JP2018116989A - 部品配置の決定方法および部品配置の決定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも高い生産性を得ることが可能な部品配置の決定方法および部品配置の決定装置を提供することを目的とする。【解決手段】複数の部品供給手段（テープフィーダ）を配置可能な部品供給台車を着脱可能な部品実装装置を複数連結した部品実装ラインＬ１において、生産対象となる複数種類の実装基板Ｖ１〜Ｖ５を分けた複数のグループＧ１〜Ｇ４毎の部品供給手段の配置を決定する部品配置の決定方法は、一のグループＧ３の生産で使用する部品供給台車を用いて前に生産をした他のグループＧ１と、一のグループＧ３とのいずれでも使用する少なくとも一以上の部品供給手段は、部品供給台車上の配置位置が同一となるように部品配置を作成し、生産対象となる全ての実装基板Ｖ１〜Ｖ５の生産が完了する生産完了時間Ｔｆ１を算出して、生産完了時間Ｔｆ１が短くなるようにグループＧ１〜Ｇ４毎の部品供給手段の配置を決定する。【選択図】図６

Description

本発明は、部品実装装置の部品配置が生産対象の複数種類の実装基板で共通となる部品配置を決定する部品配置の決定方法および部品配置の決定装置に関するものである。

基板に部品を実装する部品実装装置を複数連結して構成される部品実装ラインでは、複数種類の実装基板が順番に生産される。部品実装ラインにおいて複数種類の実装基板を生産する際に、部品実装装置に着脱可能な部品供給台車に複数種類の実装基板の生産に必要な部品を供給する部品供給手段をあらかじめ配置する、いわゆる共通配置が行われている。部品供給手段の配置を共通配置とすることにより、生産対象となる実装基板が変わる際に部品供給台車上の部品供給手段を変更することなく生産を継続することができる（例えば特許文献１参照）。

特許文献１では、部品供給手段を交換する段取り回数が少なくなり、また段取り作業時間が短くなるように共通配置を決定している。

特許第３８３０６４２号公報

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、基板の生産時間が少なくなるように最適化された共通配置に従って段取り作業を実行して実装基板を生産しているが、交換用の部品供給台車にあらかじめ部品供給手段を配置する外段取り作業にかかる時間が考慮されていない。そのため、外段取り作業中に前の生産が完了して部品実装ラインが休止してしまい、結果として生産が完了するまでの時間が長くなる場合があり、さらなる改善の余地があるという課題があった。

そこで本発明は、従来よりも高い生産性を得ることが可能な部品配置を決定する部品配置の決定方法および部品配置の決定装置を提供することを目的とする。

本発明の部品配置の決定方法は、部品を供給する複数の部品供給手段を配置可能な部品供給台車を着脱可能な部品実装装置を複数連結した部品実装ラインにおいて、生産対象となる複数種類の実装基板を前記部品実装装置における前記部品供給手段の配置が共通となるように分けられた複数のグループ毎の前記部品供給手段の配置を決定する部品配置の決定方法であって、一の前記グループの生産で使用する前記部品供給台車を用いて前記一の前記グループの前に生産をした他の前記グループと、前記一の前記グループとのいずれでも使用する少なくとも一以上の前記部品供給手段は、前記一の前記グループと前記他の前記グループとで前記部品供給台車上の配置位置が同一となるように部品配置を作成する部品配置作成工程と、生産対象となる全ての前記実装基板の生産が完了する生産完了時間を算出する生産完了時間算出工程と、を含み、前記生産完了時間が短くなるように前記グループ毎の前記部品供給手段の配置を決定する。

本発明の部品配置の決定装置は、部品を供給する複数の部品供給手段を配置可能な部品供給台車を着脱可能な部品実装装置を複数連結した部品実装ラインにおいて、生産対象となる複数種類の実装基板を前記部品実装装置における前記部品供給手段の配置が共通となるように分けられた複数のグループ毎の前記部品供給手段の配置を決定する部品配置の決定装置であって、一の前記グループの生産で使用する前記部品供給台車を用いて前記一の前記グループの前に生産をした他の前記グループと、前記一の前記グループとのいずれでも使用する少なくとも一以上の前記部品供給手段を、前記一の前記グループと前記他の前記グループとで前記部品供給台車上の配置位置が同一となるように部品配置を作成する部品配置作成部と、生産対象となる全ての前記実装基板の生産が完了する生産完了時間を算出する生産完了時間算出部と、前記生産完了時間が短くなるように前記グループ毎の前記部品供給手段の配置を決定する部品配置決定部と、を備える。

本発明によれば、従来よりも高い生産性を得ることが可能な部品配置を決定することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装システムの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システムが備える部品実装ラインの構成説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システムが備える部品実装装置の平面図 本発明の一実施の形態の部品実装システムが備える部品実装装置の部分断面図 本発明の一実施の形態の部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の部品実装システムにおける（ａ）初期部品配置での生産完了時間の説明図（ｂ）部品配置最適化後の生産完了時間の説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システムにおける部品配置の決定方法のフロー図 本発明の一実施の形態の部品実装システムにおける生産完了時間算出のフロー図 （ａ）（ｂ）本発明の一実施の形態の部品実装システムにおける部品配置の最適化の説明図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装システム、部品実装ライン、部品実装装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図３、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図３における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図３における上下方向）が示される。図４では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図４における上下方向）が示される。Ｚ方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向または直交方向である。

