JP2022011680A - Work plan system and work plan method - Google Patents

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Abstract

To draft a detailed work plan that can be applied to a situation where work lands, such as embanked lands and cut lands lie sporadically in a work site.SOLUTION: A work plan system creates a work plan using a plurality of work bodies, and comprises: an information acquisition unit that acquires work body information indicating the specification of the work bodies, spatial restriction information including the distance restriction between the work bodies, and time restriction information including time restriction in which the occupation of spaces by the work bodies is represented by time; a work body area definition unit that, based on the work body information, the spatial restriction information, and the time restriction information, defines the shape of work body areas where the work bodies introduced to respective types of work operate; and a work body area arrangement unit that arranges the work body areas of the work bodies not to be overlapped throughout the entire time to create the work plan.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、土木や建設等の作業現場に投入する作業体の種類や数、および、各作業体の作業内容や作業順序などを計画する、作業計画システムおよび方法に関する。 The present invention relates to a work planning system and a method for planning the types and numbers of work bodies to be put into work sites such as civil engineering and construction, and the work contents and work order of each work body.

土木や建設等の作業現場では、作業内容に応じて、作業機械や作業員が現場内に配置され、現場内を移動しながら作業を行う。作業現場における作業を効率的に行うためには、作業内容、作業順序、投入する作業機械の種類や数などを適切に決定し、作業計画として立案する必要がある。しかしながら、作業計画の立案は時間がかかり、また計画者が適切な作業計画を立案できるようになるには相当の経験を必要とする。そのため、システムが作業計画を自動で立案できることが望ましい。 At work sites such as civil engineering and construction, work machines and workers are assigned to the site according to the work content, and work is performed while moving within the site. In order to efficiently perform work at the work site, it is necessary to appropriately determine the work content, work order, type and number of work machines to be introduced, and formulate a work plan. However, working plan development is time consuming and requires considerable experience for planners to be able to formulate appropriate work plans. Therefore, it is desirable that the system can automatically formulate a work plan.

建設施工の技術分野においては、現場の生産性を向上させる技術として、施工計画を自動で立案する施工計画システムが提案されている。例えば、特許文献1の請求項1には、「施工現場の現況地形データを取得する現況地形データ取得部と、前記施工現場の設計地形を示す設計地形データを取得する設計地形データ取得部と、前記施工現場を施工する作業機械の条件を示し、前記施工現場の施工前に取得可能な既知の原単位データを取得する原単位データ取得部と、前記現況地形データと前記設計地形データとの差分に基づいて前記施工現場の施工範囲を示す施工範囲データ及び前記施工範囲における土砂の掘削量または補填量を示す土量データを算出し、前記施工範囲データ及び前記土量データと前記原単位データとに基づいて、前記施工現場の施工計画を示す施工計画データを算出する施工計画データ算出部と、前記施工計画データを出力する施工計画データ出力部と、を備えるコンピュータシステムを含む施工計画システム」が開示されている。 In the technical field of construction work, a construction planning system that automatically formulates a construction plan has been proposed as a technique for improving the productivity of the site. For example, claim 1 of Patent Document 1 includes "a current terrain data acquisition unit that acquires current terrain data of a construction site, a design terrain data acquisition unit that acquires design terrain data indicating the design terrain of the construction site, and a unit. Difference between the current terrain data and the design terrain data and the basic unit data acquisition unit that indicates the conditions of the work machine that constructs the construction site and acquires the known basic unit data that can be acquired before the construction of the construction site. Based on the above, the construction range data indicating the construction range of the construction site and the soil amount data indicating the excavation amount or the compensation amount of the earth and sand in the construction range are calculated, and the construction range data, the soil amount data and the basic unit data are combined. A construction plan system including a computer system including a construction plan data calculation unit that calculates construction plan data indicating the construction plan of the construction site and a construction plan data output unit that outputs the construction plan data based on the above. It has been disclosed.

特許第6496182号公報Japanese Patent No. 6496182

特許文献1によれば、施工現場全体の目標地形と設計地形のデータから、土砂の掘削量または補填量を算出することができる。また、作業機械1台の単位時間当たりの作業量と、施工現場全体の土砂の掘削量または補填量を比較することで、どの作業機械を何台使用すれば、目標工期内に施工を完了させるかを算出することができる。 According to Patent Document 1, the amount of excavation or compensation of earth and sand can be calculated from the data of the target topography and the design topography of the entire construction site. In addition, by comparing the amount of work per unit time of one work machine with the amount of excavation or compensation of earth and sand at the entire construction site, how many work machines can be used to complete the construction within the target construction period. Can be calculated.

一方で、実際の現場では、土砂を掘削する切土地や、土砂を補填する盛土地が、離散し点在している場合がある。そのような現場であっても、特許文献1に開示の技術を用いて施工計画を立案すれば、施工現場全体として必要な作業機械の台数は算出できる。 On the other hand, at the actual site, there are cases where the cut land for excavating the earth and sand and the piled land for supplementing the earth and sand are scattered and scattered. Even in such a site, the number of work machines required for the entire construction site can be calculated by formulating a construction plan using the technique disclosed in Patent Document 1.

しかし、特許文献1の技術では、施工現場に点在する切土地や盛土地それぞれに、何台の作業機械を配置するかを算出できず、計画が十分に詳細化されていない。このように、特許文献1の技術には更なる改善の余地がある。 However, in the technique of Patent Document 1, it is not possible to calculate how many work machines are to be arranged in each of the cut land and the filled land scattered at the construction site, and the plan is not sufficiently detailed. As described above, there is room for further improvement in the technique of Patent Document 1.

そこで、本発明の目的は、盛土地や切土地といった施工場所が複数点在する作業現場にも対応可能な、詳細な作業計画を立案する作業計画システムを提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a work planning system for formulating a detailed work plan, which can be applied to work sites where a plurality of construction sites such as filled land and cut land are scattered.

本発明は上記課題を解決するための手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複数の作業体を用いた作業計画を作成する作業計画システムであって、前記作業体の仕様を示す作業体情報と、作業体同士の距離制約を含む空間制約情報と、作業体の空間占有を時間で表した時間制約を含む時間制約情報と、を取得する情報取得部と、前記作業体情報、前記空間制約情報、前記時間制約情報に基づいて、各作業に投入する作業体が動作する作業体領域の形状を定義する作業体領域定義部と、各作業体の作業体領域を作業の全時刻にわたり重ならないように配置することで、前記作業計画を作成する作業体領域配置部と、を備えた作業計画システムである。 The present invention includes a plurality of means for solving the above problems, and one example thereof is a work planning system for creating a work plan using a plurality of work bodies, and the specifications of the work body are described. The information acquisition unit for acquiring the work body information to be shown, the space constraint information including the distance constraint between the work bodies, and the time constraint information including the time constraint representing the space occupancy of the work body in time, and the work body information. Based on the space constraint information and the time constraint information, the work body area definition unit that defines the shape of the work body area in which the work body to be input to each work operates, and the work body area of each work body are all the work. It is a work planning system including a work body area arranging unit for creating the work plan by arranging them so as not to overlap with each other over time.

本発明の作業計画システムによると、盛土地や切土地といった施工場所が複数点在するような作業現場であっても、作業体毎の計画を立案可能であるため、より効率的な作業計画を立案することができる。 According to the work planning system of the present invention, even in a work site where a plurality of construction sites such as filled land and cut land are scattered, it is possible to make a plan for each work body, so that a more efficient work plan can be obtained. Can be planned.

油圧ショベルの構成図Configuration diagram of hydraulic excavator 油圧ショベルの平面図Top view of hydraulic excavator 土木の作業現場の一例An example of a civil engineering work site 一実施例の作業計画システムの機能ブロック図Functional block diagram of the work planning system of one embodiment 情報取得部と入力インターフェースの関係を示す図Diagram showing the relationship between the information acquisition unit and the input interface 設計情報をグリッド形式で示した図Diagram showing design information in grid format 作業体が油圧ショベルである場合の作業体情報の説明図Explanatory drawing of work body information when the work body is a hydraulic excavator 作業体がダンプトラックである場合の作業体情報の説明図Explanatory diagram of work body information when the work body is a dump truck 切土地と盛土地のグリッドから、切土地と盛土地のグループを算出する手法A method to calculate a group of cut land and fill land from the grid of cut land and fill land 時間制約情報の未来制約から変換した空間制約情報をショベルに適用した図The figure which applied the spatial constraint information converted from the future constraint of the time constraint information to the shovel. 有人ショベルにおける作業体領域形状を示す図The figure which shows the working body area shape in a manned excavator 無人ショベルにおける作業体領域の形状の定義を示す図The figure which shows the definition of the shape of the work body area in an unmanned excavator. 作業体領域配置部が作業体領域を配置する方法を示すフローチャートFlow chart showing how the work body area placement unit arranges the work body area 作業体領域配置部が作業体領域を配置する方法を示すフローチャートFlow chart showing how the work body area placement unit arranges the work body area 作業計画のシミュレーション結果をディスプレイに描画した出力例Output example of drawing the simulation result of the work plan on the display

以下、本発明に係る作業計画システム1の実施例について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明はこれらの図面に限定されず、一部の構成要素を用いない場合もある。 Hereinafter, examples of the work planning system 1 according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to these drawings, and some components may not be used.

