、前述したように元山jおよび新山jは、最終山の候補となる山である。
The moving steel material final mountain allocation variable z ij is obtained by converting the steel material i that is the moving steel material to the original mountain j (= 1,..., P (p> 1)) or the new mountain j (= p + 1,..., P + m (m = n)) is a 0-1 variable that is 1 if placed in, and 0 (zero) otherwise. When the steel material i is a non-moving steel material (that is, a steel material i in which the movement presence / absence determination variable y i is 0 (zero)), the moving steel material final mountain allocation variable z ij is 0 for an arbitrary final mountain j. (Zero).
The assigned mountain identification variable q j (j = 1,..., P, p + 1,..., P + m) is the original mountain j (= 1,..., P) or the new mountain j (= p + 1, .., P + m) are 1 if they are assigned, and 0 (zero) otherwise. Note that, as described above, Motoyama j and New mountain j are mountains that are candidates for the final mountain.

<搬送順を決定する際に用いる決定変数>
本実施形態では、非移動鋼材および移動鋼材の決定と、最終山の積姿の決定とを行った後、移動鋼材のみを移動(搬送)させるものとして、初期山から最終山に積み替える際の各鋼材iの搬送順を決定する。初期山から最終山に積み替える際の各鋼材iを決定する手法は、公知の技術で実現することができる。例えば、特許文献2に記載の手法を用いることができる。特許文献2では、搬送対象鋼材iの初期搬送時刻k_it[i]と搬送対象鋼材iの最終搬送時刻k_ft[i]とを決定変数としている。これらの決定変数の詳細は特許文献2に記載されているので、ここでは、その詳細な説明を省略し、概要のみを説明する。
<Decision variables used when determining the transport order>
In the present embodiment, after determining the non-moving steel material and the moving steel material and determining the appearance of the final mountain, only the moving steel material is moved (conveyed). The transfer order of each steel material i is determined. The method of determining each steel material i when transferring from the initial pile to the final pile can be realized by a known technique. For example, the method described in Patent Document 2 can be used. In Patent Literature 2, the initial transfer time k_it [i] of the transfer target steel material i and the final transfer time k_ft [i] of the transfer target steel material i are determined variables. Since the details of these decision variables are described in Patent Document 2, their detailed description is omitted here, and only the outline is described.

未到着材では、受入れテーブルなどの受入口に到着した後、最初にヤードへの搬送を開始する時刻が、搬送対象鋼材iの初期搬送時刻k_it[i]になる。既到着材では、現時刻において置かれている置場から最初に搬送を開始する時刻が、搬送対象鋼材iの初期搬送時刻k_it[i]になる。また、搬送対象鋼材iについての最終山への搬送を開始する時刻が、搬送対象鋼材iの最終搬送時刻k_ft[i]になる。   For unarrived materials, the time at which transport to the yard is first started after arriving at a receiving entrance such as a receiving table is the initial transport time k_it [i] of the steel material i to be transported. In the already arrived material, the time at which transport is first started from the storage site at the current time is the initial transport time k_it [i] of the steel material i to be transported. The time at which the transfer of the transfer target steel material i to the final mountain is started is the final transfer time k_ft [i] of the transfer target steel material i.

(ヤード管理装置100の機能構成)
図1は、ヤード管理装置100の機能的な構成の一例を示す図である。ヤード管理装置100のハードウェアは、例えば、CPU、ROM、RAM、HDD、および各種のインターフェースを備える情報処理装置、または専用のハードウェアを用いることにより実現される。図2は、ヤード管理装置100により実行されるヤード管理方法の一例を説明するフローチャートである。
[鋼材情報取得部101、鋼材情報取得ステップS201]
鋼材情報取得部101は、山積みの対象となる鋼材についての鋼材情報を取得する。鋼材情報は、鋼材基礎情報と、各鋼材の初期山の積姿を特定する情報と、最終山の高さの上限値hを特定する情報と、重み係数k1、k2とを含む。
(Functional configuration of the yard management device 100)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the yard management device 100. The hardware of the yard management device 100 is realized by using, for example, an information processing device including a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and various interfaces, or dedicated hardware. FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of the yard management method executed by the yard management device 100.
[Steel Material Information Acquisition Unit 101, Steel Material Information Acquisition Step S201]
The steel material information acquisition unit 101 acquires steel material information on steel materials to be piled up. The steel material information includes basic steel material information, information for specifying the initial pile shape of each steel material, information for specifying the upper limit value h of the final mountain height, and weighting factors k 1 and k 2 .

鋼材基礎情報には、最終山の作成対象となる鋼材(鋼材の集合N={1,2,・・・,n})のそれぞれについて、識別情報と、払出順と、鋼材数と、幅と、長さの情報が含まれる。尚、ここでは、説明を簡単にするため、全ての鋼材の厚みは同じであるものとする。
識別情報は、各鋼材を一意に識別する識別情報(鋼材ID)である。
払出順は、各鋼材の払出順(圧延工程への搬送順)である。尚、本実施形態では、識別情報を払出順としているので、払出順は、鋼材基礎情報に含まれていなくてもよい。
The steel basic information includes identification information, a payout order, the number of steels, a width, and the like for each steel (the set of steels N = {1, 2,..., N}) for which the final mountain is to be created. , Length information is included. Here, for simplicity of description, it is assumed that all steel materials have the same thickness.
The identification information is identification information (steel material ID) for uniquely identifying each steel material.
The order of payout is the order of payout of each steel material (the order of transport to the rolling process). In the present embodiment, since the identification information is in the order of payout, the order of payout does not need to be included in the basic steel material information.

初期山の積姿を特定する情報は、初期山を一意に識別する識別情報である初期山IDと、当該初期山IDで識別される初期山の各積段に位置する鋼材IDとを含む。   The information for specifying the stacked shape of the initial mountain includes an initial mountain ID, which is identification information for uniquely identifying the initial mountain, and a steel material ID located at each stack of the initial mountain identified by the initial mountain ID.

鋼材情報の取得形態としては、例えば、ヤード管理装置100のユーザインターフェースの入力操作、外部装置からの送信、または可搬型の記憶媒体からの読み出しが挙げられる。   Examples of the form of acquiring the steel material information include an input operation of a user interface of the yard management device 100, transmission from an external device, and reading from a portable storage medium.

[制約式・目的関数設定部102、制約式設定ステップS202、目的関数設定ステップS203]
制約式・目的関数設定部102は、前述した制約を数式で表した制約式と、前述した目的を数式で表した目的関数とを設定する。
<<制約式>>
まず、制約式について説明する。
[Constraint equation / objective function setting unit 102, constraint equation setting step S202, objective function setting step S203]
The constraint expression / objective function setting unit 102 sets a constraint expression that expresses the above-mentioned constraint by an expression and an objective function that expresses the above-mentioned purpose by an expression.
<< Constraint formula >>
First, a constraint expression will be described.

(a)移動鋼材についての制約
鋼材の集合Nを分割した鋼材の部分集合Sk(⊂N)の集合をS={S1,S2,・・・,Sr}と表記する。この鋼材の部分集合Skのそれぞれが初期山となる。また、前述したように鋼材を識別する変数iは、当該鋼材の払出順にナンバリングされている(払出順が前であるほど変数iの値は小さい)ものとする。従って、以下の(5)式および(6)式が成立する。
(A) Restriction on Moving Steel Material A set of steel material subsets S k ({N) obtained by dividing the steel material set N is denoted as S = {S 1 , S 2 ,..., S r }. Each subset S k of this steel is the initial mountain. Further, as described above, the variable i for identifying the steel material is numbered in the payout order of the steel material (the value of the variable i is smaller as the payout order is earlier). Therefore, the following equations (5) and (6) hold.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

各初期山Skにおいて、最下段から積順が払出順(下から上に向かって払出順が降順)になっている全ての鋼材の部分を当該初期山Skから抜き出して得られる部分山をmax(Sk)とする。ここで言う部分山とは、与えられた山の或る鋼材からその下にある鋼材の全てを、与えられた山と同じ順序で積んで構成される山のことである。このとき、max(Sk)の中に無い鋼材は、必ず移動鋼材となる。このことを以下の(7)式および(8)式で表す。 In each initial mountain S k , a partial mountain obtained by extracting from the initial mountain S k all the steel parts whose product order is the order of payout from the bottom row (the order of payout is descending from bottom to top). max (S k ). Here, the partial mountain is a mountain formed by stacking all the steel materials below a certain steel material of the given mountain in the same order as the given mountain. At this time, a steel material not in max (S k ) is always a moving steel material. This is represented by the following equations (7) and (8).

Figure 2019218151
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(7)式は、初期山Skからmax(Sk)を除いた部分にある鋼材iは移動する(移動鋼材になる)ことを表す。(8)式は、初期山Skからmax(Sk)を除いた部分にある鋼材iは、初期山Skにおいて、非移動鋼材のうち最上段にある鋼材になることはないことを表す。(7)式および(8)式により、各初期山Skにおいて、最下段から積順が払出順(下から上に向かって払出順が降順)になっていない鋼材iは、移動することが表される。 The expression (7) indicates that the steel material i in the portion excluding max (S k ) from the initial mountain S k moves (becomes a moving steel material). (8) are steel i in the initial mountain S k to the portion excluding the max (S k) denotes that the initial in mountain S k, does not become steel in top of the non-moving steel . (7) and Equation (8), in each initial mountain S k, steel i the product order from the lowermost payout order (payout order from bottom to top is descending) not in the be moved expressed.

(b)非移動最上段鋼材判別変数xiに関する制約
各初期山Skにおいて、非移動最上段鋼材判別変数xiが1(xi=1)となる鋼材iの数の最大値は1である。従って、以下の(9)式が成り立つ。
(B) limited in the early mountain S k for the non-moving top steel discriminatory variable x i, the maximum value of the number of steel i of immobile uppermost steel discriminatory variable x i is 1 (x i = 1) is 1 is there. Therefore, the following equation (9) holds.

