配合及配船计划制作系统、方法及程序的制作方法

专利名称：配合及配船计划制作系统、方法及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及适于制作将多个品种的配合原材料(以下也简称原材料)进货并混合 的配合计划、以及将多个品种的原材料从多个装货地输送至多个卸货地的配船计划的配合 及配船计划制作系统、方法及程序。本申请基于2008年11月21日在日本提出的专利申请2008-298596号主张优先 权，在此引用其内容。
背景技术：
在以钢铁为首的多个产业中，将按照签约的购入目标量购入的具有各种特性的多 种原材料混合，并使用该混合后的原材料来制作钢铁等的制品、半制品。此时，要求制订输 送计划(在船的情况下称为配船计划)以及配合计划，以使钢铁等的制品、半制品的特性限 于一定范围内并且满足生产量，而且各原材料在制作现场不发生库存耗尽。而且，在制作配 船计划及配合计划时，将费用作为重要指标来判断计划的好坏。因此，要求输送费用(雇船 的费用即运费、以及船在港口停泊合同期间以上的情况下支付的滞期费)以及原材料的购 入费用的最小化(minimum)。但是，如果对原材料进行卸货(进货)的船舶的配船计划未定，则无法决定在卸货 港卸货的原材料的品种和数量。结果，在原材料被卸货的炼钢厂，无法决定将哪个品种能够 使用多少数量，即无法制作配合计划。另一方面，为了制作船舶的配船计划，需要确定在作 为对原材料进行卸货的卸货港的炼钢厂将哪个品种使用多少数量。像这样，配合计划与配 船计划相互深为相关，因此极难对它们中的某一个独立进行计划。作为关联的技术，专利文献1所公开的原料输送配船计划用推理装置中，在将原 材料的使用计划及原料船的年间工作计划作为已知数据读入之后，对有可能发生库存耗尽 的品种优先与船联系起来。通过反复进行该工序来制作配船计划。另外，在专利文献2所公开的物流计划制作装置中，由模拟部根据限制条件模拟 各输送单元的运行，由原料库存量推移计算部根据上述模拟结果计算每个原料品种的库存 量的推移。由评价值计算部对该计算的结果进行评价。先行技术文献专利文献专利文献1 日本特开平8-27M02号公报专利文献2 日本特开平11-310313号公报
发明概要发明要解决的问题但是，专利文献1及专利文献2都是将原材料的使用计划及原料船的年间工作计 划作为已知数据读入来制作配船计划。即，没有考虑使配合计划和配船计划相互关联来制作。
另外，在现实的输送时，使用根据不同种类的雇船合同来运用的船舶，例如连续航 海船、不定期船、现期船，但在专利文献1、2中，没有考虑将这些船舶的种类也包含在内的 输送费用的最小化。进而，在连续航海船及不定期船这样的合同中，需要必须(最优先)对对象船舶进 行配船。另一方面，现期船需要按照交易目标量、库存情况来适当决定雇佣的船的大小、船 数。然而，在专利文献1、2中，没有进行对考虑了这些雇船合同种类的船的船队构成加以考 虑的输送费用的最小化。即，在实际的业务中，需要进行例如对通过一艘连续航海船和最大 装载量为75000吨(ton、t)的两艘现期船来进行配船更好、还是通过一艘连续航海船和最 大装载量为50000吨的三艘现期船来进行配船更好等选项进行考虑的配船计划的方法。根 据雇佣的船的最大装载量、航路，船的输送费用大为变化，但在上述文献中，没有进行考虑 到这些情况的配船。进而，在配合计划中不考虑输送费用而制作计划的情况下，有可能制作出使用输 送费用高得超出所需的原材料的配合计划。在这种计划方法的情况下，无论在决定配合计 划之后对如何输送下功夫，也难以使输送费用最优化。例如，考虑存在特性几乎相同的原材 料X、Y，在卸货港(炼钢厂)A、B能够使用原材料X、Y的任一种的情况。设为对卸货港A输 送原材料X的费用为20$/吨，输送原材料Y的费用为40$/吨，对卸货港B输送原材料X的 费用为40$/吨，输送原材料Y的费用为20$/吨。此时，从输送费用的观点出发，本来制订 在卸货港A使用原材料X并在卸货港B使用原材料Y的计划是更有利的计划。但是，在使 用不考虑输送费用的计划方法的情况下，有可能制作在卸货港A使用原材料Y、而在卸货港 B使用原材料X的计划。而且，在实际操作中，在预定使用品种的库存情况严峻的情况下，通过将特性相近 的品种(特性包含在规定的范围内的品种；共同具备一定的化学性质的品种相互置换也 能够使用的品种)作为替代来使用，从而抑制库存耗尽。另外，通过积极进行该替代使用， 能够替代仅能通过运费高的船输送的品种，而输送特性相近(特性包含在规定的范围内) 且能够通过运费较低的船配送的品种，从而减少输送费用。像这样，在考虑费用的情况下，当然要考虑配合原材料的购入费用，而且还要求考 虑其输送费用来制作计划。但是，专利文献1及专利文献2都没有在原材料的使用计划的 阶段中考虑到上述情况。

发明内容