まず図１を参照して、部品実装システム１の構成を説明する。部品実装システム１は、フロアＦに配設された３本の部品実装ラインＬ１〜Ｌ３を通信ネットワーク２によって接続し、管理コンピュータ３によって管理する構成となっている。各部品実装ラインＬ１〜Ｌ３は、後述するように部品実装装置を含む複数の部品実装用装置を連結して構成され、基板に部品を実装した実装基板を生産する機能を有している。すなわち、部品実装システム１は、複数の部品実装用装置を連結して構成される部品実装ラインＬ１〜Ｌ３を有している。なお、部品実装システム１が備える部品実装ラインＬ１〜Ｌ３は３本である必要はなく、１本、２本及び４本以上でも良い。

フロアＦに設けられた外段取りエリアＡｐには、段取り作業支援装置４が配設されている。段取り作業支援装置４は、通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３に接続されている。段取り作業支援装置４には、段取り作業の対象となる複数の交換用の部品供給台車５（ここでは４台の部品供給台車５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）が接続されている。以下、交換用の部品供給台車５を「予備台車５＊」と称する。

段取り作業支援装置４に接続された予備台車５＊（部品供給台車５）には、段取り作業を担当する作業者によって、部品を供給する複数のテープフィーダ９（図４参照）が装着される。予備台車５＊にテープフィーダ９が装着されると、予備台車５＊を介して段取り作業支援装置４よりテープフィーダ９に電力が供給されて、テープフィーダ９が内蔵するフィーダ制御部（図示省略）が管理コンピュータ３と通信可能な状態となる。これにより、予備台車５＊へのテープフィーダ９の装着状況、テープフィーダ９への部品Ｄを保持するキャリヤテープ１５（図４参照）の補給状況などの段取り作業の状況を、管理コンピュータ３において取得することができる。

このように、段取り作業支援装置４に接続された予備台車５＊では、部品実装ラインＬ１〜Ｌ３における実装基板の生産を停止させずに、段取り作業を実行することができる。すなわち、段取り作業支援装置４は、部品実装ラインＬ１〜Ｌ３における実装基板の生産を停止させずに実行する段取り作業（以下、「外段取り作業」と称する）を支援する。外段取り作業が完了した予備台車５＊（交換用の部品供給台車５）は、部品実装ラインＬ１〜Ｌ３における実装基板の生産を停止させて実行する段取り作業（以下、「内段取り作業」と称する）において、部品実装装置に装着されている交換対象の部品供給台車５と交換される。

次に図２を参照して、部品実装ラインＬ１〜Ｌ３の詳細な構成を説明する。部品実装ラインＬ１〜Ｌ３は同様の構成をしており、以下、部品実装ラインＬ１について説明する。部品実装ラインＬ１は、基板搬送方向の上流側（紙面左側）から下流側（紙面右側）に向けて、はんだ印刷装置Ｍ１、印刷検査装置Ｍ２、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６、実装検査装置Ｍ７、リフロー装置Ｍ８などの部品実装用装置を直列に連結して構成されている。

はんだ印刷装置Ｍ１、印刷検査装置Ｍ２、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６、実装検査装置Ｍ７、リフロー装置Ｍ８は、通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３に接続されている。はんだ印刷装置Ｍ１は、はんだ印刷作業部によって上流側から搬入された基板Ｂにマスクを介してはんだを印刷するはんだ印刷作業を実行する。印刷検査装置Ｍ２は、はんだ検査カメラを含む印刷検査作業部によって基板Ｂに印刷されたはんだの状態を検査する印刷検査作業を実行する。

部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６は、部品実装作業部によって基板Ｂに部品Ｄを実装する部品実装作業を実行する。なお、部品実装ラインＬ１は、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６が４台の構成に限定されることなく、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６が１〜３台であっても５台以上であってもよい。実装検査装置Ｍ７は、部品検査カメラを含む実装検査作業部によって基板Ｂに搭載された部品Ｄの状態を検査する実装検査作業を実行する。リフロー装置Ｍ８は、装置内に搬入された基板Ｂを基板加熱部によって加熱して、基板Ｂ上のはんだを硬化させ、基板Ｂの電極部と部品Ｄとを接合する基板加熱作業を実行する。

次に図３、図４を参照して、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６の構成を説明する。部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６は同様の構成であり、ここでは部品実装装置Ｍ３について説明する。図４は、図３におけるＡ−Ａ断面を部分的に示している。部品実装装置Ｍ３は、部品Ｄを基板Ｂに実装する機能を有している。

図３において、基台６の中央にはＸ方向に基板搬送機構７が配設されている。基板搬送機構７は上流側から搬入された基板Ｂを搬送し、部品実装作業を実行するための位置に位置決めして保持する。基板搬送機構７の両側方には、部品供給部８（１），８（２）が設けられている。部品供給部８（１），８（２）には部品Ｄを供給する複数のパーツフィーダが並設して装着される。部品供給部８（１），８（２）にはこれらのパーツフィーダの装着位置を特定するためのフィーダアドレス８ａが設定されている。

本実施の形態に示す例では、部品供給部８（１）におけるフィーダアドレス８ａとして、下流側（図３において右側）から上流側に向かって、１−１Ｌ／Ｒ、１−２Ｌ／Ｒ，１−３Ｌ／Ｒ・・が設定されている。これらのフィーダアドレス８ａを指定することにより、部品実装装置Ｍ３に装着されたパーツフィーダを個別に特定することができるようになっている。同様に、部品供給部８（２）におけるフィーダアドレス８ａとして、下流側から上流側に向かって、２−１Ｌ／Ｒ、２−２Ｌ／Ｒ，２−３Ｌ／Ｒ・・が設定されている。なお、フィーダアドレス８ａにおける順序の設定方式は任意であり、部品供給部８（１），８（２）のアドレス順を逆に設定してもよい。

