JP6500250B2 - グループ決定方法およびグループ決定装置 - Google Patents

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実装基板のグループを決定するグループ決定方法およびグループ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、同一の共通配置で生産する実装基板のグループを決定するにあたり、部品供給手段を交換する段取り回数が少なくなり、段取り作業時間が短くなるように実装基板のグループと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、段取り回数や段取り作業時間が少なくなるように決定された実装基板のグループの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、段取り回数や段取り作業時間は少ないが外段取り作業時間が長くなり、結果として生産時間が長くなってしまう場合があり、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共通配置のグループを決定するグループ決定方法およびグループ決定装置を提供することを目的とする。

本発明のグループ決定方法は、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な複数のグループに分けるグループ決定方法であって、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と、前記外段取り作業時間を考慮して、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を決定する。

本発明のグループ決定装置は、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な複数のグループに分けるグループ決定装置であって、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と、前記外段取り作業時間を考慮して、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を決定するグループ決定部と、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共通配置のグループ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 （ａ）（ｂ）（ｃ）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時間とグループの説明図 本発明の一実施の形態の部品実装システムにおけるグループ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理想的な生産完了時間算出のフロー図 本発明の一実施の形態の部品実装システムにおける現実的な生産完了時間算出のフロー図

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グループ作成部３１ａ、部品配置作成部３１ｂ、生産時間算出部３１ｃ、段取り作業時間算出部３１ｄ、生産完了時間算出部３１ｅ、グループ決定部３１ｆ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、生産計画情報３２ｂ、作成グループ情報３２ｃ、部品配置情報３２ｄ、算出時間情報３２ｅ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。生産計画情報３２ｂには、部品実装システム１において所定の期間（例えば、１日）に計画されている、部品実装ラインＬ１〜Ｌ３において生産される実装基板Ｖの種類、生産枚数などを含む生産計画が記憶されている。

グループ作成部３１ａは、実装データ３２ａ、生産計画情報３２ｂに基づいて、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を組み合わせて、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（部品配置）が共通な共通配置の複数のグループＧを作成して、作成グループ情報３２ｃとして管理記憶部３２に記憶させる。部品配置作成部３１ｂは、実装データ３２ａ、作成グループ情報３２ｃ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＊（部品供給台車５）と、その予備台車５＊（部品供給台車５）に装着されるテープフィーダ９（部品Ｄ）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３２ｄとして管理記憶部３２に記憶させる。

図５において、生産時間算出部３１ｃは、実装データ３２ａ、生産計画情報３２ｂ、部品配置情報３２ｄ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３２ｅとして管理記憶部３２に記憶させる。すなわち、生産時間算出部３１ｃは、グループ作成部３１ａによって作成されたグループＧにおける実装基板Ｖの生産時間Ｔｖを算出する。

段取り作業時間算出部３１ｄは、実装データ３２ａ、作成グループ情報３２ｃ、部品配置情報３２ｄ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３２ｅに記憶させる。すなわち、段取り作業時間算出部３１ｄ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３１ｅは、算出時間情報３２ｅ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３２ｅに記憶させる。グループ決定部３１ｆは、グループ作成部３１ａによるグループＧの作成、生産時間算出部３１ｃによる生産時間Ｔｖの算出、段取り作業時間算出部３１ｄ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３１ｅ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を決定する。

ここで図６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５種類の実装基板Ｖ１〜Ｖ５が生産される例を用いて説明する。

図６（ａ）では、外段取り作業時間Ｔｗが生産完了時間Ｔｆに影響を与えないという前提で、生産完了時間Ｔｆ０が短くなるように共通配置のグループＧが作成されている。外段取り作業時間Ｔｗが生産完了時間Ｔｆに影響を与えない場合とは、例えば、部品実装ラインＬ１に装着されている部品供給台車５と同じ台数以上の予備台車５＊があり、かつ外段取り作業を行う多くの作業者が割り当てられており、部品実装ラインＬ１において段取り替えが実行される時にはいつも次のグループＧ用に部品配置した予備台車５＊が準備できている理想的な条件である。

