JP2777966B2 - 荷物の積み付け計画方法 - Google Patents

荷物の積み付け計画方法

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JP2777966B2 JP5297438A JP29743893A JP2777966B2 JP 2777966 B2 JP2777966 B2 JP 2777966B2 JP 5297438 A JP5297438 A JP 5297438A JP 29743893 A JP29743893 A JP 29743893A JP 2777966 B2 JP2777966 B2 JP 2777966B2
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正人 林
基広 井上
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は荷物の積付け計画方法に
関する。さらに詳しくは、寸法の異なる荷物を効率よ
く、しかも荷姿よく積付けができる荷物の積付け計画方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】消費者の商品に対する需要が多様化した
現在においては、このような商品の多様化に基づく多品
種少量輸送が必要となり、それに伴って荷物の寸法も一
様でなく異なった寸法の異種の荷物を積付ける必要性が
生じてきている。
【0003】かかる事情に対処すべく、従来より種々の
荷物の積付け計画方法および積付け装置が提案されてい
る。例えば、特開昭60ー101607号公報には、パ
レット上に種々の寸法の貨物をロボットにより自動的に
積付けるパレタイジング・ロボットを動作させるため
に、パレット上の貨物積付け配置と貨物積付け手順と、
ロボット動作シーケンスを決定するためのパレタイジン
グ・ロボットの積付け計画方式において、パレット仕
様、貨物仕様、貨物積付け位置、貨物積付け順序および
ロボット動作シーケンスを記憶するための記憶手段と、
上記積付け計画情報を計算するためのコンピュータと、
上記コンピュータに、パレットへの貨物積付けの指示情
報を入力するための入力端末装置と、上記コンピュータ
から出力されるパレットへの貨物の積付け配置の状況を
表示するための表示端末装置と、上記コンピュータから
出力される最終的な貨物積付け配置の状況と貨物積付け
順序を書類化するための端末装置とを備え、上記入力情
報に応じたパレットへの貨物積付け配置の状況が上記端
末装置に、遂次図形表示されるようにして人間とコンピ
ュータとの対話形式により貨物積付け配置を決定し、最
終的な上記貨物積付け配置から、ロボットの動作に必要
な貨物積付け順序とロボット動作シーケンスを同時に求
められるようにしたことを特徴とするパレタイジング・
ロボットの積付け計画方法が提案されている。
【0004】また、特開平3ー162320号公報に
は、複数の同種または異種の貨物を、パレットまたは物
体等の受け具に積載するパレタイズ装置において、前記
貨物の寸法等の貨物データおよび前記受け具に積載する
貨物の種類、個数等の積載データに基づいて貨物の積載
順序および積載位置を演算する荷姿演算手段と、該荷姿
演算手段の演算結果に基づいて貨物を積載するハンドリ
ング手段と、該ハンドリング手段によってパレタイズさ
れる貨物を必要に応じて仮置きする仮置き台と、前記ハ
ンドリング手段によって仮置き台に仮置きされた貨物の
格納状況を記憶する記憶手段と、該貨物格納状況をもと
に、格納貨物と干渉しないようなパレット上の貨物積付
け位置を演算する積付け演算手段とを備えたことを特徴
とするパレタイズ装置が提案されている。
【0005】しかしながら、前記特開昭60ー1016
07号公報によるパレタイジング・ロボットの積付け計
画方式においては、コンピュータと人間との対話形式に
より荷物の積付け位置を決定しているので、自動化がな
されず、かつその処理速度が遅いという問題がある。ま
た、特開平3ー162320号公報によるパレタイズ装
置においては、貨物の仮置き台が必要であるため設備が
大型化するという問題や仮置きがなされるため積付け作
業が煩雑になるという問題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、荷物の積付け
面のサイズおよび積付けようとする荷物の寸法および数
量が与えられると、短時間に効率よく、しかも荷姿よく
積付けがなし得る荷物の積付け計画方法を提供すること
