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JP6540360B2 - Material separation planning device for steel products, method for making steel distribution separation plans, and program - Google Patents

Material separation planning device for steel products, method for making steel distribution separation plans, and program Download PDF

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JP6540360B2
JP6540360B2 JP2015160726A JP2015160726A JP6540360B2 JP 6540360 B2 JP6540360 B2 JP 6540360B2 JP 2015160726 A JP2015160726 A JP 2015160726A JP 2015160726 A JP2015160726 A JP 2015160726A JP 6540360 B2 JP6540360 B2 JP 6540360B2
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Description

本発明は、鋼材の山分け計画立案装置、鋼材の山分け計画立案方法、およびプログラムに関し、特に、ヤードにおける鋼材の山分け計画を立案するために用いて好適なものである。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for planning a plan for separating steel products, a method for planning a plan for separating steel products, and a program, and in particular, is suitable for use in creating a plan for separating steel products in a yard.

金属製造プロセスの一例である鉄鋼プロセスにおいて、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。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"及び"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 steel processing, which is an example of a metal manufacturing process, for example, when transporting steel materials from a steel making process to a rolling process of the next process, steel materials are temporarily placed in a temporary storage place called a yard, and then It is unloaded from the yard at the processing time. An example of the layout of the yard is shown in FIG. The yard is, as shown in FIG. 5, storage areas 501 to 504 which are sectioned in the vertical and horizontal directions as a buffer area for supplying steel products such as slabs paid out from the upstream process to the downstream process. The vertical divisions are often referred to as "ridges" and the horizontal divisions as "columns". The cranes (1A, 1B, 2A, 2B) are movable in the ridge to transfer steel between different rows in the same ridge. In addition, transfer the steel between the ridges by the transfer table. When creating a transport command, specify "building" and "row" to indicate where to transport the steel material (numbers (11) attached to the storage areas 501 to 504 in Fig. 5 in parentheses, (12), (21), (22)).

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でヤードまで搬入され、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、次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。一方、鋼材を積み上げる際、次工程へ供給し易いよう、次工程の処理順番に鋼材が上から積まれている必要がある。さらに、積み姿が不安定な逆ピラミッド状に鋼材を積まないようにする必要がある。このように、鋼材を複数の最適山(=払出山:次工程へ払い出す最終的な山姿となった山)に分けることを山分けと呼ぶ。   The basic work flow in the yard is shown in FIG. 5 as an example. First, the steel material carried out from the continuous casting machine 510 of the steel making process which is the previous process is carried to the yard by the receiving table X via the piler 511, and the storage area 501 divided by the cranes 1A, 1B, 2A, 2B. It is transported to any one of .about.504 and placed in piles. Then, according to the manufacturing schedule of the rolling process which is the next process, the cranes 1A, 1B, 2A, 2B are placed on the delivery table Z again and transported to the rolling process. In general, in the yard, the steel is placed in the piled state as described above. This is to effectively utilize the limited yard area. On the other hand, when stacking steel products, it is necessary to load steel products from the top in the processing order of the next process in order to be easily supplied to the next process. In addition, it is necessary to prevent steel from being piled in an inverted pyramid shape that is unstable. In this way, dividing steel materials into a plurality of optimum mountains (= out-going mountains: mountains that have become final mountains to be paid out to the next process) is called mountain division.

ここで、次工程である圧延工程の加熱炉の燃料原単位を削減するため、可及的に高い温度の鋼材を加熱炉に払い出す(装入する)ことが求められる。このため、昨今、ヤード内に保温設備を設置し、保温設備の中に前述したようにして鋼材を山積みした状態で保管することが行われている。このように保温設備を用いる場合でも、置場501〜504に直接鋼材を山積みする場合と同様に、保温設備を有効に活用するため、保温設備の中において、可及的に高さの高い払出山を作成することが必要である。また、次工程の処理順番に鋼材が上から積まれるようにすると共に逆ピラミッド状に鋼材を積まないようにする必要がある。   Here, in order to reduce the fuel consumption rate of the heating furnace of the rolling process which is the next process, it is required to discharge (insert) steel materials of as high temperature as possible to the heating furnace. For this reason, recently, a heat retention facility has been installed in the yard, and steel materials are piled up and stored in the heat retention facility as described above. Even when heat retaining equipment is used in this manner, as in the case where steel materials are piled up directly in storage areas 501 to 504, in order to make effective use of heat retaining equipment, a disbursed mountain as high as possible in the heat retaining equipment. It is necessary to create In addition, it is necessary to load steel materials from the top in the processing order of the next process and not to load steel materials in an inverted pyramid shape.

以上のように、サイズや次工程での処理順序が異なる複数の鋼材を複数の山に分けて山積みする山分け計画を立案する際には、計画の立案対象となる鋼材により生成可能な全ての山分け候補の中から、山数と山繰り負荷(クレーン等の搬送設備による鋼材のハンドリング負荷)を最小化する最適化問題を解くことになるが、計画の立案対象となる鋼材の数が多いと、かかる問題は大規模問題となる。   As described above, when drafting a sorting plan in which a plurality of steel products having different sizes and processing orders in the next process are divided into a plurality of piles and drafting is performed, all sorts of piles that can be generated by steels to be drafted Among the candidates, we will solve an optimization problem that minimizes the number of piles and piled loads (handling load of steel products by transport equipment such as cranes). Such problems are large scale problems.

そこで、特許文献1には、計画の立案対象となる鋼材を要素とする全体集合に対し、山積み制約を満たす部分集合である実現可能山を全て列挙し、山数および山繰り負荷を最小化する目的関数の下、集合分割問題として最適な実現可能山の組み合わせを求めることにより最適な山分け計画を行う手法が開示されている。   Therefore, in the patent document 1, all feasible mountains that are subsets that satisfy the stacking constraints are listed for the entire set having steel materials as a plan drafting target as elements, and the number of peaks and the dumping load are minimized. There is disclosed a method of performing an optimal sorting plan by finding an optimal combination of feasible mountains as a set partitioning problem under an objective function.

また、特許文献2には、複数の搬送ロット(一度に搬送機器により搬送できる鋼材のまとまり)をしかるべき山(最適山=払出山)に割り当てる、多対1の割当問題として定式化する手法が開示されている。   Further, in Patent Document 2, there is a method of formulating as a many-to-one assignment problem in which a plurality of transfer lots (groups of steel materials that can be transferred by the transfer device at one time) are allocated to appropriate mountains (optimum mountains = payout mountains). It is disclosed.

特開2007−137612号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-137612 特開2011−105483号公報JP, 2011-105483, A

M.GROTSCHEL,Y.WAKABAYASHI,"A CUTTING PLANE ALGORITHM FOR A CLUDTERING PROBLEM",Mathematical Programming,45 (1989),p.59-96M. GROTSCHEL, Y. WAKABAYASHI, "A CUTTING PLANE ALGORITHM FOR A CLUDTERING PROBLEM", Mathematical Programming, 45 (1989), p. 59-96

しかしながら、特許文献1、2に記載の方法には、以下の課題がある。
まず、特許文献1に示す集合分割問題を応用した解法では、任意の鋼材ペアのサイズ(幅・長さ)の条件と払出順の条件とから要請される積み順が食い違うことにより、同一の山にできない鋼材ペアが比較的少ない場合には、実現可能山の数が多くなる。この数が数百万を超えると、実現可能山の列挙および最適山の算出計算のいずれにも時間を要し、要請される時間内(例えば3〜5分程度)には計算が完了せず計画が作成できないこととなる。山分け問題の場合、実現可能山の数が数千万を超えると実用的な時間(例えば10分程度)内では実現可能解を得ることが難しくなる。このような場合には、特許文献2に示す多対1の割当問題として定式化する方法により、許容可能な時間内に求解出来るケースもあり得る。しかしながら、特許文献2に示す方法にも、以下の課題がある。
However, the methods described in Patent Documents 1 and 2 have the following problems.
First, in the solution method to which the set division problem shown in Patent Document 1 is applied, the same pile is required because the stacking order requested from the condition of the size (width and length) of an arbitrary steel material pair and the condition of the dispensing order are different. If the number of steel pairs that can not be reduced is relatively small, the number of feasible mountains increases. If this number exceeds several millions, it takes time for both the enumeration of feasible mountains and the calculation of optimum mountains, and the calculation is not completed within the required time (for example, about 3 to 5 minutes) It will be impossible to create a plan. In the case of the sorting problem, if the number of feasible mountains exceeds tens of millions, it becomes difficult to obtain a feasible solution within a practical time (for example, about 10 minutes). In such a case, there may be a case where it can be solved within an acceptable time by the method of formulation as the many-to-one assignment problem shown in Patent Document 2. However, the method shown in Patent Document 2 also has the following problems.

すなわち、特許文献2に示す方法では、ヤードへの到着順とヤードにおける積み順とが逆になるような鋼材ペア(逆転対)が多い場合に計算時間を要し、実用的な時間内に計算を完了できない虞がある。   That is, in the method shown in Patent Document 2, when there are a large number of steel material pairs (reversed pairs) in which the order of arrival at the yard and the stacking order at the yard are reversed, calculation time is required, and calculation is performed within a practical time May not be able to complete.

この様に、従来の方法では、問題の性格に応じ、実用的な時間内に求解が可能な場合と不可能な場合とがある。したがって、どの様な問題に対しても安定的に求解できる手法が求められている。また、実現可能山の数が数千万を超え、逆転対の比率が高い鋼材群の山分け計画を作成する場合には、実用的な時間内に求解することはできない。よって、実現可能山の数が一千万を超える様な大規模な問題の場合や、逆転対が多い場合にも、実用的な時間内に求解する方法が必要である。   Thus, the conventional method may or may not be able to solve within a practical time, depending on the nature of the problem. Therefore, there is a need for a method that can stably solve any problem. Moreover, when the number of feasible mountains exceeds tens of millions, and the ratio division plan of steel material groups having a high ratio of reverse pair is made, it can not be solved within a practical time. Therefore, in the case of a large-scale problem where the number of feasible mountains exceeds 10 million, or when there are many reverse pairs, it is necessary to find a solution in a practical time.

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、解くべき問題の性格に関わらず、実用的な時間内で山分け計画を立案できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of the problems as described above, and an object of the present invention is to make it possible to make a plan in a practical time regardless of the nature of the problem to be solved.

本発明の山分け計画立案装置は、鉄鋼プロセスにおける工程間の置場として鋼材を配置するヤードに搬入された複数の鋼材を、次工程への払出順が早い鋼材が上になる様に前記ヤードにおいて積み上げて、次工程に払い出すための複数の払出山を作成するための山分け計画を立案する鋼材の山分け計画立案装置であって、前記払出山の総数を評価する項と、同一の前記払出山において前記ヤードへの到着順が早い方の前記鋼材が遅い方の前記鋼材よりも上に積まれる逆転の関係にある逆転対の数を評価する項とを含む目的関数を設定する目的関数設定手段と、前記鋼材を山積みするときの制約を示す制約式を設定する制約式設定手段と、前記制約式による制約を満足する範囲で前記目的関数の値を最大化または最小化する様に、数理計画法による最適化計算を行うことにより、前記鋼材を前記複数の払出山に分けるための計算を行う最適解導出手段と、を有し、前記制約式は、頂点が前記鋼材に対応し、且つ、枝により相互に連結される2つの前記頂点に対応する2つの前記鋼材が同一の前記払出山に積まれる2つの前記鋼材であることを表す無向グラフを、相互に前記頂点が重複しない複数のクリークに分割することを規定する制約式を含み、前記目的関数設定手段は、前記払出山の総数を評価する項として前記クリークの総数を評価する項を含み、前記逆転対の数を評価する項として前記逆転の関係が成立する2つの前記鋼材に対応する2つの前記頂点を相互に連結する前記枝の総数を評価する項を含む前記目的関数を設定し、前記最適解導出手段は、前記数理計画法による最適化計算の際に、前記クリークの総数と、前記逆転の関係が成立する2つの前記鋼材に対応する2つの前記頂点を相互に連結する前記枝の総数とを評価することを特徴とする。 The sorting plan drafting apparatus of the present invention piles up a plurality of steel materials carried in to the yard where steel materials are arranged as a storage space between processes in the steel process in the yard such that steel materials having a faster delivery order to the next process are on top A planing apparatus for dividing steel into a plan for preparing a distribution plan for making a plurality of payout piles to be paid out to the next process, wherein the item for evaluating the total number of the piles for delivery and the same delivery pile Objective function setting means for setting an objective function including a term for evaluating the number of reverse pairs in a reverse relationship in which the steel material arriving at the yard at the earlier arrival order is stacked above the later steel material at the yard And Constraint equation setting means for setting a constraint equation representing a constraint when stacking the steel materials, and mathematical programming such that the value of the objective function is maximized or minimized within a range satisfying the constraint by the constraint equation. To Optimal solution deriving means for performing calculation to divide the steel material into the plurality of disbursed peaks by performing the optimization calculation, and the constraint equation is such that the vertex corresponds to the steel material and the branch Undirected graph showing that the two steel members corresponding to the two vertices mutually connected by the two are the two steel members stacked on the same dump pile, a plurality of cliques where the vertices do not overlap each other The objective function setting means includes a term for evaluating the total number of the clique as a term for evaluating the total number of the payout peaks, and a term for evaluating the number of the inverted pairs. Setting the objective function including a term for evaluating the total number of the branches connecting the two vertices corresponding to the two steel members in which the reversal relationship holds, the optimum solution deriving unit may perform the mathematical programming By law During reduction calculation, the total number of the clique, characterized that you evaluate the total number of branches interconnecting two of said vertices corresponding to two of said steel relation of the reverse rotation is established.

本発明の山分け計画作成方法は、鉄鋼プロセスにおける工程間の置場として鋼材を配置するヤードに搬入された複数の鋼材を、次工程への払出順が早い鋼材が上になる様に前記ヤードにおいて積み上げて、次工程に払い出すための複数の払出山を作成するための山分け計画を立案する鋼材の山分け計画立案方法であって、前記払出山の総数を評価する項と、同一の前記払出山において前記ヤードへの到着順が早い方の前記鋼材が遅い方の前記鋼材よりも上に積まれる逆転の関係にある逆転対の数を評価する項とを含む目的関数を設定する目的関数設定工程と、前記鋼材を山積みするときの制約を示す制約式を設定する制約式設定工程と、前記制約式による制約を満足する範囲で前記目的関数の値を最大化または最小化する様に、数理計画法による最適化計算を行うことにより、前記鋼材を前記複数の払出山に分けるための計算を行う最適解導出工程と、を有し、前記制約式は、頂点が前記鋼材に対応し、且つ、枝により相互に連結される2つの前記頂点に対応する2つの前記鋼材が同一の前記払出山に積まれる2つの前記鋼材であることを表す無向グラフを、相互に前記頂点が重複しない複数のクリークに分割することを規定する制約式を含み、前記目的関数設定工程は、前記払出山の総数を評価する項として前記クリークの総数を評価する項を含み、前記逆転対の数を評価する項として前記逆転の関係が成立する2つの前記鋼材に対応する2つの前記頂点を相互に連結する前記枝の総数を評価する項を含む前記目的関数を設定し、前記最適解導出工程は、前記数理計画法による最適化計算の際に、前記クリークの総数と、前記逆転の関係が成立する2つの前記鋼材に対応する2つの前記頂点を相互に連結する前記枝の総数とを評価することを特徴とする。 According to the sorting plan creation method of the present invention, a plurality of steel materials carried in to the yard where steel materials are arranged as storage spaces between processes in the steel process are stacked in the yard such that steel materials having an earlier delivery order to the next process are on top Method for preparing a classification plan for steel products for drafting a classification plan for making a plurality of payout mountains for payout to the next process, the item for evaluating the total number of the payout mountains and the same payout mountain An objective function setting step of setting an objective function including a term for evaluating the number of reverse pairs in a reverse relationship in which the steel material arriving at the yard at the earlier arrival order is stacked above the later steel material at the yard A constraint equation setting step of setting a constraint equation indicating a constraint when stacking the steel materials, and mathematical programming so as to maximize or minimize the value of the objective function within a range satisfying the constraint by the constraint equation. To Optimization calculation to calculate an optimal solution for dividing the steel material into the plurality of disbursed peaks, and the constraint equation corresponds to the vertex corresponding to the steel material and the branch Undirected graph showing that the two steel members corresponding to the two vertices mutually connected by the two are the two steel members stacked on the same dump pile, a plurality of cliques where the vertices do not overlap each other The objective function setting step includes a term for evaluating the total number of the clique as a term for evaluating the total number of the payout peaks, and a term for evaluating the number of the inverted pair. The objective function is set including a term for evaluating the total number of the branches connecting the two vertices corresponding to the two steel members in which the reversal relationship holds, and the optimal solution deriving step includes the mathematical programming By law During reduction calculation, the total number of the clique, characterized that you evaluate the total number of branches interconnecting two of said vertices corresponding to two of said steel relation of the reverse rotation is established.

