JP2003504724A - 通行量に基づく動的経路算出法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 通行量に基づくパラメータを用いて動的に物資運搬車両（ＭＴＶ）の経路決定をする方法及びシステムが開示されている。物資運搬車両（ＭＴＶ）を特定のノード（１０４）に割り当てることを命じられたコントローラ（５０２）が、特定ノード（１０４）に最も近い物資運搬車両を選択する。コントローラ（５０２）は、物資運搬車両の初期ノード（１０２）と目的ノード（１２０）との間の可能な経路を同定し（１０２から１２０までの）各同定経路についてメトリック関数にしたがう計算を行って各経路を解析し最適経路を計算する。コントローラ（５０２）は次いで、最小メトリック関数値を有する経路を物資運搬車両（ＭＴＶ）のために選択する。メトリック関数には、ノード間距離パラメータ、ノード横断パラメータ及び経路内の各ノードにおいて待ち行列にあるＭＴＶ数などを含む物資運搬システム内の各ノードに関連するパラメータを含む。一実施例において、メトリック関数が方程式により示されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 ［関連出願の相互参照］ 出願人は３５Ｕ．Ｓ．Ｃ１１９条（ｅ）により、米国予備出願６０／１４２，２
２７号、出願１９９９年７月２日、名称 「動的経路算出法」に対する優先権を
請求する。

【０００２】 [連邦補助研究又は開発に関する申告] 受領せず

【０００３】 [発明の背景]

【０００４】 製造現場又は倉庫において、製品の運搬又は取扱のため、しばしば電動車両が
使用される。このような車両はその無排気と低騒音のためこのような環境に好ま
しい。このような車両は固定軌条又は軌道に沿って運転されることが多く、所定
の経路に沿って精密な制御が可能となっている。

【０００５】 特に、施設の各種作業現場間で物資を移動するためコンピュータ制御物資運搬
システムが知られている。このようなシステムは、例えば、半導体製造施設内で
半導体ウェハを次々の作業現場に移動するため採用される。

【０００６】 このようなウェハ運搬システムにおいては、作業現場を通ってモノレール軌道
が敷設され、複数の電気車両が、次々の作業現場にウェハを引き渡し、必要処理
作業完了後そこからウェハを回収するため、軌道上に取り付けられそれに沿って
動かすことが出来るようになっている。軌道は、相互接続された軌道区画から構
成され、これらが軌道に沿って複数の経路を作成する。

【０００７】 一般的にノードは、車両が停止して、荷積み、荷卸しをし又は方向転換をする
場所である。このように、ノードは車両が通過しなければならない作業現場又は
、一つ以上の軌道の交叉点であって車両が方向転換をする場所となる。

【０００８】 軌道上の車両は、二つのモード−連結又は半独立−で運転することが出来る。
連結運転においては、中央制御装置、通常はコンピュータが、車両に目的地を割
当て、車両が作業現場にいないときであっても、全システムの作動を監視する。

【０００９】 過去には、中央制御装置が、一般的には目的ノードから最短距離にある車両を
見出そうとする静的経路決定算法に基づいて車両に経路を割り当てた。この距離
には、車両が目的ノードに至る経路上で通過しなければならない各ノードに関す
る「ノード横断値」と呼ばれる静的ペナルティが含まれている。しかし、静的経
路決定算法は、物資運搬システム内に存在することのある交通渋滞及びその他装
置に起因する遅延のような危急事態に対応することが出来ない。

【００１０】 加えて、多くのコンピュータ制御物資運搬システムは少なくとも二つのレベル
又はゾーンを有する。これら異なるレベル又はゾーンは、その間で車両を移動す
る能力に限界があることが多い。例えば、２レベルのシステムにおいて二つのレ
ベルは、単一垂直スイッチを用いて接続されるが、これはその高さと速度のため
、交通渋滞領域を生じることがある。

【００１１】 したがって、物資運搬システム内の危急事態への対応能力があり、異なるレベ
ル又はゾーンの間の車両通行量を最小にする動的経路決定算法を用いて車両経路
を計算出来ることが好ましい。

【００１２】 [発明の概要]

