JPH0699045B2 - 貨物積付計画装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、多品種の貨物を混載する場合の貨物積付計画
装置に関し、さらに詳しくは、積付作業前に外装ケー
ス、貨物の手配や貨物倉庫の管理に必要な情報、すなわ
ち外装ケースの数・寸法と、各外装ケースへの貨物の配
分と、外装ケース上に輸送要求のあつた貨物をロボツト
により効率よく積符けるような積付配置と、積付順序
と、ロボツト動作シーケンスとを決定する貨物積付計画
装置に関するものである。

〔発明の背景〕

従来、各々異なる寸法で定型化された複数種の外装ケー
ス（トラツク、コンテナ、木箱、パレツトなどの貨物積
付用のケースをいう）、ここではパレツト上への貨物を
自動的に積付ける設備として、オートパレタイザやパレ
タイジング・ロボツト（またはロボツト・パレタイザと
も言う）などがある。これらの設備は、１個のパレツト
に全て同一種類でかつ同一寸法の貨物しか積付けること
ができない。従つて、多品種少量化輸送のニーズがでて
きた場合には１個のパレツトに積付けるべき品種数が多
くなり、従来のようなパレタイジング・ロボツトでは、
積付作業が不可能になる。

ところで、パレタイジング・ロボツトにより、１個のパ
レツトに種々の貨物（寸法の異なる異形状の貨物）を自
動的に積付ける場合、次の問題点がある。

（１）種々の貨物を各パレツトに配分する組合せ数が非
常に多くなる。この配分においては、パレツト仕様（制
限高さ，制限重量等）や制約条件（同一パレツトに積付
けるべき貨物の組合せ等）を満足させる必要がある。人
手で貨物の配分を決定する場合には、制約を満たす組合
せを見つけるために多大の時間を必要とする。

また貨物の積付配置の組合せ数が非常に多くなるため、
人手で貨物積付配置を決定する場合、パレツト上の有効
積載空間に対する積載効率が低下し易い。そこで、制約
を満たす配分と高積載効率を実現する積付配置の生成方
式が必要である。

（２）種々の貨物を従来のプレイバツク型教示方式で行
なつた場合には、各貨物ごとにロボツトの動作を教示さ
せる必要があるが、各貨物ごとにこの動作内容が異なる
ので、教示のための工数が大となる。そこで、上記積付
配置の生成と同時に、ロボツトへの動作教示データであ
る貨物積付順序とロボツト動作シーケンスを自動的に決
定する方式が必要である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、パレツトによる貨物の輸送の要求に対
して、種々の制約を満足させる貨物配分とパレツト上の
限定された有効積載空間内に、高積載効率を実現する積
付配置を簡単な操作で短時間のうちに設計でき、同時に
ロボツトへの動作教示のための工数削減を狙い、上記積
付計画情報より自動的に貨物積付順序とロボツト動作シ
ーケンスを決定できる貨物積付計画装置を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成するために、複数の外装ケース
に複数の貨物を積付ける計画を行うために、この計画に
必要な仕様及びこの計画の結果を記憶する記憶部を持つ
積付計画情報を演算するための演算装置と、この演算装
置による演算結果を表示する表示装置、演算結果を書類
化して出力する出力装置及び演算結果を記憶する補助記
憶装置と、演算に対する指示情報を入力する入力装置と
を備える貨物積付計画装置において、各々異なる寸法で
定型化された選択可能な複数種の外装ケースの仕様、前
記外装ケースに積付られる寸法が異なる複数種の貨物の
仕様、前記入力装置から入力された積付計画情報作成条
件より、前記貨物の積付に使用決定された外装ケースの
仕様、前記複数の外装ケースに複数種の貨物のなかでど
の貨物を積付けるかの組合せを前記演算装置により演算
して貨物配分を作成し、前記外装ケースのどの位置にど
の貨物をどの方向に積み付けるかを前記演算装置により
演算して積付配置を作成し、前記各々異なる寸法で定型
化された選択可能な複数種の外装ケースの仕様と、前記
外装ケースに積付られる寸法が異なる複数種の貨物の仕
様と、前記貨物の積付に仕様決定された外装ケースの仕
様とその複数の外装ケースに複数種の貨物のなかでどの
貨物を積付るかの組合せである貨物配分と、前記外装ケ
ースのどの位置にどの貨物をどの方向に積み付けるかを
決めた積付配置との積付計画情報に基づいて使用する外
装ケース毎の複数の貨物を積付る順序に並べた積付順序
とその積付を行うロボットの積付動作経路と速度と動作
条件の動作シーケンスを前記演算装置により演算して積
付作業情報を作成し、前記表示装置に表示された演算結
果により、前記入力装置に再度積付計画情報作成条件を
入力し、前記積付計画情報作成条件を満足するまで入力
を繰返して積付計画情報と積付作業情報を作成するもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は、本発明の貨物積付計画装置の背景となるパレ
タイジング・ロボツトなどの関連設備の概要を示した例
である。本実施例では、外装ケースがパレツトである場
合について説明する。1Aがパレテイジング・ロボツト、
1Bがパレツト、1Cが自動車倉庫などのように指定された
貨物を自動的に取り出す装置、1Dが貨物の供給コンベ
ア、1Eが貨物の確認装置、1Fがダンボール箱などの貨
物、1Gが貨物積付済パレツト、1Hがロボツト1Aにパレツ
ト1Bを供給する装置、1Iが積付計画情報に対応した貨物
未積付パレツトをストツクしておく装置である。上記構
成において、予め与えられた積付順序に従つて、自動倉
庫1Cから供給コンベア1Dへ貨物が投入される。一方、予
め与えられた動作シーケンスに従つて、パレタイジング
・ロボツト1Aが、各貨物1Fを次々とパレツト1Bに積付け
る。パレツト1Bへの積付けが完了すると、パレツト供給
装置1Hは、貨物未積付パレツトを、パレタイジング・ロ
ボツト1Aに供給する。

