JP2009277180A - 無人搬送装置とその搬送経路決定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】記憶装置17により、搬送機器11の乗り換え地点、分岐地点、合流地点、搬送元、搬送先を「点」2、各点から直接移動できる隣接地点までを「枝」3、各枝の負荷を「重み」4とするグラフ1を記憶し、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4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。
【選択図】図1
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。
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」、各枝の負荷を「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」、各枝の負荷を「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。
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18に反映する。
経路探索部16は搬送経路グラフ18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が、例えばこの数値を「経路の通過時間」にすれば、各枝の重みの総和は、「出発点から到着点に移動するのに必要な時間」となる。このとき「最も良い経路」とは「最短時間で通過できる経路」となる。
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」、各枝の負荷を「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、重み=1つの機器が経路の該当部を移動する時間(設計値)×予約数とする。
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。
図5(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→C」(以下、「枝AC」という)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10から20に変更する。
図5(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ACが予約され、枝ACの重みを20から30に変更する。
図5(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→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の重みをそれぞれ10,20,20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)予約数は未来の経路の利用頻度も示すため混雑の予測にもなっている。そのため、未来の混雑も加味してそれを回避した経路を得ることができる。
ここで、「未来」とは、複数の搬送装置に対して経路予約がされた場合に、その予約の少なくとも1つが実行されるまでの時間を意味する。
この図において、A〜Oは上述した点2であり、図に示すように各枝3が存在するものとする。
最初に、「A→B→C→D→E」の搬送経路を予約し、次に、「F→G→H→C→D」の搬送経路を予約したとする。この場合、枝CDの予約が重複し、その重みが増加している。
この場合、次に「K→E」の搬送経路を求めると、図に破線で示すように将来の混雑部分(枝CD)を回避した経路が得られる。
この図において、A〜Oは上述した点2であり、図に示すように各枝3が存在するものとする。
最初に、「A→B→C→D→E→J→I→H→G→F」の搬送経路を2回予約したとする。この場合、この経路の予約が重複し、その重みが増加している。
この場合、次に「N→G」の搬送経路を求めると、図に破線で示すように将来の混雑部分「H→G」を回避した経路が得られる。
しかし、「H→G」の経路は予約されているが、実際の使用ははるか未来である。このときでも「N→G」の搬送経路を求めると、それを迂回する経路になってしまう。
この例のように、あまり未来の経路まで予約を行うと、実際のその経路の使用ははるか未来にも関わらず、その経路を迂回してしまうことがある。
図7のような場合には、閾値を定義し、この閾値を超えた未来の経路は予約しなくてもよい。すなわち、決定した予定経路のうち、所定の閾値を超える経路の各枝に関し、加算する重みを所定の寄与率で低減する。寄与率は、1以下の正数であり、0であってもよい。
閾値は、たとえば、このモデルの経路ステップ数、移動距離、移動時間である。また、完全に打ち切らず、段階的に重みへの寄与率を少なくしても良い。
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9(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9(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。
ある地点から目的地に移動する候補が複数あり、それらの経路状況が同様でどちらを使用しても変わらないとする。ここで選ばれた経路上の点にも目的地に移動する候補が複数あり、それらの経路状況が同様でどちらを使用しても変わらないときに、同じ箇所を回り続ける経路が求められることがある。
例えば、図10(A)のように点Dにおいて経路(DFEA)と経路(DFECA)の経路状況が同様のため、経路(DFECA)が経路として求められたとする。そして荷物が点Cに移動すると、図10(B)のように点Cにおいて経路(CBA)と経路(CBDFEA)の経路状況が同様のため、経路(CBDFEA)が経路として求められたとする。そして荷物が点Dに移動すると、最初の状態に戻り同じ箇所を回り続ける。
図10の問題を解決するため、本発明では、ある物品が一度通過した経路の現在の重みに、所定のペナルティを加算して、その物品の「予定経路」を再決定する。所定のペナルティは、例えば、物品1台に相当する重みとする。
すなわち図11に示すように、ある物品が一度通過した経路にペナルティ6を与え、ペナルティのない経路を優先して選択する。例えば、このペナルティは、該当経路の重みを増やすことで実現される。
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。
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」、各枝の負荷を「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」、各枝の負荷を「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。 - 前記決定した予定経路のうち、所定の閾値を超える経路の各枝に関し、加算する重みを所定の寄与率で低減する、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。
- ある物品が一度通過した経路の現在の重みに、所定のペナルティを加算して、その物品の「予定経路」を再決定する、ことを特徴とする請求項4に記載の無人搬送装置の搬送経路決定方法。
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