Figure 2019218151
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また、非移動鋼材iがある初期山(元山)の総数は、最終山の総数pを上回ることはできない。従って、以下の(10)式が成り立つ。ただし、この式は、最終山の総数pを制約として与えられた場合にのみ意味のある制約で、最終山の総数pを目的関数として評価する場合には、設定できない。   Further, the total number of the initial peaks (the original peaks) in which the non-moving steel material i exists cannot exceed the total number p of the final peaks. Therefore, the following equation (10) holds. However, this expression is a constraint that is meaningful only when the total number p of the final peaks is given as a constraint, and cannot be set when the total number p of the final peaks is evaluated as an objective function.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

(c)移動有無判別変数yiに関する制約
各初期山Skにおいて、移動鋼材iより上にある鋼材は全て移動する。従って、各初期山Skで最下段から上に向かって見た場合の払出順(=i(鋼材の識別番号))を、k1,k2,・・・とすると、以下の(11)式が成り立つ。
(C) restrictions on the movement whether the discriminatory variable y i in each initial mountain S k, steel is above the moving steel i moves all. Accordingly, when the payout order (= i (identification number of steel material)) when viewed from the bottom to the top at each initial mountain S k is k 1 , k 2 ,..., The following (11) The formula holds.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

(d)非移動最上段鋼材判別変数xiと移動有無判別変数yiとの関係を規定する制約
全ての鋼材iは、移動鋼材および非移動鋼材の何れかに一意に識別される。初期山Skにおいて、鋼材iの最下段から数えた場合の積段数(当該鋼材を含み、それより下にある鋼材の数であり最下段の積段数を1とした場合の積段数)をbiとすると、非移動鋼材の総数は、非移動最上段鋼材判別変数xiを用いて、Σi∈Ni・xiと表記できる。また、移動鋼材の総数は、移動有無判別変数yiを用いて、Σi∈Niと表記できる。従って、非移動鋼材の総数と移動鋼材の総数との和が、初期山(元山および仮想山)を構成する鋼材の総数nであることを示す以下の(12)式が成り立つ。
(D) all steel i constraint defines the relation of the non-moving and the uppermost steel discriminatory variable x i and the mobile whether discriminatory variable y i is identified uniquely to one of the moving steel and non-moving steel. In the initial mountain Sk , the number of stacked stages counted from the lowest stage of the steel member i (the number of steel plates including the steel member and located below it and the number of stacked stages at the lowest stage is set to 1) is represented by b. When i, the total number of non-moving steel, non-migrating with the uppermost steel discriminatory variable x i, it can be expressed as Σ i∈N b i · x i. Also, the total number of moving steel materials can be expressed as i N y i using the movement presence / absence determination variable y i . Therefore, the following equation (12) is established, which indicates that the sum of the total number of non-moving steel materials and the total number of moving steel materials is the total number n of the steel materials constituting the initial mountain (the original mountain and the virtual mountain).

Figure 2019218151
Figure 2019218151

鋼材iに対する移動有無判別変数yiが1(yi=1)ならば、初期山Skにおいて、当該鋼材iとそれより上にある鋼材iとの全てに対する非移動最上段鋼材判別変数xiは0(ゼロ、xi=0)になる。逆に、鋼材iに対する移動有無判別変数yiが0(ゼロ、yi=1)ならば、初期山Skにおいて、当該鋼材iと、それより上にある鋼材iのうち、1つの鋼材iに対する非移動最上段鋼材判別変数xiのみが1(xi=1)になる。従って、鋼材i∈Skに対し、初期山Skにおいて、当該鋼材iと、それより上にある鋼材iとの集合をSk (i)と定義すると(以下の(14)式を参照)、以下の(13)式が成り立つ。 If the movement whether the discriminatory variable y i is 1 (y i = 1) for the steel i, the initial mountain in S k, the steel i and non-moving top steel discriminatory variable x i for all the steel i above it Becomes 0 (zero, x i = 0). Conversely, movement whether the discriminatory variable y i is 0 (zero, y i = 1) for the steel i If, in the initial mountain S k, and the steel i, among the steel i above it, one steel i , Only the non-moving uppermost steel material discriminating variable x i becomes 1 (x i = 1). Therefore, for a steel material i∈S k , at the initial mountain S k , a set of the steel material i and the steel material i above it is defined as S k (i) (see the following equation (14)). ) And the following equation (13) is satisfied.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

(13)式は、初期山Skの任意の鋼材iについて、当該鋼材iが移動鋼材であるならば、それより上に非移動鋼材はなく、当該鋼材iが移動鋼材でないならば、当該鋼材iまたは当該鋼材iより上の鋼材の1つが、非移動鋼材のうち最上段に位置する非移動鋼材になる(即ち、xi=1になる非移動鋼材が1つだけある)ことを表す。 (13), for any steel i initial mountain S k, if the steel material i is a mobile steel, rather motionless steel above it, if the steel i is not moving steel, the steel i or one of the steel materials above the steel material i is the non-migrating steel material located at the top of the non-migrating steel materials (that is, there is only one non-migrating steel material where x i = 1).

(e)移動鋼材最終山割り当て変数zijと移動有無判別変数yiとの関係を規定する制約
任意の鋼材iは、元山j(=1,・・・,p(p>1))または新山j(=p+1,・・・,p+m(m=n))に配置されなければならない。また、前述したように非移動鋼材である鋼材i(即ち、移動有無判別変数yiが0(ゼロ)である鋼材i)に対する移動鋼材最終山割り当て変数zijは、任意の山jに対し0(ゼロ、zij=0)と定義している。従って、以下の(15)式、(15')式、(15'')式が成り立つ。
(E) Constraint defining relationship between moving steel material final mountain allocation variable z ij and movement presence / absence determination variable y i Arbitrary steel material i is a source mountain j (= 1,..., P (p> 1)) or It must be located at the new mountain j (= p + 1,..., P + m (m = n)). Further, as described above, the moving steel material final mountain allocation variable z ij for the steel material i that is a non-moving steel material (that is, the steel material i for which the movement presence / absence determination variable y i is 0 (zero)) is 0 for any mountain j. (Zero, z ij = 0). Therefore, the following equations (15), (15 ′), and (15 ″) hold.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

(15)式は、鋼材iが移動鋼材であるならば、当該鋼材iは、元山jおよび新山jの何れか1つに移動する鋼材であり、鋼材iが非移動鋼材であるならば、当該鋼材iは、元山jおよび新山jの何れにも移動しないことを表す。(15')式は、初期山Skからmax(Sk)を除いた部分にある鋼材iは、元山jおよび新山jの何れか1つに移動する鋼材であることを表す。(15'')式は、初期山Skにおけるmax(Sk)の部分にある鋼材iは、元山jおよび新山jの何れか1つにも移動しても、元山jおよび新山jの何れにも移動しなくてもよいこと(すなわち、移動鋼材であっても非移動鋼材であってもよいこと)を表す。 The expression (15) indicates that if the steel material i is a moving steel material, the steel material i is a steel material that moves to one of the original mountain j and the new mountain j, and if the steel material i is a non-moving steel material, This indicates that the steel material i does not move to any of the former mountain j and the new mountain j. The expression (15 ′) indicates that the steel material i in the portion excluding the max (S k ) from the initial mountain S k is a steel material that moves to any one of the original mountain j and the new mountain j. Equation (15 ″) indicates that the steel material i in the portion of max (S k ) in the initial mountain S k moves to any one of the original mountain j and the new mountain j, and the original mountain j and the new mountain j (That is, it may be a moving steel material or a non-moving steel material).

(f)元山へ積み替える際の制約(移動鋼材最終山割り当て変数zijを定義する制約、非移動最上段鋼材判別変数xiと、移動鋼材最終山割り当て変数zijおよび割り当て山識別変数qjとの関係を規定する制約)
元山(初期山)k(=1,・・・,p)を構成する鋼材i_k(∈max(Sk))に対し、鋼材i_kに上載せ可能な鋼材iの集合の集合をU(i_k)とする。鋼材i_kが、元山kにおいて非移動鋼材のうち最上段にある非移動鋼材である場合(即ち、非移動最上段鋼材判別変数xiが1(xi=1)の場合)、鋼材i_kに上載せできない鋼材iを、鋼材i_kが属する元山kに配置することはできない。このことは、以下の(16)式で表される。(16)式により、実現不可能な最終山が得られることを抑制することができる。
(F) Motoyama constraints upon reloading to (constraint that defines the moving steel final mountain assigned variable z ij, and the non-moving top steel discriminatory variable x i, the mobile steel final mountain assignment variables z ij and allocation mountain identification variable q constraint that defines the relationship with j )
For the steel material i_k (∈max (S k )) constituting the original mountain (initial mountain) k (= 1,..., P), a set of steel materials i that can be placed on the steel material i_k is represented by U (i_k ). Steel i_k is, when a non-moving steel in top of the non-moving steel in Motoyama k (i.e., if the non-moving top steel discriminatory variable x i is 1 (x i = 1)) , the steel i_k The steel material i that cannot be loaded cannot be placed on the base mountain k to which the steel material i_k belongs. This is expressed by the following equation (16). According to the expression (16), it is possible to suppress the unrealizable final mountain from being obtained.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

ここで、本実施形態では、同一山禁止鋼材対集合Fにより、鋼材i_kに上載せ可能な鋼材iの集合U(i_k)を特定する。同一山禁止鋼材対集合Fは、以下の(17)式のように、任意の2つの鋼材の対{i,j}⊆Nの集合であって、前述した幅条件および長さ条件の少なくとも何れか一方を満たさない2つの鋼材の対の集合である。また、鋼材i_kに上載せ可能な鋼材iの集合U(i_k)は、鋼材i_kだけでなく、その下にある全ての鋼材との関係も考慮して定められる。即ち、鋼材i_kおよびその下にある全ての鋼材と、鋼材i_kに上載せする候補となる鋼材との対のそれぞれが、同一山禁止鋼材対集合Fに含まれていない場合に、当該鋼材i_kに上載せする候補となる鋼材が、鋼材i_kに上載せ可能な鋼材iの集合U(i_k)に含まれる。   Here, in the present embodiment, a set U (i_k) of steel materials i that can be placed on the steel material i_k is specified by the same mountain-forbidden steel material set F. The same mountain-forbidden steel material pair set F is a set of arbitrary two steel material pairs {i, j} N as shown in the following equation (17), and at least one of the width condition and the length condition described above. It is a set of two pairs of steel materials that do not satisfy one of them. In addition, the set U (i_k) of the steel materials i that can be placed on the steel material i_k is determined in consideration of not only the steel material i_k but also the relationship with all the steel materials under the steel material i_k. That is, when each pair of the steel material i_k and all the steel materials below the steel material i and the candidate steel material to be put on the steel material i_k is not included in the same mountain-forbidden steel material pair set F, the steel material i_k is included in the steel material i_k. The steel material that is a candidate to be mounted is included in a set U (i_k) of steel materials i that can be mounted on the steel material i_k.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

また、最終山において鋼材i_kの上に配置できる鋼材の数は、前述した高さ制約により制限される。元山kに属する鋼材i_kにおける最下段から数えた場合の積段数(当該鋼材を含み、それより下にある鋼材の数であり最下段の積段数を1とした場合の積段数)をbi_kとすると、以下の(18)式が成り立つ。 In addition, the number of steel materials that can be arranged on the steel material i_k in the last mountain is limited by the height constraint described above. Product number when counted from the bottom in the steel i_k belonging to Motoyama k a b i (including the steel product number in the case of it from the 1 to the bottom of the product number is a number of steel below) If it _ k, holds the following equation (18).

