JP3466141B2 - 部品実装順序最適化方法、その装置及び部品実装装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、部品実装装置によ
って電子部品をプリント配線基板等の基板に実装すると
きの最適な順序を決定する方法等に関し、特に、複数の
部品を吸着して基板に装着する作業ヘッドを備える部品
実装装置を対象とする部品実装順序の最適化に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品をプリント配線基板等の基板に
実装する部品実装装置では、より短いタクト（実装時
間）を実現するために、対象部品の実装順序について、
最適化が行われる。具体的には、部品実装装置が装備す
る部品カセット群における各部品カセットの配列順序を
最適化しておく必要がある。

【０００３】そのための従来の技術として、例えば、特
開平０５−１０４３６４号公報に開示された部品装着順
序最適化方法がある。この方法では、（１）部品カセッ
ト群を、その部品に適用される装着スピ−ドによってグ
ル−プ分けし、同一グループ内の部品カセットを、２個
ずつ組み合わせたときの装着点数の和が均等化されるよ
うに、同一基板に対する装着点数の多いものと少ないも
のを適宜組み合わせてペア群を構成し、（２）このカセ
ットグル−プを装着スピード順に配置し、かつ、同一グ
ル−プ内においては前記ペア毎に並べることによって、
カセットの配列順序を決定し、（３）その後に、部品の
装着順序のみをパラメータとして最適化処理を行う。

【０００４】これによって、カセット配列順序と部品の
装着順序という２つのパラメータによる複雑な最適化が
回避され、単一のパラメータによる短時間での最適化が
実現される、というものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の最適化方法は、作業ヘッドの吸着率（作業ヘ
ッドによる部品の吸着→移動→装着という一連の繰り返
し動作における１回の動作において吸着される部品の個
数の最大個数に対する比率）が考慮されていないため
に、複数（例えば、１０個）の部品を吸着して基板に装
着していく高機能な作業ヘッドを備える部品実装装置に
適用することができないという問題がある。

【０００６】特に、最近の携帯電話機やノートパソコン
等の電子機器の急激な需要の増大に伴い、複数の部品を
一括で吸着して基板に装着していく生産性の高い作業ヘ
ッドを備える部品実装装置が開発されており、そのよう
な高機能な部品実装装置に対応した新たな部品実装順序
の最適化方法が望まれている。そこで、本発明は、かか
る問題点に鑑みてなされたものであり、複数の部品を吸
着して基板に装着する作業ヘッドを備える部品実装装置
を対象とする部品実装順序の最適化方法、その装置及び
部品実装装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る部品実装順序最適化方法は、部品を収
納した部品カセットの並びから、最大ｎ個である複数の
部品を吸着することが可能な作業ヘッドで部品群を吸着
し、ＸＹロボットにより前記作業ヘッドを移動させ基板
に実装していく実装装置を対象とし、コンピュータの実
行により部品の実装順序を最適化する方法であって、最
適化の対象となる全ての部品を、同一種類の部品の集ま
りを１つの部品種とする部品種の単位で、部品の員数の
多い順に並べることにより、部品ヒストグラムを生成す
るヒストグラム生成ステップと、生成された部品ヒスト
グラムから、その一部である部分ヒストグラムを取り出
して、前記部品カセットの並びを横軸、前記作業ヘッド
による吸着回数を縦軸とする２次元座標に配置していく
ことを繰り返すことにより、前記２次元座標上に前記部
分ヒストグラムの集まりを配置して、前記横軸方向にお
いて部品が繋がる個数がｎ又はｎの整数倍となるような
ダイヤグラムを生成し、得られたダイヤグラムに対応す
る部品種の並びを、最適化された部品種の並びと決定す
るダイヤグラム生成ステップとを含むことを特徴とす
る。

【０００８】例えば、最大１０個の部品を同時に吸着し
作業ヘッドを備える実装装置を対象とした場合に、
（１）最適化の対象となる全ての部品を、同一種類の部
品の集まりを１つの部品種とする部品種の単位で、部品
の員数の多い順に並べることにより、部品ヒストグラム
を生成し、（２）生成された部品ヒストグラムから、連
続する部品種の部分ヒストグラムを取り出して、部品カ
セットの並びを横軸（Ｚ軸）、作業ヘッドによる吸着回
数を縦軸とする２次元座標に配置し、（３）さらに、残
る一部の部分ヒストグラムを取り出して配置することに
より、横軸方向の幅（部品数）が１０となるダイヤグラ
ムが生成されるようにする。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】さらに、本発明は、上記最適化方法のステ
ップを含むプログラムとして実現したり、各ステップに
対応する機能手段を有する最適化装置として実現するこ
ともできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る
電子部品実装システム１０全体の構成を示す外観図であ
る。この電子部品実装システム１０は、上流から下流に
向けて回路基板２０を送りながら電子部品を実装してい
く生産ラインを構成する複数の部品実装装置１００、２
００と、生産の開始等にあたり、各種データベースに基
づいて必要な電子部品の実装順序を最適化し、得られた
ＮＣデータを実装装置１００、２００にダウンロードし
て設定・制御する部品実装順序最適化装置３００とから
なる。

【００１４】部品実装装置１００は、同時かつ独立し
て、又は、お互いが協調して（又は、交互動作にて）部
品実装を行う２つの実装ユニット（第１実装ユニット１
１０及び第２実装ユニット１２０）を備える。各実装ユ
ニット１１０（１２０）は、テーピング部品を収納する
最大４８個の部品カセット１１４の配列からなる２つの
部品供給部１１５ａ及びｂと、それら部品カセット１１
４から最大１０個の部品を同時吸着し基板に装着するこ
とができる１０個の吸着ノズルを有する作業ヘッド１１
２（１０ノズルヘッド）と、その作業ヘッド１１２を移
動させるＸＹロボット１１３と、作業ヘッド１１２に吸
着された部品の吸着状態を検査するための認識カメラ１
１６と、トレイ部品を供給するトレイ供給部１１７等を
備える。

【００１５】図２は、部品実装装置１００の主要な構成
を示す平面図である。シャトルコンベヤ１１８は、トレ
イ供給部１１７から取り出された部品を載せて、作業ヘ
ッド１１２による吸着可能な所定位置まで運搬するため
の移動テーブルである。ノズルステーション１１９は、
各種形状の部品種に対応するための交換用ノズルが置か
れるテーブルである。

【００１６】各実装ユニット１１０（又は１２０）を構
成する２つの部品供給部１１５ａ及びｂは、それぞれ、
認識カメラ１１６を挟んで左右に配置されている。した
がって、部品供給部１１５ａ又は１１５ｂにおいて部品
を吸着した作業ヘッド１１２は、認識カメラ１１６を通
過した後に、基板の実装点に移動し、吸着した全ての部
品を順次装着していく動作を繰り返す。

【００１７】ここで、作業ヘッド１１２による部品の吸
着・移動・装着という一連の動作の繰り返しにおける１
回分の動作（吸着・移動・装着）、又は、そのような１
回分の動作によって実装される部品群）を「タスク」と
呼ぶ。例えば、１０ノズルヘッド１１２によれば、１個
のタスクによって実装される部品の最大数は１０とな
る。

【００１８】図３は、作業ヘッド１１２と部品カセット
１１４の外観及び位置関係を示す図である。この作業ヘ
ッド１１２は、最大１０個の吸着ノズル１１２ａ〜１１
２ｂ１０を装着することが可能であり、このときには、
１０個の部品カセット１１４それぞれから部品を一括吸
着することができる。なお、１つの部品カセット１１４
には１つの部品種（テーピング部品）だけが装填され
る。また、部品供給部１１５ａ及びｂにおける部品カセ
ット１１４の位置又は並びを「Ｚ軸」又は「Ｚ軸上の位
置」と呼び、部品供給部１１５ａの最左端を「１」とす
る連続番号等が用いられる。したがって、テーピング部
品についての部品種の実装順序を決定することは、各部
品種（又は、それら部品を収納した部品カセット１１
４）のＺ軸を決定することに等しい。

【００１９】図４は、図１に示された部品実装順序最適
化装置３００の構成を示す機能ブロック図である。この
部品実装順序最適化装置３００は、生産ラインを構成す
る各設備の仕様等に基づく各種制約の下で、対象となる
基板の部品実装におけるラインタクト（サブ設備ごとの
タクトの最大値）を最小化するように、部品実装用ＣＡ
Ｄ装置等から与えられた全ての部品を対象として、各サ
ブ設備で実装すべき部品及び各サブ設備における部品の
実装順序を決定し、最適なＮＣデータを生成するコンピ
ュータ装置であり、表示部３０２、入力部３０３、入出
力制御部３０１、部品グループ生成部３０４、ラインバ
ランス最適化部３０５、状態最適化部３０６、データベ
ース記憶部３０７及び通信Ｉ／Ｆ部３０８から構成され
る。

【００２０】入出力制御部３０１は、各構成要素３０２
〜３０８を制御することによって、本部品実装順序最適
化装置３００による部品実装順序の最適化条件（レベ
ル、要求精度、最適化処理の最大許容時間等）について
の操作者からの指示を取得したり、その条件に合致した
最適化処理を選択し開始させたり、最適化の結果を操作
者に提示したり、最終的なＮＣデータを部品実装装置１
００、２００にダウンロードさせたりする。

