JP2015069218A - 無人搬送車及び無人搬送システムを備えた施設 - Google Patents
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Abstract
【課題】混流生産ラインでは、ワークステーションのレイアウトの変更及び搬送車のルートの変更が困難で、ワークステーションにおける待ち行列の発生は避けられなかった。【解決手段】混流生産ラインを有する施設において、複数のワークステーションを混流生産ラインに沿って配置する。所定領域内の床面から得られた位置情報に基づいて、位置を検出しながら走行できる無人搬送車を複数のワークステーション間を走行させる。無人搬送車は、指定のワークステーションが使用中であることを検出すると、前記指定のワークステーションとは異なるワークステーションへの迂回ルートを生成し、迂回ルートに沿って走行する。迂回ルートに沿って無人搬送車を走行させることによって、ワークステーションにおける待ち時間を最小限に留めることができる。【選択図】 図4
Description
本発明は、無人搬送車及び無人搬送システムを備えた施設に関する。
一般に、複数種類の製品を生産するための施設として、単一の生産・組立ラインに複数種類の部品を流す混流組立ラインを設けた施設がある。この混流組立ラインには、単一のワークステーションが配置され、単一のワークステーションにおいて異なる部品を組み立てる作業が行なわれることがある。この場合、部品の組立時間の差によって、ワークステーションにおいて待ち行列が発生することがある。具体的には、組立時間が異なる部品が混流生産ラインに流れると、組立時間が長い部品の作業時間が長くなることになり、組立時間が短い部品はラインの途中で滞留し、待ち行列が発生していた。また、混流生産なので、部品によっては作業工程を一部省くことができる場合もあるが、生産・組立ラインが単一であるため作業の必要のないワークステーションをも経由する必要があり、後続の組立作業を行うためには、前の部品の組立作業が終了するまで待ってから次の工程に進むことしかできなかった。
また、混流生産ラインの途中で待ち行列を発生させない工夫として、生産ラインに流す複数の部品を定型化することも可能ではあるが、部品の量は日ごと或いは時間ごとで変動することもあり、必ずしも満足のいく結果を得ることができなかった。
特許文献1には、混流生産ラインの途中で待ち行列を発生させない一つの解決方法が開示されている。具体的には、大量生産品たる第1の製品と少量生産品たる第2の製品を混流ラインに流した場合、第2の製品が1ロット以上揃った状態で第1の製品が流れている混流生産ラインに割り込みをかけて、第2の製品を流す方法である。この方法では、第2の製品の出荷量が第1の製品の出荷量より低いという条件に基づいて考案されているため、第1の製品の生産が空いている時期を選んで第2の製品を生産することが可能となり、生産ラインをストップさせずに連続生産が可能となる。更に、ある程度同じ製品をグループ化させて生産することが可能な場合には、この混流生産システムは満足に稼動できると思われる。
しかしながら、特許文献1に示された生産方法は、多品種の部品をイレギュラに流し、多品種の製品を同時に生産する場合には適用することが難しいと云う欠点がある。更に、特許文献1は、混流生産ラインのレイアウトを変更すること等について考慮されていない。
本発明の目的は、多品種の生産を行っている混流生産ラインにおいて、生産ラインの途中で待ち行列を発生させずに円滑な生産を実現することにある。
本発明の他の目的は、混流生産ラインに配置されるワークステーション等のレイアウトを変更できる無人搬送システムを備えた施設を提供することである。
本発明の更に他の目的は、ワークステーション等のレイアウト変更にも、容易に対処できる無人搬送車を提供することである。
本発明は、種々の部品を流している混流生産ラインにおいて、生産ラインの途中で待ち行列を発生させずに、円滑な生産を実現させる解決手段として、単一のワークステーションで生産を行うのではなく、複数のワークステーションを設置しておき、更に規模や生産内容に応じてワークステーションのレイアウトをフレキシブルに変更ができると共に、レイアウトに応じてワークステーション間を移動できる無人搬送車を用いた無人搬送システム及び無人搬送システムを備えた施設とするものである。
