JPH06171756A - 荷積位置決定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カートンの積み付けによって生成された同じ
高さの複数の面から１つの仮想面を生成し、この仮想面
にカートンを積み付けることで、カートンの積載効率を
向上する。 【構成】 仕様入力部１から与えられた直方体とこの直
方体を積載する方形の仕様に基づいて仮想合成面生成部
２を通じて複数の同一高さの面からなる仮想面を生成
し、積み付け位置計算部３によりこの仮想面上の直方体
の積み付け位置を計算し、落下判定部４において計算さ
れた積み付け位置で直方体が落下しないかどうかを判定
し、積み付け情報管理部５において、積み付け位置計算
部３と落下判定部４の処理結果に基づき直方体の積み付
け位置を決定すると共に直方体の数量を含む情報を更新
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々の物品を収納した
段ボール箱等の直方体物体（以下、カートンと称する）
をパレット等の方形の台に積み付け作業する物流システ
ムにおいてカートン積み付けを効率的に計画する荷積位
置決定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カートンの積み付け計画の作成
は、１種類のカートンをいくつかの基本型を基に積み上
げるという方式で行われていた。この基本型としては、
ブロック積み、レンガ積み、ピンホール積み等が広く知
られている。これらの積み付け方法は大きさの標準化さ
れたパレットおよび１種類のカートンの積み付け計画作
成に現在も利用されている。一方、１枚のパレットに対
して大きさの異なるカートンを積みつけるための積み付
け計画作成方法も検討されてきている。しかし、最適な
積み付け計画を求めようとすると、カートンと配置場所
の組み合わせ数が膨大になってしまう。

【０００３】この問題を回避するために、積み付けるカ
ートンに対して高さを等しくする等の制約を設ける方法
が考えられる。しかし、現在求められている少量多品種
のカートンの積み付け計画作成を行うことはできない。
また、カートンや面の選択方法や配置方法を限定した積
み付け計画を作成する方法も考えられるが、いつでも積
載効率の良い結果が得られるとは限らなくなってしま
う。

【０００４】一般に、面にカートンを積み付ける時、面
の面積に対して１００パーセントの積み付けが行えるこ
とは少ない。したがって、積み付けを継続すればするほ
ど、積み付け可能な面の広さは狭くなり、積載効率は落
ちて行く。そこで、異なる種類のカートンであっても同
じ高さのカートンを隣り合わせに積むことで、積み付け
可能な面の広さを広くとり、この上にカートンを積み付
ける方法が考えられている。（特願平４−６３８８９
号）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
荷積位置決定においては、同じ高さのカートンを隣接さ
せて積み付け可能な面を確保していたので、複数種類の
同じ高さのカートンを積み付けるとしても、それらのカ
ートンが隣合い、接していなければ、これらの面を１つ
の面としてはとらず、２つの離れた面にまたがってカー
トンを積載するような可能性が排除されるので、これが
制約となり積み付け効率を低下させるという問題があっ
た。本発明は上記のような従来技術の問題点を解消し、
カートンの積み付けによって生成された同じ高さの複数
の面から１つの仮想面を生成し、この仮想面にカートン
を積み付けることによって、物理的に離れた複数の面上
にはみ出させたりまたがらせたりしてカートンを積み付
けることを可能とし、積載効率を向上することのできる
荷積位置決定装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、方形の面上に
積載すべき直方体のサイズ、重量、数量を方形のサイズ
と共に入力する仕様入力手段と、方形の上に存在する面
の中から同じ高さの複数の面を合成して１つの仮想面を
生成する仮想合成面生成手段と、存在する直方体の中か
ら積み付け対象とするものを選択して前記仮想合成面生
成手段により生成された仮想面に対して直方体の積み付
け位置を計算する積み付け位置計算手段と、前記積み付
け位置計算手段により計算された積み付け位置で積み付
けた直方体が落下しないかどうかを判定する落下判定手
段と、前記積み付け位置計算手段と前記落下判定手段の
処理結果に基づき直方体の積み付け位置を決定して方形
の面の状態、残りの直方体の数量などの情報を更新する
情報管理手段とを備えたものである。