本実施例においては、作業現場で作業を行う作業機械や作業員を作業体と呼称する。また、作業体が作業時に占有する領域を「作業体領域A」と呼称する。なお、土木施工分野を対象に説明するが、物量倉庫のような、作業機械と作業員とが混在する分野に適用することも可能である。また、本発明において、人の操作に従って動作する作業機械を「有人機」、人による操作なしに自律的に動作する作業機械を「無人機」と呼称し、作業機械が例えば油圧ショベルである場合は、「有人のショベル」や「無人のショベル」のように呼称する。 In this embodiment, a work machine or a worker who works at a work site is referred to as a work body. Further, the area occupied by the working body during work is referred to as "working body area A". Although the explanation is given for the civil engineering construction field, it can also be applied to a field where work machines and workers coexist, such as a physical quantity warehouse. Further, in the present invention, a work machine that operates according to human operation is referred to as a "manned machine", a work machine that operates autonomously without human operation is referred to as an "unmanned machine", and the work machine is, for example, a hydraulic excavator. Is referred to as "manned excavator" or "unmanned excavator".

<油圧ショベルの構成>
本実施例において、土の採掘や整地を行う作業機械は油圧ショベル(以下、単に「ショベル」と称する)である。図1は、一般的なショベル2を模式的に示す構成図である。ここに示すように、ショベル2は、多関節型のフロント作業機21と、それを支持する車体22で構成されている。
<Construction of hydraulic excavator>
In this embodiment, the work machine for mining soil and leveling the ground is a hydraulic excavator (hereinafter, simply referred to as "excavator"). FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing a general excavator 2. As shown here, the excavator 2 is composed of an articulated front working machine 21 and a vehicle body 22 that supports the front working machine 21.

車体22は、走行油圧モータ22aにより走行する下部走行体22bと、下部走行体22bの上に取り付けられ、旋回油圧モータ22cにより下部走行体22bに対して旋回可能な上部旋回体22dとからなる。 The vehicle body 22 includes a lower traveling body 22b that travels by the traveling hydraulic motor 22a, and an upper rotating body 22d that is mounted on the lower traveling body 22b and can be swiveled with respect to the lower traveling body 22b by the swivel hydraulic motor 22c.

一方、フロント作業機21は、垂直方向にそれぞれ回動する複数のフロント部材(ブーム21a、アーム21b、バケット21c)を連結して構成されている。ブーム21aの基端は上部旋回体22dの前部においてブームピンを介して回動可能に支持されている。ブーム21aの先端にはアームピンを介してアーム21bが回動可能に連結されており、アーム21bの先端にはバケットピンを介してバケット21cが回動可能に連結されている。ブーム21aはブームシリンダ21dによって駆動され、アーム21bはアームシリンダ21eによって駆動され、バケット21cはバケットシリンダ21fによって駆動される。なお、ブーム21aの基端は後述する旋回中心2oと一致しているとする。 On the other hand, the front working machine 21 is configured by connecting a plurality of front members (boom 21a, arm 21b, bucket 21c) that rotate in each vertical direction. The base end of the boom 21a is rotatably supported via a boom pin at the front of the upper swing body 22d. The arm 21b is rotatably connected to the tip of the boom 21a via an arm pin, and the bucket 21c is rotatably connected to the tip of the arm 21b via a bucket pin. The boom 21a is driven by the boom cylinder 21d, the arm 21b is driven by the arm cylinder 21e, and the bucket 21c is driven by the bucket cylinder 21f. It is assumed that the base end of the boom 21a coincides with the turning center 2o described later.

図2は、ショベル2を平面視した図である。後述する作業体領域定義部13で言及されるフロント作業機長さLとは、ブーム21a、アーム21b、バケット21cによって構成されるフロント作業機21のリーチが、最大となる場合の長さである。同様に、作業体領域定義部13で言及される車体後ろ長さLとは、旋回中心2oから上部旋回体22dの後端部までの距離である。さらに、ショベル2の中心座標とは、ショベル2が現場座標系に配置されるときの、旋回中心2oの現場座標系における位置を示す。 FIG. 2 is a plan view of the excavator 2. The front work machine length L 1 referred to in the work body area definition unit 13 described later is the length when the reach of the front work machine 21 composed of the boom 21a, the arm 21b, and the bucket 21c is maximized. .. Similarly, the vehicle body rear length L 2 referred to in the working body area definition unit 13 is the distance from the turning center 2o to the rear end portion of the upper turning body 22d. Further, the center coordinates of the excavator 2 indicate the position of the turning center 2o in the on-site coordinate system when the excavator 2 is arranged in the on-site coordinate system.

<作業計画システムの概要>
本実施例の作業計画システム1は、作業体が作業を行う作業現場3において、各時刻における作業体毎の作業体領域Aを決定することで、作業開始から終了までの作業体の位置を指定した作業計画Pを立案するものである。
<Overview of work planning system>
The work planning system 1 of this embodiment specifies the position of the work body from the start to the end of the work by determining the work body area A for each work body at each time at the work site 3 where the work body works. This is to formulate the work plan P that has been completed.

まず、図3を用いて、図示する方向にXYZ空間の各直交座標を定義した、土木の作業現場3の一例を説明する。この作業現場3に投入された作業体は、土砂を掘削したり整地したりするショベル2と、土砂を運搬するダンプトラック(以下、単に「ダンプ」と称する)4である。この作業現場3における作業計画Pは、ショベル2が土砂を掘削する「切土工」、ダンプ4が掘削された土砂を運搬する「土輸送」、ダンプ4から運ばれた土砂をショベル2が作業地に盛る「盛土工」、という3種類の作業を繰り返し行うことで構成される計画である。 First, an example of a civil engineering work site 3 in which each orthogonal coordinate of the XYZ space is defined in the direction shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG. The work bodies put into the work site 3 are a shovel 2 for excavating and leveling earth and sand, and a dump truck (hereinafter, simply referred to as “dump”) 4 for transporting earth and sand. In the work plan P at the work site 3, the excavator 2 excavates the earth and sand "cutting work", the dump 4 transports the excavated earth and sand "soil transportation", and the excavator 2 excavates the earth and sand carried from the dump 4 as the work site. The plan consists of repeating three types of work, "filling earthwork".

ここで、切土工を行う場所を「切土地」、盛土工を行う場所を「盛土地」、土輸送を行う経路を「輸送経路3a」と呼ぶ。作業現場3の作業計画Pにおける切土工及び盛土工に対しては、ショベル2が土を掘削あるいは盛る場所である「作業地3b」、ショベル2がダンプ4に土を詰め込む、あるいはダンプ4に積まれた土を掘削するために、ダンプ4が発着する場所である「放土地3c」を計画する必要がある。 Here, the place where the earthwork is performed is called "cut land", the place where the embankment is performed is called "embankment", and the route where the soil is transported is called "transport route 3a". For the earth-cutting work and earth-moving work in the work plan P of the work site 3, the excavator 2 is the place where the soil is excavated or piled up, "working site 3b", and the excavator 2 packs the soil in the dump 4 or loads it in the dump 4. In order to excavate the sown soil, it is necessary to plan the "release land 3c" where the dump 4 arrives and departs.

作業計画システム1は、計画者Mによって操作され、計画者Mの要望に沿った作業計画Pを立案する。なお、計画者Mは、作業計画Pの立案経験がなくてもよく、作業計画システム1の使用方法を習得している者であればよい。 The work planning system 1 is operated by the planner M to formulate a work plan P according to the request of the planner M. The planner M does not have to have experience in planning the work plan P, and may be a person who has mastered how to use the work plan system 1.

