JP5980944B2 - 部品実装ラインの生産監視システム及び生産監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品を実装した電子部品実装基板を生産する部品実装ラインの生産監視システム及び生産監視方法に関する発明である。

電子部品を実装した電子部品実装基板を生産する部品実装ラインにおいては、半田印刷機、接着剤塗布装置、電子部品実装機、リフロー装置等を基板の搬送ラインに沿って配置し、その搬送ラインの上流側から回路基板を搬送して、上記各装置を順番に通過することで、基板面への半田の印刷や電子部品の実装等の各工程を経て電子部品実装基板を生産するようにしている。

この部品実装ラインのいずれかの装置で故障等のトラブルが発生して当該装置が停止すると、部品実装ライン全体が停止して、復旧するまでに時間がかかり、部品実装ラインの稼働率が低下する原因となる。

そこで、特許文献１（特開２０００−２５０６２５号公報）に記載されているように、装置のアクチュエータの動作開始時間と動作終了時間から動作時間を計算し、この動作時間を、予め計測した正常な動作時間と比較して、両者の差が判定しきい値以上であるか否かで軽故障（生産ラインの停止に至らない軽度の故障）の有無を判定して、軽故障発生時にその軽故障を表示装置に表示して作業者に知らせるようにしたものがある。この場合、軽故障の段階では、生産ラインの停止に至らないため、その軽故障が悪化して生産ラインが停止する前に、軽故障の原因となっている機器や部品を準備しておき、生産ラインの休み時間に軽故障の装置を修理することが可能となり、部品実装ラインの稼働率を低下させずに済む。

特開２０００−２５０６２５号公報

ところで、部品実装ラインの全ての装置が正常に機能していても、生産ロス（生産の遅れ）が発生することがある。例えば、マーク読取り時のエラーやリトライ、部品吸着時のエラーやリトライ、部品実装時のエラーやリトライ、部品補給作業等が行われると、生産ロスが発生して生産のサイクルタイムが長くなる。従って、生産のサイクルタイムを理想的なサイクルタイムと比較して、両者の差が判定しきい値以上であるか否かで軽故障の有無を判定するシステムでは、実際には部品実装ラインの全ての装置が正常に機能している場合でも、生産ロスが発生して生産のサイクルタイムが長くなると、装置の軽故障と誤判定してしまう可能性がある。

一般に、部品実装ラインでは、定期的にメンテナンス作業を行うようにしているが、定期メンテナンスの間隔内では、実際に装置に故障等のトラブルが発生しないと、メンテナンス作業の必要性を知ることができない。このため、実際に装置に故障等のトラブルが発生する前に、定期メンテナンス期間が到来するように、定期メンテナンスの間隔を短めに設定するようにしている。その結果、往々にしてメンテナンス作業の必要がない時期にメンテナンス作業を行うことになってしまい、メンテナンス作業の回数が増えるという欠点があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、生産ロスが発生する可能性のある状況下でも、その生産ロスの影響を受けずにメンテナンス作業の必要性を精度良く判定でき、実際にメンテナンス作業が必要となったときに作業者にメンテナンス作業を指示できる部品実装ラインの生産監視システム及び生産監視方法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、電子部品を実装した電子部品実装基板を生産する部品実装ラインにおいて、生産ロス（生産の遅れ）が発生していない生産のサイクルタイムである実サイクルタイムを取得すると共に、理想的な生産のサイクルタイムである理想サイクルタイムを取得し、前記実サイクルタイムと前記理想サイクルタイムとの差分に基づいて前記部品実装ラインのメンテナンス作業の要否を判定し、メンテナンス作業が必要と判定したときに当該メンテナンス作業を行うように表示及び／又は音声で作業者に指示するようにしたものである。このようにすれば、生産ロスが発生していない生産の実サイクルタイムを理想サイクルタイムと比較してメンテナンス作業の要否を判定できるため、生産ロスが発生する可能性のある状況下でも、その生産ロスの影響を受けずにメンテナンス作業の必要性を精度良く判定することが可能となり、実際にメンテナンス作業が必要となったときに、その都度、作業者にメンテナンス作業を指示することができる。これにより、メンテナンス作業の必要がない時期にメンテナンス作業を行わずに済み、メンテナンス作業の回数を減らすことができると共に、部品実装ラインのいずれかの装置で故障等のトラブルが発生して当該装置が停止する前に、メンテナンス作業を行うことが可能となり、部品実装ラインの稼働率を低下させずに済む。

