JPH06142724A - 板取り方法 - Google Patents

板取り方法

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JPH06142724A
JPH06142724A JP29167192A JP29167192A JPH06142724A JP H06142724 A JPH06142724 A JP H06142724A JP 29167192 A JP29167192 A JP 29167192A JP 29167192 A JP29167192 A JP 29167192A JP H06142724 A JPH06142724 A JP H06142724A
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Koichi Matsuda
浩一 松田
Watoson Buruusu
ワトソン ブルース
Kazuo Nose
和夫 能勢
Shigeru Sakai
酒井  茂
Kazue Sasaki
主計 佐々木
Yoshio Tomita
喜雄 富田
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  • General Factory Administration (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実用に耐えうる短かい時間で最適な板取り計
画を作成し得る板取り方法。 【構成】 この板取り方法は,複数のスラブSの各々に
1以上の注文0を充当して板取り計画を作成するに際
し,スラブSの使用順とスラブSへの注文0の充当順と
をシミュレーテッド・アニーリング法SAにより組み替
えて,各々の組み合わせコードxについての板取り計画
を作成し,この板取り計画について所定の条件に基づく
評価関数E1を適用して最適な板取り計画を決定するよ
うに構成されている。上記構成により,実用に耐えうる
短かい時間で最適な板取り計画を作成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は板取り方法に係り,詳し
くは金属等の複数のスラブから複数の注文を最適に取り
合わせる材料板取り方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来,複数のスラブに複数の注文を充当
して板取り計画を作成するに際しては,計画作成担当者
が,与えられた複数のスラブと注文の情報から,これら
の組み合わせを試行錯誤的に求め,板取りをしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
人間が試行錯誤的に組み合わせを求めて板取り計画を作
成する板取り方法では,以下のような問題があった。 (1)板取り計画に用いる情報量が非常に多いため,ス
ラブと注文との組み合わせ数は膨大なものとなるが,人
手により求められる組み合わせ数には限度がある。 (2)また,板取りに対する制約条件も多く,上記求め
られた組み合わせの中からこの条件を満足するものを見
つけるに手間がかかる。 (3)更に,最終的な板取りの最適性を評価することが
困難である。 本発明は,このような従来の技術における課題を解決す
るために板取り方法を改良し,実用に耐えうる短かい時
間で最適な板取り計画を作成し得る板取り方法を提供す
ることを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は,複数の板材の各々に1以上の注文を充当し
て板取り計画を作成するに際し,上記板材の使用順と該
板材への上記注文の充当順とをシミュレーテッド・アニ
ーリング法により組み替えて各々の組み合わせについて
の板取り計画を作成し,上記各板取り計画について該板
取りに対する所定の条件に基づく評価関数を適用して最
適な板取り計画を決定してなる板取り方法として構成さ
れている。上記所定の条件には,上記板材の廃却部分の
面積が最小になること,生産性,上記注文の納期,古い
板材はなるべく早く使うなどの条件が含まれる。
【0005】
【作用】本発明によれば,複数の板材の各々に1以上の
注文を充当して板取り計画を作成するに際し,上記板材