本发明鉴于如上情况做成，其一个目的在于，能够使对多个品种的配合原材料进 行进货并混合的配合计划、以及将多个品种的原材料从多个装货地输送到多个卸货地的配 船计划相互联系并统一制作。另外，另一个目的在于，能够将船舶的合同种类也包含在内来 考虑输送费用的最小化。进而，其目的在于，通过考虑特性相近的品种(特性包含在规定的范围内的品 种)，与按照每个品种单独考虑相比，能够进一步抑制库存耗尽并使输送费用最小化。用于解决问题的手段(1)用于达到上述目的的本发明的一个方式涉及的系统是一种配合及配船计划制 造系统，制作将多个品种的配合原材料从多个装货地输送到多个卸货地的配船计划、以及 在各个上述卸货地对进货的上述配合原材料进行混合的配合计划，其特征在于，具备第一配合计划制作部，根据对每个上述装货地及每个上述品种预先设定的上述配合原材料的交 易目标量，制作第一配合计划；配船计划制作部，根据制作的上述第一配合计划，制作上述 配船计划；以及数据库部，存放制作的上述配船计划。(2)在上述(1)的配合及配船计划制作系统中，也可以是，在上述配合计划的制作 和上述配船计划的制作中，关于上述交易目标量及上述配合原材料的库存情况使用共通的 限制条件。(3)在上述(1)的配合及配船计划制作系统中，也可以是，上述第一配合计划制作 部具备数据取入部，取入包括上述配合原材料的上述交易目标量、上述配合原材料的库存 情况、上述配合原材料的特性、上述配合原材料的购入费用及上述配合原材料的输送费用 的数据；数学模型设定部，分别设定表现上述配合原材料的供需平衡限制及上述配合原材 料的混合后的特性限制的数学模型；最优化计算部，使用设定的上述数学模型，根据关于上 述购入费用及上述输送费用预先构筑的目标函数，进行最优化计算；模拟器，根据上述最优 化计算的结果进行动作，并对上述配合原材料的供需状态的推移及上述配合原材料的混合 后的上述特性的推移进行模拟；以及输出部，输出作为上述模拟器的模拟结果的配合计划。(4)在上述(3)的配合及配船计划制作系统中，也可以是，上述最优化计算部还根 据关于上述配合原材料的进货量与上述交易目标量之间的关系预先构筑的目标函数，进行 最优化计算。(5)在上述(3)或的配合及配船计划制作系统中，也可以是，在由上述数据取 入部取入的上述输送费用中，包括分船舶、分装货港、分卸货港的运费的信息；以及分上 述品种、分卸货港运费的信息。(6)在上述(1)的配合及配船计划制作系统中，也可以是，上述第一配合计划制作 部还计算按照制作的上述配合计划的上述配合原材料的使用预定量；上述配船计划制作部 具备数据取入部，取入包括上述配合原材料的上述使用预定量、上述配合原材料的上述交 易目标量、上述配合原材料的库存情况、上述配合原材料的购入费用、对根据多种雇船合同 来运用的多个船舶进行列表而成的船舶列表、各上述船舶的航行情况、以及输送费用的数 据；船舶财源列表制作部，根据上述航行情况，从上述船舶列表中选择作为配船对象的候选 的上述船舶，并制作船舶财源列表；数学模型设定部，设定数学模型，该数学模型表现上述 船舶财源列表中包括的上述船舶的航行限制、在上述卸货地的上述配合原材料的供需平衡 限制、以及交易目标量限制；最优化计算部，利用设定的上述数学模型，根据关于上述输送 费用预先构筑的目标函数，进行最优化计算；模拟器，包括库存推移模拟器以及船舶航行情 况推移模拟器，并根据上述最优化计算的结果进行动作，上述库存推移模拟器对上述库存 情况的推移进行模拟，上述船舶航行情况推移模拟器对上述航行情况的推移进行模拟；以 及输出部，输出作为上述模拟器的模拟结果的上述配船计划。(7)在上述(1)的配合及配船计划制作系统中，也可以是，上述第一配合计划制作 部还计算按照制作的上述配合计划的上述配合原材料的使用预定量；上述配船计划制作部 具备数据取入部，取入包括上述配合原材料的上述使用预定量、上述配合原材料的上述交 易目标量、特性包含在规定的范围内的多个上述品种的上述配合原材料被分组而处理的分 组配合原材料的库存情况、上述配合原材料的购入费用、对根据多种雇船合同来运用的多 个船舶进行列表而成的船舶列表、各个上述船舶的航行情况、以及输送费用的数据；船舶财
7源列表制作部，根据上述航行情况，从上述船舶列表中选择作为配船对象的候选的上述船 舶，并制作船舶财源列表；数学模型设定部，设定数学模型，该数学模型表现上述船舶财源 列表中包括的上述船舶的航行限制、特性包含在规定的范围内的多个上述品种的上述配合 原材料被分组而处理的上述分组配合原材料的供需平衡限制、以及交易目标量限制；最优 化计算部，利用设定的上述数学模型，根据关于上述输送费用预先构筑的目标函数，进行最 优化计算；模拟器，包括库存推移模拟器以及船舶航行情况推移模拟器，并根据上述最优化 计算的结果进行动作，上述库存推移模拟器对特性包含在规定的范围内的多个上述品种的 上述配合原材料被分组而处理的上述分组配合原材料的上述库存情况的推移进行模拟，上 述船舶航行情况推移模拟器对上述航行情况的推移进行模拟；以及输出部，输出作为上述 模拟器的模拟结果的上述配船计划。(8)在上述(1) (3) (7)的任一项的配合及配船计划制作系统中，也可以是，还具备 第二配合计划制作部，该第二配合计划制作部根据制作的上述配船计划，制作第二配合计 划；上述数据库部还存放上述第二配合计划。