(57)【要約】【課題】  単一経路用作業システム及びその制御方法を提供する。【解決手段】  本発明は、単一経路の周辺に位置する複数の設備と、前記単一経路に沿って移動し、前記設備に対して所定の作業を行う複数の作業体とを有する単一経路用の作業システムにおいて、前記作業体で前記作業が行われる作業順序と前記作業体間に干渉が生じた場合、作業体選択の基準となる前記作業間の優先順位に応じて全ての作業が完了されるまでの作業完了時間を測定するシミュレーション部と、前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する作業を最適の作業体に割当てる作業割当て部とを含むことを特徴とする単一経路用の作業システム及びその制御方法を提供する。これにより、単一経路上で作業する作業体間の干渉を最小化した最適の作業割当て及び制御が可能であり、作業の運営領域を制限しないことにより作業効率を高める。【選択図】  図３
2005038392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一経路の周辺に位置する複数の設備と、前記単一経路に沿って移動し、前記設備に対して所定の作業を行う複数の作業体とを有する単一経路用の作業システムにおいて、
前記作業体で前記作業が行われる作業順序と前記作業体の間に干渉が生じた場合、作業体選択の基準となる前記作業間の優先順位に応じて全ての作業が完了されるまでの作業完了時間を測定するシミュレーション部と、
前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する作業を最適の作業体に割当てる作業割当て部とを含むことを特徴とする単一経路用の作業システム。
【請求項２】
前記シミュレーション部は新たな作業が発生した場合、前記新たな作業が行える全ての作業順序と全ての優先順位に対して前記作業完了時間を測定し、
前記作業割当て部は前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する前記新たな作業を最適の作業体に割当てることを特徴とする請求項１に記載の単一経路用の作業システム。
【請求項３】
新たな作業が発生した場合、前記各作業体が備えた作業のうち、取消し可能な作業を取消しする作業取消し部をさらに含み、
前記シミュレーション部は前記取消しされた作業が行える全ての作業順序と全ての優先順位に対して前記作業完了時間を測定し、
前記作業割当て部は前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する前記取消しされた作業を最適の作業体に割当てることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の単一経路用の作業システム。
【請求項４】
前記設備は物流の供給及び搬出のための棚を備え、前記作業体は前記物流を前記棚に移載・積載する移送手段であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の単一経路用の作業システム。
【請求項５】
前記作業割当て部は前記作業が生成されて所定の時間が経過した後、高い優先順位を有する作業を割当てることを特徴とする請求項１に記載の単一経路用の作業システム。
【請求項６】
単一経路の周辺に位置する複数の設備と、前記単一経路に沿って移動し、前記設備に対して所定の作業を行う複数の作業体とを有する単一経路用作業システムの制御方法において、
全ての作業に対して可能な全ての作業順序と全ての優先順位に対して全ての作業が完了されるまでの作業完了時間を測定する過程と、
前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する作業を最適の作業体に割当てる過程とを含むことを特徴とする単一経路用作業システムの制御方法。
【請求項７】
新たな作業が発生した場合、前記新たな作業が行える全ての作業順序と優先順位に対して前記作業完了時間を測定する過程と、
前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する前記新たな作業を最適の作業体に割当てる過程とをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の単一経路用作業システムの制御方法。
【請求項８】
新たな作業が発生した場合、前記各作業体が備えた作業のうち、取消し可能な作業を取消しする過程と、
前記取消しされた作業が行える全ての作業順序と優先順位に対して前記作業完了時間を測定する過程と、
