JP6992312B2 - シミュレーション装置、制御装置、及びシミュレーションプログラム - Google Patents

シミュレーション装置、制御装置、及びシミュレーションプログラム Download PDF

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Description

本発明は、シミュレーション装置、制御装置、及びシミュレーションプログラムに関する。
従来、倉庫内で荷物の運搬を行うための技術が知られている。特許文献１には、被仕分け品をロボットを用いて仕分けする技術が開示されている。特許文献２には、生産ラインにおいて製造された物品を運搬する無人運搬台車に対して、充電作業を割り付ける技術が開示されている。特許文献３には、複数の移動ロボットの移動区間を計画する技術が開示されている。
特開２０１３－８６９１５号公報（２０１３年５月１３日公開） 特開２０１０－９２３２１号公報（２０１０年４月２２日公開） 特開２００９－８０８０４号公報（２００９年４月１６日公開）
倉庫などの荷物仕分けスペースにおける運搬では、通常、運搬できる荷物の条件が互いに同じである単一種類のロボット（作業主体）が用いられる。一方で本願発明者らは、運搬できる荷物の条件が互いに異なる複数種類のロボットおよび／または人を含み得る構成の方が、運搬を効率的に行い得るとの知見を得た。
しかしながら、上記のように、作業主体として複数種類のロボットおよび／または人を含み得る構成において、各荷物をどの種類のロボットおよび／または人で運搬することが効率的であるかを見出す方法は知られていない。
そこで本発明の一態様は、各荷物をどの作業主体で運搬すべきかを決定することのできる技術を実現することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の態様１に係るシミュレーション装置は、１又は複数種類の作業主体の各々が運搬することのできる荷物の条件を含む前記作業主体の運搬能力を取得する運搬能力取得部と、各荷物に関する荷物情報を取得する荷物情報取得部と、地図情報を取得
する地図情報取得部と、各作業主体の位置情報を含む作業主体状況を取得する作業主体状況取得部と、前記運搬能力、前記荷物情報、前記地図情報、及び前記作業主体状況を参照して、各荷物を運搬する作業主体を決定する作業主体決定部と、
を備える。
上記の構成によれば、各荷物をどの作業主体で運搬すべきかを決定するシミュレーション装置を実現することができる。
上記の課題を解決するために、本発明の態様２に係るシミュレーション装置は、配送計画を取得する配送計画取得部をさらに備え、前記作業主体決定部は、前記作業主体に関する決定結果を参照して運搬計画を作成し、前記配送計画を参照して、前記運搬計画が前記配送計画を達成することが可能かを判断してもよい。
上記の構成によれば、配送計画の達成が可能かを判断できるシミュレーション装置を実現することができる。
上記の課題を解決するために、本発明の態様３に係るシミュレーション装置は、前記各作業主体の残稼働時間を取得する残稼働時間取得部と、作業主体の充電要否に関する充電ステーション情報を取得する充電ステーション情報取得部と、をさらに備え、前記作業主体決定部は、前記作業主体の残稼働時間、前記地図情報、及び前記充電ステーション情報を参照して、前記作業主体を充電ステーションまで移動させる経路である充電ルートを算出してもよい。
上記の構成によれば、作業主体の充電を自動化することができる。
上記の課題を解決するために、本発明の態様４に係るシミュレーション装置において、前記充電ステーション情報は、充電可能な前記作業主体の台数を含んでいてもよい。
上記の構成によれば、より効率よく作業主体の充電を計画することが可能なシミュレーション装置を実現できる。
上記の課題を解決するために、本発明の態様５に係るシミュレーション装置において、前記作業主体決定部は、前記残稼働時間が一定値以下の作業主体の充電ルートを算出してもよい。
上記の構成によれば、より効率よく作業主体の充電を計画することが可能なシミュレーション装置を実現できる。
上記の課題を解決するために、本発明の態様６に係るシミュレーション装置は、前記運搬能力は、前記１又は複数種類の作業主体の各々が運ぶことのできる荷物の重さを含み、前記荷物情報は、各荷物の重さについての情報を含んでいてもよい。
上記の構成によれば、運搬できる荷物の重さに限界のある作業主体を用いて荷物の運搬のシミュレーションをすることが可能なシミュレーション装置を実現できる。
上記の課題を解決するために、本発明の態様７に係るシミュレーション装置において、前記作業主体状況取得部は、ある荷物の運搬が終了した時点における各作業主体の位置情報を取得し、前記作業主体決定部は、前記ある荷物の運搬が終了した時点における各作業主体の位置情報を参照して、前記ある荷物を除く各荷物を運搬する作業主体を決定してもよい。
上記の構成によれば、一つの制御対象が複数回荷物を運搬するようシミュレーションをすることが可能なシミュレーション装置を実現できる。
上記の課題を解決するために、本発明の態様８に係るシミュレーション装置において、前記運搬能力は、各作業主体が同時にどの荷物を運搬することができるかについての情報を含み、前記作業主体決定部は、各作業主体が同時にどの荷物を運搬することができるかについての情報を参照して、各荷物を運搬する作業主体を決定してもよい。
上記の構成によれば、一つの作業主体が複数の荷物を同時に運搬することを考慮してシミュレーションをすることが可能なシミュレーション装置を実現できる。
