JP2007264890A - シミュレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】シミュレーションの実行中に、実行結果の統計化したグラフをモニタ表示する。
【解決手段】コンピュータシミュレーションを実行するためのシミュレーション手段と、シミュレーション実行中にその実行結果を統計化して統計量を求める実行中統計化手段と、求めた統計量をグラフ化してモニタに表示するための手段を設ける。仮想的な搬送システムの実行状況をシミュレーションし、実行中に搬送結果を統計化して、要求搬送数に対する処理済の搬送数を求め、グラフ化し、モニタ表示する。
【選択図】図４

Description

この発明はシミュレーションシステムに関し、シミュレーションの実行中にその結果を統計化して表示できるようにしたシステムに関する。

自動倉庫やピッキングシステム、クリーンルームでの搬送システムなどでは、設備やシステムの能力を事前に検証し、またより効率的な運用形態を探索するため、シミュレーションを行うことが知られている。例えば特許文献１は、物流システムについてのシミュレーションを開示している。ところでこれらのシミュレーションでは、与えられた指令がどのように実行されるかをシミュレーションし、シミュレーション状況を搬送機器が搬送指令を実行する姿等で表示し、実行結果はログファイルに納められる。そしてシミュレーション結果は後加工（２次加工）されない。

このため処理済みの搬送数が要求を満たしているかなどの判断は、シミュレーション結果を統計化し、グラフ表示すれば直ちに分かるような場合でも、シミュレーションを最後まで実行しないと分からない。また搬送が滞っている場合でも、荷積みや荷下ろしの位置が偏っているためなのか、その他の要因なのか、シミュレーション画面を注意して見ていないと判断できない。
特開平９−２３１１９８号公報

この発明の課題は、シミュレーションの実行中に実行結果を統計化したグラフをモニタで見れるようにすることにある。
請求項２の発明では、シミュレーション対象の搬送システムが、基本的な要求性能である搬送能力を備えているか否かを、シミュレーションの完了を待たずに容易に検証できるようにすることにある。
請求項３の発明での追加の課題は、シミュレーション対象の搬送システムの性能を、詳細に検証できるようにすることにある。

この発明のシミュレーションシステムは、コンピュータシミュレーションを実行するためのシミュレーション手段と、前記シミュレーションの実行中にその実行結果を統計化して統計量を求めるための実行中統計化手段と、求めた統計量をグラフ化してモニタに表示するための手段とを設けたものである。

好ましくは、前記シミュレーション手段は仮想的な搬送システムの実行状況をシミュレーションし、前記実行中統計化手段は前記統計量として、少なくとも前記搬送システムでの要求搬送数に対する処理済みの搬送数を求める。

また好ましくは、前記シミュレーション手段は仮想的な搬送システムの実行状況をシミュレーションし、シミュレーションの実行結果を記憶するための手段と、実行結果を整理して出力するための表計算手段とをさらに設ける。

この発明では、シミュレーション手段でコンピュータシミュレーションを実行し、その実行中に、実行中統計化手段で実行結果を統計化してモニタに表示する。このためシミュレーションで得られる主要な結果を、シミュレーションの完了を待たずにモニタで確認できる。そしてこれに伴って、シミュレーション条件自体が不適切でシミュレーション条件の変更が必要である、シミュレーション対象は基本的な要求性能を充たしていないので能力の増強が必要である、などのことを、速やかに認識できる。さらにシミュレーション対象の動作や状態をモニタで目視し続ける必要がないので、作業環境も改善する。

実行中統計化手段で搬送システムでの要求搬送数に対する処理済みの搬送数を求めると、基本的な要求性能である搬送をシミュレーション対象の搬送システムがどの程度処理できるのか、シミュレーションの実行中に把握できる。このため搬送システムのレイアウトや能力等の妥当性を速やかに検証できる。

搬送システムのシミュレーション結果を記憶し、表計算手段で実行結果を整理して帳票などで出力すると、シミュレーション対象の搬送システムの性能を詳細に検証でき、またシミュレーション結果を人手で整理してまとめる必要がない。

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。

図１〜図７に、実施例のシミュレーションシステム２を示す。４はシミュレーション装置で、これ自体としては既存のものである。６は実施例の特徴となる後加工装置であり、シミュレーション装置４で得られた実行中のデータを統計化すると共に、実行後にデータを表計算して帳票などに出力する。ここで後加工とは、時間的順序ではなく、２次的な加工を意味する。

