JP2008077644A - 生産ラインのライン管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に部品を実装して生産するラインについて、生産タクトタイム（ＣＰＨ）だけでなく、経費面からも、妥当性を評価することができる。
【解決手段】基板に搭載する部品の数など、各装置における生産に要する経費に関する情報を含む生産実績データを、生産中に逐次オンラインで収集する。又、オペレータの操作入力に従って、該生産実績データを加工し、オペレータに提供する情報を生成する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、部品供給位置で吸着した部品を、搬入される基板上の該当部品搭載位置に実装していく電子部品実装装置を少なくとも含む、複数の装置を備える生産ラインのライン管理方法に関する。

特許文献１では、個々の部品実装機が連結された部品実装ラインにおいて、ネットワークを介して、ホストコンピュータが、各部品実装機の稼動率や停止時間や品種切替え時間等の設備情報、および回路基板１枚に実装する時間である実装タクトタイム（tact-time）やタクトタイムロス等のタクトタイム情報、更に品質不良の有無や不良内容等の品質情報を、管理装置に収集するようにしている。

上記の実装タクトタイムは、基板の搬入・搬出時間（loading time）や、該当装置の動作に要する時間を合わせた時間としている。又、各装置において、仕様通りにタクトタイムのロスなく動作した場合の実装タクトタイムの標準値を「標準実装タクトタイム」とし、実装タクトタイムの実績値のことを「実装タクトタイム実績値」としている。「実装タクトタイム実績値」が「標準実装タクトタイム」を越えた時、そのタクトタイムのオーバ分を「タクトタイムロス」と呼んでいる。

又、特許文献１では、管理対象の装置として、部品実装機以外にも、クリーム半田印刷機、接着剤塗布機、高速装着機、多機能装着機、装着部品検査機、リフロー装置、外観検査機なども対象としている。又、このような装置については、前述の「実装タクトタイム」に対応する所要時間を、適宜「塗布タクトタイム」「装着タクトタイム」などと呼んでいる。

特許文献１では、前述の「タクトタイムロス」を算出し、タクトタイムロスによる実装タクトタイム実績の低下原因を分析することを目的としている。

特許３５８３１２１号公報

工場を管理する立場としては、実装機を稼動させるために使用されるエア、電力量などの金額、基板生産に使用する部品金額などの経費が重要な項目である。

しかしながら、特許文献１など、従来は、ラインタクトタイムのみによる生産性の低下原因の分析のみであり、ラインにおける基板単位や装置単位でのエア使用量や電力消費量等の経費、搭載する部品に係る経費、更には、実装機ラインの占有面積に係る費用など、ラインにおける基板生産に要する費用を算出することによるラインの妥当性を評価できなかった。

本発明は、基板に部品を実装して生産するラインについて、生産タクトタイム（Chip per Hour）だけでなく、経費面からも、妥当性を評価することができるライン管理方法を提供することを課題とする。

本発明は、部品供給位置で吸着した部品を、搬入される基板上の該当部品搭載位置に実装していく電子部品実装装置を少なくとも含む、複数の装置を備える生産ラインのライン管理方法において、各装置における生産に要する経費に関する情報を含む生産実績データを、生産中に逐次ホストコンピュータで収集し、オペレータの操作入力に従って、該生産実績データを加工し、オペレータに提供する経費情報を単位ごとに生成し、表示するようにしたことにより、前記課題を解決したものである。

前記ライン管理方法において、前記経費情報が、エア使用量、消費電力量、部品金額、基板金額、損失部品金額、装置占有面積の内の少なくとも１つを含むことができる。

本発明によれば、工場を管理する立場として重要な項目である、実装機を稼動させるために使用されるエア、電力量などの金額、基板生産に使用する部品金額などの経費を把握することができる。又、ラインタクトタイムによる生産性の低下原因の分析だけでなく、ラインにおける基板単位や装置単位でのエア使用量、電力債用量の入手、部品点数と部品種、実装機ラインの占有面積などのラインにおける基板生産に要する費用を算出することによる、ラインの妥当性の評価ができる。

以下、図を用いて本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、電子部品実装装置１全体の外観を示した斜視図である。