本発明装置は、これらパレツトなどの外装ケースの数、
各外装ケースの寸法、積付貨物の各外装ケースへの配
分、各外装ケース内の積付配置、パレタイジング・ロボ
ツトの積付順序、ロボツト動作シーケンスを決める積付
計画装置に関するものである。

第２図は、パレツト2A上の貨物2Bの位置関係を示す図で
ある。例えば、ロボツト側の左端を原点とする直交座標
系を設定して、貨物の積付位置を指定する。厳密には、
貨物のうち原点に最も近い点2Cの座標を貨物2Bの積付位
置と定義する。なお貨物積付向きは、ｘ軸方向に貨物2B
の向きを当該貨物2Bの長手方向（Ｌとする）にするか短
手方向（Ｓとする）にするかで決める。

第３図は、平面図のなかで各貨物の積付順序を表示した
例である。原則として、ロボツト側からみて、（ｉ）下
から上へ、（ii）奥から手前へ、（iii）左端から右端
へという優先規則で積付けた例である。

第４図は、供給コンベア4A上に供給された貨物4Bを既積
付貨物4E,4Cを乗り越えて、4Dの位置にロボツトが積付
動作経路を示した例である。パレタイジング・ロボツト
の型式、寸法、動作特性が分つているので、予め貨物積
付の動作パターンは与えられている。さらに、積付ける
貨物4Bの寸法は既知であり、貨物積付位置と貨物積付順
序より既積付貨物の配置状況も知ることができるので、
それらの障害物を避けて通り、経路が最短となるような
最適な教示点4Fおよび経路4Gが決定できる。従つて、第
２図のような座標系での、教示点位置（X,Y,Z）とその
間の速度等の動作条件のロボツト動作シーケンスが決定
できる。

第５図は、本発明による貨物の積付計画装置の全体構成
を概略的に示すブロツク図であり、10は演算装置のコン
ピユータ、21はデータ入力用のライトペン、22はグラフ
イツク・デイスプレイ装置、23はハードコピー出力装
置、24は補助記憶装置、25は貨物仕様の入力装置、26は
積付計画情報の出力装置である。

