CN1191750C - 电子部件组装装置的生产模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种电子部件组装装置的生产模拟装置及方法，在该生产模拟装置中，针对具备供给电子部件的送料器为多种排列的部件供给部的电子部件组装装置、进行求出生产印刷电路板时的累计生产数随时间变化的模拟，并显示该模拟结果。将本模拟装置连接到主计算机上，进行各种数据的制作、授受、存储等。在制作印刷电路板组装中所必需的数据时，通过最优化运算处理，制作成以极大组装效率为目标的生产用数据。根据所述已制作成的生产用数据和生产指示数据，进行印刷电路板生产的模拟。

Description

电子部件组装装置的生产模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及进行电子部件组装装置的组装印刷电路板生产的模拟的生产模拟装置及方法。

背景技术

组装印刷电路板的制造中所使用的电子部件组装线，一般来说都是通用型的，可使用同一组装线进行多种印刷电路板的生产。近年来，随着组装设备的功能的提高，可使用同一组装线而不用变更送料器的配置、只更换控制数据进行多品种的印刷电路板的生产，实现所谓‘无级更换方式’。

就上述无级更换方式来说，在以生产效率为目标上，产生不尽人意之处。这是因为在无级更换方式中，由于预先固定送料器的配置，在将多品种作为生产对象的情况下，不一定能得到最佳的生产效率。因此，就现状而言，将多品种印刷电路板作为生产对象的组装线，在生产计划立案时，以怎样的生产顺序投入印刷电路板，并且，以多少时间进行所必需的换档(送料器配置更换)，很难对此进行适当的判断。并且，对于已立项的生产计划来说，没有从生产效率方面来判断是否合适的器件，这已成为提高生产率的大的障碍。

发明内容

为了克服上述问题，本发明的生产模拟装置包括：数据存储器件，用于存储有关多个种类的组装印刷电路板的组装数据和电子部件组装装置的装置数据，所述电子部件组装装置具有供给电子部件的多个送料器和从所述送料器中拾取所述电子部件并组装至印刷电路板上的移动负载头；生产用数据制作器件，用于根据所述组装数据和所述装置数据，制作成使所述移动负载头组装所述电子部件所必需的生产用数据；指示输入器件，用于输入表示所述组装印刷电路板的各自的生产数量和生产顺序的生产指示数据；生产模拟器件，用于根据所述生产用数据和所述生产指示数据，进行求出所述电子部件组装装置中生产所述组装印刷电路板时的随时间变化的累计生产数的模拟；显示器件，用于显示所述模拟结果。

该生产模拟装置和生产模拟方法可应用于确实地判断生产计划是否合适的模拟。

附图说明

图1是本发明实施例的电子部件组装装置中的生产模拟装置的方框图。

图2是本发明实施方式的电子部件组装装置的主要部分的俯视图。

图3表示实施方式的送料器配置数据。

图4是实施方式的电子部件组装装置中的生产模拟装置的功能方框图。

图5是实施方式的生产用数据制作处理的流程图。

图6是实施方式的生产模拟的执行流程图。

图7A和图7B是表示实施方式的生产模拟结果的图表。

具体实施方式

在图1中，多个电子部件组装装置1构成电子部件组装线1A，并通过局域网(LAN)2与主计算机3连接在一起。将生产模拟装置4连接于主计算机3上。生产模拟装置4具有以下功能：在电子部件组装线中，通过指定作为生产对象的多个印刷电路板的种类、数量或生产顺序，进行以数值数据表示生产进度的模拟。

生产模拟装置4具有与一般的微型计算机相同的结构，包括：通信部5；读取·写入部6；程序存储部7；数据存储部8；运算部9；操作·输入部10；显示部11。通信部5执行与主计算机3之间的数据的交换。读取·写入部6执行从FD或CD-R等的外部存储介质中读取数据或者向这些外部存储介质写入数据。程序存储部7存储后述的生产用数据制作程序、最优化运算程序和生产模拟程序等各种处理程序。

数据存储部8存储有关电子部件组装装置1的装置数据、有关生产对象的印刷电路板的组装数据等各种数据。运算部9是中央处理装置(CPU)，通过利用数据存储部8中存储的各种数据，并执行程序存储部7中存储的处理程序，可进行各种运算·处理。操作·输入部10是键盘或鼠标，进行数据输入或操作指示输入。显示部11是显示监控器，进行操作·输入的引导画面或生产模拟结果的图表的显示。