上記の課題を解決するために、本発明の態様９に係るシミュレーション装置は、前記１又は複数種類の作業主体が、無人航空機を含んでいてもよい。
上記の構成によれば、無人航空機の利点を生かした運搬を計画することが可能なシミュレーション装置を実現できる。
上記の課題を解決するために、本発明の態１０に係るシミュレーション装置は、前記１又は複数種類の作業主体は、互いに前記運搬能力が異なる複数種類の作業主体であってもよい。
上記の構成によれば、互いに運搬能力が異なる複数種類の作業主体を用いたより効率のよい運搬を行うことが可能なシミュレーション装置を実現できる。
上記の課題を解決するために、本発明の態様１１に係る制御装置は、１又は複数種類の作業主体の各々が運ぶことのできる荷物の条件を含む前記作業主体の運搬能力を取得する運搬能力取得部と、各荷物に関する荷物情報を取得する荷物情報取得部と、地図情報を取得する地図情報取得部と、１又は複数種類の作業主体の位置情報を含む作業主体状況を取得する作業主体状況取得部と、前記運搬能力、前記荷物情報、前記地図情報、及び前記作業主体状況を参照して、各荷物を運搬する作業主体を決定する作業主体決定部と、前記作業主体に関する決定結果を参照して作業主体を制御する制御部と、を備える。
上記の構成によれば、各荷物をどの作業主体で運搬すべきかを決定する制御装置を実現することができる。
上記の課題を解決するために、本発明の態様１２に係るシミュレーションプログラムは、上記態様１から１０のいずれかに記載のシミュレーション装置としてコンピュータを機能させるためのシミュレーションプログラムであって、前記運搬能力取得部、前記荷物情報取得部、前記地図情報取得部、前記作業主体状況取得部、および作業主体決定部としてコンピュータを機能させるためのシミュレーションプログラム。
上記の構成によれば、上記態様１と同様の効果を奏する。
本発明の一態様によれば、各荷物をどの作業主体で運搬すべきかを決定することのできる技術を実現することができる。
本発明の実施形態１に係るシミュレーション装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る作業主体決定部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態１に係る運搬パターン算出例１を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る運搬パターン算出例２を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る運搬パターン算出例２を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る運搬パターン算出例３を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る運搬パターン算出例３を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る運搬パターン算出例３を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る運搬パターン算出例３を説明するための図である。 本発明の実施形態１に係る作業主体決定処理の流れを示すシーケンス図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。ただし、本実施形態に記載されている構成は、特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
なお、本願において、「作業主体」とは、ロボット等の移動体、および人（作業者）等を包含した概念である。「作業主体」は、シミュレーション装置等を利用する「ユーザ」とは異なる概念である。また、「移動体」は、人を包含しないものとする。
〔実施形態１〕
（シミュレーション装置１、及び制御装置３０の構成）
図１を参照して、シミュレーション装置１、及び制御装置３０の構成について説明する。図１は、シミュレーション装置１、及び制御装置３０の構成を示すブロック図である。図１に示すように、シミュレーション装置１は、作業主体決定部２、配送計画取得部３、地図情報取得部４、荷物情報取得部５、運搬能力取得部６、作業主体状況取得部７、残稼働時間取得部８、充電ステーション情報取得部９、及び運搬計画取得部１０を備えている。制御装置３０は、シミュレーション装置１と、制御部１１とを備えている。
配送計画取得部３は、本実施形態においては、例えば、倉庫内での荷物の運搬に関する配送計画を取得し、配送計画を作業主体決定部２に供給する。なお、本実施形態において「配送計画」には、倉庫内での荷物の運搬に関し予め定められた計画も含まれる。ここで、荷物の運搬に関し予め定められた計画には、荷物の運搬量と運搬時期に関する計画が含まれる。一例においては、倉庫内での荷物の運搬に関する計画は、ある荷物をいつまでに運搬するかについての計画を含んでいる。
地図情報取得部４は、本実施形態においては、倉庫内の地図情報を取得し、該地図情報を、作業主体決定部２に供給する。なお、地図情報は一つの倉庫に関するものに限定されず、例えばある敷地内に設けられた複数の倉庫に関する地図情報であり得る。このように、作業主体が、敷地内の複数の倉庫を行き来して荷物の運搬を行う実施形態も本明細書に記載の実施形態に含まれる。
荷物情報取得部５は、運搬対象である各荷物に関する荷物情報を取得する。荷物情報は、各荷物を運搬する作業主体を決定するために必要な、荷物についての条件である。荷物の搬送の荷物情報は、例えば、各荷物の重さ、大きさ、形状、荷物の重心等の荷物の性質、及び各荷物の倉庫内での位置、各荷物の倉庫内での運搬先についての情報を含む。荷物情報取得部５は、各荷物の倉庫内での位置として、倉庫内における２次元的な位置だけではなく、例えば棚の何段目に荷物があるか等、各荷物の倉庫内における３次元的な配置を取得することも可能である。
