以下に添付図面を参照して、管理装置、ピッキングシステムおよび管理方法の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、実施の形態にかかるピッキングシステム100の構成を示すブロック図である。図1に示すように、ピッキングシステム100は、無人搬送車(AGV:Automatic Guided Vehicle)2と、ピッキング作業者が持つ作業者端末3と、AGV2と作業者端末3とを管理する管理装置1と、を備える。
(AGV2について)
AGV2は、自動運転車の一種で人間が運転操作を行わなくとも自動で走行できる自律走行車である。AGV2自身が荷物を積載できる必要はなく、台車やカゴ車のような荷物を積載する車と自律走行するAGV2とで無人搬送車を構成してもよい。AGV2の誘導方式としては、所定の検出対象(金属線、磁気テープ、光学テープ、マーカ等)に応じて誘導する誘導方式(電磁誘導式、光学誘導式、磁気誘導式、画像認識方式など)と、誘導用の磁気テープなどを使わずに自律走行できる自律走行方式とがある。本実施の形態においては、任意の停止位置が設定できる自律走行方式を採用する。
AGV2は、1台以上で構成される。それぞれのAGV2は、管理装置1から巡回経路情報を受け取る。それぞれのAGV2は、受け取った巡回経路情報に従って移動および停止動作を自動で行う。
ここで、図2はAGV2の構成例を示す図である。図2に示すように、AGV2は、商品(物品)を積み込むコンテナ等の箱21を搭載する。AGV2は、機械的なボタンやタブレットによるユーザインタフェイスである操作部22を備える。また、AGV2は、ジャイロスコープ、加速度センサ、距離計等のセンサ23を備える。また、AGV2は、管理装置1との間で無線通信を行う無線インタフェイス(I/F)24を内蔵する。
また、図2に示すように、AGV2は、AGV2の制御主体となるAGVコントローラ25を備える。AGVコントローラ25は、AGV2の移動制御のほか、無線インタフェイス24を介して管理装置1との通信を行う通信制御を行う。
このような構成により、AGV2は、箱21を搭載した状態で、管理装置1によって指示された巡回経路情報に従って、物流センタや配送センタである倉庫内を移動および停止する。AGV2は、商品積み込みなどで一時停止している状態で、ピッキング作業者が作業を完了したことを通知する操作部22の発進ボタンの押下があったことを検知すると、次の動作に移行する。AGV2は、一連の積み込みが完了したら、検品や梱包の工程にて箱21を下して、再スタートする動作を繰り返す。
(作業者端末3について)
ここで、図3は作業者端末3の構成例を示す図である。図3に示すように、作業者端末3は、ピッキング作業者が行うべき作業の指示が表示される表示部31を備える。また、作業者端末3は、商品のピッキングと同時に、商品の照合(検品)を行うためのバーコードやQRコード(登録商標)などの商品識別コードを読み取るコード読み取り部32と、作業の完了などを入力するためのボタンやタッチパネルなどの入力部33と、を備える。また、作業者端末3は、管理装置1との間で無線通信を行う無線インタフェイス(I/F)34を内蔵する。
作業者端末3は、作業の指示情報を管理装置1から取り込む。作業者端末3は、作業の指示情報として、ピッキング作業を行う対象となる商品名、商品の位置、数量、商品位置までの移動経路、商品を積み込むAGV2のID、目標とするピッキング完了見込み時間(目標完了時間)などの情報を、ピッキング作業者が判断しやすいように表示する。
このように作業者端末3に対して、作業についての目標とするピッキング完了見込み時間(目標完了時間)を示した作業指示を通知することにより、ピッキング作業者が目標とするピッキング完了見込み時間(目標完了時間)を把握できるため、作業の計画と実績の差異が少なくなることや、空き時間が出来ることで、ゴミ捨てなどの付帯業務を行う事ができるという効果がある。
なお、図3(a)は表示部31にテキスト情報の表示例を示し、図3(b)は表示部31にグラフィカルな商品位置までの経路の表示例を示すものである。図3(a)に示すテキスト情報は、作業者がピッキング作業を行う対象となる商品の位置、商品名、数量を示すリストである。また、図3(b)に示すように、表示部31に巡回経路をグラフィカルに表示することにより、作業者が最短距離で移動できるものとなっている。
(管理装置1)
ここで、図4は管理装置1のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。管理装置1は、PC(Personal Computer)やサーバなどによって構成される。図4に示すように、管理装置1は、CPU(Central Processing Unit)やGPU(Graphics Processing Unit)などの制御装置11と、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などの主記憶装置12と、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などの補助記憶装置13と、ディスプレイなどの表示装置14と、キーボードやマウスなどの入力装置15と、通信インタフェイスなどの通信装置16と、を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
制御装置11は、主記憶装置12や補助記憶装置13に記憶されている各種プログラムを実行することで、管理装置1全体の動作を制御し、後述する各種機能部を実現する。
本実施の形態の管理装置1で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD-ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD-R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
