特許 7466175 少なくとも１つのボックス内におけるアイテムの最適な位置決めを行うための方法及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-04

(45)【発行日】2024-04-12

(54)【発明の名称】少なくとも１つのボックス内におけるアイテムの最適な位置決めを行うための方法及びシステム

(51)【国際特許分類】

   G06Q 10/04 20230101AFI20240405BHJP

   G06F 30/10 20200101ALI20240405BHJP

【ＦＩ】

G06Q10/04

G06F30/10

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2019551539

(86)(22)【出願日】2018-09-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-02-22

(86)【国際出願番号】 IB2018056720

(87)【国際公開番号】W WO2019043661

(87)【国際公開日】2019-03-07

【審査請求日】2021-07-29

(73)【特許権者】

【識別番号】519333631

【氏名又は名称】パノテック エッセ．エッレ．エッレ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】カポイア、ジュゼッペ

(72)【発明者】

【氏名】デ ジョバンニ、ルイージ

【審査官】加内 慎也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２３００５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２６９１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５３０１５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００７－５２８７９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５１０４６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００８１０６７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３３６０２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００２０９１６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００６７１０４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０９４５７９７０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｑ １０／００－９９／００

Ｇ０６Ｆ ３０／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のボックス（Ｂ）の第２のリスト（Ｌ_２）のうちの少なくとも１つのボックス（Ｂ）内において複数のアイテム（Ｏ）の第１のリスト（Ｌ_１）の複数のアイテム（Ｏ）の最適な位置決めを行う方法（１）であって、該方法は、
該方法を実行するために適合された第１のアルゴリズム（６）を示す少なくとも１つのコード部分を含む、コンピュータプログラム製品（９）がロードされるメモリユニット（５）を有するコンピュータ制御ユニット（４）と、
前記少なくとも１つのボックス（Ｂ）を組み立てる自動の組み立て手段（２）と、
前記少なくとも１つのボックス（Ｂ）内に複数のアイテム（Ｏ）を位置決めする位置決め手段（３）と、
を備えるシステム（１）によって実行され、
前記方法は、
ａ）前記メモリユニット（５）が、梱包するアイテム（Ｏ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、．．．）の前記第１のリスト（Ｌ_１）を保存するステップと、
ｂ）前記メモリユニット（５）が、適切な充填材（Ｒ）を介在させて、前記第１のリスト（Ｌ_１）の１つ又は複数のアイテム（Ｏ）を収容するよう構成されたボックス（Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、．．．）の前記第２のリスト（Ｌ_２）を保存するステップと、
ｃ）前記メモリユニット（５）が、前記第１のリスト（Ｌ_１）の各アイテム（Ｏ）の幾何学的データ及び寸法データの第１のデータセット（Ｄ’）を保存するステップと、
ｄ）前記メモリユニット（５）が、前記第２のリスト（Ｌ_２）の少なくとも１つのボックス（Ｂ）内の各アイテムの位置決めを制限する位置制限データの第２のデータセット（Ｄ’’）を保存するステップと、
ｅ）前記コンピュータプログラム製品（９）が、前記第２のリスト（Ｌ_２）の１つ又は複数のボックス（Ｂ）を組み立てる自動の前記組み立て手段（２）を作動させるステップと、
ｆ）前記コンピュータプログラム製品（９）が、前記第２のリスト（Ｌ_２）の少なくとも１つのメインボックス（Ｂ_Ｐ）に前記第１のリスト（Ｌ_１）の各アイテム（Ｏ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、．．．）を配置する前記位置決め手段を作動させるステップと、
ｇ）前記コンピュータプログラム製品（９）が、前記ボックス（Ｂ）の選択及び前記ボックス（Ｂ）への前記アイテム（Ｏ）の導入方法を最適化するための少なくとも１つの前記第１のアルゴリズム（６）を適用するステップと、
ｈ）前記コンピュータプログラム製品（９）が、前記第１のアルゴリズム（６）を適用して、非占有空きスペースを最小限に抑えつつ、第１のリスト（Ｌ_１）のアイテム（Ｏ）を収容する最小サイズを有する第２のリスト（Ｌ_２）のボックス（Ｂ）である少なくとも１つのメインボックス（Ｂ_Ｐ）を選択し、幾何学的データ及び寸法データの前記第１のデータセット（Ｄ’）並びに位置制限データの前記第２のデータセット（Ｄ’’）に従って、選択された前記ボックス（Ｂ）内における前記第１のリスト（Ｌ_１）のアイテム（Ｏ）の導入順序、位置、及び回転を決定するステップと、
ｉ）前記コンピュータプログラム製品（９）が、前記少なくとも１つのメインボックス（Ｂ_Ｐ）を形成する前記組み立て手段（２）と、選択され組み立てられたボックス（Ｂ）に第１のリスト（Ｌ_１）のアイテム（Ｏ）を導入する前記位置決め手段（３）とを作動させるために前記第１のアルゴリズム（６）を適用するステップと、
を備え、
前記ステップｈ）は、
ｊ）前記第１のアルゴリズム（６）により、各アイテム（Ｏ）と前記アイテムの隣の１つ又は複数のアイテムとの接触面（Ｓ_Ｃ）の面積、又は、各アイテム（Ｏ）と前記ボックス（Ｂ）の内面（Ｓ _ｉ ）との接触面（Ｓ _Ｃ ）の面積を計算するステップであって、前記メモリユニット（５）内に保存された最小閾値（Ｓ_ｍ）を超える各アイテムの接触面（Ｓ_Ｃ）の面積を維持することにより、安定した位置決め及び充填材量（Ｒ）の低減を確保する、計算するステップを備え、
前記計算するステップｊ）は、
ｋ）各アイテム（Ｏ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、．．．）に対する仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）を定義し、該仮想平行六面体の寸法を決定するサブステップと、
ｌ）前記仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）の各面（Ｆ）の表面積を計算し、表面積が前記最小閾値（Ｓ_ｍ）よりも大きい面（Ｆ）を決定するサブステップと、
ｍ）仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）のランダムな導入順序を決定するサブステップと、
ｎ）ランダム化された反復により、各仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）の角点（Ｔ）と一致する各ボックス（Ｂ）の角点（Ｔ）を決定するサブステップとを含み、
前記角点（Ｔ）は、対応する仮想平行六面体（Ｐ_１）の接触面（Ｓ_Ｃ）と２つの垂直面（Ｆ_１、Ｆ_２）が、対応する前記仮想平行六面体の隣の平行六面体（Ｐ_２）又はボックス（Ｂ）の内面（Ｓ_ｉ）に接触する点であり、
前記ステップｈ）は、
ｏ）ボックス（Ｂ）に対する仮想平行六面体（Ｐ）の付着指数を計算するサブステップｏ）をさらに含み、
前記付着指数は、既知の数学的方法を適用することにより、各アイテム（Ｏ）に関連する前記仮想平行六面体（Ｐ）の接触面（Ｓ_Ｃ）の面積の加重和の最大値を計算することにより得られる、
ことを特徴とする方法（１）。

