JP2024038785A - パレタイズレイアウト生成システム - Google Patents
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Abstract
【課題】パレタイズレイアウトを効率的に生成可能なパレタイズレイアウト生成システムを提供する。【解決手段】パレタイズレイアウト生成システムは、複数の物品を同一の出庫グループとして管理する出庫物品管理部と、物品の寸法情報を取得する寸法情報取得部と、寸法情報に基づいて、パレタイズレイアウトを生成するパレタイズ生成部と、を備える。パレタイズレイアウトにおける複数の物品は、第1物品と、第1物品の直下に位置する物品群とを含み、パレタイズ生成部は、第1物品の積み付け候補エリアには物品群の天面に段差が設けられていると判断した場合であって、所定の条件を満たす場合、積み付け候補エリアに第1物品を配置する。【選択図】図1
Description
本開示は、パレタイズレイアウト生成システムに関する。
自動倉庫に保管される荷物などの物品は、ロボットによって出庫用のパレット上に自動で積み付けられる(パレタイズされる)。下記特許文献1には、物品をパレット上に順次パレタイズする方法が開示されている。下記特許文献1では、先置物品との平面視における接触辺の長さが最大となる位置及び向きで物品を配置する過程を含む。
互いに異なる高さを有する複数の物品をパレタイズする場合、当該物品同士によって段差が設けられることがある。このような段差上には別の物品を積み上げない条件を採用する場合、物品のパレタイズレイアウトのパターンが著しく制限されてしまう。このため、所定の閾値以内の高低差を有する段差上には物品を積み上げてもよいといった条件緩和が採用されることがある。この場合、物品の寸法(時に、平面視における寸法)によっては、上記閾値が大きすぎたり、小さすぎたりすることがある。よって、上述したような高低差を閾値とした条件緩和が採用された場合、現実には不安定な荷姿になるパレタイズレイアウトが生成されてしまうことがある。このようなパレタイズレイアウトの生成を防ぐためのチェックなどを実施する場合、物品のパレタイズレイアウトが効率的には生成されない。
本開示の一側面の目的は、パレタイズレイアウトを効率的に生成可能なパレタイズレイアウト生成システムの提供である。
本開示の一側面に係る、パレタイズレイアウトを生成するパレタイズレイアウト生成システムは、受け付けた出庫オーダーに基づいて複数の物品を同一の出庫グループとして管理する出庫物品管理部と、複数の物品のそれぞれの寸法情報を取得する寸法情報取得部と、寸法情報に基づいて、出庫グループに対応する複数の物品のパレタイズレイアウトを生成するパレタイズ生成部と、を備える。パレタイズレイアウトにおける複数の物品は、第1物品と、第1物品の直下に位置する物品群とを含み、パレタイズレイアウトの生成時において、パレタイズ生成部は、第1物品の積み付け候補エリアには物品群の天面に段差が設けられていると判断した場合であって、下記(1)、(2)のいずれも満たされる場合、積み付け候補エリアに第1物品を配置する。
(1)第1物品の底面に含まれる全ての隅部が物品群に重なること、もしくは、全ての隅部の一部が物品群に重ならない場合であって底面に対する物品群の重なりが所定の割合以上であること。
(2)積み付け候補エリアに第1物品が配置されるとき、傾いた第1物品の底面と、水平面とがなす第1角度が、第1物品に対する許容角度以下であること。
(1)第1物品の底面に含まれる全ての隅部が物品群に重なること、もしくは、全ての隅部の一部が物品群に重ならない場合であって底面に対する物品群の重なりが所定の割合以上であること。
(2)積み付け候補エリアに第1物品が配置されるとき、傾いた第1物品の底面と、水平面とがなす第1角度が、第1物品に対する許容角度以下であること。
このパレタイズレイアウト生成システムによれば、上記(1)、(2)のいずれも満たすとき、第1物品の積み付け候補エリアには物品群の天面に段差が設けられていると判断した場合であっても、積み付け候補エリアに第1物品を配置する。ここで、上記(1)、(2)の両方を利用することによって、平面視における第1物品の寸法に応じた当該第1物品の段差上への積み付けが可能か否かを容易に判断できる。このため、物品のパレタイズレイアウトのパターン制限が緩和され、物品の積み付け候補を増やすことができる。加えて、例えば不安定な荷姿のパレタイズレイアウトが生成されにくくなる。したがって、上記パレタイズレイアウト生成システムを利用することによって、パレタイズレイアウトを効率的に生成可能になる。
パレタイズレイアウトの生成時において、底面と天面との複数の接点に含まれる接点を第1接点とし、複数の接点のうち第1接点より低くに位置する接点を第2接点とし、第1角度は、水平方向における第1接点と第2接点との間隔と、段差の高さに基づいて得ることができる。この場合、第1物品の底面に含まれるすべての隅部が物品群に重なる場合と、全ての隅部の一部が物品群に重ならない場合との両方において、第1角度を得るための計算方法が同じになる。これにより、第1角度の計算を簡略化することができる。
パレタイズレイアウトの生成時において、底面と天面との複数の接点のうち最も高くに位置する接点を第1接点とし、複数の接点のうち第1接点より低くに位置する接点を第2接点とし、パレタイズ生成部が積み付け候補エリアに第1物品を配置する場合、第1物品と、第1物品の隣であって第2隅部を挟んで第1隅部の反対側に位置する第2物品との水平間距離は、第1角度、第1物品の高さ、及び、水平方向における第1接点と第2接点との間隔に基づいて設定されてもよい。この場合、第1物品と第2物品との間に位置する隙間の大きさを良好に設定できる。これにより、積み付け後の物品同士の接触に伴う物品の移動を防ぐことができる。
本開示の一側面によれば、パレタイズレイアウトを効率的に生成可能なパレタイズレイアウト生成システムを提供できる。
以下、添付図面を参照して、本開示の一側面の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