運搬能力取得部６は、１又は複数種類の作業主体の各々が運搬することができる荷物の条件を含む情報であって、作業主体の運搬能力を示す情報を取得し、該運搬能力を示す情報を作業主体決定部２に供給する。運搬能力取得部６は、作業主体が運搬することのできる荷物の条件を、作業主体の種類ごとに取得する。なお、本実施形態において、作業主体の「種類」とは、作業主体の性能のうち、運搬に関連した何らかの性能が異なることを指す。例えば、複数種類の作業主体は、互いに最大積載量が異なる作業主体であり得る。この他、作業主体の種類は、作業主体決定部２が、運ぶ荷物の種類を決定する際に参照する情報であり得る。
運搬能力取得部６は、作業主体の運搬能力を示す情報として、各種類の作業主体が運搬できる荷物の重さの他に、例えば、各種類の作業主体の移動速度、消費電力、充電なしで移動可能な最大の距離等の情報を取得する構成としてもよい。また、各作業主体が同時に複数の荷物を運搬可能である形態では、運搬能力取得部６は、各作業主体が同時にどの荷物を運搬することができるかについての情報を取得してもよい。
運搬能力取得部６は、作業主体の運搬能力を示す情報として、上述した荷物情報に含まれる事項に対応する事項を含む情報を取得することが好ましい。例えば、荷物情報取得部５が、荷物情報として、荷物の重さや形状についての情報を取得する場合、運搬能力取得部６は、作業主体が運搬できる荷物の重さや形状についての情報を、当該作業主体の運搬能力を示す情報として取得することが好ましい。
本実施形態においては、後述するように、１又は複数種類の作業主体には、１又は複数種類の無人航空機等の飛行体が含まれ得る。なお、以下では作業主体がロボット等の移動体であることを想定しているが、作業主体が、人（作業者）を含む実施形態も、本願の範疇である。その場合、人の「種類」とは、例えば、人の運搬能力の違いに基づく種類であり得る。例えば、運搬能力取得部６は、人を運搬能力毎にグループ分けして、人の種類としてもよい。作業主体が人である場合、当然、充電は必要ないが、シミュレーション装置１は、代わりに人の休憩時間等を考慮することができる。
一般的に、無人航空機等の飛行体では、自走式等の運搬ロボットよりも、運搬できる荷物の重さについての制約が厳しい。そのため、作業主体が無人航空機等の飛行体を含み得る場合、上記の荷物情報取得部５が、荷物の重さについての情報を取得すること、及び運搬能力取得部６が、１又は複数種類の作業主体が運搬することのできる荷物の重さを取得することが特に重要となる。
作業主体状況取得部７は、各作業主体のある時点での位置情報を含む、ある時点での作業主体状況を取得し、該作業主体状況を、作業主体決定部２に供給する。作業主体の位置情報は、倉庫内における２次元的な位置だけではなく、作業主体が存在している高さについての情報を含む、３次元的な位置についての情報であり得る。例えば、作業主体が無人航空機等の飛行体を含んでいる場合、無人航空機等が倉庫内を飛行中であれば、作業主体状況取得部７は、無人航空機等が飛行している高さを含む位置情報を取得する構成とすることができる。また、無人航空機等が棚の上等で待機させる場合には、作業主体状況取得部７は、無人航空機等の待機位置を、位置情報として取得する。
また、作業主体状況取得部７は、各作業主体の位置情報の他に、ある時点での各作業主体の使用可否、及び各作業主体が使用可能となる時刻についての情報を取得することもできる。これらの情報を取得することで、作業主体決定部２は、より効率的な運搬計画を作成することが可能である。なお、ある時点での各作業主体の使用可否は、例えば、ある時点で作業主体が荷物を運搬中であるか否か、ある時点で作業主体が充電中であるか否か、又はある時点で作業主体が故障しているか否か等により定まる。
また、各作業主体が使用可能となる時刻は、例えば、作業主体が荷物の運搬を終える時刻、又は作業主体の充電が完了する時刻であり得る。
残稼働時間取得部８は、各作業主体の残稼働時間を取得し、該残稼働時間を作業主体決定部２に供給する。残稼働時間取得部８が、各作業主体の残稼働時間を取得することにより、作業主体決定部２は、作業主体の充電計画を作成することができる。これにより、ユーザは、適切なタイミングで各作業主体を充電することが可能となる。また、作業主体決定部２が作業主体の効率的な充電計画を作成できることにより、作業主体として、無人航空機等、頻繁に充電することが必要な制御装置をより好適に活用することが可能である。
充電ステーション情報取得部９は、ある時点における移動体の充電可否に関する充電ステーション情報を取得し、該充電ステーション情報を、作業主体決定部２に供給する。充電ステーション情報は、例えば、ある時点において空いている充電器の台数、およびある時点において充電可能な前記作業主体の台数、および各充電ステーションが供給可能な電力容量等についての情報を含む。また、充電ステーション情報には、充電ステーションの位置を示す情報を含めてもよい。充電ステーション情報取得部９が、充電ステーション情報を取得することにより、作業主体決定部２は、より効率的な充電計画を作成することが可能である。
