JP2014162583A - 配置決定システムおよび配置決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のワークが配置された容器を複数段積み上げる場合に、効率良く且つ適切な段の配置を決定可能な配置決定システムおよび配置決定方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る、ワークを複数配置した段を複数段積み上げるための配置決定システム１０は、１種類以上のワークの情報を入力するための入力部１１と、複数段の上下方向に応じた上下方向条件と、前記複数段全体の高さ及び重量に関する制約条件と、を少なくとも記憶するデータベース１７と、ワークの種類毎に一段の配置パターンを決定し、前記一段の配置パターンに基づき、前記上下方向条件および前記制約条件を満たすように段の配置を決定する、配置決定プログラム１６を実行するＣＰＵ１２と、段の配置を出力するための出力部１９と、を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、コンピュータを用いて、複数のワークを配置した段を複数段積み上げるための配置決定システムおよび配置決定方法に関する。

製造業において、製造中または完成した部品（ワーク）を搬送する際には、複数のワークを容器に配置した状態で、容器ごと搬送を行う。従来、容器の限られた底面積の範囲において、ワークを効率よく適切に配置するために、種々の装置や方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特開平７−３３４５４６号公報 特開２０００−２９３５５１号公報

ところで、ワークの搬送の効率をさらに向上するためには、複数のワークが配置された容器をさらに複数段積み上げた状態で搬送が行われる。しかしながら、上記特許文献１および特許文献２においては、容器を複数段積み上げる場合については何ら記載されていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数のワークを配置した容器を複数段積み上げる場合に、効率良く且つ適切な段の配置を決定可能な配置決定システムおよび配置決定方法を提供することを目的とする。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 複数のワークを配置した段を複数段積み上げるための配置決定システムであって、
１種類以上のワークの情報を入力するための入力部と、
前記複数段の上下方向に応じた上下方向条件と、前記複数段全体の高さ及び重量に関する制約条件と、を少なくとも記憶する記憶部と、
前記ワークの種類毎に一段の配置パターンを決定する一段配置パターン決定手段と、
前記一段の配置パターンに基づき、前記上下方向条件および前記制約条件を満たすように段の配置を決定する段配置決定手段と、
前記段の配置を出力するための出力部と、を備えることを特徴とする配置決定システム。
（２） 前記記憶部が、前記ワークの種類毎に前記ワークの寸法に応じて予め登録された基準配置パターンをさらに記憶しており、
前記一段配置パターン決定手段が、前記ワークの種類毎に、合致する前記基準配置パターンに基づいて、前記一段の配置パターンを決定することを特徴とする（１）記載の配置決定システム。
（３） 前記上下方向条件は、一段の重量と高さに基づいて設定されていることを特徴とする（１）または（２）に記載の配置決定システム。
（４） １種類以上のワークの情報を入力するための入力部と、前記複数段の上下方向に応じた上下方向条件と、前記複数段全体の高さ及び重量に関する制約条件と、を少なくとも記憶する記憶部と、出力部と、にアクセス可能なコンピュータを用いて、複数のワークを配置した段を複数段積み上げるための配置を決定する配置決定方法であって、
前記ワークの種類毎に一段の配置パターンを決定するステップと、
前記一段の配置パターンに基づき、前記上下方向条件および前記制約条件を満たすように段の配置を決定するステップと、
前記段の配置を出力するステップと、を備えることを特徴とする配置決定方法。

本発明の配置決定システムおよび配置決定方法によれば、複数のワークを配置した容器を複数段積み上げる場合に、効率良く且つ適切な段の配置を決定することができる。

本発明の第１実施形態に係る配置決定システムの概略構成図である。 一段配置パターンの例を説明するための図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は一段配置パターンの例を説明するための図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は一段配置パターンの例を説明するための図である。 本実施形態の第１実施形態に係る配置の一例を説明するための図である。 本実施形態の第１実施形態に係る配置決定システムのフローチャートである。 一段配置パターン決定処理のフローチャートである。

（第１実施形態）
以下、本発明に係る配置決定システムおよび配置決定方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る配置決定システム１０において、制御部として機能するＣＰＵ１２には、入力部１１と、出力部１９と、記憶部として機能するハードディスク１４と、メモリ１３と、が接続される。ハードディスク１４には、オペレーティングシステム（ＯＳ）１５と、配置決定プログラム１６と、データベース１７と、が記憶されている。