下面，参照图2说明电子部件组装装置。在图2中，在电子部件组装装置1中配置输送带12。输送带12输送印刷电路板13并决定电子部件的组装位置。在输送带12的眼前这一侧配置部件供给部14，在部件供给部14中并列设置多个送料器15。送料器15包括：收存保持于带上的电子部件，并通过以节距方式传送该带，来供给电子部件的送带机构或通过振动供给收存于操作杆内的电子部件的振动送料器等多种类的送料器。

在电子部件组装装置1中配置移动负载头16。移动负载头16通过未图示的头移动机构来移动，从送料器15的拾取位置15a拾取电子部件。在输送带12和部件供给部14之间，配置电子部件识别用的摄像机17。已吸持电子部件的移动负载头16从部件供给部14移动至摄像机17上，在此进行电子部件的识别。然后，移动负载头16移动至印刷电路板13上，将电子部件组装到印刷电路板13上。

下面，说明为了使电子部件组装装置1运转并生产组装印刷电路板而制作的生产用数据。在进行组装印刷电路板的生产时，作为组装数据，首先赋予将哪种电子部件安装在印刷电路板13的哪个位置上的有关生产对象物(生产的印刷电路板)的设计信息。而且，作为该组装印刷电路板的生产中所使用的设备信息，赋予装置数据。通过该装置数据，可赋予决定印刷电路板13位置的组装台、供给组装的电子部件的送料台315等的配置数据、或从配置于送料台315上的送料器中取出电子部件、移送搭载至组装台的印刷电路板13的移动负载头16的结构(头的数目、吸嘴的形状、吸嘴的数目)等。

而且，通过将该组装数据和装置数据组合，可制成生产用数据。即，通过制成生产用数据，可制成表示根据送料台315中的送料器15等的种类、数量或配置、由移动负载头16将电子部件从送料器15中吸附出并搭载至印刷电路板13时的吸附顺序或搭载顺序的组装次序数据。而且，根据上述的生产用数据和组装次序数据，电子部件组装装置1开始运转，由此，根据设计信息(组装数据)可生产如所指示那样的组装印刷电路板。

在这样的生产用数据制成时，进行优化选择，以便在已赋予的条件下使移动负载头16取出电子部件或向印刷电路板13移送搭载的作业效率极大。即，即使在根据同一组装数据生产组装印刷电路板的情况下，当送料器配置或组装次序的设定不适当时，移动负载头反复进行不需要的移动，将同一数量的电子部件组装到印刷电路板13上却需要不少时间，组装效率低下。因此，将移动负载头的组装动作所需要的时间作为总数，通过运算求出最短的送料器配置或组装次序。

进行该最优化运算时，将上述的全部的项目(送料器配置数据、组装次序数据)作为可变的参量，从全部组合(送料器的配置状态/组装的顺序号)中取出最优的条件的组合，这在追求极大效率方面上是理想的。然而，实际上这样理想的最优化反而存在导致全体作业效率低下的情况。即，一般来说，电子部件组装装置将多种类的组装印刷电路板作为对象而通用的情况很多，每次更换印刷电路板品种时都需要进行换档作业。在进行该换档作业中，不只是简单地进行操作盘面上的作业，也伴随有送料器15的交换或配置交换等的实际作业。因此，在上述的换档作业中，从判断全体作业效率方面上看，不只是简单的组装效率，需要以包括换档作业的全体作业效率来进行判断。

因此，期望在品种更换时，尽量减少伴随送料器配置的变更的换档作业。为此，存在这种情况：在所述的最优化运算中，通过全部或部分地固定送料器配置，尽可能减少送料器配置的变更，将这些条件作为最优化运算中的固定条件(前提条件)使用。在进行最优化运算时，通过进行这样的固定条件的设定，可以极力减少伴随换档的送料器的固定脱离、位置变更等费工费时的作业，可提高全体作业效率。

下面，说明在上述生产用数据之中、决定部件供给部14中的送料器配置的送料器配置数据。当更换生产对象的印刷电路板品种时，在部件供给部14中进行对应于该印刷电路板品种而变更送料器15的配置的送料器变更。即，为了供给该印刷电路板生产中所需要的种类和数量的电子部件，按需要数量配置供给该电子部件的送料器15。