この条件で、グループ作成部３１ａにより、５種類の実装基板Ｖ１〜Ｖ５は３つのグループＧ１〜Ｇ３に分けられている。すなわち、実装基板Ｖ１〜Ｖ３はグループＧ１に、実装基板Ｖ４はグループＧ２に、実装基板Ｖ５はグループＧ３に分けられている。また、生産時間算出部３１ｃにより、部品配置作成部３１ｂが作成した各グループＧ１〜Ｇ３に対応した部品配置で計画された生産枚数の実装基板Ｖ１〜Ｖ５を生産した場合の生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ５が実装基板Ｖ１〜Ｖ５毎に算出されている。

また、段取り作業時間算出部３１ｄ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が算出されている。そして、生産完了時間算出部３１ｅにより、全ての実装基板Ｖ１〜Ｖ５の生産が完了するまでの生産完了時間Ｔｆ０が算出されている。すなわち、生産完了時間Ｔｆ０は、生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ５と内段取り作業時間Ｔｃ１，Ｔｃ２の合算である。この条件で算出された生産完了時間Ｔｆ０が、生産完了時間Ｔｆの理想値となる。

図６（ｂ）は、グループ最適化前の外段取り作業時間Ｔｗを考慮した生産完了時間Ｔｆ１を示している。グループＧ１〜Ｇ３はグループ最適化前の図６（ａ）に示す理想的な条件と同じである。そして、現実に用意されている部品供給台車５と予備台車５＊の台数、外段取り作業に割り当てられている作業者数に基づいて、生産完了時間Ｔｆ１が算出されている。生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ５、内段取り作業時間Ｔｃ１，Ｔｃ２は、図６（ａ）と同じである。段取り作業時間算出部３１ｄにより、予備台車５＊にグループＧ２（実装基板Ｖ４）用に部品配置を行う外段取り作業時間Ｔｗ１、グループＧ３（実装基板Ｖ５）用に部品配置を行う外段取り作業時間Ｔｗ２が算出されている。

外段取り作業は、外段取り作業に必要な予備台車５＊が外段取りエリアＡｐに準備されると開始される。図６（ｂ）に示す例では、グループＧ１の生産開始時にはグループＧ２用の外段取り作業に必要な数の予備台車５＊が外段取りエリアＡｐに準備されており、グループＧ２用の外段取り作業はグループＧ１の生産開始時と同時に開始されてグループＧ１の生産終了前に完了している。グループＧ２用の外段取り作業が完了した時点で外段取りエリアＡｐにグループＧ３用の予備台車５＊が準備されている場合は、グループＧ１の生産終了前にグループＧ３用の外段取り作業を開始することができる。

図６（ｂ）に示す例では、予備台車５＊の数に余裕がないため、グループＧ３用の予備台車５＊はグループＧ２用の外段取り作業が完了した時点では準備されておらず、グループＧ１の生産に使用されている部品供給台車５が転用される。そのため、グループＧ３用の外段取り作業は、グループＧ１の生産に使用されていた部品供給台車５が取り外されて外段取りエリアＡｐに搬入されるのを待って開始され、グループＧ２の生産終了時点では完了していない。なお、本実施の形態では、段取り作業時間算出部３１ｄは、外段取り作業に必要な数の予備台車５＊が揃った時点を外段取り作業の開始時刻として外段取り作業時間Ｔｗを算出している。

生産完了時間算出部３１ｅは、生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ５、内段取り作業時間Ｔｃ１，Ｔｃ２、外段取り作業時間Ｔｗ１，Ｔｗ２に基づいて、次のグループＧ２，Ｇ３用の予備台車５＊が準備できると段取り替えＣ１，Ｃ２を開始するという条件で、生産完了時間Ｔｆ１を算出する。具体的には、グループＧ２（実装基板Ｖ４）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〜Ｖ３の生産の終了時刻よりも早い。

