特開 2024-165459 使用原料量演算装置、該方法および該プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024165459

(43)【公開日】2024-11-28

(54)【発明の名称】使用原料量演算装置、該方法および該プログラム

(51)【国際特許分類】

   C22B 9/00 20060101AFI20241121BHJP

   G05B 19/418 20060101ALI20241121BHJP

   C22B 7/00 20060101ALI20241121BHJP

   G06Q 50/04 20120101ALI20241121BHJP

   C21C 7/00 20060101ALI20241121BHJP

【ＦＩ】

C22B9/00

G05B19/418 Z

C22B7/00 A

G06Q50/04

C21C7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023081678

(22)【出願日】2023-05-17

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100111453

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻井 智

(72)【発明者】

【氏名】井本 考亮

(72)【発明者】

【氏名】水原 宝英

【テーマコード（参考）】

3C100

4K001

4K013

5L049

5L050

【Ｆターム（参考）】

3C100AA18

3C100AA29

3C100AA56

3C100AA57

3C100BB03

3C100BB15

3C100BB27

3C100EE10

4K001BA22

4K001BA23

4K013BA00

4K013EA18

5L049CC04

5L050CC04

(57)【要約】

【課題】本発明は、再生原料を使用する場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求め得る使用原料量演算装置、該方法および該プログラムを提供する。
【解決手段】本発明の使用原料量演算装置１０００は、原料のコストを表すコスト数理モデルの目的関数を所定の制約条件で最適化することによって前記原料の使用原料量を求解する最適化処理部１２と、最適化処理部１２で求めた前記原料の使用原料量を外部に出力する出力処理部１３とを備え、前記原料のコストは、原料単価と使用原料量との乗算によって表され、前記原料は、元々、原料である元原料と原料に再生された再生原料とを含み、前記制約条件は、製品の品質に関する品質数理モデルの制約式を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料のコストを表すコスト数理モデルの目的関数を所定の制約条件で最適化することによって前記原料の使用原料量を求解する最適化処理部と、
前記最適化処理部で求めた前記原料の使用原料量を外部に出力する出力処理部とを備え、
前記原料のコストは、原料単価と使用原料量との乗算によって表され、
前記原料は、元々、原料である元原料と原料に再生された再生原料とを含み、
前記制約条件は、製品の品質に関する品質数理モデルの制約式を含む、
使用原料量演算装置。

【請求項2】

前記再生原料は、屑を前記原料にした第1再生原料と、不良品から前記原料に再生された第2再生原料とを含み、
前記制約条件は、さらに、前記第1再生原料に関する第1再生原料数理モデルの制約式と、前記第２再生原料に関する第２再生原料数理モデルの制約式とを含む、
請求項１に記載の使用原料量演算装置。

【請求項3】

前記第１再生原料は、内部で生じた第１屑を前記原料にした第１Ａ再生原料と、外部から購入した第２屑を前記原料にした第１Ｂ再生原料とを含み、
前記第１再生原料数理モデルの制約式は、前記第１Ａ再生原料に関する数理モデルの制約式である、
請求項２に記載の使用原料量演算装置。

【請求項4】

前記コスト数理モデルの目的関数は、さらに、前記再生原料を管理する管理コストを含み、
前記管理コストは、管理単価と前記再生原料の管理量との乗算によって表される、
請求項１に記載の使用原料量演算装置。

【請求項5】

前記制約条件は、さらに、前記原料に関わる二酸化炭素発生量に関するＣＯ_２数理モデルの制約式を含む、
請求項１に記載の使用原料量演算装置。

【請求項6】

前記元原料は、前記元原料の生成に関わる二酸化炭素発生量の異なる複数の種類を含む、
請求項１に記載の使用原料量演算装置。

【請求項7】

原料のコストを表すコスト数理モデルの目的関数を所定の制約条件で最適化することによって前記原料の使用原料量を求解する最適化処理ステップと、
前記最適化処理ステップで求めた前記原料の使用原料量を外部に出力する出力処理ステップとを備え、
前記原料のコストは、原料単価と使用原料量との乗算によって表され、
前記原料は、元々、原料である元原料と原料に再生された再生原料とを含み、
前記制約条件は、製品の品質に関する品質数理モデルの制約式を含む、
使用原料量演算方法。

【請求項8】

コンピュータを、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の使用原料量演算装置として機能させるための使用原料量演算プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原料に、元々、原料である元原料と原料に再生された再生原料とを用いる場合に、前記元原料および前記再生原料の各使用原料量を求める使用原料量演算装置、使用原料量演算方法および使用原料量演算プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

製造業等では、製品を生産する場合に、一般に、生産計画が立案される。前記生産計画を立案する場合、例えば特許文献１に開示されているように、コストを最小化する観点から、前記生産計画が立案されたり、あるいは例えば特許文献２に開示されているように、品質の観点から、前記生産計画が立案されたり、これら各観点から、生産計画が立案される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１２６１３号公報

【特許文献2】特開２０１２－１５５７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、近年、いわゆるカーボンニュートラルやＳＤＧｓ（Ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｇｏａｌｓ）の気運が高まり、製造業等でもこの観点での事業の実施が望まれる。このため、前記観点から、いわゆる屑や不良品を原料に再利用することが考えられる。前記屑は、生産過程（製造過程）で発生した原料のかけらや端であり、前記不良品は、生産後に所定の基準を満たさないため、製品として出荷することができなかった生産品である。しかしながら、元々、原料である元原料から製品を生産する場合に較べ、前記屑や不良品から原料に再生された再生原料から製品を生産すると、前記製品の品質に影響してしまうことがある。

【0005】

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、再生原料を使用する場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求め得る使用原料量演算装置、使用原料量演算方法および使用原料量演算プログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明の一態様にかかる使用原料量演算装置は、原料のコストを表すコスト数理モデルの目的関数を所定の制約条件で最適化することによって前記原料の使用原料量を求解する最適化処理部と、前記最適化処理部で求めた前記原料の使用原料量を外部に出力する出力処理部とを備え、前記原料のコストは、原料単価と使用原料量との乗算によって表され、前記原料は、元々、原料である元原料と原料に再生された再生原料とを含み、前記制約条件は、製品の品質に関する品質数理モデルの制約式を含む。

【0007】

このような使用原料量演算装置は、元々、原料である元原料と原料に再生された再生原料とを含む原料のコストを表すコスト数理モデルの目的関数を、製品の品質に関する品質数理モデルの制約式を含む所定の制約条件で最適化することによって、前記元原料および前記再生原料の各使用原料量を求めるので、再生原料を使用する場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。