を目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、コンピュータ
を用いた荷物の積付け計画方法であって、荷物の積付け
面のデータを入力する手順と、荷物のデータを入力する
手順と、入力された荷物の積付け面のデータおよび荷物
のデータから、仮説推論により数理計画パラメータを選
定する手順と、前記選定された数理計画パラメータを用
いて数理計画法により荷物の積付けを行い積付けパター
ンを作成する手順と、得られた積付けパターンが、積付
けがなされた荷物の上面で形成される同一高さの面の数
量が含まれている制限値を満足しているか否か判定する
手順と、得られた積付けパターンが前記制限値を満足し
ていないと判定された場合には、前記数理計画パラメー
タを変更して、該変更された数理計画パラメータにより
再度数理計画法により荷物の積付けを行い積付けパター
ンを作成する手順とを含んでいることを特徴とする荷物
の積付け計画方法に関する。
【0008】 ここで、その他の制限値としては、例え
ば積付け効率や積付け高さが用いられる。
【0009】本発明の荷物の組付け計画方法において
は、荷物の積付け面に対して荷物が小さい場合には、該
荷物数個を一単位として数理計画法を適用するのが好ま
しい。
【0010】
【作用】本発明によれば、仮説推論により数理計画パラ
メータを選定し、この数理計画パラメータを用いて数理
計画法により最適な荷物の積付けパターンを決定してい
るので、短時間で効率よく、しかも荷姿のよい積付けパ
ターンを決定することができる。
【0011】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
【0012】まず、第1段階として、初期値が設定され
る。この初期値は、例えば次のように設定される。 積付け面のサイズ:XsxYs 荷物aのサイズ,数量:XaxYaxZa,na 荷物bのサイズ,数量:XbxYbxZb,nb 荷物cのサイズ,数量:XcxYcxZc,nc
【0013】第2段階として、ゴールが設定される。通
常全ての荷物が積付けられた状態がゴールとされる。し
たがって、前記例では、ゴール到達状態でna=nb=n
c=0となる。
【0014】第3段階として、仮説生成がなされ、この
仮説生成において数理計画パラメータが選定されるとと
もに、積付け面XsxYsに荷物a、荷物b、荷物cの積
付けがこの数理計画パラメータを用いて数理計画法によ
りなされる。
【0015】例えば、荷物aをma個、荷物bをmb個、
荷物cをmcを積付けたとすると、残りの荷物の数量
は、na−ma,nb−mb,nc−mcとなる。また、その
ときの次の積付け面および積付け効率は、それぞれXs1
xYs1,Xs2xYs2,Xs3xYs3およびT1,T2,T3
となる。ここで、積付け効率とは、(積付け面の面積−
無駄面積)/積付け面の面積で定義されるものをいう。
【0016】なお、一般的に数理計画法によった場合に
は、与えられた積付け面、荷物の種類および数量により
実時間内で解が得られないことがある。しかしながら、
かかる場合でも計算量の把握(総ステップ数の把握)は
可能であるので、ここでは、仮説生成の過程で実時間内
で解が得られるよう、すなわち総ステップ数が数千ステ
ップに収まるよう、与える積付け面、荷物の種類および
数量が選定される。
【0017】第4段階として、制約条件を満足している
か否かが確認される。すなわち、 積付け効率が規定値以上であること。 積付けがなされた荷物の上面で形成される同一高さの
面の数が規定値以下であること。 何層目か毎に積付け高さが同一となること。 各荷物の数量が0以上であること。 が満足されているか否かが確認される。ここで、制約条
件を満足していないことが確認されると、仮説生成に失
敗したとして別仮説が求められて、再度積付けがなされ
る。一方、制約条件を満足していることが確認される
と、仮説生成に成功したとして新たな仮説生成がなされ
て、積付けがなされた荷物の上面で形成される同一高さ
の面への積付けなどの新たな積付けがなされる。
【0018】このようにして、第3段階および第4段階
がゴールに到達するまで繰り返えされる。
【0019】図1〜2は、前記手順を示したフローチャ
ートである。
【0020】ところで、通常の数理計画法によった場合
には、いわゆる組合せ爆発が生ずることがある。すなわ
ち、荷物iを積付け面SxxSyに積付ける場合を想定す
ると、まず2個積付けるのに、図3に示すように8通り
