JP7170176B2 - 生産計画作成方法および生産計画作成装置ならびに生産方法 - Google Patents

Description

本発明は、生産設備により複数の品種の製品を生産する生産計画を作成する生産計画作成方法および生産計画作成装置ならびに生産計画に基づいて複数の品種の製品を生産する生産方法に関する。

印刷装置や部品実装装置などの生産設備を備え、基板に部品を実装した実装基板などの製品を生産する生産ラインでは、複数の品種の製品が生産される。生産する製品の品種を変更する際は、生産設備において複数の生産設備で共用する部品供給装置や吸着ノズルなどの要素を生産する品種に合わせて変更する段取り替えが実行される。特許文献１に記載の部品実装システムでは、生産計画に基づいて使用される要素を予約することにより、誤って別の生産に使用されないように管理することが開示されている。

特開２０１３―２４３２４３号公報

しかしながら、特許文献１の部品実装システムでは、生産設備で使用する要素の不足により生産計画が実行できないことを判断することはできるが、当該要素が不足する場合の対応については開示されておらず、さらなる改善の余地があった。

そこで本発明は、複数の生産設備で共用する要素の使用状況を考慮した生産計画が作成できる生産計画作成方法および生産計画作成装置ならびに生産方法を提供することを目的とする。

本発明の生産計画作成方法は、生産設備により複数の品種の製品を生産する生産計画を作成する生産計画作成方法であって、複数の前記生産設備で共用される着脱可能な要素の使用状況を時間と関連して管理し、前記品種の生産に必要な前記要素の情報と前記要素の使用状況に基づいて前記品種の生産順序を含む生産計画を作成する。

本発明の生産計画作成装置は、生産設備により複数の品種の製品を生産し、複数の前記生産設備で共用される着脱可能な要素の使用状況を時間と関連して管理する要素管理部と、前記品種の生産に必要な前記要素の情報と前記要素の使用状況に基づいて前記品種の生産順序を含む生産計画を作成する計画作成部とを備える。

本発明の生産方法は、生産設備により複数の品種の製品を生産する生産方法であって、複数の前記生産設備で共用される着脱可能な要素の使用状況を時間と関連して管理し、前記品種の生産に必要な前記要素の情報と前記要素の使用状況に基づいて前記品種の生産順序を含む生産計画を作成し、前記作成した生産計画に基づいて前記複数の品種の製品を生産する。

本発明によれば、複数の生産設備で共用する要素の使用状況を考慮した生産計画が作成できる。

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管理コンピュータ（生産計画作成装置）の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態の管理コンピュータ（生産計画作成装置）で使用される生産計画情報の一例の説明図 本発明の一実施の形態の管理コンピュータ（生産計画作成装置）で使用される品種情報の一例の説明図 本発明の一実施の形態の管理コンピュータ（生産計画作成装置）において作成された変更前の要素使用状況情報の一例の説明図 本発明の一実施の形態の管理コンピュータ（生産計画作成装置）において作成された変更後の要素使用状況情報の一例の説明図 本発明の一実施の形態の生産計画作成方法のフロー図

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、部品実装装置などの仕様に応じ、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に配置された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。部品実装ラインＬ１～Ｌ３は、フロアＦに設けられた生産エリアＡｐに配置されている。各部品実装ラインＬ１～Ｌ３は、後述するように印刷装置、部品実装装置を含む複数の生産設備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。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、２本及び４本以上でも良い。

フロアＦに設けられた生産エリアＡｐとは異なる準備エリアＡｓには、配置作業支援装置４が配置されている。配置作業支援装置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。配置作業支援装置４には、後述する配置作業の対象となる交換用の台車５が接続される。準備エリアＡｓには、配置作業の実行前、実行中、または実行後など、多様な状態の複数の台車５が保管されている。また、準備エリアＡｓには、フロアＦに配置された生産設備で共用される複数のスクリーンマスク、テープフィーダ９、実装ヘッド１２、吸着ノズル１２ｂ、リール１７、ノズルホルダ１８（図３、図４参照）などの着脱可能な要素が保管されている。