【請求項2】

前記ステップｈ）は、
ｐ）前記メモリユニット（５）に保存された回数だけ、仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）の考え得る導入順序に基づいて、ボックス（Ｂ）への各仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）の導入を繰り返しシミュレートするサブステップを備え、
前記導入順序は、
ｑ）考え得る各導入と、すべての仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）を含み得る最小の体積を有するボックス（Ｂ）を関連付けるステップと、
ｒ）付着指数の高い仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）の導入順序を選択するステップとにより決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の最適化アルゴリズム（６）は、ｈ１）選択されたメインボックス（Ｂ_Ｐ）内の第１のリスト（Ｌ_１）のすべてのアイテム（Ｏ）の導入が前記導入順序によって認められない場合、少なくとも１つの追加ボックス（Ｂ_Ａ）を組み立てるステップを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記第１のアルゴリズム（６）は、ｈ２）前記メインボックス（Ｂ_Ｐ）への挿入から除外されるアイテム（Ｏ）の全アイテム量を最小化し、前記アイテムを前記少なくとも１つの追加ボックス（Ｂ_Ａ）に導入するステップを含む、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記コンピュータプログラム製品（９）は、前記メインボックス（Ｂ_Ｐ）の寸法と、前記第２のリスト（Ｌ_２）にない前記少なくとも１つの追加ボックス（Ｂ_Ａ）の寸法を決定するように適合された第２のアルゴリズム（７）を示すコード部分であって、前記組み立て手段（２）を作動させてボックス（Ｂ）を組み立てるための前記コード部分を更に備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。

【請求項6】

幾何学的データ及び寸法データの前記第１のデータセット（Ｄ’）には、各アイテム（Ｏ）の３次元寸法及び重量が含まれ、前記第２のデータセット（Ｄ’’）には、３次元回転に対する制限と、他のアイテム（Ｏ）の下又は上にアイテム（Ｏ）を配置する可能性に対する制限が含まれる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項7】

