JP4746674B2 - 搬送システムと搬送方法 - Google Patents
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Description
この発明での追加の課題は、将来発生する搬送指令に対して、予め搬送車を配車し、搬送指令を速やかに処理できるようにすることにある。
この発明での追加の課題は、搬送指令の発生位置と発生時刻とを予測することにある。
この発明での追加の課題は、搬送先の処理装置に指定時刻に物品を搬送できるようにすると共に、空きの搬送車の発生位置と時刻及び将来の搬送指令の発生位置と時刻とを、より正確に推定ないしは予測できるようにすることにある。
この発明での追加の課題は、イントラベイルートで将来発生する搬送指令に見合った数の、空きの搬送車を配車することにある。
この発明での追加の課題は、配車した搬送車が荷積み位置へ適切な時刻に到着するようにすることにある。
この発明での追加の課題は、イントラベイルートでの空きの搬送車の発生数をより正確に予測することにある。
より好ましくは、各イントラベイルートを搬送先とする、割り付け済みの搬送指令の数から、前記予測手段が当該イントラベイルートでの空きの搬送車の発生数を予測する。
搬送車に割り付け済みの搬送指令から、新たな搬送指令の発生時刻と位置とを予測できる場合がある。例えば搬入済みの物品を処理装置が処理するまでの時間が判明している場合、1つの処理装置へ物品を搬送する搬送指令を搬送車に割り付けると、この搬送車が処理装置へ物品を搬入する時刻を予測でき、またその後この処理装置から処理済みの物品を搬出すべき時刻を予測できる。そこで予測した搬送指令の発生時刻と位置とに合わせて搬送車を配車すると、さらに効率的に搬送指令を実行できる。
また割り付け済みの搬送指令Fromの推定終了時刻と中継バッファ位置、及び割り付け済みの搬送指令Toの推定終了時刻と搬送先の処理装置位置とから、空きの搬送車の発生位置と発生時刻とを推定できる。搬送指令Toの推定終了時刻は搬送車の走行時間等から推定しても良く、また指定された到着時刻を推定終了時刻としても良い。
さらに予測手段では、少なくとも前記搬送指令Toでの中継用のバッファ位置と荷積み時刻とから、将来発生する搬送指令の発生時刻と発生位置とを予測できる。搬送要求で搬送元の処理装置からの搬送の開始時刻が指定されている場合、搬送指令Fromの開始時刻も指定され、これからも将来発生する搬送指令の発生時刻と発生位置とを予測できる。そのためより多くの搬送指令に対してその発生時刻と位置を推定できる。
以上により、空きの搬送車の発生位置と発生時刻とをより正確に推定し、将来発生する搬送指令の発生時刻と発生位置もより正確に予測し、搬送先の処理装置へ指定時刻に物品を到着させることができる。
特に、あるイントラベイルートを搬送先とする、割り付け済みの搬送指令の数は、搬送指令の終了時にこのイントラベイルート内で生じる空きの搬送車の数であり、これから空きの搬送車の発生位置と時刻とを簡単かつ正確に予測できる。なおあるイントラベイルートを搬送元(荷積み位置)とする割り付け済みの搬送指令の数は、割り付けに伴ってそのイントラベイルートで必要な空きの搬送車の数である。
Just In Time搬送(JIT搬送): 搬送元での荷積み、または搬送先への荷下ろしに対する指定時間が定められた搬送;指定時間は通常は幅のある時間(指定期間)として与えられる。
搬送シナリオ: 搬送要求データに対する搬送のシナリオ(計画);
JIT搬送の場合は搬送元から中間のバッファまでの基本搬送Fromと中間のバッファから搬送先への基本搬送Toの少なくとも2ステップから成り、中間で経由するバッファが1よりも多い場合、基本搬送の数は2よりも大きくなる。基本搬送はこれ以上の細分化が不可能な搬送の単位で、搬送車が荷積みポイントのロードポートやバッファ(ストッカ)まで走行し、荷積みし、荷下ろしポイントのロードポートやバッファ、ストッカで荷下ろしするまでの過程が含まれる。なお基本搬送を走行と搬送に分けて説明する場合、荷積みや荷下ろしは搬送の一部と考える。この場合、物品を伴わない空の「走行」と、物品を扱う「搬送」とに、基本搬送を2分している。