図１において、配置作業支援装置４に接続された台車５には、これから部品実装ラインＬ１～Ｌ３において生産する実装基板の品種に対応する作業指示に従った配置作業が行われる。作業者は、配置作業として部品を供給する複数のテープフィーダ９やリール１７などを台車５から外す作業、台車５に取り付ける作業などを実行する。配置作業支援装置４に接続された台車５を含む準備エリアＡｓにある台車５には、部品実装ラインＬ１～Ｌ３における実装基板の生産と並行して配置作業を実行することができる。また作業者は、これから生産する品種に対応する準備作業として、ノズルホルダ１８に吸着ノズル１２ｂを格納する作業などを実行する。以下、台車５に対する配置作業を含む、部品実装ラインＬ１～Ｌ３外での品種変更のための準備作業を外段取りと称する。なお、作業者には、人以外に作業を実行するロボット等の作業装置が含まれる。

部品実装ラインＬ１～Ｌ３において生産する実装基板の品種を変更する際、作業者は準備エリアＡｓにおいて配置作業が終了した台車５を部品実装ラインＬ１～Ｌ３まで移動させ、部品実装装置に装着されている台車５と交換する品種切替作業を実行する。また品種切替作業では、作業者は準備エリアＡｓに保管されている交換用のスクリーンマスク、テープフィーダ９、実装ヘッド１２、吸着ノズル１２ｂ、リール１７、ノズルホルダ１８などを部品実装ラインＬ１～Ｌ３まで移動させて交換する。以下、台車５を交換する品種切替作業を含む、部品実装ラインＬ１～Ｌ３内での品種変更のための準備作業を内段取りと称する。

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、スクリーン印刷装置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などの生産設備を直列に連結して構成されている。なお、部品実装ラインＬ１は通信ネットワーク２を介して接続される生産設備群であって、物理的に生産設備同士が連結されていなくてもよい。

スクリーン印刷装置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。スクリーン印刷装置Ｍ１は、印刷作業部によって装着されたスクリーンマスクを介して上流側から搬入された基板Ｂに半田を印刷する半田印刷作業を実行する。スクリーン印刷装置Ｍ１には、生産する実装基板の品種毎に対応するスクリーンマスクが取り付けられている。なお、部品実装ラインＬ１は、スクリーン印刷装置Ｍ１と並設して、もしくはスクリーン印刷装置Ｍ１の代わりにディスペンサを用いて半田を基板Ｂに塗布する半田塗布装置を備えてもよい。スクリーン印刷装置Ｍ１および半田塗布装置は、基板Ｂに半田を堆積させる印刷装置である。印刷検査装置Ｍ２は、半田検査カメラを含む印刷検査作業部によって基板Ｂに堆積された半田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、半田が堆積された基板Ｂに部品Ｄを実装ヘッド１２で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上の半田を融解させた後に硬化させ、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。なお、部品実装ラインＬ１は、印刷検査装置Ｍ２、実装検査装置Ｍ７を備えなくてもよい。

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。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、基板搬送機構７がＸ方向に設置されている。基板搬送機構７は、上流側から搬入された基板ＢをＸ方向へ搬送し、以下に説明する実装ヘッド１２による実装作業位置に位置決めして保持する。また、基板搬送機構７は、部品実装作業が完了した基板Ｂを下流側に搬出する。基板搬送機構７の両側方には、部品供給部８が設置されている。

部品供給部８には、それぞれ複数のテープフィーダ９がＸ方向に並列に装着された台車５が取り付けられている。テープフィーダ９は、部品Ｄを格納するポケットが形成されたキャリアテープを部品供給部８の外側から基板搬送機構７に向かう方向（テープ送り方向）にピッチ送りすることにより、実装ヘッド１２が部品Ｄをピックアップする部品取出し位置に部品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装置である。なお、部品供給装置はテープフィーダ９の他、トレイに載置した部品Ｄを供給するトレイフィーダ、中空のスティックに整列保持した部品Ｄを供給するスティックフィーダなども使用される。

図３において、基台６の上面におけるＸ方向の両端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸テーブル１０が配置されている。Ｙ軸テーブル１０には、同様にリニア機構を備えたビーム１１がＹ方向に移動自在に結合されている。ビーム１１には、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、複数（ここでは８つ）のノズルユニット１２ａを備えている。実装ヘッド１２は、ノズルユニット１２ａの数などが異なる複数の種類が準備されている。