ボックス（Ｂ）の第２のリスト（Ｌ_２）の少なくとも１つのボックス（Ｂ）において、アイテム（Ｏ）の第１のリスト（Ｌ_１）のアイテム（Ｏ）の最適な位置決めを行うシステム（１）であって、
前記第１のリスト（Ｌ_１）のアイテム（Ｏ）を検出する検出手段（８）と、
前記第２のリスト（Ｌ_２）のボックス（Ｂ）を組み立てる自動組立手段（２）と、
前記第２のリスト（Ｌ_２）の１つ又は複数のボックス（Ｂ）において、前記第１のリスト（Ｌ_１）の１つ又は複数のアイテム（Ｏ）の位置決めを行う自動位置決め手段（３）と、
前記検出手段（８）、組立手段（２）、位置決め手段（３）に動作可能に接続され、メモリユニット（５）を有するマイクロプロセッサベースの制御ユニット（４）と、
第１のアルゴリズム（６）を示す少なくとも１つのコード部分及び第２のアルゴリズム（７）を示すコード部分のうちの少なくとも１つを含む、前記メモリユニット（５）にロードされたコンピュータプログラム製品（９）であって、
前記第２のアルゴリズム（７）は、
ａ）前記メモリユニット（５）が、梱包するアイテム（Ｏ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、．．．）の前記第１のリスト（Ｌ_１）を保存するステップと、
ｂ）前記メモリユニット（５）が、適切な充填材（Ｒ）を介在させて、前記第１のリスト（Ｌ_１）の１つ又は複数のアイテム（Ｏ）を収容するよう構成されたボックス（Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、．．．）の前記第２のリスト（Ｌ_２）を保存するステップと、
ｃ）前記メモリユニット（５）が、前記第１のリスト（Ｌ_１）の各アイテム（Ｏ）の幾何学的データ及び寸法データの第１のデータセット（Ｄ’）を保存するステップと、
ｄ）前記メモリユニット（５）が、前記第２のリスト（Ｌ_２）の少なくとも１つのボックス（Ｂ）内の各アイテムの位置決めを制限する位置制限データの第２のデータセット（Ｄ’’）を保存するステップと、
ｅ）前記コンピュータプログラム製品（９）が、前記第２のリスト（Ｌ_２）の１つ又は複数のボックス（Ｂ）を組み立てる自動の前記組み立て手段（２）を作動させるステップと、
ｆ）前記コンピュータプログラム製品（９）が、前記第２のリスト（Ｌ_２）の少なくとも１つのメインボックス（Ｂ_Ｐ）に前記第１のリスト（Ｌ_１）の各アイテム（Ｏ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、．．．）を配置する前記位置決め手段を作動させるステップと、
ｇ）前記コンピュータプログラム製品（９）が、前記ボックス（Ｂ）の選択及び前記ボックス（Ｂ）への前記アイテム（Ｏ）の導入方法を最適化するための少なくとも１つの前記第１のアルゴリズム（６）を適用するステップと、
ｈ）前記コンピュータプログラム製品（９）が、前記第１のアルゴリズム（６）を適用して、非占有空きスペースを最小限に抑えつつ、第１のリスト（Ｌ_１）のアイテム（Ｏ）を収容する最小サイズを有する第２のリスト（Ｌ_２）のボックス（Ｂ）である少なくとも１つのメインボックス（Ｂ_Ｐ）を選択し、幾何学的データ及び寸法データの前記第１のデータセット（Ｄ’）並びに位置制限データの前記第２のデータセット（Ｄ’’）に従って、選択されたボックス（Ｂ）内における前記第１のリスト（Ｌ_１）のアイテム（Ｏ）の導入順序、位置、及び回転を決定するステップと、
ｉ）前記コンピュータプログラム製品（９）が、前記少なくとも１つのメインボックス（Ｂ_Ｐ）を形成する前記組み立て手段（２）と、選択され組み立てられたボックス（Ｂ）に第１のリスト（Ｌ_１）のアイテム（Ｏ）を導入する前記位置決め手段（３）とを作動させるために前記第１のアルゴリズム（６）を適用するステップと、
を備える方法を実行するように適合され、
前記ステップｈ）は、
ｊ）前記第１のアルゴリズム（６）により、各アイテム（Ｏ）と前記アイテムの隣の１つ又は複数のアイテムとの接触面（Ｓ_Ｃ）の面積、又は、各アイテム（Ｏ）と前記ボックス（Ｂ）の内面（Ｓ _ｉ ）との接触面（Ｓ _Ｃ ）の面積を計算するステップであって、前記メモリユニット（５）内に保存された最小閾値（Ｓ_ｍ）を超える各アイテムの接触面（Ｓ_Ｃ）の面積を維持することにより、安定した位置決め及び充填材量（Ｒ）の低減を確保する、計算するステップを備え、
前記計算するステップｊ）は、
ｋ）各アイテム（Ｏ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、．．．）に対する仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）を定義し、該仮想平行六面体の寸法を決定するサブステップと、
ｌ）前記仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）の各面（Ｆ）の表面積を計算し、表面積が前記最小閾値（Ｓ_ｍ）よりも大きい面（Ｆ）を決定するサブステップと、
ｍ）仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）のランダムな導入順序を決定するサブステップと、
ｎ）ランダム化された反復により、各仮想平行六面体（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、．．．）の角点（Ｔ）と一致する各ボックス（Ｂ）の角点（Ｔ）を決定するサブステップとを含み、
前記角点（Ｔ）は、対応する仮想平行六面体（Ｐ_１）の接触面（Ｓ_Ｃ）と２つの垂直面（Ｆ_１、Ｆ_２）が、対応する前記仮想平行六面体の隣の平行六面体（Ｐ_２）又はボックス（Ｂ）の内面（Ｓ_ｉ）に接触する点であり、
前記ステップｈ）は、
ｏ）ボックス（Ｂ）に対する仮想平行六面体（Ｐ）の付着指数を計算するサブステップをさらに含み、
前記付着指数は、既知の数学的方法を適用することにより、各アイテム（Ｏ）に関連する前記仮想平行六面体（Ｐ）の接触面（Ｓ_Ｃ）の面積の加重和の最大値を計算することにより得られる、前記コンピュータプログラム製品（９）と
を備えることを特徴とするシステム（１）。