作業主体決定部２は、配送計画取得部３が取得した配送計画と、地図情報取得部４が取得した地図情報と、荷物情報取得部５が取得した荷物情報と、運搬能力取得部が取得した各作業主体の運搬能力と、制御対象情報取得部１２が取得した制御対象情報と、作業主体状況取得部７が取得した作業主体状況と、残稼働時間取得部８が取得した各作業主体の残稼働時間と、充電ステーション情報取得部９が取得した充電ステーション情報とを参照して、各荷物を運搬する作業主体を決定する。作業主体決定部２は、各作業主体がどの荷物を運搬するかについての決定結果（本願においては、「作業主体に関する決定結果」とも称する）を参照して、運搬計画を作成する。作業主体決定部２は、作成した運搬計画を、運搬計画取得部１０に供給する。作業主体決定部２の構成、及び運搬計画作成の詳細については、図２を参照して後述する。
運搬計画取得部１０は、作業主体決定部２から、運搬計画を取得する。運搬計画取得部１０は、運搬計画を制御部１１に供給する。本実施形態においては、制御部１１は、一例として、運搬能力の異なる２種類の作業主体群を制御している。作業主体群Ｉは、複数の無人航空機（ドローン）を含み、作業主体群ＩＩは、複数の自走式運搬ロボットを含む。なお、作業主体群とは、本実施形態においては、同一種類の作業主体をまとめて指すものとする。作業主体群の数、及び各作業主体群中の作業主体の数は、特に限定されない。
本実施形態においては、作業主体群Ｉが無人航空機を含むことにより、作業主体決定部２が、より効率的な運搬計画を作成することが可能である。一般的に、無人航空機は、自走式等の搬送ロボットよりも、早い速度で移動が可能であり、かつ地上の障害物にとらわれずに、自走式等の搬送ロボットに比較して多様な運搬ルートで荷物の運搬を行うことが可能である。また、無人航空機は、高い棚等に位置している荷物の運搬に適しており、さらに、地上を移動する搬送ロボットの移動を邪魔しないように配置させることが容易である。このように、本実施形態においては、制御部１１が、無人航空機を含む作業主体を制御することにより、作業主体決定部は、より効率的な運搬計画を作成することができる。
また、作業主体が運搬能力の異なる複数種類の作業主体を含むことで、作業主体決定部２は、各作業主体が運搬する荷物を、各種類の作業主体の運搬能力に応じて決定することが可能であり、より効率的な運搬計画を作成することができる。
（作業主体決定部２）
図２を参照して、作業主体決定部２の構成について説明する。図２は、作業主体決定部２の概略構成を示すブロック図である。作業主体決定部２は、作業主体割り当て部１５、運搬パターン算出部１６、充電ルート算出部１７、所要時間算出部１８、及び配送計画比較部１９を備えている。
まず、作業主体割り当て部１５は、荷物情報取得部５から供給された荷物情報、及び運搬能力取得部６から供給された運搬能力を参照して、各荷物に対して、その荷物を運搬することが可能な運搬能力を有する作業主体を、すべて割り当てる。作業主体割り当て部１５は、作業主体が割り当てられてない荷物があるかを判断し、作業主体が割り当てられてない荷物があれば、エラーを制御装置３０の表示部（図示せず）に供給し、表示部がエラー表示を行う。すべての荷物に対し、作業主体が割り当てられたら、作業主体割り当て部１５は、割り当て結果を、運搬パターン算出部１６に供給する。
運搬パターン算出部１６は、作業主体状況取得部７から供給された作業主体状況、および作業主体割り当て部１５から供給された割り当て結果を参照して、荷物と当該荷物を運搬する作業主体との組み合わせを、運搬パターンとして複数パターン算出する。運搬パターンの算出方法の詳細については、後述する。また、運搬パターン算出部１６は、地図情報取得部４から供給された地図情報、荷物情報取得部５から供給された作業主体の位置情報、荷物の位置情報、及び荷物の運搬先を参照して、各運搬パターンについて運搬ルートを算出する。運搬パターン算出部１６は、算出した運搬パターンおよび運搬ルートを、所要時間算出部１８、及び充電ルート算出部１７に供給する。
充電ルート算出部１７は、残稼働時間取得部８から供給された残稼働時間を参照して、各作業主体の充電要否を判断する。充電ルート算出部１７による充電要否の判断方法は、特に限定されないが、例えば、充電ルート算出部１７は、ある作業主体の残稼働時間が一定値以下であれば、充電が必要と判断する。この「一定値」は、ユーザが適宜設定することが可能である。また、充電ルート算出部１７は、作業主体が空いている充電ステーションの位置まで移動するために必要な残稼働時間を考慮して、一定値を定めてもよい。
充電が必要な場合、充電ルート算出部１７は、地図情報取得部４から供給された地図情報を参照して、作業主体毎に、各作業主体を充電ステーションまで移動させる経路、すなわち充電ルートを算出する。充電ルート算出部１７は、算出した充電ルートを、所要時間算出部１８に供給する。
充電ルート算出部１７は、一例においては、複数の充電ルートを算出する。所要時間算出部１８は、充電ルート算出部１７から供給された複数の充電ルートを参照して、充電のための所要時間が最も短い充電ルートを決定し、制御部１１へ供給することで、より効率よく充電を行うことが可能である。なお、図２においては図示していないが、充電ルート算出部１７は、１つのみ充電ルートを算出して、該充電ルートを所要時間算出部１８に供給せずに、制御部１１に供給してもよい。
所要時間算出部１８は、運搬パターン算出部１６から供給された運搬パターン及び各運搬パターンにおける運搬ルート、及び運搬能力取得部６から供給された各作業主体の移動速度を参照して、各運搬パターンにおける荷物運搬の所要時間を算出する。所要時間算出部１８は、算出した所要時間を参照し、最も所要時間の短い運搬パターンを決定する。決定された運搬パターンは、各作業主体に関する決定結果を含んでいる。所要時間算出部１８は、決定した最も所要時間の短い運搬パターンを、運搬計画作成部２５に供給する。