図４において、各ノズルユニット１２ａの下端部には、部品Ｄを真空吸着して保持する吸着ノズル１２ｂが装着されている。すなわち、吸着ノズル１２ｂは、実装ヘッド１２に装着される装着部材である。吸着ノズル１２ｂは、吸着する部品Ｄのサイズや形状などに対応して、ノズルの形状などが異なる複数の種類が準備されている。

図３において、Ｙ軸テーブル１０およびビーム１１は、実装ヘッド１２を水平方向（Ｘ方向、Ｙ方向）に移動させる実装ヘッド移動機構１３を構成する。実装ヘッド移動機構１３および実装ヘッド１２は、部品供給部８に装着されているテープフィーダ９の部品取出し位置から部品Ｄを吸着ノズル１２ｂによって吸着してピックアップし、基板搬送機構７に保持された基板Ｂの実装位置に移送して実装する部品実装作業を実行する。

図３、図４において、ビーム１１には、ビーム１１の下面側に位置して実装ヘッド１２とともに一体的に移動するヘッドカメラ１４が装着されている。実装ヘッド１２が移動することにより、ヘッドカメラ１４は基板搬送機構７の実装作業位置に位置決めされた基板Ｂの上方に移動して、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。

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１５が設置されている。部品認識カメラ１５は、部品供給部８から部品Ｄを取り出した実装ヘッド１２が上方を移動する際に、吸着ノズル１２ｂに保持された部品Ｄを撮像して保持位置などを認識する。実装ヘッド１２による部品Ｄの基板Ｂへの部品実装作業では、ヘッドカメラ１４による基板Ｂの認識結果と部品認識カメラ１５による部品Ｄ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において、台車５の前側には、部品Ｄを収納するキャリアテープ１６が巻回されたリール１７が保持されている。すなわち、リール１７は、部品Ｄを収容する部品収容器である。テープフィーダ９は、リール１７に収納されているキャリアテープ１６をテープ送り方向に搬送して実装ヘッド１２による部品取出し位置に部品Ｄを供給する。テープフィーダ９は、搬送するキャリアテープ１６の幅に対応して幅などが異なる複数の種類が準備されている。

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、ノズルホルダ１８が着脱可能に配置されている。ノズルホルダ１８には、実装ヘッド１２に装着される吸着ノズル１２ｂが、部品種に対応して複数収納保持されている。実装ヘッド１２がノズルホルダ１８にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、ノズルユニット１２ａに装着される吸着ノズル１２ｂを部品種に応じて交換することができる。

このように、基板Ｂに半田を堆積させるスクリーン印刷装置Ｍ１（印刷装置）、半田が堆積された基板Ｂに部品Ｄを実装ヘッド１２で実装する部品実装装置Ｍ３～Ｍ６は、製品である部品Ｄを実装した実装基板を生産する生産設備である。また、スクリーン印刷装置Ｍ１に装着されるスクリーンマスク、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６に装着される台車５、実装ヘッド１２、実装ヘッド１２に装着される吸着ノズル１２ｂ（装着部材）、部品Ｄを供給するテープフィーダ９（部品供給装置）、部品Ｄを収容するリール１７（部品収容器）、ノズルホルダ１８は、複数の生産設備で共用される着脱可能な要素である。

次に図５を参照して、管理コンピュータ３の構成について説明する。管理コンピュータ３は、処理部２０、記憶装置である生産計画記憶部２４、要素情報記憶部２５の他、入力部２６、表示部２７を備えている。処理部２０はＣＰＵなどのデータ処理装置であり、内部処理部として要素管理部２１、計画作成部２２、計画評価部２３を備えている。なお、管理コンピュータ３は、ひとつのコンピュータで構成する必要はなく、複数のデバイスで構成してもよい。例えば、記憶装置の全てもしくは一部をサーバを介してクラウドに備えてもよい。

入力部２６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２７は液晶パネルなどの表示装置であり、各記憶部が記憶する各種データを表示する他、入力部２６による操作のための操作画面、生産計画表示画面、警告画面などの各種情報を表示する。

図５において、生産計画記憶部２４には、生産計画情報２４ａ、品種情報２４ｂなどが記憶されている。生産計画情報２４ａには、生産される実装基板のロットを特定するロット番号毎に、生産する品種を特定する情報、生産枚数、生産に着手可能な着手可能日時と生産納期、実装基板を生産する部品実装ラインＬ１～Ｌ３を特定するライン番号、着手予定日時と終了予定日時、生産する品種を切り替える外段取り作業時間、内段取り作業時間などを含む生産計画が記憶されている。なお、外段取り作業時間および内段取り作業時間は、交換する要素によって異なる作業時間が設定されている。また、作業時間をほとんど必要としない要素は、作業時間を０または０に近い時間が設定される。

