JP6823335B2 - トランスファークレーンの自動配備決定システムおよび移動体の最短移動経路算出方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動体の自動配備決定システムに係り、特にコンテナターミナルにおけるトランスファークレーンの自動配備決定システム、およびこの自動配備に適用する移動体の最短移動経路算出方法に関する。

コンテナターミナルのコンテナヤードでは、コンテナの荷役を行うために全方向へ移動可能なトランスファークレーンが複数配備されている。全方向への移動が可能なトランスファークレーンは、コンテナを配置しているレーンを跨いでの移動が可能なため、各レーン単位にトランスファークレーンを配備する必要が無くなり、導入台数の削減を図ることができるというメリットがある。しかし一方で、導入台数の低下に伴い、個々のトランスファークレーンの移動距離が増え、その配置や作業指示によっては、非作業時間が長くなり、コンテナ荷役の作業効率が大幅に低下するといった問題が生じ得ることとなる。

このような問題に対し、トランスファークレーンの効率的な移動経路、及び配置を行うための技術として、非特許文献１のようなものが開示されている。非特許文献１に開示されている技術は、作業指令に対するトランスファークレーンの効率的な移動経路の選定の高速化を図るために、ケース毎の場合分けや、制限を設けその動線の絞り込みを短時間で行った上で、最適な配置動作の指令を出すという旨の技術である。

このような技術を用いる事で、膨大な量の移動経路の絞り込みを行う事ができ、最適な配置動作を瞬時的に導き出す事が可能となるとされている。

江渡信一 他５名著「コンテナターミナルにおけるトランスファークレーンの自動配置計画法」日本機械学会第１０回交通・物流部門大会講演論文集［２００１−１２．５〜７．川崎］ｐ２７１−２７４

確かに、非特許文献１に開示されているような技術を採用することによれば、演算処理数の軽減を図る事ができ、配置動作の指令を出力するまでの時間を短縮することができると考えられる。

しかし、非特許文献１に開示されている技術では、移動経路の判定を行うという点だけに注目しても、場合分けを行う事前処理のパターンが多岐に亙ることとなる。また、このような技術では、システムによって定められたパターン以外のケースには対応する事ができなくなってしまう可能性がある。

そこで本発明では、トランスファークレーンの配置指示にあたり、場合分けなどのルール決めによる調整パラメータを少なくする事のできるトランスファークレーンの自動配備決定システム、および移動体の最短移動経路算出方法を提供することを目的とする。ここでの自動配備決定システムは、トランスファークレーンが荷役作業を行うための移動に要する時間やトランスファークレーンと荷役作業場所との距離などの物理量をベースに、これらの物理量を最適化するトランスファークレーンと荷役作業との割り当てを行うシステムであり、調整パラメータや目的関数として物理量を使用することが可能になり、調整パラメータが少なく、調整指針も得られ易いことを特徴とする。

上記目的を達成するためのトランスファークレーンの自動配備決定システムは、コンテナターミナル内のコンテナ荷役を行うためにトランスファークレーンを配置する位置や停止させる位置を示す複数の配置点と、各配置点間を結ぶ移動経路が定められたマップ、及び前記配置点間における最短経路問題を解くための第１プログラムが記録された記憶手段と、前記第１プログラムを起動して、前記トランスファークレーンが、指定された複数の前記配置点を通過、または前記配置点を移動する際に要するコストの総和が最小となる最短移動経路を求める演算手段と、を備え、前記演算手段は、前記トランスファークレーンの移動動作に応じた時間や荷役作業が開始できる予定時刻と現在時刻との差の時間を前記トランスファークレーンの通常移動速度によって移動可能な距離に置き換え、これを前記コストと定め、前記コストを移動経路ごとに付加することを特徴とする。

また、上記のような特徴を有するトランスファークレーンの自動配備決定システムにおいて前記演算手段は、前記トランスファークレーンに対する禁止動作を定める前記配置点に隣接する移動経路に対して、他の移動経路に付加されたいずれのコストよりも大きな値となるコストを前記隣接する移動経路に付加する構成とすると良い。

このような特徴を有する事により、他の調節パラメータを与える事なく、最短経路問題を解くだけで、トランスファークレーンの移動に伴うコストを考慮した最短路が求められ、自動的に禁止動作が回避されることとなる。

また、上記のような特徴を有するトランスファークレーンの自動配備決定システムにおいて前記演算手段は、予め定めた取決めに従い、前記移動経路に付加される前記コストを、仮想空間上に増加させた次元の高さによって表現する構成とすると良い。

