JP2009242058A - 在庫管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】棚内に載置されて移動することのない物品の存否をリアルタイムに精度良く判別可能であり、しかもローコストかつ簡便な構成のＩＣタグを用いた在庫管理システムを提供する。
【解決手段】ＩＣタグと読取装置３と移動装置２４とから構成され、棚に載置される物品に付されたＩＣタグからの信号を読取装置３により読み取ることにより、読み取った信号に基づき、棚にいかなる物品が載置されているか否かを認識する在庫管理システムにおいて、読取装置３は、棚の前面に沿って上下方向左右方向順不同に移動自在の移動装置２４に搭載され、棚に載置された個々の物品に対応するＩＣタグから発信される信号を読み取る在庫管理システム。
【選択図】図３

Description

この発明は、在庫管理システムに関し、特にＩＣタグを利用した在庫管理システムに関する。

従来、電子タグを、ＵＨＦ帯域の電波によりデータ通信する構成とすると共に、この電子タグとの通信装置の、少なくとも広角と挟角の指向性を直交して有し、挟角の方向に回動させて空間内を走査可能としたアンテナを検知の対象とする空間内の適所に設置し、アンテナが空間内を走査することにより、全領域を通信可能領域とした電子タグを利用した空間内における物体の検知システムが知られている。
特開２００５−１９２０３０号公報

しかしながら、この物体の検知システムの天井や壁に固定的に設置されたアンテナは、挟角の方向に回動されるものであるから、通信装置と電子タグとの距離が変動し、長距離となる領域においては電波の減衰が生じて、電子タグから送信された信号の読取精度が低下する。

そこで、この信号の読取精度を向上しようとすると、数多くのアンテナを設置する必要が生じ、コストアップ要因となる。
このため、上記の電子タグを利用した空間内における物体の検知システムは、棚に保管された物品の存在・非存在を確認するための在庫管理システムには適合しない。

そこで、棚に保管された物品の存在・非存在を確認するための在庫管理システムに適合するものとして、自律的に移動を行うための移動手段と、本体の移動とは別に動作するアーム状の可動部位とを備え、あらかじめ物品に取り付けられたＲＦＩＤタグに基づいて物品の在庫管理を行う自律動作型の在庫管理ロボットであって、前記アーム状の可動部位に取り付けられたＲＦＩＤリーダと、あらかじめ登録されたＲＦＩＤ読取りの場所の情報を含む読取り指示情報であるタスク情報を保持し、前記在庫管理ロボットを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記タスク情報の指示に従って、前記移動手段を制御して動かすことにより、前記ＲＦＩＤリーダによるＲＦＩＤ読取り位置の近傍まで本体を移動させ、前記可動部位を制御して物品が載置されている棚に差し込むことにより、前記可動部位に取り付けられた前記ＲＦＩＤリーダをＲＦＩＤ読取り位置に移動させ、前記ＲＦＩＤリーダによって前記物品に取り付けられたＲＦＩＤタグの情報を読み取ることにより読取り結果を取得する在庫管理ロボットが提案されるに至っている。
特開２００７−２１７０６９号公報

しかしながら、この在庫管理ロボットは、高度複雑な機械であることからイニシャルコストが極めて高いばかりでなく、メンテナンスも容易ではない。
また、本体の移動と稼動部位の差し込みに時間を要し、１回の棚全体のスキャニングに長時間を要するため、リアルタイム性に欠ける。

そこで本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、棚内に載置されて移動することのない物品の存否をリアルタイムに精度良く判別可能であり、しかもローコストかつ簡便な構成のＩＣタグを用いた在庫管理システムを提供することを目的とするものである。

請求項１に係る発明は、ＩＣタグと読取装置と移動措置とから構成され、棚に載置される物品に付されたＩＣタグからの信号を読取装置により読み取ることにより、読み取った信号に基づき、棚にいかなる物品が載置されているか否かを認識する在庫管理システムにおいて、記読取装置は、棚の前面に沿って上下方向左右方向順不同に移動自在の移動装置に搭載され、棚に載置された個々の物品に対応するＩＣタグから発信される信号を読み取るものであることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、読取装置が、ＩＣタグに電波を発信するアンテナとＩＣタグからの信号を受信するリーダーとからなり、棚の前面に沿って上下左右方向に移動自在に駆動制御される移動装置にアンテナとリーダーが一体的に搭載されていることを特徴としている。