ここでは、パーツフィーダとして実装対象の部品を保持したキャリヤテープをピッチ送りする機能を有するテープフィーダ９が装着された例を示している。テープフィーダ９は、部品Ｄを収納したキャリヤテープをテープ送り方向にピッチ送りすることにより、以下に説明する部品実装機構の実装ヘッドによる部品取り出し位置に部品Ｄを供給する。すなわち、テープフィーダ９は、部品Ｄを供給する部品供給手段となる。

図３において、基台６上面においてＸ方向の一方側の端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸ビーム１０がＹ方向に沿って配設されている。Ｙ軸ビーム１０には、同様にリニア駆動機構を備えた２基のＸ軸ビーム１１が、Ｙ方向に移動自在に結合されている。Ｘ軸ビーム１１はＸ方向に沿って配設されている。２基のＸ軸ビーム１１には、それぞれ実装ヘッド１２がＸ方向に移動自在に装着されている。実装ヘッド１２は、図４に示すように、部品Ｄを吸着保持して昇降可能な複数の吸着ユニット１２ａを備える。吸着ユニット１２ａのそれぞれの先端には、吸着ノズル１２ｂが設けられている。

Ｙ軸ビーム１０、Ｘ軸ビーム１１を駆動することにより、実装ヘッド１２はＸ方向、Ｙ方向に移動する。これにより２つの実装ヘッド１２は、それぞれ対応した部品供給部８（１），８（２）に配置されたテープフィーダ９の部品取り出し位置から部品Ｄを吸着ノズル１２ｂによって吸着して取り出して、基板搬送機構７に位置決めされた基板Ｂの実装点に実装する。Ｙ軸ビーム１０、Ｘ軸ビーム１１および実装ヘッド１２は、部品Ｄを保持した実装ヘッド１２を移動させることにより、部品Ｄを基板Ｂに実装する部品実装機構を構成する。

部品Ｄをテープフィーダ９から取り出して基板Ｂに実装するまでの実装時間は、テープフィーダ９から基板Ｂの実装点までに実装ヘッド１２が移動する距離に依存する。すなわち、実装時間はテープフィーダ９の位置によって増減する。例えば、基板Ｂへの実装数が多い部品Ｄを供給するテープフィーダ９が部品供給部８（１），８（２）の中央付近となるように部品配置することで、実装ヘッド１２の移動距離を短縮して実装時間を削減することができる。

図３において、部品供給部８と基板搬送機構７との間には、部品認識カメラ１３が配設されている。部品供給部８から部品を取り出した実装ヘッド１２が部品認識カメラ１３の上方を移動する際に、部品認識カメラ１３は実装ヘッド１２に保持された状態の部品Ｄを撮像して部品Ｄの保持姿勢を認識する。実装ヘッド１２が取り付けられたプレート１１ａには基板認識カメラ１４が取り付けられている。基板認識カメラ１４は、実装ヘッド１２と一体的に移動する。

実装ヘッド１２が移動することにより、基板認識カメラ１４は基板搬送機構７に位置決めされた基板Ｂの上方に移動し、基板Ｂに設けられた基板マーク（図示せず）を撮像して基板Ｂの位置を認識する。実装ヘッド１２による基板Ｂへの部品実装動作においては、部品認識カメラ１３による部品Ｄの認識結果と、基板認識カメラ１４による基板位置の認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

図４おいて、部品供給部８（１），８（２）は、フィーダベース５ａに予め複数のテープフィーダ９が装着された部品供給台車５で構成されている。部品供給台車５は、基台６に対して着脱自在に構成されている。テープフィーダ９がフィーダベース５ａに装着されることにより、テープフィーダ９に内蔵されたフィーダ制御部が、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６の実装制御部２１（図５参照）と電気的に接続される。部品供給台車５には、キャリヤテープ１５を巻回状態で収納するリール１６が保持されている。リール１６から引き出されたキャリヤテープ１５は、テープフィーダ９に装着されている。テープフィーダ９は、キャリヤテープ１５を吸着ノズル１２ｂによる部品取り出し位置までピッチ送りする。

このように、部品実装装置Ｍ３には、部品Ｄを供給する複数の部品供給手段（テープフィーダ９）を配置可能な部品供給台車５を着脱可能である。そして、部品実装装置Ｍ３において、基板搬送機構７、部品実装機構（Ｙ軸ビーム１０、Ｘ軸ビーム１１、実装ヘッド１２）、部品認識カメラ１３、基板認識カメラ１４は、基板Ｂを搬送して部品供給部８（１），８（２）が供給する部品Ｄを搬送された基板Ｂに実装する部品実装作業部１７（図５参照）を構成する。

次に図５を参照して、部品実装システム１の制御系の構成について説明する。部品実装システム１が備える部品実装ラインＬ１〜Ｌ３は同様の構成をしており、以下、部品実装ラインＬ１について説明する。部品実装ラインＬ１が備える部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６は同様の構成をしており、以下、部品実装装置Ｍ３について説明する。

