JP5052457B2 - 搬送システム制御装置および搬送システム制御方法 - Google Patents
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Description
それぞれ搬送元設備または搬送先設備またはこれらの両方に該当する第1〜第mの設備間で搬送経路を介して被搬送物を搬送する搬送システムを制御する搬送システム制御装置であって、
ある計画期間において各搬送元設備から各搬送先設備への搬送予定量を記憶する搬送予定量記憶部と、
前記搬送経路と前記第1〜第mの設備との配置関係を記述した経路配置情報を記憶する経路配置情報記憶手段と、
前記経路配置情報に基づき、各前記搬送元設備から各前記搬送先設備への経路を算出する経路算出手段と、
前記ある計画期間を複数に分割して複数の分割期間1〜b(bは2以上の整数)を得る期間分割手段と、
前記分割期間1〜bの各々において前記搬送経路における第1〜第pの地点を流れる前記被搬送物の上限流量をそれぞれ決定する上限流量決定手段と、
各前記搬送元設備から各前記搬送先設備への搬送予定量を前記分割期間1〜bへ分割して、各前記搬送元設備および各前記搬送先設備間の期間毎搬送量を算出する期間毎搬送量算出部と、を備え、
前記期間毎搬送量算出部は、
前記分割期間1〜bの各々において前記第1〜第pの地点を流れる前記被搬送物の流量が、前記第1〜第pの地点に対応する前記上限流量以下になる経路地点流量制約条件と、
前記搬送元設備および前記搬送先設備間毎に、各前記分割期間の搬送量の合計が前記ある計画期間内の搬送予定量に等しいとする第1の搬送量制約条件と、
前記第1〜第mの設備のそれぞれについて、分割期間n(nは1以上b以下の整数)において搬出される搬送量が、分割期間1〜n−1の間に搬入された搬入量と分割期間1の開始時に存在した初期量との合計量から前記分割期間1〜n−1の間に搬出された搬出量を減算した値以下となる第2の搬送量制約条件と、
を満たすように前記期間毎搬送量を算出することを特徴とする。
それぞれ搬送元設備または搬送先設備またはこれらの両方に該当する第1〜第mの設備間で搬送経路を介して被搬送物を搬送する搬送システムを制御する搬送システム制御方法であって、
ある計画期間における各搬送元設備から各搬送先設備への搬送予定量を搬送予定量記憶部に記憶する記憶ステップと、
前記搬送経路と前記第1〜第mの設備の配置関係を記述した経路配置情報に基づき、各前記搬送元設備から各前記搬送先設備への経路を算出する経路算出ステップと、
前記ある計画期間を複数の分割期間1〜b(bは2以上の整数)に分割する期間分割ステップと、
前記分割期間1〜b毎に前記搬送経路における第1〜第pの地点を流れる前記被搬送物の上限流量をそれぞれ決定する上限流量決定ステップと、
各前記搬送元設備から各前記搬送先設備への搬送予定量を前記分割期間1〜bへ分割して、各前記搬送元設備および各前記搬送先設備間の期間毎搬送量を算出する期間毎搬送量算出ステップと、を備え、
前記期間毎搬送量算出ステップは、
前記分割期間1〜bの各々において前記第1〜第pの地点を流れる前記被搬送物の流量が、前記第1〜第pの地点に対応する前記上限流量以下になる経路地点流量制約条件と、
前記搬送元設備および前記搬送先設備間毎に、各前記分割期間の搬送量の合計が前記ある計画期間内の搬送予定量に等しいとする第1の搬送量制約条件と、
前記第1〜第mの設備のそれぞれについて、分割期間n(nは1以上b以下の整数)において搬出される搬送量が、分割期間1〜n−1の間に搬入された搬入量と分割期間1の開始時に存在した初期量との合計量から前記分割期間1〜n−1の間に搬出された搬出量を減算した値以下となる第2の搬送量制約条件と、
を満たすように前記期間毎搬送量を算出することを特徴とする。
図1は本発明の第1の実施形態に係わる搬送システム制御装置の概略構成を示すブロック図である。
搬送量制約生成部23は、搬送予定量記憶部11内のデータ(所定期間Tの間に搬送すべき搬送元設備oから搬送先設備dへの搬送予定量)と、所定期間分割部22により分割された分割期間bとから、搬送量に関する制約条件である搬送量制約条件を自動的に生成する。搬送量制約条件は第1および第2の制約条件を含む。第1の制約条件は、od間毎に、各分割期間の搬送量の合計が所定期間内の搬送量に等しいとする制約を表す。第2の制約条件は、分割期間bの搬出量は、分割期間1〜 b-1の間に搬入された搬入量と分割期間1の開始時に存在した初期量との合計量から分割期間1〜b-1の間に搬出された搬出量を減算した値以下となる制約を表す。