コンピユータ10は、記憶部11と、この記憶部11に格納さ
れたプログラムに従つて動作するコントロール部19と、
７個のデータ記憶部12〜18からなつている。記憶部12に
は、例えば第６図に示す如く、選択可能なパレツト毎の
仕様データが、入力装置25より入力され、テーブル化し
て記憶されている。さらに記憶部13には、例えば第７図
に示す如く、貨物毎の仕様データが、入力装置25より入
力され、テーブル化して記憶されている。記憶部14,15
には、記憶部12,13から計算したパレツトの数に対応し
て、各パレツト毎の寸法と積付けるべき貨物の仕様がそ
れぞれ記憶されている。記憶部16には、操作者がライト
ペン21から入力する貨物積付位置および積付向きが各パ
レツトに記憶される。記憶部17,18には、記憶部12〜16
からコンピユータが計算した貨物積付順序、ロボツト動
作シーケンスが各パレツトにそれぞれ記憶される。

本発明装置を利用する操作者は、まず、輸送する貨物を
ライトペン21を用いて指定する。コンピユータ10は、そ
の指定に従つて補助記憶装置24より、貨物の仕様データ
を取り出し、記憶部13にセツトする。操作者は、記憶部
13の内容をデイスプレイ装置22により確認し、積付計画
情報を作成するのに必要な条件を指定する。この条件に
は、複数品種に対して同一のパレツトに配分することを
指定するもの（例えば、左右の対称部品、部分組立部品
など）や、混載を許さない品種の指定（例えば、別工場
にて使用される部品など）、個装されていない部品を複
数個集めてサブケースに入れる指定などがある。コンピ
ユータ10は、この条件のもとで、パレツト数、各パレツ
トの寸法を、パレツトへの貨物の配分の自動計算および
積付配置の自動計算を行いながら同時にその最適な値を
自動計算し、決定する。そのとき配分の計算結果を記憶
部14,15にセツトする。積付配置については、デイスプ
レイ装置22に表示し、操作者が満足であるか否かを各パ
レツト毎にライトペン21を用いて入力する。セツトされ
た結果に満足であれば、コンピユータ10は、記憶部16に
その結果をセツトする。不満足であれば、次のように積
付配置を人手にて決定してゆく。すなわち、まず第１の
積付けるべき貨物コードとその積付位置と積付向きを指
定する。これらの指定はライトペン21を介して行なわれ
る。これにより、記憶部16には、例えば第８図の形式
で、貨物の積付位置の座標（Ｘ軸,Y軸およびＺ軸）と積
付向き（長手方向Ｌおよび短手方向Ｓとする）を示すデ
ータがそれぞれセツトされる。

次にコンピユータ10は、既に積付けられた貨物の積付配
置状況を平面図の形で、デイスプレイ装置22に表示す
る。操作者は、デイスプレイ装置22に表示された画面を
見ながら、空いている積載空間を探し、更に積付けるべ
きかどうかを判断する。積付を続ける場合、上記手順を
繰返し、パレツトの有効積載空間に次々と貨物を積付け
ていく。

操作者が、上記手順を繰返した後、最終的に積付を完了
すると判断した場合、コンピユータ10に、ライトペン21
により終了を指定する。このように、自動または人手に
よる積付配置が決定されると、コンピユータ10は、記憶
部16内にセツトされた積付位置の情報をもとに、各貨物
の積付順序を決定して、記憶部17にセツトする。この場
合、記憶部17には、例えば第９図の形式で、積付順に貨
物の積付順序と貨物コードを示すデータがそれぞれセツ
トされる。さらに、コンピユータ10は、記憶部12〜17に
セツトされた情報をもとに、積付順序ごとに、ロボツト
動作シーケンスを決定して、記憶部18にセツトする。こ
の場合、記憶部18には、例えば第10図の形式で、積付順
序ごとに動作シーケンスを示すデータがそれぞれセツト
される。

第11および12図は、上述した制御動作を行うために記憶
部11に格納されるプログラムのフローチヤートを示す。

以下フローチヤートの動作ステツブを追つて、本発明装
置の具体的動作を説明する。

第11図は上述の積付計画情報を作成する制御動作を行な
うために記憶部11に格納されるプログラムの概略フロー
チヤートを示す。

以下、このフローチヤートの動作ステツプ31〜40を追つ
て、具体的動作を詳細に説明する。

ステツプ31では、コンピユータ10は、操作者が輸送すべ
き貨物を例えば仕向地・製品名の単位で指定するのを待
つ。操作者がライトペン21を用いて、仕向地・製品名を
入力すれば次のステツプ32に進む。

