JP2006107121A - Vehicle dispatching plan preparation device, vehicle dispatching plan preparation method, computer program and computer readable recording medium - Google Patents

Vehicle dispatching plan preparation device, vehicle dispatching plan preparation method, computer program and computer readable recording medium Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically assign an AGV suitable for carrying a carrying object to a destination. <P>SOLUTION: The travel of the AGV is constituted of a Petri net model, a target state amount M<SB>r</SB>set corresponding to an AGV state and a carriage instruction is defined as a target, and an operation vector u(k) is determined from the state equation of a Petri net. A control means 213 obtains the solution of a vehicle dispatching problem using an optimum control theory by performing the moving operation of respective coils and the respective AGVs on the basis of the operation vector. In the meantime, a function to be the linear sum of the total empty vehicle traveling time of the AGV and the total carriage standby time of the coil is set in a cost function setting means 208, and the solution for which the cost function becomes minimum is obtained in a vehicle dispatching combination calculation means 209. A simulation means 203 performs respective simulations using the solution of the vehicle dispatching problem, the solution for which the cost function becomes minimum is obtained in a cost function comparison means 211, and the solution is returned to a high-order process computer 101. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、配車計画作成装置、配車計画作成方法、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、無人搬送台車の配車計画(搬送命令の割り付け)を行うための装置に用いて好適なものである。   The present invention relates to a vehicle allocation plan creation device, a vehicle allocation plan creation method, a computer program, and a computer-readable recording medium, and is particularly suitable for use in an apparatus for performing a vehicle allocation plan (assignment of conveyance instructions) for an automatic guided vehicle. Is.

鉄鋼を始めとする多くの産業における製造プロセスでは、複数の製品を異なる複数の工程で処理して製造している。そのため、各製造ライン間で材料や製品を搬送することが必要となる。従来、物を搬送するための物流システムとして、例えば複数の無人搬送台車(AGV=Automatic Guided Vehicle)を用いたシステムが利用されている。   In manufacturing processes in many industries including steel, a plurality of products are processed by a plurality of different processes. Therefore, it is necessary to transport materials and products between the production lines. Conventionally, for example, a system using a plurality of automatic guided vehicles (AGV = Automatic Guided Vehicle) is used as a physical distribution system for transporting an object.

このAGVを用いたシステムでは、AGVと上位のプロセスコンピュータ(以下、プロコンと言う)とで通信をしながら、上位プロコンから与えられる搬送命令をAGVに割り付けることによって各AGVに走行ルートデータを設定し、あらかじめ設定した走行路上を無人で走行することにより、複数のAGVスキッド(物を蓄えておくバッファのようなもの)間で物を搬送するようになっている。   In this system using AGV, while communicating with AGV and a higher-level process computer (hereinafter referred to as “procone”), the traveling route data is set for each AGV by allocating a transfer command given from the upper-level control computer to AGV. An object is transported between a plurality of AGV skids (such as a buffer for storing an object) by unmanned traveling on a predetermined traveling path.

このとき、複数の光空間伝送装置(OCD)がAGVの走行ルートに沿って設置されており、このOCDを介して、AGVと上位プロコン本体との間で通信が行われる。これにより、上述したように上位プロコンからの搬送命令を各AGVに割り付けることができるとともに、どのAGVによりどういう物をどこへ搬送しているのかが上位プロコンで把握可能なようになっている。   At this time, a plurality of optical space transmission devices (OCD) are installed along the traveling route of the AGV, and communication is performed between the AGV and the host computer main body via the OCD. Thus, as described above, a transport command from the host process computer can be assigned to each AGV, and what sort of object is being transported by which AGV can be grasped by the host process computer.

上述のようなAGVを用いた搬送システムにおいては、材料や製品を各AGVスキッド間で搬送する際に、複数個あるAGVのうちどのAGVを使って搬送させるか、つまり、上位プロコンから出力される1つ以上の搬送命令をどのAGVに割り付けるかを決める必要がある。そして、この決定方式に関して従来は、搬送が終わるなどして空車となったAGVのうち、現在の位置から搬送命令中に示されている荷受け位置までの距離が短い順に割り付けを行うようにしていた(特許文献1を参照)。   In the transport system using AGV as described above, when a material or product is transported between the AGV skids, which AGV is used among a plurality of AGVs, that is, output from a host computer. It is necessary to determine to which AGV one or more transfer instructions are assigned. Conventionally, with respect to this determination method, among AGVs that have become empty due to the end of transportation, etc., allocation is performed in ascending order of the distance from the current position to the receiving position indicated in the transportation instruction. (See Patent Document 1).

特開平11−327644号公報JP-A-11-327644

ところで、上述したような搬送システムでは、例えば、AGVの走行路の状態によっては、荷受け位置までの距離は近くても、荷受け位置までの走行時間が長くなる場合がある。しかしながら、上述した従来の手法では、このような場合であっても、荷受け位置までの距離が近いAGVに搬送命令を割り付けてしまう。すなわち、上述した従来の技術では、荷受け位置までの距離は近いが必ずしも荷受け位置までの走行時間がより短くなるAGVに搬送命令の割り付けが行われるとは限らないという問題があった。   By the way, in the conveyance system as described above, for example, depending on the state of the traveling path of the AGV, the traveling time to the cargo receiving position may be long even if the distance to the cargo receiving position is short. However, in the above-described conventional method, even in such a case, a conveyance command is assigned to an AGV that is close to the receiving position. That is, the above-described conventional technique has a problem in that the transport command is not always assigned to the AGV that has a short distance to the load receiving position but does not necessarily travel to the load receiving position.

一般にAGVが走行する走行路は、設備コストや工場内の物理的スペースの問題などから単線で設計され、双方向にAGVが走行することが多い。このため、複数のAGVが走行中に衝突(干渉)を起こすことがある。AGVが干渉を起こすと、停止したり退避走行や逆走をしたりする必要があるので、結果として長い時間がかかってしまうことになる。   In general, a travel path on which AGV travels is designed with a single wire due to problems such as equipment cost and physical space in the factory, and AGV travels in both directions in many cases. For this reason, a plurality of AGVs may cause a collision (interference) during traveling. When the AGV causes interference, it is necessary to stop, evacuate or reversely travel, resulting in a long time.

また、このような干渉が起こらなくても、走行路の状態(例えば、走行路が直線であるか曲線であるかによって走行速度は異なる)やその他の要因により、他のAGVより距離が短くても走行時間が上記他のAGVより短くならないことがあった。   Even if such interference does not occur, the distance is shorter than other AGVs due to the condition of the traveling path (for example, the traveling speed varies depending on whether the traveling path is a straight line or a curve) and other factors. However, the running time may not be shorter than the other AGVs.

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、搬送物を目的地まで搬送するのに適したAGVなどの搬送車を自動的に割り付けることを第1の目的とする。
また、このような搬送命令の割り付けにより、搬送車の走行時間を短くしたり、搬送物が運び出されるまでの搬送待ち時間を短くしたり、搬送車の空車走行時間と搬送待ち時間両者のトレードオフとを最適に調整したりすることができるようにすることを第2の目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and a first object is to automatically assign a transport vehicle such as an AGV suitable for transporting a transported object to a destination. .
In addition, by assigning such a transport command, the travel time of the transport vehicle can be shortened, the transport wait time until the transported object is carried out can be shortened, and the empty vehicle travel time and transport wait time can be traded off. The second object is to be able to optimally adjust.

本発明の配車計画作成装置は、搬送プロセスをペトリネットモデルで表し、上記ペトリネットモデルから搬送命令の搬送車に対する割り付けを決定する配車計画作成装置であって、上記搬送プロセスのペトリネットモデルとして、上記搬送車の走行路をプレースと移動操作端とで表すとともに、搬送物及び搬送車をトークンで表したペトリネットモデルを構築するモデル構築手段と、上記モデル構築手段により構築されたペトリネットモデルの状態方程式を求めるとともに、上記求めた状態方程式と、設定した評価行列及び目標状態量によって表される評価関数とからフィードバックゲイン行列を求めるゲイン行列算出手段と、上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す状態ベクトルを取得する状態ベクトル入力手段と、上記ゲイン行列算出手段により求められたフィードバックゲイン行列と、上記状態ベクトル入力手段により取得された仕掛状態を表す状態ベクトルと、上記搬送車の状態及び与えられる搬送命令に応じて設定される目標状態量とを用いて、上記搬送物及び搬送車の移動操作端に対する操作ベクトルを求める操作ベクトル算出手段と、上記操作ベクトル算出手段により求められた操作ベクトルに基づいて、各移動操作端に対して、上記操作ベクトルの中の正値で大きい操作量が得られた順に各搬送物及び各搬送車を移動可能な数だけ移動させる操作を行うことにより、その操作後の状態ベクトルを求め、求めた操作後の状態ベクトルを用いて、上記各搬送車に対して各搬送物を割付ける配車問題の解を求める制御手段とを備え、上記制御手段は、上記求めた操作後の状態ベクトルを、上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す新たな状態ベクトルとして上記状態ベクトル入力手段にフィードバックさせることを特徴とする。
また、本発明の他の特徴とするところは、上記モデル構築手段は、上記搬送車が作業を行う場所であるスキッド用のペトリネットモデルモジュールと、上記搬送車が通信を行う場所である中継用ペトリネットモデルモジュールとを組み合わせてペトリネットモデルを構築することにある。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記モデル構築手段によって上記ペトリネットモデルを上記搬送車ごとに構築し、上記搬送命令が割り付け済みの搬送車については個々にペトリネットモデルを用い、上記搬送命令が未割り付けの搬送車については1つのペトリネットモデルをまとめて用いるようにし、上記搬送命令を上記未割り付けの搬送車に対して割り付けるようにしたことにある。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記制御手段は、上記操作ベクトル算出手段によって上記搬送車ごとに算出された操作ベクトルを統合した操作ベクトルに基づいて、各移動操作端に対して、上記統合した操作ベクトルの中の正値で大きい操作量が得られた順に各搬送物及び搬送車を移動可能な数だけ移動させるようにする操作を行うことにある。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記搬送車の状態遷移を上記移動操作端の発火に応じて制御し管理する状態管理手段を備えることにある。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記各搬送車の位置及び作業状態と、上記各搬送車に割り付いた各搬送物の搬送元及び搬送先とにより定義されるコスト関数を設定するコスト関数設定手段と、上記目標状態量を、上記コスト関数の係数比の関数として変更する目標値変更手段と、上記コスト関数の値ができるだけ小さくなるように、上記各搬送車に対して各搬送物を割付ける配車問題の解を、組み合わせ最適化手法を用いて複数求める配車組合わせ計算手段と、上記制御手段より得られた配車問題の解と、上記配車組み合わせ計算手段により得られた配車問題の解とに対して、各々シミュレーションを行い、上記コスト関数の値を計算するシミュレーション手段と、上記シミュレーション手段で計算された全てのコスト関数の値を比較し、最も小さい値に対応した配車問題の解を出力するコスト関数比較手段とを備え、上記操作ベクトル算出手段は、上記ゲイン行列算出手段により求められたフィードバックゲイン行列と、上記状態ベクトル入力手段により取得された仕掛状態を表す状態ベクトルと、上記目標値変更手段により変更された目標状態量とを用いて、上記搬送物及び搬送車の移動操作端に対する操作ベクトルを求めることにある。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記コスト関数設定手段は、各搬送車の空車走行時間の単調増加関数と各搬送物の搬送待ち時間の単調増加関数との線型和をコスト関数として用いることにある。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記コスト関数設定手段は、各搬送車の空車走行時間の単調増加関数と各搬送物の搬送待ち時間の単調増加関数と、特定のゾーン付近に搬送車が集中することによって値が大きくなる関数との線型和をコスト関数として用いることにある。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記配車組合わせ計算手段は、上記各搬送車のバッテリ残量が指定された値を下回らないように、上記各搬送車が最寄りのバッテリ場に到着するまでに走行する時間及び上記最寄りのバッテリ場における上記各搬送車の充電時間を加味して、上記配車問題の解を求めることにある。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記配車組合わせ計算手段は、上記搬送車の走行路を複数のエリアに分割して、そのエリアで空車と荷卸し中の搬送車とが、指定された台数以上になった場合には、上記指定された台数以下になるよう上記搬送車を別エリアに退避させるように、上記配車問題の解を求めることにある。
The vehicle allocation plan creation device of the present invention represents a transportation process with a Petri net model, and is a vehicle allocation plan creation device that determines the allocation of the transportation command to the transportation vehicle from the Petri net model, as a Petri net model of the transportation process, A model construction means for constructing a Petri net model in which a traveling path of the transport vehicle is represented by a place and a moving operation end, and a transport object and a transport vehicle are represented by tokens, and a Petri net model constructed by the model construction means. In addition to obtaining a state equation, a gain matrix calculation means for obtaining a feedback gain matrix from the obtained state equation and an evaluation function represented by the set evaluation matrix and target state quantity, and represents an in-process state of a token in the transport process A state vector input means for obtaining a state vector; A feedback gain matrix obtained by the matrix calculating means, a state vector representing the in-process state obtained by the state vector input means, and a target state quantity set in accordance with the state of the transport vehicle and a given transport command. Using the operation vector calculating means for obtaining the operation vector for the moving operation end of the transported object and the transport vehicle, and the operation vector for each moving operation end based on the operation vector obtained by the operation vector calculating means. A state vector after the operation is obtained by performing an operation of moving each transported object and each transported vehicle by the movable number in the order in which a large operation amount is obtained with a positive value in Control means for finding a solution to a vehicle allocation problem for allocating each transport object to each transport vehicle using a vector, and the control means includes The state vector after the operation was characterized by feeding back to the state vector input means as a new state vector representing the progress state of the token in the transport process.
Another feature of the present invention is that the model building means includes a Petri net model module for a skid that is a place where the transport vehicle performs work, and a relay that is a place where the transport vehicle communicates. The Petri net model module is combined with the Petri net model module.
Another feature of the present invention is that the model construction means constructs the Petri net model for each transport vehicle, and uses the Petri net model individually for transport vehicles to which the transport instruction has been assigned, This is because a single Petri net model is used collectively for a transport vehicle to which the transport command is not assigned, and the transport command is assigned to the unassigned transport vehicle.
According to another feature of the present invention, the control means is configured to apply to each moving operation end based on an operation vector obtained by integrating the operation vectors calculated for each of the transport vehicles by the operation vector calculation means. In the integrated operation vector, an operation is performed to move each conveyed product and the transported vehicle by a movable number in the order in which a large positive operation amount is obtained.
Another feature of the present invention is that it includes state management means for controlling and managing the state transition of the transport vehicle according to the firing of the moving operation end.
Another feature of the present invention is that a cost function defined by the position and work state of each transport vehicle and the transport source and transport destination of each transport object assigned to each transport vehicle is set. Cost function setting means, target value changing means for changing the target state quantity as a function of the coefficient ratio of the cost function, and each of the transport vehicles so that the value of the cost function is as small as possible. A vehicle allocation combination calculation means for obtaining a plurality of solutions for a vehicle allocation problem for allocating a transported object using a combination optimization method, a vehicle allocation problem solution obtained from the control means, and a vehicle allocation obtained by the vehicle allocation combination calculation means Each of the cost solutions calculated by the simulation means for simulating the problem solution and calculating the value of the cost function is performed. And a cost function comparison unit that outputs a solution of a vehicle allocation problem corresponding to the smallest value, and the operation vector calculation unit includes a feedback gain matrix obtained by the gain matrix calculation unit, and the state vector input An operation vector for the transported object and the moving operation end of the transport vehicle is obtained using the state vector representing the in-process state acquired by the means and the target state quantity changed by the target value changing means.
According to another feature of the present invention, the cost function setting means includes a cost function that calculates a linear sum of a monotonically increasing function of an empty vehicle traveling time of each transport vehicle and a monotonically increasing function of a transport waiting time of each transport object. There is to use as.
Further, another feature of the present invention is that the cost function setting means includes a monotonically increasing function of an empty travel time of each transport vehicle, a monotonically increasing function of a transport waiting time of each transport object, and a specific zone. A linear sum with a function that increases in value due to the concentration of transport vehicles is used as a cost function.
In addition, another feature of the present invention is that the vehicle allocation combination calculating means is configured so that each transport vehicle is placed in the nearest battery field so that the remaining battery level of each transport vehicle does not fall below a specified value. The solution to the vehicle allocation problem is to be determined by taking into account the time it takes to travel and the charging time of each transport vehicle in the nearest battery field.
In addition, another feature of the present invention is that the vehicle combination calculation means divides the traveling path of the transport vehicle into a plurality of areas, and an empty vehicle and an unloading transport vehicle in the area, When the number exceeds the designated number, the solution is to find a solution to the vehicle allocation problem so that the transport vehicle is evacuated to another area so that the number is less than the designated number.

