JP4516013B2

JP4516013B2 - 部材交換順序決定方法

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Publication number: JP4516013B2
Application number: JP2005368406A
Authority: JP
Inventors: 和彦糸瀬
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: JP2006237566A

Description

本発明は、部材交換順序決定方法に関し、特に、基板上に部品を装着する部品実装機を含む生産ラインにおいて消費される部材の交換順序を決定する方法に関する。

基板等の生産ラインにおいては、生産ラインをなるべく止めることなく、いかに生産性を向上させるかが重要である。このため、従来、基板に実装される部品の部品切れタイミングを予告し、表示することによりオペレータに通知する部品切れ予告通知装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２４４１８４号公報

しかしながら、従来の部品切れ予告通知装置によれば、部品切れの発生時期を予告することは可能ではあるが、どのような順番で部品を交換すればよいかについては示されていない。

仮に、部品切れの発生時期の早いものから部品交換を行なったとしても、それは最適な部品の交換順序とは限らない。なぜならば、生産ライン内には、部品以外にも、半田や、接着剤など交換しなければならない部材が複数存在するため、その交換に要する時間もまちまちだからである。また、これらの部材は、複数の部材置き場に分散されて置かれているため、部材を交換するオペレータのいる位置によっても、部材の交換に要する時間が異なるからである。

よって、上述のような交換順序により部材の交換を行なうと、生産ラインを構成する部品実装機を含む各設備のダウンタイムが長くなる可能性がある。

そこで、本発明は、生産ラインを構成する各設備のダウンタイムが短くなるような部材の交換順序を決定する方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る部材交換方法は、部品実装機を含む生産ラインにおいて消費される部材の交換順序を決定する方法であって、生産ラインにおいて、部材がなくなりそうであることを予告する部材切れ予告の複数の発生箇所を抽出する抽出ステップと、前記複数の発生箇所のうち、前記生産ラインにおいて最下流に位置する発生箇所を特定する最下流位置特定ステップと、オペレータが、前記最下流に位置する発生箇所に対応する部材置き場に最初に到達するように、前記複数の発生箇所および前記複数の発生箇所にそれぞれ対応する複数の部材置き場を巡回するような巡回路を求め、当該巡回路の順に部材を交換する部材交換順序を決定する交換順序決定ステップとを含むことを特徴とする。

生産ラインにおいて、最下流に位置する部材を最初に交換することができる。このため、最下流において、生産物が滞留することがなくなり、生産効率が向上し、ダウンタイムを短くすることができる。

本発明の他の局面に係る部材交換方法は、生産ラインにおいて消費される部材の交換順序を決定する方法であって、生産ラインにおいて、部材がなくなりそうであることを予告する部材切れ予告の複数の発生箇所を抽出する抽出ステップと、オペレータが前記複数の発生箇所と前記複数の発生箇所にそれぞれ対応する複数の部材置き場とを巡回し、前記複数の発生箇所へ部材を供給するのに必要な時間が最小となるような巡回路を求め、当該巡回路の順に部材を交換する部材交換順序を決定する交換順序決定ステップとを含むことを特徴とする。

この構成によると、最小の時間で部材を交換可能な部材交換順序を決定することができる。このため、生産ラインを構成する各設備のダウンタイムが短くなるような部材の交換順序を決定する方法を提供することができる。

好ましくは、前記交換順序決定ステップでは、各部材の交換終了までの所要時間が部材切れ予告が発生してから部材切れが発生するまでの時間である部材切れ猶予時間よりも小さくなる部材の個数が最大となるように、部材の交換順序を決定することを特徴とする。

なるべく、部材切れ予告が発生してから部材切れが発生するまでの間に部材交換を終えるような部材の交換順序を決定することができる。このため、生産ラインを構成する各設備をなるべくダウンさせることなく、生産ラインを構成する各設備のダウンタイムが短くなるような部材の交換順序を決定する方法を提供することができる。

さらに好ましくは、前記部材交換順序決定ステップでは、前記複数の発生箇所に供給すべき複数の部材にそれぞれ対応する複数の部材置き場のうち、部材置き場間の距離が所定のしきい値以下のものを融合し、融合後の複数の部材置き場を巡回する移動距離または移動時間が最小となるような巡回路を求め、当該巡回路の順に部材を交換する部材交換順序を決定することを特徴とする。