Figure 2019218151
Figure 2019218151

(18)式は、元山kに移動する鋼材iの総数は、当該元山k(初期山)に属する非移動鋼材のうち最上段の非移動鋼材の上に配置することができる鋼材の数の上限値以下でなければならないことを表す。(18)式の右辺は、元山kにおいて、鋼材i_kの上にできる空きスペース(鋼材の数)を表す。(18)式により、実現不可能な最終山が得られることを抑制することができる。   Equation (18) indicates that the total number of steel materials i moving to the original mountain k is the number of steel materials that can be arranged on the uppermost non-movable steel material among the non-migrating steel materials belonging to the original mountain k (initial mountain). Must be less than or equal to the upper limit of. The right side of the expression (18) represents an empty space (the number of steel materials) formed on the steel material i_k at the Motoyama k. According to the expression (18), it is possible to suppress the unrealizable final mountain from being obtained.

また、初期山k(=1,・・・,p)に属する鋼材i_kが、非移動鋼材のうち最上段にある非移動鋼材である(非移動最上段鋼材判別変数xiが1(xi=1)である)場合、当該初期山(元山)kは、最終山になるので、以下の(19)式が成り立つ。 The initial mountain k (= 1, ···, p ) steel i_k belonging to is a non-moving steel in top is (non-moving top steel discriminatory variable x i of the non-moving steel material 1 (x i = 1)), the initial mountain (original mountain) k is the last mountain, and therefore the following equation (19) holds.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

(g)元山以外の最終山(新山)に対する山高さ制約
元山以外の最終山である新山j(=p+1,・・・,p+m)の高さに関する制約は、以下の(20)式で表される。
(G) Mountain height constraint on the last mountain other than Motoyama (new mountain) The constraint on the height of the new mountain j (= p + 1,..., P + m), which is the last mountain other than Motoyama, is expressed by the following equation (20). expressed.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

(20)式は、初期山から山jに移動する移動鋼材の総数は、最終山となる山jの高さの上限値h以下であることを表す。(20)式により、実現不可能な最終山が得られることを抑制することができる。
また、新山jについては、以下の(20')式のように、識別情報が小さいものが優先的に構築されるようにして解空間を制限するのが好ましい。
Equation (20) indicates that the total number of moving steel materials moving from the initial mountain to the mountain j is equal to or less than the upper limit h of the height of the mountain j which is the final mountain. According to the expression (20), it is possible to suppress the unrealizable final mountain from being obtained.
In addition, as for the new mountain j, it is preferable to limit the solution space so that the one with the smaller identification information is preferentially constructed as in the following equation (20 ′).

Figure 2019218151
Figure 2019218151

尚、(20')式は、元山(∀j∈{1,・・・,p})には適用されない。
(h)同一最終山禁止制約(幅、長さ制約)
移動鋼材が最終山に配置された際、最終山が積姿制約(幅制約、高さ制約)を満たすため、同一山禁止鋼材対集合Fに属する2つの鋼材i1、i2の対を同一の最終山jに配置することを禁止する制約を以下の(21)式のように定める。
The expression (20 ′) is not applied to Motoyama ({j∈ {1,..., P}).
(H) Same last mountain prohibition constraint (width, length constraint)
When the moving steel material is placed on the last mountain, the last mountain satisfies the stacking constraint (width constraint, height constraint), so that the pair of two steel materials i1 and i2 belonging to the same mountain-forbidden steel material pair set F is replaced with the same final material. A constraint that prohibits placement at the mountain j is determined as in the following equation (21).

Figure 2019218151
Figure 2019218151

尚、(21)式の制約は、移動鋼材間での積姿制約であり、非移動鋼材と移動鋼材との間の積姿制約は、前述した(17)式により規定される。(21)式により、実現不可能な最終山が得られることを抑制することができる。   Note that the constraint of the formula (21) is a stacking constraint between the moving steel materials, and the stacking constraint between the non-moving steel material and the moving steel material is defined by the above formula (17). According to the expression (21), it is possible to suppress the unrealizable final mountain from being obtained.

制約式・目的関数設定部102は、例えば、(7)式〜(13)式、(15)式、(15')式、(15'')式、(16)式〜(21)式に対し、i、j、S、Sk、p、n、F、h、bi、mを設定することにより、(7)式〜(13)式、(15)式、(15')式、(15'')式、(16)式〜(21)式の制約式を設定する。 The constraint expression / objective function setting unit 102 converts the expressions (7) to (13), (15), (15 ′), (15 ″), (16) to (21) into, for example, On the other hand, by setting i, j, S, S k , p, n, F, h, b i , and m, the expressions (7) to (13), (15), (15 ′), (15 ″) and the constraint equations (16) to (21) are set.

<<目的関数>>
次に、目的関数について説明する。
前述したように本実施形態では、移動鋼材の総数の最小化(または非移動鋼材の総数を最大)と、最終山の総数の最小化とを目的とするので、以下の(22)式に示す目的関数Jを用いる。
<< Objective function >>
Next, the objective function will be described.
As described above, the present embodiment aims at minimizing the total number of moving steel materials (or maximizing the total number of non-moving steel materials) and minimizing the total number of final hills. The objective function J is used.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

本実施形態では、(22)式に示すように、移動鋼材の総数((22)式のΣyi)と、最終山の総数((22)式のΣqj)との重み付き線形和を目的関数とする。尚、重み付き線形和とは、移動鋼材の総数に対する重み係数k1、最終山の総数に対する重み係数k2を、移動鋼材の総数、最終山の総数にそれぞれ乗算した値を加算したものをいう。移動鋼材の総数に対する重み係数k1は、移動鋼材の総数に対する評価の、最終山の総数に対する評価とのバランスを表す係数である。最終山の総数に対する重み係数k2は、最終山の総数に対する評価の、最終山の総数に対する評価とのバランスを表す係数である。最終山の総数に対する重み係数k2よりも移動鋼材の総数に対する重み係数k1を大きな値を設定した場合、例えば、最終山の総数を1つ減らすよりも移動鋼材の総数を1つ減らした方が、目的関数Jの値の減少量は大きくなる。従って、この場合の目的関数Jは、最終山の総数に対する評価よりも移動鋼材の総数に対する評価に重きを置いた目的関数になる。逆に、移動鋼材の総数に対する重み係数k1よりも最終山の総数に対する重み係数k2を大きな値を設定した場合、例えば、移動鋼材の総数を1つ減らすよりも最終山の総数を1つ減らした方が、目的関数Jの値の減少量は大きくなる。従って、この場合の目的関数Jは、移動鋼材の総数に対する評価よりも最終山の総数に対する評価に重きを置いた目的関数になる。このように(22)式の目的関数Jでは、重み係数k1、k2により、移動鋼材の総数に対する評価と、最終山の総数に対する評価とのバランスをとることができる。即ち、(22)式は、このような評価のバランスをとったうえでの(このような評価のバランスの条件下での)、移動鋼材の総数の最小値と最終山の総数の最小値とを求める目的関数である。このように、移動鋼材の総数と最終山の総数とを決定変数として有する(22)式を目的関数Jとして用いることにより、移動鋼材の総数の最小化と、最終山の総数の最小化とのバランスがとれるようになる。 In the present embodiment, as shown in Expression (22), a weighted linear sum of the total number of moving steel materials (Σy i in Expression (22)) and the total number of final hills (Σq j in Expression (22)) is obtained. Function. The weighted linear sum is obtained by adding a value obtained by multiplying a weight coefficient k 1 for the total number of moving steel materials and a weight coefficient k 2 for the total number of final mountains to the total number of moving steel materials and the total number of final mountains, respectively. . Weight coefficient k 1 to the total number of mobile steel, the evaluation of the total number of mobile steel is a coefficient representing a balance between the evaluation of the total number of final mountain. Weight coefficient k 2 to the total number of final mountain, the evaluation of the total number of final mountain is a coefficient representing a balance between the evaluation of the total number of final mountain. If the weight coefficient k 1 to the total number of mobile steel than the weight coefficient k 2 to the total number of final mountain value larger, for example, towards the total number of mobile steel than the total number of final mountain one less that reduced one However, the amount by which the value of the objective function J decreases is large. Therefore, the objective function J in this case is an objective function that emphasizes evaluation on the total number of moving steel materials rather than evaluation on the total number of final peaks. Conversely, when a value larger the weighting coefficient k 2 of the total number of final mountain than the weight coefficient k 1 to the total number of mobile steel, for example, one the total number of final mountain than one less the total number of mobile steel As the number decreases, the amount of decrease in the value of the objective function J increases. Therefore, the objective function J in this case is an objective function that emphasizes evaluation on the total number of final hills rather than evaluation on the total number of moving steel materials. As described above, in the objective function J of the equation (22), it is possible to balance the evaluation with respect to the total number of moving steel materials and the evaluation with respect to the total number of final hills by the weight coefficients k 1 and k 2 . That is, the equation (22) is based on the balance of such evaluations (under the condition of such evaluation balance), the minimum value of the total number of moving steel materials and the minimum value of the total number of final peaks are obtained. Is the objective function for which As described above, by using Equation (22) having the total number of the moving steel materials and the total number of the final hills as the decision variables as the objective function J, it is possible to minimize the total number of the moving steel materials and the total number of the final hills. You will be able to balance.

制約式・目的関数設定部102は、例えば、(22)式に対してi、j、k1、k2を設定することにより、(22)式の目的関数Jを設定する。 The constraint equation / objective function setting unit 102 sets the objective function J of the equation (22) by, for example, setting i, j, k 1 , and k 2 for the equation (22).

[最適化計算部103、最適化計算ステップS204]
最適化計算部103は、(7)式〜(13)式、(15)式、(15')式、(15'')式、(16)式〜(21)式の制約式を満足する範囲で、(22)式の目的関数Jの値が最小になるときの決定変数(非移動最上段鋼材判別変数xj、移動有無判別変数yi、移動鋼材最終山割り当て変数zij、および割り当て山識別変数qj)を最適解として算出する。また、最適解の算出は、最適化問題を混合整数計画法などの数理計画法により解くための公知のアルゴリズム(solverなどの利用を含む)を用いることにより実現できる。
[Optimization calculation unit 103, optimization calculation step S204]
The optimization calculation unit 103 satisfies the constraint equations of Equations (7) to (13), (15), (15 ′), (15 ″), and (16) to (21). In the range, the decision variables (the non-moving uppermost steel material discriminating variable x j , the moving existence discriminating variable y i , the moving steel material final mountain assigning variable z ij , and the assigning variable when the value of the objective function J in Equation (22) is minimized) The mountain identification variable q j ) is calculated as the optimal solution. The calculation of the optimal solution can be realized by using a known algorithm (including the use of a solver or the like) for solving the optimization problem by a mathematical programming such as a mixed integer programming.