本発明の配車計画作成方法は、搬送プロセスをペトリネットモデルで表し、上記ペトリネットモデルから搬送命令の搬送車に対する割り付けを決定する配車計画作成方法であって、上記搬送プロセスのペトリネットモデルとして、上記搬送車の走行路をプレースと移動操作端とで表すとともに、搬送物及び搬送車をトークンで表したペトリネットモデルを構築するモデル構築ステップと、上記モデル構築ステップにより構築されたペトリネットモデルの状態方程式を求めるとともに、上記求めた状態方程式と、設定した評価行列及び目標状態量によって表される評価関数とからフィードバックゲイン行列を求めるゲイン行列算出ステップと、上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す状態ベクトルを取得する状態ベクトル入力ステップと、上記ゲイン行列算出ステップにより求められたフィードバックゲイン行列と、上記状態ベクトル入力ステップにより取得された仕掛状態を表す状態ベクトルと、上記搬送車の状態及び与えられる搬送命令に応じて設定される目標状態量とを用いて、上記搬送物及び搬送車の移動操作端に対する操作ベクトルを求める操作ベクトル算出ステップと、上記操作ベクトル算出ステップにより求められた操作ベクトルに基づいて、各移動操作端に対して、上記操作ベクトルの中の正値で大きい操作量が得られた順に各搬送物及び各搬送車を移動可能な数だけ移動させる操作を行うことにより、その操作後の状態ベクトルを求め、求めた操作後の状態ベクトルを用いて、上記各搬送車に対して各搬送物を割付ける配車問題の解を求める制御ステップとを備え、上記状態ベクトル入力ステップは、上記制御ステップにより求められた上記操作後の状態ベクトルを、上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す新たな状態ベクトルとして取得することを特徴とする。   The vehicle allocation plan creation method of the present invention is a vehicle allocation plan creation method that represents a transfer process by a Petri net model, and determines the allocation of the transfer command to the transfer vehicle from the Petri net model, as a Petri net model of the transfer process, A model construction step for constructing a Petri net model in which a traveling path of the transport vehicle is represented by a place and a moving operation end, and a transport object and a transport vehicle are represented by tokens, and a Petri net model constructed by the model construction step. In addition to obtaining a state equation, a gain matrix calculation step for obtaining a feedback gain matrix from the obtained state equation and an evaluation function represented by the set evaluation matrix and target state quantity, and represents a token in-process state in the transfer process State vector input step to obtain the state vector , The feedback gain matrix obtained in the gain matrix calculation step, the state vector representing the in-process state acquired in the state vector input step, the state of the transport vehicle and the transport command to be given. Using the target state quantity, an operation vector calculating step for obtaining an operation vector for the moving operation end of the conveyed product and the transport vehicle, and for each moving operation end based on the operation vector obtained by the operation vector calculating step. Then, by performing an operation of moving each transported object and each transported vehicle by a movable number in the order in which a large operation amount with a positive value in the operation vector is obtained, a state vector after the operation is obtained and obtained. A control step for finding a solution to the vehicle allocation problem of assigning each transported object to each transport vehicle using the state vector after operation. And a flop, the state vector input step, the state vector after the operation determined by the control step, and acquires a new state vector representing the progress state of the token in the transport process.

本発明のコンピュータプログラムは、搬送プロセスをペトリネットモデルで表し、上記ペトリネットモデルから搬送命令の搬送車に対する割り付けを決定することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、上記搬送プロセスのペトリネットモデルとして、上記搬送車の走行路をプレースと移動操作端とで表すとともに、搬送物及び搬送車をトークンで表したペトリネットモデルを構築するモデル構築ステップと、上記モデル構築ステップにより構築されたペトリネットモデルの状態方程式を求めるとともに、上記求めた状態方程式と、設定した評価行列及び目標状態量によって表される評価関数とからフィードバックゲイン行列を求めるゲイン行列算出ステップと、上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す状態ベクトルを取得する状態ベクトル入力ステップと、上記ゲイン行列算出ステップにより求められたフィードバックゲイン行列と、上記状態ベクトル入力ステップにより取得された仕掛状態を表す状態ベクトルと、上記搬送車の状態及び与えられる搬送命令に応じて設定される目標状態量とを用いて、上記搬送物及び搬送車の移動操作端に対する操作ベクトルを求める操作ベクトル算出ステップと、上記操作ベクトル算出ステップにより求められた操作ベクトルに基づいて、各移動操作端に対して、上記操作ベクトルの中の正値で大きい操作量が得られた順に各搬送物及び各搬送車を移動可能な数だけ移動させる操作を行うことにより、その操作後の状態ベクトルを求め、求めた操作後の状態ベクトルを用いて、上記各搬送車に対して各搬送物を割付ける配車問題の解を求める制御ステップとをコンピュータに実行させ、上記状態ベクトル入力ステップは、上記制御ステップにより求められた上記操作後の状態ベクトルを、上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す新たな状態ベクトルとして取得することを特徴とする。
本発明のコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、上記記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とする。
A computer program according to the present invention is a computer program for causing a computer to execute a transfer process represented by a Petri net model and determining assignment of a transfer command to a transfer vehicle from the Petri net model. As a net model, the travel path of the transport vehicle is represented by a place and a moving operation end, and a model construction step for constructing a Petri net model in which a transport object and a transport vehicle are represented by tokens, and the model construction step is constructed. A state equation of the Petri net model is obtained, a gain matrix calculating step for obtaining a feedback gain matrix from the obtained state equation and an evaluation function represented by the set evaluation matrix and the target state quantity, and a token of the transfer process In-process status A state vector input step for obtaining a state vector to be represented, a feedback gain matrix obtained by the gain matrix calculation step, a state vector representing an in-process state obtained by the state vector input step, a state of the carrier, and giving An operation vector calculation step for obtaining an operation vector for the moving operation end of the transported object and the transport vehicle using a target state quantity set in accordance with a transport command to be performed, and an operation vector obtained by the operation vector calculation step. On the basis of each moving operation end, an operation is performed to move each transported object and each transported vehicle by a movable number in the order in which a large and positive operation amount in the operation vector is obtained. Obtain the state vector after the operation, and use the obtained state vector after the operation for each transport vehicle. A control step for finding a solution to a vehicle allocation problem for allocating each transported object, and the state vector input step uses the state vector after the operation obtained by the control step as a token in-process in the transport process. It is obtained as a new state vector representing a state.
A computer-readable recording medium according to the present invention records the above-described computer program.

本発明によれば、搬送プロセスをペトリネットモデルで表し、ペトリネットモデルから得られる状態方程式と、設定した評価行列及び目標状態量によって表される評価関数に応じて、各搬送車へ搬送命令を割り付けるようにしたので、距離的に近い搬送車に搬送命令を割り付けていた従来例に対して、搬送車の走行時間を短くすることができるとともに、搬送車間の干渉も格段に少なくすることができ、干渉によって搬送車の走行時間が長くなることを防止することができる。
また、本発明の他の特徴によれば、シミュレーションを行って、搬送車の位置及び作業状態と、搬送車に割り付いた搬送物の搬送元及び搬送先とにより定義されるコスト関数の値が小さくなる解を求め、その解に基づいて搬送車の割り付けを行うようにしたので、搬送車の空車走行時間と搬送物の搬送待ち時間とのトレードオフを考慮した割り付けを行うことができる。
According to the present invention, the transport process is represented by a Petri net model, and a transport command is sent to each transport vehicle according to the state equation obtained from the Petri net model and the evaluation function represented by the set evaluation matrix and target state quantity. Since it is assigned, compared to the conventional example in which a transfer command is assigned to a transport vehicle that is close in distance, the traveling time of the transport vehicle can be shortened, and interference between the transport vehicles can be remarkably reduced. Further, it is possible to prevent the traveling time of the transport vehicle from becoming long due to the interference.
According to another aspect of the present invention, the cost function value defined by the position and work state of the transport vehicle and the transport source and transport destination of the transport object assigned to the transport vehicle is calculated. Since a smaller solution is obtained and the transport vehicles are allocated based on the solution, it is possible to perform the allocation in consideration of the trade-off between the empty vehicle travel time of the transport vehicle and the transport waiting time of the transported object.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(配車計画作成装置の概要)
図1は、本実施形態の配車計画作成装置の概略構成の一例を説明するブロック図である。
図1において、配車計画作成装置は、配車シミュレータ1aを備えたシミュレーション制御部1、及び最適化計算装置2等によって構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Outline of vehicle allocation plan creation device)
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of a vehicle allocation plan creation device according to the present embodiment.
In FIG. 1, the vehicle allocation plan creation device includes a simulation control unit 1 including a vehicle allocation simulator 1a, an optimization calculation device 2, and the like.

本実施形態では、配車シミュレータ1aは、無人搬送台車(AGV)の状態と、無人搬送台車(AGV)を配車する際の制約とを表現した搬送プロセスを模擬したシミュレータ、いわばAGVを用いて稼動する工場を模擬した大型のシミュレータである。より具体的に説明すると、例えば、配車シミュレータ1aは、ペトリネットモデルを用いて構築され、事象(シミュレータ1aのイベント)毎に物を動かす離散系として構成されている。   In the present embodiment, the vehicle allocation simulator 1a operates using a simulator that simulates a conveyance process that expresses the state of the automatic guided vehicle (AGV) and the restrictions when the automatic guided vehicle (AGV) is allocated, in other words, AGV. A large simulator simulating a factory. More specifically, for example, the vehicle dispatch simulator 1a is constructed using a Petri net model, and is configured as a discrete system that moves an object for each event (event of the simulator 1a).

また、配車計画作成装置には、配車シミュレータ1aを数学的に表現した数式モデル3が構成されている。本実施形態においては、搬送プロセスにおけるAGVの状態と、AGVを配車する際の制約との中から、作成する配車計画に関連する要素を取り込んで、以下の式(イ)に示すような状態方程式を用いて、数式モデル3が作成されている。なお、数式モデル3は、半導体記憶装置等により構成される数式モデル保持手段(図示せず)によって保持されるようにしてもよい。
M(k+1)=M(k)+B・u(k) ・・・(イ)
すなわち、離散化したある時刻kにおいて各プレースに存在するトークンの数を示す状態ベクトル、言い換えれば状態量をM(k)で表し、各トランジションの発火の有無を"1"及び"0"で表現した操作ベクトルをu(k)で表すと、次の時刻k+1における状態ベクトルM(k+1)は、接続行列Bを用いて上記式(イ)で表すことができる。ここで、接続行列Bとは、u(k)のj番目に相当するトランジションが発火した際に、M(k)のi番目に相当するプレースに存在するトークンの増減数を(i,j)要素とする整数行列である。
In addition, the vehicle allocation plan creation device includes a mathematical model 3 that mathematically expresses the vehicle allocation simulator 1a. In the present embodiment, the state equation as shown in the following equation (A) is obtained by taking in the elements related to the allocation plan to be created from the AGV status in the transfer process and the constraints when the AGV is allocated. The mathematical model 3 is created using The mathematical model 3 may be held by a mathematical model holding means (not shown) constituted by a semiconductor memory device or the like.
M (k + 1) = M (k) + B · u (k) (B)
That is, a state vector indicating the number of tokens present in each place at a certain discrete time k, in other words, a state quantity is represented by M (k), and whether or not each transition is ignited is represented by “1” and “0”. When the manipulated vector is represented by u (k), the state vector M (k + 1) at the next time k + 1 can be represented by the above equation (A) using the connection matrix B. Here, the connection matrix B is the number of increase / decrease of tokens existing in the i-th place of M (k) when the j-th transition of u (k) is ignited (i, j). An integer matrix with elements.

最適化計算装置2では、上記数式モデル3に対して最適化計算処理を行い、フィードバックゲインKを算出するようにしている。最適化計算装置2によって行われる最適化計算は、線形二次(LQ)制御を利用するものであり、以下の式(ロ)に示すような評価関数Sを用いて行われる。
S=Σ[M´(k)QM(k)+u´(k)Ru(k)] ・・・(ロ)
評価関数Sにおいて、Q、Rは制御目的にあわせて設定された適当な行列であり、M´(k),u´(k)は、それぞれ状態ベクトルM(k)、操作ベクトルu(k)の転置ベクトルである。Σはk=0〜∞までの{ }内の値の合計を表している。そして、この評価関数Sが最小となるように制御することを考えれば、
u(k)=−K・M(k) ・・・(ハ)
とした状態フィードバック制御を行うフィードバックゲインKを最適制御理論により求めることができる。
The optimization calculation apparatus 2 performs an optimization calculation process on the mathematical model 3 to calculate the feedback gain K. The optimization calculation performed by the optimization calculation device 2 uses linear quadratic (LQ) control, and is performed using an evaluation function S as shown in the following equation (b).
S = Σ [M ′ (k) QM (k) + u ′ (k) Ru (k)] (b)
In the evaluation function S, Q and R are appropriate matrices set in accordance with the control purpose, and M ′ (k) and u ′ (k) are the state vector M (k) and the operation vector u (k), respectively. Is the transpose vector. Σ represents the sum of values in {} from k = 0 to ∞. And considering that the evaluation function S is controlled to be minimized,
u (k) = − K · M (k) (C)
The feedback gain K for performing the state feedback control can be obtained by the optimal control theory.

シミュレーション制御部1の最適制御方策部1bでは、最適化計算装置2で算出されるフィードバックゲインKと、AGVの状態(状態ベクトルM)とを用いて、配車指示(操作ベクトルu)を算出して配車シミュレータ1に与えて、シミュレーションを進め、AGVの新たな状態を得て、この新たなAGVの状態をもとに新たな配車指示を算出するという処理を繰り返す。そして、このようにして得られたシミュレーション結果4から、搬送プロセスにおける配車スケジュールを作成する。   The optimal control policy unit 1b of the simulation control unit 1 uses the feedback gain K calculated by the optimization calculation device 2 and the AGV state (state vector M) to calculate a vehicle allocation instruction (operation vector u). The process of giving the vehicle dispatch simulator 1 and proceeding with the simulation to obtain a new AGV state and calculating a new vehicle dispatch instruction based on the new AGV state is repeated. And the dispatch schedule in a conveyance process is created from the simulation result 4 obtained in this way.

(第1の実施形態)
図2は、本発明の第1の実施形態を示し、無人搬送台車(AGV)の配車計画作成装置を実施したスケジューリングシステムの全体構成の一例を示すブロック図である。なお、以下の実施形態では、製鉄プロセスにおいて複数のAGVスキッド間でコイルを搬送する場合を例にとって説明する。
(First embodiment)
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the overall configuration of a scheduling system that implements a vehicle allocation plan creation device for an automatic guided vehicle (AGV) according to the first embodiment of this invention. In the following embodiments, a case where a coil is transferred between a plurality of AGV skids in an iron manufacturing process will be described as an example.

図2に示すように、本実施形態のスケジューリングシステムは、上位プロコン100と、AGVの配車計画作成装置としての機能を有するパソコン101とを具備して構成されている。上位プロコン100は、所定の搬送命令、AGV状態やコイル状態及びAGVの現在位置などを表す情報を配車計画作成装置(パソコン)101に供給する。搬送命令としては、搬送すべきコイルを識別するためのコイル番号、コイルをどこからどこへ搬送するかを示すFrom/Toなどの情報が含まれる。   As shown in FIG. 2, the scheduling system of the present embodiment is configured to include a host computer 100 and a personal computer 101 having a function as an AGV dispatch plan creation device. The host computer 100 supplies information representing a predetermined transport command, AGV state, coil state, and current position of the AGV to the vehicle allocation plan creation device (personal computer) 101. The transfer command includes information such as a coil number for identifying the coil to be transferred, and From / To indicating from where to where the coil is transferred.

また、AGVの状態や現在位置は、実プロセスにおいてはAGVの走行ルートに沿って設置されている複数の光空間伝送装置(OCD)を介してAGVと上位プロコン100とが通信を行うことにより上位プロコン100で把握されるが、配車計画をあらかじめ作成する際には、離散時間毎のシミュレーションの結果より把握される。すなわち、現在どのAGVがどのような作業をしているのかとか、各AGVが現在存在する位置がどこであるかといったことが、上位プロコン100で把握される。   In addition, in the actual process, the AGV status and the current position are higher when the AGV and the host computer 100 communicate with each other via a plurality of optical space transmission devices (OCDs) installed along the AGV travel route. Although it is grasped by the process control 100, it is grasped from the result of the simulation for each discrete time when the dispatch plan is created in advance. In other words, the host computer 100 knows which AGV is currently performing what kind of work and where each AGV is currently located.

本実施形態で扱うAGVの状態とは、空車、要求走行、荷受け、搬送、荷卸し、充電走行、充電、退避走行のようなAGVの作業状態を示すものである。「空車」とは、コイルを積んでおらず、かつ搬送命令も割り付けられていない状態のAGVを言う。すなわち、何ら作業を行っておらず、しかも行うべき作業が決められてもいない状態を言う。例えばコイルの搬送完了によってAGVが空車となったときは、基本的にはそのAGVはその搬送完了位置に居続ける。   The AGV state handled in the present embodiment indicates an AGV working state such as an empty vehicle, requested travel, cargo receiving, transport, unloading, charging travel, charging, and retreat travel. An “empty vehicle” refers to an AGV that is not loaded with a coil and is not assigned a transfer command. That is, it means a state in which no work is performed and no work to be performed is determined. For example, when the AGV becomes empty due to the completion of the coil conveyance, the AGV basically remains at the conveyance completion position.

また「要求走行」とは、実際にコイルを搬送中ではないが、空車であったAGVが搬送命令を受信し、コイルの荷受け位置(搬送命令中のFrom位置)に向かって走行している状態を言う。「荷受け」とは、要求走行状態のAGVがその後荷受け位置に到着して、コイルをAGVスキッドからAGVに移載している状態を言う。「搬送」とは、荷受けが完了して実際にコイルを積んで荷卸し位置(搬送命令中のTo位置)に向かって搬送している状態を言う。   The “required travel” is a state in which the coil is not actually transporting, but the AGV, which has been empty, receives the transport command and travels toward the receiving position of the coil (From position in the transport command). Say. The “load receiving” refers to a state where the AGV in the requested traveling state has subsequently arrived at the load receiving position and the coil has been transferred from the AGV skid to the AGV. “Conveyance” means a state in which the receipt of the cargo is completed and the coils are actually loaded and conveyed toward the unloading position (To position in the conveyance command).