前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する前記取消しされた作業を最適の作業体に割当てる過程とを含むことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の単一経路用作業システムの制御方法。
【請求項９】
前記作業は生成されて所定の時間が経過した後、高い優先順位を有するようにする過程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の単一経路用作業システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は単一経路用の作業システム及びその制御方法に係り、特に、作業領域を制限せず、作業を行う単一経路用の作業システム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
単一経路を移動しながら作業を行う作業手段には様々な形態があり得る。例えば、単一経路の周辺に位置した設備から他の設備へ品物を運ぶ作業は設備から作業手段に品物を積載する作業と、作業手段から設備に品物を下ろす作業で構成される。
【０００３】
図１Ａ及び図１Ｂは従来の単一経路上で作業を行う移送システムを示したものである。
図１Ａ及び図１Ｂに示したように、移送システムは設備１１０、移送手段１２０及び単一経路１３０を含む。
【０００４】
設備１１０は単純な棚や特定機能を行う作業台となり得る。設備１１０は単一経路１３０上に所定の間隔で配置されている。
【０００５】
移送手段１２０は設備１１０と品物をやりとりする手段を備え、単一経路１３０を両方向に移動するようになっている。
【０００６】
図１Ａに示した移送システムは二つの移送手段１２０として第１移送手段１２１と第２移送手段１２２を備え、それぞれ第１領域と第２領域で作業を行うようになっている。このような移送システムは第１領域のみで行う数個の作業が発生した場合、第１移送手段１２１のみが作業を行い、第２移送手段１２２は作業を行わない非効率的な問題点があった。
【０００７】
図１Ｂに示した移送システムは二つの移送手段１２０として第３移送手段１２３と第４移送手段１２４を備え、それぞれ第Ａ領域と第Ｂ領域で作業を行うようになっている。但し、Ａ領域とＢ領域は共通領域としてＣ領域を備え、Ｃ領域では第３移送手段１２３と第４移送手段１２４の両方が作業を行える。
【０００８】
図２は図１Ｂに示した移送システムの作業割当て制御流れ図である。
図１Ｂ及び図２を参照して従来の単一経路上の移送システムの動作を具体的に説明する。
【０００９】
新たな作業が生成されると（ステップＢ１）、優先的にその作業が共同領域で発生した作業であるかを判断する（ステップＢ２）。
【００１０】
生成された作業が共同領域で行われるべき作業である場合、共同領域に同時に進入しないながら最小搬送時間を有せしめる作業順序を探して移送手段１２０別に作業時間を計算する（ステップＢ３）。計算された作業時間に基づいて作業を行いながら最小搬送時間を有する移送手段１２０に作業を割当てる（ステップＢ４）。
【００１１】
生成された作業が共同領域で行われるべき作業でない場合、該当領域を担当する移送手段１２０が作業を行う（ステップＢ４）。
【００１２】
新たな作業が発生する場合、生成された作業が一つの移送手段１２０のみが作業可能な排他的領域で発生した作業であれば、作業可能な移送手段１２０に作業を割当てる。一方、複数の移送手段１２０が作業可能な共同領域で発生した作業であれば、同時に進入しないながら処理するように作業順序を考慮し、搬送時間が最小となる移送手段１２０を選択して作業を割当てる。
【００１３】
従来の単一経路１３０上の作業システムのように領域を分けて使用すべき場合、レイアウトに大きな制約が発生し、排他的な領域で発生した作業は処理できないか、中間にバッファ領域を備えて二回にかけて作業を行うべき制約が発生することもある。移送手段１２０間の干渉問題を効果的に考慮しないことにより、作業割当ては非効率的であり、搬送時間は増える。さらに、共同領域を増加させると搬送時間も増えるという問題点が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明の目的は、作業を効率的に割当てて作業時間を短縮しうる単一経路用の作業システム及び制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記目的は、単一経路の周辺に位置する複数の設備と、前記単一経路に沿って移動し、前記設備に対して所定の作業を行う複数の作業体とを有する単一経路用の作業システムにおいて、前記作業体で前記作業が行われる作業順序と前記作業体の間に干渉が生じた場合、作業体選択の基準となる前記作業間の優先順位に応じて全ての作業が完了されるまでの作業完了時間を測定するシミュレーション部と、前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する作業を最適の作業体に割当てる作業割当て部とを含むことを特徴とする単一経路用の作業システムにより達成される。