【請求項8】

前記コンピュータプログラム製品（９）は、Ｃ＃で実装され、ＸＭＬテキストファイルに含まれる命令によって前記検出手段（８）、前記組立手段（２）及び前記位置決め手段（３）とインタフェース接続されている、ことを特徴とする請求項７に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、箱形の梱包容器の製造の分野に応用され、特に、少なくとも１つのボックス内のアイテムの最適な位置決め方法に関するものである。

【0002】

また、本発明は、上記最適な位置決め方法を実行するシステムに関するものである。

【背景技術】

【0003】

アイテムを収容したボックスの容積を最適化するためのアルゴリズムを含むコンピュータ製品を用いて「ビンパッキング」問題を解決するための方法は、パッケージ製造の分野で昔から知られている。

【0004】

これらの方法は、一般に、同じサイズを有し、ボックスのサイズを超えず、かつ、アイテムの相互貫入を引き起こすことなく、所定数のアイテムを収容するよう構成されたボックスの最小ボックス数を数学的に決定するステップを備えている。

【0005】

すなわち、ボックスに挿入されるアイテムのリストとボックスのサイズが決定すると、容積最適化は、アイテムをボックスに導入する順序を定義することにより、アイテムに占有されていないスペースを最小化する目的を有する。

【0006】

これらのアルゴリズムには、通常、一意の最適な順序を提供する正確な計算方法が含まれる。しかしながら、これらのアルゴリズムは計算時間が長いため、かなりの計算コストがかかり、ドメイン固有言語を使用するプログラミングライブラリが実装される。

【0007】

このような欠点を少なくとも部分的に回避するために、最適な解決策を提供はしないが、複数のデータや制限状況に適合可能な、非常に柔軟な計算機能を用いて妥当な時間に許容可能な解決策を提供する発見的アルゴリズムを用いた方法が開発されている。

【0008】

特許文献１には、アイテムの幾何学的データ及び寸法データ、並びに、ボックス内におけるアイテム配置の制限データを読み取る第１のステップによって、複数のボックス内のアイテムの配置の容量と順序を最適化する方法が開示されている。

【0009】

この方法は、利用可能なボックスのリストから選択された最良のボックスを決定する第２のステップと、アイテムを収容するのに必要なボックス数を計算する後のステップとをさらに備えている。

【0010】

アイテムの幾何学的データ及び寸法データには、ボックスにおいて損傷を防ぐために他のアイテムの上にのみ収まる可能性を含む、三次元の寸法、重量、及び、いくつかの配置制限が含まれる。

【0011】

この既知の方法の第１の欠点は、リストのアイテムを収容するよう選択されたボックスが同じサイズを有し、また、利用可能なボックスのリストにそのサイズが含まれていないボックスは使用できないことである。

【0012】

上記方法の別の欠点は、アイテムに占有されていないスペースがプロセスによって最小化されないが、使用中のすべてのボックスに同じ最小空きスペースが与えられることである。

【0013】

これらの欠点を少なくとも部分的に回避するために、梱包されるアイテムのリストに基づいてカスタマイズされたボックスを作成するための方法及びシステムが開発されている。

【0014】

特許文献２には、所定のリストに含まれる梱包されていないアイテムが占める容積を計算することにより、カスタマイズされたボックスを作成する方法が開示されている。

【0015】

この方法は、全アイテム量を収容するのに適したサイズのボックスを形成するステップと、すべてのアイテムの体積の合計及びボックス組立へのそのような値の送信によって全体積の値を計算するステップとを備えている。