【００２１】表示部３０２はＣＲＴやＬＣＤ等であり、
入力部３０３はキーボードやマウス等であり、これら
は、入出力制御部３０１による制御の下で、本部品実装
順序最適化装置３００と操作者とが対話する等のために
用いられる。通信Ｉ／Ｆ部３０８は、ＬＡＮアダプタ等
であり、本部品実装順序最適化装置３００と部品実装装
置１００、２００との通信に用いられる。

【００２２】データベース記憶部３０７は、この部品実
装順序最適化装置３００による最適化処理に用いられる
モデリングデータ（実装点データ３０７ａ、パーツライ
ブラリ３０７ｂ及び実装装置情報３０７ｃ）を予め記憶
している。図５〜図７は、それぞれ、実装点データ３０
７ａ、パーツライブラリ３０７ｂ及び実装装置情報３０
７ｃの例を示す。

【００２３】実装点データ３０７ａは、実装の対象とな
る全ての部品の実装点を示す情報の集まりである。図５
に示されるように、１つの実装点ｐiは、部品種ｃi、Ｘ
座標ｘi、Ｙ座標ｙi、制御データφiからなる。ここ
で、「部品種」は、図６に示されるパーツライブラリ３
０７ｂにおける部品名に相当し、「Ｘ座標」及び「Ｙ座
標」は、実装点の座標（基板上の特定位置を示す座標）
であり、「制御データ」は、その部品の実装に関する制
約情報（使用可能な吸着ノズルのタイプ、作業ヘッド１
１２の最高移動速度等）である。なお、最終的に求める
べきＮＣデータとは、ラインタクトが最小となるような
実装点の並びである。

【００２４】パーツライブラリ３０７ｂは、部品実装装
置１００、２００が扱うことができる全ての部品種それ
ぞれについての固有の情報を集めたライブラリであり、
図６に示されるように、部品種ごとの部品サイズ、タク
ト（一定条件下における部品種に固有のタクト）、その
他の制約情報（使用可能な吸着ノズルのタイプ、認識カ
メラ１１６による認識方式、作業ヘッド１１２の最高速
度比等）からなる。なお、本図には、参考として、各部
品種の外観も併せて示されている。

【００２５】実装装置情報３０７ｃは、生産ラインを構
成する全てのサブ設備（独立して部品実装を実行する装
置単位で、実装ユニット又は部品実装装置）ごとの装置
構成や制約を示す情報であり、図７に示されるように、
作業ヘッドのタイプ等に関するヘッド情報、作業ヘッド
に装着され得る吸着ノズルのタイプ等に関するノズル情
報、部品カセット１１４の最大数等に関するカセット情
報、トレイ供給部１１７が収納しているトレイの段数等
に関するトレイ情報等からなる。

【００２６】部品グループ生成部３０４は、データベー
ス記憶部３０７に格納された実装点データ３０７ａによ
って特定される全ての実装部品を、部品厚みの点から、
図８（ａ）に示されるような９つの部品グループＧ[1]
〜Ｇ[9]に分類する。具体的には、実装点データ３０７
ａが示す全ての部品種を参照することで、図８（ｂ）に
示されるような、同一部品種ごとの員数を示す部品表を
作成し、パーツライブラリ３０７ｂにおける部品サイズ
を参照することで、全ての部品種それぞれを９つの部品
グループＧ[1]〜Ｇ[9]のいずれかに対応づける。そし
て、その分類結果（各部品グループに属する部品種及び
員数等）をラインバランス最適化部３０５に通知する。

【００２７】ラインバランス最適化部３０５は、部品グ
ループ生成部３０４から通知された部品グループの情報
に基づいて、部品厚みの薄い部品グループから順に実装
することを遵守しつつ、ラインタクトが最小となるよう
に、ラインバランスを最適化（サブ設備ごとのタクトを
平準化）する。そのために、状態最適化部３０６と連携
しながら動作する３つの機能モジュール（第１ＬＢＭ部
３０５ａ、第２ＬＢＭ部３０５ｂ及び第３ＬＢＭ部３０
５ｃ）を有する。

【００２８】なお、部品厚みの薄い部品グループを優先
して実装することとしているのは、基板に部品を装着す
る際の作業ヘッド１１２の移動を円滑にさせ、実装の品
質を高めるためである。第１ＬＢＭ部３０５ａは、部品
グループ生成部３０４から通知された９つの部品グルー
プをタスクグループの単位で各サブ設備でのタクトがほ
ぼ等しくなるようにラフに振り分ける。つまり、粗い調
整によるラインバランスの最適化を行う。ここで、「タ
スクグループ」とは、タスクの集まりをいい、最適化の
ために部品の実装順序を入れ替えることが可能な部品群
の範囲と一致する。

【００２９】第２ＬＢＭ部３０５ｂは、第１ＬＢＭ部３
０５ａによってラフに振り分けられた各サブ設備ごとの
タスクグループをサブ設備間で移動させることによりラ
インタクトを最小化する。つまり、細かい調整によるラ
インバランスの最適化を行う。第３ＬＢＭ部３０５ｃ
は、第２ＬＢＭ部３０５ｂにより最適化された状態（タ
スクグループの振り分け）に対して、部品種を単位とし
て、第２ＬＢＭ部３０５ｂと同様の手順でラインバラン
スの最適化を行う。

【００３０】状態最適化部３０６は、部品グループ生成
部３０４で生成された９個の部品グループそれぞれにつ
いて、各部品グループを構成するタスクグループを決定
したり、決定したタスクグループごとの最適状態（各部
品種のＺ軸、各部品種における部品（実装点）の実装順
序を決定するものであり、小部品（ここでは、部品グル
ープＧ[1]〜Ｇ[5]に属する部品）を対象として最適化を
行う小部品最適化部３０６ａと、汎用部品（部品グルー
プＧ[6]〜Ｇ[9]に属する部品）を対象として最適化を行
う汎用部品最適化部３０６ｂと、それら小部品最適化部
３０６ａおよび汎用部品最適化部３０６ｂにおける最適
化に共通する計算処理を実行する最適化エンジン部３０
６ｃとから構成される。なお、「状態」とは、対象とな
っている部品又は部品種がとり得る実装順序における個
々をいう。

【００３１】なお、小部品最適化部３０６ａは、簡易で
高速処理に向いたアルゴリズムを用いてタスクグループ
を決定したり状態の最適化を行い、一方、汎用部品最適
化部３０６ｂは、緻密でインテリジェントなアルゴリズ
ムを用いて状態の最適化を行う。これは、一般に、携帯
電話機等の基板に実装される小部品の総数は、汎用部品
に比べて極めて多い（例えば、９：１の比率）ことが分
かっているので、それぞれに対応したアルゴリズムを用
いて最適化を行うことで、より短時間で、より最適な解
を求めるためである。

【００３２】最適化エンジン部３０６ｃは、小部品最適
化部３０６ａ及び汎用部品最適化部３０６ｂから与えら
れたパラメータに基づいて、ヒューリスティックである
が確定的なアルゴリズム（山登り法）に基づく最適化計
算と、確率的ではあるがグローバルに最適解を探索する
アルゴリズム（マルチカノニカル法）に基づく最適化計
算を実行する。

【００３３】次に、以上のように構成された部品実装順
序最適化装置３００のラインバランス最適化部３０５及
び状態最適化部３０６の動作を詳細に説明する。図９
は、ラインバランス最適化部３０５の第１ＬＢＭ部３０
５ａによるタスクグループのサブ設備への振り分け処理
の様子を示す図である。第１ＬＢＭ部３０５ａは、部品
厚みの薄い部品グループが先となるように全てのタスク
グループを一列に並べ、その並びに対して、先頭から順
に、サブ設備ごとのタクトが以下の式で示される値θに
近くなるように、各タスクグループを上流のサブ設備か
ら順に振り分けていく。

【００３４】θ＝（全部品グループを対象とした総タク
ト）／サブ設備の総数Ｎ なお、「全部品グループを対象とした総タクト」は、実
装点データ３０７ａ及びパーツライブラリ３０７ｂを参
照することにより特定され、「サブ設備の総数Ｎ」は、
実装装置情報３０７ｃを参照することにより特定され
る。図１０は、第２ＬＢＭ部３０５ｂによるラインバラ
ンスの最適化（タスクグループの移動）の様子を示す図
であり、図１０（ａ）は、最適化前におけるタクト分布
（各サブ設備へのタスクグループの振り分け状態）を示
し、図１０（ｂ）は、最適化によるタスクグループの移
動の様子を示し、図１０（ｃ）は、最適化後におけるタ
クト分布を示す。

【００３５】ここで、本図に示されるタクト分布におい
て、縦軸は、タクトの大きさを示し、横軸は、生産ライ
ンを構成する全てのサブ設備（ここでは６台）の並び
（上流から下流に向けた並び）を示し、タスクグループ
は、そのタクトを高さとするブロック「ＴＧｎ−ｍ」と
して示されている。ｎは、そのタスクグループが属する
部品グループの番号１〜９を示し、ｍは、同一の部品グ
ループに属するタスクグループを区別する番号である。