本発明のプログラムは、前記鋼材の山分け計画立案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 is characterized in that a computer is caused to function as each means of the above-described steel product sorting planning device.

本発明によれば、解くべき問題の性格に関わらず、実用的な時間内で山分け計画を立案することができる。   According to the present invention, regardless of the nature of the problem to be solved, it is possible to make a plan in a practical time.

無向グラフの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of an undirected graph. 鋼材の山分け計画立案装置の機能的な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a functional structure of the classification planning apparatus of steel materials. 鋼材の山分け計画立案装置の動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flow chart explaining an example of operation of a classification program planning device of steel materials. 山分け計画の作成結果を表形式に示す図である。It is a figure which shows the preparation result of a division plan in a tabular form. ヤードのレイアウトの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the layout of a yard.

<クリーク分割問題の概要>
後述するように本発明の実施形態は、クリーク分割問題(Clique Partitioning Problem)を山分け問題に適用する。クリーク分割問題自体は公知の技術であるが、クリーク分割問題を山分け問題に適用する際の本発明の実施形態の手法との差異を明確にするため、本発明の実施形態を説明する前に、一般的なクリーク分割問題の解法の概要について説明する。
<Overview of the clique split problem>
As described below, embodiments of the present invention apply the Clique Partitioning Problem to the sorting problem. Although the clique division problem itself is a known technique, in order to clarify differences from the method of the embodiment of the present invention when applying the clique division problem to the classification problem, the embodiment of the present invention will be described before describing it. The outline of the solution method of the general clique division problem is explained.

図1は、無向グラフの一例を示す図である。
クリーク(Clique)とは、頂点集合V、枝集合Eから構成される無向グラフG=(V,E)において、完全グラフとなっている部分グラフ(完全部分グラフ)のことである。完全グラフとは、頂点集合Vの部分集合V'(⊆V)となるグラフのうち、部分集合V'に属する何れの2つの頂点間にも枝があるグラフである。部分グラフとは、元のグラフの一部の頂点と一部の枝からなるグラフである(ただし、頂点が1つである場合には枝は含まれない)。図1に示す例では、以下の頂点の部分集合がクリークとなる(1つの{}が1つのクリークを示し、{}内に示す数字は、図1に示す頂点の傍らに付した数字を示す)。
[1,2,3,4],[1,2,3],[1,2,4],[1,4,3],[1,4,5],[2,3,4],[1,2],[1,3],[1,4],[1,5],[2,3],[2,4],[3,4],[3,6],[4,5],[5,6],[1],[2],[3],[4],[5],[6]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an undirected graph.
A clique is a subgraph (complete subgraph) which is a complete graph in an undirected graph G = (V, E) composed of a vertex set V and a branch set E. A complete graph is a graph in which there is a branch between any two vertices belonging to the subset V ′ among the graphs that become the subset V ′ (⊆V) of the vertex set V. A subgraph is a graph consisting of some vertices and some branches of the original graph (however, if there is only one vertex, no branches are included). In the example shown in FIG. 1, a subset of the following vertices is a clique (one {} indicates one clique, and a number in {} indicates a number added beside the vertex shown in FIG. 1 ).
[1, 2, 3, 4], [1, 2, 3], [1, 2, 4], [1, 4, 3], [1, 4, 5], [2, 3, 4], [1, 2], [1, 3], [1, 4], [1, 5], [2, 3], [2, 4], [3, 4], [3, 6], [4 , 5], [5, 6], [1], [2], [3], [4], [5], [6]

クリーク分割問題は,与えられた無向グラフG=(V,E)を、相互に頂点の重複がないようにクリーク(完全部分グラフ)に分割する問題であり、クラスタリングをモデル化する際に用いられるグラフ上の最適化問題である。クリーク分割問題に対する標準的な定式化は、非特許文献1に示されている0-1 整数計画問題として定式化できる。   The clique partitioning problem is a problem of partitioning a given undirected graph G = (V, E) into cliques (complete subgraphs) so that there is no overlap of vertices, and is used in modeling clustering. Optimization problems on the graph. The standard formulation for the clique partition problem can be formulated as the 0-1 integer programming problem shown in Non-Patent Document 1.

非特許文献1に示されるように、一般には、完全無向グラフG=(V,E)において、頂点集合Vの部分集合V'(={V1,V2,・・・,Vp})の枝集合A⊆Eが、以下の(1)式を満たすとき、枝集合Aは、無向グラフGのクリーク分割と呼ばれる。すなわち、或る無向グラフについて、相互に頂点が重複しない複数のクリークに分割することをクリーク分割という。尚、{i,j}は、頂点i、j間の枝であることを表す。 As shown in Non-Patent Document 1, in general, in a completely undirected graph G = (V, E), a subset V ′ of a vertex set V (= {V 1 , V 2 ,..., V p } The branch set A is called a clique division of the undirected graph G when the branch set A⊆E of the) satisfies the following equation (1). That is, the division into a plurality of cliques whose vertices do not overlap with each other for a certain undirected graph is called clique division. Note that {i, j} represents that it is a branch between vertices i and j.

Figure 0006540360
Figure 0006540360

一般に、クリーク分割問題は、正負を問わない枝重みr:E→R(実数)が与えられたとき、重みの総和が最大となるクリーク分割を求める問題である。
非特許文献1に示されるように、頂点集合VをV={1,2,・・・,n}とし、枝集合Eに対し、0−1変数ベクトルx→=(xij1ijnを対応させる(→はxがベクトルであることを示す。以下同じ)。各成分xijは、{i,j}∈Aならば1をとり、{i,j}∈Aでないならば0をとる。例えば、図1に示す無向グラフを、頂点1、2、3、4からなるクリークと、頂点5、6からなるクリークとの2つのクリークに分割される場合を例に挙げると、0−1変数ベクトルx→は以下の様になる。
x→=(x12,x13,x14,x15,x16,x23,x24,x25,x26,x34,x35,x36,x45,x46,x56)=(1,1,1,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0,1)
「枝集合Aがクリーク分割である」ことと、「任意のi,j,k∈Vについて、{i,j}∈A且つ{j,k}∈Aならば{i,k}∈Aである」こととの同値性に着目すると、一般に、クリーク分割問題は、以下の(2)式〜(6)式のように定式化できる。
In general, the clique division problem is a problem in which a clique division in which the sum of weights becomes maximum is given when a branch weight r: E → R (real number) regardless of positive or negative is given.
As shown in Non-Patent Document 1, let the vertex set V be V = {1, 2,..., N}, and for the branch set E, a 0-1 variable vector x → = (x ij ) 1i Let j j n n correspond (→ indicates that x is a vector, and so on). Each component x ij takes 1 if {i, j} εA and 0 if {i, j} εA. For example, when the undirected graph shown in FIG. 1 is divided into two cliques, a clique consisting of vertices 1, 2, 3 and 4 and a clique consisting of vertices 5 and 6, as an example, 0-1 The variable vector x → is as follows.
x → = (x 12 , x 13 , x 14 , x 15 , x 16 , x 23 , x 24 , x 25 , x 26 , x 34 , x 35 , x 36 , x 45 , x 46 , x 56 ) = (1,1,1,0,0,1,1,0,0,1,0,0,0,0,1)
"A branch set A is a clique division", and for any i, j, k ∈ V, if {i, j} 且 つ A and {j, k} {A, then {i, k} ∈ A In general, the clique division problem can be formulated as the following equations (2) to (6), paying attention to the equivalence with "being".

Figure 0006540360
Figure 0006540360

ただし、rijは、枝{i,j}の重みである.また、(3)式〜(5)式の不等式制約は、推移性制約と呼ばれる。この定式化では、変数の数は、n(n−1)/2個であり、推移性制約の数は、n(n−1)(n−2)/2個ある(nは前述したように無向グラフの頂点の数である)。尚、推移性制約は、任意の3つの頂点(三角)の2辺の成分xijの値が1であれば、必ず残りの1辺の成分の値も1とならなければならないという制約である。 Where r ij is the weight of branch {i, j}. Also, the inequality constraints of the equations (3) to (5) are called transitive constraints. In this formulation, the number of variables is n (n-1) / 2 and the number of transitivity constraints is n (n-1) (n-2) / 2 (n is as described above) Is the number of vertices in undirected graphs). The transitivity constraint is a constraint that if the value of the component x ij on two sides of any three vertices (triangles) is 1, the value of the component on the other side must also be 1 .

以上のように、一般的なクリーク分割問題の0−1整数計画問題では、推移性制約を満たす範囲で(2)式(すなわちクリークを構成する重みrijの総和)を最大化する0−1変数ベクトルx→の各成分xijを求めることになる。このとき、例えば、(2)式に(−1)を掛けることにより、(2)式を最小化する問題とすることもできる。 As described above, in the 0-1 integer programming problem of the general clique division problem, 0-1 which maximizes the equation (2) (that is, the sum of the weights r ij constituting the clique) within the range satisfying the transitivity constraint Each component x ij of the variable vector x → is to be obtained. At this time, for example, by multiplying the equation (2) by (-1), the problem of minimizing the equation (2) can be set.

以上のようにオリジナルのクリーク分割問題は、選択された枝の重みの総和が最大(または最小)となるようなクリークを求める問題である。一方、山分け問題では、総山数を最小にすることと、山繰り数を最小にすることとのトレードオフが取られた解を求める必要がある。山繰り数については、後に説明するように枝重みにより自然な形で定式化することができる。一方、総山数については、オリジナルなクリーク分割問題はもとよりそれを変形した様々な問題に対しても、クリーク数を評価するような定式化はなされていない。クリークにまつわる最適化問題として最大クリーク問題があるが、これは「無向グラフが与えられたとき、最大位数(頂点数)の完全部分グラフを求める問題」であり山分け問題とは繋がらない。このような課題に対し、本発明者らは、以下に示す本発明の実施形態のようにして、クリーク分割問題の0−1整数計画問題を山分け問題に適用できることを見出した。   As described above, the original clique division problem is a problem of finding a clique such that the sum of weights of selected branches is maximized (or minimized). On the other hand, in the classification problem, it is necessary to find a solution in which the tradeoff between minimizing the total number of peaks and minimizing the number of rounds is taken. The rounding number can be formulated in a natural manner by branch weights as described later. On the other hand, the total number of peaks has not been formulated to estimate the number of cliques, not only for the original clique division problem, but also for various problems that have been modified. The optimization problem around cliques is the maximum clique problem, which is "a problem that finds a perfect subgraph of the maximum order (number of vertices) given an undirected graph" and does not connect to the division problem. With respect to such problems, the present inventors have found that the 0-1 integer programming problem of the clique division problem can be applied to the sorting problem as in the embodiment of the present invention described below.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態を説明する。
<鋼材の山分け計画立案装置200の構成および処理>
図2は、鋼材の山分け計画立案装置200の機能的な構成の一例を示す図である。図3は、鋼材の山分け計画立案装置200の動作の一例を説明するフローチャートである。鋼材の山分け計画立案装置200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た情報処理装置、PLC(Programmable Logic Controller)、またはASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の専用のハードウェアを用いることにより実現することができる。尚、以下の説明では、鋼材の山分け計画立案装置200を必要に応じて山分け計画立案装置200と略称する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First Embodiment
First, the first embodiment will be described.
<A structure and process of the steel product division plan planning apparatus 200>
FIG. 2: is a figure which shows an example of a functional structure of the classification division plan planning apparatus 200 of steel materials. FIG. 3 is a flow chart for explaining an example of the operation of the steel product sorting plan drafting apparatus 200. The hardware of the steel sorting planning apparatus 200 is, for example, an information processing apparatus having a CPU, a ROM, a RAM, an HDD, and various interfaces, a programmable logic controller (PLC), an application specific integrated circuit (ASIC), etc. It can be realized by using dedicated hardware. In the following description, the steel product separation plan planning device 200 will be abbreviated as the distribution plan generation device 200 as needed.

[入力部201:対象スラブグループリスト入力工程S301]
入力部201は、山分け計画の立案対象であるスラブ(鋼材)のリストである山分け対象スラブグループリストを取得する。尚、山分け対象スラブグループリストは、一定周期に取得されてもよいし、特定の事象の生起等をトリガーとして不定期に取得されてもよい。
入力部201は、例えば、CPUが、不図示の鋼材管理系計算機から通信インターフェースを介して受信した山分け対象スラブグループリストのデータをHDDやRAMに記憶することにより実現される。鋼材管理系計算機は、スラブに到着する鋼材全般に関するデータベースを有する上位のコンピュータである。
[Input unit 201: target slab group list input step S301]
The input unit 201 acquires a sorting target slab group list which is a list of slabs (steel materials) which are targets of planning of the sorting plan. The sorting target slab group list may be acquired at a constant cycle, or may be acquired irregularly triggered by the occurrence of a specific event or the like.
The input unit 201 is realized, for example, by the CPU storing data of the classification target slab group list received from a steel management system computer (not shown) via the communication interface in the HDD or RAM. The steel management system computer is a high-level computer having a database on steel in general arriving at a slab.

本実施形態では、クレーン等の搬送機器にて搬送される際に分割されることのない最小の単位となる複数のスラブの単位で、当該複数のスラブがヤードに同時刻に到着する場合を例に挙げて説明する。ただし、このように複数のスラブがヤードに同時刻に到着しないものとしてもよい。その場合、かかる複数のスラブのうち最後にヤードに到着するスラブがヤードに到着した後に、当該複数のスラブの山積みが開始される。以下の説明では、かかる複数のスラブを必要に応じて「スラブグループ」と称する。   In this embodiment, the case where a plurality of slabs arrive at the same time in a yard in a unit of a plurality of slabs which is the smallest unit which is not divided when transported by a transport device such as a crane is an example I will list and explain. However, a plurality of slabs may not arrive in the yard at the same time. In that case, piles of the plurality of slabs are started after the slab arriving at the yard last among the plurality of slabs arrives at the yard. In the following description, such a plurality of slabs will be referred to as "slab groups" as needed.

本実施形態では、山分け対象スラブグループリストには、それぞれのスラブグループについて、識別番号と、到着予定時刻と、払出順と、鋼材数と、最大幅と、最小幅と、最大長と、最小長の情報が含まれる。
識別番号は、各スラブグループを一意に識別する番号である。
到着予定時刻は、各スラブグループのヤードへの到着予定時刻である。本実施形態では、ヤードに未だ1つもスラブが置かれていない場合の山分け計画を作成する。したがって、山分け計画の立案対象の全てのスラブグループについて到着予定時刻が与えられる。
In the present embodiment, the classification target slab group list includes, for each slab group, an identification number, an estimated arrival time, a dispensing order, a number of steel members, a maximum width, a minimum width, a maximum length, and a minimum length. Information is included.
The identification number is a number that uniquely identifies each slab group.
The estimated arrival time is the estimated arrival time for each slab group in the yard. In the present embodiment, a sorting plan is created in the case where no slab has been placed in the yard. Therefore, estimated arrival times are given for all slab groups for which the sorting plan is to be made.

払出順は、各スラブグループの圧延工程への搬送順である。
鋼材数は、各スラブグループを構成するスラブの数である。
最大幅・最小幅は、それぞれ、各スラブグループを構成するスラブの最大幅・最小幅である。
最大長・最小長は、それぞれ、各スラブグループを構成するスラブの最大長・最小長である。
The order of delivery is the order of transport to the rolling process of each slab group.
The number of steel members is the number of slabs constituting each slab group.
The maximum width and the minimum width are respectively the maximum width and the minimum width of the slabs constituting each slab group.
The maximum length and the minimum length are respectively the maximum length and the minimum length of the slabs constituting each slab group.