この場合、理想サイクルタイムは、サイクルタイムシミュレータ等により算出した理論サイクルタイム又はそれまでに取得した実サイクルタイムのうちの最速の実サイクルタイムを用いれば良い。

また、部品実装ラインにおいては、前記生産ロスは、基板搬送時のエラーやリトライ（再度の動作）、画像処理エラーやリトライ、部品吸着時のエラーやリトライ、部品実装時のエラーやリトライ、部品補給作業、生産中の装置のエラー、生産中のティーチング、生産レシピの補正、生産中の精度補正、一部の基板のみで発生する余計な動作の少なくとも１つにより発生する。

また、メンテナンスの要否を判定する際に、実サイクルタイムと理想サイクルタイムとの差分の変化傾向が上昇傾向になったときにメンテナンス作業が必要と判定するようにすると良い。図２に示すように、部品実装ラインを構成する装置のパフォーマンス（動作性能）は、新品時から徐々に向上して安定期に達した後は、ほぼ一定レベルに維持され、この安定期がある程度続いた後、部品の摩耗・劣化等によって装置のパフォーマンスが急速に低下する傾向がある。従って、図３に示すように、装置のパフォーマンスの安定期から下降期に入ると、実サイクルタイムと理想サイクルタイムとの差分が急速に上昇し始める。従って、実サイクルタイムと理想サイクルタイムとの差分の変化傾向が上昇傾向になったときにメンテナンス作業が必要と判定するようにすれば、実際にメンテナンス作業が必要となったときに、それを速やかに検出することができる。

或は、実サイクルタイムと理想サイクルタイムとの差分が所定値以上になったときにメンテナンス作業が必要と判定するようにしても良い。この場合も、生産ロスが発生していない生産の実サイクルタイムを用いるため、生産ロスが発生する可能性のある状況下でも、その生産ロスの影響を受けずにメンテナンス作業の必要性を精度良く判定することができる。

本発明は、部品実装ライン全体でメンテナンス作業の要否を判定するようにしても良いし、部品実装ラインを構成する装置毎又は該装置を構成するユニット毎に実サイクルタイムと理想サイクルタイムを取得し、装置毎又はユニット毎にメンテナンス作業の要否を判定するようにしても良い。

図１は本発明の一実施例の部品実装ラインの生産監視システムの構成を概略的に示すブロック図である。 図２は装置のパフォーマンスの経時的な変化を説明する図である。 図３は実サイクルタイムと理想サイクルタイムとの差分の経時的な変化を説明する図である。 図４はメンテナンス作業要否判定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１０の構成を説明する。

回路基板１１を搬送する搬送ライン１２には、回路基板１１に電子部品を実装する複数の実装機１３と、部品実装に関連する作業を行う実装関連機（実装機以外の装置）が配列されている。ここで、実装関連機は、例えば、半田印刷機１４、外観検査装置１５、リフロー装置１６、接着剤塗布装置等である。外観検査装置１５は、回路基板１１上の電子部品の実装状態等をカメラ（図示せず）で撮像して、その撮像画像を処理して外観検査する。この外観検査装置１５で不良基板が検出された場合は、該外観検査装置１５の出口側に設けられた不良基板搬出コンベア（図示せず）によって排出するようになっている。