ここで図６を参照して、生産計画情報２４ａの例について説明する。生産計画情報２４ａには、ロット番号３１、品種番号３２、生産枚数３３、着手可能日時３４、生産納期３５が含まれている。ロット番号３１は、部品実装ラインＬ１～Ｌ３において生産される実装基板のロットを特定する情報である。品種番号３２は、実装基板の品種を特定する情報である。生産枚数３３は、ロットにおける実装基板の生産枚数である。着手可能日時３４は、部品Ｄなどが揃って生産が着手可能となる日時である。生産納期３５は、実装基板の生産を完了しなければならない日時である。

ロット番号３１が「Ａ」～「Ｅ」は、品種番号３２が「Ｘ１」～「Ｘ５」の異なる品種である。一方、ロット番号３１が「Ｆ」のロット（以下、単に「ロットＦ」と称する。）は、ロットＡと同じ品種番号３２が「Ｘ１」の品種（以下、単に「品種Ｘ１」と称する。）である。この例では、生産に必要な部品Ｄなどが揃う着手可能日時３４と生産納期３５の関係で生産枚数３３が「５５０枚」の品種Ｘ１を連続して生産することができないため、ロットＡとロットＦに分けて生産する生産計画が立案されている。

図５において、品種情報２４ｂには、生産される実装基板の品種を特定する品種番号３２毎に、基板Ｂに実装される部品Ｄの部品種、実装位置など部品実装作業に必要な情報の他、品種の生産に使用される要素（スクリーンマスク、テープフィーダ９、実装ヘッド１２、吸着ノズル１２ｂ、リール１７など）の種類、使用数などが記憶されている。

ここで図７を参照して、品種情報２４ｂの例について説明する。図７は、品種Ｘ１の品種情報２４ｂを示している。品種情報２４ｂには、要素名４１、要素種類４２、使用数４３が含まれている。要素名４１は品種Ｘ１の生産に使用される要素の名前であり、要素種類４２は要素の種類を特定する情報である。例えば要素種類４２として、実装ヘッド１２はノズルユニット１２ａの数が異なる「８ノズル」「４ノズル」、ヘッドタイプの異なるロータリヘッドである「ロータリ」が使用され、吸着ノズル１２ｂは吸着することができる部品Ｄのサイズが異なる「小」「中」「大」、特定の部品Ｄを吸着する専用の特殊ノズルである「特殊」が使用され、テープフィーダ９は搬送するキャリアテープ１６の幅が異なる「８ｍｍ」「１６ｍｍ」が使用される。

なお、本実施の形態では、図７において例示していない以下の要素を品種情報２４ｂは含んでもよい。例えば、大型部品を把持するチャック、リード部品を把持するリードチャック、スティックケースに収納された部品Ｄを搬送するスティックフィーダ、収納器に収納せずに部品Ｄを搬送するバルクフィーダ、アキシャル部品を搬送するアキシャルフィーダ、ラジアル部品を搬送するラジアルフィーダ、部品の電極にフラックスを転写させる転写ユニット、部品の特性を計測するＬＣＲチェッカーを含んでもよい。

使用数４３は、品種Ｘ１の生産のために部品実装ラインＬ１～Ｌ３の部品実装装置Ｍ３～Ｍ６などの生産設備に取り付けて使用される総数である。使用数４３は、例えば台車５と実装ヘッド１２は部品実装装置Ｍ３～Ｍ６に装着される総数、テープフィーダ９は台車５に装着される総数、吸着ノズル１２ｂは実装ヘッド１２に装着される数とノズルホルダ１８に格納保持して部品実装装置Ｍ３～Ｍ６に装着される数の合計である。

図５において、要素情報記憶部２５には、要素使用状況情報２５ａなどが記憶されている。要素使用状況情報２５ａには、生産に使用される要素の要素種類４２毎に、生産に使用されるロット番号３１と生産する部品実装ラインＬ１～Ｌ３を特定する情報および要素の使用数４３、準備エリアＡｓに保管されている保管数が、生産時刻（時間）に関連付けして記憶されている。また、要素使用状況情報２５ａには、各要素の使用履歴も記憶されている。