【００３６】なお、各サブ設備は、振り分けられた複数
のタスクグループに対して、部品厚みの薄い部品グルー
プに属するものを先に実装する。ただし、同一の部品グ
ループに属する複数のタスクグループに対しては、その
順序の制約を受けないものとする。例えば、サブ設備
［３］は、ＴＧ３−３→ＴＧ３−１→ＴＧ３−２の順で
実装してもよい。

【００３７】図１１は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示され
た第２ＬＢＭ部３０５ｂによるラインバランスの最適化
手順を示すフローチャートである。第２ＬＢＭ部３０５
ｂは、まず、第１ＬＢＭ部３０５ａが生成した図１０
（ａ）に示される初期状態（タスクグループの振り分
け）に対して、サブ設備ごとのタクトが最大であるサブ
設備［Ｓmax］と最小であるサブ設備［Ｓmin］を特定す
る（ステップＳ５００）。例えば、Ｓmax＝５、Ｓmin＝
２と特定する。

【００３８】そして、サブ設備［Ｓmax］のタクトをラ
インタクトＬＴとして記憶する（ステップＳ５０１）。
例えば、ＬＴ＝サブ設備［５］として記憶する。次に、
サブ設備［Ｓmin］からサブ設備［Ｓmax−１］までのサ
ブ設備［ｉ］について順に、隣接する２つのサブ設備間
で、移動可能なタスクグループを移動させていく（ステ
ップＳ５０２〜Ｓ５０７）。

【００３９】つまり、サブ設備［ｉ＋１］からサブ設備
［ｉ］に、一つタスクグループを仮移動し（ステップＳ
５０３）、それでもなお、サブ設備［ｉ］のタクトがラ
インタクトＬＴよりも小さいか否かを確認する（ステッ
プＳ５０４）。その結果、小さいことを確認できた場合
にだけ、そのタスクグループを実際に移動させる（ステ
ップＳ５０５）。つまり、サブ設備［ｉ］及びサブ設備
［ｉ＋１］のタクトを更新する。例えば、タスクグルー
プＴＧ３−１をサブ設備［３］からサブ設備［２］に移
動させる。なお、移動させる候補となるタスクグループ
は、部品厚みの薄い部品グループに属するものを優先し
て選択するものとする。

【００４０】このようなタスクグループの移動を、サブ
設備［Ｓmin］からサブ設備［Ｓmax−１］について順に
繰り返し終えると（ステップＳ５０２〜Ｓ５０６）、最
後に、サブ設備［Ｓmax］のタクトが減少したか否か、
つまり、サブ設備［Ｓmax］からサブ設備［Ｓmax−１］
に１つ以上のタスクグループが移動されたか否かを判断
する（ステップＳ５０７）。

【００４１】その結果、減少している場合には、まだ最
適化の余地が残されていると判断し、再び、同様の最適
化（ステップＳ５００〜Ｓ５０７）を繰り返し、そうで
ない場合には、これ以上の最適化は困難であると判断
し、終了する（ステップＳ５０７）。なお、移動可能な
タスクグループが複数個存在する場合には、移動対象の
選択について自由度があるので、計算時間の許される範
囲で、移動させるタスクグループの組合せを各種試みる
こととする。

【００４２】このようにして、最小タクトのサブ設備と
最大タクトのサブ設備間において、タスクグループの移
動を順次試みることで、最大タクト（ラインタクト）の
減少化、つまり、ラインバランスの最適化が実現され
る。以上の最適化が完了すると、次に、第３ＬＢＭ部３
０５ｃは、第２ＬＢＭ部３０５ｂにより最適化された状
態（タスクグループの振り分け）に対して、部品種を単
位として、第２ＬＢＭ部３０５ｂと同様の手順でライン
バランスの最適化を行う。

【００４３】つまり、第２ＬＢＭ部３０５ｂは、タスク
グループを単位として、隣接するサブ設備間を移動させ
たが（ステップＳ５０３、Ｓ５０５）、第３ＬＢＭ部３
０５ｃは、タスクグループに代えて、各タスクグループ
を構成する部品種を単位として、サブ設備間を移動させ
る。したがって、２つのサブ設備間でのタクトの増減の
刻みは、第２ＬＢＭ部３０５ｂによる場合よりも小さく
なり、よりきめ細かい最適化が行われる。これによっ
て、ラインタクトＬＴがさらに減少され得る。

【００４４】図１２は、状態最適化部３０６の小部品最
適化部３０６ａによる小部品の実装順序最適化の概略手
順を示すフローチャートであり、２つの大きなステップ
からなる。小部品最適化部３０６ａは、まず、全ての実
装部品を対象として、テトリスダイヤグラムを生成する
（ステップＳ５２０）。これは、部品種を単位とした配
列、即ち、部品カセット１１４の並び（Ｚ軸）を決定す
ることに相当する。

【００４５】ここで、「テトリスダイヤグラム」とは、
図１３に示されるような２次元のダイヤグラムであり、
縦軸を作業ヘッドによる部品の吸着順とし、横軸を部品
カセット１１４（部品種）の配列（Ｚ軸）とし、実装の
対象となる個々の部品（実装点）を単位矩形（正方形又
は長方形）で配置した図のことである。なお、この図１
３には、４ノズルヘッドを対象としたテトリスダイヤグ
ラムが示されており、最大４個の単位矩形が横に繋がっ
たものが実装（吸着・移動・装着）の１回分（つまり、
タスク）に相当し、丸で囲まれた一繋がりのタスクの集
合がタスクグループに相当する。したがって、本図に
は、合計３つの独立したタスクグループが示されてい
る。

【００４６】このようなテトリスダイヤグラムの生成
は、作業ヘッドができるだけ多くの部品を同時吸着する
ことができるように、部品種の相対的な配列を決定する
作業にに相当し、言い換えると、全ての部品種を、互い
に独立した複数の配列グループ（タスクグループ）に分
割することに相当する。次に、小部品最適化部３０６ａ
は、図１２に示されるように、上記ステップＳ５２０で
決定されたタスクグループ（配列が固定化された部品種
群）ごとに、その総タクトが小さくなるように、各部品
種を構成する部品の装着順序を決定する（ステップＳ５
２１）。これは、同一の部品カセット１１４から取り出
した（吸着した）部品であっても、どの実装点に装着す
るかによって、同一タスクにおける直前の実装点からの
距離が異なるので、装着時における作業ヘッド１１２の
移動距離（実装時間）を短縮化することに相当する。

【００４７】以下、上述の２つのステップＳ５２０、Ｓ
５２１における詳細な処理内容を説明する。 （１）テトリスダイヤグラムの生成（ステップＳ５２
０） 小部品最適化部３０６ａは、許容される処理時間や操作
者による指定等に基づいて、以下の２種類のアルゴリズ
ムの一つを採用する。 （１−１）タスクグループ生成法 この方法は、一定範囲内（吸着ノズル数の２倍以下）の
個数の部品種からなるタスクグループの生成を繰り返し
ていく手法であり、基本的には、以下の２つの大きなス
テップ（第１及び第２ステップ）からなる。なお、図１
４は、これら第１及び第２ステップを説明するための図
であり、図１４（ａ）は、対象となる部品を員数の多い
部品種の順に並べた（ソートした）部品ヒストグラムで
あり、図１４（ｂ）は、これら第１及び第２ステップに
よって生成されるテトリスダイヤグラムである。

【００４８】［第１ステップ］このステップでは、１つ
のタスクグループを生成する前半処理、つまり、員数の
多い部品種の順に右方向（Ｚ軸方向）に部品ヒストグラ
ムを並べる。具体的には、 (i)まだ配置されていない部品種の中で員数が最大の部
品種（１番部品種）をＺ軸上に置く。

【００４９】(ii)その右隣に２番目の員数の部品種（２
番部品種）を置く。 (iii)２番部品種の右隣に３番目の員数の部品種（３番
部品種）を置く。 (iv)以下、これを作業ヘッドの吸着ノズル数Ｌ（ここで
は「４」）まで繰り返す。 この結果、図１４（ａ）の部品ヒストグラムから４つの
部品種４００が取り出され、図１４（ｂ）に示される箇
所４００に配置される。

【００５０】［第２ステップ］このステップでは、前半
処理で生成されたダイヤグラムに対して、同時吸着数が
Ｌに満たないタスクの同時吸着数がＬとなるように、左
方向に部品ヒストグラムを配置していく。具体的には、 (i)１番部品種の員数からＬ番部品種の員数を引く。

【００５１】(ii)得られた員数差以下であって、その員
数差に最も近い員数を持つ部品種（Ｌ＋１番部品種）を
１番部品種の左隣に置く。 (iii)２番部品種から（Ｌ−１）番部品種の員数を引
く。 (iv)その員数差以下であって、その員数に最も近い員数
を持つ部品種を（Ｌ＋１）部品種の左隣に置く。