各実装機１３には、それぞれ電子部品を供給するフィーダ１７が装着されている。図示はしないが、各実装機１３の実装ヘッドには、フィーダ１７から供給される電子部品を吸着して回路基板１１に実装する１本又は複数本の吸着ノズルが保持されている。また、各実装機１３には、回路基板１１の基準マークを撮像するカメラ（マークカメラ）や、吸着ノズルに吸着した部品を撮像するカメラ（パーツカメラ）が搭載されている。尚、搬送ライン１２の出口側（回路基板排出側）には、部品実装ライン１０で生産した電子部品実装基板を検査する製品検査装置１８が配列されている。

部品実装ライン１０の生産を管理・監視する生産管理コンピュータ２３は、後述する図４のメンテナンス作業要否判定プログラムを実行することで、生産ロス（生産の遅れ）が発生していない生産のサイクルタイムである実サイクルタイムを取得する実サイクルタイム取得手段として機能すると共に、理想的な生産のサイクルタイムである理想サイクルタイムを取得する理想サイクルタイム取得手段として機能し、更に、実サイクルタイムと理想サイクルタイムとの差分に基づいて部品実装ライン１０のメンテナンス作業の要否を判定するメンテナンス要否判定手段として機能すると共に、メンテナンス作業が必要と判定したときに、当該メンテナンス作業を行うように表示装置２４に表示したり、音声で作業者に指示する指示手段として機能する。尚、メンテナンス作業の指示を表示する表示装置は、生産管理コンピュータ２３の表示装置２４の他に、部品実装ライン１０の各装置又は搬送ライン１２の所定位置に設けても良いし、作業者が携帯する携帯端末に設けても良い。

この場合、理想サイクルタイムは、サイクルタイムシミュレータ等により算出した理論サイクルタイムを用いても良いし、生産管理コンピュータ２３のメモリ（図示せず）に蓄積した実サイクルタイムのデータの中から最速の実サイクルタイムを選択して、最速の実サイクルタイムを理想サイクルタイムとして用いても良い。

また、部品実装ライン１０の生産を遅延させる生産ロスは、下記の(1) 〜(8) のいずれかの動作によって発生する。

(1) コンベア（図示せず）で回路基板１１を搬送するときのエラーやリトライ（再度の動作）
(2) 実装機１３のカメラ（マークカメラやパーツカメラ）で撮像した画像を処理する際の画像処理エラーやリトライ
(3) 実装機１３の吸着ノズルで部品を吸着するときのエラーやリトライ
(4) 回路基板１１に部品を実装するときのエラーやリトライ
(5) 部品補給作業（フィーダ１７の取替え、部品供給テープのスプライシング、予備のフィーダ１７の取替え等）
(6) 生産中の装置のエラー
(7) 生産中のティーチング、生産レシピ（生産手順）の補正等の調整作業
(8) 生産中の精度補正等、一部の基板のみで発生する余計な動作

ところで、図２に示すように、部品実装ライン１０を構成する装置のパフォーマンス（動作性能）は、新品時から徐々に向上して安定期に達した後は、ほぼ一定レベルに維持され、この安定期がある程度続いた後、部品の摩耗・劣化等によって装置のパフォーマンスが急速に低下する傾向がある。従って、図３に示すように、装置のパフォーマンスの安定期から下降期に入ると、実サイクルタイムと理想サイクルタイムとの差分が急速に上昇し始める。このような特性を考慮して、本実施例では、実サイクルタイムと理想サイクルタイムとの差分の変化傾向（変化トレンド）が上昇傾向（上昇トレンド）になったときにメンテナンス作業が必要と判定するようにしている。

以上説明した本実施例のメンテナンス作業の要否判定は、生産管理コンピュータ２３によって図４のメンテナンス作業要否判定プログラムに従って実行される。本プログラムは、所定周期で繰り返し実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、生産管理コンピュータ２３が部品実装ライン１０の装置から何らかの情報を取得したか否かを判定し、まだ情報を取得していなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。