ステツプ32では、コンピユータ10は、指定された仕向地
・製品名に対して補助記憶装置24より輸送すべき貨物の
仕様データを取り出し、デイスプレイ装置22に表示す
る。

ステツプ33では、操作者は、デイスプレイ装置22に表示
された貨物の仕様データより積付計画情報作成条件を入
力（指定）する。この作成条件の指定には、どのパレツ
トを優先的に選択するかの指定、貨物配分に対して重量
・容積の均一化のどちらを優先させるかの指定、複数品
種の貨物を同一パレツトの配分させる指定、混載を許さ
ない貨物の指定などがある。

ステツプ34では、コンピユータ10は上記の作成条件がす
べて入力されるのを待つ。操作者が、ライトペン21で、
積付計画情報の作成を指定すると、次のステツプに進
む。

ステツプ35では、コンピユータ10は、貨物の総容積を計
算し、最小のパレツト数・寸法を次式（１）で計算す
る。

パレツト数＝（貨物総容積）／（パレツトの容積） …
（１） この（１）式で求められたパレツト数の整数部は、優先
パレツトの個数であり、端数処理としての小数部につい
ては、これに対応する容積以上であつて、かつその容積
に最も近いパレツトを採用することにする。このように
パレツト数・寸法が計算された後、次のステツプ36に進
む。

カテツプ36では、コンピユータ10は配分に対する条件に
より貨物をグループに分ける。次に各グループについ
て、均一化について重量または容積の優先すべき性質に
ついてソーテイングし、各パレツトにソートされた順序
に配分してゆく。すべての貨物が配分されたら、次のス
テツプ37に進む。

ステツプ37では、コンピユータ10は、各パレツトについ
て、積付けるべき貨物をそのパレツト内に最も有効な積
付パターンを計算する。本実施例においては、操作者が
過去に各種の積付パターンを作成してきた経験を知識と
して、コンピユータ10内に格納しておき、積付の状況に
合せて、その知識を適用して積付けてゆくような知識工
学に基づいた方式とした。

ステツプ38では、コンピユータ10は、すべてのパレツト
について作成した積付パターンが、各パレツトの寸法内
か、すなわち配置が可能であつたかを判定する。すべて
の配置が可能であれば、積付計画情報を記憶部14,15に
セツトして終了する。もし配置不可能であれば、次のス
テツプ39に進む。

ステツプ39では、コンピユータ10は配分の変更が可能か
どうかを判定する。このとき、ステツプ36では、配分に
おいて交換可能な貨物のグループがあれば、これをデー
タとして保持しておき、本ステツプ39にて、このデータ
を参照する。もし配分の変更が可能であれば、ステツプ
36に進み再配分を行う。もし配分の変更が不可能であれ
ば、次のステツプ40に進む。

ステツプ40では，コンピュータ10は、端数処理によつて
生じたパレツトをもう一段階容積の大きなものを採用す
ることにする。もし端数処理によるパレツトの寸法を増
大させることができない場合には、パレツト数を１つ増
加させ、そのパレツトの寸法としては、最も小さなもの
を選択し、ステツプ36に進み再配分を行う。

第12図は、上述のステツプ37,38のプログラムの詳細の
フローチヤートを示す。

以下、このフローチヤートの動作ステツプ51〜66を追つ
て、具体的動作を詳細に説明する。

ステツプ51では、コンピユータ10はパレツトの指定を待
つ。操作者が、パレツトの指定を行うとステツプ52に進
む。

ステツプ52では、コンピユータ10は積付配置の自動計算
し、その結果をデイスプレイ装置22に表示させ、ステツ
プ53に進む。

ステツプ53では、操作者は、デイスプレイ装置22を見
て、その積付パターンが満足であるか否かをライトペン
21を用いて入力する。満足であればステツプ63に進む。
不満足であれば、ステツプ54に進み、積付配置を人手に
て決定する。

