JP2000159311A - 自動荷積み装置及びその荷積み方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動倉庫のたなに収納されたワークをパレッ
ト上に混載して出庫する際、出庫時間が長時間にならな
いようにする。 【解決手段】 出庫伝票１１によって動作する積載計画
装置１２の出力であるパレット積付けデータ１４ａに基
づいて、荷姿評価手段２０は混載パレット上のワークの
荷姿を荷姿基準値１９と比較して評価して評価結果デー
タ２０ａを出力する。また、出庫時間評価手段１８はワ
ークの出庫時間を出庫制限時間１６と比較して評価して
出庫時間データ１８ａを出力する。そして、表示装置２
１はこれらの評価結果を表示して、積付け計画の変更が
指示できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動倉庫内に収
納された複数種のワークを混載パレットに積載して出庫
する自動荷積み装置及びその荷積み方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】単一品種ごとにまとめられて自動倉庫に
収納されている製品（以下ワークという）群から、ピッ
キングロボットを搭載したスタッカクレーンを用いてパ
レットに混載して出庫する自動荷積み装置が使用されて
いる。自動荷積み装置の詳細については後述するが、そ
の概要について、図３、図４及び図９により説明する。
図３は、自動倉庫の斜視図、図４は混載パレットの斜視
図、図９はピッキング作業説明図である。

【０００３】自動倉庫のたな１内には、同一品種ごとに
まとめられたワーク３がパレット２に積載して収納され
ている。指令に応じてスタッカクレーン４はたな１，１
間を走行し、スタッカクレーン４に搭載されたピッキン
グロボット５が昇降して、スタッカクレーン４上の混載
パレット６上にワーク３を混載する。

【０００４】図９はたな１ａ〜１ｃが矢印３１，３２方
向へ移動可能に構成された移動ラック式の自動倉庫にお
けるワークＡ〜Ｃのピッキング作業の一例を示す。図９
Ａではピッキングロボット５はたな１ａのワークＡの１
０個を混載パレット６に積み付け、スタッカクレーン４
はたな１ａ外に退避する。図９Ｂでたな１ｂをたな１ａ
側へ移動し、ピッキングロボット５はたな１ｃのワーク
Ｂの１５個を混載パレット６に混載し、スタッカクレー
ン４はたな１ｃ外に退避する。

【０００５】図９Ｃでたな１ｂをたな１ｃ側へ移動し、
ピッキングロボット５はたな１ａのワークＣの２個を混
載し、第１パレット作業を終了する。図４にその混載荷
姿を示す。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の自
動荷積み装置では、積載計画に従って、スタッカクレー
ン４が自動倉庫内で所定の積付け順序に応じて、たな
１，１間を移動してピッキング作業をしているため、荷
姿に対する制約条件を優先して計画すると、場合によっ
ては、スタッカクレーン４の往復が多くなって、出庫時
間が長時間になるという問題点がある。特に、図９で説
明した移動ラック式の自動倉庫では、これが多くなる
と、出庫時間が大幅に遅くなる。

【０００７】この発明は上記問題点を解消するためにな
されたもので、出庫伝票ごとに異なる荷姿と出庫時間に
ついて、状況に応じた積載計画ができるようにした自動
荷積み装置及びその荷積み方法を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の第１発明に係
る自動荷積み装置は、積付け計画を出力し、スタッカク
レーン及びピッキングロボットに指示を出力する積載計
画装置の積付け計画に基づいて混載パレット上のワーク
の荷姿を荷姿基準値と比較して評価する荷姿評価手段
と、積載計画装置の積付け計画に基づいてワークの出庫
時間を出庫制限時間と比較して評価する出庫時間評価手
段と、これらの評価結果を表示する表示装置とを備えた
ものである。