請求項３に係る発明は、読取装置が、ＩＣタグに電波を発信するアンテナとＩＣタグからの信号を受信するリーダーとからなり、リーダーは棚に固定され、アンテナは棚の前面に沿って上下左右方向に移動自在に駆動制御される移動装置に搭載されていることを特徴としている。

請求項４に係る発明は、アンテナが、反射波による不読領域が発生するとき増設され、複数のアンテナは非同期発信するものであることを特徴としている。

請求項５に係る発明は、移動装置が棚の前面に沿って架設されたフレームに支持されていることを特徴としている。

請求項６に係る発明は、移動装置が、前記フレームに沿って左右方向に移動する左右方向移動体と該左右方向移動体に沿って移動する上下方向移動体とからなることを特徴としている。

請求項７に係る発明は、移動装置の駆動制御部と読取装置の制御部が、中央管理用コンピュータとＬＡＮ結合されていて、中央管理用コンピュータからの信号により、移動装置を移動開始可能とされているとともに、読取装置の制御部は、ＩＣタグより受信した信号を中央管理用コンピュータに送信することを特徴としている。

請求項８に係る発明は、移動装置が、左右方向移動体の上下方向に配された投光器と受光器からなるビームセンサーをそれぞれ１対左右位置に備えており、該ビームセンサーが障害物を認識したとき、駆動制御部は、緊急停止制御するとともに設定された初期位置に復帰し待機する復帰制御を行うことを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、在庫管理システムが簡単な装置から構成されていることからイニシャル並びにランニングコストを著しく低減することができ、メンテンスを容易に実施することができる。
しかも、アンテナを多数設置することなく、ＩＤを短時間で、かつ、高い精度で読取ることができる。

請求項２に係る発明によれば、１つのアンテナを設けるだけでＩＤを高い精度で読取ることができ、システムを極めて簡略化することができる。

請求項３に係る発明によれば、ＩＣタグからの電波が反射波の強い影響を受けて正常にＩＤを読み取れないときにも、アンテナを増設するという簡単な手法にて柔軟に対応可能なフレキシビリティを備えている。

請求項４に係る発明によれば、不読領域が発生したとき、アンテナを増設することにより安価に読取装置の読取精度を向上することができる。

請求項５に係る発明によれば、フレームを棚の前面に沿って架設するだけで、移動装置の基盤構造を安価に構築することができる。また、棚前面形状が曲線状であっても、極めて簡単にその形状に追随可能である。

請求項６に係る発明によれば、システム構成を簡易・軽量化することができることから、駆動系統の省エネルギーに資することができる。

請求項７に係る発明によれば、それぞれ独立した複数の保管庫を中央管理用コンピュータとＬＡＮ結合することにより、それぞれの保管庫の前回のスキャニング時点における保管状況を瞬時に確認することができる。
また、必要に応じて求める保管庫について、中央管理用コンピュータからの遠隔操作によりスキャニングを指令して、現時点における物品の保管状況を把握することができる。

請求項８に係る発明によれば、人の怪我や物品の損壊やシステムの故障を未然に防ぐことができる。

棚の上に載置される物品が金属製のものや含有水分の多いものであると、読取装置やＩＣタグから発信される電波は吸収されて読取装置が正確に作動しないので、物品がこのような組成のものであるときは、電波非吸収性の材料、例えばプラスチックからなるケース内に収容して保管する。
このＩＣタグは、可能な限りケースの前面に取り付けるのが、リーダーの読取精度を高く維持するために好ましい。

図１は、本発明に係る在庫管理システムの斜視図であり、左右方向移動体にカバーを付した状態を示す。図２は、図１のカバーを除去した正面図である。図３は、アンテナとリーダーが一体的に移動装置に搭載された本実施例を物品を収納する棚に適用した模式図である。
本実施例におけるＩＣタグ（図示省略）と読取装置３は、公知の通常タイプのものである。
ＩＣタグは、読取装置３のアンテナ３１からの要求電波に応じて、ＩＣに格納されているＩＣタグ毎に異なる固有の識別情報（以下「ＩＤ」という。）を、上記アンテナ３１に対し応答発信するものである。
読取装置３は、ＩＣタグに電波を発信するアンテナ３１とＩＣタグからの信号を該アンテナ３１を介して受信するリーダー３２とからなり、このアンテナ３１とリーダー３２は、後述する板状体２５１の背面に一体的に搭載されている。
アンテナ３１から発振される電波の周波数帯域は、本実施例においてはＵＨＦ帯域の周波数９５２〜９５５ＭＨｚを用いている。このため、７〜１０ｍの距離までＩＣタグのＩＤを正確に識別することができるが、本実施例においては至近距離、例えば１０〜２０ｃｍ程度で読み取るようにしている。