図５において、部品実装装置Ｍ３は、実装制御部２１、実装記憶部２２、部品供給部８、部品実装作業部１７、通信部２３を備えている。通信部２３は通信インターフェースであり、通信ネットワーク２を介して他の部品実装装置Ｍ４〜Ｍ６、他の部品実装ラインＬ２，Ｌ３、管理コンピュータ３との間で信号、データの授受を行う。実装制御部２１は、実装記憶部２２が記憶する部品実装データに基づいて部品供給部８に装着されたテープフィーダ９、部品実装作業部１７を制御することにより、部品実装装置Ｍ３に部品実装作業を実行させる。

図５において、管理コンピュータ３は、管理制御部３１、管理記憶部３２、入力部３３、表示部３４、通信部３５を備えている。入力部３３は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの入力装置であり、操作コマンドやデータ入力時などに用いられる。表示部３４は液晶パネルなどの表示装置であり、入力部３３による操作のための操作画面などの各種情報を表示する。通信部３５は通信インターフェースであり、通信ネットワーク２を介して部品実装ラインＬ１〜Ｌ３の部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６、段取り作業支援装置４との間で信号、データの授受を行う。

管理制御部３１はＣＰＵなどの演算装置であり、管理記憶部３２が記憶する情報に基づいて部品実装システム１を管理する。管理制御部３１は、内部処理機能として部品配置作成部３１ａ、生産時間算出部３１ｂ、段取り作業時間算出部３１ｃ、生産完了時間算出部３１ｄ、部品配置決定部３１ｅを備えている。管理記憶部３２は記憶装置であり、実装データ３２ａ、グループ情報３２ｂ、部品配置情報３２ｃ、算出時間情報３２ｄなどを記憶する。

図５において、実装データ３２ａは、実装される部品Ｄの部品種や基板Ｂにおける実装点などのデータであり、生産対象の実装基板Ｖごとに記憶される。グループ情報３２ｂには、部品実装ラインＬ１〜Ｌ３において生産対象となる複数種類の実装基板Ｖを部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６におけるテープフィーダ９（部品供給手段）の配置（以下、「部品配置」と称す。）が共通となるように分けられた共通配置の実装基板ＶのグループＧの情報が記憶されている。実装基板ＶのグループＧは、所定の期間（例えば、１日）に部品実装ラインＬ１〜Ｌ３で生産が計画されている実装基板Ｖの種類、生産枚数などを基に、あらかじめ決められている。

部品配置作成部３１ａは、実装データ３２ａ、グループ情報３２ｂに基づいて、部品実装ラインＬ１〜Ｌ３が備える部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６の部品供給部８に装着される予備台車５＊（又は部品供給部８に装着されている部品供給台車５）と、その予備台車５＊（又は部品供給台車５）に装着されるテープフィーダ９（部品Ｄ）の部品供給部８におけるフィーダアドレス８ａとを紐付けた部品配置をグループＧ毎に作成して、部品配置情報３２ｃとして管理記憶部３２に記憶させる。部品配置作成部３１ａは、後述する実装基板Ｖの生産時間Ｔｖが短くなる条件、外段取り作業時間Ｔｗが短くなる条件など、所定の条件に基づいて部品配置を作成する。

図５において、生産時間算出部３１ｂは、実装データ３２ａ、部品配置情報３２ｃに基づいて、作成された部品配置に従ってテープフィーダ９（部品Ｄ）が配置された部品実装ラインＬ１〜Ｌ３において計画された生産枚数の実装基板Ｖを生産する際に要する生産時間Ｔｖを実装基板Ｖ毎に算出して、算出時間情報３２ｄとして管理記憶部３２に記憶させる。

段取り作業時間算出部３１ｃは、実装データ３２ａ、グループ情報３２ｂ、部品配置情報３２ｃに基づいて、外段取り作業にかかる外段取り作業時間Ｔｗと内段取り作業にかかる内段取り作業時間Ｔｃを算出し、算出時間情報３２ｄに記憶させる。すなわち、段取り作業時間算出部３１ｃは、外段取り作業にかかる外段取り作業時間Ｔｗを算出する外段取り作業算出部、及び内段取り作業にかかる内段取り作業時間Ｔｃを算出する内段取り作業算出部としての機能を有している。

外段取り作業とは、部品実装ラインＬ１〜Ｌ３で生産中のグループＧの次に生産対象となるグループＧで使用するテープフィーダ９（部品供給手段）を部品実装ラインＬ１〜Ｌ３から取り外されている部品供給台車５（予備台車５＊）に部品配置に従って配置（装着）する作業である。本実施の形態の部品実装システム１では、外段取りエリアＡｐの段取り作業支援装置４に接続した予備台車５＊に対して外段取り作業が実行される。

内段取り作業とは、部品実装ラインＬ１〜Ｌ３を次に生産対象となるグループＧのために段取り替えするにあたり、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６に装着されている部品供給台車５を、外段取り作業によって次に生産対象となるグループＧで使用されるテープフィーダ９が配置された予備台車５＊（部品供給台車５）と交換する作業である。

図５において、生産完了時間算出部３１ｄは、算出時間情報３２ｄに含まれる生産時間Ｔｖ、外段取り作業時間Ｔｗ、内段取り作業時間Ｔｃに基づいて、生産対象となる全ての実装基板Ｖの生産が完了する生産完了時間Ｔｆを算出して、算出時間情報３２ｄに記憶させる。部品配置決定部３１ｅは、部品配置作成部３１ａによる部品配置の作成、生産時間算出部３１ｂによる生産時間Ｔｖの算出、段取り作業時間算出部３１ｃによる外段取り作業時間Ｔｗと内段取り作業時間Ｔｃの算出、生産完了時間算出部３１ｄによる生産完了時間Ｔｆの算出を繰り返し実行させて、生産完了時間Ｔｆが短くなるようにグループＧ毎の部品配置を決定する。

