JP2012028660A - 部品実装ラインの部品補給最適化装置及び部品補給最適化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】部品実装ラインを構成する複数の実装機への部品補給作業を能率良く行う。
【解決手段】回路基板１１の搬送経路１２に複数の実装機１３を配置し、各実装機１３で回路基板１１に部品を実装する部品実装ラインの部品補給最適化方法において、各実装機１３のサイクルタイムを算出する処理と、各実装機１３に装着した各フィーダ１４の部品切れを予告する時間帯（部品切れ予告時間帯）を予測する処理と、予測された各実装機１３の部品切れ予告時間帯に部品補給作業を行う作業者をサイクルタイムが最も長い実装機１３であるボトルネック実装機に優先的に割り当てる処理とを実行する。そして、ボトルネック実装機とのサイクルタイムの差が少ない実装機１３から順番に前記部品切れ予告時間帯への部品補給作業時間帯と作業者の割り当てを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、回路基板の搬送経路に複数の実装機を配置し、各実装機で前記回路基板に部品を実装する部品実装ラインの部品補給最適化装置及び部品補給最適化方法に関する発明である。

例えば、特許文献１（特開２００９−２００４２７号公報）に記載されているように、実装ラインを構成する複数の実装機にそれぞれ振り分けられた部品を、各実装機により搭載ヘッドを用いて基板上に順次搭載して実装基板を生産する際の生産タクトタイムが、予め設定した目標タクトタイム内に収まるようにタクトシミュレーションを行ない、各実装機毎に最適な実装動作を決定する実装ラインにおける実装動作の最適化方法において、前記タクトシミュレーションを、複数部品の同時吸着と搭載ヘッドの高速移動を優先して行ない、該タクトシミュレーションにより各実装機毎に求められるタクトタイムからボトルネックとなっている最遅の実装機を特定し、前記最遅の実装機以外の少なくとも一つの実装機に対しては、該最遅の実装機とのタクトタイムの差分に応じて、複数部品の個別吸着及び搭載ヘッドの低速移動の少なくとも一方を選択し、実装動作を変更して、搭載精度を向上するようにしたものがある。

特開２００９−２００４２７号公報

上記特許文献１の技術では、各実装機の実装動作を最適化できたとしても、各実装機のフィーダへの部品補給作業を最適化することはできない。

一般的には、各実装機のフィーダの部品消費状況に合わせて部品切れ予告をディスプレイに表示して、部品残数や部品切れまでの残り時間が少ない方から優先的に部品補給を行うように指示するようになっている。

しかし、この方法では、部品補給が間に合わなかった時のラインタクトへの影響や、作業者の作業効率に配慮されていないため、作業者がディスプレイに表示された指示通りに作業すると、部品補給のために作業者が複数の実装機間を右往左往したり、ラインタクトへの影響が大きいボトルネック実装機への部品補給が間に合わずにボトルネック実装機の生産を止めてしまい、部品実装ラインの生産効率を大きく低下させてしまう可能性もある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、部品実装ラインを構成する複数の実装機への部品補給作業を能率良く行うことができると共に、ラインタクトへの影響が大きいボトルネック実装機への部品補給が間に合わない事態を回避できて、部品実装ラインの生産効率低下を防止できる部品実装ラインの部品補給最適化装置及び部品補給最適化方法を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、回路基板の搬送経路に複数の実装機を配置し、各実装機で前記回路基板に部品を実装する部品実装ラインの部品補給最適化装置において、前記各実装機のサイクルタイムを算出するサイクルタイム算出手段と、前記各実装機に装着した各フィーダの部品切れを予告する時間帯（以下「部品切れ予告時間帯」という）を予測する部品切れ予告時間帯予測手段と、前記部品切れ予告時間帯予測手段で予測された各実装機の部品切れ予告時間帯に部品補給作業を行う作業者を前記サイクルタイム算出手段で算出されたサイクルタイムが最も長い実装機（以下「ボトルネック実装機」という）に優先的に割り当てる部品補給作業計画手段とを備えた構成としたものである。

要するに、ボトルネック実装機では、部品補給が間に合わないと、そのままラインタクトの増加につながり、生産効率が確実に低下するが、ボトルネック実装機以外の実装機では、ボトルネック実装機と比べて、部品補給が間に合わなかったときのラインタクトへの影響が少なく、生産していくうちにリカバリできる可能性がある。