さらに、本実施の形態の管理装置1で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態の管理装置1で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。
通信装置16は、有線インタフェイスと無線インタフェイスとを備える。無線インタフェイスは、AGV2および作業者端末3との無線通信を行うインタフェイスである。一般的な作業者端末3にはWi-Fi(登録商標)を搭載する機器が多いため、無線LANを利用すると構成が容易になる。
有線インタフェイスは、図1に示す受注システム4、倉庫管理システム(WMS:Warehouse Management System)5、管理者端末6との通信を行うインタフェイスである。有線インタフェイスは、LAN通信に用いられる。
受注システム4は、顧客からの商品の注文リスト(ピッキングオーダー)を管理するシステムである。例えば、管理装置1は、通信装置16の有線インタフェイスを介してLANで接続された受注システム4から注文リストを取得する。
WMS5は、商品の在庫状況を示す商品在庫情報や、商品の倉庫内などでの保管位置を示す商品位置情報を管理するシステムである。例えば、管理装置1は、通信装置16の有線インタフェイスを介してLANで接続されたWMS5から商品在庫情報や商品位置情報を取得する。
管理者端末6は、PC(Personal Computer)やタブレット端末などの情報処理装置である。管理者端末6は、現場管理者からのピッキング作業者の人数やAGV2の台数の入力を受け付ける。また、管理者端末6は、現場管理者からの作業のスタート、ストップの入力を受け付ける。さらに、管理者端末6は、ピッキング作業の動作状況を表示する。例えば、管理装置1は、通信装置16の有線インタフェイスを介してLANで接続された管理者端末6からピッキング作業者の人数やAGV2の台数を取得する。
次に、管理装置1の制御装置11が主記憶装置12や補助記憶装置13に記憶されたプログラムを実行することによって、管理装置1が発揮する機能について説明する。なお、ここでは従来から知られている機能については説明を省略し、本実施の形態の管理装置1が発揮する特徴的な機能について詳述する。
なお、管理装置1が発揮する機能の一部または全部をIC(Integrated Circuit)などの専用の処理回路を用いて構成してもよい。
図5は、管理装置1が発揮する機能的構成例を示すブロック図である。図5に示すように、管理装置1は、作業者決定手段として機能するリスト作成部111と、情報入出力部112と、動作管理部113と、データ保持部114と、を備える。
リスト作成部111は、受注システム4から取得した注文リストからピッキングシミュレーションを行い、AGV2の巡回経路情報であるAGV巡回計画リスト、および各AGV2に商品を積載するピッキング作業者を決定するピッキング作業者の行動計画リストを作成する。
情報入出力部112は、AGV2と作業者端末3とからの情報を、データ保持部114に書き込む。また、情報入出力部112は、リスト作成部111におけるピッキングシミュレーションの結果であるAGV巡回計画リストを後述するAGVデータ管理部114aに書き出す。情報入出力部112は、リスト作成部111におけるピッキングシミュレーションの結果であるピッキング作業者の行動計画リストを後述する作業者データ管理部114bに書き出す。
動作管理部113は、AGV巡回計画リストと行動計画リストとに従って、AGV2とピッキング作業者が所持する作業者端末3とに対して指示を行う。
動作管理部113は、AGV2の操作部22の発進ボタン押下を検知する毎に、ピッキング作業者を決定するピッキング作業者の行動計画リストを更新(再作成)するようリスト作成部111に通知する。
また、動作管理部113は、AGV2の操作部22の発進ボタンが押下された時間に基づいて、作成した行動計画リストのピッキング完了見込み時間(目標完了時間)と実際のピッキング作業の完了時間との差異を検知する。詳細は後述するが、動作管理部113は、AGV2の操作部22の発進ボタンが押下される毎に、リスト作成部111に対して各AGV2および各ピッキング作業者の位置に合わせて行動計画リストを再度作成させる。
動作管理部113は、作業者端末3に対して、更新した行動計画リストから次の作業についてのピッキング作業を行う対象となる商品名、商品の位置、数量、ピッキング完了見込み時間(目標完了時間)を示した作業指示を通知する。
また、動作管理部113は、作業者端末3に対して、これら作業指示に加えて、目的地までの経路画像を通知する。
ここで、図6はリスト作成部111とデータ保持部114との間のデータフローを示す図である。図6を参照しつつ、リスト作成部111とデータ保持部114とに間で受け渡しするデータとそのデータの扱い方についてそれぞれ説明する。
データ保持部114は、AGVデータ管理部114aと、作業者データ管理部114bと、倉庫データ管理部114cと、オーダーデータ管理部114dと、在庫データ管理部114eと、を有する。また、作業者データ管理部114bは、作業者の特性管理部114b-1と作業指示管理部114b-2とを有する。AGVデータ管理部114aは、AGVの特性管理部114a-1と走行指示管理部114a-2とを有する。
AGVデータ管理部114a(AGVの特性管理部114a-1)は、AGV2の情報(台数、移動速度、AGVID)を主記憶装置12のRAMに保持する。AGVデータ管理部114a(走行指示管理部114a-2)は、AGV2への走行指示(AGVの巡回計画リスト)を主記憶装置12のRAMに保持する。