リーダー３２はメモリーを有していて、読み取った各信号を個々にこのメモリーに保持するとともに、リーダー３２に結合されたＬＡＮを介して順次後述する中央管理用コンピュータ５に転送する。転送したデータはメモリーから消去される。
このように読み取った各信号は、重複分も含めて全て中央管理用コンピュータ５に送信され、データの重複分の整理は中央管理用コンピュータ５において実行される。

４は棚であり、背面と側面は電磁シールドされている。
フレームは、棚４の上下部に位置する一対の横材２１、２１からなり、これらの横材２１は棚４に固定具２２を介して取り付けられており、この一対の横材２１、２１は、図４に示す柱状材の４面に溝２１１を有するアルミ押型材にて形成されており、この上下横材２１、２１の上面の溝２１１はそれぞれ、後記する移動装置２の車輪（図示省略）の軌道となる。

移動装置２は、フレーム２１に沿って左右方向に移動する左右方向移動体２４と該左右方向移動体２４に沿って移動する上下方向移動体２５とからなる。この移動体２は、移動体２が人や物に衝突したときにシステム自身と人や物品等を保護するためのカバー２６にて被覆されている。
左右方向移動体２４は、上横材２１と下横材２１の間隔と略等しい長さを有する、フレームの横材２１と同じアルミ押型材にて形成されており、その上下端には取付金具２４３を介して車輪（図示省略）が回転自在に軸着されている。

本実施例においては、上側の車輪をステッピングモータによって駆動される駆動輪とし、下側の車輪を従動輪としているが、両者とも駆動輪としてもよい。
なお、移動装置２の駆動部は、この駆動輪方式に代えて、ステッピングモータにより駆動されるラックピニオン方式、ベルト式、スクリュー式のいずれであってもよい。

図５を参照して、上下方向移動体２５は、上記左右方向移動体２４に沿って上下移動する板状体２５１にて構成されており、この板状体２５１は、左右方向移動体２４の背面部において、その上下端部に軸支された駆動プーリー（図示省略）と従動プーリー２５２の間に、捲回されたベルト２５３に取付具２５４にて挟着固定されて、ステッピングモータにて駆動される駆動プーリーの正逆回転により上下方向に移動自在とされている。

板状体２５１は左右方向移動体２４の４面に形成された４本の溝２１１のうち、左右の溝内を移動する、先端にローラー２５５が回転自在に軸支された案内子を有し、板状体２５１の円滑な上下動を確保している。
この案内子のローラー２５５は、左側のそれは上下に離れて２個、右側のそれは左側のものの中間高さ位置に１個備えられていて、板状体２５１の安定走行を図っている。
なお、左右両側に同じ高さに２個ずつ備えた４個のものでも良い。

棚４の最上段の上面に配設された駆動制御部２３は、タイマーを内蔵しており、例えば図１〜３でみて、右上を移動装置２の初期位置として記憶し、また、左右方向と上下方向の移動距離を記憶している。この上下方向距離は、棚４の段差に応じて設定されているので、効率的にＩＣタグとの至近距離を左右方向移動することができる。

駆動制御と読取制御のスタートタイミングはあらかじめプログラムされており、これに基づいて左右方向移動体２４が移動を開始すると同時に、これに搭載された読取装置３のアンテナ３１から要求電波を発信し始め、ＩＣタグからの返信を受信しつつ初期位置から左方向に移動した後、先ず棚４の左端位置にて停止する。

次いで上下方向移動体２５が、読取装置３の制御部において記憶している移動距離分下降して停止すると、左右方向移動体２４は、ステッピングモータの逆転により右方向に移動を始め、棚４の右端部で停止して、上下方向移動体２５が下降する。この間リーダー３２は、ＩＣタグからの返信をアンテナ３１を介して受け続け、これを復調してメモリーに一時的に保存する。

以上の動作を繰り返して、棚４の右または左下端部の終点に到達して、指定された範囲についてスキャニングを終了したら初期位置に復帰して次のスタートに備える。
このようにして、物品を載置した棚の前面に沿って全体に亘ってスキャニングして、指定された全領域のＩＣタグのＩＤを読み取る。このとき要求電波の発信は停止される。
なお、アンテナ３１からの要求電波は停止することなく絶えず発信することとしても良い。このときは、リーダー３２から転送されたデータは中央管理用コンピュータ５では保存されないようにすることが望ましい。

