JP6270286B2 - 部品実装ラインの生産最適化装置 - Google Patents

Description

本発明は、部品実装機で回路基板に部品を実装する部品実装ラインの生産最適化装置に関する発明である。

従来の部品実装ラインの生産最適化装置としては、例えば、特許文献１（特開２０１２−２４３８９４号公報）に記載されているように、１つの部品実装ラインで複数の生産ジョブを実行する場合におけるトータルラインサイクルタイムが短くなるように部品実装ラインのバランスを最適化することを目的として、各生産ジョブ毎に複数の実装機のうちのボトルネック実装機のサイクルタイムと実装関連機のサイクルタイムをそれぞれ設定し、各生産ジョブ毎にボトルネック実装機のサイクルタイムと実装関連機のサイクルタイムとを比較して長い方のサイクルタイムを各生産ジョブのラインサイクルタイムとすると共に、これら複数の生産ジョブのラインサイクルタイムを合計して、複数の生産ジョブの実質的な合計生産時間であるトータルラインサイクルタイムを求め、このトータルラインサイクルタイムが短くなるように複数の実装機のフィーダの一部を実装機間で入れ替えて各生産ジョブの部品実装順序を変更することで、各生産ジョブのボトルネック実装機のサイクルタイムを最適化するようにしたものがある。

また、特許文献２（特開２０１２−２８６６０号公報）に記載されているように、部品実装ラインの各実装機のサイクルタイムを算出する処理と、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（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し、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ものがある。

特開２０１２−２４３８９４号公報 特開２０１２−２８６６０号公報

一般に、部品実装ラインの生産（例えば、部品実装機の配置、各部品実装機のフィーダの配置、同じ部品を供給するテープリールの数、吸着ノズルの配置等）を最適化する場合、実際にユーザが所有する部材の範囲内（例えば部品実装機の所有数、フィーダの所有数、テープリールの所有数、吸着ノズルの所有数、交換可能な実装ヘッドの所有数等の範囲内）で、生産に使用する部材を選択して最適化するようにしている。この点に関して、上記特許文献１，２には、明記されていないが、いずれの場合も、出願当時の技術常識では、生産に使用する部材の選択範囲を実際にユーザが所有する部材（現有資産）の範囲内に制限した条件で部品実装ラインの生産を最適化するものと思われる。

しかし、例えば、フィーダの数を実際の所有数より増やすと、追加の部品補給が不要になったり、段取替えが不要になったり、また、同じ部品を供給するテープリールの数を実際の所有数より増やすと、サイクルタイムバランスが取れたりするなど、ユーザが所有する部材の数を増やすことで、更なる効率化が図れることがある。従来、このような効率化を実現するには、作業者が所有する部材の設定を変更し、トライ・アンド・エラーで投資コストと生産性とを両立させた部材の適切な設定を探り当てる必要があり、非常に手間のかかる作業となっていた。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、投資コストと生産性とを両立させた部材の適切な設定を探り当てる作業を簡単化した部品実装ラインの生産最適化装置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、部品実装機で回路基板に部品を実装する部品実装ラインの生産最適化装置において、生産に使用する部材の選択範囲を実際にユーザ（生産者）が所有する部材の範囲内に制限した条件で前記部品実装ラインの生産を最適化する現有資産内最適化手段と、生産に使用する部材の選択範囲の制限を少なくとも一部の部材について撤廃した条件で前記部品実装ラインの生産を最適化する資産制限無し最適化手段と、前記現有資産内最適化手段の最適化結果を表示するのに加えて、前記資産制限無し最適化手段が最適化したときに、前記現有資産内最適化手段が最適化したときの部材の選択範囲の少なくとも一部の制限を撤廃して追加する必要のある部材の名称と数量を表示すると共に、その場合の前記資産制限無し最適化手段の最適化結果を前記現有資産内最適化手段の最適化結果と比較表示する表示手段とを備えた構成としたものである。