作業者データ管理部114b(作業者の特性管理部114b-1)は、ピッキング作業者の情報(人数、歩行速度、商品取出し時間、作業者ID)を主記憶装置12のRAMに保持する。作業者データ管理部114b(作業指示管理部114b-2)は、作業者端末3への作業指示(ピッキング作業者の行動計画リスト)を主記憶装置12のRAMに保持する。
倉庫データ管理部114cは、商品が保管されている倉庫内の棚のレイアウト情報や棚位置情報を主記憶装置12のRAMに保持する。具体的には、倉庫データ管理部114cは、後述するWP名、X座標、Y座標、接続先WP名、接続先WP名との距離などを主記憶装置12のRAMに保持する。
オーダーデータ管理部114dは、オーダーID、商品名、必要個数、オーダー処理順等のオーダーデータを主記憶装置12のRAMに保持する。
在庫データ管理部114eは、商品名、在庫数、保管位置名、保管位置名に対応するWP名等の在庫データを主記憶装置12のRAMに保持する。
リスト作成部111は、オーダーデータ管理部114dからオーダーID、商品名、必要個数、オーダー処理順を、主記憶装置12のRAMに読込む。
リスト作成部111は、在庫データ管理部114eから現場で呼称される商品の保管位置名と、その保管位置名に対応するWP名を主記憶装置12のRAMに読込む。WPとは、ピッキング作業者または検品・梱包作業者とAGV2の合流地点である。
リスト作成部111は、オーダーデータ管理部114dと在庫データ管理部114eから読み込んだデータを組み合わせて、オーダーデータを作成する。オーダーデータは、オーダーID、商品名、必要個数、保管位置名、WP名で構成されている。同じオーダーIDを持つ上記データ群を1オーダーデータとする。オーダーIDは、注文した顧客毎、もしくは配送先ごとに割り振られたIDであり、ピッキング作業では1オーダーデータの商品群を収集するごとに、商品群を検品・梱包工程に送る。
リスト作成部111は、AGV2の巡回計画シミュレーションとピッキング作業者の行動計画シミュレーションの計算に用いる、倉庫レイアウトの情報(WP名、X座標、Y座標、接続先WP名、接続先WP名との距離)を倉庫データ管理部114cから主記憶装置12のRAMに読込む。
リスト作成部111は、ピッキング作業者の行動計画シミュレーションの計算に用いる、ピッキング作業者の人数や歩行速度、商品の取出し時間、作業者IDを、作業者の特性管理部114b-1から主記憶装置12のRAMに読込む。
リスト作成部111は、AGV2の巡回計画シミュレーションとピッキング作業者の行動計画シミュレーションの計算に用いる、AGV2の台数や移動速度、AGVIDを、AGVの特性管理部114a-1から主記憶装置12のRAMに記録する。
リスト作成部111は、ピッキング作業者の行動計画シミュレーションの結果を作業指示管理部114b-2のピッキング作業者の行動計画リストに書き出す。ピッキング作業者の行動計画リストとは、ピッキング作業者のピッキングする商品名とその商品の必要個数、保管位置名、AGV2と合流するWP、その商品を積載するAGVIDとピッキング作業者の移動時間、商品の取出し時間、AGV2の到着を待つ時間のリストである。
リスト作成部111は、AGV2の巡回計画シミュレーションの結果を走行指示管理部114a-2のAGVの巡回計画リストに書き出す。AGVの巡回計画リストとは、AGV2の停止位置を並べたリストである。
次に、管理装置1を主体としたピッキングシステム100におけるピッキング作業の流れを簡単に説明する。
ここで、図7はピッキングシステム100におけるピッキング作業の流れを概略的に示すシーケンス図である。図7に示すように、現場管理者は、管理者端末6からWMS5に対してピッキング作業開始の操作を行う(ステップS1)。これにより、WMS5から、今回のピッキング作業でピッキングする注文書のデータと注文書に含まれる全商品データを管理装置1に読み込ませる。
管理装置1は、注文書ごとにオーダーIDを割り振り、注文書内の商品データにAGV2と合流するWPを付加したオーダーデータ(注文リスト)を生成する(ステップS2)。オーダーデータは、今回のピッキング作業でピッキングする注文書の数だけ生成される。
次に、管理装置1は、オーダーデータ(注文リスト)を複数のAGV2に対して等分に分配する処理を行う(ステップS3)。本実施形態では、WMS5に入力された日時が早い順番に並べたオーダーデータ群を、AGV2の数で等分する。例えば、管理装置1は、100個のオーダーデータを2台のAGV2に割り当てる場合には、WMS5に1番目に入力されたオーダーデータから50番目に入力されたオーダーデータを1台目のAGV2に割り当て、51番目から100番目までのオーダーデータを2台目のAGV2に割り当てる。
管理装置1は、AGV2の巡回計画シミュレーションからオーダーデータ毎に商品をピッキングするAGV2の経路を生成し、その経路をオーダー処理順に並べる(ステップS4)。管理装置1は、オーダー処理順を、ステップS3と同様に、WMS5に入力された日時の早い順番に並べる。これにより、AGV2の巡回計画リストが生成される。
ピッキング作業者または検品・梱包作業者は、AGV2の操作部22の発進ボタンを押す(ステップS5)。なお、ピッキング作業の最初に操作部22の発進ボタンを押す場所は、AGV2のスタート位置になる。
AGV2は、管理装置1に記録されているAGV2の巡回計画リストから、次の停止位置を参照し、その停止位置に向かって走行開始する(ステップS6)。
管理装置1は、各AGV2の操作部22の発進ボタンが押された通知に応じて、「作業者の行動計画シミュレーション」を実施して、AGV2がピッキングする商品を取り出すピッキング作業者を決定する(ステップS7)。
管理装置1は、ピッキング作業者の決定直後(AGV2の走行開始の直後)に、決定されたピッキング作業者が持つ作業者端末3に、次にピッキングする商品情報とその商品を積載するAGV情報とWP情報を通知する(ステップS8)。
ピッキング作業者は、商品位置に移動して商品をピッキングし、AGV2のコンテナ等の箱21を積載した後、AGV2の操作部22の発進ボタンを押下する(ステップS9)。
