JP2005506680A - 交通管理システム、および交通バランスおよび交通密度を使用した材料取扱い方法 - Google Patents

Abstract

自動材料取扱いシステム（ＡＭＨＳ）（２０６）用の交通管理システムは、時間を一連の不連続な期間に分割し、そして特別な期間内に実行されるべき複数の移動要求を分析する（３１０）。交通管理システム（２０４）は、ＡＭＨＳ（２０６から複数の移動要求を受け取り、如何に多くの移動要求が次の期間に実行されるかを決定し（３０８）、そして特に次の期間に実行されることになる移動要求を選択する（３２２）。交通管理システムは、他のノード交通データに関連した移動要求に含まれる発送元ノードおよび宛先ノードを分析することによって、選択された移動要求を優先順位付けする（３１２）。交通管理システム（２０４）は、このデータを分析して、所定値以上のノード交通バランス値および所定値以上のノード交通密度値を有するノードに対して材料輸送車両（Ｖｎ）が派遣される場合には、移動要求が実行されないことを確実にする。

Description

【技術分野】
【０００１】
［関連出願との相互参照］
なし
【０００２】
［連邦補助研究または開発に関する表明］
なし
【背景技術】
【０００３】
本発明は、ネットワーク状の車両ベース自動材料取扱いシステムに使用する交通管理システムに関し、特にノード交通バランス値およびノード交通密度値を使用するシステムおよび方法によってジョブに優先順位を割り当てる交通管理システムに関する。
【０００４】
電動式モータ輸送車両（ＭＴＶ）は、しばしば製造した物品を輸送し操作するための製造および倉庫環境で使用される。そのような車両は、それらのクリーンな動作および低雑音性に起因して、そのような環境に望ましい。そのような車両は、所定の経路に沿った移動の精密な制御を可能とするために、しばしば固定されたレールや軌道に沿って推進される。
【０００５】
特に、コンピュータ制御式の材料輸送システムは、施設内の種々の作業場間で材料を移動するためのものとして知られている。そのようなシステムは、一例として、半導体組立施設内で使用され、半導体ウエハを連続した作業場へと移動する。そのようなウエハ輸送システムでは、モノレール軌道が作業場を通過するようにルート付けされ、そしてその軌道上に複数の電気車両がそれに沿って移動可能に搭載され、半導体ウエハを連続した作業場へ配送し、また必要な処理動作が達成された後にウエハを作業場から取り除く。軌道は、その軌道に沿って複数の経路を与えるルート付け部分またはモジュールを通常は１以上含んで連結された軌道部分からなる。一般に、１つのノードは、そこで車両が停車され、荷積みされ、荷下ろしされ、方向転換される位置である。かくして、１つのノードは、車両が通過しなければならない１つの作業場や、車両が方向転換される１以上の軌道の交差点ということになる。
【０００６】
軌道上の車両は、接続されたモードで動作する。接続されたモードの動作では、通常はコンピュータである中央制御器が、車両に宛先を割り当て、そして材料取扱いシステム全体の動作を監視する。この監視には、各ＭＴＶの状態および位置、輸送される必要のある材料ロットの状態および位置、材料輸送システムの各ノードの状況の監視が含まれる。
【０００７】
中央制御器は、それ故、発送元ノードから宛先ノードへ材料ロットを輸送するための移動要求を実行する責任がある。中央制御器はまた、材料輸送システムの全体効率に対する監督責任がある。例えば、ＭＴＶの効率的な使用は、必要とされるＭＴＶを少なくして、その結果システム全体のコストを低減する。また、混雑したノードでの「交通渋滞」を避けることによって、中央制御器は、多数のＭＴＶが材料ロットの積み込みや配送のために順番待ちすることを回避する。順番待ちしているＭＴＶは、非効率的に使用されていることになり、そして材料輸送システムは、より長い配送時間を経験することになる。
【０００８】