そのため、実装基板Ｖ３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。また、並行して次のグループＧ３（実装基板Ｖ５）用の外段取り作業も開始される。より具体的には、部品実装ラインＬ１の部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６より取り外された部品供給台車５が外段取りエリアＡｐに搬送され、段取り作業支援装置４に接続されて外段取り作業が行われる。

一方、グループＧ３（実装基板Ｖ５）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Ｖ４の生産の終了時刻よりも遅い。そのため、実装基板Ｖ４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の生産が停止する外段取り作業待ち時間Ｔｑが発生する（Ｔｑ＝Ｔｗ２−（Ｔｃ１＋Ｔｖ４））。そして、生産完了時間算出部３１ｅにより、生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ５と内段取り作業時間Ｔｃ１，Ｔｃ２の合計（生産完了時間Ｔｆ０）に外段取り作業待ち時間Ｔｑを合算した生産完了時間Ｔｆ１が算出される。

このように、生産完了時間算出部３１ｅは、生産に使用可能な予備台車５＊を含む部品供給台車５の数に基づいて、次に生産対象となるグループＧ３への外段取り作業の完了が生産中のグループＧ２での実装基板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Ｔｑ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Ｔｆ１を算出する。この例では、グループ最適化前の生産完了時間Ｔｆ１（Ｔｆ１＝Ｔｆ０＋Ｔｑ）は、理想的な生産完了時間Ｔｆ０よりも長くなっている。

図６（ｃ）は、グループ最適化後の外段取り作業時間Ｔｗを考慮した生産完了時間Ｔｆ２を示している。すなわち、グループ決定部３１ｆにより生産完了時間Ｔｆ２ができるだけ短くなるようにグループＧ３〜Ｇ５が最適化された後の、生産完了時間Ｔｆ２を示している。この例では、実装基板Ｖ１〜Ｖ５の生産順番は変わらず、実装基板Ｖ１，Ｖ２はグループＧ４に、実装基板Ｖ３，Ｖ４はグループＧ５に分けられている。実装基板Ｖ５は、図６（ａ），図６（ｂ）と同じでグループＧ３に分けられている。

生産時間算出部３１ｃにより、新たに作成されたグループＧ４，Ｇ５に対応して部品配置作成部３１ｂが作成した新しい部品配置で、計画された生産枚数の実装基板Ｖ１〜Ｖ４を生産した場合の生産時間Ｔｖ１＊〜Ｔｖ４＊が実装基板Ｖ１〜Ｖ４毎に再算出されている。生産時間Ｔｖ１＊〜Ｔｖ４＊は、部品配置が理想的な状態から変更されているため、元の生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ４より長くなることもある。

段取り作業時間算出部３１ｄにより、予備台車５＊にグループＧ５（実装基板Ｖ３，Ｖ４）用に部品配置を行う外段取り作業時間Ｔｗ３、グループＧ３用（実装基板Ｖ５）に部品配置を行う外段取り作業時間Ｔｗ４が算出されている。グループＧ３用の外段取り作業時間Ｔｗ４は、グループＧ４用の部品配置がなされた部品供給台車５が取り外されてグループＧ３用に部品配置が変更されるため、図６（ｂ）のグループＧ３用の外段取り作業時間Ｔｗ２とは異なっている。また、段取り作業時間算出部３１ｄにより、部品実装ラインＬ１の部品配置をグループＧ４からグループＧ５に変更する段取り替えＣ３に要する内段取り作業時間Ｔｃ３、グループＧ５からグループＧ３に変更する段取り替えＣ４に要する内段取り作業時間Ｔｃ４が算出されている。

図６（ｃ）において、グループＧ５（実装基板Ｖ３，Ｖ４）用の外段取り作業時間Ｔｗ３の終了時刻は、グループＧ４の実装基板Ｖ１，Ｖ２の生産の終了時刻よりも早い。また、グループＧ３（実装基板Ｖ５）用の外段取り作業時間Ｔｗ４の終了時刻も、グループＧ５の実装基板Ｖ３，Ｖ４の生産の終了時刻よりも早い。そのため、外段取り作業待ち時間Ｔｑは発生せず、生産完了時間算出部３１ｅにより、生産時間Ｔｖ１＊〜Ｔｖ４＊，Ｔｖ５と内段取り作業時間Ｔｃ３，Ｔｃ４を合算した生産完了時間Ｔｆ２が算出される。