まず、図1~3を参照しながら、本実施形態に係るパレタイズレイアウト生成システムを含む自動倉庫システムの概要を説明する。図1は、自動倉庫システムの搬出入装置および昇降搬送装置を示す概略斜視図である。図2は、自動倉庫システムを示す概略平面図である。図3は、搬送装置の終端部分と積付ロボットを示す概略斜視図である。
図1に示されるように、自動倉庫システム100は、直方体形状を有する複数の荷物200(複数の物品)の入庫、保管、出庫などを管理及び自動化するためのオートメーションシステムであり、ラック120と、搬出入装置130と、昇降搬送装置140と、管理装置150とを備える。加えて、図2に示されるように、自動倉庫システム100は、搬入経路110と、多段コンベア134と、搬送装置160と、寸法取得装置170と、積付ロボット180と、搬送走行車190とを備える。以下では、水平方向における所定方向を第1方向Xとし、水平方向において当該第1方向Xに直交する方向を第2方向Yとし、第1方向X及び第2方向Yに直交する方向を第3方向Zとする。
ラック120は、搬入経路110を介して入庫された荷物200が保管される設備である。自動倉庫システム100には、第2方向Yにおいて並んで配置される複数のラック120が設けられる。各ラック120は、第3方向Zから見て長方形状を有する複数の段を有する。第3方向Zから見て、各段の長辺は第1方向Xに沿って延在しており、各段上には、複数の荷物200が第1方向Xに沿って配置される。
搬出入装置130は、複数の荷物200を搬出入できる設備であり、レール131と、搬送台車132とを備える。レール131は、ラック120の側方においてラック120の複数の段にそれぞれ対応した高さに配置された棒状の部材であり、第1方向Xに延在している。本実施形態では、レール131は、ラック120の全ての段に対応した高さに配置されている。また、レール131は、多段コンベア134に対応する位置にまで延在しており、搬送台車132は、荷物200を搬送する設備であり、レール131に沿って移動する。搬送台車132には、荷物200の側面を把持して押したり引いたりするスライドアーム、荷物200を持ち上げるフォークなどが設けられる。
多段コンベア134は、ラック120の各段に対応した高さに配置された搬送装置であり、第1方向Xにおいてラック120と昇降搬送装置140との間に配置されている。搬送台車132上の荷物200は、多段コンベア134に移載される。
上述した搬出入装置130によれば、ラック120から搬送台車132により取り出された荷物200を多段コンベア134に一時的に保管できる。また、搬送台車132を待機させることなく荷物200を昇降搬送装置140に順次移載できる。加えて、昇降搬送装置140から多段コンベア134に移載された荷物200を一時的に保管することによって、昇降搬送装置140を待機させることなく搬送台車132により荷物200をラック120に保管できる。
昇降搬送装置140は、荷物200を昇降移動させる装置である。昇降搬送装置140は、搬送台車132から受け取った荷物200をラック120の各段、および後述の搬送装置160に対応する所望の位置に昇降させる。昇降搬送装置140の種類は特に限定されない。本実施形態では、複数個の荷物200を一斉に昇降させる能力を備えたいわゆるバーチカルコンベアが採用されている。また、昇降搬送装置140は、保持している複数の荷物200を搬送装置160に払い出し、受け取ることができる水平方向に荷物200を搬送することができるローラコンベアなどのホリゾンタルコンベアを備える。昇降搬送装置140の配置は、特に限定されないが、本実施形態では、ラック120の搬送装置160側の端部に配置されている。一つの搬送台車132を挟んで配置される一対の昇降搬送装置140の一方は搬入用の装置、他方は搬出用の装置として役割が設定されている。
搬送装置160は、搬出入装置130及び昇降搬送装置140を介してラック120から出庫された荷物200を搬送する設備である。本実施形態では、搬送装置160は、出庫された荷物200を、積付ロボット180が保持することができる位置まで出庫順で順次一列で搬送する設備である。搬送装置160によって搬送される荷物200の経路は、特に限定されない。本実施形態では、昇降搬送装置140から積付ロボット180の近傍まで最短距離で搬送する経路ではなく、荷物200を蛇行して搬送する経路となっている。これにより搬送装置160は、複数個の荷物200を一時的に保持するバッファーとしても機能する。搬送装置160の種類は、特に限定されないが、ローラコンベア、ベルトコンベアなどである。
なお、図2においては、搬出用の搬送装置160が記載されているが、自動倉庫システム100は、ラック120に荷物200を搬入するための搬送装置160も備えられ得る。搬入用の搬送装置160は、搬入用の昇降搬送装置140に接続されている。
寸法取得装置170は、複数の荷物200のそれぞれの寸法を取得する設備であり、搬入経路110上に配置される。寸法取得装置170は、搬入経路110上の荷物200の第1方向Xに沿った寸法、第2方向Yに沿った寸法、及び第3方向Zに沿った寸法を取得する。取得した各寸法に関する情報(寸法情報)は、管理装置150に送信される。
図3に示されるように、積付ロボット180は、搬送装置160により搬送された荷物200を出庫順で積み付ける装置である。荷物200の積み付け(パレタイズ)とは、限られた空間に荷物200を配置することである。積付ロボット180は、管理装置150にて予め生成される荷物200の配置レイアウト(パレタイズレイアウト)に基づいて、複数の荷物200を積み付ける。本実施形態では、積付ロボット180は、パレット210上に荷物200を三次元的に配置する。具体的には、積付ロボット180は、パレット210の上に複数の荷物200を配置し、配置された荷物200の上にさらに荷物200を積み上げる。積付ロボット180の種類は、特に限定されず、図3に示すような6軸ロボットの他、パラレルリンクロボットなどでもよく、荷物200を保持するバンドを各方向に移動させることができるガントリー型ロボットなどでもよい。