従来のシステムは、ファーストイン・ファーストアウト（ＦＩＦＯ）法によって計画され、優先順位付けされた材料ロット移動要求のリストを与える。受け取られる各移動要求は、それに関連して、その移動要求が起こった時点を示すタイムスタンプを含んでいる。しかしながら、この方法は、より最近のタイムスタンプを有した移動要求が、より古いタイムスタンプを有した移動要求に先行して実行されることを可能にする。この結果、配送時間が増加し、システムの全体効率が低下する。加えて、ＦＩＦＯ計画／優先順位付け法の使用によって、他の問題も生じる。例えば、混雑したノードで交通渋滞が起こると、未実行の移動要求の増加したバックログや、長い配送時間、そしてロットを積み込みまたは下ろすためのＭＴＶ待ち行列を生じさせる。
【０００９】
それ故、ＭＴＶの効率的使用を増加し、作業場への荷物の平均配送時間を減少し、さらに荷積み／荷下ろしノードでの輻輳を低減するシステムおよび方法を提供することが望ましい。
【００１０】
［発明の簡単な開示］
自動材料取扱いシステムにおける移動要求の実行を優先順位付けするためのシステムおよび方法は、発送元ノードおよび宛先ノードを含む複数の移動要求の順序付けされたリストを材料制御システムに提供する。この材料制御システムは、各移動要求に対応する各発送元ノードおよび各宛先ノードに対してノード交通バランス値およびノード交通密度値を計算する。材料制御システムは、前記移動要求の順序付けされたリストの中から、所定の第１の交通バランス値に等しい前記交通バランス値および所定の第１の交通密度値に等しい前記交通密度値を有する発送元ノードおよび宛先ノードを有した第１の移動要求を探索する。材料制御システムは、前記第１の移動要求を第１の優先値に割り当てる。
【００１１】
材料制御システムは、それから、前記移動要求の順序付けされたリスト中の残りの移動要求から、所定の第２の交通バランス値に等しい前記交通バランス値および所定の第２の交通密度値に等しい前記交通密度値を有する関連付けられた発送元ノードおよび宛先ノードを有した第２の移動要求を探索する。材料制御システムは、この第２の移動要求を第２の優先値に割り当てる。
【００１２】
材料制御システムは、前記移動要求の順序付けされたリスト中の残りの移動要求から、所定の第１の自由車両限界値に等しい前記自由車両限界値を有する発送元ノードを有した第３の移動要求を探索する。材料制御システムは、前記第３の移動要求を第３の優先値に割り当てる。
【００１３】
本発明の追加的な形態、特徴および利点は以下の詳細な説明において説明される。
【００１４】
本発明は、図面に関連してなされる発明の詳細な説明を参照することによってより十分に理解される。
【００１５】
［発明の詳細な説明］
本発明による交通管理システムは、受信した移動要求を、計算されたノード交通データに基づいて優先順位付けすることによって、材料取扱いシステムにおけるモータ輸送車両（ＭＴＶ）交通を管理する。図１は、１０個のノードが軌道１２２によって相互接続された材料輸送システム（ＭＴＳ）の例示的接続形態１００を示している。図１に示されるように、例えばノード１０４は、ノード１０２，１０６，１１８に接続している。また図１に示されるように、材料輸送車両（ＭＴＶ）は、１つのノードからの材料を回収することに、または他のノードへ材料を輸送することに、複数のルートを利用可能である。例えば、ノード１０２からノード１２０へ移動するための可能な経路のいくつかは、ノード１０２−１０４−１１８−１２０であり；ノード１０２−１０４−１０６−１１６−１１８−１２０であり；ノード１０２−１０４−１０６−１０８−１１２−１１６−１１８−１２０である。
【００１６】