【００５２】(v)以下、これを（Ｌ−１）回繰り返す。
この結果、図１４（ａ）の部品ヒストグラムにおける２
つの部品種４０１ａ及び４０１ｂが取り出され、図１４
（ｂ）に示される箇所４０１に配置される。これによっ
て、部品種４００及び部品種４０１からなる１つのタス
クダイヤグラムが完成する。これによって、これら６種
の部品種からなるタスクグループについて、相対的なＺ
軸が決定されたことになる。

【００５３】以上の第１及び第２ステップによるタスク
グループの生成を、対象の部品種が無くなるまで繰り返
す。ここで、もし、上記第２ステップの条件を満たす未
配置の部品種が無くなってしまった場合には、上記第１
及び第２ステップに代えて、以下の３つのステップ（第
３〜第５ステップ）を実行する。図１５は、これら第３
〜第５ステップを説明するための図であり、図１５
（ａ）は、部品ヒストグラムのうち未配置の部分（実線
で囲まれた部分）を示し、図１５（ｂ）は、これら第３
〜第５ステップによって生成されるテトリスダイヤグラ
ムを示す。

【００５４】［第３ステップ］このステップでは、未配
置の部品ヒストグラムを整形して部分ヒストグラムを生
成する。具体的には、 (i)まだ配置されていない部品種の員数の最小値を求め
る。 (ii)まだ配置されていない部品種それぞれの員数から
（最小値−１）を引く。

【００５５】このような減算処理の結果、未配置の部品
ヒストグラムにおける員数は、図１５（ａ）における太
い実線で囲まれた部分ヒストグラムとなり、以下、この
部分ヒストグラムにおける員数を用いて、以下の第４及
び第５ステップを進める。 ［第４ステップ］このステップは、上述の第１ステップ
に相当する。具体的には、 (i)まだ配置されていない部品種の中で員数最大の部品
種（１番部品種）をＺ軸上に置く。

【００５６】(ii)その右隣に２番目の員数の部品種（２
番部品種）を置く。 (iii)２番部品種の右隣に３番目の員数の部品種（３番
部品種）を置く。 (iv)以下、これを作業ヘッドの吸着ノズル数Ｌ（ここで
は「３」）まで繰り返す。 この結果、図１５（ａ）の部品ヒストグラムから３つの
部品種４１０が取り出され、図１５（ｂ）に示される箇
所４１０に配置される。

【００５７】［第５ステップ］このステップは、上述の
第２ステップに相当する。具体的には、 (i)１番部品種の員数から、（Ｌ番部品種の員数−１）
の値を引く。 (ii)その員数差以下であって、その員数差に最も近い員
数を持つ部品種（Ｌ＋１部品種）を１番部品種の左隣に
置く。

【００５８】(iii)（Ｌ＋１）番部品種からＬ番部品種
の員数を引く。 (iv)その員数差以下であって、その員数差に最も近い部
品種を（Ｌ＋１）番部品種の左隣に置く。 (v)以下、これをＬ回繰り返す。 この結果、図１５（ａ）の部品ヒストグラムにおける３
つの部品種４１１が取り出され、図１５（ｂ）に示され
る箇所４１１に配置される。これによって、部品種４１
０及び部品種４１１からなる１つのタスクダイヤグラム
が完成する。これによって、上記第１及び第２ステップ
で取り残された部品種、つまり、員数の差が小さい部品
種についても、同時吸着が可能なタスクの集まりからな
るタスクグループが生成され、それらの部品種について
相対的なＺ軸が決定されたことになる。 （１−２）刈り上げ法 この方法は、員数の多い部品種の順に並べた部品ヒスト
グラムをそのままＺ軸に配置することを基本とし、最大
個数（Ｌ個）の部品を同時吸着することができない箇所
についてだけ、上述のタスクダイヤグラム生成法を適用
する手法であり、以下の２つの大きなステップ（第１及
び第２ステップ）からなる。

【００５９】［第１ステップ］このステップでは、部品
ヒストグラムから、Ｌ個の部品並びからなるタスクを取
り出することを繰り返す（刈り上げていく）。図１６及
び図１７は、刈り上げ法における第１ステップを説明す
るための図であり、図１６は、実装の対象となる全ての
部品を員数の多い部品種の順に並べた部品ヒストグラム
であり、図１７は、図１６の部品ヒストグラムから、Ｌ
個（ここでは、１０個）の部品並び（最大個数の部品を
同時吸着した場合のタスク）の単位で部品を取っていく
（刈り上げていく）様子を示す図である。

【００６０】刈り上げにおいては、員数の少ない部品種
が先に無くなるように、つまり、部品ヒストグラムにお
ける右端の部品種から部品が無くなっていくように、Ｌ
個の部品並び（〇、△及び×のいずれかを含む１０個の
矩形並び）を取り除いていく。これを、Ｌ個の部品並び
の単位で取る除くことができなくなるまで繰り返す。 ［第２ステップ］このステップでは、上述の刈り上げ後
における残り部品からなる部品ヒストグラムに対して、
上述のタスクグループ生成法に準じたダイヤグラムを生
成する。

【００６１】図１８及び図１９は、刈り上げ法における
第２ステップを説明するための図であり、図１８は、第
１ステップでの刈り上げ後に残された部品を対象とし
て、員数の多い順に再構築された部品ヒストグラムであ
り、図１９は、再構築された部品ヒストグラムに対し
て、上述のタスクグループ生成法に準じたダイヤグラム
の生成を行っている様子を示す図である。なお、再構築
された部品ダイヤグラムの幅（部品種の数）は、上記第
１ステップの処理内容より、必ず、（Ｌ−１）以下とな
る。

【００６２】この第２ステップでは、具体的には、以下
の処理を行う。 (i)刈り上げ後に残った部品について、図１８に示され
た部品ヒストグラムを生成するとともに、合計員数（こ
こでは、１００個）を算出する。 (ii)算出した合計員数をＬ（ここでは、１０）で割り、
得られた値（ここでは、１０）をタスク数とするテトリ
スダイヤグラムの作成を目指す。

【００６３】(iii)そのために、図１９に示されるよう
に、得られたタスク数（１０）よりも大きな員数を持つ
部品種について、その超過分の員数（又は、超過部分の
員数を分割したもの）だけ切り取り、部品ヒストグラム
の左側に補完して置いていく。 図２０は、以上の第１及び第２ステップによる刈り上げ
法によってＺ軸が決定された部品種についてのテトリス
ダイヤグラムである。この図に示されるように、全ての
部品は、最大個数（１０個）の部品が同時吸着されるタ
スクだけから構成され、最大の同時吸着率で効率よく実
装され得る。

【００６４】図２１は、図２０に示されたテトリスダイ
ヤグラムに対応する（Ｚ軸を変化させない再構築した）
部品ヒストグラムである。このヒストグラムから分かる
ように、刈り上げ法によれば、員数の多い部品種が左位
置に配列されるという傾向が維持される。このことは、
刈り上げ法が、作業ヘッド１１２の移動軌跡（右側の部
品供給部１１５ｂに対しては、部品を吸着した後に、必
ず、部品供給部１１５ｂの左端に置かれた２次元カメラ
の前を通過すること）を考慮した（総移動距離を小さく
する、即ち、総タクトを小さくする）部品配置の決定方
法であることを意味する。

【００６５】なお、左側の部品供給部１１５ａに対して
は、上述の処理において、Ｚ軸方向に対称な処理を施せ
ばよい。つまり、員数の小さい順に部品種を並べた後
に、同様の手順でタスクを刈り上げていくことで、ダイ
ヤグラムを生成すればよい。 （２）各部品種を構成する部品の装着順序の最適化（ス
テップＳ５２１） このステップでは、小部品最適化部３０６ａは、許容さ
れる処理時間や操作者による指定等に基づいて、以下の
２種類のアルゴリズムの一つ以上を採用する。 （２−１）ランダム選択法 この方法は、１つのタスクグループにおいて、ランダム
に選択した２つの実装点を入れ替えた場合の総タクトが
小さくなるならば、それら２つの実装点を入れ替える、
という処理を繰り返す手法である。

【００６６】図２２は、ランダム選択法による部品の装
着順序の最適化の手順を示すフローチャートであり、図
２３は、ランダム選択法によって２つの実装点が入れ替
えられる様子を示すである。まず、小部品最適化部３０
６ａは、初期状態での総タクトを算出する（ステップＳ
５３０）。なお、ここでの状態は、１つのタスクグルー
プを構成する全ての部品（実装点）について実装順序が
一定のパターンに定められた状態である。したがって、
一つの状態に対する総タクトは、データベース記憶部３
０７に記憶された情報３０７ａ〜ｃから一義的に決定さ
れる。

【００６７】次に、それら全ての実装点の中からランダ
ムに２つを選択し（ステップＳ５３１）、選択した２つ
の実装点の順序を入れ替えた場合の総タクト（仮タク
ト）を算出する（ステップＳ５３２）。図２３には、実
装点Ｂ２とＢ４とが入れ替えられた場合の状態例が示さ
れている。そして、いま算出された仮タクトが、直前の
状態におけるタクトよりも小さいか否か判断する（ステ
ップＳ５３３）。