このような特徴を有する事により、高さを与えられた配置点と、その他の配置点とを結ぶ移動経路には、仮想空間上において必然的に長い距離が与えられることとなる。よって、最短経路問題は、この仮想空間上に示された距離に基づいて解かれる事で、他の取決めを必要とする事なく、トランスファークレーンの移動に伴うコストや禁止事項などの動作取決めを包含する経路を選択する事が可能となる。

また、上記のような特徴を有するトランスファークレーンの自動配備決定システムにおいて前記記憶手段には、前記マップ上に存在する複数の前記配置点のうち、コンテナの荷役作業が発生している配置点を集合として認識し、前記最短経路問題を解くことにより前記コンテナの荷役作業が発生しているすべての配置点間における前記コストが最小となる最短経路距離を得、前記最短経路距離を組み合わせて得られる前記コストの総和が最少となるように複数の集団に分割する集合分割問題を解くための第２プログラムが記録されているようにすると良い。

このような特徴を有する事により、複数のトランスファークレーンによる効率的作業を可能とするための作業分担の取決めを行う事ができる。

さらに、上記のような特徴を有するトランスファークレーンの自動配備決定システムにおいて前記演算手段は、前記第２プログラムを介して前記集団を作成する際、前記マップ上に配置される前記トランスファークレーンの数に対応した集団に分割し、前記記憶手段には、前記最短経路問題を解くことにより各集団の最優先の作業位置となる作業指令が出されている配置点と、現在のトランスファークレーンが配備されている配置点との前記コストが最小となる最短経路距離を得、前記最短経路距離を組み合わせて得られる前記コストの総和が最少となるようにトランスファークレーンと各集団の最優先作業との組み合わせを決定し、いずれの集団にいずれのトランスファークレーンを配備するのかを定める一般化割当問題を解くための第３プログラムが記録されているようにすると良い。

このような特徴を有する事により、複数のトランスファークレーンそれぞれが、最も効率的に作業する事のできる集団の割り当てを行う事ができる。

さらに、求めたトランスファークレーンと各集団の最優先作業の組み合わせに対して、トランスファークレーンを作業位置に配備できる時間を予測し、また作業計画からの作業開始可能時間と比較することにより、トランスファークレーンが待ちとなる時間または作業が待ちとなる時間を演算し、作業が待ちとなる時間が例えば１０分以上の作業とトランスファークレーンが待ちとなる時間が例えば２０分以上の作業とがあれば、それらの作業を入れ替えて前記一般化割当問題を再度解く第４のプログラムが記録されているようにすると良い。

このような特徴を有することにより、作業位置と作業開始可能時間を考慮でき、最も効率的なトランスファークレーンと作業集団の組み合わせを決定することができる。

さらに、前記第１から４のプログラムを実行して得られた各トランスファークレーンと作業集団の組み合わせに対して、各トランスファークレーンがすべての作業を終了するまでの総走行距離や作業終了時間を計算する第５のプログラムが記録されているようにすると良い。

さらに、前記集合分割問題の分割数を稼働中のトランスファークレーンの数と同数から順次数を減らしながら、前記第２〜５のプログラムを実行し、前記総走行距離や前記作業終了時間が最少の分割数、あるいは前記作業終了時間にトランスファークレーンの平均速度を乗じて距離の次元にしたものを前記総走行距離に加えた指標が最少の分割数を選択して、トランスファークレーンと作業集団の組み合わせを決定する第６のプログラムが記録されているようにすると良い。

このような特徴を有することにより、トランスファークレーンの移動を最小限に抑えながら、複数のトランスファークレーンが全体として最も効率的に作業する事のできる集団の割り当てを行う事ができる。

さらにまた、前記記憶手段には、前記演算手段により前記トランスファークレーンと各集団の最優先作業との組み合わせに対して、前記トランスファークレーンが作業位置に配備できる時間を予測する演算を行い、当該演算により求められた予測配備時間と、予め定められた作業計画に基づく各作業の作業開始可能時間とを比較することにより、トランスファークレーンが待ちとなる時間または各作業が待ちとなる時間を算出し、前記待ちとなる時間を前記トランスファークレーンの平均速度で除した距離に変換して前記仮想空間上に配置された前記荷役作業が発生している配置点に対して、増加された次元の高さを与えて前記トランスファークレーンの移動経路に前記平均速度で除した距離を付加して、前記最短経路を再度求める第７のプログラムが記録されているようにすることもできる。

このような特徴を有することにより、作業準位のパラメータを換算距離のみとする事ができる。これにより、実空間における作業位置の距離が近くても、待ち時間が長い作業と、実空間での距離が少し離れていても、待ち時間が短い作業との間でのトランスファークレーンの効率的な配置判断が容易となり、作業の優先順位の最適化を図ることが容易となる。