この点を考慮して、請求項１に係る発明では、部品補給作業を行う作業者をボトルネック実装機に優先的に割り当てるようにしたものであり、これにより、部品実装ラインを構成する複数の実装機への部品補給作業をボトルネック実装機を中心にして能率良く行うことができると共に、ラインタクトへの影響が大きいボトルネック実装機への部品補給が間に合わない事態を回避できて、部品実装ラインの生産効率低下を防止することができる。

この場合、請求項２のように、ボトルネック実装機とのサイクルタイムの差が少ない実装機から順番に部品切れ予告時間帯への作業者の割り当てを行うようにすると良い。このようにすれば、ラインタクトへの影響が大きい方の実装機から順番に部品切れ予告時間帯への作業者の割り当てを行うことができ、部品実装ラインの生産効率低下をより確実に防止することができる。

また、請求項３のように、作業者不足により作業者を割り当てられない部品切れ予告時間帯が存在する場合は、当該部品切れ予告時間帯を作業者を割り当て可能な時間帯まで前出しして作業者を割り当てるようにすれば良い。このようにすれば、ラインタクトへの影響が少ない方の実装機でも、部品補給が間に合わない事態を確実に回避できる。

また、請求項４のように、部品切れ予告時間帯を標準的な部品補給作業時間帯より長い時間に設定し、当該部品切れ予告時間帯内に部品補給作業時間帯を割り当てるようにすれば良い。この場合、部品切れ予告時間帯内であれば、部品補給作業時間帯を前後にずらして、同一の作業者に割り当てられる部品補給作業が重ならないようにすれば良い。

また、請求項５のように、所定のばらつき範囲を越えるサイクルタイムを除外して所定のばらつき範囲内のサイクルタイムの平均値を実装機のサイクルタイムとして算出するようにすると良い。これにより、一時的なダウンタイムによるサイクルタイムの冗長によりボトルネック実装機が変動することを防止できて、真のボトルネック実装機を確定することができる。

尚、請求項６に係る発明は、請求項１に記載の部品補給最適化装置の発明と実質的に同一の技術思想を、異なるカテゴリーである部品補給最適化方法の発明として表現したものである。

図１は本発明の一実施例における部品実装ラインの構成を概略的に示す図である。 図２は各実装機（Module１〜Module３）のサイクルタイムの算出イメージを示す図である。 図３は各実装機（Module１〜Module３）の各フィーダ（ Pos１〜 Pos３）の部品切れ予告時間帯の算出イメージを示す図である。 図４は各実装機（Module１〜Module３）の各フィーダ（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯の算出イメージを示す図である。 図５はボトルネック実装機（Module２）の各フィーダ（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯に作業者を割り当てるイメージを示す図である。 図６はボトルネック実装機（Module２）とのサイクルタイムの差が最少の実装機（Module１）の各フィーダ（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯に作業者を割り当てるイメージを示す図である。 図７はボトルネック実装機（Module２）とのサイクルタイムの差が最大の実装機（Module３）の各フィーダ（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯に作業者を割り当てるイメージを示す図である。 図８は実装機（Module３）の所定のフィーダ（ Pos１， Pos２）の部品切れ予告時間帯を前出しして部品補給作業時間帯と作業者を割り当てるイメージを示す図である。 図９はサイクルタイムの経時的な変動の一例を示すタイムチャートである。 図１０は部品補給最適化プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいて部品実装ラインの構成を説明する。
回路基板１１を搬送する搬送経路１２には、複数の実装機１３（Module１〜Module３）が配置され、各実装機１３（Module１〜Module３）には、それぞれ部品を供給する複数のフィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）が着脱可能に装着されている。各実装機１３（Module１〜Module３）の動作は生産管理コンピュータ１５によって制御される。

生産管理コンピュータ１５は、後述する図１０の部品補給最適化プログラムを実行することで、各実装機１３（Module１〜Module３）のサイクルタイムを算出するサイクルタイム算出手段と、各実装機１３（Module１〜Module３）に装着した各フィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品切れを予告する時間帯（以下「部品切れ予告時間帯」という）を予測する部品切れ予告時間帯予測手段と、前記部品切れ予告時間帯予測手段で予測された各実装機１３の部品切れ予告時間帯に部品補給作業を行う作業者を前記サイクルタイム算出手段で算出されたサイクルタイムが最も長い実装機（以下「ボトルネック実装機」という）に優先的に割り当てる部品補給作業計画手段として機能する。