搬送走行車190は、積付ロボット180により積み付けられた荷物200を他の場所に搬送する。搬送走行車190の種類は特に限定されないが、例えば、有人のフォークリフト、パレット210を掬い上げるフォークを備え、自立的に目的の場所まで移動することができる無人搬送車などを例示できる。本実施形態では、搬送走行車190は、自律的に動作する無人搬送車であり、積付ロボット180によりパレット210上に積み付けられた荷物200をパレットと共にトラックバース240(図2を参照)まで搬送する。
図4は、管理装置の機能構成を示すブロック図である。管理装置150は、ラック120に保管される荷物200の位置を管理する装置である。また、管理装置150は、ラック120から搬出される荷物200のパレタイズレイアウトを生成する装置でもある。このため、管理装置150は、パレタイズレイアウト生成システムとしての側面を有する。管理装置150の各機能は、プログラムをコンピュータ等で機能させることにより実現される。管理装置150は、入庫物品管理部151と、出庫物品管理部152と、情報取得部153と、パレタイズ生成部154とを備えている。本実施形態では、管理装置150はさらに、搬出入制御部155及び記憶部156を備えている。
入庫物品管理部151は、自動倉庫システム100に入庫される荷物200の位置などを管理する。入庫物品管理部151は、管理装置150に入力される情報に応じて指定されるラック120に荷物200が入庫されるように、搬出入制御部155に情報を送信する。入庫物品管理部151は、入庫した荷物200の位置などの情報を記憶部156に送信する。また、入庫物品管理部151は、ラック120において荷物200が配置されている領域及び/又は荷物200が配置されていない領域に関する情報を、記憶部156から取得する。
出庫物品管理部152は、受け付けた出庫オーダーに基づいて複数の荷物200を同一の出庫グループとして管理する。出庫物品管理部152は、例えば、自動倉庫システム100の内部もしくは外部から送信される出庫オーダーを受け付ける。出庫オーダーは、例えば、予め定められる荷物200の配送先、荷物200の希望到着日時などの条件によってまとめられた複数のオーダーでもよい。出庫オーダーは、以下に説明する荷物情報も適宜利用する。出庫グループは、例えば、上記配送先、上記希望到着日時などによって分類される。本実施形態では、各出庫グループに含まれる複数の荷物200は、同一のパレット210上に積み付けられる。加えて、出庫物品管理部152は、管理装置150に入力される情報(出庫オーダー)に応じた荷物200がラック120から出庫されるように、搬出入制御部155に情報を送信する。出庫物品管理部152は、出庫する荷物200の位置などの情報を記憶部156に送信する。
情報取得部153(寸法情報取得部)は、荷物200固有の性状を示す荷物情報を取得する。荷物情報は、荷物200の性状を示す情報であれば特に限定されないが、例えばパレタイズレイアウトを生成する際に用いられる情報である。荷物200の性状は、物質の性質と状態という意味であり、例えば、荷物200の重さ、寸法等である。荷物情報は、定量的に示すことが可能な物理量に関する情報だけでなく、人為的に定められる情報を含めてもよい。物理量に関する情報は、例えば、荷物200の重さを示す重量情報、荷物200の寸法を示す寸法情報、荷物200の底面積に対する高さ寸法を示す安定度情報、荷物200の単位底面積あたりの重さを示す圧力情報、上に乗せられる荷物200の重量の限度を示す耐荷重情報などである。人為的に定められる情報は、例えば、荷物200の中に収容される物品の破損のしやすさ、荷物200の中に収容される物品の価値などである。情報取得部153の荷物情報の取得先は、特に限定されない。情報取得部153は、例えば、搬出入装置130、寸法取得装置170などから荷物情報を取得する。
パレタイズ生成部154は、情報取得部153にて取得される荷物情報に基づいて、出庫グループに対応する複数の荷物200のパレタイズレイアウトを生成する。本実施形態では、パレタイズ生成部154は、少なくとも荷物200の寸法情報に基づいて、パレタイズレイアウトを生成する。パレタイズレイアウトの生成において、同一のグループに含まれる荷物200の積載順は、例えば、深さ優先探索、幅優先探索などの木探索によって設定される。この場合、予め定められる基準に達した積載順が得られた時点で荷物200の積載順が決定されてもよい。また、予め定められる条件(例えば、荷物200の数など)に応じて、探索されないデータがあってもよい。生成されるパレタイズレイアウトに関する情報は、積付ロボット180に送信される。パレタイズ生成部154によるパレタイズレイアウトの生成方法の詳細については、後述する。
以下では、本実施形態におけるパレタイズレイアウトの生成において適用される基本条件を説明する。パレタイズレイアウトの生成において適用される基本条件として、積載重量、積載範囲などが挙げられる。積載重量は、パレット210と荷物200との総重量に相当する。積載重量の上限は、荷物200の種類などに応じて変化し得る。また、パレタイズレイアウトの生成において、荷物200は剛体と仮定されるが、これに限られない。
次に、図5(a),(b)を参照しながら、上記基本条件における積載範囲について説明する。図5(a)は、パレット上に載置される複数の荷物を示す概略側面図であり、図5(b)は、パレットの底面図である。図5(a)に示されるように、高さH1は通常時における最大高さに相当し、高さH2は上限追加許容時における最大高さに相当する。高さH1,H2のそれぞれは、荷物200の種類等に応じて変化し得る。また、パレット210の直上に位置する領域R1は通常における積載可能範囲に相当し、斜線ハッチングにて示される領域R2は追加積載可能範囲に相当する。領域R2は、領域R1の直上に位置する。加えて、図5(b)に示されるように、長さL1は、平面視にて荷物200がパレット210の一辺からはみ出してもよい最大長さに相当する。長さL1は、荷物200の種類等に応じて変化し得る。本実施形態では、平面視におけるパレット210の各辺においての上記最大長さは同一であるが、これに限られない。本実施形態では、パレット210上に積載される全ての荷物200は、通常においては領域R1内に位置し、上限追加許容時には領域R1もしくは領域R2内に位置する。なお、本実施形態における領域R1は、(パレットの幅w+長さL1×2)と、(パレットの奥行きd+長さL1×2)と、(高さH1-パレットの高さh)とを乗じて得られる体積に相当する。また、領域R2は、(パレットの幅w+長さL1×2)と、(パレットの奥行きd+長さL1×2)と、(高さH2-高さH1)とを乗じて得られる体積に相当する。