まず、図1に示した搬送システム31の具体例として、図2に示すような生産ライン(半導体クリーンルームをモチーフにしている)を考える。製造装置が16台と、倉庫が4台あり、搬送元設備あるいは搬送先設備あるいはこれらの両方となりうる設備mはm=1,2,…, 20の20台存在する。
搬送経路情報記憶部41は、図2に示したような搬送システム31についての搬送経路情報を記憶している。
搬送予定量記憶部11は、所定期間Tにおける搬送元設備o(=1,2,…,20)から搬送先設備d(=1,2,…,20)への搬送予定量を記憶している。
搬送タイミング量算出部21は、所定期間分割部22,搬送量制約生成部23,搬送経路地点流量制約生成部25,タイミング量最適化手段24から構成される。
所定期間分割部22は所定期間Tを複数の分割期間b(=1,2,…,B)に分割する。
分割期間1 0:00〜1:00
分割期間2 1:00〜2:00
分割期間3 1:55〜3:00
・
・
・
分割期間B *:**〜12:00
というようにした場合、分割期間2と分割期間3との間で1:55〜2:00の時間帯が重複している。
分割期間1 0:00〜6:00
分割期間2 6:05〜6:30
・
・
・
分割期間B *:**〜12:00
というようにした場合、6:00〜6:05の時間が空白となっている。
搬送量制約生成部23は、所定期間分割部22により分割した分割期間b(=1,2,…,B)の情報と、図5に示した所定期間Tにおける搬送予定量So,dの情報から、搬送量に関する制約条件である搬送量制約条件を自動生成する。搬送量制約条件は第1の制約条件と第2の制約条件とを含む。
先に述べたように、分割期間bにおける、搬送元設備oから搬送先設備dへの搬送タイミング量をStmgo,d,bとすると、搬送量制約生成部23は以下のように、od間毎に各分割期間の搬送量の合計が所定期間内の搬送量に等しいとする制約条件(第1の制約条件)を自動生成する。
また、分割期間bにおいて搬送する搬送タイミング量Stmgo,d,bは、分割期間1〜 b-1の間に搬入された搬入量と分割期間1の開始時に存在した初期量Iniとの合計量から分割期間1〜b-1の間に搬出された搬出量を減算した値以下となる必要があるため(すなわち本実施形態では分割期間bに入った搬送物を当該分割期間bで搬出することないと想定する)、
搬送経路地点流量制約生成部25は、搬送量制約生成部23から分割期間b(=1,2,…,B)の情報と、搬送元設備o(=1,2,…,M)と搬送先設備d(=1,2,…,M)を組にした搬送予定OD間情報(ただしSo,d≠0とする)とを受け取る。
Pass17,8={18,19,20,21,22,23,24,2,4,6,8,10}
となる。このようなノードリストPasso,dを、So,d≠0となるo,d間のすべてについて算出し、搬送経路地点流量制約生成部25へと送る。
分割期間b(=1,2,…,B)
So,d≠0である搬送予定OD間情報
搬送経路Passo,d
経路地点流量上限値Thnode(node=1,2,…, NODE)
の情報が集められる。搬送経路地点流量制約生成部25は、これらの情報から、搬送経路地点流量制約条件を自動的に生成する。以下、搬送経路地点流量制約条件の生成手順について説明する。
搬送経路情報Passo,d
経路地点流量上限値Thnode(node=1,2,…, NODE)
を入力していく。
Unode,b=Thnode×tb
と計算できる。
タイミング量最適化手段24は、分割期間bにおける搬送元設備oから搬送先設備dへの搬送タイミング量Stmgo,d,bを最適化する。
搬送システム制御部33は搬送タイミング量記憶部51内の搬送タイミング量を元にして搬送制御を実行する。分割期間bにおける搬送制御では、分割期間bの搬送タイミング量を参照し、搬送元設備oから搬送先設備dへの搬送量が搬送タイミング量Stmgo,d,bに追従するように搬送命令を実行する。
図12は本発明の第2の実施形態に係わる搬送システムの制御装置の概略構成を示すブロック図である。第1の実施形態との違いは搬送車配分算出手段81が新たに追加された点にある。
fo(b)=Σd Stmgo,d,b (o,d=1, ・・・,M, b=1,2,・・・,B) ・・・(式2)
と表される。設備oを出た搬送車は1単位時間後(たとえば5分後)にどこかの設備dに到達し、設備dへの搬入を済ませると空の搬送車となり設備dの退避場に退避するものとする。本実施形態では、設備oから設備dへの搬送は1単位時間で完了すると仮定する。分割期間bに設備dで発生する空の搬送車(利用可能な搬送車)の数は、分割期間b-1で設備dに搬入されてくる搬送車の総数であるから