【００１６】
前記シミュレーション部は新たな作業が発生した場合、前記新たな作業が行える全ての作業順序と全ての優先順位に対して前記作業完了時間を測定し、前記作業割当て部は前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する前記新たな作業を最適の作業体に割当てることが好ましい。
【００１７】
さらに、前記単一経路用の作業システムは、新たな作業が発生した場合、前記各作業体が備えた作業のうち、取消し可能な作業を取消しする作業取消し部をさらに含み、前記シミュレーション部は前記取消しされた作業が行える全ての作業順序と全ての優先順位に対して前記作業完了時間を測定し、前記作業割当て部は前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する前記取消しされた作業を最適の作業体に割当てる。前記設備は物流の供給及び搬出のための棚を備え、前記作業体は前記物流を前記棚に移載・積載する移送手段であることが好ましく、前記作業割当て部は前記作業が生成されて所定の時間が経過した後、高い優先順位を有する作業を割当てることが好ましい。
【００１８】
さらに、前記目的は、単一経路の周辺に位置する複数の設備と、前記単一経路に沿って移動し、前記設備に対して所定の作業を行う複数の作業体とを有する単一経路用作業システムの制御方法において、全ての作業に対して可能な全ての作業順序と全ての優先順位に対して全ての作業が完了されるまでの作業完了時間を測定する過程と、前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する作業を最適の作業体に割当てる過程とを含むことを特徴とする単一経路用作業システムの制御方法により達成されうる。
【００１９】
新たな作業が発生した場合、前記新たな作業が行える全ての作業順序と優先順位に対して前記作業完了時間を測定する過程と、前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する前記新たな作業を最適の作業体に割当てる過程とをさらに含むことが好ましい。
【００２０】
さらに、前記単一経路用作業システムの制御方法は、新たな作業が発生した場合、前記各作業体が備えた作業のうち、取消し可能な作業を取消しする過程と、前記取消しされた作業が行える全ての作業順序と優先順位に対して前記作業完了時間を測定する過程と、前記作業完了時間を最小とする最適の作業順序と優先順位を有する前記取消しされた作業を最適の作業体に割当てる過程とをさらに含むことができる。前記作業は生成されて所定の時間が経過した後、高い優先順位を有するようにする過程をさらに含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、単一経路上で作業する作業体の干渉を最小化した最適の作業割当て及び制御が可能であり、作業の運営領域を制限しないことにより作業の効率を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面に参照して本発明について詳細に説明する。
図３は本発明の実施例による単一経路用作業システムのブロック構成図である。
【００２３】
図３に示したように、単一経路用の作業システムはホストインターフェース部１０、作業命令及び作業体管理部２０、作業命令実行部３０、作業体インターフェース部４０及び作業分配部５０を備える。
【００２４】
ホストインターフェース部１０はホストコンピュータで入出力されるデータ情報と実行命令を伝え、作業命令及び作業体管理部２０は新たな作業などの情報をホストインターフェース部１０から受信して作業命令実行部３０に作業の位置及び内容を伝える。
【００２５】
作業命令実行部３０は作業命令及び作業体管理部２０からの命令を直接実行し、移送手段及びその他のロボットシステムでもよい。
作業体インターフェース部４０は作業を行うための外部設備、目的物などの探索などを行う。
【００２６】
作業分配部５０はシミュレーション部５１と作業割当て部５２を備える。
シミュレーション部５１は特定の順序と優先順位を有する作業の作業完了時間を測定するためのものである。
【００２７】
作業割当て部５２はシミュレーション５１で測定された作業完了時間を最小とする最適化した作業順序と優先順位を有する作業を最適の作業体に割当てる。作業分配部５０で決定された作業割当て情報は作業命令及び作業体管理部２０に伝えられる。