このように、図６（ｂ）で外段取り作業待ち時間Ｔｑの発生に関係しているグループＧ２の実装基板Ｖ４を含めて、グループ作成部３１ａは、実装基板Ｖ１〜Ｖ４を新たに２つのグループＧ４，Ｇ５に変更している。すなわち、グループ作成部３１ａは、外段取り作業待ち時間Ｔｑに関係するグループＧ２に含まれる実装基板Ｖ４を他のグループＧ５に変更している。これにより、実装基板Ｖ１〜Ｖ４の生産時間Ｔｖ１＊〜Ｔｖ４＊はそれぞれ元の生産時間Ｔｖ１〜Ｔｖ４より長くなる可能性はあるが、外段取り作業待ち時間Ｔｑは発生しなくなっている。この例では、グループ最適後の生産完了時間Ｔｆ２は、理想的な生産完了時間Ｔｆ０よりは長いがグループ最適化前の生産完了時間Ｔｆ１よりは短くなっている（Ｔｆ０＜Ｔｆ２＜Ｔｆ１）。

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、次に生産対象となるグループＧで使用する部品供給手段（テープフィーダ９）を予備台車５＊（部品供給台車５）に配置する外段取り作業にかかる外段取り作業時間Ｔｗを算出する外段取り作業時間算出部（段取り作業時間算出部３１ｄ）と、外段取り作業時間Ｔｗを考慮して、生産対象となる全ての実装基板Ｖの生産完了時間Ｔｆを算出する生産完了時間算出部３１ｅと、生産完了時間Ｔｆが短くなるようにグループＧを決定するグループ決定部３１ｆを備えるグループ決定装置となる。グループ決定装置により、生産性が高い部品配置が共通なグループＧを決定することができる。

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のフローに沿って、図６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を部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６における部品供給手段（テープフィーダ９）の配置が共通な複数のグループＧに分けるグループ決定方法について説明する。まず、理想的な生産完了時間Ｔｆ０（図６（ａ）参照）が算出される（ＳＴ１）。

ここで図８を参照して、理想的な生産完了時間算出（ＳＴ１）の詳細について説明する。まずグループ作成部３１ａは、生産計画情報３２ｂに含まれる生産計画に基づいて、生産対象となる複数種類の実装基板Ｖを組み合わせて複数のグループＧを作成する（ＳＴ２１：初期グループ作成工程）。作成されたグループＧは、作成グループ情報３２ｃに記憶される。次いで部品配置作成部３１ｂは、作成されたグループＧに対応する部品配置をグループＧ毎に作成する（ＳＴ２２：部品配置作成工程）。

次いで生産時間算出部３１ｃは、作成されたグループＧの部品配置における実装基板Ｖの生産時間Ｔｖを実装基板Ｖ毎に算出する（ＳＴ２３：生産時間算出工程）。次いで段取り作業時間算出部３１ｄは、内段取り作業時間Ｔｃを算出する（ＳＴ２４：内段取り作業時間算出工程）。次いで生産完了時間算出部３１ｅは、生産時間Ｔｖと内段取り作業時間Ｔｃに基づいて、理想的な生産完了時間Ｔｆ０を算出する（ＳＴ２５：生産完了時間算出工程）。

図７において、算出された理想的な生産完了時間Ｔｆ０が算出時間情報３２ｅに記憶される（ＳＴ２）。次いでグループ決定部３１ｆは、予備台車５＊の台数が部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６に装着されている部品供給台車５のうち交換対象となる台数以上か否かを判断する（ＳＴ３）。予備台車５＊の台数が交換対象の部品供給台車５の数より少ない場合（ＳＴ３においてＮｏ）、部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６から外された部品供給台車５に次の部品配置を行って再び部品実装装置Ｍ３〜Ｍ６に装着することになる。そのため、グループ最適化の余地がないため、グループ決定部３１ｆは、グループＧを理想的な生産完了時間Ｔｆ０が算出されたグループＧに決定する（ＳＴ４：グループ決定工程）。