その後、生産管理コンピュータ２３が部品実装ライン１０の装置から何らかの情報を取得すると、本プログラムが起動されたときに、ステップ１０１で「Ｙｅｓ」と判定されて、ステップ１０２に進み、取得した情報が生産レシピ切替え情報であるか否かを判定する。その結果、生産レシピ切替え情報と判定されれば、ステップ１０３に進み、サイクルタイムシミュレータ等により算出した理論サイクルタイムを取得して、本プログラムを終了する。

これに対し、上記ステップ１０２で、取得した情報が生産レシピ切替え情報でないと判定されれば、ステップ１０４に進み、取得した情報が実サイクルタイムの情報であるか否かを判定し、実サイクルタイムの情報でなければ、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ１０４で、取得した情報が実サイクルタイムの情報であると判定されれば、ステップ１０５に進み、当該実サイクルタイムを計測した生産中に生産ロスが発生したか否かを判定する。その結果、生産ロスが発生したと判定されれば、当該実サイクルタイムに生産ロスの影響が含まれていると判断して、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。

これに対し、上記ステップ１０５で、当該実サイクルタイムを計測した生産中に生産ロスが発生していないと判定されれば、ステップ１０６に進み、実サイクルタイムと理論サイクルタイムとの差分を算出して、次のステップ１０７で、生産管理コンピュータ２３のメモリ（図示せず）に当該差分のデータを時系列的に記憶する。

この後、ステップ１０８に進み、当該差分の時系列データに基づいて当該差分の変化傾向を分析し、次のステップ１０９で、当該差分の変化傾向が上昇傾向であるか否かを判定する。その結果、当該差分の変化傾向が上昇傾向ではないと判定されれば、ステップ１１２に進み、メンテナンス作業不要と判定して、そのまま本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ１０９で、当該差分の変化傾向が上昇傾向であると判定されれば、ステップ１１０に進み、メンテナンス作業必要と判定して、ステップ１１１に進み、当該メンテナンス作業を行うように表示装置２４等に表示したり、音声で作業者に指示する。

尚、図４のメンテナンス作業要否判定プログラムでは、理想サイクルタイムとして理論サイクルタイムを用いたが、これに代えて、それまでに取得した実サイクルタイムのうちの最速の実サイクルタイムを用いても良い。

以上説明した本実施例によれば、生産ロスが発生していない生産の実サイクルタイムを理想サイクルタイム（理論サイクルタイム又は最速の実サイクルタイム）と比較してメンテナンス作業の要否を判定するようにしているため、生産ロスが発生する可能性のある状況下でも、その生産ロスの影響を受けずにメンテナンス作業の必要性を精度良く判定することが可能となり、実際にメンテナンス作業が必要となったときに、その都度、作業者にメンテナンス作業を指示することができる。これにより、メンテナンス作業の必要がない時期にメンテナンス作業を行わずに済み、メンテナンス作業の回数を減らすことができると共に、部品実装ライン１０のいずれかの装置で故障等のトラブルが発生して当該装置が停止する前に、メンテナンス作業を行うことが可能となり、部品実装ラインの稼働率を低下させずに済む。

尚、本実施例では、実サイクルタイムと理想サイクルタイムとの差分の変化傾向が上昇傾向になったときにメンテナンス作業が必要と判定するようにしたが、実サイクルタイムと理想サイクルタイムとの差分が所定値以上になったときにメンテナンス作業が必要と判定するようにしても良い。この場合も、生産ロスが発生していない生産の実サイクルタイムを用いるため、生産ロスが発生する可能性のある状況下でも、メンテナンス作業の必要性を精度良く判定することができる。