【００２８】
図４は本発明の実施例による作業割当て流れ図である。
図４に示したように、新たな作業が発生すると（ステップＳ１）、生成された作業の情報がホストコンピュータからホストインターフェース部１０を通じて作業命令及び作業体管理部２０に伝えられ、作業命令及び作業体管理部２０は作業分配部５０に作業割当てを要請する（ステップＳ２）。
【００２９】
作業分配部５０では新たな作業を割当てる予備作業体を選択する（ステップＳ３）。選択された作業体に既存に割当てられた作業と新たに臨時割当てられた作業を含めて作業順序を決定し（ステップＳ４）、選択された作業体と隣接した作業体に既に割当てられた作業に優先順位を与える（ステップＳ５）。この際、決定される作業順序と優先順位は可能な順位のうち、任意的に選択される。
【００３０】
シミュレーション部５１は各作業体に割当てられた全ての作業の作業順序と優先順位を考慮して全ての作業完了に必要な作業完了時間を測定する（ステップＳ６）。
【００３１】
この際、任意に選択された優先順位に対して可能な他の優先順位を割当て要請された新たな作業に与えて作業完了時間を測定し、全ての優先順位に対して反復的に前記作業完了時間を測定する（ステップＳ７）。全ての優先順位に対するシミュレーションが終了されると、割当て要請された新たな作業の優先順位を変更しながら可能な全ての作業順序に対して全ての優先順位を与え、作業完了時間を測定する（ステップＳ８）。
【００３２】
予備的に選択された作業体に対して可能な全ての優先順位と全ての作業順序を考慮して作業完了時間の計算が終了されると、他の作業体をシミュレーション対象として前記過程を反復する（ステップＳ９）。
【００３３】
全ての作業体に対して全ての優先順位と全ての作業順序に対して作業完了時間の測定が終了されると、作業割当て部５２は最小の作業完了時間を有する最適の作業順序と優先順位を選択し、最適の作業体に作業を割当てる（ステップＳ１０）。
【００３４】
図４は新たな作業が発生した場合、作業割当て要請される新たな作業に対して最適の作業順序と優先順位を与え、最適の作業体に割当てる流れ図である。
【００３５】
図５は図４に対する関係で新たな作業が発生した場合、既存の作業体に取消し可能な全ての作業の割当てを取消し、取消しされた作業と新たに発生した作業に対して新たに最適の作業割当てを行うための流れ図である。
【００３６】
図５を参照すれば、新たな作業が発生して作業割当ての要請が発生した場合（ステップＴ１）、単一経路上の全ての作業体で再割当て可能な、すなわち、割当ての取消しが可能な作業の割当てを取消しする（ステップＴ２）。割当て作業が新たに発生した作業と取消しされた複数の作業を含む多数の作業なので、先に割当てる作業を選択する（Ｔ３）。
【００３７】
割当てる第１作業を選択した後、図４のような順序に応じて第１作業は最適の作業体に最適の優先順位と作業順位で割当てられる（ステップＴ４〜Ｔ１１）。
【００３８】
割当てられるべき作業が全部割当てられていないため（ステップＴ１２）、再度割当てる第２作業を選択して最適の条件で割当てを行い、このような反復的な割当てループにより全ての作業が割当てられる（ステップＴ３〜Ｔ１２）。
【００３９】
作業割当て要請は新たな作業が発生する場合のみ発生することではない。単一経路上の複数の作業体のうち、作業を終了した作業体が発生すると、作業を終了した作業体は作業割当てを要請する。図５に示したように、行うべき作業が残存する作業体の再割当て可能な作業を取り消しして作業を終了した作業体に作業が割当てられるようにする。
【００４０】
作業体に作業を割当てて作業順序を決定する過程で作業体間の干渉が発生する場合に対して作業完了時間を最小とする干渉最適経路を探すことが大事でいる。作業を割当てるためには特定の作業体が特定の順序で作業を処理することが好ましいかを判断して作業を割当てるべきであるが、その過程で干渉最適経路を考慮する。
【００４１】
しかし、最適の解を求めるためには算術的に極めて多い場合の数に対して考慮しなければならない。
【００４２】
仮に、二つの作業体がそれぞれ４個の作業を備えている場合、新たに４個の作業を割当てるべき場合に対して考慮すると次の表１の通りである。
【００４３】
【表１】
2005038392.tif 000003
【００４４】
表１からわかるように、譲歩順序に対する場合の数は作業順序に対する場合の数に比べて極めて大きな幅で増加している。これは作業体の作業実行時に作業割当て要請が発生すると、プログラム進行時間による過負荷を発生させる原因となり得る。
【００４５】
表２は第１作業体と第２作業体がそれぞれ４個の作業を有する場合に干渉を起こす優先順位を探すアルゴリズムを説明するためのものである。