電子部品実装装置１は、ケーシング３で覆われている。該ケーシング３の正面には、オペレータが入力操作するためのキーボード５と、画面表示するための液晶モニタ６が設けられている。又、該ケーシング３の上部後方には、報知手段としての表示ランプ７が設けられている。

図２は、ケーシング３内部にある電子部品実装装置１の主要部１ａの斜視図である。

図２において、符号１２は基板１０を搬送する基板搬送装置で、この基板搬送装置１２は周知のように、図２においてＸ矢印へ搬送される基板１０を部品搭載位置１３において位置決め固定するようになっている。又、電子部品実装装置１の前後には、それぞれ複数の部品供給装置１８が配列されている。

上述の基板搬送装置１２の上部には、電子部品を真空吸着可能な吸着ノズルを着脱可能に支持し、モータ１１ＺによりＺ方向（図中上下方向）に動作させ、又、モータ１１θによりθ回転方向に動作させる複数のヘッドシャフト２０を備えたヘッドユニット１６が設けられている。これらヘッドシャフト２０それぞれには、ノズル交換ステーション２３からの吸着ノズルが着脱される。なお、それぞれのヘッドシャフト２０において、θ回転方向は、Ｚ方向の軸線周りに回転する軸方向である。

該ヘッドユニット１６は、モータ１１Ｘ及び１１Ｙが駆動するＸＹ移動機構１７により、電子部品を供給する部品供給装置１８から電子部品を吸着する部品供給位置と、基板１０における部品搭載位置１３とにわたるＸＹ平面上を、Ｘ−Ｙ方向（水平方向）自在に移動可能になっている。なお、該ヘッドユニット１６が移動可能なＸＹ平面の範囲は、上記部品供給位置、及び上記部品搭載位置１３に加え、部品認識装置３０により電子部品を認識する位置も含まれている。

部品認識装置３０は、図２に示すように、ヘッドユニット１６が移動可能なＸＹ平面の範囲内において、基板１０と干渉しない位置に設けられている。又、ヘッドユニット１６には、図示されないカメラユニットが取り付けられ、該ヘッドユニット１６と一体でＸ−Ｙ方向に移動する。

吸着した電子部品を基板１０上へ正確に搭載するためには、吸着された電子部品のノズルとの位置関係を正確に認識する必要があり、同時に、部品搭載位置１３に搬入された基板１０の正確な位置を認識する必要がある。前者の認識は、吸着ノズルに電子部品を吸着した状態でヘッドユニット１６を部品認識装置３０上方へ移動させ、該部品認識装置３０において、該吸着部品を下方から撮像し、該撮像の映像に基づいて行う。又、後者の認識は、カメラユニットにおいて、基板１０上の基板マークを上方から撮像し、該撮像の映像に基づいて行う。

ここで、電子部品実装の動作概要を説明すると、まず、ヘッドユニット１６は、部品供給装置１８内の該当部品吸着位置まで移動して、吸着ノズルを下降させ、吸着ノズルの先端で電子部品を真空吸着させる。この後、ヘッドユニット１６を基板１０上の該当搭載位置に移動して吸着ノズルを下降し、電子部品を基板１０に押圧しつつ該真空吸着を解除して、該電子部品を基板１０に装着する。

以上のような部品搭載動作は、搭載する電子部品毎に行われる。又、電子部品を基板に装着して基板を生産する際に必要な搭載プログラムは、基板データ、搭載データ、部品データ、吸着データ等から構成されており、これら構成要素毎に出力可能とされている。

図３は、本実施形態における制御関係の構成を示すブロック図である。

電子部品実装装置の全体的な制御を行う制御装置１９は、種々のプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１５１と、実行するプログラムなどを記憶する主記憶部となるＲＡＭ（Random Access Memory）１５２と、ハードディスク装置などによる大容量の外部記憶装置１５３と、諸装置を接続するＩ／Ｏ（Input Output）装置１５７と、ネットワークＩ／Ｆ（Inter Face）装置１５９とを有している。又、バス１６０により、これらはＣＰＵ１５１からアクセス可能になっている。