搬出入制御部155は、入庫物品管理部151から送信される情報に基づいて、荷物200が保管されるように搬出入装置130を制御する。また、搬出入制御部155は、出庫物品管理部152から送信される情報に基づいて、同一のグループに属する荷物200を連続して出庫できるように搬出入装置130を制御する。本実施形態では、所定の出庫グループに含まれる全ての荷物200が搬送装置160上に配置された後、当該所定の出庫グループとは異なる出庫グループに含まれる荷物200が搬送装置160に搬送される。例えば、搬出入制御部155は、出庫オーダーに基づき、出庫順の優先度の高いグループに属する複数の荷物200を、できるだけ短期間にてラック120から搬送装置160に搬送できるように、搬送台車132を制御する。
記憶部156は、管理装置150に入力される情報(新たな荷物200の情報、出庫オーダーなど)、管理装置150にて生成される情報(入庫した荷物200の情報、各荷物200の荷物情報、出庫した荷物200の情報など)を記憶する。記憶部156は、例えば、過去にラック120に保管される荷物200の情報を蓄積する記憶領域、現在ラック120に保管される荷物200の位置情報を記憶する記憶領域などを有し得る。過去にラック120に保管される荷物200の情報は、例えば、保管されるラック120の位置、荷物情報などが関連付けられて記憶されてもよい。記憶部156は、例えば、パレタイズレイアウトを生成するために利用されるデータ(後述する角度情報など)を有し得る。
次に、図6を参照しながら、本実施形態における自動倉庫システム100からの荷物200の出庫方法の一例を説明する。図6は、自動倉庫システムからの荷物の出庫方法の一例を示すフローチャートである。
図6に示されるように、自動倉庫システム100から荷物200を出庫する際に利用される各荷物200の寸法情報を取得する(ステップS1)。ステップS1では、寸法取得装置170にて、ラック120に搬入される各荷物200の寸法情報を取得する。すなわち、ステップS1は、荷物200の自動倉庫システム100への入庫時に実施される。次に、出庫オーダーを受け付ける(ステップS2)。ステップS2では、管理装置150は、自動倉庫システム100の内部もしくは外部から送信される出庫オーダーを受け付ける。続いて、受け付けた出庫オーダーに基づいて抽出される複数の荷物200を同一の出庫グループとして管理する(ステップS3)。
次に、出庫グループに応じた荷物200のパレタイズレイアウトを生成する(ステップS4)。ここで、図7~図9を参照しながらパレタイズレイアウトの生成方法の一例について詳細に説明する。図7は、パレタイズレイアウトの生成方法の一例を示すフローチャートである。図8(a)は、後述するステップS42を説明するための概略図であり、図8(b)は、後述するステップS43を説明するための概略図である。図9(a)は、図8(a)のIXa-IXa線に沿った概略断面図であり、図9(b)は、図8(b)のIXb-IXb線に沿った概略断面図である。本実施形態では、パレタイズレイアウトにおける複数の荷物200は、第1荷物200A(第1物品)と、当該第1荷物200Aの直下に位置する荷物群300(物品群)とを含む(後述する図8(a)を参照)。荷物群300は、第1荷物200Aよりも先にパレット210上における配置位置が決定される複数の荷物200を含む。なお、図9(a),(b)において、荷物群300上にて傾いていない第1荷物200Aは実線にて示され、一方、荷物群300上にて傾いた第1荷物200Aは破線にて示される。
パレタイズレイアウトは、予め用意されたパレタイズパターンをもとに生成されてもよい。パレタイズパターンは、底面のサイズにより配置位置が決められており、段ごとにパレタイズパターンが使用される。段ごとに、90度回転したパレタイズパターンが使用されてもよい。この場合、積み付け後の荷物の安定性を向上させることができる。このようなパレタイズパターンは、積み付ける荷物の底面のサイズが決まっている場合に有効である。
図7に示されるように、まず、パレタイズレイアウトの生成時における荷物200の積載順の探索時、第1荷物200Aの積み付け候補エリアが2段目以上か否かを判断する(ステップS41)。ステップS41では、パレタイズ生成部154は、既に積み付けられる荷物200の位置情報と、積み付け候補エリアの位置情報とから、上記判断を実施する。また、ステップS41では、荷物群300が既に存在するか否かが判断されてもよい。積み付け候補エリアがパレット210の直上である場合(ステップS41:NO)、積み付け候補エリアに第1荷物200Aを配置する(ステップS46)。パレタイズ生成部154は、配置した第1荷物200Aの位置情報などを記憶する。ステップS46後、パレタイズレイアウトにおいて未配置の荷物200が存在する場合、当該荷物200に対してステップS41を実行する。積み付け候補エリアは、パレタイズレイアウトの生成中に第1荷物200Aが配置される候補位置であり、少なくとも上記基本条件を満たす。本実施形態では、積み付け候補エリアは、第1荷物200Aの底面200a(図8(a)を参照)が接触する領域である。荷物200の積載順が木探索にて実施されている場合、積み付け候補エリアは、枝(エッジ)に相当する。パレタイズパターンをもとにパレタイズレイアウトを生成する場合は、パレタイズパターンによって決められた底面のサイズの荷物200を対象として積載順を探索する。