【０００９】また、第２発明に係る自動荷積み装置は、
第１発明のものにおいて、積載計画装置に対し、荷姿計
画の変更を指示する変更入力装置を設けたものである。

【００１０】また、第３発明に係る自動荷積み装置は、
第１発明のものにおいて、積載計画装置に対し、個々の
混載パレットの積付け計画ごとに荷姿計画の変更を指示
する変更入力装置を設けたものである。

【００１１】また、第４発明に係る自動荷積み装置は、
第１〜第３発明のものにおいて、複数の出庫伝票のそれ
ぞれについて荷付け計画を出力し、出庫制限時間を上記
複数の出庫伝票全体の出庫に必要な所要時間に対して設
定するようにしたものである。

【００１２】また、第５発明に係る自動荷積み装置は、
積付け計画を出力し、スタッカクレーン及びピッキング
ロボットに指示を出力する荷積み方法において、積付け
計画に基づいて混載パレット上のワークの荷姿を荷姿基
準値と比較して評価する荷姿評価工程と、積付け計画に
基づいてワークの出庫時間を出庫制限時間と比較して評
価する出庫時間評価工程と、これらの評価結果を表示す
る表示工程とを備えたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１〜図５はこの
発明の第１及び第５発明の一実施の形態を示す図で、図
１は全体構成図、図２は図１の積載計画装置の構成図、
図３は自動倉庫の斜視図、図４は混載パレットの斜視
図、図５は荷姿評価指数の説明図で、Ａは利用率、Ｂは
充てん率、Ｃは荷姿の安定に関する斜視図、ＤはＣの平
面図であり、図中同一符号は同一部分を示す（以下の実
施の形態も同じ）。

【００１４】配送等の工程で、単一品種ごとにまとめら
れて自動倉庫に収納されている製品（以下ワークとい
う）群から、出庫伝票に応じて、複数種のワークを出庫
する場合に、ピッキングロボットを搭載したスタッカク
レーンを用いて、自動的に自動倉庫内でワークをピッキ
ングしてパレットに混載する装置が提案されている。こ
の自動倉庫の一例を図３に示す。

【００１５】すなわち、自動倉庫のたな１内には、パレ
ット２に積載された各種のワーク３が単一品種ごとにま
とめられて、収納されている。４はたな１間に配置さ
れ、ピッキングロボット５が搭載されたスタッカクレー
ンであり、スタッカクレーン４はたな１，１間を走行
し、ピッキングロボット５が昇降することにより、パレ
ット２上のワーク３をピッキングして、スタッカクレー
ン４上の混載パレット６上にワーク３を混載する。この
自動ピッキング方式では、通常の混載方法と同様に、荷
姿の安定性や所定の荷姿に対する制約条件を満足するた
めの積載計画方式が使用される。

【００１６】ピッキングロボット５の混載計画を行う場
合に、荷姿の安定化や充てん密度最大化、パレット枚数
の最小化等の制約ルールに基づいて積載計画が作成され
る。積載計画には、パレット割付け計画として、何枚の
パレット６が必要で、それぞれのパレット６にはどの品
種のワーク３を、それぞれいくつ積載するか、更に個別
パレット積付け計画として、各ワーク３をどの位置に積
載するかによって構成され、更にその結果、どの順序で
積むかが決められる。ここで、ピッキングロボット５
は、決められた順序で所定のワーク３が収納されている
たな１まで移動してピッキングする。

【００１７】図１及び図２において、１１は出庫伝票
で、出庫すべきワーク３の種類及びそれらの数が記載さ
れている。１２は出庫伝票１１を受けてピッキングロボ
ット５による積付け作業のの計画を行う積載計画装置
で、１３は積載計画の第１段階であるパレット割付け計
画手段で、１３ａはその出力である割付けデータ、１４
は積載計画の第２段階であるパレット積付け計画手段、
１４ａはその出力である積付けデータである。