ここで使用されるように、「移動要求」とは、ノードや他の処理場からの要求であって、発送元ノード、宛先ノードおよびタイムスタンプを含んでいる。ここで使用されるように、「発送元ノード」とは、宛先ノードへ輸送されることを待機している材料ロットを積み込むために、そこへＭＴＶを派遣することを交通制御器に要求するノードまたは場である。このＭＴＶは、その材料ロットを回収して、宛先ノードへと進行する。ここで使用されるように、「宛先ノード」とは、ＭＴＶ材料ロット配送を受け取るノードまたは場である。図１に示された接続形態は、説明目的だけを意図した任意の接続形態であって、決して制限することを意味するものではない。交通管理システム（図示せず）は、一連の所定の時間内に、ＭＴＶを介して材料の分配および配送を制御する。
【００１７】
この交通管理システムは、時間を一連の不連続な期間に分割し、そして複数の移動要求を分析して、どの移動要求が所定の期間内に実行されるものであるかを決定する。交通管理システムは、ノードから、または自動材料取扱いシステム（ＡＭＨＳ）から、複数の移動要求を直接受け取る。交通管理システムは、如何に多くの移動要求が次の期間に実行されるかを決定し、そして特に次の期間に取り扱われることになる移動要求を選択する。交通管理システムは、選択された移動要求を優先順位付けて、交通輻輳および配送遅延を最小値に維持することを確実にする。このことを達成するために、交通管理システムは、他のノード交通データに関連した移動要求に含まれる発送元ノードおよび宛先ノードを分析する。交通管理システムは、このデータを分析して、所定値以上のノード交通バランス値および所定値以上のノード交通密度値を有するノードへのＭＴＶの派遣を防止する。
【００１８】
ノード交通バランス値およびノード交通密度値を決定するために、各ノードは、そのノードに対する交通バランスおよび交通密度を決定することに使用される「トゥー(to)」および「フローム(from)」インデックスを有する。「フローム」インデックスは、積み込まれて宛先ノードへ配送される材料の発送元としての特別なノードの活動を反映する。発送元ノードの「フローム」インデックスは、車両が発送元ノードで荷積み要求されるときにインクリメントされ、また発送元ノードに対する「フローム」インデックスは、割り当てられた車両が発送元ノードに到着したときにデクリメントされる。「トゥー」インデックスは、発送元ノードから配送される材料に対する宛先ノードとしての特別なノードの活動を反映する。宛先ノードとして特別なノードに対する「トゥー」インデックスは、割り当てられた車両が発送元ノードで荷積みされたときにインクリメントされ、また宛先ノードとしての特別なノードに対する「トゥー」インデックスは、割り当てられた車両が宛先ノードに到着したときにデクリメントされる。ここで使用されるように、各特別なノードに対する交通バランスは、以下のように与えられる。
【００１９】

【００２０】
ここで、ｋはｋ番目のノードであり、ｉはｋ番目のノードを発送元ノードとしてリストしている移動要求のインデックスであり、ｊはｋ番目のノードを宛先ノードとしてリストしている移動要求のインデックスである。同様に、各特別なノードに対する交通密度は、以下のように与えられる。
【００２１】

【００２２】
ここで、ｋはｋ番目のノードであり、ｉはｋ番目のノードを発送元ノードとしてリストしている移動要求のインデックスであり、ｊはｋ番目のノードを宛先ノードとしてリストしている移動要求のインデックスである。
【００２３】
図２は、ノード交通バランス値およびノード交通密度値を使用して、受信した移動要求の優先順位を決定する交通管理システム２００を示している。以下で述べられるステップを示す方法が、図３Ａおよび３Ｂに与えられている。特に、ガバナー２０２は、１以上のノード１２０やＡＭＨＳ２０６から複数の移動要求を受信し、そして次の期間に実行されるべき移動要求の数を決定する。ガバナー２０２は、この実行されるべき移動要求の数を、前の期間に実行されるべきであった移動要求の数および前の期間から変わらないままの移動要求の数の関数として決定する。それからガバナー２０２は、受信した移動要求をある手法でランク付けして、移動要求の順序付けされたリストを作成する。このランク付けは、ファーストイン・ファーストアウト（ＦＩＦＯ）法によって、またはオペレータによる「ホットロット」宛先によって、さらには関連した処理ステージに基づいたスケジュールによって達成される。「ホットロット」とは、進行中の処理を中断することを回避するために、ノードやステージで必要とされる時間的に重要な荷積みまたは配送に関連した移動要求のことである。