図4は、作業計画システム1の構成を示す機能ブロック図である。ここに示すように、作業計画システム1は、情報取得部10、作業情報決定部11、空間制約情報変換部12、作業体領域定義部13、作業体領域配置部14、作業計画評価部15、作業計画出力部16で構成される。なお、作業計画システム1は、具体的には、CPU等の演算装置、半導体メモリ等の主記憶装置、ハードディスク等の補助記憶装置、および、通信装置などのハードウェアを備えたコンピュータである。そして、補助記憶装置から主記憶装置にロードされたプログラムを演算装置が実行することで、上記した各機能を実現するが、以下では、このようなコンピュータ分野の周知技術を適宜省略しながら、各部の詳細について順次説明する。 FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the work planning system 1. As shown here, the work planning system 1 includes an information acquisition unit 10, a work information determination unit 11, a spatial constraint information conversion unit 12, a work body area definition unit 13, a work body area arrangement unit 14, and a work plan evaluation unit 15. It is composed of a work plan output unit 16. Specifically, the work planning system 1 is a computer equipped with hardware such as an arithmetic unit such as a CPU, a main storage device such as a semiconductor memory, an auxiliary storage device such as a hard disk, and a communication device. Then, each of the above functions is realized by the arithmetic unit executing the program loaded from the auxiliary storage device to the main storage device. In the following, each part will be omitted while appropriately omitting such well-known techniques in the computer field. The details of the above will be described in sequence.

<情報取得部10>
情報取得部10は、設計情報Iを取得する設計情報取得部10aと、作業体情報Iを取得する作業体情報取得部10bと、目的情報Iを取得する目的情報取得部10cと、空間制約情報Iを取得する空間制約情報取得部10dと、時間制約情報取Iを取得する時間制約情報取得部10eで構成される。
<Information acquisition unit 10>
The information acquisition unit 10 includes a design information acquisition unit 10a for acquiring design information I 1 , a work body information acquisition unit 10b for acquiring work body information I 2 , and a target information acquisition unit 10c for acquiring target information I 3 . It is composed of a space constraint information acquisition unit 10d for acquiring spatial constraint information I 4 and a time constraint information acquisition unit 10e for acquiring time constraint information acquisition I 5 .

図5は、情報取得部10と入力インターフェースIFの関係を示す図である。ここに示す入力インターフェースIFは、計画者Mによる入力を情報取得部10に伝えるものであり、例えば、タッチパネル、キーボード、マウス、記憶媒体の再生装置等である。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the information acquisition unit 10 and the input interface IF. The input interface IF shown here transmits the input by the planner M to the information acquisition unit 10, and is, for example, a touch panel, a keyboard, a mouse, a playback device for a storage medium, or the like.

<設計情報取得部10a>
設計情報取得部10aは、作業現場3の現況地形を表す現況地形データと、作業を実施することで実現したい目標地形データに基づいて、設計情報Iを取得する。現況地形データは、光学測定器やドローンの空撮画像から取得した作業現場3の現況地形を、XYZ空間上の三次元点群データに変換したものから作成した三次元データである。また、目標地形データは、作業現場3の目標形状をXYZ空間上に示す三次元データである。現況地形データと目標地形データは、作業現場3の鳥観図に、格子状の直線を引き、そのマス内にどのくらいの土量があるかを表現する手法である、グリッド形式で作成される。また、地点を表すマスをグリッドと呼称する。
<Design information acquisition unit 10a>
The design information acquisition unit 10a acquires the design information I 1 based on the current terrain data representing the current terrain of the work site 3 and the target terrain data to be realized by carrying out the work. The current terrain data is three-dimensional data created by converting the current terrain of the work site 3 acquired from the aerial image of the optical measuring instrument or the drone into the three-dimensional point cloud data in the XYZ space. Further, the target terrain data is three-dimensional data showing the target shape of the work site 3 on the XYZ space. The current topographical data and the target topographical data are created in a grid format, which is a method of drawing a grid-like straight line on the bird's-eye view of the work site 3 and expressing how much soil is in the mass. In addition, the square representing the point is called a grid.

表1は、設計情報Iの一例を示す表である。また、図6は、表1の設計情報Iをグリッド形式で示した図である。なお、図6におけるグリッド内には土量の情報が格納されている。設計情報取得部10aは、現況地形データと目標地形データを比較することで、グリッド単位で切土地か盛土地かを判断し、設計情報Iを生成する。つまり、現況地形に対しグリッド単位で、盛土工をする、切土工をする、あるいはいずれの作業も必要ないかといった情報と、盛土工あるいは切土工をする際は、その土量を含んだ情報とを、設計情報Iとして生成する。 Table 1 is a table showing an example of design information I1. Further, FIG. 6 is a diagram showing the design information I1 in Table 1 in a grid format. Information on the amount of soil is stored in the grid in FIG. The design information acquisition unit 10a determines whether the land is cut or filled by comparing the current terrain data and the target terrain data, and generates the design information I1. In other words, information such as whether embankment work, cut work, or any work is required for the current topography in grid units, and information including the amount of soil when embankment or cut work is performed. Is generated as design information I1.

Figure 2022011680000002
Figure 2022011680000002

<作業体情報取得部10b>
作業体情報取得部10bは、作業計画システム1が配置する作業体の仕様を示す作業体情報Iを取得する。
<Work body information acquisition unit 10b>
The work body information acquisition unit 10b acquires the work body information I 2 indicating the specifications of the work body arranged by the work planning system 1.

表2は、作業体がショベル2である場合の作業体情報Iの入力例である。この作業体情報Iには、フロント作業機長さL、車体後ろ長さL、車体幅W、単位時間あたりの掘削量である掘削能力、一日当たりの使用コスト、投入できる台数、有人機または無人機か、の各情報が登録されている。また、図7は、ショベル2の作業体情報Iの変数のうち、フロント作業機長さL、車体後ろ長さL、車体幅Wの説明図である。 Table 2 is an input example of the work body information I 2 when the work body is the excavator 2. The work body information I 2 includes the front work machine length L 1 , the car body rear length L 2 , the car body width W, the excavation capacity which is the excavation amount per unit time, the daily usage cost, the number of manned machines, and the manned machine. Or each information of unmanned machine is registered. Further, FIG. 7 is an explanatory diagram of the front working machine length L 1 , the vehicle body rear length L 2 , and the vehicle body width W among the variables of the working body information I 2 of the excavator 2.

Figure 2022011680000003
Figure 2022011680000003

表3は、作業体がダンプ4である場合の作業体情報Iの入力例である。この作業体情報Iには、車体長さL、車体幅W、積載容量、一日当たりの使用コスト、投入できる台数、有人機または無人機か、の各情報が登録されている。また、図8は、ダンプ4の作業体情報Iの変数のうち、車体長さL、車体幅Wの説明図である。 Table 3 is an input example of the work body information I 2 when the work body is the dump 4. In this work body information I 2 , each information of the vehicle body length L 1 , the vehicle body width W, the loading capacity, the daily usage cost, the number of units that can be input, and whether it is a manned machine or an unmanned machine is registered. Further, FIG. 8 is an explanatory diagram of the vehicle body length L 1 and the vehicle body width W among the variables of the work body information I 2 of the dump truck 4.

Figure 2022011680000004
Figure 2022011680000004

<作業情報決定部11>
作業情報決定部11では、設計情報取得部10aからの設計情報Iと、作業体情報取得部10bからの作業体情報Iに基づいて、作業情報Iを算出する。作業情報Iとは、設計情報Iで入力された、目標地形データ実現のために必要な作業に関する情報である。
<Work information determination unit 11>
The work information determination unit 11 calculates the work information I 6 based on the design information I 1 from the design information acquisition unit 10a and the work body information I 2 from the work body information acquisition unit 10b. The work information I 6 is the information related to the work necessary for realizing the target terrain data, which is input in the design information I 1 .

図9は、切土地のグリッドと盛土地のグリッドから、切土地グループ3dと盛土地グループ3eを算出する手法を示す図である。ここに示すように、作業情報決定部11では、設計情報Iに基づいて、距離の近い切土地のグリッド同士をグループ分類し、切土地グループ3dとして算出し、また、距離の近い盛土地のグリッド同士をグループ分類し、盛土地グループ3eとして算出する。 FIG. 9 is a diagram showing a method of calculating a cut land group 3d and a fill land group 3e from a grid of cut land and a grid of fill land. As shown here, in the work information determination unit 11 , based on the design information I1, the grids of the cut land with a short distance are group-classified and calculated as the cut land group 3d, and the filled land with a short distance is also classified. The grids are grouped and calculated as the Sheng land group 3e.