【０００７】

【作用】この発明においては、仕様入力手段から与えら
れた直方体と方形の仕様に基づいて仮想合成面生成手段
を通じて仮想面を生成し、位置計算手段によりこの仮想
面上の直方体の積み付け位置を計算し、落下判定手段に
おいて計算された積み付け位置で直方体が落下しないか
どうかを判定し、情報管理手段において、位置計算手段
の計算結果と落下判定手段の処理結果に基づき直方体の
積み付け位置を決定すると共に直方体の数量を含む情報
を更新する。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【０００９】図１は本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。同図において、仕様入力部１は積み付け
するカートンの縦、横、高さ、数量およびカートンを積
載するためのパレットの縦、横のサイズ、積載における
許容高さ、許容重量等のカートン積載に関する仕様を入
力し、この情報を情報記憶部６のカートン・パレット仕
様情報部７に格納すると共にカートン管理情報、面管理
情報を生成してそれぞれカートン管理情報部８、面管理
情報部９に格納するものである。仮想合成面生成部２は
情報記憶部６の面管理情報部９から同じ高さの面を検索
し、複数の面から仮想合成面を生成し、これを情報記憶
部６の仮想合成面情報部１０に格納するものである。積
み付け位置計算部３は情報記憶部６のカートン管理情報
部８から積み付けるカートンを選択し、仮想合成面生成
部２で生成された仮想合成面に対する積み付け位置を計
算し、積み付け位置計算結果を情報記憶部６の積み付け
計算結果部１１に格納するものである。落下判定部４は
情報記憶部６のカートン管理情報部８、面管理情報部
９、仮想合成面情報部１０、積み付け計算結果部１１か
らの情報に基づいて積み付け計算結果部１１で計算され
た積み付け位置でカートンが実在する面から落下しない
かどうかの判断を行うものである。積み付け情報管理部
５は落下判定部４における判断結果に基づいて情報記憶
部６の面管理情報部９、カートン管理情報部８を更新す
るものである。

【００１０】次にその動作を説明する。先ず、仕様入力
部１の動作の詳細について図２のフローチャートに従っ
て説明する。仕様入力部１は、ステップＳＴ１にて、パ
レット上に積載するカートンの縦、横、高さ、重さ、数
量等の仕様、パレットの縦、横のサイズ、積載の許容高
さ、許容重量の仕様を入力する。これらの情報はキーボ
ード等の入力装置から直接入力しても、予め定められた
仕様ファイルから自動的に読み込むようにしてもよい。
入力された情報は情報記憶部６のカートン・パレット仕
様情報部７に格納される。次に、ステップＳＴ２にて、
これらの仕様情報とは別にカートン管理情報を生成し、
情報記憶部６のカートン管理情報部８に格納する。更
に、ステップＳＴ３にて、面管理情報を生成して面管理
情報部９に格納する。

【００１１】図３は情報記憶部６のカートン・パレット
仕様情報部７の構造の説明図である。ここでカートン番
号とはカートン固有の番号であり、この番号に対応して
それぞれのカートンの仕様に関する縦、横、高さ等のサ
イズ、重量、数量等のデータを識別することができる。
パレット番号についても同様であり、パレット番号に対
応して、縦、横のサイズおよび積載の許容高さ、許容重
量を識別することができる。

【００１２】図４は情報記憶部６のカートン管理情報部
８と面管理情報部９の構造の説明図である。カートン管
理情報部８においてはカートン番号ごとに対応して使用
数量が管理される。初期状態では“０”が格納される。
一方、面管理情報部９においては、パレット上に存在す
る面が管理される。ここで、面番号とは面管理情報内の
面を識別するための面固有の番号である。そして、面管
理情報部９には面番号に対応して基準座標、縦、横、高
さのサイズが管理される。