の使用順と該板材への上記注文の充当順とをシミュレー
テッド・アニーリング法により組み替えて,各々の組み
合わせについての板取り計画が作成される。そして,上
記各板取り計画について該板取りに対する所定の条件に
基づく評価関数を適用して最適な板取り計画が決定され
る。即ち,上記板材の使用順と上記注文の充当順との組
み合わせを迅速に求めることができ,またこの組み合わ
せの中から上記条件を満足するものを容易に見つけ出す
ことができる。このため,歩留り等が向上し,組み合わ
せ作成時間を短縮できる。更に,最終的な板取りの最適
性を客観的に評価することができる。その結果,実使用
に耐えうる短かい時間で最適な板取り計画を作成し得る
板取り方法を得ることができる。
【0006】
【実施例】以下,添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し,本発明の理解に供する。尚,以
下の実施例は,本発明を具体化した一例であって,本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。ここ
に,図1は本発明の一実施例に係る板取り方法による板
取り計画の作成手順を示すフローチャート(a),
(b),図2はスラブと注文との各仕様及びこれらの組
み合わせ内容を示す図表,図3は本実施例の板取り方法
による板取り計画図である。本実施例における板取り問
題とは,複数のスラブS(板材に相当)に複数の注文0
を最適に充当する問題である。ここで最適とは,板取り
計画の作成に際し,スラブSの廃却部分の面積が最小に
なるということに加え,生産性,注文0の納期,古いス
ラブSはなるべく早く使うなどの条件を最も満足させる
ことを意味する。また,この板取り問題は,以下の特徴
を持っている。 (1)注文0におけるスラブSの形状は同一(矩形)で
あるが,長さ×厚み×幅×鋼種の属性があり,種類がか
なり多い。 (2)1つの注文0に複数の鋼種のスラブSが充当可能
である。 (3)決まったサイズの材料から注文0を充当するので
はなく,スラブSを圧延して材料をつくるので材料のサ
イズは可変である。 (4)注文0の同一材料内での並び方には制約がある
(例えば,先頭の注文より幅の大きい注文は取れな
い)。 (5)同じ材料からは同じ厚みの注文0しかとれない。 (6)上記(2)の裏返しで,注文0がとれる材料は鋼
種により制限される。 このような問題は,スラブSに注文0を充当(スラブS
と注文0との組み合わせを決定)し,スラブS内での注
文0の配置を決定する組み合わせ最適問題であり,特に
上記(1)〜(3)の理由で大規模な解空間を持つ問題
であるといえる。このため,本実施例では大規模組み合
わせ最適問題の解法として有力であるシミュレーテッド
・アニーリング法(Simulated Annealing Algorithm )
(以下SAと略す)を用いる。即ち,SAにより焼き鈍
しを行う金属にみたてた問題の解候補を変化させる所謂
遷移を行いつつ最適解を求める。 実際の問題に適用す
る場合,スラブSの数が約200,注文0の数が約96
0と非常に多く,同時にすべてのデータを用いて最適解
を求めるのは計算時間の面で実用的ではない。従って,
解空間を狭めるために,データをある基準でグループ化
し,それぞれのグループに対し,SAを適用するものと
した。
【0007】以下,本実施例に係る板取り方法による板
取り計画の作成手順について図1(a),(b)を参照
してステップS1,S2,…の順に説明する。図1
(a)に示す如く,本実施例では,まずスラブSと注文
0の各データを入力し(S1),グループ化する(S
2)。グループ化の方法としては,例えば以下の2つの
方法,を適用する。 注文0を使用可能鋼種の共通なものでグループ化する
方法 上記の方法によるグループ化で分類したものをさら
に板取りグループ化する方法 上記の方法は注文0の数の少ないグループができるた
め計算時間は少なくなるが,探索空間を狭めすぎると最
適解を見逃す可能性がある。逆に,上記の方法は最適
解を見逃す可能性は少ないが,計算時間が上記の方法
よりはかかる。グループ番号i=1として初期設定(S
3)後,SAによるグループiの最適化を行う(S
4)。以下,このステップS4の内容を図1(b)を参
