JP6219515B2 - トレイの出庫最適化方法およびこれを用いるシステム - Google Patents

Description

本発明は、トレイの出庫最適化方法およびこれを用いるシステムであって、より詳細には、トレイを運搬するクレーン（ｃｒａｎｅ）を制御して出庫ロジックを最適化する方法およびこれを用いるシステムに関する。

高性能のモバイル機器に対する需要の増加に伴い、二次電池の性能改善、なかでも電池に対する性能改善の要求が急激に増加している。

特に、ノート型パソコン、携帯用ＤＶＤ、小型ＰＣ、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などのような中型または大型デバイスは、出力および容量の問題から、複数の電池セルを含む電池モジュールの使用が要求される。

電池モジュールは、電池セルを組立てる過程と電池を活性化する過程を経て製造されるが、電池の活性化段階では、所定の治具に電池セルを搭載し、活性化に必要な条件で充電を行う。ニッケル−カドミウム電池および鉛蓄電池のような従来の二次電池は生産後直ちに使用が可能なため、充放電装置は性能評価用にのみ必要であった。しかし、最近幅広く用いられるリチウムイオン電池およびリチウムポリマー電池などのようなリチウム二次電池の場合、製造後、所定の充放電を実施する過程、すなわち、化成工程を経てはじめて電池としての性能が完成するため、充放電装置が二次電池の生産ラインに欠かせない設備となった。

充放電装置は、二次電池の生産工程中、組立が完了した最初の電池が電気エネルギーを貯蔵できるように数回程度の充電および放電工程を繰り返すことで、二次電池の特性を付与する機能を行う。二次電池の需要急増による供給の増加が行われるにつれ、二次電池の生産段階で充放電機能を行う充放電器の効率的な制御が必要になった。

このために、二次電池の活性化工程では、充放電器の出庫に対するロジックにより効率的に制御を行った。しかし、従来における出庫ロジックは、図１のように、出庫要請トレイが要請当時に複数個でなければ、１つのトレイだけを直ちに移動させたため、作業時間が長くかかり、これによって、電池セルの活性化過程でかかる時間が増加し、製造費用が増加するという問題がある。

このような出庫ロジックに対する既存の発明としては、特許文献１に開示される発明があるが、これは、単に自動化を通じて物品を安全に搬出する取出システムに関するもので、画期的な効率性の増大により時間および費用の節減を実現するには限界があるという問題がある。

韓国公開特許第２０１３−００２５４７３号

本発明は、上記の従来技術の問題を解決するためのものであって、
同じタイプのトレイを同時に出庫させることにより、トレイの移動にかかる作業時間を短縮することで、物品の出庫にかかる時間を最小化させ、製造費用を低減することのできるトレイの出庫最適化方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、
本発明は、トレイ（ｔｒａｙ）を運搬するクレーン（ｃｒａｎｅ）を制御してトレイの出庫を最適化する方法であって、
（ａ）トレイの出庫リストを決定するステップと、
（ｂ）前記出庫リスト内の出庫要請トレイを、積載の優先順序に従ってクレーンに積載するステップと、
（ｃ）前記（ｂ）ステップにおいて、クレーンに積載されたトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請が出庫待機限界時間以内にあれば、これを共にクレーンに積載するステップと、
（ｄ）前記（ｂ）ステップまたは（ｃ）ステップで積載されたトレイを移動させるステップとを含むトレイの出庫最適化方法を提供する。

また、本発明は、トレイ（ｔｒａｙ）を運搬するクレーン（ｃｒａｎｅ）を制御してトレイの出庫を最適化するシステムであって、
（ａ）トレイの出庫リストを収集する出庫情報収集モジュールと、
（ｂ）前記出庫情報収集モジュールによる出庫要請トレイを、積載の優先順序に従ってクレーンに積載するかを決定するトレイ積載決定モジュールと、
（ｃ）前記トレイ積載決定モジュールによってクレーンに積載されたトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請が出庫待機限界時間以内にあれば、これを共にクレーンに積載する同一トレイ積載決定モジュールと、
（ｄ）前記トレイ積載決定モジュールまたは同一トレイ積載決定モジュールによって積載されたトレイを移動させる移動モジュールとを備えるトレイの出庫最適化システムを提供する。