また「荷卸し」とは、AGVが荷卸し位置に到着して、コイルをAGVからAGVスキッドへと降ろしている状態を言う。この荷卸しが完了すると、AGVは再び「空車」の状態に戻る。「充電走行」とは、AGVのバッテリ交換のために、充電場に向かって走っている状態を言い、「充電」とは実際に充電を行っている状態を言う。「退避走行」とは、AGV間の干渉を避けるために、あらかじめ規則等によって決められた退避位置に向かって走行している状態を言う。この退避走行の指令は、空車のAGVに対して行われる。   “Unloading” means a state in which the AGV has arrived at the unloading position and the coil has been lowered from the AGV to the AGV skid. When this unloading is completed, the AGV returns to the “empty” state again. “Charge running” refers to a state in which the vehicle is running toward the charging station for AGV battery replacement, and “charging” refers to a state in which charging is actually performed. “Evacuation traveling” refers to a state in which the vehicle is traveling toward a retraction position determined in advance by a rule or the like in order to avoid interference between AGVs. This retreat travel command is issued to the AGV of the empty vehicle.

図2に示したように、上位プロコン100は、以上のような状態遷移中にその時々の状態を表すデータを配車計画作成装置101に送信しており、これが状態管理手段205により管理される。状態管理手段205は、このような空車、要求走行、搬送のような作業状態だけでなく、各AGVの現在位置も記憶している。本実施形態の配車計画作成装置は、状態管理手段205にてどのAGVが空車になったかの情報を得て、その空車AGVに対して搬送命令を割り付ける。   As shown in FIG. 2, the host computer 100 transmits data representing the current state to the vehicle allocation plan creation device 101 during the state transition as described above, and this is managed by the state management unit 205. The state management unit 205 stores not only the working state such as the empty vehicle, the requested traveling, and the conveyance, but also the current position of each AGV. The vehicle allocation plan creation apparatus of this embodiment obtains information on which AGV has become empty in the state management means 205, and assigns a transport command to the empty vehicle AGV.

具体的に、配車計画作成装置101は、図2に示すように、入力手段301と、ゲイン行列算出手段302と、記憶手段201と、操作ベクトル算出手段202と、状態ベクトル入力手段204と、状態管理手段205と、搬送命令管理手段206と、処理計画出力手段207と、モデル構築手段212と、制御手段213とを具備しており、以下に述べるような本実施形態によるAGVの配車計画作成方法を実施する。   Specifically, as shown in FIG. 2, the vehicle allocation plan creating apparatus 101 includes an input unit 301, a gain matrix calculation unit 302, a storage unit 201, an operation vector calculation unit 202, a state vector input unit 204, and a state. A management means 205, a transport command management means 206, a processing plan output means 207, a model construction means 212, and a control means 213 are provided, and an AGV dispatch plan creation method according to this embodiment as described below To implement.

入力手段301は、AGVによる搬送プロセスを構成する各AGVスキッドやOCD、各AGVスキッド間の走行路やその距離、ペトリネットモデルに関する所定の評価関数を表す評価行列Q,R、更には各AGVの目標状態(初期状態に対して達成したい状態)を表す目標状態量Mrの各情報をAGVごとに入力するためのものであり、例えばキーボード等により構成される。なお、上記評価行列Q,Rは、
Q=QT≧0、R=RT>0
を満たすものとする(行列Q,Rの肩のTは転置行列であることを示す)。
The input means 301 includes AGV skids and OCDs constituting the AGV transport process, travel paths and distances between the AGV skids, evaluation matrices Q and R representing a predetermined evaluation function related to the Petri net model, and further, each AGV each information of the target state quantity M r representing a target state (a state to be achieved for the initial state) is for inputting each AGV, for example constituted by a keyboard or the like. The evaluation matrices Q and R are
Q = Q T ≧ 0, R = R T > 0
(T in the shoulder of the matrices Q and R indicates a transposed matrix).

モデル構築手段212は、入力手段301により入力された情報に従って、AGVの走行路をプレースとトランジションとで表すとともに、AGVとコイルとをトークンで表したペトリネットモデルをAGVごとに構築する。このとき、そのペトリネットモデルの状態方程式を記述する接続行列Bを求める。この接続行列Bにより、トークン(AGV及びコイル)の移動操作端であるトランジションの発火によるトークンの移動が数式で表される。   The model construction unit 212 constructs, for each AGV, a Petri net model in which AGV travel paths are represented by places and transitions and AGVs and coils are represented by tokens in accordance with the information input by the input unit 301. At this time, a connection matrix B describing a state equation of the Petri net model is obtained. By this connection matrix B, the movement of the token by the firing of the transition that is the movement operation end of the token (AGV and coil) is expressed by a mathematical expression.

ここで、離散化したある時間kにおいて各プレースに存在するトークンの数を示す状態ベクトルすなわち状態量をM(k)で表し、各トランジション発火の有無を"1"及び"0"で表現した操作ベクトルをu(k)で表すとすると、次の時間k+1における状態ベクトルM(k+1)は、以下の式(1)に示す状態方程式で表すことができる。
M(k+1)=M(k)+B・u(k) ・・・(1)
Here, a state vector indicating the number of tokens present in each place at a discretized time k, that is, a state quantity is represented by M (k), and the presence / absence of each transition firing is represented by “1” and “0”. If the vector is represented by u (k), the state vector M (k + 1) at the next time k + 1 can be represented by the state equation shown in the following equation (1).
M (k + 1) = M (k) + B · u (k) (1)

図3に、ペトリネットモデルの一例を示す。図3(a)は現実の搬送プロセスの簡単な例を示し、図3(b)はこの搬送プロセスに従って作成したペトリネットモデルの例を示している。すなわち、走行路中の各AGVスキッドやOCDのある位置をゾーンとし、各ゾーン内のAGVスキッドやOCDをプレースで表すとともに、各ゾーンを矢印で接続して走行路を表す。各ゾーン内はモジュール単位のペトリネットモデルになっており(詳しくは後述する)、矢印はペトリネットモデルのアークを示している。なお、OCDは、各AGVスキッドの繋がりを表すノードである。   FIG. 3 shows an example of a Petri net model. FIG. 3A shows a simple example of an actual transfer process, and FIG. 3B shows an example of a Petri net model created according to this transfer process. That is, a position where each AGV skid or OCD in the traveling path is a zone, and the AGV skid or OCD in each zone is represented by a place, and each zone is connected by an arrow to represent a traveling path. Each zone is a Petri net model in module units (details will be described later), and arrows indicate arcs of the Petri net model. Note that the OCD is a node that represents the connection of each AGV skid.

ゲイン行列算出手段302は、入力手段301により入力された評価行列Q,R及び目標状態量Mrと、モデル構築手段212により求められた接続行列Bとを用いて、所定の評価関数の値を最小にするようなペトリネットモデルのフィードバックゲイン行列Kを求める。このフィードバックゲイン行列Kの計算について、以下に詳しく述べる。 Gain matrix calculation means 302, the input evaluation matrix Q by the input means 301, and R and the target state quantity M r, by using the connection matrix B obtained by modeling means 212, the value of the predetermined evaluation function A feedback gain matrix K of the Petri net model that minimizes is obtained. The calculation of the feedback gain matrix K will be described in detail below.

上述したように、ペトリネットモデルの状態方程式は上記式(1)で表される。さらに、本実施形態で導入している目標状態量Mrを考慮すると、上記式(1)は、以下の式(2)のように書ける。
M(k+1)−Mr=(M(k)−Mr)+B・u(k) ・・・(2)
ここで、M(k)−Mrを新たな状態x(k)と見ることができ、式(2)は、次の式(3)のように書ける。
x(k+1)=x(k)+B・u(k) ・・・(3)
As described above, the state equation of the Petri net model is expressed by the above equation (1). Furthermore, in view of the target state quantity M r that is introduced in this embodiment, the above formula (1) can be written as the following equation (2).
M (k + 1) −M r = (M (k) −M r ) + B · u (k) (2)
Here, M (k) −M r can be regarded as a new state x (k), and Equation (2) can be written as the following Equation (3).
x (k + 1) = x (k) + B · u (k) (3)

なお、上記式(1)の状態方程式は、各プレースの状態の目標量が0の場合に相当するものである。これに対して、上記式(2)あるいは上記式(3)の状態方程式のように、目標状態量Mrを導入することで、各プレースの状態の目標量を自由に設定することができる。詳しくは後述するが、本実施形態では、入力手段301によって入力する初期状態に対する目標状態量Mr以外は、シミュレーションの過程で刻々と遷移するAGVの状態(上述した空車、要求走行、搬送、…などの状態)に応じて目標状態量Mrの設定内容を変化させる。 The state equation of the above equation (1) corresponds to a case where the target amount of each place state is zero. In contrast, as the state equation of the formula (2) or the formula (3), by introducing the target state quantity M r, you are possible to set a target amount of each place state freely. Although the details will be described later, in the present embodiment, except the target state quantity M r with respect to the initial state to enter by the input means 301, the state of the AGV to ever-transitions in the course of the simulation (above unladen, requested travel, transport, ... The setting content of the target state quantity Mr is changed according to the state).

本実施形態においては、上記式(2)あるいは上記式(3)上の移動操作端(トランジション)と、実プロセスの移動操作端とは一致している。すなわち、操作ベクトルu(k)の信号は、実プロセスの操作信号である。これにより、各プレースに存在するトークンの数から目標状態量を引いた値を並べた状態ベクトルをxで表し、各トランジションの発火の有無を"1"及び"0"で表した操作ベクトルをuとすれば、接続行列Bを用いて上記式(3)のように、ベクトルx(k)からベクトルx(k+1)への状態変化を表現することができる。   In the present embodiment, the moving operation end (transition) in the above formula (2) or the above formula (3) coincides with the moving operation end of the actual process. That is, the signal of the operation vector u (k) is an actual process operation signal. As a result, a state vector in which a value obtained by subtracting the target state quantity from the number of tokens present in each place is represented by x, and an operation vector in which the presence / absence of firing of each transition is represented by “1” and “0” is represented by u. Then, using the connection matrix B, a state change from the vector x (k) to the vector x (k + 1) can be expressed as in the above equation (3).

このように、ペトリネットモデルを用いて接続行列BでAGVの走行路を表すことにより、離散時間kが1進むたびに複数の離散きざみ時間を要するプレースをトークンが移動していくことを表現でき、その結果、離散時間系の最適制御理論を適用できる形にすることができる。   In this way, by representing the AGV travel path with the connection matrix B using the Petri net model, it is possible to express that the token moves through a place that requires a plurality of discrete step times as the discrete time k advances by one. As a result, the optimum control theory of the discrete time system can be applied.

このように本実施形態では、ペトリネットモデルを離散時間系の最適制御理論を適用できる形にすることができるので、制御の目的にあわせて適当な評価行列Q,Rを設定して、下記の式(5)に示す評価関数Jが最小になるように操作ベクトルu(k)を制御することを考えれば、
u(k) =−K(M(k)−Mr)=−K・x(k) ・・・(4)
とした状態フィードバック制御を行うフィードバックゲイン行列Kを最適制御理論より求めることができる。
As described above, in the present embodiment, the Petri net model can be made into a form to which the optimal control theory of the discrete time system can be applied. Therefore, appropriate evaluation matrices Q and R are set according to the purpose of the control, and the following: Considering that the operation vector u (k) is controlled so that the evaluation function J shown in Expression (5) is minimized,
u (k) = − K (M (k) −M r ) = − K · x (k) (4)
The feedback gain matrix K for performing the state feedback control can be obtained from the optimal control theory.

Figure 2006107121
Figure 2006107121

上述の評価行列Q,Rは、それぞれプレース数の次元及びトランジション数の次元を有する正方行列で、それぞれ制御の過渡特性とトランジション操作の入力エネルギーとを評価関数として表すためのものであり、制御目的に応じて適宜設定すればよい。例えば、過渡特性を重視する場合は、大きな数値をもつ評価行列Qを設定すればよい。また、操作に要する入力エネルギーを小さく抑えたい場合は、大きな数値をもつ評価行列Rを設定すればよい。   The above-described evaluation matrices Q and R are square matrices each having a dimension of the number of places and a dimension of the number of transitions, respectively, for representing the control transient characteristics and the input energy of the transition operation as evaluation functions, respectively. What is necessary is just to set suitably according to. For example, when the transient characteristics are emphasized, an evaluation matrix Q having a large numerical value may be set. Moreover, when it is desired to keep the input energy required for the operation small, an evaluation matrix R having a large numerical value may be set.

このようにして接続行列Bと所定の評価関数Jを定義する評価行列Q,Rとが定まれば、離散時間系における最適制御理論によりフィードバックゲイン行列Kを求めることができる。なお、フィードバックゲイン行列Kの計算法としては、例えば(安藤和昭、他編著「数値解析手法による制御系設計」計測自動制御学会発行、pp.126-130、平成5年初版第2刷)に記載された幾つかの方法がある。   If the connection matrix B and the evaluation matrices Q and R that define the predetermined evaluation function J are determined in this way, the feedback gain matrix K can be obtained by the optimal control theory in the discrete time system. As a method for calculating the feedback gain matrix K, for example, (Kazuaki Ando, et al., “Control system design by numerical analysis method” published by the Society of Instrument and Control Engineers, pp.126-130, the first edition of the 1993 second edition) There are several methods described.

このようにしてゲイン行列算出手段302により求められたフィードバックゲイン行列Kは、モデル構築手段212により求められた接続行列Bと共に、操作ベクトル算出手段202及び制御手段213において実際に制御を行う際に使用するため、記憶手段201に記憶されて保存される。   The feedback gain matrix K obtained by the gain matrix calculation unit 302 in this way is used when the control is performed in the operation vector calculation unit 202 and the control unit 213 together with the connection matrix B obtained by the model construction unit 212. Therefore, it is stored and stored in the storage means 201.

次いで、状態管理手段205は、ペトリネットモデルのトークンとして表されるAGVやコイルの状態を上位プロコン100から受け取り、記憶する。AGVの状態とは、上述した空車(Empty)、要求走行(Request)、荷受け(Load)、搬送(Carry)、荷卸し(Unload)、充電走行(Battery)、充電(Charge)、退避走行(Escape)の各状態を言う。また、コイルの状態とは、未割り付け(Unassigned)、割り付け済(Assigned)、荷受け(Load)、搬送(Carry)、荷卸し(Unload)、搬送完了(Complete)の各状態を言う。本実施形態では、これらの状態に応じてAGV及びコイルのトークンに属性(カラー)を持たせる。   Next, the state management means 205 receives and stores the AGV and coil states represented as tokens of the Petri net model from the host computer 100. The AGV states include the above-mentioned empty (Empty), requested travel (Request), load receiving (Load), transport (Carry), unloading (Unload), charging travel (Battery), charging (Charge), evacuation travel (Escape) ) Each state. In addition, the coil state means each state of unassigned, assigned, loaded, loaded, unloaded, and completed. In the present embodiment, the attribute (color) is given to the AGV and the coil token according to these states.

搬送命令管理手段206は、上位プロコン100から与えられる1つ以上の搬送命令を管理し、この搬送命令と、状態管理手段205によって管理されているAGV状態とに基づいて、AGV及びコイルの各トークンを生成し、それらに属性を設定する。また、与えられたAGV状態に応じて目標状態量Mrを設定する。目標状態量Mrの設定の仕方は、例えば所定のルールによってあらかじめ決められている。 The transport command management unit 206 manages one or more transport commands given from the host computer 100, and based on the transport command and the AGV state managed by the state management unit 205, each token of AGV and coil And set attributes on them. Further, the target state quantity Mr is set according to the given AGV state. Method for setting the target state quantity M r is determined in advance by, for example, predetermined rules.

一例を挙げると、AGV状態が要求走行のとき(属性がRequestのとき)は、その要求走行の目的地、すなわちその搬送命令中のFrom位置(荷受け位置)に目標値を設定する。また、AGV状態が搬送のとき(属性がCarryのときは、その搬送の目的地、すなわちその搬送命令中のTo位置(荷卸し位置)に目標値を設定する。   As an example, when the AGV state is the requested travel (when the attribute is Request), the target value is set to the requested travel destination, that is, the From position (load receiving position) in the transport command. When the AGV state is transport (when the attribute is Carry), the target value is set at the transport destination, that is, the To position (unloading position) in the transport command.

操作ベクトル算出手段202は、ゲイン行列算出手段302により求められて記憶手段201に記憶されたフィードバックゲイン行列Kと、状態ベクトル入力手段204により入力される仮想的な搬送プロセスの現時点における各ゾーンでのトークンの仕掛状態を表す状態ベクトルM(k)と、搬送命令管理手段206よりAGVごとに供給される初期状態以降の目標状態量Mrとから、トークンの移動操作端(トランジション)に対する発火の有無を表す操作ベクトルu(k)を求める。 The operation vector calculation means 202 is a feedback gain matrix K obtained by the gain matrix calculation means 302 and stored in the storage means 201, and a virtual transfer process inputted by the state vector input means 204 in each zone at the present time. the state vector M representing a progress status of the token (k), the presence or absence of fire and a target state quantity M r after initial state to be supplied to each AGV from transportation command management unit 206, the moving operation end of tokens for (transition) An operation vector u (k) representing is obtained.

