JP2015218001A - 自動倉庫システム - Google Patents

Abstract

【課題】自動倉庫システムにおける作業性や安全性を向上させる。【解決手段】自動倉庫システムにおいて、格納庫は、物品を収容するコンテナが上下方向に複数個配列され、上方のリザーブ領域と下方のフェイス領域に分離される。クレーン１０４は、リザーブ領域およびフェイス領域の間でコンテナを昇降させることによりコンテナの配置を変更する。移動制御装置１０６は、クレーン１０４にコンテナの設置場所を指示する。物品の補充またはピッキングのために設けられるフェイス領域は、上下方向に複数段の設置場所が形成されている。移動制御装置１０６は、リザーブ領域からフェイス領域にコンテナを移動させるとき、コンテナの総重量に応じて、フェイス領域におけるコンテナの設置場所の高さを決定する。【選択図】図３

Description

本発明は、自動倉庫システムに関し、特に、自動倉庫システムにおけるコンテナの配置を決定するための技術、に関する。

配送センターなど大量の物品を保管する現場では、自動倉庫システムが導入されることが多い。一般的な自動倉庫システムにおいては、複数のコンテナが格納庫内に積み上げられ、クレーンによりコンテナの配置が適宜変更される。

格納庫からは、１日に数回、物品の補充とピッキング（取り出し）が行われる。この補充／ピッキング作業の前に、コンテナの配置変更（以下、「入れ替え作業」とよぶ）が行われる。補充／ピッキングの対象となるコンテナ（以下、「作業コンテナ」とよぶ）は、格納庫上方のリザーブ領域から下方のフェイス領域にクレーンで移され、対象外のコンテナ（以下、「保管コンテナ」とよぶ）はフェイス領域からリザーブ領域に退避される。作業者は、フェイス領域に配置された作業コンテナを対象として、物品の補充／ピッキング作業を行う。
フェイス領域は、複数段、たとえば、上段／中段／下段の３段に分かれており、一般的には、最下段の作業コンテナがもっとも作業しやすい（特許文献１参照）。

特開２００８−１７４３４９号公報

コンテナに収納される物品の大きさや重さ、形状はさまざまであり、補充／ピッキング作業によってコンテナの内容物やコンテナの総重量も変化する。作業者は、通常、フェイス領域にある作業コンテナを上から掴んで手前に引き出して補充／ピッキング作業をするため、上段から重い作業コンテナを引き出すときに作業効率が悪くなる。重いコンテナや大きな物品を収納するコンテナはなるべく下段に配置されることが望ましい。

ただし、上述のようにコンテナの内容物や総重量は自動倉庫システムの運用中に変化する。重いコンテナが重いままであり続けるわけではないし、軽いコンテナが軽いままであり続けるわけでもない。たとえば、１回目の補充／ピッキング作業時に最上段に配置されたコンテナは、次回の補充／ピッキング作業時にも最上段に再配置されるべきであるとは限らない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、自動倉庫システムにおける作業性や安全性を向上させることである。

本発明のある態様における自動倉庫システムは、物品を収容するコンテナが上下方向に複数個配列され、上方のリザーブ領域と下方のフェイス領域に分離される格納庫と、リザーブ領域およびフェイス領域の間でコンテナを昇降させることによりコンテナの配置を変更するクレーンと、クレーンにコンテナの設置場所を指示する移動制御装置と、を備える。
物品の補充／ピッキングのために設けられるフェイス領域は、上下方向に複数段の設置場所が形成されており、移動制御装置は、リザーブ領域からフェイス領域にコンテナを移動させるとき、コンテナの総重量に応じて、フェイス領域におけるコンテナの設置場所の高さを決定する。

本発明によれば、自動倉庫システムの作業性や安全性を向上させることができる。

自動倉庫システムのハードウェア構成図である。 フェイス領域の拡大図である。 移動制御装置の機能ブロック図である。 商品マスタデータベースのデータ構造図である。 在庫データベースのデータ構造図である。 判定ルールを示す図である。 補充／ピッキング作業における処理過程のフローチャートである。 コンテナの移動作業のフローチャートである。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１は、自動倉庫システム１００のハードウェア構成図である。
本実施形態における自動倉庫システム１００は、通信販売商品を保管・管理する。自動倉庫システム１００は、格納庫１０２、クレーン１０４、移動制御装置１０６、商品マスタデータベース１０８および在庫データベース１１０を含む。