距離の近い部材置き場を融合することにより、オペレータは、一度に複数の部材を部材置き場から取ってから、複数の部材を交換することができる。このため、部材置き場と発生箇所との往復時間を短縮することができる。このため、交換時間を短縮することができ、生産ラインを構成する各設備のダウンタイムが短くなるような部材の交換順序を決定する方法を提供することができる。

なお、本発明は、このような特徴的なステップを備える部材交換順序決定方法として実現することができるだけでなく、部材交換順序決定方法に含まれる特徴的なステップを手段とする部材交換順序決定装置として実現したり、部材交換順序決定方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。

生産ラインを構成する各設備のダウンタイムが短くなるような部材の交換順序を決定する方法を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る部品実装システムについて説明する。

図１は、部品実装システムの全体構成を示す外観図である。
部品実装システム２００は、基板２０上に電子部品を実装するとともに、実装に必要な部材の部材切れ予告が発生した際に、部材の交換順序を決定するシステムであり、半田印刷機２８と、接着剤塗布機３０と、高速実装機３２〜３６と、汎用実装機３８および４０と、部材交換順序決定装置２２と、情報収集装置２４と、情報出力装置２６とを備えている。

半田印刷機２８は、基板２０上に半田を印刷する装置である。接着剤塗布機３０は、基板２０上に接着剤を塗布する装置である。

高速実装機３２〜３６は、基板２０上に電子部品を装着する装置であり、モジュラーヘッド型のヘッドにより０６０３チップ部品（０．６ｍｍ×０．３ｍｍの大きさの部品）等の微小チップ部品を高速で基板２０上に装着する。汎用実装機３８および４０は、基板２０上に電子部品を装着する装置であり、モジュラー型のヘッドに様々なタイプの吸着ノズルを着脱可能な構成を有しており、多品種の部品を基板２０上に装着する。ただし、高速実装機は、高速回転するロータリーヘッドにより部品を装着するロータリー型実装機であっても構わない。

基板２０は、半田印刷機２８、接着剤塗布機３０、高速実装機３２〜３６ならびに汎用実装機３８および４０の順に搬送され、その後、リフロー炉（図示せず）に搬送され、基板２０上に実装された部品の固定が行なわれる。

情報収集装置２４は、半田印刷機２８、接着剤塗布機３０、高速実装機３２〜３６ならびに汎用実装機３８および４０にネットワークを介して接続され、半田印刷機２８で消費される半田の残量と、接着剤塗布機３０で消費される接着剤の残量と、高速実装機３２〜３６ならびに汎用実装機３８および４０で消費される部品の残量とを収集する装置である。

部材交換順序決定装置２２は、情報収集装置２４で収集された半田、接着剤および部品、すなわち部材の残量に基づいて、部材切れ予告の通知タイミングを決定したり、部材の交換順序を決定したりする装置である。なお、半田、接着剤および部品は例示に過ぎず、生産に必要な部材であれば、それ以外のどのような部材であっても情報収集装置２４の処理対象となる。

情報出力装置２６は、部材切れ予告および部材の交換順序を表示する装置である。
情報収集装置２４、部材交換順序決定装置２２および情報出力装置２６は通常のコンピュータにより構成される。

図２は、部材交換順序決定装置２２の内部構成を示すブロック図である。
部材交換順序決定装置２２は、ＳＭＤ（表面実装部品：Surface Mounting Device）残数情報収集部７４と、半田残量情報収集部７６と、接着剤残量情報収集部７８と、初期値ＤＢ（データベース）６６と、部材切れ予告箇所判断部６８と、部材交換順序決定部７０と、表示制御部７２と、ＳＭＤ部品ロケーション情報収集部６２と、ＳＭＤ部品棚管理部６４とを備えている。

ＳＭＤ残数情報収集部７４は、基板２０に実装されるチップ部品、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）などの表面実装部品の残量を、情報収集装置２４を介して収集する処理部である。

半田残量情報収集部７６は、基板２０に印刷される半田の残量を、情報収集装置２４を介して収集する処理部である。

接着剤残量情報収集部７８は、基板２０に塗布される接着剤の残量を、情報収集装置２４を介して収集する処理部である。

ＳＭＤ部品ロケーション情報収集部６２は、情報収集装置２４を介して、表面実装部品ごとに、当該部品が実装される高速実装機３２〜３６ならびに汎用実装機３８および４０の位置を収集する処理部である。

ＳＭＤ部品棚管理部６４は、表面実装部品が収納してある棚を管理する処理部である。
初期値ＤＢ６６は、後述する図７に示される部材交換のために必要な時間や移動距離を示した表を記憶するデータベースである。