また、上記目的を達成するための移動体の最短移動経路算出方法は、記憶手段と演算手段とを介して、実空間に対応させて定められる複数の配置点間を移動する移動体の最短移動経路を算出する算出方法であって、前記演算手段を介して、前記記憶手段に記憶されている前記配置点間を結ぶ移動経路を備えたマップに対して、前記マップ上を移動する移動体に定められた動作に要する時間を前記トランスファークレーンの通常移動速度によって移動可能な距離に置き換え、これをコストと定める工程と、前記コストを前記移動経路ごとに付加する工程と、最短経路問題を解くことにより、特定の前記配置点間を前記移動体が移動する際の経路における前記コストの総和が最小となる経路を求める工程と、を有することを特徴とする。

また、上記のような特徴を有する移動体の最短移動経路算出方法では、前記演算手段を介して、前記移動体に対する禁止動作を定める前記配置点に隣接する移動経路に対して、他の移動経路に付加するいずれのコストよりも大きな値となるコストを前記隣接する移動経路に付加するようにすると良い。

他の調節パラメータを与える事なく、最短経路問題を解くだけで、禁止動作が回避されることとなる。

さらに、上記のような特徴を有する移動体の最短移動経路算出方法において前記移動経路に付加するコストの大小は、仮想空間上に定める高さの変化によって調節するようにすると良い。

このような特徴を有する事により、高さを与えられた配置点と、その他の配置点とを結ぶ移動経路には、仮想空間上において必然的に長い距離が与えられることとなる。よって、最短経路問題は、この仮想空間上に示された距離に基づいて解かれる事で、他の取決めを必要とする事なく、移動体の動作取決めを包含する経路を選択する事が可能となる。

上記のような特徴を有するトランスファークレーンの自動配備決定システム、及び移動体の最短移動経路算出方法によれば、トランスファークレーン（移動体）の配置指示にあたり、場合分けなどのルール決めによる調整パラメータを少なくする事が可能となる。また、距離や時間などの物理量を調整パラメータとすることが可能となり、調整指針が得られ易い。

実施形態に係る自動配備決定システムの構成を示すブロック図である。 実施形態で適用する実空間上におけるコンテナヤードのモデルを示す平面図である。 コンテナヤードのモデルに基づいて作成された平面上のマップを示す図である。 図３に示すマップ上のノードに、高さ方向の値を付加した三次元マップを示す図である。 図４に示す三次元マップを考慮して、最短経路問題を解いた場合における非類似度行列（ユークリッドの平方距離）である。 発明に係る自動配備決定システムを実施する際の処理工程を示すフロー図である。

以下、本発明のトランスファークレーンの自動配備決定システム、および移動体の最短移動経路算出方法に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態に係るトランスファークレーンの自動配備決定システム（以下、単に自動配備決定システム１０と称す）は、少なくとも、記憶手段１２と、演算手段１４を備えている。記憶手段１２には少なくとも、トランスファークレーンＡ〜Ｃ（図２参照）を配備する対象となるコンテナターミナルにおけるコンテナヤード２０のマップと、トランスファークレーンＡ〜Ｃに対する配備指示を導き出すための各種プログラム記録されている。

コンテナヤード２０のマップには図３に示されるように、コンテナ２２を配置、積み上げる位置や、停止位置に応じて示される複数（図３においては０１〜７２）の配置点（ノード）と、各ノードを間を結ぶトランスファークレーンＡ〜Ｃの移動経路（エッジ）が示されている。ここで、コンテナ２２の配置、積み上げ位置を示す複数のノードは、図２に示されるコンテナ２２の配置を示すレーンに対応した位置に設けられている。一方、停止位置を示すノードは、トランスファークレーンが方向転換する位置や、車両通過用の通路を跨ぐ位置などに設けられている。

なお、図２に示すコンテナヤード２０内におけるコンテナ２２の配置は、説明を簡単化するために、簡略化して記載したものであり、コンテナ２２を配置するレーン数や、コンテナ２２自体の数を増減する事は、本発明を実施する上で影響を及ぼすものでは無い。

プログラムとしては、主として、最短経路問題を解くための第１プログラムと、集合分割問題（クラスター分析）を解くための第２プログラム、および一般化割当問題を解くための第３プログラム等を上げることができる。

最短経路問題は、例えば複数の作業指令位置として定められたノードを全て通る際、最初のノードから最後のノードまでのエッジを通過する距離あるいは時間（コスト）が、最小となるルートを選定するための解析法である。このような解析法を用いる事により、全ての作業指令位置間の最短経路距離や、トランスファークレーンと作業指令位置との最短経路とその距離を求めることが可能となる。

