权利要求

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はピッキングシステムの運用方法及び装置に係り、特に比較的多品種の物品を多頻度かつ大量に取り扱うに好適なピッキングシステムの運用方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】物品のピッキングを自動的に行うピッキングシステムとしては、物品搬出装置（コンテナ搬送コンベア）に沿って一列状に複数の物品保管棚（ケースフローラック）を配置すると共に各物品保管棚に対応してピッキングロボット（ピッカー）を配置し、各ピッキングロボットで対応する物品保管棚の物品を物品搬出装置上の物品搬出ケース（コンテナ）に移載するようにしたものが知られている。 （例えば、「機械設計」第３４
巻、第２号、Ｐ６８−７３〔１９９０−２〕参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のピッキングシステムにあっては、物品搬出ケースはピッキングロボットから物品を受取ながら物品保管棚及びピッキングロボットの前を移動する。 このとき移動速度は複数のピッキングロボットのうち物品保管棚からの物品取り出し時間の最も長いものによって規制される。 このため、
ピッキングロボット間の作業量にバラツキが生じ、例えば１台のピッキングロボットの作業量のみにピークが生じた場合には、他のピッキングロボットは作業を中断して待機することになり作業効率が大幅に悪化するという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、ピッキングロボットの待機時間を減らし作業効率を大幅に改善し得るピッキングシステムの運用方法及び装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、物品搬出装置で運ばれる物品搬出ケースの通路に沿って一列状に複数の物品保管棚を配置すると共にこれらの物品保管棚にそれぞれ対応して複数のピッキングロボットを配置し、各ピッキングロボットで対応する物品保管棚の物品を到来する物品搬出ケースに移載するピッキング作業を制御系により制御するようにしたピッキングシステムにおいて、前記制御系では、複数のピッキングオーダについて各オーダ毎に必要とする物品の個数を示す情報を記憶し、その記憶情報に基づいて前記複数のピッキングオーダの処理時間を減らすように処理順序や物品搬出ケースの供給態様を設定し、その設定内容に従ってピッキング作業を制御することを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】この発明のピッキングシステム運用方法及び装置によれば、処理時間を減らすように設定された処理順序やケース供給態様に従ってピッキング作業が制御される。 処理時間は、ピッキングロボットの待機時間、物品搬出ケースの移送時間等に依存するので、これらの時間を減らすように処理順序やケース供給態様を設定すればよい。

【０００７】

【実施例】図１〜図１０を参照して本発明の１実施例を説明する。 図１はピッキングシステムの概要を示す配置図、図２、４、６、８は図１のシステムに対するピッキングオーダを模式的に示した図表、図３、５、７、９はピッキングオーダの並べ替えによるピッキング時間の変化を説明するための図表、図１０はピッキングシステムの制御系の概要を示すブロック図である。

【０００８】図１において、物品搬出装置１に沿って１
列に配置された４台（２Ａ〜２Ｄ）の物品保管棚２の前方にはピッキングロボット３が４台（３Ａ〜３Ｄ）、後方には物品供給設備４が１台配置されている。 ピッキングロボット３は物品搬出装置１に沿って敷設されたピッキングロボット軌道５の上で走行と停止を繰り返しながら物品保管棚２の物品をピッキングし、物品搬出装置１
の上に並べられた物品搬出ケース６へ移載する。 物品搬出装置１は間欠的に動作して物品搬出ケース６を物品保管棚２に向かって左側（矢印ａ方向）から搬入し、ピッキングロボット３から物品を受け取った後に右側（矢印ｂ方向）へ搬出する。 また、物品供給設備４は物品保管棚２の後方に敷設された供給設備軌道７の上を走行し、
フリーフローラック８に保管された物品を物品保管棚２
に供給する。

【０００９】物品保管棚２とピッキングロボット３は１
台ずつがペアになっており、ゾーンＡのピッキングロボット３Ａはピッキングオーダのうち物品保管棚２Ａに保管されている物品を取り出して指定の物品搬出ケース６
へ投入する。 ゾーンＢのピッキングロボット３Ｂ〜３Ｄ
も同様に物品保管棚２Ｂ〜２Ｄに保管されている物品を取り出し、４台のピッキングロボット３Ａ〜３Ｄがそれぞれのピッキング作業を終了後、物品搬出装置１が動作して物品搬出ケース６は次の物品保管棚２の前へ移る。
このため、ピッキングケース６の移動速度すなわちピッキング速度は４台のピッキングロボット３のうち物品保管棚２からの物品取り出し時間の最も長いものによって規制され、ピッキングロボット３の作業量にバラツキが生じ、例えば１台のピッキングロボット３Ａの作業量のみにピークが生じた場合には、他のピッキングロボット３Ｂ〜３Ｄは作業を中断して待機することになり作業効率が大幅に悪化する。 このような事態を避けるため、物品保管棚２への物品の割当ては過去のピッキング実績等を参考にピッキングロボット３Ａ〜３Ｄの動作時間がほぼ等しくなるよう配慮されているが、さらに以下に示すような工夫がなされている。