【００６８】その結果、小さい場合には、それら２つの
実装点の入れ替えを実施する（ステップＳ５３４）。つ
まり、現在の状態と総タクトについて、それら実装点を
入れ替えた場合のものに更新して記憶する。そして、そ
の時点での終了条件（その状態でのタクトが操作者によ
って予め指定された目標タクトよりも小さいか、又は、
一定の処理時間に達した等）を満たすか否か判断し（ス
テップＳ５３５）、満たす場合に処理を終了する。

【００６９】一方、２つの実装点の入れ替えによっても
タクトが小さくならない場合（ステップＳ５３３でＮ
ｏ）、及び、終了条件を満たさない場合（ステップＳ５
３５でＮｏ）には、終了条件が満たされるまで、再び、
同様の処理を繰り返す（ステップＳ５３１〜Ｓ５３３〜
Ｓ５３５）。このようにして、ランダム選択法により、
費やした実行時間に応じて、タスクグループごとのタク
トが小さくなり、部品実装順序が最適化され。 （２−２）交差解消法 この方法は、入れ替える２つの実装点をランダムに選択
するのではなく、一定の基準、即ち、タスクごとの実装
点を直線で接続して得られる折れ線（パス）どうしの交
差があればそれを解消するという基準を満たす実装点を
選択して入れ替える手法である。

【００７０】図２４は、５個の実装点からなる３つのタ
スクについて、交差解消法により部品の装着順序を最適
化する様子を示す図であり、図２４（ａ）は、折れ線の
交差が解消される前の装着順序（タスクごとの折れ線の
分布）を示し、図２４（ｂ）は、折れ線の交差が解消さ
れた後の装着順序を示す。なお、同一部品種の実装点
は、同一模様の丸印で示されている。

【００７１】まず、小部品最適化部３０６ａは、データ
ベース記憶部３０７の実装点データ３０７ａ等を参照す
ることによって、初期状態における全ての交差を特定す
る。ただし、ここでの交差は、同一タスクに属する連続
して装着する２つの実装点を結ぶ線分と、他のタスクに
属する同様の線分との交差であって、それら線分の両端
の実装点に用いられる部品の部品種がそれら線分同士で
同一であるものに限られる。

【００７２】次に、特定した全ての交差について、順
次、交差を解消するように線分の接続を変更する。な
お、解消の前後において、各線分の両端に位置する部品
の部品種は変更されないので、この線分の接続変更は一
義的に定まり、かつ、その接続変更によって各タスクを
構成する部品種の並びが変化することはない。このよう
な交差解消法によって、タスク間における作業ヘッド１
１２の無駄な移動が解消される。つまり、一つの部品を
装着した後に移動すべき実装点は、作業ヘッド１１２の
移動に伴う無駄なタクトの増加が抑えられた部品の実装
順序が決定される。 （２−３）戻り軌跡法 この方法は、１つのタスクグループにおいて、１つのタ
スクの部品装着を完了した後に、次のタスクの部品を吸
着するために移動する作業ヘッド１１２の戻り軌跡に着
目し、そのタスクグループを構成するタスクの並び（タ
スク単位での順序）を最適化する手法である。

【００７３】図２５は、戻り軌跡法によりタスクの順序
を最適化する手順を説明するための図である。ここに
は、Ｚ軸における部品供給部１１５ａ及びｂそれぞれに
１０個のタスクが配置されている場合における基板と部
品供給部間を行き来する作業ヘッド１１２の移動軌跡
（実装経路）が矢印線で示されている。ここで、丸印
は、作業ヘッド１１２の代表的な位置を示す。つまり、
基板上の丸印は、１つのタスクにおいて最後の部品を装
着し終えた直後の作業ヘッド１１２の位置（最終実装
点）を示し、Ｚ軸における丸印は、２０個のタスクそれ
ぞれにおいて最初に部品を吸着するときの作業ヘッド１
１２の位置（吸着パターン）を示す。なお、丸印に付さ
れた数値は、各吸着パターン（タスク）を区別する番号
である。

【００７４】［第１ステップ］このステップでは、以下
のルールに従って、実装経路を描く。 (i)各タスクの最終実装点から最短距離にある吸着パタ
ーンに戻る、つまり、戻り軌跡を最小にする。 (ii)１番吸着パターンを始点にして実装経路を順次描い
ていく。なお、１つの吸着パターンは１つのタスクに相
当するので、その吸着パターンに対応する最終実装点は
一義的に特定される。図２５では、１→５→１４→２→
８→３→１７→１２→１６→１の順で吸着パターンと最
終実装点とを接続する実装経路が描かれる。

【００７５】(iii)最初の吸着パターン（１番吸着パタ
ーン）に戻ったら、それを最短巡回部分経路１とする。 (iv)次に、これまで見つかった最短巡回部分経路に含ま
れない吸着パターンを探す。図２５では、４番吸着パタ
ーンが見つけられる。 (v)上記(ii)に戻り、未だ使用されていない吸着パター
ンが無くなるまで、繰り返す。図２５では、５つの最短
巡回部分経路が描かれている。

【００７６】このような第１ステップにより、特定の吸
着パターンから開始した場合における、作業ヘッド１１
２の戻り軌跡が最短となるような吸着パターンの順序、
即ち、タスクの順序が決定されたことになる。 ［第２ステップ］次に、第１ステップで描かれた全ての
最短巡回部分経路それぞれにおいて、どの吸着パターン
から開始すればよいかを特定する。具体的には、１つの
最短巡回部分経路に属する全ての部品の実装を終えてか
ら次の最短巡回部分経路を開始するのに移動させる作業
ヘッド１１２の戻り軌跡が最短となるように、各最短巡
回部分経路における最初の吸着パターン及びそれら最短
巡回部分経路の順序を決定する。

【００７７】これによって、１つのタスクグループを構
成する全てのタスクを対象として、タスク間における作
業ヘッド１１２の戻り軌跡が短くなるように、タスクの
実行順序が決定されたことになる。なお、図２５は、２
０個の吸着パターンが異なる位置となるタスクグループ
における実装経路であったが、図２６に示されるよう
に、同一位置の複数の吸着パターンが含まれるタスクグ
ループについても同様の最適化をすることができる。こ
のときには、同一位置の吸着パターンに対応する最終実
装点の選択において自由度があるので、複数の選択パタ
ーンに対応するタスクグループの総タクトを算出し、そ
れらの中からタクトが最小となる最終実装点を選択し、
最短巡回部分経路を作成すればよい。

【００７８】以上のように、ランダム選択法及び交差解
消法によって、タスクの形を変えずに、(i)タスク内の
実装順序の最適化、及び、(ii)全タスクを考慮した実装
順序の最適化が行われ、一方、戻り軌跡法によって、全
てのタスクがフィックスされた後に（つまり、各タスク
のメンバが決まった状態で）、タスクの順序についての
最適化が行われる。

【００７９】図２７（ａ）は、汎用部品最適化部３０６
ｂによる汎用部品の実装順序を最適化する際の手順を示
すフローチャートであり、図２７（ｂ）は、その最適化
による最適解の探索アプローチを説明するための図（と
り得る全ての状態それぞれのタクトを示す図）である。
なお、フローチャートにおいて、「ＨＣ法」は山登り法
を意味し、「ＭＣ法」はマルチカノニカル法を意味す
る。

【００８０】図２７（ａ）に示されるように、汎用部品
最適化部３０６ｂは、部品グループＧ[6]〜Ｇ[9]に属す
る全ての部品（汎用部品）を対象として、初期状態Ｘを
生成した後に（ステップＳ５５０）、初期状態Ｘに対し
て、山登り法による最適化を最適化エンジン部３０６ｃ
に実行させることによって、最適状態Ｘoptを求めた後
に（ステップＳ５５１）、初期状態Ｘに対して、マルチ
カノニカル法による最適化を最適化エンジン部３０６ｃ
に実行させることによって、上記ステップＳ５５１で求
められた最適状態Ｘoptを更新し（ステップＳ５５
２）、最後に、更新された最適状態Ｘoptに対して、再
び、山登り法による最適化を最適化エンジン部３０６ｃ
に実行させることによって、上記ステップＳ５５２で得
られた最適状態Ｘoptを更新する（ステップＳ５５
３）。

【００８１】このように、局所的な最適解を確実に求め
る山登り法による最適化（ステップＳ５５１、Ｓ５５
３）の途中過程に、グローバルな始点で最適解を探索す
るマルチカノニカル法による最適化（ステップＳ５５
２）が挿入されているので、局所的には最適状態である
がグローバル的には最適状態でない状態（図２７（ｂ）
に示される状態等）の探索で終わってしまうことが回
避され、グローバルな最適状態（図２７（ｂ）に示され
る状態）が求められる。