運搬計画作成部２５は、所要時間算出部１８が算出した最も所要時間の短い運搬パターンを参照して、運搬計画を作成する。運搬計画作成部２５は、算出した運搬計画を、配送計画比較部１９に供給する。配送計画比較部１９は、運搬計画作成部２５から供給された運搬計画と、配送計画取得部３から供給された配送計画とを比較し、運搬計画が配送計画を達成することが可能かを判断する。配送計画比較部１９は、運搬計画が配送計画を達成することが可能だと判断すれば、運搬計画取得部１０へ運搬計画を供給する。また、配送計画比較部１９は、運搬計画が配送計画を達成することができないと判断すれば、エラーを制御装置３０の表示部に供給し、表示部がエラー表示を行う。
なお、運搬計画作成部２５は、充電ルート算出部１７から充電ルートを取得して、各作業主体の充電が完了する時刻を考慮した運搬計画を作成してもよい。これにより、運搬計画作成部２５は、より効率の良い運搬計画及び充電計画を作成することができる。
なお、本実施形態においては、作業主体決定部２は、荷物運搬に係る所要時間が最も短く、かつ作業主体にかかる合計金額が少なくなるように作業主体を決定しているが、作業主体の決定の際、何を条件として、各荷物を運搬する作業主体を最適化するかは、ユーザが自由に設定することができる。例えばユーザは、作業主体決定部２が、所定の条件を満たすように、換言すれば、ある事項がユーザが設定した条件の範囲内となるように、各荷物を運搬する作業主体を決定するよう設定することができる。ここで所定の条件は、特に限定されないが、例えば、上述した所要時間、および作業主体にかかる合計金額の他に、消費エネルギーについての条件等であり得る。
（運搬パターン算出例１）
図３を参照して、運搬パターンの算出例１について説明する。図３（ａ）は、各荷物に対する作業主体の割り当て方法を示す図である。図３（ｂ）は、各運搬パターンにおける所要時間を示した表である。
図３（ａ）に示すように、作業主体割り当て部１５は、まず、各荷物の荷物情報及び各作業主体の運搬能力を参照して、各荷物に対し、該荷物を運搬することが可能な作業主体をすべて割り当てる。本例においては、荷物Ａ～Ｃそれぞれに対し、作業主体１～３がすべて割り当てられている。作業主体割り当て部１５は、算出した割り当て結果を、運搬パターン算出部１６に供給する。
図３（ｂ）に示すように、次に、運搬パターン算出部１６は、各荷物と作業主体との組み合わせを複数パターン算出する。運搬パターン算出部１６は、各組合せについて、運搬ルートを算出し、各荷物に対する、作業主体と運搬ルートとの組み合わせを、運搬パターンとする。運搬パターン算出部１６は、算出した運搬パターンを、所要時間算出部１８に供給する。所要時間算出部１８は、複数の運搬パターンの中から、所要時間が最も短い運搬パターンを選択する。本例においては、所要時間算出部１８は、最も所要時間の短い運搬パターン３を、運搬パターンとして選択している。
なお、本例においては、所要時間算出部１８は、各荷物と作業主体との各組み合わせを示す運搬パターンすべてについて、所要時間をしらみつぶしに調べる。しかしながら、運搬パターンの数が膨大である場合、所要時間算出部１８は、適宜運搬パターンを絞り込んで、所要時間を算出すればよい。
（運搬パターン算出例２）
図４および図５を参照して、各導入数パターンにおける運搬パターンの算出例２について説明する。
図４（ａ）は、各荷物に対する作業主体の割り当て方法を示す図である。図４（ｂ）は、各運搬パターンにおける所要時間を示した表である。図５（ａ）は、各荷物の荷物情報、および充電ステーション情報を示す図である。図５（ｂ）は、一回目の運搬開始時における各作業主体の作業主体状況を示す図である。
図４（ａ）に示すように、本例では、上述した例１とは異なり、荷物Ａを運搬できる作業主体として作業主体１～３が割り当てられ、荷物Ｂを運搬することができる作業主体として作業主体２のみが割り当てられ、荷物Ｃを運搬することができる作業主体として作業主体２のみが割り当てられている。
図４（ｂ）の表２０に示すように、本例では、上述した例１とは異なり、作業主体割り当て部１５が、各荷物に対し各作業主体を一回割り当てるのみでは、すべての荷物を運搬することができない。よって、本例においては、作業主体割り当て部１５は、一回作業主体の割り当てを行った後、後述するように各作業主体の一回目の運搬の終了時刻と位置とを参照して、再度、作業主体の割り当てを行う。
図４（ｂ）の表２１は、作業主体割り当て部１５が算出した、二回の作業主体の割り当て結果を含む運搬パターンを示す。表２０においては、一回目の割り当てを示す。運搬パターン算出部１６は、表２０において作業主体が割り当てられていない荷物に対し、二回目の割り当てを行い、表２１に示す運搬パターンを得る。
なお、運搬パターン算出部１６が、作業主体の割り当てを行う回数は、特に限定されない。運搬パターン算出部１６は、作業主体が割り当てられていない荷物がなくなるまで、作業主体の割り当てを行い、複数回の割り当て結果を含む運搬パターンを算出することができる。
表２０の運搬パターン１、２、４、５に対し、作業主体割り当て部１５が二回目の作業主体の割り当てを行って得た運搬パターンが、運搬パターン１、２、５、及び６である。表２０の運搬パターン３に対し、作業主体割り当て部１５が、二回目、及び三回目の作業主体の割り当てを行って得た運搬パターンが、運搬パターン３及び４である。運搬パターン３では、作業主体２が荷物Ａの運搬を先に行い、次に荷物Ｂの運搬を行ってから、荷物Ｃの運搬を行う。運搬パターン４では、作業主体２が荷物Ａの運搬を先に行い、次に荷物Ｃの運搬を行ってから、荷物Ｂの運搬を行う。