表4は、切土地グループ3dと盛土地グループ3eの出力例を示す表である。作業情報決定部11では、1つの切土地グループ3dから1つの盛土地グループ3eまでの輸送土量及び輸送経路データを決定し、輸送計画データとして算出する。輸送経路データは、輸送経路3aとなるグリッドに対し、輸送経路3aごとのラベル付けを行ったデータである。 Table 4 is a table showing output examples of the cut land group 3d and the filled land group 3e. The work information determination unit 11 determines the amount of soil to be transported and the transportation route data from one cut land group 3d to one filling land group 3e, and calculates it as transportation plan data. The transportation route data is data in which the grid that becomes the transportation route 3a is labeled for each transportation route 3a.

Figure 2022011680000005
Figure 2022011680000005

表5は、輸送計画データの出力例を示す表である。また、表6は、輸送経路データの出力例を示す表である。 Table 5 is a table showing an output example of transportation plan data. Table 6 is a table showing an output example of transportation route data.

Figure 2022011680000006
Figure 2022011680000006

Figure 2022011680000007
Figure 2022011680000007

作業情報決定部11では、上記した、切土地グループデータ、盛土地グループデータ、輸送計画データ、等に基づき、作業情報Iを決定する。表7は、作業情報Iの出力例を示す表である。作業情報Iは、作業種類、関連作業、作業が実施される場所、作業量、使用される作業体の種類等の情報を含む。なお、関連作業とは、一つの土輸送を実施するために必要な切土工及び盛土工をラベル付けし、記録した情報である。 The work information determination unit 11 determines the work information I 6 based on the above-mentioned cut land group data, fill land group data, transportation plan data, and the like. Table 7 is a table showing an output example of the work information I6. The work information I 6 includes information such as a work type, related work, a place where the work is performed, a work amount, and a type of a work body used. The related work is information that labels and records the cutting work and the embankment work necessary for carrying out one soil transportation.

Figure 2022011680000008
Figure 2022011680000008

<目的情報取得部10c>
目的情報取得部10cは、作業計画Pを立案する上で目標となる目的データと、制約となる制約データとを含む、目的情報Iを取得する。表8は、目的情報Iの入力例を示す表である。この目的情報Iには、「(1)作業工期を指定し、作業コストを最小化」、「(2)作業工期の上限を指定し、作業コストを最小化」、「(3)作業コストの上限を指定し、作業工期最短化」、といった目的データを含む。目的情報Iは、特定作業の開始時刻指定または作業1は作業2より先に実施するといった制約データを含む。
<Purpose information acquisition unit 10c>
The target information acquisition unit 10c acquires the target information I 3 including the target data and the constraint data that are constraints in formulating the work plan P. Table 8 is a table showing an input example of the target information I3 . In this purpose information I 3 , "(1) specify the work period and minimize the work cost", "(2) specify the upper limit of the work period and minimize the work cost", "(3) work cost". Includes objective data such as "specify the upper limit of the work period and minimize the work period." The purpose information I 3 includes constraint data such as designating a start time of a specific work or performing work 1 before work 2.

Figure 2022011680000009
Figure 2022011680000009

<空間制約情報取得部10d>
空間制約情報取得部10dは、作業体同士が衝突しないための空間制約情報Iを取得する。表9は、空間制約情報Iの入力例を示す表である。この表の右欄に示すように、空間制約は、「距離制約」、「限定制約」、「緩和制約」に分類される。
<Spatial constraint information acquisition unit 10d>
The space constraint information acquisition unit 10d acquires the space constraint information I4 so that the working bodies do not collide with each other. Table 9 is a table showing an input example of the spatial constraint information I4 . As shown in the right column of this table, spatial constraints are classified into "distance constraints", "limited constraints", and "relaxation constraints".

Figure 2022011680000010
Figure 2022011680000010

「距離制約」は、作業体同士は一定距離離れて作業を行う、といった制約であり、例えば表9の制約1のような内容である。 The "distance constraint" is a constraint that the working bodies perform work at a certain distance from each other, and is, for example, the content as shown in the constraint 1 in Table 9.

「限定制約」は、ショベル2の場合、ショベル2の可動領域内への他の作業体の侵入を禁止する、といった制約や、ショベル2同士は同じ放土地3cを共有する作業を禁止する、といった制約であり、例えば表9の制約2,3のような内容である。また、ダンプ4の場合、同時刻に行われている土輸送の輸送経路3aが交差している作業は、計画することができない、といった制約であり、例えば表9の制約4のような内容である。 In the case of the excavator 2, the "limited restriction" is a restriction that prohibits the invasion of other working objects into the movable area of the excavator 2, and prohibits the excavator 2 from sharing the same land release 3c. It is a constraint, and the contents are as shown in the constraints 2 and 3 in Table 9, for example. Further, in the case of the dump 4, there is a restriction that the work in which the transportation routes 3a of the soil transportation intersecting at the same time cannot be planned. be.

「緩和制約」は、ショベル2の場合、無人のショベル2の可動領域は、他の作業体の侵入を禁止しない、といった制約や、無人のショベル2同士であるならば、放土地3cを共有して作業を行うことができる、といった制約であり、例えば表9の制約5,6のような内容である。また、ダンプ4の場合、複数の土輸送が同時刻に行われており、輸送経路3aが交差しているが、有人のダンプ4が一つの土輸送のみにしか投入されておらず、他の土輸送はすべて無人のダンプ4が投入されているなら、輸送経路3aが交差した状態であっても、同時刻で作業を行うことができる、といった制約であり、例えば表9の制約7のような内容である。 The "mitigation constraint" is that in the case of the excavator 2, the movable area of the unmanned excavator 2 does not prohibit the invasion of other working objects, and if the excavators 2 are unmanned, the released land 3c is shared. It is a restriction that the work can be performed, and the contents are as shown in the restrictions 5 and 6 in Table 9, for example. Further, in the case of the dump truck 4, a plurality of soil transports are performed at the same time, and the transport routes 3a intersect, but the manned dump truck 4 is input to only one soil transport, and the other dump trucks 4 are used. Soil transportation is a restriction that if an unmanned dump truck 4 is loaded, work can be performed at the same time even if the transportation routes 3a intersect, for example, as in restriction 7 in Table 9. Content.

<時間制約情報取得部10e>
時間制約情報取得部10eは、作業体同士が衝突しないための時間制約情報Iを取得する。表10は、時間制約情報Iの入力例を示す表である。この表の右欄に示すように、時間制約は、「未来制約」と「過去制約」に分類される。
<Time constraint information acquisition unit 10e>
The time constraint information acquisition unit 10e acquires the time constraint information I5 so that the working bodies do not collide with each other. Table 10 is a table showing an input example of the time constraint information I5. As shown in the right column of this table, time constraints are classified into "future constraints" and "past constraints".

「未来制約」は、作業体が一定時間後に到達する領域全てを侵入禁止とする制約であり、例えば表10の制約1のような内容である。「過去制約」は、作業体が一定時間前まで存在した領域全てを侵入禁止とする制約であり、例えば表10の制約2のような内容である。 The "future constraint" is a constraint that prohibits intrusion in all areas that the work body reaches after a certain period of time, and is as shown in constraint 1 of Table 10, for example. The "past constraint" is a constraint that prohibits intrusion in the entire area where the work body has existed until a certain time ago, and is as shown in constraint 2 of Table 10, for example.

Figure 2022011680000011
Figure 2022011680000011

<空間制約情報変換部12>
空間制約情報変換部12は、時間制約情報取得部10eからの時間制約情報Iを空間制約情報Iに変換し、空間制約情報取得部10dからの空間制約情報Iと統合する。表11は、表10の時間制約情報Iを空間制約情報Iに変換した例を示す表である。ここでは、例えば、所定の「未来制約」を、「作業体の可動部分において、進行方向からVTまでの距離は、他の作業体の侵入を禁止する」といった「距離制約」に変換する。
<Spatial constraint information conversion unit 12>
The space constraint information conversion unit 12 converts the time constraint information I 5 from the time constraint information acquisition unit 10e into the space constraint information I 4 , and integrates it with the space constraint information I 4 from the space constraint information acquisition unit 10d. Table 11 is a table showing an example in which the time constraint information I 5 in Table 10 is converted into the spatial constraint information I 4 . Here, for example, a predetermined "future constraint" is converted into a "distance constraint" such as "in the movable part of the work body, the distance from the traveling direction to the VT prohibits the invasion of another work body".