第1荷物200Aの積み付け候補エリアが2段目以上である場合、すなわち、当該積み付け候補エリアが荷物群300の天面300a(図8(a)を参照)の少なくとも一部に相当する場合(ステップS41:YES)、第1荷物200Aの底面に含まれる全ての隅部が、第3方向Zにおいて荷物群300に重なるか否かを判断する(ステップS42)。図8(a)に示されるように、第1荷物200Aに含まれる底面200aの隅部200b~200eは、それぞれ異なる角を含む部分である。各隅部は、不安定な位置でも荷物が自立するために荷物荷重を支える部分として機能する。隅部200b~200eのそれぞれは、正方形状であるが、これに限られない。本実施形態では、隅部200b~200eのそれぞれにおいて、第1方向Xに沿った寸法と、第2方向Yに沿った寸法とは、予め定められる最小掛かり寸法以上である。この場合、第1荷物200Aを安定的に積み付け可能な各隅部200b~200eと荷物群300との接触面積を確保できる。本実施形態では、最小掛かり寸法は、20mm前後であり、荷物200の性状などによって適宜調整され得る。積み付け候補エリアの条件緩和の観点から、隅部200b~200eのそれぞれにおいて、第1方向Xに沿った寸法と、第2方向Yに沿った寸法とは、25mm以上でもよいし、30mm以上でもよい。なお、例えば隅部200b,200cの間には、荷物群300を構成する荷物200同士の隙間が設けられてもよい。また、天面300aは、荷物群300に含まれる各荷物200の天面の集合体である。
底面200aにおける隅部200b~200eの一部が荷物群300に含まれる荷物200に第3方向Zにおいて重ならない場合(ステップS42:NO)、第3方向Zにおける第1荷物200Aと荷物群300との重なりが所定の割合以上か否かを判断する(ステップS43)。所定の割合は、不安定な位置で荷物が自立できるような値であり、例えば、試験、経験などにより予め定められる。本実施形態では、第1荷物200Aと荷物群300との重なりが少なくとも70%以上である場合、所定の割合以上であると判断される。第1荷物200Aの安定性の観点から、第1荷物200Aと荷物群300との重なりが75%以上でもよい。第3方向Zにおける第1荷物200Aと荷物群300との重なりが所定の割合未満である場合(ステップS43:NO)、第1荷物200Aの積み付け候補エリアを再検索する(ステップS47)。この場合、再検索後の積み付け候補エリアに対して、ステップS41を実施する。
底面200aに含まれる各隅部200b~200eの全体が荷物群300に含まれる荷物200に第3方向Zにおいて重なる場合(ステップS42:YES)、もしくは、第3方向Zにおける第1荷物200Aと荷物群300との重なりが所定の割合以上である場合(ステップS43:YES)、積み付け候補エリアに段差があるか否かを判断する(ステップS44)。ステップS44では、パレタイズ生成部154は、積み付け候補エリアには荷物群300の天面300aに段差が設けられているか否かを判断する。パレタイズ生成部154は、例えば、各荷物200の寸法情報と、既に積み付けられる荷物200の位置情報とから、上記判断を実施する。
積み付け候補エリアに段差がないと判断される場合(ステップS44:NO)、積み付け候補エリアに第1荷物200Aを配置する(ステップS46)。この場合、積み付け候補エリアに配置された第1荷物200Aは傾いていないからである。ここで、ステップS42後にステップS44が実施される場合、各隅部200b~200eは、荷物群300に直接載置されている(掛かっている)。一方、ステップS43後にステップS44が実施される場合、隅部200b~200eの少なくとも一つは、荷物群300に載置されていないことがある。パレタイズ生成部154は、配置した第1荷物200Aの位置情報などを記憶する。ステップS46後、パレタイズレイアウトにおいて未配置の荷物200が存在する場合、当該荷物200に対してステップS41を実行する。なお、荷物200の傾きとは、積み付け候補エリアに積み付けた荷物200の底面200aと、水平面に対する傾きに相当する。
積み付け候補エリアに段差があると判断される場合(ステップS44:YES)、積み付け候補エリアに積み付けされて傾いた第1荷物200Aの底面と、水平面とがなす第1角度θ1が、第1物品に対する許容角度以下であるか否かを判断する(ステップS45)。ステップS45では、第1荷物200Aの傾き度合いを判定するために実施される。水平面は、積み付け候補エリアに第1荷物200Aが傾いていないと仮定したときに第1荷物200Aの底面200aが位置する面であり、第1方向X及び第2方向Yに延在すると共に第3方向Zに直交する。
以下では、ステップS45において、図9(a),(b)に示されるように、第1荷物200Aの底面200aと荷物群300の天面300aとの複数の接点において、隅部200b,200cの間には、2つの接点が位置する。この2つの接点のうち、高い方の接点を第1接点CP1とし、第1接点CP1よりも低い接点を第2接点CP2とする。第1接点CP1は、隅部200bに最も近く、第2接点CP2は、隅部200cに最も近い。本実施形態では、隅部200c~200eの高さは同一である。このため、隅部200c~200eのそれぞれは、第1荷物200Aが傾いたときに最も低くに位置する。上記複数の接点(例えば、第1接点CP1及び第2接点CP2)は、積み付け候補エリアにおける荷物群300の各荷物200同士の高さの差から求めてもよい。また、荷物群300において第1荷物200Aに接する荷物200のうち最も低い天面300aを構成する荷物200と、第1荷物200Aとの接点を最も低い接点としてもよい。
「ステップS42:YES」である場合、図9(a)に示されるように、第1角度θ1は、第1接点CP1と第1荷物200Aが傾いたとき低くに位置する隅部200cに含まれる角Cとの間隔SP2、及び、段差の高さSH1に基づいて得られ、以下の数式1によって表される。また、「ステップS43:YES」である場合、図9(b)に示されるように、第1角度θ1は、第1接点CP1と第2接点CP2の水平方向に沿った間隔SP3と、段差の高さSH1とに基づいて得られ、以下の数式2によって表される。間隔SP3は、第1接点CP1から荷物群300の低くに位置する荷物200の天面の端部である第2接点CP2との間の水平間距離、または、荷物群300を構成する荷物200同士の隙間が設けられていない場合には荷物群300の低くに位置する荷物200の天面の端部間の距離に相当する。間隔SP2,SP3のそれぞれと、段差の高さSH1とは、例えば、荷物200の寸法情報等に基づいて算出できる。パレタイズパターンにもとづいてパレタイズレイアウトを生成する場合には、間隔SP2,SP3のそれぞれと、段差の高さSH1とは、パレタイズパターンから算出することも可能である。段差の高さSH1は、積み付け候補エリアにおける荷物群300の各荷物200の高さ情報から求められてもよい。