【００８２】図２８は、図２７（ａ）に示された山登り
法による最適化（ステップＳ５５１、Ｓ５５３）の詳細
な手順を示すフローチャートである。つまり、初期状態
Ｘや終了条件等についての通知を受けた最適化エンジン
部３０６ｃは、その初期状態Ｘを生成した後に（ステッ
プＳ５６０）、外部ループ終了条件が満たされるまで
（ステップＳ５６１）、内部ループを繰り返す（ステッ
プＳ５６２〜Ｓ５６８）。ここで、外部ループ終了条件
とは、それ以上の最適解が存在しないことを確認するた
めの条件であり、例えば、状態変化を起こす全ての種類
のパラメータを変化させた（探索した）こと等であり、
内部ループ終了条件とは、１つの種類のパラメータにつ
いて、一定範囲の変化をさせた（探索した）こと等であ
る。

【００８３】内部ループにおいて、最適化エンジン部３
０６ｃは、まず、後述する９種類の状態変更から汎用部
品最適化部３０６ｂが選択した１つを用いて、状態候補
Ｘtmpを生成し（ステップＳ５６３、Ｓ５６４）、その
候補状態Ｘtmpが、後述するフィージビリティ（実現可
能性）を有し（ステップＳ５６５）、かつ、その候補状
態Xtmpのタクトが直前の状態のタクトよりも小さい場合
に（ステップＳ５６６、Ｓ５６７）、それら状態とタク
トを更新する（ステップＳ６８）。

【００８４】これによって、局所的に最適な状態が確定
的に得られる。図２９は、図２７（ａ）に示されたマル
チカノニカル法による最適化（ステップＳ５５２）の詳
細な手順を示すフローチャートである。本図において、
ビン番号は、例えば、図２７（ｂ）に示された横軸（と
り得る状態の全て）をＮ個に均等分割して得られる各区
間（ビン）を示す番号であり、ヒストグラムＨ[i]は、
ビン番号ｉのビンに属する候補状態Ｘtmpが選択され
（ステップＳ５７６、Ｓ５７７）、その候補状態Ｘtmp
が実現可能性を有し（ステップＳ５７８）、かつ、エン
トロピーを減少させる状態であると判断された（ステッ
プＳ５７９〜Ｓ５８１）総回数を記憶する変数である。

【００８５】本図に示されたフローチャートと図２８に
示された山登り法によるものとを比較して分かるよう
に、状態Ｘをベースに状態候補Ｘtmpを生成し、それを
受理するかどうかを決定するという一連の処理を繰り返
す点で、これらの処理は共通する。異なる点は、受理決
定の方法であり、図２８に示された山登り法では、状態
候補Ｘtmpのタクトの方が状態Ｘよりも小さい場合に
（確定的に）受理しているのに対し、図２９に示された
マルチカノニカル法では、タクトにおけるエントロピー
を参照して状態候補Ｘtmpを確率的に受理していること
である（ステップＳ５８０〜Ｓ５８２）。

【００８６】ここで、図２８及び図２９に示されたフロ
ーチャートにおける９種類の状態変更と実現可能性の詳
細を説明するために、まず、汎用部品最適化部３０６ｂ
が用いている中間表現について説明する。汎用部品最適
化部３０６ｂは、最適化を容易にするために、Ｚ軸配列
の中間表現として以下の３種類を導入し、それらの表現
を用いて状態を記憶したり、最適化エンジン部３０６ｃ
に指示したりする。

【００８７】(i)Ｇorder[i](i=1,...,L) 入力されたＬ個の部品グループ（タスクグループＴＧ
[i](i=1,...,L)をＺ軸に配置する際の優先順序を指定す
る変数であり、優先順序番号１〜Ｌを値にとる。ｉ！＝
ｊの場合、Ｇorder[i]！＝Ｇorder［ｊ］となる。 (ii)block[i](i=1,...,L) タスクグループＴＧ[i](i=1,...,L)を左・右のＺブロッ
ク（部品供給部１１５ａ及びｂ）のどちらに配置するか
を指定する変数であり、"左"又は"右"のシンボル値をと
る。

【００８８】 (iii)Ｃorder[i][j](i=1,...,L, j=1,...,M[i]) タスクグループＴＧ[i](i=1,...,L)に属する部品種ｊ(=
1,...,M[i])のＺ軸における配置順序を指定する数であ
り、順序番号１〜Ｍ[i]を値にとる。ｊ！＝ｋの場合、
Ｃorder[i][j]！＝Ｃorder[i][k]である。なお、Ｃorde
r[i][j]＜Ｃorder[i][k]の場合、「部品種ｊのＺ番号＜
部品種ｋのＺ番号」なる関係を持っている。

【００８９】図３０（ａ）は、汎用部品最適化部３０６
ｂが用いている中間表現の具体例を示し、図３０（ｂ）
〜（ｅ）は、図３０（ａ）に示された中間表現の意味
（Ｚ軸配列への変換）を示す図である。図３０（ａ）に
示された中間表現が示すＺ軸配列は、具体的には、以下
の変換を経ることによって特定される。まず、Ｇorder
[i]＝１、つまり、Ｚ軸配列決定において最優先するタ
スクグループＴＧ[2]を配置する（図３０（ｂ））。こ
のＴＧ[2]は、block[2]＝"右"であるため、右Ｚブロッ
クのカメラ（認識カメラ１１６）寄り左詰で配置され
る。その際、ＴＧ[2]に属している計Ｍ[i=2]＝６つの部
品種ｊ(i=1,...,6)を収納している部品カセット１１４
は、Ｃorder[i=2][j]の若いものが左になるように、右
Ｚブロックのカメラ寄り左詰で配置される。

【００９０】次に、Ｇorder[i]＝２であるＴＧ[4]を配
置する（図３０（ｃ））。block[4]＝"左"であるため、
左Ｚブロックのカメラ寄り右詰で配置される。その際、
計Ｍ[i=4]＝３つの部品種ｊ(i=1,...,3)を収納している
部品カセット１１４は、Ｃorder[i=2][j]の若いものが
左になるように、カメラ寄り右詰で配置される。同様
に、Ｇorder[i]＝３であるＴＧ[3]、Ｇorder[i]＝４で
あるＴＧ[1]の順で配置すればよい（図３０（ｄ）、
(e)）。

【００９１】次に、汎用部品最適化部３０６ｂによる選
択（図２８におけるステップＳ５６４、図２９における
ステップＳ５７７）の対象となる９種類の状態変更を示
す。以下の通りである。 （１）同一汎用部品グループの２実装点をランダムに選
択し、それらのタスク番号とヘッド番号（作業ヘッド１
１２における吸着ノズル１１２ａ〜１１２ｂの位置）を
スワップする。 （２）同一タスク内の２実装点をランダムに選択し、そ
れらの実装順序をスワップする。 （３）２タスクグループ（２汎用部品グループ）をラン
ダムに選択し、それらのＧorderをスワップする。 （４）１タスクグループ（１汎用部品グループ）をラン
ダムに選択し、そのblockの値（"左"又は"右"）を変更
する。 （５）同一タスクグループの２部品種をランダムに選択
し、それらのＣorderをスワップする。 （６）同一タスクグループにおいて、連続したＣorder
部分区間をランダムに選択し、シフトする。 （７）同一タスクグループにおいて、連続したＣorder
部分区間をランダムに選択し、対応する部品種が実装点
の平均Ｘ座標値に従ってＺ軸に配置されるようにＣorde
rを変更する。 （８）１タスクをランダムに選択し、当該タスクの実装
点のＺ番号に基づいてヘッド番号を変更する。 （９）シャトル運用可能なトレイ部品の運用モード（ダ
イレクトモード、シャトルモード）をランダムに変更す
る。

【００９２】ここで、「トレイ部品の運用モード」と
は、トレイ供給部１１７が内蔵するエレベータ（複数の
段を持つ）を用いてトレイ部品を供給する（作業ヘッド
１１２が吸着できる位置まで移動させて置く）ときの方
式であり、「ダイレクトモード」は、部品が載せられた
１つのトレイごと直接差し出す方式であり、「シャトル
モード」は、シャトルコンベヤ１１８を用いた往復移動
によって複数のトレイから取り出して集めた複数の部品
を１列に並べて差し出す方式である。これらの運用モー
ドについての各種情報は、実装装置情報３０７ｃに含ま
れており、必要な部品を所定位置に移動させるのに要す
る時間等に影響を与える。

【００９３】また、汎用部品最適化部３０６ｂによる実
現可能性のチェック（図２８におけるステップＳ５６
５、図２９におけるステップＳ５７８）については、以
下の５つのチェック項目が同時に満たされている場合に
のみ、状態Ｘtmpが可能解とみなされる。 （１）各タスクにおいて、ダイレクトモードの実装点の
Ｚ番号が同じ段であること。つまり、ダイレクトモード
では、一つの段に置かれたトレイ部品だけが同時に供給
され得ることを考慮する。 （２）各タスクにおいて、吸着時の部品点間に干渉がな
いこと。つまり、隣接して吸着される２つの部品の形状
によっては、部品どうしが接触してしまうので、それを
回避することを考慮する。 （３）各タスクにおいて、実装点が吸着可能であること
（実装点のヘッド番号とＺ番号との組が適切であるこ
と）。つまり、作業ヘッド１１２に装着された吸着ノズ
ルのいずれもが、９６個の部品カセット１１４のいずれ
の位置にも移動できる（部品を吸着できる）とは限らな
いことを考慮する。 （４）各タスクにおいて、実装点が装着可能であること
（実装点のヘッド番号と座標値との組が適切であるこ
と）。作業ヘッド１１２を構成する全ての吸着ノズルが
基板上のあらゆる箇所に移動できるとは限らないことを
考慮する。 （５）全タスクグループの全タスクの吸着ノズルパター
ンが実現可能なようにノズルステーション１１９におけ
る吸着ノズルの配列を決定できること。つまり、ノズル
ステーション１１９に配置しておくことができる交換用
の吸着ノズルの配置位置や数等に制限があることを考慮
する。