[後処理部104、後処理ステップS205]
以上のようにして非移動最上段鋼材判別変数xj、移動有無判別変数yi、移動鋼材最終山割り当て変数zij、および割り当て山識別変数qjの最適解が導出されると、鋼材の集合Nに含まれるそれぞれの鋼材を移動させるか否か(即ち、移動鋼材と非移動鋼材の何れとするか)と、最終山の総数と、最終山の積姿とを決定することができる。尚、(問題の前提)の項で説明したように、最終山の積姿は、上から払出順に鋼材を配置することにより決定される。最終山は、固定山と新山との何れかになる。固定山は、元山の内、非移動鋼材を含む山であり、新山は、移動鋼材のみからなる山である。このようにして非移動鋼材と、各最終山を構成する鋼材とが決定される。
[Post-processing unit 104, post-processing step S205]
As described above, the optimal solution of the non-moving uppermost steel material discriminating variable x j , the moving presence / absence discriminating variable y i , the moving steel material final mountain allocation variable z ij , and the allocated mountain identification variable q j is derived. It is possible to determine whether or not to move each steel material included in N (that is, whether to move the steel material or the non-movable steel material), the total number of the final hills, and the stacked shape of the final hills. Note that, as described in (Premise of Problem), the pile shape of the final mountain is determined by arranging the steel materials from the top in the order of dispensing. The final mountain is either a fixed mountain or a new mountain. The fixed mountain is a mountain including a non-moving steel material among the original mountains, and the new mountain is a mountain consisting only of the moving steel material. In this way, the non-moving steel material and the steel material constituting each final mountain are determined.

そして、非移動鋼材については移動(搬送)せずに移動鋼材についてのみ移動(搬送)するものとして、初期山から最終山に鋼材を積み替える際の各鋼材の搬送順を後処理として決定してもよい。このようにする場合に後処理部104が起動する。後処理部104は、初期山から最終山に鋼材を積み替える際の各鋼材の搬送順を決定する。この決定は、公知の技術で実現することができる。前述したように本実施形態では、特許文献2に記載の手法を用いて、初期山から最終山に鋼材を積み替える際の鋼材の搬送順を決定する。特許文献2に示すように、後処理部104は、搬送制約式を満足する範囲で搬送時刻目的関数の値を最小にする決定変数(搬送対象鋼材iの初期搬送時刻k_it[i]および最終搬送時刻k_ft[i])を導出することにより、各鋼材の搬送順を決定する。ただし、搬送制約式として、特許文献2に記載されている制約式に、非移動鋼材については移動(搬送)しないことを示す制約式を加える。尚、特許文献2では、本明細書における初期山を元山と称し、最終山を本山と称している。搬送制約式および搬送時刻目的関数の具体的な内容は特許文献2に記載されているので、ここでは、その詳細な説明を省略する。また、特許文献2に記載のように、後処理部104は、初期山から最終山に鋼材を積み替える際の鋼材の搬送順を決定する際に仮置きされると判定された鋼材をどのような仮山(現時点以降に、初期山から最終山へ移送する際に、やむを得ず仮置きを行う山)に積むのかも決定してもよい。このような仮山の積姿の決定も、公知の技術で実現することができる。尚、置場に余裕があれば、例えば、仮置きとされると判定された鋼材を空いている置場に平置きすればよく(1枚だけ置けばよく)、仮山を作成することは必須ではない。   Then, assuming that the non-moving steel material is not moved (transported) but is moved (transported) only with respect to the moving steel material, the transfer order of each steel material when reloading the steel material from the initial mountain to the final mountain is determined as post-processing. Is also good. In such a case, the post-processing unit 104 is activated. The post-processing unit 104 determines the order in which the steel materials are transported when the steel materials are reloaded from the initial mountain to the final mountain. This determination can be realized by a known technique. As described above, in the present embodiment, the transfer order of the steel materials when the steel materials are reloaded from the initial mountain to the final mountain is determined using the method described in Patent Document 2. As shown in Patent Document 2, the post-processing unit 104 determines the value of the transfer time objective function as a minimum within a range that satisfies the transfer constraint equation (the initial transfer time k_it [i] and the final transfer time of the transfer target steel i). The transfer order of each steel material is determined by deriving the time k_ft [i]). However, as a transport constraint equation, a constraint equation indicating that a non-movable steel material is not moved (transported) is added to the constraint equation described in Patent Document 2. Note that, in Patent Document 2, the initial peak in this specification is referred to as Motoyama, and the final peak is referred to as Motoyama. Since the specific contents of the transfer constraint equation and the transfer time objective function are described in Patent Document 2, their detailed description is omitted here. Further, as described in Patent Literature 2, the post-processing unit 104 determines what kind of steel material is determined to be temporarily placed when determining the transfer order of the steel material when the steel material is reloaded from the initial mountain to the final mountain. Alternatively, it may be determined whether the pile is to be loaded on a temporary mountain (a mountain where temporary placement is unavoidable when transferring from the initial mountain to the final mountain after the present time). Such determination of the pile shape of the temporary mountain can also be realized by a known technique. If there is enough room, for example, the steel material determined to be temporarily placed may be placed flat in an empty storage space (only one piece may be placed), and it is not essential to create a temporary mountain. Absent.

[出力部105、出力ステップS206]
出力部105は、後処理部104で導出された、鋼材集合Nに含まれる各鋼材の初期山から最終山に至るまでの搬送順を示す情報を出力する。出力部105は、この情報に加えてまたは代えて、移動鋼材および非移動鋼材の識別情報、最終山の総数、および最終山の積姿の情報を出力してもよい。出力の形態は、コンピュータディスプレイへの表示、ヤード管理装置100の内部または外部の記憶媒体への記憶、および外部装置への送信のうち、少なくとも1つを含む。外部装置としては、例えば、クレーン、またはクレーンの動作を制御する制御装置が挙げられる。
[Output unit 105, output step S206]
The output unit 105 outputs the information derived from the post-processing unit 104 and indicating the transport order of the steel materials included in the steel material set N from the initial mountain to the final mountain. The output unit 105 may output, in addition to or in place of this information, identification information of the moving steel material and the non-moving steel material, information on the total number of the final mountains, and information on the appearance of the final mountains. The output form includes at least one of display on a computer display, storage in a storage medium inside or outside the yard management device 100, and transmission to an external device. Examples of the external device include a crane or a control device that controls the operation of the crane.

(まとめ)
以上のように本実施形態では、ヤード管理装置100は、元山に配置することができる移動鋼材の条件を示す制約を決定変数(非移動最上段鋼材判別変数xiおよび移動鋼材最終山割り当て変数zij)を用いて表す制約式と、新山に配置することができる移動鋼材の条件を示す制約を決定変数(移動鋼材最終山割り当て変数zijおよび割り当て山識別変数qj)を用いて表す制約式とを満足するように、移動鋼材の総数と最終山の総数とを最小にすることを目的とする目的関数Jの値が最小になるときの決定変数を導出し、非移動鋼材および移動鋼材の決定と、最終山の総数と、最終山の積姿とを決定する。従って、初期山から最終山に鋼材を積み替えるための鋼材の搬送計画を作成する際に、初期山から最終山に金属材を積み替えるための金属材の搬送計画を作成する際に、最終山の総数の最小化と、初期山から移動する金属材の総数の最小化とのバランスをとることができる。
(Summary)
As described above, in the present embodiment, the yard management device 100 sets the constraint indicating the condition of the moving steel material that can be placed on the base mountain as the determination variable (the non-moving uppermost steel material discriminating variable x i and the moving steel material last mountain allocation variable). z ij ) and constraints indicating the conditions of the moving steel material that can be placed on the new mountain using decision variables (moving steel material final mountain allocation variable z ij and allocation mountain identification variable q j ). In order to satisfy the formula, a decision variable for minimizing the value of the objective function J for the purpose of minimizing the total number of moving steel materials and the total number of final peaks is derived, and non-moving steel materials and moving steel materials are determined. , The total number of the final mountains, and the appearance of the final mountains. Therefore, when creating a steel material transfer plan for transferring the steel material from the initial mountain to the final mountain, when creating a metal material transfer plan for transferring the metal material from the initial mountain to the final mountain, Can be balanced with minimizing the total number of metal materials moving from the initial mountain.

<計算例>
次に、計算例を説明する。本実施形態では、非移動鋼材を適切に選択することにより, 最終山の総数と移動鋼材の総数とを最小化する。そこで、特許文献3に記載の技術において、初期山の最下段からの積順が払出順(下から上に向かって払出順が降順)となっている部分(max(Sk))を非移動鋼材として移動せずに最終山の積姿を導出する手法と、本実施形態の手法とを比較し、本実施形態の手法の方が最終山の総数を少なくすることができることを示す。尚、本実施形態の手法では、各鋼材の搬送順を後処理で、特許文献2に記載の手法により決定するものとする。
また、特許文献3に記載の技術において、全てを移動鋼材として最終山の積姿を導出する手法と、本実施形態の手法とを比較し、両手法において最終山の総数が変わらないことを示す。
<Example of calculation>
Next, a calculation example will be described. In the present embodiment, the total number of the final peaks and the total number of the moving steel materials are minimized by appropriately selecting the non-moving steel materials. Therefore, in the technique described in Patent Literature 3, a portion (max (S k )) in which the product order from the bottom of the initial mountain is the payout order (the payout order is descending from bottom to top) is not moved. By comparing the method of deriving the stacked shape of the final mountain without moving as a steel material with the method of the present embodiment, it is shown that the method of the present embodiment can reduce the total number of final mountains. In the method according to the present embodiment, the transfer order of each steel material is determined by the method described in Patent Document 2 in the post-processing.
In addition, in the technology described in Patent Document 3, a method of deriving the stacked shape of the final mountain using all the moving steel material is compared with the method of the present embodiment, and it is shown that the total number of the final mountains does not change in both methods. .