Figure 2022011680000012
Figure 2022011680000012

また、図10は、移動体がショベル2である場合に、表11に例示した時間制約情報Iの未来制約から変換した空間制約情報Iを適用した図である。図10では、ショベル2が旋回動作をしているときの侵入禁止領域を示している。ショベル2のフロント作業機21は、フロント作業機21の先端部ほど旋回速度が大きくなり、未来制約より「作業体の可動部分において、進行方向からVTまでの距離は、他の作業体の侵入を禁止する」ため、フロント作業機21の先端部ほど侵入禁止領域が大きくなる。 Further, FIG. 10 is a diagram in which the space constraint information I 4 converted from the future constraint of the time constraint information I 5 exemplified in Table 11 is applied when the moving body is the excavator 2. FIG. 10 shows an intrusion prohibition area when the excavator 2 is turning. The front working machine 21 of the excavator 2 has a higher turning speed toward the tip of the front working machine 21, and due to future restrictions, "in the movable part of the working body, the distance from the traveling direction to the VT causes the intrusion of other working bodies. Therefore, the intrusion prohibited area becomes larger toward the tip of the front working machine 21.

<作業体領域定義部13>
作業体領域定義部13は、作業体情報取得部10bからの作業体情報Iと、空間制約情報取得部10d及び空間制約情報変換部12からの空間制約情報Iに基づいて、作業体情報Iに記載された、作業体の種類ごとに作業体領域形状Iを定義する。この作業体領域形状Iは、作業体情報Iと、空間制約情報Iに基づいて決定される、作業体領域Aの形状である。作業現場3に配置した作業体領域A同士が互いに重ならないことは、空間制約情報I(表9参照)を遵守していることを示す。
<Work body area definition unit 13>
The work body area definition unit 13 is based on the work body information I 2 from the work body information acquisition unit 10b and the space constraint information I 4 from the space constraint information acquisition unit 10d and the space constraint information conversion unit 12. The work body area shape I 7 is defined for each type of work body described in I 2 . The work body region shape I 7 is the shape of the work body region A determined based on the work body information I 2 and the space constraint information I 4 . The fact that the work body areas A arranged at the work site 3 do not overlap each other indicates that the space constraint information I 4 (see Table 9) is observed.

図11は、有人のショベル2の作業体領域形状Iを示す図であり、表12は、図11の作業体領域形状Iを定義するために必要なショベル2の変数を示した表である。 FIG. 11 is a diagram showing the working body area shape I 7 of the manned excavator 2, and Table 12 is a table showing the variables of the excavator 2 necessary for defining the working body area shape I 7 of FIG. be.

作業体領域定義部13は、作業体情報Iと空間制約情報Iを参照することで、「作業体同士は、L以上離れて作業する」、「ショベル2の可動領域内への、他の作業体の侵入を禁止する」、「ショベル2同士は、放土地3cを共有できない」、といった3つの制約を考慮した上で作業体領域形状Iを定義する。上記3つの制約を考慮すると、図11、表12に示すように、作業体領域定義部13は、ショベル2中心座標X及びY、作業地中心座標X及びY、放土地中心座標X及びY、安全距離L、フロント作業機長さL、車体後ろ長さL、車体幅W、を決定することで、作業体領域形状Iを定義できる。作業体領域定義部13は、空間制約情報Iに基づき、安全距離Lを決定する。ショベル2の中心座標X及びY、作業地中心座標X及びY、放土地中心座標X及びY、は作業体領域配置部14で決定する。また、作業体情報Iに基づき、フロント作業機長さL、車体後ろ長さL、車体幅W、を決定する。 By referring to the work body information I 2 and the space constraint information I 4 , the work body area definition unit 13 " workes at a distance of L3 or more between the work bodies" and "into the movable area of the excavator 2". The work body area shape I7 is defined in consideration of three restrictions such as "prohibiting the invasion of other work bodies" and "the excavator 2 cannot share the released land 3c". Considering the above three restrictions, as shown in FIGS. 11 and 12, the work body area definition unit 13 has the excavator 2 center coordinates X 1 and Y 1 , the work site center coordinates X 2 and Y 2 , and the land release center coordinates. The work body region shape I 7 can be defined by determining X 3 and Y 3 , a safety distance L 3 , a front work machine length L 1 , a vehicle body rear length L 2 , and a vehicle body width W. The work body area definition unit 13 determines the safety distance L 3 based on the spatial constraint information I 4 . The center coordinates X 1 and Y 1 of the excavator 2, the work area center coordinates X 2 and Y 2 , and the open land center coordinates X 3 and Y 3 are determined by the work body area arrangement unit 14. Further, based on the work body information I 2 , the front work machine length L 1 , the vehicle body rear length L 2 , and the vehicle body width W are determined.

Figure 2022011680000013
Figure 2022011680000013

一方、図12は、無人のショベル2の作業体領域形状Iの定義を示す図であり、表13は、図12の作業体領域形状Iを定義するために必要なショベル2の変数を示した表である。無人ショベル2は計画通りの動作を行うように設定することが可能であり、また、作業地3bから放土地3cに向かう動作の途中で、突然旋回方向を変えて作業地3bに再度向かう、といったような突発的な動作変更を行わないように設定することが可能である。このため、無人のショベル2の動作は、有人のショベル2の動作に比べて予測が容易であるため、無人ショベル2の作業体領域Aは、有人のショベル2の作業体領域Aよりも小さくできる。 On the other hand, FIG. 12 is a diagram showing the definition of the working body region shape I 7 of the unmanned excavator 2, and Table 13 shows the variables of the shovel 2 necessary for defining the working body region shape I 7 of FIG. It is a table shown. The unmanned excavator 2 can be set to perform the operation as planned, and in the middle of the operation from the work site 3b to the released land 3c, the turning direction is suddenly changed and the unmanned excavator 2 heads for the work site 3b again. It is possible to set so as not to make such a sudden operation change. Therefore, since the operation of the unmanned excavator 2 is easier to predict than the operation of the manned excavator 2, the working body area A of the unmanned excavator 2 can be smaller than the working body area A of the manned excavator 2. ..

作業体領域定義部13は、作業体情報Iと空間制約情報Iを参照することで、「作業体同士は、L以上離れて作業する」、「作業体の可動部分において、進行方向からT秒後に到達する地点までの領域は、他の作業体の侵入を禁止する」、「作業体の可動部分において、進行方向と逆向きにT’秒前までに存在した領域は、他の作業体の侵入を禁止する」、といった3つの制約を考慮した上で作業体領域形状Iを定義する。なお、ここで進行方向とは、無人のショベル2が作業地3bに向かって旋回動作をしているか、あるいは放土地3cに向かって旋回動作をしているか、という情報である。上記3つの制約を考慮すると、図12、表13に示すように、作業体領域定義部13は、ショベル2の中心座標X及びY、作業地中心座標X及びY、放土地中心座標X及びY、安全距離L、フロント作業機長さL、車体後ろ長さL、車体幅W、旋回角度θ、未来安全時間T、過去安全時間T’を決定することで、作業体領域形状Iを定義できる。 By referring to the work body information I 2 and the space constraint information I 4 , the work body area definition unit 13 " workes at a distance of L3 or more between the work bodies" and "the traveling direction in the movable part of the work body". The area from to the point reached after T seconds prohibits the invasion of other working bodies. "," In the moving part of the working body, the area existing up to T'second in the direction opposite to the traveling direction is another. The work body area shape I 7 is defined in consideration of three restrictions such as "prohibit the intrusion of the work body". Here, the traveling direction is information on whether the unmanned excavator 2 is turning toward the work area 3b or turning toward the released land 3c. Considering the above three restrictions, as shown in FIGS. 12 and 13, the work body area definition unit 13 has the center coordinates X 1 and Y 1 of the excavator 2, the work site center coordinates X 2 and Y 2 , and the land release center. By determining the coordinates X 3 and Y 3 , the safety distance L 3 , the front work machine length L 1 , the vehicle body rear length L 2 , the vehicle body width W, the turning angle θ, the future safety time T, and the past safety time T'. The work body region shape I 7 can be defined.