【００１３】なお、初期状態では面管理情報部９にはパ
レットの上面のみが登録される。つまり、初期状態にお
いては図５の外観図に示すように、パレット１２の上面
のすべてが面となり、端部（０、０、０）を基準位置と
してサイズが縦１２００Ｘ横１０００の面を形成する。
さて、初期状態においてはパレット１２の上面の全てが
面となるので、仮想面を生成する必要はない。

【００１４】これに対して、例えば図６の外観図のよう
にパレット１２上にカートン１３が積み重ねられている
状況を想定する。この場合、パレット１２上にはカート
ン番号１のカートン１３が６つ積み付けされ面番号２の
面を形成し、カートン番号２のカートン１３が４つ積み
付けされ面番号３の面を形成し、カートン番号３のカー
トン１３が４つ積み付けら面番号４の面を形成している
ものとする。さらに、パレット１２上の面として面番号
５が存在する。

【００１５】図７は図６の状態において使用されるパレ
ット１２とカートン１３の仕様を格納する情報記憶部６
のカートン・パレット仕様情報部７の状態を示す説明図
である。カートン１３のカートン番号に対応して縦、
横、高さのサイズと重さ、数量がそれぞれ格納されてお
り、パレット１２のパレット番号に対応して縦、横のサ
イズと許容高さ、許容重量がそれぞれ格納されている。

【００１６】図８は図６の状態におけるカートン管理情
報部８の状態と面管理情報部９の状態を示す説明図であ
る。カートン管理情報部８にはカートン番号に対応した
使用数量が設定され、面管理情報部９にはカートン１３
の積み付けによって発生した面として面番号２、３、４
が既に登録されている。一方、パレット１２上の面とし
て面番号５が登録される。なお、パレット１２上に存在
する面としては他にもあるがここでは省略する。

【００１７】次に、仮想合成面生成部２の動作の詳細に
ついて図９のフローチャートを用いて説明する。仮想合
成面生成部２はステップＳＴ４において情報記憶部６の
面管理情報部９の中から同じ高さで、かつ合計面積が最
大の面番号の集合を作りだす。図６の状態では面番号
２、３、４の３つの要素を持つ高さ“３００”の面の集
合が作られる。

【００１８】次に、ステップＳＴ５において面の集合の
中から選択できるような面が存在するかどうかの判断を
行う。ここで、選択できないと判断されれば仮想合成面
の生成は行わず、フローから抜ける。

【００１９】ステップＳＴ５の判断で選択面が存在する
と判断されれば、ステップＳＴ６に移行して、ステップ
ＳＴ４で作られた面の集合の中から任意の１つを選択
し、選択された面と残りの面との位置関係をチェックす
る。

【００２０】ステップＳＴ７ではステップＳＴ６のチェ
ックの結果に基づき、選択された面と残りの面の間の間
隙が特定のしきい値以内にあるかどうかの判断を行い、
これが成立しなければステップＳＴ５に戻って別の面を
選択する。一方、選択された面と残りの面の間の間隙が
特定のしきい値以内にあれば、ステップＳＴ８に移り複
数の面を合成してできた面を仮想合成面として仮想合成
面情報部１０に登録する。

【００２１】同様の処理を繰り返すことにより、２つ以
上の仮想合成面を生成することができる。

【００２２】さて、図９のステップＳＴ６のチェック方
法について図１０の説明図に基づいて説明する。図９の
ステップＳＴ５において任意の面として選択された面が
面番号２であったとすると、隣接する面番号３との合成
をチェックすることになる。この場合、面管理情報部９
の情報から面番号２、３の間の間隙距離は“５”である
ことが計算される。ここで、しきい値を“２０”とする
と、これらの２つの面は合成条件を満たしていることに
なる。しきい値はカートンのサイズ等を考慮して予め設
定しておく。また、面番号２、３の空間が空いているか
どうか、つまり高さ“３００”以上の面が存在していな
いことを面管理情報部９により確認する。もし、仮想合
成面の生成が可能であれば、図１１の説明図に示すよう
に、面番号２、３を合わせた仮想合成面を生成し、情報
記憶部６の仮想合成面情報部１０に登録する。