制御手段213は、操作ベクトル算出手段202により求められた操作ベクトルu(k)に基づいて、操作量(操作ベクトルu(k)の要素)の正値で大きい順に発火可能性を調べ、仮想的な搬送プロセス内の各移動操作端に対して発火可能な操作端を全て発火させて、移動可能な数だけ移動操作を順次行うという方法を用いて、全ての搬送命令が何らかのAGVに割り付くまで搬送プロセスのシミュレーションを実行して、配車問題の解Sol(0)を求める。   Based on the operation vector u (k) obtained by the operation vector calculation unit 202, the control unit 213 checks the possibility of firing in descending order of the positive value of the operation amount (element of the operation vector u (k)). Until all the transfer commands are assigned to some AGV, using the method that fires all the operation ends that can be ignited for each movement operation end in a simple transfer process and sequentially performs the move operation as many as possible. A transportation process simulation is executed to find a solution Sol (0) of the vehicle allocation problem.

すなわち、上記計算された操作ベクトルu(k)に基づいて、各トランジションに対して、正値で大きい操作量の順に発火可能性を調べ、移動可能な数のトークンに対して操作量を改めて"1"とおき、その他のトークンに対しては操作量を"0"とおいて最終的な操作ベクトルu(k)を求める。これにより、操作量が"1"であるトランジションを発火させれば、式(1)に示した値{M(k)+B・u(k)}として状態ベクトルM(k+1)を得ることが可能となる。   That is, on the basis of the calculated operation vector u (k), for each transition, the possibility of firing is checked in order of positive and large operation amount, and the operation amount is changed again for the moveable number of tokens. “1” is set, and the operation amount is set to “0” for the other tokens, and the final operation vector u (k) is obtained. As a result, if the transition with the manipulated variable “1” is ignited, the state vector M (k + 1) can be obtained as the value {M (k) + B · u (k)} shown in the equation (1). It becomes.

このとき、ある1つの時刻単位のシミュレーションを行ったら、そのとき記憶手段201より入力される接続行列Bと、搬送命令管理手段206より入力される目標状態量Mr等と、状態ベクトル入力手段204より入力される現時点での状態ベクトルM(k)とを用いて、上記状態方程式から移動操作後の状態ベクトルM(k+1)を求め、それを次の時刻単位におけるシミュレーションに利用するために状態ベクトル入力手段204にフィードバックする。そして、1つの移動操作を仮想的に行ったら直ぐに次の移動操作を行うというようにしてシミュレーションを順次行う。 At this time, when the simulation of a one time unit, a connection matrix B is input from the time storage unit 201, a target state quantity M r like inputted from the transport instruction managing unit 206, the state vector input unit 204 The state vector M (k + 1) after the moving operation is obtained from the state equation using the current state vector M (k) input from the state, and the state vector is used for the simulation in the next time unit. Feedback is provided to the input means 204. Then, the simulation is sequentially performed in such a manner that as soon as one moving operation is virtually performed, the next moving operation is performed.

処理計画出力手段207は、以上のようにして制御手段213により行われたシミュレーションの結果を上位プロコン100にフィードバックする。その際処理計画出力手段207は、どのトークンがいつどこからどこへ移動したかという記録ファイルを解析し、どのAGVにどのように搬送命令が割り付けられ、どのルートを通って搬送したかというデータを上位プロコン100のフォーマットに従って生成し、出力する。上位プロコン100では、図示しないディスプレイやプリンタなどの出力装置にそのシミュレーション結果を出力する。   The processing plan output unit 207 feeds back the result of the simulation performed by the control unit 213 as described above to the host computer 100. At that time, the processing plan output means 207 analyzes the recording file indicating which token has moved from where to where, and the data indicating how the AGV is assigned with the transfer instruction and the route through which the transfer is performed. Generate and output according to the format of the process control 100. The host computer 100 outputs the simulation result to an output device such as a display or a printer (not shown).

ところで、上記した図3(b)のペトリネットモデルは、AGVが1台の場合について示したものである。AGVが複数台ある場合は、この図3(b)に示すようなモデルを1つのモジュールとして、AGVの台数分だけ同様のモジュールを作成する。このとき、搬送中及び搬送命令割り付け確定済のAGVは、走行先の目的地が1台ごとに決まっている。一方、空車(退避走行中のものを含む)のAGVの目的地は、新たな搬送命令がどのように割り付くかにより異なる。   By the way, the Petri net model of FIG. 3B described above shows a case where there is one AGV. When there are a plurality of AGVs, the same module as the number of AGVs is created with the model shown in FIG. 3B as one module. At this time, the destination of the traveling destination is determined for each AGV that is being transported and whose transport command assignment has been confirmed. On the other hand, the destination of the AGV of an empty vehicle (including one that is in evacuation) varies depending on how a new transfer command is assigned.

そこで、搬送中及び搬送命令割り付け確定済のAGVについては、図4の上段(AGV1、AGV2、AGV3、…)のように1台ごとに区別し、空車及び退避走行中のAGVについては図4の下段(AGV0)のように区別しないこととする。つまり、図4の上段の各モジュール内にAGVはそれぞれ1台ずつしか入らないが、下段のモジュールには空車のAGVが複数台入り得る。新たな搬送命令の割り付けは、この空車及び退避走行中のAGVに対して行われる。   Therefore, AGVs that are being transported and whose transport command assignment has been confirmed are distinguished for each vehicle as shown in the upper part of FIG. 4 (AGV1, AGV2, AGV3,...). No distinction is made as in the lower row (AGV0). That is, only one AGV can enter each of the upper modules in FIG. 4, but a plurality of empty AGVs can enter the lower module. A new transfer command is assigned to the empty vehicle and the AGV that is being evacuated.

各モジュールにおいて、対応するゾーン(AGVスキッドやOCDのある位置)は、物理的には同一の場所を表し、一般に容量が制限されている。例えば、AGV1のスキッドAとAGV2のスキッドAは、物理的には同一の場所を表し、AGV1がスキッドAにあるとき、スキッドAの容量が1ならば、他のAGVはスキッドAには進入できない。   In each module, the corresponding zone (the position where the AGV skid or OCD is located) physically represents the same place and generally has a limited capacity. For example, skid A of AGV1 and skid A of AGV2 represent the same physical location, and when AGV1 is in skid A, if the capacity of skid A is 1, no other AGV can enter skid A .

このような制約をソフトウェア上で実現するためには、AGVの状態、コイルの状態に加え、容量に関する状態として、各ゾーンのトークンの個数を状態管理手段205により管理させれば良い。すなわち、1つの時刻単位のシミュレーションを進めるたびに、各ゾーンの容量(入ることが許されるトークン数の上限値)と、現在の各ゾーンのトークン数とを比較し、各ゾーンの容量を越えるような発火を禁止する。   In order to realize such a restriction on software, the state management unit 205 may manage the number of tokens in each zone as a state related to the capacity in addition to the AGV state and the coil state. That is, each time the simulation of one time unit proceeds, the capacity of each zone (upper limit value of the number of tokens allowed to enter) is compared with the current number of tokens of each zone so that the capacity of each zone is exceeded. Prohibit excessive ignition.

なお、図4では各AGVのモジュールを明確に分けた図を示しているが、各モジュールを分けることは本質的ではなく、数式モデル上(ソフトウェア上)で各AGVを区別することができれば良い。   Note that FIG. 4 shows a diagram in which the modules of each AGV are clearly divided, but it is not essential to divide each module, and it is only necessary to distinguish each AGV on a mathematical model (on software).

このようにペトリネットモデルをAGVごとに分けて考えることにより、搬送命令管理手段206によってAGV状態に応じて設定される目標状態量MrもAGVごとに設定される。そのため、上記式(5)に示した評価関数JもAGVごとに異なることとなる。例えば、4台あるAGVのうち、AGV1は搬送中、AGV2は要求走行中、AGV3とAGV4が空車であるとすると、それぞれの評価関数J1、J2、J3,4(空車や退避走行の場合はひとまとめにして考える)は、以下の式(6)のようになる。 By considering This separation Petri net model for each AGV, the target state quantity M r that is set according to the AGV state by the conveyance instruction management unit 206 is also set for each AGV. Therefore, the evaluation function J shown in the above equation (5) also differs for each AGV. For example, if there are four AGVs, AGV1 is being transported, AGV2 is in the required travel, and AGV3 and AGV4 are empty, the respective evaluation functions J 1 , J 2 , J 3 , 4 (empty and evacuation travel) The case is considered as a whole) as shown in the following equation (6).

Figure 2006107121
Figure 2006107121

この式(6)において、Mr1はAGV1についての目標状態量であり、この場合はコイルの搬送先、すなわち割り付け済搬送命令中のTo位置を目標値として設定したものである。また、Mr2はAGV2についての目標状態量であり、この場合はコイルの搬送元、すなわち割り付け済搬送命令中のFrom位置を目標値として設定したものである。また、Mr3,4はAGV3、AGV4についての目標状態量であり、この場合は未割り付けの搬送命令の搬送元(From位置)を目標値として設定したものである。 In the formula (6), M r1 is the target state quantity for AGV1, this case is obtained by setting the transport destination of the coil, i.e., the To position in the allocation already transportation command as a target value. Further, M r2 is the target state quantity for AGV2, this case is obtained by setting the transport origin of the coil, i.e., the From position in the allocation already transportation command as a target value. In addition, Mr 3 and 4 are target state quantities for AGV3 and AGV4. In this case, the transfer source (From position) of an unassigned transfer command is set as the target value.

目標値の設定の仕方は、例えば、目標状態量Mrの行列中で目的地に該当する要素の値を"1"とし、他の要素の値を"0"とする。また、目標値は"1"以外の値、例えばそれ以上の整数値あるいは小数値に設定するようにしても良く、他の要素の値も必ずしも"0"でなくても良い。要は、目的地の要素の値が他の要素の値よりも大きくなるように設定すれば良い。 For example, the value of the element corresponding to the destination is set to “1” and the values of the other elements are set to “0” in the target state quantity Mr matrix. Further, the target value may be set to a value other than “1”, for example, an integer value or a decimal value greater than that, and the values of other elements may not necessarily be “0”. In short, the value of the destination element may be set to be larger than the values of the other elements.

これらAGVごとの評価関数J1、J2、J3,4を最小化する操作ベクトルu(k)は、AGVごとに上記式(4)により求められる。つまり、この場合は3つの操作ベクトルu(k) 1、u(k)2、u(k)3,4が求められる。操作ベクトル算出手段202は、各操作ベクトルu(k) 1、u(k)2、u(k)3,4を統合したベクトルu(k)(=〔u(k) 1 u(k)2 u(k)3,4〕)を更に生成する。 The operation vector u (k) that minimizes the evaluation functions J 1 , J 2 , J 3 and 4 for each AGV is obtained by the above equation (4) for each AGV. That is, in this case, three operation vectors u (k) 1 , u (k) 2 , u (k) 3, 4 are obtained. The operation vector calculation means 202 is a vector u (k) (= [u (k) 1 u (k) 2 obtained by integrating the operation vectors u (k) 1 , u (k) 2 , u (k) 3 , 4. u (k) 3,4 ]) is further generated.

制御手段213は、操作ベクトル算出手段202により求められた上記統合した操作ベクトルu(k)に基づいて、操作量の正値で大きい順に発火可能性を調べ、仮想的な製造プロセス内の各移動操作端に対して発火可能な操作端を全て発火させて、移動可能な数だけ移動操作を順次行うという方法を用いて、所定期間の搬送プロセスのシミュレーションを実行する。   Based on the integrated operation vector u (k) obtained by the operation vector calculation unit 202, the control unit 213 checks the possibility of firing in descending order of the positive value of the operation amount, and moves each movement in the virtual manufacturing process. A simulation of the conveyance process for a predetermined period is executed by using a method in which all the operation ends that can be ignited with respect to the operation end are fired, and the moving operation is sequentially performed as many as possible.

なお、上述したモデル構築手段212、ゲイン行列算出手段302、記憶手段201、操作ベクトル算出手段202、状態ベクトル入力手段204、状態管理手段205、搬送命令管理手段206、処理計画出力手段207、及び制御手段213は、例えば、CPU(中央処理装置)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリメモリ)などからなるマイクロコンピュータによって構成されており、CPUの作業プログラムは、ROMあるいはRAMに記憶されている。   It should be noted that the model construction means 212, gain matrix calculation means 302, storage means 201, operation vector calculation means 202, state vector input means 204, state management means 205, transfer command management means 206, processing plan output means 207, and control described above. The means 213 is constituted by a microcomputer including, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and the CPU work program is stored in the ROM or RAM. Yes.

また、ゲイン行列算出手段302が、図1に示した最適化計算装置2に相当し、モデル構築手段212から出力される接続行列Bを上記式(1)に代入することにより得られる数式モデル(例えば式(2))が、図1に示した数式モデル3に相当する。また、入力手段301のユーザによる操作に基づき入力される評価行列Q、R及び目標状態量Mrに基づいて得られる評価関数(式(5)の評価関数J)が、図1に示した評価関数Sに相当する。 Further, the gain matrix calculation means 302 corresponds to the optimization calculation apparatus 2 shown in FIG. 1, and a mathematical model ((1)) obtained by substituting the connection matrix B output from the model construction means 212 into the above formula (1). For example, the equation (2)) corresponds to the mathematical model 3 shown in FIG. The evaluation evaluation matrix Q to be inputted based on the operation by the user, the evaluation function obtained based on the R and the target state quantity M r (the evaluation function J of Equation (5)) is shown in Figure 1 of the input means 301 It corresponds to the function S.

さらに、シミュレーション制御部200が、図1に示したシミュレーション制御部1に相当する。特に、制御手段213及び状態ベクトル入力手段204が、図1に示した配車シミュレータ1aに相当し、操作ベクトル算出手段202が、図1に示した最適制御方策部1bに相当する。   Furthermore, the simulation control unit 200 corresponds to the simulation control unit 1 shown in FIG. In particular, the control unit 213 and the state vector input unit 204 correspond to the vehicle allocation simulator 1a shown in FIG. 1, and the operation vector calculation unit 202 corresponds to the optimal control policy unit 1b shown in FIG.

以上に、AGV割り付け問題をペトリネットでモデリングする手法、ペトリネットモデルを数式変換する手法、AGV状態に応じて目標状態量Mrを設定した評価関数により搬送目的を達成できる手法、評価関数を最小化する手法について原理的なことを述べた。
次に、このような原理に基づいて実際に実施するための具体的なペトリネットモデル設定について説明する。
As described above, a method for modeling an AGV allocation problem with a Petri net, a method for transforming a Petri net model into a mathematical formula, a method for achieving a transfer purpose by an evaluation function in which a target state amount Mr is set according to an AGV state, and a minimum evaluation function I described the principle of the method to make it.
Next, specific Petri net model settings for actual implementation based on such a principle will be described.

図5及び図6は、図3(b)に示した各ゾーン内のペトリネットモデルを詳細に示した図であり、図5は各AGVスキッド用ゾーンのペトリネットモデルを示し、図6はOCD用ゾーンのペトリネットモデルを示している。なお、図5及び図6において、白丸印はプレース、棒印はトランジション、白丸内の黒丸印はトークンを表しており、トークンはトランジションの発火によってプレース間を移動する。   5 and 6 are diagrams showing in detail the Petri net model in each zone shown in FIG. 3B, FIG. 5 shows the Petri net model of each AGV skid zone, and FIG. The Petri net model of the zone for use is shown. In FIGS. 5 and 6, white circles represent places, bar marks represent transitions, black circles within white circles represent tokens, and tokens move between places due to the firing of transitions.

各モジュール中"AGV"と書かれたプレースはAGV用のプレースであり、AGVスキッド用及びOCD用のモジュール内にそれぞれ1個ずつ備えられている。また、"From"及び"To"と書かれたプレースはコイル用のプレースであり、AGVスキッド用のモジュール内にそれぞれ1個ずつ備えられている。これらのプレースは容量が1個に制限されている。さらに、"Common"、"Complete"、"Request"と書かれたプレースは各モジュールに共通のプレースであり、全体でそれぞれ1つのみ備えられる。この共通プレースには複数のトークンを設定することが可能である。   The place where “AGV” is written in each module is a place for AGV, and one place is provided in each module for AGV skid and OCD. Further, the places where “From” and “To” are written are places for coils, and one place is provided in each module for AGV skid. These places are limited to one capacity. Furthermore, the places written as “Common”, “Complete”, and “Request” are common places for each module, and only one place is provided in total. A plurality of tokens can be set in this common place.

また、"Load"、"Unload"、"Allocate"、"Reallocate"、"Move"と書かれたものはそれぞれトランジションである。ここで、トランジション"Load"は、プレース"AGV"とプレース"From"にトークンがあるとき発火可能である。また、トランジション"Unload"は、プレース"AGV"にトークンがあるとき発火可能である。また、トランジション"Move"は、プレース"AGV"にトークンがあるとき発火可能であり、AGVの移動を制御する。トランジション"Allocate"及び"Reallocate"は、任意に発火可能である。   Also, “Load”, “Unload”, “Allocate”, “Reallocate”, and “Move” are written as transitions. Here, the transition “Load” can be ignited when there is a token in the place “AGV” and the place “From”. The transition “Unload” can be ignited when a token exists in the place “AGV”. The transition “Move” can be ignited when there is a token in the place “AGV”, and controls the movement of the AGV. The transitions “Allocate” and “Reallocate” can be fired arbitrarily.