尚、ここでは、スラブグループ毎のリストを取得する場合を例に挙げて説明したが、スラブ毎のリストを取得してもよい。このようにする場合、各スラブについて、当該スラブが属するスラブグループの識別番号がリストに含まれるようにする。また、最大幅、最小幅、最大幅、最小幅の代わりに、各スラブについて、当該スラブの幅および長さがリストに含まれるようにする。   Here, although the case of acquiring the list for each slab group has been described as an example, the list for each slab may be acquired. In this case, for each slab, the identification number of the slab group to which the slab belongs is included in the list. Also, instead of the maximum width, the minimum width, the maximum width, and the minimum width, for each slab, the width and length of the slab are included in the list.

[目的関数設定部202:目的関数設定工程S302、制約式設定部203:制約式設定工程S303]
目的関数設定部202は、入力部201により入力された山分け対象スラブグループリストに基づいて、目的変数を設定する。また、制約式設定部203は、入力部201により入力された山分け対象スラブグループリストに基づいて、制約式を設定する。以下に、本実施形態で定式化される目的関数と制約式について説明する。
[Objective function setting unit 202: objective function setting step S302, constraint expression setting unit 203: constraint expression setting step S303]
The objective function setting unit 202 sets an objective variable based on the classification target slab group list input by the input unit 201. Further, the constraint expression setting unit 203 sets a constraint expression based on the classification target slab group list input by the input unit 201. The objective function and the constraint equation formulated in this embodiment will be described below.

[[無向グラフGと重みrの定義]]
G=(N,E):スラブグループの集合N(N={1,2,・・・n})は、個々のスラブグループを頂点とする完全無向グラフ(G=(N,E))とする。図1に示す頂点の1つが1つのスラブグループに対応する。また、Eは、枝eの集合である。
尚、図1においては、枝の両端の頂点に対応する2つのスラブグループ{i,j}は同一の払出山に山積みできることを示し、枝で相互に連結されていない2つの頂点に対応する2つのスラブグループは、同一の山に山積みできないことを示す。
[[Definition of undirected graph G and weight r]]
G = (N, E): A set of slab groups N (N = {1, 2,... N}) is a completely undirected graph whose vertices are individual slab groups (G = (N, E)) I assume. One of the vertices shown in FIG. 1 corresponds to one slab group. E is a set of branches e.
In FIG. 1, it is shown that two slab groups {i, j} corresponding to apexes at both ends of the branch can be piled up on the same payout pile, and 2 corresponding to two apexes not interconnected by the branch One slab group indicates that piles can not be piled up on the same pile.

r:E→{0,1}:任意の2つのスラブグループ{i,j}⊆Eに対し、スラブグループiとスラブグループjとを同一の払出山に積んだ場合に、ヤードへの到着順と同一の払出山における積順とが逆転しているならば「1」、そうでないならば「0(ゼロ)」であることを示す0−1変数r({i,j})を枝{i,j}の重みとする。図1に示す2つの頂点に対応する2つのスラブグループについて、ヤードへの到着順と同一の払出山における積順が逆転しているならば、当該2つの頂点間の枝の重みは「1」であり、逆転していないならば、当該2つの頂点間の枝の重みは「0(ゼロ)」である。ここで、ヤードへの到着順と同一の払出山における積順とが逆転しているとは、積順が上になるスラブグループの方が、積順が下になるスラブグループよりも、ヤードへの到着順が早いことをいう。尚、以下の説明では、2つのスラブグループの組を必要に応じてスラブグループ対と称する。   r: E → {0, 1}: Arrival order to yard when slab group i and slab group j are stacked on the same delivery pile for any two slab groups {i, j} E And the product order in the same payout pile are "1" if they are reversed, otherwise 0-1 variable r ({i, j}) to indicate that it is "0 (zero)" {branch { Let i, j} be a weight. For the two slab groups corresponding to the two vertices shown in FIG. 1, if the product order in the same payout pile as the arrival order to the yard is reversed, the branch weight between the two vertices is “1”. If not inverted, the weight of the branch between the two vertices is "0 (zero)". Here, if the arrival order to the yard and the product order at the same delivery mountain are reversed, the slab group with the higher order will go to the yard rather than the slab group with the lower order. The order of arrival is early. In the following description, a set of two slab groups is referred to as a slab group pair as needed.

[[決定変数]]
完全無向グラフGの各枝e∈Eに対し、0−1変数x(e)を導入する。簡単のために、枝e={i,j}∈Eに対し、変数x(e)をx([i,j])と表記する。この変数x([i,j])は、以下の(7)式で表される。
[[Decision variable]]
For each branch eεE of the completely undirected graph G, 0-1 variable x (e) is introduced. For simplicity, for the branch e = {i, j} ∈E, the variable x (e) is denoted as x ([i, j]). This variable x ([i, j]) is expressed by the following equation (7).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(7)式は、前述した(6)式に対応するものである。ここで、0−1変数ベクトルx→∈{0,1}Eにおいて、値が「1」になっている(要素)変数x([i,j])に対する枝集合を以下の(8)式のように表記するものとする。 The equation (7) corresponds to the equation (6) described above. Here, in the 0-1 variable vector x → ∈ {0, 1} E , the branch set for the (element) variable x ([i, j]) whose value is “1” is expressed by the following equation (8) It shall be written as

Figure 0006540360
Figure 0006540360

以上のように本実施形態では、変数x([i,j])(=x(e))が決定変数になり、その他の変数は、変数x([i,j])(=x(e))の従属変数になる。   As described above, in the present embodiment, the variable x ([i, j]) (= x (e)) becomes the decision variable, and the other variables are the variables x ([i, j]) (= x (e) Become a dependent variable of)).

[[制約式]]
山分け計画における主要な制約は、以下の推移性制約、同一山禁止制約、および山高さ制約である。ここでは、推移性制約、同一山禁止制約、および山高さ制約の内容について説明する。尚、目的関数の値を最小化する最適化問題を、非線形計画問題から混合整数計画問題にするために必要となる制約式については、別途説明する。
[[Constraint expression]]
The main constraints in sorting planning are the following transitivity constraints, same mountain prohibition constraints, and height constraints. Here, the contents of the transitivity constraint, the same mountain prohibition constraint, and the height constraint will be described. The constraint equation required to convert the optimization problem for minimizing the value of the objective function from the nonlinear programming problem to the mixed integer programming problem will be separately described.

(a)推移性制約(三角不等式)
推移性制約は、前述したように、無向グラフにおける第1の頂点と第2の頂点を結ぶ枝と、第2の頂点と第3の頂点とを結ぶ枝が同一のクリークを構成する枝集合に属するのであれば、第1の頂点と第3の頂点を結ぶ枝も当該クリークを構成する枝集合に属さなければならないという制約である。
(A) Transitivity constraint (triangular inequality)
The transitivity constraint is, as described above, a branch set in which a branch connecting the first vertex and the second vertex in the undirected graph, and a branch connecting the second vertex and the third vertex constitute the same clique. , And the branch connecting the first vertex and the third vertex must also belong to the branch set constituting the clique.

0−1変数ベクトルx→∈{0,1}Eが山積みに対応しているならば、(不完全)無向グラフG(V,E(x))は、各連結成分がクリーク(完全グラフとなっている部分グラフ)となっていなければならない。したがって、0−1変数ベクトルx→∈{0,1}Eが山積みに対応するためには、0−1変数ベクトルx→が、推移性制約を満たせばよい。よって、無向グラフG(V,E(x))の各連結成分がクリークであるための必要十分条件は、以下の(9)式〜(11)式を満たすことである。 If an 0-1 variable vector x → ∈ {0, 1} E corresponds to a pile, then (incomplete) undirected graph G (V, E (x)) is such that each connected component is a clique (complete graph) It must be a subgraph). Therefore, in order for the 0-1 variable vector x → ∈ {0, 1} E to correspond to the accumulation, the 0-1 variable vector x → only needs to satisfy the transitivity constraint. Therefore, the necessary and sufficient condition for each connected component of the undirected graph G (V, E (x)) to be clique is to satisfy the following equations (9) to (11).

Figure 0006540360
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(9)式〜(11)式は、それぞれ前述した(3)式〜(5)式に対応するものである。以下の説明では、(9)式〜(11)式の推移性制約式を満たす枝集合をΩと表記する。
(b)同一山禁止制約
同一山禁止制約は、同一の払出山に山積みしていけないスラブグループを規定するものである。本実施形態では、以下の幅条件および長さ条件を満たさないスラブグループは同一の払出山に山積みしてはいけないものとする。
(b−1)幅条件
或るスラブグループの最大幅が、当該或るスラブグループの下に位置するスラブグループの最小幅よりも狭いならば無条件で、当該或るスラブグループを、当該下に位置するスラブグループの上に置ける。或るスラブグループの最大幅が、当該或るスラブグループの下に位置するスラブグループの最小幅よりも広い場合には、両者の幅の差が、作業制約により定まる基準値(例えば300[mm])未満であれば、当該或るスラブグループを、当該下に位置するスラブグループの上に置けるが、それを越えると置けない。
The equations (9) to (11) correspond to the equations (3) to (5) described above, respectively. In the following description, a branch set satisfying the transitivity constraint expressions of the equations (9) to (11) is denoted as Ω.
(B) The same mountain prohibition constraint The same mountain prohibition constraint specifies a slab group that can not be piled up on the same delivery mountain. In this embodiment, it is assumed that slab groups that do not satisfy the following width and length conditions should not be piled up on the same delivery pile.
(B-1) Width condition Unconditionally, if the maximum width of a certain slab group is narrower than the minimum width of the slab group located under the certain slab group, the certain slab group is considered below the concerned It can be placed on top of a located slab group. When the maximum width of a certain slab group is wider than the minimum width of the slab group located below the certain slab group, the difference between the two widths is a reference value (for example, 300 [mm]) determined by the operation constraints. If it is less than that, the certain slab group can be placed on the underlying slab group, but it can not be placed beyond it.

すなわち、幅条件を満たす場合は、或るスラブグループの最大幅が、当該或るスラブグループの下に位置するスラブグループの最小幅よりも狭い場合と、或るスラブグループの最大幅が、当該或るスラブグループの下に位置するスラブ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300[mm])未満である場合である。   That is, when the width condition is satisfied, the maximum width of a certain slab group is narrower than the minimum width of the slab group located below the certain slab group, and the maximum width of a certain slab group is the relevant one. And the difference between the widths of the two is less than a reference value (e.g., 300 [mm]).

(b−2)長さ条件
或るスラブグループの最大長が、当該或るスラブグループの下に位置するスラブグループの最小長よりも短いならば無条件で、当該或るスラブグループを、当該下に位置するスラブグループの上に置ける。或るスラブグループの最大長が、当該或るスラブグループの下に位置するスラブグループの最小長よりも長い場合には、両者の長さの差が、作業制約により定まる基準値(例えば3000[mm])未満であれば、当該或るスラブグループを、当該直下に位置するスラブグループの上に置けるが、それを越えると置けない。
(B-2) Length condition If the maximum length of a certain slab group is shorter than the minimum length of the slab group located under the certain slab group, the certain slab group is unconditionally It can be placed on a slab group located in When the maximum length of a certain slab group is longer than the minimum length of the slab group located below the certain slab group, the difference between the two lengths is determined by the reference value (for example, 3000 mm) determined by the operation constraints. If it is less than that, the certain slab group can be placed on the slab group located immediately below it, but it can not be placed beyond it.

すなわち、長さ条件を満たす場合は、或るスラブグループの最大長が、当該或るスラブグループの下に位置するスラブグループの最小長よりも短い場合と、或るスラブグループの最大長が、当該或るスラブグループの下に位置するスラブ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3000[mm])未満である場合である。   That is, when the length condition is satisfied, the maximum length of a certain slab group is shorter than the minimum length of a slab group located below the certain slab group, and the maximum length of a certain slab group is the relevant one. In this case, the length is longer than the minimum length of a slab group located below a certain slab group, and the difference between the lengths is less than a reference value (e.g., 3000 [mm]).

本実施形態では、以下の(13)式に示すように、以上の幅条件と長さ条件の少なくとも何れか一方の条件を満たさない(すなわち、同一の払出山に山積みしてはいけない)スラブグループ対(枝)の集合Fを導入する。   In the present embodiment, as shown in the following equation (13), a slab group which does not satisfy at least one of the above width condition and length condition (that is, it should not be piled up on the same delivery pile) Introduce a set F of pairs (branches).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(13)式において、i,jは、幅条件と長さ条件の少なくとも何れか一方の条件を満たさないスラブグループを示す。
そうすると、同一の山に山積みしてはいけないスラブグループ対(枝)の集合F(⊆E)に対し、以下の(14)式が、同一山禁止制約式として表される。
In equation (13), i and j indicate slab groups that do not satisfy at least one of the width condition and the length condition.
Then, for a set F (⊆ E) of slab group pairs (branches) that can not be piled up on the same mountain, the following equation (14) is expressed as the same mountain prohibition constraint equation.

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(c)山高さ制約
山高さ制約は、1つの払出山の高さが基準値以下であるという制約である。
本実施形態では、全てのスラブの厚みが同じであるものとする。したがって、1つの払出山に積めるスラブの枚数が基準枚数(例えば12[枚])以下であるという条件を山高さ制約とする。ここで、1つの払出山に積めるスラブの数の上界をh(h∈Z+(自然数))と表記する。
(C) Mountain height constraint The mountain height constraint is a constraint that the height of one delivery mountain is equal to or less than a reference value.
In the present embodiment, it is assumed that all slabs have the same thickness. Therefore, the condition that the number of slabs stacked on one payout pile is equal to or less than the reference number (for example, 12 [sheets]) is taken as the height constraint. Here, the upper limit of the number of slabs stacked in one payout pile is denoted as h (h ∈ Z + (natural number)).

そうすると、頂点(スラブグループ)i∈Nに対し、以下の(16)式が、山高さ制約式として表される。   Then, for vertex (slab group) i) N, the following equation (16) is expressed as a peak height constraint equation.

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(16)式の左辺の第1項(w(i))は、スラブグループi(∀i∈N)のスラブ数(w(i):N→Z+(自然数))である。w(i)は、例えば、1以上6以下の自然数である(1≦w(i)≦6)。 The first term (w (i)) on the left side of the equation (16) is the number of slabs (w (i): N → Z + (natural number)) of the slab group i (∀i∈N). w (i) is, for example, a natural number of 1 or more and 6 or less (1 ≦ w (i) ≦ 6).

また、(16)式の左辺の第2項(Σの項)は、スラブグループi(∈N)を含む山(クリーク山)の、スラブグループi以外のスラブグループjのスラブの総数を表す。
尚、(16)式において、(16)式の左辺の第2項のΣは、頂点集合(スラブグループ集合)Vの中の頂点(スラブグループ)i以外の頂点(スラブグループ)jに対する総和を表す(このことは以降の式においても同じである)。
Further, the second term (a term of 左) of the left side of the equation (16) represents the total number of slabs of the slab group j other than the slab group i of the mountain (creek mountain) including the slab group i (∈N).
In equation (16), Σ of the second term of the left side of equation (16) is the sum of vertices (slab groups) j other than vertices (slab groups) i in the vertex set (slab group set) V (This is the same in the following formulas)

[[評価指標]]
次に、目的関数における評価指標を説明する。
本実施形態では、総山数(山高さ)と山繰り数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、総山数(山高さ)に対する重み係数、山繰り数に対する重み係数を、総山数(山高さ)、山繰り数にそれぞれ乗算した値を加算したものをいう。総山数(山高さ)に対する重み係数とは、総山数(山高さ)に対する評価の、山繰り数に対する評価とのバランスを表す係数である。山繰り数に対する重み係数とは、山繰り数に対する評価の、総山数(山高さ)に対する評価とのバランスを表す係数である。
[[Indicator]]
Next, the evaluation index in the objective function will be described.
In this embodiment, a weighted linear sum of the total number of peaks (peak height) and the number of rounds is used as an objective function. The weighted linear sum refers to the sum of the number of peaks (peak height) and the value of the number of peaks obtained by multiplying the weighting factor for the total number of peaks (peak height) and the weighting factor for the peak number. . The weighting factor for the total number of peaks (peak height) is a coefficient representing the balance between the evaluation for the total number of peaks (peak height) and the evaluation for the peak number. The weighting factor for the heading number is a factor that represents the balance between the evaluation for the heading number and the evaluation for the total number of peaks (peak height).