本発明は、部品実装ライン１０全体でメンテナンス作業の要否を判定するようにしても良いし、部品実装ライン１０を構成する装置毎又は該装置を構成するユニット毎に実サイクルタイムと理想サイクルタイムを取得し、装置毎又はユニット毎に同様の処理を行い、メンテナンス作業の要否を判定するようにしても良い。例えば、基板ローディング、ＸＹ軸の移動、Ｚ軸の移動、画像処理といった個々のユニット毎にメンテナンス作業の要否を判定するようにしても良い。

尚、本発明を適用可能な部品実装ラインは、図１の構成に限定されず、複数台の実装機のみで構成しても良く、また、実装機の台数や実装関連機（実装機以外の装置）の種類、各装置の配列を適宜変更しても良い等、本発明は、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。

１０…部品実装ライン、１１…回路基板、１２…搬送ライン、１３…実装機、１４…半田印刷機、１５…外観検査装置、１６…リフロー装置、１７…フィーダ、１８…製品検査装置、２３…生産管理コンピュータ（実サイクルタイム取得手段、理想サイクルタイム取得手段、メンテナンス要否判定手段、指示手段）、２５…表示装置

Claims (7)

1. 電子部品を実装した電子部品実装基板を生産する部品実装ラインの生産監視システムにおいて、
   生産ロスが発生していない生産のサイクルタイムである実サイクルタイムを取得する実サイクルタイム取得手段と、
   理想的な生産のサイクルタイムである理想サイクルタイムを取得する理想サイクルタイム取得手段と、
   前記実サイクルタイムと前記理想サイクルタイムとの差分に基づいて前記部品実装ラインのメンテナンス作業の要否を判定するメンテナンス要否判定手段と
   前記メンテナンス要否判定手段により前記メンテナンス作業が必要と判定されたときに当該メンテナンス作業を行うように表示及び／又は音声で作業者に指示する指示手段と
   を備えていることを特徴とする部品実装ラインの生産監視システム。
2. 前記理想サイクルタイムは、理論サイクルタイム又はそれまでに取得した前記実サイクルタイムのうちの最速の実サイクルタイムであることを特徴とする請求項１に記載の部品実装ラインの生産監視システム。
3. 前記生産ロスは、基板搬送時のエラーやリトライ、画像処理エラーやリトライ、部品吸着時のエラーやリトライ、部品実装時のエラーやリトライ、部品補給作業、生産中の装置のエラー、生産中のティーチング、生産レシピの補正、生産中の精度補正、一部の基板のみで発生する余計な動作の少なくとも１つにより発生す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生産監視システム。
4. 前記メンテナンス要否判定手段は、前記実サイクルタイムと前記理想サイクルタイムとの差分の変化傾向が上昇傾向になったときに前記メンテナンス作業が必要と判定す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生産監視システム。
5. 前記メンテナンス要否判定手段は、前記実サイクルタイムと前記理想サイクルタイムとの差分が所定値以上になったときに前記メンテナンス作業が必要と判定す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生産監視システム。
6. 前記実サイクルタイム取得手段は、前記部品実装ラインを構成する装置毎又は該装置を構成するユニット毎に前記実サイクルタイムを取得し、
   前記理想サイクルタイム取得手段は、前記部品実装ラインを構成する装置毎又は該装置を構成するユニット毎に前記理想サイクルタイムを取得し、
   前記メンテナンス要否判定手段は、前記部品実装ラインを構成する装置毎又は該装置を構成するユニット毎にメンテナンス作業の要否を判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の部品実装ラインの生産監視システム。
7. 電子部品を実装した電子部品実装基板を生産する部品実装ラインの生産監視方法において、
   生産ロスが発生していない生産のサイクルタイムである実サイクルタイムを取得すると共に、理想的な生産のサイクルタイムである理想サイクルタイムを取得し、前記実サイクルタイムと前記理想サイクルタイムとの差分に基づいて前記部品実装ラインのメンテナンス作業の要否を判定し、前記メンテナンス作業が必要と判定したときに当該メンテナンス作業を行うように表示及び／又は音声で作業者に指示することを特徴とする部品実装ラインの生産監視方法。

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