表２１に示される運搬パターンでは、各作業主体は、先に表２０の割り当てについての運搬を行い、次に表２１において割り当てられた荷物の運搬を行うものとする。なお、表２１において、（Ｆ）は、作業主体が先に運搬する荷物、（Ｓ）は、作業主体が後に運搬する荷物を意味する。
所要時間算出部１８は、各運搬パターンの所要時間を算出し、最も所要時間の短い運搬パターン１を選択する。
図５を参照して、運搬パターン１における二回目の運搬の運搬ルートの算出について詳細に説明する。図４（ｂ）の表２０を参照して上述したように、一回目の割り当てのみでは、荷物Ｃを運搬することができない。そこで、作業主体割り当て部１５は、二回目の割り当てを行うことで、荷物Ｃを運搬する作業主体を決定する。図４において示したように、荷物Ｃを運搬できる運搬能力を有するのは作業主体２のみなので、二回目の割り当てにおいて、荷物Ｃに対し、作業主体２が割り当てられる。
荷物Ａ～Ｃのスタート位置、およびゴール位置は、それぞれ図４（ａ）の表３１に示す通りである。また、充電ステーションＡ～Ｃの位置は、それぞれ図４（ａ）の表３２に示す通りである。
運搬パターン算出部１６は、一回目の運搬の終了時刻と位置とを参照して、二回目の運搬の運搬ルートを算出する。一回目の運搬において、作業主体２は荷物Ｂを運搬することから、一回目の運搬終了時に、作業主体２は、荷物Ｂのゴール位置ＰＧＢに位置している。
図４（ｂ）に示すように、一回目の運搬に用いられる作業主体１および２は、一回目の運搬開始時には使用不可である。作業主体２は、一回目の運搬開始から、３０秒後に使用可能となる。また、本例において二回目の運搬に用いるわけではないが、作業主体１は、一回目の運搬開始から、２０秒後に、一回目の運搬を終え、使用可能となる。また、作業主体３は、運ぶ荷物がなく、充電ステーションＣに位置している状態である。なお、作業主体が充電ステーションにおいて充電中である場合、該作業主体の使用可能時刻は、充電終了予定時刻となる。
なお、本例においては、二回目の運搬を行える作業主体が一つしかないが、二回目の運搬を行える作業主体が複数存在するとき、運搬パターン算出部１６は、例えば最も使用可能時刻の早い作業主体を用いるよう、運搬ルートを算出してもよい。
運搬パターン算出部１６は、一回目の運搬終了時点での作業主体２の位置ＰＧＢから、荷物Ｃの位置Ｐｓｃを経由し、荷物Ｃのゴール位置ＰＧＣへと作業主体２が移動する最短ルートを算出し、二回目の運搬の運搬ルートとする。
（運搬パターン算出例３）
図６～図９を参照して、運搬パターンの算出例３について説明する。図６～図９は、すべて運搬パターンの算出例３を説明するための図である。
図６（ａ）は、本例における荷物Ａ～Ｃの重量と、作業主体１～３が運搬できる荷物の重量を示した表である。
図６（ｂ）に示すように、本例においては、上述した例１および２とは異なり、一つの作業主体が同時に複数の荷物をまとめて運搬することが可能である。図６（ｂ）に示すように、作業主体割り当て部１５は、各作業主体が同時にどの荷物を運搬することができるかについての情報ＳＩを参照し、単数又は複数の荷物に対し、運搬可能な作業主体をすべて割り当てる。なお、上記の情報ＳＩは、一例として、作業主体割り当て部１５により、対象となる作業主体の運搬可能重量と、各荷物の重量とを参照して生成される。
図７は、図６（ｂ）で得られた組合せ１～４に基づき、運搬パターン算出部１６が算出した運搬パターンと、所要時間算出部１８が算出したその所要時間である。運搬パターン算出部１６は、組合せ２～４に対しては、複数の運搬パターンを算出する。所要時間算出部１８は、各運搬パターンの所要時間を算出し、最も所要時間の短い運搬パターン３を選択する。
図８及び図９を用いて、運搬パターンの算出方法について、さらに詳細に説明する。図８及び図９で示すように、組み合わせ１～４のそれぞれにおいて、複数の荷物を運搬する作業主体の種類及び各作業主体が荷物を取得する順番は複数あり得る。
図８の表２３に示されるように、運搬パターン算出部１６は、組み合わせ１について、可能な荷物取得のパターンを算出する。組み合わせ１では、作業主体は、同時に複数の荷物を運搬することが可能なもの（表中では、複数荷物運搬機と称している）のみである。同時に単数の荷物のみを運搬する作業主体（表中では、単数荷物運搬機と称している）は、組み合わせ１では存在しない。所要時間算出部１８は、各運搬パターンにおける所要時間を算出し、所要時間の最も短い運搬パターン１－１を、組み合わせ１の運搬パターン１として選択する。
図９の表２４に示すように、運搬パターン算出部１６は、組み合わせ２について、荷物取得の運搬パターンを複数算出する。なお、運搬パターンのうち、図８の表２３と同じ運搬パターンについては、表２４では記載を省略している。表２４に示すように、組み合わせ２の運搬パターンでは、複数の荷物を運搬する作業主体１と、単数の荷物を運搬する作業主体２及び３が存在する。
所要時間算出部１８は、各運搬パターンにおける所要時間を算出し、使用する作業主体の組み合わせ別に、所要時間の最も短い運搬パターンを、組み合わせ２の運搬パターンとして選択する。本例においては、所要時間算出部１８は、荷物ＡおよびＢを作業主体１で、荷物Ｃを作業主体２で運搬する運搬パターンである３－１及び３－２から、所要時間の短い方の運搬パターン３－１を、組み合わせ２で作業主体１および２を用いた場合の運搬パターンとして選択する。同様に、所要時間算出部１８は、荷物ＡおよびＢを作業主体１で、荷物Ｃを作業主体３で運搬する運搬パターンである４－１及び４－２から、所要時間の短い方の運搬パターン４－２を、組み合わせ２で作業主体１および３を用いた場合の運搬パターンとして選択する。なお、表２２の運搬パターン２は、組み合わせ２において、すべての荷物を作業主体１で運搬したときの運搬パターンであり、上述した組み合わせ１における運搬パターン１－１と同じである。