【００１３】 本発明にしたがって、通行量パラメータを使用する物資運搬経路動的決定のた
めの方法及びシステムを開示する。

【００１４】 特定ノードに物資運搬車両を割当てることをコントローラに命令すると、その
コントローラは特定ノードに物理的に最近の物資運搬車両を選択する。コントロ
ーラは物資運搬車両の初期ノードと目的ノードとの間の可能な経路を同定する。
コントローラはメトリック関数にしたがって各同定経路内の各ノードを解析し、
最小メトリック関数を有する経路をその物資運搬車両のため選択する。メトリッ
ク関数には、ノード間距離パラメータ、ノード横断パラメータ、及び経路内各ノ
ードにおいて待ち行列にいる物資運搬車両数などをはじめとする物資運搬システ
ム内各ノードに関連するデータが含まれる。メトリック関数は

【数４】 である。

【００１５】 [発明の詳細な説明]

【００１６】 所与のメトリック関数にしたがって複数の経路から最適経路を選択するための
本発明にしたがう方法を開示する。図１は、１０個のノードが軌道１２２により
相互接続された物資運搬システム（ＭＴＳ）の例示幾何学的配置を示す。図１に
示すように、例えばノード１０４はノード１０２、１０６、及び１１８に接続さ
れている。また図１に示すように、物資を一つのノードから回収し又は物資を別
のノードに移送するに当たり使用される物資輸送車両（ＭＴＶ）は複数の経路を
利用出来る。例えばノード１０２からノード１２０に行くため可能な経路の幾つ
かは、ノード１０２−１０４−１１８−１２０、ノード１０２−１０４−１０６
−１１６−１１８−１２０、ノード１０２−１０４−１０６−１０８−１１２−
１１６−１１８−１２０である。

【００１７】 ここで使用するとき「初期ノード」位置は、「目的ノード」と呼ばれる別のノ
ードへの進行を命令される前のＭＴＶの位置である。上述の例において、初期ノ
ードはノード１０２で、目的ノードは１２０である。図１に示す幾何学的位置配
置は、説明目的だけのための勝手な配置であって、何らの制限的意味合いもない
。

【００１８】 図５に示すように、ＭＴＳ内の物資移動を組織する物資制御システム（ＭＣＳ
）はＭＴＶに特定の目的ノードを与えることをコントローラ５０２に指示するこ
とが出来る。コントローラ５０２は、手空きＭＴＶを選択してそのＭＴＶをＭＣ
Ｓ５０４の選んだ特定の目的ノードに移動することが出来る。以下に詳細を説明
するように、好適実施例においてコントローラ５０２は、特定ノードに最も近い
ＭＴＶを選択し次いで使用しようとするＭＴＶにとり最適の経路を決定する。加
えて、ＭＴＳは複数のノード・コントローラ５０８，５１０，５１２，及び５１
４を含む。四つのコントローラだけを示したが、個々のノード毎に対応する個々
のノード・コントローラがあることは理解される筈である。これらのノード・コ
ントローラは、コントローラ５０２の監督の下で、それらが関係するノードを通
るＭＴＶ通行の制御を担当する。ＭＴＶがノード・コントローラの入口ステーシ
ョン（示さず）に接近すると、そのノード・コントローラはＭＴＶに減速、停止
、又は前進の命令を出す。加えて、ノード・コントローラは、各ＭＴＶからデー
タを受け取る。このデータは、少なくともＭＴＶを識別するものである。次いで
ノード・コントローラは、このＭＴＶの識別情報をコントローラ５０２に送る。
このようにして、コントローラ５０２は、ＭＴＳ内のＭＴＶ位置を確認し記憶す
る。各ＭＴＶがノードの出口ステーション（示さず）を出ると、ＭＴＶは、ノー
ドが空いたことを示す信号をノード・コントローラに与える。ＭＴＳはまた、コ
ントローラ５０２に結合され、ＭＴＳの幾何学的配置及び各ノードに関連するそ
の他のデータを記憶するデータベース５０６を含む。

【００１９】 データベース５０６に記憶されたＭＴＳの幾何学的配置を用いて、コントロー
ラ５０２は初期ノードと目的ノードとの間でＭＴＶが採り得る複数の経路を同定
する。コントローラが同定した複数の経路それぞれについて、コントローラはそ
の経路に含まれるノードを同定し、それらのノードを初期ノードから始まって目
的ノードで終わるＭＴＶの通過順に並べる。複数の経路それぞれについて並べら
れたこのリストを所定のメトリック関数にしたがって解析する。コントローラ５
０２は、同定した経路の中で最小の所定メトリック関数値を有する経路を選択す
る。

【００２０】 所定メトリック関数は、初期ノードと目的ノードとの間の経路の幾つかの側面
を、定性及び定量する設計となっている。このメトリック関数を使用して、他の
同定経路に対する特定経路の質を示す値を計算する。メトリック関数があらわす
質は物理的パラメータに基づかなくとも構わない。このようにメトリック関数は
、距離、時間又は消費電力のようなパラメータを特定経路の質の目安として用い
ることも用いないこともある。