gd(b)=Σo Stmgo,d,b-1 (o,d=1, ・・・,M, b=2,・・・,B) ・・・(式3)
と表される。もし、搬送時間が設備間に応じた大きく変わる場合などは、分割期間bの開始前までに到達するものの和をとらなければならない。ここで、gd(1)は最初に用意すべき搬送車台数(初期値)である。分割期間bの設備dでの搬送車の残量hd(b)は、(式2)、(式3)に従って、分割期間bまでの和をとって
hd(b)=Σk=1,b(gd(k) - fd(k)) ・・・(式4)
である。搬送車は途中で外部から新たには持ち込まないとすると、搬送車の総量Cは一定である。つまり、
Σdhd(b)+ V(b)=Σdgd(1)=C(定数) ・・・(式5)
が成立する。ここで、
V(b)=ΣoΣd Stmgo,d,b (b=1,2,・・・,B)
であり、分割期間bで搬送途中の搬送車の台数を表している。
hd(b) ≧ 0 ・・・(式6)
である。
搬送車の過不足を解消する修正方法は、gd(b)ではなく、そもそも分割期間b=1,2,3でのタイミング量Stmgo,d,bを調整することでも可能である。この場合には第1の実施形態の搬送量制約に(式6)を追加して最適解を求めればよい。解が求まらない場合には分割数Bを大きくしたり、gd(1)を大きくしたりすればよい。なお、Bを大きくすると分割を細分化することになるので、経路地点流量上限値を小さくする。
搬送にはばらつきが入る(たとえば渋滞により車が来ないなど、計画がうまくいかない場合がある)ので、その対策が必要である。常に空の搬送車を確保しておく必要がある場合には(式6)に余裕をもたせて
hd(b) ≧ s (s>0) ・・・(式7)
とする。ここでsの値を例えば、2として2台の余裕は必ず確保するようにすればよい。2台を下回る場合は、搬送車が不足しているとみなしたり、2台を上回るときは搬送車が余分にあるとみなしたりして、搬送車の過不足の再配分を図15のフローチャートと同様に計画することができる。
搬送車の退避場の容量に制限がある場合(例えば、常に8台以下など)には(式6)を
8 ≧ hd(b) ≧ 0 ・・・(式8)
のように上限を扱うことも可能である。容量を超える空の搬送車が発生する場合に移動を計画する。
21:搬送タイミング量算出部
22:所定期間分割部
23:搬送量制約生成部
24:タイミング量最適化手段
25:搬送経路地点流量制約生成部
31:搬送システム
32:搬送状況監視部
33:搬送システム制御部
41:搬送経路情報記憶部
51:搬送タイミング量記憶部
61:搬送経路算出手段
71:搬送経路地点上限値算出部
81:搬送車配分算出手段
Claims (5)
- それぞれ搬送元設備または搬送先設備またはこれらの両方に該当する第1〜第mの設備間で搬送経路を介して被搬送物を搬送する搬送システムを制御する搬送システム制御装置であって、
ある計画期間において各搬送元設備から各搬送先設備への搬送予定量を記憶する搬送予定量記憶部と、
前記搬送経路と前記第1〜第mの設備との配置関係を記述した経路配置情報を記憶する経路配置情報記憶手段と、
前記経路配置情報に基づき、各前記搬送元設備から各前記搬送先設備への経路を算出する経路算出手段と、
前記ある計画期間を複数に分割して複数の分割期間1〜b(bは2以上の整数)を得る期間分割手段と、
前記分割期間1〜bの各々において前記搬送経路における第1〜第pの地点を流れる前記被搬送物の上限流量をそれぞれ決定する上限流量決定手段と、
各前記搬送元設備から各前記搬送先設備への搬送予定量を前記分割期間1〜bへ分割して、各前記搬送元設備および各前記搬送先設備間の期間毎搬送量を算出する期間毎搬送量算出部と、を備え、
前記期間毎搬送量算出部は、
前記分割期間1〜bの各々において前記第1〜第pの地点を流れる前記被搬送物の流量が、前記第1〜第pの地点に対応する前記上限流量以下になる経路地点流量制約条件と、
前記搬送元設備および前記搬送先設備間毎に、各前記分割期間の搬送量の合計が前記ある計画期間内の搬送予定量に等しいとする第1の搬送量制約条件と、
前記第1〜第mの設備のそれぞれについて、分割期間n(nは1以上b以下の整数)において搬出される搬送量が、分割期間1〜n−1の間に搬入された搬入量と分割期間1の開始時に存在した初期量との合計量から前記分割期間1〜n−1の間に搬出された搬出量を減算した値以下となる第2の搬送量制約条件と、
を満たすように前記期間毎搬送量を算出することを特徴とする搬送システム制御装置。 - 前記搬送システムの搬送状況を監視することにより第1〜第pの各地点を前記被搬送物が通過するのに要する平均通過時間をそれぞれ計算する搬送状況監視手段をさらに備え、