【００１０】ピッキングロボット３の待機時間を減らしピッキング作業の効率を向上させるピッキングシステムの運用方法の内容を図２のピッキングオーダを用いて説明する。 図２は比較的多品種の物品を多頻度かつ大量に取り扱う配送センタの受け付け順に並べたピッキングオーダから９６件を取り出し模式的に示したものである。
オーダＮo.２〜８ピッキング回数１のオーダは小規模店舗向け、オーダＮo.１、１７、３３などピッキング回数５以上のオーダは中大規模店舗向けのピッキングを模擬している。 また、オーダＮo.９、２５、４１など１箇所に集中した多数のオーダは人気商品のピッキングを模擬している。 物品保管棚２への物品の割当ては過去のピッキング実績等を参考にピッキングロボット３Ａ〜３Ｄの動作時間がほぼ等しくなるよう配慮されているのでピッキングロボット３Ａ〜３Ｄのピッキング回数合計値は等しく１６８とした。

【００１１】この場合にゾーンＡに物品搬出ケース６を１ケース供給しオーダＮo.１の５個の物品をピッキングした物品搬出ケース６をゾーンＢへ移送するとともにゾーンＡに新たに物品搬出ケース６を１ケース供給してゾーンＡと、ゾーンＢとでオーダＮo.２の１個の物品とオーダＮo.１の５個の物品とをそれぞれピッキングするという具合いに各ゾーンに物品搬出ケース６を１ケースずつ供給して受け付け順にピッキングを行ってゆくとピッキング時間の合計値Ｔ１は〔数１〕で表わされる。

【００１２】

【数１】

〔数１〕に於て、各記号の意味するところは次の通りでありＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは括弧内の引数が（１〜Ｎ）以外は０とする。 Ｎ ：ピッキングオーダ数 Ａ(i) ：オーダＮo.ｉのゾーンＡのピッキング回数 Ｂ(i-1)：オーダＮo.（ｉー１）のゾーンＢのピッキング回数 Ｃ(i-2)：オーダＮo.（ｉー２）のゾーンＣのピッキング回数 Ｄ(i-3)：オーダＮo.（ｉー３）のゾーンＤのピッキング回数 Ｔp ：物品１個の平均ピッキング時間 Ｔt ：物品搬出ケースの１回当たりの平均移送時間

【００１３】図３は〔数１〕のＭax（Ａ(i),Ｂ(i-1),Ｃ
(i-2),Ｄ(i-3)）＝Ｍax（Ｐ(i)）即ちＡ(i),Ｂ(i-1),Ｃ
(i-2),Ｄ(i-3)の最大値を示したもので、Ｔｐ、Ｔｔを共に５秒と仮定するとピッキング時間の合計値Ｔ１は Ｔ１＝５４８×５＋１００×５＝３２４０秒＝５４分 となる。

【００１４】図４はピッキングオーダをピッキング回数合計値の大きい順番に並び替えたもので、このときのＭ
ax（Ａ(i),Ｂ(i-1),Ｃ(i-2),Ｄ(i-3)）を図５に示す。
Ｔｐ、Ｔｔを５秒とするとＴ１は Ｔ１＝３９８×５＋１００×５＝２４９０秒＝４１.５
分 となる。

【００１５】また、図６は各ゾーンでピッキング回数が最大のものを図４のピッキングオーダの最初に集め複数ゾーンで同時にピッキングするようにしたもので、このときのＭax（Ａ(i),Ｂ(i-1),Ｃ(i-2),Ｄ(i-3)）を図７
に示す。 Ｔｐ、Ｔｔを５秒とするとＴ１は Ｔ１＝２６８×５＋１００×５＝１８４０秒＝３０.７
分 となる。

