JP7340472B2 - シミュレーション装置、シミュレーションシステム、搬送システム及びシミュレーション方法 - Google Patents

シミュレーション装置、シミュレーションシステム、搬送システム及びシミュレーション方法 Download PDF

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Description

本発明は、複数の移動体の移動を模擬するためのシステム及び移動方法の制御技術に関する。
物流倉庫および工場内は運搬および荷役作業に用いる機器の自動化が進み、運搬等のタスクを実行する際、自動化機器群の移動を効率化する制御技術の開発が盛んである。物流倉庫および工場内では、作業者が出庫オーダーに従って敷地内に保管されている物品を収集し、出荷先へと仕分ける作業、すなわちピッキング作業が行われる。自動化機器を用いたピッキング作業の一例として、自動搬送車が保管物品を格納した保管棚を作業者の滞在する作業ステーションへ搬送し、搬送された保管棚から出庫オーダーに該当する物品をピッキングする自動搬送車によるピッキングシステムが運用されている。
特許文献1では、自動搬送車によってピッキングシステムを遂行する技術が開示されている。自動搬送車は、保管棚を作業者の場所へ搬送する際、搬送する保管棚の直下にもぐり込む。そして保管棚の最も低い高さの段板を自動搬送車が下から持ち上げることで、保管棚全体をリフトアップし、保管棚を浮かせた状態で搬送する。作業者は、物品の取り出しを行う作業ステーションにて、保管棚の到着を待つ。作業ステーションに保管棚が到着した後、作業者は出庫オーダーに記載された品目の物品を取り出し、出荷先ごとに分けられた間口又は小箱のうち、前記出庫オーダーに対応付けられた出荷先に該当する位置に、指定された数量投入することで、各出庫オーダーに対するピッキング作業を遂行する。ピッキング作業が完了した保管棚は、自動搬送車によって作業ステーションから搬出される。特許文献1の実施形態によれば、自動搬送車が目的地へ最適経路を選択する際、現在の輻輳、過去のトラフィック傾向、タスク優先度付けおよび/または他の適切な考察の知識を利用できることが開示されている。
また近年の自動運転技術および鉄道網の発展に伴い、渋滞の抑制または緩和を目的とする自動車や車輌群の運行制御技術が注視されている。特許文献2は、渋滞の発生可能性と、渋滞の状態に応じた緩和支援を行う発明が開示されている。特許文献2の実施形態によれば、渋滞規模を予測する際、所定時間ごとの渋滞ピーク確率の経時変化に基づいて、将来における渋滞ピーク確率の推移を予測する。
特開2017-30972号公報 特開2018-136781号公報
しかしながら、特許文献1および特許文献2には、例えば以下の様な課題がある。移動体の経路探索において混雑状況を考慮し、時間の経過に伴い探索時の状況から渋滞が緩和される挙動を模擬する場合、混雑度の単位時間当たりの緩和量を与える減少率をどの程度の値に設定すべきかを決定することは容易でない。
これら複数の移動体が存在する状況の制御技術は、実機を用いたシステムの検討コストが大きい為、シミュレーションによる効果検証を基として検討される場合が多い。また実機動作においても、複数の移動体の移動による渋滞状況および通行量の予測は、モデル化によるシミュレーションが適用される場合がある。複数の移動体が移動する環境における混雑度の緩和状況を模擬する推定減少率は、シミュレーションによる事前の試行から決定することが望ましい。
上記の課題の少なくとも一つを解決するため、本発明のシミュレーション装置は、複数の移動体による経路の移動のシミュレーションを実行するシミュレーション部と、前記複数の移動体の経路の混雑度の経時変化の指標である推定減少率を保持する記憶部と、前記シミュレーションの結果に基づいて前記複数の移動体の経路の混雑度を演算する第1の演算部と、前記第1の演算部が演算した混雑度の経時変化の指標を演算する第2の演算部と、を有するシミュレーション装置であって、前記シミュレーション部は、前記記憶部から読み出した前記推定減少率に基づいて計算した混雑度に基づくコストを用いて前記複数の移動体の経路を探索して、探索した経路の移動のシミュレーションを実行し、前記シミュレーション装置は、前記第2の演算部が演算した前記混雑度の経時変化の指標と、前記記憶部に保持されている前記推定減少率と、に所定の重みづけをした演算を行うことによって、新たな推定減少率を演算し、演算した前記新たな推定減少率を前記記憶部に記憶する評価部をさらに有することを特徴とする。
本発明の一態様によれば、シミュレーションの入力として用いる混雑度の推定減少率とシミュレーション結果における混雑度の減少率とが等しくなる様に、適切な減少率を設定できる。これによって、シミュレーション対象の搬送システムの効率を向上することが可能である。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
本発明の実施例に係るシミュレーション装置が模擬する移動体の動作環境の一例を示す概略図である。 本発明の実施例に係るシミュレーション装置が模擬する搬送システムの全体構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の実施例のシミュレーションで想定する運行管理装置及びオーダー管理装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 本発明の実施例におけるシミュレーションが模擬するピッキング作業のピッキング指示データの一例を示す説明図である。 本発明の実施例のシミュレーションにおいて運行管理装置が自動搬送車の移動経路を生成し、移動を指示する制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例における推定減少率の設定のためのユーザーインターフェースの一例を示す説明図である。 本発明の実施例におけるシミュレーションを実行した際の結果を表示するユーザーインターフェースの一例を示す説明図である。 本発明の実施例におけるシミュレーション装置の機能構成及び処理の流れの一例を示す説明図である。