この構成では、生産に使用する部材の選択範囲を実際にユーザが所有する部材（現有資産）の範囲内に制限した条件で部品実装ラインの生産を最適化した現有資産内最適化手段の最適化結果と、生産に使用する部材の選択範囲の制限を少なくとも一部の部材について撤廃した条件で部品実装ラインの生産を最適化した資産制限無し最適化手段の最適化結果とを表示手段に表示するのに加えて、前記資産制限無し最適化手段が最適化したときに、前記現有資産内最適化手段が最適化したときの部材の選択範囲の少なくとも一部の制限を撤廃して追加する必要のある部材の名称と数量を表示するようにしたので、作業者は、表示手段に表示された現有資産内最適化手段の最適化結果と資産制限無し最適化手段の最適化結果とを比較して投資コストと生産性とを容易に評価することができ、投資コストと生産性とを両立させた部材の設定を探り当てる作業を簡単化できる。

この場合、前記資産制限無し最適化手段は、異なる複数の条件で複数の最適化処理を実行して複数の最適化結果を得るようにすると良い。このようにすれば、投資コストと生産性とを両立させた部材の最適な設定を探り当てる作業を能率良く行うことができる。

また、前記表示手段には、前記現有資産内最適化手段の最適化結果と前記資産制限無し最適化手段の最適化結果として、それぞれ、総生産時間、サイクルタイム、段取替え回数、総段取替え時間の少なくとも１つを表示するようにすると良い。総生産時間、サイクルタイム、段取替え回数、総段取替え時間は、いずれも生産性を評価する指標となる。

また、前記表示手段には、前記資産制限無し最適化手段の最適化結果として、前記所有する部材に対して追加する必要のある部材の名称と数量を表示するようにしても良い。これにより、追加する投資コストを容易に見積もることができる。

また、前記表示手段には、前記資産制限無し最適化手段の最適化結果として、最適化によるコスト削減効果を表示するようにしても良い。これにより、最適化によるコスト削減効果が一目で分かるようになる。

また、前記生産に使用する部材は、フィーダ、吸着ノズル、一括段取替え台車、テープリール、部品実装機、実装ヘッドの少なくとも１つとすれば良い。また、前記生産に使用する部材の選択範囲の制限は、該部材の数量で制限されるようにしても良い。或は、フィーダの選択範囲は、テープフィーダの数量のみの選択に限定されず、複数種のフィーダ（例えばテープフィーダ、バルクフィーダ、スティックフィーダ、トレイフィーダ等）の中からフィーダの種類と数量の両方を選択できるようにしても良い。同様に、吸着ノズルの選択範囲は、吸着ノズルの数量のみの選択に限定されず、例えばノズル径や吸着パッド形状の異なる複数種の吸着ノズルの中から吸着ノズルの種類と数量の両方を選択でき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構成を示すブロック図である。 図２は生産最適化装置の構成を示すブロック図である。 図３は生産最適化処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 図４は最適化結果の表示例を示す図である。

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を搬送する搬送経路１２には、回路基板１１に部品を実装する複数の部品実装機１８と、部品実装に関連する作業を行う複数の実装関連機が配列されている。ここで、複数の実装関連機は、例えば、半田印刷機１３、検査装置１４、リフロー装置１５、接着剤塗布装置等である。

各部品実装機１８には、それぞれ部品を供給するテープフィーダ等のフィーダ１６が交換可能（取替え可能）にセットされている。図示はしないが、各部品実装機１８の実装ヘッドは、交換可能（取替え可能）に保持され、該実装ヘッドには、フィーダ１６から供給される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交換可能（取替え可能）に保持されている。各部品実装機１８の実装ヘッドに保持させる吸着ノズルは、ノズル径や吸着パッド形状等が異なる複数種類の吸着ノズルの中から、フィーダ１６により供給される部品のサイズや種類等に応じて付け替えられる。以上のように構成した部品実装ライン１０では、生産ジョブ（生産プログラム）を実行して部品実装基板を生産する。

次に、図２に基づいて生産最適化装置２０の構成を説明する。
生産最適化装置２０は、最適化処理用コンピュータ２１と、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力装置２２と、後述する図４の最適化結果や各種情報を表示する液晶表示パネル、ＣＲＴ等の表示装置２３（表示手段）と、後述する図３の生産最適化処理プログラム等の各種プログラムやデータが記憶された記憶装置２４等から構成されている。

