JP7329725B2

JP7329725B2 - 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

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Publication number: JP7329725B2
Application number: JP2018210984A
Authority: JP
Inventors: 裕起竹原; 博喜相良
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2023-08-21
Anticipated expiration: 2038-11-09
Also published as: JP2020077267A; JP2023153886A

Description

本発明は、複数の生産ライン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方法に関する。

生産設備を備える複数の生産ラインにより基板に部品を実装した実装基板などの製品を生産する際は、複数の品種が所定の生産納期に所定の生産量を生産できるように各生産ラインへの品種の割り当てと生産順序を含む生産計画が作成される。また、各生産ラインでは、生産する品種に合わせた生産設備の構成と生産作業順序などを含む生産データが作成される。生産データを作成する際は、品種の変更で生産設備の構成を変更する段取り替えが少なくなるように生産設備の構成などが作成される。

ところで、生産ラインでは、生産計画が作成されて生産する品種が決まらないと生産データを作成することができないが、反対に生産データが決まらないと品種の生産に要する正確な時間を算出することができずに精度の高い生産計画を作成することができない。すなわち、生産計画と生産データは循環参照の関係にあり、予測精度と生産効率が高い生産計画と生産データを同時に作成するには、スキルの高い熟練作成者が長い作成時間をかけて作成する必要がある。特許文献１には、生産計画と生産データ（加工工程計画）を同時に作成するにあたり、作業者の作成作業を支援するシステムが記載されている。

国際公開第２０１３／１３７１５９号

しかしながら、特許文献１に記載のシステムを含む従来技術では、作成される生産計画と生産データの質は作業者のスキルに依存し、また、生産する品種の数が増加すると作成作業に要する時間が指数関数的に増加するという問題点があった。

そこで本発明は、予測精度と生産効率が高い生産計画を自動で作成することが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、生産設備を備えた複数の生産ライン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、生産量、生産納期を含む生産する品種の情報と複数の前記生産ラインが備えた生産設備の情報とから、複数の前記品種のそれぞれを生産するのに要する概算サイクルタイムを前記生産ライン毎に算出し、算出した複数の前記概算サイクルタイムと前記生産する品種の情報とに基づいて、複数の前記生産ラインのそれぞれに前記生産ラインで生産される前記品種を割り当てて、前記生産ラインのそれぞれについて、割り当てられた複数の前記品種の生産順序を作成する。

本発明の生産計画作成装置は、生産設備を備えた複数の生産ライン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装置であって、生産量、生産納期を含む生産する品種の情報と複数の前記生産ラインが備えた生産設備の情報とから、複数の前記品種のそれぞれを生産するのに要する概算サイクルタイムを前記生産ライン毎に算出する概算サイクルタイム算出部と、算出した複数の前記概算サイクルタイムと前記生産する品種の情報とに基づいて、複数の前記生産ラインのそれぞれに前記生産ラインで生産される前記品種を割り当てる生産ライン割り当て部と、前記生産ラインのそれぞれについて、割り当てられた複数の前記品種の生産順序を作成する生産順序作成部と、を備える。

本発明の生産方法は、生産設備を備えた複数の生産ラインにより複数の品種の製品を生産する生産方法であって、生産量、生産納期を含む生産する品種の情報と複数の前記生産ラインが備えた生産設備の情報とから、複数の前記品種のそれぞれを生産するのに要する概算サイクルタイムを前記生産ライン毎に算出し、算出した複数の前記概算サイクルタイムと前記生産する品種の情報とに基づいて、複数の前記生産ラインのそれぞれに前記生産ラインで生産される前記品種を割り当てて、前記生産ラインのそれぞれについて、割り当てられた複数の前記品種の生産順序を作成し、作成した前記生産順序に基づいて、複数の前記品種の製品を生産する。

本発明によれば、予測精度と生産効率が高い生産計画を自動で作成することができる。

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）において算出されたサイクルタイム情報の一例の説明図（ａ）（ｂ）（ｃ）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）において算出された製品共通度の一例の説明図（ａ）（ｂ）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生産計画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、後述するようにスクリーン印刷装置、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（製品）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（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、指示された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の指示された位置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。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作業と称する。

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作業と称する。

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、基板供給装置Ｍ１、スクリーン印刷装置Ｍ２、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６、リフロー装置Ｍ７、基板回収装置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。