对于该送料器配置来说，不只是简单地将组装的电子部件所对应的种类和数量的送料器备齐，也需要适当地决定这些送料器15在部件供给部14中的排列。对于组装作业来说，移动负载头16在部件供给部14和印刷电路板13之间往复，以高频率反复进行从这些送料器中拾取电子部件并移送搭载到印刷电路板13上的组装动作。因此，部件供给部14中的送料器15的配置，是否与组装次序相匹配，这在很大程度上左右着移动负载头的动作效率。因此，将移动负载头的组装作业的最优效率化作为目的，来决定送料器15的排列。

如图3所示，送料器配置数据以数据表的形式给出。在数据表中，作为送料器配置数据，在对应于部件供给部14的送料台315的号数而设置的送料器配置栏中，设定每个送料器15的送料器名(a、b…)、部件名(Pa、Pb…)或其它必要的数据。通过该数据表上的送料器名的设计，固定部件供给部14中的送料器15的位置。

即，送料器配置数据是用于送料器位置的，按照表示所配置的送料器15的种类、数量、排列形式的模式，设定多个模式(模式1、2、3…)。而且，通过指定该模式，可专门设定在部件供给部14中的送料器15的排列。在本实施方式中，如后所述，除了通过从预先登录的模式中进行选择来读出送料器配置数据之外，也可以通过个别指定送料器名等数据来制成每次新的模式(送料器配置数据)。

下面，参照图4说明生产模拟装置4的处理功能。在此，生产用数据制成处理部20和生产模拟部21利用存储于数据存储部8中的数据，执行存储于程序存储部7中的处理程序，由此显示所实现的处理功能。

首先说明存储于存储部8(数据存储器件)中的数据内容。组装数据8a是组装坐标数据或每个组装于组装点上的电子部件的种类等有关印刷电路板13的固有数据，存储成为生产对象的多个印刷电路板种类。装置数据8b存储各电子部件组装装置1的装置数据、即送料器数据等的各装置固有的数据。送料器数据是有关送料器15的数据，包括与电子部件(送料器和送料器支持器的)的适合性、或部件供给部14中的安装互换性(与送料器支持器的)等的数据。

下面，说明存储于程序存储部7中的程序的内容。生产用数据制作程序7a是用于通过使组装数据和装置数据进行组合来制作成送料器配置数据或组装次序数据等由移动负载头16进行组装动作所必要的生产用数据的程序。最优化运算处理程序7b是在生产用数据制作处理中、用于实现移动负载头16的组装动作的最优效率化的进行运算处理的程序，是用于计算使移动负载头怎样工作的程序。

生产模拟程序7c是用于根据如此制作的生产用数据以及表示作为生产对象的多个印刷电路板的生产数量和生产顺序的生产指示数据、进行求出该电子部件组装装置中执行该印刷电路板生产时的累积生产数随时间变化的模拟的程序。

生产用数据制作处理部20根据组装数据8a、装置数据8b，进行按照生产用数据制作程序7a制作生产用数据的处理。对于该处理来说，通过执行最优化运算处理程序7b进行移动负载头16的组装动作的最优化。生产用数据制作处理部20成为生产用数据制作器件，制作成的生产用数据8c被存储在数据存储部8中。

生产模拟部21通过使用如此制作的生产用数据8c，执行生产模拟程序7c，可进行生产模拟。即，由于生产用数据8c全部包括送料器配置数据和组装次序数据等移动负载头16执行动作所必需的信息，所以通过执行生产用数据8c、再经计算能够求出可实现的该印刷电路板的生产间隔时间。而且，根据该生产间隔时间可求出在该电子部件组装装置中生产该印刷电路板时的随时间变化的累积生产数。

首先进行该生产模拟，通过操作·输入部10输入生产指示数据，即表示根据作为生产对象的各印刷电路板的每种数量和哪种印刷电路板进行怎样生产的生产顺序。操作·输入部10成为输入生产指示数据的指示输入器件，生产模拟部21成为生产模拟器件。

对于该生产模拟来说，通过所述的生产顺序的输入，可以求出为了进行从1个印刷电路板到下1个印刷电路板的品种更换所必需的换档作业负荷，作为交换或配置变更的对象的送料器数据等的数值数据。根据这些数值数据可计算出执行该作业所必需的换档时间。而且，模拟的结果可视性地显示于作为显示器件的显示部11的监视器上。