格納庫１０２は、上下方向に複数段の設置場所（以下、「スペース１６６」とよぶ）を有し、各スペース１６６にコンテナ１１２が収納される。格納庫１０２は、リザーブ領域１１４とフェイス領域１１６に分かれる。リザーブ領域１１４は、当面の出入庫が予定されていないコンテナ１１２（保管コンテナ）を収容すべき領域であり、格納庫１０２の上方に位置する。フェイス領域１１６は、出入庫が予定されているコンテナ１１２（作業コンテナ）を収容すべき領域であり、格納庫１０２の下方に位置する。本実施形態におけるフェイス領域１１６は、３段のスペース１６６を含み、下から下段スペース、中段スペース、上段スペースとよぶことにする。フェイス領域１１６の高さは作業者の一般的な身長と同等またはそれ以下であることが望ましく、たとえば、１２０〜１６０センチ程度であることが望ましい。

コンテナ１１２は、１種類の商品のみを収納する場合もあれば、複数種類の商品を混載することもある。

クレーン１０４は、２つの格納庫１０２の間を昇降し、コンテナ１１２の配置を変える。具体的には、フェイス領域１１６のコンテナ１１２をリザーブ領域１１４に移動させ、リザーブ領域１１４のコンテナ１１２をフェイス領域１１６に移動させる。

移動制御装置１０６は、クレーン１０４に制御信号を送信し、各コンテナ１１２の配置方法を指示する。移動制御装置１０６の構成については図３に関連して後述し、制御方法については図６〜図８に関連して後述する。

移動制御装置１０６には、商品マスタデータベース１０８および在庫データベース１１０が接続される。商品マスタデータベース１０８はコンテナ１１２に格納される商品の属性情報を格納するデータベースであり、詳細は図４に関連して後述する。在庫データベース１１０は各コンテナ１１２の在庫情報を格納するデータベースであり、詳細は図５に関連して後述する。

図２は、フェイス領域１１６の拡大図である。
図２では、フェイス領域１１６の中段スペース（下から２段目）から作業員がコンテナ１１２を取り出すときの様子が示されている。コンテナ１１２は、支持台１１８により支えられる。支持台１１８の下部からは矢印１２２の方向にクレーン１０４のアーム（図示せず）が差し込まれる。クレーン１０４は、アームによってコンテナ１１２を取り出し、昇降させ、移動制御装置１０６により指定された場所に設置する。

作業者の手がアームに当たるのを防ぐため、支持台１１８の下にはカバー１２０が取り付けられている。上下のコンテナ１１２の間には空間があり、作業者はカバー１２０の下からこの空間に手を入れてコンテナ１１２をつかみ、矢印１２４の方向（手前方向）にコンテナ１１２を引き出して作業する。

作業者は、専用または汎用の携帯端末１３０（図３参照）を保有しており、移動制御装置１０６から携帯端末１３０に作業指示が送信される。ここでいう作業指示とは、具体的には、どこにあるどのコンテナ１１２からどの物品を取り出し、どこにあるどのコンテナ１１２にどの物品を収納するべきか、という指示である。作業者は、指定の補充／ピッキング作業の完了後、作業完了通知を移動制御装置１０６に送信する。

格納庫１０２に多くのコンテナ１１２を収納するためには、上下に隣り合うコンテナ１１２の間は狭い方がよい。しかし、コンテナ１１２とコンテナ１１２の間が狭くなると、カバー１２０も必要であるため、作業者がコンテナ１１２の上に手を差し入れにくくなる。この結果、作業者がコンテナ１１２を引き出しにくくなる。本実施形態においては、このコンテナ１１２とコンテナ１１２の距離はコンテナ１１２の高さの１／４以下となるようにしている。下段スペースは比較的作業しやすいが、上段スペースは作業しにくい。特に、上段スペースの作業コンテナが重いときには、顕著に作業性が低下する。また、重い作業コンテナを落下させてしまう危険性も考慮すると、重い作業コンテナは下段スペースに配置されることが望ましい。少なくとも、重い作業コンテナを上段スペースに配置するのは避けた方がよい。