部材切れ予告箇所判断部６８は、ＳＭＤ部品ロケーション情報収集部６２、ＳＭＤ残数情報収集部７４、半田残量情報収集部７６および接着剤残量情報収集部７８で収集された情報に基づいて、部材切れ予告の発生箇所を判断する処理部である。

部材交換順序決定部７０は、部材切れ予告箇所判断部６８で判断された部材切れ予告の発生箇所に最短の時間で部材を交換可能な部材の交換順序を決定する処理部である。

表示制御部７２は、部材交換順序決定部７０で決定された部材の交換順序を情報出力装置２６に表示させる制御を行なう処理部である。

図３は、高速実装機３２〜３６および汎用実装機３８、４０に装着される部材の一種である部品が収納される部品フィーダの一例を示す図である。部品フィーダ５０には、部品を収納する部品テープが巻きつけられたリール５１が接続され、リール５１に巻きつけられた部品テープが各実装機の内部に引き込まれつつ、部品の実装が行なわれる。テーピング部品の残量がなくなりかけた場合には、「スプライシング」と呼ばれる新しい部品テープをつなぐ作業を行なうことにより、部品実装機を稼動させたまま、部品テープの交換を行なうことが可能である。

部品フィーダ５０には、部品テープの残量等を表示させたり、部品テープの交換を実装機の本体に通知したりするための操作パネル５２が設けられている。

図４は、操作パネル５２の一例を示す図である。操作パネル５２には、部品の残量が少なくなったことを知らせるＬＥＤ（Light Emitting Diode）５４などが含まれている。

以下に部材の交換順序を決定する方法について説明する。
交換作業を効率的に行なうためには、各種事項に留意しなければない。

図５は、交換作業を行なう際に作業効率を高めるために留意する点をまとめた表である。

同図に示されるように、１つめの留意点としては、後ろ工程の部材交換ほど迅速に行なうようにする点である。なぜならば、ラインタクトを決定するのは、リフロー炉のタクトタイムである。すなわち、リフロー炉のタクトタイムよりもラインタクトを向上させることはできない。したがって、常にリフロー炉内で基板の半田付けを行なうようにすることが必要である。そのためには、リフロー炉の直前に位置する生産ラインを構成する設備（例えば、部品実装機）を非稼動にさせることはできない。

２つ目の留意点としては、リール５１に巻きつけられたテーピング部品の部品切れが発生する前に部品テープを交換しなければならない。ここで言う「部品テープの交換」は「スプライシング作業」と呼ばれ、部品切れが近くなった部品テープの終端に新たな部品テープを接続し、これまで使用していたリール５１を新たな部品テープが巻きつけられたリール５１に交換する作業である。なぜならば、いったん部品切れが発生してしまうと、リール５１ごと部品テープを交換しなければならず、この交換作業は、残りの部品テープに新しい部品を部品テープをつなぐスプライシング作業と比較した場合、平均して２倍以上の時間がかかるからである。

本実施の形態では、配送経路問題の一種である車両配送問題（Vehicle Routing Problem, ＶＲＰ）を用いて、生産ラインにおける部材交換順序を決定する。

ここでは、ＶＲＰの固定された前提条件として以下に示す５つの条件（条件１〜条件５）を用いる。

（条件１）各オペレータは出発した地点（以下、「基準ポイント」という。）に必ず戻る。

（条件２）部材切れ発生箇所（以下、適宜「発生箇所」という。）への部材の配送は、必ず一人のオペレータが配送する。

（条件３）各オペレータは、複数の部材切れ発生箇所へ部材を配送可能である。

（条件４）部材切れ発生箇所へは必要とされる需要分の部材が必ず配送される。

（条件５）各オペレータが一度に配送可能な部材の積載量には制限がある。
また、変更可能な前提条件として、以下の条件６を用いる。

（条件６）部材置き場の数は、ＶＲＰの適用前に決定され、１つであってもよいし、複数であってもよい。

以下の説明では、条件６に相当する部材置き場の数は複数あるものとする。また、説明の簡単化のためにオペレータの数は一人であるものとする。

図６は、以下の処理に用いられる各種項目とその項目を示す記号をまとめた表である。
「基準ポイント」とは、オペレータが待機する基準地点を示し、記号「Ｐｏ」で示される。