具体的には、本発明の第1の態様によれば、混流生産ラインを有する施設において、複数のワークステーションを混流生産ラインに沿って配置しておき、所定領域内の床面から得られた位置情報に基づいて、位置検出しながら走行する無人搬送車を複数のワークステーション間に走行させ、更に、前記無人搬送車は、前記ワークステーションのうち、指定のワークステーションが使用中であることを床面から得られた前記位置情報に基づいて検出する手段と、前記指定のワークステーションが使用中であることを検出すると、前記指定のワークステーションとは異なるワークステーションへの迂回ルートを生成する手段と、前記迂回ルートに沿って前記無人搬送車を駆動する手段を有することを特徴とする施設が得られる。
本発明の第2の態様によれば、所定領域内の床面から得られた位置情報に基づいて、位置検出を行ないながら走行する無人搬送車において、複数のワークステーションのうち、指定のワークステーションが使用中であることを床面から得られた前記位置情報に基いて検出する手段と、前記指定のワークステーションが使用中であることを検出すると、前記指定のワークステーションとは異なるワークステーションへの迂回ルートを生成する手段と、前記生成された前記迂回ルートに沿って駆動する手段を有することを特徴とする無人搬送車が得られる。
本発明の第3の態様によれば、所定領域内に、ドットパターンを表面に有する複数のパネルを配置した床面と、前記所定領域に沿って配置された複数のワークステーションと、前記ドットパターンを検出することによって得られた位置情報に基づいて、前記所定領域内の前記複数のワークステーション間を走行できる無人搬送車と、を備えたことを特徴とする無人搬送システムが得られる。
本発明によれば、混流生産ラインに配置されるワークステーションのレイアウトを自由に変更できると共に、床面のドットパターンから得られた位置情報に基いて、ワークステーション間に設定された走行ルートに沿って走行する無人搬送車を用いることにより、各ワークステーションにおいて待ち行列の生じない無人搬送システム及び施設が得られる。
図1を参照すると、本発明の一実施形態に係る無人搬送システムが示されている。ここでは、無人搬送システムは工場内の混流生産ラインに適用される場合について説明する。
図示された無人搬送システムは、施設内の所定領域を規定する床面11、当該床面11上を走行する1台の第1の無人搬送車13a及び3台の第2の無人搬送車13bを備えている。床面11は、複数のパネル(ここでは、8枚のパネル)で構成されているものとする。この場合、各パネルの表面には、ランダムに配置された複数のドットからなるドットパターンが表示されているものとして説明する。このようにランダムに配置された複数のドットからなるドットパターンをカメラで読み取り、無人搬送車の現在位置を把握する技術としては、出願人らが開発した特許第5147015号、特許第5219205号、特開2011−203224号、特開2011−210183号などの技術がある。
したがって、各無人搬送車13a,13bは、各パネルのドットパターンを読み取り、読み取ったドットパターンを予め格納されている床面全体のドットパターンと比較し、自己の現在位置を識別しながら走行することができる。図1では、図の横方向及び縦方向に並べられた8枚のパネルは、f11,f21,f31,f41,f12,f22,f32,f42によってあらわされている。なお、簡便のため、以下では、各無人搬送車13a,13bの位置を床面のパネル単位で表わして説明するが、特許第5147015号等の技術を利用することによって、ミリ単位での位置の制御も可能である。
図1に示された無人搬送システムは、床面11に沿って配置された複数のワークステーション(ここでは、8つのワークステーション)A〜D,A’〜D’が床面11の上下両側に配置され、床面11と共に混流生産ラインを構成している。図示された例では、床面11の上下に配置された2つのワークステーションAとA’、BとB’、CとC’、DとD’はそれぞれ同一の作業を行なうワークステーションであり、横方向に配置されたワークステーションA〜D、A’〜D’は互いに異なる作業を行なうワークステーションであるものとする。
また、第1及び第2の無人搬送車13a,13bは、互いに異なる部品または半製品x1及びx2を搬送するものとし、ここでは、同一の構成を有しているものとして説明する。第1及び第2の無人搬送車13a,13bは、オペレーションルーム15からの指令によって設定された走行ルート又は各無人搬送車13a,13bに設定された走行ルートに沿って走行することができる。この場合、第1及び第2の無人搬送車13a,13bは、各パネルに設けられたドットパターンを検出しながら走行することは言うまでもない。
図示された例では、3台の第2の無人搬送車13bが、ワークステーションB’,C、及びDに滞在して作業を行なっている。この状態で、第1の無人搬送車13aは、ワークステーションAにおける部品または半製品x1に対する加工を行なった後、ワークステーションB(B’)、C(C’)、及びD(D’)を通って移動するものとする。