次に、本発明を実施するための形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例に係るシミュレーション装置が模擬する移動体の動作環境の一例を示す概略図である。
本発明における移動体は一例として、物流倉庫または工場内で物品を搬送する自動搬送車を指す。図1では倉庫Wにおける自動搬送車ACの物品搬送の様子を含んでいる。倉庫Wは、作業エリアW1と、物品の保管エリアW2とを有する。保管エリアW2には複数の保管棚DSが配置されている。各保管棚DSは、1種類以上の物品を収納している。そして保管エリアW2には、複数の自動搬送車ACが存在する。ここで自動搬送車ACは、保管棚DSを搬送する機能を有している。
保管エリアW2の床面は、例えば、2次元格子で分割されており、後述する図2に示されるWMS201及び運行管理装置203は、各格子(すなわち矩形の区画)の中心の座標値によって、自動搬送車ACと保管棚DSの位置を管理している。なお、自動搬送車ACと保管棚DSの位置は、格子の中心座標値ではなく、頂点座標値によって管理してもよい。また、各格子は、当該格子の座標値を含む座標マーカを有する。座標マーカは、例えば、格子上に貼着又は塗布されたバーコード(2次元コードも含む)である。バーコードは格子の座標値を含む情報である。
また、作業エリアW1には、符号WS1、WS2で示されるものを含めて複数の作業ステーションWSiが存在している。本実施例では作業ステーションWSiにおいてピッキング作業が行われるため、作業ステーションをピッキングステーションと呼んでもよい。ここで、iは作業ステーションWSの番号であり、1≦i≦nを満たす整数である。nは2以上の整数であり、作業ステーションWSの総数を示す。本例では、n=2とする。
例えばいずれの作業ステーションWSiにも共通する説明をする場合など、作業ステーションWSiを区別しない場合、作業ステーションWSと適宜称する。作業ステーションWSiは、ゲートGijと、端末Tiと、仕分棚SSiと、を有する。ここで、iは作業ステーションWSの番号である。また、ゲートGijのjは1≦j≦mを満たす整数であり、各作業ステーションWSに設置されているゲートGの番号である。本実施形態では、m=2である。
すなわち、各作業ステーションWSiには、1つの端末Ti及び仕分棚SSiと、m個のゲートGが設置されている。個々のゲートGij、端末Ti、仕分棚SSiを区別しない場合、ゲートG、ゲートGij、端末T、端末Ti、仕分棚SS又は仕分棚SSiと適宜称する。ゲートGijは、保管棚DSの到着地点となる。1つのゲートGijは、1つの保管棚DSに対応する。端末Tiには、物品の仕分け先(物品と、仕分棚SSiの仕分棚区画との対応情報)の一覧等が表示される。
作業ステーションWSiに備えられている仕分棚SSiは、ゲートGijを介して保管棚DSからピッキングされた物品が載置される棚である。ここで、作業者Miのiは作業ステーションWSの番号であり、1≦i≦nを満たす整数である。nは2以上の整数であり、作業ステーションWSの総数を示す。本例では、n=2とする。作業者Miを区別しない場合、作業者M又は作業者Miと適宜称する。
自動搬送車ACは以下の手順で保管棚DSを搬送する。まず自動搬送車ACは指定された保管棚DSの位置まで移動する。自動搬送車ACは指定された保管棚DSの真下に潜り込み、図3に示す運行管理装置203からリフトアップ指示情報を受けると、自動搬送車ACの上面に設けられた図示しないジャッキ機構によって、保管棚DSを真上に持ち上げる。その後、自動搬送車ACは、保管棚DSを持ち上げたまま、作業エリアW1内の指定された作業ステーションWSに移動する。自動搬送車ACは、作業ステーションWSに到着すると、保管棚DSを床に降ろす。作業者Mによるピッキング作業が終了すると、自動搬送車ACは、再度保管棚DSを持ち上げて、保管棚DSを元の位置に戻す。
図2は、本発明の実施例に係るシミュレーション装置が模擬する搬送システムの全体構成の一例を示す機能ブロック図である。
搬送システム200は、WMS(Warehouse Management System)201と、オーダー管理装置202と、運行管理装置(制御部)203と、自動搬送車ACと、端末Tiと、ゲート制御装置(図示省略)と、ゲートGijとを有する。WMS201は、オーダー管理装置202及び運行管理装置203と通信可能に接続されている。オーダー管理装置202、運行管理装置203、自動搬送車AC、端末Ti、及びゲート制御装置Gcは、ネットワーク210を介して互いに通信可能に接続されている。少なくとも、自動搬送車AC及は、ネットワーク210を介して無線通信可能に運行管理装置203と接続されている。
WMS201は、オーダー管理装置202と、運行管理装置203とを制御する。具体的には、WMS201は、オーダー管理装置202にオーダー及び保管棚への入庫データを送信する。オーダーとは、ピッキングする物品の物品名、個数、及び配送先を含む情報である。保管棚への入庫データとは、物品が保管される保管棚DSに関するデータである。具体的に保管棚への入庫データは、例えば、各保管棚DSに収納されている物品の物品名、個数、当該物品が保管されている保管棚DSの識別情報、その物品が保管されている保管区画(間口)の位置情報(例えばその保管区画が属する棚面、区画段及び区画列の識別情報)等を含む。
また、WMS201は、オーダー管理装置202での処理と、運行管理装置203での処理とを連携する。例えば、WMS201は、オーダー管理装置202から作業者M(図1参照)による物品のピッキング作業の終了通知を受けると、運行管理装置203に当該保管棚DSを元の位置に戻すよう指示する。
運行管理装置203は、自動搬送車ACの運行(例えば自動搬送車ACによる保管棚DSの搬送)を管理する。自動搬送車ACは、可視光カメラ又は赤外線カメラなどの読取デバイス(図示省略)を車体底部に有しており、移動中に床面をスキャンしている。例えば床面上の座標マーカがバーコードである場合、読取デバイスは、バーコードリーダである。そして、座標マーカが付された格子を通過する時に、読取デバイスが当該座標値を示すバーコードをスキャンすることによって、自動搬送車ACは、その座標値を取得する。自動搬送車ACは、取得した座標値を運行管理装置203に送信する。これによって、運行管理装置203は、各自動搬送車ACの現在位置を管理する。