「部材置き場」とは、交換用の部材が置いてある場所、すなわち、オペレータが部材をとりに行く場所を示す。なお、部材の種類の違いをｎで示した場合、部材置き場は、記号「Ｄｎ」で示される。なお、以下の説明でも、記号「ｎ」は部材の種類の違いを示すものとする。

「発生箇所」とは、部材切れ予告、すなわち部材供給要求が発生する箇所を示し、記号「Ｐｎ」で示される。

「部材探索時間」とは、部材置き場において、オペレータが目的とする部材を探索するのに要する時間を示し、記号「Ｓｎ」で示される。

「積載可能量」とは、オペレータが一度に搬送できる部材の最大量を示し、記号「Ｃ」で示される。

「部材切れ猶予時間」とは、部材切れ予告が発生してから実際に部材切れが発生するまでの時間を示し、記号「Ｒｎ」で示される。

「部材交換時間」とは、部材切れ発生箇所において部材を交換するのに要する時間を示し、記号「Ｃｎ」で示される。

図７は、各部材について、部材交換のために必要な時間および移動距離を示した表である。

例えば、部材０１（ｎ＝０１）に関して考えると、部材切れ猶予時間Ｒ０１は２６０秒であり、部材探索時間Ｓ０１は３０秒であり、部材交換時間Ｃ０１は９０秒であることが示されている。ここで、図７中「＃ｎ」は部材番号を示しているものとする。

また、基準ポイントＰｏから部材置き場Ｄ０１への距離は３ｍであることが示されている。同様に、基準ポイントＰｏから発生箇所Ｐ０１への距離は２．５ｍであることが示されている。

ここで、人の移動速度は１．３８９（ｍ／秒）と仮定する。したがって、基準ポイントＰｏから部材置き場Ｄ０１への移動には２．２秒（＝３ｍ／１．３８９（ｍ／秒））かかることが分かる。

以下、部材交換順序決定装置２２が実行する各処理について具体的事例に即して説明を行なう。図８は、部材交換順序を決定する処理のフローチャートである。

まず、部材切れ予告箇所判断部６８は、ＳＭＤ部品ロケーション情報収集部６２、ＳＭＤ残数情報収集部７４、半田残量情報収集部７６および接着剤残量情報収集部７８の出力する情報に基づいて、現時点での発生箇所Ｐｎをすべて抽出する（Ｓ１）。ここでは、図９に示すように、４箇所の発生箇所Ｐ０１〜Ｐ０４が抽出されたものとする。

次に、部材交換順序決定部７０は、発生箇所Ｐｎに対応した部材置き場Ｄｎ、すなわち発生箇所Ｐｎに補給する種類の部材が置いてある部材置き場Ｄｎを選択し、部材置き場Ｄｎ間の距離が最小となる最短経路を算出する（Ｓ２）。ここでは、図９に示すように部材置き場として４箇所の部材置き場Ｄ０１〜Ｄ０４が選択される。この際、図５を用いて説明した１つ目の留意点を反映させ、最も下流に位置する発生箇所Ｐｎに対応する部材置き場Ｄｎにまずオペレータが移動することを前提条件とする。なお、最短経路は、例えば、巡回セールスマン問題を用いて解くことができる。この場合、セールスマンが巡回すべき都市は、基準ポイントＰｏを除く部材置き場Ｄｎとし、都市間の距離（すなわち、巡回セールスマン問題に置けるコスト）を部材置き場Ｄｎ間の移動距離とし、セールスマンが巡回する移動距離の合計が最小となるような経路を求める。なお、都市を巡回する際の移動時間をコストとし、移動時間の合計が最小となるように経路を求めてもよい。

オペレータは、最下流に位置する発生箇所Ｐｎに対応する部材置き場Ｄｎにまず移動し、そこからの移動は、巡回セールスマン問題により求められた経路に従い移動を行なう。最後の部材置き場Ｄｎに到達した後、オペレータは、基準ポイントＰｏに戻るようにすれば、最短経路を求めることができる。したがって、図９に示した例では、まず、オペレータは基準ポイントＰｏから出発し、最下流に位置する発生箇所Ｐ０４に対応する部材置き場Ｄ０４に移動する。その後、部材置き場Ｄ０３、Ｄ０１、Ｄ０２の順で部材置き場を巡回し、最後に、基準ポイントＰｏに戻る。

