JP5057239B2 - 無人搬送装置とその搬送経路決定方法 - Google Patents
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Description
(1) 搬送対象の搬送元と搬送先に対応した経路を手動で定義する。
この方法は、搬送元と搬送先に対応した全ての組み合わせを手動で設定する必要があった。また、そのように決定した経路は固定された経路であり、故障や渋滞等の経路の状態に柔軟に対応することに限度があった。
(2) 搬送経路をグラフとみなし、重み最小となる経路を決定する。
この方法は、重みを再計算するために搬送機器の詳細な位置や通過時間を監視する必要があり、各種機器の情報を得るためのセンサ、通信路、および計算装置が必要であった。
(3) 搬送対象の搬送元と搬送先に対応した経路を複数用意し、その経路の中から最適な経路を選択する。
この方法は、渋滞等を回避した最短時間で移動できる経路を選択するために、現在の経路の混雑や未来の経路の混雑予測を元に決定している。そのため、精度の良い予測が必要であり、混雑予測に失敗すると誤った予測に基づいた経路で搬送してしまうため適切な経路を通過しない。また、最適な経路の評価基準は搬送時間や距離であり、省エネルギーについて考慮されていなかった。
各搬送装置を制御する複数の機器制御装置と、経路を探索し各機器制御装置に指示を送信する搬送制御装置と、搬送機器状態、搬送経路グラフおよび予定経路を記憶する記憶装置とを備え、
前記記憶装置は、搬送機器の乗り換え地点、分岐地点、合流地点、搬送元、搬送先を「点」、各点から直接移動できる隣接地点までを「枝」、各枝の通過時間に比例する「時間負荷」と消費エネルギーに比例する「エネルギー負荷」の和を「重み」とするグラフを記憶し、
前記搬送制御装置は、各物品毎に、搬送元から搬送先までの搬送経路を構成する各枝の重みの総和が最小となる経路を「予定経路」として決定し、決定した予定経路の各枝の現在の重みに所定の重みを加算し、
各物品毎に、決定した予定経路に沿って搬送機器を個別に制御して物品を搬送し、かつ搬送した予定経路の各枝の現在の重みから前記所定の重みを減算する、ことを特徴とする無人搬送装置が提供される。
記憶装置により、搬送機器の乗り換え地点、分岐地点、合流地点、搬送元、搬送先を「点」、各点から直接移動できる隣接地点までを「枝」、各枝の通過時間に比例する「時間負荷」と消費エネルギーに比例する「エネルギー負荷」の和を「重み」とするグラフを記憶し、
搬送制御装置により、各物品毎に、搬送元から搬送先までの搬送経路を構成する各枝の重みの総和が最小となる経路を「予定経路」として決定し、決定した予定経路の各枝の現在の重みに所定の重みを加算し、
各物品毎に、決定した予定経路に沿って搬送機器を個別に制御して物品を搬送し、かつ搬送した予定経路の各枝の現在の重みから前記所定の重みを減算する、ことを特徴とする無人搬送装置の搬送経路決定方法が提供される。
搬送経路をグラフとみなし、経路探索部で一旦決定した経路を将来の渋滞状態として重みに適用することで、渋滞になる経路を予測し、それを回避する経路を決定することができる。
また、各枝の通過時間に比例する「時間負荷」と消費エネルギーに比例する「エネルギー負荷」の和を「重み」とするので、省エネルギー化を図った経路を選択できる。
従って、故障や渋滞等の経路の状態に柔軟に対応するとともに、各種機器の重み計算に必要な情報を得るためのセンサ、通信路、計算装置などが不要になり、かつ省エネルギー化を図ることができる。
従って、常に最新の経路情報で経路を選択するとともに、未来の混雑予測に失敗して適切でない経路を選んだとしても、搬送途中で適切な経路に戻ることができる。またこのため、高精度の予測が不要になる。
この図において、本発明の無人搬送装置10は、複数の搬送装置11を制御する複数の機器制御装置12、各機器制御装置12に指示を送信する機器指示送信部13、上位装置14から搬送指示を受信する搬送指示受信部15、経路を探索する経路探索部16、搬送機器状態、搬送経路グラフ、物品情報、予定経路をそれぞれ記憶する記憶装置17a,17b,17c,17dを備える。