（運搬パターン算出例４）
次に、運搬パターンの算出例４について説明する。本例は、上述した運搬パターン算出例３と運搬パターン算出例４とを組み合わせた算出例に対応する。
本例においては、運搬パターン算出例３と同様に、単数又は複数の荷物に対し、運搬可能な作業主体をすべて割り当て、複数の荷物を運搬する作業主体が荷物を取得する順番まで考慮して、運搬パターンを算出する。さらに上述した運搬パターン算出例２と同様に、作業主体割り当て部１５は、一回作業主体の割り当てを行った後、各作業主体の一回目の運搬の終了時刻と位置とを参照して、再度、作業主体の割り当てを行う。
（作業主体決定処理の流れ）
図１０を参照して、各荷物を運搬する作業主体決定処理の流れの一例を説明する。図１０は、作業主体決定処理の流れを示すフローチャートである。なお、本例においては、充電ルートの算出処理についての記載を省いているが、本実施形態はこれに限定されるものではない。
（ステップＳ００２）
まず、ステップＳ００２において、配送計画取得部３は、配送計画を取得する。配送計画取得部３は、取得した配送計画を、配送計画比較部１９に供給する。
（ステップＳ００４）
続いて、ステップＳ００４において、荷物情報取得部５は、荷物情報を取得する。荷物情報取得部５は、取得した荷物情報を、作業主体割り当て部１５に供給する。
（ステップＳ００６）
続いて、ステップＳ００６において、運搬能力取得部６は、各作業主体が運搬できる荷物の条件を含む、作業主体の運搬能力を取得する。運搬能力取得部６は、取得した運搬能力を、作業主体割り当て部１５に供給する。
なお、上記のステップＳ００２～Ｓ００６の順番は、特に限定されず、互いに入れ替えることが可能である。また、ステップＳ００２を行う順番は、Ｓ０２２の前であること以外は、限定されない。
（ステップＳ００８）
続いて、ステップＳ００８において、作業主体割り当て部１５は、各荷物に対して、該荷物を運搬することが可能な作業主体をすべて割り当てる。作業主体の割り当て方法については、上述した通りである。
（ステップＳ０１０）
続いて、ステップＳ００１０において、作業主体割り当て部１５は、作業主体が割り当てられていない荷物があるかを判断する。作業主体割り当て部１５は、作業主体割り当て部１５は、作業主体が割り当てられてない荷物があるかを判断し、作業主体が割り当てられてない荷物があれば、エラーを制御装置３０の表示部（図示せず）に供給し、表示部がエラー表示を行う。すべての荷物に対し、作業主体が割り当てられたら、作業主体割り当て部１５は、割り当て結果を、運搬パターン算出部１６に供給する。
（ステップＳ０１２）
続いて、ステップＳ０１２において、運搬パターン算出部１６は、作業主体状況取得部７から、作業主体状況を取得する。二回目以降の割り当てにおいては、作業主体状況取得部７は、一回前の運搬が終了した時点における時刻、及び位置情報を、作業主体状況として取得する。
（ステップＳ０１３）
続いて、ステップＳ０１３において、運搬パターン算出部１６は、地図情報取得部４から、地図情報を取得する。
なお、運搬パターン算出部１６がステップＳ０１２およびステップＳ０１３の処理を行う順番は、ステップＳ０１４の前であれば、特に限定されない。
（ステップＳ０１４）
続いて、ステップＳ０１４において、運搬パターン算出部１６は、作業主体割り当て部１５から供給された割り当て結果、作業主体状況取得部７から供給された作業主体状況、および地図情報取得部４から供給された地図情報を参照して、運搬パターンおよび各運搬パターンにおける運搬ルートを算出する。運搬パターンの算出方法の詳細は、上述した通りである。
（ステップＳ０１８）
続いて、ステップＳ０１８において、運搬パターン算出部１６は、作業主体が割り当てられていない荷物があるか、換言すれば、各荷物に対し作業主体を一回割り当てたとき、ユーザがすべての荷物を運搬することができるかどうかを判断する。作業主体が割り当てられていない荷物があれば、作業主体決定部２は、ステップＳ０１２に戻り、ステップＳ０１２からステップＳ０１８までを繰り返すことで、複数回作業主体の割り当てを行う。作業主体が割り当てられていない荷物がなければ、運搬パターン算出部１６は、算出した運搬パターンを、所要時間算出部１８に供給する。
（ステップＳ０１９）
続いて、ステップＳ０１６において、所要時間算出部１８は、運搬パターン算出部１６から供給された運搬パターンを参照して、各運搬パターンにおける各荷物の運搬の所要時間を算出する。
（ステップＳ０２０）
続いて、ステップＳ０２０において、所要時間算出部１８は、所要時間の一番短い運搬パターンを決定する。所要時間算出部１８は、決定した運搬パターンを、運搬計画作成部２５に供給する。
（ステップＳ０２１）
続いて、ステップＳ０２１において、運搬計画作成部２５は、所要時間算出部１８から供給された運搬パターンに基づき、運搬計画を作成する。運搬計画作成部２５は、作成した運搬計画を、配送計画比較部１９に供給する。
（ステップＳ０２２）
続いて、ステップＳ０２２において、配送計画比較部１９は、運搬計画作成部２５から供給された運搬計画と、配送計画取得部３から供給された配送計画とを比較し、運搬計画が配送計画を達成することが可能かを判断する。配送計画比較部１９は、運搬計画が配送計画を達成することが可能だと判断すれば、作業主体決定処理を終了する。また、配送計画比較部１９は、運搬計画が配送計画を達成することができないと判断すれば、エラーを制御装置３０の表示部に供給し、表示部がエラー表示を行う。