図7は、図3(b)に示したペトリネットモデルを図5及び図6の具体例に従って書き直したものである。この図7に示したように、プレース"AGV"と"From"と"To"とに通し番号(カッコ内の数字)を付け、トランジション"Load"と"Unload"と"Move"とに通し番号(丸内の数字)を付けることにより、それぞれを区別している。AGV及びコイルの各トークンは、状態以外に現在位置、割り付け済みのコイル及びAGVの組があるときはそれらのそれぞれに対応する番号などの属性を持っている。   FIG. 7 is a rewrite of the Petri net model shown in FIG. 3B according to the specific examples of FIGS. As shown in FIG. 7, serial numbers (numbers in parentheses) are assigned to places “AGV”, “From”, and “To”, and serial numbers (circles) are assigned to transitions “Load”, “Unload”, and “Move”. Each number is distinguished by affixing the number in it. In addition to the state, each token of AGV and coil has attributes such as a current position, a number corresponding to the assigned coil and AGV, and a number corresponding to each of them.

また、図5〜図7に示したように、本実施形態においてトランジション"Move"は、モジュールの外部に出ていく方向に対してのみ設け、入ってくる方向には設けていない。AGVスキッド及びOCDの全てのモジュールについてこのように構成することにより、必要に応じて入出力の足の本数を変えて各モジュールを接続するだけで、全体のペトリネットモデルを簡単に作成することができる。したがって、設計変更も容易である。   Also, as shown in FIGS. 5 to 7, in this embodiment, the transition “Move” is provided only in the direction going out of the module, and not in the incoming direction. By configuring in this way for all AGV skid and OCD modules, the entire Petri net model can be created simply by changing the number of input and output legs as needed and connecting each module. it can. Therefore, the design can be easily changed.

図8は、上記のように構成した本実施形態による配車計画作成装置101のシミュレーション時の動作の一例を示すフローチャートである。以下、この図8のフローチャートに従って動作を説明する。
図8において、最初にステップS1では、上位プロコン100から搬送命令及びAGV状態の情報を受信する。次に、ステップS2で、上記受信した情報をもとに前処理を行う。この前処理では、AGV及びコイルの各トークンを生成してそれぞれに属性を設定し、AGVのトークンはプレース"Common"にセットし、コイルのトークンはプレース"Request"にセットする。
FIG. 8 is a flowchart showing an example of an operation at the time of simulation of the vehicle allocation plan creating apparatus 101 according to the present embodiment configured as described above. The operation will be described below with reference to the flowchart of FIG.
In FIG. 8, first, in step S <b> 1, a transport command and AGV state information are received from the host computer 100. Next, in step S2, preprocessing is performed based on the received information. In this pre-processing, AGV and coil tokens are generated and attributes are set respectively. The AGV token is set in the place “Common” and the coil token is set in the place “Request”.

次に、ステップS3では、上述した最適制御理論に基づく各トランジションの発火制御を利用してAGV割り付け処理を行う。例えば、図9に示すようなAGV及びコイルのトークンがあるとする。本実施形態ではこれだけの情報を状態管理手段205や搬送命令管理手段206にて管理している。これらの情報に基づいて、コイルのプレース"Request"に置かれた各トークンは、その属性が示す搬送元のプレースに繋がっているトランジションが発火することにより、搬送元にコイルのトークンがセットされる。また、AGVのプレース"Common"に置かれた各トークンは、各AGVに繋がっているトランジションが発火することにより、各AGVの現在位置に各AGVのトークンが振り分けられる。この際、各AGV状態に応じて搬送元または搬送先のプレースに目標値が付けられる。   Next, in step S3, AGV allocation processing is performed using the ignition control of each transition based on the above-described optimal control theory. For example, assume that there are AGV and coil tokens as shown in FIG. In this embodiment, this amount of information is managed by the state management unit 205 and the transport command management unit 206. Based on these pieces of information, each token placed in the coil place “Request” is set to the coil token when the transition connected to the carrier place indicated by the attribute is ignited. . In addition, each token placed in the AGV place “Common” is assigned to each AGV token at the current position of each AGV by firing a transition connected to each AGV. At this time, a target value is assigned to the place of the transfer source or transfer destination according to each AGV state.

また、本実施形態では、AGV状態のうち、"Empty "と"Escape"を除く各状態は、走行の目的地が確定しているので、AGVのカラー(属性)として本来のAGV番号を与える(この例ではAGV1はカラー1、AGV2はカラー2)。また、"Empty"と"Escape"の状態は、搬送命令の割り付けが可能であることを示すカラー(例えば、カラー0)を与える。コイルの状態も同様の考え方に従い、割り付け確定済み("Unassigned"以外)の場合は割り付いているAGV番号のカラーを、未割り付けの場合は、未割り付けの番号(例えば、カラー0)を与える。   In the present embodiment, among the AGV states, except for “Empty” and “Escape”, since the destination of travel is determined, the original AGV number is given as the AGV color (attribute) ( In this example, AGV1 is color 1 and AGV2 is color 2). The states of “Empty” and “Escape” give a color (for example, color 0) indicating that the transfer command can be assigned. The coil state follows the same concept. When the assignment has been confirmed (other than “Unassigned”), the color of the assigned AGV number is given, and when the assignment is unassigned, an unassigned number (for example, color 0) is given.

このようにしてカラー番号を与え、同じ番号同士のトークンが揃ったときに限りトランジション"Load"を発火できるようにすると、割り付いたコイル及びAGV同士、未割り付き同士の正しい割り付けを実現することができる。   By assigning color numbers in this way and enabling the transition "Load" to be fired only when tokens with the same number are aligned, correct allocation of assigned coils and AGVs, and unassigned ones is realized. Can do.

以上の方法で各プレースにセットされたトークンと目標値とに基づいて状態ベクトルM(k)と目標状態量Mrとが計算できるので、上記式(4)により操作ベクトルu(k)が計算できる。この操作ベクトルu(k)によってトランジション発火の優先順位が与えられ、この操作ベクトルu(k)に基づき上述した方法に従って発火するトランジションを決定する。そして、実際にトランジションを発火すると、次のステップの状態M(k+1)が求まり、以下逐次発火するトランジションが決まる。 Since the state vector M (k) and the target state quantity M r can be calculated based on the token set in each place and the target value by the above method, the operation vector u (k) is calculated by the above equation (4). it can. The priority of transition firing is given by the operation vector u (k), and the transition to be fired is determined according to the above-described method based on the operation vector u (k). When the transition is actually fired, the state M (k + 1) of the next step is obtained, and the transitions that are fired sequentially are determined.

図10は、各トランジション発火とそれによる状態(属性)遷移の様子を示したものであり、図10(a)はトランジションの発火を示し、図10(b)は状態遷移を示している。図10において、要求走行中(Request)のAGVは、搬送元(From位置)に到着すると、トランジション"Load"が発火し、AGV状態が"Load"に変化する。   FIG. 10 shows each transition firing and the state (attribute) transition caused thereby, FIG. 10 (a) shows the transition firing, and FIG. 10 (b) shows the state transition. In FIG. 10, when the AGV in the requested travel (Request) arrives at the transport source (From position), the transition “Load” is ignited, and the AGV state changes to “Load”.

また、空車(Empty)または退避走行中(Escape)のAGVは、未割り付けを表すカラーが与えられるが、未割り付けのコイルのトークンをセットする際に搬送元に目標値を付けることにより、空車または退避走行中のAGVを搬送命令(コイル)に割り付けることができる。すなわち、未割り付け同士のAGV及びコイルは、トランジション"Load"が発火することによってAGV状態が"Load"に変化し、以下"Request"と同様の動作をする。   Also, the AGV for empty or evacuation (Escape) is given a color indicating unassigned, but by setting a target value to the transport source when setting a token for an unassigned coil, The AGV during the retreat travel can be assigned to the transport command (coil). That is, the AGV and the coils that are not assigned to each other change the AGV state to “Load” when the transition “Load” is ignited, and thereafter perform the same operation as “Request”.

次に、トランジション"Reallocate"が発火し、AGV状態が"Carry "へと変化する。このとき、この"Carry "の属性を持ったAGVのトークンがプレース"Common"に移動し、搬送中のAGV及びコイルがセットされたときと同様の働きにより、トランジション"Allocate"の発火により目標値が搬送先にセットされ、搬送が開始される。搬送は、トランジション"Move"の発火によって行われるが、この発火によってAGV状態は変化しない。   Next, the transition “Reallocate” is fired, and the AGV state changes to “Carry”. At this time, the token of the AGV having the attribute “Carry” moves to the place “Common”, and the target value is obtained by the firing of the transition “Allocate” in the same manner as when the AGV and the coil being transferred are set. Is set at the transport destination and transport is started. The transfer is performed by the ignition of the transition “Move”, but the AGV state does not change by this ignition.

搬送中のAGVが搬送先(To位置)に到着すると、トランジション"Unload"が発火し、AGV状態が"Unload"に変化する。これと同時に、"Unload"の属性を持つコイルのトークンも生成される。次に、トランジション"Reallocate"が発火し、次に搬送するコイルがあるときは"Request"に、ないときは"Empty"にAGV状態がセットされる。   When the AGV being transported arrives at the transport destination (To position), the transition “Unload” is fired, and the AGV state changes to “Unload”. At the same time, a coil token with the attribute “Unload” is also generated. Next, the transition “Reallocate” is ignited, and the AGV state is set to “Request” when there is a coil to be conveyed next, and to “Empty” when there is no coil to be transferred.

このようなAGVの走行によって搬送先にコイルのトークンが移動すると、そのコイルのトークンはプレース"Complete"に移動する。そして、全てのコイルが搬送されたら、図8のステップS3におけるAGV割り付け処理を終了する。上述したように、このプレース"Complete"は全てのモジュールに共通に1個のみ設けられており、複数のトークンを設定可能なように構成している。したがって、このプレース"Complete"の中を見ると、どのコイルのトークンがどの順番で搬送されてきたのかが分かる。   When the coil token moves to the transport destination by the traveling of the AGV, the coil token moves to the place “Complete”. Then, when all the coils have been transported, the AGV allocation process in step S3 of FIG. As described above, only one place “Complete” is provided in common for all modules, and a plurality of tokens can be set. Therefore, when you look inside this place “Complete”, you can see which coil's token has been transported in what order.

そして、ステップS4で後処理を行う。この後処理では、最終結果として記憶されたトークンの移動を表すファイルから上位プロコン100に返すべきデータ(未割り付けコイルの割り付きAGV番号、AGV走行経路などのデータ)を抽出する。この際、未割付けコイルに搬送余裕があり、特に緊急に運ばなくても良い場合には、AGV同士の干渉を押さえるため、ペトリネットでシミュレーションした際のコイルの搬送時間が、AGVの干渉が無い場合の搬送時間と比べ、大きく異なっているときには、その未割付けコイルは上位プロコン100へは返さないようにしても良い。
最後に、ステップS5で、抽出したデータを上位プロコン100のフォーマットに変換して送信する。
Then, post-processing is performed in step S4. In this post-processing, data (data such as an assigned AGV number of an unassigned coil and an AGV travel route) to be returned to the host computer 100 is extracted from a file representing token movement stored as a final result. At this time, when there is a transfer margin in the unassigned coil, and it is not particularly necessary to carry it urgently, in order to suppress interference between the AGVs, the transfer time of the coil when simulated with the Petri net is free from AGV interference. If it is greatly different from the transfer time, the unassigned coil may not be returned to the host computer 100.
Finally, in step S5, the extracted data is converted into the format of the host computer 100 and transmitted.

以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、AGVの走行路をプレースとトランジションとで表すとともに、コイル及びAGVをトークンで表したペトリネットモデルを構築する。そして、AGV状態と搬送命令とに応じて目標状態量Mrを可変に設定するようにし、この目標状態量Mrを考慮した状態方程式から上記コイル及びAGVのトランジションに対する操作ベクトルu(k)を求め、この操作ベクトルu(k)に基づいて各コイル及びAGVの移動操作を行うようにしたので、搬送命令のAGVに対する割り付け問題を、ペトリネットモデルを用いた離散時間系の最適制御理論を適用できる形にすることができる。
特に、搬送プロセスの規模が差ほど大きくない場合には、評価行列Q,Rの要素数も少ないので、フィードバックゲインKの再計算も時間が掛からないため、オンラインで評価行列Q,Rの調整が可能であり、AGVの走行時間を短くしたり、搬送物が運び出されるまでの搬送待ち時間を短くしたりすることができる。したがって、搬送プロセスの規模が差ほど大きくない場合には、全体の構成を簡単にしながら、調整員が望む性能を達成することができる。
As described above in detail, according to the present embodiment, a Petri net model in which the traveling path of the AGV is represented by a place and a transition and the coil and the AGV are represented by a token is constructed. Then, the target state quantity M r so as to variably set according to a transfer instruction and AGV state, the operation of the target state quantity M r from the state equation in consideration for the transition of the coil and AGV vector u (k) Since the movement operation of each coil and AGV is performed based on this operation vector u (k), the optimal control theory of the discrete time system using the Petri net model is applied to the assignment problem for the AGV of the transfer command. It can be shaped.
In particular, when the scale of the transport process is not as large as the difference, since the number of elements of the evaluation matrices Q and R is small, recalculation of the feedback gain K does not take time, and the evaluation matrices Q and R can be adjusted online. It is possible to shorten the traveling time of the AGV and shorten the waiting time for transporting the transported object. Therefore, when the scale of the transfer process is not so large, the performance desired by the coordinator can be achieved while simplifying the entire configuration.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した第1の実施形態と同一の部分については、詳細な説明を省略する。
上述したように、第1の実施形態の配車計画作成装置では、配車性能を調整するためには、評価関数Q、Rの要素を変更し、フィードバックゲインを再計算する必要が有る。そして、搬送プロセスの規模が大きくなると、フィードバックゲインの計算に時間を要する。このため、このフィードバックゲインの計算をオフラインで行う必要が有る。このように、規模が大きくなると配車性能をオフラインで調整員が簡単に調整することは困難である。また、評価行列Q、Rが配車性能に与える影響も調整員に理解しがたいものになってしまう。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following description, detailed description of the same parts as those of the first embodiment described above will be omitted.
As described above, in the vehicle allocation plan creating apparatus of the first embodiment, in order to adjust the vehicle allocation performance, it is necessary to change the elements of the evaluation functions Q and R and recalculate the feedback gain. And if the scale of a conveyance process becomes large, calculation of a feedback gain will require time. For this reason, it is necessary to calculate the feedback gain offline. Thus, when the scale increases, it is difficult for the coordinator to easily adjust the vehicle allocation performance offline. In addition, the influence of the evaluation matrices Q and R on the vehicle allocation performance becomes difficult for the coordinator to understand.

そこで、本実施形態では、第1の実施形態におけるこのような問題を解決し、AGVへの搬送命令の割り付けを効率よく行うことにより、AGVの走行時間を短くしたり、搬送物が運び出されるまでの搬送待ち時間を短くしたり、両者のトレードオフを最適に調整することができるようにしている。   Therefore, in the present embodiment, by solving such a problem in the first embodiment and efficiently assigning the transport command to the AGV, the travel time of the AGV is shortened or the transported object is carried out. This makes it possible to shorten the transport waiting time and to optimally adjust the trade-off between the two.

図11は、本発明の第2の実施形態を示し、無人搬送台車(AGV)の配車計画作成装置を実施したスケジューリングシステムの全体構成の一例を示すブロック図である。
図11に示すように、本実施形態のスケジューリングシステムは、図2に示した第1の実施形態のスケジューリングシステム(配車計画作成装置101)に、シミュレーション手段203と、コスト関数設定手段208と、配車組合わせ計算手段209と、目標値変更手段210と、コスト関数比較手段211とを加えた構成である。
FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of an overall configuration of a scheduling system in which a vehicle allocation plan creating apparatus for an automatic guided vehicle (AGV) according to a second embodiment of the present invention is implemented.
As shown in FIG. 11, the scheduling system of the present embodiment is similar to the scheduling system (allocation plan creation apparatus 101) of the first embodiment shown in FIG. The combination calculation unit 209, the target value change unit 210, and the cost function comparison unit 211 are added.

コスト関数設定手段208は、各AGVの現在位置及び現在状態と、各AGVに割り付いたコイルの搬送元及び搬送先とから定義されるコスト関数を設定する。例えば、コスト関数は、以下の式(7)のように、各AGVの空車走行時間の合計と、各コイルの搬送待ち時間の合計とをKa、Kbという係数で線型結合した式とする。   The cost function setting means 208 sets a cost function defined from the current position and current state of each AGV, and the transfer source and transfer destination of the coil assigned to each AGV. For example, the cost function is an equation obtained by linearly combining the total empty running time of each AGV and the total conveyance waiting time of each coil with coefficients Ka and Kb as in the following equation (7).