【００２３】その結果、仮想合成面情報部１０には図１
２の説明図に示すような情報が格納されることになる。
なお、仮想合成面情報は、仮想合成面の縦、横の長さ
と、構成面番号と、仮想合成面により影響を受ける面の
番号で構成される。ここで、構成面番号とは仮想合成面
のもととなる面の面番号であり、影響を受ける面番号と
は合成する面の間に存在する面の番号である。ここで
は、縦“５００”、横“１０００”、構成面番号２、３
からなる仮想合成面が生成される。一方、影響を受ける
面番号としては、面番号５が登録される。

【００２４】次に、積み付け位置計算部３の動作の詳細
について図１３のフローチャートに従って説明する。先
ず、ステップＳＴ９において情報記憶部６のカートン・
パレット仕様情報部７、カートン管理情報部８の情報を
基にして任意のカートンを選択する。次に、ステップＳ
Ｔ１０において、生成された仮想合成面に対してカート
ンを積み付けたときの積み付け位置の計算を行い、積み
付け計算結果を積み付け計算結果部１１に登録する。

【００２５】さて、矩形上の積み付け方法としては、図
１４（ａ）に示すようなブロック積み、同図（ｂ）に示
すようなレンガ積み、同図（ｃ）に示すようなピンホー
ル積み等が基本形としてあるが、四則演算により容易に
演算することができる。

【００２６】図１５はカートン番号４を選択して図１
１、図１２に示した仮想合成面上に積み付けした場合の
状態を示すものであり、（ａ）に外観図を、（ｂ）に上
方図をそれぞれ示す。

【００２７】図１６は積み付け位置計算部３による計算
結果を格納する積み付け計算結果部１１の構造の説明図
であり、図１５のような積み付けとなった場合を示して
いる。積み付け計算結果は積み付けた時にできる生成面
の情報とカートンの積み付け位置情報の２つで構成され
る。生成面情報の各項目の内容は面管理情報と同じであ
る。カートンの積み付け位置情報は積み付け結果固有の
番号として積み付け結果番号、積み付けカートンのカー
トン番号、カートンを積み付けた基準位置を表す基準座
標で構成される。

【００２８】次に、落下判定部４の動作の詳細について
図１７のフローチャートに従って説明する。落下判定部
４は仮想合成面情報部１０、面管理情報部９、積み付け
計算結果部１１の各情報に基づいてカートンが実在面か
ら落下しないかどうかを判断する。

【００２９】先ず、ステップＳＴ１１において積み付け
計算結果部１１のカートン積み付け位置情報の１つ１つ
に対して、それぞれの基準座標とカートンの大きさから
カートンの底面の４つの頂点を求め、各頂点が仮想合成
面を構成する実在面の上に乗っているかどうかを調べ
る。つまり、図１８の説明図に示すように、カートン１
３の底面の４つの頂点が実在する面上にある場合は落下
しないと判断する。

【００３０】次に、カートンの頂点が実在する面の上に
載っていない場合は、ステップＳＴ１２において、カー
トンの底部が実在する面からはみ出している距離を求
め、カートンのサイズに対してこの距離がしきい値を越
えるかどうかチェックする。この場合、しきい値はカー
トンの長さの例えば２０パーセントと設定する。そし
て、図１９の説明図に示すように、カートン１３の実在
する面からのはみ出し、つまり図中太線で示す部分の距
離がカートン１３のサイズに対してしきい値以内であれ
ば落下しないと判断する。

【００３１】ステップＳＴ１１、ＳＴ１２のチェック結
果から、ステップＳＴ１３において積み付け計算結果部
１１の情報に基づく積み付けでカートンが落下するかど
うかを判断し、落下すると判断された場合は仮想合成面
へのカートンの積み付けを行わない。