下面参照图5、图6的流程图说明由生产模拟装置4所进行的生产用数据制作处理和生产模拟。首先将有关作为生产对象的多个印刷电路板的组装数据和有关该印刷电路板生产中所使用的电子部件组装装置的装置数据存储于数据存储部8中(ST1)。为了决定由哪个组装机组装哪个部件而设定所使用的装置(ST2)。由此，可读出有关装置数据8b之中的该装置的数据。在组装装置的机种通常为相同装置的情况下，装置数据通常为固定数据。其次，设定生产对象的印刷电路板(ST3)。由此，可从组装数据8a之中读出有关该印刷电路板的数据。

接着，设定进行最优化运算时的前提条件(ST4)。在此，作为前提条件，表示以2种方式设定图3所示的送料器配置数据的例子。

首先在第1方式中，在作为生产对象的印刷电路板的种类为多个的情况下，对每个印刷电路板进行以极大组装效率为目的的送料器配置。在采用该送料器配置的情况下，每次有关1个品种的印刷电路板的组装结束后，都发生变更送料器配置的换档作业。

在第2方式中，同样在作为生产对象的印刷电路板的种类为多个、并且在部件供给部14中的送料器配置容量为可以全部配置这些多个品种的生产中所必需的送料器15的情况下，进行研究。即在该情况下，在连续生产这些品种的印刷电路板时，不需要进行部件供给部14中的送料器配置更换，可以实现无级更换方式的生产。

而且，根据设定的前提条件，通过所设定的装置，执行生产所设定的印刷电路板时的最优化运算(ST5)。即，在所给条件下，决定可极大提高组装效率的送料器配置和组装次序，将该最优化运算结果作为生产用数据输出(ST6)。该生产数据制作处理是针对作为生产对象的多种印刷电路板进行的，输出的生产用数据8c被存储于数据存储部8中。

下面，参照图6说明生产模拟执行流程。首先，输入作为生产对象的多种印刷电路板的品种、生产件数、生产顺序(ST11)。由此，特定进行模拟时的对象印刷电路板、数量、顺序。接着，读入有关特定的印刷电路板品种的生产用数据(ST12)。

然后，执行生产模拟。首先针对最先行印刷电路板执行生产模拟运算(ST13)。而且判断后面有无生产印刷电路板(ST14)，若后面有生产印刷电路板，就执行换档时间运算(ST15)。然后，按照生产顺序，针对于剩余作为生产对象的印刷电路板之中的最先行印刷电路板，执行与ST13相同的处理，若判断后面没有生产印刷电路板(ST14)，就将生产模拟结果以图表形式显示在显示部11中(ST16)。

下面参照图7A和图7B说明该生产模拟结果的显示例。图7A和图7B表示由同一电子部件组装装置分别生产3种生产数量为Na、Nb、Nc的印刷电路板(品种a、b、c)时的累积生产数量N随时间变化的情况。图7A表示作为所述最优化运算的前提条件、针对每个印刷电路板设定以极大组装效率为目标的第1方式时的模拟结果，并且图7B表示设定无级更换方式的第2方式时的模拟结果。

在图7A中，直线La、Lb、Lc分别表示品种a、b、c的生产数量随时间变化，这些直线的斜率表示组装效率。此时，由于针对每个印刷电路板以极大组装效率为目标，所以各直线显示出较大的斜率。并且，生产品种a、b、c分别需要时间ta、tb、tc，用于品种a的生产准备的初期加档时间为t1，从品种a到b、从品种b到c更换时，换档时间分别需要t2、t3，全部总生产时间需要T1。

在图7B中，直线L’a、L’b、L’c表示在无级更换方式中各品种a、b、c的生产数量随时间变化。此时，预先固定送料器配置，不一定实现针对每个印刷电路板的组装效率的最优化，各直线的斜率比图7A所示的直线斜率小。因此生产品种a、b、c分别需要比时间ta、tb、tc长的时间t’a、t’b、t’c。并且对于加档时间来说，只需要初期加档时间t’1，在从品种a到b、从品种b到c更换时，完全不需要换档时间，全部总生产时间需要T2。

在图7A和图7B所示的方式中，就总生产时间来说，进行换档的图7A所示的方式比无级更换方式的图7B短ΔT。就个别的条件来说，也存在无级更换方式的总生产时间短的情况，对于哪种方式可实现更高的生产效率来说，依赖于全部的单个条件。而且该判断是根据上述生产模拟的结果进行的。