【0008】

他の一態様では、上述の使用原料量演算装置において、前記再生原料は、屑を前記原料にした第１再生原料と、不良品から前記原料に再生された第２再生原料とを含み、前記制約条件は、さらに、前記第１再生原料に関する第１再生原料数理モデルの制約式と、前記第２再生原料に関する第２再生原料数理モデルの制約式とを含む。

【0009】

このような使用原料量演算装置は、屑を前記原料にした第１再生原料と、不良品から前記原料に再生された第2再生原料とを含む再生原料を使用する場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。第１再生原料の使用には、屑の発生が必要であり、第２再生原料の使用には、不良品の発生に加えて、不良品から原料に再生する工数（処理、工程）が必要であるが、上記使用原料量演算装置は、制約条件に、第１および第２再生原料の各制約式を含めるので、このような必要事項を、元原料および再生原料の各使用原料量の演算に考慮できる。

【0010】

他の一態様では、上述の使用原料量演算装置において、前記第１再生原料は、内部で生じた第１屑を前記原料にした第１Ａ再生原料と、外部から購入した第２屑を前記原料にした第１Ｂ再生原料とを含み、前記第１再生原料数理モデルの制約式は、前記第１Ａ再生原料に関する数理モデルの制約式である。

【0011】

このような使用原料量演算装置は、内部で生じた第１屑を前記原料にした第１Ａ再生原料と、外部から購入した第２屑を前記原料にした第１Ｂ再生原料とを含む再生原料を使用する場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。

【0012】

他の一態様では、これら上述の使用原料量演算装置において、前記コスト数理モデルの目的関数は、さらに、前記再生原料を管理する管理コストを含み、前記管理コストは、管理単価と前記再生原料の管理量との乗算によって表される。好ましくは、上述の使用原料量演算装置において、前記再生原料は、屑を前記原料にした第1再生原料と、不良品から前記原料に再生された第2再生原料とを含み、前記管理コストは、第１再生原料の第１管理単価と前記第１再生原料の第１管理量との第１乗算結果と、第２再生原料の第２管理単価と前記第２再生原料の第２管理量との第２乗算結果との和で表される。好ましくは、前記第１管理量は、前記屑の発生から第１再生原料として使用可能となるまでの第１リードタイムに基づいて求められる。好ましくは、前記第２管理量は、前記不良品の発生から第２再生原料として使用可能となるまでの第２リードタイムに基づいて求められる。

【0013】

このような使用原料量演算装置は、さらに再生原料を管理する管理コストを考慮して、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。

【0014】

他の一態様では、これら上述の使用原料量演算装置において、前記制約条件は、さらに、前記原料に関わる二酸化炭素発生量に関するＣＯ_２数理モデルの制約式を含む。

【0015】

このような使用原料量演算装置は、制約条件に、原料に関わる二酸化炭素発生量に関するＣＯ_２数理モデルの制約式を含めるので、このような原料に関わる二酸化炭素発生量を、元原料および再生原料の各使用原料量の演算に考慮できる。

【0016】

他の一態様では、これら上述の使用原料量演算装置において、前記元原料は、前記元原料の生成に関わる二酸化炭素発生量の異なる複数の種類を含む。好ましくは、上述の使用原料量演算装置において、前記元原料は、地金と、前記地金に関わる二酸化炭素発生量より少ない二酸化炭素発生量のグリーン地金とを含む。

【0017】

このような使用原料量演算装置は、二酸化炭素発生量の異なる複数の種類の元原料を用いる場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。

【0018】

本発明の他の一態様にかかる使用原料量演算方法は、原料のコストを表すコスト数理モデルの目的関数を所定の制約条件で最適化することによって前記原料の使用原料量を求解する最適化処理ステップと、前記最適化処理ステップで求めた前記原料の使用原料量を外部に出力する出力処理ステップとを備え、前記原料のコストは、原料単価と使用原料量との乗算によって表され、前記原料は、元々、原料である元原料と原料に再生された再生原料とを含み、前記制約条件は、製品の品質に関する品質数理モデルの制約式を含む。

【0019】

このような使用原料量演算方法は、元々、原料である元原料と原料に再生された再生原料とを含む原料のコストを表すコスト数理モデルの目的関数を、製品の品質に関する品質数理モデルの制約式を含む所定の制約条件で最適化することによって、前記元原料および前記再生原料の各使用原料量を求めるので、再生原料を使用する場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。

【0020】

本発明の他の一態様にかかる使用原料量演算プログラムは、コンピュータを、これら上述のいずれかの使用原料量演算装置として機能させるためのプログラムである。

【0021】

これによれば、使用原料量演算プログラムが提供でき、この使用原料量演算プログラムは、これら上述の使用原料量演算装置と同様な作用効果を奏する。

【発明の効果】

【0022】

本発明にかかる使用原料量演算装置および使用原料量演算方法は、再生原料を使用する場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。本発明によれば、使用原料量演算プログラムが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】実施形態における使用原料量演算装置の構成を示すブロック図である。

【図2】一例として、前記使用原料量演算装置の演算対象となるプラントの各物品の流れを説明するための図である。

【図3】一例として、前記使用原料量演算装置に入力、記憶および利用される日程情報テーブルを示す図である。

【図4】一例として、前記使用原料量演算装置に入力、記憶および利用されるチャージ情報テーブルを示す図である。

【図5】一例として、前記使用原料量演算装置に入力、記憶および利用されるリードタイム情報テーブルを示す図である。

【図6】一例として、屑情報を説明するための図である。

【図7】一例として、不良品情報を説明するための図である。

【図8】一例として、購入屑を説明するための図である。

【図9】一例として、グリーン地金情報を説明するための図である。

【図10】一例として、地金情報を説明するための図である。

【図11】前記使用原料量演算装置の動作を示すフローチャートである。

【図12】一例として、一実施例の結果を説明するための図である。

【図13】図１２に用いられた制約式の制約値およびその計算結果を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して、本発明の１または複数の実施形態が説明される。しかしながら、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