【００１６】図８はピッキングオーダをさらに並べ替えると共に各ゾーンに複数の物品搬出ケース６を供給して複数オーダ分纏めてピッキングすることが可能なようにし、ピッキングロボット３の待機時間のみならず物品搬出ケース６の移送時間をも減らしてピッキング時間の合計値Ｔ１をさらに小さくしたものである。 このときのＭ
ax（Ａ(i),Ｂ(i-1),Ｃ(i-2),Ｄ(i-3)）を図９に示す。
Ｔｐ、Ｔｔを５秒とするとＴ１は Ｔ１＝２１３×５＋３４×５＝１２３５秒＝２０.６分 となり、ピッキングシステムの運用方法でピッキング時間を大幅に短縮できることが分かる。

【００１７】上記運用方法を実現するための制御系の概要を図１０に示す。 ピッキングシステムの制御系はピッキングシステム制御用コンピュータ９、機械系制御用機器１０及び情報管理用機器１１に区分され、これら相互及び上位情報管理システム１２との間はＬＡＮ（Ｌｏｃ
ａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）１３で結ばれている。 ピッキングロボットコントローラ１５及び物品供給設備コントローラ１６より成り、情報管理用機器１１は物品情報管理用機器１７、物品搬出ケース管理用機器１
８等より成り、それぞれピッキングシステム制御用コンピュータ９あるいは上位情報管理システム１２と協調して、ピッキングシステムの運用を支援する。

【００１８】すなわち、ピッキグシステム制御用コンピュータ９は過去の一定期間のピッキングデータを記憶しピッキングロボット３Ａ〜３Ｄの動作時間がほぼ等しくなるよう物品保管棚２Ａ〜２Ｄへの物品の割当てを定める。 又、上位情報管理システム１２より受けたピッキングオーダを一定量ごとに区分し、区分毎に順序を並べ替えて合計ピッキング時間が小さくなる順序、好ましくは最小になる順序を選ぶと共に物品搬出ケース６の移送操作毎に物品搬出装置１の上に供給する物品搬出ケース６
の個数を定める。

【００１９】機械系制御用機器１０を構成する各コントローラはピッキングシステム制御用コンピュータ９の指令を物品搬出装置１、ピッキングロボット３及び物品供給設備に伝え、物品搬出ケース６の供給とピッキング作業にマッチングした移送、物品保管棚２から物品搬出ケース６への物品のピッキング、フリーフローラック８から物品保管棚２への物品の供給を制御する。 情報管理用機器１１は物品保管棚２及びフリーフローラック８に保管した物品、フリーフローラック８から物品保管棚２へ供給される物品、物品保管棚２からピッキングされ搬出される物品に関する情報更に物品搬出ケース６に関する情報を管理し、フリーフローラック８への物品の補給、
物品保管棚２への物品搬出ケース６の供給とピッキングされた物品の搬出を支援する。

【００２０】本発明の他の実施例を図１１〜図１７を用いて説明する。 図１１はピッキング時間を最小にするピッキングオーダの並べ替え等の最適化操作を各ピッキングユニット如に行うピッキングシステムの概要を示す配置図である。 図１２、図１４及び図１６は図１１のシステムに対するピッキングオーダを模式的に示した図表、
図１３、図１５及び図１７はピッキングオーダの並べ替えによるピッキング時間の変化を説明するための図表である。

【００２１】図１１のピッキングシステムは、第１及び第２のピッキングユニット１９（１）及び１９（２）を備えている。 第１のピッキングユニット１９（１）は、
第１の物品搬出装置１（１）で矢印ａ方向から搬入される物品搬出ケース６の通路に沿って一列状に２台（２
Ａ、２Ｂ）の物品保管棚２を配置すると共に物品保管棚２Ａ、２Ｂにそれぞれ対応して２台（３Ａ、３Ｂ）のピッキングロボット３を配置した構成になっている。 物品保管棚２Ａ、２Ｂには、第１の供給設備軌道７（１）上を移動する第１の物品供給設備４（１）により第１のフリーフローラック８（１）から物品が供給される。

【００２２】第２のピッキングユニット１９（２）は、
第２の物品搬出装置１（２）で矢印ｂ方向に搬出される物品搬出ケース６の通路に沿って一列状に２台（２Ｃ、
２Ｄ）の物品保管棚２を配置すると共に物品保管棚２
Ｃ、２Ｄにそれぞれ対応して２台（３Ｃ、３Ｄ）のピッキングロボット３を配置した構成になっている。 物品保管棚２Ｃ、２Ｄには、第２の供給設備軌道７（２）上を走行する第２の物品供給設備４（２）により第２のフリーフローラック８（２）から物品が供給される。 尚、ピッキングユニット１９（１）、１９（２）において、ピッキングロボット３は図１で述べたと同様にしてピッキングロボット軌道５上を移動可能なものである。