ここで図８を参照して、要素使用状況情報２５ａの例について説明する。図８は、要素種類４２が「１６ｍｍ」にテープフィーダ９（以下、単に「テープフィーダ（１６ｍｍ）」と称する。）の要素使用状況情報２５ａを、実装基板の生産計画のロットの生産順序（図の上段）と外段取り作業（図の下段）に重ねて表示したものである。ここでは、簡単のために部品実装ラインＬ１と部品実装ラインＬ２の２つの生産ラインで実装基板を生産する例が示されている。ライン番号が「Ｌ１」は部品実装ラインＬ１を、「Ｌ２」は部品実装ラインＬ２を示している。この生産計画では、部品実装ラインＬ１においてロットＡ、ロットＣ、ロットＥをこの生産順序で、部品実装ラインＬ２においてロットＢ、ロットＤ、ロットＦをこの生産順序で生産するように立案されている。

上段の生産計画において各ロット番号３１が記載された矩形の左端は着手予定日時を、右端は終了予定日時を示している。各ロット番号３１に対応する矩形の間に点線で示す矩形は、部品実装ラインＬ１，Ｌ２における内段取り作業が予定されている時間を示している。各ロット番号３１に対応する矩形の下の数字は、各ロットの生産で使用されるテープフィーダ（１６ｍｍ）の使用数４３である。

図８において、下段の外段取り作業において、生産準備の群１、群２は、準備エリアＡｓに保管されている次の生産に使用される交換用の複数の台車５からなる台車群を示している。「外し」は台車５に装着されている前の生産で使用されたテープフィーダ（１６ｍｍ）を台車５から外す作業を、「付け」は台車５に次の生産で使用するテープフィーダ（１６ｍｍ）を取り付ける作業を示している。「保管」は、台車５に前の生産で使用されたテープフィーダ（１６ｍｍ）を装着したまま保管することを示している。

台車群に対応する矩形の下には、その台車群が使用される次のロットのロット番号３１とテープフィーダ（１６ｍｍ）の使用数４３が表示されている。例えば、「Ｃ（５０）」は次に生産するロットがロットＣでテープフィーダ（１６ｍｍ）の使用数４３が５０台であることを示している。残数は、フロアＦにあるテープフィーダ（１６ｍｍ）の総数（１２０台）から、部品実装ラインＬ１，Ｌ２に装着されている数と、準備エリアＡｓにおいて次の生産のために交換用の台車５に装着されている数を引いた残りの数を示している。残数が正は台車５に装着可能なテープフィーダ（１６ｍｍ）が余っていることを表しており、残数が負は台車５に装着すべきテープフィーダ（１６ｍｍ）が不足していることを示している。

図５において、要素管理部２１は、生産計画情報２４ａに含まれる各ロットが割り振られた部品実装ラインＬ１～Ｌ３の情報、着手予定日時と終了予定日時、品種情報２４ｂに含まれる品種の生産に必要な要素の使用数４３に基づいて、要素の要素種類４２毎に使用状況と時間を関連付けて要素使用状況情報２５ａとして記憶させる。すなわち、要素管理部２１は、生産設備により複数の品種の製品を生産し、複数の生産設備で共用される着脱可能な要素の使用状況を時間と関連して管理する。

また、要素管理部２１は、要素の使用履歴も要素使用状況情報２５ａとして記憶させる。すなわち、要素の使用状況には、使用された履歴と使用される予定が含まれる。また、要素の使用状況は、生産設備に取り付けられている場合を使用とし、生産設備に取り付けられていない場合を不使用として記憶されている。要素が生産設備に取り付けられているか、取り付けられていないかは、生産計画情報２４ａで使用される予定がある時間帯を使用とし、使用される予定がない時間帯を不使用とする。また、より正確に要素の使用状況を把握する手法として、各要素にＲＦＩＤ等を取り付けて、各要素が生産エリアＡｐにあるか準備エリアＡｓにあるかで生産設備に取り付けられているか、取り付けられていないかを把握してもよい。