総山数(山高さ)を評価指標とするのは、ヤードにおける山分けでは、保温設備の収容能力が限定されていることや、スラブの置場が限られていることや、置場にスラブを直接置く場合には最上段および最下段のスラブの放冷が他のスラブに比べて大きくなること等の理由で、山高さを出来るだけ高くして総山数を出来るだけ少なくすることが要請されるからである。   Using the total number of mountains (mountain height) as an evaluation index is that mountain division in the yard has limited capacity for heat insulation equipment, limited storage space for slabs, and places slabs directly in storage spaces In this case, it is required to raise the peak height as much as possible and reduce the total number of peaks as much as possible because the cooling of the uppermost and lowermost slabs is larger than that of the other slabs. It is.

山繰り数を評価指標とするのは、以下の理由による。まず、山分けを行う上で、作業スペースの問題や作業を行うクレーン等の搬送機器の能力の兼ね合いから、山積みを行うための搬送作業数ができるだけ少ないことが求められる。山分けの場合には、ヤードに到着する順にスラブを積んでいくことが出来れば理想的である。一方で、払出時の山繰りを無くし、払出作業を迅速に行う為に、払出山に於いては、下工程への払出が早いものを上に積むのが基本である。従って、現実的には、ヤードへの到着順と払出山における積順とが食い違う場合がある。すなわち、ヤードへの到着順が早い方のスラブを遅い方のスラブよりも同一の払出山の上の段に積まなければならない場合がある。その場合には、相対的に下段に積まれるスラブがヤードに到着するまで、先にヤードに到着したスラブを一旦仮置き場に仮置きし、相対的に下段に積まれるスラブがヤードに到着し山積みされてから、そのスラブの上に、仮置き場のスラブを積む作業が必要となる。したがって、この様な作業ができるだけ少なくなるような山分けをすることが望まれる。このような仮置きの発生数は、数学的には逆転数として表現される。逆転数とは、ヤードへの到着順と同一の払出山における積順とが逆転する関係が成立するスラブグループ対の総数である。このように山繰り数は、逆転数で表される。   The reason for using the number of rounds as the evaluation index is as follows. First of all, when dividing the area, it is required that the number of the transfer work for stacking be as small as possible, in consideration of the problem of the work space and the ability of the transfer equipment such as the crane performing the work. In the case of division, it is ideal if the slabs can be stacked in the order of arrival at the yard. On the other hand, in order to eliminate the rolling at the time of dispensing and to perform the dispensing operation quickly, it is the basic principle in the dispensing pile that the ones with the earlier dispensing to the lower process be piled up. Therefore, in reality, the order of arrival at the yard may differ from the order of arrival at the delivery pile. That is, it may be necessary to load the slabs with the earlier arrival order to the yard on the same upper tier of the delivery pile than the later slabs. In that case, the slabs that arrived in the yard will be temporarily placed temporarily in the temporary storage until the slabs in the lower row reach the yard, and the slabs in the lower row will arrive in the yard and pile up After that, it is necessary to load the slabs for temporary storage on the slabs. Therefore, it is desirable to divide the work so as to minimize such work. The number of occurrences of such temporary placement is mathematically expressed as a reverse number. The number of reversals is the total number of slab group pairs in which a relation in which the order of arrival at the yard and the order of arrival at the same payout pile are reversed is established. Thus, the number of rounds is represented by a reverse number.

[[総山数の定式化]]
前述したように、一般的なクリーク分割問題は、枝e(={i,j})の重みr(e)の総和を最大化または最小化する問題である。したがって、山分け問題で最も考慮すべき総山数(クリークの総数)に対する評価が考慮出来る様な問題設定になっていない。。よって、クリーク分割問題を山分け問題へ適用するには、総山数の定式化が課題となる。
[[Formulation of total mountain number]]
As described above, the general clique division problem is a problem of maximizing or minimizing the sum of the weights r (e) of the branches e (= {i, j}). Therefore, the problem setting is not such that the evaluation on the total number of peaks (total number of cliques) to be considered most in the sorting problem can be considered. . Therefore, to apply the clique division problem to the categorization problem, the formulation of the total number of mountains becomes an issue.

このような課題に対し、本発明者らは、クリークの総数を求めるには、それぞれのクリークを構成する頂点の数に拘らず、どの様な構成のクリークでも同じ値(この場合「1」)となるような"量"を見つける必要があると考えた。そして、本発明者らは、このようなクリークを構成する頂点の数が多くとも少なくとも同じ値となるような"量"として、クリークを構成する頂点の数が多いほど、各頂点に対する値が小さくなるような量を用いればよいという着想を得た。このような着想の下、本実施形態では、各頂点に対して定義する重みとして、"1/p"(pは、クリークにおける1つの頂点に連結する枝数+1)を採用することとした。分母のp(クリークにおける1つの頂点に連結する枝数+1)は、当該クリークを構成する頂点の総数を表す。したがって、その逆数である1/pの、当該クリークの全ての頂点についての値の和を取ると、1(=p(当該クリークを構成する頂点の総数)×1/p(=当該クリークに属する各頂点の持つ重み))となる。よって、この値の全ての頂点での総和を取れば、クリークの総数、すなわち総山数が得られる。   In order to solve such problems, the present inventors calculate the total number of cliques regardless of the number of vertexes constituting each clique, regardless of the configuration of cliques (in this case "1"). I thought it was necessary to find such an "amount". Then, as the “quantity” such that the number of vertices constituting such a clique is at least the same value at the same time, the value for each vertex is smaller as the number of vertices constituting the clique is larger I got the idea that it would be better to use such an amount. Under such an idea, in this embodiment, “1 / p” (p is the number of branches connected to one vertex in the clique + 1) is adopted as a weight to be defined for each vertex. The denominator p (the number of branches connected to one vertex in the clique + 1) represents the total number of vertices constituting the clique. Therefore, taking the sum of the values of all the vertices of the clique, 1 / p which is its reciprocal, gives 1 (= p (total number of vertices constituting the clique) x 1 / p (= the clique) Weight of each vertex)). Therefore, the sum of cliques, that is, the total number of peaks, can be obtained by summing the values at all the vertices.

図1に示す無向グラフを、頂点1、2、3、4からなるクリークと、頂点5、6からなるクリークとの2つのクリークに分割される場合を例に挙げて、前述した手法を用いることにより、クリークの総数と総山数とが一致することを説明する。
まず、頂点1、2、3、4からなるクリークにおいて、頂点1に連結する枝数は3であるので、頂点1に対する重みは1/4(=1/(3+1))になる。同様に、頂点1、2、3、4からなるクリークにおいて、頂点2、3、4に連結する枝数もそれぞれ3であるので、頂点2、3、4に対する重みはそれぞれ1/4(=1/(3+1))になる。
The undirected graph shown in FIG. 1 is divided into two cliques, a clique consisting of vertices 1, 2, 3 and 4 and a clique consisting of vertices 5 and 6, as an example, and the above-mentioned method is used Thus, it is explained that the total number of creeks and the total number of mountains match.
First, in a clique consisting of vertices 1, 2, 3 and 4, the number of branches connected to vertex 1 is 3, so the weight for vertex 1 is 1/4 (= 1 / (3 + 1)). Similarly, in a clique consisting of vertices 1, 2, 3 and 4, since the number of branches connected to vertices 2, 3, and 4 is also 3, respectively, the weights for vertices 2, 3, and 4 are each 1/4 (= 1 / (3 + 1)).

次に、頂点5、6からなるクリークにおいて、頂点5、6に連結する枝数はそれぞれ1であるので、頂点5、6に対する重みはそれぞれ1/2(=1/(1+1))になる。
したがって、これらの総和である総山数は2(=1/4+1/4+1/4+1/4+1/2+1/2)であり、クリークの総数に一致する。
Next, in the clique consisting of the vertices 5 and 6, since the number of branches connected to the vertices 5 and 6 is 1, respectively, the weight for the vertices 5 and 6 is 1/2 (= 1 / (1 + 1)).
Therefore, the total number of peaks, which is the sum of them, is 2 (= 1/4 + 1/4 + 1/4 + 1/4 + 1/2 + 1/2), which corresponds to the total number of cliques.

以上の考え方に基づき、任意の0−1変数ベクトルx→∈Ωに対する総山数(クリーク数)は、以下の(17)式で表される。尚、前述したように、Ωは、推移性制約を満たす枝集合であり、0−1変数ベクトルx→は、変数x([i,j])を要素とするベクトルである。   Based on the above thinking, the total number of peaks (number of cliques) for an arbitrary 0-1 variable vector x → ∈ Ω is expressed by the following equation (17). Note that, as described above, Ω is a branch set satisfying the transitivity constraint, and the 0-1 variable vector x → is a vector having the variable x ([i, j]) as an element.

Figure 0006540360
Figure 0006540360

[[目的関数の定式化]]
総山数(山高さ)に対する重み係数をk1とし、逆転数(=山繰り数)に対する重み係数をk2とすると、前述したように目的関数は「k1×総山数+k2×逆転数」となる。
任意のx∈Ωに対する各払出山の逆転数は、Σe∈Er(e)x(e)で表される。また、総山数は(17)式で表される。したがって、目的関数は、以下の(18)式で表される。
[[Formula of objective function]]
Assuming that the weighting factor for the total number of peaks (peak height) is k 1 and the weighting factor for the number of inversions (= counting number) is k 2 , as described above, the objective function is “k 1 × total number of peaks + k 2 × inversion It becomes number.
The inversion number of each payout peak for any x∈Ω is represented by ∈ e ∈E r (e) x (e). Further, the total number of peaks is expressed by equation (17). Therefore, the objective function is expressed by the following equation (18).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

[[非線形計画問題の混合整数計画問題への変換]]
(18)式の目的関数は、分母に多項式を持つ有理関数(非線形関数)の和である。したがって、本発明者らは、計算の負荷をより軽減するために、非線形関数を線形化することを検討した。
[[Convert nonlinear programming problems to mixed integer programming problems]]
The objective function of equation (18) is the sum of rational functions (nonlinear functions) having a polynomial in the denominator. Therefore, we considered linearizing the non-linear function to reduce the computational load.

ここでは、(18)式の目的関数の第1項の有理関数を線形区分関数で表現することにより線形化する。そのため、頂点(スラブグループ)i毎に、(18)式の目的関数の第1項の有理関数の上限を表す新たな連続変数αiを導入する。すなわち、以下の(19)式を満たすべき変数として連続変数αiを定義する。 Here, the rational function of the first term of the objective function of equation (18) is linearized by representing it as a linear piecewise function. Therefore, a new continuous variable α i is introduced for each vertex (slab group) i, which represents the upper limit of the rational function of the first term of the objective function of equation (18). That is, the continuous variable α i is defined as a variable to satisfy the following equation (19).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

ここで、変数x([i,j])を要素とする0−1変数ベクトルx→が、(18)式の目的関数の値を最小化する問題の許容解であるならば、(19)式の左辺の分母の多項式の値は、頂点(スラブグループ)iを含むクリークを構成する頂点(スラブグループ)の総数に対応する値になる。したがって、(19)式の左辺の分母の多項式の値は、1以上h以下の整数でなくてはならない。   Here, if the 0-1 variable vector x → having variable x ([i, j]) as an element is an acceptable solution of the problem of minimizing the value of the objective function of equation (18), (19) The value of the polynomial of the denominator on the left side of the equation is a value corresponding to the total number of vertices (slab groups) constituting the clique including the vertex (slab group) i. Therefore, the value of the polynomial of the denominator on the left side of equation (19) must be an integer of 1 or more and h or less.

以上のことから、(19)式の不等式は、(19)式の左辺の分母の多項式の値が整数のときにのみに成立すればよい。すなわち、簡単のために(19)式の不等式の左辺を1/(1+X)と表せば、当該左辺は整数点(X=0,1,・・・,h−1)のみで、1/(1+X)の値と一致する区分線形凸関数で置き換えることができる。   From the above, the inequality of the equation (19) may be established only when the value of the polynomial of the denominator on the left side of the equation (19) is an integer. That is, for simplicity, if the left side of the inequality in equation (19) is expressed as 1 / (1 + X), the left side is 1 / (only at integer points (X = 0, 1,..., H-1) It can be replaced by a piecewise linear convex function that matches the value of 1 + X).

具体的に説明すると、非線形関数(1/(1+X))のXは、X=0,1,・・・,h−1という整数値しかとらない。したがって、まず、[0,1],[1,2],・・・,[h´−1,h´],・・・,[h−2,h−1]の区間に分割する。そして、それぞれの区間において、Xが整数点であるときのみに、非線形関数(1/(1+X))の値に一致するような線形関数で、非線形関数(1/(1+X))を近似する。例えば、[0,1]区間であれば、非線形関数(1/(1+X))は、(X,1/(1+X))=(0,1)と(1,1/2)とを結ぶ直線(Y=(−1/2)X+1)に近似される。また、[h´−1,h´]区間であれば、非線形関数(1/(1+X))は、(X,1/(1+X))=(h´−1,1/h´)と(h´,1/(1+h´))とを結ぶ直線(Y=(2h´−X)/{h´(h´+1)})に近似される。ここで、近似という表現を用いたが、前述したように、(11)式の左辺の分母の多項式(=1+X)は、整数値しかとらないことから、実現可能な解空間(x(e)∈{0,1})では、非線形関数(1/(1+X))と区分線形突関数の値は厳密に一致することになる。   Specifically, X of the nonlinear function (1 / (1 + X)) takes only integer values of X = 0, 1,..., H-1. Therefore, first, it divides into the section of [0, 1], [1, 2], ..., [h'-1, h '], ..., [h-2, h-1]. Then, in each section, the non-linear function (1 / (1 + X)) is approximated with a linear function that matches the value of the non-linear function (1 / (1 + X)) only when X is an integer point. For example, in the [0, 1] section, the nonlinear function (1 / (1 + X)) is a straight line connecting (X, 1 / (1 + X)) = (0, 1) and (1, 1/2) It is approximated to (Y = (-1/2) X + 1). Also, in the [h′−1, h ′] section, the nonlinear function (1 / (1 + X)) is (X, 1 / (1 + X)) = (h′−1, 1 / h ′) and It is approximated to a straight line (Y = (2h'-X) / {h '(h' + 1)}) connecting h 'and 1 / (1 + h'). Here, although the expression “approximation” is used, as described above, the polynomial (= 1 + X) of the denominator on the left side of the equation (11) takes only integer values, and hence the feasible solution space (x (e) At ∈ {0, 1}), the values of the non-linear function (1 / (1 + X)) and the piecewise linear bump function will match exactly.

以上のことから、(19)式は、以下の(20)式に示すh−1個の不等式を用いて表現することができる。   From the above, the equation (19) can be expressed using h-1 inequalities shown in the following equation (20).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

以上のようにすることで、非線形関数の項である以下の(21)式の値の、全ての頂点(スラブグループ)iについての総和である以下の(22)式の値を、整数値しかとり得ないようにすることができる。この特徴を利用して、(18)式の目的関数の値を最小化する非線形計画問題を混合整数計画問題として定式化することができる。   By doing as described above, only the integer value of the value of the following equation (22) which is the sum of all the vertices (slab groups) i of the value of the following equation (21) which is a term of the non-linear function You can make it impossible. This feature can be used to formulate a nonlinear programming problem that minimizes the value of the objective function of equation (18) as a mixed integer programming problem.