照して,より具体的に説明する。SAでは,まず初期温
度T0を設定する(S11)。初期温度T0はSAによ
る収束計算を行うためのパラメータの一種である温度T
の初期値であり,焼き鈍しを行う金属にみたてた問題の
解候補の変化,即ち遷移をおこすのに充分な値とする必
要がある。次に,SAでは問題の解候補を固定長の文字
列からなるコードxで表す。ここでは,コードxはスラ
ブSの使用順を表す前半コードと注文0の充当順を表す
後半コードからなるものとした。例えば,図2(a),
(b)に示すようにスラブSの数が6,注文0の数が7
の場合,次のような13桁のコードで解候補を表現す
る。 このコードxに対応するスラブSと注文0との組み合わ
せは図2(c)のようになる。このコードxの近傍Sx
(コードxとただ1つスラブSの使用順又は注文0の充
当順だけが異なるコード群)の中からランダムに新しい
コードである所謂遷移候補x′を選択し生成する(S1
2)。この遷移候補x′の作成アルゴリズムは例えば2
つのスラブSの使用順又は注文0の充当順をランダムに
入れ替えるものである。
【0008】このようにして作られたコードx及び遷移
候補x′が表すスラブSの使用順,注文0の充当順に対
し,板厚の制約や鋼種の制約,先頭の板幅を最大にする
という制約を満たす,スラブSと注文0との組み合わせ
を求める。このとき材料の長さは,先頭の注文のサイズ
によって決定されるので,これも考慮にいれてスラブS
と注文0との組み合わせを求める。そして,これらの組
み合わせについて図3に示すような板取り計画を作成す
る。図3では,スラブSの幅方向について最大2枚取り
とし,2枚取りとするか否かは注文0の幅により決定し
ている。このような板取り計画の最適性を評価するため
に以下の評価関数E1を求める(S13)。 E1=Σ(Cai+Cbi+Ai*Cci) …(1) ただし, E1:評価関数の総和 Ca:ブロック内の廃却分のロス量 Cb:切断に要する段取りに要するロス時間 Cc:ブロック外の廃却分のロス量 A :30/スラブの古さ(スラブS製造後の経過日
数) ここで,ブロックとは同じ幅の注文が続いて配置される
長さを表し,設備上の制約からブロックの最小値はあら
かじめ決られている。図3はブロック,Ca,Ccの関
係,及びCbの例を表している。また,係数Aはブロッ
ク外の廃却分Ccに対する重みの役割になっており,ブ
ロック外の廃却分Ccの面積が等しい場合は,古いスラ
ブSを用いる方が係数Aおよび評価関数E1は小さくな
ることがわかる。そして,コードxと遷移候補x′間で
のコードの組み替えである遷移の前後での評価関数E1
の変化Δを計算する(S14)。この評価関数E1の変
化Δに基づいて遷移候補x′を受け入れるか拒絶するか
を判定する(S15)。即ち,遷移候補x′が生成され
たとき,確率P(Δ)で現在の状態xはx′に変更され
る。これを「遷移候補を受け入れる」あるいは「遷移を
行う」という。逆に,確率1−P(Δ)で現在の候補を
捨て去る。これを「遷移候補を拒絶する」という。ここ
で,P(Δ)は次式で表されるものとする。 P(Δ)=1,ifΔ≦0 …(2a) P(Δ)=exp(−Δ/T),ifΔ>0 …(2b) もし,遷移候補x′が受け入れられなかった場合は,再
びSxからランダムにx′を選ぶことを繰り返す。個々
で確率P(Δ)で受け入れるというステップには,区間
(0,1)での一様乱数rを利用する。即ち,rがP
(Δ)より小さければ遷移候補x′を受け入れ,大きけ
れば拒絶することにすれば良い。上記(2b)式を見れ
ばわかるように,評価関数E1が改悪になる場合(Δ>
0の場合)でもある確率で遷移候補x′を受け入れるの
がSAの特徴である。このため,極小解からの脱出が可
能となっている。このような遷移を温度Tにおける平衡
条件が達成されるまで繰り返す(S16)。そして,平
衡が達成されれば(終了条件を満足する(S17)ま
で)温度Tを更新して(S18),ステップS12〜S
18を繰り返す。このようにして除々に温度Tを下げて
いって終了条件が満たされた時,評価関数E1が最小化
されて最適の板取り計画が得られる。
【0009】上記アルゴリズム中の初期温度T0の設定
方法,各温度における平衡条件の判定条件,温度Tの更
新方法,終了条件の判定としては例えばKirkpatrick,Hu