【0025】

実施形態における使用原料量演算装置は、原料に、元々、原料である元原料と原料に再生された再生原料とを用いる場合に、前記元原料および前記再生原料の各使用原料量を求める装置である。この使用原料量演算装置は、原料のコストを表すコスト数理モデルの目的関数を所定の制約条件で最適化することによって前記原料の使用原料量を求解する最適化処理部と、前記最適化処理部で求めた前記原料の使用原料量を外部に出力する出力処理部とを備える。前記原料のコストは、原料単価と使用原料量との乗算によって表され、前記原料は、元々、原料である元原料と原料に再生された再生原料とを含み、前記制約条件は、製品の品質に関する品質数理モデルの制約式を含む。以下、このような使用原料量演算装置、ならびに、これに実装された使用原料量演算方法および使用原料量演算プログラムについて、より具体的に説明する。

【0026】

図１は、実施形態における使用原料量演算装置の構成を示すブロック図である。図２は、一例として、前記使用原料量演算装置の演算対象となるプラントの各物品の流れを説明するための図である。図３は、一例として、前記使用原料量演算装置に入力、記憶および利用される日程情報テーブルを示す図である。図４は、一例として、前記使用原料量演算装置に入力、記憶および利用されるチャージ情報テーブルを示す図である。図５は、一例として、前記使用原料量演算装置に入力、記憶および利用されるリードタイム情報テーブルを示す図である。図６は、一例として、屑情報を説明するための図である。図７は、一例として、不良品情報を説明するための図である。図８は、一例として、購入屑を説明するための図である。図９は、一例として、グリーン地金情報を説明するための図である。図１０は、一例として、地金情報を説明するための図である。

【0027】

実施形態における使用原料量演算装置１０００は、例えば、図１に示すように、制御処理部１と、記憶部２と、入力部３と、出力部４と、インターフェース部（ＩＦ部）５とを備える。

【0028】

実施形態における使用原料量演算装置１０００は、上述したように、原料に、元々、原料（自然から採取された資源から生成された本来的な原料）である元原料と原料に再生された再生原料とを用いる場合に、前記元原料および前記再生原料の各使用原料量を求める装置である。これら元原料と再生原料とを用いる事業であれば、任意の事業に、実施形態における使用原料量演算装置１０００を用いることが可能であるが、ここでは、その一例として、製造業、より具体的には、図２に示す金属プラントに、実施形態における使用原料量演算装置１０００が適用される。この金属プラントでは、原料から上工程で半製品が製造され、この製造した半製品からその他工程で製品が製造される。前記原料には、前記元原料と前記再生原料とが含まれる。前記再生原料には、屑を前記原料にした第1再生原料と、不良品から前記原料に再生された第2再生原料とが含まれる。前記屑は、上述したように、生産過程（製造過程）で発生した原料のかけらや端であり、前記不良品は、生産後に所定の基準を満たさないため、製品として出荷することができなかった生産品である。前記第１再生原料は、内部で生じた第１屑（内部発生屑、自社屑）を前記原料にした第１Ａ再生原料と、外部から購入した第２屑（購入屑）を前記原料にした第１Ｂ再生原料とが含まれる。図２に示す例では、第１Ａ再生原料は、図２に示す金属プラントで生じた第１屑を原料にしたものであり、第１Ｂ再生原料は、図２に示す金属プラント外で生じた第１屑を購入して原料にしたものである。前記元原料には、前記元原料の生成に関わる二酸化炭素発生量の異なる複数の種類が含まれ、図２に示す例では、前記元原料には、地金と、前記地金に関わる二酸化炭素発生量より少ない二酸化炭素発生量のグリーン地金（Ｇ地金）とを含む。

【0029】

図１に戻って、入力部３は、制御処理部１に接続され、例えば、演算の開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、日程情報等の後述の各データ等の、使用原料量演算装置１０００を動作させる上で必要な各種データを前記使用原料量演算装置１０００に入力する機器であり、例えば、キーボード、マウス、および、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチ等である。出力部４は、制御処理部１に接続され、制御処理部１の制御に従って、入力部３から入力されたコマンドやデータ、および、演算結果の各使用原料量等を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示装置）および有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。

【0030】

なお、入力部３および出力部４は、タッチパネルより構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部３は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部４は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置に触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として使用原料量演算装置１０００に入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い使用原料量演算装置１０００が提供される。

【0031】

ＩＦ部５は、制御処理部１に接続され、制御処理部１の制御に従って、例えば、外部の機器との間でデータを入出力する回路であり、例えば、シリアル通信方式であるＲＳ－２３２Ｃのインターフェース回路、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格を用いたインターフェース回路、および、ＵＳＢ規格を用いたインターフェース回路等である。また、ＩＦ部５は、例えば、データ通信カードや、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路等の、外部の機器と通信信号を送受信する通信インターフェース回路であってもよい。

【0032】

記憶部２は、制御処理部１に接続され、制御処理部１の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、制御処理プログラムが含まれ、前記制御処理プログラムには、例えば、制御プログラム、最適化処理プログラムおよび出力処理プログラム等が含まれる。前記制御プログラムは、使用原料量演算装置１０００の各部２～５を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御するプログラムである。前記最適化処理プログラムは、原料のコストを表すコスト数理モデルの目的関数を所定の制約条件で最適化することによって前記原料の使用原料量を求解するプログラムである。前記出力処理プログラムは、前記最適化処理プログラムで求めた前記原料の使用原料量を外部に出力するプログラムである。前記各種の所定のデータには、例えば、日程情報、チャージ情報、リードタイム情報（ＬＴ情報）および原料情報等の、これら各プログラムを実行する上で必要なデータが含まれる。

【0033】

このような記憶部２は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。そして、記憶部２は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部１のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。また、記憶部２は、比較的記憶容量の大きいハードディスク装置を備えて構成されてもよい。

【0034】

記憶部２は、日程情報、チャージ情報、ＬＴ情報および原料情報それぞれを記憶するために、日程情報記憶部２１、チャージ情報記憶部２２、リードタイム情報記憶部（ＬＴ情報記憶部）２３および原料情報記憶部２４を機能的に備える。

【0035】

日程情報記憶部２１は、日程情報を記憶するものである。前記日程情報は、当該使用原料量演算装置１０００が適用される金属プラントにおいて、再生原料の流通状況を表す情報である。図２に示す金属プラントでは、再生原料は、上述したように、屑を原料にした第1再生原料と、不良品から原料に再生された第2再生原料とを含むので、この日程情報は、屑の発生日（発生時点）およびその発生量、不良品の発生日（発生時点）およびその発生量、ならびに、前記不良品を原料に再生する共有設備の空き時間（使用可能時間）およびその処理能力である。