運行管理装置203は、オーダー管理装置202からWMS201を介して保管棚DSの搬送指示情報を受け付けると、配送すべき物品を保管する保管棚DSと、配送すべき物品の配送先の仕分棚区画を有する仕分棚SSiがある作業ステーションWSiとを特定する。そして、特定した保管棚DSの位置を取得し、その位置から特定した作業ステーションWSiの位置までの経路情報を生成する。このとき、運行管理装置203は、ある自動搬送車AC、例えば、特定した保管棚DSに最も近い自動搬送車ACに経路情報を送信し、経路情報に従って移動するよう指示する。
図3(a)は、本発明の実施例のシミュレーションで想定する運行管理装置203のハードウェア構成例を、図3(b)は、本発明の実施例のシミュレーションで想定するオーダー管理装置202のハードウェア構成例を、それぞれ示すブロック図である。
本実施形態の運行管理装置203は、図3(a)に示すコンピュータ300のハードウェアによって実現することができる。コンピュータ300は、プロセッサ301と、記憶デバイス302と、入力デバイス303と、出力デバイス304と、通信インターフェース(通信IF)305と、を有する。プロセッサ301、記憶デバイス302、入力デバイス303、出力デバイス304、及び通信IF305は、バス306によって接続される。
プロセッサ301は、コンピュータ300を制御する。記憶デバイス302は、プロセッサ301の作業エリアとなる。また、記憶デバイス302は、各種プログラム及びデータを記憶する非一時的な又は一時的な記録媒体である。記憶デバイス302としては、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、及びフラッシュメモリ等がある。
本実施例の運行管理装置203として使用されるコンピュータ300の記憶デバイス302には、運行管理プログラム307、レイアウト情報308、シミュレーションプログラム309及びシミュレーション情報310が記憶される。本実施例において運行管理装置203が実行する処理は、実際には、プロセッサ301が運行管理プログラム307又はシミュレーションプログラム309に従って、必要に応じて入力デバイス303、出力デバイス304及び通信インターフェース305等を制御して実行する。
レイアウト情報308は、少なくとも、保管エリアW2内に存在する種々の物体の配置等に関する情報を含む。例えば、レイアウト情報308は、保管エリアW2内の各保管棚DSの位置、各保管棚DSの向き(すなわちどの棚面がどの方向を向いているか)、各保管棚DSの各保管区画に格納されている物品、各自動搬送車ACの位置、ゲートGの位置、ゲートGの向き、及び、保管棚DSをリフトアップした自動搬送車ACが移動可能な経路等の情報を含んでもよい。
シミュレーション情報510は、プロセッサ301がシミュレーションプログラム309に従って実行するシミュレーションにおいて参照される情報及びシミュレーションの結果として生成される情報を含む。シミュレーションにおいて参照される情報は、後述するように、レイアウト情報、各搬送車ACの初期位置、推定減少率の初期値及び指示データ等を含んでもよい。シミュレーション情報510に含まれるレイアウト情報は、レイアウト情報308の少なくとも一部のコピーであってもよい。推定減少率及び指示データについては後述する。また、シミュレーションの結果として生成される情報は、例えば、各時刻における各搬送車ACの位置を含んでもよいし、各時刻における各搬送車ACの位置から計算される倉庫W内の各位置における各時刻の混雑度を含んでもよいし、各時刻の混雑度から計算される推定減少率を含んでもよい。
入力デバイス303は、データを入力する。入力デバイス303としては、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、テンキー及びスキャナ等がある。出力デバイス304は、データを出力する。出力デバイス304としては、例えば、ディスプレイ及びプリンタ等がある。通信IF305は、ネットワーク210と接続し、データを送受信する。
本実施例のオーダー管理装置202は、図3(b)に示すコンピュータ350のハードウェアによって実現することができる。コンピュータ350は、プロセッサ351と、記憶デバイス352と、入力デバイス353と、出力デバイス354と、通信インターフェース(通信IF)355と、を有する。プロセッサ351、記憶デバイス352、入力デバイス353、出力デバイス354、及び通信IF355は、バス356によって接続される。
プロセッサ351は、コンピュータ350を制御する。記憶デバイス352は、プロセッサ351の作業エリアとなる。また、記憶デバイス352は、各種プログラム及びデータを記憶する非一時的な又は一時的な記録媒体である。記憶デバイス352としては、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、及びフラッシュメモリ等がある。
本実施例のオーダー管理装置202として使用されるコンピュータ350の記憶デバイス352には、オーダー管理プログラム357、オーダー情報358及び保管物品情報359が記憶される。本実施例においてオーダー管理装置202が実行する処理は、実際には、プロセッサ351がオーダー管理プログラム357に従って、必要に応じて入力デバイス353、出力デバイス354及び通信インターフェース355等を制御して実行する。
オーダー情報358は、少なくとも、種々の物品の出荷、入庫、出庫に関する物品と配送先の情報を含む。例えば、オーダー情報358は、本システムに保管されている物品からピッキングを遂行し、出荷する物品の種類及び物品数、物品名、出荷先の店舗名及び住所等の情報、本システムの保管棚に入庫する物品の種類、物品数及び物品名等の情報、並びに、出庫でピッキングを遂行する保管棚の棚ID、棚面及び間口の情報等を含んでもよい。
図4は、本発明の実施例におけるシミュレーションが模擬するピッキング作業のピッキング指示データの一例を示す説明図である。