(9)在上述(8)的配合及配船计划制作系统中，也可以是，上述第二配合计划制作 部具备第二数据取入部，取入包括基于制作的上述配船计划的上述配合原材料的进货预 定、上述配合原材料的库存情况、上述配合原材料的特性、上述配合原材料的购入费用、以 及上述配合原材料的输送费用的数据；第二数学模型设定部，利用上述进货预定，分别设定 表示上述配合原材料的供需平衡限制及上述配合原材料的混合后的特性限制的数学模型； 第二最优化计算部，利用设定的上述数学模型，根据关于上述购入费用及上述输送费用预 先构筑的目标函数，进行最优化计算；第二模拟器，根据上述最优化计算的结果进行动作， 对上述配合原材料的供需状态的推移及上述配合原材料的混合后的上述特性的推移进行 模拟；以及第二输出部，输出作为上述模拟器的模拟结果的配合计划。(10)在上述(9)的配合及配船计划制作系统中，也可以是，在上述第一配合计划 的上述供需平衡限制与上述第二配合计划的上述供需平衡限制中，关于需求设定相同的限 制条件；在上述第一配合计划的上述供需平衡限制中，关于供给，将交易目标量设定为限制 条件；在上述第二配合计划的上述供需平衡限制中，关于供给，将船舶对原材料的进货量设 定为限制条件。(11)在上述(9)的配合及配船计划制作系统中，也可以是，在上述第一配合计划 的上述目标函数中，使用分品种、分卸货港假定运费；在上述第二配合计划的上述目标函数 中，使用分船舶、分装货港、分卸货港运费。(12)在上述⑴或⑶的配合及配船计划制作系统中，也可以是，在制作的上述配 合计划中，特性包含在规定的范围内的多个上述品种的上述配合原材料被分组而处理。(13)用于达到上述目的的本发明的另一个方式涉及的方法是一种配合及配船制 造方法，制作将多个品种的配合原材料从多个装货地输送到多个卸货地的配船计划以及在 各上述卸货地对进货的上述配合原材料进行混合的配合计划，其特征在于，包括第一配合 计划制作工序，根据对每个上述装货地及每个上述品种预先设定的上述配合原材料的交易 目标量，制作第一配合计划；配船计划制作工序，根据制作的上述第一配合计划，制作上述 配船计划；以及数据库存放工序，在数据库中存放制作的上述配船计划。(14)用于达到上述目的的本发明的另一个方式涉及的程序是用于使计算机作为上述(1)的配合及配船计划制作系统的各部分工作的程序。发明的效果根据本发明的各方式，能够使对多个品种的配合原材料进行进货并混合的配合计 划、以及将多个品种的原材料从多个装货地输送到多个卸货地的配船计划相互联系并统一 制作。尤其是，能够考虑雇船合同的种类不同的船舶，准备关于输送费用构筑的目标函数， 根据该目标函数进行最优化计算。由此，能够制定将雇船合同的种类(连续航海船、不定期 船、现期船)、雇佣/不雇佣决定船队的构成的船舶(船财源列表的制作)也包括在内的、用 于输送费用的最小化的计划。进而，在配合计划阶段中，也能够制作考虑到使输送费用最小 化的计划。进而，通过考虑特性相近的品种(特性包含在规定的范围内的品种)，与按照每个 品种单独考虑相比，能够实现为了进一步抑制库存耗尽并使输送费用最小化的最优化。


图1是表示本发明的各实施方式涉及的配合及配船计划制作系统的概略结构的 图。图2是表示包括第一或第二配合计划制作装置的系统结构例的图。图3是表示第一或第二配合计划制作装置的基本结构的模块图。图4是表示第一或第二配合计划制作装置的结构的模块图。图5是用于说明第一或第二配合计划制作装置的配合计划制作处理的流程图。图6是用于说明配合计划制作的概要的图。图7是表示设定所利用的运费的表的例子的图。图8A是用于说明进货量不以一定幅度以上偏离交易目标量的限制的图。图8B是用于说明进货量相对于交易目标量不偏离一定幅度以上的限制的图。图9是用于说明配合计划制作的步骤的图。图10是表示替代非线性的数学式f(xA，xB, xc,……，xN)而引入线性的数学式 f' (xA, xB' Xc……，XN)时的处理的流程图。图11是表示按每旬制作配合计划的例子的图。图12是用于说明配船计划制作装置的配船计划制作处理的流程图。图13是用于说明取入数据之中的船舶列表的图。图14是用于说明取入数据之中的船舶航行情况的图。图15是用于说明取入数据之中的运费列表的图。图16是用于说明取入数据之中的滞期费的列表的图。图17是用于说明船舶的选择处理的流程图。图18是表示对于提取出的连续航海船制作计划制作期间中的装货地与卸货地的 组合的模式的情形的图。图19是用于说明应由现期船补充的原材料输送量的图。图20是用于说明现期船的航路列表的图。图21是表示时刻与库存量的关系的图。图22A是用于说明交易量相对于交易目标量不偏离一定幅度以上的限制的图。
图22B是用于说明交易量不以一定幅度以上偏离交易目标量的限制的图。图23是示意地表示宏观最优化与微观最优化的关系的图。图M是用于说明以装货地的负荷的均勻化为目的的目标函数的图。图25是用于说明以卸货地的负荷的均勻化为目的的目标函数的图。图沈是表示配船计划的例子的图。图27是表示能够作为本发明的配合计划装置、配船计划装置工作的计算机装置 的硬件结构例的图。
具体实施例方式以下，参照