ここで、特許文献3に記載の最適化計算の概要を説明する。尚、当該最適化計算の詳細については、特許文献3に記載されているので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
特許文献3では、山仕分け・搬送順変数x[i][m][s]と、仮置き判定変数y[p][s1][s2]と、最適山存在判定変数δ[m]とを決定変数とする。制約式としては、1つの鋼材iが、複数の搬送順、複数の最終山に割り当てられることはないとする制約(搬送ロットの一意制約)と、1つの搬送順sに複数の鋼材i或いは最終山mが割り当てられることはないとする制約(搬送順の一意制約)と、積姿制約(長さ制約、幅制約、高さ制約)とを用いる。目的関数J'としては、以下の(23)式に示すように、最終山の総山数を評価する目的関数J1と総搬送回数を評価する目的関数J2との重み付き線形和を用いる。
Here, an outline of the optimization calculation described in Patent Document 3 will be described. Since the details of the optimization calculation are described in Patent Document 3, the detailed description is omitted here.
In Patent Document 3, the mountain sorting / transport order variable x [i] [m] [s], the temporary placement judgment variable y [p] [s 1 ] [s 2 ], and the optimum mountain existence judgment variable δ [m] Are determined variables. As a constraint expression, there is a constraint that one steel material i is not assigned to a plurality of transport orders and a plurality of final hills (unique constraint of a transport lot), and a plurality of steel materials i or final A constraint that the mountain m is not assigned (unique constraint in the transport order) and a stacking constraint (length constraint, width constraint, height constraint) are used. The objective function as J ', as shown in the following equation (23), using a weighted linear sum of the objective function J 2 for evaluating the total transport times as the objective function J 1 to evaluate the total number of peaks in the final mountain .

Figure 2019218151
Figure 2019218151

尚、(23)式において、重み係数Weight1、Weight2は、それぞれの評価項目をどの程度重視するかによって予め設定されるものであり、各評価項目(最終山の山数、総搬送回数)間の評価のバランスを表す。例えば、鋼材の総搬送回数よりも、最終山の山数を重要な評価項目とする場合には、重み係数Weight1の大きさを重み係数Weight2の大きさよりも大きくする。   In equation (23), the weighting factors Weight1 and Weight2 are set in advance depending on how much importance is placed on each evaluation item. Shows the balance of evaluation. For example, when the number of final hills is an important evaluation item rather than the total number of times of transfer of the steel material, the magnitude of the weight coefficient Weight1 is made larger than the magnitude of the weight coefficient Weight2.

特許文献3では、前述した制約式を満足する範囲で目的関数J'の値が最小となる決定変数(山仕分け・搬送順変数x[i][m][s]、仮置き判定変数y[p][s1][s2]と、最適山存在判定変数δ[m])を求める。これらの決定変数により、各鋼材iの搬送順と最終山の積姿を求めることができる。ここで、仮置き判定変数の最適解yopt[p][s1][s2]が1となった変数のうち、s1>s2となるものがあれば、鋼材のペアpのうち、上にある鋼材が仮置きの対象となる。このようにして仮置きの対象となる鋼材iを求めることができる。 In Patent Document 3, a decision variable (a mountain sorting / transport order variable x [i] [m] [s] and a temporary placement judgment variable y [ p] [s 1 ] [s 2 ] and the optimum mountain existence determination variable δ [m]) are obtained. From these determined variables, it is possible to obtain the transport order of each steel material i and the appearance of the final pile. Here, among the variables in which the optimal solution y opt [p] [s 1 ] [s 2 ] of the provisional judgment variable becomes 1, if there is a variable satisfying s 1 > s 2 , among the steel material pair p, , The steel material above is the target for temporary placement. In this manner, the steel material i to be temporarily placed can be obtained.

特許文献3では、全ての鋼材を移動することが前提となっている。従って、本実施形態のように、非移動鋼材については移動(搬送)せずに移動鋼材についてのみ移動(搬送)するものとして特許文献3に記載の手法を適用する場合、以下のようにする必要がある。
まず、非移動鋼材と同一の最終山とすることができない鋼材iの当該最終山mに対する山仕分け・搬送順変数x[i][m][s]を0(ゼロ)に固定する。前述したように山仕分け・搬送順変数x[i][m][s]は、鋼材iを最終山mに搬送順sで搬送する場合に1となり、そうでない場合に0(ゼロ)となる0−1変数である。
Patent Document 3 assumes that all steel materials are moved. Therefore, when the method described in Patent Document 3 is applied assuming that only the moving steel material is moved (transported) without moving (transporting) the non-moving steel material as in the present embodiment, the following is necessary. There is.
First, a mountain sorting / transport order variable x [i] [m] [s] for the final mountain m of the steel material i that cannot be the same final mountain as the non-moving steel material is fixed to 0 (zero). As described above, the mountain sorting / transport order variable x [i] [m] [s] is 1 when the steel material i is transported to the final mountain m in the transport order s, and is 0 (zero) otherwise. 0-1 variables.

例えば、鋼材i1、i2の2つの鋼材を非移動鋼材として含む初期山を最終山m1に割り付けるとすると、最終山m1に対する積姿制約として、以下の(24)式の制約を追加する必要がある。尚、F(i1)は、鋼材i1と同一の最終山とすることができない鋼材の集合を表す。 For example, additional When allocating initial mountain comprising two steel steel i 1, i 2 as a non-moving steel to final Mountain m 1, as Sekisugata constraints on the final Mountain m 1, the following equation (24) Constraints There is a need to. Note that F (i 1 ) represents a set of steel materials that cannot be the same final mountain as the steel material i 1 .

Figure 2019218151
Figure 2019218151

また、特許文献3の(式4−1)、(式4−2)の山高さ制約は、非移動鋼材を考慮して以下の(25)式、(26)式のように書き換えられる。   Further, the mountain height constraint in (Equation 4-1) and (Equation 4-2) of Patent Document 3 can be rewritten as the following equations (25) and (26) in consideration of the non-moving steel material.

Figure 2019218151
Figure 2019218151

ここで、Hfは、全ての非移動鋼材の厚みの総和である。Pfは、非移動鋼材の総枚数である。H、Pは、それぞれ、厚み、枚数で記述される最終山の高さ上限値を表す。また、thickness[i]は、鋼材iの厚みである。 Here, Hf is the sum of the thicknesses of all non-moving steel materials. P f is the total number of non-moving steel materials. H and P represent the upper limit of the height of the last peak described by the thickness and the number, respectively. The thickness [i] is the thickness of the steel material i.

(計算条件)
発明例では、操業データを基に初期山の積姿を与え、本実施形態で説明したアルゴリズムにより非移動鋼材および移動鋼材の決定と最終山の総数および積姿の決定とを行う。そして、それを前提に、特許文献2に基づく後処理を実行して、各鋼材の搬送順を決定する。一方、比較例1では、初期山の最下段からの積順が払出順(下から上に向かって払出順が降順)となっている部分(max(Sk))を非移動鋼材とし、それを前提に、特許文献3に記載の方法で、最終山の積姿と鋼材の搬送順とを同時に決定する。また、比較例2では、全ての鋼材を移動鋼材とし、それを前提に、特許文献3に記載の方法で、最終山の積姿と鋼材の搬送順とを同時に決定する。
(Calculation condition)
In the invention example, the initial pile shape is given based on the operation data, and the non-moving steel material and the moving steel material and the total number and the final shape of the final mountain are determined by the algorithm described in the present embodiment. Then, on the premise of this, the post-processing based on Patent Document 2 is executed to determine the transfer order of each steel material. On the other hand, in Comparative Example 1, the portion (max (S k )) in which the product order from the bottom of the initial mountain is the payout order (the payout order is descending from bottom to top) is a non-moving steel material, With the method described in Patent Document 3, the pile shape of the final mountain and the order of transport of the steel materials are determined at the same time. Further, in Comparative Example 2, all steel materials are assumed to be moving steel materials, and on the premise of this, the appearance of the final mountain and the order of transport of the steel materials are simultaneously determined by the method described in Patent Document 3.

ここで、最終山の高さの上限値hを10段(h=10)とした。また、(22)式において、移動鋼材の総数に対する重み係数k1、最終山の総数に対する重み係数k2を、それぞれ1、10とした(k1=1、k2=10)。また、(23)式の重み係数Weight1、Weight2を、それぞれ10、1(Weight1=10、Weight2=1)とした。 Here, the upper limit value h of the height of the last peak was set to 10 steps (h = 10). In equation (22), the weighting factor k 1 for the total number of moving steel materials and the weighting factor k 2 for the total number of final hills were respectively set to 1 and 10 (k 1 = 1, k 2 = 10). Further, the weighting coefficients Weight1 and Weight2 in the equation (23) are set to 10, 1 (Weight1 = 10, Weight2 = 1), respectively.

また、計算環境は、以下の通りである。
プロセッサ:Intel(登録商標) Xeon(登録商標) CPU E5-2687W @ 3.1GHz(2プロセッサ)
実装メモリ(RAM):128GB
OS:Windows(登録商標)7 Professional 64ビットオペレーティングシステム
最適計算ソフト: ILOG CPLEX(登録商標) Cplex11.0 Concert25
鋼材情報として12種類の鋼材情報を用い、それぞれの鋼材情報について、前述した発明例、比較例1、比較例2の手法で、移動鋼材の総数および最終山の総数を導出した。その結果を図3および図4に示す。
The computing environment is as follows.
Processor: Intel (registered trademark) Xeon (registered trademark) CPU E5-2687W @ 3.1GHz (2 processors)
Mounting memory (RAM): 128 GB
OS: Windows (registered trademark) 7 Professional 64-bit operating system Optimal calculation software: ILOG CPLEX (registered trademark) Cplex11.0 Concert25
Twelve types of steel material information were used as the steel material information, and the total number of the moving steel materials and the total number of the final peaks were derived for each piece of the steel material information by the method of the above-described invention example, comparative example 1, and comparative example 2. The results are shown in FIGS.

図3は、発明例と比較例1における計算結果を表形式で示す図である。前述したように比較例1では、初期山の最下段からの積順が払出順(下から上に向かって払出順が降順)となっている部分(max(Sk))を非移動鋼材とし、それを前提に、特許文献3に記載の方法で、最終山の積姿と鋼材の搬送順とを同時に決定する。尚、図3および図4において、SL数は、初期山を構成するスラブ(鋼材)の総数である。固定山数は、最終山となった元山の数である。
図3に示すように、発明例では、比較例1に比べ、移動鋼材の総数を平均的には3程度(12%程度)増やすのみで、最終山の総数を5.5から3.7と33%程度減らすことができることが分かる。
FIG. 3 is a diagram showing calculation results in the invention example and the comparative example 1 in a table format. As described above, in Comparative Example 1, the portion (max (S k )) in which the product order from the bottom of the initial mountain is the payout order (the payout order is descending from bottom to top) is the non-movable steel material. Based on this, the appearance of the final pile and the order of transport of the steel materials are determined simultaneously by the method described in Patent Document 3. 3 and 4, the number of SLs is the total number of slabs (steel materials) constituting the initial mountain. The number of fixed peaks is the number of Motoyama that became the last peak.
As shown in FIG. 3, in the example of the invention, as compared with the comparative example 1, the total number of moving steel materials is increased by only about 3 on average (about 12%), and the total number of final peaks is increased from 5.5 to 3.7. It can be seen that it can be reduced by about 33%.