基板供給装置Ｍ１、スクリーン印刷装置Ｍ２、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６、リフロー装置Ｍ７、基板回収装置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。基板供給装置Ｍ１は、複数の基板を収納するラック等の収納部を備え、収納部から取り出した基板を下流側の装置に供給する基板供給作業を実行する。スクリーン印刷装置Ｍ２は、印刷作業部に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に半田を印刷する半田印刷作業を実行する。なお、部品実装ラインＬ１は、スクリーン印刷装置Ｍ２と並設して、もしくはスクリーン印刷装置Ｍ２の代わりにディスペンサを用いて半田を基板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Ｍ２および半田塗布装置は、基板に半田を堆積させる印刷装置である。

部品実装装置Ｍ３～Ｍ６は、半田が堆積された基板に部品を実装ヘッド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。リフロー装置Ｍ７は、装置内に搬入された基板を基板加熱部によって加熱して、基板上の半田を硬化させ、基板の電極部と部品とを接合する基板加熱作業を実行する。基板回収装置Ｍ８は、複数の基板を収納するラック等の収納部を備え、上流側の装置が搬出する基板を受け取って収納部に回収する基板回収作業を実行する。

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。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を使用してもよい。

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。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する。そして、実装ヘッド移動機構１３は、基板搬送機構７に保持された基板Ｂの実装位置に実装ヘッド１２を移送して実装する部品実装作業を実行する。実装ヘッド１２がテープフィーダ９から部品Ｄを取り出して基板Ｂに実装するまでの時間は、台車５におけるテープフィーダ９の位置（生産設備の構成）に依存する。例えば、基板Ｂに実装される実装点数が多い部品Ｄを供給するテープフィーダ９を台車５の中心付近に配置することで、実装ヘッド１２の移動距離を縮小して実装時間を短縮することができる。

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。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による部品取り出し位置に部品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。

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２３、生産データ記憶部２４、ライン情報記憶部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、内部処理部として生産計画作成部２１、生産データ作成部２２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、報知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２３には、生産計画情報２３ａ、品種情報２３ｂ、サイクルタイム情報２３ｃ、切り替え時間情報２３ｄ、評価指標値情報２３ｅなどが記憶されている。生産計画情報２３ａ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を特定する情報、着手予定日時と終了予定日時、作業者の勤務計画などを含む生産計画が記憶されている。

ここで図６を参照して、生産計画情報２３ａの例について説明する。生産計画情報２３ａ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、フロアＦに部品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。以下、ロット番号３１が「Ａ」のロットを単に「ロットＡ」と、品種番号３２が「Ｘ１」の品種を単に「品種Ｘ１」などと称する。

図５において、品種情報２３ｂ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が記憶されている。サイクルタイム情報２３ｃには、部品実装ラインＬ１～Ｌ３が備える生産設備に基板Ｂが搬入されてから生産作業が実行されて搬出されるまでの生産設備毎のサイクルタイムの最大値が、実装基板の品種毎に記憶されている。

切り替え時間情報２３ｄには、生産する品種を切り替える外段取り作業時間、内段取り作業時間が、切り替え前後の品種の組合せ毎に記憶されている。評価指標値情報２３ｅには、基板Ｂに実装する１時間当たりの部品数（実装点数）などの生産効率に関する指標、生産に必要な作業者の人数（工数）などの人的資産に関する指標などの評価指標値が、実装基板の品種毎に記憶されている。なお、１時間当たりの実装点数は多いほど、作業者の人数は少ないほど、評価が高いと評価される。

図５において、生産データ記憶部２４には、生産データ情報２４ａなどが記憶されている。生産データ情報２４ａには、部品実装ラインＬ１～Ｌ３に割り当てられた品種（ロット）毎に、テープフィーダ９およびリール１７の台車５における配置位置、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６に装着される実装ヘッド１２、吸着ノズル１２ｂの位置と種類などの生産設備の構成に関する情報が記憶されている。また生産データ情報２４ａには、部品実装ラインＬ１～Ｌ３に割り当てられた品種（ロット）がグルーピングされている場合は、同じグループに属する品種（ロット）の情報、台車５に共通配置されるテープフィーダ９およびリール１７の配置位置などの情報も含まれている。

ライン情報記憶部２５には、ライン構成情報２５ａ、生産設備情報２５ｂなどが記憶されている。ライン構成情報２５ａには、各部品実装ラインＬ１～Ｌ３を構成する生産設備の種類、連結された順番などの生産ラインの構成に関する情報が記憶されている。生産設備情報２５ｂには、部品実装ラインＬ１～Ｌ３を構成する生産設備の種類別に、生産作業における作業毎の所要時間など生産に要する時間に関する情報が記憶されている。例えば、生産設備情報２５ｂには、各生産設備における基板Ｂの搬入時間、搬出時間、スクリーン印刷装置Ｍ２における基板１枚あたりの印刷時間、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６における部品１個あたりの実装時間などが記憶されている。