搬送要求: 生産コントローラなどの搬送システムの外部のコントローラからの物品の搬送要求;これに対する搬送システムのコントローラでの搬送車への指令が搬送指令で、搬送指令の進行状況を搬送車コントローラがチェックすることがトラッキング、搬送車コントローラから外部のコントローラへの搬送状況の報告が搬送報告である。搬送要求には、JIT搬送要求と優先搬送要求と通常搬送要求の3種類があるが、全てJIT搬送要求としても良い。
JIT搬送要求: 搬送元での荷積みあるいは搬送先での荷下ろしの少なくとも一方に関して、指定時刻(期間)がある搬送要求;JIT搬送を実現することにより、半導体処理装置などの効率が増し、生産性が向上することが期待される。
通常搬送要求: 時刻指定が無く、優先度が付けられていない、もしくは優先度が最下位の搬送要求
優先搬送要求: 特定の時刻指定はないが、最下位よりも高い優先度が付けられ、通常搬送要求に優先する。JIT搬送要求と優先搬送要求との間には実行順序は一律には定まらない。JIT搬送要求で指定された時刻が迫っているとJIT搬送要求が優先されるが、JIT搬送要求で指定された時刻に余裕があると優先搬送要求が優先される。
基本搬送処理: 基本搬送を実施するための制御系の処理で、例えば
・ 搬送車に特定の基本搬送の実行を指令する搬送車の割付
・ 基本搬送のための走行ルートを決定する走行ルートサーチとその修正
・ 搬送元のロードポートやバッファまでの搬送車の走行
・ 搬送元のロードポートやバッファでの物品の荷積み
・ 搬送先への搬送車の走行
・ 走行ルートの渋滞を回避するように走行ルートを決定もしくは変更する渋滞回避
・ 搬送先での物品の荷下ろし
からなる。
JIT実現率: JIT搬送要求に対して指定時間に搬送に成功した割合;指定時間から外れた場合の評価はペナルティ関数と指定時間からの時間差で行う。
平均値判定: JIT搬送の可否を過去の実績データの平均値に基づき判定する手法;実施例では過去の実績データの平均値と分散を用い、ペナルティ関数との合成積によりJIT搬送が実現される可能性を評価し、この評価に基づいてJIT搬送の可否を定める。
保証精度規定判定: JIT搬送の可否を過去の実績データから実現可能性を導き、その可能性が特定の割合を超えるか否かを判定すること
ダイレクト搬送: バッファを経由しない搬送元から搬送先へのダイレクトな搬送;指定時間に搬送されることを条件に、ダイレクト搬送もJIT搬送の一部である。
基本搬送のスケジュール: 基本搬送での種々のタイミングのスケジュール;
このスケジュールは、基本搬送の開始時刻(搬送車へ割付)、基本搬送開始時刻より推定した搬送元への搬送車到着時刻、搬送元での荷積み終了時刻の推定値、搬送先への搬送車到着時刻の推定値、搬送先での荷下ろし終了時刻の推定値などからなる。なお搬送元や搬送先はロードポートやバッファを含む。
推定時刻From: 基本搬送の開始から搬送物の荷積み終了までの推定時間
推定時刻To: 基本搬送の開始から搬送物の荷下ろし終了までの推定時間
推定時間−From,推定時間+From: −(早め)、+(遅め)のリスクファクタを見込んだ基本搬送の開始から搬送元Xでの荷積み終了までの推定時間;推定時間−To、推定時間+Toも同様に定義する。
バッファ: 搬送システムが一時的に物品をストックするもので、広義にはスタッカークレーンなどの入出庫装置を備えたストッカを含むが、原則として走行ルートに沿って設けられて搬送車によって直接物品が受け渡されるバッファを意味する。バッファの内で、走行ルートに平行に天井部に設けたものが天井バッファ(OHB)である。
搬送車: 天井走行車や地上走行の有軌道台車、無軌道で地上走行の無人搬送車などのことで、台車ということがある。
有効搬送車数: ある時刻に基本搬送を割り付け可能な空きの搬送車の台数で、ベイ毎にカウントする。