【００２３】第１の物品搬出装置１（１）の搬出側と第２の物品搬出装置１（２）の搬入側とを結ぶように物品搬出ケース移送装置２０が設けられており、その近傍には物品搬出ケース取扱装置２１が設けられている。 物品搬出装置１（１）の搬出側にはケース引渡しポート２３
が設けられると共に物品搬出装置１（２）の搬入側にはケース受取ポート２５が設けられており、ポート２３及び２５の間にはケース保管棚２４が配置去れている。 ケース取扱装置２１は、ケース取扱装置軌道２２の上を走行するもので、第１のピッキングユニット１９（１）で作業を終えた物品搬出ケース６を一時保管したり、順序を変えて第２のピッキングユニット１９（２）に供給したりする必要がある場合に、ポート２３から物品搬出ケース６を受け取ってケース保管棚２４に保管したり、ケース保管棚２４に一時保管された物品搬出ケース６を取り出してポート２５に渡したりする。

【００２４】図１１のピッキングシステムの制御系は、
図１０で述べたと同様の構成であるが、各ピッキングユニット毎に前述のようにピッキング作業を制御する機能を有する他、ケース移送装置２０のケース移送を制御する機能と、各ピッキングユニット毎に物品搬出ケースの並べ替えを考慮して複数のピッキングオーダの処理順序を設定する機能と、ケース取扱装置２１を介して物品搬出ケースの並べ替えを制御する機能とを有する。

【００２５】第１及び第２のピッキングユニットを図１
のシステムと同様な方法で使用すると、ユニット間の物品搬出ケース６の移送及び保管時間を除いたピッキング時間の合計値Ｔ２は次の〔数２〕で表わされる。

【数２】

〔数２〕に於て、各記号の意味するところは次の通りでありＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは括弧内の引数が（１〜Ｎ）以外は０とする。 Ｎ ：ピッキングオーダ数 Ａ(i) ：オーダＮo.ｉのゾーンＡのピッキング回数 Ｂ(i-1)：オーダＮo.（ｉー１）のゾーンＢのピッキング回数 Ｃ(i) ：オーダＮo.ｉのゾーンＣのピッキング回数 Ｄ(i-1)：オーダＮo.（ｉー１）のゾーンＤのピッキング回数 Ｔp ：物品１個の平均ピッキング時間 Ｔt ：物品搬出ケースの１回当たりの平均移送時間

【００２６】ピッキングオーダの並べ替え等の最適操作を各ピッキングユニット毎に行うことによるピッキング時間の合計値Ｔ２の短縮効果を、図１２に示す受付順に並べた模式的なピッキングオーダを用いて説明する。 この時のＭax（Ａ(i)、Ｂ(i-1)）、Ｍax（Ｃ(i)、Ｄ(i-
1)）は図１３のようになるので、Ｔｐ、Ｔｔを共に５秒と仮定するとピッキング時間の合計値Ｔ２は Ｔ２＝２１３×５＋６６×５＋２１４×５＋６６×５＝
２７９５秒＝４６．６分 となる。

【００２７】図１４は図１２のピッキングオーダについて、各ゾーンでピッキング回数の多いものから選んでゆきこれらを集めて複数ゾーンで同時にピッキングさせるオーダの並べ替え操作を第１のピッキングユニット及び第２のピッキングユニット共通で、即ち（Ａ〜Ｄ）ゾーン共通で行ったものである。 この場合には、第１のピッキングユニットで各オーダに対応した物品を受け取った物品搬出ケースを同じ順序で第２のピッキングユニットに移送してピッキングを続けることが出来る。 この時のＭax（Ａ(i)、Ｂ(i-1)）、Ｍax（Ｃ(i)、Ｄ(i-1)）は図１５のようになるので、Ｔｐ、Ｔｔを共に５秒と仮定とするとピッキング時間の合計値Ｔ２は Ｔ２＝１７５×５＋６６×５＋１５４×５＋６６×５＝
２３０５秒＝３８．４分 となる。