【0036】

この日程情報は、本実施形態では、テーブル形式で日程情報記憶部２１に記憶されている。この日程情報を登録する日程情報テーブルＴＢ１は、例えば、図３に示すように、日付ｄを登録する日付フィールド１０１と、前記日付フィールド１０１に登録された日ｄにおける共用設備番号ｉ（この例ではｉ＝１）の共用設備の空き時間Ｆ_１ｄ［Ｈｒ］を登録する共用設備空き時間フィールド１０２と、前記日付フィールド１０１に登録された日ｄにおける不良品番号ｋ（この例ではｋ＝１）の不良品に対する共用設備番号ｉ（この例ではｉ＝１）の共用設備の処理能力Ａ_１１ｄ［Ｈｒ／Ｔｏｎ］を登録する不良品処理能力フィールド１０３と、前記日付フィールド１０１に登録された日ｄにおける屑番号ｊ（この例ではｊ＝１）の屑に対する屑（第１屑）の発生量ＳＱ_１ｄ［Ｔｏｎ］を登録する屑発生量フィールド１０４と、前記日付フィールド１０１に登録された日ｄにおける不良品番号ｋ（この例ではｋ＝１）の不良品に対する不良品の発生量ｄＱ_１ｄ［Ｔｏｎ］を登録する不良品発生量フィールド１０５とを備え、日ごとレコードを持つ。前記共用設備番号は、共用設備を特定し識別するための識別子（ＩＤ）の一例である。前記不良品番号は、不良品を特定し識別するための識別子（ＩＤ）の一例である。前記屑番号は、屑（第１屑）を特定し識別するための識別子（ＩＤ）の一例である。

【0037】

チャージ情報記憶部２２は、チャージ情報を記憶するものである。チャージは、金属プラントにおいて、金属の製造工程での最小生産単位をいい、前記チャージ情報は、当該使用原料量演算装置１０００が適用される金属プラントにおいて、前記上工程で製造する半製品の生産計画を表す情報であり、本実施形態では、さらに、前記半製品を製造する際の制約条件の制約値を含む。図２に示す金属プラントでは、このチャージ情報は、チャージ番号、前記チャージ番号のチャージを溶解（処理）する溶解日（処理日）およびその溶解量（処理量）、ならびに、その二酸化炭素コスト（ＣＯ２コスト）の上限値ＣＣＯ_ｍおよび品質コストの上限値ＣＳ_ｍである。物品のＣＯ２コストは、前記物品に関わる二酸化炭素発生量であり、前記ＣＯ２コストＣＣＯ_ｍは、チャージ番号ｍのチャージにおける、物品のＣＯ２コストの総量の上限値である。前記チャージ番号は、チャージを特定し識別するための識別子（ＩＤ）の一例である。

【0038】

このチャージ情報は、本実施形態では、テーブル形式でチャージ情報記憶部２２に記憶されている。このチャージ情報を登録するチャージ情報テーブルＴＢ２は、例えば、図４に示すように、チャージ番号ｍを登録するチャージ番号フィールド１１１と、チャージ番号フィールド１１１に登録されたチャージ番号ｍのチャージを溶解する溶解日ＣＤ_ｍを登録する溶解日フィールド１１２と、チャージ番号フィールド１１１に登録されたチャージ番号ｍのチャージにおける溶解量ＣＱ_ｍ［Ｔｏｎ］を登録する溶解量フィールド１１３と、チャージ番号フィールド１１１に登録されたチャージ番号ｍのチャージにおけるＣＯ２コストの上限値ＣＣＯ_ｍ［ｋｇ］を登録するＣＯ２コスト上限値フィールド１１４と、チャージ番号フィールド１１１に登録されたチャージ番号ｍのチャージにおける品質コストの上限値ＣＳ_ｍを登録する品質コスト上限値フィールド１１５とを備え、チャージ（チャージ番号）ごとにレコードを持つ。

【0039】

ＬＴ情報記憶部２３は、ＬＴ情報を記憶するものである。再生原料は、使用可能となるまで時間を要するため、ＬＴ情報は、この時間を表す情報としてＬＴ情報記憶部２３に記憶される。すなわち、前記ＬＴ情報は、本実施形態では、再生原料に関するリードタイムを表す情報であり、発生から再生原料となるまでに利用される設備ごとにリードタイムが設けられる。図２に示す金属プラントでは、前記ＬＴ情報ＴＢ３は、図５に示すように、屑（第１屑）の発生から溶解可能となるまでのリードタイム（屑溶解リードタイム）ＬＴ_１ ^Ｓ［日］、不良品の発生から共用設備で処理可能となるまでのリードタイム（不良品処理リードタイム）ＬＴ_１ ^Ｄ１［日］、および、共用設備で処理されてから溶解可能となるまでのリードタイム（不良品溶解リードタイム）ＬＴ_１ ^Ｄ２［日］、である。

【0040】

原料情報記憶部２４は、原料情報を記憶するものである。前記原料情報は、原料に関する所定の情報である。図２に示す金属プラントでは、原料は、屑（第１屑、内部発生屑）を原料にした第１Ａ再生原料、不良品から原料に再生した第２再生原料、第２屑（購入屑）を原料にした第１Ｂ再生原料、Ｇ地金および地金であるので、前記原料情報は、これら第１Ａ再生原料、第２再生原料、第１Ｂ再生原料、Ｇ地金および地金それぞれの各情報を含む。

【0041】

第１Ａ再生原料の原料情報（第１Ａ再生原料情報）は、屑（第１屑、内部発生屑）の種類、その金銭コストＳＣを表す金銭コスト情報、その管理コストＤＳＣＳを表す管理コスト情報、そのＣＯ２コストＳＣＯを表すＣＯ２コスト情報、および、その品質コストＳＳを表す品質コスト情報である。この第１Ａ再生原料情報は、本実施形態では、テーブル形式で原料情報記憶部２４に記憶されている。この第１Ａ再生原料情報を登録する第１Ａ再生原料情報テーブルＴＢ４は、例えば、図６に示すように、第１屑の種類を特定し識別するための識別子の一例である所内発生屑種類番号ｊを登録する所内発生屑種類番号フィールド１３１と、所内発生屑種類番号フィールド１３１に登録されている所内発生屑種類番号ｊの第１屑における金銭コストＳＣ_ｊ［円／Ｔｏｎ］を登録する金銭コスト情報フィールド１３２と、所内発生屑種類番号フィールド１３１に登録されている所内発生屑種類番号ｊの第１屑における管理コストＤＳＣＳ_ｊ［円／Ｔｏｎ・日］を登録する管理コスト情報フィールド１３３と、所内発生屑種類番号フィールド１３１に登録されている所内発生屑種類番号ｊの第１屑におけるＣＯ２コストＳＣＯ_ｊ［ｋｇ／Ｔｏｎ］を登録するＣＯ２コスト情報フィールド１３４と、所内発生屑種類番号フィールド１３１に登録されている所内発生屑種類番号ｊの第１屑における品質コストＳＳ_ｊを登録する品質コスト情報フィールド１３５とを備え、第１屑の種類（所内発生屑種類番号ｊ）ごとにレコードを持つ。