【0016】

上記方法の第１の欠点は、アイテムに占有されていない体積の最小化を保証するのではなく、アイテムを収容するよう構成され、アイテムに付着する内壁を有するボックスの作成しか保証しないことである。

【0017】

上記方法のさらなる欠点は、アイテムがボックス内に自動的に配置されず、アイテムをボックス内に手動で配置するオペレータの存在が必要となることである。

【0018】

上記方法の別の欠点は、ボックスの中のアイテムの損傷のリスクを減らすのに必要な充填材の最小化を保証しないことである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0019】

【文献】米国特許第６８７６９５８号

【文献】米国特許第２０１４０３３６０２７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0020】

このような従来技術に照らして、本発明によって対処される技術的問題は、非占有容積を最適化し、ボックス内のアイテムの安定性を向上させつつ、アイテムを収容する梱包ボックスを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0021】

本発明の目的は、少なくとも１つのボックス内においてアイテムの最適な位置決めを行うための非常に効率的かつ比較的費用効果が高い方法及びシステムを提供することにより、上記欠点を回避することである。

【0022】

本発明の特定の目的は、重心が最適化されたカスタマイズされたボックスを提供し、その中の空きスペースを最小化することができる上記方法及びシステムによって上記技術的問題を解決することである。

【0023】

本発明の別の目的は、ボックスの全体積を最小化することができる上記方法及びシステムを提供することである。

【0024】

本発明のさらなる目的は、アイテムの形状やサイズに関係なく、充填されるボックスを非常に柔軟に選択可能とする上記方法及びシステムを提供することである。

【0025】

本発明の別の目的は、計算時間を短縮する上記方法及びシステムを提供することである。

【0026】

本発明のさらに別の目的は、ボックス内のアイテムのあらゆる種類の位置制限に対処可能な上記方法及びシステムを提供することである。

【0027】

以下でより明確に説明するように、これら及び他の目的は、独立請求項１に記載の少なくとも１つのボックス内においてアイテムの最適な位置決めを行う方法によって実現される。この方法は、ａ）梱包するアイテムの第１のリストを提供するステップと、ｂ）適切な充填材を介在させて、第１のリストの１つ又は複数のアイテムを収容するよう設計されたボックスの第２のリストを提供するステップと、ｃ）第１のリストの各アイテムの幾何学的データ及び寸法データの第１のセットを提供するステップと、ｄ）第２のリストの少なくとも１つのボックス内の各アイテムの位置決めを制限する位置制限データの第２のセットを提供するステップとを備えている。

【0028】

上記方法は、ｆ）第２のリストの１つ又は複数のボックスを組み立てる機械的手段を提供するステップと、ｇ）第２のリストの少なくとも１つのメインボックスに第１のリストの各アイテムを配置する位置決め手段を提供するステップと、ｈ）位置決め手段と組立手段に接続され、ボックスの選択及びボックスへのアイテムの導入方法を最適化するための少なくとも１つの第１のアルゴリズムがロードされるメモリユニットを有するコンピュータ制御ユニットを提供するステップと、ｉ）第１のアルゴリズムを適用して、非占有空きスペースを最小限に抑えつつ、第１のリストのアイテムを収容する最小サイズを有する第２のリストの少なくとも１つのメインボックスを選択し、第１及び第２のデータセットに従って、選択されたボックス内における第１のリストのアイテムの導入順序、位置、回転を決定するステップと、ｊ）少なくとも１つのボックスを形成する組立手段と、選択され組み立てられたボックスに第１のリストのアイテムを導入する位置決め手段とを作動させるために第１のアルゴリズムを適用するステップとをさらに備えている。

【0029】

すなわち、上記方法のステップｈ）には、ｊ）第１のアルゴリズムにより、各アイテムとその隣のアイテム又はボックスの内面との接触面の面積を計算し、安定した位置決めの確保及び充填材量の低減を考慮して、接触面の面積を最小閾値以上に維持するステップが含まれる。

【0030】

さらなる態様では、本発明は、請求項１０に記載の最適なアイテムの位置決めを行うシステムに関する。

【0031】

本発明の有利な実施形態は、従属請求項に記載したとおりである。

【0032】

本発明のさらなる特徴及び利点は、添付の図面を用いて、非限定的な実施例により示す以下の好適かつ非排他的な実施形態の詳細な説明からより明らかとなるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】本発明の方法を示す概略図である。