図１０に示すように、オペレータの移動距離は、基準ポイントＰｏから部材置き場Ｄ０４までが２０ｍであり、部材置き場Ｄ０４から部材置き場Ｄ０３までが８ｍであり、部材置き場Ｄ０３から部材置き場Ｄ０１までが１５ｍであり、部材置き場Ｄ０１から部材置き場Ｄ０２までが０．５ｍであり、部材置き場Ｄ０２から基準ポイントＰｏまでが３．５ｍである。したがって、これらを合計した距離４７ｍがオペレータの最小移動距離である。

なお、当然に、部材置き場Ｄｎを巡回する際には、対応する発生箇所Ｐｎに部材を供給することとする。例えば、オペレータが部材置き場Ｄ０３に向かった際には、その後に、発生箇所Ｐ０３に部材を供給し、次の、部材置き場Ｄ０１に向かうものとする。

ここまでで、部材交換順序の初期解が求められたことになる。なお、以下の処理では、上述したＶＲＰを用いて部材の交換順序が決定されることになる。

部材交換順序決定部７０は、最短経路算出処理（Ｓ２）で求められた初期解に基づいて、オペレータがすべての発生箇所Ｐｎに部材を搬送して、部材交換を終了させるのに必要な総所要時間と、各発生箇所Ｐｎにおいて、部材の交換処理が終了する時刻（以下「処理終了時刻」という。）とを求める（Ｓ３）。この際、最短経路算出処理（Ｓ２）で求められた部材置き場Ｄｎの最短経路と、部材置き場Ｄｎと当該部材置き場Ｄｎに対応する発生箇所Ｐｎとの間のピストン輸送とに基づいて、総所要時間と処理終了時刻とを算出する（Ｓ３）。なお、処理終了時刻は、オペレータが部材交換を開始した時刻を０としたときの時刻である。すなわち、図１１に示すように、オペレータは、基準ポイントＰｏから出発し、部材置き場Ｄ０４まで移動し、部材を取り出した後、発生箇所Ｐ０４に移動し、部材を供給し、部材置き場Ｄ０４に戻る。次に、オペレータは、部材置き場Ｄ０３に移動し、同様の処理を行なう。このピストン輸送処理を部材番号＃０１および＃０２の部材についても行ない、最終的にオペレータは、基準ポイントＰｏに戻る。なお、図１１中、破線矢印が部材のピストン輸送を表している。

このようなピストン輸送を行なった際の総所要時間と処理終了時刻とをまとめた表が図１２である。

左から１列目は、上述の最短経路算出処理（Ｓ２）で求められた基準ポイントＰｏおよび部材置き場Ｄｎの移動順序を示している。２列目は１列目で示された移動順序における基準ポイントＰｏおよび部材置き場Ｄｎの２点間の移動距離を示しており、３列目は２列目に示した移動距離を移動時間に換算したものを示している。

４列目は、部材置き場Ｄｎにおいて部材を探索するのに必要な部材探索時間Ｓｎを示している。５列目は、部材置き場Ｄｎとそれに対応する発生箇所Ｐｎを往復する際の往復距離を示しており、６列目は５列目に示した移動距離を移動時間に換算したものを示している。７列目は、発生箇所Ｐｎにおける部材交換時間Ｃｎを示している。

８列目は、部材交換に必要な所要時間を発生箇所Ｐｎごとに示している。すなわち、３列目に示した移動時間と、４列目に示した部材探索時間Ｓｎと、６列目に示した移動時間と、７列目に示した部材交換時間Ｃｎとの和である。

９列目は、オペレータが基準ポイントＰｏを出発した時刻を０秒とした場合に、各発生箇所Ｐｎにおいて部材交換が終了するまでの所要時間を示している。すなわち、８列目に示した発生箇所Ｐｎごとの部材交換時間を累積した時間が示されている。１０列目は、各部材の部材切れ猶予時間Ｒｎを示している。

１１列目は、部材交換時にライン停止しなければならないか否かを示している。すなわち、印「○」が付された部材については、部材交換時には生産ラインが停止しておらず、生産ラインを停止させることなく部材交換をすることができることを示している。また、印「×」が付された部材については、生産ラインを停止させなければ部材交換ができないことを示している。すなわち、９列目に示した処理終了時刻と１０列目に示した部材切れ猶予時間とを比較して、処理終了時刻のほうが猶予時間よりも早ければ、印「○」が付され、それ以外の場合には、印「×」が付される。