【0042】

第２再生原料の原料情報（第２再生原料情報）は、不良品の種類、その金銭コストＤＣを表す金銭コスト情報、その管理コストＤＳＣＤを表す管理コスト情報、そのＣＯ２コストＤＣＯを表すＣＯ２コスト情報、および、その品質コストＤＳを表す品質コスト情報である。この第２再生原料情報は、本実施形態では、テーブル形式で原料情報記憶部２４に記憶されている。この第２再生原料情報を登録する第２再生原料情報テーブルＴＢ５は、例えば、図７に示すように、不良品の種類を特定し識別するための識別子の一例である不良品種類番号ｋを登録する不良品種類番号フィールド１４１と、不良品種類番号フィールド１４１に登録されている不良品種類番号ｋの不良品における金銭コストＤＣ_ｋ［円／Ｔｏｎ］を登録する金銭コスト情報フィールド１４２と、不良品種類番号フィールド１４１に登録されている不良品種類番号ｋの不良品における管理コストＤＳＣＤ_ｋ［円／Ｔｏｎ・日］を登録する管理コスト情報フィールド１４３と、不良品種類番号フィールド１４１に登録されている不良品種類番号ｋの不良品におけるＣＯ２コストＤＣＯ_ｋ［ｋｇ／Ｔｏｎ］を登録するＣＯ２コスト情報フィールド１４４と、不良品種類番号フィールド１４１に登録されている不良品種類番号ｋの不良品における品質コストＤＳ_ｋを登録する品質コスト情報フィールド１４５とを備え、不良品の種類（不良品種類番号ｋ）ごとにレコードを持つ。

【0043】

第１Ｂ再生原料の原料情報（第１Ｂ再生原料情報）は、第２屑（購入屑）の種類、その金銭コストＰＳＣを表す金銭コスト情報、そのＣＯ２コストＰＳＣＯを表すＣＯ２コスト情報、および、その品質コストＰＳＳを表す品質コスト情報である。なお、購入屑は、基本的に必要の都度、購入されるので、その管理コストは、省略されているが、使用日以前に事前に購入屑が購入され在庫とされる場合を勘案するために、その管理コストＤＳＣＰが第１Ｂ再生原料情報に含まれてもよい。この第１Ｂ再生原料情報は、本実施形態では、テーブル形式で原料情報記憶部２４に記憶されている。この第１Ｂ再生原料情報を登録する第１Ｂ再生原料情報テーブルＴＢ６は、例えば、図８に示すように、第２屑の種類を特定し識別するための識別子の一例である購入屑種類番号ｐを登録する購入屑種類番号フィールド１５１と、購入屑種類番号フィールド１５１に登録されている購入屑種類番号ｐの第２屑における金銭コストＰＳＣ_ｐ［円／Ｔｏｎ］を登録する金銭コスト情報フィールド１５２と、購入屑種類番号フィールド１５１に登録されている購入屑種類番号ｐの第２屑におけるＣＯ２コストＰＳＣＯ_ｐ［ｋｇ／Ｔｏｎ］を登録するＣＯ２コスト情報フィールド１５４と、購入屑種類番号フィールド１５１に登録されている購入屑種類番号ｐの第２屑における品質コストＰＳＳ_ｐを登録する品質コスト情報フィールド１５５とを備え、第２屑の種類（購入屑種類番号ｐ）ごとにレコードを持つ。

【0044】

グリーン地金の原料情報（Ｇ地金原料情報）は、Ｇ地金の種類、その金銭コストＧＣを表す金銭コスト情報、および、そのＣＯ２コストＧＣＯを表すＣＯ２コスト情報である。なお、Ｇ地金は、基本的に必要の都度、購入されるので、その管理コストは、省略されているが、使用日以前に事前にＧ地金が購入され在庫とされる場合を勘案するために、その管理コストＤＳＣＧがＧ地金原料情報に含まれてもよい。また、必要な品質に応じたＧ地金が購入されるので、その品質コストは、０で省略されている。このＧ地金原料情報は、本実施形態では、テーブル形式で原料情報記憶部２４に記憶されている。このＧ地金原料情報を登録するＧ地金原料情報テーブルＴＢ７は、例えば、図９に示すように、Ｇ地金の種類を特定し識別するための識別子の一例であるＧ地金種類番号ｇを登録するＧ地金種類番号フィールド１６１と、Ｇ地金種類番号フィールド１６１に登録されているＧ地金種類番号ｇのＧ地金における金銭コストＧＣ_ｇ［円／Ｔｏｎ］を登録する金銭コスト情報フィールド１６２と、Ｇ地金種類番号フィールド１６１に登録されているＧ地金種類番号ｇのＧ地金におけるＣＯ２コストＧＣＯ_ｇ［ｋｇ／Ｔｏｎ］を登録するＣＯ２コスト情報フィールド１６４とを備え、Ｇ地金の種類（Ｇ地金種類番号ｇ）ごとにレコードを持つ。

【0045】

地金の原料情報（地金原料情報）ＴＢ８は、図１０に示すように、地金の金銭コストＡＣ［円／Ｔｏｎ］を表す金銭コスト情報、および、そのＣＯ２コストＡＣＯ［ｋｇ／Ｔｏｎ］を表すＣＯ２コスト情報である。なお、地金は、基本的に必要の都度、購入されるので、その管理コストは、省略されているが、使用日以前に事前に地金が購入され在庫とされる場合を勘案するために、その管理コストＤＳＣＡが地金原料情報に含まれてもよい。また、必要な品質に応じた地金が購入されるので、その品質コストは、０で省略されている。さらに、ここでは、地金の種類は、１個としているが例えば製造元別等で複数ある場合には、地金の種類ａが地金原料情報に含まれてもよく、地金原料情報は、Ｇ地金情報と同様にテーブル形式で原料情報記憶部２４に記憶されてもよい。