【００３２】次に、積み付け情報管理部５の動作の詳細
について図２０のフローチャートに従って説明する。先
ず、ステップＳＴ１４において、面管理情報部９からカ
ートン積み付けのために合成され使用された面を取り除
く。次に、ステップＳＴ１５において配置計算結果から
カートン管理情報部８に数量を更新する。そして、ステ
ップＳＴ１６において積み付け計算結果部１１の情報、
つまり配置計算結果で生成された新たな面を面管理情報
部９に登録する。次に、ステップＳＴ１７において配置
計算結果のカートン位置を積み付け位置として採用す
る。以上のようにして、積み付け情報管理部５の動作の
結果に基づくカートン管理情報部８と面管理情報部９の
状態について図２１の説明図に示す。

【００３３】以上のような動作の結果、同じ高さの複数
の面から１つの広い面を生成し、カートンの積み付け位
置を決定することができる。このとき、これらの複数の
面は接している必要がなく、はみ出したりまたがったり
してもカートンの積み付けが可能となるので、積載効率
の良い積み付け計画の作成ができる。

【００３４】図２２は本発明の他の実施例の構成を示す
ブロック図である。同図において、仮想合成面生成部２
には分析再配置部１４が設けられており、仮想合成面を
生成する前に合成対象となる面の位置を分析し、より広
い仮想合成面を生成できるように積み付けたカートンの
再配置を行うものである。

【００３５】次にその動作を図２３のフローチャートに
基づいて説明する。今、図２４の外観図に示すような状
態でカートン１３がパレット１２上に配置されているも
のとする。この時のカートン管理情報部８、面管理情報
部９の状態を図２５の説明図に示す。

【００３６】先ず、ステップＳＴ１８において、仮想合
成面生成部２は面管理情報部９の情報に基づき同じ高さ
で合計面積が最大となる面番号の集合を作り出す。ここ
では、面番号２、３、４の３つの要素を持つ高さ“３０
０”の面の集合を作る。

【００３７】そして、ステップＳＴ１９において面の集
合の中から任意の面を１つ選択することができるか否か
を判断する。ここで、選択する面がないと判断されれ
ば、仮想合成面の生成は行わない。

【００３８】選択する面がある場合、ステップＳＴ２０
において、任意の面を１つ選択し、選択した面と残りの
面との位置関係をチェックし、２つの面の間がしきい値
以内であれば、その２つの面から仮想合成面を生成す
る。そして、分析再配置部１４において合成する面の隣
り合う面にカートンを移動できるかどうか、つまりカー
トンの再配置の可能性をチェックする。

【００３９】ここで、カートン再配置条件のチェックに
ついて図２６の説明図に基づいて説明する。同図の状況
において、面番号３のカートンを積み付けた面と同じ高
さでかつ隣り合う面として面番号５が存在している。こ
れは図２５に示すカートン管理情報部８、面管理情報部
９から判断することができる。この場合、面番号３の既
に配置したカートンを図２７に示すように再配置するこ
とが考えられる。

【００４０】このチェックの結果、カートンの再配置が
可能であれば、ステップＳＴ２１においてカートンの再
配置を行う。次に、ステップＳＴ２２において仮想合成
面を生成できるかどうかの判断を行い、合成ができなけ
ればステップＳＴ１９の処理に戻る。これに対して、ス
テップＳＴ２２の判断で仮想合成面の生成ができると判
断されれば、ステップＳＴ２３に移り、複数の面を合成
してできた面を仮想合成面情報として仮想合成面情報部
１０に登録する。

【００４１】以上のような動作の結果、図２４のような
状況であっても、分析再配置部１４の動作に基づきカー
トンを再配置して同じ高さの複数の面からより広い１つ
の仮想合成面を生成することができるので、より効果的
にカートンの積み付け位置を決定することができ、積載
効率の良い積み付け計画の作成が可能となる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の荷積位置決
定装置は同じ高さの複数の面が隣接していなくても１つ
の広い仮想合成面として設定し、カートンの積み付け位
置を決定するように構成したので、実在する面からはみ
出したり、面をまたがったりしてのカートンの積み付け
が可能になり、積載効率を向上させる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例の仕様入力部の動作を説明す
るためのフローチャート。