入力部１１は、キーボードやマウスや、入力信号受信部等により構成されるものであり、ワークの寸法や重量、形状や、ワークの数量に関する情報が入力される。これらの情報の入力は、作業者による手動入力や、他のシステムからの信号の受信によって行うことができる。

出力部１９は、ディスプレイやプリンタや、出力信号送信部等により構成されるものであり、一段の配置パターンや段の配置に関する情報が出力される。これらの情報の出力は、作業者による積み上げ作業を可能とするような紙やディスプレイ上への表示や、実際に配置を行う他のシステムへの信号の送信によって行うことができる。

データベース１７は、予め登録された基準配置パターンと、上下方向条件と、制約条件と、を記憶している。これらの詳細については後述する。

製造中のワーク、または完成したワークは、容器に収容された状態で搬送される。容器としては、例えば、搬送経路等に応じて予め定められた所定の底面積を有するバスケットを用いることができ、ワークの高さに応じて適当な高さのバスケットを選択することができる。図２は、ワークがバスケットに収容された状態の一例を示す図である。図２に示す例においては、バスケット１内に、略直方体のワーク５が３０個配置されている。

バスケット内におけるワークの配置は、バスケットやワークの諸条件に基づいて予め設定されている。より具体的には、バスケット内におけるワークの配置は、ワークの外径、幅、高さ等といった外形寸法および形状と、ワーク同士の間に必要な間隔と、バスケットの形状や内側寸法と、に基づき定められる。バスケットの所定の底面積の範囲内において最大数のワークを収容可能な配置が、最も効率のよい配置パターンとなる。データベース１７は、所定範囲の外形寸法（以後、基準値と呼ぶ）に属する所定形状のワークについて最も効率のよい配置パターンを、基準配置パターンとして記憶している。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）および図４（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、基準配置パターンの例を示す。いずれの基準配置パターンも、内側寸法Ｄを有する正方形バスケット１内に、基準値Ｓを有するワークを最大数収容できるように設定されており、ワーク間には適当な間隔Ｇが設けられている。図３（ａ）には４個の矩形ワーク５Ａが、図３（ｂ）には９個の矩形ワーク５Ｂが、図３（ｃ）には１６個の矩形ワーク５Ｃが配置されている。図４（ａ）には４個の円形ワーク５Ｄが、図４（ｂ）には９個の円形ワーク５Ｅが、図４（ｃ）には１６個の円形ワーク５Ｆが、図４（ｄ）には２７個の円形ワーク５Ｇが配置されている。

このように複数のワークを配置したバスケットを複数段積み上げる際には、転倒や荷崩れを防止するために、高さや重量を考慮する必要がある。そこで、データベース１７は、積み上げられたバスケット全体について設定された制約条件と、バスケットの各段について設定された上下方向条件と、をさらに記憶している。

制約条件には、積み上げられたバスケットの全体の最大高さに関する制限（全体高さ制限）と、全体の最大重量に関する制限（全体重量制限）と、がある。これは、搬送中の安全性や、次工程における要求等を考慮して設定されている。

上下方向条件には、バスケットの各段について設定された高さ制限と、重量制限と、がある。全体を安定させるためには、下の段の重量を大きくすると共に高さを高くし、上の段の重量を小さくすると共に高さを低くすることが望ましいので、各段について高さと重量の最大値を設定している。尚、上下方向条件は、一段毎に別の値を設定することができるほか、二段毎に設定してもよく、また、最大高さのうちの下半分、上半分に分けて設定することもできる。

本実施形態においては、入力部１１から入力された、ワークの寸法や重量、形状や、ワークの数量に関する情報に基づき、一段の配置パターンを決定すると共に、段の配置を決定する。ワークが一種類である場合には、当該ワークの寸法を基準配置パターンの基準値と比較し、合致する基準配置パターンにより一段の配置パターンを決定する。当該配置パターンでワークを配置したバスケットが、ある段の重量制限を超過する場合には、一段あたりのワーク数を適宜減らして重量を減少させることにより、重量制限を超えないようにする。これにより、上下方向条件を満たすことが可能となる。

ワークが複数種類ある場合には、まず、全ての種類のワークについて一段の配置パターンを決定する。そして、ワークの種類毎に一段当たりの重さを算出し、下の段の重量を大きく、上の段の重量を小さくするように、ワークの種類毎に上下方向の順位を決定する。決定された配置パターンでワークを配置したバスケットが、ある段の重量制限や高さ制限を超過する場合には、次の順位のワークに移行する。