本发明的优选实施方式。在本实施方式中，说明向多个炼钢厂 从分布在全世界的矿山(装货地)对矿石和煤炭等配合原材料通过船舶的输送来进货、并 对它们进行混合的例子。即，在本例中，多个品种的配合原材料从多个供应源通过船舶输送 到多个供应目的地，进货到多个供应目的地。然后，该配合原材料在各供应目的地被配合使 用。此时，该多个品种的配合原材料的配合计划以及该多个品种的配合原材料从作为装货 地的多个供应源通过船舶输送到作为卸货地的多个供应目的地。以下说明适于制作该船舶 进行输送时的配船计划的配合及配船计划制作。(系统结构)图1是表示本发明的实施方式1至4涉及的配合及配船计划制作系统的概略结构 的图。其中，在图1中表示了例如第二配合计划制作装置300，但在实施方式1中，不使用该 第二配合计划制作装置300。以下，对于多个实施方式所大致共通的结构、工序，说明其概 要。然后，详细记载各实施方式所包括的要素、工序。100是第一配合计划制作装置，根据原材料的交易目标量，制作对多个品种的原材 料进行进货并混合的配合计划。在此，制作按照每个炼钢厂配合原材料的配合计划。由此， 计划表示各炼钢厂中每天使用多少原材料的使用预定量。该第一配合计划制作装置100作 为本发明所述的第一配合计划制作部发挥作用。200是配船计划制作装置，根据由第一配合计划制作装置100制作的配合计划，制 作将多个品种的原材料(矿石和煤炭等)从多个装货地(分散在全世界的矿山)输送到多 个卸货地(炼钢厂)的配船计划。在本实施方式中，目的不在于每个炼钢厂的输送费用均 衡，而在于制作使全部炼钢厂合计的输送费用最小化的配船计划。进而，目的在于，制作使 除了输送费用之外还包括原材料的购入费用在内的费用最小化的配船计划。该配船计划制 作装置200作为本发明所述的配船计划制作部发挥作用。300是第二配合计划制作装置，根据由配船计划制作装置200制作的配船计划，制 作对多个品种的原材料进行进货并混合的配合计划。该第二配合计划制作装置300作为本 发明所述的第二配合计划制作部发挥作用。400是数据库，以计算机500能够参照进而能够修改的方式存放各装置100 300 为了制作计划而使用的数据、各装置100 300所制作的计划。由此，能够对各装置100 300为了制作计划而使用的数据、各装置100 300所制作的计划进行统一管理，能够实现
最新信息的共享。500是计算机，参照、更新数据库400中存放的数据，或在数据库400中存放数据。其中，在此仅图示了一个计算机500，但在本实施方式中，多台计算机经由LAN或互联网连 接。计算机500例如有称为过程控制计算机等的上一级计算机、设置在各地(炼钢厂、本公 司、船公司、矿山等)的能够访问数据库400的计算机终端等。另外，图1所示的系统结构不过是一个例子，不限定于此。例如，图示为各装置 100 300分别构成为一个装置的清醒，但也可以设为装置100 300分别由包括多个设 备的计算机系统来构成。另外，例如在第一配合计划制作装置100及第二配合计划制作装 置300按照同样的算法制作配合计划的情况下，也可以构成为一个计算机作为第一配合计 划制作装置100及第二配合计划制作装置300来工作。进而，本发明所述的第一配合计划 制作部、配船计划制作部、数据库部、第二配合计划制作部实现为一个装置的情况也包括在 本发明的范围内。(第一实施方式)(第一配合计划制作装置100)在第一配合计划制作装置100中，根据原材料的交易目标量，制作对多个品种的 原材料进行进货并混合的配合计划。所谓交易目标量，指的是分矿山(装货地)、分品种的 交易目标量(交易预定量)。与各矿山按照每个品种，例如在一年这样的期间中，对于交易 多少量进行签约。将该期间中的交易量除以对应的期间所包括的旬数，就能够得到每旬的 交易目标量。另外，在本说明书中，旬指的是将月分割为三份的期间的单位。图2是表示包括第一配合计划制作装置100的系统结构例的图。如图2所示，第 一配合计划制作装置100在制作配合计划时，接受操作者进行的数据设定，或从数据库400 取入数据。此时，在取入的数据中，例如包括以下数据包括制定配合计划所需的计划制作 期间、交易目标量、原材料的库存情况、原材料的特性、表示原材料的单价的购入费用信息、 利用船舶时的输送费用信息的限制条件及前提条件。有关原材料的特性的数据例如包括炭 化度、各成分含有比率等物理、化学特性。第一配合计划制作装置100执行模拟并制作对多种(多个品种)的原材料进行进 货并混合的混合计划。第一配合计划制作装置100求出各品种的使用量(配合比例)、进货 量作为配合计划，以满足原材料的供需平衡限制、混合后的特性限制。第一配合计划制作装 置100通过设定按照LP (线性计划法)、MIP (混合整数计划法)、QP ( 二次计划法)等数理 计划法来构筑的、表现原材料的供需平衡限制的数学模型(也称为“供需平衡模型”)、以及 表现混合后的特性限制的数学模型(也称为“特性模型”)，来实现配合计划的最优化，详细 情况留待后述。数学模型的设定指的是也称为数学模型的展开的一系列的工序，包括以下说明的 工序，由本实施方式的装置的各部或方法来执行。