図３は、移動制御装置１０６の機能ブロック図である。
移動制御装置１０６の各構成要素は、任意のコンピュータのＣＰＵ、メモリ、メモリにロードされた本図の構成要素を実現するプログラム、そのプログラムを格納するハードディスクなどの記憶ユニット、ネットワーク接続用インタフェースを中心にハードウェアとソフトウェアの任意の組み合わせによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。以下説明する各図は、ハードウェア単位の構成ではなく、機能単位のブロックを示している。

移動制御装置１０６は、作業員の携帯端末１３０、クレーン１０４、商品マスタデータベース１０８および在庫データベース１１０とのインタフェースとなる通信部１２６と、通信部１２６からの指示を受けて各種のデータ処理を実行するデータ処理部１２８を含む。

通信部１２６は、送信部１３２と受信部１３４を含む。送信部１３２は、制御信号等の各種の命令・信号を外部に送信し、受信部１３４は各種の信号・命令を外部から受信する。

データ処理部１２８は、計算部１３６と位置判定部１３８を含む。計算部１３６は、コンテナ１１２の総重量を計算する。位置判定部１３８は、コンテナ１１２の総重量や、コンテナ１１２に収納される商品のサイズに基づいて、コンテナ１１２の配置を決定する。位置判定部１３８は、図６に関連して後述する判定ルールに基づいて、位置判定を行う。

図４は、商品マスタデータベース１０８のデータ構造図である。
商品マスタデータベース１０８は、商品の属性情報を保存する。商品マスタデータベース１０８は、商品のＩＤを示す商品ＩＤ欄１４０、商品の名称を示す名称欄１４２、商品のサイズを示すサイズ欄１４４、商品の重量を示す重量欄１４６および商品の価格を示す価格欄１４８を含むが、商品の種別やメーカー名など他の情報が追加されてもよい。

図５は、在庫データベース１１０のデータ構造図である。
在庫データベース１１０は、在庫情報を保存する。入出庫が生じるごとに移動制御装置１０６により更新される。コンテナＩＤ欄１５０は、コンテナ１１２のＩＤを示す。位置情報欄１５２はコンテナ１１２の設置場所を示し、収納商品欄１５４はコンテナ１１２が収納する商品のＩＤとその数を示し、重量欄１５６はコンテナ１１２の総重量を示す。コンテナの補充／ピッキング回数など他の情報が追加されてもよい。

たとえば、図５のコンテナＩＤ＝０１のコンテナ１１２は、「フェイス（１１０）」と表記される場所に設置されている。これは、フェイス領域１１６の第１段（最下段）／第１０列のスペース１６６に設置されていることを示す。コンテナ１１２（コンテナＩＤ：０１）は、商品ＩＤ＝０４の商品を２つ、商品ＩＤ＝１８の商品を１つ収納し、その総重量は２４キログラムである。ここでいう総重量とは、コンテナ１１２の重さに収納商品全体の重さを加算したものであってもよいし、収納商品全体の重さのみであってもよい。

図６は、判定ルール１５８を示す図である。
位置判定部１３８は、判定ルール１５８にしたがってコンテナ１１２の設置場所を決める。ルールＩＤ欄１６０はルールのＩＤを示し、重量範囲欄１６２はルールが適用される重量範囲を示し、選択順位欄１６４はフェイス領域１１６における空き領域の検索順位を示す。たとえば、総重量が１５キログラム以上のコンテナ１１２をフェイス領域１１６に移すときにはルール１が適用され、下段から空きスペースが優先的に検索される。下段に空きスペースがないときには中段から空きスペースが検索され、中段にもないときには上段から空きスペースが検索される。総重量が１０キログラム以上１５キログラム未満の中間の重さのコンテナ１１２は、中段への配置が優先される。総重量が１０キログラム未満の軽いコンテナ１１２は、上段への配置が優先される。