ステツプ54においてコンピユータ10は、記憶部15から該
当するパレツトの仕様データと積付貨物データとを探し
出して、例えば第13図のＡに示す形式で指定パレツトの
仕様データと当該パレツトの有効積載空間に積付けられ
た貨物の平面図をデイスプレイ装置22に表示させる。ま
た同じ画面に、記憶部15から積付残数量を探し出して、
例えば第13図のＢに示す形式で残積付対象貨物一覧をデ
イスプレイ装置22に表示させる。さらに同じ画面に例え
ば第13図のＣに示す形式で積付向きの選択メニユーを表
示させる。

ステツプ55においてコンピユータ10は、貨物積付位置の
入力待ちとなる。操作者は適当と思う位置を想定し、ラ
イトペン21により、例えば第13図のＤに示す如く、座標
を入力する。入力が終れば次のステツプ56に進む。

ステツプ56においてコンピユータは貨物コードの入力待
ちとなる。操作者は、適当と思う貨物コードを想定し、
ライトペン21により、例えば第13図のＥに示す如く、当
該貨物を指定する。第13図の例では貨物コードSO1を選
択する例である。入力が終れば、次のステツプ57に進
む。

ステツプ57においてコンピユータ10は貨物積付向きの入
力待ちとなる。操作者は、適当と思う積付向き（Ｌまた
はＳ）を想定し、ライトペン21により、例えば第13図の
Ｃに示す如き積付向きの選択メニユーよりＬまたはＳを
指定する。すなわち積付向きをＸ軸方向に対し、貨物の
長手を向けたいときはＬを、短手を向けたいときはＳを
指定する。入力が終れば次のステツプ58に進む。

ステツプ58においてコンピユータ10は、入力された貨物
積付位置、貨物コードおよび貨物積付向きを、記憶部16
内に用意された積付配置状況を示す第８図のテーブルの
所定欄にセツトする。次にコンピユータ10は、記憶部12
〜15にセツトされた情報に基づき、例えば第14図に示す
形式で、パレツト上での積付配置状況図をデイスプレイ
22に表示させる。またコンピユータ10は、累積的に積付
けられた貨物の積載効率を計算し、同一画面に表示させ
る。次にステツプ59に進む。

ステツプ59においてコンピユータ10は、既積付貨物を回
転表示するか否かの入力待ちとなる。既積付貨物の数が
増えてくると、異なる高さの貨物がないため例えば第14
図の如き平面図で積付配置状況を表示した図では、操作
者は次に積付けるべき積付位置、すなわち空き空間の認
識が容易でないことが多い。その場合、操作者は回転表
示をコンピユータに要求すればよい。操作者が、回転表
示を指定した場合、ステツプ60に進み、そうでない場
合、ステツプ62に進む。

ステツプ60においてコンピユータ10は、回転角度の入力
待ちとなる。操作者が、適当な回転角度を想定し、デイ
スプレイ22に表示された回転角度メニユーのなかから適
当な角度を選択し指定する。入力が終れば、次のステツ
プ61に進む。

ステツプ61においてコンピユータ10は、ステツプ60で入
力された情報に基づき、例えば第15図に示す形式で指定
された角度からみた既積付貨物の積付配置状況図をデイ
スプレイ22に表示する。次にステツプ62に進む。

ステツプ62においてコンピユータ10は、上記積付配置状
況に満足するかどうかの情報の入力待ちとなる。操作者
は表示画面を見て、積付配置状況に満足かどうかの回答
情報を入力する。コンピユータ10はこの入力情報を判定
し、満足ならばステツプ54に進み、そうでないならば、
ステツプ63に戻る。

ステツプ63においてコンピユータ10は、記憶部16内に得
られた最終的な積付位置および積付向きの情報を使つ
て、所与の優先規則により各貨物の積付順序を決定し、
その結果、記憶部17内に用意された貨物積付順序を示す
第９図のテーブルの所定欄にセツトする。次にステツプ
64に進む。

ステツプ64においてコンピユータ10は、記憶部16,17で
得られた最終的な積付位置と積付順序の情報を使つて各
貨物ごとに、既積付貨物の座標を計算し、それらと衝突
しないようなロボツトの動作シーケンスを決定し、その
結果を記憶部18内に用意されたロボツト動作シーケンス
を示す第10図のテーブルの所定欄にセツトする。次にス
テツプ65に進む。