駆動制御部２３は、スキャニング走査方向について、上記の左右方向優先のタイプから、先に上下方向に移動した後、左右方向に移動する上下方向優先タイプに変更可能な機能を有している。
また、移動速度についても左右方向の移動速度と上下方向の移動速度とを、それぞれ個別に変更することも可能である。

さらに、駆動制御部２３は、左右方向であるＸ値と上下方向であるＹ値を、複数個設定することができる。
よって、このうちの１つを初期位置、すなわちスタート地点に指定し、他の１つを終点、すなわちゴール地点に指定することも可能である。

このときリーダー３２は、読取装置３の移動速度にもよるが、同一のＩＤを重複して受信するが、本実施例ではこれをリーダー３２にてデータ処理することなく、読み取った全ての重複分を含むデータを所定のタイミングで中央管理用コンピュータ５に転送する。

また、左右方向移動体２４の左右には、上下方向に配された投光器２４１と受光器２４２からなるビームセンサーがそれぞれ１対ずつ備えられており、前進側のビームセンサーが障害物に遮られて受光器２４２が投光器２４１からの光を受信しないとき、左右方向移動体２４の前進側に障害物があると判断し、該移動体の進行を停止する。
そして、リセットボタン（図示省略）の操作によるリセット信号を受信したとき、初期位置に向かって復帰移動を開始して初期位置に戻ってその位置で待機する。
もちろん、障害物を感知した時点で自動的に復帰させてもよい。
再スタートは、始動ボタンの手動操作で行うか、プログラムされた次のスキャニングにおいて実行される。

図８を参照して、本実施例の物品借受予約システムについて説明する。
ＬＡＮ結合された個々のユーザーのＰＣ５から入力された借受要求データは、中央管理用コンピュータ５（図８の表し方においては個々のユーザーのＰＣと共用。）を介してＰＣ５１に借受予約データとして保存される。
借受予約が成立しているユーザーが物品を借り受けるとき、端末装置５２にユーザー自身のＩＤカードと予約した物品のＩＣタグのＩＤを読み取らせて、借り受けるユーザーと物品を特定して貸出（出庫）データをＰＣ５１に記憶させた上で、物品を搬出する。
このとき、この記憶データはＰＣ５１からＬＡＮを通じて中央管理用コンピュータ５に転送される。

物品を返却するときは、借受時と同様、端末装置５２にユーザー自身のＩＤカードと予約した物品のＩＣタグのＩＤを読み取らせて、返却するユーザーと物品を特定して返却（入庫）データをＰＣ５１に入力すると、この入力データはＰＣ５１に記憶され、その後ＬＡＮを通じて中央管理用コンピュータ５に転送される。

このように、保管場所での物品の出入りは、リアルタイムで中央管理用コンピュータ５において把握されている。
そして各ユーザーは、自身が借受を希望する物品が在庫中であるか否かについて、中央管理用コンピュータ５に確認することができる。
図８は、中央管理用コンピュータや各ユーザーのＰＣの表示画面に表示される在庫状況を示す画面内容を示すものであるが、この画面からは差圧計はＢ棟とＨ−３棟に在庫中であることを確認することができる。
また、差圧計３は理由不明のままその存在を確認できないので、このときは、中央管理用コンピュータは、物品管理者のＰＣに対し電子メール等にて存在を確認すべき旨の警告を発するようにしてある。

図６を参照して、この実施例のリーダー３２は、リーダー３２・アンテナ３１ともに移動装置２に搭載された実施例１とは異なり、リーダー３２は棚４の適宜位置に、この例では棚４の最上段下面に固定され、アンテナ３１は移動装置２に搭載されている。
アンテナ３１に受信されたＩＣタグのＩＤは、アンテナ３１とリーダー３２とをつなぐ同軸ケーブル３３を通じてリーダー３２に送られ、リーダー３２にて復調して中央管理用コンピュータ５に転送される。
よって、本在庫管理システム１が所定時間ごとに稼動するたびに、在庫状況がリアルタイムで中央管理用コンピュータ５にて把握できることとなる。

この実施例では、物品の収納のされ方や物品の材質等によっては、反射波の影響で所謂不読領域が発生することがあり得る。
このときは、図６の棚下に点線で示すように、ＩＣタグに対して返信要求するアンテナ３１１、３１２を増設して棚下に固定することが望ましい。
これらのアンテナ３１１、３１２は、それぞれ非同期的に発信して、その不読領域を無くすことができ、正確に在庫状況を読み取ることが可能となる。