シミュレーション装置４にはユーザ入力７が設けられ、シミュレーション対象となる搬送システムや物流システムあるいは半導体加工システム、液晶ディスプレイ加工システムなどについて、そのモデルを入力する。またユーザ入力７からシミュレーション対象となるデータ、例えば搬送システムが充たすべき性能や、物流システムが充たすべき物流条件を入力する。半導体加工システムや液晶ディスプレイ加工システムの場合、生産要求などを入力する。シミュレーションでは動作や処理を自ら行うものをモデルとし、図１の場合ｎ個のモデルが用意されている。モデルの働きかけを受け、モデルとの間で相互作用するものを環境とする。そして環境は環境変数で規定され、環境変数記憶部１２で記憶する。指令発生部８は、ユーザ入力７から入力されたシミュレーション対象のシステムに対する要求に基づいて、モデルを動作させるための指令を発生させる。モデルの動作はモニタ１８に表示され、また通信部１６から出力される。さらにモデルの動作結果はログファイル１４に記憶される。

以上のことを整理すると次のようになる。ユーザ入力７によりシミュレーション対象のモデルが構築され、これはモデル動作部１０並びに環境変数記憶部１２としてコンピュータ上に実装される。シミュレーション対象のシステムに対する要求はユーザ入力７から指令発生部８に入力されて、個々の搬送要求などに変換され、これによってモデル動作部１０は個々のモデルを動作させ、モデルの動作に基づいて環境変数を更新する。そして個々のモデルの動作結果をログファイル１４に記憶すると共に、モニタ１８に表示し、通信部１６から出力する。

後加工装置６は図１ではシミュレーション装置４と別の装置として示したが、これらを一体の装置としても良い。また図１での後加工装置６側での処理の一部を、シミュレーション装置４側で処理しても良い。受信部２０は通信部１６から送信される実行中のシミュレーションの個々の結果、例えば個々の搬送指令の実行結果を受信し、これらをデータベース２２に蓄積する。また受信部２０は通信部１６からログファイル１４を受信する。統計化処理部２４はデータベース２２のデータを用いて、実行中のシミュレーションについて、シミュレーション結果の統計量を算出する。統計量は例えば平均や分散、標準偏差などであり、搬送システムの場合、処理済みの搬送件数、１回当たりの搬送に必要な時間、物品が搬送システム側に到着してから搬送システムで処理が実行されるまでの待ち時間、要求された搬送指令に対する処理済みの搬送指令の割合、などである。統計化処理部２４は求めた統計量をグラフ化し、モニタ２８に出力する。この結果、シミュレーションの実行と同時にリアルタイムに主な結果をグラフ表示して見ることができる。表計算部２６は受信部２０で受信したログファイルを用いて、もしくは後加工装置６側で受信部２０で受信した個々のシミュレーション結果を記憶したログファイル３２を用いて、シミュレーションデータに対する表計算を行い、例えば帳票データとして出力する。得られた帳票はモニタ２８で表示し、プリンタ３０でプリントし、適宜の端末から送信する。そしてプリンタ３０でプリントした帳票や送信した帳票は、シミュレーション結果のレポートとして利用できる。このためログファイル１４からマニュアルでレポートを作成する負担が無くなる。

図２にシミュレーションプログラム４０を示し、これは図１のシミュレーション装置４に対応する。また図２以降では、搬送システムのシミュレーションを例とするが、ピッキングや物流センターなどの物流システムのシミュレーションでも同様であり、あるいは半導体加工システムや液晶ディスプレイ加工システムなどのシミュレーションでも同様である。搬送指令発生命令４１はスタッカークレーンや有軌道台車、無人搬送車、天井走行車、移載装置などのモデルを動作させ、環境変数更新命令４３はモデルの動作によって環境変数を更新する。例えば自動倉庫の場合、環境変数の１つに棚の在庫データが有り、スタッカークレーンなどの搬送装置との受け渡しにより在庫データが更新される。自動倉庫の場合、入庫待ちの物品数や出庫待ちの物品数などの環境変数も、搬送装置の動作により更新される。ログファイル作成命令４４は搬送装置などのモデルの動作結果や、環境変数の更新状況などをログファイルに記憶する。通信命令４５は実行中データ通信命令４６とログファイル通信命令４７とを備え、実行中データ通信命令４６はモデルの動作結果、あるいはこれと環境変数の更新状況とを後加工装置側へリアルタイムに送信する。

後加工プログラム５０では、受信命令５１は実行中データ受信命令５２とログファイル受信命令５３とを備え、実行中データ受信命令５２はシミュレーションの実行中にモデルの動作結果あるいはこれと環境変数の更新状況とを受信する。ログファイル受信命令５３は、シミュレーションの終了後に１回のシミュレーション全体に対する、ログファイルを受信する。なおログファイルは受信側で作成しても良い。データベース作成命令５４は、実行中データ受信命令５２から得られた個々のシミュレーション結果を元にデータベースを作成し、統計化命令５５はデータベースのデータを用いて必要な統計量を出力し、グラフ表示命令５６は得られた統計量をグラフデータに変換してモニタに表示させる。表計算命令５７はログファイルを整理して表計算を実行し、帳票などの形でモニタやプリンタ、外部端末などに出力する。