全てのオーダーデータの商品の収集が完了するまで、ステップS6~S9が繰り返される。
オーダーデータ内の全商品を収集したAGV2は、検品・梱包作業者の位置へ移動し、ピッキングが完了した商品の受け渡しを行う(ステップS10)。
検品・梱包作業者は、AGV2が停止したら商品を積載したコンテナ等の箱21と空のコンテナ等の箱21を入れ替えた後、AGV2の操作部22の発進ボタンを押下する(ステップS5)。そして、次のオーダーデータの商品を収集するために、ステップS6~S9が繰り返される。
管理装置1は、すべてのオーダーデータの商品の収集が完了したら、作業者端末3にピッキング作業終了を通知する(ステップS11)。その通知を見てピッキング作業者は、ピッキング作業を終了する。
なお、本実施形態では、AGV2の操作部22の発進ボタンが押されるたびに、全オーダーデータの未積載の商品への作業者の割り当てを行うことになるが、計算時間が非常に短時間なので計算上問題にならない。例えば、1000個の商品にピッキング作業者を割り当てる計算時間は1秒未満である。
次に、ピッキングシステム100におけるピッキング作業にかかるAGV巡回計画リストとピッキング作業者の行動計画リストの作成について詳述する。
(AGV巡回計画リストの作成)
まず、図7のステップS4における管理装置1のリスト作成部111によるAGV巡回計画リストの作成について説明する。管理装置1のリスト作成部111は、注文リストに基づく巡回経路計算によりAGV2の巡回経路としてのAGV巡回計画リストを作成する。
なお、AGV巡回計画リストの作成については、下記の点を前提条件とする。
・1つの注文リストに対して1台のAGV2が割り当てられているので、AGV2の経路(積み込み商品)は変更しないこと。
また、倉庫データ管理部114cが保持する倉庫内の棚のレイアウト情報として、商品の保管位置と、次工程である検品・梱包位置との前に、WayPointを設ける。設けたWayPointについて、倉庫内を経由順で番号を割振り、各WayPointの名称であるWayPoint名とする。
AGV2の巡回経路を示すAGV巡回計画リストは、注文リストに記載される商品の保管位置のWayPoint名を昇順にした順番に経由したものとする。本明細書では、WayPoint名を、WP-0、WP-1・・・と表記する。
なお、本実施の形態では、簡単な事例で説明するためにAGV2は倉庫内を一筆書きで巡回するという前提条件で説明している。ただし、巡回経路は、一筆書きでの巡回経路に限るものではない。
(ピッキング作業者の行動計画リストの作成)
次に、図7のステップS7における管理装置1のリスト作成部111によるピッキング作業者の行動計画リスト(人割り当て)の作成について説明する。
AGV2は、AGV巡回計画リストに従った巡回順番に従い、商品位置へと移動する。ここでは、最短時間で全ての注文リストを処理することができるように、AGV2へピッキングする商品を最適なピッキング作業者が取り出す方法を説明する。
ここで、図8は倉庫のレイアウトの一例を示す図である。図8に示すように、本実施の形の倉庫のレイアウトにおいては、商品を保管する保管棚を9本設置しているとともに、検品・梱包エリアがある環境を考える。このような倉庫内の棚のレイアウト情報は、倉庫データ管理部114cにおいて保持されている。
ピッキング作業者または検品・梱包作業者と、AGV2とは、WPで合流する。ピッキング作業者とAGV2とは、保管棚の周囲6地点のWP(WP-0,WP-1,・・・,WP-5)で停止することができる。
ここで、図9は図8に示す倉庫レイアウトのデータを示す図である。リスト作成部111は、図9に示す倉庫レイアウトのデータを主記憶装置12のRAM上に管理する。倉庫レイアウトのデータは、WP名毎に、直交座標系の図8の倉庫レイアウト左下を原点としたX座標とY座標の値と、ピッキング作業者とAGV2の移動する導線として接続先のWP名と、を有している。なお、本実施形態では、接続先WP名までの距離をマンハッタン距離で計算しているが、距離の計算手段は問わない。
AGV2は、保管棚を時計周りのみ走行できるとする。リスト作成部111は、AGV2が移動するWP間の移動距離を全ての組合せで計算する。図10は、AGV2が移動するWP間の移動距離の計算結果を示す図である。
一方、ピッキング作業者は、移動に特に制限はなく、時計回りにも反時計回りにも動ける。また、AGV2とピッキング作業者は、他のAGV2または他のピッキング作業者を追い越す事ができ、同じ位置に複数台または複数人が停止することができる。リスト作成部111は、ピッキング作業者のWP間の最短移動距離の全での組合せを計算する。図11は、ピッキング作業者が移動するWP間の移動距離の計算結果を示す図である。
次に、商品に対するピッキング作業者の割り当てについて説明する。
図12は、商品にピッキング作業者を割り当てる組み合わせの例を示す図である。例えば、図12に示すように、3台のAGV2(2-1,2-2,2-3)のそれぞれが5個の商品をピッキングする場合において、計15個の商品をピッキング作業者Aとピッキング作業者Bの2人が3台のAGV2(2-1,2-2,2-3)に積込んでいく場合の全商品へのピッキング作業者の割当てについて説明する。図12に示す例では、AGV2-1は、商品としてP1,P4,P7,P10,P13をピッキングし、AGV2-2は、商品としてP2,P5,P8,P11,P14をピッキングし、AGV2-3は、商品としてP3,P6,P9,P12,P15をピッキングする。換言すると、AGV2-1に割り振られたオーダーデータにおける商品はP1,P4,P7,P10,P13であり、AGV2-2に割り振られたオーダーデータにおける商品はP2,P5,P8,P11,P14であり、AGV2-3に割り振られたオーダーデータにおける商品はP3,P6,P9,P12,P15である。