本発明に係るトレイの出庫最適化方法によれば、トレイの移動にかかる作業時間を短縮することで、物品の出庫にかかる時間を最小化させ、製造費用を低減することができる。

従来方式の出庫に対するロジックを示す図である。 充放電器の構造を示す図である。 充放電器のシステムを示す図である。 充放電器の具体的な構造を示す図である。 本発明の最適化方法によりコンベヤベルトに積載する過程を示す図である。 本発明の最適化方法によるクレーンの積載過程を示す図である。 本発明の最適化方法による充放電器の出庫に対するロジックの一例を示す図である。 本発明の実施例による実験結果に対するグラフである。 本発明の他の実施例による実験結果に対するグラフである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明は、トレイ（ｔｒａｙ）を運搬するクレーン（ｃｒａｎｅ）を制御してトレイの出庫を最適化する方法であって、
（ａ）トレイの出庫リストを決定するステップと、
（ｂ）前記出庫リスト内の出庫要請トレイを、積載の優先順序に従ってクレーンに積載するステップと、
（ｃ）前記（ｂ）ステップにおいて、クレーンに積載されたトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請が出庫待機限界時間以内にあれば、これを共にクレーンに積載するステップと、
（ｄ）前記（ｂ）ステップまたは（ｃ）ステップで積載されたトレイを移動させるステップとを含む。

本発明のトレイの最適化方法は、物品を移送可能な移送用トレイであれば特別な制限なく適用可能であり、好ましくは、二次電池の活性化工程で用いる充放電器内のトレイを最適化するのに使用可能である。

具体的には、二次電池の活性化工程で用いる充放電器内のトレイを最適化する方法について説明すれば、電池セル（ｃｅｌｌ）の製造工程は、大別して、電極の製造、組立、活性化、および包装／出荷の工程からなるが、このうち、活性化工程は、組立工程から移送された電池セルを一定期間保管してエージングした後、再び充電／放電を繰り返すことで、電池の性能を向上させる工程である。このような活性化工程は、図２のような、通常ｎ列×ｍ段のボックスからなるエージング（ａｇｉｎｇ）室または充放電器を介して実行することができる。前記エージング（ａｇｉｎｇ）室および充放電器は、図３のように、充電／放電を繰り返す充放電器システムに備えられ、前記活性化工程が行われる。このようなエージング室および充放電器における電池セルの入出庫の際には、トレイ（ｔｒａｙ）に積載されて移送されるが、このようなトレイは、１つのスタッカクレーン（Ｓｔａｃｋｅｒ Ｃｒａｎｅ、以下、クレーン）によってコンベヤベルトから入庫または出庫される。

前記充放電器は、充電、放電、大容量放電およびＯＣＶチェックなどの作業を行い、ボックスごとに可能な作業が相異なる。また、１つの充放電器に複数のモデルが同時入庫され、モデルごとに充電、放電、大容量放電などの作業時間が異なるため、同じモデルが共に入庫されている場合にも、作業時間ごとに差が発生し、これによって出庫予想時間が異なる。このような充放電器は、制御方法またはシステムによって入庫および出庫要請が行われ、クレーンはこの要請に応じて作業を行う。また、このような充放電器の出庫および入庫要請に対応して、クレーンの出庫および入庫ロジックも存在する。

したがって、本発明のトレイの出庫最適化方法を用いると、このような充放電器とエージング室のボックスを行き来しながら電池セルの入ったトレイを運搬する装置のクレーンを制御して、電池セルの活性化過程でかかる時間を最小化させることができる。以下、本発明のトレイの出庫最適化方法の各ステップを説明する。

まず、（ａ）ステップでは、トレイの出庫リストを決定する。前記トレイの出庫リストには、作業が終了し、次の工程に移動すべき対象トレイが決定される。

以後、（ｂ）ステップでは、前記出庫リスト内の出庫要請トレイを、積載の優先順序に従ってクレーンに積載する。このような優先順序は、使用者の判断によって多様に決定することができ、例えば、クレーンと近い位置のトレイを優先的に積載してもよく、作業終了から久しいトレイを優先的に積載してもよい。

前記トレイを移動させるクレーンは、積載用フォークを備えており、好ましくは、２つまたはそれ以上の積載用フォークを備えることができる。

以後、（ｃ）ステップでは、前記（ｂ）ステップにおいて、クレーンに積載されたトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請が出庫待機限界時間以内にあれば、これを共にクレーンに積載する。