Figure 0006540360
Figure 0006540360

[[混合整数計画問題としての目的関数と制約式の定式化]]
(22)式の値は整数しかとり得ないことから、整数変数z(z∈Z+(自然数))を定義する。以上のことから、(18)式は、以下の(23)式〜(27)式に変換される。
[[Formula of objective function and constraint expression as mixed integer programming problem]]
Since the value of equation (22) can only be an integer, an integer variable z (z∈Z + (natural number)) is defined. From the above, the equation (18) is converted into the following equations (23) to (27).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(23)式において、目的関数にΣi∈Nαiを用いずに、整数変数zを用いた理由は、分枝限定法が早く終わる可能性があるからである。具体的に説明すると、前述したように、αiは連続変数であるが、(24)式の不等式の等号が成立すれば、連続変数αiの全ての頂点(スラブグループ)iの総和であるΣi∈Nαi(=z)は、クリークの総数(総山数)に対応するので、整数になる。したがって、整数変数zを用いると、暗に(24)式において等号が成立することを要請していることになる。すなわち、(変数x(e)(x([i,j]))を要素とする)0−1変数ベクトルx→が最適解である場合には、Σi∈Nαiは整数になるので、Σi∈Nαiが整数でない場合には、0−1変数ベクトルx→は最適値でないことになる。よって、整数変数zを用いると、0−1変数ベクトルx→の探索範囲を限定することが期待できる。 The reason why the integer variable z is used without using i 用 い N α i as the objective function in the equation (23) is that the branch and bound method may end early. Specifically, as described above, α i is a continuous variable, but if the inequality of inequality (24) is satisfied, the sum of all vertices (slab groups) i of continuous variable α i A certain i ∈ N α i (= z) corresponds to the total number of cliques (the total number of peaks), so it is an integer. Therefore, when the integer variable z is used, it is implicitly requested that the equal sign be established in the equation (24). That is, if the 0-1 variable vector x → (which has variables x (e) (x ([i, j])) as the element) is the optimal solution, then i ∈ N α i is an integer. If Σ i ∈ N α i is not an integer, the 0-1 variable vector x → is not an optimal value. Therefore, using the integer variable z, it can be expected to limit the search range of the 0-1 variable vector x →.

[[目的関数と制約式]]
以上より、本実施形態では、以下の(24)式〜(33)式の制約式による制約を満足する範囲で、(23)式の目的関数の値を最小化する変数x(e)(x([i,j]))を導出することになる。
[[Objective function and constraint expression]]
From the above, in this embodiment, the variable x (e) (x) minimizes the value of the objective function of the equation (23) within the range satisfying the constraints of the following equations (24) to (33). We will derive ([i, j]).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(28)式〜(30)式は、それぞれ(9)式〜(11)式に示した推移性制約式に対応し、(28)式〜(30)式のe、f、gは、それぞれ、{i,j}、{j,k}、{i,k}に対応する。(31)式、(14)式に示した同一山禁止制約式である。(33)式は、(16)式に示した山高さ制約式である。Γ3は、無向グラフ(G=(N,E))を示す。 The equations (28) to (30) respectively correspond to the transitivity constraint equation shown in the equations (9) to (11), and e, f and g in the equations (28) to (30) are respectively , {I, j}, {j, k}, {i, k}. It is the same mountain prohibition constraint equation shown in the equations (31) and (14). Equation (33) is the hill height constraint equation shown in equation (16). Γ 3 indicates an undirected graph (G = (N, E)).

したがって、目的関数設定部202は、(23)式の目的関数を設定する。具体的に、目的関数設定部202は、例えば、総山数(山高さ)に対する重み係数k1と、逆転数に対する重み係数k2を設定する。これらの重み係数k1、k2は、例えば、入力部201が鋼材管理系計算機から取得してもよいし、山分け計画立案装置200のユーザインターフェースに対するオペレータによる操作により取得してもよい。また、目的関数設定部202は、山分け対象スラブグループリストに基づいて、変数x(e)(x([i,j]))のe(=i、j)としてとり得る値を設定すると共に、重みr(e)としてとり得る値を設定する。 Therefore, the objective function setting unit 202 sets the objective function of equation (23). Specifically, the objective function setting unit 202 sets, for example, a weighting factor k 1 for the total number of peaks (peak height) and a weighting factor k 2 for the number of inversions. The weighting factors k 1 and k 2 may be acquired by, for example, the input unit 201 from the steel material management system computer, or may be acquired by an operation by the operator on the user interface of the classification planning device 200. Further, the objective function setting unit 202 sets possible values as e (= i, j) of the variables x (e) (x ([i, j])) based on the classification target slab group list, and A possible value is set as the weight r (e).

また、制約式設定部203は、(24)式〜(33)式の制約式を設定する。具体的に制約式設定部203は、例えば、山分け対象スラブグループリストと、幅条件および長さ条件における基準値とに基づいて、同一の山に山積みしてはいけないスラブグループ対(枝)の集合Fを導出する。幅条件および長さ条件における基準値は、例えば、入力部201が鋼材管理系計算機から取得してもよいし、山分け計画立案装置200のユーザインターフェースに対するオペレータによる操作により取得してもよい。また、制約式設定部203は、(28)式〜(33)式において、変数x(e)(=x([i,j]))のe(=i、j)、変数x(f)(=x(j,k))のf(=j、k)、変数x(g)(=x(i,k))のg(=i、k)としてとり得る値を設定する。また、制約式設定部203は、(24)式、(33)式において、1つの払出山に積めるスラブの枚数の上界hを設定する。1つの払出山に積めるスラブの枚数の上界hは、例えば、入力部201が鋼材管理系計算機から取得してもよいし、山分け計画立案装置200のユーザインターフェースに対するオペレータによる操作により取得してもよい。   Further, the constraint expression setting unit 203 sets constraint expressions of Equations (24) to (33). Specifically, the constraint expression setting unit 203 sets, for example, a set of slab group pairs (branches) that should not be piled up on the same mountain based on the target slab group list for classification and the reference value in the width condition and the length condition. Derive F; The reference value in the width condition and the length condition may be acquired by, for example, the input unit 201 from the steel material management system computer, or may be acquired by an operation by the operator on the user interface of the classification planning device 200. In addition, in the equations (28) to (33), the constraint equation setting unit 203 sets e (= i, j) of the variable x (e) (= x ([i, j])), variable x (f) Possible values are set as f (= j, k) of (= x (j, k)) and g (= i, k) of variable x (g) (= x (i, k)). Further, the constraint expression setting unit 203 sets the upper limit h of the number of slabs to be stacked on one payout pile in the equations (24) and (33). For example, the upper limit h of the number of slabs to be stacked on one payout pile may be acquired by the input unit 201 from the steel material management system computer, or by the operation by the operator on the user interface of the classification planning device 200 Good.

[最適解導出部204:最適解導出工程S304]
最適解導出部204は、混合整数計画法による最適化計算を行うことによって、(24)式〜(33)式の制約式による制約を満足する範囲で、(23)式の目的関数の値を最小化する変数x(e)(x([i,j]))(すなわち、変数x(e)(x([i,j]))の最適解)を導出する。
[Optimum Solution Deriving Unit 204: Optimal Solution Deriving Step S304]
The optimum solution deriving unit 204 performs the optimization calculation by the mixed integer programming to obtain the value of the objective function of the equation (23) within the range satisfying the constraints of the constraints of the equations (24) to (33). A variable x (e) (x ([i, j]) to be minimized (ie, an optimal solution of the variable x (e) (x ([i, j])) is derived.

本実施形態では、以下の仮定の下で、最適化計算を行う。
(a)払出山のスラブを次工程に払い出す際に、払出山の上にあるスラブグループから順に払い出せるように、積順が相対的に上であるスラブグループの次工程への払出順が、積順が相対的に下であるスラブグループの次工程への払出順よりも早くなるように各スラブを山積みする。
In this embodiment, optimization calculation is performed under the following assumptions.
(A) When delivering slabs to the next process, the order of delivery to the next process of the slab group having a relatively higher order is the same so that the slab groups above the dump mountain can be delivered sequentially. Each slab is piled up earlier than the delivery order to the next process of the slab group whose order is relatively lower.

(b)次工程へのスラブグループの払出順に自由度がある場合には、ヤードへの到着順が早いスラブグループである程、払出山の下に積む。例えば、同じロット番号のスラブグループについては、次工程へのスラブグループの払出順に制限はない。ロットとは、次工程(例えば、熱延工程)での処理の纏まりを表すもので、ロット番号は、その纏まりの次工程での処理の順番を表す、
(c)ヤードへの到着順は一意に定まり、異なるスラブグループ間での重複はないものとする。
このような仮定により、スラブグループの任意の部分集合N´⊆Nに対し、積み上げる順序が唯一つに定まる。
尚、混合整数計画法による最適化計算は、公知の技術を用いることにより実現されるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
(B) In the case where there is freedom in the order of delivery of the slab group to the next process, the earlier the arrival order to the yard is the slab group, the lower the pile of delivery. For example, with respect to slab groups of the same lot number, there is no restriction on the order of delivery of slab groups to the next process. The lot represents a process of the next process (for example, a hot rolling process), and the lot number represents the order of processes in the next process of the process.
(C) The order of arrival at the yard shall be unique, and there shall be no overlap between different slab groups.
With such an assumption, the stacking order is determined uniquely for any subset N′εN of the slab group.
In addition, since the optimization calculation by mixed integer programming is implement | achieved by using a well-known technique, the detailed description is abbreviate | omitted here.

[出力部205:出力工程S305]
出力部205は、最適解導出部204で導出された変数x(e)(x([i,j]))の最適解に基づく情報を出力する。例えば、出力部205は、最適解導出部204で導出された変数x(e)(x([i,j]))の最適解を出力することができる。この場合、オペレータは、変数x(e)(x([i,j]))の最適解から、山分け対象スラブグループリストに含まれるスラブグループのそれぞれについての、当該スラブグループが属する払出山と当該払出山における積順とを含む情報を作成することができる。また、出力部205は、最適解導出部204で導出された変数x(e)(x([i,j]))の最適解から、このような情報を導出して出力することができる。その他、出力部205は、山分け対象スラブグループリストと、変数x(e)(x([i,j]))の最適解とに基づいて、どのタイミングでどの搬送機器によりどのスラブグループをどの場所に搬送するのかを特定し、特定した内容に基づいて、搬送機器に対する動作指令を行うことができる。このようにする場合には、変数x(e)(x([i,j]))の最適解を出力してもしなくてもよい。
[Output Unit 205: Output Step S305]
The output unit 205 outputs information based on the optimal solution of the variable x (e) (x ([i, j])) derived by the optimal solution derivation unit 204. For example, the output unit 205 can output the optimal solution of the variable x (e) (x ([i, j])) derived by the optimal solution deriving unit 204. In this case, from the optimum solution of the variable x (e) (x ([i, j])], the operator determines the payout group to which the slab group belongs and the corresponding slab group for each of the slab groups included in the classification target slab group list. It is possible to create information that includes the shipping order in the delivery pile. Further, the output unit 205 can derive such information from the optimal solution of the variable x (e) (x ([i, j])) derived by the optimal solution derivation unit 204 and can output the information. In addition, the output unit 205 determines which slab group at which timing and which slab group at which timing on which timing based on the sorting target slab group list and the optimal solution of the variable x (e) (x ([i, j])). It is possible to specify whether or not to carry out the operation, and to issue an operation command to the conveyance device based on the specified contents. In this case, the optimal solution of the variable x (e) (x ([i, j])) may or may not be output.

<まとめ>
以上のように本実施形態では、総山数を少なくすることと、山繰り数(同一の払出山においてヤードへの到着順が早い方のスラブグループを遅い方のスラブグループよりも上に積むために必要になる山繰りの数)を少なくすることとを目的とする目的関数の値を最小化する最適化問題を数理計画法による最適化計算を行うことにより解く。その際に、頂点をスラブグループに対応させ、枝により相互に連結される2つの頂点に対応する2つのスラブグループを同一の払出山に積まれる2つのスラブグループの候補として表す。そして、クリークの総数を総山数として表現すると共に、逆転の関係が成立する2つのスラブグループに対応する2つの頂点の間の枝の総数(逆転数)を山繰り数として表現する。
<Summary>
As described above, in the present embodiment, the total number of piles is reduced, and the number of piles (slab groups with the earlier arrival order to the yard in the same delivery mountain are stacked above the later slab groups). The optimization problem that minimizes the value of the objective function with the goal of reducing the number of roundings required for the solution is solved by performing optimization calculations using mathematical programming. At this time, vertices are made to correspond to slab groups, and two slab groups corresponding to two vertices mutually connected by branches are represented as candidates for two slab groups stacked on the same payout pile. Then, the total number of cliques is represented as the total number of peaks, and the total number (reversal number) of branches between two vertices corresponding to two slab groups in which the inverse relationship is established is represented as the total number.

したがって、山分け問題をクリーク分割問題に適用することができる。このようにすることによって、山分け計画の立案対象のスラブグループの中に、同一の払出山に積むと山繰り負荷が大きくなるようなスラブグループが多い場合や、山分け計画の立案対象のスラブグループの数が多い場合でも、実用的な時間内でヤードにおける山分け計画を作成することが可能になる。すなわち、解くべき問題の性格に関わらず、実用的な時間内でヤードにおける山分け計画を作成することができる。   Therefore, the classification problem can be applied to the clique division problem. By doing this, when there are many slab groups that the laying load becomes large when piled up on the same delivery pile among the slab groups for which the sorting plan is to be drafted, or if the slab groups for which the sorting plan is to be drafted Even if the number is large, it is possible to create a yarding plan within a practical time. That is, regardless of the nature of the problem to be solved, it is possible to create a yarding plan within a practical time.

例えば、本実施形態では、集合分割問題の様に実行可能山を列挙し、その数だけ変数を用意する必要はなくなる。特許文献1に示す集合分割問題における部分集合の数は、集合の要素数をnとすると2nとなるので指数時間アルゴリズムになる。これに対し、本実施形態ではn2の多項式のオーダの変数により問題を定式化することができる。よって、実行可能山(部分集合)の数に左右されないアルゴリズム構築が可能である。また、特許文献2の手法では定式化に無理のあった山繰り数の評価、すなわち逆転対の評価を自然な形で定式化することができる。これにより実規模の問題を実時間内に計算を完了させることができる。 For example, in the present embodiment, it is not necessary to enumerate executable peaks as in the set division problem and prepare variables for the number. Since the number of subsets in the set division problem shown in Patent Document 1 is 2 n , where n is the number of elements of the set, it is an exponential time algorithm. On the other hand, in the present embodiment, the problem can be formulated by variables of the order of n 2 polynomials. Thus, it is possible to construct an algorithm that is not influenced by the number of feasible peaks (subsets). Further, in the method of Patent Document 2, it is possible to formulate the evaluation of the number of rounds which could not be formulated, that is, the evaluation of the reverse pair in a natural manner. This allows real-time problems to be completed in real time.

また、本実施形態では、1つの頂点(スラブグループ)に連結する枝数+1の逆数の、全ての頂点についての総和を総山数として表現する((17)式、(18)式を参照)。したがって、クリーク分割問題において総山数を定式化することができる。   Further, in the present embodiment, the sum of all vertices of the inverse number of branch number + 1 connected to one vertex (slab group) is represented as the total number of peaks (see equations (17) and (18)). . Therefore, the total number of peaks can be formulated in the clique division problem.

また、本実施形態では、クリーク(1つの山)における1つの頂点(スラブグループ)に連結する枝数+1の逆数で表される非線形関数の値に対し、当該クリークにおける1つの頂点に連結する枝数の値でのみ一致する区分線形関数の上限値を当該スラブグループ毎に定める連続変数αiの、全ての頂点(スラブグループ)についての総和(Σi∈Nαi)を総山数として表現する((20)式、(23)式、(25)式等を参照)。したがって、非線形計画問題を混合整数計画問題に置き換えることができる。よって、混合整数計画法による最適化計算を行うことができ、最適化計算の時間をより短くすることができる。 Further, in the present embodiment, for the value of the nonlinear function represented by the inverse number of the branch number + 1 connected to one vertex (slab group) in the clique (one mountain), the branch connected to one vertex in the clique Express the sum (Σ i ∈ N α i ) for all vertices (slab groups) of continuous variables α i that define the upper limit of the piecewise linear function that matches only with the value of the number for each slab group as the total number of peaks (See Equations (20), (23), (25), etc.). Thus, non-linear programming problems can be replaced by mixed integer programming problems. Therefore, optimization calculation by mixed integer programming can be performed, and the time for optimization calculation can be further shortened.

また、本実施形態では、連続変数αiの、全ての頂点(スラブグループ)についての総和を整数変数zとし、整数変数zを総山数として表現する((23)式、(25)式等を参照)。したがって、最適解の探索範囲を限定することができ、最適化計算の時間をより一層短くすることができる。 Further, in the present embodiment, the sum of all the vertices (slab groups) of the continuous variable α i is represented by the integer variable z, and the integer variable z is represented by the total number of peaks (equations (23), (25), etc. See). Therefore, the search range of the optimal solution can be limited, and the time for optimization calculation can be further shortened.