ここで、混流生産ラインにワークステーションA〜Dだけが配置されているとすると、第1の無人搬送車13aはワークステーションCで待機することになり待ち行列が発生してしまう。ワークステーションA〜Dにおける部品または半製品x1に対する作業時間と部品または半製品x2に対する作業時間が相違している場合、リードタイムはより長くなってしまう。
図示された無人搬送システムは、前述したように、床面11の上下に2列のワークステーションA、A’、B、B’、C、C’及びD、D’を混流生産ラインに沿って配置したレイアウトを採用している。このレイアウトを採用することにより、ワークステーションA〜Dだけを配置したレイアウトに伴う待ち行列の発生を防止することができる。即ち、ワークステーションのレイアウトを変更することにより、混流生産ラインに無人搬送車の迂回走行ルートを設定することができる。
具体的に説明すると、第1の無人搬送車13aは、第2の無人搬送車13bが存在しない場合、ワークステーションA〜Dで順次作業を行なった後、製品を出荷する。この場合、第1の無人搬送車13aの走行ルートはワークステーションAに隣接したパネルf11からワークステーションDに隣接したパネルf41までのルートであり、第1の無人搬送車13aはパネルf11,f21,f31,f41に設けられたドットパターンを識別しながら走行することになる。
しかしながら、図1に示すように、ワークステーションB’、C、及びDに隣接したパネルf22,f31,f41上にそれぞれ第2の無人搬送車13bが滞在し作業を行なっている場合、第1の無人搬送車13aは、ワークステーションBにおける作業を行なうことができるが、ワークステーションC,Dの位置に移動できないためワークステーションC,Dと同等の作業を行なうワークステーションC’,D’に走行ルートを変更する必要がある。即ち、第1の無人搬送車13aは、ワークステーションにおける第2の無人搬送車13bの滞在状況、及び使用状況を判断して、通常の走行ルートとは異なる迂回走行ルートを探索する必要がある。図示された例では、パネルf21のドットパターンを検出した後、ワークステーションC’に対応したパネルf32、及びワークステーションD’に対応したパネルf42におけるドットパターンを検出することが必要となる。このような迂回走行ルートへのルート変更は、オペレーションルーム15からの指令に基いてリアルタイムに行なわれても良いし、第1の無人搬送車13aに、ワークステーションの使用状況及び各無人搬送車の位置情報を判断して予測的に行われても良い。
この実施形態では、状況に応じて迂回走行ルートを設定できるため、図示された無人搬送システムは、前の組立作業によって拘束されることなく、後続の組立作業を行なうことができる。
図2には、図1に示された無人搬送システムに使用できる無人搬送車13の概略構成が示されている。図2に示された無人搬送車13は、本体部131を有し、当該本体部131は、内蔵されたプログラムからの指令又はオペレーションルーム15からの指令に基いて床面11上を走行できる。本体部131の下面には、床面11を照らす照明部132を有し、本体部131の内部には、照明部132によって照明された床面11の画像を撮像する撮像部133、本体部131を駆動する駆動部134、及び駆動部134を駆動制御する制御部135が設けられている。撮像部133はCCDカメラ等によって構成され、駆動部134はモータ等を含んでいる。
ここで、図3をも参照して本発明の一実施形態に係る制御部135の構成を説明する。
図示された無人搬送車13の制御部135は、撮像部133からの画像を受け床面11に設置されたドットパターンを検出処理して位置情報を生成する入力部4、無人搬送車13を駆動する駆動部134に結合された出力部7、各種の情報処理を行なうCPU等の処理部5、所定領域内の位置情報(例えば、床面全体の位置情報)に関するマップを電子マップとして格納したデータベース9、及び記憶部8を有している。記憶部8は、OS記憶部、無人搬送車制御用プログラムを格納したプログラム記憶部、及び走行ルート記憶部を有している。なお、走行ルート記憶部に記憶される走行ルート情報は、無人搬送車13の入力部4に直接入力されても良いし、オペレーションルーム15からの指示によって設定されても良い。
撮像部133で撮像された画像中のドットパターンから得られた位置情報は、入力部4を介して処理部5に出力される。処理部5は、撮像部3から生成された位置情報、走行ルート記憶部に格納された設定ルート情報、及びデータベース9に格納された所定領域内のマップを受け、図1に示された迂回走行ルートを生成する。