前記同時出庫が可能な他のトレイは、すでに積載されたトレイと同じモデル、同じラインおよび同じ後続工程を有する他のトレイを意味する。すでに積載されたトレイおよびこれと同時出庫が可能な他のトレイを共にクレーンに積載すると、追ってコンベヤベルトに共に移動させることができ、したがって、次の工程に共に移動させるという点で、全体工程の所要時間を節減可能になる。

前記出庫待機限界時間は、クレーンの一方のフォークにのみトレイが積載された場合、このトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請を待つことのできる最大の時間をいう。すなわち、１つのクレーンに２つのトレイを積載して、同時に出庫および移動を行うことにより、全体工程の所要時間を節減するために、１つのトレイだけを積載しているクレーンが待機可能な最大の時間をいう。前記出庫待機限界時間は、長すぎる時間を設定すると、積載工程が過度に遅延されて、結果的に全体工程の所要時間が増加する問題があり、短すぎる時間を設定すると、２つのトレイの同時積載率が低くなって積載および移動工程の数字が増えて、全体工程の所要時間が増加する問題がある。したがって、このような全体工程を考慮して使用者が自由に決定することができるが、好ましくは５秒〜１２０秒に設定すればよく、より好ましくは３０秒〜９０秒に設定すればよく、非常に好ましくは４５秒〜９０秒に設定すればよい。

また、前記（ｃ）ステップにおいて、クレーンに積載されたトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請が出庫待機限界時間以内になければ、すでに積載されたトレイだけを出庫する。出庫待機限界時間を超えてまで待機すれば、全体工程が遅延されるからである。

以後、（ｄ）ステップでは、前記（ｂ）ステップまたは（ｃ）ステップで積載されたトレイを移動させる。前記トレイは、コンベヤベルト（ｃｏｎｖｅｙｏｒ ｂｅｌｔ）を用いて移動させることができ、前記（ｃ）ステップで同時に積載されたトレイは、前記コンベヤベルトに２段に共に積載して移動させる。これにより、移動工程中の積載率を向上させて時間的、空間的効率を高めることができ、全体的な出庫率を高めることができる。

結果的に、出庫されたトレイは、１段または２段で出庫され、前記のように、２段に積載されたトレイが多いほど、活性化工程中における物流移動が円滑になるという利点がある。

上記で説明した、トレイの出庫を最適化する方法をより具体的に説明する。図４は、本発明のトレイの出庫最適化方法を適用したトレイがｍ列×ｎ段に配置された充放電器を示すもので、１番目のトレイから１０番目のトレイに対して、順に出庫要請が入ってくる。ここで、トレイ１とトレイ２、トレイ３とトレイ４、トレイ６とトレイ７、そしてトレイ８とトレイ９は同時出庫が可能なトレイであり、これらのうち、トレイ６とトレイ７およびトレイ８とトレイ９は同時に出庫要請が入ったと仮定する。この場合、従来の出庫方式によれば、図５（ａ）のように、順次にコンベヤベルトに積載される。より具体的には、図６（ａ）のように、トレイ１とトレイ２、トレイ３とトレイ４は同時に出庫要請が入ったものではないので、別々にコンベヤベルトに積載されて移動する。しかし、本発明の方式によれば、図５（ｂ）のように、一定時間の間、すなわち出庫待機限界時間の間待機し、同時にクレーンに積載される。より具体的には、図６（ｂ）のように、同時にクレーンに積載が可能なトレイ１とトレイ２を、またトレイ３とトレイ４を同時に積載して、コンベヤベルトに２段に積載可能なため、積載による所要空間が縮小して空間的な効率を増加させるだけでなく、クレーンの移動回数が減少するため、積載による所要時間が短縮されて時間的な効率も増加させることができる。

また、本発明は、トレイ（ｔｒａｙ）を運搬するクレーン（ｃｒａｎｅ）を制御してトレイの出庫を最適化するシステムであって、
（ａ）トレイの出庫リストを収集する出庫情報収集モジュールと、
（ｂ）前記出庫情報収集モジュールによる出庫要請トレイを、積載の優先順序に従ってクレーンに積載するかを決定するトレイ積載決定モジュールと、
（ｃ）前記トレイ積載決定モジュールによってクレーンに積載されたトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請が出庫待機限界時間以内にあれば、これを共にクレーンに積載する同一トレイ積載決定モジュールと、
（ｄ）前記トレイ積載決定モジュールまたは同一トレイ積載決定モジュールによって積載されたトレイを移動させる移動モジュールとを備えるトレイの出庫最適化システムを提供する。