ここで、図13はリスト作成部111によるAGVに対するN番目のピッキング作業者の割当て処理の流れを概略的に示すフローチャートである。なお、商品群を第N演算対象商品群と表す。Nは計15商品の内、何番目にピッキング作業者の割当てを決定するかを示している。
まず、1番目のピッキング作業者を割り当てる流れについて説明する。
図13に示すように、リスト作成部111は、まず、ピッキング作業者2人と3台のAGV2の初期位置をWP-0として主記憶装置12に記録する(ステップS101)。
次いで、リスト作成部111は、全てのAGV2(2-1,2-2,2-3)を対象として、次回のピッキング作業においてピッキングされる可能性がある商品を集合とした演算対象商品群を求め、主記憶装置12に記録する(ステップS102)。
図12に示す例によれば、ピッキング作業を開始する時点(ピッキング作業者2人と3台のAGV2とが初期位置にいる状態)において、次回のピッキング作業においてピッキングされる可能性がある商品を集合とした演算対象商品群とは、各AGV2(2-1,2-2,2-3)に1番目にピッキングされる商品群であるP1,P2,P3である。本明細書では、1番目にピッキングされる可能性がある商品群を集合とした演算対象商品群を第1演算対象商品群、2番目にピッキングされる可能性がある商品群を集合とした演算対象商品群を第2演算対象商品群・・・N番目にピッキングされる可能性がある商品群を集合とした演算対象商品群を第N演算対象商品群と表記する。
次に、リスト作成部111は、全てのピッキング作業者に対し、ピッキング作業開始から、商品群の商品をAGV2に積載し終えるまでの時間を、全て組み合わせて計算する(ステップS103)。
より具体的には、リスト作成部111は、既に割り当てた商品をピッキング開始からAGV2(2-1,2-2,2-3)に積載するまでのピッキング作業者の経過時間、および、既にピッキング作業者を割り当てた商品が積載されるまでの各AGV2(2-1,2-2,2-3)の経過時間を求める。なお、ピッキング作業の開始時は、1商品もピッキング作業者を割り当てていないため、全てのピッキング作業者の経過時間、全てのAGV2(2-1,2-2,2-3)の経過時間は、0[s]である。
ここで、図14はピッキング作業者による第1演算対象商品群の積載時間の全組合せ計算例を示す図である。図14に示すように、ピッキング作業者がWP-0で移動開始してから第1演算対象商品群の各商品をAGV2(2-1,2-2,2-3)に積載し終えるまでの時間を全て組合せて計算する。そして、全ての組合せの時間それぞれに対し、あらかじめ計算していた各ピッキング作業者の経過時間を加算する。
続いて、リスト作成部111は、各ピッキング作業者の経過時間も考慮した全組合せの時間の中で、最も早く積載できるピッキング作業者と商品との組合せを、ピッキング作業者の割り当てとして決定する(ステップS104)。N番目にピッキングされる商品群を集合とした第N演算対象商品群の中でピッキング作業者が最も早くAGV2(2-1,2-2,2-3のいずれか)に積載できる商品を第N割当て商品と表記する。
例えば、第1演算対象商品群を構成するP1,P2,P3の中で、ピッキング作業者AがP2をAGV2(2-2)に積載する時間が最も早い場合、第1割当て商品はP2となる。
次に、リスト作成部111は、P2をピッキングする作業者としてピッキング作業者Aを割り当てて、ピッキング作業者AとAGV2(2-2)の位置をP2のあるWPに更新し、主記憶装置12に記録する(ステップS105)。
ステップS102~ステップS105の処理は、全商品にピッキング作業者を割り当てるまで(ステップS106のYes)、繰り返される。
次に、2番目のピッキング作業者を割り当てる流れについて説明する。
図13に示すように、リスト作成部111は、全てのAGV2(2-1,2-2,2-3)を対象として、次回のピッキング作業においてピッキングする商品を集合とした演算対象商品群を求め、主記憶装置12に記録する(ステップS102)。
ここで、図15は第2演算対象群の中で商品にピッキング作業者を紐付ける組み合わせの例を示す図である。図15に示す例によれば、第1割当て商品はP2であったため、2番目にピッキングされる可能性がある商品群である第2演算対象商品群は、P1,P3,P5である。より詳細には、AGV2-1に1番目にピッキングされる商品P1、AGV2-3に1番目にピッキングされる商品P3、AGV2-2に2番目にピッキングされる商品P5である。
続くステップS103では、リスト作成部111は、全てのピッキング作業者に対し、ピッキング作業開始から、商品群の商品をAGV2に積載し終えるまでの時間を、全て組み合わせて計算する(ステップS103)。例えば、ピッキング作業者AがP2をAGV2(2-2)に積載し終えるまでにN[s]かかったとする。そうすると、各ピッキング作業者の経過時間は、ピッキング作業者AがN[s]、ピッキング作業者Bが0[s]となる。また、各AGV2(2-1,2-2,2-3)の経過時間は、AGV2(2-1,2-3)が0[s]、AGV2(2-2)がN[s]となる。
そして、リスト作成部111は、ピッキング作業者の居るWPから第2演算対象商品群の各商品をAGV2(2-1,2-2,2-3)に積載し終えるまでの時間を、全て組み合せて計算する。ピッキング作業者Aの立ち位置はP2のある場所で、ピッキング作業者Bの停止位置はスタート位置である。
そして、リスト作成部111は、全ての組合せの時間それぞれに対し、あらかじめ計算していた各ピッキング作業者の経過時間として、ピッキング作業者AがN[s]、ピッキング作業者Bが0[s]を加算する。
次いで、リスト作成部111は、各ピッキング作業者の経過時間も考慮した全組合せの時間の中で、最も早く積載できるピッキング作業者と商品との組合せを、ピッキング作業者の割り当てとして決定する(ステップS104)。例えば、ピッキング作業者BがP1をAGV2(2-1)に積載する時間が最も早い場合、第2割当て商品はP1となる。