ここで図６（ａ）を参照して、実装基板ＶのグループＧ、生産時間Ｔｖ、外段取り作業時間Ｔｗ、内段取り作業時間Ｔｃ、生産完了時間Ｔｆについて説明する。ここでは、部品実装ラインＬ１において６種類の実装基板Ｖ１〜Ｖ６を４つのグループＧ１〜Ｇ４に分けて生産する例を用いて説明する。グループ分けは、予めグループ情報３２ｂに記憶されている。ここでは、実装基板Ｖ１，Ｖ２はグループＧ１に、実装基板Ｖ３はグループＧ２に、実装基板Ｖ４はグループＧ３に、実装基板Ｖ５はグループＧ４に分けられている。

図６（ａ）は、部品配置作成部３１ａにより、実装基板Ｖ１〜Ｖ５の生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ５がそれぞれ最短となる条件で部品配置が作成された初期部品配置の例を示している。生産開始時点では、部品実装ラインＬ１の部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６には、グループＧ１（実装基板Ｖ１，Ｖ２）で使用される部品配置がされた複数の部品供給台車５（以下、「台車群Ｒ１」と称する。）が装着されている。

また、グループＧ２（実装基板Ｖ３）で使用される複数の部品供給台車５（以下、「台車群Ｒ２」と称する。）は、外段取りエリアＡｐにおいて段取り作業支援装置４に接続され、部品実装ラインＬ１におけるグループＧ１の実装基板Ｖ１，Ｖ２の生産と並行して、グループＧ２（実装基板Ｖ３）用の外段取り作業が行われる。

図６（ａ）において、グループＧ１の実装基板Ｖ２の生産終了後、台車群Ｒ１が部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６から取り外され、グループＧ２（実装基板Ｖ３）用の部品配置が完了した台車群Ｒ２が部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６に装着される。取り外された台車群Ｒ１は、外段取りエリアＡｐに搬送され、段取り作業支援装置４に接続されて、グループＧ３（実装基板Ｖ４）用の外段取り作業が行われる。

以下同様に、グループＧ２の実装基板Ｖ３の生産終了後、台車群Ｒ２が部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６から取り外され、グループＧ３（実装基板Ｖ４）用の部品配置が完了した台車群Ｒ１が部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６に装着される。取り外された台車群Ｒ２には、グループＧ４（実装基板Ｖ５）用の外段取り作業が行われる。そして、グループＧ３の実装基板Ｖ４の生産終了後、台車群Ｒ１が部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６から取り外され、グループＧ４（実装基板Ｖ５）用の部品配置が完了した台車群Ｒ２が部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６に装着される。

図６（ａ）におて、段取り作業時間算出部３１ｃにより、部品実装ラインＬ１の部品配置をグループＧ１からグループＧ２に変更する段取り替えＣ１に要する内段取り作業時間Ｔｃ１、グループＧ２からグループＧ３に変更する段取り替えＣ２に要する内段取り作業時間Ｔｃ２、グループＧ３からグループＧ４に変更する段取り替えＣ３に要する内段取り作業時間Ｔｃ３が算出されている。

また、段取り作業時間算出部３１ｃにより、台車群Ｒ２にグループＧ２（実装基板Ｖ３）用の部品配置を行う外段取り作業時間Ｔｗ１、台車群Ｒ１にグループＧ３（実装基板Ｖ４）用の部品配置を行う外段取り作業時間Ｔｗ２、台車群Ｒ２にグループＧ４（実装基板Ｖ５）用の部品配置を行う外段取り作業時間Ｔｗ３が算出されている。

図６（ａ）において、生産完了時間算出部３１ｄは、生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ５、内段取り作業時間Ｔｃ１〜Ｔｃ３、外段取り作業時間Ｔｗ１〜Ｔｗ３に基づいて、次のグループＧ２〜Ｇ４用の台車群Ｒ１，Ｒ２への部品配置（外段取り作業）が完了すると段取り替えＣ１〜Ｃ３を開始するという条件で、生産完了時間Ｔｆ０を算出する。

具体的に説明すると、グループＧ２（実装基板Ｖ３）用の外段取り作業時間Ｔｗ１の終了時刻は、グループＧ１の実装基板Ｖ１，Ｖ２の生産の終了時刻よりも早い。そのため、実装基板Ｖ２の生産完了直後から、部品実装ラインＬ１をグループＧ１からグループＧ２に変更する段取り替えＣ１が開始される。

グループＧ３（実装基板Ｖ４）用の外段取り作業時間Ｔｗ２の終了時刻は、グループＧ２の実装基板Ｖ３の生産の終了時刻よりも遅い。そのため、実装基板Ｖ３の生産完了からグループＧ３への段取り替えＣ２が開始されるまでの間、実装基板Ｖの生産が休止する外段取り作業待ち時間Ｔｑ１が発生する（Ｔｑ１＝Ｔｗ２−（Ｔｃ１＋Ｔｖ３））。同様に、実装基板Ｖ４の生産完了からグループＧ４への段取り替えＣ３が開始されるまでの間、外段取り作業待ち時間Ｔｑ２が発生する（Ｔｑ２＝Ｔｗ３−（Ｔｃ２＋Ｔｖ４））。