ここで、図4をも参照して、図1に示された動作を行なう場合における制御部135の処理動作を説明する。まず制御部135の処理部5は、プログラム記憶部に格納された無人搬送車制御用プログラムにしたがって、ワークステーション間の設定経由ルートを設定する(ステップS1)。無人搬送車13における経由ルートの設定は、入力部4からの入力情報とデータベース9に格納された電子マップとを用いて行なわれる。経由ルートが設定経由ルートとして設定されると、無人搬送車13は当該設定経由ルートに沿って走行する(ステップS2)。設定経由ルートはオペレーションルーム15からの指令によって設定されても良い。
無人搬送車13の走行中、無人搬送車13は、床面11から得られた位置情報を検出し検出された位置情報から得られた検出ルートが常に設定経由ルートから指定範囲内になるように制御される(図示せず)。これによって、無人搬送車13は、設定経由ルートの指定範囲外にでないように制御される。
無人搬送車13の制御部135は、データベース9に格納された所定領域内のマップと床面11から得られた位置情報を比較対照しながら、無人搬送車13を走行させる。検出された位置情報とマップ上の位置情報によって当該無人搬送車13が作業すべき指定ワークステーションに近づいたことを検出すると、制御部135は当該指定ワークステーションに他の無人搬送車13が滞在し使用中かどうかを判定する(ステップS3)。このステップS3における判定動作は、オペレーションルーム15で複数の無人搬送車13の設定経由ルートの位置情報を比較して、比較結果に応じてオペレーションルーム15から指令を出すことによって行なわれても良い。
また、ステップS3における指定ワークステーションの使用状態を判定する動作は以下のような構成によっても可能である。まず、各無人搬送車13のデータベース9のマップ上に他の無人搬送車13の位置情報を順次格納する。この場合、無人搬送車13間では、無線等により相互の位置情報を送受信することによって、各無人搬送車13のデータベース9に使用される全ての無人搬送車13の位置情報が格納されることになる。この状態で、各無人搬送車13は、そのデータベース9における他の無人搬送車13の位置情報を設定経由ルートと比較することによって、指定ワークステーションにおける使用状況を知ることができる。
ステップS3において指定ワークステーションが使用中でないことが判定されると(ステップS3:No)、無人搬送車13は指定ワークステーションに到着するまで走行を続け(ステップS4)、指定ワークステーションに到着すると(ステップS5:Yes)、当該指定ワークステーションに停止して作業を行なう(ステップS6)。
一方、ステップS3において指定ワークステーションが使用中であることが判定されると、指定ワークステーションと同じ作業を行なうワークステーションを選択する(ステップS7)。例えば、図1において、ワークステーションBで作業をしていた第1の無人搬送車13aで次の指定ワークステーションCが使用中であることを検出すると、第1の無人搬送車13aは指定ワークステーションCと同じ作業を行なう同格のワークステーションC’を選択する。
ステップS7において、次のワークステーションが選択・設定されると、処理はステップS8に移行する。ステップS8では迂回経由ルート生成処理が行なわれる。迂回経由ルート生成処理は、データベース9中のマップにおける無人搬送車13の位置と、床面11から検出される実際の検出位置とを比較することによって行なうことができる。図1の例では、ワークステーションC’への迂回経由ルートが指定される。この迂回経由ルート生成処理は、次のワークステーションへの迂回経由ルートだけが指定されるものとする。一方、各ワークステーションにおける作業時間等が予測できる場合には、ワークステーションC’の後に続くワークステーション(図1におけるワークステーションD’)までの迂回経由ルートが予測処理により一括して指定されても良い。
ステップS8において迂回経由ルートが指定されると、無人搬送車13は迂回経由ルートのワークステーション(迂回ワークステーション)に向けて走行する(ステップS9)。ステップS10において迂回ワークステーションに到達したことが判明すると(ステップS10:Yes)、迂回ワークステーションにおいて作業が行なわれる(ステップS11)。迂回ワークステーションにおいて作業が終了すると、設定経由ルート又は迂回経由ルートにおける作業が終了したかどうかが判定される(ステップS12)。設定経由ルート又は迂回経由ルートにおける作業が終了すると、処理は終了する(ステップS12:Yes)。