【００４６】
【表２】
2005038392.tif 000004
【００４７】
表２のＡ〜Ｈは優先順位を示し、各行は作業の優先順位を変更した場合を示す。 (1)~(4)（括弧付きの数字は表２中の丸付き数字を表す。以下同様）は第１作業体が備えている作業の作業順序を示し、 (1)~(4) は第２作業体が備えている作業の作業順序を示す。
【００４８】
第１行のような優先順位は第１作業体の各作業の優先順位が第２作業体の優先順位より高い場合である。この場合、シミュレーションの結果、第１作業体の作業 (3) が第２作業体の２番目の作業である作業 (2) と干渉を起こし、この場合第１作業体の作業より高い優先順位を有するので、第１作業体が優先的に作業を行う場合である。
【００４９】
このような場合、第２行で作業 (3) と作業 (2) の優先順位を交替してシミュレーションを行う。作業順序は変わらないが、優先順位を変更することにより、新たに作業 (4) と作業 (4) が干渉を起こすことがわかる。最終的に干渉を起こした作業 (4) と作業 (4) の優先順位を変更し、その以後の作業で再度干渉を起こす作業を検索する。第４順位の作業順序後は干渉を起こす場合が発生しない。したがって、優先順位を再度変更してシミュレーションを行い、優先順位の変更順序は低い優先順位を有する作業を次第に高い優先順位を有する方向へ前進させる。前記シミュレーションを通じて最終的に干渉を起こす作業が探索されると、干渉を起こした作業間に優先順位を交替し、シミュレーションを再度実施してより最終的に干渉を起こす作業を探索する。
【００５０】
このような探索方法では最終的に発生した干渉以後はその作業間に優先順位を変更しても干渉を起こさないので、シミュレーションする必要がないということを利用する。
【００５１】
上述したような場合、譲歩順序の場合の数は総７０回であるが、表２のようなアルゴリズムを通じて８回のみでも全ての譲歩場合の数を探すことができ、シミュレーション計算量を減らしてプログラムの負荷を低減するようになる。前記アルゴリズムを簡単に説明すると、作業の優先順位を整列した後、シミュレーション実行後に最後の干渉が発生した作業の優先順位を交替し、次の干渉の場合を探すことにより、論理的に計算が不必要な場合、シミュレーションレを省略する方式である。このような方法で全ての場合の数が考慮されるまで場合の数を探すことにより、計算量を減らす。
【００５２】
しかし、このようなアルゴリズムは全ての作業が同じ時間を必要とし、独立実行が可能な場合に単純化された場合である。
【００５３】
作業体が移送手段で作業が移載・積載からなる場合、前記取消し可能な、すなわち、再割当て可能な作業は積載作業に限定され、作業体の受容能力を考慮すべきことなど、各種の付加計算が必要になる。
【００５４】
作業の生成後、長時間完了されない作業は速い時間内に行われるように優先順位を高めることが好ましい。このような作業は各種の方法で具現されうる。
【００５５】
作業割当て部５２で最適の優先順位を決定する過程で作業完了時間の測定及び評価過程で作業の生成後経過時間を考慮した因子を加重して作業完了時間を決定することができる。このような加重により最適の作業割当て及び生成後処理遅延された作業を迅速に処理できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】従来の単一経路上で作業を行う移送システムを簡略に示した図であり、作業体間の排他的作業領域を有する場合を示したものである。
【図１Ｂ】従来の単一経路上で作業を行う移送システムを簡略に示した図であり、作業体間の共同作業領域を有する場合を示したものである。
【図２】図１Ｂに示した移送システムの作業割当て制御流れ図である。
【図３】本発明の実施例による単一経路用作業システムのブロック構成図である。
【図４】本発明の第１実施例による作業割当て流れ図である。
【図５】本発明の第２実施例による作業割当て流れ図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０  ホストインターフェース部
２０  作業命令及び作業体管理部
３０  作業命令実行部
４０  作業体インターフェース部
５０  作業分配部
５１  シミュレーション部
５２  作業割当て部
【図１Ａ】
2005038392.tif 000005
【図１Ｂ】
2005038392.tif 000006
【図２】
2005038392.tif 000007
【図３】
2005038392.tif 000008
【図４】
2005038392.tif 000009
【図５】
2005038392.tif 000010