Figure 2006107121
Figure 2006107121

上記式(7)の係数Ka、KbはAGVの配車性能を左右する調整係数である。本実施形態の配車計画作成装置では、上記式(7)のコストCの値が小さくなるAGVとコイルとの割付け結果が求められる。この際、調整計数Kaを大きくすれば、AGVの空車走行時間が小さくなるとともに、コイルを搬送するためのAGVのエネルギーコストが小さくなるため、単位時間当りの搬送個数は多くなるという長所が有る。ただし、空車走行が長く掛かるような遠くのコイルは搬送されにくくなり、搬送遅れを生じるという欠点も有る。一方、調整計数Kbを大きくすると、コイルの搬送待ち時間が小さくなるため、搬送遅れが生じにくくなるという長所もあるが、AGVのエネルギーコストは相対的に大きくなってしまい、長時間でみると、単位時間当りの搬送個数が少なくなってしまうという欠点もある。   The coefficients Ka and Kb in the above formula (7) are adjustment coefficients that influence the vehicle allocation performance of the AGV. In the vehicle allocation plan creating apparatus according to the present embodiment, the allocation result between the AGV and the coil in which the value of the cost C in the above formula (7) becomes small is obtained. At this time, if the adjustment count Ka is increased, the AGV idle time is reduced, and the energy cost of the AGV for transferring the coil is reduced, so that the number of conveyances per unit time is increased. However, a coil that is far away, which takes a long time to travel empty, is difficult to be transported, and there is a disadvantage that a transport delay occurs. On the other hand, if the adjustment count Kb is increased, the transfer waiting time of the coil is reduced, so that there is an advantage that transfer delay is less likely to occur. However, the energy cost of the AGV is relatively increased, and in a long time, There is also a drawback that the number of transported units per unit time is reduced.

配車組合わせ計算手段209は、状態管理手段205より各AGVの現在位置とAGV状態(空車、要求走行、荷受け、搬送、荷卸し、充電走行、充電、退避走行)とを入力するとともに、搬送命令管理手段206より各コイルの搬送元と搬送先とを入力し、コスト関数設定手段208によって設定された、式(7)のコスト関数の値が小さくなる配車問題の解(どのAGVでどのコイルをどの順番で搬送するか)を複数計算する。ここで、上記式(7)のコスト関数の計算の際には、計算時間を短くするため、AGV同士の干渉を含まない標準走行時間に基づき計算を行う。また、分枝限定法のような厳密手法を用いると組み合わせの数が多いため、実用的な時間で解くことが出来ない。そこで、タブサーチやGA、シミュレーティッドアニーリング等の組み合わせ最適化手法を用い、繰り返し回数や計算時間に上限を設け、その時間内に求められた上位L個の解(Sol(1)〜 Sol(L))を求める。タブサーチを用いて配車問題の解を求める方法を後述する。   The vehicle allocation combination calculation means 209 inputs the current position of each AGV and the AGV state (empty vehicle, requested travel, cargo receiving, transport, unloading, charge travel, charge, evacuation travel) from the state management means 205 and a transport command. The transfer source and transfer destination of each coil are input from the management means 206, and the solution of the vehicle allocation problem in which the value of the cost function of the equation (7) set by the cost function setting means 208 becomes small (which coil is selected with which AGV) Calculate the order of transport). Here, when calculating the cost function of the above formula (7), the calculation is performed based on the standard travel time that does not include interference between AGVs in order to shorten the calculation time. In addition, when a strict method such as a branch and bound method is used, since there are many combinations, it cannot be solved in a practical time. Therefore, using combinatorial optimization methods such as tab search, GA, and simulated annealing, upper limits are set on the number of iterations and calculation time, and the top L solutions (Sol (1) to Sol (L )). A method for finding a solution to the vehicle allocation problem using tab search will be described later.

最適制御による配車計算の際にも、上記式(7)のコスト関数の値が小さくなる解が求まりやすくするため、目標値変更手段210でコスト関数設定手段208により設定された調整係数Ka、Kbを用いて、目標値Mrを変更する。具体的には、目標値を大きくすることと、AGVの空車走行時間の合計とコイルの搬送待ち時間の合計との割合(Kb/Ka)に相関があるため、目標値を以下の式(8)のように変更する。
r←Mr(0.1+Kb/Ka) ・・・(8)
In order to make it easier to find a solution that reduces the value of the cost function in the above equation (7) in the vehicle allocation calculation by the optimal control, the adjustment coefficients Ka and Kb set by the cost function setting unit 208 by the target value changing unit 210 are obtained. It is used to change the target value M r. Specifically, since there is a correlation between increasing the target value and the ratio (Kb / Ka) of the total AGV idle time and the total coil waiting time, the target value is expressed by the following formula (8 ).
M r <-M r (0.1 + Kb / Ka) (8)

シミュレーション手段203は、上記式(7)のコスト関数の値を再計算する。この際、AGV同士の干渉を含んでシミュレーションするため、上記式(7)のコスト関数の値は、AGV同士の干渉を含んだ実走行に近い厳密な値が算出される。ここで、最適制御による配車計算シミュレーションで求められた(制御手段213で求められた)配車問題の解Sol(0)をシミュレーションした際に求められるコスト関数の値をCost(0)とし、タブサーチで求めた配車問題の解Sol(1)〜Sol(L)をそれぞれシミュレーションした際に求められるコスト関数の値をCost(1)〜Cost(L)とする。   The simulation means 203 recalculates the value of the cost function of the above equation (7). At this time, since the simulation is performed including the interference between the AGVs, the value of the cost function of the above formula (7) is calculated as a strict value close to the actual traveling including the interference between the AGVs. Here, Cost (0) is the cost function value obtained when simulating the solution Sol (0) of the vehicle assignment problem (obtained by the control means 213) obtained by the vehicle assignment calculation simulation by optimal control, and tab search is performed. Cost (1) to Cost (L) are values of the cost function obtained when simulating Sol (1) to Sol (L) of the vehicle allocation problem obtained in (1).

コスト関数値比較手段208は、上記コスト関数の値Cost(0)〜Cost(L)を単純に比較し、最も小さい値を求め、それに対応した、シミュレーションが出力する記録ファイル(どのトークンがいつどこからどこへ移動したかを記録したファイル)のみを残し、最終的な配車問題の結果とする。   The cost function value comparison means 208 simply compares the cost function values Cost (0) to Cost (L) to obtain the smallest value, and the corresponding recording file output by the simulation (which token is from when and where Only the file that records where it moved) is left as the result of the final dispatch problem.

なお、上述したシミュレーション手段203、コスト関数設定手段208、配車組合わせ計算手段209、目標値変更手段210、及びコスト関数比較手段211は、例えば、CPU(中央処理装置)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、ROM(リードオンリメモリ)などからなるマイクロコンピュータによって構成されており、CPUの作業プログラムは、ROMあるいはRAMに記憶されている。   The simulation unit 203, the cost function setting unit 208, the vehicle allocation combination calculation unit 209, the target value changing unit 210, and the cost function comparison unit 211 described above are, for example, a CPU (central processing unit), a RAM (random access memory). And a microcomputer composed of a ROM (Read Only Memory) or the like, and a CPU work program is stored in the ROM or RAM.

図12は、上記のように構成した本実施形態による配車計画作成装置101のシミュレーション時の動作の一例を示すフローチャートである。以下、この図12のフローチャートに従って動作を説明する。
図12において、ステップS11では、図8のステップS1と同様に、上位プロコン100から搬送命令及びAGV状態の情報を受信する。次に、ステップS12で、図8のステップS2と同様に、上記受信した情報をもとに前処理を行う。
FIG. 12 is a flowchart showing an example of an operation at the time of simulation of the vehicle allocation plan creating apparatus 101 according to the present embodiment configured as described above. The operation will be described below with reference to the flowchart of FIG.
In FIG. 12, in step S <b> 11, similarly to step S <b> 1 in FIG. 8, a transport command and AGV state information are received from the host computer 100. Next, in step S12, as in step S2 of FIG. 8, preprocessing is performed based on the received information.

次に、ステップS13では、図8のステップS3と同様に、上述した最適制御理論に基づく各トランジションの発火制御を利用してAGV割り付け処理を行う。ただし、本実施形態では、このAGV割付け処理と平行して、ステップS14でAGV組合わせ割付け処理を行う。このAGV組合わせ割付け処理では、前処理で得られたAGVのトークンとコイルのトークンとから、上記式(7)のコスト関数の値が小さくなる組み合わせを複数算出する。この方法には、タブサーチやGA,シミュレーティッドアニーリングなどの各種手法があるが、ここでは、タブサーチを例として説明する。タブサーチによる配車問題の解法の一例を図13に示す。   Next, in step S13, similarly to step S3 of FIG. 8, AGV allocation processing is performed using the ignition control of each transition based on the above-described optimal control theory. However, in the present embodiment, the AGV combination allocation process is performed in step S14 in parallel with the AGV allocation process. In this AGV combination allocating process, a plurality of combinations that reduce the value of the cost function of the above equation (7) are calculated from the AGV token and coil token obtained in the preprocessing. This method includes various methods such as tab search, GA, and simulated annealing. Here, tab search is described as an example. An example of a solution to the vehicle allocation problem by tab search is shown in FIG.

ここでは、コイルとAGVのトークンが図9に示したようになる場合を例に挙げて説明する。ただし、走行路のレイアウトを図14のようにし、AGV1201〜1204の各格子間における走行時間を空車走行時は60秒、積載走行時は90秒掛かると仮定する。また、コイル1211〜1214の荷受け時間・荷卸し時間を共に10秒とする。例えば、図14において、現在、位置A1に空車で存在するAGVが、位置C1から位置D1までコイルを搬送して位置D1で空車になるまでの時間は、800秒(=60×4+10+90×6+10)となる。また、上記式(7)のコスト関数の調整係数Ka、Kbをそれぞれ10.0、1.0とする。   Here, a case where the coil and the AGV token are as shown in FIG. 9 will be described as an example. However, it is assumed that the layout of the travel path is as shown in FIG. 14 and that the travel time between the grids of AGVs 1201 to 1204 takes 60 seconds for empty travel and 90 seconds for loading travel. Further, the receiving time and unloading time of the coils 1211 to 1214 are both 10 seconds. For example, in FIG. 14, it takes 800 seconds (= 60 × 4 + 10 + 90 × 6 + 10) for the AGV presently present at the position A1 to move from the position C1 to the position D1 until it becomes empty at the position D1. It becomes. Further, the adjustment coefficients Ka and Kb of the cost function of the above formula (7) are set to 10.0 and 1.0, respectively.

図13において、ステップS21では、欲張り法により初期解を求める。欲張り法には様々な方法があるが、ここでは、各未割付けコイルを順番に調べ、最も早く搬送が開始できるAGVにコイルを割付けることとする。つまり、未割付けコイル100番は3号車に、未割付けコイル103番は4号車に割付ける(図9を参照)。このAGVとコイルの組み合わせを表1のように記述することにする。この表1で、括弧が付いているコイル番号は既に実施中を表し、確定済みであるため動かすことが出来ないことを意味している。   In FIG. 13, in step S21, an initial solution is obtained by a greedy method. There are various methods for the greedy method. Here, each unassigned coil is examined in turn, and the coil is assigned to the AGV that can start transporting earliest. That is, the unassigned coil No. 100 is assigned to the No. 3 car, and the unassigned coil No. 103 is assigned to the No. 4 car (see FIG. 9). This combination of AGV and coil is described as shown in Table 1. In Table 1, the coil numbers with parentheses indicate that the operation is already in progress and cannot be moved because it has been confirmed.

Figure 2006107121
Figure 2006107121

次に、ステップS22では、未割付けコイルの任意の2つを選び交換する。図9に示す例では、コイル番号100、103の組み合わせしか存在しないので、コイル番号100、103を入れ替えると、AGVとコイルの組み合わせは、表2のようになる。   Next, in step S22, any two unassigned coils are selected and exchanged. In the example shown in FIG. 9, there are only combinations of the coil numbers 100 and 103. Therefore, when the coil numbers 100 and 103 are exchanged, the combinations of AGVs and coils are as shown in Table 2.

Figure 2006107121
Figure 2006107121

そして、未割付けコイルを入れ替えた後の組み合わせのうち、コスト関数の値が最も小さくなる組み合わせAを求める。この例の場合では、交換する組み合わせは1つしか存在しないので、コスト関数の値が最も小さくなる組み合わせAは表2のケースとなる。   Then, among the combinations after replacing the unassigned coils, a combination A having the smallest cost function value is obtained. In this example, since there is only one combination to be exchanged, the combination A having the smallest cost function value is the case shown in Table 2.

次に、ステップS23では、未割付コイルの任意の2つの組み合わせを選択し、片方をもう片方の前に挿入する。この例の場合では、表3と表4の2通りが存在する。   Next, in step S23, any two combinations of unassigned coils are selected, and one is inserted in front of the other. In the case of this example, there are two types of Tables 3 and 4.

Figure 2006107121
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Figure 2006107121
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そして、これらの組み合わせのうち、コスト関数の値が最も小さくなる組み合わせBを求める。この例の場合では、コスト関数の値が最も小さくなる組み合わせBは表3のケースとなる。   Of these combinations, a combination B having the smallest cost function value is obtained. In the case of this example, the combination B with the smallest cost function value is the case of Table 3.

次に、ステップS24では、任意の1つのコイルを選び、任意のAGVの最後に搬送するコイルとする。この例では、表5〜表10の6通りが存在する。   Next, in step S24, one arbitrary coil is selected and used as a coil to be conveyed at the end of any AGV. In this example, there are six patterns shown in Tables 5 to 10.

Figure 2006107121
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Figure 2006107121
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Figure 2006107121
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従って、この例では、任意の1つのコイルを選び、任意のAGVの最後に搬送するコイルとする操作を行った後の組み合わせのうち、最もコスト関数が小さくなる組み合わせCは表5のケースになる。   Therefore, in this example, the combination C having the smallest cost function among the combinations after selecting any one coil and performing the operation to make the coil to be conveyed at the end of any AGV is the case of Table 5. .

次に、ステップS25では、ステップS22〜S24で求めた組み合わせA〜Cの中で、コスト関数の値が最も小さくなる組み合わせを求める。この例では、表5のケースとなる。この解を新しい解とし、更に、この解をタブリストに加える。なお、ステップS22〜S24の処理を実行して組み合わせA〜Cを求める際には、タブリストに存在する解以外で最小となる解を探索する。   Next, in step S25, among the combinations A to C obtained in steps S22 to S24, the combination having the smallest cost function value is obtained. In this example, the case of Table 5 is obtained. This solution is set as a new solution, and this solution is added to the tab list. When the combinations A to C are obtained by executing the processing of steps S22 to S24, the smallest solution other than the solutions existing in the tab list is searched.

そして、ステップS26で、このような操作を指定回数繰り返したか否かを判定し、上記指定回数の処理で得られた解の中で、小さいものから上位L個を記憶する。   Then, in step S26, it is determined whether or not such an operation has been repeated a specified number of times, and among the solutions obtained by the specified number of times of processing, the top L items from the smallest are stored.

以上のようにして、AGV組み合わせ割付け処理を行った後、図12のフローチャートS15において、最適制御で得られた配車問題の解Sol(0)と、タブサーチで得られたL個の解Sol(1)〜Sol(L)のシミュレーションを各々行い、各々の解に対応するコスト関数の値Cost(0)〜Cost(L)を計算する。この際には、全てのコイルは何らかのAGVに割り付いているため、未割付けコイルが無い。全て割り付け確定済みコイルとしてシミュレーションを行う。すなわち、AGVのトークンは、すべて図4の上側の号車番号に対応したモジュールに入り、シミュレーションが行われる。   After performing the AGV combination allocation processing as described above, in the flowchart S15 of FIG. 12, the solution problem Sol (0) obtained by the optimal control and the L solutions Sol ( 1) to Sol (L) are respectively simulated, and cost function values Cost (0) to Cost (L) corresponding to the respective solutions are calculated. At this time, since all the coils are assigned to some AGV, there is no unassigned coil. The simulation is performed with all the coils that have been assigned. That is, all AGV tokens enter the module corresponding to the car number on the upper side in FIG.

具体的に、ステップS15でシミュレーションする際には、式(7)のコスト関数の値をシミュレーションで求める。また、シミュレーションの際には、トークンの移動を表すファイルが作成される。   Specifically, when simulating in step S15, the value of the cost function of equation (7) is obtained by simulation. In the simulation, a file representing token movement is created.

そして、ステップS16の比較処理では、最適制御に基づいたシミュレーションと、タブサーチで求めたL個の解に基づいたシミュレーションとからそれぞれ計算されたコスト関数値を比較し、最も小さい値を求め、それに対応したトークンの移動を表すファイルを最終結果として記憶する。   In the comparison process in step S16, the cost function values calculated from the simulation based on the optimal control and the simulation based on the L solutions obtained by the tab search are compared to obtain the smallest value, A file representing the movement of the corresponding token is stored as the final result.

そして、図ステップS17及びステップS18において、それぞれ図8のステップS4及びステップS5と同様の後処理及び割付け結果送信処理を行う。   Then, in FIG. S17 and S18, post-processing and allocation result transmission processing similar to those in steps S4 and S5 in FIG. 8 are performed.