在本实施方式中，数学模型以抽象的形式 被预先构筑、建模，以便能够对应于船舶数、港数等各条件的变化。对于该数学模型，按照计 划制定的条件来具体决定各排列的下标的最大数(例如表示船舶数)、式中的系数及常数 的值等。在显示部303中，显示由第一配合计划制作装置100求出的各品种的使用量(配 合比例)、进货量、库存推移曲线、各种票据。在操作者评价部304中，由操作者从各种观点(例如库存推移、特性等)对求出的 配合计划进行评价，如果不是满意的结果，则按照需要修改配合比例等。此时，按照需要改变目标函数的权重或评价的指标，或者改变设定数学模型的对象期间、计划确定期间。另 外，可以对全部或仅对指定的处理固定使用量等、设定反映操作者的意志的数学模型。然 后，由第一配合计划制作装置100再次重新制作配合计划。图3是表示第一配合计划制作装置的基本结构的模块图。如图3所示，第一配合 计划制作装置100构成为包括模拟器(包括库存推移模拟器311、特性模拟器31 、作为本 发明所述的数学模型设定部发挥作用的模型设定部(包括供需平衡模型设定部313、特性 模型设定部314)、作为本发明所述的最优化计算部发挥作用的计划部315，还兼备输入输出部。库存推移模拟器311是计算各原材料的供需状态(库存推移)的模拟器。特性模 型器312是计算对原材料进行混合之后的特性的模拟器。库存推移模拟器311、特性模拟器 312相互联动，由此计算原材料的库存推移、混合后的特性。在本实施方式中，例如根据包括以下信息的输入数据316来进行数学模型的设定 处理制定配合计划所需的计划制作期间、交易目标量、原材料的库存情况、原材料的特性、 表示原材料的单价的购入费用信息、以及利用船舶时的输送费用信息等。以从配合计划 的制定开始日期时间起预先设定的最优化期间量为对象，根据预先设定的时间精度，按照 LP (线性计划法)、MIP (混合整数计划法)、QP ( 二次计划法)等数理整数计划法等，由供需 平衡模型设定部313设定表现供需平衡限制(库存限制)的数学模型，由特性模型设定部 314设定表现特性限制的数学模型。利用由供需平衡模型设定部313、特性模型设定部314设定的数学模型，计划部 315进行最优化计算，以不使库存耗尽，并且满足所要求的特性，而且使费用(原材料的购 入费用及输送费用)最小化来制作配合计划。根据该最优化计算的结果，制作对库存推移 模拟器311、特性模拟器312的计算指示。接受该计算指示，库存推移模拟器311对库存推 移进行模拟，特性模拟器312对按照计划制造的制品、半制品的特性进行模拟。例如，在钢 铁业中，模拟对煤炭进行混合来烧结而成的焦炭(制品)、使对还原铁矿石得到的生铁进行 精炼而成的钢液凝固而得到的平板(slab)(半成品)等的特性。通过该第一配合计划制作装置100，不是像以往那样根据预先决定的规则来进行 计算指示，而是将基于由计划部315进行的最优化计算的结果的计算指示输出给库存推移 模拟器311、特性模拟器312。因此，能够可靠地进行与当时的情况相应的最佳的计算指示。例如，对于如图7所示预先设定的计划确定期间量，由库存推移模拟器311、特性 模拟器312进行模拟。如果该模拟结束，则更新制定开始日，根据更新前的计划确定期间的 最终状态、即更新后的制定开始日的库存推移、特性的信息，对于新的最优化期间量，由供 需平衡模型设定部313设定表现库存限制的数学模型，由特性模型设定部314设定表现特 性限制的数学模型。设定后的数学模型被提供给计划部315。像这样，如果对计划部315提 供根据库存推移、特性的信息来设定的数学模型，则利用该数学模型来执行最优化计算。如上所述，通过执行使各模拟器(库存推移模拟器311、特性模拟器31 、各模型 设定部(供需平衡模型设定部313、特性模型设定部314)和计划部315联动的详细模拟，能 够制作最佳的配合计划。即，在本实施方式中进行的模拟不是以往那样基于规定的规则的 模拟，而是根据最优化计算的结果来进行。因此，即使仅执行一次模拟，也能够可靠地得到 理论上的最优解。根据该结构，无需像以往的对模拟结果进行评价并多次重复执行模拟，而能够迅速且高精度地制作模拟结果317。因此，即使制作配合计划的对象规模很大，也足以 在实用时间内制作。另外，根据以往方法，如果计划制作期间变长，则作为计算对象的期间变长，由此， 问题规模急剧增大，因此存在变得不可能求解的问题。但是，根据本方法，将整个计划制作 期间分割为比其短的最优化期间，由此能够缩小问题规模。因此，即使作为整体的计划制作 期间变长，也能够解决问题。将如上得到的模拟结果317作为配合计划输出。另外，在由供需平衡模型设定部313、特性模型设定部314设定的模型的规模非常 大的情况下，或限制条件非常多且复杂的情况下，也可以在库存推移模拟器311、特性模拟 器312中记载的供需平衡限制、特性限制之中，仅提取出对制作配合计划影响较大、重要的 部分，并仅将该提取的部分取入至供需平衡模型设定部313、特性模型设定部314中。由此， 能够使供需平衡模型设定部313、特性模型设定部314的数学模型的规模在适当的范围内， 在实用的时间内进行最优化计算。