【0046】

なお、図６ないし図９に示す例では、各種類は、１個であるが、もちろん、複数であってよい。

【0047】

図１に戻って、制御処理部１は、使用原料量演算装置１０００の各部２～５を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、元原料および再生原料の各使用原料量を求めるための回路である。制御処理部１は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部１には、前記制御処理プログラムが実行されることによって、制御部１１、最適化処理部１２および出力処理部１３が機能的に構成される。

【0048】

制御部１１は、使用原料量演算装置１０００の各部２～５を当該各部の機能に応じてそれぞれ制御し、使用原料量演算装置１０００の全体の制御を司るものである。

【0049】

最適化処理部１２は、原料のコストを表すコスト数理モデルの目的関数を所定の制約条件で最適化することによって前記原料の使用原料量を求解するものである。前記最適化には、前記コスト数理モデル（目的関数）およびその制約条件それぞれにおける各表現形式に応じた適宜な常套手段（公知の解法）が用いられる。前記原料のコストは、原料単価と使用原料量との乗算によって表される。前記原料は、上述のように、元々、原料である元原料と原料に再生された再生原料とを含み、より具体的には、本実施形態では、上述のように、前記原料は、地金とＧ地金との元原料、および、第１Ａおよび第１Ｂ再生原料と第２再生原料との再生原料を含む。前記制約条件は、製品の品質に関する品質数理モデルの制約式を含む。本実施形態では、再生原料が第１および第２再生原料を含むことから、前記制約条件は、さらに、前記第1再生原料に関する第1再生原料数理モデルの制約式と、前記第２再生原料に関する第２再生原料数理モデルの制約式とを含み、より詳しくは、前記第１再生原料数理モデルの制約式は、前記第１Ａ再生原料に関する数理モデルの制約式である。本実施形態では、二酸化炭素発生量を勘案する観点から、前記制約条件は、さらに、前記原料に関わる二酸化炭素発生量に関するＣＯ_２数理モデルの制約式を含む。そして、本実施形態では、管理コストを勘案する観点から、前記コスト数理モデルの目的関数は、さらに、前記再生原料を管理する管理コストを含み、前記管理コストは、管理単価と前記再生原料の管理量との乗算によって表される。前記再生原料は、本実施形態では、上述のように、第１および第２再生原料を含むことから、前記管理コストは、第１再生原料の第１管理単価と前記第１再生原料の第１管理量との第１乗算結果と、第２再生原料の第２管理単価と前記第２再生原料の第２管理量との第２乗算結果との和で表される。前記第１管理量は、前記屑の発生から第１再生原料として使用可能となるまでの第１リードタイムに基づいて求められる。前記第２管理量は、前記不良品の発生から第２再生原料として使用可能となるまでの第２リードタイムに基づいて求められる。

【0050】

より詳しくは、前記コスト数理モデルの目的関数（評価式）ＯＢは、式１によって表され、原料コストＭＣは、式１ａによって表され、管理コストＤＳＣは、式１ｂによって表される。すなわち、原料コストＭＣは、各原料ごとに求められる当該原料の金銭コスト（単価）とその使用量との各乗算結果の和であり、管理コストＳＤＣは、各再生原料ごとに求められる当該再生原料の管理コスト（単価）とその管理量との各乗算結果の和である。前記管理量は、発生日、使用日、リードタイムおよび溶解日に基づいて求められる。

【0051】

【数1】

【0052】

ここで、ＳＣ_ｊ、ＳＵ_ｊｍ、ＳＱ_ｊｄ、ＬＴ_ｊ ^ＳおよびＤＳＣＳ_ｊは、それぞれ、所内発生屑種類番号ｊの第１屑（内部発生屑）の第１Ａ再生原料において、その金銭コスト（単価）［円／Ｔｏｎ］、そのチャージ番号ｍの使用量［Ｔｏｎ］、その発生日ｄの発生量、その発生から溶解可能となるまでのリードタイム、および、その管理コスト（単価）［円／Ｔｏｎ・日］である。ＤＣ_ｋ、ＤＵ_ｋｍ、ＤＱ_ｊｄ、ＬＴ_ｋ ^Ｄ１、ＬＴ_ｋ ^Ｄ２およびＤＳＣＤ_ｊは、それぞれ、不良品種類番号ｋの不良品の第２再生原料において、その金銭コスト（単価）［円／Ｔｏｎ］、そのチャージ番号ｍの使用量［Ｔｏｎ］、その発生日ｄの発生量、その発生から共用設備で処理可能となるまでのリードタイム、共用設備で処理されてから溶解可能となるまでのリードタイム、および、その管理コスト（単価）［円／Ｔｏｎ・日］である。ＰＳＣ_ｐおよびＰＳＵ_ｐｍは、それぞれ、購入屑種類番号ｐの第２屑（購入屑）の第１Ｂ再生原料において、その金銭コスト（単価）［円／Ｔｏｎ］、および、そのチャージ番号ｍの使用量［Ｔｏｎ］である。ＧＣ_ｇおよびＧＵ_ｇｍは、それぞれ、Ｇ地金種類番号ｇのＧ地金において、その金銭コスト（単価）［円／Ｔｏｎ］、および、そのチャージ番号ｍの使用量［Ｔｏｎ］である。ＡＣおよびＡＵ_ｍは、それぞれ、地金における金銭コスト（単価）［円／Ｔｏｎ］、および、そのチャージ番号ｍの使用量［Ｔｏｎ］である。ＣＤ_ｍは、チャージ番号ｍのチャージの溶解日である。前記金銭コストは、入手にかかる費用であり、単価で表されている。前記管理コストは、管理にかかる費用であり、単価で表されている。

【0053】

なお、上述では、コスト数理モデルの目的関数ＯＢには、式１が用いられたが、これに限定されるものではない。例えば、原料コストＭＣおよび管理コストＤＳＣそれぞれに重みαが付与されてもよい（ＯＢ＝α×ＭＣ＋（１－α）×ＤＳＣ）。前記重みαは、管理コストＤＳＣに対する原料コストＭＣの重要性に応じて適宜に設定される。例えば、原料の在庫が所定量を超えると、外部に倉庫を借りる必要が生じるので、管理コストＤＳＣを小さくしたいことから、α＜０．５で適宜に設定される。あるいは例えば、コスト数理モデルの目的関数ＯＢは、原料コストＭＣのみで定義されてもよい（ＯＢ＝ＭＣ）。あるいは例えば、式１ｂは、残量によって定義されているが、発生量に対する使用量の割合によって定義されてもよい。