図4は、発明例と比較例2の結果を表形式で示す図である。前述したように比較例2では、全ての鋼材を移動鋼材とし、それを前提に、特許文献3に記載の方法で、最終山の積姿と鋼材の搬送順とを同時に決定する。
図4に示すように、発明例では、平均で6.4枚(=32.7−26.3)の非移動鋼材を確保しつつ、最終山の総数を、全ての鋼材を移動する前提で求解した比較例2と同じ数(=3.7)にすることができることが分かる。
FIG. 4 is a diagram showing the results of Invention Example and Comparative Example 2 in a table format. As described above, in Comparative Example 2, all the steel materials are assumed to be moving steel materials, and on the premise of this, the pile shape of the final hill and the order of transport of the steel materials are determined simultaneously by the method described in Patent Document 3.
As shown in FIG. 4, in the invention example, the total number of final peaks is determined on the assumption that all the steel materials are moved while securing 6.4 non-moving steel materials (= 32.7−26.3) on average. It can be seen that the same number (= 3.7) as that of Comparative Example 2 can be obtained.

ヤードにおいて積姿が上から払出順となっていない初期山の鋼材を、上から払出順となるように積み替える作業(配替)を行う際に、山毎に鋼材を移動し、新たな置場に積み替える場合と、初期山の最下段に、下から上に向かって払出順が降順になっている部分がある場合には、それをできるだけ活かして、初期山の上層部のみを配替することで総搬送回数を少なくする場合とがある。本実施形態では、後者のケースに対し、最終山の総数を最小に保持しつつ、移動鋼材の総数を最小化する問題に対する求解アルゴリズム(本アルゴリズム)を開発した。そして、計算例では、実データに基づく検証試験により、非移動鋼材の総数を最大に確保しつつ、非移動鋼材なしの条件で得られる最少の山数を実現することができることが示された。
以上のように、初期山の積姿が所与で、当該初期山の鋼材を上から払出順に積まれた最終山へ積み替える際に、その最終山の総数を最小化しつつ、非移動鋼材の総数を最大化(移動鋼材の総数を最小化)するための積み替え搬送計画を作成することができる。
In the yard, when carrying out the work (rearrangement) of reloading the steel materials of the initial piles that are not in the order of dispensing from the top in the order of dispensing from the top, the steel materials are moved for each mountain and a new storage area If there is a part at the bottom of the initial mountain where the payout order is descending from bottom to top, make use of this as much as possible and only transfer the upper part of the initial mountain. May reduce the total number of transports. In the present embodiment, for the latter case, an algorithm for solving the problem of minimizing the total number of moving steel materials while maintaining the total number of final mountains at a minimum (this algorithm) has been developed. Then, in the calculation example, it was shown by a verification test based on actual data that the minimum number of peaks obtained under the condition without the non-moving steel material can be realized while securing the maximum total number of non-moving steel materials.
As described above, given the initial pile pile shape, when the steel material of the initial pile is transshipped from the top to the final pile piled up in the order of dispensing, while minimizing the total number of the final pile, A transfer transfer plan for maximizing the total number (minimizing the total number of moving steel materials) can be created.

(変形例)
本実施形態では、(22)式の目的関数Jの値を最小化する最小化問題を例に挙げて説明した。しかしながら、例えば、(22)式の右辺の各項に(−1)を掛けることにより、最大化問題としてもよい。
(Modification)
In the present embodiment, the minimization problem for minimizing the value of the objective function J in Expression (22) has been described as an example. However, a maximization problem may be obtained by, for example, multiplying each term on the right side of the equation (22) by (−1).

また、本実施形態では、鋼材を1つ1つ移動(搬送)する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、鋼材の移動(搬送)が、鋼材グループの単位で行われる場合でも本実施形態の手法を適用することができる。鋼材グループとは、搬送機器(主にクレーン)にて搬送する際に、分割されることのない(最小単位となる)一枚以上の鋼材の纏まりを指す。このようにする場合、幅制約を満たすのは、例えば、或る鋼材グループの最大幅が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小幅よりも狭い場合と、或る鋼材グループの最大幅が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小幅よりも広く、且つ、両者の幅の差が基準値(例えば200[mm])未満である場合である。また、長さ制約を満たすのは、例えば、或る鋼材グループの最大長が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小長よりも短い場合と、或る鋼材グループの最大長が、当該或る鋼材グループの下に位置する鋼材グループの最小長よりも長く、且つ、両者の長さの差が基準値(例えば2000[mm])未満である場合である。また、例えば、(1つの)鋼材グループiに含まれる鋼材の数wiを用いて鋼材の数を表現することができる。 Further, in the present embodiment, the case where the steel material is moved (conveyed) one by one has been described as an example. However, the method of the present embodiment can be applied even when the movement (conveyance) of the steel material is performed in units of the steel material group. The steel material group refers to a group of one or more steel materials that are not divided (a minimum unit) when transported by a transport device (mainly a crane). In this case, the width constraint is satisfied, for example, when the maximum width of a certain steel group is smaller than the minimum width of a steel group located below the certain steel group, or when a certain steel group is This is the case where the maximum width is wider than the minimum width of the steel group located below the certain steel group, and the difference between the two widths is less than a reference value (for example, 200 [mm]). The length constraint is satisfied, for example, when the maximum length of a certain steel group is shorter than the minimum length of a steel group located below the certain steel group, and when the maximum length of a certain steel group is In this case, the length is longer than the minimum length of the steel group located below the certain steel group, and the difference between the lengths is smaller than a reference value (for example, 2000 [mm]). Further, for example, the number of steel materials can be expressed using the number w i of steel materials included in (one) steel material group i.

また、本実施形態のように、移動有無判別変数yiを用いれば、アルゴリズム(制約式および目的関数)を直感的に理解し易く記述することができるので好ましい。しかしながら、(15)式に示すように、移動有無判別変数yiは、移動鋼材最終山割り当て変数zijを用いて表現することができる。従って、必ずしも移動有無判別変数yiを用いる必要はない。 Further, as in the present embodiment, it is preferable to use the movement presence / absence determination variable y i because the algorithm (constraint equation and objective function) can be described intuitively and easily. However, as shown in the equation (15), the movement presence / absence determination variable y i can be expressed by using the moving steel material final mountain allocation variable z ij . Therefore, it is not always necessary to use the movement presence / absence determination variable y i .

また、工程間の置場として、2つの製造工程間の置場を対象とし、金属材として、半製品を対象としてもよいし、工程間の置場として、製造工程と出荷工程の間の置場を対象とし、金属材として、最終製品を対象としてもよい。この際に、複数の金属材をコンテナに収容して輸送、配置する場合には、金属材が収容されたコンテナを1つの金属材として取り扱ってもよい。さらに、工程間の置場としては、金属製造プロセスにおける置場に限定されるものでなく、一般的な工程間の物流、搬送を対象としてもよい。物流分野では内容物に限定されずコンテナの搬送、配置でも適用できる。従って、本発明では、金属材は、最終製品と、半製品と、コンテナとの何れか1つを含むものとする。   In addition, as a place between processes, a place between two manufacturing processes is targeted, and as a metal material, a semi-finished product may be targeted, or as a place between processes, a place between a manufacturing process and a shipping process is targeted. Alternatively, a final product may be used as a metal material. In this case, when a plurality of metal materials are housed in a container for transportation and arrangement, the container housing the metal materials may be handled as one metal material. Further, the storage space between the steps is not limited to the storage space in the metal manufacturing process, but may be a general distribution and transportation between the processes. In the logistics field, the present invention is not limited to the contents but can be applied to the transportation and arrangement of containers. Therefore, in the present invention, the metal material includes any one of a final product, a semi-finished product, and a container.

<その他の変形例>
以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体および前記プログラムなどのコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどを用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
<Other modifications>
The embodiment of the present invention described above can be realized by a computer executing a program. Further, a computer-readable recording medium on which the program is recorded and a computer program product such as the program can also be applied as an embodiment of the present invention. As the recording medium, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, and the like can be used.
In addition, the embodiments of the present invention described above are merely examples of specific embodiments for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted in a limited manner. Things. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features.