図５は、段の配置の一例を説明するための図であり、ここでは２種類のワークについて一段の配置パターンおよび段の配置が決定されている。図５においては、１３個の円形ワーク５Ｅが配置されたバスケット１Ａが２段積み上げられ、その上に２５個の矩形ワーク５Ａが配置されたバスケット１Ｂが２段積み上げられている。この積み上げは、１段目、２段目のそれぞれの重量が、３段目、４段目のそれぞれの重量よりも大きく、１段目、２段目のそれぞれの高さが、３段目、４段目のそれぞれの高さよりも高くなるように行われている。

以下、第１実施形態に係る配置決定システム１０における配置決定プログラム１６の動作を、図６、図７を参照して説明する。本実施形態の配置決定プログラム１６は、オペレーティングシステム１５と協働して、入力部１１から１種類以上のワークの寸法や数量に関する情報が入力されると共に導出開始の指示が入力された際に処理を行う。尚、一部の処理は、配置決定プログラム１６単独で行うようにしてもよい。

入力部１１から、１種類以上のワークの寸法や数量に関する情報が入力されると共に導出開始の指示が入力された場合、ＣＰＵ１２は、一段の配置パターンを決定するために、一段配置パターン決定処理を実行する（ステップＳ１）。

図７は、一段配置パターン決定処理の内容を示す。まず、ＣＰＵ１２は、比較データベース１７を検索し、入力されたワークの寸法及び形状のうち、１種類のワークの寸法および形状を登録パターンと比較する（ステップＳ５１）。そして、ＣＰＵ１２は、データベース１７に記憶されている種々の登録パターンのうち、形状が合致するものの中から、ワークの寸法が基準値と合致するものを選択することにより、配置パターンを決定する。また、ＣＰＵ１２は、ワークの高さに基づき、どのバスケットを使用するかを決定する（ステップＳ５２）。

そして、ＣＰＵ１２は、配置パターン及びワークの重量に基づき、バスケット一段当たりの重量を導出する（ステップＳ５３）。この導出は、ワーク１個あたりの重量と、決定された配置パターンに含まれるワークの個数を積算すると共に、バスケットの重量を加算することにより算出できる。尚、ワーク１個あたりの重量は、ワークの寸法や数量に関する情報と同様に入力部１１から入力可能であるほか、寸法に基づいて計算することにより求めることもできる。

図６に戻って、ＣＰＵ１２は、入力されたワークの情報を参照し、全ての種類のワークについて一段配置パターンを決定したかどうかを判断する（ステップＳ２）。まだ一段配置パターンが決定されていないワークがあった場合には、ステップＳ１に戻る。

全ての種類のワークについて一段配置パターンが決定された場合には、ＣＰＵ１２は、一段あたりの重量に基づいて、ワークの種類毎に、積み上げ順位（ｍ）を決定する。この積み上げ順位は一段当たりの重量が大きい順に決定され、一段当たりの重量が大きいワークが下に位置するように先に積まれることとなる。

次に、ＣＰＵ１２は、ワークの種類に基づく積み上げ順位に関する変数ｍを１に設定する（Ｓ４）。また、ＣＰＵ１２は、積み上げ段数に関する変数ｎを１に設定する（ステップＳ５）。そして、ＣＰＵ１２は、積み上げ順位がｍ番目の種類のワークの入ったバスケットをｎ段目に積み上げた場合の全体の高さ及び重量を算出する（ステップＳ６）。

次に、ＣＰＵ１２は、ｎ段目に積み上げる予定のバスケットが、ｎ段目に設定されている高さ制限を超過しているかどうかを判断する（ステップＳ７）。超過していない場合には、ＣＰＵ１２は、ｎ段目に積み上げる予定のバスケットが、ｎ段目に設定されている重量制限を超過しているかどうかを判断する（ステップＳ８）。超過していない場合、ＣＰＵ１２は、積み上げ段数に関する変数ｎをインクリメントし（ステップＳ９）、ステップＳ６へと戻る。