【００１８】１５は積載計画装置１２のパレット割付け
計画手段１３及びパレット積付け計画手段１４に対し
て、それらのルールとそのルールの重みを指示する積付
けルールパラメータデータ、１６は出庫制限時間でτ
（例えば１５分）、１７は在庫データ、１８はパレット
積付けデータ１４ａに基づいて出庫時間Ｔを算出して、
その値を評価する出庫時間評価手段、１８ａはその出力
である出庫時間データ、１９は荷姿基準値α（例えば６
０）である。

【００１９】２０はパレット積付けデータ１４ａに基づ
いて各混載パレット６上のワーク３の荷姿を、例えば特
願平８−７２８３０号のように、混載荷姿を、複数ワー
クで構成されるブロックの組合せで自動生成し、その荷
姿は各種の条件パラメータで変更することができるよう
に計画し、作成された各混載パレット６上の荷姿の荷姿
評価値を算出する荷姿評価手段、２０ａはその出力であ
る評価結果データ、２１は上記評価結果を表示する表示
装置、２２はパレット積付けデータ１４ａを受けて、ピ
ッキングロボット５及びスタッカクレーン４を制御する
制御装置である。

【００２０】次に、この実施の形態の動作を図５を参照
して説明する。出庫伝票１１を積載計画装置１２に入力
すると、パレット割付け計画手段１３は割付けデータ１
３ａを出力する。割付けデータ１３ａには、パレット番
号、ワーク３の種類及びそれらの数が記載される。次い
で、パレット積付け計画手段１４はパレット積付けデー
タ１４ａを出力する。パレット積付けデータ１４ａに
は、各混載パレット６ごとに、ワーク３の積載順、ワー
ク３の種類及び積付け位置データが記載される。

【００２１】出庫時間評価手段１８は積載計画装置１２
から出力されたパレット積付けデータ１４ａに基づい
て、在庫データ１７に対してシミュレーションを行って
出庫時間Ｔを算出し、その値を出庫制限時間τと比較す
る。一方、荷姿評価手段２０は同様にパレット積付けデ
ータ１４ａに基づいて各混載パレット６上のワーク３の
荷姿を計画し、作成された各混載パレット６上の荷姿の
荷姿評価値を算出し、その値を荷姿基準値１９と比較す
る。

【００２２】また、この荷姿で現在の自動倉庫のたな１
内のワーク３の所在から、スタッカクレーン４の走行や
ピッキングロボット５のピッキング時間等をシミュレー
ションし、出庫制限時間τとの比較により、荷姿計画の
良否を判定する。荷姿評価値としては、例えば重量、利
用率、充てん率、荷姿の安定等の荷姿指数（荷姿を特徴
づける量）の荷重平均値等を評価する値を用いる。これ
らの一例について図５を参照して説明する。

【００２３】（１）重量に関する荷姿指数Ｒｗは、 Ｒｗ＝１−（ワーク重量の総和／パレットの耐荷重） （２）利用率に関する荷姿指数Ｒｃ〔図５Ａ〕は、 Ｒｃ＝ワーク体積の総和／パレット上の許容積付け体積
Ｖ１ （３）充てん率に関する荷姿指数Ｒｆ〔図５Ｂ〕は、 Ｒｆ＝ワーク体積の総和／荷姿の外接直方体の体積Ｖ２ （４）荷姿の安定に関する荷姿指数Ｒｂ〔図５Ｃ，Ｄ〕
は、 Ｒｂ＝１−各（ワークの下ワークとの最大ラップ面積の
総和／ワーク間接触総面積）×２

【００２４】ここで、ラップ面積について説明する。図
５Ｃ，Ｄに示すように、破線で示す８個のワークＷ０
に、実線で示す６個のワークＷ１〜Ｗ６を乗せた場合を
考えると、ワークＷ１はワークＷ０と４箇所の面積ａ１
〜ａ４で接している。これらのうち、最大ラップ面積は
斜線を施した面積ａ１となる。これと同様の考えで、残
りのワークＷ２〜Ｗ６を考えると、最大ラップ面積はそ
れぞれ斜線を施した面積ｂ１〜ｆ１となる。