図４に搬送システムのシミュレーションでの主なプロセスを示す。搬送指令発生プロセス６１は搬送指令を発生させてモデル動作プロセス６２へ入力し、モデル動作プロセス６２は入力された搬送指令に基づいてモデルを動作させる。環境変数更新プロセス６３はモデルの動作により環境変数を更新する。ログファイル作成プロセス６４はモデルの動作結果や環境変数の更新をログファイルに記憶する。実行中データ通信プロセス６６は、モデル動作プロセス６２でモデルを動作させると、シミュレーションの実行中にモデルの動作結果あるいはこれと環境変数の更新状況とを通信し、ログファイル通信プロセス６７は例えばシミュレーションの終了後にログファイルを出力する。

実行中データ受信プロセス７２は、シミュレーションの実行中にモデルの動作結果あるいはこれと環境変数の更新状況とを受信し、データベース作成プロセス７４はこのデータに基づいてデータベースを作成する。統計化プロセス７５はデータベースのデータを用いて統計化を行い、グラフ表示プロセス７６でグラフ表示を発生させてモニタに表示する。ログファイル受信プロセス７３は例えばシミュレーションの終了後にログファイルを受信し、表計算プロセス７７によりログファイルを整理してプリンタやモニタ、外部端末などに出力する。なおログファイルは、実行中データ受信プロセス７２からのデータで受信側で作成しても良く、あるいはログファイルを用いずにデータベース作成プロセス７４のデータから帳票などを表計算により作成しても良い。

図５にシミュレーション対象の自動倉庫システム８０を示すと、８１〜８３は個々の自動倉庫ユニットで、８４はラックであり、８５はスタッカークレーンで、搬送装置の例である。８６は入出庫ステーション、８８は有軌道台車で、入出庫コンベヤ９０と入出庫ステーション８６との間の物品の搬送を有軌道台車８８で行う。

シミュレーションの目的は、図５のモデル的な自動倉庫システム８０が、１日当たりの入庫回数や出庫回数、ピッキングのための出庫回数などの要求仕様を充たすかどうかを検証するためにあり、スタッカークレーン８５の搬送速度や有軌道台車８８の搬送速度などがシミュレーションの基礎となるデータである。そして入庫回数や出庫回数などの要求仕様に基づいて入庫指令や出庫指令などの仮想的な搬送指令を発生し、これらを有軌道台車８８やスタッカークレーン８５，入出庫コンベヤ９０，入出庫ステーション８６などの搬送装置に実行させ、その処理状況をシミュレーションする。そしてこの間のスタッカークレーン８５の動作や、入出庫ステーション８６，有軌道台車８８，入出庫コンベヤ９０などの動作状態はモデル的にモニタに表示される。

シミュレーションの実行と並行して、シミュレーション結果を統計化したものをモニタに表示する。例えば図６のグラフ表示画面１００の場合、左側の棒グラフは発生させた搬送指令に対して終了済のものと実行中のもの、並びに未処理のものの割合を表示している。またサイクルタイムにはシミュレーションの開始から現在までの、スタッカークレーンについての平均のサイクルタイムが示されている。必要であればこれ以外にサイクルタイムの分布を表示すると良い。なおサイクルタイムは搬送指令の実行を開始してから終了するまでの時間を意味する。図６の右側の棒グラフには各スタッカークレーンの状態の分布が示され、スタッカークレーンが物品を積んで走行を開始し荷下ろしするまでの時間の割合を「実荷」で表示し、空のスタッカークレーンが走行を開始してから荷物を積み込むまでの時間の割合を「空荷」で示し、スタッカークレーンが待機している時間の割合を「待」で示す。グラフ表示画面１００にはこれ以外に、物品が入庫するまでの待ち時間やその標準偏差、出庫するまでの待ち時間やその標準偏差、入出庫コンベヤ９０上の物品の平均個数やその標準偏差などが記載される。さらに入出庫コンベヤ９０上で物品がオーバーフローするなどの、能力オーバーの状況が生じると、グラフ表示画面１００にアラームする。

図７の帳票１１０は、シミュレーションの終了後にログファイルのデータを表計算により整理して出力したものである。図７の場合、連続入庫モードでのｎ台のクレーンに対し、処理した総搬送数、合計の所要時間、１回の搬送当たりのサイクルタイム、最大の入庫待ちパレットの数、総走行距離並びに総昇降距離などが記載されている。なお図７の帳票１１０は１つの自動倉庫ユニットのみから成るシステムの例で、複数の自動倉庫ユニットと入出庫コンベヤを備えたシステムの場合、入出庫コンベヤ上で待機しているパレット数の時間平均を出力する。