許容角度は、例えば、荷物200の寸法情報に応じて定められる。許容角度は、荷物200の寸法に応じて変化する数値である。この場合、荷物200の寸法情報に対応する許容角度に関する角度情報が、記憶部156に予め記憶されてもよい。この角度情報は、テーブル情報でもよい。パレタイズ生成部154は、例えば、情報取得部153にて取得した第1荷物200Aの寸法情報と、記憶部156に記憶される角度情報とを用いることによって、第1荷物200Aの許容角度を決定できる。しかしながら、許容角度は、荷物200の寸法情報とは異なる情報に応じて定められてもよいし、当該寸法情報と他の情報とを組み合わせた情報に応じて定められてもよい。
許容角度は、第1荷物200Aの配置状態などに応じて変化してもよいし、ステップごとに異なってもよい。例えば、「ステップS43:YES」における許容角度(第1許容角度)は、「ステップS42:YES」の許容角度(第2許容角度)よりも大きくしてもよい。また、パレタイズレイアウトにおいて第1荷物200Aが最上段である場合の許容角度(第3許容角度)は、当該パレタイズレイアウトにおいて第1荷物200Aが最上段とは異なる場合の許容角度(第4許容角度)よりも大きくてもよい。例えば、第3許容角度は、第4許容角度の1.2倍以上1.5倍以下である。第1許容角度及び第3許容角度のそれぞれは、例えば1.5°以下である。第1荷物200Aの積載安定性の観点から、第1許容角度及び第3許容角度のそれぞれは、1.2°以下でもよいし、1.0°以下でもよいし、0.8°以下でもよいし、0.5°以下でもよい。
第1角度θ1が許容角度を超える場合(ステップS45:NO)、第1荷物200Aの積み付け候補エリアを再検索する(ステップS47)。この場合、再検索後の積み付け候補エリアに対して、ステップS41を実施する。一方、第1角度θ1が許容角度以下である場合(ステップS45:YES)、積み付け候補エリアに第1荷物200Aを配置する(ステップS46)。ステップS45を介して配置された第1荷物200Aは、パレット210上にて傾いて配置され得る。
上述したステップS41~S47の少なくとも一ステップを同一のグループに含まれる各荷物200に実施することによって、パレタイズ生成部154は、パレタイズレイアウトを生成する。ここで、上記段差上の積み付け候補エリアに配置される荷物200が最上段以外に位置する場合、当該荷物200の天面の少なくとも一部が別の荷物200の積み付け候補エリアに含まれる場合がある。このように、パレタイズレイアウトの生成時であって上記積み付け候補エリアに荷物200を配置すると判断された後、パレタイズ生成部154は、当該荷物200が傾いていないとみなす。そして、パレタイズ生成部154は、上記荷物200上に別の物品を配置するか否かを、上記ステップS41~S47の少なくとも一ステップを実施することによって判断する。
パレタイズされた複数の荷物200の安定性の観点から、平面視にてパレタイズレイアウトの同一段に位置する荷物200同士の間には隙間が設けられることがある。この場合、傾いた荷物200と、当該荷物200の隣であって第2接点を挟んで第1接点の反対側に位置する荷物200との水平間距離は、第1方向Xにおいて互いに隣り合うと共に傾いていない2つの荷物同士の水平間距離よりも大きい。なお、第1方向Xにおいて互いに隣り合うと共に傾いていない2つの荷物同士の水平間距離は、予め定められており、記憶部156に予め記憶される。
ここで、上記水平間距離の決定方法の一例について、図10を参照しながら説明する。図10は、パレタイズレイアウトにおいて積み付けられた荷物の要部拡大図である。図10において、第1荷物200Aの隣であって第2接点CP2を挟んで第1接点CP1の反対側に位置する荷物200を第2荷物200B(第2物品)とし、配置直後の第1荷物200Aと第2荷物200Bとの隙間を水平間距離Dとする。
図10において、荷物群300の天面300a上にて傾いていない第1荷物200A(すなわち、配置直後の第1荷物200A)を、実線で示される荷物200NIとする。荷物200NIの天面200fのうち最も第2荷物200Bに近い箇所を点200gとし、点200g及び第1接点CP1を通る直線を直線ST2とし、当該直線ST2と第1接点CP1を通る水平面とがなす角度を角度αとする。また、荷物200NIの底面200aのうち第3方向Zにおいて点200gに重なる箇所を点200hとし、荷物200NIの高さ(すなわち、第3方向Zにおける点200gと点200hとの間隔)を高さHIとし、第1接点CP1と点200hとの水平方向における間隔を水平間距離D1とする。
図10において、荷物群300の天面300a上にて傾いた第1荷物200Aを、破線で示される荷物200Iとする。荷物200Iのうち荷物200NIの点200gに相当する箇所を点200iとし、点200i及び第1接点CP1を通る直線を直線ST3とし、当該直線ST3と第1接点CP1を通る水平面とがなす角度を角度βとする。
上記定義にしたがった場合、本実施形態における水平間距離Dは、第1角度θ1、高さHI、及び水平間距離D1に基づいて設定される。具体的には、水平間距離Dの最低値は、以下の数式3によって表される。下記数式3は、以下の数式4~6から得られる。なお、荷物200同士の干渉抑制の観点から、第1荷物200Aと第2荷物200Bとの間の実際の距離は、水平間距離Dにマージンを加えた値でもよい。この場合、マージンは、荷物200の寸法等によって適宜変化する。