以上のように本実施形態では、AGVの走行をペトリネットモデルで構築し、AGV状態と搬送命令に応じて設定された目標状態量Mrを目標として、ペトリネットの状態方程式から操作ベクトルu(k)を決定する。制御手段213は、この操作ベクトルに基づき各コイルと各AGVの移動操作を行うことにより最適制御理論を用いて配車問題の解を求める。一方、コスト関数設定手段208でAGVの総空車走行時間とコイルの総搬送待ち時間との線型和となる関数を設定し、配車組み合わせ計算手段209で、このコスト関数が最小となる配車問題の解をタブサーチで複数求める。そして、シミュレーション手段203で、以上の配車問題の解を用いて各々シミュレーションを行い、コスト関数比較手段211にて最もコスト関数が小さくなる解を求め、その解を上位プロコン101へ返すようにした。これにより、AGVの走行時間を短くしたり、搬送物が運び出されるまでの搬送待ち時間を短くしたり、AGVの空車走行時間とコイルの搬送待ち時間とのトレードオフを考慮した最適な割り付けを行ったりすることができるようになる。 In this embodiment as described above, to build a traveling AGV Petri net model, the goal set target state quantity M r in accordance with the conveyance instructions and AGV state, operation from a state equation of the Petri net vector u ( k) is determined. The control means 213 obtains a solution to the vehicle allocation problem using the optimal control theory by performing a moving operation of each coil and each AGV based on this operation vector. On the other hand, a cost function setting unit 208 sets a function that is a linear sum of the total AGV empty travel time and the total coil waiting time, and a vehicle allocation calculation unit 209 solves the vehicle allocation problem that minimizes the cost function. Are obtained by tab search. Then, the simulation unit 203 performs simulations using the solutions of the above-mentioned allocation problem, and the cost function comparison unit 211 obtains a solution with the smallest cost function, and returns the solution to the host computer 101. As a result, the AGV travel time is shortened, the transport waiting time until the transported object is carried out is shortened, and the optimal allocation considering the trade-off between the AGV empty travel time and the coil transport waiting time is performed. You will be able to

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した第1の実施形態と同一の部分については、詳細な説明を省略する。
AGVの運行制御では、AGVの集中が問題となるケースがある。複数スキッドにまんべんなくコイルが発生する場合は良いが、一個所に集中してコイルが発生すると、そこにAGVが集中して、干渉が非常に大きくなったり、デッドロック発生の一因になったりする。そこで、AGVはなるべく分散していた方が望ましい。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the following description, detailed description of the same parts as those of the first embodiment described above will be omitted.
In AGV operation control, there is a case where concentration of AGV becomes a problem. It is good if the coils are generated evenly in multiple skids, but if the coils are concentrated in one place, the AGV will be concentrated there and the interference will become very large, or it may cause deadlock. . Therefore, it is desirable that the AGV is dispersed as much as possible.

これを実現するためには、AGVが集中することによって値が大きくなる渋滞度関数を考え、以下の式(9)のようにコスト関数を定義し、このコスト関数の値がなるべく小さくなる解を、以上説明した方法で求めれば良い。   In order to realize this, a traffic congestion function whose value increases as AGV concentrates is defined, a cost function is defined as in the following equation (9), and a solution with a value as small as possible is obtained. The method described above may be used.

Figure 2006107121
Figure 2006107121

渋滞度の定義と計算方法の一例を説明する。まず、走向路上のスキッドを複数のエリアに分割し、エリア毎に在席しているAGVが指定された台数を超えると、渋滞度は大きな値を持つようにする。在席しているAGVとは、空車または荷受け・荷卸し中のAGVを指し、エリアを通過中のAGVは含まないとする。   An example of the definition and calculation method of the congestion degree will be described. First, the skid on the runway is divided into a plurality of areas, and if the number of AGVs seated in each area exceeds the designated number, the degree of congestion is set to a large value. The seated AGV refers to an AGV that is empty or being received and unloaded, and does not include an AGV that is passing through the area.

渋滞度の計算例を次に説明する。簡単のため、エリア数を3、AGVの台数を3、エリアの台数制限値を全て2とする。そして、行をエリア、列を時間とした2次元マトリクス(渋滞マトリクスと呼ぶ)を考える。ここで、時間は1分毎に離散化して考え、列数を10(分)とする。また、渋滞マトリクスの各要素は当該エリアで当該時刻に在席しているAGVの合計台数を表すものとする。例えば、エリア1にあるAGVが在席し、3分後にエリア1のスキッドから離れ、5分後にエリア2のスキッドに到着したとすると、渋滞マトリクスは以下の表11のようになる。   Next, an example of calculating the congestion degree will be described. For simplicity, it is assumed that the number of areas is 3, the number of AGVs is 3, and the number limit values of the areas are all 2. Then, consider a two-dimensional matrix (called a traffic jam matrix) in which rows are areas and columns are times. Here, the time is discretized every minute, and the number of columns is 10 (minutes). Each element of the traffic jam matrix represents the total number of AGVs present at that time in the area. For example, if an AGV in Area 1 is present, leaves the skid in Area 1 after 3 minutes, and arrives at the skid in Area 2 after 5 minutes, the congestion matrix is as shown in Table 11 below.

Figure 2006107121
Figure 2006107121

エリア1に1台のAGVが、エリア2に2台のAGVが在席し、エリア1からエリア2への搬送命令に、エリア1のAGVが割り付き、3分後にエリア1のスキッドを離れ、5分後にエリア2のスキッドに到着したとすると、渋滞マトリクスは次の表12のようになる。   One AGV is in Area 1 and two AGVs are in Area 2, and the AGV in Area 1 is assigned to a transfer command from Area 1 to Area 2, leaving the skid in Area 1 after 3 minutes, If it arrives at the skid of area 2 after 5 minutes, the traffic jam matrix is as shown in Table 12 below.

Figure 2006107121
Figure 2006107121

ここで、渋滞度は、以下の式(10)で定義する。   Here, the degree of congestion is defined by the following equation (10).

Figure 2006107121
Figure 2006107121

先のマトリクスの(2,5)〜(2,10)要素はエリアの最大数2を超えている。従って、渋滞度は6になる。
一方、同じ搬送命令をエリア2のAGVが搬送するときには、エリア2を0分後に離れ、エリア1に2分後に到着し、エリア1を4分後に離れて、エリア2に6分後に戻ってきたとすると、渋滞マトリクスは以下の表13のようになる。
The (2, 5) to (2, 10) elements of the previous matrix exceed the maximum number 2 of areas. Therefore, the degree of congestion is 6.
On the other hand, when the AGV in area 2 carries the same transport command, it leaves area 2 after 0 minutes, arrives at area 1 after 2 minutes, leaves area 1 after 4 minutes, and returns to area 2 after 6 minutes. Then, the traffic jam matrix is as shown in Table 13 below.

Figure 2006107121
Figure 2006107121

この場合は全ての要素がエリアの最大数を超えていないため、渋滞度は0になる。この渋滞度に係数Kcが掛けられ、コスト関数に加えられる。計数Kcを大きな値にすることにより、渋滞度が少ない(AGVが1個所に集中しにくい)配車が得られる。   In this case, since all elements do not exceed the maximum number of areas, the degree of congestion is zero. This congestion degree is multiplied by a coefficient Kc and added to the cost function. By setting the count Kc to a large value, it is possible to obtain a vehicle allocation with a low degree of traffic congestion (AGV is less likely to concentrate at one location).

以上は、充電量を考慮しない場合であるが、現実のAGVはバッテリ駆動されている場合が多く、AGVが作業することによりバッテリを消耗する。この場合、バッテリ残量がある下限値を下回らないように、AGVを運行させる必要がある。例えば、図15のように、適当な場所に充電場1301を設け、AGV1311〜1314のバッテリが下限に近くなったら、コイル搬送を一時的に中断し、充電場に向かって走行し、充電場にて充電を行ってからコイル1321〜1324の搬送を再開する。   The above is a case where the amount of charge is not taken into account, but the actual AGV is often battery-driven, and the battery is consumed as the AGV works. In this case, it is necessary to operate the AGV so that the remaining battery level does not fall below a certain lower limit. For example, as shown in FIG. 15, when a charging station 1301 is provided at an appropriate place and the batteries of the AGVs 1311 to 1314 are close to the lower limit, the coil transportation is temporarily interrupted, traveled toward the charging station, and the charging station Then, the charging of the coils 1321 to 1324 is resumed after charging.

本実施形態は、このような充電量を考慮する場合にも適用できる。例えば、1つの搬送が終了すると必ず充電するという方案にした場合には、あるコイルの搬送終了後のスキッドから充電場までの空車走行時間と充電場から次に搬送するコイルの荷受けスキッドまでの空車走行時間を全空車走行時間と考え、また、2番目に搬送するコイルの搬送待ち時間は空車走行時間の増加分と充電時間分を増やせば良い。   The present embodiment can also be applied when considering such a charge amount. For example, if one charge is always charged when one transfer is completed, the empty vehicle travel time from the skid to the charging station after completion of the transfer of a certain coil and the empty vehicle from the charging station to the load receiving skid of the next coil to be transferred The travel time is considered as the all-empty travel time, and the transfer waiting time of the second coil to be transported may be increased by the increase in the empty travel time and the charge time.

(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、上述した第1〜第3の実施形態と同一の部分については、詳細な説明を省略する。
製鉄所のコイル搬送のように、コイルが発生するスキッドが特定出来ない場合には、AGVを1個所に集中させず、適度に分散していた方が望ましい。そこで、本実施形態では、スキッドを複数のエリアに分割して、そのエリアで空車と荷卸し中のAGVが指定された個数以上になった場合には、指定個数以下になるよう空車AGVを別エリアに退避走行させることにより、AGVを分散化させることができるようにしている。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the following description, detailed description of the same parts as those in the first to third embodiments described above will be omitted.
When the skid in which the coil is generated cannot be specified as in the case of coil conveyance at a steelworks, it is desirable that the AGV be dispersed appropriately without concentrating it at one place. Therefore, in the present embodiment, when the skid is divided into a plurality of areas and the number of empty vehicles and the number of AGVs being unloaded in the area exceeds the specified number, the empty vehicles AGV are separated so as to be equal to or less than the specified number. AGV can be dispersed by retreating to the area.

例えば、図16のようにスキッドを4つのエリアに分割する。そして、それぞれの許容台数を表14のように設定したとすると、エリア1402(エリア2)の台数は2台となっており、許容台数を超えているため、空車AGVである3号車1413または4号車1414を別エリア1401、1403、1404(エリア1、3、4)に退避走行させる。退避走行先はエリア1402から近く、且つ許容台数に余裕があるエリアを探索する。図16に示す例では、エリア1403のAGV台数は0であるため、退避先はエリア1403になる。退避走行させるAGVは、エリア1403に近い方のAGVとし、エリア1403の退避場所は、そのAGVから最も近いスキッドとする。すなわち4号車1414をスキッドD1に退避させる。これにより、各エリア1401〜1404のAGV台数は全て1となり、AGV1411〜1414を分散させることができる。   For example, as shown in FIG. 16, the skid is divided into four areas. If each allowable number is set as shown in Table 14, the number of areas 1402 (area 2) is two and exceeds the allowable number, so the third car 1413 or 4 that is an empty AGV. Car No. 1414 is evacuated to another area 1401, 1403, 1404 (area 1, 3, 4). The evacuation destination is located near the area 1402, and an area having a margin for the allowable number is searched. In the example illustrated in FIG. 16, the number of AGVs in the area 1403 is 0, so the save destination is the area 1403. The AGV to be evacuated is the AGV closer to the area 1403, and the evacuation location of the area 1403 is the skid closest to the AGV. That is, the fourth car 1414 is retracted to the skid D1. Thereby, the number of AGVs in each of the areas 1401 to 1404 is all 1, and the AGVs 1411 to 1414 can be distributed.

Figure 2006107121
Figure 2006107121

なお、以上の各実施形態では、搬送システムの例として鉄鋼の製造ラインでコイルを搬送する例を挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、以上の各実施形態では、物を搬送するためにAGVを用いたが、自動クレームやキャリアパレット等、他の搬送システムにも本発明を適用することが可能である。
また、上記実施形態では、本発明をシミュレーション装置に適用した場合について説明したが、実プロセスに適用して物流制御装置として用いるようにすることも可能である。
In each of the embodiments described above, an example in which the coil is transported on the steel production line is given as an example of the transport system, but the present invention is not limited to this.
In each of the above embodiments, AGV is used to transport an object, but the present invention can be applied to other transport systems such as an automatic claim and a carrier pallet.
Moreover, although the case where this invention was applied to the simulation apparatus was demonstrated in the said embodiment, it can also be applied to an actual process and used as a physical distribution control apparatus.

(本発明の他の実施形態)
上述した実施形態の機能を実現するべく各種のデバイスを動作させるように、該各種デバイスと接続された装置あるいはシステム内のコンピュータに対し、上記実施形態の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ(CPUあるいはMPU)に格納されたプログラムに従って上記各種デバイスを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
(Other embodiments of the present invention)
In order to operate various devices in order to realize the functions of the above-described embodiments, a program code of software for realizing the functions of the above-described embodiments is provided to an apparatus connected to the various devices or a computer in the system. What is implemented by operating the various devices according to a program supplied and stored in a computer (CPU or MPU) of the system or apparatus is also included in the scope of the present invention.

また、この場合、上記ソフトウェアのプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそのプログラムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば、かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。   In this case, the program code of the software itself realizes the functions of the above-described embodiments, and the program code itself and means for supplying the program code to the computer, for example, the program code are stored. The recorded medium constitutes the present invention. As a recording medium for storing the program code, for example, a flexible disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.

また、コンピュータが供給されたプログラムコードを実行することにより、上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコンピュータにおいて稼働しているOS(オペレーティングシステム)あるいは他のアプリケーションソフト等と共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムコードは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。   Further, by executing the program code supplied by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also the OS (operating system) or other application software in which the program code is running on the computer, etc. It goes without saying that the program code is also included in the embodiment of the present invention even when the functions of the above-described embodiment are realized in cooperation with the embodiment.

さらに、供給されたプログラムコードがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムコードの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。   Further, after the supplied program code is stored in the memory provided in the function expansion board of the computer or the function expansion unit connected to the computer, the CPU provided in the function expansion board or function expansion unit based on the instruction of the program code Needless to say, the present invention also includes a case where the functions of the above-described embodiment are realized by performing part or all of the actual processing.

本発明の実施形態を示し、配車計画作成装置の概略構成の一例を説明するブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of this invention and demonstrates an example of schematic structure of a vehicle allocation plan preparation apparatus. 本発明の第1の実施形態を示し、無人搬送台車(AGV)の配車計画作成装置を実施したスケジューリングシステムの全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a scheduling system that implements a vehicle allocation plan creation device for an automated guided vehicle (AGV) according to a first embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態を示し、ペトリネットモデルの一例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention and shows an example of a Petri net model. 本発明の第1の実施形態を示し、各AGVごとにペトリネットモデルのモジュールを生成する様子を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention and shows a mode that the module of a Petri net model is produced | generated for each AGV. 本発明の第1の実施形態を示し、図3(b)に示した各AGVスキッド用ゾーン内のペトリネットモデルを詳細に示す図である。FIG. 4 is a diagram showing in detail a Petri net model in each AGV skid zone shown in FIG. 3B according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態を示し、図3(b)に示したOCD用ゾーン内のペトリネットモデルを詳細に示す図である。FIG. 4 is a diagram showing in detail a Petri net model in the OCD zone shown in FIG. 3B according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態を示し、図3(b)に示したペトリネットモデルを図4及び図5の具体例に従って書き直した図である。FIG. 6 shows the first embodiment of the present invention and is a diagram in which the Petri net model shown in FIG. 3B is rewritten according to the specific examples of FIGS. 4 and 5. 本発明の第1の実施形態を示し、AGVの配車計画作成装置のシミュレーション時の動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st Embodiment of this invention and demonstrates an example of the operation | movement at the time of the simulation of the allocation plan preparation apparatus of AGV. 本発明の第1の実施形態を示し、AGV及びコイルのトークンの一例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment of this invention and shows an example of the token of AGV and a coil. 本発明の第1の実施形態を示し、各トランジション発火とそれによる状態遷移の様子を示した図である。It is the figure which showed the 1st Embodiment of this invention and showed the mode of each transition ignition and the state transition by it. 本発明の第2の実施形態を示し、無人搬送台車(AGV)の配車計画作成装置を実施したスケジューリングシステムの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the scheduling system which showed the 2nd Embodiment of this invention and implemented the dispatch plan preparation apparatus of an automatic guided vehicle (AGV). 本発明の第2の実施形態を示し、AGVの配車計画作成装置のシミュレーション時の動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd Embodiment of this invention and demonstrates an example of the operation | movement at the time of simulation of the allocation plan preparation apparatus of AGV. 本発明の第2の実施形態を示し、タブサーチによる配車組合わせを求める際のAGVの配車計画作成装置の動作の一例を説明するフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd Embodiment of this invention and demonstrates an example of operation | movement of the AGV vehicle allocation plan preparation apparatus at the time of calculating | requiring the vehicle allocation combination by a tab search. 本発明の第2の実施形態を示し、AGVの走行路の一例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Embodiment of this invention and shows an example of the traveling path of AGV. 本発明の第3の実施形態を示し、充電場を加えたAGVの走行路の一例を示す図であるIt is a figure which shows the 3rd Embodiment of this invention and shows an example of the traveling path of AGV which added the charging field. 本発明の第4の実施形態を示し、複数エリアに分割されたAGVの走行路の一例を示す図である。It is a figure which shows the 4th Embodiment of this invention and shows an example of the traveling path of AGV divided | segmented into the several area.