図７は、補充／ピッキング作業における処理過程のフローチャートである。
移動制御装置１０６の送信部１３２から携帯端末１３０へ作業指示が送信されると、作業員は指定されたコンテナ１１２（作業コンテナ）から指定の商品を取り出し、あるいは、指定の商品を収納する。終了後、携帯端末１３０から移動制御装置１０６には作業完了通知が送信される。

移動制御装置１０６の受信部１３４が作業完了通知を受信すると、まず、補充／ピッキング作業の結果を反映して在庫データベース１１０の収納商品欄１５４のデータが更新される（Ｓ８）。次に、計算部１３６は補充／ピッキングの対象となった作業コンテナ１１２の総重量を再計算する（Ｓ１０）。たとえば、補充／ピッキング作業後にコンテナ１１２にある商品Ａ（重さａ）がｍ個、商品Ｂ（重さｂ）がｎ個であり、コンテナ１１２そのものの重さをｃとすれば、コンテナ１１２の総重量ｘは、
ｘ＝ｃ＋ｍ×ａ＋ｎ×ｂ
となる。もちろん、上述のようにｘ＝ｍ×ａ＋ｎ×ｂとしてもよい。

送信部１３２は、在庫データベース１１０における重量欄１５６に再計算後の総重量を登録するように指示する（Ｓ１２）。また、収納商品欄１５４も更新される。こうして、在庫データベース１１０は補充／ピッキング作業が行われるごとに更新される。

図８は、コンテナ１１２の移動作業のフローチャートである。
１日に数回、実際の補充／ピッキング作業が行われる前に、フェイス領域１１６とリザーブ領域１１４の間でコンテナ１１２の入れ替え作業が補充／ピッキング作業のための事前準備として行われる。次回補充／ピッキングの対象となるべき作業コンテナはリザーブ領域１１４からフェイス領域１１６に移され、次回補充／ピッキングの対象とはならない保管コンテナはフェイス領域１１６からリザーブ領域１１４に移される。クレーン１０４による入れ替え作業が完了後、図７に関連して説明した作業員による補充／ピッキング作業が実行される。

まず、次回補充／ピッキング作業の対象とはならないすべてのコンテナ１１２がフェイス領域１１６からリザーブ領域１１４の空きスペースに順次移動される（Ｓ２０）。コンテナの位置が変わるため、移動制御装置１０６は在庫データベース１１０の位置情報欄１５２を更新する（Ｓ２２）。

次に、位置判定部１３８は、次回補充／ピッキング作業となる作業コンテナを選択する（Ｓ２４）。位置判定部１３８は、商品マスタデータベース１０８と在庫データベース１１０を参照し、作業コンテナに所定サイズ以上、たとえば、縦／横／高さのいずれかが４０センチ以上の商品が収納されているときには（Ｓ２６のＹ）、所定のルールを選択する（Ｓ３０）。本実施形態においては、所定サイズ以上の大きな商品を収納する作業コンテナは、作業コンテナの総重量に関わらずルール１を選択するものとする。

所定サイズ以上の大きな商品が収納されていないときには（Ｓ２６のＮ）、位置判定部１３８は在庫データベース１１０を参照して作業コンテナの総重量をチェックする（Ｓ２８）。位置判定部１３８は、判定ルール１５８を参照して、ルールを選択する（Ｓ３０）。位置判定部１３８は、選択されたルールにしたがって、フェイス領域１１６の空きスペースをサーチする（Ｓ３２）。

送信部１３２は、クレーン１０４に制御信号を送信し、選択されたコンテナ１１２をフェイス領域１１６の特定された空きスペースに移動させるとともに（Ｓ３４）、在庫データベース１１０の位置情報欄１５２を更新する（Ｓ３６）。

更に、リザーブ領域１１４からフェイス領域１１６に移動させるべき作業コンテナがあれば（Ｓ３８のＹ）、処理はＳ２４に戻り、なければ（Ｓ３８のＮ）、入れ替え作業は終了する。