【図2】本発明の方法により複数のアイテムで充填された一対のボックスを示す概略図である。

【図3】図１の方法の詳細を概略的に示す図である。

【図4】本発明のシステムを示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

特に、図面を参照して、少なくとも１つのボックスＢ内においてアイテムＯの最適な位置決めを行う方法及びシステムを示し、概して、符号１で示される。

【0035】

この方法は、ａ）梱包されるアイテムＯ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、…の第１のリストＬ_１を提供するステップと、ｂ）輸送中にアイテムＯが損傷するのを防ぐために、適切な充填材Ｒを介在させて、第１のリストＬ_１の１つ又は複数のアイテムを収容するよう設計されたボックスＢ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、…の第２のリストＬ_２を提供するステップとを備えている。

【0036】

例として、アイテムＯの第１のリストＬ_１は、異なるサイズと機能を有し、輸送手段で搬送されるよう構成された、第２のリストＬ_２の１つ又は複数のボックスＢ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、…に導入される複数のアイテムＯ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、…のリストであってもよい。

【0037】

さらに、充填材Ｒは、要件に応じて異なるタイプのものであってもよく、高密度又は低密度のゆるい発泡スチロールチップ、気泡要素、多球層又は他の同等のタイプのものが含まれてもよい。

【0038】

上記方法は、ｃ）第１のリストＬ_１の各アイテムＯに関する幾何学的データ及び寸法データの第１のセットＤ’を提供するステップと、ｄ）第２のリストＬ_２のボックスＢの少なくとも１つにおける各アイテムＯの位置決めを制限する位置制限データの第２のセットＤ’’を提供するステップとをさらに備えている。

【0039】

すなわち、第１のデータセットＤ’には、各アイテムＯの３次元寸法及び重量が含まれていてもよく、第２のデータセットＤ’’には、３次元回転と、他のアイテムＯの下又は上にアイテムＯを配置する可能性とに対する制限が含まれていてもよい。

【0040】

上記第１のリストＬ_１には、例えば、２次元回転によってしか位置決めが行われないアイテム、又は、上面が空いた状態の他のアイテムＯの上にしか配置されないアイテムが含まれていてもよい。

【0041】

上記方法は、ｅ）第２のリストＬ_２の１つ又は複数のボックスＢを組み立てるよう構成された、最適位置決めシステム１の機械的手段２を提供するステップをさらに備えている。

【0042】

ｆ）この位置決めシステム１の一部でもあり、第１のリストＬ_１の各アイテムＯ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、…を第２のリストＬ_２の少なくとも１つのメインボックスＢ_Ｐに配置するよう構成された位置決め手段３を提供するステップも考えられる。

【0043】

組立て手段２は、所定の特性を有する段ボールシートの切断、折曲げ、接着を行ない、第２のリストＬ_２に含まれる情報に従ってボックスＢを自動的に形成することができる。

【0044】

ボックスＢの内部空洞は、位置決め手段３によって後に充填を行うことが可能であり、この位置決め手段３は、ベルトコンベヤータイプやロボットアームタイプのものであってもよい。

【0045】

上記方法は、ｇ）位置決め手段３と組立て手段２に接続され、ボックスＢの選択とアイテムＯをボックスＢに導入する方法を最適化するための第１のアルゴリズム６がロードされるメモリユニット５を有するコンピュータ制御ユニット４を提供するステップを備えている。

【0046】

この方法は、ｈ）第１のアルゴリズム６を適用して、第１のリストＬ_１のアイテムＯを収容する最小サイズを有する第２のリストＬ_２の少なくとも１つのメインボックスＢ_Ｐを選択し、空いているスペースを最小化するステップを含む。導入の順序を決定するために、選択されたボックスＢ内の第１のリストＬ_１の項目Ｏの位置と回転を、データの最初のＤ’および２番目のＤ’’セットに従って決定する。

【0047】

そして、この第１のアルゴリズム６は、いわゆる「最良選択」最適化を可能にし、ボックスＢの複数の可能な固定寸法を考慮して、アイテムＯを含むことができるボックスＢを選択する。

【0048】

図２に示すように、第１の最適化アルゴリズム６は、ｈ１）選択されたメインボックスＢ_Ｐ内の第１のリストＬ_１のすべてのアイテムＯの導入が導入順序によって認められない場合、少なくとも１つの追加ボックスＢ_Ａを組み立てるステップを備えていてもよい。

【0049】

第１のアルゴリズム６は、ｈ２）選択されたメインボックスＢ_Ｐへの挿入から除外されるアイテムＯの全アイテム量を最小化し、それらを追加ボックスＢに導入する追加のステップをさらに含んでいてもよい。

【0050】

例えば、第１のリストＬ_１が異なるサイズを有する複数のアイテムＯを含む場合、より大きなアイテムＯをメインボックスＢ_Ｐに導入し、残りのより小さなアイテムを追加ボックスＢ_Ａに導入することが優先される。