最適化処理用コンピュータ２１は、後述する図３の生産最適化処理プログラムを実行することで、生産に使用する部材の選択範囲を実際にユーザ（生産者）が所有する部材（現有資産）の範囲内に制限した条件で部品実装ライン１０の生産を現有資産内最適化処理により最適化する現有資産内最適化手段として機能すると共に、生産に使用する部材の選択範囲の制限を少なくとも一部の部材について撤廃した条件で部品実装ライン１０の生産を資産制限無し最適化処理により最適化する資産制限無し最適化手段としても機能し、図４に示すように、現有資産内最適化処理の最適化結果（現有資産内最適化結果）と資産制限無し最適化処理の最適化結果（資産制限無し最適化結果）を表示装置２３に比較して表示する。

本実施例の資産制限無し最適化処理では、生産に使用する部材の選択範囲の制限を撤廃した異なる複数の条件で複数の最適化処理を実行して複数の最適化結果を得るようにしている。図４の表示例では、資産制限無し最適化処理で得られた２つの資産制限無し最適化結果（１）、（２）を現有資産内最適化結果と比較して表示する。

また、現有資産内最適化結果と資産制限無し最適化結果（１）、（２）として、それぞれ、総生産時間、サイクルタイム、段取替え回数、総段取替え時間を表示し、更に、資産制限無し最適化結果（１）、（２）として、総生産時間増減効果と、所有する部材（現有資産）に対して追加する必要のある部材（追加部材）の名称と数量を表示する。その他、資産制限無し最適化結果（１）、（２）として、最適化によるコスト削減効果を表示するようにしても良い。

また、生産に使用する部材は、フィーダ、吸着ノズル、複数のフィーダを一括して取り替える一括段取替え台車、テープリール、部品実装機、実装ヘッドである。生産に使用する部材の選択範囲の制限は、該部材の数量で制限される。尚、フィーダの選択範囲は、テープフィーダの数量のみの選択に限定されず、複数種のフィーダ（例えばテープフィーダ、バルクフィーダ、スティックフィーダ、トレイフィーダ等）の中からフィーダの種類と数量の両方を選択できるようにしても良い。同様に、吸着ノズルの選択範囲は、吸着ノズルの数量のみの選択に限定されず、例えばノズル径や吸着パッド形状の異なる複数種の吸着ノズルの中から吸着ノズルの種類と数量の両方を選択できるようにしても良い。

以上説明した本実施例の現有資産内最適化処理と資産制限無し最適化処理は、最適化処理用コンピュータ２１によって図３の生産最適化処理プログラムに従って次のように実行される。図３の生産最適化処理プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、現有資産（現時点でユーザが所有する部材）を確認した後、ステップ１０２に進み、生産に使用する部材の選択範囲を現有資産の範囲内に制限した条件で部品実装ライン１０の生産を最適化する現有資産内最適化処理を実行する。

この後、ステップ１０３に進み、現在の使用可能な部材に制限があるか否かを判定し、現在の使用可能な部材に制限がないと判定されれば、そのまま本プログラムを終了する。

一方、上記ステップ１０３で、現在の使用可能な部材に制限があると判定されれば、ステップ１０４に進み、後述するステップ１０５〜１０６の処理により、使用制限のある部材の全ての組み合わせについて、資産制限無し最適化処理を実行したか否かを判定し、まだ資産制限無し最適化処理を実行していないものがあると判定されれば、ステップ１０５に進み、対象となる部材の選択範囲の制限を撤廃した条件で部品実装ライン１０の生産を最適化する資産制限無し最適化処理を実行する。

この後、ステップ１０６に進み、資産制限無し最適化結果の生産時間が前記ステップ１０２の処理で得られた現有資産内最適化結果の生産時間より短いか否かを判定する。その結果、資産制限無し最適化結果の生産時間が現有資産内最適化結果の生産時間より短いと判定されれば、ステップ１０７に進み、表示装置２３に資産制限無し最適化結果を現有資産内最適化結果と比較して表示して、上記ステップ１０４に戻る。

また、上記ステップ１０６で、資産制限無し最適化結果の生産時間が現有資産内最適化結果の生産時間以上であると判定された場合は、資産制限無し最適化結果が現有資産内最適化結果よりも生産性が低いため、資産制限無し最適化結果を表示装置２３に表示せずに、上記ステップ１０４に戻る。