前記トレイの最適化システムは、物品を移送可能な移送用トレイであれば特別な制限なく適用可能であるが、好ましくは、二次電池の活性化工程で用いる充放電器内のトレイを最適化するのに使用可能である。

前記トレイ積載決定モジュールにおいて、前記積載の優先順序は、クレーンと近い位置のトレイを優先的に積載するものであることを特徴とする。

前記同一トレイ積載決定モジュールにおいて、前記同時出庫が可能な他のトレイは、すでに積載されたトレイと同じモデル、同じラインおよび同じ後続工程を有するものを選択することを特徴とする。

前記同一トレイ積載決定モジュールにおいて、前記出庫待機限界時間は、５秒〜１２０秒、好ましくは３０秒〜９０秒、より好ましくは４５秒〜９０秒であることを特徴とする。

前記同一トレイ積載決定モジュールにおいて、クレーンに積載されたトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請が出庫待機限界時間以内になければ、すでに積載されたトレイだけを出庫することを特徴とする。

前記同一トレイ積載決定モジュールにおいて、同時積載されたトレイは、前記移動モジュールで２段に積載して移動させることを特徴とする。

本発明のトレイの出庫最適化システムに対する具体例として、充放電器トレイの出庫ロジックを、図７に具体的に開示した。

本発明において、モジュール（ｍｏｄｕｌｅ）との用語は、特定の機能や動作を処理する１つの単位を意味し、これは、ハードウェアやソフトウェア、またはハードウェアおよびソフトウェアの結合で実現することができる。

以下、本発明を実施例に基づいてより詳細に説明するが、下記に開示される本発明の実施形態はあくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲に示され、なおかつ特許請求の範囲の記録と均等な意味および範囲内でのすべての変更を含む。

実施例
本発明のトレイの出庫最適化方法について、充放電器の出庫最適化シミュレーションにより出庫待機設定時間に応じた結果を調べた後、実際の現場に適用して結果を調べた。前記シミュレーションは、出願人の工場の統合３号機ＸＰＢ Ｐ１．４装置を対象に実施された。

まず、工程シミュレーションにおいて、出庫待機時間を３秒、４５秒および９０秒に分けて、図８および図９のように、比較例１および３、実施例１〜２、実施例５〜６において、工程ロード（ｌｏａｄ）量に応じた同時出庫率（％）を調べた。図８および図９から明らかなよういに、出庫待機設定時間を小さく設定した比較例１および比較例３に対して、出庫待機設定時間を高く設定した実施例１〜２、実施例５〜６の工程ロード（ｌｏａｄ）量に応じた同時出庫率（％）に対する結果値が高くなり、出庫待機設定時間が増加するに伴い、同時出庫率がすべての工程ロード量の範囲で増加することが分かった。

また、このような工程シミュレーションに基づいて、実際の現場に適用した工程ロード（ｌｏａｄ）量に応じた同時出庫率（％）に対する結果を、出庫待機時間を３秒、４５秒および９０秒に分けて、比較例２および４、実施例３〜４、実施例７〜８に示した。

同じく、図８および図９から明らかなように、出庫待機設定時間を適用しなかった比較例２および比較例４に対して、実施例３〜４、実施例７〜８の工程ロード（ｌｏａｄ）量に応じた同時出庫率（％）に対する結果値が高くなり、出庫待機設定時間が増加するに伴い、同時出庫率がすべての工程ロード量の範囲で増加することが分かった。

１〜９ トレイ

Claims (20)