【0051】

また、上記方法１は、ｉ）少なくともメインボックスＢ_Ｐを形成する組立手段２と、選択され組み立てられたボックスＢに第１のリストＬ_１のアイテムＯを導入する位置決め手段３とを作動させるために第１のアルゴリズム６を適用するステップをさらに備えている。

【0052】

本発明の特有の態様では、上記ステップｈ）には、ｊ）第１のアルゴリズム６により、各アイテムＯとその隣のアイテム又はボックスＢの内面Ｓ_ｉとの接触面Ｓ _Ｃ の面積を計算し、安定した位置決めの確保及び充填材Ｒの量の低減を考慮して、接触面Ｓ _Ｃ の面積を最小閾値Ｓ_ｍ以上に維持するステップが含まれる。

【0053】

上記方法では、この計算ステップｊ）により、可能な導入順序ごとに安定した位置決めと充填材Ｒの量の低減を確実に行うことにより、選択されたボックスＢの圧縮が図られる。

【0054】

図３に示すように、第１のアルゴリズム６は、最小閾値Ｓ_ｍの値の仮決定を含んでいてもよく、その値は５０％の最小接触面Ｓ _Ｃ の面積から最大１００％、好ましくは７５％の範囲であってもよい。

【0055】

第１のアルゴリズム６による計算ステップｊ）は、ｋ）各アイテムＯ_１、Ｏ_２、ＯＲ_３、…に関連付けられる仮想平行六面体Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、…を定義し、その寸法を決定するサブステップと、ｌ）その仮想平行六面体Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、…の各面Ｆの表面積を計算し、寸法が最小閾値Ｓ_Ｍよりも大きい面Ｆを決定するサブステップとを含んでいてもよい。

【0056】

上記方法では、これらのサブステップにより、各アイテムＯの形状を、三次元寸法が各アイテムＯの最大サイズに対応する対応する仮想平行六面体Ｐに線形化できるようにする。

【0057】

これにより、上記方法は、各アイテムＯがその隣のアイテム又はボックスＢの内面Ｓ_ｉに寄りかかるために使用可能な面Ｆの測定を容易にすることができる。

【0058】

第１のアルゴリズム６による計算ステップｊ）は、ｍ）仮想平行六面体Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、…の挿入のランダムな順序を決定するサブステップと、ｎ）ランダム化された反復により各ボックスＢの角点Ｔを決定するサブステップとを含んでいてもよい。

【0059】

このような各仮想平行六面体Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、…の角点Ｔは、対応する仮想平行六面体Ｐ_１の接触面Ｓ_Ｃと２つの垂直面Ｆ_１、Ｆ_２が、その隣の平行六面体Ｐ_２又はボックスＢの内面Ｓ_ｉに接触する点に対応することが好ましい。

【0060】

あるいは、角点Ｔは、「壁構築」方法によって決定されてもよく、この方法では、仮想平行六面体Ｐの面Ｆのみが接触面Ｓ_Ｃと見なされるか、又は「端点」が考慮され、関連する角点Ｔが仮想平行六面体Ｐの頂点から選択される。

【0061】

すなわち、サブステップｎ）では、過去に導入された平行六面体Ｐとの可能な接触を特定することにより、平行六面体Ｐの角点Ｔにおける可能な配置を繰り返し判定し、すべての認められた配置について、仮想的に導入された平行六面体Ｐのすべての新しい角点Ｔを計算してもよい。

【0062】

この計算は、各アイテムＯに関連付けられた仮想平行六面体Ｐの角点Ｔの適切な形状射影、例えば、ボックスＢとそのすべての内壁にすでに導入されたアイテムＯ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、…のすべての仮想平行六面体Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３上でそれを各軸に沿って回転させることにより実行されてもよい。

【0063】

従って、サブステップｎ）では、過去に挿入されたもの又はボックスＢの内壁に向かってアイテムがさらに押しやられることを防ぐ。

【0064】

図１に示すように、第１のアルゴリズム６を適用するステップｈ）は、ｏ）各アイテムＯに関連付けられた仮想平行六面体Ｐの接触面Ｓ _Ｃ の面積の加重和の最大値として定義される、ボックスＢに対する仮想平行六面体Ｐの付着指数を計算するサブステップを含んでいる。

【0065】

当技術分野で周知のように、加重和は、目的を決めるための条件付けパラメータを確立するのに用いられる計算であり、目的の達成のためにパラメータが持つ重要度に従って各条件付けパラメータに重みが割り当てられる。

【0066】

この計算サブステップｏ）の計算が行われた後、ｐ）所定のパラメータに関する回数だけ、考え得る異なる導入順序に基づいて、ボックスＢへの各仮想平行六面体Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、…の反復導入をシミュレートし、ｑ）考え得る各導入と、すべての仮想平行六面体Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３を含み得る最小の体積を有するボックスＢを関連付けるサブステップを備えていてもよい。