符号の説明Explanation of symbols

1、200 シミュレーション制御部
1a 配車シミュレータ
1b 最適制御方策部
2 最適化計算装置
3 数式モデル
4 シミュレーション結果
100 上位プロコン
101 配車計画作成装置
201 記憶手段
202 操作ベクトル算出手段
203 シミュレーション手段
204 状態ベクトル入力手段
205 状態管理手段
206 搬送命令管理手段
207 処理計画出力手段
208 コスト関数設定手段
209 配車組合わせ計算手段
210 目標値変更手段
211 コスト関数値比較手段
212 モデル構築手段
213 制御手段
301 入力手段
302 ゲイン行列算出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,200 Simulation control part 1a Vehicle dispatch simulator 1b Optimal control policy part 2 Optimization calculation apparatus 3 Numerical formula model 4 Simulation result 100 High-order computer 101 Vehicle dispatch plan preparation apparatus 201 Storage means 202 Operation vector calculation means 203 Simulation means 204 State vector input means 205 State management means 206 Transport command management means 207 Processing plan output means 208 Cost function setting means 209 Vehicle allocation combination calculation means 210 Target value changing means 211 Cost function value comparison means 212 Model construction means 213 Control means 301 Input means 302 Gain matrix calculation means

Claims (13)

搬送プロセスをペトリネットモデルで表し、上記ペトリネットモデルから搬送命令の搬送車に対する割り付けを決定する配車計画作成装置であって、
上記搬送プロセスのペトリネットモデルとして、上記搬送車の走行路をプレースと移動操作端とで表すとともに、搬送物及び搬送車をトークンで表したペトリネットモデルを構築するモデル構築手段と、
上記モデル構築手段により構築されたペトリネットモデルの状態方程式を求めるとともに、上記求めた状態方程式と、設定した評価行列及び目標状態量によって表される評価関数とからフィードバックゲイン行列を求めるゲイン行列算出手段と、
上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す状態ベクトルを取得する状態ベクトル入力手段と、
上記ゲイン行列算出手段により求められたフィードバックゲイン行列と、上記状態ベクトル入力手段により取得された仕掛状態を表す状態ベクトルと、上記搬送車の状態及び与えられる搬送命令に応じて設定される目標状態量とを用いて、上記搬送物及び搬送車の移動操作端に対する操作ベクトルを求める操作ベクトル算出手段と、
上記操作ベクトル算出手段により求められた操作ベクトルに基づいて、各移動操作端に対して、上記操作ベクトルの中の正値で大きい操作量が得られた順に各搬送物及び各搬送車を移動可能な数だけ移動させる操作を行うことにより、その操作後の状態ベクトルを求め、求めた操作後の状態ベクトルを用いて、上記各搬送車に対して各搬送物を割付ける配車問題の解を求める制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記求めた操作後の状態ベクトルを、上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す新たな状態ベクトルとして上記状態ベクトル入力手段にフィードバックさせることを特徴とする配車計画作成装置。
A vehicle allocation plan creation device that represents a transportation process by a Petri net model, and determines allocation of a transportation command to a transportation vehicle from the Petri net model,
As a Petri net model of the transport process, model construction means for constructing a Petri net model in which a traveling path of the transport vehicle is represented by a place and a moving operation end, and a transport object and a transport vehicle are represented by tokens;
Gain matrix calculation means for obtaining a state equation of the Petri net model constructed by the model construction means and for obtaining a feedback gain matrix from the obtained state equation and an evaluation function represented by the set evaluation matrix and target state quantity When,
State vector input means for obtaining a state vector representing the in-process state of the token in the transport process;
The feedback gain matrix obtained by the gain matrix calculating means, the state vector representing the in-process state obtained by the state vector input means, and the target state quantity set in accordance with the state of the transport vehicle and the given transport command And an operation vector calculation means for obtaining an operation vector for the moving operation end of the transported object and the transport vehicle,
Based on the operation vector obtained by the operation vector calculation means, each transported object and each transport vehicle can be moved in the order in which a large positive operation amount in the operation vector is obtained for each moving operation end. Obtain the state vector after the operation by performing an operation to move as many as possible, and use the obtained state vector to find the solution to the vehicle allocation problem that assigns each transported object to each transport vehicle. Control means,
The vehicle allocation plan creation device, wherein the control means feeds back the obtained state vector after the operation to the state vector input means as a new state vector representing an in-process state of the token in the transport process.
上記モデル構築手段は、上記搬送車が作業を行う場所であるスキッド用のペトリネットモデルモジュールと、上記搬送車が通信を行う場所である中継用ペトリネットモデルモジュールとを組み合わせてペトリネットモデルを構築することを特徴とする請求項1に記載の配車計画作成装置。   The model construction means constructs a Petri net model by combining a Petri net model module for skid, where the transport vehicle performs work, and a relay Petri net model module, where the transport vehicle communicates. The vehicle allocation plan creation device according to claim 1. 上記モデル構築手段によって上記ペトリネットモデルを上記搬送車ごとに構築し、上記搬送命令が割り付け済みの搬送車については個々にペトリネットモデルを用い、上記搬送命令が未割り付けの搬送車については1つのペトリネットモデルをまとめて用いるようにし、
上記搬送命令を上記未割り付けの搬送車に対して割り付けるようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載の配車計画作成装置。
The model construction means constructs the Petri net model for each transport vehicle, uses a Petri net model for each transport vehicle to which the transport command has been assigned, and uses one Petri net model for transport vehicles to which the transport command has not been allocated. Use Petri net models together,
3. The vehicle allocation plan creation device according to claim 1, wherein the transfer command is assigned to the unassigned transfer vehicle.
上記制御手段は、上記操作ベクトル算出手段によって上記搬送車ごとに算出された操作ベクトルを統合した操作ベクトルに基づいて、各移動操作端に対して、上記統合した操作ベクトルの中の正値で大きい操作量が得られた順に各搬送物及び搬送車を移動可能な数だけ移動させるようにする操作を行うことを特徴とする請求項3に記載の配車計画作成装置。   The said control means is large with the positive value in the said integrated operation vector with respect to each moving operation end based on the operation vector which integrated the operation vector calculated for every said conveyance vehicle by the said operation vector calculation means. 4. The vehicle allocation plan creation device according to claim 3, wherein an operation is performed to move each transported object and transport vehicle by a movable number in the order in which the operation amount is obtained. 上記搬送車の状態遷移を上記移動操作端の発火に応じて制御し管理する状態管理手段を備えることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の配車計画作成装置。   The vehicle allocation plan creation device according to any one of claims 1 to 4, further comprising state management means for controlling and managing state transition of the transport vehicle according to firing of the moving operation end. 上記各搬送車の位置及び作業状態と、上記各搬送車に割り付いた各搬送物の搬送元及び搬送先とにより定義されるコスト関数を設定するコスト関数設定手段と、
上記目標状態量を、上記コスト関数の係数比の関数として変更する目標値変更手段と、
上記コスト関数の値ができるだけ小さくなるように、上記各搬送車に対して各搬送物を割付ける配車問題の解を、組み合わせ最適化手法を用いて複数求める配車組合わせ計算手段と、
上記制御手段より得られた配車問題の解と、上記配車組み合わせ計算手段により得られた配車問題の解とに対して、各々シミュレーションを行い、上記コスト関数の値を計算するシミュレーション手段と、
上記シミュレーション手段で計算された全てのコスト関数の値を比較し、最も小さい値に対応した配車問題の解を出力するコスト関数比較手段とを備え、
上記操作ベクトル算出手段は、上記ゲイン行列算出手段により求められたフィードバックゲイン行列と、上記状態ベクトル入力手段により取得された仕掛状態を表す状態ベクトルと、上記目標値変更手段により変更された目標状態量とを用いて、上記搬送物及び搬送車の移動操作端に対する操作ベクトルを求めることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の配車計画作成装置。
A cost function setting means for setting a cost function defined by the position and work state of each transport vehicle, and the transport source and transport destination of each transport object assigned to each transport vehicle;
Target value changing means for changing the target state quantity as a function of the coefficient ratio of the cost function;
A vehicle combination calculation means for obtaining a plurality of solutions for a vehicle allocation problem for allocating each transported object to each transport vehicle using a combination optimization method so that the value of the cost function is as small as possible,
Simulation means for performing a simulation for each of the solution of the vehicle assignment problem obtained from the control means and the solution of the vehicle assignment problem obtained by the vehicle combination calculation means, and calculating the value of the cost function;
Comparing the values of all cost functions calculated by the simulation means, and having a cost function comparison means for outputting a solution of a dispatch problem corresponding to the smallest value,
The operation vector calculation means includes a feedback gain matrix obtained by the gain matrix calculation means, a state vector representing an in-process state obtained by the state vector input means, and a target state quantity changed by the target value changing means. The vehicle allocation plan creation device according to any one of claims 1 to 5, wherein an operation vector with respect to a moving operation end of the transported object and the transport vehicle is obtained by using.
上記コスト関数設定手段は、各搬送車の空車走行時間の単調増加関数と各搬送物の搬送待ち時間の単調増加関数との線型和をコスト関数として用いることを特徴とする請求項6に記載の配車計画作成装置。   The said cost function setting means uses the linear sum of the monotonically increasing function of the empty travel time of each transport vehicle and the monotonically increasing function of the transport waiting time of each transport object as the cost function. Vehicle allocation plan creation device. 上記コスト関数設定手段は、各搬送車の空車走行時間の単調増加関数と各搬送物の搬送待ち時間の単調増加関数と、特定のゾーン付近に搬送車が集中することによって値が大きくなる関数との線型和をコスト関数として用いることを特徴とする請求項6に記載の配車計画作成装置。   The cost function setting means includes a monotonically increasing function of an empty vehicle traveling time of each transport vehicle, a monotonically increasing function of a transport waiting time of each transport object, and a function that increases in value as the transport vehicles concentrate near a specific zone. The vehicle allocation plan creation device according to claim 6, wherein the linear sum is used as a cost function. 上記配車組合わせ計算手段は、上記各搬送車のバッテリ残量が指定された値を下回らないように、上記各搬送車が最寄りのバッテリ場に到着するまでに走行する時間及び上記最寄りのバッテリ場における上記各搬送車の充電時間を加味して、上記配車問題の解を求めることを特徴とする請求項6〜8の何れか1項に記載の配車計画作成装置。   The vehicle allocation combination calculation means is configured so that the time required for each transport vehicle to travel to the nearest battery field and the nearest battery field so that the remaining battery level of each transport vehicle does not fall below a specified value. The vehicle allocation plan creation device according to any one of claims 6 to 8, wherein a solution of the vehicle allocation problem is obtained in consideration of a charging time of each of the transport vehicles. 上記配車組合わせ計算手段は、上記搬送車の走行路を複数のエリアに分割して、そのエリアで空車と荷卸し中の搬送車とが、指定された台数以上になった場合には、上記指定された台数以下になるよう上記搬送車を別エリアに退避させるように、上記配車問題の解を求めることを特徴とする請求項6〜9の何れか1項に記載の配車計画作成装置。   The vehicle allocation combination calculation means divides the traveling path of the transport vehicle into a plurality of areas, and when the number of empty vehicles and unloading transport vehicles in the area exceeds the specified number, The vehicle allocation plan creation device according to any one of claims 6 to 9, wherein a solution of the vehicle allocation problem is obtained so that the transport vehicle is evacuated to another area so as to be equal to or less than a specified number. 搬送プロセスをペトリネットモデルで表し、上記ペトリネットモデルから搬送命令の搬送車に対する割り付けを決定する配車計画作成方法であって、
上記搬送プロセスのペトリネットモデルとして、上記搬送車の走行路をプレースと移動操作端とで表すとともに、搬送物及び搬送車をトークンで表したペトリネットモデルを構築するモデル構築ステップと、
上記モデル構築ステップにより構築されたペトリネットモデルの状態方程式を求めるとともに、上記求めた状態方程式と、設定した評価行列及び目標状態量によって表される評価関数とからフィードバックゲイン行列を求めるゲイン行列算出ステップと、
上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す状態ベクトルを取得する状態ベクトル入力ステップと、
上記ゲイン行列算出ステップにより求められたフィードバックゲイン行列と、上記状態ベクトル入力ステップにより取得された仕掛状態を表す状態ベクトルと、上記搬送車の状態及び与えられる搬送命令に応じて設定される目標状態量とを用いて、上記搬送物及び搬送車の移動操作端に対する操作ベクトルを求める操作ベクトル算出ステップと、
上記操作ベクトル算出ステップにより求められた操作ベクトルに基づいて、各移動操作端に対して、上記操作ベクトルの中の正値で大きい操作量が得られた順に各搬送物及び各搬送車を移動可能な数だけ移動させる操作を行うことにより、その操作後の状態ベクトルを求め、求めた操作後の状態ベクトルを用いて、上記各搬送車に対して各搬送物を割付ける配車問題の解を求める制御ステップとを備え、
上記状態ベクトル入力ステップは、上記制御ステップにより求められた上記操作後の状態ベクトルを、上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す新たな状態ベクトルとして取得することを特徴とする配車計画作成方法。
Expressing a transportation process with a Petri net model, a vehicle allocation plan creation method for determining allocation of a transportation command to a transportation vehicle from the Petri net model,
As a Petri net model of the transport process, a model construction step of constructing a Petri net model in which a traveling path of the transport vehicle is represented by a place and a moving operation end, and a transport object and a transport vehicle are represented by tokens;
A gain matrix calculation step for obtaining a state equation of the Petri net model constructed by the model construction step and obtaining a feedback gain matrix from the obtained state equation and an evaluation function represented by the set evaluation matrix and target state quantity When,
A state vector input step for obtaining a state vector representing the in-process state of the token in the transport process;
The feedback gain matrix obtained in the gain matrix calculation step, the state vector representing the work state obtained in the state vector input step, and the target state quantity set in accordance with the state of the transport vehicle and the transport command to be given And an operation vector calculation step for obtaining an operation vector for the moving operation end of the transported object and the transport vehicle, and
Based on the operation vector obtained in the operation vector calculating step, each transported object and each transport vehicle can be moved in the order in which a large operation amount with a positive value in the operation vector is obtained for each moving operation end. Obtain the state vector after the operation by performing an operation to move as many as possible, and use the obtained state vector to find the solution to the vehicle allocation problem that assigns each transported object to each transport vehicle. A control step,
In the state vector input step, the post-operation state vector obtained in the control step is acquired as a new state vector representing a token in-process state in the transport process.
搬送プロセスをペトリネットモデルで表し、上記ペトリネットモデルから搬送命令の搬送車に対する割り付けを決定することをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
上記搬送プロセスのペトリネットモデルとして、上記搬送車の走行路をプレースと移動操作端とで表すとともに、搬送物及び搬送車をトークンで表したペトリネットモデルを構築するモデル構築ステップと、
上記モデル構築ステップにより構築されたペトリネットモデルの状態方程式を求めるとともに、上記求めた状態方程式と、設定した評価行列及び目標状態量によって表される評価関数とからフィードバックゲイン行列を求めるゲイン行列算出ステップと、
上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す状態ベクトルを取得する状態ベクトル入力ステップと、
上記ゲイン行列算出ステップにより求められたフィードバックゲイン行列と、上記状態ベクトル入力ステップにより取得された仕掛状態を表す状態ベクトルと、上記搬送車の状態及び与えられる搬送命令に応じて設定される目標状態量とを用いて、上記搬送物及び搬送車の移動操作端に対する操作ベクトルを求める操作ベクトル算出ステップと、
上記操作ベクトル算出ステップにより求められた操作ベクトルに基づいて、各移動操作端に対して、上記操作ベクトルの中の正値で大きい操作量が得られた順に各搬送物及び各搬送車を移動可能な数だけ移動させる操作を行うことにより、その操作後の状態ベクトルを求め、求めた操作後の状態ベクトルを用いて、上記各搬送車に対して各搬送物を割付ける配車問題の解を求める制御ステップとをコンピュータに実行させ、
上記状態ベクトル入力ステップは、上記制御ステップにより求められた上記操作後の状態ベクトルを、上記搬送プロセスにおけるトークンの仕掛状態を表す新たな状態ベクトルとして取得することを特徴とするコンピュータプログラム。
A computer program for representing a transfer process by a Petri net model and for causing a computer to execute assignment of a transfer command to a transfer vehicle from the Petri net model,
As a Petri net model of the transport process, a model construction step of constructing a Petri net model in which a traveling path of the transport vehicle is represented by a place and a moving operation end, and a transport object and a transport vehicle are represented by tokens;
A gain matrix calculation step for obtaining a state equation of the Petri net model constructed by the model construction step and obtaining a feedback gain matrix from the obtained state equation and an evaluation function represented by the set evaluation matrix and target state quantity When,
A state vector input step for obtaining a state vector representing the in-process state of the token in the transport process;
The feedback gain matrix obtained in the gain matrix calculation step, the state vector representing the work state obtained in the state vector input step, and the target state quantity set in accordance with the state of the transport vehicle and the transport command to be given And an operation vector calculation step for obtaining an operation vector for the moving operation end of the transported object and the transport vehicle, and
Based on the operation vector obtained in the operation vector calculating step, each transported object and each transport vehicle can be moved in the order in which a large operation amount with a positive value in the operation vector is obtained for each moving operation end. Obtain the state vector after the operation by performing an operation to move as many as possible, and use the obtained state vector to find the solution to the vehicle allocation problem that assigns each transported object to each transport vehicle. Control steps to the computer,
The state vector input step obtains the post-operation state vector obtained in the control step as a new state vector representing a token in-process state in the transport process.
上記請求項12に記載のコンピュータプログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
A computer-readable recording medium having the computer program according to claim 12 recorded thereon.
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