集合分割問題（クラスター分析）は、種々の分類が存在するが、本実施形態においては、階層クラスター分析を採用する。具体的には、最短経路問題により導かれた各作業指令位置間の最短経路距離をコストとし、総コストを最小にするように、配備されるトランスファークレーンＡ〜Ｃの数に応じた集団を作成するという解析法である。このような解析法を用いる事により、各トランスファークレーンＡ〜Ｃが効率的に作業できる集団すなわち作業を行うための移動距離が最少となることとなる。

一般化割当問題は、配備されている各トランスファークレーンＡ〜Ｃが実作業を行う際に最小コストとなる組み合わせを選定するための解析法である。本実施形態においては、まず、クラスター分析により分割された各集団に含まれる複数の作業指令に対して優先順位を定める。次いで、各集団において最高順位（最優先）となる作業指令が出されているノードと、各トランスファークレーンＡ〜Ｃが配備されているノード間において、それぞれ最短経路問題を解いて、作業指令全体のコスト和が最小となるトランスファークレーンＡ〜Ｃと、集団との組み合わせを選定するというものである。このような解析法を用いる事により、配備されている複数のトランスファークレーンＡ〜Ｃに対し、それぞれどの集団の作業指令を実行させるのが効率的であるかを選定することが可能となる。

演算手段１４は、外部から与えられた作業指令と、記憶手段１２に記録されたマップ、及び各種プログラムに基づいて、トランスファークレーンＡ〜Ｃに対して出力する配備指示を導き出すための要素である。外部からの作業指令の記録や、演算手段１４によるプログラムの展開は、自動配備決定システム１０内において、演算手段１４とバス１６により接続されている一次記憶手段１８にて行われるようにすることができる。

また、本実施形態では、上述したように、マップ上の取決めとして、方向転換を要する箇所やレーン間の通路を跨ぐ箇所にもノードを配置している。そして、該当する箇所のノードに対して、高さ方向のコストを付加する構成としている。一般に、トランスファークレーンＡ〜Ｃは、方向転換する際に車輪の向きを回転させる必要が生じる。よって、その動作を行う際には、移動が停止される。このため、トランスファークレーンＡ〜Ｃの負荷動作（移動を伴わない動作）に要する時間を距離に置き換え、実移動距離よりも長い高さ方向の距離としてコストを定めることで、複雑な取決め、場合分けを伴う事無く、最短経路問題を解くだけで、負荷動作を加味した最短経路を導く事ができるようになる。また、レーン間の通路を跨ぐ場合にも、安全上の理由等により、一時停止や徐行を行う必要がある。このため、このような速度変化を伴う場合にも、速度変化に伴う遅延時間を距離に置き換え、実移動距離よりも長い高さ方向の距離としてコストを定めるようにすると良い。

次に、図６を参照して、実施形態に係る自動配備決定システム１０の実施例について説明する。このような構成の自動配備決定システム１０では、まず、図２に示す実空間上におけるコンテナ２２やトランスファークレーンＡ〜Ｃの位置や運転状況（稼働、休止）や（ステップ１０）、予め定められた作業計画（作業を行う位置や時間）の情報（ステップ２０）に基づいて、仮想マップの作成を行う。

仮想マップの作成は、作業計画情報に基づく作業ポイント（作業指令位置）の座標や、トランスファークレーンの移動ポイント（ノード）の座標、移動コスト、及び通行止め情報等に基づいて行う。具体的には、まず、図３に示すように、平面マップに対するノードの配置と、各ノード間を結ぶエッジの取決め、及び作業指令位置ａ〜ｍの配置を行う。その後、マップ上に定めた各エッジに対するコストの付加が成される。ノードの配置は、各作業指令位置ａ〜ｍと、トランスファークレーンＡ〜Ｃが移動の停止を伴う動作を行う位置に対応して成される。このため、各エッジに付加されるコストは、基本的にはノード間の距離、すなわちエッジの長さに応じた値として定められる。ここで、停止を伴う動作を行う位置や、通行止めに対応する位置に対応したノードには、図４に示すように、仮想空間上に高さ方向の位置決めが成される（なお、図４には示されていないが実際には、トランスファークレーンＡ〜Ｃが存在する位置に対応するノードにも高さ方向の位置決めが成される。）。これにより、停止位置に定められたノードと、作業指令位置に定められたノードとを結ぶエッジは、その長さを仮想的に伸ばされることとなり、実空間における移動距離よりも多くのコストが付加されることとなる。

例えば、トランスファークレーンＡ〜Ｃを移動させる際、レーンチェンジを行うために車輪を９０°回転させるために停止するノードでは、その停止時間を等価距離のエッジとして仮想空間に定めるようにする。例えば、停止時間を１分とした場合、トランスファークレーンＡ〜Ｃの通常移動速度×１分の距離をノードの高さ方向の位置（Ｚ軸の値）として与えてやれば良い。

