問4 IoT，AIを活用する自動倉庫システムの開発について

テーマ：近年の自動倉庫システムでは,IoT,AI 技術を用いて,入出庫時の処理高速化だけでなく,できる限り無人化を進める開発が求められている。

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問4　IoT，AIを活用する自動倉庫システムの開発に関する次の記述を読んで，設問1〜3に答えよ。

　F社は，自動倉庫システムのメーカである。
　電子商取引（以下，ECという）の増大に伴い，EC運営業者は，受注した商品を早く確実に低コストで顧客に届けることができるように，新たな自動倉庫システムの導入を進めている。F社は，この要求に応えるために，EC用途向けの自動倉庫システムも開発・販売を行っている。
　従来の自動倉庫システムでは，商品を出荷するために，取り扱う商品が格納されたコンテナから，商品を選択して取り出す作業（以下，ピッキングという）を人手で行っていた。現在，ピッキングの無人化を目指す取組が行われている。しかし，ピッキングの無人化が多様な形状の商品に十分に対応できるまでには至らず，限定された形状の商品に対応するシステムにとどまっている。
　その結果，取り扱う商品の種類・数量が多ければピッキングに人手と時間を要することになり，EC運営業者には要員の確保及び倉庫内での作業への配慮が求められている。
　また，F社の顧客から，“冷凍倉庫内という厳しい環境での作業を無人化してほしい”との要望があったので，F社は，冷凍倉庫向けのピッキングの無人化を実現する自動倉庫システムの開発を進めることにした。

〔従来の自動倉庫システムの概要〕
　F社が既に製品化しているEC用途向けの従来の自動倉庫システムの構成を表1に，例を図1に示す。

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表1 従来の自動倉庫システムの構成


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図1 従来の自動倉庫システムの例


　従来の自動倉庫システムでは，定型のコンテナに保管できるサイズの商品を対象とし，ピッキングのために作業者が倉庫内の配置エリアを歩き回る必要がない。
　従来の自動倉庫システムを用いたピッキングは，次のように行われる。
・搬送ロボットは，管理・制御部からの指示によって，商品が保管されているラックをピッキング場所まで搬送する。
・ラックを積載した搬送ロボットがピッキング場所に到着すると，作業者が作業指示モニタを見ながらラック内の商品を確認してピッキングを行い，配送用の配送箱に詰め，コンベヤに載せて配送エリアへ送る。
・ピッキング後のラックは，配置エリアへ戻るか，ピッキング待機エリアへ移動して次のピッキングを待つ。

〔冷凍倉庫の無人化に向けての問題点とその解決方針〕
　従来の自動倉庫システムを使用した冷凍倉庫内での問題点は，次のとおりである。
・作業者が倉庫内を歩き回る必要がないものの，冷凍倉庫内のように環境が厳しい場所では作業者の負担が大きく，短時間で交代しながらの作業が必要となる。
・同一の配送先に向けて多品種の商品のピッキングを行う場合は，多数のラックを待機させて，ピッキング待機エリアが広くなってしまう。

　F社では，これらの問題を解決するために，搬送ロボットに替えて，個別商品の補充及びピッキングが可能なロボット（以下，Hロボットという）を導入して，新しい自動倉庫システム（以下，NWHシステムという）を開発することとなり，その取組方針を次のとおりまとめた。
・冷凍倉庫の特殊な温湿度環境下でも稼働できるHロボットを開発する。取り扱う商品を箱詰めされた冷凍商品に限定することによって，ピッキングを確実に行う。
・ラックを固定する。Hロボットが移動して個別商品の補充及びピッキングを行う。
・商品の先入れ先出しを確実に守る。
・Hロボットの割当て，ピッキングのスケジューリングなどを効率よくできるようにする。

〔NWHシステムの概要〕
　F社のシステムアーキテクトであるG氏は，NWHシステムの開発を担当することになった。G氏は，NWHシステムの開発項目を次のように設定した。
(1) 倉庫内の配置の見直し
　従来のラックに替えて，傾斜した棚板にローラが付いたフローラックを使用し，固定して設置する。コンテナは用いない。Hロボットは，個別商品の補充及びピッキングをそれぞれ異なる走行路で行う。そのために，フローラックを挟んで，商品補充用走行路とピッキング用走行路を設ける。全ての走行路には，各フローラックに対応した停止位置及び分岐位置にマーカを設け，Hロボットはマーカを読み取りながら走行・停止を行う。
(2) Hロボットの開発
　Hロボットはカートをけん引しながら，冷凍商品の補充及びピッキングを行う。Hロボットは，空配送箱受取場所で配送箱をカートに搭載してピッキング用走行路に進み，ピッキングを行う商品があるフローラックの位置ごとに走行を停止し，ピッキングを行って直接配送箱に収納する。ピッキング後，コンベヤに進み，カートから配送箱を持ち上げてコンベヤへ移す。
(3) 管理・制御部の変更
　Hロボットへの指示などを行う。Hロボットの位置を把握し，Hロボット同士の衝突を避けるために，一時停止とその解除を指示する。
(4) 稼働管理
　Hロボットの充電，故障などの稼働停止時間を考慮して，Hロボットの適切な台数の決定，メンテナンスの実施時期の決定などを行う。また，全体としてピッキングの失敗率を下げるように管理する。

　NWHシステムの概要を図2に示す。

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図2 NWHシステムの概要


〔開発項目の検討結果〕
　G氏は，各開発項目について検討し，NWHシステムの仕様・機能を表2のようにまとめた。

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表2 NWHシステムの仕様・機能


(1) 倉庫内の配置の見直し
　フローラックを用いて，先に入庫した商品から出庫されるようにする。
　ピッキング用走行路は，複数のHロボットが同一の走行路をスムーズに走行できるよう，走行路ごとに一方通行とする。さらに，1本ごとに走行方向が互い違いになるようにし，Hロボットが周回できるようにする。
(2) Hロボットの開発
　Hロボット及びカートを開発する。Hロボットはカートをけん引して冷凍商品の補充及びピッキングを行う。1回の走行で最大5件の配送先のためのピッキングを行い，各配送先に対応する配送箱に間違いなく収納するために，配送箱には識別用バーコードを個別に貼り付けておく。Hロボットは，配送箱1箱をカートに移すたびに識別用バーコードを読み取り，あらかじめ管理・制御部から受信している配送先の情報の一つとリンクさせ，そのリンク情報を管理・制御部に送信する。
(3) 管理・制御部の変更
　作業の対象となる商品などを決定し，AP経由でHロボットに指示する。IoTを活用してHロボットの稼働状況を常時把握する。ピッキングについては，複数の配送先の適切な割り付けをする。Hロボットの走行距離が短くなるように，ピッキングの順番を最適化する。また，商品配置の見直しを定期的に行う。
(4) 稼働管理
　Hロボットの適切な稼働管理を行うために，管理・制御部は，Hロボットのバッテリ残量を監視し，適切なタイミングでバッテリ充電開始の指示を行う。充電は1台ずつ行う。
　Hロボットによるピッキングの失敗率が低くなるように，AIによる画像認識を利用して改善させる。そのため，個々の商品をつかんだり持ち上げたりするのに要した時間，失敗した回数などを測定するのと同時に，aし，それらのデータを管理・制御部で収集・蓄積する。
　検品用監視カメラによる出荷チェックを行い，商品の間違い，異常，bを検出する。また，その映像を記録し，今後の対策に用いる。