Figure 2022011680000014
Figure 2022011680000014

<作業体領域配置部14>
作業体領域配置部14は、上記した、作業体情報I、目的情報I、作業情報I、および、作業体領域形状Iに基づき、作業現場3内に作業体領域Aを配置することで、各時刻における作業体の位置を指定した作業計画Pを立案する。作業体領域配置部14は、作業開始から作業終了までの作業体の位置及び作業体領域形状Iを時系列に決定することで、作業計画Pを立案する。以下、作業体領域配置部14による作業情報Iに記載された各作業に投入する作業体の種類及び数を決定し、その後作業体及び作業体領域Aの配置位置を決定する処理の詳細を説明する。
<Work body area arrangement unit 14>
The work body area arranging unit 14 arranges the work body area A in the work site 3 based on the work body information I 2 , the purpose information I 3 , the work information I 6 and the work body area shape I 7 described above. As a result, a work plan P that specifies the position of the work body at each time is drawn up. The work body area arranging unit 14 formulates a work plan P by determining the position of the work body and the work body area shape I 7 from the start of the work to the end of the work in chronological order. Hereinafter, the details of the process of determining the type and number of the work bodies to be input to each work described in the work information I6 by the work body area arrangement unit 14 and then determining the arrangement positions of the work body and the work body area A will be described. explain.

まず、作業体領域配置部14は、作業情報Iに記載された各作業の作業量と、作業体情報Iに記載された単位時間あたりに作業体が作業できる土量から、「(1)各作業に投入する作業体の種類及び台数」、「(2)各作業の開始時刻」、の2つを決定することで、作業終了までにかかる時間と、作業全体でかかるコストを概算する。 First, the work body area arranging unit 14 is based on the amount of work of each work described in the work information I 6 and the amount of soil that the work body can work on per unit time described in the work body information I 2 . ) Estimate the time required to complete the work and the cost required for the entire work by determining the two types of work units to be put into each work and the number of work bodies and (2) the start time of each work. ..

次に、作業体領域配置部14は、「(1)各作業に投入する作業体の種類及び台数」、「(2)各作業の開始時刻」、の全ての組合せにおいて、作業終了までにかかる時間と、作業全体でかかるコストを概算する。 Next, the work body area arranging unit 14 takes all combinations of "(1) the type and number of work bodies to be put into each work" and "(2) the start time of each work" until the end of the work. Estimate the time and cost of the entire work.

そして、目的情報Iに記載された目標データを最も満たす組合せを特定し、最適化済み作業情報Iとして作業IDに紐づけて記録する。また、目的情報Iに記載された目標データを最も満たす組合せの算出手法としては、模擬焼きなまし法や遺伝的アルゴリズムといった、最適化手法を用いることが可能である。また、作業体領域配置部14は、作業情報Iに基づき、作業IDに紐づいた関連作業を読み込み、最適化済み作業情報Iの関連作業として作業IDに紐づけて記録する。 Then, the combination that most satisfies the target data described in the target information I 3 is specified, and the optimized work information I 8 is recorded in association with the work ID. Further, as a method for calculating the combination that most satisfies the target data described in the target information I3 , an optimization method such as simulated annealing or a genetic algorithm can be used. Further, the work body area arranging unit 14 reads the related work associated with the work ID based on the work information I 6 , and records the related work associated with the optimized work information I 8 in association with the work ID.

また、土輸送に関しては、同時刻に輸送経路3aが交差する作業同士も関連作業として作業IDに紐づけて最適化済み作業情報Iに記録する。作業体領域配置部14は、最適化済み作業情報Iから、作業種類が土輸送である作業IDを読み込み、作業情報Iから土輸送が行われる輸送経路3aのIDを呼び出す。また、輸送経路データに基づき、輸送経路IDの座標情報を呼び出す。上記の手段から、最適化済み作業情報Iに記録された、土輸送に用いる輸送経路3aの座標が判明するため、最適化済み作業情報Iに記録された、作業開始時刻と作業終了時刻と合わせて検討することで、同時刻に輸送経路3aが交差する作業同士を決定することができる。表14は、作業体領域配置部14が記録した最適化済み作業情報Iを示す表である。 Regarding soil transportation, the work in which the transportation routes 3a intersect at the same time is also linked to the work ID as related work and recorded in the optimized work information I8. The work body area arrangement unit 14 reads the work ID whose work type is soil transportation from the optimized work information I8 , and calls the ID of the transportation route 3a where the soil transportation is performed from the work information I6 . In addition, the coordinate information of the transportation route ID is called based on the transportation route data. Since the coordinates of the transportation route 3a used for soil transportation recorded in the optimized work information I8 are known from the above means, the work start time and the work end time recorded in the optimized work information I8 are known. By studying together with, it is possible to determine the work in which the transportation routes 3a intersect at the same time. Table 14 is a table showing the optimized work information I8 recorded by the work body area arrangement unit 14.

Figure 2022011680000015
Figure 2022011680000015

<作業体領域の配置方法>
次に、作業体領域配置部14を用いて、作業現場3内に作業体領域Aを配置する方法について説明する。図13及び図14は、作業体領域配置部14が作業体領域Aを配置する方法を示すフローチャートである。なお、両図は一連の処理を示すフローチャートであるが、ステップS1~S4、S13~S14を図13に記載し、ステップS5~S12を図14に記載している。
<Arrangement method of work body area>
Next, a method of arranging the work body area A in the work site 3 by using the work body area arrangement unit 14 will be described. 13 and 14 are flowcharts showing a method of arranging the working body area A by the working body area arranging unit 14. Although both figures are flowcharts showing a series of processes, steps S1 to S4 and S13 to S14 are shown in FIG. 13, and steps S5 to S12 are shown in FIG.

ステップS1では、まず、最適化済み作業情報Iに基づき、全作業を開始時刻が早い順に並べることで、まだ作業体が配置されていない作業群のリストである、未選択作業リストIを作成する。表15は、未選択作業リストIの入力例を示す表である。そして、未選択作業リストIの先頭の作業を選択し、選択作業リストI10に記録する。例えば表15の場合、作業5が選択作業リストI10に記録される。選択作業リストI10は、ステップS5からステップS12において作業体領域Aが配置される作業群のリストである。 In step S1, first, based on the optimized work information I8, all the work is arranged in the order of the earliest start time, so that the unselected work list I9, which is a list of work groups to which the work body is not yet arranged, is displayed . create. Table 15 is a table showing an input example of the unselected work list I9. Then, the work at the head of the unselected work list I 9 is selected and recorded in the selected work list I 10 . For example, in the case of Table 15, work 5 is recorded in the selected work list I 10 . The selected work list I 10 is a list of work groups in which the work body area A is arranged in steps S5 to S12.

Figure 2022011680000016
Figure 2022011680000016

ステップS2では、最適化済み作業情報Iに基づき、選択作業リストI10に記載されている全作業において、記載されている関連作業を読み込む。 In step S2, the related work described in all the work described in the selected work list I 10 is read based on the optimized work information I 8 .

ステップS3では、読み込んだ関連作業に、選択作業リストI10に記載されていない関連作業が存在するか判断する。存在する場合、ステップS4に進む。存在しない場合、ステップS5に進む。つまりステップS3は、存在するすべての関連作業を抽出するまで処理を繰り返すステップである。表16は、選択作業リストI10の入力例を示す表である。この表16では、作業5の関連作業である作業2と作業3が、選択作業リストI10に既に記録されるが、作業3の関連作業である作業4は、まだ選択作業リストI10に記録されていないので、次にステップS4に進む必要がある。 In step S3, it is determined whether or not the read related work includes related work that is not listed in the selected work list I10 . If present, the process proceeds to step S4. If it does not exist, the process proceeds to step S5. That is, step S3 is a step of repeating the process until all the existing related works are extracted. Table 16 is a table showing an input example of the selection work list I 10 . In this Table 16, work 2 and work 3 which are related works of work 5 are already recorded in the selected work list I 10 , but work 4 which is a related work of work 3 is still recorded in the selected work list I 10 . Since it has not been done, it is necessary to proceed to step S4 next.

Figure 2022011680000017
Figure 2022011680000017

ステップS4では、選択作業リストI10に記載されていない関連作業を選択作業リストI10に記録し、再びステップS2に戻る。表16の場合、作業4を選択作業リストI10に記録し、再びステップS2に戻る。 In step S4, the related work not listed in the selected work list I 10 is recorded in the selected work list I 10 , and the process returns to step S2 again. In the case of Table 16, the work 4 is recorded in the selected work list I10, and the process returns to step S2 again.

ステップS5では、選択作業リストI10の全ての作業の中から最も早い作業開始時刻を時刻tとする。 In step S5, the earliest work start time among all the works in the selected work list I 10 is set to time t.