図５において、生産計画作成部２１は、内部処理部として概算サイクルタイム算出部２１ａ、生産ライン割り当て部２１ｂ、生産順序作成部２１ｃ、サイクルタイム算出部２１ｄ、生産計画更新部２１ｅ、切り替え時間算出部２１ｆ、評価指標値算出部２１ｇ、割り当て変更部２１ｈ、遅延判定部２１ｉを備えている。生産データ作成部２２は、内部処理部としてグループ作成部２２ａ、設備構成決定部２２ｂを備えている。

概算サイクルタイム算出部２１ａは、生産量（生産枚数３３）、生産納期３５を含む生産する品種（ロット）の情報（生産計画情報２３ａ）と複数の生産ライン（部品実装ラインＬ１～Ｌ３）が備えた生産設備の情報（ライン構成情報２５ａ、生産設備情報２５ｂ）とから、生産設備の構成を最適化した条件で品種を生産するのに要する概算サイクルタイムを生産ライン毎、品種毎に算出してサイクルタイム情報２３ｃに記憶させる。

ここで図７を参照して、図６に示す生産計画情報２３ａに基づいて算出された概算サイクルタイムを含むサイクルタイム情報２３ｃの例について説明する。サイクルタイム情報２３ｃには、品種番号３２毎に部品実装ラインＬ１で生産した場合の概算サイクルタイム３６ａ、部品実装ラインＬ２で生産した場合の概算サイクルタイム３６ｂ、部品実装ラインＬ３で生産した場合の概算サイクルタイム３６ｃが記憶されている。

概算サイクルタイム３６は、部品実装ラインＬ１～Ｌ３の生産設備の構成などに起因して部品実装ラインＬ１～Ｌ３毎に異なっている。例えば品種Ｘ１は、部品実装ラインＬ１での概算サイクルタイム３６ａは「２４０秒」、部品実装ラインＬ３での概算サイクルタイム３６ｃは「２６０秒」である。また、概算サイクルタイム３６に「－」が記憶されている部品実装ラインＬ１～Ｌ３では、その品種の生産ができないことを示している。例えば品種Ｘ１は、部品実装ラインＬ２では生産できない。

すなわち、概算サイクルタイム３６ｃは、既存の部品実装ラインＬ１～Ｌ３の構成でテープフィーダ９やノズルユニット１２ａの配置、複数の品種（ロット）間の製品共通化等の最適化をしていない状態で、その品種の生産した場合に掛かるサイクルタイムである。なお、その品種を生産するのに必須の着脱可能な要素がある場合は、必須の要素があると仮定して概算サイクルタイムが算出される。また、その品種を生産するのに必須の生産設備がある場合は、その生産設備を備える部品実装ラインのみで概算サイクルタイムが算出される。

図５において、生産ライン割り当て部２１ｂは、概算サイクルタイム３６と生産枚数３３など生産するロット（品種）の情報（生産計画情報２３ａ）とに基づいて、生産ライン（部品実装ラインＬ１～Ｌ３）に生産するロット（品種）を割り当てて、生産計画情報２３ａに記憶させる。例えば、生産ライン割り当て部２１ｂは、概算サイクルタイム３６と生産枚数３３に基づいて求まるロット（品種）の生産時間に偏りが生じないように、各ロットを部品実装ラインＬ１～Ｌ３に割り当てる。その際、生産ライン割り当て部２１ｂは、概算サイクルタイム３６に「－」が記憶されている生産が不可能な部品実装ラインＬ１～Ｌ３には当該ロット（品種）を割り当てない。

グループ作成部２２ａは、生産計画情報２３ａに含まれる品種の割り当てに基づいて、生産ライン（部品実装ラインＬ１～Ｌ３）毎に、割り当てられた複数の品種（ロット）間の製品共通度を算出し、算出した製品共通度に基づいて複数の品種を台車５にテープフィーダ９、リール１７を共通配置するグループとしてグルーピングする。グループ作成部２２ａは、グループに関する情報を生産計画情報２３ａに記憶させる。