このピッキング指示データ400は、シミュレーション情報310に含まれるものであり、指示データのID401、出荷先への配送に必要な物品の名称402、その物品の個数403、その物品を有する保管棚DSのID404、その物品を保管している間口段405、間口列407、および出荷先に対応する出荷箱のID410、その出荷箱を搭載している仕分棚SSのID40、間口段408及び間口列409の情報が、一意に纏められた情報となっている。従って本実施例ではどの保管棚DSとどの仕分棚SSとの間でピッキング作業を行うか、予め対応づけられており、保管棚DSを搬送する自動搬送車ACを選択した上で、シミュレーション上で搬送を指示する。
なお、このピッキング指示データ400は、オーダー管理装置202が保持するオーダー情報358及び保管物品情報359から特定される実際のオーダー及び実際の物品の配置に基づいて生成されたものであってもよいし、実際のオーダー等とは無関係にシミュレーションのために生成されたものであってもよい。オーダー管理装置202は、このようなピッキング指示データ400を搬送タスクとして運行管理装置203に与える。あるいは、運行管理装置203がこのような搬送タスクを生成してもよい。
なお、図4はシミュレーションのためのピッキング指示データ400であるが、実際の倉庫の運用のためのピッキング指示データも図4と同様の形式で生成される。例えば、オーダー管理装置202が保持するオーダー情報358及び保管物品情報359に基づいてピッキング指示データを生成し、それに基づいて自動搬送車ACに対する実際の搬送タスクを与える。
図5は、本発明の実施例のシミュレーションにおいて運行管理装置203が自動搬送車ACの移動経路を生成し、移動を指示する制御の一例を示すフローチャートである。
オーダー管理装置202が入出庫の指示に伴う棚の搬送タスクを自動搬送車ACに与える場合、運行管理装置203は、搬送タスクを受信し(S501)、当該搬送タスクに対応する保管棚DSを搬送する自動搬送車ACを選択する(S502)。そして、運行管理装置203は、当該自動搬送車ACの現在位置から目的地への移動経路を生成し(S503)、自動搬送車へ移動指示を与える。推定減少率は経路生成における探索過程に使用され、当該自動搬送車ACが想定する経路を通行する際にどの程度の時間を要するか、直近の渋滞状況に基づく計算対象の経路が時間変化を経て緩和される効果を模擬する。
例えば、運行管理装置203は、その時点で設定されている推定減少率を使用して、時間の経過によって緩和された経路の混雑度を計算し、計算した混雑度に基づくコスト(例えば混雑度が高いほどコストが高く設定される)を用いてコストが最小となる経路を探索してもよい。推定減少率に基づく混雑度の計算の詳細については後述する(式(1)等)。
本実施例のシミュレーションに基づき推定減少率を決定する場合、自動搬送車ACの移動環境(以降、レイアウトと称する)における自動搬送車ACの移動元、移動先、移動経路に極端な偏りが生じる特別な搬送状況は、レイアウト全体の通行状況を模擬する上で好ましくない。オーダー管理装置202から自動搬送車ACへ付与される棚の搬送タスクの一例として、レイアウト上のランダムに選択された棚をランダムに選択された作業ステーションWSへ搬送するタスクを採用することでレイアウト全体の通行状況を加味した混度が評価可能であり、これによって適切な推定減少率を導出できる。
また、実際の運用において使用する棚、作業ステーションWS及び自動搬送車ACといったコンポーネントの数がレイアウト内に実際に設けられる数より少ない場合、実際には使用しないコンポーネントを除いた上で生成したランダムな搬送タスクをシミュレーションに用いることで、限定的なレイアウトにおける適切な推定減少率を導出することが可能である。
その他の例として、保管棚DSの在庫状況と、それに対応する作業ステーションWSでのピッキング作業が実機の運用前に既知の場合、既知の作業で必要となる保管棚DSの搬送を搬送タスクとして設定することで、運用ごとにチューニングされた推定減少率を決定することが可能である。
次に、運行管理装置203は、当該自動搬送車ACについて探索した経路が他の自動搬送車ACの通行予定によって使用禁止になっているかを判定する(S504)。運行管理装置203は、自動搬送車AC同士の衝突を避けるために、ある自動搬送車ACが通行する予定の経路を予約することで、それ以外の自動搬送車ACがその経路を通行することを禁止する。この予約は、予約した自動搬送車ACが通行した後に解除される。S504では当該自動搬送車ACについて探索した経路が他の自動搬送車ACの通行のために予約されているかが判定される。
探索した経路が使用禁止になっている場合(S504:Yes)、運行管理装置203は、探索した経路が使用可能になるまで当該自動搬送車ACを待機させる(S505)。その後、運行管理装置203は、探索した経路が使用可能になったか、すなわち予約が解除されたかを判定する(S506)。探索した経路が使用可能になっていない場合(S506:No)、運行管理装置203は、待機を開始してから所定の時間が経過したかを判定する(S507)。待機を開始してから所定の時間が経過していない場合(S507:No)、運行管理装置203はS506に戻って探索した経路が使用可能になったかを判定する。待機を開始してから所定の時間が経過した場合(S507:Yes)、運行管理装置203はS503に戻って当該自動搬送車ACのための別の経路を探索する。
探索した経路が使用可能である場合(S504:NoまたはS506:Yes)、運行管理装置203は、当該自動搬送車ACに対して探索した経路の移動を指示する(S508)。次に、運行管理装置203は、当該自動搬送車ACの移動実績を更新する(S509)。例えば、運行管理装置203は、当該自動搬送車ACの移動速度等から、経路の移動を指示してから指示した移動が終了するまでの当該自動搬送車ACの時刻ごとの位置、または、指示に基づく移動が開始された時刻及び指示に基づく移動が終了した時刻等を計算して、計算結果をシミュレーション情報310に追加してもよい。後述するように、この移動実績からシミュレーション上の混雑度を計算することができる。以上で処理が終了する(S510)。