(1)JIT搬送の可否を判断する。JIT搬送の要求パターンに応じて、a,b,c、の3通りの判断を行う。
(a) 搬送元へのJIT搬送の可否判断
(b) 搬送先へのJIT搬送の可否判断
(c) 搬送元及び搬送先へのJIT搬送の可否判断
(2)JIT搬送の可否判断を3通りの選択肢:a,b,cのいずれかで行う。
(a) 平均値判定: 到着予想時刻の平均値で判断
(b) 保証精度規定判定: 指定された確率で指定時間を満足するか否かで判断
(C) ペナルティ関数による判定: 指定された時刻からのズレ(早めの到着、遅めの到着)の関数としてペナルティ関数を定め、ペナルティが指定された値以下になるか否かで判断
(3)JIT搬送要求の分割処理機能では、選択肢:a,b,cの各機能において、1方式を選定して処理する。
(a) 中継段数決定機能: 選択肢:i〜ivの中から1方式を選定
(i) すべての搬送元、搬送先のペアに対して共通の値を設定
(ii) 搬送元、搬送先間の距離に応じて上限値を設定
(iii) 搬送先への要求搬送時間に応じて上限値を設定
(iv) 搬送先への距離と要求搬送時間を考慮して上限値を設定
搬送先が遠方の場合、複数のバッファを中継しても良く、中継バッファを1個に固定する場合に比べて、最終搬送先への到着時刻のばらつきを小さくできる。この場合、中間の基本搬送Intが加わり、最後の基本搬送でのバッファからの荷積み時刻よりも前にそのバッファへ荷下ろしが完了していることが条件となり、同様に各バッファからの荷積み時刻よりも前にそのバッファへの荷下ろしが完了しているように基本搬送Intの搬送スケジュールを決定する。
(b) 中継バッファの決定機能: 選択肢:i〜vの中から1方式を選定
(i) 搬送先への距離のみを考慮して決定
(ii) 搬送先への搬送時間を考慮して決定
(iii) 搬送先への距離と搬送時間を考慮して決定
(iv) 搬送先への距離と搬送先のベイ内の負荷状態を考慮して決定
(v) 搬送先への搬送時間と搬送先のベイ内の負荷状態を考慮して決定
中継バッファが搬送先から遠くあるいはこの間が渋滞すると、到着時刻のばらつきが著しくなるので、搬送先の付近で例えば同じベイ内の上流側のバッファを利用することにより、到着時刻のばらつきを小さくする。
(c) ベイ内の負荷状態判断機能: 選択肢:i、iiの中から1方式を選定
(i) ベイ内搬送車数、平均速度によりベイ内の負荷状態を判断
(ii) 作成済みの搬送シナリオによる、想定時間のベイ内での荷下ろし、荷積搬送車数によりベイ内の負荷状態を判断
ベイ内の負荷状態の判断は、搬送時間の推定に利用する。
(1) 搬送シナリオ作成(JIT搬送の要求パターンに応じて4通りの設定が可能)
(a) 搬送元への到着時間を指定した搬送要求に対するシナリオ作成機能
(b) 搬送先への到着時間を指定した搬送要求に対するシナリオ作成機能
(c) 搬送元及び搬送先への到着時間を指定された搬送要求に対するシナリオ作成機能
(d) 優先搬送要求に対するシナリオ作成機能
(2) シナリオ作成条件決定機能(選択肢:a,bの中から1方式を選定)
(a) 到着時間及び指定時間からのバラツキへの許容範囲を%で指定した、例えば指定時間±A秒以内にB%の確率で到着などの、搬送要求に対するシナリオ作成機能
(b) 到着時間からのズレを評価関数として与え、評価値が指定された値以下になるような搬送要求に対するシナリオ作成機能
(1) 搬送シナリオのズレ検出機能: 選択肢:a,bの中から1方式を選定
(a) 到着時間及び指定時間からのズレを、指定された許容範囲対する%値に基づいて検出
(b) 到着時間及び指定時間からのズレを、評価関数から得られる値に基づいて検出
(2) 搬送シナリオ見直し処理実行機能: 選択肢:a,bの中から1方式を選定
(a) 周期的に分割の中止、中継段数、中継ストッカ、中継オーバーヘッドバッファ、搬送開始時刻を見直す機能