ステップS6では、選択作業リストI10の全ての作業の中から、時刻tにおいて実施される作業を選択し、最適化済み作業情報Iに基づき、選択した作業へ投入する作業体を全て投入作業体リストI11に記録する。表17は、投入作業体リストI11の入力例を示す表である。 In step S6, the work to be performed at time t is selected from all the work in the selected work list I10 , and all the work bodies to be input to the selected work are input based on the optimized work information I8. Record on body list I 11 . Table 17 is a table showing an input example of the input work body list I 11 .

Figure 2022011680000018
Figure 2022011680000018

ステップS7では、作業体情報I及び作業体領域形状Iに基づき、投入作業体リストI11の中から一つの作業体を選択し、作業体の位置を決定することで、その作業体の作業体領域Aの配置位置を決定し、作業計画Pに記録する。 In step S7, one work body is selected from the input work body list I 11 based on the work body information I 2 and the work body area shape I 7 , and the position of the work body is determined to determine the position of the work body. The placement position of the work body area A is determined and recorded in the work plan P.

ステップS8では、投入作業体リストI11から配置した作業体を削除する。 In step S8, the work body arranged from the input work body list I 11 is deleted.

ステップS9では、投入作業体リストI11の中に、配置が完了していない作業体の情報が存在するか判定する。存在する場合、ステップS7に戻る。また、存在しない場合S10に進む。 In step S9, it is determined whether or not the information of the work body whose arrangement has not been completed exists in the input work body list I 11 . If present, the process returns to step S7. If it does not exist, the process proceeds to S10.

ステップS10で、時刻tにおける各作業の進捗率を算出する。作業進捗率は、作業情報Iに記載された作業量と作業体情報Iに記載された掘削能力から算出する。 In step S10, the progress rate of each work at time t is calculated. The work progress rate is calculated from the work amount described in the work information I 6 and the excavation capacity described in the work body information I 2 .

ステップS11では、選択作業リストI10に記載された全ての作業の中で、作業進捗率が100%となった作業が存在する場合、その作業を選択作業リストI10から削除する。 In step S11, if there is a work whose work progress rate is 100% among all the works described in the selected work list I 10 , the work is deleted from the selected work list I 10 .

ステップS12では、選択作業リストI10に作業の記載があるか判定する。記載がある場合、時刻tを1秒進め、ステップS6に戻る。また、記載がない場合、ステップS13に進む。 In step S12, it is determined whether or not there is a description of the work in the selected work list I 10 . If there is a description, the time t is advanced by 1 second and the process returns to step S6. If there is no description, the process proceeds to step S13.

ステップS13では、選択作業リストI10に記載された作業を未選択作業リストIから削除する。 In step S13, the work described in the selected work list I 10 is deleted from the unselected work list I 9 .

ステップS14では、未選択作業リストIに作業の記載があるか判定する。記載がある場合、再びS1を実施する。また、記載がない場合、処理を終了する。 In step S14, it is determined whether or not there is a description of the work in the unselected work list I9. If there is a description, carry out S1 again. If there is no description, the process ends.

上記の手法により、各時刻における作業体の位置と作業体領域Aの位置を決定できる。各時刻における、作業体の位置、作業体領域Aの位置、作業進捗率、を作業計画Pとして記録する。 By the above method, the position of the working body and the position of the working body area A at each time can be determined. The position of the work body, the position of the work body area A, and the work progress rate at each time are recorded as the work plan P.

<作業計画評価部15>
作業計画評価部15は、作業計画Pと目的情報Iに基づき、作業計画Pが目的情報Iで指定された制約を満たしているか評価する。作業計画評価部15は、目的情報Iに基づき、「(1)作業工期を指定し、作業コストを最小化」、「(2)作業工期の上限を指定し、作業コストを最小化」、「(3)作業コストの上限を指定し、作業工期最短化」、といった目的データを作業計画Pが満たしているか、評価する。
<Work plan evaluation department 15>
The work plan evaluation unit 15 evaluates whether the work plan P satisfies the constraint specified in the purpose information I 3 based on the work plan P and the purpose information I 3 . Based on the purpose information I3 , the work plan evaluation unit 15 "(1) specifies the work period and minimizes the work cost", "(2) specifies the upper limit of the work period and minimizes the work cost", It is evaluated whether the work plan P satisfies the target data such as "(3) Specify the upper limit of the work cost and minimize the work period".

作業計画評価部15は、「(1)作業工期を指定し、作業コストを最小化」が目的データとして選択された場合、作業計画Pが指定した作業工期となっているかを評価基準とする。同様に、「(2)作業工期の上限を指定し、作業コストを最小化」が選択された場合、作業計画Pが作業工期の上限以内で終了しているかを評価基準とし、「(3)作業コストの上限を指定し、作業工期最短化」が選択された場合、施工計画5が作業コストの上限以下となっているかを評価基準とする。 When "(1) Designate the work period and minimize the work cost" is selected as the target data, the work plan evaluation unit 15 uses whether or not the work plan P has the specified work period as an evaluation standard. Similarly, when "(2) Specify the upper limit of the work period and minimize the work cost" is selected, the evaluation standard is whether the work plan P is completed within the upper limit of the work period, and "(3) When "Specify the upper limit of the work cost and minimize the work period" is selected, the evaluation standard is whether the construction plan 5 is equal to or less than the upper limit of the work cost.

このようにして、作業計画評価部15は、作業計画Pが評価基準を満たしているか判定する。作業計画Pが評価基準を満たしていない場合、計画者Mに対し、入力した目的情報Iに沿った作業計画Pを立案できないことを伝える。また、計画者Mに対し、設計情報I、作業体情報I、目的情報I、空間制約情報I、時間制約情報I、の少なくとも一つを緩和するよう要請し、計画者Mは一つ以上の情報を、図4に示した情報取得部10の入力インターフェースIFを通して変更する。変更後、作業計画システム1は、作業計画Pを新たに立案する。作業計画Pが評価基準を満たした場合、作業計画出力部16に対し、作業計画Pを入力する。 In this way, the work plan evaluation unit 15 determines whether the work plan P satisfies the evaluation criteria. If the work plan P does not meet the evaluation criteria, the planner M is informed that the work plan P according to the input target information I 3 cannot be drafted. In addition, the planner M is requested to relax at least one of the design information I 1 , the work body information I 2 , the purpose information I 3 , the space constraint information I 4 , and the time constraint information I 5 . Changes one or more pieces of information through the input interface IF of the information acquisition unit 10 shown in FIG. After the change, the work planning system 1 newly formulates the work plan P. When the work plan P satisfies the evaluation criteria, the work plan P is input to the work plan output unit 16.

<作業計画出力部16>
作業計画出力部16は、計画者Mが作業計画Pの内容を明瞭に把握できるように、作業計画Pに基づく作業計画表や作業計画シミュレーション等の出力情報I12を算出し、ディスプレイD上に描画する。作業計画表は、各時刻における作業体の位置座標及び作業内容を明記した工程表である。また、作業計画シミュレーションは、作業計画Pの内容で作業体が他の作業体の干渉なく作業が行えることを計画者Mに伝達可能な、各作業体の位置と作業体領域の時間変化を示す映像あるいは電子データである。
<Work plan output unit 16>
The work plan output unit 16 calculates output information I 12 such as a work plan table and a work plan simulation based on the work plan P so that the planner M can clearly grasp the contents of the work plan P, and displays it on the display D. draw. The work plan table is a process chart that specifies the position coordinates of the work body and the work contents at each time. Further, the work plan simulation shows the time change of the position of each work body and the work body area, which can convey to the planner M that the work body can perform the work without interference of other work bodies according to the contents of the work plan P. It is video or electronic data.

図15は、作業計画Pの出力例として、作業計画シミュレーションの結果をディスプレイDに描画した状況を図である。作業計画シミュレーションは、作業計画Pに基づき、作業体と作業体領域Aを平面上のX軸、Y軸と、時間軸からなる三次元空間上で再現した結果を、ディスプレイDに描画し、作業体領域A同士が全時刻において重ならないことを示すことにより、作業体領域配置部14が、空間制約情報I及び時間制約情報Iを遵守した作業計画Pを算出していることを、計画者Mに明瞭に示す。なお、図15のディスプレイDには、X軸、Y軸、時間軸からなる三次元空間上に作業計画Pを出力したが、X軸、Y軸、Z軸からなる三次元空間上に作業計画Pを出力しても良い。 FIG. 15 is a diagram showing a situation in which the result of the work plan simulation is drawn on the display D as an output example of the work plan P. In the work plan simulation, based on the work plan P, the result of reproducing the work body and the work body area A on the three-dimensional space consisting of the X-axis, the Y-axis, and the time axis on the plane is drawn on the display D, and the work is performed. By showing that the body areas A do not overlap at all times, it is planned that the work body area arrangement unit 14 calculates the work plan P in compliance with the space constraint information I 4 and the time constraint information I 5 . It is clearly shown to person M. Although the work plan P was output to the display D in FIG. 15 on the three-dimensional space consisting of the X-axis, the Y-axis, and the time axis, the work plan was output on the three-dimensional space consisting of the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis. P may be output.