【００２４】
ガバナー２０２は、材料制御システム（ＭＣＳ）２０４に、実行されるべき移動要求の数と、次の期間に実行されるべき移動要求の順序付けされたリストの双方を与える。一実施形態では、ガバナー２０２は、ＭＣＳの一部である。以下で説明されるように、ＭＣＳ２０４は、順序付けされたリストに含まれる各発送元ノードおよび宛先ノードに対して計算されたノード交通バランス値とノード交通密度値に従って、受信した移動要求を優先順位付ける。所定のノード交通要件に適合したノードに対するＭＴＶの派遣を制限することによって、ＭＣＳ２０４は、遅れたロットの数が減少されること、ＭＴＶの使用効率が増加されること、そして配送時間が増加しないことを確実にする。
【００２５】
特に、図３Ａにステップ３０２−３１２として示された第１のパスでは、ＭＣＳ２０４は、順序付けされたリストから、順番に、発送元および宛先ノードの双方に対するノード交通バランス値がゼロ（０）であり、且つ発送元および宛先ノードの双方に対するノード交通密度値が２以下である移動要求をサーチする。ＭＣＳ２０４は、これらの移動要求を、それらのランク順に選択する。この場合、後で選択された移動要求が、先に選択された移動要求より高いランクにならないようにする。上記の基準に従ってＭＣＳ２０４によって選択された各移動要求は、ＭＴＶ２０８の動作を制御する自動材料取扱いシステム（ＡＭＨＳ）２０６に転送される。
【００２６】
ＡＭＨＳ２０６は、ＭＴＶ２０８が利用可能であるか、即ち、ＭＴＶ２０８が未派遣または自由であるかを判断する。１台のＭＴＶ２０８が利用可能である場合、ＡＭＨＳ（２０６）は、このＭＴＶ２０８を選択し、それを現在実行中の移動要求で指示されている発送元ノードへ派遣し、そこに含まれる材料ロットを積み込むようにする。ＡＭＨＳ２０６は、１台のＭＴＶ２０８が利用可能であること、およびＭＣＳ２０４が順序付けされたリストから上記の基準を満足するより多くの移動要求をサーチし続けていることを、ＭＣＳ２０４に知らせる。その移動要求が実行されるときに自由なＭＴＶ２０８がない場合、ＡＭＨＳは、ＭＣＳ２０４に知らせる。それからＭＣＳ２０４は、現在の未実行移動要求と全ての残存する未実行移動要求をガバナー２０２に与える。ガバナー２０２は、未実行移動要求を、次の期間に処理されるべき未実行移動要求のリストに加える。それからＭＣＳ２０４は、図３Ｂに図示されたステップ３２４−３２８に示されたように、移動要求の順序付けされたリストから、現期間の残存時間のサーチおよび実行を停止する。
【００２７】
第１のパスで要求の全てが処理され、しかもさらに時間が残存し、順序付けされたリストに移動要求が未実行のまま残っているとき、ＭＣＳ２０４は、順序付けされたリストに含まれる残りの移動要求から、発送元および宛先ノードの双方に対するノード交通バランスが−２と２の間であり、且つ発送元および宛先ノードの双方に対するノード交通密度が３以下である移動要求をサーチする。一実施形態は、ノード交通バランスは、−１と２の間である。上記の基準に従ってＭＣＳ２０４によって選択された各移動要求は、自動材料取扱いシステム（ＡＭＨＳ）２０６に転送される。
【００２８】
ＡＭＨＳ２０６は、利用可能なＭＴＶがあるか、即ち、ＭＴＶが未派遣または自由であるかを判断する。１台のＭＴＶ２０８が利用可能である場合、ＡＭＨＳ（２０６）は、このＭＴＶ２０８を選択し、それを現在実行中の移動要求の発送元ノードへ派遣し、そこに含まれる材料ロットを積み込むようにする。ＡＭＨＳ２０６は、１台のＭＴＶ２０８が利用可能であること、およびＭＣＳ２０４が順序付けされたリストから上記の基準を満足するより多くの移動要求をサーチし続けていることを、ＭＣＳ２０４に知らせる。その移動要求が実行されるときに自由なＭＴＶ２０８がない場合、ＡＭＨＳは、ＭＣＳ２０４に知らせる。それからＭＣＳ２０４は、現在の未実行移動要求と全ての残存する未実行移動要求をガバナー２０２に与える。ガバナー２０２は、未実行移動要求を、次の期間に処理されるべき未実行移動要求のリストに加える。それからＭＣＳ２０４は、移動要求の順序付けされたリストから、現期間の残存時間のサーチおよび実行を停止する。