【００９４】（６）作業ヘッド１１２とＺ軸上の部品と
が同一ピッチで並んでいること。つまり、作業ヘッド１
１２が同時吸着できるような部品（又は、部品カセッ
ト）がＺ軸に配置されていることを確認する。 以上のように、汎用部品最適化部３０６ｂは、ローカル
な（局所的な）最適化だけでなく、確率的な探索を混ぜ
た最適化を行っているので（図２７（ａ）におけるステ
ップＳ５５０〜Ｓ５５３）、ローカルミニマムが最適解
として算出されてしまう不具合が回避される。

【００９５】以上、本発明に係る部品実装順序最適化装
置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明
は、この実施の形態に限定されない。例えば、部品実装
順序最適化装置３００は、具体的な構成を備える部品実
装装置１００、２００それぞれにダウンロードするため
の最適なＮＣデータを生成するために用いられたが、こ
のような用途だけでなく、生産性に関する要求仕様を満
たすために必要とされる生産ラインの構成を決定するた
めに用いることができるのは言うまでもない。生産対象
となる基板の実装点データとモデリングした仮想的な電
子部品実装システムの実装装置情報等とを部品実装順序
最適化装置３００に与え、得られた最適状態（ラインタ
クト）が要求仕様を満たすか否か判断すればよい。

【００９６】具体的には、この部品実装順序最適化装置
３００を、(i)実装装置の設計として、例えば、作業ヘ
ッドのノズル数を４ノズルヘッド→１０ノズルヘッド→
８ノズルヘッドを変えてみたり、ノズルピッチを２１．
５ｍｍ→２２ｍと変えてみたり、部品カセットのピッチ
（Z軸ピッチ）を変えてみたり、認識カメラの位置を変
えてみたりすることで、最も効率のよい（生産性の高
い）ヘッド等を決定するのに用いたり、(ii)複数の生産
ラインのうち、どの生産ライン（又は、実装装置）で対
象の基板を生産すべきかの決定に用いたり、(iii)実装
装置の販売や営業用のツールとして、いかなるオプショ
ン（部品カセットやノズルの本数や種類）を装備すれ
ば、いかなる生産性（時間あたり何枚の基板を生産する
ことができるか）が確保されるかの計算に用いたりする
ことができる。 また、本実施の形態では、部品実装順
序最適化装置３００は、部品実装装置１００、２００と
は独立した装置であったが、これら部品実装装置１０
０、２００に内蔵されていてもよい。

【００９７】また、本実施の形態では、状態最適化部３
０６は、部品グループＧ[1]〜Ｇ[5]に属する小部品と部
品グループＧ[6]〜Ｇ[9]に属する汎用部品それぞれに対
して、異なる探索アプローチによる最適化を行ったが、
本発明は、このような分類やアプローチに限られない。
例えば、各部品グループに属する員数やコンピュータの
計算能力等に応じて、小部品の実装順序の決定に対し
て、山登り法とマルチカノニカル法とを混在させた手法
を適用したり、汎用部品の実装順序の決定に対して、タ
スクグループ生成法、刈り上げ法、ランダム選択法、交
差解消法及び戻り軌跡法を適用してもよい。

【００９８】また、本実施の形態における交差解消法で
は、２つのタスクそれぞれの部品の実装点を接続する折
れ線（パス）どうしの交差を解消するように実装順序を
入れ替えてみてタクトが小さくなるか否かで実装順序の
最適化を行ったが、交差していないパスどうしを入れ替
えてみてもよい。交差していないタスクのパスを入れ替
えることでタクトが短縮化されることもあり得るからで
ある。

【００９９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る部品実装順序最適化方法は、部品を収納した部品
カセットの並びから、最大ｎ個である複数の部品を吸着
することが可能な作業ヘッドで部品群を吸着し、ＸＹロ
ボットにより前記作業ヘッドを移動させ基板に実装して
いく実装装置を対象とし、コンピュータの実行により部
品の実装順序を最適化する方法であって、最適化の対象
となる全ての部品を、同一種類の部品の集まりを１つの
部品種とする部品種の単位で、部品の員数の多い順に並
べることにより、部品ヒストグラムを生成するヒストグ
ラム生成ステップと、生成された部品ヒストグラムか
ら、その一部である部分ヒストグラムを取り出して、前
記部品カセットの並びを横軸、前記作業ヘッドによる吸
着回数を縦軸とする２次元座標に配置していくことを繰
り返すことにより、前記２次元座標上に前記部分ヒスト
グラムの集まりを配置して、前記横軸方向において部品
が繋がる個数がｎ又はｎの整数倍となるようなダイヤグ
ラムを生成し、得られたダイヤグラムに対応する部品種
の並びを、最適化された部品種の並びと決定するダイヤ
グラム生成ステップとを含むことを特徴とする。

【０１００】これによって、部品カセットの配列におけ
る部品ヒストグラムが形成するダイヤグラムの横幅は、
作業ヘッドが同時に吸着する部品の個数若しくはその整
数倍又はそれに近い値となるので、作業ヘッドによる吸
着率の高い部品カセットの配列が実現され、複数の部品
を吸着する作業ヘッドを備える部品実装装置に好適な部
品実装順序の最適化が実現される。

【０１０１】ここで、前記ダイヤグラム生成ステップ
は、前記ヒストグラム生成ステップで生成された部品ヒ
ストグラムから、連続して並ぶｎ個の部品種に相当する
部分ヒストグラムを取り出し、前記横軸上に配置する第
１配置ステップと、配置された前記部分ヒストグラムに
おける横軸方向の幅がｎ個の部品に満たない箇所につい
て、その幅がｎ個の部品に近づくように、前記部品ヒス
トグラムから、残っている部品種の部分ヒストグラムを
取り出し、前記第１配置ステップで配置された部分ヒス
トグラムに隣接する位置に配置する第２配置ステップと
からなるとしてもよい。

【０１０２】これによって、ｎ個の部品を吸着して装着
するという作業ヘッドの効率的な実装動作が連続するよ
うに、２ｎ個未満の部品カセットによる配列が決定さ
れ、部品種を単位とする最適な実装順序が決定される。

【０１０３】

【０１０４】

【０１０５】

【０１０６】

【０１０７】

【０１０８】

【０１０９】

【０１１０】このように、本発明は、複数の部品を吸着
して実装する高速な部品実装装置に好適な部品実装順序
の最適化方法であり、特に、近年の表面実装基板に対す
る急激な需要増大に応える技術として、その実用的価値
は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子部品実装システム全体の構成
を示す外観図である。

【図２】部品実装装置の主要な構成を示す平面図であ
る。

【図３】部品実装装置の作業ヘッドと部品カセットの外
観及び位置関係を示す図である。

【図４】部品実装順序最適化装置の構成を示す機能ブロ
ック図である。

【図５】データベース部に格納された実装点データ及び
ＮＣデータのデータ構造を示す図である。

【図６】データベース部に格納されたパーツライブラリ
の例を示す図である。

【図７】データベース部に格納された実装装置情報の例
を示す図である。

【図８】（ａ）は、部品グループ生成部が生成する部品
グループを説明するための図であり、（ｂ）は、部品グ
ループ生成部による部品グループの生成過程で作成され
る部品表の例を示す図である。

【図９】ラインバランス最適化部の第１ＬＢＭ部による
タスクグループのサブ設備への振り分け処理の様子を示
す図である。

【図１０】（ａ）は、ラインバランス最適化部の第２Ｌ
ＢＭ部によるラインバランスの最適化前におけるタクト
分布を示し、（ｂ）は、最適化によるタスクグループの
移動の様子を示し、（ｃ）は、最適化後におけるタクト
分布を示す。

【図１１】ラインバランス最適化部の第２ＬＢＭ部によ
るラインバランスの最適化手順を示すフローチャートで
ある。

【図１２】状態最適化部の小部品最適化部ａによる小部
品の実装順序最適化の概略手順を示すフローチャートで
ある。

【図１３】テトリスダイヤグラムを説明するための図で
ある。

【図１４】（ａ）は、タスクグループ生成法によるテト
リスダイヤグラムの生成の対象となる部品の部品ヒスト
グラムであり、（ｂ）は、（ａ）に示された部品ヒスト
グラムから生成されるテトリスダイヤグラムである。

【図１５】（ａ）は、部品ヒストグラムにおける未配置
部分を示し、（ｂ）は、（ａ）に示された部品ヒストグ
ラムの未配置部分から生成されるテトリスダイヤグラム
を示す。