(b) イベント発生時(荷積終了時、中継ストッカ、中継オーバーヘッドバッファ到着時)に分割の中止、中継段数、中継オーバーヘッドバッファ、搬送開始時刻を見直す機能
搬送シナリオの見直しは、基本搬送Fromの遅れや、走行ルートの渋滞、バッファが塞がっていることなどのシステムの状態に応じて、指定時刻に荷積みや荷下ろしが実行されるようにする機能である。
(a) JIT搬送を指定した搬送要求(From Toデータ)に対し、搬送元への搬送要求開始時刻(割り付け)を設定する機能と、
(b) 中継ストッカ、中継オーバーヘッドバッファへ搬送した搬送要求に対し、中継ストッカ、中継オーバーヘッドバッファからの搬送要求開始時刻を設定する機能とが含まれている。
搬送車は割付によって原則として直ちに荷積みポイントへの走行を開始するので、所定時刻に所定の位置に搬送車が到着するかどうかは、割り付け時刻の制御により行われる。
(1) 搬送時間推定機能: 選択肢:a,bの中から1方式を選定
(a) 時間を入力データとして搬送時間を推定
(選択肢:(i)&(iii)、(i)&(iv)、(ii)&(iii)、(ii)&(iv)の中から1方式を選定)
(i) ベイ間推定:ベイ単位の代表値で推定
(ii) ポイント間推定:発着ポイント間で推定
(iii) 全時間帯共通推定:全時間の代表値による推定
(iv) 時間帯別推定:指定した時間帯別の代表値による推定
(b) 距離と速度を入力データとして搬送時間を推定
(選択肢:(i)&(iii)、(i)&(iv)、(ii)&(iii)、(ii)&(iv)の中から1方式を選定)
(i) ベイ間推定:ベイ単位の代表値で推定
(ii) ポイント間推定:発着ポイント間で推定
(iii) 全時間帯共通推定:全時間の代表値による推定
(iv) 時間帯別推定:指定した時間帯別の代表値による推定
(a)(b)何れの場合も、搬送時間とそのばらつき、例えば標準偏差を出力し、かつ過去の実績データに比べて最近の実績データの重みが大きくなるように、重み付きの分布として実績データを処理する。
(a) 過去の実績データに基づいて作成
(b) 過去の実績データ、搬送シナリオ作成時のデータ(走行ルートの渋滞状況などの補正データ)に基づいて作成
(c) 過去の実績データ、搬送シナリオ作成時のデータ、及び搬送シナリオによる予測データに基づいて作成
なお搬送シナリオによる予測データは、将来行われる荷積、荷下ろしのポイントと時刻を推定することにより走行ルートの渋滞状況などを予測するために用いる。
(1) シナリオに基づく空き搬送車推定機能
搬送を効率的に実施するため、搬送システムで実行されている搬送シナリオから、現在使用中の搬送車が空きになるポイントと時刻を推定する機能: 空きになった搬送車は配車に利用する。
(a) 搬送車が空きになる時刻とポイント(又はベイ)を推定する。このために搬送時間の推定機能を利用する。
(b) 配車の実施機能
(i) 配車制御において該当ベイに向かって荷下ろし走行中の搬送車全てを搬送要求を割り付け可能な有効搬送車数の算出対象とするのではなく、この機能で配車制御周期、即ち配車制御の単位となる時間周期内に荷下ろし終了となる搬送車に限定する。なお配車制御周期よりも前に荷下ろしが完了し、その後ベイ内を周回している搬送車は配車の対象となる。
(ii) 搬送シナリオから推定した、将来における搬送要求発生ポイントと時刻、例えば中継バッファから荷積みするポイントと時刻と、現在搬送走行中の搬送車が荷下ろし終了により空きになるポイントと時刻とを突き合わせる。そして現在搬送走行中の搬送車が、荷下ろし終了から搬送要求発生ポイントへ最短距離あるいは最短時間で走行できるように、荷下ろし終了後の走行先として前記のポイントを指定し配車する。
搬送シナリオ、特に実行中の搬送シナリオから、将来における搬送要求発生ポイントと時刻を推定し、搬送要求発生ポイントへ推定時刻に空き搬送車が到着するように配車する。
(a) 搬送要求が発生する時刻の推定
搬送シナリオの作成での割付時間の設定機能を使用する。
(b) 配車の実施