〔ソフトウェアによる実現例〕
シミュレーション装置１の制御ブロック（特に地図情報取得部４、荷物情報取得部５、運搬能力取得部６、作業主体状況取得部７、および作業主体決定部２）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
後者の場合、シミュレーション装置１は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
１ シミュレーション装置
２ 作業主体決定部
３ 配送計画取得部
４ 地図情報取得部
５ 荷物情報取得部
６ 運搬能力取得部
７ 作業主体状況取得部

Claims (13)

  1. 複数種類の作業主体の各々が運搬することのできる荷物の条件を含む前記作業主体の運搬能力を取得する運搬能力取得部と、
    各荷物に関する荷物情報を取得する荷物情報取得部と、
    地図情報を取得する地図情報取得部と、
    各作業主体の位置情報を含む作業主体状況を取得する作業主体状況取得部と、
    前記運搬能力、前記荷物情報、前記地図情報、及び前記作業主体状況を参照して、各荷物を運搬する作業主体を決定する作業主体決定部と、
    を備え、
    前記作業主体のうち、少なくとも何れかは、人自身の運搬能力毎に種類分けされる人である
    ことを特徴とするシミュレーション装置。
  2. 配送計画を取得する配送計画取得部をさらに備え、
    前記作業主体決定部は、前記作業主体に関する決定結果を参照して運搬計画を作成し、
    前記配送計画を参照して、前記運搬計画が前記配送計画を達成することが可能かを判断することを特徴とする請求項１に記載のシミュレーション装置。
  3. 前記各作業主体の残稼働時間を取得する残稼働時間取得部と、
    作業主体の充電要否に関する充電ステーション情報を取得する充電ステーション情報取得部と、
    をさらに備え、
    前記作業主体決定部は、前記作業主体の残稼働時間、前記地図情報、及び前記充電ステーション情報を参照して、前記作業主体を充電ステーションまで移動させる経路である充電ルートを算出することを特徴とする請求項１または２に記載のシミュレーション装置。
  4. 前記充電ステーション情報は、充電可能な前記作業主体の台数を含むことを特徴とする請求項３に記載のシミュレーション装置。
  5. 前記作業主体決定部は、前記残稼働時間が一定値以下の作業主体の充電ルートを算出することを特徴とする請求項３に記載のシミュレーション装置。
  6. 前記運搬能力は、前記複数種類の作業主体の各々が運ぶことのできる荷物の重さを含み、
    前記荷物情報は、各荷物の重さについての情報を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
  7. 前記作業主体状況取得部は、ある荷物の運搬が終了した時点における各作業主体の位置情報を取得し、
    前記作業主体決定部は、前記ある荷物の運搬が終了した時点における各作業主体の位置情報を参照して、前記ある荷物を除く各荷物を運搬する作業主体を決定することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
  8. 前記運搬能力は、各作業主体が同時にどの荷物を運搬することができるかについての情報を含み、
    前記作業主体決定部は、各作業主体が同時にどの荷物を運搬することができるかについての情報を参照して、各荷物を運搬する作業主体を決定することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
  9. 前記複数種類の作業主体は、無人航空機を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
  10. 前記複数種類の作業主体は、互いに前記運搬能力が異なる複数種類の作業主体であることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のシミュレーション装置。
  11. 前記作業主体決定部は、
    前記作業主体である人の休憩時間を示す情報を更に参照して、各荷物を運搬する作業主体を決定する
    ことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載のシミュレーション装置。
  12. 複数種類の作業主体の各々が運ぶことのできる荷物の条件を含む前記作業主体の運搬能力を取得する運搬能力取得部と、
    各荷物に関する荷物情報を取得する荷物情報取得部と、
    地図情報を取得する地図情報取得部と、
    各作業主体の位置情報を含む作業主体状況を取得する作業主体状況取得部と、
    前記運搬能力、前記荷物情報、前記地図情報、及び前記作業主体状況を参照して、各荷物を運搬する作業主体を決定する作業主体決定部と、
    前記作業主体に関する決定結果を参照して作業主体を制御する制御部と、
    を備え、
    前記作業主体のうち、少なくとも何れかは、人自身の運搬能力毎に種類分けされる人である
    ことを特徴とすることを特徴とする制御装置。
  13. 請求項１から１１のいずれか１項に記載のシミュレーション装置としてコンピュータを機能させるためのシミュレーションプログラムであって、前記運搬能力取得部、前記荷物情報取得部、前記地図情報取得部、前記作業主体状況取得部、および作業主体決定部としてコンピュータを機能させるためのシミュレーションプログラム。
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