ang等,周知のアニーリング・スケジュールが用いられ
る。このようなSAによるグループiの最適化(S4)
終了後,グループiにおける最適な板取り計画結果を示
すコードx″を評価関数E1″と共に出力する(S
5)。i=i+1とする(S6)。上記ステップS4〜
S6を全てのグループについて繰り返す(S7)。以上
のようにして全グループについて焼き鈍しを行う金属に
みたてたスラブSの使用順と注文0の充当順とを表すコ
ードxを遷移させることにより最適な板取り計画を決定
することができる。即ち,スラブSの使用順と注文0の
充当順との組み合わせを迅速に求めることができ,また
この組み合わせの中から条件を満足するものを容易に見
つけ出すことができる。このため,歩留り等が向上し,
組み合わせ作成時間を短縮できる。更に,最終的な板取
りの最適性を客観的に評価することができる。その結
果,実用的な時間の範囲内で最適な板取り計画を作成し
得る板取り方法を得ることができる。尚,上記実施例で
は,スラブSの板取りについて適用したが,実使用に際
してはスラブSを圧延した材料の板取りについても同様
に適用可能である。尚,上記実施例で用いた評価関数E
1に代えて,状況に応じて例えば以下のような式で表さ
れる評価関数E2,E3,E4を用いても良い。(1)
注文0の納期を考慮する必要がある場合 E2=(1+NP/TNO)Σ(Cai+Cbi+Ai*Cci) …(3) ここで,NP:製造しなかった納期の迫っている注文
(mustオーダ)の数 (mustオーダの設定は納期で設定可能) TNO:グループ内の総注文数 (2)スラブSの古いものから使用する必要がない場合 E3=Σ(Cai+Cbi+Cci) …(4) (3)納期と歩留とのバランスを調整したい場合 E4=Σ(Cai+Cbi+Cci+NP) …(5) 更に,上記(1),(3),(4),(5)式の第1〜
第3項のCa,Cb,Ccに各々重みWa,Wb,Wc
を乗じても良い。
【0010】
【発明の効果】本発明に係る板取り方法は,上記したよ
うに構成されているため,焼き鈍しを行う金属にみたて
たスラブの使用順と注文の充当順とを表わすコードを遷
移させることにより最適な板取り計画を決定することが
できる。即ち,スラブの使用順と注文の充当順との組み
合わを迅速に求めることができ,またこの組み合わせの
中から条件を満足するものを容易に見つけ出すことがで
きる。このため,歩留り等が向上し,組み合わせ作成時
間を短縮できる。更に,最終的な板取りの最適性を客観
的に評価することができる。その結果,実用に耐えうる
短かい時間で最適な板取り計画を作成し得る板取り方法
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る板取り方法による板
取り計画の作成手順を示すフローチャート(a),
(b)。
【図2】 スラブと注文との各仕様及びこれらの組み合
わせ内容を示す図表。
【図3】 本実施例の板取り方法による板取り計画図。
【符号の説明】
S…スラブ(板材に相当) 0…注文 x,x′,x″…コード(又は遷移候補) E1,E1′,E1″…評価関数 SA…シミュレーテッド・アニーリング法
フロントページの続き (72)発明者 酒井 茂 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 佐々木 主計 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内 (72)発明者 富田 喜雄 兵庫県加古川市金沢町1番地 株式会社神 戸製鋼所加古川製鉄所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の板材の各々に1以上の注文を充当
    して板取り計画を作成するに際し,上記板材の使用順と
    該板材への上記注文の充当順とをシミュレーテッド・ア
    ニーリング法により組み替えて各々の組み合わせについ
    ての板取り計画を作成し,上記各板取り計画について該
    板取りに対する所定の条件に基づく評価関数を適用して
    最適な板取り計画を決定してなる板取り方法。
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