【００２５】したがって、面Ｐのワーク間接触総面積Ｔ
Ｐは図５Ｄの実線内総面積Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３＋Ｗ４＋Ｗ
５＋Ｗ６となり、面Ｐの最大ラップ面積の総和ＵＰは図
５Ｄの斜線面積の総和ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１＋ｅ１＋
ｆ１となる。また、面Ｑは上下のワーク３が全く重なる
積み方のため、ワーク間接触総面積ＴＱ＝最大ラップ面
積の総和ＵＱとなる。したがって、面ＰではＲｂ＝１−
（ＵＰ／ＴＰ）×２となり、面ＱではＲｂ＝１−〔（Ｕ
Ｐ＋ＵＱ）／（ＴＰ＋ＴＱ）〕×２となる。

【００２６】上述の結果から、荷姿評価値Ｒｐは、 Ｒｐ＝（ａ×Ｒｗ＋ｂ×Ｒｃ＋ｃ×Ｒｆ＋ｄ×Ｒｂ）／
（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ） ここで、ａ〜ｄは重み係数である。これを、荷姿基準値
αと比較し、Ｒｐ≧αであれば荷姿基準達成、Ｒｐ＜α
であれば荷姿基準未達成とする。また、荷積みシミュレ
ーション値Ｔと出庫制限時間τとの比較でＴ≦τであれ
ば時間制限達成、Ｔ＞τであれば時間制限未達成とな
る。

【００２７】出庫時間評価手段１８の評価結果は出庫時
間データ１８ａに示され、時間計及び判定結果、並びに
各ワーク３の移動及び積載に要する時間が示される。ま
た、荷姿評価手段２０の評価結果は評価結果データ２０
ａに示され、パレット番号、評価値及び判定結果が示さ
れる。そして、各データ１８ａ，２０ａの内容は表示装
置２１に表示される。

【００２８】同時に、パレット積付けデータ１４ａは制
御装置２２へ出力され、制御装置２２はスタッカクレー
ン４及びピッキングロボット５を制御して、ワーク３を
混載パレット６に積み付ける。例えば、図２に示すよう
な計画が決定したとすると、自動倉庫内のワーク３が収
容されているたな１に移動し、ワークＡ１０個を混載パ
レット６に積み付ける。次に、ワークＢが収容されてい
るたなに移動し、１５個を混載パレット６に混載する。
更に、ワークＣが収容されているたなに移動し、２個を
混載して第１パレットの作業を終了する。図４にその混
載荷姿を示す。

【００２９】なお、荷姿基準未達成又は時間制限未達成
で、データを修正する場合は、積付けルールパラメータ
データ１５を変更することになる。このようにして、そ
れぞれの出庫伝票１１ごとの計画の良否を判定すること
が可能となる。

【００３０】実施の形態２．図６はこの発明の第２発明
の一実施の形態を示す全体構成図である。なお、図２〜
図５は実施の形態２にも共用する。図において、２５は
積付けルールや積付けルールのパラメータを変更する指
令を入力する変更入力装置である。これ以外は図１と同
様である。

【００３１】次に、この実施の形態の動作を説明する。
出庫時間データ１８ａ及び評価結果データ２０ａが表示
装置２１に表示されるまでは実施の形態１と同様であ
る。これらの判定結果、もし荷姿基準未達成で時間制限
達成であれば、荷姿計画方針を変更し、変更入力装置２
５を操作して、変更指令を送出する。これで、積付けル
ールパラメータデータ１５を変更して表示装置２１で確
認する。

【００３２】これで、再度計画及び評価を実行すること
が可能となる。なお、この場合、荷姿計画自体特願平８
−７２８３０号のようなパラメータで荷姿を変えること
ができるようにしておくことが必要である。この場合、
表示装置２１の画面上で各パラメータを上下させて、そ
れに応じた計画結果を画面で確認しながら、評価基準を
満たす荷姿を追求することになる。