以上、本実施形態における自動倉庫システム１００の構成および制御について説明した。本実施形態における自動倉庫システム１００によれば、特に重いコンテナ１１２はフェイス領域１１６の下段に優先的に配置されるため、作業効率を向上させることができる。また、安全面でも重いコンテナ１１２は低い段に配置されることが好ましい。同様に、大きな商品を格納するコンテナ１１２もフェイス領域１１６の下段に優先的に配置されるため、同様に、作業効率を向上させることができる。

コンテナ１１２の内容物や総重量は、補充／ピッキング作業を繰り返すうちにどんどん変化する。自動倉庫システム１００においては、各コンテナ１１２の内容物や総重量は在庫データベース１１０によりリアルタイムに管理されている。補充／ピッキング作業が行われるごとにコンテナ１１２の総重量を再計算して登録するため、入れ替え作業が発生するときに常に重いコンテナ１１２が低い段から優先的に配置されるように制御される。１つのコンテナ１１２に複数種類の商品が混載されるときには、コンテナ１１２の総重量が変化しやすいため、在庫データベース１１０と判定ルール１５８に基づく本実施形態の配置制御方法は特に効果的である。

以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。

たとえば、入れ替え作業のときに１５キログラム以上の重い作業コンテナ１１２を特定しておき、まず、これらの重いコンテナ１１２を下段、中段、上段の優先順にて配置してもよい。次に、中間の重さのコンテナ１１２をフェイス領域１１６へ移動させる。これらの中間の重さのコンテナ１１２も下段、中段、上段の優先順にて配置される。最後に軽いコンテナ１１２のフェイス領域１１６へ移動させ、下段、中段、上段の優先順にて配置される。このような処理方法によっても、重いコンテナ１１２ほど低い段に優先的に配置できる。あるいは、リザーブ領域１１４からフェイス領域１１６に移動させるべきすべてのコンテナ１１２を総重量に基づいてソート（順位付け）し、重いコンテナ１１２から順番に移動させ、下段から優先的に配置してもよい。

サイズおよび重さを他の統一基準、たとえば、ポイントに換算してもよい。たとえば、４０センチ以上の商品を格納するコンテナ１１２には５ポイントを付与し、１５キログラム以上のコンテナ１１２には３ポイントを付与してもよい。こうして、コンテナの内容物のサイズおよび総重量に基づいて、コンテナごとに総ポイントを計算し、ポイントが大きなコンテナほど低い段に配置されるように制御してもよい。たとえば、７ポイント以上のときにはルール１、４〜６ポイントのときにはルール２、３ポイント以下のときにはルール３を適用してもよい。

本実施形態においては、コンテナ１１２に収納される商品のサイズとコンテナ１１２の総重量に基づいて、コンテナ１１２の配置を決定したが、これら以外の情報に基づいてコンテナ１１２の配置を決定してもよい。たとえば、「こわれもの」という属性を有する商品を収納するコンテナ１１２にはルール１を適用してもよいし、コンテナ１１２に収納される商品の数が多いときにはルール１を適用してもよい。

また、補充／ピッキング作業に際しては、コンテナ１１２の総重量が所定値を超えないように商品を配置したり、所定種類、たとえば、８種類以上の商品が１つのコンテナ１１２に混載されないように商品を配置することにより、作業の安全性や作業ミス防止を担保してもよい。

コンテナ１１２の入れ替え作業に際しては、図８のＳ２０に関連して説明したように、保管コンテナのリザーブ領域１１４への移動と作業コンテナのフェイス領域１１６への移動が行われる、として説明した。しかし、フェイス領域１１６がすでに空のときには、リザーブ領域１１４の作業コンテナをフェイス領域１１６に移動させる作業のみを実行すればよい。また、次回の補充／ピッキングの対象とならないすべてのコンテナをフェイス領域１１６からリザーブ領域１１４へ移動させるのではなく、次回の補充／ピッキングの対象となる（リザーブ領域１１４からフェイス領域１１６への移動が必要な）コンテナの数から空となったフェイス領域１１６の数を減算した数のコンテナのみを移動させるようにしてもよい。