【0054】

前記製品の品質に関する品質数理モデルの制約式は、次の不等式２で表される。この不等式２は、チャージの製品を所定以上の品質にする必要があることを表しており、これは、再生原料を所定量以下で使用する、という不等式で表されている。

【0055】

【数2】

【0056】

ここで、ＣＳ_ｍは、チャージ番号ｍのチャージにおける品質コストの上限値である。ＳＳ_ｊは、所内発生屑種類番号ｊの第１屑における品質コスト（単位量）である。ＤＳ_ｋは、不良品種類番号ｋの不良品における品質コスト（単位量）である。ＰＳＳ_ｐは、購入屑種類番号ｐの第２屑における品質コスト（単位量）である。ｎ^Ｍは、チャージ数である。Σは、総和を求める演算子である。前記品質コストは、再生原料１［Ｔｏｎ］の使用が品質に与える影響を数値化したものであり、単位量で表されている。

【0057】

前記第1再生原料に関する第1再生原料数理モデルの制約式、ここでは、前記第１Ａ再生原料に関する数理モデルの制約式は、次の不等式３で表される。この不等式３は、第１再生原料、ここでは第１Ａ再生原料が、第１屑の発生日Ｄから、前記屑溶解リードタイム後のチャージで使用可能であって、その発生量以内で使用可能であることを表している。ｎ^Ｄは、生産計画期間の日数である。ｎ^Ｊは、第１屑の種類数である。

【0058】

【数3】

【0059】

前記第２再生原料に関する第２再生原料数理モデルの制約式は、次の不等式４－１ないし不等式４－３で表される。この不等式４－１は、共用設備が空いていない場合には、不良品を処理できない、ことを、言い換えれば、共用設備が空いている場合にのみ、不良品を処理できる、ことを表している。前記不等式４－２は、第２再生原料にかかる不良品が、その発生日Ｄから、前記不良品処理リードタイム後に共用設備で処理可能であって、その発生量以内で処理可能であることを表している。前記不等式４－３は、第２再生原料かかる不良品が、その共用設備での処理日ｎ^Ｄから、前記不良品溶解リードタイム後のチャージで使用可能であって、その処理量以内で使用可能であることを表している。

【0060】

【数4】

【0061】

ここで、Ｆ_ｉｄは、日ｄにおける共用設備番号ｉの共用設備の空き時間［Ｈｒ］である。Ａ_ｉｋｄは、不良品種類番号ｋの不良品に対する日ｄにおける共用設備番号ｉの共用設備の不良品処理能力［Ｈｒ／Ｔｏｎ］である。ＤＰ_ｉｋｄは、不良品種類番号ｋの不良品に対する日ｄにおける共用設備番号ｉの共用設備の処理量［Ｔｏｎ］である。ＤＱ_ｋｄは、日ｄにおける不良品種類番号ｋの不良品の発生量［Ｔｏｎ］である。ｎ^Ｉは、共用設備数である。ｎ^Ｋは、不良品の種類数である。

【0062】

前記原料に関わる二酸化炭素発生量に関するＣＯ_２数理モデルの制約式は、次の不等式５で表される。この不等式５は、チャージの製品を所定以下の二酸化炭素コスト以下にする必要があること（チャージの製品に関わる二酸化炭素の発生量を所定以下に抑える必要があること）を表している。

【0063】

【数5】

【0064】

ここで、ＳＣＯ_ｊは、所内発生屑種類番号ｊの第１屑におけるＣＯ２コスト（単位発生量）［ｋｇ／Ｔｏｎ］である。ＤＣＯ_ｋは、不良品種類番号ｋの不良品におけるＣＯ２コスト（単位発生量）［ｋｇ／Ｔｏｎ］である。ＰＳＣＯ_ｊは、購入屑種類番号ｐの第２屑におけるＣＯ２コスト（単位発生量）［ｋｇ／Ｔｏｎ］である。ＧＣＯ_ｇは、Ｇ地金種類番号ｇのＧ地金におけるＣＯ２コスト（単位発生量）［ｋｇ／Ｔｏｎ］である。ＡＣＯは、地金のＣＯ２コスト（単位発生量）［ｋｇ／Ｔｏｎ］である。

【0065】

そして、本実施形態では、これら上述の不等式２ないし不等式５で表される制約条件に加え、次の不等式６で表される制約式の制約条件も付加されている。この不等式６は、各チャージの製品には所定量の各原料が投入されることを表している。

【0066】

【数6】

【0067】

出力処理部１３は、前記最適化処理部１２で求めた前記元原料および前記再生原料の各使用原料量を外部に出力するものである。本実施形態では、出力処理部１３は、各使用原料量を出力部４に出力する。出力処理部１３は、必要に応じてＩＦ部５を介して外部の機器に各使用原料量を出力してもよい。

【0068】

ここで、式１および不等式２ないし不等式６において、各式内で指定していない限り、Σは、ｉ、ｊ、ｋ、ｐ、ｇ、ｍ、ｄに対し、次の範囲で総和を求める。ｎ^Ｐは、第２屑の種類数であり、ｎ^Ｇは、Ｇ地金の種類数である。
ｉ=１、２、・・・、ｎ^Ｉ、ｊ=１、２、・・・、ｎ^Ｊ、ｋ=１、２、・・・、ｎ^Ｋ、ｐ=１、２、・・・、ｎ^Ｐ、ｇ=１、２、・・・、ｎ^Ｇ、ｍ=１、２、・・・、ｎ^Ｍ、ｄ=１、２、・・・、ｎ^Ｄ。

【0069】

これら制御処理部１、記憶部２、入力部３、出力部４およびＩＦ部５は、例えば、デスクトップ型やノート型等のコンピュータによって構成可能である。

【0070】

次に、本実施形態の動作について説明する。図１１は、前記使用原料量演算装置の動作を示すフローチャートである。図１２は、一例として、一実施例の結果を説明するための図である。図１２Ａは、各チャージごとの地金、Ｇ地金、第２再生原料、第１Ｂ再生原料および第１Ａ再生原料それぞれの各使用原料量（各投入量）を示し、図１２Ｂは、共用設備の処理状況を示す。図１３は、図１２に用いられた制約式の制約値およびその計算結果を説明するための図である。

【0071】

このような構成の使用原料量演算装置１０００は、その電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。制御処理部１には、その制御処理プログラムの実行によって、制御部１１、最適化処理部１２および出力処理部１３が機能的に構成される。