以下の説明では、理解を容易にするために、部品実装ラインに３台の実装機１３（Module１〜Module３）を配置し、各実装機１３（Module１〜Module３）に、それぞれ３台のフィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）を装着した構成に対して、２人の作業者Ａ，Ｂで分担して部品補給作業を行う場合を例にして説明する。
本実施例の部品補給最適化処理は、以下に説明する各処理によって実行される。

［サイクルタイムの算出］
図２に示すように、各実装機１３（Module１〜Module３）のサイクルタイムをそれぞれ算出し、サイクルタイムが最も長い実装機１３をボトルネック実装機とする。図２の例では、２番目の実装機１３（Module２）がボトルネック実装機である。

一般に、サイクルタイムのばらつきの分布は正規分布と考えられるため、図９に示すように、所定のばらつき範囲を越えるサイクルタイムを除外して所定のばらつき範囲内のサイクルタイムの平均値をサイクルタイムとして算出する。ここで、所定のばらつき範囲は、例えばμ±３σである（μは正規分布の平均値、σは標準偏差である）。

これにより、一時的なダウンタイムによるサイクルタイムの冗長によりボトルネック実装機が変動することを防止できて、真のボトルネック実装機を確定することができる。一時的なサイクルタイムの冗長は、ボトルネック実装機以外での事象であれば、生産していくうちにリカバリできる。

［部品切れ予告時間帯の算出］
部品切れ予告時間帯は、部品切れ予告開始から部品切れとなるまでの時間帯である。この部品切れ予告時間帯は、標準的な部品補給作業時間帯より長い時間に設定される。
各実装機１３のフィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品の在庫情報を元に、部品切れ予告開始から部品切れとなるまでの部品切れ予告時間帯を算出する（図３参照）。

［部品補給作業時間帯の割り当て］
予め各フィーダ１４毎に設定された標準的な部品補給作業時間帯を部品切れ予告時間帯内に割り当てる（図４参照）。図４の例では、部品補給作業時間帯の開始点を部品切れ予告時間帯の開始点と一致させているが、部品補給作業時間帯の開始点を部品切れ予告時間帯の開始点よりも遅らせても良い。要は、部品補給作業時間帯の終了点が部品切れ予告時間帯の終了点以前となるように設定すれば良い。

［ボトルネック実装機への作業者の優先的な割り当て］
ボトルネック実装機（図５の例ではModule２）の各フィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯に作業者を優先的に割り当てる。図５の例では、ボトルネック実装機（Module２）の各フィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯が重ならず、分散しているため、同一の作業者Ａが全てのフィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯に割り当てられる。

ボトルネック実装機（Module２）の各フィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯が重なる場合は、他の作業者がいれば、その中から割り当てるようにしても良い。或は、部品切れ予告時間帯内で部品補給作業時間帯をずらすことで部品補給作業時間帯の重なりを解消できる場合は、部品切れ予告時間帯内で部品補給作業時間帯をずらして部品補給作業時間帯の重なりを解消しても良い。或は、後述するように、部品切れ予告時間帯を作業者を割り当て可能な時間帯まで前出しして、部品補給作業時間帯と作業者を割り当てるようにしても良い。

［ボトルネック実装機とのサイクルタイムの差が最少の実装機への作業者の割り当て］
ボトルネック実装機（Module２）への作業者の優先的な割り当てを行った後、ボトルネック実装機（Module２）とのサイクルタイムの差が最少の実装機（図６の例ではModule１）の各フィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯に作業者を割り当てる。

図６の例では、作業者を割り当てる実装機１３（Module１）の各フィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯が重ならず、分散しているため、ボトルネック実装機（Module２）に割り当てられた作業者Ａとは異なる作業者Ｂが実装機１３（Module１）の全てのフィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯に割り当てられる。