一例として、図２に示すようなコンテナヤードに対応した平面マップを、図３に示すように表し、さらにこれを３次元仮想空間に対応する高さを付加した場合には、図４に示すようなマップとなる。ここで、隣接するノード間のコストを“１”、停止位置に対応したノードに結ばれたエッジに付加されたコストを“５”、各レーンを渡るエッジのコストを“２”、さらに、図３中において１５に対応したノードを通行止めとするために、このノードに隣接するノードを接続するエッジの付加コストを“４０”としている（図４参照）。なお、図示はしていないが、トランスファークレーンＡ〜Ｃが位置するノードに対応するノードに接続するエッジの付加コストも、通行止めと同じ値とされている。

また、図４においては、延長線上に配置された２つレーン間に位置する通路には、高さ方向の位置決め値が異なる２つのノードを配置している。トランスファークレーンＡ〜Ｃがレーン間に配置された通路を通行する場合、レーンチェンジを伴うパターンと、単に通路を跨いで反対側のレーンへ移動する場合のパターンがある。このため、通過の際に要する時間が異なる。よって、それぞれの動作に要する時間に対応した高さ方向の位置決めを成したノードを定めることとしている。

図３、及び図４に示すマップには、０１から７６までのノードが示され、各ノードが、トランスファークレーンＡ〜Ｃの移動可能経路に対応して配置されたエッジにより接続されている。ここで、コンテナヤード２０には、０２、３６、６３の各ノードにそれぞれトランスファークレーンＡ、トランスファークレーンＢ、トランスファークレーンＣが配置されており、作業指令位置として、ａ〜ｍで示した１３ヶ所が定められているものとした場合、次のようにしてトランスファークレーンＡ〜Ｃの自動配備が決定される（ステップ３０）。

まず、与えられた作業指令（本船作業情報、ヤード内シフト作業情報等）から、荷役作業予想時刻を読み込み、荷役作業予想時刻の早い順に順位付けを行う。例えば、図３に示すように、ａからｍまでの１３個の作業指令があった場合の優先順位が、ｍ、ｌ、ｋ、ｇ、ｈ、ｆ、ｃ、ｂ、ａ、ｄ、ｅ、ｉ、ｊの順であったとする。自動配備決定システム１０では、演算手段１４が記憶手段１２から第１プログラムを起動して、すべての作業指令位置間の最短距離を、最短経路問題を解く事で算出する。これを視覚的に分析可能な状態として示す場合には、例えば図５に示すような非類似度行列（ユークリッドの平方距離）として示すことができる。（ステップ４０）。

次に、最短経路問題の結果に基づき、移動経路上におけるノード間のコストをクラスターとして、クラスター分析を行う。これにより、最短経路として示された集団を、各作業指示位置が近いと認識される複数の集団に分割する。本実施形態においては、コンテナヤード２０に配置されたトランスファークレーンＡ〜Ｃの数、すなわち３つの集団に分割することとなる。図５に示す例の場合、最も近い距離として示されるのは、ｇ，ｈと、ｉ，ｊの作業位置で、互いにノード間におけるコストは３とされている。このようにして、順次近似している作業指示位置を組み合わせ、３つの集団に分割すれば良い（ステップ５０）。

次に、分割された各集団の中における作業指令の優先順位を定める。その後、各集団における最高順位となる作業指令が出されているノードと、コンテナヤードに配備されている各トランスファークレーンＡ〜Ｃとの間において、それぞれ最短経路問題を解いて、一般化割当問題を解く事で、作業指令全体のコスト和が最小となるトランスファークレーンＡ〜Ｃと、集団との組み合わせを選定する。

ここで、最短経路問題を解く際には、各トランスファークレーンＡ〜Ｃが位置するノードに対して、高さ方向に仮想的な座標を与える事で、複数のトランスファークレーンＡ〜Ｃが重なり合わない状況を仮想空間上に再現する。すなわち、トランスファークレーンＡ〜Ｃが位置するノードのＺ軸方向の値を通行止めとして表すノードと同等の値とし、コレに結ばれるエッジのコストを高めるというものである。

このような制御を行う自動配備決定システム１０は、トランスファークレーンＡ〜Ｃの停止や方向転換、通過禁止、および擦れ違い禁止等の動作取決めを、所要時間に置き換え、これを動作指令用に作成する仮想空間に対して、距離の変化として示すようにした。このため、トランスファークレーンＡ〜Ｃの移動経路や配置の算出には、個々のケースに応じた場合分けなどの複雑な取決めを設ける事なく、最短経路問題や、集合分割問題、および一般化割当問題といった既知の解析法の割り当て、実行のみで対応する事が可能となる。すなわち、本実施形態における調整パラメータは、仮想空間上に配置されたノードに与えるＺ軸方向の値の加減のみとすることができる（ステップ６０）。

