2021年8月18日
JFEスチール株式会社

原料物流計画最適化システムを開発
～鉄鉱石ヤードの運用最適化による物流効率向上と安定操業の両立を実現～

当社はこのたび、製鉄主原料である鉄鉱石について、製鉄所内の物流計画を最適化するシステムを開発しました。本システムを導入し、鉄鉱石ヤード(置場)の運用計画を最適化することによって、物流効率の大幅な向上と安定操業の両立を実現しました。

製鉄所に到着した鉄鉱石は、ヤードに山状に積まれた状態で一時的に保管され、所定の品質を満たすよう配合された後、次工程の焼結機や高炉に送られます(図1)。鉄鉱石は産地によって品質や成分が異なるため、それぞれの産地の鉄鉱石が混ざらないように保管されます。

ヤードを効率的に運用するためには、同じ種類の鉄鉱石をまとめて集積し、ヤード内の山数を少なくする必要があります(図2)。一方で、過度に山数を減らしてしまうと、日常のメンテナンスやトラブル等で運搬設備を使用できない時に、必要な産地の鉄鉱石を払い出せないリスクが高まり、操業安定性が低下してしまうため、ヤード運用の効率性と操業安定性を高度に両立させる必要があります(図3)。また、鉄鉱石が産出国から製鉄所に船舶で入荷するには、往復で約1～3か月もの時間を要するため、頻繁に発生する入荷タイミングのずれにも、柔軟に対応することが求められます。

従来は現場の担当者が、原料受入・払出計画、在庫状況、および船舶の運航状況などを確認しながら、当日から数週間先のヤード運用計画を手作業で作成していましたが、ヤード全体で扱う一日の鉄鉱石の量が数十万トンにも上り、鉄鉱石の種類や置場などの組み合わせ数が膨大に存在するため、運用計画のさらなる精度向上が課題となっていました。

そこで当社は、ヤードの最適な運用を可能とする「山配置計画システム」(図4)を独自に開発しました。本システムでは、配合する頻度が高いなど、操業安定性に対する影響が大きい産地の鉄鉱石を分散して保管しながら、膨大な山配置のパターンから山数が最小となるパターンを日単位で選択するアルゴリズムによって、数十秒の計算で、数か月間にわたるヤードの最適な運用計画を作成することができます。これにより、安定操業を確保しながら、物流効率を大幅に向上させることが可能となりました。

既に西日本製鉄所（福山地区）に、本システムの導入を完了しています。今後は、原料炭や他地区への展開を進めるだけではなく、原料購買から次工程への払出に至る原料管理全体について、全社レベルでの最適化を推進していきます。

当社は、「JFE Digital Transformation Center」(『JDXC^™』）を開設し、本システムの開発をはじめとする全製造プロセスのCPS(サイバーフィジカルシステム)化を進めるなど、DX(デジタルトランスフォーメーション、以下DX)を積極的に推進することで、革新的な生産性向上および安定操業の実現を目指しています。今後とも、製造現場におけるあらゆる分野の課題を、DXを通じて解決していくことで、持続可能な社会の実現に貢献してまいります。

【図1】鉄鉱石ヤード

【図2】ヤード運用効率の考え方

【図3】ヤード運用効率性と操業安定性のトレードオフ

【図4】山配置最適化システム