図５において、計画作成部２２は、生産計画情報２４ａに含まれる各ロットの品種、生産枚数３３、着手可能日時３４、生産納期３５に基づいて、各ロットを部品実装ラインＬ１～Ｌ３に割り振りし、生産順序を決定し、着手予定日時と終了予定日時を算出して生産計画情報２４ａに記憶させる。また、後述する計画評価部２３によって要素が不足する時間が発生すると判断された場合は、関係するロットの着手予定時間を延期したり、複数の品種のうち生産納期３５を達成可能な品種の生産順序を変更して生産計画情報２４ａに記憶させる。また、計画作成部２２は、生産計画に生産納期３５を守れないロットがある場合は、表示部２７にその旨の警告を表示させる。

計画評価部２３は、生産計画情報２４ａと要素使用状況情報２５ａに基づいて、生産計画において要素が不足する時間があるか否か、生産納期３５を守れるか否かを評価する。このように、計画作成部２２は、品種の生産に必要な要素の情報（品種情報２４ｂ）と要素の使用状況（要素使用状況情報２５ａ）に基づいて、品種の生産順序を含む生産計画を作成する。

次に図１０のフローに沿って、図８、図９を参照しながら生産設備により複数の品種の製品を生産する生産計画を作成する生産計画作成方法について説明する。ここでは、図６に示す生産計画情報２４ａに基づいて、部品実装ラインＬ１と部品実装ラインＬ２で実装基板を生産する生産計画を作成する例を説明する。

図１０において、まず計画作成部２２は、生産計画情報２４ａに基づいて各ロットを部品実装ラインＬ１と部品実装ラインＬ２に振り分けて生産順序を決定し、外段取り作業時間と内段取り作業時間を決定した仮の生産計画を作成する（ＳＴ１：仮生産計画作成工程）。次いで要素管理部２１は、仮生産計画と品種情報２４ｂに基づいて、各ロットに必要な数の要素を割り振った要素の使用状況を使用する時間と関連付けた要素使用状況情報２５ａを要素の要素種類４２毎に作成する（ＳＴ２：要素使用状況作成工程）。その際、部品実装ラインＬ１～Ｌ２で生産するロットの他、準備エリアＡｓにおける外段取り作業において次の生産のために準備するロット（台車群など）にも要素が割り振られる。

次いで計画評価部２３は、生産計画において要素が不足する時間が発生するか否かを判断する（ＳＴ３：第１の生産計画評価工程）。この判断は、全ての要素の要素種類４２に対して実行される。生産計画において要素が不足する時間が発生する場合（ＳＴ３においてＹｅｓ）、計画作成部２２は、要素が不足するロットの内段取り作業を開始する時間と着手予定日時を要素の不足が解消するまで延期するように生産計画を変更する（ＳＴ４：延期変更工程）。

図８に示す生産計画は、下段に示す外段取り作業においてロットＤの生産のために台車群２にテープフィーダ（１６ｍｍ）を取り付ける作業と、ロットＥの生産のために台車群２にテープフィーダ（１６ｍｍ）を取り付ける作業において、要素（テープフィーダ（１６ｍｍ））が不足する時間が発生している。そのため、延期変更工程（ＳＴ４）において、上段に示すように部品実装ラインＬ２をロットＤの生産に切り替える内段取り作業の開始時間と、部品実装ラインＬ１をロットＥの生産に切り替える内段取り作業の開始時間を延期する計画変更がされている。

図１０において、次いで計画評価部２３は、変更後の生産計画に対して、生産納期３５を守れないロットがあるか否かを評価する（ＳＴ５：第２の生産計画評価工程）。生産納期３５を守れないロットがある場合（ＳＴ５においてＹｅｓ）、計画作成部２２は、該当するロットと生産順序を入れ替え可能なロットがあるか否かを判断する（ＳＴ６）。入れ替え可能なロットがない場合（ＳＴ６においてＮｏ）、計画作成部２２は表示部２７に生産納期３５を守れないロットがある旨の警告を表示させる（ＳＴ７：警告工程）。

入れ替え可能なロットがある場合（ＳＴ６においてＹｅｓ）、計画作成部２２は生産順序を変更した生産計画を作成する（ＳＴ８：入替変更工程）。次いで要素使用状況作成工程（ＳＴ２）に戻って、生産順序が変更された生産計画に対して要素使用状況情報２５ａが作成され、第１の生産計画評価工程（ＳＴ３）が実行される。