次に、部材交換順序決定部７０は、交換可能なライン停止要因を検索する（Ｓ４）。すなわち、部材置き場Ｄｎの移動順序の入れ替えをすべての組み合わせについて行ない、それぞれの移動順序について、図１３に示すような表を作成する。図１３に示す表の見方は、図１２に示した表の見方と同じである。部材交換順序決定部７０は、図１３に示した表に基づいて、すべての部材置き場Ｄｎおよび発生箇所Ｐｎの移動順序のうち、生産ラインを停止させずに部材交換が可能な部材の個数（「ライン停止」欄の印「○」の個数）が最大となる移動順序を選択する。

この際、交換可能なライン停止要因がある場合（Ｓ５でＹＥＳ）、ライン停止要因の交換を行なう（Ｓ６）。すなわち、交換可能なライン停止要因がある場合とは、Ｓ４の処理で求められた移動順序において、生産ラインを停止させずに部材交換が可能な部材の個数が、移動順序の入れ替え前と比較して増えている場合をいう。そのような場合には、部材置き場Ｄｎの移動順序を入れ替える。

交換処理（Ｓ６）を行なうことにより、例えば、図１３に示されるように、「ライン停止」欄の印「○」の個数が図１２に示した表と比較して、１つから２つに増えていることがわかる。また、総所要時間（５７４．９秒）も、図１２に示した総所要時間（５８４．３秒）に比べて少し短くなっていることが分かる。図１４は、交換処理（Ｓ６）終了後の、部材交換順序を示す図であり、オペレータは、基準ポイントＰｏから出発し、部材置き場Ｄ０２、Ｄ０１、Ｄ０３およびＤ０４の順に部材置き場を巡回し、その間に、各部材置き場に対応する発生箇所に部材を供給し、基準ポイントＰｏに戻ることがわかる。

次に、部材交換順序決定部７０は、融合可能な部材置き場Ｄｎの検索を行なう（Ｓ７）。融合可能な場合とは、複数の部材置き場Ｄｎ間の距離が相互に所定のしきい値Ｔ１以下であり、かつ複数の部材置き場Ｄｎから搬送しなければならない部材の量の合計値が積載可能量Ｃ以下である場合である。ここでは、すべての融合可能な部材置き場Ｄｎの組み合わせを求め、融合後の移動順序について、図１５に示すような表を作成する。すべての部材置き場Ｄｎの移動順序のうち、総所要時間が最小となるものを１つ選択する。図１５に示す表の見方は、図１２および図１３に示した表の見方と同じである。なお、ここでは、図１６に示される部材置き場Ｄｎのうち、部材置き場Ｄ０１と部材置き場Ｄ０２とが融合され、部材置き場Ｄ０３と部材置き場Ｄ０４とが融合されたものとする。

融合可能な部材置き場Ｄｎがある場合には（Ｓ８でＹＥＳ）、Ｓ７の処理で検索された融合可能な部材置き場Ｄｎの組み合わせのうち、総所要時間が最小となる部材置き場Ｄｎの融合を採用し、部材置き場Ｄｎの融合を行なう（Ｓ９）。融合を行なった結果の一例が図１５に示されている。融合することにより、オペレータは２種類以上の部材を部材置き場Ｄｎより持ち出し、一度に２種類以上の発生箇所Ｐｎに向かい、部材の交換を行なうことになる。

上述のように部材置き場Ｄ０１と部材置き場Ｄ０２とは融合される。このため、部材置き場Ｄ０２から部材置き場Ｄ０１への移動距離は無視できるため、部材番号＃０１に対応する２列目の移動距離および３列目の移動時間が０になっている。ただし、部材置き場Ｄ０３と部材置き場Ｄ０４とは融合されるものの、部材置き場Ｄ０３から部材置き場Ｄ０４までの距離は無視できない。このため、部材番号＃０４に対応する２列目の移動距離および３列目の移動時間は、０とはせずに、通常の移動距離および移動時間が与えられる。なお、移動距離および移動時間が無視できるか否かの判断は、移動距離が所定のしきい値Ｔ２以下であるか否かにより判断される。

ここで、図１５の５列目に示される発生部往復距離について説明する。部材置き場Ｄ０２と部材置き場Ｄ０１とが融合されている。このため、部材番号＃０２に対応する発生部往復距離「６．０」は、部材置き場Ｄ０２から発生箇所Ｐ０２に移動し、その後、発生箇所Ｐ０１に移動するまでの距離を示している。また、部材番号＃０１に対応する発生部往復距離「１．５」は、発生箇所Ｐ０１から部材置き場Ｄ０１に移動するまでの距離を示している。