【0072】

まず、ユーザ（オペレータ）は、各データを入力部３あるいはＩＦ部５から使用原料量演算装置１０００に入力する。例えば、図３ないし図１０に示す各数値の各データが使用原料量演算装置１０００に入力される。図１１において、使用原料量演算装置１０００は、制御処理部１の制御部１１によって、この入力部３あるいはＩＦ部５で各データの入力を受け付け、この受け付けた各データを記憶部２における日程情報記憶部２１、チャージ情報記憶部２２、リードタイム情報記憶部２３および原料情報記憶部２４それぞれに記憶する（Ｓ１）。

【0073】

続いて、使用原料量演算装置１０００は、制御処理部１の最適化処理部１２によって、処理Ｓ１で受け付けて記憶した各データを上述の式１（式１ａ、式１ｂ）、および、不等式２ないし不等式６それぞれに代入し、目的関数および各制約式を、数値により数式化する（Ｓ２）。

【0074】

続いて、使用原料量演算装置１０００は、最適化処理部１２によって、処理Ｓ２で数値により数式化した目的関数を、処理Ｓ２で数値により数式化した各制約式の各制約条件の下に最適化することによって、元原料（本実施形態では地金およびＧ地金）および再生原料（本実施形態では第１Ａ再生原料、第２再生原料および第１Ｂ再生原料）における各使用原料量を求める（Ｓ３）。この目的関数の最適化には、例えば、ＩＢＭ社製の「ＣＰＬＥＸ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｒ」（ＣＰＬＥＸは登録商標）が用いられた。

【0075】

そして、使用原料量演算装置１０００は、処理Ｓ３で求めた元原料および再生原料の各使用原料量を例えば出力部４に出力し（Ｓ４）、本処理を終了する。

【0076】

図１２および図１３には、図３ないし図１０に示す各データを用いた場合における演算結果が示されている。図１３から分かるように、チャージ番号１、２の各チャージについて、必要投入量が満たされており、品質コストおよびＣＯ２コストは、それぞれ、制約条件の上限値までに達していることがわかる。なお、端数は、計算処理上の丸め誤差である。

【0077】

チャージ番号１のチャージでは、図１２Ａを参照すると、内部発生屑および不良品が使用されていない。これは、チャージ番号１のチャージが生産計画の第１日目で溶解されるため、その図５に示すリードタイムから、間に合わないためである。このため、図１２Ａを参照すると、他の原料の購入屑、地金およびＧ地金のうち、金銭コストの最も小さい購入屑が不等式２の制約式における上限値まで使用され、次に、品質コストが０である原料の中で金銭コストの最も小さい地金が不等式５の制約式を優先して使用され、不等式６の制約式に不足する分が地金よりＣＯ２コストの小さいＧ地金で補填されるように、購入屑、地金およびＧ地金の各使用原料量が算出されており、したがって、最適化ができている。

【0078】

チャージ番号２のチャージでは、図１２Ａを参照すると、金銭コストの小さい内部発生屑および不良品が最大限使用されつつ、不等式５の制約式と不等式２の制約式が上限値かつ不等式６の制約式を満たす各使用原料量が算出されており、したがって、最適化ができている。なお、チャージ番号２のチャージは、第５日目に溶解されるため、図３に示す第１日目から第４日目までに発生する不良品４．８［Ｔｏｎ］（＝１．２＋１．２＋１．２＋１．２）が、図１２Ｂを参照すると共用設備で４．８［Ｔｏｎ］（＝０＋１．２＋０．６＋０＋３）処理されて使用可能であり、図１２Ａを参照すると、不良品が４．８［Ｔｏｎ］使用されており、所内発生屑に比べ、品質コストが低い不良品が所内発生屑と比較し優先されて使用されている。

【0079】

以上説明したように本実施形態における使用原料量演算装置１０００ならびにこれに実装された使用原料量演算方法および使用原料量演算プログラムは、元原料と再生原料とを含む原料のコストを表すコスト数理モデルの目的関数を、製品の品質に関する品質数理モデルの制約式を含む所定の制約条件で最適化することによって、前記元原料および前記再生原料の各使用原料量を求めるので、再生原料を使用する場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。したがって、上記使用原料量演算装置１０００、使用原料量演算方法および使用原料量演算プログラムは、再生原料を使用しても、所定の品質を満たす製品を製造できる。

【0080】

上記使用原料量演算装置１０００、使用原料量演算方法および使用原料量演算プログラムは、屑を前記原料にした第1再生原料と、不良品から前記原料に再生された第２再生原料とを含む再生原料を使用する場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。第１再生原料の使用には、屑の発生が必要であり、第２再生原料の使用には、不良品の発生に加えて、不良品から原料に再生する工数（処理、工程）が必要であるが、上記使用原料量演算装置１０００、使用原料量演算方法および使用原料量演算プログラムは、制約条件に、第1および第２再生原料の各制約式を含めるので、このような必要事項を、元原料および再生原料の各使用原料量の演算に考慮できる。

【0081】

上記使用原料量演算装置１０００、使用原料量演算方法および使用原料量演算プログラムは、内部で生じた第１屑を前記原料にした第１Ａ再生原料と、外部から購入した第２屑を前記原料にした第１Ｂ再生原料とを含む再生原料を使用する場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。

【0082】

上記使用原料量演算装置１０００、使用原料量演算方法および使用原料量演算プログラムは、さらに再生原料を管理する管理コストを考慮して、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。

【0083】

上記使用原料量演算装置１０００、使用原料量演算方法および使用原料量演算プログラムは、制約条件に、原料に関わる二酸化炭素発生量に関するＣＯ_２数理モデルの制約式を含めるので、このような原料に関わる二酸化炭素発生量を、元原料および再生原料の各使用原料量の演算に考慮できる。したがって、カーボンニュートラルに取り組んで事業が実施できる。

【0084】

上記使用原料量演算装置１０００、使用原料量演算方法および使用原料量演算プログラムは、二酸化炭素発生量の異なる複数の種類の元原料を用いる場合でも、製品の品質を満たす元原料および再生原料の各使用原料量を求めることができる。したがって、カーボンニュートラルに取り組んで事業が実施できる。

【0085】

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

【符号の説明】

【0086】

１０００ 使用原料量演算装置
１ 制御処理部
２ 記憶部
３ 入力部
４ 出力部
５ インターフェース部（ＩＦ部）
１１ 制御部
１２ 最適化処理部
１３ 出力処理部
２１ 日程情報記憶部
２２ チャージ情報記憶部
２３ リードタイム情報記憶部
２４ 原料情報記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】