【００２１】 上述のように、データベース５０６はまた、各ノードに対応して、メトリック
関数にパラメータとして使用することの出来るデータをも含む。図２に示すよう
に、データベース５０６に記憶することの出来る表２００は、初期ノードフィー
ルド２０６、目的ノードフィールド２０４及びノード間距離フィールド２０２を
含む。図２に示すのは、図１のネットワーク配置に相当する例示データである。
例えば、初期ノード１０４から目的ノード１０２までのノード間距離は１００で
ある。

【００２２】 図３に示すように、データベース５０６にはまた、ＭＴＶ内の各ノードに対応
する横断値データを含ませることが出来る。横断値データとは、特定経路につい
てメトリック関数値を計算するに当たってメトリック関数内のパラメータとして
使用される無単位のデータである。横断値は、ノードを横断するに必要な時間、
ＭＴＶがノードを横断するに要する時間内の移動距離、又はその他適切なユーザ
ー選択の基準をあらわす。

【００２３】 一実施例において、メトリック関数は二つのノードの間の距離の目安である。
この実施例においては、コントローラはその距離を積算する。距離とはこれ以後
、コントローラが同定した連続ノード対の間の「ノード間距離」を意味する。例
えば、経路が１０２−１０４−１０６−１０８−１１０であるとき、距離は（１
０２−１０４のノード間距離）＋（１０４−１０６のノード間距離）＋（１０６
−１０８のノード間距離）＋（１０８−１１０のノード間距離）となる。これは
１０２と１１０との間の各経路について繰り返される。しかし、前述のように、
これは静的距離であって、ＭＴＳ内の危急事態には対応出来ない。

【００２４】 別の実施例において、メトリック関数はまた前述のノード横断値をも含む。こ
の実施例において、ノード横断値は使用される各ノードの間の時間又は距離なの
で、メトリック関数値は経路の物理的側面の相似物ではない。各ＭＴＶは定速で
移動し、各ＭＴＶはほぼ同一速度で移動するので、ノード間距離とノード横断値
を、距離方程式のため選ぶことは適切である。このように、メトリックはシステ
ムを記述する無単位の量となり、適切なメトリック方程式は、Ｍを経路に関する
メトリック値、Ｎを経路上のノード数、Ｌ_ｉをノードｉからｉ＋１までのノード
間距離、Ｄ_ｉをノードｉに関する横断値とすると、

【００２５】

【数５】 となる。

【００２６】 一好適実施例において、メトリック関数は、通行量又は特定ノードにおける渋
滞による遅延のため惹起されたＭＴＳ内の危急事態をあらわすパラメータをも含
む。特定ノードにおける渋滞は、そのノードを通るＭＴＶの運動に不利な影響を
与える。したがって、各ノードにおける通行渋滞を考慮に入れるメトリック関数
は、いっそう正確なメトリック関数を生じる。

【００２７】 前述のように、コントローラ５０２は各ＭＴＶについての位置データをノード
・コントローラから受け取る。コントローラ５０２はこの位置データを用いて、
現在各ノードの待ち行列空間で待機中のＭＴＶ数を同定する。複数のＭＴＶがそ
のノード関連の待ち行列空間に並んでいる特定ノードは、そのノードを通過する
すべての経路のメトリック値を増加する。このように、そのノードを通過するす
べての経路についてメトリックをいっそう正確に計算するには、待ち行列データ
を用いなければならない。この特定の実施例においては、Ｍを経路に関するメト
リック、Ｎを経路上のノード数、Ｌ_ｉをノードｉからｉ＋１までのノード間距離
、Ｄ_ｉをノードｉに関する横断値、Ｖ_ｉを現在ノードｉ関連の待ち行列空間にい
る車両数ととすると、メトリック関数は、

【数６】 である。

【００２８】 一実施例においては、ＭＴＶがその経路を移動し中間ノードを通過するとき、
選択された経路は更新されない。好適実施例においては、回転型又は垂直スイッ
チのような複数出口を有する各中間ノードにおいて、現在通行状態及びノード待
ち行列状態に基づいて、コントローラが新経路を選択する。

【００２９】 この実施例においてコントローラは、その中間ノードにおいて、中間ノードと
目的ノードとの間で可能なＭＴＶ経路すべてを判定し、各経路についてメトリッ
ク関数を計算して最小メトリック計算値を有する経路を選択する。