ステツプ65においてコンピユータ10は端末装置25に指令
し、積付配置状況図や積付順序など必要な画面のハード
コピーを出力させる。このハードコピーはパレタイジン
グ・ロボツトの動作監視や積付内容説明書などに使われ
る。次にステツプ66に進む。

ステツプ66においてコンピユータ10は、記憶部15,16,17
に格納された積付位置一覧、積付順序、ロボツト動作シ
ーケンスを補助記憶装置24に出力させ、一連の制御動作
を終了する。この補助記憶装置24内の情報は、パレタイ
ジング・ロボツトの動作教示データとなる。

なお上記実施例では、プログラムが順序に従つて継続的
に実行されていたが、プログラムの処理の中間結果を補
助記憶装置24に記憶すれば、継続的に実行する必要はな
い。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、任意の貨物の輸送要
求に対して、積載効率の高い最適な外装ケースの数や寸
法が、その貨物の積付配分および積付配置と共に自動的
に求められ、また、求められたそれらの情報により貨物
の積付順序とロボツト動作シーケンスが決定でき、ロボ
ツトへの教示工数が削減できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の貨物積付計画装置を適用したパレタイ
ジング・ロボツトによる積付装置を説明するための概略
図、第２図はパレツト上の貨物の位置関係を示す図、第
３図は各貨物の積付順序を表示した例を示す図、第４図
はロボツト動作シーケンスを決める一例を説明するため
の図、第５図は本発明装置の全体構成の一例を示すブロ
ツク図、第６〜10図はそれぞれ上記装置において記憶部
に格納される各種データの格納方式の一例を示す図、第
11および12図は前記システムにおける制御フローチヤー
トを示す図、第13〜15図はデイスプレイ装置に表示され
る画面の一例を示す図である。 1A……パレタイジング・ロボツト、1B……パレツト、1D
……貨物供給コンベア、1F……貨物、1G……貨物積付済
パレツト、10……コンピユータ、11〜18……記憶部、19
……コントロール部、21……ライトペン、22……グラフ
イツク・デイスプレイ装置、23……ハードコピー出力装
置、24……補助記憶装置、25……貨物仕様の入力装置、
26……積付計画情報出力装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の外装ケースに複数の貨物を積付ける
   計画を行うために、この計画に必要な仕様及びこの計画
   の結果を記憶する記憶部を持つ積付計画情報を演算する
   ための演算装置と、この演算装置による演算結果を表示
   する表示装置、演算結果を書類化して出力する出力装置
   及び演算結果を記憶する補助記憶装置と、演算に対する
   指示情報を入力する入力装置とを備える貨物積付計画装
   置において、各々異なる寸法で定型化された選択可能な
   複数種の外装ケースの仕様、前記外装ケースに積付られ
   る寸法が異なる複数種の貨物の仕様、前記入力装置から
   入力された積付計画情報作成条件より、前記貨物の積付
   に使用決定された外装ケースの仕様、前記複数の外装ケ
   ースに複数種の貨物のなかでどの貨物を積付けるかの組
   合せを前記演算装置により演算して貨物配分を作成し、
   前記外装ケースのどの位置にどの貨物をどの方向に積み
   付けるかを前記演算装置により演算して積付配置を作成
   し、前記各々異なる寸法で定型化された選択可能な複数
   種の外装ケースの仕様と、前記外装ケースに積付られる
   寸法が異なる複数種の貨物の仕様と、前記貨物の積付に
   仕様決定された外装ケースの仕様とその複数の外装ケー
   スに複数種の貨物のなかでどの貨物を積付るかの組合せ
   である貨物配分と、前記外装ケースのどの位置にどの貨
   物をどの方向に積み付けるかを決めた積付配置との積付
   計画情報に基づいて使用する外装ケース毎の複数の貨物
   を積付る順序に並べた積付順序とその積付を行うロボッ
   トの積付動作経路と速度と動作条件の動作シーケンスを
   前記演算装置により演算して積付作業情報を作成し、前
   記表示装置に表示された演算結果により、前記入力装置
   に再度積付計画情報作成条件を入力し、前記積付計画情
   報作成条件を満足するまで入力を繰返して積付計画情報
   と積付作業情報を作成することを特徴とする貨物積付計
   画装置。