予備台車５＊の台数が交換対象の部品供給台車５の数以上ある場合（ＳＴ３においてＹｅｓ）、現実的な生産完了時間Ｔｆ１（図６（ｂ）参照）が算出される（ＳＴ５）。ここで図９を参照して、現実的な生産完了時間算出（ＳＴ５）の詳細について説明する。現実的な生産完了時間算出（ＳＴ５）では、外段取り作業時間Ｔｗが考慮されるところが理想的な生産完了時間算出（ＳＴ１）とは異なる。以下、理想的な生産完了時間（ＳＴ１）と同じ工程にはおなじ記号を付して詳細な説明を省略する。

図９において、作成グループ情報３２ｃに記憶される理想的な生産完了時間算出（ＳＴ１）と同じグループＧに対して、部品配置作成工程（ＳＴ２２）、生産時間算出工程（ＳＴ２３）、内段取り作業時間算出工程（ＳＴ２４）が実行される。次いで段取り作業時間算出部３１ｄ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＊）に配置する外段取り作業にかかる外段取り作業時間Ｔｗを算出する（ＳＴ３１：外段取り作業時間算出工程）。

次いで生産完了時間算出工程（ＳＴ２５）が実行される。ここでは、生産完了時間算出部３１ｅは、生産時間Ｔｖ、内段取り作業時間Ｔｃ、外段取り作業時間Ｔｗ、外段取り作業待ち時間Ｔｑに基づいて、生産完了時間Ｔｆを算出する。また、生産完了時間算出部３１ｅは、外段取り作業に必要な予備台車５＊の数が揃った時点を外段取り作業時間Ｔｗの開始時間として生産完了時間Ｔｆを算出する。

図７において、算出された現実的な生産完了時間Ｔｆ１が算出時間情報３２ｅに記憶される（ＳＴ６）。次いでグループ決定部３１ｆは、現実的な生産完了時間Ｔｆ１が理想的な生産完了時間Ｔｆ０と同じか否かを判断する（ＳＴ７）。同じ場合は（ＳＴ７においてＹｅｓ）グループ決定工程（ＳＴ４）に進み、グループ決定部３１ｆは、グループＧを理想的な生産完了時間Ｔｆ０が算出されたグループＧに決定する。現実的な生産完了時間Ｔｆ１が理想的な生産完了時間Ｔｆ０より長い場合（ＳＴ７においてＮｏ）、後述するグループ最適化が実行される。

グループ最適化では、まず、グループ作成部３１ａは、外段取り作業待ち時間Ｔｑに関係するグループＧに含まれる実装基板Ｖを他のグループＧに変更する（ＳＴ８：グループ作成工程）（図６（ｃ）参照）。すなわち、外段取り作業待ち時間Ｔｑに関係するグループＧに含まれる実装基板Ｖが他のグループＧに変更され、生産対象となる複数種類の実装基板Ｖが組み合わされた複数のグループＧが作成される。作成されたグループＧは、作成グループ情報３２ｃに記憶される。

図７において、次いで作成されたグループＧに対応する現実的な生産完了時間算出（ＳＴ５）が実行されて、生産完了時間Ｔｆ２が算出される。次いでグループ決定部３１ｆは、算出された現実的な生産完了時間Ｔｆ２が記憶される現実的な生産完了時間Ｔｆ１より短い場合は、算出時間情報３２ｅに記憶されている生産完了時間Ｔｆ１を、作成グループ情報３２ｃの新たに作成されたグループＧと紐付けて生産完了時間Ｔｆ２に更新する。