設定経由ルート又は迂回経由ルートにおける作業が終了していない場合(ステップS12:No)、次のワークステーションが指定ワークステーションとして指定され、ステップS12の処理が行なわれ、以後、上記した動作が繰り返される。
以上の処理動作が設定経由ルート又は迂回経由ルートの全ワークステーションについて行なわれ、全てのワークステーションにおける作業が終了したことが検出されると(ステップS12:Yes)、処理動作は終了する。
上記したように、本発明に係る無人搬送システムは、混流生産ラインにおけるワークステーションのレイアウトを自由に変更することができ、変更されたレイアウトに応じたルートで無人搬送車を移動させることができる。更に、本発明では、複数の無人搬送車が無人搬送システムに使用されていても、床面からの位置情報のみを利用して迂回ルートを設定することができる。これによって、混流生産ラインに伴う無人搬送車の待ち時間を大幅に減らすことが可能になる。
上記した実施形態は、床面にランダムに設けられたドットパターンを撮像することによって得られた位置情報から床面のパネル位置、即ち、無人搬送車の位置を識別する場合について説明した。しかしながら、本発明は何等これに限定されることなく、例えば、各パネルにパネル識別情報が付されている場合にも同様に適用できる。
本発明は、混流生産ラインを有する工場に適用できるだけでなく、混流ラインを有する倉庫、物流センター等の施設において使用できる。
11 床面
13、13a,13b 無人搬送車
A〜D,A’〜D’ ワークステーション
15 オペレーションルーム
131 無人搬送車の本体部
132 照明部
133 撮像部
134 駆動部
135 制御部
4 入力部
5 処理部
7 出力部
8 記憶部
9 データベース
13、13a,13b 無人搬送車
A〜D,A’〜D’ ワークステーション
15 オペレーションルーム
131 無人搬送車の本体部
132 照明部
133 撮像部
134 駆動部
135 制御部
4 入力部
5 処理部
7 出力部
8 記憶部
9 データベース
Claims (7)
- 複数のワークステーションに沿って搬送を行う混流生産ラインを有する施設において、
所定領域内の床面から得られた位置情報に基づいて、位置を検出しながら前記混入生産ラインに沿って走行する無人搬送車を有し、
前記無人搬送車は、前記ワークステーションのうち、指定のワークステーションが使用中であることを前記床面から得られた前記位置情報に基づいて検出する手段と、
前記指定のワークステーションが使用中であることを検出すると、前記指定のワークステーションとは異なるワークステーションへの迂回ルートを生成する手段と、
前記迂回ルートに沿って前記無人搬送車を駆動する手段を有することを特徴とする施設。 - 前記無人搬送車は、当該無人搬送車の指定のワークステーションが使用中の場合、空いている同格のワークステーションまでの前記迂回ルートを作成する手段を有することを特徴とする請求項1記載の施設。
- 所定領域内の床面から得られた位置情報に基づいて、位置検出しながら混入生産ラインに沿って走行する無人搬送車において、
複数のワークステーションのうち、指定のワークステーションが使用中であることを前記床面から得られた前記位置情報に基いて検出する手段と、
前記指定のワークステーションが使用中であることを検出すると、前記指定のワークステーションとは異なるワークステーションへの迂回ルートを生成する手段と、
前記生成された前記迂回ルートに沿って駆動する手段を有することを特徴とする無人搬送車。 - 更に、前記位置情報から得られた前記無人搬送車の実際のルートと、予め定められたルートとを比較して、所定範囲を超えた場合、前記実際のルートを前記予め定められたルートに近づくように修正する手段を有することを特徴とする請求項3記載の無人搬送車。
- 所定領域内に、ドットパターンを表面に有する複数のパネルを配置した床面と、
前記所定領域に沿って配置された複数のワークステーションと、
前記ドットパターンを検出することによって得られた位置情報に基づいて、前記所定領域内の前記複数ワークステーション間を走行する無人搬送車と、
を備えたことを特徴とする無人搬送システム。 - 前記無人搬送車は前記複数のワークステーション間を前記ドットパターンを検出することによって得られた前記無人搬送車の位置情報にしたがって、前記複数のワークステーション間を走行できることを特徴とする請求項5記載の無人搬送システム。
- 前記ワークステーションには、同一の作業を行なう複数のワークステーションを含んでいることを特徴とする請求項5又は6記載の無人搬送システム。
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