以上の処理により、対象となる部材の選択範囲の制限を撤廃して資産制限無し最適化処理を繰り返して、使用制限のある部材の全ての組み合わせについて、資産制限無し最適化処理を実行した時点で、上記ステップ１０４で「Ｙｅｓ」と判定されて、本プログラムを終了する。

以上説明した本実施例によれば、生産に使用する部材の選択範囲を実際にユーザが所有する部材（現有資産）の範囲内に制限した条件で部品実装ライン１０の生産を最適化する現有資産内最適化処理と、生産に使用する部材の選択範囲の制限を少なくとも一部の部材について撤廃した条件で部品実装ライン１０の生産を最適化する資産制限無し最適化処理とを実行して、表示装置２３に現有資産内最適化結果と資産制限無し最適化結果とを比較して表示するようにしたので、作業者は、表示装置２３に表示された現有資産内最適化結果と資産制限無し最適化結果とを比較して投資コストと生産性とを容易に評価することができ、投資コストと生産性とを両立させた部材の適切な設定を探り当てる作業を簡単化できる。

尚、表示装置２３に表示する最適化結果は、総生産時間、サイクルタイム、段取替え回数、総段取替え時間、総生産時間増減効果、追加部材、コスト削減効果のうちの一部であっても良く、要は、生産性や投資コストを評価する指標となるデータを表示すれば良い。

その他、本発明は、上記実施例に限定されず、例えば、部品実装ライン１０の構成を変更したり、図３の生産最適化処理プログラムを部品実装ライン１０の生産管理用のホストコンピュータで実行するようにしても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できることは言うまでもない。

１０…部品実装ライン、１１…回路基板、１２…搬送経路、１６…フィーダ、１８…部品実装機、２０…生産最適化装置、２１…最適化処理用コンピュータ（現有資産内最適化手段，資産制限無し最適化手段）、２３…表示装置（表示手段）

Claims (7)

1. 部品実装機で回路基板に部品を実装する部品実装ラインの生産最適化装置において、
   生産に使用する部材の選択範囲を実際にユーザが所有する部材の範囲内に制限した条件で前記部品実装ラインの生産を最適化する現有資産内最適化手段と、
   生産に使用する部材の選択範囲の制限を少なくとも一部の部材について撤廃した条件で前記部品実装ラインの生産を最適化する資産制限無し最適化手段と、
   前記現有資産内最適化手段の最適化結果を表示するのに加えて、前記資産制限無し最適化手段が最適化したときに、前記現有資産内最適化手段が最適化したときの部材の選択範囲の少なくとも一部の制限を撤廃して追加する必要のある部材の名称と数量を表示すると共に、その場合の前記資産制限無し最適化手段の最適化結果を前記現有資産内最適化手段の最適化結果と比較表示する表示手段と
   を備えていることを特徴とする部品実装ラインの生産最適化装置。
2. 前記生産に使用する部材は、前記部品実装機に交換可能にセットされるフィーダと実装ヘッドの少なくとも一方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最適化装置。
3. 前記資産制限無し最適化手段は、異なる複数の条件で複数の最適化処理を実行して複数の最適化結果を得ることを特徴とする請求項２に記載の部品実装ラインの生産最適化装置。
4. 前記表示手段には、前記現有資産内最適化手段の最適化結果と前記資産制限無し最適化手段の最適化結果として、それぞれ、総生産時間、サイクルタイム、段取替え回数、総段取替え時間の少なくとも１つを表示することを特徴とする請求項２又は３に記載の部品実装ラインの生産最適化装置。
5. 前記表示手段には、前記資産制限無し最適化手段の最適化結果として、前記所有する部材に対して追加する必要のある部材の名称と数量を表示することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の部品実装ラインの生産最適化装置。
6. 前記表示手段には、前記資産制限無し最適化手段の最適化結果として、最適化によるコスト削減効果を表示することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の部品実装ラインの生産最適化装置。
7. 前記生産に使用する部材の選択範囲の制限は、該部材の数量で制限されることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の部品実装ラインの生産最適化装置。

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