次いでグループ決定部３１ｆは、まだグループＧの変更は可能か否かを判断する（ＳＴ１０）。変更可能な場合は（ＳＴ１０においてＹｅｓ）、グループ作成工程（ＳＴ８）に戻ってグループＧ分けを変更し、生産完了時間Ｔｆが算出される。可能なグループ最適化が終わった場合（ＳＴ１０においてＮｏ）、グループ決定工程（ＳＴ４）に進すすみ、グループ決定部３１ｆは、グループＧを現実的な生産完了時間Ｔｆが一番短いグループＧに決定する。

このように、グループ最適化では、グループ作成工程（ＳＴ８）、生産時間算出工程（ＳＴ５のＳＴ２３）、外段取り作業時間算出工程（ＳＴ５のＳＴ３１）、生産完了時間算出工程（ＳＴ５のＳＴ２５）を繰り返して、生産完了時間Ｔｆが短くなるようにグループＧが決定される。これにより、従来よりも高い生産性を得ることが可能な共通配置のグループＧを決定することができる。

なお、上記の本実施の形態のグループ最適化では、実装基板Ｖを生産する順番を生産計画から変更しない条件でグループＧを決定しているが、グループ最適化はこれに限定されることはない。例えば、一日に生産される実装基板Ｖの種類と生産枚数が変わらない範囲で実装基板Ｖを生産する順番を変更する条件で、生産完了時間Ｔｆが短くなる共通配置のグループＧに決定するようにしてもよい。

本発明のグループ決定方法およびグループ決定装置は従来よりも高い生産性を得ることが可能な共通配置のグループ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（グループ決定装置）
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〜Ｇ３ グループ
Ｌ１〜Ｌ３ 部品実装ライン
Ｍ３〜Ｍ６ 部品実装装置
Ｔｖ１〜Ｔｖ５，Ｔｖ１＊〜Ｔｖ４＊ 生産時間
Ｔｗ１〜Ｔｗ４ 外段取り作業時間
Ｖ１〜Ｖ５ 実装基板

Claims (8)

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な複数のグループに分けるグループ決定方法であって、
   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と、
   前記外段取り作業時間を考慮して、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を決定する、グループ決定方法。
2. 前記生産完了時間算出工程において、生産に使用可能な前記部品供給台車の数に基づいて、前記外段取り作業の完了が前記生産中のグループでの前記実装基板の生産の完了よりも遅いことにより前記部品実装ラインが休止する外段取り作業待ち時間を含めて前記生産完了時間を算出する、請求項１に記載のグループ決定方法。
3. 前記生産対象となる複数種類の実装基板を組み合わせて前記複数のグループを作成するグループ作成工程をさらに含み、
   前記グループ作成工程、前記外段取り作業時間算出工程、前記生産完了時間算出工程を繰り返して、前記生産完了時間が短くなるように前記グループを決定する、請求項１または２に記載のグループ決定方法。
4. 前記グループ作成工程において、前記外段取り作業待ち時間に関係する前記グループに含まれる前記実装基板が他のグループに変更される、請求項３に記載のグループ決定方法。
5. 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な複数のグループに分けるグループ決定装置であって、
   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と、
   前記外段取り作業時間を考慮して、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を決定するグループ決定部と、を備える、グループ決定装置。
6. 前記生産完了時間算出部は、生産に使用可能な前記部品供給台車の数に基づいて、前記外段取り作業の完了が前記生産中のグループでの前記実装基板の生産の完了よりも遅いことにより前記部品実装ラインが休止する外段取り作業待ち時間を含めて前記生産完了時間を算出する、請求項５に記載のグループ決定装置。
7. 前記生産対象となる複数種類の実装基板を組み合わせて前記複数のグループを作成するグループ作成部をさらに備え、
   前記グループ決定部は、前記グループの作成、前記外段取り作業時間の算出、前記生産完了時間の算出を繰り返し実行させて、前記生産完了時間が短くなるように前記グループを決定する、請求項５または６に記載のグループ決定装置。
8. 前記グループ作成部は、前記外段取り作業待ち時間に関係する前記グループに含まれる前記実装基板を他のグループに変更する、請求項７に記載のグループ決定装置。

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