【００２８】図１６は図１２のピッキングオーダについて、各ゾーンでピッキング回数の多いものから選んでゆきこれらを集めて複数ゾーンで同時にピッキングさせるオーダの並べ替え操作を第１のピッキングユニットと第２のピッキングユニットとで別々に、即ち、Ａ、ＢゾーンとＣ、Ｄゾーンに分けて行ったものである。 この時のＭax（Ａ(i)、Ｂ(i-1)）、Ｍax（Ｃ(i)、Ｄ(i-1)）は図１７のようになるので、Ｔｐ、Ｔｔを共に５秒と仮定するとピッキング時間の合計値Ｔ２は Ｔ２＝１７７×５＋６６×５＋１４２×５＋６６×５＝
２２５５秒＝３７．６分 となる。

【００２９】この場合には、第１のピッキングユニットで各オーダに対応した物品を受け取った物品搬出ケースの順序を変えて第２のピッキングユニットに移送する必要があるが、オーダの並べ替え操作をピッキングシステム全体で行う場合に比べて更にピッキング時間を短縮することが出来る。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数のピッキングオーダの処理時間を減らすようにしたので、作業効率を大幅に改善することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の運用方法を説明するためのピッキングシステムの概要を示す配置図である。

【図２】本発明の１実施例の運用方法を説明するための受け付け順に並べた模式的なピッキングオーダを示す図表である。

【図３】図２のピッキングオーダに対するＭax（Ａ(i),
Ｂ(i-1),Ｃ(i-2),Ｄ(i-3)）即ち（Ａ〜Ｄ）ゾーンで同時に行うピッキングの回数の最大値を示す図表である。

【図４】本発明の１実施例の運用方法を説明するためのピッキング回数合計値の大きい順に並び替えた模式的なピッキングオーダを示す図表である。

【図５】図４のピッキングオーダに対するＭax（Ａ(i),
Ｂ(i-1),Ｃ(i-2),Ｄ(i-3)）を示す図表である。

【図６】図４のピッキングオーダに対して、変更を加えた模式的なピッキングオーダを示す図表である。

【図７】図６のピッキングオーダに対するＭax（Ａ(i),
Ｂ(i-1),Ｃ(i-2),Ｄ(i-3)）を示す図表である。

【図８】図６のピッキングオーダに対して変更を加えた模式的なピッキングオーダを示す図表である。

【図９】図８のピッキングオーダに対するＭax（Ａ(i),
Ｂ(i-1),Ｃ(i-2),Ｄ(i-3)）を示す図表である。

【図１０】本発明の１実施例の運用方法を説明するためのピッキングシステムの制御系の概要を示すブロック図である。

【図１１】本発明の他の実施例の運用方法を説明するためのピッキングシステムの概要を示す配置図である。

【図１２】本発明の他の実施例の運用方法を説明するための受付順に並べた模式的なピッキングオーダを示す図表である。

【図１３】図１２のピッキングオーダに対するＭax（Ａ
(i),Ｂ(i-1),Ｃ(i)）,Ｍax（Ｄ(i-1)）即ちＡ、Ｂゾーン、Ｃ、Ｄゾーンでそれぞれ同時に行うピッキングの回数の最大値を示す図表である。

【図１４】図１２のピッキングオーダに対して変更を加えた模式的なピッキングオーダを示す図表である。

【図１５】図１４のピッキングオーダに対するＭax（Ａ
(i),Ｂ(i-1)）,Ｍax（Ｃ(i),Ｄ(i-1)）を示す図表である。

【図１６】図１２のピッキングオーダに対して変更を加えた模式的なピッキングオーダを示す図表である。

【図１７】図１６のピッキングオーダに対するＭax（Ａ
(i),Ｂ(i-1)）,Ｍax（Ｃ(i),Ｄ(i-1)）を示す図表である。

【符号の説明】

１、１（１）、１（２） 物品搬出装置 ２ 物品保管棚 ３ ピッキングロボット ４、４（１）、４（２） 物品供給設備 ６ 物品搬出ケース ８、８（１）、８（２） フリーフローラック ９ ピッキングシステム制御用コンピュータ １０ 機械系制御用機器 １１ 情報管理用機器 １２ 上位情報管理システム １３ ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒ
ｋ） １４ 物品搬出装置コントローラ １５ ピッキングロボットコントローラ １６ 物品供給設備コントローラ １７ 物品情報管理用機器 １８ 物品搬出ケース管理用機器 １９（１）、１９（２） ピッキングユニット ２０ 物品搬出ケース移送装置 ２１ 物品搬出ケース取扱装置 ２３ ケース引渡しポート ２４ ケース保管棚 ２５ ケース受取ポート