１００ 自動倉庫システム、 １０２ 格納庫、 １０４ クレーン、 １０６ 移動制御装置、 １０８ 商品マスタデータベース、 １１０ 在庫データベース、 １１２ コンテナ、 １１４ リザーブ領域、 １１６ フェイス領域、 １１８ 支持台、 １２０ カバー、 １２６ 通信部、 １２８ データ処理部、 １３０ 携帯端末、 １３２ 送信部、 １３４ 受信部、 １３６ 計算部、 １３８ 位置判定部、 １４０ 商品ＩＤ欄、 １４２ 名称欄、 １４４ サイズ欄、 １４６ 重量欄、 １４８ 価格欄、 １５０ コンテナＩＤ欄、 １５２ 位置情報欄、 １５４ 収納商品欄、 １５６ 重量欄、 １５８ 判定ルール、 １６０ ルールＩＤ欄、 １６２ 重量範囲欄、 １６４ 選択順位欄。

Claims (10)

1. 物品を収容するコンテナが上下方向に複数個配列され、上方のリザーブ領域と下方のフェイス領域に分離される格納庫と、
   前記リザーブ領域および前記フェイス領域の間で前記コンテナを昇降させることにより前記コンテナの配置を変更するクレーンと、
   前記クレーンに前記コンテナの設置場所を指示する移動制御装置と、を備え、
   前記物品の補充／ピッキング作業のために設けられる前記フェイス領域は、上下方向に複数段の設置場所が形成されており、
   前記移動制御装置は、前記リザーブ領域から前記フェイス領域に前記コンテナを移動させるとき、前記コンテナの総重量に応じて、前記フェイス領域における前記コンテナの設置場所の高さを決定することを特徴とする自動倉庫システム。
2. 前記移動制御装置は、前記コンテナの総重量が第１の重量範囲にあるときには、前記コンテナの設置場所を第１の高さに設定し、前記コンテナの総重量が前記第１の重量範囲よりも軽い範囲である第２の重量範囲にあるときには、前記フェイス領域における前記コンテナの設置場所を前記第１の高さよりも高い第２の高さに設定することを特徴とする請求項１に記載の自動倉庫システム。
3. 前記移動制御装置は、前記コンテナの総重量が第１の閾値よりも大きいとき、前記コンテナの設置場所として前記フェイス領域の最下段から優先的に空き領域を検索することを特徴とする請求項１に記載の自動倉庫システム。
4. 前記移動制御装置は、前記コンテナに格納される物品のＩＤと前記コンテナの総重量が登録される在庫データベースと接続され、
   前記移動制御装置は、前記コンテナについて前記物品の補充またはピッキングが行われたとき、前記コンテナの総重量を再計算して、前記在庫データベースを更新することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自動倉庫システム。
5. 前記物品の補充またはピッキングが行われたあと、作業者の携帯端末から作業完了通知が前記移動制御装置に送信された場合、
   前記移動制御装置は、前記作業完了通知を受信したことを条件として、前記物品の補充またはピッキングの対象となった前記コンテナの総重量を再計算して、前記在庫データベースを更新することを特徴とする請求項４に記載の自動倉庫システム。
6. 前記移動制御装置は、前記フェイス領域において前記物品の補充またはピッキングが完了したコンテナを前記リザーブ領域に移動させることにより、前記フェイス領域に空き領域を作ることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の自動倉庫システム。
7. 前記移動制御装置は、前記リザーブ領域から前記フェイス領域に前記コンテナを移動させるとき、更に、前記コンテナに含まれる物品のサイズに応じて、前記フェイス領域における前記コンテナの設置場所の高さを決定することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の自動倉庫システム。
8. 前記移動制御装置は、前記コンテナに含まれる物品のサイズが第２の閾値よりも大きいとき、前記コンテナの設置場所として前記フェイス領域の最下段から優先的に空き領域を検索することを特徴とする請求項７に記載の自動倉庫システム。
9. 前記格納庫においては、作業者を前記クレーンのアームから守るためのカバーが設けられることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の自動倉庫システム。
10. 前記格納庫において、上下において隣り合う前記コンテナの隙間が前記コンテナの高さの１／４以下であることを特徴とする請求項１から９のいずれかの記載の自動倉庫システム。

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