該Ｉ／Ｏ装置１５７には、図２で示す基板搬送装置１２に内蔵の基板搬送装置制御部、ヘッドユニット１６に内蔵の吸着ノズル制御装置、ＸＹ移動機構１７のＸＹ移動機構制御部、部品供給装置１８の部品供給装置制御部、部品認識装置３０の部品認識装置制御部などが接続される。これら基板搬送装置制御部、ＸＹ移動機構制御部、部品供給装置制御部、部品認識装置制御部は、それぞれ内蔵されるものの動作や機能を実現するための制御に関する諸機器である。例えば、吸着ノズル制御装置は、個々の吸着ノズルに係る、ヘッドシャフト２０のθ方向の回転やＺ方向の上昇／下降その他の制御を行う。

本実施形態の記憶手段であるＲＡＭ１５２や外部記憶装置１５３は、ＣＰＵ１５１で実行されるプログラムや、本実施形態においてアクセスされる諸ファイルやデータが保存され、電子的にアクセスができるようになっている。又、本実施形態に係る電子部品実装装置としての、動作や機能を実現するための制御を行うためのアプリケーション・プログラムや、ＯＳ（Operating System）などのプログラムは、外部記憶装置１５３に格納されていて、実行時には、ＲＡＭ１５２に読み出されてＣＰＵ１５１によって実行される。

図４は、本実施形態におけるネットワークの構成図である。

各電子部品実装装置１に内蔵される制御装置１９は、前述のネットワークＩ／Ｆ装置１５９により、ネットワーク１７３に接続される。又、ホストコンピュータ装置１７０も、その内蔵するネットワークＩ／Ｆ装置により、ネットワーク１７３に接続される。なお、本実施形態の生産ラインにおいて備えられる、電子部品実装装置１以外の生産装置についても、同様なネットワークＩ／Ｆ装置により、ネットワーク１７３に接続される。該ネットワーク１７３は特に限定されるものではなく、一般的なＬＡＮ（Local Area Network）であってもよく、有線によるものでも無線によるものでもよい。

図５は、本実施形態のホストコンピュータ装置１７０に用いるハードウェアの構成を示すブロック図である。

この図では、前述したホストコンピュータ装置１７０に用いられる、コンピュータ装置のハードウェア構成の一例が示される。なお、この図において、ハードウェア構成は、説明の関係上一部抽象化されている。

この図において、コンピュータ装置は、ＣＰＵ３１０と、ＲＡＭ３１１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３１２と、ＬＡＮ−Ｉ／Ｆ３１３と、ＭＯＤＥＭ（modulator-demodulator）３１４と、パラレルＩ／Ｆ３１５と、種々のＩ／Ｆ３２０〜３２２とを有している。これらは、バス３０１によって相互接続されている。

又、バス３０１に対して、Ｉ／Ｆ３２０を介して、画面表示装置(表示手段)３３０が接続されている。又、バス３０３によって相互接続されている、キーボード３３１と、マウス３３２と、プリンタ装置３３３とは、バス３０１に対して、Ｉ／Ｆ３２１を介して接続されている。

更に、バス３０１に対して、Ｉ／Ｆ３２２を介して、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）装置３４０と、ＣＤ（Compact Disc）ドライブ装置３４１と、ＦＤＤ（磁気ディスクドライブ）装置３４２とが接続されている。これらはバス３０２によって相互接続されている。

以上のようなハードウェア構成において、記憶手段、又記憶装置は、ＲＡＭ３１１、ＲＯＭ３１２、ＨＤＤ装置３４０、ＣＤドライブ装置３４１、ＦＤＤ装置３４２などである。このような記憶手段や記憶装置において、ＣＰＵ３１０で実行される様々なプログラムや、本実施形態においてアクセスされるデータベースや諸ファイルやデータが保存され、電子的にアクセスができるようになっている。例えば、ＯＳなどのソフトウェア資源を利用する環境を提供するためのプログラム、本実施形態に係るアプリケーション・プログラム、又ウェブ・ブラウザ・プログラムは、ＨＤＤ装置３４０に格納されていて、実行時には、ＲＡＭ３１１に読み出されてＣＰＵ（演算手段）３１０によって実行される。なお、ＬＡＮ−Ｉ／Ｆ３１３は、ネットワーク１７３に対する接続に用いられるものである。