<変形例>
[変形例1]
本実施形態では、総山数(山高さ)と山繰り数(逆転数)との重み付き線形和を最小化することを目的とする目的関数を例に挙げて説明した。しかしながら、目的関数は、総山数(山高さ)と山繰り数(逆転数)との重み付き線形和に限定されない。例えば、1つの払出山が出来上がるまでの時間(1つの山を作るための搬送機器の作業時間)の、全ての払出山についての総和と、総山数(山高さ)と、山繰り数(逆転数)との重み付き線形和を目的関数としてもよい。また、1つの払出山において、最初に次工程に払い出すスラブから最後に払い出すスラブを払い出すまでに要する時間(1つの払出山における最初のスラブの払い出し時刻から最後のスラブの払い出し時刻までの時間)の、全ての払出山についての総和と、総山数(山高さ)と、山繰り数(逆転数)との重み付き線形和を目的関数としてもよい。前者について、1つの払出山が出来上がるまでの時間が短ければ、例えば、保温設備をスラブの受け入れのために開けておく時間を短くすることができ、スラブの温度の低下を抑制することができる。後者について、1つの払出山において、最初に次工程に払い出すスラブから最後に払い出すスラブを払い出すまでに要する時間が短ければ、保温設備からの払い出しのために保温設備が開いている時間を短くすることができ、スラブの温度の低下を抑制することができる。
<Modification>
[Modification 1]
In the present embodiment, the objective function aiming to minimize the weighted linear sum of the total number of peaks (peak height) and the number of vertical turns (number of inversions) has been described as an example. However, the objective function is not limited to a weighted linear sum of the total number of peaks (height) and the number of inversions (number of inversions). For example, the sum of all the delivered mountains, the total number of mountains (mountain height), and the number of piles (reversed) of the time until one finished delivery mountain is completed (the working time of the transport equipment for creating one mountain). A weighted linear sum with a number) may be used as an objective function. In addition, the time taken to pay out the slab to be paid out last from the slab to be paid out first to the next process in one dump mountain (from the payout time of the first slab in one dump mountain to the payout time of the last slab A weighted linear sum of the sum of all the delivery peaks, the total number of peaks (peak height), and the number of turns (reverse number) of time) may be used as the objective function. With regard to the former, if the time until one delivery pile is completed is short, for example, it is possible to shorten the time for keeping the heat retention facility for receiving the slab, and it is possible to suppress the decrease in the temperature of the slab. Regarding the latter, if the time taken to pay out the slab to be paid out last from the slab for the first step in one dumping mountain is short, the time during which the heat retaining equipment is open for the withdrawal from the heat retaining equipment It is possible to reduce the temperature of the slab and to reduce the temperature of the slab.

[変形例2]
本実施形態では、目的関数の値を最小化する最適化問題を数理計画法により解く場合を例に挙げて説明した。しかしながら、例えば(23)式の各項に(−1)を掛けることにより、目的関数の値を最大化する最適化問題としてもよい。
[Modification 2]
In the present embodiment, the optimization problem for minimizing the value of the objective function has been described using mathematical programming as an example. However, for example, by multiplying each term of equation (23) by (-1), it may be an optimization problem that maximizes the value of the objective function.

[変形例3]
本実施形態では、全てのスラブの厚みが同じである場合を例に挙げて説明した。しかしながら、スラブの厚みは同じでなくてもよい。この場合、w(i)を、スラブグループiに含まれるスラブの厚みの総和とすればよい。
[Modification 3]
In the present embodiment, the case where the thickness of all the slabs is the same has been described as an example. However, the thickness of the slabs may not be the same. In this case, w (i) may be the sum of the thicknesses of the slabs included in the slab group i.

[変形例4]
本実施形態では、非線形関数を線形区分凸関数に変形し、非線形計画問題を混合整数計画問題に変換して定式化する場合を例に挙げて説明した。前述したように、このようにすれば、最適化計算の時間を短くすることができるので好ましい。しかしながら、非線形計画法による最適化計算を行ってもよい。
[Modification 4]
In the present embodiment, the case where the nonlinear function is transformed into a linear piecewise convex function and the nonlinear programming problem is formulated into a mixed integer programming problem has been described as an example. As described above, this is preferable because the time for optimization calculation can be shortened. However, optimization calculation by non-linear programming may be performed.

[変形例5]
本実施形態では、連続変数αiの、全ての頂点(スラブグループ)についての総和(Σi∈Nαi)を整数変数zとし、整数変数zを総山数として表現する場合を例に挙げて説明した。前述したように、このようにすれば、最適解の探索範囲を狭めることができるので好ましい。しかしながら、整数変数zを用いずに、連続変数αiの、全ての頂点(スラブグループ)についての総和(Σi∈Nαi)を総山数としてそのまま用いて定式化してもよい。
[Modification 5]
In the present embodiment, the sum ( 総 和 i ∈ N α i ) of all continuous variables α i for all vertices (slab groups) is taken as the integer variable z, and the integer variable z is expressed as the total number of peaks as an example. Explained. As described above, this is preferable because the search range of the optimum solution can be narrowed. However, instead of using the integer variable z, the total (Σ i ∈N α i ) of all the continuous variables α i for all the vertices (slab groups) may be formulated as it is as the total number of peaks.

[変形例6]
本実施形態では、スラブグループ単位で山分け計画を作成する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、1つのスラブ単位で山分け計画を作成してもよい。その場合には、これまでの説明の「スラブグループ」を「スラブ」と読み替え、その鋼材数は1枚となり(したがって、例えば、スラブグループi、jのスラブ数w(i)、w(j)の値は「1」になる)、最大幅と最小幅が当該スラブの幅で同じ値となる。最大長、最小長も同様に当該スラブの長さで同じ値となる。
[Modification 6]
In the present embodiment, the case of creating the sorting plan in units of slab groups has been described as an example. However, the sorting plan may be prepared in units of one slab. In that case, the “slab group” in the above description is read as “slab”, and the number of steel members is one (therefore, for example, the number of slabs in slab group i, j w (i), w (j)) The value of x becomes “1)), and the maximum width and the minimum width become the same value in the width of the slab. Likewise, the maximum length and the minimum length have the same value for the length of the slab.

(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態を説明する。第1の実施形態では、1つの頂点(スラブグループ)に連結する枝数+1の逆数の、全ての頂点についての総和を総山数として表現する場合を例に挙げて説明した(17)式、(18)式を参照)。これに対し、本実施形態では、1つの頂点(スラブグループ)に含まれるスラブの枚数を、当該頂点を含むクリーク(山)を構成する全ての頂点(スラブグループ)に含まれるスラブの総数で割った値の、全ての頂点についての総和を総山数として表現する。このように本実施形態と第1の実施形態とは、総山数の表現が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、第1の実施形態と同一の部分については、図1〜図3に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described. In the first embodiment, the equation (17) is described by taking, as an example, the case where the sum of all vertices of the inverse number of branch number + 1 connected to one vertex (slab group) is represented as the total number of peaks. See equation (18)). On the other hand, in the present embodiment, the number of slabs included in one vertex (slab group) is divided by the total number of slabs included in all the vertices (slab groups) forming a clique (mountain) including the vertex. The sum of all the values for all vertices is expressed as the total number of peaks. As described above, the present embodiment and the first embodiment mainly differ in the expression of the total number of peaks. Therefore, in the description of the present embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3, and the detailed description will be omitted.

[[総山数の定式化]]
図1に示す無向グラフを、頂点1、2、3、4からなるクリークと、頂点5、6からなるクリークとの2つのクリークに分割される場合を例に挙げて、本実施形態のように総山数を表現しても、クリークの総数と総山数とが一致することを説明する。ここで、頂点1、2、3、4、5、6に対応するスラブグループのスラブの枚数が、それぞれ3枚、2枚、1枚、4枚、2枚、2枚であるものとする。
[[Formulation of total mountain number]]
The undirected graph shown in FIG. 1 is divided into two cliques of a clique consisting of vertices 1, 2, 3 and 4 and a clique consisting of vertices 5 and 6 as an example, as in this embodiment. It is explained that the total number of cliques and the total number of peaks match even if the total number of mountains is expressed in Here, it is assumed that the number of slabs of the slab group corresponding to the vertices 1, 2, 3, 4, 5, and 6 is 3, 2, 1, 4, 2, 2, 2, respectively.

頂点1(スラブグループ)のスラブの枚数(=3)を、頂点1を含むクリークを構成する全ての頂点1、2、3、4(スラブグループ)のスラブの総数(=10(=3+2+1+4))で割った値は3/10である。同様に、頂点2、3、4のスラブの枚数(=2、1、4)を、頂点1を含むクリークを構成する全ての頂点1、2、3、4(スラブグループ)のスラブの総数(=10)で割った値は、それぞれ2/10、1/10、4/10である。さらに、頂点5、6(スラブグループ)のスラブの枚数(=2、2)を、頂点1を含むクリークを構成する全ての頂点5、6(スラブグループ)のスラブの総数(=4(2+2))で割った値は、それぞれ1/2、1/2である。そして、これらの総和である総山数は、2(3/10+2/10+1/10+4/10+1/2+1/2)であり、クリークの総数に一致する。   The number of slabs of vertex 1 (slab group) (= 3), the total number of slabs of all vertices 1, 2, 3 and 4 (slab groups) constituting the clique including vertex 1 (= 10 (= 3 + 2 + 4 + 4)) The value divided by is 3/10. Similarly, the number of slabs of vertices 2, 3, and 4 (= 2, 1, 4) is the total number of slabs of all vertices 1, 2, 3, 4 (slab groups) constituting a clique including vertex 1 (slab groups) The values divided by 10) are 2/10, 1/10, and 4/10, respectively. Furthermore, the number of slabs (= 2, 2) for vertices 5 and 6 (slab groups) is the total number of slabs for all vertices 5 and 6 (slab groups) that make up the clique including vertex 1 (= 4 (2 + 2) The values divided by) are 1/2 and 1/2, respectively. The total number of peaks, which is the sum of these, is 2 (3/10 + 2 + 10 + 1/10 + 4/10 + 1/2 + 1/2), which corresponds to the total number of cliques.

以上の考え方に基づき、任意の0−1変数ベクトルx→∈Ωに対する総山数(クリーク数)は、以下の(34)式で表される。   Based on the above thinking, the total number of peaks (number of cliques) for an arbitrary 0-1 variable vector x → ∈ Ω is expressed by the following equation (34).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(34)式は、第1の実施形態で説明した(17)式の代わりとなる式である。
[[目的関数の定式化]]
第1の実施形態で説明したように、総山数(山高さ)に対する重み係数をk1とし、逆転数に対する重み係数k2とすると、前述したように目的関数は「k1×総山数+k2×逆転数」となる。
任意のx∈Ωに対する各山の逆転数は、Σe∈Er(e)x(e)で表される。また、総山数は(34)式で表される。したがって、目的関数は、以下の(35)式で表される。
The equation (34) is an alternative to the equation (17) described in the first embodiment.
[[Formula of objective function]]
As described in the first embodiment, assuming that the weighting factor for the total number of peaks (peak height) is k 1 and the weighting factor k 2 for the number of inversions, the objective function is “k 1 × total number of peaks as described above. It becomes + k 2 × reverse number.
The inversion number of each mountain for any x Ω is represented by e ∈ E r (e) x (e). Further, the total number of mountains is expressed by equation (34). Therefore, the objective function is expressed by the following equation (35).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(35)式は、第1の実施形態で説明した(18)式の代わりとなる式である。
[[非線形計画問題の混合整数計画問題への変換]]
(35)式の目的関数は、(18)式と同様に、分母に多項式を持つ有理関数(非線形関数)の和である。したがって、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、非線形関数を線形化する。
The equation (35) is an equation to replace the equation (18) described in the first embodiment.
[[Convert nonlinear programming problems to mixed integer programming problems]]
The objective function of the equation (35) is, like the equation (18), the sum of rational functions (nonlinear functions) having a polynomial in the denominator. Therefore, in the present embodiment, as in the first embodiment, the non-linear function is linearized.

すなわち、(35)式の目的関数の第1項の有理関数を線形区分関数で表現することにより線形化する。そのため、頂点(スラブグループ)i毎に、(35)式の目的関数の第1項の有理関数の上限を表す新たな連続変数βiを導入する。すなわち、以下の(36)式を満たすべき変数として連続変数βiを定義する。 That is, the rational function of the first term of the objective function of the equation (35) is linearized by expressing it by a linear piecewise function. Therefore, a new continuous variable β i is introduced for each vertex (slab group) i, which represents the upper limit of the rational function of the first term of the objective function of the equation (35). That is, the continuous variable β i is defined as a variable to satisfy the following equation (36).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(36)式は、第1の実施形態で説明した(19)式の代わりとなる式である。
第1の実施形態で説明したのと同様に、変数x([i,j])を要素とする0−1変数ベクトルx→が、(35)式の目的関数の値を最小化する問題の許容解であるならば、(36)式の左辺の分母の多項式の値は、頂点(スラブグループ)iが属するクリークを構成する頂点(スラブグループ)の総数に対応する値になる。したがって、(36)式の左辺の分母の多項式の値は、1以上h以下の整数でなくてはならない。よって、(36)式の不等式は、(36)式の左辺の分母の多項式の値が整数のときにのみに成立すればよい。
The equation (36) is an alternative to the equation (19) described in the first embodiment.
In the same way as described in the first embodiment, the 0-1 variable vector x → having the variable x ([i, j]) as the element minimizes the value of the objective function of the equation (35). If it is an allowable solution, the value of the polynomial of the denominator on the left side of equation (36) is a value corresponding to the total number of vertices (slab groups) that constitute the clique to which the vertex (slab group) i belongs. Therefore, the value of the polynomial of the denominator on the left side of the equation (36) must be an integer of 1 or more and h or less. Therefore, the inequality of the equation (36) may be established only when the value of the polynomial of the denominator on the left side of the equation (36) is an integer.

以上のことから、簡単のために(36)式の不等式の左辺をw(i)/(w(i)+X)とみなせば、当該左辺は整数点(X=0,1,・・・,h−1)のみで、w(i)/(w(i)+X)の値と一致する区分線形凸関数で置き換えることができる。   From the above, if the left side of the inequality in equation (36) is regarded as w (i) / (w (i) + X) for simplicity, the left side is an integer point (X = 0, 1,... Only h-1) can be replaced by a piecewise linear convex function that matches the value of w (i) / (w (i) + X).

例えば、[h´−1,h´]区間であれば、非線形関数(w(i)/(w(i)+X))は、(h´−1,w(i)/(w(i)+h´−1))と、(h´,w(i)/(w(i)+h´))とを結ぶ以下の(37)式の方程式で表される。   For example, in the [h′−1, h ′] section, the nonlinear function (w (i) / (w (i) + X)) is (h′−1, w (i) / (w (i)) It is represented by the equation of the following equation (37) which connects + h′−1) and (h ′, w (i) / (w (i) + h ′)).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

以上のことから、(36)式は、以下の(38)式に示すh−1個の不等式を用いて表現することができる。   From the above, the equation (36) can be expressed by using h-1 inequalities shown in the following equation (38).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(38)式は、第1の実施形態で説明した(20)式の代わりとなる式である。
以上のようにすることで、非線形関数の項である以下の(39)式の値の、全ての頂点(スラブグループ)iでの総和である以下の(40)式の値を、整数値しかとり得ないようにすることができる。この特徴を利用して、(35)式の目的関数の値を最小化する非線形計画問題を混合整数計画問題として定式化することができる。
The equation (38) is an alternative equation to the equation (20) described in the first embodiment.
By doing as above, only the integer value of the value of the following equation (40) which is the sum of all the values of the following equation (39) which is the term of the nonlinear function at all vertices (slab groups) i You can make it impossible. This feature can be used to formulate a nonlinear programming problem that minimizes the value of the objective function of equation (35) as a mixed integer programming problem.

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(39)式、(40)式は、それぞれ、第1の実施形態で説明した(21)式、(22)式の代わりの式となる。
[[混合整数計画問題としての目的関数と制約式の定式化]]
(39)式の値は整数しかとり得ないことから、整数変数z(z∈Z+(自然数))を定義する。以上のことから、(35)式は、以下の(41)式〜(45)式に変換される。
The equations (39) and (40) become equations in place of the equations (21) and (22) described in the first embodiment, respectively.
[[Formula of objective function and constraint expression as mixed integer programming problem]]
Since the value of the equation (39) can only take integers, an integer variable z (z∈Z + (natural number)) is defined. From the above, the equation (35) is converted into the following equations (41) to (45).