ｎ段目に積み上げる予定のバスケットが、ｎ段目に設定されている重量制限を超過していた場合、ＣＰＵ１２は、１段目からｎ段目までの高さが、全体高さ制限を超過しているかどうかを判断する（ステップＳ１０）。１段目からｎ段目までの高さが、全体高さ制限を超過していないと判断された場合、ＣＰＵ１２は、１段目からｎ段目までの総重量が、全体重量制限を超過しているかどうかを判断する（ステップＳ１１）。１段目からｎ段目までの総重量が、全体重量制限を超過していないと判断された場合、ＣＰＵ１２は、他の種類のワークがあるかどうかを判断する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２で、他の種類のワークがないと判断された場合、ＣＰＵ１２は、ｎ段目に積むワークの個数を減らすように設定を変更し（ステップＳ１３）、ｎ段目の重量制限を超過しないようにする。そして、ＣＰＵ１２は、積み上げ段数に関する変数ｎをインクリメントし（ステップＳ１４）、ステップＳ６へと戻る。

ステップＳ１２で、他の種類のワークがあると判断された場合には、次の種類のワークの積み上げに移るべく、ＣＰＵ１２は、積み上げ順位に関する変数ｍをインクリメントし（ステップＳ１５）、次の種類のワークの積み上げを進めるためにステップＳ６へ戻る。

ステップＳ１０で、１段目からｎ段目までの高さが全体高さ制限を超過していると判断された場合、および、ステップＳ１１で、１段目からｎ段目までの総重量が全体重量制限を超過していると判断された場合には、これ以上の積み上げができないので、ＣＰＵ１２は、段の配置をｎ−１段目までの配置に決定して（ステップＳ１６）、処理を終了する。その後、決定された段の配置が出力部１９から出力される。

このように、本発明の配置決定システムおよび配置決定方法によれば、複数のワークを配置した容器を複数段積み上げる場合に、効率良く且つ適切な配置を決定することができる。また、自動的に計算を行うことにより、作業者の計算間違いに起因する積み直しを行う必要がなくなると共に、作業者による処理数のバラつきを解消することができるので、製造効率を向上することができる。

尚、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、変更、改良等が適宜可能である。例えば、前述した各実施形態においては、配置決定プログラム１６やデータベース１７は全て１個のハードディスクにより実現されているが、これらがサーバ等に記憶され、各端末装置が当該サーバにアクセスすることにより本発明の配置決定システムを実現してもよい。

また、前述した各実施形態では、上の段の重量を小さくするように段の配置を決定していたが、搬送中の分解を防止するため、最上段については所定値以上の重量を有するように、最上段の重量下限値をさらに設定してもよい。また、前述した各実施形態では、各段の重量制限を絶対値で設定していたが、最下段の重量を基に相対値で設定してもよい。

１０ 配置決定システム
１１ 入力部
１２ ＣＰＵ
１４ ハードディスク
１６ 配置決定プログラム
１７ データベース
１９ 出力部

Claims (4)

1. ワークを複数配置した段を複数段積み上げるための配置決定システムであって、
   １種類以上のワークの情報を入力するための入力部と、
   前記複数段の上下方向に応じた上下方向条件と、前記複数段全体の高さ及び重量に関する制約条件と、を少なくとも記憶する記憶部と、
   前記ワークの種類毎に一段の配置パターンを決定する一段配置パターン決定手段と、
   前記一段の配置パターンに基づき、前記上下方向条件および前記制約条件を満たすように段の配置を決定する段配置決定手段と、
   前記段の配置を出力するための出力部と、を備えることを特徴とする配置決定システム。
2. 前記記憶部が、前記ワークの種類毎に前記ワークの寸法に応じて予め登録された基準配置パターンをさらに記憶しており、
   前記一段配置パターン決定手段が、前記ワークの種類毎に、合致する前記基準配置パターンに基づいて、前記一段の配置パターンを決定することを特徴とする請求項１記載の配置決定システム。
3. 前記上下方向条件は、一段の重量と高さに基づいて設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の配置決定システム。
4. １種類以上のワークの情報を入力するための入力部と、前記複数段の上下方向に応じた上下方向条件と、前記複数段全体の高さ及び重量に関する制約条件と、を少なくとも記憶する記憶部と、出力部と、にアクセス可能なコンピュータを用いて、ワークを複数配置した段を複数段積み上げるための配置を決定する配置決定方法であって、
   前記ワークの種類毎に一段の配置パターンを決定するステップと、
   前記一段の配置パターンに基づき、前記上下方向条件および前記制約条件を満たすように段の配置を決定するステップと、
   前記段の配置を出力するステップと、を備えることを特徴とする配置決定方法。

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