又、ＯＳやアプリケーション・プログラムその他の実行に際して、オペレータは、画面表示装置３３０に表示出力される情報を参照しつつ、キーボード３３１によって文字入力や諸操作を行ったり、マウス３３２によって座標入力や諸操作の入力を行ったりする。又、適宜、プリンタ装置３３３からは必要な情報を印字出力したりすることができる。言うまでもなく、これら諸出力や入力は、ＣＰＵ３１０で実行されるプログラムによって、電子的な処理によって行われるものである。

なお、ＣＤドライブ装置３４１やＦＤＤ装置３４２は、本願発明を適用して実施する際の、アプリケーション・プログラムのインストールや、その他のオフラインでの情報交換に用いられる。

以下、本実施形態の作用について説明する。

図６は、前記画面表示装置３３０に表示するＣＰＨ画面を示す。

ＣＰＨ（chip per hour）は、電子部品実装装置１の、１時間当たりの電子部品（チップ部品）搭載点数である。複数の電子部品実装装置１をラインとして管理するホストコンピュータ装置１７０では、電子部品実装装置１の制御装置１９とネットワーク１７３で接続することによって、ラインの運転中、様々な情報をオンラインで収集することができる。又、このような情報を用いつつ、ホストコンピュータ装置１７０は、図６のように、ラインにおける実生産時のＣＰＨ（実ＣＰＨ）を表示し、又、ホストコンピュータ装置１７０上でのシミユレーションで求められたＣＰＨ（推定ＣＰＨ）を表示することができる。なお、図６において、装置名称は個々の電子部品実装装置１の名称である。

オペレータは、これら実ＣＰＨ及び推定ＣＰＨを比較することで、ラインの生産率を把握することが可能である。該生産率は、次式のように定義される。該生産率は、電子部品実装装置１毎でも、又ライン単位でも求められる。

生産率＝実ＣＰＨ／推定ＣＰＨ ……（１）

図７は、前記画面表示装置３３０に表示する電子部品実装装置の運転状況画面を示す。又、図８は、前記画面表示装置３３０に表示するエラー詳細画面を示す。

ラインの運転中、ホストコンピュータ装置１７０は、各電子部品実装装置１の生産率が、予め定められたそれぞれの基準生産率より低くなっていないか監視する。基準生産率より低くなった場合は、生産率の低下がある旨を画面に表示したり、該低下の電子部品実装装置１の名称を表示したりする。そして、オペレータの操作により、図７に示すような、個々の電子部品実装装置１の運転状況画面を表示したり、図８に示すような、電子部品実装装置１の該当部品供給装置１８のエラー詳細を画面に表示することができる。オペレータは、これらの画面を参照するなどして、生産率が低下した要因を解析することができる。

図７において、「ステーションＩＤ」は個々の電子部品実装装置１に付されるＩＤである。「部品供給位置」は、基板１０に搭載する電子部品を供給する部品供給装置１８の名称である。通常、各部品供給装置１８から１種の電子部品が供給され、電子部品実装装置１には多数の部品供給装置１８が備えられている。

又、図８は、一例として、図７にも示される「Ｆ３５」の部品供給装置１８についての、エラー詳細画面となっている。該画面では、エラー内容が列挙され、それぞれの発生数が表示される。

図９は、前記画面表示装置３３０に表示する各電子部品実装装置１の運転状況画面を示す。

ここで、ヘッドユニット１６には電子部品を真空吸着する吸着ノズルが複数装着され、該真空吸着には電子部品実装装置１の外部から供給される空気圧を使用している。更に、電子部品実装装置１の動作には、電力が必要になる。

ホストコンピュータ装置１７０では、電子部品実装装置１からネットワーク１７３により収集され情報に基づき、適宜諸計算を行って、オペレータからの画面選択などの操作入力に従って、図９のような運転状況画面を表示することができる。該画面では、個々の電子部品実装装置１の運転における、運転時間(積算運転時間)や、エア使用量(単位：ｍ³)や、消費電力量（単位：Ｗ）を表示することができる。