上記はシミュレーションにおける自動搬送車ACの移動経路の生成及び移動の指示の処理であるが、実際のオーダーに基づく搬送タスクを実行するための実際の自動搬送車ACの移動経路の生成及び移動の指示も上記と同様に行うことができる。その場合、移動実績の更新(S509)は、実際の自動搬送車ACの位置に基づいて行われてもよい。
図6は、本発明の実施例における推定減少率の設定のためのユーザーインターフェースの一例を示す説明図である。
本実施例に基づくシミュレーション装置を使用するユーザーは、電子端末上の画面を通じて、推定減少率を実数値として入力可能である。推定減少率は、図6(a)に示されるように、本実施形態のシミュレーションに用いられるその他の設定変数(例えば実績更新率)と同一のウィンドウ上に設けられた設定項目の一つであってもよいし、図6(b)に示されるように、シミュレーションの設定にかかわるUI上の何等かの設定ボタンを端末上でクリックした際に立ち上がる単独のウィンドウ上で設定可能であっても良い。またその他の実施形態として、推定減少率またはその他のシミュレーションに用いる変数の設定値を含むテキストファイルを読み込むことで、シミュレータにユーザーが与えた設定値を渡す方法も可能である。
ユーザーからシミュレータへの推定減少率の付与方法は、固定の実数値だけでなく、特定の実数範囲、付加的な情報として前記実数範囲における刻み幅を設定することで、異なる推定減少率の値だけ繰り返しシミュレーションを行い、網羅的に実行することも可能である。また推定減少率を何等かの線形/非線形関数によってシミュレータ内で定義する場合、関数の係数を与えることも可能である。更にレイアウトに依存して自動搬送車が混雑しやすい場所が存在する場合、推定減少率は領域又は経路ごとに異なる値を設定してもよい。これら推定減少率の付与方法に関して、列挙した方法のいずれを組合せて設定することも可能である。
運行管理装置203が演算する自動搬送車ACの経路探索方法の一例として、移動可能な候補地のうち、当該候補地を経由して目的地までの移動時間が最短になる場所を選択する方法が挙げられる。この時、現在地の座標をo、候補地の座標をv、目的地の座標をdとして、現在地oから候補地vを経由し、目的地dに到達する時間をQo(v,d)とし、全ての経路のQo(v,d)をテーブルとして管理することが可能である。現在地oから到達可能な経由地vは複数の候補が挙げられ、一例として2次元格子状において(X,Y)の直交座標系で表される場合、oに対するvは、XかYどちらかの値が等しく、1回の直線移動で到達可能な座標群が設定可能である。ただし自動搬送車ACが直線移動する際、現在地oにおける自動搬送車ACの向きから、vの方向へ移動するための車体の回転を伴ってもよい。
Qo(v,d)は、一例として、自動搬送車ACの加速度、最大速度などにも続く走行性能から算出される、最短時間を初期値とし、移動実績に伴いこの値を更新していくことで、本シミュレーションで模擬する搬送システムが運用中のレイアウト上の通行状態を模擬することで、シミュレーションに渋滞状況を反映することができる。推定減少率を用いてQo(v,d)に混雑度の減少を反映する一例として、次式(1)により移動時間を修正する方法が挙げられる。:
Q'o(v,d) = max(Qo(v,d)- β・(t-t0), Qo(v,d)min) (1)
ここで、変数βは一例として実数値で与えられた推定減少率、変数tは運行管理装置203が当該経路探索を行う時刻、変数t0はQo(v,d)が自動搬送車ACの移動実績によって更新された最終時刻、Qo(v,d)minは、自動搬送車の移動性能に基づき、混雑の影響で停止することなく移動した場合の最短移動時間をそれぞれ表す。自動搬送車ACの移動実績に基づく現在地oから経由地vを経由し、目的地dに到達するまでの推定所要時間から、推定減少率βに伴い混雑が発生した場合の長時間移動を減算することで、混雑緩和を考慮したQ'o(v,d)による経由地の決定が可能である。推定減少率はスカラー値βではなく、現在地o、候補地v、目的地dの移動予定に応じたテーブルBo(v,d)として定義することも可能である。
その他の経路探索方法として、ダイクストラ法、A*法、または、動的計画法によるレイアウト上の座標点をグラフと見なした場合の探索方法等を採用しても、推定減少率を用いて混雑を緩和した経路を算出することが可能である。この場合、座標間の経路の移動に係るリンクコストに対して推定減少率を導入し、当該座標間の移動に伴うコストを式(1)と同様に算出することで、運行管理装置203が当該経路探索を行う演算時刻から将来的に混雑が緩和される場合の最適経路が最小コストの経路として算出可能である。
なお、上記はシミュレーションに関する説明であるが、実際のオーダーに基づく搬送タスクを実行するための実際の自動搬送車ACの移動経路の生成の際にも、上記と同様の経路探索が行われる。シミュレーションにおいて使用される経路探索アルゴリズムは、実際の自動搬送車ACの移動経路の生成のために使用される経路探索アルゴリズムと同一であることが望ましい。
図7は、本発明の実施例におけるシミュレーションを実行した際の結果を表示するユーザーインターフェースの一例を示す説明図である。
具体的には、図7には、一例として、本実施例のシミュレーション装置を含む電子端末に表示されているアプリケーション画面を示している。ただし、本実施例のシミュレーションの結果を出力ファイル等で保持し、別の端末に用意されたアプリケーションとして前記出力ファイル等で読み込み、表示することも可能である。
図7は、レイアウトを敷地の天頂から見下ろした場合の俯瞰図となっており、レイアウト内に存在する自動搬送車AC、棚保管エリアSAに置かれた又は自動搬送車ACによって搬送中の棚DS、作業ステーションWS(図7では省略)、及び通路が一例として図示されている。図7の例に限らず、例えばレイアウトは3次元状のCGで表現されていてもよい。また表示されるレイアウトのコンポーネントとして、自動搬送車ACの充電場所、ピッキング作業者、ピッキングの作業場所、ピッキング作業が完了した物品が搬送されていく後工程のエリア、及び、レイアウトに含まれる物品の前工程を行うエリア等が含まれていても良い。