次に、リスト作成部111は、P1をピッキングする作業者としてピッキング作業者Bを割り当てて、ピッキング作業者BとAGV2(2-1)の位置をP1のあるWPに更新し、主記憶装置12に記録する(ステップS105)。
そして、ステップS102~ステップS105の処理は、全商品にピッキング作業者を割り当てるまで(ステップS106のYes)、繰り返される。
ここで、図16は第3演算対象群の中で商品にピッキング作業者を紐付ける組み合わせの例を示す図である。図16に示す例によれば、第2割当て商品はP1であったため、3番目にピッキングされる可能性がある商品群である第3演算対象商品群は、P3,P4,P5である。より詳細には、AGV2-3に1番目にピッキングされる商品P3、AGV2-2に2番目にピッキングされる商品P4、AGV2-2に2番目にピッキングされる商品P5である。
以降の処理は、既述した第1割当て商品の決定、第2割当て商品の決定、第1割当て商品をピッキングする作業者の決定、第2割当て商品をピッキングする作業者の決定と同様である。このようにステップS102~ステップS105の処理を繰り返し、リスト作成部111は、全商品にピッキング作業者を割り当てると(ステップS106のYes)、ステップS107に進む。
リスト作成部111は、ピッキング作業者の行動計画リストを作業者データ管理部114bに書き出して(ステップS107)、終了する。
ここで、図17はピッキング作業者の行動計画リストの一例を示す図である。図17に示すように、ピッキング作業者の行動計画リストは、ピッキングするピッキング作業者に対応付けて、ピッキング作業者を割当てた商品順に、ピッキング作業者がピッキングする商品名、ピッキング必要個数、保管位置、ピッキング作業者とAGV2の合流地点である巡回位置(WP)、合流するAGV2のAGVID、ピッキング作業者の移動時間、ピッキング作業者の取り出し時間、ピッキング作業者が合流地点でAGV2を待つ待ち時間、を記録している。
ここで、ピッキング作業者の行動計画シミュレーション上でのAGV2およびピッキング作業者の動作について説明する。
<ピッキング作業者の行動計画シミュレーション上のAGV2の動作>
ここで、図18はオーダーデータの一例を示す図、図19はAGV2のオーダー処理順の一例を示す図である。例えば、図18は6つのオーダーデータのリストである。オーダーIDがOrder-1であるP1とP2の2商品で1つのオーダーデータとなる。また、図19に示すAGV2のオーダー処理順は、AGV2がピッキングするオーダーデータの順番である。
リスト作成部111は、図18に示すオーダーデータのリストと、図19に示すAGV2のオーダー処理順と、をオーダーデータ管理部114dから主記憶装置12のRAMに読み込む。そして、リスト作成部111は、AGV2の巡回計画シミュレーションに対して、図18に示すオーダーデータのリストと図19に示すAGV2のオーダー処理順とを読み込む。
リスト作成部111は、AGV2の巡回計画シミュレーションとして、オーダーデータ毎に商品の経路を生成し、オーダー処理順にその経路を並べたAGV2の停止位置リストを出力する。
ここで、図20はAGV2(2-1)の停止位置リストの一例を示す図である。図20に示すように、AGV2の巡回計画リストにはAGV2の検品・梱包エリアのWP-0も含まれるため、リスト作成部111は、WP-0を除いた商品のピッキング順番を、AGV2による商品のピッキングリストに記録する。図21は、AGV2による商品のピッキングリストの一例を示す図である。
ピッキング作業者の行動計画シミュレーションでは、AGV2(2-1)は、図20に示す巡回計画リストに従って、検品・梱包エリア前であるWP-0から0.5[m/s]の移動速度で移動開始する。
AGV2(2-1)は、次のWPに到着しピッキング作業者と合流すると、ピッキング作業者に商品をコンテナ等の箱21に積載してもらい、AGV2(2-1)の操作部22の発進ボタンを押してもらう。そして、発進ボタンを押されたAGV2(2-1)は、次のWPへ移動開始する。
なお、ピッキング作業者の行動計画シミュレーションでは、AGV2がピッキング作業者と合流してからピッキング作業者に発進ボタンを押してもらうまでの時間は無視する。
AGV2は、オーダーデータの全商品のWPを移動し終えると、WP-0に移動する。AGV2は、WP-0に到着すると、検品・梱包エリアの検品・梱包作業者にコンテナ等の箱21を空の箱21に入れ替えてもらい、発進ボタンの押下に待機する。そして、AGV2は、発進ボタンを押されると、次のWPへ移動開始する。
なお、ピッキング作業者の行動計画シミュレーションでは、AGV2がWP-0に到着してから検品・梱包作業者に発進ボタンを押下されるまでの時間は無視する。
<ピッキング作業者の行動計画シミュレーション上のピッキング作業者の動作>
ピッキング作業者は作業者端末3を持っており、作業者端末3に次にピッキングする商品の指示情報が出力される。作業者端末3に出力される商品の指示情報は、商品名と保管位置とピッキングした商品を積載するAGV2のIDである。
ピッキング作業者の行動計画シミュレーションでは、ピッキング作業者は、作業者端末3に出力された指示情報に従って倉庫内を1.0[m/s]で移動し、指示された商品を取り出す。また、ピッキング作業者が商品の保管位置に到着して商品を取り出すまでの時間は2[s]とする。
続いて、ピッキング作業者は、指示された商品を取出し終えると、WPでAGV2と合流し、ピッキングした商品をそのAGV2のコンテナ等の箱21に積載し、操作部22の発進ボタンを押下する。