の組合せがある。この組合せを用いて積付け面積を超え
るまで演算を繰り返すので、組合せ爆発が生ずる。ま
た、通常の数理計画法では、積付け効率を高くしようと
する関係上、一般的には無駄面積が許容されていないの
で、図3(d)に示すような組合せパターンは解として
得られない。
【0021】そこで、ここではこの組合せ爆発を解消す
るために、次のような対策を講じている。
【0022】積付け面のサイズに対して荷物が小さい
場合には、当該荷物数個を一単位として数理計画法を適
用する。例えば図4に示す例においては、荷物a4個を
一単位として演算処理がなされる(同(b)参照)。
【0023】積付ける荷物の数量に応じて無駄面積の
許容率を変更する(図4(c)参照)。すなわち、大き
な積付け面で多数の荷物を積付ける場合には許容率を小
さくする。その逆に、小さな積付け面で少数の荷物を積
付ける場合には許容率を大きくする。
【0024】また、通常の数理計画法では平面上で最適
に積付けることを主眼としているので、積付けがなされ
た荷物の上面で形成される同一高さの面における積付け
が配慮されていない。そのため、場合によっては、積付
けがなされた荷物の上面で形成される同一高さ面におけ
る積付けは効率が悪いものとなる恐れがある。例えば、
図5(a)に示すように、数理計画法により無駄面積の
ないように積付けがなされたとしても、その場合の積付
け面は5つに分割されてしまう。しかしながら、かかる
積付け面においては次の積付けで、図5(c)に示すよ
うに、荷物k3個により形成される面には荷物iを積付
けることはできない。
【0025】そこで、ここでは積付けがなされた荷物の
上面で形成される同一高さの面の数量を少なくするよう
に積付けを行なっている。すなわち、積付け面を減少さ
せることを数理計画法に対する制約条件としている。例
えば、図6(a)においては無駄面積があるため、一層
のみを比較すると、図5(a)より積付け効率がよくな
いが、次の積付け面は、図6(b)に示すように3つと
なり、2層積むことを考慮すると、図5の場合と比較し
て全体の積付け効率がよくなる。なお、前記同一高さの
面は、必ずしも連続している必要はなく、その不連続の
面に荷物の積み付けが行えれば一面として扱うものとす
る。
【0026】さらに、ここでは荷姿がよくなるようにす
るために、積付けがなされた荷物の上面で形成される同
一高さの面あるいはその上における同様の面の高さが均
一になるように積付けることを数理計画法に対する制約
条件としている。例えば、荷物a、荷物b、荷物cがそ
れぞれ2個あるとすると、図7に示すように、荷物aの
上に荷物cを積付け、荷物bの上には荷物bを積付け、
荷物cの上には荷物aを積付ければ、次の層(第3層)
の積付け面は最初のサイズに戻り、積付け効率がよくな
る。
【0027】次に、より具体的な実施例により本発明を
より詳細に説明する。
【0028】実施例1 今、積付け面(パレット)のサイズを1100mmx1
100mm、荷物1のサイズおよび数量を300mmx
250mmx200mm,15個、荷物2のサイズおよ
び数量を350mmx300mmx250mm,15
個、荷物3のサイズおよび数量を400mmx350m
mx300,15個とする。
【0029】本発明の荷物の積付け計画方法により、
第1層が図8に示すように求まる。ここでの、積付けが
なされた荷物の上面で形成される同一高さの面の数量は
3個であり、また荷物1、荷物2および荷物3の残数は
それぞれ11、11、12となる。
【0030】第2層目が図9に示すように求まる。こ
こでは、各荷物上面の高さが500mmとなるので、パ
レットサイズは最初のサイズに戻ることになる。そし
て、荷物1、荷物2および荷物3の残数はそれぞれ7、
7、10となる。
【0031】第3層目が図10に示すように求まる。
ここでは、荷物3しか積付けられていないので、第2層
目と同様に、パレットサイズは最初のサイズに戻ること
になる。そして、荷物1、荷物2および荷物3の残数は
それぞれ7、7、3となる。
【0032】第4層目が図11に示すように求まる。
ここでの、積付けがなされた荷物の上面で形成される同
一高さの面の数量は3個であり、また荷物1、荷物2お
よび荷物3の残数はそれぞれ3、3、0となる。
【0033】第5層目が図12に示すように求まる。
ここで、荷物1、荷物2および荷物3の残数はそれぞれ
0、0、0となりゴールに到達する。したがって、積付
け計画がここで終了する。
【0034】なお、図8〜12において、()内の数字