库存推移模拟器311、特性模拟器312能够记载应考虑的 所有供需平衡限制、特性限制，因此保证了执行一次模拟而制作的配合计划在现实中能够 执行。如上所述，在本实施方式中，使模拟器(库存推移模拟器311、特性模拟器312)、模 型设定部(供需平衡模型设定部313、特性模型设定部314)和计划部315联动来制作配合 计划。因此，能够得到以下效果(1)能够不反复执行模拟而制作配合计划；( 通过仅将对 制作配合计划影响大的重要部分的限制取入至计划部315中，能够缩短计算时间；C3)能够 解决大规模的问题。以下，更加详细地说明第一配合计划制作装置100的结构以及利用该装置执行的 配合计划制作方法的各步骤。图4是表示与利用图3说明的第一配合计划制作装置100的 基本结构相对应的、配合计划制作装置的详细结构的图。另外，图5是表示利用该装置执行 的配合计划制作方法的各步骤的流程图。作为配合计划制作的概要，例如图6所示，包括如下的计算、调整的工序求取多 个炼钢厂(卸货港)a c的原材料(品种)的供需平衡；满足(不使各品种A N的库存 耗尽等)所要求的特性；而且，使费用(原材料的购入费用及输送费用)最小化；作为满足 上述条件的配合计划，决定每个炼钢厂a c的各品种A N的使用量(配合比例)、进货 量。在此，作为每个炼钢厂的使用量的合计量的预订使用量被提供为输入数据。因此，配合 比例(％)=使用量/预定使用量X 100。因此，如果使用量、配合比例中的一方被决定，则 另一方也被决定。(1)输入数据的取入(图4的输入数据取入部351、图5的步骤S301)在线读入本处理所需的信息(交易目标量、原材料的库存情况、原材料的特性、表 示原材料的单价的购入费用信息、利用船舶时的输送费用信息等)，根据需要由操作者加以 修正。在此，由输入数据取入部351取入的交易目标量是表示分矿山(装货地)、分品种 的交易目标量(交易预定量)的信息。与各矿山对于原材料的每个品种，例如在一年等期 间中，关于交易多少数量的原材料(交易量)签订合同。如果将该期间整体的交易量除以 月数，则能够得到每个月的交易目标量。要求以接近该交易目标量的方式进货。然而，一年 中数万吨左右的交易量的上下偏差通过与矿山的交涉而成为允许范围之内。另外，根据合同，也可以考虑到对规定的品种在规定的期间不交易等合同。也可以将这些例外的条件包 括在计算中。例如，在原材料A的某个月的交易目标量为5万吨的情况下，考虑相对于交易 目标量的上下偏差在一年中为6万吨(每月5千吨)的情况。在该情况下，对于该月的进 货预定，上限(进货预定量上限)5万吨+5千吨、下限(进货预定量下限)5万吨-5千吨之 间的范围成为允许范围。原材料的库存情况是表示计划制作期间的首日的分炼钢厂、分品种的库存量(吨 数)的信息。原材料的特性是表示每个原材料的成分等的特性的信息。例如，作为原材料的铁 矿石的特性，包括关于F%03、Fe3O4, SiO2^Al2O3等原材料的特性信息。原材料的购入费用信息是表示分矿山(装货地)、分品种的原材料的单价($/吨 (ton、t))的信息。利用船舶时的输送费用信息如图15、16所示，是表示利用船舶列表中列出的船舶 时的运费、以及利用船舶列表中列出的船舶时的分装卸港的滞期费的信息。另外，在利用船 舶时的输送费用信息中，也包括表示分品种·分卸货港(卸货地)假定运费的信息。输送费用本来由上述的分船舶、分装货港、分卸货港运费唯一决定。但是，在第一 配合计划制作装置100的操作阶段，关于进货，装载原材料的船舶尚未决定。对于这些装 载的船舶尚未决定的原材料，为了估计原材料的输送费用，需要分品种·分卸货港的运费。 在此，分品种、分卸货港运费本来就因装载原材料的船舶的选择等而不同，因此无法唯一决 定。因此，替代分品种、分卸货港运费，分品种、分卸货港取得作为概算的假定运费的信息。 作为分品种、分卸货港假定运费，例如预先列出根据经验等设定的分品种、分卸货港运费， 或者根据过去实际情况按照统计性方法得到的、例如分品种、分卸货港收集过去实际情况 的运费并将其平均值假定为分品种、分卸货港运费的分品种、分卸货港假定运费。以上说明的输入数据取入部351及步骤S301是本发明所述的第一配合计划制作 部的数据取入部及其处理的例子。(2)配合计划制作期间的设定(图4的计划制作期间设定部352、图5的步骤S302)设定制作配合计划的期间。作为该制作期间，能够按照制定者的需要设定任意的 期间。在此，作为一个例子，制定了 10天期间。(3)配合计划制作时间精度的设定(图4的时间精度设定部353、图5的步骤S303)设定制作配合计划的时间精度以及模拟精度。作为该时间精度以及模拟精度，能 够按照制定者的需要单独设定任意的精度。例如，在需要制定的精细精度的计划制作期间 的前半段使精度精细，在粗略的计划即可的计划制作期间的后半段使精度粗略，由此能够 以充分的精度和较短的计算时间有效地制作计划。(4)最优化期间的设定(图4的最优化期间设定部354、图5的步骤S304)设定制作配合计划的最优化期间。作为该最优化期间，能够根据制定者的需要单 独设定任意的对象期间。在此，作为一个例子，在整个计划制作期间中，将最优化期间设为 3天。(5)计划确定期间的设定(图4的计划确定期间设定部355、图5的步骤S305)设定确定配合计划的计划确定期间。作为该计划确定期间，能够根据制定者的需 要单独设定任意的期间。例如，在需要制定的精细精度的计划制作期间的前半段使计划确