【００２９】
第２のパスで要求の全てが処理され、しかもさらに時間が残存し、順序付けされたリストに移動要求が未実行のまま残っているとき、ＭＣＳ２０４は、図３Ａのステップ３１８−３２２に示された第３のパスを実行する。この第３のパスでは、ＭＣＳ２０４は、自由車両限界１を満足する残存移動要求を実行することになる。この自由車両限界は、特別なノードに対して現在派遣可能な自由ＭＴＶの最大数として定義される。自動材料取扱いシステム（ＡＭＨＳ）２０６は、これらの車両を制御して、自由な車両と使用中の車両のインデックスを維持する。従って、ＭＣＳ２０４は、最初の２つのパスが完了された後に残存する数の移動要求を実行することになる。この移動要求の数は、自動材料取扱いシステム（ＡＭＨＳ）２０６に残存する未派遣車両の数に対応する。上記の基準に従ってＭＣＳ２０４によって選択された各移動要求は、ＭＴＶ２０８の動作を制御する自動材料取扱いシステム（ＡＭＨＳ）２０６に転送される。
【００３０】
ＡＭＨＳ２０６は、利用可能なＭＴＶがあるかを判断する。１台のＭＴＶ２０８が利用可能である場合、ＡＭＨＳ（２０６）は、このＭＴＶ２０８を選択し、その利用可能なＭＴＶを現在実行中の移動要求の発送元ノードへ派遣し、そこに含まれる材料ロットを積み込むようにする。ＡＭＨＳ２０６は、１台のＭＴＶ２０８が利用可能であること、およびＭＣＳ２０４が順序付けされたリストから上記の基準を満足するより多くの移動要求をサーチし続けていることを、ＭＣＳ２０４に知らせる。その移動要求が実行されるときに自由なＭＴＶ２０８がない場合、ＡＭＨＳは、ＭＣＳ２０４に知らせる。それからＭＣＳ２０４は、現在の未実行移動要求と全ての残存する未実行移動要求をガバナー２０２に与える。ガバナー２０２は、未実行移動要求を、次の期間に処理されるべき未実行移動要求のリストに加える。それからＭＣＳ２０４は、移動要求の順序付けされたリストから、現期間の残存時間のサーチおよび実行を停止する。
【００３１】
上記３つのパスを完了した後に残存する移動要求は、現在の期間中に未実行であったものとして、ガバナー２０２に与えられる。ガバナー２０２は、未実行移動要求を、次に期間に処理されるべき未実行移動要求のリストに含ませる。
【００３２】
他の実施形態では、ＭＴＶを特別な移動要求に割り当てるときに、バッチ処理が使用される。バッチ処理は、多数の独立したＭＴＶを使用して、接続された材料ロットを、処理シーケンスの次の処理場へ移動させる。このようにして、複数の材料ロットは、ＭＳＣによって割り当てられ、１つの処理部から他の処理部へと一緒に輸送される。しかしながら、バッチ処理は、ＭＴＶの利用可能性を制限してしまう。これは、ＭＣＳが、バッチ化された複数のＭＴＶを、他の機能を行うことに割り当てることができないからである。
【００３３】
当業者は、ここに開示された発明の概念から逸脱することなく、上述した交通管理用の方法および装置に対する変形および変更がなされるものであることを認めるであろう。従って、この発明は、添付された請求の範囲の精神および範囲によってのみ制限されるものと見られるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】自動化された材料取扱いシステムの例示的接続形態の模式図である。
【図２】本発明による交通管理システムのブロック図である。
【図３Ａ−Ｂ】本発明による交通管理方法を示すフローチャートである。

Claims (16)

1. 自動材料取扱いシステムにおける車両移動を優先順位付けするための方法であって、