なお、ピッキング作業者の行動計画シミュレーションでは、ピッキング作業者が指示情報の商品の保管位置からWPまでの移動に掛かる時間は無視する。また、WPでピッキング作業者とAGV2が合流してから、ピッキング作業者が商品をAGV2上の箱21に積み終えるまでの時間は無視する。ただし、ピッキング作業者がWPに到着してもAGV2が到着しなかった場合、AGV2が到着するまでの待ち時間は計算する。さらに、AGV2がWPに到着してもピッキング作業者が到着しなかった場合、ピッキング作業者が到着するまでの待ち時間は計算する。
続いて、ピッキング作業者は、AGV2の操作部22の発進ボタンを押下すると、次の指示が作業者端末3に出力され、ピッキング作業者はその指示に従って次のピッキング作業を行う。
ピッキング作業者の行動計画シミュレーションでは、AGV2の操作部22の発進ボタンが押下された後、次の指示が作業者端末3に出力され、ピッキング作業者はその指示に従って移動する。なお、ピッキング作業者が移動し始めるまでの時間を無視する。
ピッキング作業者が全オーダーデータの商品をAGV2に搭載し終え、AGV2が最後のオーダーデータを収集したコンテナ等の箱21を検品・梱包エリアに搬送するとピッキング作業は終了する。
リスト作成部111は、上述のピッキング作業終了までのピッキング作業者の行動計画リストを上述したアルゴリズムによって計算し、そのピッキング作業者の行動計画リストを管理装置1の作業指示管理部114bに記録する。
(ピッキング作業者とAGV2の協調したピッキング作業例)
次に、ピッキング作業者とAGV2が協調してピッキング作業を行う方法と効果についてピッキング作業中の具体例を挙げて説明する。
以下においては、AGV2の台数が3台、ピッキング作業者の人数が2人の場合について説明する。
ここで、図22はオーダーデータの一例を示す図、図23はAGV2のオーダー処理順の一例を示す図である。例えば、図22に示すオーダーデータのリストにおいて、AGV2(2-1)は、Order-1である商品のWPを巡回する。また、AGV2(2-2)は、Order-2である商品のWPを巡回する。さらに、AGV2(2-3)は、Order-3である商品のWPを巡回する。
AGV2(2-1)と、AGV2(2-2)と、AGV2(2-3)とのそれぞれがピッキングする商品それぞれに対し、ピッキング作業時間が最短となるような、ピッキング作業者Aまたはピッキング作業者Bの割り当てを計算する手順を説明する。
まず、AGV2が巡回する停止位置のリストの作成手順を説明する。
(1商品目)
リスト作成部111は、図22に示すオーダーデータのリストと図23に示すAGV2のオーダー処理順を主記憶装置12のRAMに読み込む。
次に、リスト作成部111は、オーダーデータのリストから、同じオーダーIDの停止位置をAGV2が時計回りに移動する順番に並べ、最後にWP-0へ移動する位置リストを作成する。リスト作成部111は、全オーダーIDに対して、停止位置リストを作成した後、AGV2のオーダー処理順となるように位置リストを並べる。最後に、リスト作成部111は、AGV2(2-1)の1番目の停止位置として、初期位置WP-0を追加した位置リストを主記憶装置12のRAM上にあるAGVの停止位置リストに記録する。ここで、図24はAGVの停止位置リストの一例を示す図である。
リスト作成部111は、図24に示すAGVの停止位置リストに基づいて、移動するWP間の移動時間を計算する。具体的には、リスト作成部111は、図10からAGV2の移動するWP間の移動距離[m]を読み込み、AGVの停止位置リストに記録する。そして、読込んだ移動距離を、主記憶装置12のRAMから読み込んだAGVの移動速度0.5[m/s]で割り算し、WP間の移動時間を計算する。そして、リスト作成部111は、計算結果であるAGV2の各WP間の移動時間をAGVの停止位置リストに記録する。
リスト作成部111は、どの商品をどのピッキング作業者に割り当てるかを決定し、AGVによる商品の巡回リストを作成し主記憶装置12のRAMに記録する。
続いて、リスト作成部111は、AGV2(2-1)が1番目に停止する商品P1と、AGV2(2-2)が1番目に停止する商品P3と、AGV2(2-3)が1番目に停止する商品P5の集合である第1演算対象商品群の中から、最も早く積み終えることができる商品とピッキング作業者とを決定する。ここで、図25は第1演算対象商品群の一例を示す図である。
次に、リスト作成部111は、ピッキング作業者Aと、ピッキング作業者Bと、AGV2(2-1)と、AGV2(2-2)と、AGV2(2-3)とのそれぞれの初期位置WP-0を主記憶装置12のRAMから読み込む。
図26は、AGV2の停止位置リストの一例を示す図である。次に、リスト作成部111は、図26から、AGV2(2-1)がWP-0からWP-3まで移動するAGVID2-1の移動時間6[s]、AGV2(2-2)がWP-0からWP-4まで移動するAGVID2-2の移動時間8[s]、AGV2(2-3)がWP-0からWP-1まで移動するAGVID2-3の移動時間2[s]を読み込む。
次に、リスト作成部111は、各ピッキング作業者が商品P1のあるWP-3へ移動したときの移動時間と、商品P3のあるWP-4へ移動したときの移動時間と、商品P5のあるWP-1へ移動したときの移動時間と、を主記憶装置12のRAMに記録する。
次に、リスト作成部111は、ピッキング作業者の商品の取出し時間2[s]を主記憶装置12のRAMから読み込む。
また、リスト作成部111は、各ピッキング作業者が各AGV2上の箱21に商品を積み終える時間を計算し、主記憶装置12のRAMに記録する。ここで、図27はピッキング作業者の作業時間を示す図である。
図27に示すように、ピッキング作業者Aとピッキング作業者BどちらもAGV2(2-1)上の箱21に商品P1を積み終えるには、1[s]の待ち時間が発生する。同様に、ピッキング作業者Aとピッキング作業者BどちらもAGV2(2-2)上の箱21に商品P3を積み終えるには、4[s]の待ち時間が発生する。一方、ピッキング作業者Aとピッキング作業者BどちらもAGV2(2-3)上の箱21に商品P5を積み終えるには、待ち時間は発生しない。