そして、生産完了時間算出部３１ｄは、生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ５、内段取り作業時間Ｔｃ１〜Ｔｃ３、外段取り作業待ち時間Ｔｑ１，Ｔｑ２を合算して、生産完了時間Ｔｆ０を算出する（Ｔｆ０＝Ｔｖ１＋Ｔｖ２＋Ｔｃ１＋Ｔｖ３＋Ｔｑ１＋Ｔｃ２＋Ｔｖ４＋Ｔｑ２＋Ｔｃ３＋Ｔｖ５）。このように、生産完了時間算出部３１ｄは、外段取り作業時間Ｔｗを考慮して、次に生産対象となるグループＧ３（Ｇ４）への外段取り作業の完了が生産中のグループＧ２（Ｇ３）での実装基板Ｖ３（Ｖ４）の生産の完了よりも遅いことにより部品実装ラインＬ１が休止（生産が停止）する外段取り作業待ち時間Ｔｑ１（Ｔｑ２）を含めて、全ての実装基板Ｖ１〜Ｖ５の生産が完了する生産完了時間Ｔｆ０を算出する。

上記説明したように、本実施の形態の管理コンピュータ３は、部品配置（部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６における部品供給手段の配置）を作成する部品配置作成部３１ａと、生産完了時間Ｔｆを算出する生産完了時間算出部３１ｄと、生産完了時間Ｔｆが短くなるようにグループＧ毎の部品配置を決定する部品配置決定部３１ｅとを備え、部品配置を決定する部品配置決定装置となる。

図５において、段取り作業支援装置４は、支援制御部４１、支援記憶部４２、台車接続部４３、入力部４４、表示部４５、通信部４６を備えている。入力部４４は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの入力装置であり、操作コマンドやデータ入力時などに用いられる。表示部４５は液晶パネルなどの表示装置であり、入力部４４による操作のための操作画面などの各種画面の他、段取り作業の手順、段取り作業の進捗状況などの各種情報を表示する。

通信部４６は通信インターフェースであり、通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３との間で信号、データの授受を行う。支援制御部４１はＣＰＵなどの演算装置であり、支援記憶部４２が記憶する情報に基づいて段取り作業支援装置４を制御する。支援記憶部４２は記憶装置であり、部品配置、段取り作業手順などを記憶する。台車接続部４３には、予備台車５＊（図１の部品供給台車５Ａ，５Ｂなど）が接続されている。台車接続部４３は、部品供給台車５を介して、部品供給台車５に装着されている各テープフィーダ９に内蔵されるフィーダ制御部と通信する。

次に、図７、図８のフローに沿って、図６、図９を参照しながら、部品実装ラインＬ１〜Ｌ３において生産対象となる複数種類の実装基板ＶのグループＧ毎に、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６における部品供給手段（テープフィーダ９）の配置（部品配置）を決定する部品配置の決定方法について説明する。ここでは、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す、部品実装ラインＬ１において６種類の実装基板Ｖ１〜Ｖ６を４つのグループＧ１〜Ｇ４に分けて生産する例を用いて説明する。

図７において、部品配置作成部３１ａは、グループ情報３２ｂに含まれるグループＧの情報と実装データ３２ａに基づいて、実装基板Ｖ１〜Ｖ６の生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ６がそれぞれ最短となる条件で初期部品配置を作成する（ＳＴ１：初期部品配置作成工程）。作成された初期部品配置は、部品配置情報３２ｃに記憶される。次いで、生産完了時間Ｔｆ０が算出される（ＳＴ２：生産完了時間算出工程）。

ここで図８を参照して、生産完了時間算出工程（ＳＴ２）の詳細について説明する。まず生産時間算出部３１ｂは、作成された部品配置における実装基板Ｖ１〜Ｖ６の生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ６を実装基板Ｖ１〜Ｖ６毎に算出する（ＳＴ１１：生産時間算出工程）。次いで段取り作業時間算出部３１ｃは、内段取り作業時間Ｔｃを算出する（ＳＴ１２：内段取り作業時間算出工程）。

次いで段取り作業時間算出部３１ｃは、部品実装ラインＬ１で生産中のグループＧ１（Ｇ２，Ｇ３）の次に生産対象となるグループＧ２（Ｇ３，Ｇ４）で使用するテープフィーダ９（部品供給手段）を部品実装ラインＬ１から取り外されている部品供給台車５（予備台車５＊）に配置する外段取り作業にかかる外段取り作業時間Ｔｗ１（Ｔｗ２，Ｔｗ３）を算出する（ＳＴ１３：外段取り作業時間算出工程）。次いで生産完了時間算出部３１ｄは、生産時間Ｔｖ、内段取り作業時間Ｔｃ、外段取り作業時間Ｔｗに基づいて、生産完了時間Ｔｆ０を算出する（ＳＴ１４：生産完了時間算出工程）。算出された生産完了時間Ｔｆ０は、算出時間情報３２ｄに記憶される。

図６（ａ）に示すように、生産完了時間Ｔｆ０には、部品実装ラインＬ１での実装基板Ｖ４（Ｖ５）の生産が休止する外段取り作業待ち時間Ｔｑ１（Ｔｑ２）が含まれている。そこで、外段取り作業待ち時間Ｔｑ１（Ｔｑ２）を削減して生産完了時間Ｔｆが短くなるように部品配置を変更する部品配置の最適化が実行される。初期部品配置では、実装基板Ｖ１〜Ｖ６の生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ６がそれぞれ最短となるように、外段取り作業で台車群Ｒ１，Ｒ２に配置するテープフィーダ９のフィーダアドレス８ａが最適化されている。しかしながら、外段取り作業では、最適化されたフィーダアドレス８ａに指定されたテープフィーダ９を装着するため、外段取り作業時間Ｔｗ１〜Ｔｗ３は長くなっている。