14定期间较短，在粗略的计划即可的计划制作期间的后半段使计划确定期间较长。由此，能够 具有充分的精度而且以较短的计算时间来有效地制作计划。在此，作为一个例子，将计划确 定期间设定为1天。此时，对于根据针对数学模型的解来模拟的结果所得到的配合计划，在 整个计划制作期间中确定最初的一天量。(6)将配合计划的供需平衡限制设定为数学模型(图3的基本结构图的供需平衡 模型设定部313、图4的供需平衡模型设定部356、图5的步骤S306)根据由输入数据取入部351取入的数据的全部或一部分，对于设定的最优化期间 量，以设定的时间精度，对数学模型设定供需平衡限制。如下述的(式1)所示定义表示各品种的使用量的变量。另外，如下述的(式2) 所示定义表示品种的库存量的变量。另外，如下述的(式幻所示定义表示各品种的进货量 的变量。其中，式中的“地点”在本实施方式中表示与卸货地对应的炼钢厂。[数学式1]Xpjijd 地点p，品种i，日d的使用量……(式1)[数学式2]Spjijd 地点p，品种i，日d的库存量……(式2)[数学式3]yp,ijd 地点p，品种i，日d的进货量……(式3)以下表示根据供需信息设定的数学模型、即供需平衡限制模型。在此，要求各品种 的库存量是一定的称为安全库存量的值以上。此时的限制如下述的(式4)所示。[数学式4]Sp, i, d 彡 SafeStockp, ^ d =SafeStockp, ^ d 是地点 p，品种 i，日 d 的安全库存量(常 数)……(式4)另外，各品种的库存量由前一天的库存量、前一天的进货量、前一天的使用量来决 定。表现此时的关系的限制式如下述的(式幻所示。即，当天的库存量为从将前一天的 库存量与当天进货(卸货)的量相加所得到的值中，减去当天的使用量所得到的值。[数学式5]Spjijd = Spjij ^+Ypjij ^1-Xpj ijd_!......(式 5)另外，各品种的使用量的某日的合计需要与该日的针对所有品种合计而预定的使 用量一致。表现此时的关系的限制式如下述的(式6)所示。[数学式6]
权利要求
1.一种配合及配船计划制作系统，制作将多个品种的配合原材料从多个装货地输送到 多个卸货地的配船计划、以及在各个上述卸货地对进货的上述配合原材料进行混合的配合 计划，其特征在于，具备第一配合计划制作部，根据对每个上述装货地及每个上述品种预先设定的上述配合原 材料的交易目标量，制作第一配合计划；配船计划制作部，根据制作的上述第一配合计划，制作上述配船计划；以及 数据库部，存放制作的上述配船计划。
2.如权利要求1记载的配合及配船计划制作系统，其特征在于，在上述配合计划的制作和上述配船计划的制作中，关于上述交易目标量及上述配合原 材料的库存情况使用共通的限制条件。
3.如权利要求1记载的配合及配船计划制作系统，其特征在于， 上述第一配合计划制作部具备数据取入部，取入包括上述配合原材料的上述交易目标量、上述配合原材料的库存情 况、上述配合原材料的特性、上述配合原材料的购入费用及上述配合原材料的输送费用的 数据；数学模型设定部，分别设定表现上述配合原材料的供需平衡限制及上述配合原材料的 混合后的特性限制的数学模型；最优化计算部，使用设定的上述数学模型，根据关于上述购入费用及上述输送费用预 先构筑的目标函数，进行最优化计算；模拟器，根据上述最优化计算的结果进行动作，并对上述配合原材料的供需状态的推 移及上述配合原材料的混合后的上述特性的推移进行模拟；以及 输出部，输出作为上述模拟器的模拟结果的配合计划。
4.如权利要求3记载的配合及配船计划制作系统，其特征在于，上述最优化计算部还根据关于上述配合原材料的进货量与上述交易目标量之间的关 系预先构筑的目标函数，进行最优化计算。
5.如权利要求3或4记载的配合及配船计划制作系统，其特征在于， 在由上述数据取入部取入的上述输送费用中，包括分船舶、分装货港、分卸货港的运费的信息；以及 分上述品种、分卸货港运费的信息。
6.如权利要求1记载的配合及配船计划制作系统，其特征在于，上述第一配合计划制作部还计算按照制作的上述配合计划的上述配合原材料的使用 预定量；上述配船计划制作部具备数据取入部，取入包括上述配合原材料的上述使用预定量、上述配合原材料的上述交 易目标量、上述配合原材料的库存情况、上述配合原材料的购入费用、对根据多种雇船合同 来运用的多个船舶进行列表而成的船舶列表、各上述船舶的航行情况、以及输送费用的数 据；船舶财源列表制作部，根据上述航行情况，从上述船舶列表中选择作为配船对象的候 选的上述船舶，并制作船舶财源列表；数学模型设定部，设定数学模型，该数学模型表现上述船舶财源列表中包括的上述船 舶的航行限制、在上述卸货地的上述配合原材料的供需平衡限制、以及交易目标量限制；最优化计算部，利用设定的上述数学模型，根据关于上述输送费用预先构筑的目标函 数，进行最优化计算；模拟器，包括库存推移模拟器以及船舶航行情况推移模拟器，并根据上述最优化计算 的结果进行动作，上述库存推移模拟器对上述库存情况的推移进行模拟，上述船舶航行情 况推移模拟器对上述航行情况的推移进行模拟；以及输出部，输出作为上述模拟器的模拟结果的上述配船计划。