また、部材置き場Ｄ０３と部材置き場Ｄ０４とが融合されている。このため、部材番号＃０３に対応する発生部往復距離「６．５」は、部材置き場Ｄ０３から発生箇所Ｐ０３へ移動し、さらに、発生箇所Ｐ０４へ移動するまでの距離を示している。また、部材番号＃０４に対応する発生部往復距離「１．５」は、発生箇所Ｐ０４から部材置き場Ｄ０４へ移動するまでの距離を示している。このような融合処理を行なうことにより、図１５に示されるように総所要時間が５６９．８秒になっており、図１３に示される総所要時間（５７４．９秒）よりも短くなっていることが分かる。

部材交換順序決定部７０は、総所要時間の変動が収束したか否かを判断する（Ｓ１０）。すなわち、ライン停止要因交換処理（Ｓ６）または部材置き場Ｄｎの融合処理（Ｓ９）を行なった後と行なう前との総所要時間を比較し、その差が所定しきい値以内であれば、総所要時間変動が収束したと判断し（Ｓ１０でＹＥＳ）、収束時の部材交換順序を最短経路として決定する（Ｓ１１）。

収束していなければ（Ｓ１０でＮＯ）、ライン停止要因検索処理（Ｓ４）以降の処理を繰り返す。

図１７は、情報出力装置２６のディスプレイに表示される最終的に求められた部材交換順序を示す図である。図１７に示されるように、矢印でオペレータが移動する経路が示されており、その際に、部材置き場Ｄｎにおいて、どの部材を取り出すかが吹き出し内の言葉で示されている。なお、実際に、オペレータが発生箇所Ｐｎの位置を知ることができるように、各実装機等の設備に設けられた警告ランプの点滅や、部品フィーダ５０の操作パネル５２のＬＥＤ５４の点滅が行なわれる。

なお、このような表示は、オペレータが利用する携帯端末装置の表示部に表示させるようにしてもよい。その際、オペレータの位置をＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて把握しオペレータが移動すべき経路を表示したり、これまでに部材を交換した実績を携帯端末装置が認識し、オペレータが次に向かうべき場所を画面上に指示したりするようにしてもよい。

または、発生箇所および部材置き場に予め警告ランプを設置しておき、部材交換順序決定装置２２が、オペレータが次に向かうべき場所の警告ランプを点滅させることにより、オペレータに次に向かうべき場所を教示したりするようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によると、ＶＲＰを用いて部材交換順序を決定している。このため、部材交換を最小の時間で行なうことができる部材交換順序を決定することができる。

また、図８に示した処理のうち、Ｓ１からＳ２までの処理を実行することにより、生産ラインの下流工程ほど優先して部材交換を行なうようにすることができる。このため、リフロー炉への流れがスムーズになる。

よって、生産ラインをなるべく停止させることなく、部材を交換することが可能となる。

以上、本発明に係る部品実装システムについて、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るものではない。

例えば、上述の実施の形態ではオペレータの数は一人としたが、複数であってもよい。
また、上述の部材置き場Ｄｎ間の最短経路算出処理（図８のＳ２）においては、巡回セールスマン問題を用いて、最短経路を求めたが、それ以外の方法で最短経路を求めてもよい。

さらに、上述の実施の形態では、部材置き場Ｄｎ間の最短経路算出処理（図８のＳ２）において、生産ラインの最下流に位置する発生箇所Ｐｎに対応する部材置き場Ｄｎにまずオペレータが移動することを前提条件として、オペレータが移動する経路の初期解を求めたが、それ以降の処理（図８のＳ３〜Ｓ１１）においても、生産ラインの最下流に位置する発生箇所Ｐｎに対応する部材置き場Ｄｎにまずオペレータが移動するという条件を崩すことなく、その条件のもとで所要時間が最小となる経路を求めるようにしてもよい。

または、部材置き場Ｄｎ間の最短経路算出処理（図８のＳ２）において、上述したような前提条件（生産ラインの最下流に位置する発生箇所Ｐｎに対応する部材置き場Ｄｎにまずオペレータが移動するという条件）をはずして、オペレータが移動する経路の初期解を求めるようにしてもよい。

また、部材交換順序決定装置２２の機能が生産ラインを構成する生産設備（例えば、汎用実装機３２）に備えられていてもよい。

さらに、部材交換順序決定装置２２の表示部に表示される情報が、生産ラインを構成する生産設備の表示部に表示されるような構成であってもよい。さらにまた、生産設備の操作部等を利用して、部材交換順序決定装置２２を遠隔操作できるような構成であってもよい。