(i) 配車制御において算出した有効搬送車数から配車制御周期内に該当ベイから発生する搬送要求数を減算する。残数が正味の有効搬送車数で、この値が適性範囲内に保たれるように、過剰な搬送車を正味の有効搬送車数が不足するイントラベイルートやインターベイルートへ配車し、正味の有効搬送車数が不足する場合、他の走行ルートから配車する。
(ii) 搬送シナリオから、推定した将来における搬送要求発生ポイントと時刻と、現在搬送走行中の搬送車が荷下ろし終了により空きになるポイントと時刻とを突き合わせて、現在搬送走行中の搬送車が荷下ろし終了から搬送要求発生ポイントへ最短距離あるいは最短時間で走行できるように配車する。
搬送シナリオを作成しない搬送要求に対して、搬送時間を推定することで荷下ろし終了時刻を推定し、荷下ろし終了により搬送車が空きになるポイントと時刻を推定し、あらかじめ配車を実施する。
(a) 搬送車が空きになる時刻の推定には、搬送時間の推定機能を利用する。
(b) 配車の実施
(i) 配車制御において、該当ベイに向かって荷下ろし走行中の搬送車全てを有効搬送車数の算出対象とするのではなく、配車制御周期内に荷下ろし終了となる搬送車に限定する。
(ii) 搬送シナリオから、推定した将来における搬送要求発生ポイントと時刻と、現在搬送走行中の搬送車が荷下ろし終了により空きになるポイントと時刻とを突き合わせて、現在搬送走行中の搬送車が荷下ろし終了から搬送要求発生ポイントへ最短距離あるいは最短時間で走行できるように配車する。
・ 搬送時間推定で推定する搬送時間が確定的にもしくは確率的に発生するものと考えて、搬送シナリオを作成し、シナリオのスケジュール等からのずれが発生すると、見直しを実施して、JIT搬送を実現する。
・ バッファの選択ロジックに従う順序で中継バッファを仮設定し、そのバッファを中継してJIT搬送が実現可能である搬送シナリオがあれば、そのシナリオを適用する。実現可能な搬送シナリオがなければ、中継バッファを変更する。
・ JIT搬送が実現困難と推定した際には、従来の搬送制御に従った通常搬送要求等として処理する。これによってJIT搬送の成功率を高める。
・ 搬送時間の分布を、過去の実績値等から得られる搬送時間の平均値と分散から推測し、分散を早めの到着または遅れに対するリスクファクタとする。この推測値により搬送シナリオを作成する。
・ 搬送シナリオの見直しは、基本搬送Fromの搬送先バッファへの到着直前(見直し1)と、基本搬送Fromのバッファへの荷下ろし終了直後(見直し2)に行う。
・ 見直し1:搬送シナリオ作成時の想定に従い中継バッファ経由で搬送を実施するか、ダイレクト搬送に切り替えるかを判定する。
・ 見直し2:基本搬送Toに関して推定する最新の搬送時間に基づき実行タイミング(割付タイミング)を変更する。
・ 搬送時間の分布を元に、かつペナルティを最小にすることを前提に、搬送シナリオでのスケジュールを作成し、搬送シナリオの見直しを実施する。ペナルティは、到着時間の分布と評価関数(ペナルティ関数)との合成積等で評価する。
・ JIT搬送の実現困難性は、搬送元または搬送先でのペナルティ期待値が、バッファの選択ロジックの範囲で任意の中継バッファに対して所定値以上であることにより判定する。
・ 基本搬送処理の開始タイミングは、搬送時間分布を考慮した上でペナルティを最小とする最適タイミングとする。
・ 搬送元/先ペナルティを最小にするように決定した搬送シナリオが、中継バッファが塞がっていることにより実現困難な場合、他の中継バッファを利用する。
搬送指令の発生予測は、基本搬送From,Toのように搬送シナリオがある場合は簡単で、シナリオの無い場合、処理装置に物品を搬入後、処理装置のサイクルタイム経過後に処理済み物品の搬出があるものと仮定して予測しても良い、あるいはイントラベイルート毎の搬送指令の発生統計から予測しても良い。
10 搬送時間推定部 12 バッファ管理部 14 データ管理部
20 搬送シナリオ作成部 22 搬送シナリオ設定部
24 搬送シナリオ実行管理部 26 配車処理部 28 基本搬送処理部