図１０は、前記画面表示装置３３０に表示する、生産される基板１０毎の部品金額画面を示されている。

基板１０の生産中、各電子部品実装装置１からホストコンピュータ装置１７０には、基板１０に搭載する電子部品について、部品種や部品種数、又、部品種毎の搭載点数を示す情報も収集され、ＲＡＭ３１１に記憶される。又、ホストコンピュータ装置１７０のＲＯＭ３１２またはＲＡＭ３１１には、予め個々の部品種の単価が登録されている。該ホストコンピュータ装置１７０では、このように収集されたり登録されたりしている情報に基づいて、電子部品実装装置１において生産される基板１０の１枚当たりの部品費用に関する、図１０のような表示画面も表示することができる。

該表示画面において、「部品名」の欄では、その１枚の基板１０において搭載される電子部品の名称が列挙される。そして、これらの電子部品毎に、その基板１０における「使用数」、又その「部品単価」、そしてこれら使用数及び部品単価の乗算から算出される「合計額」が表示される。そして、表示の最下部では、その基板１０における、「使用数」や「合計額」の総合計が表示される。この「合計額」の総合計は、そのラインにおける電子部品実装装置１における該当基板１０の生産単価となる。

図１１は、前記画面表示装置３３０に表示する、電子部品実装装置の部品損失画面が示されている。

ラインの運転中、各電子部品実装装置１では、吸着ミスなどによって電子部品が失われる（部品損失）。この吸着ミスは、吸着ノズルに吸着する電子部品が落下してしまい失われるものである。ホストコンピュータ装置１７０は、各電子部品実装装置１のおける部品損失に関する情報も収集し、ＲＡＭ３１１に記憶する。そして、図１１に示すように、電子部品実装装置１の部品供給装置１８毎の部品損失に関する情報を表示することができる。オペレータは、このような画面を参照するなどして、部品損失の要因を解析することができる。

該表示画面において、「部品名」の欄では、その１枚の基板１０において搭載される電子部品の名称が列挙される。そして、これらの電子部品毎に、その基板１０における「吸着数」や「吸着エラー数」、又その「部品単価」、そしてこれら吸着エラー数及び部品単価から乗算される「エラー部品総額」が表示される。そして、表示の最下部では、その基板１０における、「吸着エラー数」や「エラー部品総額」の総合計が表示される。この「エラー部品総額」の総合計は、そのラインにおける電子部品実装装置１において失われ損失となる電子部品の合計金額となる。

図１２は、前記画面表示装置３３０に表示する、電子部品実装装置１の装置床面積に伴った費用画面が示されている。

生産ラインにおいて、電子部品実装装置１を増設すれば生産能力が増加するものの、占有面積は多くなり、このための費用が増大する。従って、所定当たりの使用料金に基づいて、電子部品実装装置１の設置に係る費用を把握するようにしている（装置床面積に係る費用）。この装置床面積費用画面では、「装置名称」は個々の電子部品実装装置１に付される名称である。又、それぞれの電子部品実装装置１に対して、「占有面積」が表示され、又該「占有面積」に対して、予めホストコンピュータ装置１７０に登録入力されている所定面積当たり使用料を乗算して求めた「面積使用料金」が表示される。

例えば、図１２においては、１ライン上の各ステーションの面積単価として「￥５００」が表示され、１ラインの占有面積として「４００」（単位省略）され、双方の値の乗算値である面積使用料として「￥２０００００」が表示されている。

以上より、操作者は、本実施形態により自動的に、ラインにおける基板生産に必要とする経費を求めることができる。又、このように求められる費用を、ラインタクトタイムや生産枚数と比較することも容易であり、経費面も含め、様々な観点から、ラインの妥当性を評価することが可能となる。又、上記の費用についても、エア使用量、消費電力量、損失部品の費用、装置床面積に係る費用など、様々なものを含めることができる。