この場合も、実装機１３（Module１）の各フィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯が重なる場合は、他の作業者がいれば、その中から割り当てるようにしても良い。或は、部品切れ予告時間帯内で部品補給作業時間帯をずらすことで部品補給作業時間帯の重なりを解消できる場合は、部品切れ予告時間帯内で部品補給作業時間帯をずらして部品補給作業時間帯の重なりを解消しても良い。或は、後述するように、部品切れ予告時間帯を作業者を割り当て可能な時間帯まで前出しして、部品補給作業時間帯と作業者を割り当てるようにしても良い。

［ボトルネック実装機とのサイクルタイムの差が最大の実装機への作業者の割り当て］
最後に、ボトルネック実装機（Module１）とのサイクルタイムの差が２番目に大きい（最大の）実装機１３（図７の例ではModule３）の各フィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯に作業者を割り当てる。

この場合、作業者を割り当てる実装機１３（Module３）のフィーダ１４（ Pos１〜 Pos３）の部品補給作業時間帯が他の実装機１３（Module１，Module３）の部品補給作業時間帯と重ならない場合は、当該部品補給作業時間帯に作業者Ａ又はＢを割り当てる。

しかし、図７の例では、実装機１３（Module３）の２番目のフィーダ１４（ Pos２）の部品補給作業時間帯が他の２台の実装機１３（Module１，Module３）の部品補給作業時間帯と重なるため、このままの部品補給作業時間帯では作業者を割り当てることができない。

そこで、本実施例では、図８に示すように、実装機１３（Module３）の作業者を割り当てられなかったフィーダ１４（ Pos２）の部品切れ予告時間帯を作業者を割り当て可能な時間帯まで前出しして、部品補給作業時間帯と作業者Ａを割り当てる。

図８の例では、部品切れ予告の順序通りに部品補給作業を行うために、一旦、作業者Ａが割り当てられた１番目のフィーダ１４（ Pos１）の部品切れ予告時間帯と部品補給作業時間帯も前出しして、当該部品補給作業時間帯に割り当てる作業者をＡからＢに変更する。

以上説明した本実施例の部品補給最適化処理は、生産管理コンピュータ１５によって図１０の部品補給最適化プログラムに従って次のように実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、部品実装ラインの各実装機１３のサイクルタイムをそれぞれ算出し、サイクルタイムが最も長い実装機１３をボトルネック実装機とする。

この後、ステップ１０２に進み、各実装機１３のフィーダ１４の部品の在庫情報を元に部品切れ予告開始から部品切れとなるまでの部品切れ予告時間帯を算出する。そして、次のステップ１０３で、予め各フィーダ１４毎に設定された標準的な部品補給作業時間帯を部品切れ予告時間帯内に割り当てる。この際、部品補給作業時間帯の開始点を部品切れ予告時間帯の開始点と一致させるように割り当てる。この後、ステップ１０４に進み、ボトルネック実装機の各フィーダ１４の部品補給作業時間帯に作業者を優先的に割り当てる。

この後、ステップ１０５に進み、ボトルネック実装機以外の全ての実装機１３について、ボトルネック実装機とのサイクルタイムの差が少ない実装機１３から順番に各フィーダ１４の部品切れ予告時間帯への部品補給作業時間帯と作業者の割り当てを行う。この際、各実装機１３の部品切れ予告時間帯内に、割り当て可能な最大作業者数を越えないように部品補給作業時間帯と作業者を割り当てる（ステップ１０６）。

この後、ステップ１０７に進み、作業者不足により作業者を割り当てられない部品切れ予告時間帯が存在するか否かを判定する。もし、作業者を割り当てられない部品切れ予告時間帯が存在する場合は、ステップ１０８に進み、当該部品切れ予告時間帯を作業者を割り当て可能な時間帯まで前出しして部品補給作業時間帯と作業者を割り当てる。尚、ステップ１０７で、作業者を割り当てられない部品切れ予告時間帯が存在しないと判定されれば、上記ステップ１０８の処理を省略する。

そして、次のステップ１０９で、全ての実装機１３の部品補給作業時間帯と作業者の割り当てを終了したか否かを判定し、まだ終了していなければ、上述したステップ１０５以降の処理を繰り返す。これにより、全ての実装機１３の部品補給作業時間帯と作業者の割り当てを終了すれば、本プログラムを終了する。

前述したように、ボトルネック実装機では、部品補給が間に合わないと、そのままラインタクトの増加につながり、生産効率が確実に低下するが、ボトルネック実装機以外の実装機１３では、ボトルネック実装機と比べて、部品補給が間に合わなかったときのラインタクトへの影響が少なく、生産していくうちにリカバリできる可能性がある。