本実施形態に係る自動配備決定システム１０によれば、上記のようなトランスファークレーンＡ〜Ｃの基本配備に加え、次のような処理を行うようにする事もできる。

具体的には、まず、各トランスファークレーンＡ〜Ｃについて、担当する集団において作業順位をトレースしながら、各作業位置に対してトランスファークレーンＡ〜Ｃを配備することができることとなるまでの予想時間を求める。予想時間は、コスト（本実施形態では移動距離）に対応した距離をトランスファークレーンＡ〜Ｃの移動速度（平均速度）で除算すれば良い。

次いで、コンテナヤード２０内の情報として取得する事のできる本船作業情報や、ヤード内シフト作業情報に基づいて、予想荷役時間を求める。その後、トランスファークレーンＡ〜Ｃの配備予想時間と、予想荷役時間とを比較し、いずれの待ち時間がどれだけ長くなるのかを求める。

予想荷役時間が所定時間以上（例えばトランスファークレーンの待ち時間が１０分）となる場合、あるいはトランスファークレーンＡ〜Ｃの配備予想時間が所定範囲以上（例えば作業の待ち時間が２０分）となる場合には、本船荷役作業等と、トランスファークレーンＡ〜Ｃによる荷役作業との順番を入れ替え、一般化割当問題を解いて、作業を担当するトランスファークレーンＡ〜Ｃの選定を再び行うようにする。

また、コンテナ２２の搬入等の外来作業については、外来が発生した時刻から現在までの待ち時間に基づいて、作業の優先順位を上げて行きながら、トランスファークレーンＡ〜Ｃを配備する際の計算を行うようにすると良い。例えば、作業順位を１位から２０位まで設定していた場合、外来が発生した時点では、その優先順位を２０位とする。その後、待ち時間が１分増加する毎に作業の優先順位を１つづつ上げて行くと、外来が発生してから２０分後には、その優先順位が１位となり、最優先で作業が行われるように、トランスファークレーンＡ〜Ｃが配備されることとなる。このような処理を行う事で、外来作業におけるトレーラ等の待ち時間を減らす事ができ、これに起因した渋滞、騒音、ＣＯ２排出量の増加等を抑制することが可能となる（ステップ７０）。

その後、自動配備決定システム１０では、記憶手段１２に記録されたプログラムを起動して、演算手段１４により、各トランスファークレーンＡ〜Ｃが、全ての作業を終了するまでの総走行距離や時間を算出し、これを一次記憶手段１８に記録する（ステップ８０）。

次に、集合分割問題を解く際の分割数について、実際に稼働中のトランスファークレーンの数を基準（Ｎ）として、これを順次減らして演算を繰り返す。そして、トランスファークレーンＡ〜Ｃの全走行距離と、このトランスファークレーンＡ〜Ｃが指示作業を終了するまでの時間とトランスファークレーンＡ〜Ｃの平均速度との乗算の解を加算して得られる値が最小となる分割数を導き出し、この分割数に基づいてトランスファークレーンＡ〜Ｃと作業の組み合わせを決定する。

なお、分割数の選定は、各トランスファークレーンＡ〜Ｃの総走行距離または作業終了時間のうちの少なくとも一方が最少となる分割数を選定するものであっても良い（ステップ９０）。

上記実施形態においては、図４において、ノードに高さ方向の値を付加する際、プラス方向の値を与えている。しかしながら、仮想空間においてノードに与える高さ方向の値は、マイナスの値であっても良い。このような設定とした場合であっても、エッジに付加されるコストの増減に変わりは無いからである。

また、上記実施形態では、エッジにコストを付加する際、３次元仮想空間上にてノードに高さ方向の値を付加することで、仮想空間上でエッジを伸ばすという処理を行っていた。しかしながら、エッジにコストを付加すると言う処理は、ノードに高さ方向の値を与えずとも、単に、図３に示すような平面マップ上において、トランスファークレーンＡ〜Ｃの動作取決めを、所要時間に置き換えこれをトランスファークレーンＡ〜Ｃにおける所要時間あたりの移動距離に置き換え、当該距離に対応したコストをエッジ上に定めるという処理（取り決め）を行うものであっても良い。最短経路問題を解く上では、経路上のノードと、各ノードを結ぶエッジに付加されたコストが問題となる。よって、このような手法を講じた場合でも、上記実施形態と同様な効果を得ることが可能となるからである。

上記実施形態では、コンテナヤード２０内におけるトランスファークレーンＡ〜Ｃの移動を対象にして説明を行った。しかしながら本発明に係る移動体の最短移動経路算出方法は、コンテナヤード２０に限定されない閉鎖空間中における移動指示に適用させることができる。