ここで、図28はピッキング開始から商品をAGVに積み終えるまでのピッキング作業者とAGVの作業時間を示す図である。図28に示すように、ピッキング作業者Aとピッキング作業者Bは商品P5をピッキング開始から最も早くAGV2(2-3)に積み終えることができる。商品P5を早く積み終えるピッキング作業者の候補が複数人いる場合は、ピッキング作業者の作業者IDの添え字が若いピッキング作業者Aに商品P5をピッキングさせる。ここでは、ピッキングするピッキング作業者を決定するための予め決められたルールとして、ピッキング作業者の作業者IDの添え字が若い方としたが、これに限られるものではない。
ピッキング作業者Aは、1番目に商品P5をピッキングすることが決まるため、ピッキング作業者Bの商品P5をAGV2(2-3)上の箱21に積載するまでの移動時間と商品の取出し時間と待ち時間を削除する。
ここで、図29は第1割当て商品を示す図である。図29に示すように、ピッキング作業者Aは1番目に商品P5をピッキングすることが決まる。第1演算対象商品群から選択した商品P5を、ピッキング作業者Aを割り当てた商品として、第1割当て商品と呼ぶ。
ここで、図30はピッキング作業者の行動計画リストの一例を示す図である。リスト作成部111は、主記憶装置12のRAM上にある図30に示すピッキング作業者の行動計画リストに対し、ピッキング作業者Aが取り出す商品名、必要個数、保管位置名、巡回位置、合流するAGVID、移動時間、取出し時間、待ち時間を記録する。
また、リスト作成部111は、図29に示すように、主記憶装置12のRAM上のピッキング作業者AとAGV2(2-3)の停止位置を商品P5が存在するWP-1に更新する。
(2商品目)
次に、AGV2(2-1)が1番目に停止する商品P1と、AGV2(2-2)が1番目に停止する商品P3と、AGV2(2-3)が2番目に停止する商品P6の集合である第2演算対象商品群の中から、最も早く積み終えることができる商品とピッキング作業者を決定する。
リスト作成部111は、図26から、AGV2(2-1)がWP-0からWP-3まで移動するAGVID2-1の移動時間6[s]、AGV2(2-2)がWP-0からWP-4まで移動するAGVID2-2の移動時間8[s]、AGV2(2-3)がWP-1からWP-4まで移動するAGVID2-3の移動時間6[s]を読み込む。
次に、リスト作成部111は、各ピッキング作業者が商品P1のあるWP-3へ移動したときの移動時間と、商品P3のあるWP-4へ移動したときの移動時間と、商品P6のあるWP-4へ移動したときの移動時間と、を主記憶装置12のRAMに記録する。
次に、リスト作成部111は、ピッキング作業者の商品の取出し時間2[s]を主記憶装置12のRAMから読み込む。
また、リスト作成部111は、各ピッキング作業者が各AGV2上の箱21に商品を積み終える時間を計算し、主記憶装置12のRAMに記録する。ここで、図31はピッキング作業者の作業時間を示す図である。
図31に示すように、ピッキング作業者BがAGV2(2-1)上の箱21に商品P1を積み終えるには、ピッキング作業者Bに1[s]の待ち時間が発生する。同様に、ピッキング作業者BがAGV2(2-2)上の箱21に商品P3を積み終えるには、ピッキング作業者Bに4[s]の待ち時間が発生する。また、ピッキング作業者AがAGV2(2-3)上の箱21に商品P6を積み終えるには、ピッキング作業者Aに1[s]の待ち時間が発生する。また、ピッキング作業者BがAGV2(2-3)上の箱21に商品P6を積み終えるには、ピッキング作業者Bに5[s]の待ち時間が発生する。
ここで、図32はピッキング開始から商品をAGVに積み終えるまでのピッキング作業者とAGVの作業時間を示す図である。図32に示すように、ピッキング作業者Bは商品P1をピッキング開始から最も早くAGV2(2-1)に積み終えることができる。
ここで、図33は第1割当て商品を示す図である。図33に示すように、ピッキング作業者Bは1番目に商品P1をピッキングすることが決まる。第1演算対象商品群から選択した商品P1を、ピッキング作業者Bを割り当てた商品として、第1割当て商品と呼ぶ。
ここで、図34はピッキング作業者の行動計画リストの一例を示す図である。リスト作成部111は、主記憶装置12のRAM上にある図34に示すピッキング作業者の行動計画リストに対し、AGVID、オーダーID、合流地点、商品の保管位置、商品名、ピッキング個数、作業者ID、作業者の移動時間、作業者の待ち時間を記録する。
なお、ここでは、AGV2の台数が3台、ピッキング作業者の人数が2人の場合について説明したが、これに限るものではない。ただし、AGV2は少なくとも1台以上あればよいが、ピッキング作業者は複数人必要である。
このように本実施の形態によれば、全てのAGV2が次回のピッキング作業においてピッキングする対象となる物品の集合である対象物品群の中からピッキング作業時間(AGV2との合流場所までの移動時間と商品の取り出し時間との合計時間)が最短となるピッキング作業者と物品との組合せ(ピッキング作業者の作業待ち時間(主にAGV2の到着待ち時間)が最小となる組み合わせ)を求めることで、対象物品群の中の1つの物品をピッキングする作業者を決定するので、一つのピッキング作業が完了する度に、以降のピッキング作業者の割り当てについて、その時点の状況を踏まえて演算することが可能となり、ピッキング作業全体の効率化を図ることができる。換言すると、ピッキング作業全体の時間を短くすることができる。
また、AGV2の台数とピッキング作業者の人数による組み合わせを演算の最小単位として、ピッキングする全ての商品(物品)についてこの最小単位の演算を繰り返し行うことで、ピッキング作業に対してピッキング作業者の作業待ち時間が最小となる作業員の割り当てを短時間で求めることが可能となり、その結果、ピッキング作業前の作業シミュレーションを短時間で行うことができる。