【００３３】ここでは、パレット割付け計画手段１３と
パレット積付け計画手段１４の双方の計画に影響を及ぼ
すことができる。例えば大きなワーク３は下に積むとい
うルールを重視した計画では、スタッカクレーン４の往
復が多くなり、出庫制限時間を超えるが、そのルールを
緩めたら、スタッカクレーン４の往復が少なくなり、出
庫制限時間内に入る。というような出庫作業の可能性を
対話的に模索することが可能となる。

【００３４】実施の形態３．図７はこの発明の第３発明
の一実施の形態を示す全体構成図である。なお、図２〜
図５は実施の形態３にも共用する。この実施の形態は、
荷姿の変更入力をパレット積付け計画手段１４だけに入
力し、指定した混載パレット６に適用するものである。
これで、出庫時間評価手段１８及び荷姿評価手段２０は
その混載パレット６に関するデータだけ更新することに
なる。このようにして、混載パレット６ごとの積付け計
画だけの変更となるため、全体に影響を及ぼさずに計画
変更可能となる。

【００３５】実施の形態４．図８はこの発明の第４発明
の一実施の形態を示す全体構成図である。なお、図２〜
図５は実施の形態４にも共用する。この実施の形態は、
出庫伝票を複数とし、第１〜第３発明を複数の伝票に対
して適用するものである。図において、３１は複数の出
庫伝票３１ａ〜３１ｃからなる出庫伝票群である。

【００３６】ここで、出庫時間評価手段１８は全出庫伝
票３１ａ〜３１ｃの評価結果の総計時間と、その出庫伝
票群３１の出庫制限時間１６とを比較するものであり、
出庫制限時間１６は複数の出庫伝票３１ａ〜３１ｃ全体
に対して設定されている。このようにして、たとえ幾つ
かの出庫伝票３１ａ〜３１ｃ又は混載パレット６につい
ては出庫制限時間１６を超えていても、全体の所要時間
が所定の時間内であれば、制限時間達成となるので、特
に夜間の出庫を計画する場合に実用的なものとすること
が可能となる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の第１発
明では、積付け計画に基づいて混載パレット上のワーク
の荷姿を基準値と比較して評価し、また、ワークの出庫
時間を出庫制限時間と比較して評価し、これらの評価結
果を表示するようにしたので、それぞれの出庫伝票ごと
の計画の良否を判定することができる。

【００３８】また、第２発明では、荷姿計画の変更を指
示するようにしたので、最初に算出した積載計画では、
混載パレットの荷姿は安定するが、出庫時間が長時間に
なる場合、又は多少時間的余裕があるときに、荷姿を安
定させたい場合など、出庫作業の可能性を対話的に模索
することができる。

【００３９】また、第３発明では、個々の混載パレット
の積付け計画ごとに荷姿計画の変更を指示するようにし
たので、混載パレットごとの積付け計画だけの変更とな
り、全体に影響を及ぼさずに計画変更をすることができ
る。

【００４０】また、第４発明では、複数の出庫伝票のそ
れぞれについて積付け計画を出力し、出庫制限時間を複
数の出庫伝票全体の出庫に必要な所定時間に対して設定
するようにしたので、たとえ幾つかの出庫伝票について
は出庫制限時間を超えていても、全体の所要時間が所定
の時間内であれば、制限時間達成となり、特に夜間の出
庫を計画する場合に実用的なものとすることができる。

【００４１】また、第５発明では、積付け計画を出力
し、スタッカクレーン及びピッキングロボットに指示を
出力する荷積み方法において、積付け計画に基づいて混
載パレット上のワークの荷姿を荷姿基準値と比較して評
価する荷姿評価工程と、積付け計画に基づいてワークの
出庫時間を出庫制限時間と比較して評価する出庫時間評
価工程と、これらの評価結果を表示する表示工程とを備
えたので、それぞれの出庫伝票ごとの計画の良否を判定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１を示す全体構成図。