また、上記実施形態では、作業指令位置について、仮想空間上においては基準面（Ｚ軸方向の値を０）としていた。しかしながら、作業の優先順位、例えば、作業が開始できる予定時刻と現在時刻との差に応じた距離を高さ方向の値（Z軸方向の値）にしたり、上述したトランスファークレーンＡ〜Ｃの配備予想時間と、コンテナ２２の予想荷役時間とを比較した際の待ち時間を距離に換算し、各作業指令位置に対して（作業指令位置までの移動経路に対して）、待ち時間に応じた距離を付加するための高さ方向の値（Ｚ軸方向の値）を付加するようにしても良い。よって記憶手段１２には、このような処理を行った後、再び最短経路問題を解いて、仮想空間上での距離が近い作業指令位置にトランスファークレーンＡ〜Ｃを向かわせる処理を行う第７のプログラムを記録しておくと良い。

このような処理を行う事によれば、優先順位を判断するためのパラメータが距離（仮想距離）のみとなる。よって、時間に対する閾値を定めた判定等が不要となり、より効率的な配置指令を簡易な処理により行う事が可能となる。

また、上記実施形態では、最短経路問題の結果に対して、直接クラスター分析を行う旨記載した。しかしながら、最短経路問題を解いた後、クラスター分析を行うにあたって、上記のような作業の優先順位、すなわち作業が開始できる予定時刻と現在時刻との差に応じた距離を高さ方向の値（Z軸方向の値）にしたり、トランスファークレーンＡ〜Ｃの配備予想時間と、コンテナ２２の予想荷役時間とを比較した際の待ち時間を距離に換算し、各作業指令位置に対して（作業指令位置までの移動経路に対して）、待ち時間に応じた距離を付加するために、ノードに付加する高さ方向の値（Ｚ軸方向の値）を付加するようにしても良い。このように、エッジに優先順位を考慮したコストが付加された状態でクラスター分析を行う事で、より、実作業に適した集団（優先順位を加味した上で、作業位置が近い集団）に分割する事が可能となる。

１０………自動配備決定システム、１２………記憶手段、１４………演算手段、１６………バス、１８………一次記憶手段、２０………コンテナヤード、２２………コンテナ。

Claims (12)