30 搬送設備 32 インターベイルート 34 イントラベイルート
35 処理装置 36 天井走行車 38 バッファ
40 搬送シナリオ 42,43 搬送時間実績データ
44 搬送シナリオ管理テーブル 46 搬送時間の実績データベース
48 オーバーヘッドバッファ管理テーブル 50 配車台数管理テーブル
Claims (5)
- 複数の搬送車により複数の処理装置間で物品を搬送するシステムであって、
搬送車の走行ルートの複数箇所に沿って、物品を一時保管するためのバッファを設けると共に、
搬送システム外から、搬送先の処理装置への到着時刻を指定された搬送要求を入力されると、搬送元の処理装置から中継用のバッファへの搬送指令Fromと、前記中継用のバッファから搬送先の処理装置への搬送指令Toの2つの搬送指令を発生させるための搬送指令作成手段と、
発生させた搬送指令を搬送車に割り付けるための割り付け手段と、
割り当て済みの搬送指令Fromの推定終了時刻と中継バッファ位置、及び割り当て済みの搬送指令Toの推定終了時刻と搬送先の処理装置位置とから、空きの搬送車の発生時刻と発生位置を推定するための推定手段と、
前記将来発生する搬送指令の発生時刻と発生位置とを、少なくとも前記搬送指令Toでの中継用のバッファ位置と、前記処理装置への到着時刻から求めた荷積み時刻とから予測するための予測手段と、
前記推定手段で推定した空きの搬送車の発生時刻とその発生位置、及び前記予測手段で予測した将来発生する搬送指令の発生時刻と発生位置に合わせて、該空きの搬送車を将来発生する搬送指令に割り当てるために配車するための配車手段とを設けたことを特徴とする、搬送システム。 - 搬送車の走行ルートは、処理装置を配置したベイに沿った複数のイントラベイルートと、前記イントラベイルート間を接続するインターベイルートとを備え、
前記予測手段で予測した各イントラベイルートを荷積み位置とする搬送指令の発生数と、前記推定手段で推定した当該イントラベイルートでの空きの搬送車の発生数との差に基づいて、前記配車手段が走行ルートの他の部分から空きの搬送車を配車するようにしたことを特徴とする、請求項1の搬送システム。 - 前記割り付け手段は、前記配車手段で配車した搬送車に対し、その現在位置から搬送指令での荷積み位置までの走行時間を推定し、前記推定走行時間に基づき荷積み位置へ所定の時刻に搬送車が到着するように、搬送指令を割り当てることを特徴とする、請求項1の搬送システム。
- 各イントラベイルートを搬送先とする、割り当て済みの搬送指令の数から、前記予測手段が当該イントラベイルートでの空きの搬送車の発生数を予測するようにしたことを特徴とする、請求項2の搬送システム。
- コントローラにより複数の搬送車に搬送指令を割り当てて、複数の処理装置間で搬送車により物品を搬送する方法であって、
搬送車の走行ルートの複数箇所に沿って、物品を一時保管するためのバッファを設けると共に、
搬送システム外から、搬送先の処理装置への到着時刻を指定された搬送要求を入力されると、搬送元の処理装置から中継用のバッファへの搬送指令Fromと、前記中継用のバッファから搬送先の処理装置への搬送指令Toの2つの搬送指令を発生させ、
発生させた搬送指令を搬送車に割り当て、
割り当て済みの搬送指令Fromの推定終了時刻と中継バッファ位置、及び割り当て済みの搬送指令Toの推定終了時刻と搬送先の処理装置位置とから、空きの搬送車の発生時刻と発生位置を推定し、
前記将来発生する搬送指令の発生時刻と発生位置とを、少なくとも前記搬送指令Toでの中継用のバッファ位置と、前記処理装置への到着時刻から求めた荷積み時刻とから予測し、
推定した空きの搬送車の発生時刻とその発生位置、及び予測した将来発生する搬送指令の発生時刻と発生位置に合わせて、該空きの搬送車を将来発生する搬送指令に割り当てるために配車することを特徴とする、搬送方法。
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