【図２】図１の積載計画装置の構成図。

【図３】この発明の実施の形態１及び従来の自動荷積み
装置に適用される自動倉庫の斜視図。

【図４】この発明の実施の形態１及び従来の自動荷積み
装置により生成される混載パレットの斜視図。

【図５】この発明の実施の形態１を示す荷姿評価指数の
説明図。

【図６】この発明の実施の形態２を示す全体構成図。

【図７】この発明の実施の形態３を示す全体構成図。

【図８】この発明の実施の形態４を示す全体構成図。

【図９】従来の自動荷積み装置を示すピッキング作業説
明図。

【符号の説明】

１ 自動倉庫のたな、 ３ ワーク、 ４ スタッカク
レーン、 ５ ピッキングロボット、 ６ 混載パレッ
ト、 １１ 出庫伝票、 １２ 積載計画装置、 １３
パレット割付け計画手段、 １４ パレット積付け計
画手段、 １５積付けルールパラメータデータ、 １６
出庫制限時間、 １７ 在庫データ、 １８ 出庫時
間評価手段、 １９ 荷姿基準値、 ２０ 荷姿評価手
段、２１ 表示装置、 ２２ 制御装置、 ２５ 変更
入力装置、 ３１ａ〜３１ｃ出庫伝票。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出庫伝票に基づいて、自動倉庫のたな内に
   収納された複数種のワークを混載パレットに積み付ける
   計画を出力し、かつ上記出庫伝票に基づいて、上記自動
   倉庫に設置されたスタッカクレーンに上記たなへの移動
   指示を出力し、上記スタッカクレーンに搭載されたピッ
   キングロボットにこのスタッカクレーン上の上記混載パ
   レットへの混載積付けをする動作指示を出力する積載計
   画装置を有する荷積み装置において、上記積載計画装置
   の積付け計画に基づいて上記混載パレット上のワークの
   荷姿を荷姿基準値と比較して評価する荷姿評価手段と、
   上記積載計画装置の積付け計画に基づいて上記ワークの
   出庫時間を出庫制限時間と比較して評価する出庫時間評
   価手段と、上記荷姿評価結果及び出庫時間評価結果を表
   示する表示装置とを備えたことを特徴とする自動荷積み
   装置。
2. 【請求項２】積載計画装置に対し、荷姿計画の変更を指
   示する変更入力装置を設けたことを特徴とする請求項１
   記載の自動荷積み装置。
3. 【請求項３】積載計画装置に対し、個々の混載パレット
   の積付け計画ごとに荷姿計画の変更を指示する変更入力
   装置を設けたことを特徴とする請求項１記載の自動荷積
   み装置。
4. 【請求項４】複数の出庫伝票のそれぞれについて積付け
   計画を出力し、出庫制限時間を上記複数の出庫伝票全体
   の出庫に必要な所要時間に対して設定したことを特徴と
   する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の自動荷積み
   装置。
5. 【請求項５】出庫伝票に基づいて、自動倉庫のたな内に
   収納された複数種のワークを混載パレットに積み付ける
   計画を出力し、かつ上記出庫伝票に基づいて、上記自動
   倉庫に設置されたスタッカクレーンに上記たなへの移動
   指示を出力し、上記スタッカクレーンに搭載されたピッ
   キングロボットにこのスタッカクレーン上の上記混載パ
   レットへの混載積付けをする動作指示を出力する荷積み
   方法において、上記積付け計画に基づいて上記混載パレ
   ット上のワークの荷姿を荷姿基準値と比較して評価する
   荷姿評価工程と、上記積付け計画に基づいて上記ワーク
   の出庫時間を出庫制限時間と比較して評価する出庫時間
   評価工程と、上記荷姿評価結果及び出庫時間評価結果を
   表示する表示工程とを備えたことを特徴とする自動荷積
   み方法。