一般对于生产计划的立项来说，作为制约条件，除了固定给予的的条件以外，可以允许进行多种变动，因此生产计划承担者可在允许范围内适当地设定条件，为实现最合适效率而努力。对于这样的要求，目前除了依赖于经验法则或直觉之外，没有其它方法。

与此相反，通过使用本实施例所示的生产模拟装置，可用多种方式设定条件，在这些条件下进行生产模拟，将其结果以图表形式显示于屏幕中。由此，可以用合理的方法的确地进行目前依赖于经验或直觉的生产计划是否合适的判定。

在上述实施方式中，表示了将生产模拟装置4与主计算机3分开、另外作为专用装置的例子，但也可以将生产模拟装置4的处理功能放入主计算机3中并进行同样的处理。

Claims (9)

1.一种生产模拟装置，其特征在于：

包括：数据存储器件，用于存储有关多个种类的组装印刷电路板的组装数据和电子部件组装装置的装置数据，所述电子部件组装装置具有供给电子部件的多个送料器和从所述送料器中拾取所述电子部件并组装至印刷电路板上的移动负载头；

生产用数据制作器件，用于根据所述组装数据和所述装置数据，制作成使所述移动负载头组装所述电子部件所必需的生产用数据；

指示输入器件，用于输入表示所述组装印刷电路板的各自的生产数量和生产顺序的生产指示数据；

生产模拟器件，用于根据所述生产用数据和所述生产指示数据，进行求出所述电子部件组装装置中生产所述组装印刷电路板时的随时间变化的累计生产数的模拟；

显示器件，用于显示所述模拟结果。

2.根据权利要求1所述的生产模拟装置，其特征在于：

所述生产用数据包括：

表示所述送料器的配置的送料器配置数据；

表示所述移动负载头拾取所述电子部件的顺序的组装次序数据。

3.根据权利要求2所述的生产模拟装置，其特征在于：

所述组装次序数据与所述送料器的配置相对应。

4.根据权利要求1所述的生产模拟装置，其特征在于：

所述组装数据包括表示所述电子部件组装位置的坐标数据和表示所述电子部件种类的电子部件数据，

所述装置数据包括有关所述送料器的数据。

5.一种生产模拟方法，其特征在于：

包括：存储有关多个种类的组装印刷电路板的组装数据、以及有关具有供给部件的多个送料器和从所述送料器中拾取所述部件并组装至印刷电路板上的移动负载头的电子部件组装装置的装置数据的工序；

根据所述组装数据和所述装置数据、制作成使所述移动负载头组装所述电子部件所必需的生产用数据的工序；

根据表示所述组装印刷电路板的各自的生产数量和生产顺序的生产指示数据和所述生产用数据、进行求出所述电子部件组装装置中生产所述组装印刷电路板时的随时间变化的累计生产数的模拟的工序；

显示所述模拟结果的工序。

6.根据权利要求5所述的生产模拟方法，其特征在于：

所述生产用数据包括：

表示所述送料器的配置的送料器配置数据；

表示所述移动负载头拾取所述电子部件的顺序的组装次序数据。

7.根据权利要求6所述的生产模拟方法，其特征在于：

所述组装数据包括表示所述电子部件组装位置的坐标数据和表示所述电子部件种类的电子部件数据，

所述装置数据包括有关所述送料器的数据。

8.一种部件组装模拟方法，其特征在于：

包括：根据组装数据和装置数据，制作成将部件组装到印刷电路板上并决定组装多个组装印刷电路板的移动负载头的组装动作的生产用数据的步骤；

根据表示所述组装印刷电路板的各自的生产数量和生产顺序的生产指示数据和所述生产用数据，进行求出所述部件组装装置将所述部件组装到所述印刷电路板时的生产效率的模拟的步骤；

显示所述模拟结果的步骤。

9.根据权利要求8所述的部件组装模拟方法，其特征在于：

所述组装数据包括表示所述部件组装位置的坐标数据和表示所述部件种类的部件数据，

所述装置数据包括有关保持所述部件的送料器的数据，

所述生产用数据包括表示移动负载头拾取所述部件的顺序的组装次序数据和表示所述送料器的配置的送料器配置数据。

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