また、上述した記憶装置17a,17b,17c,17dは、単一の記憶装置17であってもよい。
経路探索部16は、搬送機器の状態17a(故障情報等)を搬送経路グラフ17bに反映する。
経路探索部16は搬送経路グラフ17b上の重みを評価し搬送経路を生成する。
機器指示送信部13は、生成した搬送経路に従って各制御装置12に搬送指示を行う。
搬送経路は、天井走行台車(OHV)、無人搬送車(RGV)、自動クレーン等さまざまな種類の搬送機器の組み合わせによって構成される。これらの搬送機器の組み合わせを搬送経路グラフ1(以下単に「グラフ」という)によって表現する。
グラフ1は、「点」2と、隣接している点と点を結ぶ「枝」3の集合によって構成される。枝には方向を持たせることができる。この例で点2は矩形で、枝3は矢印で示す。
搬送機器(この図で、A〜D)によって構成される経路をグラフで表現するために各機器の乗り換え地点、分岐地点、合流地点、搬送元になる地点、搬送先になる地点をすべて「点」と定義する。またこの各点から直接移動できる隣接地点までを「枝」と定義する。機器によっては、双方向に移動可能な場合と一方のみ移動可能な場合があり、それを「枝の方向」として定義する。
本発明では、各枝3に重み4を定義し、搬送経路を構成する各枝の重み4の総和が最小となる経路を「最も良い経路」と定義する。重み4は任意の数値である。
任意の2点間の「最も良い経路」を求めたとき、固定の重み量では常に同じ経路が得られるため、その経路の特定部分が渋滞していたとしても迂回するような経路を得ることができない。そのため渋滞に対応して重み4を動的に変更する必要がある。
例えば、図3において、「出発点Aから到着点C」に搬送することを考えると、通常は「A→C」が「最も良い経路」として求められるが、「A→C」間に渋滞が発生しているときに「A→C」間の重みを図4のように大きくすると、「最も良い経路」として「A→B→D→C」が得られる。この経路は渋滞の迂回経路である。
(1) 記憶装置17により、予め、搬送機器の乗り換え地点、分岐地点、合流地点、搬送元、搬送先を「点」、各点から直接移動できる隣接地点までを「枝」、各枝の通過時間に比例する「時間負荷」と消費エネルギーに比例する「エネルギー負荷」の和を「重み」とするグラフを記憶する。
(2) 次に、搬送制御装置18により、各物品毎に、搬送元から搬送先までの搬送経路を構成する各枝の重みの総和が最小となる経路を「予定経路」として決定し、決定した予定経路の各枝の現在の重みに所定の重みを加算する。所定の重みは、例えば、物品1台に相当する重みとする。
すなわち、搬送経路を求めたときに予定経路として、その経路を構成する各枝3に予約を入れる。枝3の重みは、その枝に入れられた予約数の増加関数とする。
例えば、次のように重みを定義する。
重み=「経路の通過時間」の関数+「消費エネルギー」の関数
新たな搬送経路は、上記の重みで求める。
(3) 次に、搬送制御装置18により、各物品毎に、決定した予定経路に沿って搬送機器を個別に制御して物品を搬送し、かつ搬送した予定経路の各枝の現在の重みから前記所定の重みを減算する。
一般に搬送経路は、天井走行台車(OHV)、無人搬送車(RGV)、自動クレーン等さまざまな種類の搬送機器の組み合わせによって構成される。このとき、搬送される荷物が多く高負荷なときや、一部の機器の故障等が発生したときでも十分に搬送できるように、複数の搬送機器や経路を用意して処理能力に余裕を持たせている。
本発明では、低負荷で搬送能力に余裕があるときに、そのような冗長な機器を使用しない経路で搬送することで、その機器の機能を停止することで省エネルギーを実現する。