以上の実施例では、左右方向移動体２４は上下２本のフレーム２１、２１上を駆動輪にて自走する構成としているが、この構成に限られず、図７に点線で示されるように、棚４の前面に沿って床にループ状に敷設されたレール２７上を自立・自走式のものとしても良く、また、天井にループ状に設置されたレール２７から吊り下げられた自走式のものとしても良い。
このような方式とすると、所定の高さと幅を有する棚４が前後して複数列配置された棚に対し、図７に模式的に示されるように、その前面と背面に載置された物品の所在を読み取ることができる。

このとき棚の正面と背面を区画する仕切り板４１と側板を金属製のものとするとともに、アンテナ３１に指向性をもたせることにより、電磁シールド機能を付与し極力反射波の影響を低減することが可能となり、正確に物品の所在情報を獲得することができる。

本発明に係る在庫管理システムの斜視図であり、左右方向移動体にカバーを付した状態を示す 図１のカバーを除去した正面図である。 アンテナとリーダーが一体的に移動装置２に搭載された実施例１を物品を収納する棚に適用した模式図である。 フレームと左右方向移動体の部材の拡大図である。 上下方向移動体の拡大図である。 アンテナとリーダーを別個に設けた実施例２を物品を収納する棚に適用した模式図である。 本システムを複数列の棚に適用したときの概念平面図である。 中央管理用コンピュータあるいは各ユーザーのＰＣに表示される表示画面内容例である。

符号の説明

１ 在庫管理システム
２ 移動装置
２１ フレーム
２１１ 溝
２２ 固定具
２３ 移動体駆動制御部
２４ 左右方向移動体
２４１ 投光器
２４２ 受光器
２４３ 取付金具
２５ 上下方向移動体
２５１ 板状体
２５２ プーリー（従動）
２５３ ベルト
２５４ 板状体取付具
２５５ ローラー
２６ カバー
２７ 移動装置レール
３ 読取装置３
３１ アンテナ
３１１、３１２ 増設アンテナ
３２ リーダー
３３ 同軸ケーブル
４ 棚
４１ 金属製仕切り板
５ 中央管理用コンピュータ（ユーザー用ＰＣ）
５１ 倉庫用ＰＣ
５２ 端末装置

Claims (8)

1. ＩＣタグと読取装置と移動装置とから構成され、棚に載置される物品に付されたＩＣタグからの信号を読取装置により読み取ることにより、読み取った信号に基づき、前記棚にいかなる物品が載置されているか否かを認識する在庫管理システムにおいて、
   前記読取装置は、棚の前面に沿って上下方向左右方向順不同に移動自在の移動装置に搭載され、棚に載置された個々の物品に対応するＩＣタグから発信される信号を読み取るものであることを特徴とする在庫管理システム。
2. 前記読取装置は、前記ＩＣタグに電波を発信するアンテナと前記ＩＣタグからの信号を受信するリーダーとからなり、前記棚の前面に沿って上下左右方向に移動自在に駆動制御される移動装置に前記アンテナと前記リーダーが一体的に搭載されていることを特徴とする請求項１に記載された在庫管理システム。
3. 前記読取装置は、前記ＩＣタグに電波を発信するアンテナと前記ＩＣタグからの信号を受信するリーダーとからなり、前記リーダーは前記棚に固定され、前記アンテナは前記棚の前面に沿って上下左右方向に移動自在に駆動制御される前記移動装置に搭載されていることを特徴とする請求項１に記載された在庫管理システム。
4. 前記アンテナは、反射波による不読領域が発生するとき増設され、複数のアンテナは非同期発信するものであることを特徴とする請求項３に記載された在庫管理システム。
5. 前記移動装置は、棚の前面に沿って架設されたフレームに支持されていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載された在庫管理システム。
6. 前記移動装置は、前記フレームに沿って左右方向に移動する左右方向移動体と該左右方向移動体に沿って移動する上下方向移動体とからなることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載された在庫管理システム。
7. 前記移動装置の駆動制御部と前記読取装置の制御部は、中央管理用コンピュータとＬＡＮ結合されていて、前記中央管理用コンピュータからの信号により、前記移動装置を移動開始可能とされているとともに、前記読取装置の制御部は、前記ＩＣタグより受信した信号を前記中央管理用コンピュータに送信することを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載された在庫管理システム。
8. 前記移動装置は、前記左右方向移動体の上下方向に配された投光器と受光器からなるビームセンサーをそれぞれ１対左右位置に備えており、該ビームセンサーが障害物を認識したとき、前記駆動制御部は、緊急停止制御するとともに設定された初期位置に復帰し待機する復帰制御を行うことを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載された在庫管理システム。