図９は、部品実装ラインＬ２におけるロットＤとロットＦの生産順序を入れ替えた（変更した）生産計画である。生産順序の入れ替えによって、図８で発生していた外段取り作業における要素の不足が解消し、ロットＤとロットＦの内段取り作業を前のロットであるロットＢとロットＤの生産終了後に直ぐに開始する生産計画になっている。変更後の生産計画では、内段取り作業の開始の待ち時間が解消されたため、全てのロットＡ～Ｆの生産が終了する時刻が図８に示す変更前の生産計画より早くなっている。

図１０において、第１の生産計画評価工程（ＳＴ３）において生産計画において要素が不足する時間が発生していない場合（Ｎｏ）、または第２の生産計画評価工程（ＳＴ５）において生産納期３５を守れないロットがない場合（Ｎｏ）、計画作成部２２は変更後の生産計画を生産計画に決定して生産計画情報２４ａを更新する（ＳＴ９：生産計画決定工程）。なお、第２の生産計画評価工程（ＳＴ５）において生産納期３５を守れないロットがない場合（Ｎｏ）でも、生産順序を変更して終了予定日時を算出し（ＳＴ８）、要素の不足が発生せずに終了予定日時が早くなる場合は、その生産計画を採用するようにしてもよい。

このように、本実施の形態の生産計画作成方法は、要素の使用状況を時間と関連して管理し（ＳＴ２）、品種の生産に必要な要素の情報と要素の使用状況に基づいて品種の生産順序を含む生産計画を作成している（ＳＴ３～ＳＴ６、ＳＴ８、ＳＴ９）。これによって、複数の生産設備で共用する要素の使用状況を考慮した生産計画を作成できる。

また、本実施の形態の複数の部品実装ラインＬ１～Ｌ３が備える生産設備により複数の品種の製品を生産する生産方法では、要素の使用状況を時間と関連して管理し（ＳＴ２）、品種の生産に必要な要素の情報と要素の使用状況に基づいて品種の生産順序を含む生産計画を作成し（ＳＴ３～ＳＴ６、ＳＴ８、ＳＴ９）、作成した生産計画に基づいて複数の品種の製品を生産する。これによって、複数の生産設備で共用する要素の使用状況を考慮して、効率良く製品を生産することができる。

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、生産設備により複数の品種の製品を生産し、複数の生産設備で共用される着脱可能な要素の使用状況を時間と関連して管理する要素管理部２１と、品種の生産に必要な要素の情報（品種情報２４ｂ）と要素の使用状況（要素使用状況情報２５ａ）に基づいて品種の生産順序を含む生産計画を作成する計画作成部２２とを備える、生産計画作成装置である。これによって、複数の生産設備で共用する要素の使用状況を考慮した生産計画が作成できる。

以上、本発明の一実施の形態を基に説明した。この実施の形態は、生産ラインで生産される製品の種類、組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば生産ラインは、生産物である電子機器を組み立てる組立ラインであっても、生産物である食品加工製品を製造する食品加工ラインであってもよい。

また、メンテナンスが必要な要素は、「メンテナンス」として、対象要素のメンテナンス中は要素の総数から減算させる。もしくは、使用不可能な要素を、「使用不可」として、要素の総数から減算させてもよい。

また、各種要素をＩＤ管理して、エラー発生率が低い要素など特定ＩＤの要素が用いられるように品種の生産計画を作成してもよい。生産設備はそれぞれ組み立て誤差を有しているため、同じ要素であっても特定の生産設備や特定の品種によってエラー発生率が異なる場合がある。このような場合において、エラー発生率が低い特定ＩＤの要素が繰り返し特定の生産設備や特定の品種で繰り返し使用されるように生産計画を作成することで、効率的な生産が可能である。反対に、特定の生産設備や特定の品種によって使用されないように特定ＩＤの要素を「使用不可」として、生産計画を作成してもよい。

また、予め代替が可能な要素の情報を記憶しておいて、生産計画作成において、要素が不足していても、代替が可能な要素が設定されている場合は、代替可能な要素を選択して生産計画を作成してもよい。例えば、ある部品Ｄが吸着ノズル１２ｂの「中」を用いるように設定されていても、代替として吸着ノズル１２ｂの「小」が設定されていればそちらを選択して生産計画を作成してもよい。このように代替可能な要素を選択できるようにすることで、ロットの生産可能な時間帯を増やすことができ、生産納期遅延を低減させることができる。