自動搬送車ACの混雑状況をユーザーに教示するため、例えば図7に示したユーザーインターフェースでは自動搬送車ACの混雑度をヒートマップCHMとしてレイアウトに重ねて表すことが可能である。ここで混度は、着目する座標間を単位時間当たりに通過した自動搬送車ACの台数、または、1台の自動搬送車ACが要した移動時間等に基づいて算出することが可能である。例えば、着目する座標間を単位時間当たりに通過した自動搬送車ACの台数が少ないほど混雑度が大きくなるように計算されてもよいし、1台の自動搬送車ACが要した移動時間が長いほど混雑度が大きくなるように計算されてもよいし、それらの組み合わせに基づいて計算されてもよい。
また、シミュレーション内の移動実績に基づく混雑度(ここでは「実際の混雑度」と記載する)の他に、シミュレーション実行中の自動搬送車の経路探索時に推定減少率を元に推定された推定混雑度も、シミュレーション結果として表示することが可能である。この時、推定混雑度は実際の混雑度と同様にヒートマップで表示することが可能であり、一例として実際の混雑度を示すヒートマップCHMと異なる配色のカラーマップを使用することで、シミュレーション中の推定と実際の混雑度にどの程度乖離が発生しているか、両者を比較することが可能である。
本実施形態によるシミュレーション装置のユーザーは、上記の2種類の混雑の比較をしながら、シミュレーションの入力とする推定減少率を調整することで、自動搬送車ACの混雑が発生しにくい適切な値を、推定減少率に設定することが可能となる。これによって、シミュレーションが模擬する自動搬送車ACの搬送システムは短時間で物品の搬送が可能となり、ピッキングシステムとしての作業効率が向上する効果が得られる。
また2種類のヒートマップが同時に表示されることによる視覚的な煩雑さを低減するため、推定混雑度とシミュレーションによる実際の混雑度との差分をヒートマップとして表示することも可能である。これによって、両者の乖離が大きい部分を1種類のヒートマップから判別することが可能である。
なお、上記の例では自動搬送車ACが走行する空間(すなわちシミュレーション対象の空間)における混雑の分布を表示する方法の一例としてヒートマップを示したが、それ以外の方法で混雑の分布を表示してもよい。
図8は、本発明の実施例におけるシミュレーション装置800の機能構成及び処理の流れの一例を示す説明図である。
なお、本実施例では、図3(a)に示すように、運行管理装置203を実現するコンピュータ300の記憶デバイス302がシミュレーションプログラム309及びシミュレーション情報310を保持している。すなわち、本実施例のシミュレーション装置800は、コンピュータ300によって実現される。具体的には、後述する入力部801、シミュレーション部803、混雑度演算部805、混雑度減少率演算部806及び評価部807は、プロセッサ301がシミュレーションプログラム309に従って必要に応じて入力デバイス303、出力デバイス304および通信IF305等を制御して実現する機能である。また、後述する入力パラメータ記憶部802及びシミュレート結果記憶部804は、記憶デバイス302の記憶領域として提供され、これらに格納される情報はシミュレーション情報310に含まれる。
ただし、上記のような構成は一例であり、上記以外の構成のシミュレーション装置800を実現することもできる。例えば、オーダー管理装置202を実現するコンピュータ350の記憶デバイス352がシミュレーションプログラム309及びシミュレーション情報310を保持することによって、コンピュータ350がシミュレーション装置800を実現してもよい。あるいは、コンピュータ300及びコンピュータ350のいずれとも異なる計算機(図示省略)がシミュレーション装置800を実現してもよい。また、複数の計算機(図示省略)に分散された処理によってシミュレーション装置800の機能を実現してもよい。シミュレーション装置800をシミュレーションシステムと読み替えてもよく、上記のように、シミュレーションシステムの機能は一つ又は複数の計算機によって実現される。
入力部801は、図6で示されたユーザーインターフェース又は関連の実施方法によって入力されたパラメータを入力パラメータ記憶部802に格納する。ここで入力されるパラメータは、例えば、推定減少率の初期値、シミュレーションを行う倉庫のレイアウト、シミュレーションにおける各自動搬送車ACの初期位置、及び、シミュレーションに使用される搬送タスク等を含んでもよい。
シミュレーション部803は、この入力記憶部602に記憶されたパラメータを適宜参照しつつ、本実施例における自動搬送車ACを用いた保管棚DSの搬送及びピッキング作業をシミュレートし、その実行結果をシミュレート結果記憶部804に渡す。このときの保管棚DSの搬送のシミュレーションは、例えば図5に示したように実行される。
混雑度演算部805は、シミュレート結果記憶部804に蓄積された自動搬送車ACの移動履歴を参照することで、経路の混雑度を算出し、シミュレート結果記憶部804に混雑度を記憶させる。混雑度減少率演算部806は、シミュレート結果記憶部804から混雑度と時間情報とを参照することで、混雑度減少率を算出し、シミュレート結果記憶部804に混雑度減少率を記憶させる。
評価部807は、シミュレート結果記憶部804から混雑度減少率を参照し、新たな入力パラメータとする推定減少率を算出して入力パラメータ記憶部802に記憶させることで、適応的に推定減少率を適切な値へ近づけていくことが可能である。例えば、評価部807は、参照した混雑度減少率を、入力された実績更新率に従って、新たな入力パラメータとする推定減少率に反映させてもよい。その場合、評価部807は、例えば、参照した混雑度減少率と、その時点の推定減少率とを、実績更新率に基づく重みづけ平均した値を、新たな入力パラメータとする推定減少率としてもよい。
なお、このようにして算出された、新たな入力パラメータとする推定減少率は、前回のシミュレーションで入力パラメータとして使用された推定減少率を上書きするように入力パラメータ記憶部802に記憶されてもよいし、前回の推定減少率を残したまま追加するように入力パラメータ記憶部802に記憶されてもよい。時間のシミュレーションでは、新たな入力パラメータとする推定減少率が使用される。