次に、図6に戻って、パレタイズ生成部154がパレタイズレイアウトを生成した後、複数の荷物200をラック120から搬送装置160に搬送する(ステップS5)。ステップS5では、搬出入装置130、多段コンベア134、及び昇降搬送装置140を介して、出庫グループに含まれる全ての荷物200をラック120から搬送装置160に搬送する。ここで、搬送装置160によって搬送される荷物200の順番は、パレタイズレイアウトに沿って各荷物200が効率よくパレタイズされるように適宜調整される。続いて、積付ロボット180によってパレタイズを実施する(ステップS6)。ステップS6では、パレタイズ生成部154から送信されたパレタイズレイアウトにしたがって、積付ロボット180は、各荷物200をパレット210上に積み付ける。そして、積み付けられたパレット210をトラックバース240に出庫する(ステップS7)。以上により、自動倉庫システム100から荷物200が出庫される。
以上に説明した本実施形態に係るパレタイズレイアウト生成システムの側面を有する管理装置150によれば、以下の(1)、(2)のいずれも満たす場合、第1荷物200Aの積み付け候補エリアには荷物群300の天面300aに段差が設けられていると判断した場合であっても、積み付け候補エリアに第1荷物200Aを配置する。ここで、以下の(1)、(2)の両方を利用することによって、平面視における第1荷物200Aの寸法に応じた当該第1荷物200Aの段差上への積み付けが可能か否かを容易に判断できる。このため、荷物200のパレタイズレイアウトのパターン制限が緩和され、物品の積み付け候補を増やすことができる。加えて、例えば不安定な荷姿のパレタイズレイアウトが生成されにくくなる。したがって、上記パレタイズレイアウト生成システムを利用することによって、パレタイズレイアウトを効率的に生成可能になる。
(1)第1荷物200Aの底面200aに含まれる全ての隅部200b~200eが荷物群300に重なること、もしくは、隅部200b~200eの一部が荷物群300に重ならない場合であって底面200aに対する荷物群300の重なりが所定の割合以上であること。
(2)積み付け候補エリアに第1荷物200Aが配置されるとき、傾いた第1荷物200Aの底面200aと、水平面とがなす第1角度θ1が、第1荷物200Aに対する許容角度以下であること。
(1)第1荷物200Aの底面200aに含まれる全ての隅部200b~200eが荷物群300に重なること、もしくは、隅部200b~200eの一部が荷物群300に重ならない場合であって底面200aに対する荷物群300の重なりが所定の割合以上であること。
(2)積み付け候補エリアに第1荷物200Aが配置されるとき、傾いた第1荷物200Aの底面200aと、水平面とがなす第1角度θ1が、第1荷物200Aに対する許容角度以下であること。
本実施形態では、全ての隅部200b~200eが荷物群300に重なる場合、第1角度θ1は、第1接点CP1と、第1荷物200Aが傾いたとき低くに位置する隅部200cに含まれる角Cとの間隔SP2と段差の高さSH1とに基づいて得られ、全ての隅部200b~200eの一部が荷物群300に重ならない場合であって底面200aに対する荷物群300の重なりが所定の割合以上である場合、第1角度θ1は、第1接点CP1と第2接点CP2の水平方向に沿った間隔SP3と、段差の高さSH1とに基づいて得られる。このため、上記(1)、(2)のいずれの条件が満たされる場合であっても、水平方向における所定位置の長さと、段差高さをもとに第1角度θ1を容易に算出できる。
上記数式1,2から自明なように、すべての隅部200b~200eが荷物群300に重なる場合と、全ての隅部200b~200eの一部が荷物群300に重ならない場合であって底面200aに対する荷物群300の重なりが所定割合以上である場合との両方において、第1角度θ1を算出する方法は大きく変わらない。正確には、すべての隅部200b~200eが荷物群300に重なる場合、間隔SP2は、水平方向における第1接点CP1と第2接点CP2との間隔とは僅かに異なる。しかしながら、間隔SP2を用いて算出された角度と、水平方向における第1接点CP1と第2接点CP2との間隔を用いて算出された角度との差は、極めて小さいため、これらの角度は、同一とみなすことができる。したがって、全ての隅部200b~200eが荷物群300に重なる場合であっても、水平方向における第1接点CP1と第2接点CP2との間隔と、段差の高さSH1とに基づいて第1角度θ1が算出されてもよい。この場合、すべての隅部200b~200eが荷物群300に重なる場合と、全ての隅部200b~200eの一部が荷物群300に重ならない場合との両方において、第1角度θ1を得るための計算方法が同じになる。これにより、第1角度θ1の計算を簡略化することができる。
本実施形態では、パレタイズレイアウトの生成時において、パレタイズ生成部154が積み付け候補エリアに第1荷物200Aを配置する場合、第1荷物200Aと、第1荷物200Aの隣であって第2接点CP2を挟んで第1接点CP1の反対側に位置する第2荷物200Bとの水平間距離Dは、第1角度θ1と、第1荷物200Aの高さHIと、水平方向における第1接点CP1から点200hまでの水平間距離D1とに基づいて設定される。このため、第1荷物200Aと第2荷物200Bとの間に位置する隙間の大きさを良好に設定できる。これにより、積み付け後の荷物200同士の接触に伴う荷物200の移動を防ぐことができる。
ここで、水平間距離D1と、水平方向における第1接点CP1と第2接点CP2との間隔とは、僅かに異なるだけである。このため、水平間距離D1の代わりに水平方向における第1接点CP1と第2接点CP2との間隔を用いて、数式3もしくは数式6に基づいて算出される距離は、水平間距離Dと同一とみなすことができる。したがって、水平間距離Dは、第1角度θ1と、第1荷物200Aの高さHIと、水平方向における第1接点CP1と第2接点CP2との間隔とに基づいて設定されてもよい。これにより、水平間距離Dの計算を簡略化することができる。
本実施形態では、第2接点CP2は、複数の接点のうち最も低くに位置してもよい。この場合、パレタイズ生成部154は、多数の接点における角度を算出することなく、第1荷物200Aの寸法に応じた当該第1荷物200Aの段差上への積み付けが可能か否かを判断できる。よって、パレタイズレイアウトの生成負荷を低減できる。