この点を考慮して、本実施例では、部品補給作業を行う作業者をボトルネック実装機に優先的に割り当てるようにしているため、部品実装ラインを構成する複数の実装機１３への部品補給作業をボトルネック実装機を中心にして能率良く行うことができると共に、ラインタクトへの影響が大きいボトルネック実装機への部品補給が間に合わない事態を回避できて、部品実装ラインの生産効率低下を防止することができる。

しかも、本実施例では、ボトルネック実装機とのサイクルタイムの差が少ない実装機１３から順番に部品切れ予告時間帯に部品補給作業時間帯と作業者の割り当てを行うようにしたので、ラインタクトへの影響が大きい方の実装機１３から順番に部品切れ予告時間帯への部品補給作業時間帯と作業者の割り当てを行うことができ、部品実装ラインの生産効率低下をより確実に防止することができる。

また、本実施例では、作業者不足により作業者を割り当てられない部品切れ予告時間帯が存在する場合は、当該部品切れ予告時間帯を作業者を割り当て可能な時間帯まで前出しして部品補給作業時間帯と作業者を割り当てるようにしたので、ラインタクトへの影響が少ない方の実装機１３でも、部品補給が間に合わない事態を確実に回避できる。

本発明は、上記実施例に限定されず、実装機の台数やフィーダの台数を適宜変更しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１１…回路基板、１２…搬送経路、１３…実装機、１４…フィーダ、１５…生産管理コンピュータ（サイクルタイム算出手段，部品切れ予告時間帯予測手段，部品補給作業計画手段）

Claims (6)

1. 回路基板の搬送経路に複数の実装機を配置し、各実装機で前記回路基板に部品を実装する部品実装ラインの部品補給最適化装置において、
   前記各実装機のサイクルタイムを算出するサイクルタイム算出手段と、
   前記各実装機に装着した各フィーダの部品切れを予告する時間帯（以下「部品切れ予告時間帯」という）を予測する部品切れ予告時間帯予測手段と、
   前記部品切れ予告時間帯予測手段で予測された各実装機の部品切れ予告時間帯に部品補給作業を行う作業者を前記サイクルタイム算出手段で算出されたサイクルタイムが最も長い実装機（以下「ボトルネック実装機」という）に優先的に割り当てる部品補給作業計画手段と
   を備えていることを特徴とする部品実装ラインの部品補給最適化装置。
2. 前記部品補給作業計画手段は、前記ボトルネック実装機とのサイクルタイムの差が少ない実装機から順番に前記部品切れ予告時間帯への作業者の割り当てを行うことを特徴とする請求項１に記載の部品実装ラインの部品補給最適化装置。
3. 前記部品補給作業計画手段は、作業者不足により作業者を割り当てられない部品切れ予告時間帯が存在する場合は、当該部品切れ予告時間帯を作業者を割り当て可能な時間帯まで前出しして作業者を割り当てることを特徴とする請求項１又は２に記載の部品実装ラインの部品補給最適化装置。
4. 前記部品切れ予告時間帯予測手段は、前記部品切れ予告時間帯を標準的な部品補給作業時間帯より長い時間に設定し、
   前記部品補給作業計画手段は、前記部品切れ予告時間帯内に前記部品補給作業時間帯を割り当てることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の部品実装ラインの部品補給最適化装置。
5. 前記サイクルタイム算出手段は、所定のばらつき範囲を越えるサイクルタイムを除外して前記所定のばらつき範囲内のサイクルタイムの平均値を実装機のサイクルタイムとして算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の部品実装ラインの部品補給最適化装置。
6. 回路基板の搬送経路に複数の実装機を配置し、各実装機で前記回路基板に部品を実装する部品実装ラインの部品補給最適化方法において、
   前記各実装機のサイクルタイムを算出する処理と、
   前記各実装機に装着した各フィーダの部品切れを予告する時間帯を予測する処理と、
   予測された各実装機の部品切れ予告時間帯に部品補給作業を行う作業者を前記サイクルタイムが最も長い実装機であるボトルネック実装機に優先的に割り当てる処理と
   を実行することを特徴とする部品実装ラインの部品補給最適化方法。

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