ここで、ＣＰＨに基づく評価は、機械、基板両面から見た生産性評価となる。エア使用量、消費電力量に基づく評価は、機械から見た生産性金額評価となる。部品金額、基板金額、損失部品額、生産基板枚数に基づく評価は、基板から見た生産性金額評価となる。占有面積、面積単価に基づく評価は、機械から見た生産性金額評価となる。

更に、本実施形態では、ホストコンピュータ装置１７０のＣＰＵ３１０において、次式により、これらの評価を総合した評価値Ｖを算出するようにしている。該ホストコンピュータ装置１７０において、キーボード３３１による操作者からの画面選択などの操作入力に従って、この評価値Ｖを前記画面表示装置３３０に表示することができる。

従って、該評価値Ｖにより、ライン毎に、操作者は、様々な観点に基づき、比較的容易にラインの妥当性を評価することができる。

評価値Ｖ＝ＣＰＨ／（（エア使用料金＋消費電力料金）＋（（部品金額＋基板金額＋損失部品金額）／生産枚数）＋（占有面積×面積単価）） ……（２）

なお、上記経費情報は、基板単位、或いは装置単位、或いはライン単位のいずれかに単位を特定または選択して生成し、表示するようにしてもよい。また同様に、評価値についても基板単位、或いは装置単位、或いはライン単位のいずれかに単位を特定または選択して生成し、表示するようにしてもよい。

本発明が適用された実施形態に用いられる電子部品実装装置１全体の外観を示した斜視図 ケーシング内部にある上記電子部品実装装置の主要部の斜視図 前記実施形態における制御関係の構成を示すブロック図 前記実施形態におけるネットワークの構成図 前記実施形態のホストコンピュータ装置に用いるハードウェアの構成を示すブロック図 前記実施形態において表示するＣＰＨ画面を示す表示画面図 前記実施形態の電子部品実装装置の運転状況画面を示す表示画面図 前記実施形態において表示するエラー詳細画面を示す表示画面図 前記実施形態における各電子部品実装装置の運転状況画面を示す表示画面図 前記実施形態において生産される基板毎の部品金額画面を示す表示画面図 前記実施形態の電子部品実装装置の部品損失画面を示す表示画面図 前記実施形態において電子部品実装装置の装置床面積に伴った費用画面を示す表示画面図

符号の説明

１…電子部品実装装置
３…ケーシング
５…キーボード
６…液晶モニタ
７…表示ランプ
１０…基板
１１Ｘ、１１Ｙ、１１Ｚ、１１θ…モータ
１２…基板搬送装置
１３…部品搭載位置
１６…ヘッドユニット
１７…ＸＹ移動機構
１８…部品供給装置
１９…制御装置
２０…ヘッドシャフト
２３…ノズル交換ステーション
３０…部品認識装置
１５１…ＣＰＵ
１５２…ＲＡＭ
１５３…外部記憶装置
１５７…Ｉ／Ｏ装置
１５９…ネットワークＩ／Ｆ装置
１７０…ホストコンピュータ装置
１７３…ネットワーク
３０１〜３０３…バス
３１０…ＣＰＵ
３１１…ＲＡＭ
３１２…ＲＯＭ
３１３…ＬＡＮ−Ｉ／Ｆ
３１４…ＭＯＤＥＭ
３２０〜３２２…Ｉ／Ｆ
３３０…画面表示装置
３３１…キーボード
３３２…マウス
３３３…プリンタ装置
３４０…ＨＤＤ装置
３４１…ＣＤドライブ装置
３４２…ＦＤＤ装置

Claims (2)

1. 部品供給位置で吸着した部品を、搬入される基板上の該当部品搭載位置に実装していく電子部品実装装置を少なくとも含む、複数の装置を備える生産ラインのライン管理方法において、
   各装置における生産に要する経費情報を含む生産実績データを、基板生産中に逐次ホストコンピュータが収集し、
   操作者の操作入力に従って、ホストコンピュータが、該生産実績データを加工して操作者に提供する経費情報を生成し、表示するようにしたことを特徴とする生産ラインのライン管理方法。
2. 前記経費情報が、エア使用量、消費電力量、部品金額、基板金額、損失部品金額、装置占有面積の内の少なくとも１つを含むものであることを特徴とする請求項１記載のライン管理方法。

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