【００３０】 したがって、特定ノードにＭＴＶを割り当てる命令を、コントローラ５０２が
ＭＣＳ５０４から受けたとき、コントローラ５０２は、図４に示す方法の各ステ
ップを実行する操作をする。コントローラは、ステップ４０２に示すように特定
ノードに物理的に最も近いＭＴＶを選ぶ。代わりに、コントローラは利用出来る
すべてのＭＴＶのうち最小メトリック関数を有するＭＴＶを選んでもよい。コン
トローラは、ステップ４０４に示すように、初期ノードと目的ノードとの間で可
能なすべての経路を同定する。コントローラは、ステップ４０６に示すように、
同定経路それぞれについてメトリック関数値を計算する。コントローラは、ステ
ップ４０６に示すように、そのＭＴＶが初期ノードと目的ノードとの間で移動す
べき経路を、選んだメトリック関数に基づいて最小メトリック関数計算値を有す
る経路として、選定する。

【００３１】 前述の最小メトリック関数を有するＭＴＶに基づくＭＴＶ割当に加えて、別の
割当基準を適用してもよい。前述のように、ウェハ加工工場は複数のレベル又は
ゾーンを有しており、ここでは二つのレベル又はゾーンの間でＭＴＶを移動させ
る能力が制限され、領域内で移動するより多くの時間を消費する。したがって、
レベル又はゾーンの間のＭＴＶ移動数を少なくすることが、システムの時間及び
待ち時間を小さくする。ＭＴＶ割当に適用される一つの経験則は、一つのゾーン
又はレベルの中でＭＴＶが手空きになったときそのレベル又はゾーンの中に未充
足移動任務の待ち行列がある時は、その手空きＭＴＶに違うゾーン又はレベルの
移動任務を割り当てないことである。

【００３２】 当業者は、ここに述べた機能実行の操作をするコンピュータプログラムが、こ
れらには限らないが、（ａ）コンピュータＩ／Ｏ付属装置を用いて読取可能のRO
M又はＣＤ−ＲＯＭディスクのようなコンピュータ内の読取不能記憶媒体（例え
ば、読取専用記憶装置）装置に永久記憶された情報、（ｂ）読取可能記憶媒体（
例えば、フロッピイ・ディスク、テープ、読取書込光媒体及びハードドライブ）
に記憶済みの情報又は、（ｃ）例えば、コンピュータ同志又はモデモを通じる電
話回線のような基本帯域又は広帯域信号技術を用いる通信媒体を通じて、コンピ
ュータに移された情報、などを含む色々な形でコントローラ５０２に引き渡すこ
とが出来ることを容易に理解するであろう。代わりに、ここで記述した機能の全
部又は一部を、アプリケーション固有集積回路（ＡＳＩＣ）、ステート・マシン
、プログラム済み論理素子、コントローラ又はその他のハードウエア部品又はそ
の他の素子、若しくはハードウエア部品とソフトウエア処理の組合せ、のような
ハードウエア部品を用いて、ここに述べた創造的概念から逸脱することなく、埋
め込むこともできる。

【００３３】 当業者はさらに、通行量に基づくパラメータに基づくＭＴＶの動的経路決定の
ための上述の方法と装置に対する変更と修正が、ここに述べた創造的概念から逸
脱することなく、実行できることを理解するであろう。したがって、本発明は付
属請求項の範囲精神によってのみ限定されるものと見られるべきである。