実施例では以下の効果が得られる。
(1) シミュレーションの終了を待たずに、主要なデータをグラフ化してモニタで見ることができる。このためデータ入力の誤りなどがあれば、グラフで直ちに認識してシミュレーションをやり直すことができる。またシミュレーション対象の搬送システムが明らかに要求性能を充たさない場合、速やかに検出できる。
(2) 作業者は、モニタ上でスタッカークレーンなどの搬送装置が動作するのを目視し続けなくても、シミュレーション結果を把握できる。このため作業環境が改善する。
(3) シミュレーションの実行と、モニタへのグラフ表示や帳票の出力などを別の場所で行うことができる。従って搬送システムを設置する現場で、関係者から要求性能を聞いてシミュテーションを実行し、遠隔の場所でシミュレーション結果のグラフ表示を監視することもできる。
(4) 帳票の出力によりシミュレーション結果の詳細を確認でき、またシミュレーション結果のレポートをマニュアルで作成する手間を帳票により省くことができる。

実施例では搬送システムのシミュレーションを例にしたが、他の物流システムや生産工場などのシミュレーションにも適用できる。さらにこの明細書でシミュレーションシステムに関する記載はシミュレーション方法やシミュレーションプログラムにもそのまま当てはまり、また同様にシミュレーション方法やシミュレーションプログラムに関する記載は、シミュレーション装置やシミュレーションプログラム、あるいはシミュレーション装置やシミュレーション方法にもそのまま当てはまる。

実施例のシミュレーションシステムのブロック図 実施例でのシミュレーションプログラムのブロック図 実施例での後加工プログラムのブロック図 実施例のシミュレーションでの各プロセスを示す図 シミュレーション対象の自動倉庫システムの平面図 実施例で、スタッカークレーンの稼働状況を、実行中にグラフ化して表示する画面を模式的に示す図 実施例で出力する帳票を模式的に示す図

符号の説明

２ シミュレーションシステム
４ シミュレーション装置
６ 後加工装置
７ ユーザ入力
８ 指令発生部
１０ モデル動作部
１２ 環境変数記憶部
１４，３２ ログファイル
１６ 通信部
１８，２８ モニタ
２０ 受信部
２２ データベース
２４ 統計化処理部
２６ 表計算部
３０ モニタ
４０ シミュレーションプログラム
４１ 搬送指令発生命令
４２ モデル動作命令
４３ 環境変数更新命令
４４ ログファイル作成命令
４５ 通信命令
４６ 実行中データ通信命令
４７ ログファイル通信命令
５０ 後加工プログラム
５１ 受信命令
５２ 実行中データ受信命令
５３ ログファイル受信命令
５４ データベース作成命令
５５ 統計化命令
５６ グラフ表示命令
５７ 表計算命令
６１ 搬送指令発生プロセス
６２ モデル動作プロセス
６３ 環境変数更新プロセス
６４ ログファイル作成プロセス
６６ 実行中データ通信プロセス
６７ ログファイル通信プロセス
７２ 実行中データ受信プロセス
７３ ログファイル受信プロセス
７４ データベース作成プロセス
７５ 統計化プロセス
７６ グラフ表示プロセス
７７ 表計算プロセス
７８ 帳票出力プロセス
８０ 自動倉庫システム
８１〜８３ 自動倉庫ユニット
８４ ラック
８５ スタッカークレーン
８６ 入出庫ステーション
８８ 有軌道台車
９０ 入出庫コンベヤ
１００ グラフ表示画面
１１０ 帳票

Claims (3)

1. コンピュータシミュレーションを実行するためのシミュレーション手段と、
   前記シミュレーションの実行中にその実行結果を統計化して統計量を求めるための実行中統計化手段と、
   求めた統計量をグラフ化してモニタに表示するための手段とを設けた、シミュレーションシステム。
2. 前記シミュレーション手段は仮想的な搬送システムの実行状況をシミュレーションし、
   前記実行中統計化手段は前記統計量として、少なくとも前記搬送システムでの要求搬送数に対する処理済みの搬送数を求めることを特徴とする、請求項１のシミュレーションシステム。
3. 前記シミュレーション手段は仮想的な搬送システムの実行状況をシミュレーションし、
   シミュレーションの実行結果を記憶するための手段と、
   実行結果を整理して出力するための表計算手段とをさらに設けたことを特徴とする、請求項１のシミュレーションシステム。
   

Images