そこで、本実施の形態の部品配置の最適化では、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６から取り外した台車群Ｒ１，Ｒ２を、次に部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６に装着して生産するグループＧ用に外段取り作業する際に、次の生産でも使用する部品Ｄ（以下、「引継ぎ部品Ｄ＊」と称す。）を供給するテープフィーダ９の配置を変更しないように部品配置を変更する。

例えば、図６（ａ）において、部品配置作成部３１ａは、グループＧ３（一のグループ）の生産で使用する台車群Ｒ１（部品供給台車５）を用いてグループＧ３（一のグループ）の前に生産をしたグループＧ１（他のグループ）と、グループＧ３（一のグループ）とのいずれでも使用する少なくとも一以上のテープフィーダ９（部品供給手段）を、グループＧ３（一のグループ）とグループＧ１（他のグループ）とで台車群Ｒ１（部品供給台車５）上の配置位置が同一となるように部品配置を作成する。これにより、テープフィーダ９の着脱回数を削減して、外段取り作業時間Ｔｗ２を短縮することができる。

図７において、部品配置の最適化では、まず、部品配置作成部３１ａは、部品配置情報３２ｃに記憶されている部品配置から、引継ぎ部品Ｄ＊を供給するテープフィーダ９＊のうち一つの位置を変更した部品配置を作成する（ＳＴ３：部品配置変更工程）。

図９に引継ぎ部品Ｄ＊の例について説明する。図９（ａ）には、グループＧ３用に外段取り作業される台車群Ｒ１の部品配置の一部が、部品供給台車５を部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６の部品供給部８（１）に装着した状態で示している。図９（ａ）、図９（ｂ）において、グループＧ１からの引継ぎ部品Ｄ＊を供給するテープフィーダ９＊には、斜線のハッチングを施してある。

部品配置作成部３１ａは、図９（ａ）の状態からグループＧ３の実装基板Ｖ４の生産時間Ｔｖ４が最短となるように複数のテープフィーダ９＊の位置を変更する初期部品配置の作成と異なり、一つのテープフィーダ９＊の位置のみ変更する。例えば、フィーダアドレス８ａが１−１Ｌ／Ｒに装着されている引継ぎ部品Ｄ＊を供給するテープフィーダ９＊（１）の位置を、図９（ｂ）に示すフィーダアドレス８ａが１−８Ｌ／Ｒの位置に変更する（矢印ａ）。

図７において、次いで、生産完了時間算出工程（ＳＴ２）が実行されて、部品配置変更工程（ＳＴ３）において変更された部品配置での生産完了時間Ｔｆが算出される。他に位置が変更可能な引継ぎ部品Ｄ＊を供給するテープフィーダ９＊がある場合は（ＳＴ４においてＹｅｓ）、部品配置変更工程（ＳＴ３）、生産時間算出工程（ＳＴ２）が実行されて、一つのテープフィーダ９＊の位置を変更した部品配置における生産完了時間Ｔｆが算出される。

引継ぎ部品Ｄ＊を供給するテープフィーダ９＊の位置を変更した組合せの全ての部品配置で生産完了時間Ｔｆが算出されると（ＳＴ４においてＮｏ）、部品配置決定部３１ｅは、生産完了時間Ｔｆが一番短い部品配置に部品配置を決定する（ＳＴ５：部品配置決定工程）。

ここで、図６（ｂ）を参照して、部品配置最適化後の生産完了時間Ｔｆ１の例について説明する。段取り作業時間算出部３１ｃにより、最適化された部品配置に基づいて、台車群Ｒ２にグループＧ２（実装基板Ｖ３）用の部品配置を行う外段取り作業時間Ｔｗ１＊、台車群Ｒ１にグループＧ３（実装基板Ｖ４）用の部品配置を行う外段取り作業時間Ｔｗ２＊、台車群Ｒ２にグループＧ４（実装基板Ｖ５）用の部品配置を行う外段取り作業時間Ｔｗ３＊が算出されている。最適化により、外段取り作業時間Ｔｗ２＊は初期部品配置の外段取り作業時間Ｔｗ２より短くなっている（Ｔｗ２＊＜Ｔｗ２）。また、外段取り作業時間Ｔｗ３＊は初期部品配置の外段取り作業時間Ｔｗ３より短くなっている（Ｔｗ３＊＜Ｔｗ３）。

また、段取り作業時間算出部３１ｃにより、最適化された部品配置に基づいて、段取り替えＣ１に要する内段取り作業時間Ｔｃ１＊、段取り替えＣ２に要する内段取り作業時間Ｔｃ２＊、段取り替えＣ３に要する内段取り作業時間Ｔｃ３＊が算出されている。さらに、生産時間算出部３１ｂにより、最適化された部品配置に基づいて、実装基板Ｖ１〜Ｖ５の生産時間Ｔｖ１＊〜Ｔｖ５＊が算出されている。部品配置の最適化後の生産時間Ｔｖ１＊〜Ｔｖ５＊は、初期部品配置の生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ５よりそれぞれ長くなっている（Ｔｖ１＊＞Ｔｖ１，Ｔｖ２＊＞Ｔｖ２，・・・）。