また、作業体の移動及び作業体領域Aの変化をディスプレイDに描画することで、作業がどのような段階を経て行われていくかを計画者Mに理解させることが可能となり、作業計画Pの妥当性を計画者Mに対して示すことができる。また、土木施工の場合であれば、作業体と作業体領域Aと同時に、現況地形や施工の目標となる地形データを描画してもよい。また、作業計画表の出力はディスプレイDに限らず、例えばプリンタによって紙に出力してもよい。 Further, by drawing the movement of the work body and the change of the work body area A on the display D, it becomes possible to make the planner M understand the stage in which the work is performed, and the work plan P can be understood. Can be shown to the planner M. Further, in the case of civil engineering construction, the current terrain and the terrain data that is the target of the construction may be drawn at the same time as the work body and the work body area A. Further, the output of the work plan table is not limited to the display D, and may be output on paper by, for example, a printer.

以上で説明したように、本実施例の作業計画システムによれば、盛土地や切土地といった施工場所が複数点在するような作業現場に対し、作業体毎に作業計画を立案できるため、現場全体として効率的な作業計画を立案することができる。 As described above, according to the work planning system of this embodiment, it is possible to formulate a work plan for each work body at a work site where there are multiple construction sites such as filled land and cut land. It is possible to formulate an efficient work plan as a whole.

1 作業計画システム
10 情報取得部
10a 設計情報取得部
10b 作業体情報取得部
10c 目的情報取得部
10d 空間制約情報取得部
10e 時間制約情報取得部
11 作業情報決定部
12 空間制約情報変換部
13 作業体領域定義部
14 作業体領域配置部
15 作業計画評価部
16 作業計画出力部
2 ショベル
21 フロント作業機
21a ブーム
21b アーム
21c バケット
21d ブームシリンダ
21e アームシリンダ
21f バケットシリンダ
22 車体
22a 走行油圧モータ
22b 下部走行体
22c 旋回油圧モータ
22d 上部旋回体
2o 旋回中心
3 作業現場
3a 輸送経路
3b 作業地
3c 放土地
3d 切土地グループ
3e 盛土地グループ
4 ダンプ
A 作業体領域
P 作業計画
設計情報
作業体情報
目的情報
空間制約情報
時間制約情報
作業情報
作業体領域形状
最適化済み作業情報
未選択作業リスト
10 選択作業リスト
11 投入作業体リスト
12 出力情報
1 Work planning system 10 Information acquisition unit 10a Design information acquisition unit 10b Work unit information acquisition unit 10c Purpose information acquisition unit 10d Spatial constraint information acquisition unit 10e Time constraint information acquisition unit 11 Work information determination unit 12 Spatial constraint information conversion unit 13 Work unit Area definition part 14 Work body area arrangement part 15 Work plan evaluation part 16 Work plan output part 2 Excavator 21 Front work machine 21a Boom 21b Arm 21c Bucket 21d Boom cylinder 21e Arm cylinder 21f Bucket cylinder 22 Body 22a Running hydraulic motor 22b Lower running body 22c Swing hydraulic motor 22d Upper swivel body 2o Swing center 3 Work site 3a Transportation route 3b Work site 3c Free land 3d Cut land group 3e Sheng land group 4 Dump A Work body area P Work plan I 1 Design information I 2 Work body information I 3 Purpose information I 4 Spatial constraint information I 5 Time constraint information I 6 Work information I 7 Work body area shape I 8 Optimized work information I 9 Unselected work list I 10 Selected work list I 11 Input work body list I 12 Output information

Claims (6)

複数の作業体を用いた作業計画を作成する作業計画システムであって、
前記作業体の仕様を示す作業体情報と、作業体同士の距離制約を含む空間制約情報と、前記作業体の空間占有を時間で表した時間制約を含む時間制約情報と、を取得する情報取得部と、
前記作業体情報、前記空間制約情報、前記時間制約情報に基づいて、各作業に投入する作業体が動作する作業体領域の形状を定義する作業体領域定義部と、
各作業体の作業体領域を作業の全時刻にわたり重ならないように配置することで、前記作業計画を作成する作業体領域配置部と、
を備えることを特徴とする作業計画システム。
A work planning system that creates a work plan using multiple work bodies.
Information acquisition to acquire work body information indicating the specifications of the work body, space constraint information including a distance constraint between work bodies, and time constraint information including a time constraint representing the space occupancy of the work body in time. Department and
A work body area definition unit that defines the shape of the work body area in which the work body to be input to each work operates based on the work body information, the space constraint information, and the time constraint information.
By arranging the work body areas of each work body so as not to overlap over the entire time of the work, the work body area arrangement unit for creating the work plan and the work body area placement unit
A work planning system characterized by being equipped with.
請求項1の作業計画システムにおいて、
さらに、前記時間制約情報を空間制約情報に変換する空間制約情報変換部を備え、
前記作業体領域定義部は、前記空間制約情報変換部で変換された空間制約情報に基づいて前記作業体領域の形状を定義することを特徴とする作業計画システム。
In the work planning system of claim 1,
Further, it is provided with a spatial constraint information conversion unit that converts the time constraint information into spatial constraint information.
The work body area definition unit is a work planning system characterized in that the shape of the work body area is defined based on the space constraint information converted by the space constraint information conversion unit.
請求項1の作業計画システムにおいて、
さらに、前記作業計画に基づくシミュレーション結果を算出し、ディスプレイまたはプリンタに描画する作業計画出力部を備え、
前記ディスプレイには、前記作業体の位置と前記作業体領域の時間変化を示すシミュレーション結果が描画されることを特徴とする作業計画システム。
In the work planning system of claim 1,
Further, it is provided with a work plan output unit that calculates a simulation result based on the work plan and draws it on a display or a printer.
A work planning system characterized in that a simulation result showing a position of the work body and a time change of the work body region is drawn on the display.
請求項1の作業計画システムにおいて、
前記作業体領域定義部は、作業体が有人機か無人機かに応じて、前記作業体領域の形状を変更することを特徴とする作業計画システム。
In the work planning system of claim 1,
The work body area definition unit is a work planning system characterized in that the shape of the work body area is changed according to whether the work body is a manned machine or an unmanned machine.
請求項4の作業計画システムにおいて、
前記作業体領域定義部は、前記作業体の可動範囲から前記作業体領域の形状を定義し、
有人機では作業地を少なくとも包含するように前記作業体領域を定義し、
無人機では無人機の移動方向によって前記作業体領域を定義することを特徴とする作業計画システム。
In the work planning system of claim 4,
The work body area definition unit defines the shape of the work body area from the movable range of the work body.
In a manned machine, the work area is defined so as to include at least the work area.
An unmanned aerial vehicle is a work planning system characterized in that the work body area is defined by the moving direction of the unmanned aerial vehicle.
複数の作業体を用いた作業計画を作成する作業計画方法であって、
前記作業体の仕様を示す作業体情報と、作業体同士の距離制約を含む空間制約情報と、前記作業体の空間占有を時間で表した時間制約を含む時間制約情報と、を取得するステップと、
前記作業体情報、前記空間制約情報、前記時間制約情報に基づいて、各作業に投入する作業体が動作する作業体領域の形状を定義するステップと、
各作業体の作業体領域を作業の全時刻にわたり重ならないように配置することで、前記作業計画を作成するステップと、
を備えることを特徴とする作業計画方法。
It is a work planning method that creates a work plan using multiple work bodies.
A step of acquiring work body information indicating the specifications of the work body, space constraint information including a distance constraint between the work bodies, and time constraint information including a time constraint representing the space occupancy of the work body in time. ,
Based on the work body information, the space constraint information, and the time constraint information, a step of defining the shape of the work body area in which the work body to be input to each work operates, and
By arranging the work body areas of each work body so as not to overlap over the entire work time, the step of creating the work plan and the step
A work planning method characterized by providing.
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