前記上限流量決定手段は、各計算された平均通過時間の逆数に各前記分割期間1〜bのそれぞれを乗じることにより、前記分割期間1〜b毎に第1〜第pの各地点のそれぞれに対する前記上限流量を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の搬送システム制御装置。 - 各前記搬送元設備から各前記搬送先設備への前記期間毎搬送量に基づき、前記分割期間1〜b毎に、
前記第1〜第mの各設備で必要な搬送車台数fと、
前記第1〜第mの各設備で利用可能な搬送車台数gと、
前記期間毎搬送量の前記被搬送物の搬送後に前記第1〜第mの各設備に残る搬送車残量h
をそれぞれ計算する第1の計算手段と、
前記搬送車残量hが第1の所定値未満になることにより搬送車が不足する第1の設備をもつ第1の分割期間が存在するかどうかを検査する第1の検査手段と、
前記第1の分割期間が存在するとき、前記第1の分割期間で不足する搬送車の総量Dを計算する第2の計算手段と、
前記搬送車残量が第2の所定値より大きいことにより過剰な搬送車をもつ第2の設備をもつ第2の分割期間が前記第1の分割期間より前に存在するかどうかを検査する第2の検査手段と、
前記第2の分割期間が存在するとき前記第2の分割期間における過剰な搬送車の総量Sを計算する第3の計算手段と、
前記第2の分割期間において前記総量Sの搬送車を前記第2の設備から所定の倉庫に回収する経路を、前記第2の分割期間に対応する前記第1〜第pの地点の前記上限流量を満たすように決定する第1の経路決定手段と、
回収した前記総量Sの搬送車を含む前記所定の倉庫内の搬送車を用いて、前記総量Dの搬送車を、前記第2の分割期間以降かつ前記第1の分割期間より前の第3の分割期間において前記第1の設備に送るための経路を、前記第3の分割期間に対応する前記第1〜第pの地点の前記上限流量を満たすように決定する第2の経路決定手段と、
をさらに備えた請求項1または2に記載の搬送システム制御装置。 - 前記期間毎搬送量算出部は、各前記搬送元設備から各前記搬送先設備への前記期間毎搬送量を示すパラメータstmgを用いて、前記分割期間1〜b毎に、
前記第1〜第mの各設備で必要な搬送車台数fと、
前記第1〜第mの各設備で利用可能な搬送車台数gと、
前記期間毎搬送量の前記被搬送物の搬送後に前記第1〜第mの各設備に残る搬送車残量h
をそれぞれ計算し、
前記第1〜第mの各設備で搬送車残量hがそれぞれ第1の所定値以上となるように、前記パラメータstmgの値を求める
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の搬送システム制御装置。 - それぞれ搬送元設備または搬送先設備またはこれらの両方に該当する第1〜第mの設備間で搬送経路を介して被搬送物を搬送する搬送システムを制御する搬送システム制御方法であって、
ある計画期間における各搬送元設備から各搬送先設備への搬送予定量を搬送予定量記憶部に記憶する記憶ステップと、
前記搬送経路と前記第1〜第mの設備の配置関係を記述した経路配置情報に基づき、各前記搬送元設備から各前記搬送先設備への経路を算出する経路算出ステップと、
前記ある計画期間を複数の分割期間1〜b(bは2以上の整数)に分割する期間分割ステップと、
前記分割期間1〜b毎に前記搬送経路における第1〜第pの地点を流れる前記被搬送物の上限流量をそれぞれ決定する上限流量決定ステップと、
各前記搬送元設備から各前記搬送先設備への搬送予定量を前記分割期間1〜bへ分割して、各前記搬送元設備および各前記搬送先設備間の期間毎搬送量を算出する期間毎搬送量算出ステップと、を備え、
前記期間毎搬送量算出ステップは、
前記分割期間1〜bの各々において前記第1〜第pの地点を流れる前記被搬送物の流量が、前記第1〜第pの地点に対応する前記上限流量以下になる経路地点流量制約条件と、
前記搬送元設備および前記搬送先設備間毎に、各前記分割期間の搬送量の合計が前記ある計画期間内の搬送予定量に等しいとする第1の搬送量制約条件と、
前記第1〜第mの設備のそれぞれについて、分割期間n(nは1以上b以下の整数)において搬出される搬送量が、分割期間1〜n−1の間に搬入された搬入量と分割期間1の開始時に存在した初期量との合計量から前記分割期間1〜n−1の間に搬出された搬出量を減算した値以下となる第2の搬送量制約条件と、
を満たすように前記期間毎搬送量を算出することを特徴とする搬送システム制御方法。
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