図６（ｂ）において、外段取り作業時間Ｔｗ１＊〜Ｔｗ３＊が短縮されたことにより、初期部品配置で発生していたグループＧ２からグループＧ３に変更する際の外段取り作業待ち時間Ｔｑ１と、グループＧ３からグループＧ４に変更する際の外段取り作業待ち時間Ｔｑ２が無くなっている。そのため、部品配置の最適化後に生産時間Ｔｖ１＊〜Ｔｖ５＊は長くなっているが、生産完了時間Ｔｆ１（Ｔｆ１＝Ｔｖ１＊＋Ｔｖ２＊＋Ｔｃ１＊＋Ｔｖ３＊＋Ｔｃ２＊＋Ｔｖ４＊＋Ｔｃ３＊＋Ｔｖ５＊）は初期部品配置の生産完了時間Ｔｆ０より短くなっている（Ｔｆ１＜Ｔｆ０）。

上記説明したように、本実施の形態の部品配置の決定方法では、部品配置決定部３１ｅは、部品配置変更工程（ＳＴ３）、生産時間算出工程（ＳＴ２）を繰り返して実行させ、生産完了時間Ｔｆが短くなるようにグループＧ１〜Ｇ４毎の部品配置（部品供給手段の配置）を決定することにより、部品配置の最適化を行っている。これにより、従来よりも高い生産性を得ることが可能な部品配置を決定することができる。

なお、上記の部品配置の決定方法では、台車群Ｒ１，Ｒ２を構成する予備台車５＊（部品供給台車５）はグループＧが変わっても変更しない条件で部品配置を作成しているが、部品配置の作成はこれに限定されることはない。例えば、部品実装ラインＬ２〜Ｌ３から取り外された予備台車５＊を追加して台車群Ｒを構成して部品配置を作成してもよいし、部品実装ラインＬ１から外した予備台車５＊を部品実装ラインＬ２〜Ｌ３に装着する台車群Ｒに加えて、部品配置を作成してもよい。

本発明の部品配置の決定方法および部品配置の決定装置は、従来よりも高い生産性を得ることが可能な部品配置を決定することができるという効果を有し、部品を基板に実装する部品実装分野において有用である。

３ 管理コンピュータ（部品配置の決定装置）
５ 部品供給台車
９ テープフィーダ（部品供給手段）
Ｄ 部品
Ｇ１〜Ｇ４ グループ
Ｌ１〜Ｌ３ 部品実装ライン
Ｍ３〜Ｍ６ 部品実装装置
Ｔｗ１〜Ｔｗ３，Ｔｗ１＊〜Ｔｗ３＊ 外段取り作業時間
Ｖ１〜Ｖ５ 実装基板

Claims (4)

1. 部品を供給する複数の部品供給手段を配置可能な部品供給台車を着脱可能な部品実装装置を複数連結した部品実装ラインにおいて、生産対象となる複数種類の実装基板を前記部品実装装置における前記部品供給手段の配置が共通となるように分けられた複数のグループ毎の前記部品供給手段の配置を決定する部品配置の決定方法であって、
   一の前記グループの生産で使用する前記部品供給台車を用いて前記一の前記グループの前に生産をした他の前記グループと、前記一の前記グループとのいずれでも使用する少なくとも一以上の前記部品供給手段は、前記一の前記グループと前記他の前記グループとで前記部品供給台車上の配置位置が同一となるように部品配置を作成する部品配置作成工程と、
   生産対象となる全ての前記実装基板の生産が完了する生産完了時間を算出する生産完了時間算出工程と、を含み、前記生産完了時間が短くなるように前記グループ毎の前記部品供給手段の配置を決定する、部品配置の決定方法。
2. 前記部品実装ラインで生産中の前記グループの次に生産対象となる前記グループで使用する前記部品供給手段を前記部品実装ラインから取り外されている前記部品供給台車に配置する外段取り作業にかかる外段取り作業時間を算出する外段取り作業時間算出工程をさらに含み、
   前記生産完了時間算出工程において、前記外段取り作業時間を考慮して前記生産完了時間が算出される、請求項１に記載の部品配置の決定方法。
3. 部品を供給する複数の部品供給手段を配置可能な部品供給台車を着脱可能な部品実装装置を複数連結した部品実装ラインにおいて、生産対象となる複数種類の実装基板を前記部品実装装置における前記部品供給手段の配置が共通となるように分けられた複数のグループ毎の前記部品供給手段の配置を決定する部品配置の決定装置であって、
   一の前記グループの生産で使用する前記部品供給台車を用いて前記一の前記グループの前に生産をした他の前記グループと、前記一の前記グループとのいずれでも使用する少なくとも一以上の前記部品供給手段を、前記一の前記グループと前記他の前記グループとで前記部品供給台車上の配置位置が同一となるように部品配置を作成する部品配置作成部と、
   生産対象となる全ての前記実装基板の生産が完了する生産完了時間を算出する生産完了時間算出部と、
   前記生産完了時間が短くなるように前記グループ毎の前記部品供給手段の配置を決定する部品配置決定部と、を備える、部品配置の決定装置。
4. 前記部品実装ラインで生産中の前記グループの次に生産対象となる前記グループで使用する前記部品供給手段を前記部品実装ラインから取り外されている前記部品供給台車に配置する外段取り作業にかかる外段取り作業時間を算出する外段取り作業時間算出部をさらに備え、
   前記生産完了時間算出部は、前記外段取り作業時間を考慮して前記生産完了時間を算出する、請求項３に記載の部品配置の決定装置。

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