なお、要素が不足する時間を判断するにあたり、作業時間を必要としない要素は、要素が準備できる時間に基づいて判断される。

本発明の生産計画作成方法および生産計画作成装置ならびに生産方法は、複数の生産設備で共用する要素の使用状況を考慮した生産計画が作成できるという効果を有し、部品を基板に実装する分野において有用である。

３ 管理コンピュータ（生産計画作成装置）
９ テープフィーダ（部品供給装置、要素）
１２ 実装ヘッド（要素）
１２ｂ 吸着ノズル（装着部材、要素）
１７ リール（部品収容器、要素）
１８ ノズルホルダ（要素）
Ｂ 基板
Ｄ 部品
Ｍ１ スクリーン印刷装置（印刷装置、生産設備）
Ｍ３～Ｍ６ 部品実装装置（生産設備）

Claims (9)

1. 生産設備により複数の品種の製品を生産する生産計画を作成する生産計画作成方法であって、
   複数の前記生産設備で共用される着脱可能な要素の使用状況を時間と関連して管理し、
   前記品種の生産に必要な前記要素の情報と前記要素の使用状況に基づいて前記品種の生産順序を含む生産計画を作成し、
   前記生産計画において前記要素が不足する時間が発生する場合、前記要素が不足する時間が解消するまで延期するように前記生産計画を変更し、
   複数の前記品種のうち納期を達成可能な品種の生産順序を変更する、
   生産計画作成方法。
2. 前記要素の使用状況は、使用された履歴と使用される予定を含む、請求項１に記載の生産計画作成方法。
3. 前記要素の使用状況は、前記生産設備に取り付けられている場合を使用とし、前記生産設備に取り付けられていない場合を不使用とする、請求項１または２のいずれかに記載の生産計画作成方法。
4. 前記生産設備は、基板に半田を堆積させる印刷装置または半田が堆積された前記基板に部品を実装ヘッドで実装する部品実装装置であり、
   前記要素は、前記印刷装置に装着されるスクリーンマスク、前記実装ヘッドに装着される装着部材、前記部品を供給する部品供給装置、前記部品を収容する部品収容器の少なくともいずれかを含む、請求項１から３のいずれかに記載の生産計画作成方法。
5. 生産設備により複数の品種の製品を生産し、複数の前記生産設備で共用される着脱可能な要素の使用状況を時間と関連して管理する要素管理部と、
   前記品種の生産に必要な前記要素の情報と前記要素の使用状況に基づいて前記品種の生産順序を含む生産計画を作成する計画作成部と、
   前記生産計画において前記要素が不足する時間があるか否かを評価する計画評価部を備え、
   前記生産計画において前記要素が不足する時間が発生する場合、前記計画作成部は、前記要素が不足する時間が解消するまで延期するように前記生産計画を変更し、複数の前記品種のうち納期を達成可能な品種の生産順序を変更する、生産計画作成装置。
6. 前記要素の使用状況は、使用された履歴と使用される予定を含む、請求項５に記載の生産計画作成装置。
7. 前記要素の使用状況は、前記生産設備に取り付けられている場合を使用とし、前記生産設備に取り付けられていない場合を不使用とする、請求項５または６に記載の生産計画作成装置。
8. 前記生産設備は、基板に半田を堆積させる印刷装置または半田が堆積された前記基板に部品を実装ヘッドで実装する部品実装装置であり、
   前記要素は、前記印刷装置に装着されるスクリーンマスク、前記実装ヘッドに装着される装着部材、前記部品を供給する部品供給装置、前記部品を収容する部品収容器の少なくともいずれかを含む、請求項５から７のいずれかに記載の生産計画作成装置。
9. 生産設備により複数の品種の製品を生産する生産方法であって、
   複数の前記生産設備で共用される着脱可能な要素の使用状況を時間と関連して管理し、
   前記品種の生産に必要な前記要素の情報と前記要素の使用状況に基づいて前記品種の生産順序を含む生産計画を作成し、
   前記生産計画において前記要素が不足する時間が発生する場合、前記要素が不足する時間が解消するまで延期するように前記生産計画を変更し、
   複数の前記品種のうち納期を達成可能な品種の生産順序を変更し、
   前記作成した生産計画に基づいて前記複数の品種の製品を生産する、生産方法。

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