1. コンテナターミナル内のコンテナ荷役を行うためにトランスファークレーンを配置する位置や停止させる位置を示す複数の配置点と、各配置点間を結ぶ移動経路が定められたマップ、及び前記配置点間における最短経路問題を解くための第１プログラムが記録された記憶手段と、
   前記第１プログラムを起動して、前記トランスファークレーンが、指定された複数の前記配置点を通過、または前記配置点を移動する際に要するコストの総和が最小となる最短移動経路を求める演算手段と、を備え、
   前記演算手段は、前記トランスファークレーンの移動動作に応じた時間や荷役作業が開始できる予定時刻と現在時刻との差の時間を前記トランスファークレーンの通常移動速度によって移動可能な距離に置き換え、これを前記コストと定め、
   前記コストを移動経路ごとに付加することを特徴とするトランスファークレーンの自動配備決定システム。
2. 前記演算手段は、前記トランスファークレーンに対する禁止動作を定める前記配置点に隣接する移動経路に対して、他の移動経路に付加されたいずれのコストよりも大きな値となるコストを前記隣接する移動経路に付加する構成とすることを特徴とする請求項１に記載のトランスファークレーンの自動配備決定システム。
3. 前記演算手段は、予め定めた取決めに従い、前記移動経路に付加される前記コストを、仮想空間上に増加させた次元の高さによって表現することを特徴とする請求項１または２に記載のトランスファークレーンの自動配備決定システム。
4. 前記記憶手段には、前記マップ上に存在する複数の前記配置点のうち、コンテナの荷役作業が発生している配置点を集合として認識し、前記最短経路問題を解くことにより前記コンテナの荷役作業が発生しているすべての配置点間における前記コストが最小となる最短経路距離を得、前記最短経路距離を組み合わせて得られる前記コストの総和が最少となるように複数の集団に分割する集合分割問題を解くための第２プログラムが記録されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のトランスファークレーンの自動配備決定システム。
5. 前記演算手段は、前記第２プログラムを介して前記集団を作成する際、前記マップ上に配置される前記トランスファークレーンの数に対応した集団に分割し、
   前記記憶手段には、前記最短経路問題を解くことにより各集団の最優先の作業位置となる作業指令が出されている配置点と、現在のトランスファークレーンが配備されている配置点との前記コストが最小となる最短経路距離を得、前記最短経路距離を組み合わせて得られる前記コストの総和が最少となるようにトランスファークレーンと各集団の最優先作業との組み合わせを決定し、いずれの集団にいずれのトランスファークレーンを配備するのかを定める一般化割当問題を解くための第３プログラムが記録されていることを特徴とする請求項４に記載のトランスファークレーンの自動配備決定システム。
6. 前記記憶手段には、前記演算手段により前記トランスファークレーンと各集団の最優先作業との組み合わせに対して、前記トランスファークレーンが作業位置に配備できる時間を予測する演算を行い、
   当該演算により求められた予測配備時間と、予め定められた作業計画に基づく各作業の作業開始可能時間とを比較することにより、トランスファークレーンが待ちとなる時間または各作業が待ちとなる時間を算出し、
   前記作業が待ちとなる時間が所定時間以上の作業と、前記トランスファークレーンが待ちとなる時間が所定時間以上となる作業があれば、それらの作業を入れ替えて前記一般化割当問題を再度解く第４のプログラムが記録されていることを特徴とする請求項５に記載のトランスファークレーンの自動配備決定システム。
7. 前記記憶手段には、前記第１から第４のプログラムを実行して得られた前記各トランスファークレーンと前記各作業の組み合わせに対して、前記各トランスファークレーンが全ての作業を終了するまでの総走行距離または作業終了時間のうちの少なくとも一方を計算する第５のプログラムが記録されていることを特徴とする請求項６に記載のトランスファークレーンの自動配備決定システム。
8. 前記記憶手段には、前記集合分割問題の分割数を稼働中の前記トランスファークレーンの数と同数を基準として、この数から分割数を減少させて前記第２から第５のプログラムを実行し、前記総走行距離または前記作業終了時間のうちの少なくとも一方が最少の分割数、あるいは前記作業終了時間に前記トランスファークレーンの平均速度を乗じて距離の次元にしたものを前記総走行距離に加えた指標が最少となる分割数を選択して、
   前記トランスファークレーンと各作業の組み合わせを決定する第６のプログラムが記録されていることを特徴とする請求項７に記載のトランスファークレーンの自動配備決定システム。
9. 前記演算手段は、前記第２プログラムを介して前記集団を作成する際、前記マップ上に配置される前記トランスファークレーンの数に対応した集団に分割し、
   前記記憶手段には、前記最短経路問題を解くことにより各集団の最優先の作業位置となる作業指令が出されている配置点と、現在のトランスファークレーンが配備されている配置点との前記コストが最小となる最短経路距離を得、前記最短経路距離を組み合わせて得られる前記コストの総和が最少となるようにトランスファークレーンと各集団の最優先作業との組み合わせを決定し、いずれの集団にいずれのトランスファークレーンを配備するのかを定める一般化割当問題を解くための第３プログラムと、
   前記演算手段により前記トランスファークレーンと各集団の最優先作業との組み合わせに対して、前記トランスファークレーンが作業位置に配備できる時間を予測する演算を行い、
   当該演算により求められた予測配備時間と、予め定められた作業計画に基づく各作業の作業開始可能時間とを比較することにより、トランスファークレーンが待ちとなる時間または各作業が待ちとなる時間を算出し、
   前記待ちとなる時間を前記トランスファークレーンの平均速度で除した距離に変換して前記仮想空間上に配置された前記荷役作業が発生している配置点に対して、増加された次元の高さを与えて前記トランスファークレーンの移動経路に前記平均速度で除した距離を付加して、前記最短経路を再度求める第７のプログラムが記録されていることを特徴とする請求項３を引用する請求項４に記載のトランスファークレーンの自動配備決定システム。
10. 記憶手段と演算手段とを介して、実空間に対応させて定められる複数の配置点間を移動する移動体の最短移動経路を算出する算出方法であって、
    前記演算手段を介して、
    前記記憶手段に記憶されている前記配置点間を結ぶ移動経路を備えたマップに対して、前記マップ上を移動する移動体に定められた動作に要する時間を前記移動体の通常移動速度によって移動可能な距離に置き換え、これをコストと定める工程と、
    前記コストを前記移動経路ごとに付加する工程と、
    最短経路問題を解くことにより、特定の前記配置点間を前記移動体が移動する際の経路における前記コストの総和が最小となる経路を求める工程と、を有することを特徴とする移動体の最短移動経路算出方法。
11. 前記演算手段を介して、前記移動体に対する禁止動作を定める前記配置点に隣接する移動経路に対して、他の移動経路に付加するいずれのコストよりも大きな値となるコストを前記隣接する移動経路に付加することを特徴とする請求項１０に記載の移動体の最短移動経路算出方法。
12. 前記移動経路に付加するコストの大小は、仮想空間上に定める高さの変化によって調節することを特徴とする請求項１０または１１に記載の移動体の最短移動経路算出方法。