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(41)式において、目的関数にΣi∈Nβiを用いずに、整数変数zを用いた理由は、第1の実施形態で説明したように、分枝限定法が早く終わる可能性があるからである。
(41)式〜(45)式は、それぞれ第1の実施形態で説明した(23)式〜(27)式の代わりの式となる。
[[目的関数と制約式]]
以上より、本実施形態では、以下の(27)式〜(33)式、(41)式〜(43)式の制約式による制約を満足する範囲で、(23)式の目的関数の値を最小化する変数x(e)(x([i,j]))を導出することになる。
The reason why the integer variable z is used without using 41 i ず N β i as the objective function in the equation (41) is that the branch and bound method may end early, as described in the first embodiment. It is because there is.
The equations (41) to (45) are alternatives to the equations (23) to (27) described in the first embodiment, respectively.
[[Objective function and constraint expression]]
From the above, in the present embodiment, the value of the objective function of the equation (23) can be obtained within the range satisfying the constraints of the following equations (27) to (33) and (41) to (43). The variable x (e) (x ([i, j])) to be minimized will be derived.

Figure 0006540360
Figure 0006540360

(23)式に示すように目的関数は、第1の実施形態と同じである。(28)式〜(30)式は、第1の実施形態で説明した推移性制約式である。(31)式は、第1の実施形態で説明した同一山禁止制約式である。(33)式は、第1の実施形態で説明した山高さ制約式である。(27)式は、第1の実施形態と同様に、整数変数zが自然数であることを示す制約式である。   As shown in equation (23), the objective function is the same as in the first embodiment. The equations (28) to (30) are transitivity constraint equations described in the first embodiment. Formula (31) is the same mountain prohibition constraint formula described in the first embodiment. The equation (33) is the hill height constraint equation described in the first embodiment. Expression (27) is a constraint expression that indicates that the integer variable z is a natural number, as in the first embodiment.

したがって、目的関数設定部202は、(23)式の目的関数を設定する。また、制約式設定部203は、(27)式〜(33)式、(41)式〜(43)式の制約式を設定する。目的関数と制約式の設定は、例えば、第1の実施形態で説明したのと同様にして行われる。   Therefore, the objective function setting unit 202 sets the objective function of equation (23). Further, the constraint equation setting unit 203 sets constraint equations of Equations (27) to (33) and Equations (41) to (43). The setting of the objective function and the constraint equation is performed, for example, in the same manner as described in the first embodiment.

以上のように、1つの頂点(スラブグループ)のスラブの枚数を、当該頂点を含むクリーク(山)を構成する全てのスラブグループのスラブの総数で割った値の、全ての頂点についての総和を総山数として表現しても、第1の実施形態と同様の効果が得られる。   As described above, the sum of the value obtained by dividing the number of slabs of one vertex (slab group) by the total number of slabs of all slab groups constituting the clique (mountain) including the vertex is obtained for all the vertices. Even if expressed as the total number of peaks, the same effect as the first embodiment can be obtained.

尚、第1、第2の実施形態で説明した総山数の表記は一例であり、第1の実施形態の[[総山数の定式化]]の欄において着想点として説明したように、1つのクリークを構成する頂点に対する重みの総和が1になるように頂点の夫々に対して重みを設定し、頂点の夫々に対して設定された重みの、無向グラフを構成する頂点の全てについての総和により総山数を表現していれば、総山数を表す関数は、第1、第2の実施形態で説明したものに限定されない。
また、本実施形態においても、第1の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
The notation of the total number of mountains described in the first and second embodiments is an example, and as described in the section of [formulation of the total number of mountains] in the first embodiment, Set the weights for each of the vertices so that the sum of the weights for the vertices that make up one clique is 1, and for all of the vertices that make up the undirected graph, the weights set for each of the vertices As long as the total number of peaks is expressed by the sum of the above, the function representing the total number of peaks is not limited to those described in the first and second embodiments.
Also in the present embodiment, various modifications described in the first embodiment can be adopted.

(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態を説明する。本実施形態は、第1の実施形態で説明した連続変数αiの、全ての頂点(スラブグループ)についての総和(Σi∈Nαi)と、第2の実施形態で説明した連続変数βiの、全ての頂点(スラブグループ)についての総和(Σi∈Nβi)との双方を共通の整数変数zとして定式化し、第1の実施形態と第2の実施形態の双方の制約式を用いる。このように本実施形態は、第1、第2の実施形態による制約式を組み合わせたものとなる。したがって、本実施形態の説明において、第1、第2の実施形態と同一の部分については、図1〜図3に付した符号と同一の符号を付す等して詳細な説明を省略する。
Third Embodiment
Next, a third embodiment will be described. The present embodiment is the sum ( 総 和 i ∈ N α i ) of all the continuous variables α i described in the first embodiment for all vertices (slab groups), and the continuous variable β described in the second embodiment of i, both the all vertices sum of (slab group) (Σ i∈N β i) was formulated as a common integer variable z, both constraints of the first embodiment and the second embodiment Use Thus, this embodiment is a combination of the constraint equations according to the first and second embodiments. Therefore, in the description of the present embodiment, the same parts as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3, and the detailed description will be omitted.

[[目的関数と制約式]]
本実施形態では、以下の(24)式〜(33)式、(41)式〜(43)式の制約式による制約を満足する範囲で、(23)式の目的関数の値を最小化する変数x(e)(x([i,j]))を導出することになる。
[[Objective function and constraint expression]]
In the present embodiment, the value of the objective function of the equation (23) is minimized within the range satisfying the constraints of the following equations (24) to (33) and the equations (41) to (43). The variable x (e) (x ([i, j])) will be derived.

Figure 0006540360
Figure 0006540360

したがって、目的関数設定部202は、(23)式の目的関数を設定する。また、制約式設定部203は、(24)式〜(33)式、(41)式〜(43)式の制約式を設定する。目的関数と制約式の設定は、例えば、第1の実施形態で説明したのと同様にして行われる。   Therefore, the objective function setting unit 202 sets the objective function of equation (23). Further, the constraint equation setting unit 203 sets constraint equations of Equations (24) to (33) and Equations (41) to (43). The setting of the objective function and the constraint equation is performed, for example, in the same manner as described in the first embodiment.

以上のように、連続変数αiの、全ての頂点(スラブグループ)についての総和(Σi∈Nαi)と、連続変数βiの、全ての頂点(スラブグループ)についての総和(Σi∈Nβi)との双方を共通の整数変数zとして定式化すれば、最適解の探索範囲をより一層狭めることができる。
尚、本実施形態においても、第1の実施形態で説明した種々の変形例を採用することができる。
As described above, the sum (Σ i ∈ N α i ) of all continuous variables α i for all the vertices (slab groups) and the total (Σ i for all the vertices (slab groups) of the continuous variable β i If both of 整数 N β i ) are formulated as a common integer variable z, the search range of the optimum solution can be further narrowed.
The various modifications described in the first embodiment can be adopted also in this embodiment.

(実施例)
次に、実施例を説明する。
本実施例では、第3の実施形態による解法(発明例)と、特許文献1による解法(比較例1)と、特許文献2による解法(比較例2)とのそれぞれにより、山分け計画を作成し、求解に要する時間の比較を行った。ただし、計算時間が3分(180秒)以上となる場合には、その時点で得られた解の精度を表す双対ギャップにより評価した。
双対ギャップは、以下の(44)式で表される。
双対ギャップ={(上界値−下界値)/上界値}×100 ・・・(44)
(Example)
Next, an example will be described.
In this embodiment, a plan division plan is created by each of the solution method according to the third embodiment (invention example), the solution method according to patent document 1 (comparative example 1), and the solution method according to patent document 2 (comparative example 2) The time required to solve the solution was compared. However, in the case where the calculation time is 3 minutes (180 seconds) or more, it is evaluated by dual gap representing the accuracy of the solution obtained at that time.
The dual gap is expressed by the following equation (44).
Dual gap = {(upper limit value-lower limit value) / upper limit value} × 100 (44)

(44)式において、上界値は、計算を開始してから3分が経過した時点で得られた、山分け計画を実現可能な解の中で最も良い解の目的関数の値である。下界値は、計算を開始してから3分が経過した時点で得られた、緩和問題を解いた場合の最適解の中で、最も大きな(最も悪い)目的関数の値である。尚、上界値と下界値とが一致した場合、そのときの解は最適解である。また、緩和問題とは、最適化問題の0−1変数の条件を緩和した(0−1変数が0、1以外の0〜1の間の値をとることを許容した)問題をいう。   In the equation (44), the upper limit value is the value of the objective function of the best solution among the solutions that can realize the sorting plan, obtained three minutes after the start of the calculation. The lower limit value is the value of the largest (worst) objective function among the optimum solutions for solving the relaxation problem, obtained three minutes after the start of calculation. When the upper limit value and the lower limit value match, the solution at that time is the optimal solution. The relaxation problem is a problem in which the condition of the 0-1 variable of the optimization problem is relaxed (the 0-1 variable is allowed to take values between 0 and 1 other than 0 and 1).

また、何れの解法でも、スラブグループの総数を50とし、同一のスラブグループについて、山分け計画を作成した(すなわち、同一の山分け対象スラブグループリストを用いた)。
また、何れの解法でも、k1×総山数+k2×逆転数を目的関数とした。ここで、総山数(山高さ)に対する重み係数k1を5.0(k1=5.0)とし、逆転数に対する重み係数k2を1.0(k2=1.0)とした。
図4は、これらの解法による山分け計画の作成結果を表形式に示す図である。
Also, in any solution method, the total number of slab groups is 50, and a sorting plan is created for the same slab group (that is, the same sorting target slab group list is used).
Also, in any solution method, k 1 × total number of peaks + k 2 × number of inversions is used as an objective function. Here, the weighting factor k 1 for the total number of peaks (peak height) is 5.0 (k 1 = 5.0), and the weighting factor k 2 for the reverse number is 1.0 (k 2 = 1.0). .
FIG. 4 is a table showing the creation results of the sorting plan by these solutions.

図4において、「禁止%」とは、スラブグループ対の総数に対する、同一の払出山に山積みしてはいけないスラブグループ対(枝)の数の割合を、百分率で表記したものである。「逆転%」とは、スラブグループ対の総数から同一の払出山に山積みしてはいけないスラブグループ対の数を差し引いた値に対する、ヤードへの到着順と払出山における積順とが逆転するスラブグループ対の数の割合を、百分率で表記したものである。「F.Mt」は、実現可能山の数(単位は百万個)である。「Opt.V」は、最適解が得られたときの目的関数の値、または、上界値である。「山数」は、最適化計算の結果として得られた払出山の数である。「逆転」は、最適化計算の結果として得られた、ヤードへの到着順と払出山における積順とが逆転するスラブグループ対の数である。   In FIG. 4, “prohibited%” is a percentage of the ratio of the number of slab groups to the number of branches (branches) that should not be piled up on the same dump pile, with respect to the total number of slab group pairs. “% Reverse” is a slab in which the order of arrival at the yard and the order of arrival at the delivery mountain are reversed with respect to the total number of slab group pairs minus the number of slab group pairs that can not be piled up on the same delivery mountain. The ratio of the number of group pairs is expressed as a percentage. "F. Mt" is the number of feasible mountains (in millions). “Opt. V” is the value of the objective function when the optimal solution is obtained, or the upper limit value. The “number of mountains” is the number of mountains of payout obtained as a result of the optimization calculation. The "inverted" is the number of slab group pairs whose order of arrival at the yard and the order of arrival at the delivery pile is reversed as a result of the optimization calculation.

図4に於いて色塗りをしているのは、3つの解法のうちで最良の解が得られたものである。図4に示すように、実現可能山の数が数千万規模になると、比較例1(特許文献1)の解法では、3分の計算時間内に山分けを実現可能な解を得られなかった。また、比較例2(特許文献2)の解法でも、発明例(前述した実施形態)の解法に比べ、3分の計算時間内に最適解が得られない場合が多く、且つ、解の精度も悪い(すなわちOpt.Vの値が大きい)。一方、発明例(前述した実施形態)の解法では、問題の規模に関わらず安定した求解結果が得られる。尚、データIDが「03」、「05」、「15」、「21」において、発明例(前述した実施形態)の解法では、3分の計算時間内に計算が収束しておらず、3つの解法のうちでの最良解が得られていない。このうち、「03」、「15」、「21」に於いて、、Opt.Vの値は、比較例1(特許文献1)の値と同じであるので、結果として最適解が得られていることになる。また、データIDが「05」に於いても、Opt.Vの値は、比較例1(特許文献1)で得られた最適解の値とほぼ同じである。従って、本実施例の全てのケースに於いて、発明例(前述した実施形態)の解法では、3つの解法のうちの最良解、或いは、最良解で無い場合にも、最良解とほぼ等しいOpt.Vの値が得られたことが分かる。   Coloring in FIG. 4 is the one with the best solution among the three solutions. As shown in FIG. 4, when the number of feasible peaks reaches tens of millions, the solution of Comparative Example 1 (Patent Document 1) can not obtain a solution that can realize peak division within 3 minutes of calculation time. . In addition, even with the solution of Comparative Example 2 (Patent Document 2), there are many cases where an optimum solution can not be obtained within 3 minutes of calculation time as compared with the solution of the invention example (the above-described embodiment). Bad (ie, the value of Opt. V is large). On the other hand, according to the solution of the invention example (the embodiment described above), stable solution results can be obtained regardless of the size of the problem. In the solution method of the invention example (the embodiment described above), when the data ID is "03", "05", "15", "21", the calculation does not converge within 3 minutes of calculation time, and 3 The best solution among the two solutions has not been obtained. Among these, “03”, “15”, “21”, Opt. Since the value of V is the same as the value of Comparative Example 1 (Patent Document 1), an optimum solution is obtained as a result. Even when the data ID is "05", Opt. The value of V is almost the same as the value of the optimum solution obtained in Comparative Example 1 (Patent Document 1). Therefore, in all the cases of this embodiment, the solution of the invention example (the embodiment described above) is the best solution among the three solutions, or, even if it is not the best solution, Opt substantially equal to the best solution. . It can be seen that the value of V was obtained.

(その他の変形例)
尚、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及び前記プログラム等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等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. In addition, a computer readable recording medium recording the program and a computer program product such as the program can 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 non-volatile memory card, a ROM or the like can be used.
In addition, any of the embodiments of the present invention described above is merely an example of implementation for carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be interpreted limitedly by these. It is a thing. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

(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、請求項と実施形態との関係が以下の関係に限定されないのは、変形例等で説明した通りである。
<請求項1、2、11>
目的関数設定手段は、例えば、目的関数設定部202を用いることにより実現される。
払出山の総数を評価する項は、例えば、(18)式、(23)式、(35)式の第1項を用いることにより実現される。
山繰り数を評価する項は、例えば、(18)式、(23)式、(35)式の第2項を用いることにより実現される。
制約式設定手段は、例えば、制約式設定部203を用いることにより実現される。
最適解導出手段は、例えば、最適解導出部204を用いることにより実現される。
払出山の総数は、例えば、(17)式を用いることにより実現される。
山繰り数は、例えば、(23)式の第2項のk2を除く部分を用いることにより実現される。
<請求項3>
払出山の総数は、例えば、(17)式、(34)式、または、(25)式および(42)式で定義される(23)式の第1項の整数変数zを用いることにより実現される。
<請求項4>
払出山の総数は、例えば、(34)式を用いることにより実現される。
<請求項5>
払出山の総数は、例えば、(25)式および(42)式で定義される(23)式の第1項の整数変数zを用いることにより実現される(変形例5も参照)。
<請求項6、7>
連続変数は、例えば、連続変数αi、βiを用いることにより実現される(変形例5も参照)。整数変数は、整数変数zを用いることにより実現される。
<請求項8>
山高さ制約式は、例えば、(16)式を用いることにより実現される。
<請求項9>
同一山禁止制約式は、例えば、(14)式、(15)式を用いることにより実現される。
<請求項10>
鋼材グループは、例えば、スラブグループに対応する。
<請求項12>
推移性制約式は、例えば、(9)式〜(11)式を用いることにより実現される。
第1の頂点、第2の頂点、第3の頂点は、例えば、(9)式〜(11)式に示すスラブグループi、j、kに対応する頂点により実現される。
(Relationship with claim)
An example of the relationship between the claims and the embodiments is shown below. The relationship between the claims and the embodiments is not limited to the following relationship, as described in the modification and the like.
<Claims 1, 2, 11>
The objective function setting unit is realized, for example, by using the objective function setting unit 202.
The term for evaluating the total number of payout peaks is realized, for example, by using the first term of the equations (18), (23), and (35).
The term for evaluating the rounding number is realized, for example, by using the second term of the equations (18), (23), and (35).
The constraint expression setting means is realized, for example, by using the constraint expression setting unit 203.
The optimal solution deriving means is realized, for example, by using the optimal solution deriving unit 204.
The total number of payout peaks is realized, for example, by using equation (17).
Mountain carrying number, for example, be achieved by using a portion except for the k 2 of the second term of equation (23).
<Claim 3>
The total number of payout peaks is realized, for example, by using the integer variable z of the first term of the equation (23) defined by the equations (17), (34), or the equations (25) and (42) Be done.
<Claim 4>
The total number of payout peaks is realized, for example, by using equation (34).
<Claim 5>
The total number of payout peaks is realized, for example, by using the integer variable z of the first term of the equation (23) defined by the equations (25) and (42) (see also the fifth modification).
Claims 6 and 7
The continuous variable is realized, for example, by using the continuous variables α i and β i (see also the fifth modification). An integer variable is realized by using an integer variable z.
<Claim 8>
The peak height constraint equation is realized, for example, by using equation (16).
<Claim 9>
The same mountain prohibition constraint equation is realized by using, for example, equations (14) and (15).
<Claim 10>
The steel material group corresponds to, for example, a slab group.
<Claim 12>
The transitivity constraint equation is realized by using, for example, equations (9) to (11).
The first vertex, the second vertex, and the third vertex are realized by, for example, vertices corresponding to slab groups i, j, and k shown in equations (9) to (11).