   各移動要求に関連した発送元ノードおよび宛先ノードを含む複数の移動要求の順序付けされたリストを提供するステップと、
   各移動要求に対する各発送元ノードおよび各宛先ノードの交通バランス値を計算するステップと、
   各移動要求に対する各発送元ノードおよび各宛先ノードの交通密度値を計算するステップと、
   各移動要求に対する各発送元ノードおよび各宛先ノードの自由車両限界値を計算するステップと、
   前記移動要求の順序付けされたリストの中から、それぞれが第１の交通バランス値に等しい前記交通バランス値および第１の交通密度値に等しい前記交通密度値を有する関連付けられた発送元ノードおよび宛先ノードを有した第１の移動要求を探索するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記移動要求の順序付けされたリストの中から、第２の交通バランス値に等しい前記交通バランス値および第２の交通密度値に等しい前記交通密度値を有する関連付けられた発送元ノードおよび宛先ノードを有した第２の移動要求を探索するステップと、
   前記第２の移動要求を第２の優先値に割り当てるステップと
   を更に含む請求項１の方法。
3. 前記移動要求の順序付けされたリストの中から、第１の自由車両限界値に等しい前記自由車両限界値を有する発送元ノードを有した第３の移動要求を探索するステップと、
   前記第３の移動要求を第３の優先値に割り当てるステップと
   を更に含む請求項１の方法。
4. 前記第１の交通バランス値は、０である請求項１の方法。
5. 前記第１の交通密度値は、２である請求項１の方法。
6. 前記第２の交通バランス値は、−２と２の間である請求項２の方法。
7. 前記第２の交通バランス値は、−１と２の間である請求項６の方法。
8. 前記第２の交通密度値は、３より小さい請求項３の方法。
9. 前記自由車両限界値は、１である請求項３の方法。
10. 自動材料取扱いシステムにおける車両移動を優先順位付けするための方法であって、
    各移動要求に関連した発送元ノードおよび宛先ノードを含む複数の移動要求の順序付けされたリストを提供するステップと、
    各移動要求に対する各発送元ノードおよび各宛先ノードの交通バランス値を計算するステップと、
    各移動要求に対する各発送元ノードおよび各宛先ノードの交通密度値を計算するステップと、
    各移動要求に対する各発送元ノードおよび各宛先ノードの自由車両限界値を計算するステップと、
    前記移動要求の順序付けされたリストの中から、それぞれが第１の交通バランス値に等しい前記交通バランス値および第１の交通密度値に等しい前記交通密度値を有する関連付けられた発送元ノードおよび宛先ノードを有した第１の移動要求を探索するステップと、
    前記第１の移動要求を第１の優先値に割り当てるステップと、
    前記移動要求の順序付けされたリストの中から、第２の交通バランス値に等しい前記交通バランス値および第２の交通密度値に等しい前記交通密度値を有する関連付けられた発送元ノードおよび宛先ノードを有した第２の移動要求を探索するステップと、
    前記第２の移動要求を第２の優先値に割り当てるステップと、
    前記移動要求の順序付けされたリストの中から、第１の自由車両限界値に等しい前記自由車両限界値を有する発送元ノードを有した第３の移動要求を探索するステップと、
    前記第３の移動要求を第３の優先値に割り当てるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
11. 前記第１の交通バランス値は、０である請求項１０の方法。
12. 前記第１の交通密度値は、２である請求項１０の方法。
13. 前記第２の交通バランス値は、−２と２の間である請求項１０の方法。
14. 前記第２の交通バランス値は、−１と２の間である請求項１３の方法。
15. 前記第２の交通密度値は、３より小さい請求項１０の方法。
16. 前記自由車両限界値は、１である請求項１０の方法。

Images