(請求項との関係)
以下に、請求項と実施形態との関係の一例を示す。尚、請求項の記載が実施形態の記載に限定されないことは、変形例などに示した通りである。
<請求項1、8>
非移動最上段金属材判別変数は、例えば、非移動最上段鋼材判別変数xiに対応する。
移動金属材最終山割り当て変数は、例えば、移動鋼材最終山割り当て変数zijに対応する。
割り当て山識別変数は、例えば、割り当て山識別変数qjに対応する。
金属材情報取得手段(ステップ)は、例えば、鋼材情報取得部101(鋼材情報取得ステップS201)を用いることにより実現される。
金属材情報は、例えば、鋼材情報を用いることにより実現される。初期山の識別情報および当該初期山の各積位置における前記金属材の識別情報は、例えば、各鋼材の初期山の積姿を特定する情報(初期山IDと、当該初期山IDで識別される初期山の各積段に位置する鋼材ID)を用いることにより実現される。
制約式設定手段(ステップ)は、例えば、制約式・目的関数設定部102(制約式設定ステップS202)を用いることにより実現される。
第1の制約式は、例えば、(16)式および(18)式の少なくとも何れか一方を用いることにより実現される。
第2の制約式は、例えば、(20)式および(21)式の少なくとも何れか一方を用いることにより実現される。
目的関数設定手段(ステップ)は、例えば、制約式・目的関数設定部102(制約式・目的関数設定ステップS203)を用いることにより実現される。
前記移動金属材の総数を評価する項と、前記最終山の総数を評価する項とを含む目的関数は、例えば、(22)式を用いることにより実現される。前記移動金属材の総数を評価する項は、例えば、(22)式の右辺第1項に対応し、前記最終山の総数を評価する項は、例えば、(22)式の右辺第2項に対応する。
最適化計算手段(ステップ)は、例えば、最適化計算部103(最適化計算ステップS204)を用いることにより実現される。
<請求項2>
移動有無判別変数は、例えば、移動有無判別変数yiを用いることにより実現される。
第3の制約式は、例えば、(15)式を用いることにより実現される。
<請求項3>
第4の制約式は、例えば、(12)式を用いることにより実現される。前記移動金属材の総数と、前記非移動金属材の総数との和は、例えば、(12)式の左辺に対応する。前記初期山を構成する前記金属材の総数は、例えば、(12)式の右辺に対応する。
<請求項4>
第5の制約式は、例えば、(13)式を用いることにより実現される。
前記金属材が前記移動金属材である場合、前記初期山において当該金属材よりも上にある前記金属材は前記非移動金属材とはならないことは、例えば、(13)式において、移動有無判別変数yiの値が1である場合に対応する。
前記金属材が前記非移動金属材である場合、前記初期山において当該金属材または当該金属材よりも上にある前記金属材のうち1つのみが、前記非移動金属材の中で最上段にある金属材となることは、例えば、(13)式において、移動有無判別変数yiの値が0(ゼロ)である場合に対応する。
<請求項5>
積姿制約は、例えば、幅制約および長さ制約に対応する。
前記金属材に上載せ可能な前記金属材の集合は、例えば、鋼材i_kに上載せ可能な鋼材iの集合U(i_k)に対応する。
元山配置制約式は、例えば、(16)式に対応する。
前記金属材が、前記初期山において前記非移動金属材のうち最上段にある前記非移動金属材である場合は、例えば、(16)式において、移動最上段鋼材判別変数xi_kが1(xi_k=1)の場合に対応する。当該金属材が属する前記元山に、当該金属材に上載せできない前記金属材を配置することができないことは、例えば、(16)式において、移動最上段鋼材判別変数xi_kが1(xi_k=1)の場合、移動鋼材最終山割り当て変数zijが0(ゼロ)になることに対応する。
元山高さ制約式は、例えば、(18)式に対応する。
予め設定される前記最終山の高さの上限値に基づいて定まる前記金属材の数であって、前記初期山において前記非移動金属材のうち最上段にある前記非移動金属材の上に配置することが可能な前記金属材の数は、例えば、(18)式の右辺に対応する。当該非移動金属材が属する前記元山に移動する前記移動金属材の総数は、例えば、(18)式の左辺に対応する。
<請求項6>
積姿制約は、例えば、幅制約および長さ制約に対応する。
新山高さ制約式は、例えば、(20)式に対応する。
前記新山を構成する前記移動金属材の総数は、例えば、(20)式の左辺に対応する。予め設定される前記最終山の高さの上限値に基づいて定まる前記金属材の数は、例えば、(20)式の右辺に対応する。
移動金属材積姿制約式は、例えば、(21)式に対応する。
前記積姿制約を満たさない2つの前記移動金属材を同一の前記最終山に配置することができないことは、(21)式の左辺第1項および第2項の双方が1をとれないことに対応する。
(Relationship with claims)
An example of the relationship between the claims and the embodiment will be described below. It should be noted that the description of the claims is not limited to the description of the embodiment, as described in the modified examples.
<Claims 1 and 8>
Immobile uppermost metal material determining variables, for example, correspond to the non-moving top steel discriminatory variable x i.
The moving metal material final mountain allocation variable corresponds to, for example, the moving steel material final mountain allocation variable z ij .
The assigned mountain identification variable corresponds to, for example, the assigned mountain identification variable q j .
The metal material information acquisition means (step) is realized by using, for example, the steel material information acquisition unit 101 (steel material information acquisition step S201).
The metal material information is realized by using, for example, steel material information. The identification information of the initial mountain and the identification information of the metal material at each stacking position of the initial mountain are, for example, information for identifying the appearance of the initial mountain of each steel material (identified by the initial mountain ID and the initial mountain ID). This is realized by using a steel material ID located at each stack of the initial mountain.
The constraint equation setting means (step) is realized by using, for example, the constraint equation / objective function setting unit 102 (constraint equation setting step S202).
The first constraint expression is realized, for example, by using at least one of the expressions (16) and (18).
The second constraint expression is realized, for example, by using at least one of the expressions (20) and (21).
The objective function setting means (step) is realized, for example, by using the constraint equation / objective function setting unit 102 (constraint equation / objective function setting step S203).
An objective function including a term for evaluating the total number of the moving metal materials and a term for evaluating the total number of the final peaks is realized by using, for example, Equation (22). The term for evaluating the total number of moving metal materials corresponds to, for example, the first term on the right side of the equation (22), and the term for evaluating the total number of the last peaks is, for example, the second term on the right side of the equation (22). Corresponding.
The optimization calculation means (step) is realized, for example, by using the optimization calculation unit 103 (optimization calculation step S204).
<Claim 2>
The movement presence / absence determination variable is realized, for example, by using the movement presence / absence determination variable y i .
The third constraint equation is realized by using, for example, equation (15).
<Claim 3>
The fourth constraint equation is realized, for example, by using equation (12). The sum of the total number of the moving metal materials and the total number of the non-moving metal materials corresponds to, for example, the left side of Expression (12). The total number of the metal materials forming the initial mountain corresponds to, for example, the right side of Expression (12).
<Claim 4>
The fifth constraint equation is realized by using, for example, equation (13).
When the metal material is the moving metal material, the metal material located above the metal material in the initial mountain does not become the non-moving metal material. This corresponds to the case where the value of the variable y i is 1.
When the metal material is the non-moving metal material, only one of the metal material or the metal material above the metal material in the initial peak is located at the top of the non-moving metal material. Being a certain metal material corresponds to, for example, a case where the value of the movement presence / absence determination variable y i is 0 (zero) in the equation (13).
<Claim 5>
The stack figure constraint corresponds to, for example, a width constraint and a length constraint.
The set of metal materials that can be mounted on the metal material corresponds to, for example, a set U (i_k) of steel materials i that can be mounted on the steel material i_k.
The Motoyama placement constraint equation corresponds to, for example, equation (16).
When the metal material is the uppermost non-moving metal material among the non-moving metal materials in the initial mountain, for example, in the expression (16), the moving uppermost steel material discriminating variable x i — k is 1 This corresponds to the case of (x i — k = 1). The fact that the metal material that cannot be placed on the metal material cannot be arranged on the base mountain to which the metal material belongs, for example, means that, in Expression (16), the moving uppermost steel material discrimination variable x i — k is 1 ( In the case of x i — k = 1), it corresponds to the moving steel material final mountain allocation variable z ij becoming 0 (zero).
The Motoyama height constraint equation corresponds to, for example, equation (18).
The number of the metal materials determined based on a preset upper limit of the height of the final mountain, which is disposed on the uppermost non-moving metal material among the non-moving metal materials in the initial mountain. The number of the metal materials that can be used corresponds to, for example, the right side of Expression (18). The total number of the moving metal materials that move to the base mountain to which the non-moving metal material belongs corresponds to, for example, the left side of Expression (18).
<Claim 6>
The stack figure constraint corresponds to, for example, a width constraint and a length constraint.
The new mountain height constraint equation corresponds to, for example, equation (20).
The total number of the moving metal materials forming the new mountain corresponds to, for example, the left side of Expression (20). The number of the metal materials determined based on the preset upper limit value of the height of the last peak corresponds to, for example, the right side of Expression (20).
The moving metal material appearance constraint equation corresponds to, for example, equation (21).
The fact that the two moving metal members that do not satisfy the stacked figure constraint cannot be arranged on the same final mountain is that both the first and second terms on the left side of Expression (21) cannot take a value of 1. Corresponding.

100:ヤード管理装置、101:鋼材情報取得部、102:制約式・目的関数設定部、103:最適化計算部、104:後処理部、105:出力部   100: yard management device, 101: steel material information acquisition unit, 102: constraint expression / objective function setting unit, 103: optimization calculation unit, 104: post-processing unit, 105: output unit

Claims (10)