1. トレイ（ｔｒａｙ）を運搬するクレーン（ｃｒａｎｅ）を制御してトレイの出庫を最適化する方法であって、
   （ａ）トレイの出庫リストを決定するステップと、
   （ｂ）前記出庫リスト内の出庫要請トレイを、積載の優先順序に従ってクレーンに積載するステップと、
   （ｃ）前記（ｂ）ステップにおいて、クレーンに積載されたトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請が出庫待機限界時間以内にあれば、これを共にクレーンに積載するステップと、
   （ｄ）前記（ｂ）ステップまたは（ｃ）ステップで積載されたトレイを移動させるステップとを含み、
   前記出庫待機限界時間は、前記クレーンが他のトレイに対する出庫要請を待つことのできる最大待機時間である、トレイの出庫最適化方法。
2. 前記出庫待機限界時間は、５秒〜１２０秒であることを特徴とする請求項１に記載のトレイの出庫最適化方法。
3. 前記出庫待機限界時間は、３０秒〜９０秒であることを特徴とする請求項１に記載のトレイの出庫最適化方法。
4. 前記出庫待機限界時間は、４５秒〜９０秒であることを特徴とする請求項１に記載のトレイの出庫最適化方法。
5. 前記積載の優先順序は、クレーンと近い位置のトレイを優先的に積載するものであることを特徴とする請求項１に記載のトレイの出庫最適化方法。
6. 前記クレーンは、２つの積載用フォークを有することを特徴とする請求項１に記載のトレイの出庫最適化方法。
7. 前記同時出庫が可能な他のトレイは、すでに積載されたトレイと同じモデル、同じラインおよび同じ後続工程を有するものを選択することを特徴とする請求項１に記載のトレイの出庫最適化方法。
8. 前記（ｃ）ステップにおいて、クレーンに積載されたトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請が出庫待機限界時間以内になければ、すでに積載されたトレイだけを出庫することを特徴とする請求項１に記載のトレイの出庫最適化方法。
9. 前記（ｃ）ステップの同時積載されたトレイは、前記（ｄ）ステップで２段に積載して移動させることを特徴とする請求項１に記載のトレイの出庫最適化方法。
10. 前記トレイ（ｔｒａｙ）は、バッテリの充放電工程中に用いられるトレイ（ｔｒａｙ）であることを特徴とする請求項１に記載のトレイの出庫最適化方法。
11. トレイ（ｔｒａｙ）を運搬するクレーン（ｃｒａｎｅ）を制御してトレイの出庫を最適化するシステムであって、
    （ａ）トレイの出庫リストを収集する出庫情報収集モジュールと、
    （ｂ）前記出庫情報収集モジュールによる出庫要請トレイを、積載の優先順序に従ってクレーンに積載するかを決定するトレイ積載決定モジュールと、
    （ｃ）前記トレイ積載決定モジュールによってクレーンに積載されたトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請が出庫待機限界時間以内にあれば、これを共にクレーンに積載する同一トレイ積載決定モジュールと、
    （ｄ）前記トレイ積載決定モジュールまたは同一トレイ積載決定モジュールによって積載されたトレイを移動させる移動モジュールとを備え、
    前記出庫待機限界時間は、前記クレーンが他のトレイに対する出庫要請を待つことのできる最大待機時間であるトレイの出庫最適化システム。
12. 前記出庫待機限界時間は、５秒〜１２０秒であることを特徴とする請求項１１に記載のトレイの出庫最適化システム。
13. 前記出庫待機限界時間は、３０秒〜９０秒であることを特徴とする請求項１１に記載のトレイの出庫最適化システム。
14. 前記出庫待機限界時間は、４５秒〜９０秒であることを特徴とする請求項１１に記載のトレイの出庫最適化システム。
15. 前記積載の優先順序は、クレーンと近い位置のトレイを優先的に積載するものであることを特徴とする請求項１１に記載のトレイの出庫最適化システム。
16. 前記クレーンは、２つの積載用フォークを有することを特徴とする請求項１１に記載のトレイの出庫最適化システム。
17. 前記同時出庫が可能な他のトレイは、すでに積載されたトレイと同じモデル、同じラインおよび同じ後続工程を有するものを選択することを特徴とする請求項１１に記載のトレイの出庫最適化システム。
18. 前記（ｃ）同一トレイ積載決定モジュールにおいて、クレーンに積載されたトレイと同時出庫が可能な他のトレイに対する出庫要請が出庫待機限界時間以内になければ、すでに積載されたトレイだけを出庫することを特徴とする請求項１１に記載のトレイの出庫最適化システム。
19. 前記（ｃ）同一トレイ積載決定モジュールにおいて、同時積載されたトレイは、前記（ｄ）移動モジュールで２段に積載して移動させることを特徴とする請求項１１に記載のトレイの出庫最適化システム。
20. 前記トレイ（ｔｒａｙ）は、バッテリの充放電工程中に用いられるトレイ（ｔｒａｙ）であることを特徴とする請求項１１に記載のトレイの出庫最適化システム。