【図１６】刈り上げ法によるテトリスダイヤグラムの生
成の対象となる部品の部品ヒストグラムである。

【図１７】図１６に示された部品ヒストグラムから、１
０個の部品並びの単位で部品を取っていく（刈り上げて
いく）様子を示す図である。

【図１８】図１７に示された刈り上げ後に残された部品
を対象とする部品ヒストグラムである。

【図１９】図１８に示された部品ヒストグラムに対し
て、タスクグループ生成法に準じたダイヤグラムの生成
を行っている様子を示す図である。

【図２０】刈り上げ法によってＺ軸が決定された部品種
についてのテトリスダイヤグラムである。

【図２１】図２０に示されたテトリスダイヤグラムに対
応する（Ｚ軸を変化させない再構築した）部品ヒストグ
ラムである。

【図２２】ランダム選択法による部品の装着順序の最適
化の手順を示すフローチャートである。

【図２３】ランダム選択法によって２つの実装点が入れ
替えられる様子を示すである。

【図２４】交差解消法により部品の装着順序を最適化す
る様子を示す図であり、（ａ）は、折れ線の交差が解消
される前の装着順序を示し、（ｂ）は、折れ線の交差が
解消された後の装着順序を示す。

【図２５】戻り軌跡法によりタスクの順序を最適化する
際に生成される作業ヘッドの移動軌跡（実装経路）を示
す図である。

【図２６】同一位置の複数の吸着パターンが含まれる場
合における戻り軌跡法で生成される作業ヘッドの移動軌
跡を示す図である。

【図２７】（ａ）は、汎用部品最適化部による汎用部品
の実装順序を最適化する際の手順を示すフローチャート
であり、（ｂ）は、その最適化による最適解の探索アプ
ローチを説明するための状態vsタクトの関係を示す図で
ある。

【図２８】図２７（ａ）に示された山登り法による最適
化（ステップＳ５５１、Ｓ５５３）の詳細な手順を示す
フローチャートである。

【図２９】図２７（ａ）に示されたマルチカノニカル法
による最適化（ステップＳ５５２）の詳細な手順を示す
フローチャートである。

【図３０】（ａ）は、汎用部品最適化部が用いている中
間表現の具体例を示し、（ｂ）〜（ｅ）は、に示された
中間表現の意味（Ｚ軸配列への変換）を示す図である。

【符号の説明】

１０ 電子部品実装システム ２０ 回路基板 １００ 部品実装装置 １１０、１２０ 実装ユニット １１２ 作業ヘッド １１２ａ〜１１２ｂ 吸着ノズル １１３ ＸＹロボット １１４ 部品カセット １１５ａ、ｂ 部品供給部 １１６ 認識カメラ １１７ トレイ供給部 １１８ シャトルコンベヤ １１９ ノズルステーション ３００ 部品実装順序最適化装置 ３０１ 入出力制御部 ３０２ 表示部 ３０３ 入力部 ３０４ 部品グループ生成部 ３０５ ラインバランス最適化部 ３０５ａ ＬＢＭ部 ３０５ｂ ＬＢＭ部 ３０５ｃ ＬＢＭ部 ３０６ 状態最適化部 ３０６ａ 小部品最適化部 ３０６ｂ 汎用部品最適化部 ３０６ｃ 最適化エンジン部 ３０７ データベース記憶部 ３０７ａ 実装点データ ３０７ｂ パーツライブラリ ３０７ｃ 実装装置情報 ３０８ 通信Ｉ／Ｆ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金道 敏樹 神奈川県川崎市多摩区東三田３−10−１ 松下技研株式会社内 (72)発明者 志田 武彦 神奈川県川崎市多摩区東三田３−10−１ 松下技研株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−79596（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 13/00 - 13/08

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 部品を収納した部品カセットの並びか
   ら、最大ｎ個である複数の部品を吸着することが可能な
   作業ヘッドで部品群を吸着し、ＸＹロボットにより前記
   作業ヘッドを移動させ基板に実装していく実装装置を対
   象とし、コンピュータの実行により部品の実装順序を最
   適化する方法であって、 最適化の対象となる全ての部品を、同一種類の部品の集
   まりを１つの部品種とする部品種の単位で、部品の員数
   の多い順に並べることにより、部品ヒストグラムを生成
   するヒストグラム生成ステップと、 生成された部品ヒストグラムから、その一部である部分
   ヒストグラムを取り出して、前記部品カセットの並びを
   横軸、前記作業ヘッドによる吸着回数を縦軸とする２次
   元座標に配置していくことを繰り返すことにより、前記
   ２次元座標上に前記部分ヒストグラムの集まりを配置し
   て、前記横軸方向において部品が繋がる個数がｎ又はｎ
   の整数倍となるようなダイヤグラムを生成し、得られた
   ダイヤグラムに対応する部品種の並びを、最適化された
   部品種の並びと決定するダイヤグラム生成ステップと を含むことを特徴とする部品実装順序最適化方法。
2. 【請求項２】 前記ダイヤグラム生成ステップは、 前記ヒストグラム生成ステップで生成された部品ヒスト
   グラムから、連続して並ぶｎ個の部品種に相当する部分
   ヒストグラムを取り出し、前記横軸上に配置する第１配
   置ステップと、 配置された前記部分ヒストグラムにおける横軸方向の幅
   がｎ個の部品に満たない箇所について、その幅がｎ個の
   部品に近づくように、前記部品ヒストグラムから、残っ
   ている部品種の部分ヒストグラムを取り出し、前記第１
   配置ステップで配置された部分ヒストグラムに隣接する
   位置に配置する第２配置ステップとからなる ことを特徴とする請求項１記載の部品実装順序最適化方
   法。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２配置ステップによる部
   分ヒストグラムの取り出しと配置とを、前記ヒストグラ
   ム生成ステップで生成された部品ヒストグラムがなくな
   るまで繰り返す ことを特徴とする請求項２記載の部品実装順序最適化方
   法。
4. 【請求項４】 前記第２配置ステップでは、前記第１配
   置ステップで配置された部分ヒストグラムを構成する部
   品種ごとの員数における最大値と最小値との差を越えな
   い員数の部品からなる部品種の部分ヒストグラムだけを
   取り出す ことを特徴とする請求項３記載の部品実装順序最適化方
   法。
5. 【請求項５】 部品を収納した部品カセットの並びか
   ら、最大ｎ個である複数の部品を吸着することが可能な
   作業ヘッドで部品群を吸着し、ＸＹロボットにより前記
   作業ヘッドを移動させ基板に実装していく実装装置を対
   象とし、コンピュータの実行により部品の実装順序を最
   適化する装置であって、 最適化の対象となる全ての部品を、同一種類の部品の集
   まりを１つの部品種とする部品種の単位で、部品の員数
   の多い順に並べることにより、部品ヒストグラムを生成
   するヒストグラム生成手段と、 生成された部品ヒストグラムから、その一部である部分
   ヒストグラムを取り出して、前記部品カセットの並びを
   横軸、前記作業ヘッドによる吸着回数を縦軸とする２次
   元座標に配置していくことを繰り返すことにより、前記
   ２次元座標上に前記部分ヒストグラムの集まりを配置し
   て、前記横軸方向において部品が繋がる個数がｎ又はｎ
   の整数倍となるようなダイヤグラムを生成し、得られた
   ダイヤグラムに対応する部品種の並びを、最適化された
   部品種の並びと決定するダイヤグラム生成手段と を備えることを特徴とする部品実装順序最適化装置。
6. 【請求項６】 部品を収納した部品カセットの並びか
   ら、最大ｎ個である複数の部品を吸着することが可能な
   作業ヘッドで部品群を吸着し、ＸＹロボットにより前記
   作業ヘッドを移動させ基板に実装していく実装装置であ
   って、 請求項１記載の部品実装順序最適化方法により最適化さ
   れた部品の実装順序で部品を実装する ことを特徴とする実装装置。
7. 【請求項７】 部品を収納した部品カセットの並びか
   ら、最大ｎ個である複数の部品を吸着することが可能な
   作業ヘッドで部品群を吸着し、ＸＹロボットにより前記
   作業ヘッドを移動させ基板に実装していく実装装置を対
   象とし、コンピュータに、部品の実装順序の最適化を実
   行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み
   取り可能な記録媒体であって、 最適化の対象となる全ての部品を、同一種類の部品の集
   まりを１つの部品種とする部品種の単位で、部品の員数
   の多い順に並べることにより、部品ヒストグラムを生成
   するヒストグラム生成手段と、 生成された部品ヒストグラムから、その一部である部分
   ヒストグラムを取り出して、前記部品カセットの並びを
   横軸、前記作業ヘッドによる吸着回数を縦軸とする２次
   元座標に配置していくことを繰り返すことにより、前記
   ２次元座標上に前記部分ヒストグラムの集まりを配置し
   て、前記横軸方向において部品が繋がる個数がｎ又はｎ
   の整数倍となるようなダイヤグラムを生成し、得られた
   ダイヤグラムに対応する部品種の並びを、最適化された
   部品種の並びと決定するダイヤグラム生成手段と をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録し
   たことを特徴とする記録媒体。