本実施形態では、全ての隅部200b~200eの一部が荷物群300に重ならない場合であって底面200aに対する荷物群300の重なりが所定の割合以上である場合の許容角度は、底面200aに含まれる全ての隅部200b~200eが荷物群300に重なる場合の許容角度よりも大きくてもよい。この場合、荷物200のパレタイズレイアウトのパターン制限が良好に緩和される。
本実施形態では、パレタイズレイアウトにおいて第1荷物200Aが最上段である場合の許容角度は、パレタイズレイアウトにおいて第1荷物200Aが最上段とは異なる場合の許容角度よりも大きくてもよい。この場合、パレタイズレイアウトにおいて最上段に位置する各荷物200の積み付け条件が、良好に緩和される。
本実施形態では、パレタイズレイアウトの生成時であって積み付け候補エリアに第1荷物200Aを配置すると判断された後、パレタイズ生成部154は、第1荷物200Aが傾いていないとみなして、第1荷物200A上に別の物品を配置するか否かを判断してもよい。この場合、パレタイズレイアウトの生成負荷を低減できる。
本開示の一側面に係るパレタイズレイアウト生成システムは、上記実施形態に基づいて詳細に説明したが、本開示の一側面は、上記実施形態に限られない。本開示の一側面は、その要旨を逸脱しない範囲でさらなる変形が可能である。例えば、上記実施形態では、荷物は直方体形状を有するが、これに限られない。例えば、荷物の形状は、その底面に角が設けられない円筒形状などでもよい。また、荷物の形状は、2つのみの隅部を有する棒形状などでもよい。
上記実施形態では、1つの隅部を除いた隅部の高さは同一であるが、これに限られない。例えば、各隅部の高さがそれぞれ異なる場合であって、第1荷物の底面と、荷物群の天面との間に3以上の接点が存在する場合などにおいては、上記ステップS45において、第1接点及び他の接点を通る直線と、水平面とがなす角度とが、上記許容角度以下であるか否かを判断してもよい。この場合、全ての角度が許容角度以下であれば、上記ステップS45:YESと判断される。これにより、荷物の傾きを3次元的に精密に計算し、当該荷物の積み付け可否を判断できる。
上記実施形態では、「ステップS42:YES」である場合、間隔SP2と、段差の高さSH1とに基づいて第1角度θ1が算出されるが、これに限られない。例えば、第1荷物200Aが傾いたときに角Cが第2接点CP2に一致する場合、間隔SP2の代わりに、図9(a)に示される第1接点CP1及び第2接点CP2の最短間隔SP1と、段差の高さSH1とに基づいて、第1角度θ1が算出されてもよい。最短間隔SP1と、間隔SP2とが、互いに同一となるためである。この場合、「ステップS42:YES」であるとき、図9(a)に示されるように、第1角度θ1は、第1接点CP1及び第2接点CP2の最短間隔SP1と、段差の高さSH1とに基づいて得られ、以下の数式7によって表される。
100…自動倉庫システム、120…ラック、130…搬出入装置、140…昇降搬送装置、150…管理装置、151…入庫物品管理部、152…出庫物品管理部、153…情報取得部(寸法情報取得部)、154…パレタイズ生成部、155…搬出入制御部、156…記憶部、160…搬送装置、170…寸法取得装置、180…積付ロボット、190…搬送走行車、200…荷物(物品)、200A…第1荷物(第1物品)、200B…第2荷物(第2物品)、200I,200NI…荷物、200a…底面,200b~200e…隅部、210…パレット、240…トラックバース、300…荷物群(物品群)、300a…天面、CP1…第1接点、CP2…第2接点、D…水平間距離、D1…水平間距離、R1…領域、R2…領域、SP1…最短間隔、SP2,SP3…間隔、ST2,ST3…直線、α,β…角度、θ1…第1角度。
Claims (3)
- パレタイズレイアウトを生成するパレタイズレイアウト生成システムであって、
受け付けた出庫オーダーに基づいて複数の物品を同一の出庫グループとして管理する出庫物品管理部と、
前記複数の物品のそれぞれの寸法情報を取得する寸法情報取得部と、
前記寸法情報に基づいて、前記出庫グループに対応する前記複数の物品のパレタイズレイアウトを生成するパレタイズ生成部と、を備え、
前記パレタイズレイアウトにおける前記複数の物品は、第1物品と、前記第1物品の直下に位置する物品群とを含み、
前記パレタイズレイアウトの生成時において、前記パレタイズ生成部は、前記第1物品の積み付け候補エリアには前記物品群の天面に段差が設けられていると判断した場合であって、下記(1)、(2)のいずれも満たす場合、前記積み付け候補エリアに前記第1物品を配置する、パレタイズレイアウト生成システム。
(1)前記第1物品の底面に含まれる全ての隅部が前記物品群に重なること、もしくは、全ての前記隅部の一部が前記物品群に重ならない場合であって前記底面に対する前記物品群の重なりが所定の割合以上であること。
(2)前記積み付け候補エリアに前記第1物品が配置されるとき、傾いた前記第1物品の底面と、水平面とがなす第1角度が、前記第1物品に対する許容角度以下であること。 - 前記底面と前記天面との複数の接点に含まれる第1接点と、複数の接点のうち前記第1接点より低くに位置する接点を第2接点とし、前記第1角度は、前記第1接点と前記第2接点との水平間距離と、前記段差の高さに基づいて得られる、請求項1に記載のパレタイズレイアウト生成システム。
- 前記パレタイズレイアウトの生成時において、前記パレタイズ生成部が前記積み付け候補エリアに前記第1物品を配置する場合、前記底面と前記天面との複数の接点のうち最も高くに位置する接点を第1接点とし、複数の接点のうち前記第1接点より低くに位置する接点を第2接点としたとき、前記第1物品と、前記第1物品の隣であって前記第2接点を挟んで前記第1接点の反対側に位置する第2物品との水平間距離は、前記第1角度、前記第1物品の高さ、及び、水平方向における前記第1接点と前記第2接点との間隔に基づいて設定される、請求項1に記載のパレタイズレイアウト生成システム。
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