工程間の置場であるヤードに山積みされる金属材からなる初期山の当該金属材を、搬送機器により搬送して、当該ヤードの後工程への払出順に従った積順で山積みされる金属材からなる最終山を作成するときに、前記置場において前記初期山から前記最終山に搬送される金属材である移動金属材と、前記初期山そのままの場所に前記最終山を作成するために当該初期山の場所に固定される非移動金属材と、前記最終山を構成する金属材とを少なくとも決定するためのヤード管理装置であって、
前記初期山を構成する前記金属材が、当該初期山において、前記非移動金属材の中で最上段にある金属材であるか否かを示す非移動最上段金属材判別変数と、前記移動金属材を前記最終山に配置するか否かを示す移動金属材最終山割り当て変数と、前記最終山の候補となる山である元山および新山を前記最終山とするか否かを示す割り当て山識別変数と、を決定変数とし、
前記初期山の識別情報と、当該初期山の各積位置における前記金属材の識別情報と、前記金属材の前記払出順とを含む金属材情報を取得する金属材情報取得手段と、
前記元山に配置することができる前記移動金属材の条件を、前記決定変数を用いて表した第1の制約式と、前記新山に配置することができる前記移動金属材の条件を、前記決定変数を用いて表した第2の制約式とを含む制約式を、前記金属材情報に基づいて設定する制約式設定手段と、
前記移動金属材の総数を評価する項と、前記最終山の総数を評価する項とを含む目的関数を、前記金属材情報に基づいて設定する目的関数設定手段と、
前記制約式を満足する範囲で前記目的関数の値が最小または最大になるときの前記決定変数の値を最適解として導出することを、数理計画法による最適化計算を行うことにより実行する最適化計算手段と、
を有し、
前記元山は、前記最終山の候補となる山であって、前記金属材情報が作成された時点で前記ヤードにおいて形づくられている山の少なくとも一部からなり、当該山から場所が変わらない山であり、
前記新山は、前記最終山の候補となる山であって、前記移動金属材のみからなる山であることを特徴とするヤード管理装置。
The metal material of the initial pile made of metal material piled up in the yard which is a storage space between processes is transported by the transport device, and the metal material piled up in the stacking order according to the order of dispensing to the subsequent process of the yard. When creating the final mountain, a moving metal material that is a metal material transported from the initial mountain to the final mountain in the depot, and the initial mountain to create the final mountain in the same place as the initial mountain. Non-movable metal material fixed to the place, and a yard management device for at least determining the metal material constituting the final mountain,
A non-moving uppermost metal material discriminating variable indicating whether or not the metal material constituting the initial mountain is the uppermost metal material among the non-moving metal materials in the initial mountain; A moving metal material final mountain allocation variable indicating whether or not to place the material on the final mountain, and an allocation mountain identification indicating whether or not Motoyama and New Mountain, which are candidate mountains for the final mountain, are to be the final mountain. Variables and are decision variables,
Metal material information acquisition means for acquiring metal material information including the identification information of the initial mountain, the identification information of the metal material at each product position of the initial mountain, and the payout order of the metal material,
The conditions of the moving metal material that can be arranged on the base mountain are represented by a first constraint expression expressed by using the decision variables, and the conditions of the moving metal material that can be arranged on the new mountain are determined by the determination. A constraint expression including a second constraint expression expressed using a variable, a constraint expression setting unit configured to set the constraint expression based on the metal material information;
An objective function including a term for evaluating the total number of the moving metal materials, and an objective function including a term for evaluating the total number of the final peaks, based on the metal material information,
Deriving, as an optimal solution, the value of the decision variable when the value of the objective function is minimum or maximum within a range satisfying the constraint expression, by performing an optimization calculation by mathematical programming Calculation means;
Has,
The source mountain is a mountain that is a candidate for the final mountain, and is at least a part of a mountain formed in the yard at the time the metal material information is created, and a mountain whose location does not change from the mountain. And
The yard management device, wherein the new mountain is a mountain that is a candidate for the final mountain, and is a mountain made of only the moving metal material.
前記決定変数は、前記金属材が移動金属材であるか否かを示す移動有無判別変数を更に含み、
前記制約式は、任意の前記金属材は、前記元山および前記新山の何れか1つの山に配置されなければならないことを、前記決定変数を用いて表した第3の制約式を更に含むことを特徴とする請求項1に記載のヤード管理装置。
The determination variable further includes a movement presence / absence determination variable indicating whether the metal material is a moving metal material,
The constraint formula further includes a third constraint formula expressing, using the decision variable, that any metal material must be arranged on any one of the original mountain and the new mountain. The yard management device according to claim 1, wherein:
前記制約式は、前記移動金属材の総数と、前記非移動金属材の総数との和が、前記初期山を構成する前記金属材の総数と等しいことを、前記決定変数を用いて表す制約式である第4の制約式を更に含むことを特徴とする請求項2に記載のヤード管理装置。   The constraint formula, the sum of the total number of the moving metal material, the total number of the non-moving metal material, the constraint formula expressing using the decision variable that the total number of the metal material constituting the initial mountain is equal. 3. The yard management device according to claim 2, further comprising a fourth constraint expression: 前記制約式は、前記金属材が前記移動金属材である場合、前記初期山において当該金属材よりも上にある前記金属材は前記非移動金属材とはならず、前記金属材が前記非移動金属材である場合、前記初期山において当該金属材または当該金属材よりも上にある前記金属材のうち1つのみが、前記非移動金属材の中で最上段にある金属材となることを、前記決定変数を用いて表す第5の制約式を更に含むことを特徴とする請求項2または3に記載のヤード管理装置。   The constraint formula is that, when the metal material is the moving metal material, the metal material above the metal material in the initial peak does not become the non-moving metal material, and the metal material is the non-moving metal material. In the case of a metal material, only one of the metal material or the metal material above the metal material in the initial mountain is the metal material at the top of the non-moving metal material. 4. The yard management device according to claim 2, further comprising a fifth constraint expression expressed by using the decision variable. 前記制約式設定手段は、前記金属材のサイズを用いて予め設定される制約であって、同一の前記最終山に配置することができない前記金属材の条件を示す積姿制約に基づいて、前記金属材に上載せ可能な前記金属材の集合を特定し、
前記第1の制約式は、前記金属材が、前記初期山において前記非移動金属材のうち最上段にある前記非移動金属材である場合、当該金属材が属する前記元山に、当該金属材に上載せできない前記金属材を配置することができないことを、前記非移動最上段金属材判別変数および前記移動金属材最終山割り当て変数を用いて表した元山配置制約式と、予め設定される前記最終山の高さの上限値に基づいて定まる前記金属材の数であって、前記初期山において前記非移動金属材のうち最上段にある前記非移動金属材の上に配置することが可能な前記金属材の数が、当該非移動金属材が属する前記元山に移動する前記移動金属材の総数以上でなければならないことを、前記非移動最上段金属材判別変数および前記移動金属材最終山割り当て変数を用いて表し元山高さ制約式とを含むことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のヤード管理装置。
The constraint equation setting means is a constraint that is set in advance using the size of the metal material, and is based on a stacking constraint indicating a condition of the metal material that cannot be arranged on the same final mountain. Identify the set of metal materials that can be placed on the metal material,
The first constraint expression is that, when the metal material is the uppermost non-moving metal material of the non-moving metal materials in the initial mountain, the metal material belongs to the base mountain to which the metal material belongs. The non-movable top metal material discriminating variable and the moving metal material final mountain allocation variable express the fact that the metal material that cannot be placed on the vehicle cannot be arranged, is set in advance, and The number of the metal materials determined based on the upper limit of the height of the final mountain, which can be arranged on the uppermost non-moving metal material among the non-moving metal materials in the initial mountain. The non-moving top metal material discriminating variable and the moving metal material final variable indicate that the number of the metal materials must be equal to or greater than the total number of the moving metal materials moving to the base mountain to which the non-moving metal material belongs. Use mountain assignment variables Include the Motoyama height constraint represents Te yard management device according to any one of claims 1 to 4, characterized in.
前記制約式設定手段は、前記金属材のサイズを用いて予め設定される制約であって、同一の前記最終山に配置することができない前記金属材の条件を示す積姿制約に基づいて、同一の前記最終山に配置することができない前記金属材を特定し、
前記第2の制約式は、前記新山を構成する前記移動金属材の総数は、予め設定される前記最終山の高さの上限値に基づいて定まる前記金属材の数以下であることを、前記移動金属材最終山割り当て変数および前記割り当て山識別変数を用いて表した新山高さ制約式と、前記積姿制約を満たさない2つの前記移動金属材を同一の前記最終山に配置することができないことを、前記移動金属材最終山割り当て変数を用いて表した移動金属材積姿制約式とを含むことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のヤード管理装置。
The constraint equation setting means is a constraint that is set in advance using the size of the metal material, and is based on a stacking constraint indicating a condition of the metal material that cannot be arranged on the same final mountain. Identifying the metal material that cannot be placed on the last mountain of
The second constraint formula is that the total number of the moving metal materials constituting the new mountain is equal to or less than the number of the metal materials determined based on a preset upper limit of the height of the final mountain. A new mountain height constraint expression expressed using the moving metal material final mountain allocation variable and the allocated mountain identification variable, and the two moving metal materials that do not satisfy the stacked figure constraint cannot be arranged on the same final mountain. 6. The yard management device according to claim 1, further comprising: a moving metal material stacking constraint expression expressed by using the moving metal material final mountain allocation variable. 7.
前記移動は、金属材グループの単位で行われ、
前記金属材グループは、搬送機器にて前記金属材を搬送する際に分割されることのない複数の前記金属材からなることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載のヤード管理装置。
The movement is performed in units of a metal material group,
The yard according to any one of claims 1 to 6, wherein the metal material group includes a plurality of the metal materials that are not divided when the metal material is transported by a transport device. Management device.
前記ヤードは、鉄鋼製造プロセスにおける製鋼工程と圧延工程との間の置場であり、
前記金属材は、鋼材であることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載のヤード管理装置。
The yard is a storage space between a steel making process and a rolling process in a steel manufacturing process,
The yard management device according to any one of claims 1 to 7, wherein the metal material is a steel material.
工程間の置場であるヤードに山積みされる金属材からなる初期山の当該金属材を、搬送機器により搬送して、当該ヤードの後工程への払出順に従った積順で山積みされる金属材からなる最終山を作成するときに、前記置場において前記初期山から前記最終山に搬送される金属材である移動金属材と、前記初期山そのままの場所に前記最終山を作成するために当該初期山の場所に固定される非移動金属材と、前記最終山を構成する金属材とを少なくとも決定するためのヤード管理方法であって、
前記初期山を構成する前記金属材が、当該初期山において、前記非移動金属材の中で最上段にある金属材であるか否かを示す非移動最上段金属材判別変数と、前記移動金属材を前記最終山に配置するか否かを示す移動金属材最終山割り当て変数と、前記最終山の候補となる山である元山および新山を前記最終山とするか否かを示す割り当て山識別変数と、を決定変数とし、
前記初期山の識別情報と、当該初期山の各積位置における前記金属材の識別情報と、前記金属材の前記払出順とを含む金属材情報を取得する金属材情報取得ステップと、
前記元山に配置することができる前記移動金属材の条件を、前記決定変数を用いて表した第1の制約式と、前記新山に配置することができる前記移動金属材の条件を、前記決定変数を用いて表した第2の制約式とを含む制約式を、前記金属材情報に基づいて設定する制約式設定ステップと、
前記移動金属材の総数を評価する項と、前記最終山の総数を評価する項とを含む目的関数を、前記金属材情報に基づいて設定する目的関数設定ステップと、
前記制約式を満足する範囲で前記目的関数の値が最小または最大になるときの前記決定変数の値を最適解として導出することを、数理計画法による最適化計算を行うことにより実行する最適化計算ステップと、
を有し、
前記元山は、前記最終山の候補となる山であって、前記金属材情報が作成された時点で前記ヤードにおいて形づくられている山の少なくとも一部からなり、当該山から場所が変わらない山であり、
前記新山は、前記最終山の候補となる山であって、前記移動金属材のみからなる山であることを特徴とするヤード管理方法。
The metal material of the initial pile made of metal material piled up in the yard which is a storage space between processes is transported by the transport device, and the metal material piled up in the stacking order according to the order of dispensing to the subsequent process of the yard. When creating the final mountain, a moving metal material that is a metal material transported from the initial mountain to the final mountain in the depot, and the initial mountain to create the final mountain in the same place as the initial mountain. Non-movable metal material fixed to the location of, the yard management method for at least determine the metal material constituting the final mountain,
A non-moving uppermost metal material discriminating variable indicating whether or not the metal material constituting the initial mountain is the uppermost metal material among the non-moving metal materials in the initial mountain; A moving metal material final mountain allocation variable indicating whether or not to place the material on the final mountain, and an allocation mountain identification indicating whether or not Motoyama and New Mountain, which are candidate mountains for the final mountain, are to be the final mountain. Variables and are decision variables,
Identification information of the initial mountain, identification information of the metal material at each product position of the initial mountain, and metal material information acquisition step of acquiring metal material information including the payout order of the metal material,
The conditions of the moving metal material that can be arranged on the base mountain are represented by a first constraint expression expressed by using the decision variables, and the conditions of the moving metal material that can be arranged on the new mountain are determined by the determination. A constraint expression including a second constraint expression expressed using a variable, and a constraint expression setting step of setting the constraint expression based on the metal material information;
An objective function setting step of setting an objective function including a term for evaluating the total number of the moving metal materials and a term for evaluating the total number of the final peaks based on the metal material information,
Deriving, as an optimal solution, the value of the decision variable when the value of the objective function is minimum or maximum within a range satisfying the constraint expression, by performing an optimization calculation by mathematical programming Calculation step;
Has,
The source mountain is a mountain that is a candidate for the final mountain, and is at least a part of a mountain formed in the yard at the time the metal material information is created, and a mountain whose location does not change from the mountain. And
The yard management method, wherein the new mountain is a mountain that is a candidate for the final mountain, and is a mountain made of only the moving metal material.
請求項1〜8の何れか1項に記載のヤード管理装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。   A program causing a computer to function as each unit of the yard management device according to claim 1.
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