本発明は、生産ラインにおける部材交換順序の決定方法に適用でき、特に基板上に電子部品を実装する生産ラインにおける部材交換順序の決定方法等に適用できる。

本発明の実施の形態に係る部品実装システムの全体構成を示す外観図である。部材交換順序決定装置の内部構成を示すブロック図である。高速実装機および汎用実装機に装着される部材の一種である部品が収納される部品フィーダの一例を示す図である。操作パネルの一例を示す図である。交換作業を行なう際に作業効率を高めるために留意する点をまとめた表である。部材交換順序決定処理に用いられる各種項目とその項目を示す記号をまとめた表である。各部材について、部材交換のために必要な時間および移動距離を示した表である。部材交換順序を決定する処理のフローチャートである。部材切れ予告発生箇所および部材交換順序を示す図である。オペレータの移動距離を示す図である。部材交換順序を示す図である。部材交換を行なう際の総所要時間と処理終了時刻とをまとめた表である。部材交換を行なう際の総所要時間と処理終了時刻とをまとめた表である。部材交換順序を示す図である。部材交換を行なう際の総所要時間と処理終了時刻とをまとめた表である。部材交換順序を示す図である。情報出力装置２６のディスプレイに表示される最終的に求められた部材交換順序を示す図である。

符号の説明

２０基板
２２部材交換順序決定装置
２４情報収集装置
２６情報出力装置
２８半田印刷機
３０接着剤塗布機
３２〜３６高速実装機
３８，４０汎用実装機
５０部品フィーダ
５１リール
５２操作パネル
６２ＳＭＤ部品ロケーション情報収集部
６４ＳＭＤ部品棚管理部
６８部材切れ予告箇所判断部
７０部材交換順序決定部
７２表示制御部
７４ＳＭＤ残数情報収集部
７６半田残量情報収集部
７８接着剤残量情報収集部
２００部品実装システム

Claims

部品実装機を含む生産ラインにおいて消費される部材の交換順序を決定する方法であって、
生産ラインにおいて、部材がなくなりそうであることを予告する部材切れ予告の複数の発生箇所を抽出する抽出ステップと、
前記複数の発生箇所のうち、前記生産ラインにおいて最下流に位置する発生箇所を特定する最下流位置特定ステップと、
オペレータが、前記最下流に位置する発生箇所に対応する部材置き場に最初に到達するように、前記複数の発生箇所および前記複数の発生箇所にそれぞれ対応する複数の部材置き場を巡回するような巡回路を求め、当該巡回路の順に部材を交換する部材交換順序を決定する交換順序決定ステップと
を含むことを特徴とする部材交換順序決定方法。
前記交換順序決定ステップでは、オペレータが、前記最下流に位置する発生箇所に対応する部材置き場に最初に到達し、前記複数の発生箇所にそれぞれ対応する複数の部材置き場を巡回する移動距離または移動時間が最小となるような巡回路を求め、当該巡回路の順に部材を交換する部材交換順序を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の部材交換順序決定方法。
前記交換順序決定ステップでは、前記複数の発生箇所のうちの任意の２点間の移動距離または移動時間を前記２点間のコストとし、巡回路における前記コストの合計が最小となるように前記部材の交換順序を決定する
ことを特徴とする請求項２に記載の部材交換順序決定方法。
前記交換順序決定ステップでは、オペレータが前記複数の発生箇所と前記複数の発生箇所にそれぞれ対応する複数の部材置き場とを巡回し、前記複数の発生箇所へ部材を供給するのに必要な時間が最小となるような巡回路を求め、当該巡回路の順に部材を交換する部材交換順序を決定する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の部材交換順序決定方法。
前記交換順序決定ステップでは、各部材の交換終了までの所要時間が部材切れ予告が発生してから部材切れが発生するまでの時間である部材切れ猶予時間よりも小さくなる部材の個数が最大となるように、部材の交換順序を決定する
ことを特徴とする請求項４に記載の部材交換順序決定方法。
前記部材交換順序決定ステップでは、前記複数の発生箇所に供給すべき複数の部材にそれぞれ対応する複数の部材置き場のうち、部材置き場間の距離が所定のしきい値以下のものを融合し、融合後の複数の部材置き場を巡回する移動距離または移動時間が最小となるような巡回路を求め、当該巡回路の順に部材を交換する部材交換順序を決定する
ことを特徴とする請求項４に記載の部材交換順序決定方法。