シミュレーション装置800は、上記の処理を繰り返し、所定の条件が満たされた場合(例えば推定減少率の値が収束したと判定された場合、または、繰り返しの回数もしくは計算時間が所定の上限に達した場合等)、上記の処理を終了して、最終的な推定減少率を取得する。運行管理装置203は、このようにして取得された推定減少率を用いて、実際のオーダーから生成された搬送タスクのための自動搬送車ACの経路を探索して、その経路を走行するように実際の自動搬送車ACを制御する。
なお、上記以外の実施例に関しても本発明の効果は有効である。一例として、上記の実施例では物流倉庫または工場内の自動搬送車の移動を想定しているが、その他の実施例として、自動移動可能なフォークリフト、自動倉庫内のバケット搬送機器を模擬する場合にも上記のシミュレーションを適用可能である。あるいは、道路上の各車両の走行が集中制御される交通システムにも上記のシミュレーションを適用可能である。
上記の本発明の実施形態は、次のような例を含んでもよい。
(1)例えば、本発明のシミュレーション装置は、複数の移動体による経路の通行のシミュレーションを実行するシミュレーション部(例えばシミュレーション部803)と、複数の移動体の経路の混雑度の経時変化の指標である推定減少率を保持する記憶部(例えば記憶デバイス302)と、シミュレーションの結果に基づいて複数の移動体の経路の混雑度を演算する第1の演算部(例えば混雑度演算部805)と、第1の演算部が演算した混雑度の経時変化の指標を演算する第2の演算部(例えば混雑度減少率演算部806)と、を有してもよい。
これによって、シミュレーションの入力として用いる混雑度の推定減少率とシミュレーション結果における混雑度の減少率とが等しくなる様に、適切な減少率を設定できる。これによって、シミュレーション対象の搬送システムの効率を向上することが可能である。例えば、まだ混雑が解消されていない領域を通る経路を設定したり、すでに混雑が解消された領域を避ける経路を設定したりすることによる効率の低下が防止される。
(2)上記(1)において、シミュレーション部は、記憶部から読み出した推定減少率に基づいて計算した混雑度に基づくコストを用いて前記複数の移動体の経路を探索して(例えばS503)、探索した経路の通行のシミュレーションを実行し(例えば図5)、
シミュレーション装置は、第2の演算部が演算した混雑度の経時変化の指標に基づいて推定減少率を演算し、演算した推定減少率を記憶部に記憶する評価部(例えば評価部807)をさらに有してもよい。
これによって、適切な推定減少率が設定され、シミュレーション対象の搬送システムの効率を向上することが可能である。
(3)上記(2)において、シミュレーションの結果に基づいて計算された混雑度、及び、推定減少率に基づいて計算された混雑度の少なくとも一方の、シミュレーションの対象の空間における分布(例えば図7に示すヒートマップ)を表示する出力部(例えば出力デバイス304)をさらに有してもよい。
これによって、シミュレーション中の推定と実際の混雑度にどの程度乖離が発生しているか、両者を容易に比較することが可能である。
(4)上記(1)において、経路の混雑度は、移動体が経路の移動に要する時間、及び、単位時間当たりに経路を移動する移動体の数の少なくとも一方に基づいて定義されてもよい。
これによって、経路探索に使用するコストに適した混雑度を計算することができる。
(5)上記(1)において、シミュレーション部は、シミュレーションの対象の空間においてランダムに指定された移動元(例えば搬送対象の格納棚の位置)から移動先(例えば作業ステーションの位置)までの複数の移動体の通行のシミュレーションを実行してもよい。
これによって、移動経路の極端な偏りを防いで適切な推定減少率を導出することができる。
(6)上記(1)において、複数の移動体は、物品が格納された棚を搬送する自動搬送車であってもよい。
これによって、本発明を例えば倉庫または工場等における物品の搬送に適用することができる。
(7)上記(1)のシミュレーション装置またはそれと同等のシミュレーションシステムと、物品の配送先及び配送される数量を含むオーダー情報を管理するオーダー管理装置(例えばオーダー管理装置202)と、オーダー情報に従って物品が格納された棚を搬送するために、前記シミュレーションシステムによって演算された推定減少率を用いて計算した混雑度に基づく経路探索を行うことによって自動搬送車の運行を制御する運行管理装置(例えば運行管理装置203)と、を有する搬送システム(例えば搬送システム200)が構成されてもよい。
これによって、本発明を例えば倉庫または工場等における物品の搬送に適用することができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によってハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによってソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブ、SSD(Solid State Drive)等の記憶デバイス、または、ICカード、SDカード、DVD等の計算機読み取り可能な非一時的データ記憶媒体に格納することができる。
また、制御線及び情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線及び情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
1、1a 運行管理装置(制御部)
2 オーダー管理装置
3 WMS
AC 自動搬送車
Di 表示器
DS 保管棚
SS 仕分棚
G、Gi ゲート
GDi 保管棚ゲート
GSi 仕分棚ゲート
Gc、CGci ゲート制御装置
M、Mi 作業者
T 端末
F1、F2 保管棚の棚面
W 倉庫
W1 作業エリア
W2 保管エリア
WS、WSi 作業ステーション
SA 保管棚配置エリア
CHM 混雑度ヒートマップ

Claims (12)