【図３】本発明の一実施例のカートン・パレット仕様情
報部の構造説明図。

【図４】本発明の一実施例のカートン管理情報部、面管
理情報部の構造説明図。

【図５】本発明の適用対象の初期状態における外観図。

【図６】本発明の一実施例のカートンの積み付け状態の
一例を示す外観図。

【図７】本発明の一実施例のカートン・パレット仕様情
報部の状態説明図。

【図８】本発明の一実施例のカートン管理情報部と面管
理情報部の状態説明図。

【図９】本発明の一実施例の仮想合成面生成部の動作を
説明するフローチャート。

【図１０】本発明の一実施例の面間の位置関係のチェッ
クの説明図。

【図１１】本発明の一実施例の仮想合成面の説明図。

【図１２】本発明の一実施例の仮想合成面情報部の状態
説明図。

【図１３】本発明の一実施例の積み付け位置計算部の動
作を説明するフローチャート。

【図１４】積み付けの基本形の説明図。

【図１５】本発明の一実施例の仮想合成面上へのカート
ンの積み付け例の外観図及び上方図。

【図１６】本発明の一実施例の積み付け計算結果部の構
造説明図。

【図１７】本発明の一実施例の落下判定部の動作を説明
するフローチャート。

【図１８】本発明の一実施例の落下判定の第１の例の説
明図。

【図１９】本発明の一実施例の落下判定の第２の例の説
明図。

【図２０】図１の構成の積み付け情報管理部の動作を説
明するフローチャートである。

【図２１】本発明の一実施例の積み付け情報管理部の動
作結果におけるカートン管理情報部と面管理情報部の状
態説明図。

【図２２】本発明の他の実施例の構成を示すブロック
図。

【図２３】本発明の他の実施例における仮想合成面生成
部と分析再配置部の動作を説明するためのフローチャー
ト。

【図２４】本発明の他の実施例のカートンの積み付け状
態の他の例の外観図。

【図２５】本発明の他の実施例のカートン管理情報部と
面管理情報部の状態の説明図。

【図２６】本発明の他の実施例のカートン再配置条件の
チェックの説明図。

【図２７】本発明の他の実施例のカートンの再配置の説
明図。

【符号の説明】

１ 仕様入力部 ２ 仮想合成面生成部 ３ 積み付け位置計算部 ４ 落下判定部 ５ 積み付け情報管理部 ６ 情報記憶部 ７ カートン・パレット仕様情報部 ８ カートン管理情報部 ９ 面管理情報部 １０ 仮想合成面情報部 １１ 積み付け計算結果部 １２ パレット １３ カートン １４ 分析再配置部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】方形の面上に積載すべき直方体のサイズ、
   重量、数量を方形のサイズと共に入力する仕様入力手段
   と、方形の上に存在する面の中から同じ高さの複数の面
   を合成して１つの仮想面を生成する仮想合成面生成手段
   と、存在する直方体の中から積み付け対象とするものを
   選択して前記仮想合成面生成手段により生成された仮想
   面に対して直方体の積み付け位置を計算する積み付け位
   置計算手段と、前記積み付け位置計算手段により計算さ
   れた積み付け位置で積み付けた直方体が落下しないかど
   うかを判定する落下判定手段と、前記積み付け位置計算
   手段と前記落下判定手段の処理結果に基づき直方体の積
   み付け位置を決定して方形の面の状態、残りの直方体の
   数量などの情報を更新する情報管理手段とを備えた荷積
   位置決定装置。
2. 【請求項２】仮想合成面生成手段において複数の面を合
   成する前に同じ高さの面の位置を分析して面の元となる
   直方体を再配置することによってより広い仮想合成面を
   生成する分析再配置手段を備えた請求項１記載の荷積位
   置決定装置。