【0067】

導入順序や、第１のリストＬ_１のアイテムＯ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、…を含み得る最良のボックスＢの決定は、ｒ）仮想平行六面体Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３の付着指数が高く、ボックスＢの体積が最小となる導入順序を選択するサブステップによって行われる。

【0068】

本発明の方法のサブステップによって、３次元寸法を有し、全体的な重心が底部に向かって変位するメインボックスＢ_Ｐ及び追加ボックスＢ_Ａの選択が可能となることが理解されるであろう。

【0069】

また、上記方法１は、メインボックスＢ_Ｐの寸法と、ボックスＢの第２のリストＬ_２にない少なくとも１つの追加ボックスＢ_Ａの寸法を決定し、その後組立手段２を作動させる第２の最適化アルゴリズム７を備えていてもよい。

【0070】

この第２のアルゴリズム７によって、ボックスＢの寸法を計算して、ボックスＢの３次元寸法と総重量の最大限度に応じて第１のリストＬ_１のアイテムＯを導入する「最良適合」最適化が図られる。

【0071】

好都合には、第１のリストＬ_１のすべてのアイテムＯをそのような最大サイズを有する選択されたメインボックスＢ_Ｐに導入できない場合、第２のアルゴリズム７によって、各ボックスＢにどのアイテムが導入されるか、導入順序、ボックスＢ内の各アイテムＯの位置と回転を示しつつ、残りのアイテムＯが導入される少なくとも１つの追加ボックスＢ_Ａの寸法が選択されてもよい。

【0072】

これらの最大寸法限度により、第１のリストＬ_１のすべてのアイテムＯがメインボックスＢ_Ｐに導入されることが認められない場合、計算後、第２のアルゴリズム７は組立手段２を作動させて、内部寸法が残りのアイテムＯを収容し得る追加ボックスＢ_Ａを形成し、その後位置決め手段３を作動させる。

【0073】

特に、第２のアルゴリズム７は、各アイテムＯ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、…の仮想平行六面体Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、…の総体積を計算して、仮想平行六面体Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、…の総体積を収容し得る体積の１つのボックスＢを特定することにより、メインボックスＢ_Ｐ及び追加ボックスＢ_Ａの寸法を決定してもよい。

【0074】

第１のアルゴリズム６及び第２のアルゴリズム７は、発見的計算を用いて、３０個のオブジェクトＯ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、．．．を含む第１のリストＬ_１と、第１のアルゴリズム６の場合、２０個のボックスＢ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、．．．を含む第２のリストＬ_２を考慮したパッキングソリューションを提供し得ることが有利である。

【0075】

また、本発明は、ボックスＬ_２の第２のリストの少なくとも１つのボックスＢ内において第１のリストＬ_１のアイテムＯ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、…の最適な位置決めを行うシステム１に関する。

【0076】

このシステム１は、図４に示すように、第１のリストＬ_１のアイテムＯ_１、Ｏ_２、Ｏ_３、…を検出する検出手段８と、第２のリストＬ_２のボックスＢを組み立てる自動組立手段２とを備えている。

【0077】

このシステム１は、さらに、第２のリストＬ_２の１つ又は複数のボックスＢ内において第１のリストＬ_１の１つ又は複数のアイテムＯの位置決めを行う自動位置決め手段３と、検出手段８、組立手段２及び位置決め手段３に動作可能に接続され、メモリユニット５を有するマイクロプロセッサベースの制御ユニット４とを備えている。

【0078】

特に、上記システム１は、メモリユニット５にロードされ、上述の方法を実行するよう構成された第１のアルゴリズム６、第２のアルゴリズム７及びコード部分を含むコンピュータプログラム製品９を備えている。

【0079】

このコンピュータプログラム製品９は、Ｃ＃タイプのプログラミング言語で実装されてもよく、ＸＭＬテキストファイルに含まれる命令によって検出手段８、組立手段２及び位置決め手段３とインタフェース接続されていてもよい。

【0080】

上記から、本発明の方法及びシステムが所定の目的を達成し、特に、非占有容積を最適化し、ボックス内のアイテムの安定性を向上させつつ、アイテムを収容する梱包ボックスを提供できることは明確であろう。

【0081】

本発明の方法及びシステムは、添付の特許請求の範囲に開示された本発明の概念内で多くの変更や変形が可能である。

【0082】

本発明の方法及びシステムについて、特に添付の図面を参照して説明したが、本開示や特許請求の範囲で参照される符号は、本発明をより良く理解するためにのみ使用され、特許請求の範囲をいかなる方法によっても限定するものではない。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本発明は、シート材料をパッケージに加工するための工場で産業規模で製造することができるため、産業での応用が可能である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】