【図面の簡単な説明】

本発明は、付属図面との関連でおこなう以下の詳細な説明から完全に理解され
るであろう。

【図１】例示物資運搬システムの幾何学的配置模式図である。

【図２】例示出力距離データを含む表である。

【図３】例示ノード横断データを含む表である。

【図４】物資運搬車両経路動的決定のための例示作動方法を示す流れ図である
。

【図５】本発明に合致する方法で作動し得る通行量に基づく動的経路決定シス
テムのブロック図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スパロウ、メアリー，エレン アメリカ合衆国 01810 マサチューセッ ツ州 アンドーバー エンモア ストリー ト 30 Ｆターム(参考） 5B056 BB01 BB91 HH00 HH01 5H301 AA01 AA09 BB05 CC03 CC06 DD07 KK01 KK03 KK04 QQ01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】物資運搬システム内の車両のため、初期位置から目的位置ま
   でで且つ物資運搬システム内の少なくとも一つの中間ノードを通過する複数車両
   経路のうち一つを、選択するための方法であって、 ａ）複数経路の各々について、各中間ノードと中間ノードの順序とを決定する
   ステップと、 ｂ）複数経路の各々に関する各連続ノード対について、連続中間ノード対の各
   々につき所定の出口長さを受け取るステップと、 ｃ）複数経路の各々に関する各ノードについて、所定のノード横断値を受け取
   るステップと、 ｄ）複数経路の各々に関する各ノードについて、複数経路の各々に関する各ノ
   ードにおける車両待ち行列の大きさを、受け取るステップと、 ｅ）複数経路の各々について、各複数経路内の各連続ノード対に関する出口長
   さのメトリック関数、複数経路の各々の中の各ノードに関する所定の横断値、を
   決定するステップと、 ｆ）前記複数経路のうち最小メトリック関数を有する経路を選択するステップ
   と、 の各ステップを含む方法。
2. 【請求項２】メトリック関数を決定するステップが、方程式 【数１】 を用いる請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】（ｇ）物資運搬車両が置かれている第一ゾーンを識別するス
   テップと、 （ｈ）目的ノードがある第二ゾーンを識別するステップと、 （ｉ）物資運搬車両と目的ノードとが同一ゾーン内になく、第一ゾーン内に少
   なくとも一つの未充足移動要求を同定した場合、移動要求を満足させるため第二
   ゾーン内で第二物資運搬車両を同定するステップと、 の各ステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】（ｊ）車両を中間ノードに移動するステップと、 （ｋ）ステップ（ａ）−（ｆ）の各ステップを繰り返すステップと、 の各ステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】複数のノードを有する物資運搬システム・ネットワーク内の
   物資運搬車両経路動的決定のためのシステムであって、 コントローラと、 コントローラに結合された物資運搬ネットワークを記述する複数の幾何学的デ
   ータを含む第一データベースと、 物資運搬システム・ネットワーク内の各隣接ノード対に関するノード間距離値
   を含み、コントローラに結合された第二データベースと、 物資運搬システム・ネットワーク内の各ノードに関するノード横断値を含み、
   コントローラに結合された第三データベースと、 複数のノード・コントローラであって、各ノード・コントローラが対応するノ
   ードに結合され、複数のノード・コントローラの各々がコントローラに結合され
   、対応するノードにおける物資運搬車両数を示す待ち行列を与える複数のノード
   ・コントローラと、を含み、 前記コントローラが、 複数経路の各々について、各中間ノードと中間モードの順序とを判定する操作
   と、 複数経路の各々の中の各連続ノード対について、前記第二データベースに記憶
   された対応するノード間距離を読み取る操作と、 複数経路の各々の中の各ノードについて、前記第三データベースに記憶された
   所定のノード横断値を読み取る操作と、 複数経路の各々の中の各ノードについて、各ノードにおける車両待ち行列の大
   きさを対応するノード・コントローラから受け取る操作と、 複数経路の各々の中の各連続ノード対についてのノード間距離と、複数経路の
   各々の中の各ノードに関する所定の横断値と、各ノードにおける車両待ち行列の
   大きさとを含むパラメータを有するメトリック関数値を、複数経路の各々につい
   て決定する操作と、 前記複数経路から最小メトリック関数を有する経路を選定する操作と、 の各操作をするシステム。
6. 【請求項６】メトリック関数が 【数２】 である請求項５に記載のシステム。
7. 【請求項７】記憶されたコンピュータ・プログラムを有するコンピュータ
   読取可能媒体を含む、物資運搬ネットワークの中のコントローラ内にある処理装
   置が実行するコンピュータ・プログラム製品であって、 複数経路の各々について、それぞれの中間ノードと中間ノードの順序とを判定
   するためのプログラムコードと、 複数経路の各々に関する各連続ノード対について、各連続ノード対に関する所
   定の出口長さ受け取るためのプログラムコードと、 複数経路の各々に関する各ノードについて、所定のノード横断値を受け取るた
   めのプログラムコードと、 複数経路の各々に関する各ノードについて、複数経路の各々に関する各ノード
   における車両待ち行列の大きさを受け取るためのプログラムコードと、 複数経路の各々について、複数経路の各々の中の各連続ノード対に関する出力
   長さのメトリック関数値、複数経路の各々の中の各ノードに関する所定の横断値
   、を判定するためのプログラムコードと、 前記複数経路から最小メトリック関数を有する経路を選定するためのプログラ
   ムコードと、 を含むコンピュータ・プログラム製品。
8. 【請求項８】メトリック関数が 【数３】 である請求項６に記載のコンピュータ・プログラム製品。