はその荷物の上面の高さを示している。
【0035】本実施例では、各層には無駄面積が生じて
いるが、全体としては効率を損なうことなく、しかも図
13に示すように、荷姿もよく積付けられているのがわ
かる。
【0036】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明におい
ては、仮説推論により数理計画パラメータを選定し、そ
れを用いて数理計画法により積付けパターンを得ている
ので、短時間で効率のよく、しかも荷姿もよい積付け計
画がなし得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の全体フローチャートであ
る。
【図2】同フローチャートの積付けパターン生成部の詳
細フローチャートである。
【図3】通常の数理計画法における組合せ爆発の説明図
である。
【図4】本発明における組合せ爆発解消の要領を示す説
明図である。
【図5】通常の数理計画法における積付けパターンの説
明図である。
【図6】本発明における積付けパターンの説明図であ
る。
【図7】本発明の積付け計画の一例の説明図である。
【図8】実施例1の第1層目の積付けパターンの説明図
である。
【図9】実施例1の第2層目の積付けパターンの説明図
である。
【図10】実施例1の第3層目の積付けパターンの説明
図である。
【図11】実施例1の第4層目の積付けパターンの説明
図である。
【図12】実施例1の第5層目の積付けパターンの説明
図である。
【図13】実施例1の荷姿図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾上 一彦 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式 会社 明石工場内 (72)発明者 久保 貞夫 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式 会社 明石工場内 (72)発明者 平塚 充一 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式 会社 明石工場内 (72)発明者 下村 信泰 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式 会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 平5−221525(JP,A) 特開 昭60−101607(JP,A) 特開 平1−231200(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G05B 19/4093 B65G 1/137

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンピュータを用いた荷物の積付け計画
    方法であって、荷物の積付け面のデータを入力する手順
    と、 荷物のデータを入力する手順と、 入力された荷物の積付け面のデータおよび荷物のデータ
    から、仮説推論により数理計画パラメータを選定する手
    順と、 前記選定された数理計画パラメータを用いて数理計画法
    により、荷物の積付けを行い積付けパターンを作成する
    手順と、 得られた積付けパターンが、積付けがなされた荷物の上
    面で形成される同一高さの面の数量が含まれている制限
    値を満足しているか否か判定する手順と、 得られた積付けパターンが前記制限値を満足していない
    と判定された場合には、前記数理計画パラメータを変更
    して、該変更された数理計画パラメータを用いて再度数
    理計画法により荷物の積付けを行い積付けパターンを作
    成する手順とを含んでいることを特徴とする荷物の積付
    け計画方法。
  2. 【請求項2】 前記制限値として積付け効率が含まれて
    いることを特徴とする請求項1記載の荷物の積付け計画
    方法。
  3. 【請求項3】 前記制限値として積付け高さが含まれて
    いることを特徴とする請求項1記載の荷物の積付け計画
    方法。
  4. 【請求項4】 荷物の積付け面に対して荷物が小さい場
    合には、該荷物数個を一単位として数理計画法を適用す
    ることを特徴とする請求項1、2または記載の荷物の
    積付け計画方法。
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