  1. 複数の移動体による経路の移動のシミュレーションを実行するシミュレーション部と、前記複数の移動体の経路の混雑度の経時変化の指標である推定減少率を保持する記憶部と、前記シミュレーションの結果に基づいて前記複数の移動体の経路の混雑度を演算する第1の演算部と、前記第1の演算部が演算した混雑度の経時変化の指標を演算する第2の演算部と、を有するシミュレーション装置であって、
    前記シミュレーション部は、前記記憶部から読み出した前記推定減少率に基づいて計算した混雑度に基づくコストを用いて前記複数の移動体の経路を探索して、探索した経路の移動のシミュレーションを実行し、
    前記シミュレーション装置は、前記第2の演算部が演算した前記混雑度の経時変化の指標と、前記記憶部に保持されている前記推定減少率と、に所定の重みづけをした演算を行うことによって、新たな推定減少率を演算し、演算した前記新たな推定減少率を前記記憶部に記憶する評価部をさらに有することを特徴とするシミュレーション装置。
  2. 請求項1に記載のシミュレーション装置であって、
    前記シミュレーションの結果に基づいて計算された混雑度、及び、前記推定減少率に基づいて計算された混雑度の少なくとも一方の、前記シミュレーションの対象の空間における分布を表示する出力部をさらに有することを特徴とするシミュレーション装置。
  3. 請求項1に記載のシミュレーション装置であって、
    前記経路の混雑度は、前記移動体が前記経路の移動に要する時間、及び、単位時間当たりに前記経路を移動する前記移動体の数の少なくとも一方に基づいて定義されることを特徴とするシミュレーション装置。
  4. 請求項1に記載のシミュレーション装置であって、
    前記シミュレーション部は、前記シミュレーションの対象の空間においてランダムに指定された移動元から移動先までの前記複数の移動体の移動のシミュレーションを実行することを特徴とするシミュレーション装置。
  5. 請求項1に記載のシミュレーション装置であって、
    前記複数の移動体は、物品が格納された棚を搬送する自動搬送車であることを特徴とするシミュレーション装置。
  6. 複数の移動体による経路の移動のシミュレーションを実行するシミュレーション部と、前記複数の移動体の経路の混雑度の経時変化の指標である推定減少率を保持する記憶部と、前記シミュレーションの結果に基づいて前記複数の移動体の経路の混雑度を演算する第1の演算部と、前記第1の演算部が演算した混雑度の経時変化の指標を演算する第2の演算部と、を有するシミュレーションシステムであって、
    前記シミュレーション部は、前記記憶部から読み出した前記推定減少率に基づいて計算した混雑度に基づくコストを用いて前記複数の移動体の経路を探索して、探索した経路の移動のシミュレーションを実行し、
    前記シミュレーションシステムは、前記第2の演算部が演算した前記混雑度の経時変化の指標と、前記記憶部に保持されている前記推定減少率と、に所定の重みづけをした演算を行うことによって、新たな推定減少率を演算し、演算した前記新たな推定減少率を前記記憶部に記憶する評価部をさらに有することを特徴とするシミュレーションシステム。
  7. 請求項6に記載のシミュレーションシステムであって、
    前記シミュレーションの結果に基づいて計算された混雑度、及び、前記推定減少率に基づいて計算された混雑度の少なくとも一方の、前記シミュレーションの対象の空間における分布を表示する出力部をさらに有することを特徴とするシミュレーションシステム。
  8. 請求項6に記載のシミュレーションシステムであって、
    前記経路の混雑度は、前記移動体が前記経路の移動に要する時間、及び、単位時間当たりに前記経路を移動する前記移動体の数の少なくとも一方に基づいて定義されることを特徴とするシミュレーションシステム。
  9. 請求項6に記載のシミュレーションシステムであって、
    前記シミュレーション部は、前記シミュレーションの対象の空間においてランダムに指定された移動元から移動先までの前記複数の移動体の移動のシミュレーションを実行することを特徴とするシミュレーションシステム。
  10. 請求項6に記載のシミュレーションシステムであって、
    前記複数の移動体は、物品が格納された棚を搬送する自動搬送車であることを特徴とするシミュレーションシステム。
  11. 請求項10に記載のシミュレーションシステムと、前記物品の配送先及び配送される数量を含むオーダー情報を管理するオーダー管理装置と、前記オーダー情報に従って前記物品が格納された棚を搬送するために、前記シミュレーションシステムによって演算された前記推定減少率を用いて計算した混雑度に基づく経路探索を行うことによって前記自動搬送車の運行を制御する運行管理装置と、を有する搬送システム。
  12. プロセッサと、記憶部と、を有するシミュレーションシステムが実行するシミュレーション方法であって、
    前記記憶部は、複数の移動体の経路の混雑度の経時変化の指標である推定減少率を保持し、
    前記シミュレーション方法は、
    前記プロセッサが、前記複数の移動体による経路の移動のシミュレーションを実行する第1手順と、
    前記プロセッサが、前記シミュレーションの結果に基づいて前記複数の移動体の経路の混雑度を演算する第2手順と、
    前記プロセッサが、前記第2手順において演算した混雑度の経時変化の指標を演算する第3手順と、を含み、
    前記第1手順において、前記プロセッサは、前記記憶部から読み出した前記推定減少率に基づいて計算した混雑度に基づくコストを用いて前記複数の移動体の経路を探索して、探索した経路の移動のシミュレーションを実行し、
    前記シミュレーション方法は、前記プロセッサが、前記第3手順において演算した前記混雑度の経時変化の指標と、前記記憶部に保持されている前記推定減少率と、に所定の重みづけをした演算を行うことによって、新たな推定減少率を演算し、演算した前記新たな推定減少率を前記記憶部に記憶する第4手順をさらに含むことを特徴とするシミュレーション方法。
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