すなわち、図5(A)に示すように、経路「D→E」が複数(この図で2つ)の経路で達成される場合に、高負荷時には両方の経路を使用するが、図5(B)に示すように、搬送負荷がある閾値以下になったときに、消費エネルギーの相対的に大きい機器を通過する枝の「エネルギー負荷」を消費エネルギーの相対的に小さい機器を通過する際の「エネルギー負荷」より大きく、例えば2倍以上に設定し、全経路中の一部の機器を実質的に停止させる。
重み=各枝の通過時間に比例する「時間負荷」+消費エネルギーに比例する「エネルギー負荷」
このとき「最も良い経路」とは「通過時間が短くかつ消費エネルギーが小さい経路」となる。
搬送中の荷物の量が少なく、「経路の通過時間」が小さいときには、「消費エネルギー」の項の寄与が相対的に大きくなるため、「消費エネルギー」の少ない機器を通過する経路が選択される。搬送中の荷物の量が多く負荷が高くなると、「経路の通過時間」が大きくなり、「消費エネルギー」の項の寄与が相対的に小さくなる。そのため「消費エネルギー」の大きい機器も負荷低減のために使用される。
図6(A)は、「出発点Aから到着点C」に最初に搬送する場合である。このとき「A→C」と「A→B→D→C」の2通りの搬送経路のうち、各枝の重みの総和が最小となる「A→B→D→C」が選択される。
この選択により、枝AB,BD,DCが予約され、枝AB,BD,DCの重みを10+20,20+20,20+20に変更する。
図6(B)は、「出発点Aから到着点C」に2番目に搬送する場合である。このときも各枝の重みの総和が最小となる「A→C」(枝AC)が選択される。
この選択により、枝AB,BD,DCが予約され、枝AB,BD,DCの重みを15+20,30+20,30+20に変更する。
図6(C)は、「出発点Aから到着点C」に3番目に搬送する場合である。このとき「A→C」と「A→B→D→C」の2通りの搬送経路のうち、各枝の重みの総和が最小となる「A→C」が選択される。
この選択により、枝ACが予約され、枝ACの重みをそれぞれ40+100に変更する。
なお、各枝の重み4は、予約された枝を実際に通過したときに、順次減算する。
(1)一般的に経路予約の少ない経路の重みは小さいので、新たな搬送経路は経路予約の少ない経路が優先的に選ばれる。予約の少ない経路は、混雑のない経路とみなせるので渋滞の迂回が可能になる。
(2)各枝の通過時間に比例する「時間負荷」と消費エネルギーに比例する「エネルギー負荷」の和を「重み」とするので、省エネルギー化を図った経路を選択できる。
従って、故障や渋滞等の経路の状態に柔軟に対応するとともに、各種機器の重み計算に必要な情報を得るためのセンサ、通信路、計算装置などが不要になり、かつ省エネルギー化を図ることができる。
この例に示すように搬送先ですぐ次の作業が行われるのではなく、待つとこが明らかなときは、急いで搬送する必要はない。そこで、
搬送に必要な時間<=搬送先の待ち時間
となる経路が複数ある場合は、最もエネルギー消費の少ない経路を選択する。さらに許容閾時間を定義し、
搬送に必要な時間<=搬送先の待ち時間+許容閾時間
となる経路が複数ある場合は、最もエネルギー消費の少ない経路を選択する。これにより、装置に若干の待ちが発生するものの、さらに省エネルギーが可能になる。
すなわち、本発明によれば、各物品が、点から点に移動する毎に、現在の「予定経路」の各枝の現在の重みから前記所定の重みを減算し、次いで現在の点から搬送先までの搬送経路を構成する各枝の重みの総和が最小となる経路を「予定経路」として再決定し、決定した予定経路の各枝の現在の重みに前記所定の重みを加算する。
このように頻繁に経路の再検討を行うことで、時々刻々と変わる経路状況に応じた搬送経路を求められるだけでなく、将来の予測に失敗し適切な経路を選択できなかったときも、再検討のときに適切な経路に修正される。
図8(A)のように、搬送指示が出たときの経路条件で経路を求めると、渋滞がないのでF−H間を経由しようとするが、この2つの荷物は、将来F−H間の領域を同時に使用するために渋滞が発生する。
そこで図8(B)のように、分離地点であるEで経路を再検討することによって、渋滞しない回避経路を求めることができる。