200:鋼材の山分け計画立案装置、201:入力部、202:目的関数設定部、203:制約式設定部、204:最適解導出部、205:出力部   200: Classification planning device for steel material, 201: input unit, 202: objective function setting unit, 203: constraint equation setting unit, 204: optimal solution derivation unit, 205: output unit

Claims (14)

鉄鋼プロセスにおける工程間の置場として鋼材を配置するヤードに搬入された複数の鋼材を、次工程への払出順が早い鋼材が上になる様に前記ヤードにおいて積み上げて、次工程に払い出すための複数の払出山を作成するための山分け計画を立案する鋼材の山分け計画立案装置であって、
前記払出山の総数を評価する項と、同一の前記払出山において前記ヤードへの到着順が早い方の前記鋼材が遅い方の前記鋼材よりも上に積まれる逆転の関係にある逆転対の数を評価する項とを含む目的関数を設定する目的関数設定手段と、
前記鋼材を山積みするときの制約を示す制約式を設定する制約式設定手段と、
前記制約式による制約を満足する範囲で前記目的関数の値を最大化または最小化する様に、数理計画法による最適化計算を行うことにより、前記鋼材を前記複数の払出山に分けるための計算を行う最適解導出手段と、を有し、
前記制約式は、頂点が前記鋼材に対応し、且つ、枝により相互に連結される2つの前記頂点に対応する2つの前記鋼材が同一の前記払出山に積まれる2つの前記鋼材であることを表す無向グラフを、相互に前記頂点が重複しない複数のクリークに分割することを規定する制約式を含み、
前記目的関数設定手段は、前記払出山の総数を評価する項として前記クリークの総数を評価する項を含み、前記逆転対の数を評価する項として前記逆転の関係が成立する2つの前記鋼材に対応する2つの前記頂点を相互に連結する前記枝の総数を評価する項を含む前記目的関数を設定し、
前記最適解導出手段は、前記数理計画法による最適化計算の際に、前記クリークの総数と、前記逆転の関係が成立する2つの前記鋼材に対応する2つの前記頂点を相互に連結する前記枝の総数とを評価することを特徴とする鋼材の山分け計画立案装置。
A plurality of steel products carried into the yard where steel materials are arranged as storage spaces between processes in the steel process are piled up in the yard so that steel materials having an earlier delivery order to the next process are above, and delivered to the next process It is a steel sorting plan drafting device for drafting a grading plan for producing a plurality of dumping mountains,
The term for evaluating the total number of the piles and the number of reverse pairs in which the steel material having the earlier arrival order to the yard is stacked above the steel material of the later one at the same pile. Objective function setting means for setting an objective function including a term for evaluating
Constraint equation setting means for setting a constraint equation representing a constraint when piling up the steel material;
Calculation for dividing the steel material into the plurality of disbursed peaks by performing optimization calculation by mathematical programming so as to maximize or minimize the value of the objective function within the range satisfying the constraint by the constraint equation. Optimum solution deriving means for
The constraint equation is that the two steel members corresponding to the steel members at the top and the two steel members corresponding to the two vertices connected with each other by branches are the two steel members stacked on the same delivery pile. Including a constraint expression that specifies that the undirected graph to be represented is divided into a plurality of cliques in which the vertices do not overlap each other,
The objective function setting means includes a term for evaluating the total number of cliques as a term for evaluating the total number of the payout piles, and two steel members for which the relationship of the reverse is established as a term for evaluating the number of the reverse pairs. Setting the objective function including a term for evaluating the total number of the branches connecting two corresponding vertices with each other;
The optimum solution deriving means connects the two vertexes corresponding to the two steel members for which the relation of the total number of cliques and the reversal is established in the optimization calculation by the mathematical programming. steel Whack planning apparatus characterized that you assess the total number of.
1つの前記クリークを構成する前記頂点に対する重みの総和が1になるように前記頂点の夫々に対して重みが設定され、
前記払出山の総数は、前記頂点の夫々に対して設定された重みの、前記無向グラフを構成する前記頂点の全てについての総和として規定されることを特徴とする請求項1に記載の鋼材の山分け計画立案装置。
Weights are set for each of the vertices such that the sum of the weights for the vertices of one clique is one;
The steel product according to claim 1, wherein the total number of the payout piles is defined as a sum of weights set for each of the vertices for all of the vertices forming the undirected graph. Classification planning device.
前記払出山の総数は、前記頂点と、当該頂点を含む前記クリークを構成するその他の前記頂点とを相互に連結する前記枝の数に1を加算した値の逆数である非線形関数の、前記無向グラフを構成する前記頂点の全てについての総和として規定されることを特徴とする請求項2に記載の鋼材の山分け計画立案装置。   The total number of the disbursed peaks is a non-linear function of a non-linear function which is the inverse of a value obtained by adding one to the number of the branches mutually interconnecting the vertex and the other vertexes constituting the clique including the vertex. The steel product separation planning device according to claim 2, characterized in that it is defined as a sum of all of the vertices forming the directional graph. 前記払出山の総数は、前記頂点に対応する前記鋼材の数を、当該頂点を含む前記クリークを構成する全ての前記頂点に対応する前記鋼材の総数で割った値である非線形関数の、前記無向グラフを構成する前記頂点の全てについての総和として規定されることを特徴とする請求項2に記載の鋼材の山分け計画立案装置。   The total number of the disbursed peaks is a non-linear function of a non-linear function which is a value obtained by dividing the number of steel members corresponding to the vertexes by the total number of steel members corresponding to all the vertices constituting the clique including the vertex. The steel product separation planning device according to claim 2, characterized in that it is defined as a sum of all of the vertices forming the directional graph. 前記払出山の総数は、前記頂点と、当該頂点を含む前記クリークを構成するその他の前記頂点とを相互に連結する前記枝の数に1を加算した値の逆数である非線形関数の、前記無向グラフを構成する前記頂点の全てについての総和と、前記頂点に対応する前記鋼材の数を、当該頂点を含む前記クリークを構成する全ての前記頂点に対応する前記鋼材の総数で割った値である非線形関数の、前記無向グラフを構成する前記頂点の全てについての総和と、の2通りに規定されることを特徴とする請求項2に記載の鋼材の山分け計画立案装置。   The total number of the disbursed peaks is a non-linear function of a non-linear function which is the inverse of a value obtained by adding one to the number of the branches mutually interconnecting the vertex and the other vertexes constituting the clique including the vertex. The sum of all of the vertices constituting the directional graph, and the number of steel members corresponding to the vertices divided by the total number of steel members corresponding to all the vertices constituting the clique including the vertex The steel distribution planning device according to claim 2, characterized in that two non-linear functions are defined as the sum of all the vertices of the undirected graph. 前記払出山の総数は、前記頂点ごとに設定される連続変数であって、前記非線形関数から変換される区分線形関数に対する上限値を表す連続変数の、前記無向グラフを構成する前記頂点の全てについての総和として規定されることを特徴とする請求項3〜5の何れか1項に記載の鋼材の山分け計画立案装置。   The total number of the payout piles is a continuous variable set for each of the vertices, and all of the vertices of the undirected graph of the continuous variable representing the upper limit value for the piecewise linear function converted from the non-linear function The steel material sorting plan drafting device according to any one of claims 3 to 5, which is defined as a sum of. 前記連続変数の、前記無向グラフを構成する前記頂点の全てについての総和を整数変数とし、前記整数変数を前記払出山の総数として規定することを特徴とする請求項6に記載の鋼材の山分け計画立案装置。   7. A method according to claim 6, wherein a summation of all the vertices constituting the undirected graph of the continuous variable is an integer variable, and the integer variable is defined as a total number of the piles for dispensing. Planning device. 前記制約式は、前記頂点に対応する前記鋼材と、当該頂点を含む前記クリークを構成するその他の前記頂点に対応する前記鋼材の数が上限値以下であることを示す山高さ制約式を含むことを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の鋼材の山分け計画立案装置。   The constraint equation includes a peak height constraint equation indicating that the steel material corresponding to the vertex and the number of steel materials corresponding to the other vertices constituting the clique including the vertex are equal to or less than an upper limit value. The steel product sorting planning device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that 前記制約式設定手段は、前記鋼材の大きさに基づいて、同一の前記払出山に積むことができない2つの前記鋼材の組を導出し、
前記制約式は、同一の前記払出山に積むことができない2つの前記鋼材の組の集合に対し、同一の前記払出山に積むことを禁止することを示す同一山禁止制約式を含むことを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の鋼材の山分け計画立案装置。
The constraint equation setting means derives, based on the size of the steel material, a set of two steel materials which can not be stacked on the same delivery pile;
The restriction equation is characterized by including a same mountain prohibition restriction equation indicating that the accumulation of two steel material sets that can not be stacked on the same pile is prohibited from being piled on the same pile. The sorting apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the separation of the steels is planned.
前記頂点に対応する鋼材は、複数の鋼材からなる鋼材グループであることを特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載の鋼材の山分け計画立案装置。   The steel distribution plan planning apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the steel material corresponding to the top is a steel material group made of a plurality of steel materials. 前記逆転の関係が成立する2つの前記鋼材に対応する2つの前記頂点を相互に連結する前記枝に対する重みとして1が設定され、そうでない前記枝に対する重みとして0(ゼロ)が設定され、
前記逆転対の数は、前記枝に対して設定された重みの値の総数として表現されることを特徴とする請求項1〜10の何れか1項に記載の鋼材の山分け計画立案装置。
1 is set as a weight for the branch connecting the two vertices corresponding to the two steel members in which the reverse relationship holds, and 0 (zero) is set as a weight for the other branch.
11. The steel product sorting plan drafting device according to any one of claims 1 to 10, wherein the number of reverse pairs is expressed as a total number of weight values set for the branches.
前記制約式は、前記クリークを構成する前記頂点のうちの3つの頂点である第1の頂点、第2の頂点、および第3の頂点について、前記第1の頂点に対応する前記鋼材と前記第2の頂点に対応する前記鋼材とが同一の前記払出山に積まれ、且つ、前記第2の頂点に対応する前記鋼材と前記第3の頂点に対応する前記鋼材とが同一の前記払出山に積まれるのであれば、前記第1の頂点に対応する前記鋼材と前記第3の頂点に対応する前記鋼材も同一の前記払出山に積まれなければならないことを示す推移性制約式を含むことを特徴とする請求項1〜11の何れか1項に記載の鋼材の山分け計画立案装置。   In the constraint equation, the steel material corresponding to the first vertex, the first vertex, the second vertex, and the third vertex, which are the three vertices of the three vertices of the clique, The steel material corresponding to the top of 2 is stacked on the same delivery pile, and the steel material corresponding to the second top and the steel material corresponding to the third apex are on the same delivery mountain If loaded, including a transitivity constraint equation indicating that the steel corresponding to the first vertex and the steel corresponding to the third vertex must also be stacked on the same delivery pile. The sorting apparatus according to any one of claims 1 to 11, characterized in that it comprises: 鉄鋼プロセスにおける工程間の置場として鋼材を配置するヤードに搬入された複数の鋼材を、次工程への払出順が早い鋼材が上になる様に前記ヤードにおいて積み上げて、次工程に払い出すための複数の払出山を作成するための山分け計画を立案する鋼材の山分け計画立案方法であって、
前記払出山の総数を評価する項と、同一の前記払出山において前記ヤードへの到着順が早い方の前記鋼材が遅い方の前記鋼材よりも上に積まれる逆転の関係にある逆転対の数を評価する項とを含む目的関数を設定する目的関数設定工程と、
前記鋼材を山積みするときの制約を示す制約式を設定する制約式設定工程と、
前記制約式による制約を満足する範囲で前記目的関数の値を最大化または最小化する様に、数理計画法による最適化計算を行うことにより、前記鋼材を前記複数の払出山に分けるための計算を行う最適解導出工程と、を有し、
前記制約式は、頂点が前記鋼材に対応し、且つ、枝により相互に連結される2つの前記頂点に対応する2つの前記鋼材が同一の前記払出山に積まれる2つの前記鋼材であることを表す無向グラフを、相互に前記頂点が重複しない複数のクリークに分割することを規定する制約式を含み、
前記目的関数設定工程は、前記払出山の総数を評価する項として前記クリークの総数を評価する項を含み、前記逆転対の数を評価する項として前記逆転の関係が成立する2つの前記鋼材に対応する2つの前記頂点を相互に連結する前記枝の総数を評価する項を含む前記目的関数を設定し、
前記最適解導出工程は、前記数理計画法による最適化計算の際に、前記クリークの総数と、前記逆転の関係が成立する2つの前記鋼材に対応する2つの前記頂点を相互に連結する前記枝の総数とを評価することを特徴とする鋼材の山分け計画立案方法。
A plurality of steel products carried into the yard where steel materials are arranged as storage spaces between processes in the steel process are piled up in the yard so that steel materials having an earlier delivery order to the next process are above, and delivered to the next process It is a method of planning a plan for dividing steel into a plan for planning a plan for forming a plurality of dumped mountains,
The term for evaluating the total number of the piles and the number of reverse pairs in which the steel material having the earlier arrival order to the yard is stacked above the steel material of the later one at the same pile. Objective function setting step of setting an objective function including a term for evaluating
A constraint equation setting step of setting a constraint equation indicating a constraint when stacking the steel materials in a pile;
Calculation for dividing the steel material into the plurality of disbursed peaks by performing optimization calculation by mathematical programming so as to maximize or minimize the value of the objective function within the range satisfying the constraint by the constraint equation. Optimum solution derivation process to
The constraint equation is that the two steel members corresponding to the steel members at the top and the two steel members corresponding to the two vertices connected with each other by branches are the two steel members stacked on the same delivery pile. Including a constraint expression that specifies that the undirected graph to be represented is divided into a plurality of cliques in which the vertices do not overlap each other,
The objective function setting step includes a term for evaluating the total number of cliques as a term for evaluating the total number of the piles, and the two steels for which the reverse relationship holds as the term for evaluating the number of the reverse pairs. Setting the objective function including a term for evaluating the total number of the branches connecting two corresponding vertices with each other;
In the optimal solution deriving step, the branch connecting the two vertices corresponding to the two steel members in which the relation of the total number of the cliques and the reversal is established in the optimization calculation by the mathematical programming. Whack planning method of steel to the total number of the evaluation to feature the Rukoto a.
請求項1〜12の何れか1項に記載の鋼材の山分け計画立案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 that causes a computer to function as each means of the steelmaking separation planning unit according to any one of claims 1 to 12.
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