7.如权利要求1记载的配合及配船计划制作系统，其特征在于，上述第一配合计划制作部还计算按照制作的上述配合计划的上述配合原材料的使用 预定量；上述配船计划制作部具备数据取入部，取入包括上述配合原材料的上述使用预定量、上述配合原材料的上述交 易目标量、特性包含在规定的范围内的多个上述品种的上述配合原材料被分组而处理的分 组配合原材料的库存情况、上述配合原材料的购入费用、对根据多种雇船合同来运用的多 个船舶进行列表而成的船舶列表、各个上述船舶的航行情况、以及输送费用的数据；船舶财源列表制作部，根据上述航行情况，从上述船舶列表中选择作为配船对象的候 选的上述船舶，并制作船舶财源列表；数学模型设定部，设定数学模型，该数学模型表现上述船舶财源列表中包括的上述船 舶的航行限制、特性包含在规定的范围内的多个上述品种的上述配合原材料被分组而处理 的上述分组配合原材料的供需平衡限制、以及交易目标量限制；最优化计算部，利用设定的上述数学模型，根据关于上述输送费用预先构筑的目标函 数，进行最优化计算；模拟器，包括库存推移模拟器以及船舶航行情况推移模拟器，并根据上述最优化计算 的结果进行动作，上述库存推移模拟器对特性包含在规定的范围内的多个上述品种的上述 配合原材料被分组而处理的上述分组配合原材料的上述库存情况的推移进行模拟，上述船 舶航行情况推移模拟器对上述航行情况的推移进行模拟；以及 输出部，输出作为上述模拟器的模拟结果的上述配船计划。
8.如权利要求1、3、7中任一项记载的配合及配船计划制作系统，其特征在于，还具备第二配合计划制作部，该第二配合计划制作部根据制作的上述配船计划，制作 第二配合计划；上述数据库部还存放上述第二配合计划。
9.如权利要求8记载的配合及配船计划制作系统，其特征在于， 上述第二配合计划制作部具备第二数据取入部，取入包括基于制作的上述配船计划的上述配合原材料的进货预定、 上述配合原材料的库存情况、上述配合原材料的特性、上述配合原材料的购入费用、以及上 述配合原材料的输送费用的数据；第二数学模型设定部，利用上述进货预定，分别设定表示上述配合原材料的供需平衡 限制及上述配合原材料的混合后的特性限制的数学模型；第二最优化计算部，利用设定的上述数学模型，根据关于上述购入费用及上述输送费 用预先构筑的目标函数，进行最优化计算；第二模拟器，根据上述最优化计算的结果进行动作，对上述配合原材料的供需状态的 推移及上述配合原材料的混合后的上述特性的推移进行模拟；以及 第二输出部，输出作为上述模拟器的模拟结果的配合计划。
10.如权利要求9记载的配合及配船计划制作系统，其特征在于，在上述第一配合计划的上述供需平衡限制与上述第二配合计划的上述供需平衡限制 中，关于需求设定相同的限制条件；在上述第一配合计划的上述供需平衡限制中，关于供给，将交易目标量设定为限制条件；在上述第二配合计划的上述供需平衡限制中，关于供给，将船舶的原材料的进货量设 定为限制条件。
11.如权利要求9记载的配合及配船计划制作系统，其特征在于，在上述第一配合计划的上述目标函数中，使用分品种、分卸货港假定运费； 在上述第二配合计划的上述目标函数中，使用分船舶、分装货港、分卸货港运费。
12.如权利要求1或3记载的配合及配船计划制作系统，其特征在于，在制作的上述配合计划中，特性包含在规定的范围内的多个上述品种的上述配合原材 料被分组而处理。
13.—种配合及配船计划制作方法，制作将多个品种的配合原材料从多个装货地输送 到多个卸货地的配船计划、以及在各上述卸货地对进货的上述配合原材料进行混合的配合 计划，其特征在于，包括第一配合计划制作工序，根据对每个上述装货地及每个上述品种预先设定的上述配合 原材料的交易目标量，制作第一配合计划；配船计划制作工序，根据制作的上述第一配合计划，制作上述配船计划；以及 数据库存放工序，在数据库中存放制作的上述配船计划。
14.一种程序，用于使计算机作为权利要求1记载的配合及配船计划制作系统的各部 分工作。
全文摘要
本发明是一种配合及配船计划制作系统，制作将多个品种的配合原材料从多个装货地输送到多个卸货地的配船计划、以及在各上述卸货地对进货的上述配合原材料进行混合的配合计划，具备第一配合计划制作部，根据对每个上述装货地及每个上述品种预先设定的上述配合原材料的交易目标量，制作第一配合计划；配船计划制作部，根据制作的上述第一配合计划，制作上述配船计划；以及数据库部，存放制作的上述配船计划。
文档编号G06F19/00GK102137803SQ20098013372
公开日2011年7月27日 申请日期2009年11月19日 优先权日2008年11月21日
发明者佐藤智宏, 佐野拓也, 冈本哲也, 小林敬和, 屋地靖人, 山田祈一, 斋藤元治, 渡边裕司, 潮田泰宏, 金泽典一, 铃木丰 申请人:新日本制铁株式会社