搬送経路をグラフ1とみなし、経路探索部で一旦決定した経路を将来の渋滞状態として重みに適用することで、渋滞になる経路を予測し、それを回避する経路を決定することができる。
また、各枝の通過時間に比例する「時間負荷」と消費エネルギーに比例する「エネルギー負荷」の和を「重み」とするので、省エネルギー化を図った経路を選択できる。
従って、故障や渋滞等の経路の状態に柔軟に対応するとともに、各種機器の重み計算に必要な情報を得るためのセンサ、通信路、計算装置などが不要になり、かつ省エネルギー化を図ることができる。
従って、常に最新の経路情報で経路を選択するとともに、未来の混雑予測に失敗して適切でない経路を選んだとしても、搬送途中で適切な経路に戻ることができる。またこのため、高精度の予測が不要になる。
10 無人搬送装置、11 搬送装置、12 機器制御装置、
13 機器指示送信部、14 上位装置、15 搬送指示受信部、
16 経路探索部、17,17a,17b,17c,17d 記憶装置、
18 搬送制御装置
Claims (5)
- 複数の搬送機器を個別に制御する無人搬送装置であって、
各搬送装置を制御する複数の機器制御装置と、経路を探索し各機器制御装置に指示を送信する搬送制御装置と、搬送機器状態、搬送経路グラフおよび予定経路を記憶する記憶装置とを備え、
前記記憶装置は、搬送機器の乗り換え地点、分岐地点、合流地点、搬送元、搬送先を「点」、各点から直接移動できる隣接地点までを「枝」、各枝の通過時間に比例する「時間負荷」と消費エネルギーに比例する「エネルギー負荷」の和を「重み」とするグラフを記憶し、
前記搬送制御装置は、各物品毎に、搬送元から搬送先までの搬送経路を構成する各枝の重みの総和が最小となる経路を「予定経路」として決定し、決定した予定経路の各枝の現在の重みに所定の重みを加算し、
各物品毎に、決定した予定経路に沿って搬送機器を個別に制御して物品を搬送し、かつ搬送した予定経路の各枝の現在の重みから前記所定の重みを減算する、ことを特徴とする無人搬送装置。 - 複数の搬送機器を個別に制御する無人搬送装置の搬送経路決定方法であって、
記憶装置により、搬送機器の乗り換え地点、分岐地点、合流地点、搬送元、搬送先を「点」、各点から直接移動できる隣接地点までを「枝」、各枝の通過時間に比例する「時間負荷」と消費エネルギーに比例する「エネルギー負荷」の和を「重み」とするグラフを記憶し、
搬送制御装置により、各物品毎に、搬送元から搬送先までの搬送経路を構成する各枝の重みの総和が最小となる経路を「予定経路」として決定し、決定した予定経路の各枝の現在の重みに所定の重みを加算し、
各物品毎に、決定した予定経路に沿って搬送機器を個別に制御して物品を搬送し、かつ搬送した予定経路の各枝の現在の重みから前記所定の重みを減算する、ことを特徴とする無人搬送装置の搬送経路決定方法。 - 前記所定の重みを、物品1台に相当する「時間負荷」とし、
搬送負荷がある閾値以下になったときに、消費エネルギーの相対的に大きい機器を通過する枝の「エネルギー負荷」を大きく設定し、全経路中の一部の機器を実質的に停止させる、ことを特徴とする請求項2に記載の無人搬送装置の搬送経路決定方法。 - 搬送先で待ち時間が発生する場合に、搬送に必要な時間<=搬送先の待ち時間、又は搬送に必要な時間<=搬送先の待ち時間+許容閾時間、となる経路から最もエネルギー消費の少ない経路を選択する、ことを特徴とする請求項2に記載の無人搬送装置の搬送経路決定方法。
- 各物品が、点から点に移動する毎に、現在の「予定経路」の各枝の現在の重みから前記所定の重みを減算し、次いで現在の点から搬送先までの搬送経路を構成する各枝の重みの総和が最小となる経路を「予定経路」として再決定し、決定した予定経路の各枝の現在の重みに前記所定の重みを加算する、ことを特徴とする請求項2に記載の無人搬送装置の搬送経路決定方法。
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