ここで図８を参照して、グループ作成部２２ａによる図６に示す生産計画情報２３ａのロットＡ～Ｈ（品種Ｘ１～Ｘ８）をグルーピングする例について説明する。ここでは、生産ライン割り当て部２１ｂによって、部品実装ラインＬ１にロットＡ，Ｂ（品種Ｘ１，Ｘ２）、部品実装ラインＬ２にロットＣ，Ｄ，Ｅ（品種Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５）、部品実装ラインＬ３にロットＦ，Ｇ，Ｈ（品種Ｘ６，Ｘ７，Ｘ８）が割り当てられているとする。グループ作成部２２ａは、部品実装ラインＬ１～Ｌ３毎に、品種間の部品共通度３７を算出する。

図８（ａ）において、部品実装ラインＬ１に割り当てられたロットＡ，Ｂの品種Ｘ１，Ｘ２間の部品共通度３７は「２２％」と低く、グループ作成部２２ａは品種Ｘ１，Ｘ２をグループ化しないと判断する。図８（ｂ）において、部品実装ラインＬ２に割り当てられたロットＣ，Ｄ，Ｅのうち品種Ｘ３，Ｘ４間の部品共通度３７は「９２％」、品種Ｘ３，Ｘ５間の部品共通度３７は「８０％」、品種Ｘ４，Ｘ５間の部品共通度３７は「８８％」といずれも高く、グループ作成部２２ａは品種Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５をグループ化すると判断する。

図８（ｃ）において、部品実装ラインＬ３に割り当てられたロットＦ，Ｇ，Ｈのうち品種Ｘ６，Ｘ７間の部品共通度３７は「８５％」と高いが、品種Ｘ６，Ｘ８間の部品共通度３７は「４０％」、品種Ｘ７，Ｘ８間の部品共通度３７は「３６％」と低く、グループ作成部２２ａは品種Ｘ６，Ｘ７のみグループ化すると判断する。なお、上述では、部品共通度３７が「８０％」以上のロット同士をグループ化したが、これは一例であり、作業者によって設定された部品共通度３７の数値によってグループ化するかしないかの判断がなされる。また、数値による判断以外に部品共通度３７が上位から高い順に設定数だけをグループ化させる方式でもよい。

図５において、生産順序作成部２１ｃは、生産計画情報２３ａに含まれる割り当てられた生産ライン、グループに関する情報に基づいて、部品実装ラインＬ１～Ｌ３毎にロットとグループの生産順序、グループに属するロットの生産順序を作成して生産計画情報２３ａに記憶させる。すなわち、生産順序作成部２１ｃは、生産ラインのそれぞれについて、割り当てられた複数のロット（品種）の生産順序を作成する。

設備構成決定部２２ｂは、生産計画情報２３ａに含まれる割り当てられた生産ライン、グループ、生産順序に関する情報、品種情報２３ｂ、ライン構成情報２５ａ、生産設備情報２５ｂに基づいて、ロット毎に各生産設備の構成を決定し、生産データ情報２４ａに記憶させる。設備構成決定部２２ｂは、ロットがグルーピングされている場合は、台車５の交換を要することなくグループに属するロットが生産可能なように、台車５にテープフィーダ９とリール１７が共通配置されるように生産設備の構成を決定する。

図５において、サイクルタイム算出部２１ｄは、生産計画情報２３ａ、生産データ情報２４ａに含まれる生産設備の構成に基づいて、決定された生産設備の構成においてグルーピングされた複数のロットを含む品種を生産するのに要するサイクルタイムを品種毎に算出し、サイクルタイム情報２３ｃに記憶させる。切り替え時間算出部２１ｆは、生産計画情報２３ａ、生産データ情報２４ａに基づいて、各部品実装ラインＬ１～Ｌ３（生産ライン）における生産設備の構成を次の品種用に変更する切り替え時間である内段取り作業時間を算出して切り替え時間情報２３ｄに記憶させる。

内段取り作業時間には、グループ内の品種に切り替える場合は部品実装装置Ｍ３～Ｍ６に装着されている台車５のテープフィーダ９、リール１７の交換作業が含まれ、グループ外の品種に切り替える場合は外段取り作業で準備された台車５を部品実装装置Ｍ３～Ｍ６に装着されている台車５と交換する作業の作業時間がさらに含まれる。また、切り替え時間算出部２１ｆは、準備エリアＡｓにおいて実行される外段取り作業に要する外段取り作業時間を算出して切り替え時間情報２３ｄに記憶させる。

図５において、生産計画更新部２１ｅは、サイクルタイム情報２３ｃに含まれるサイクルタイム、切り替え時間情報２３ｄに含まれる内段取り作業時間（切り替え時間）、生産計画情報２３ａに基づいて、生産計画を更新する。すなわち、生産計画更新部２１ｅは、割り当てられた生産ライン、生産順序、グループは変更せずに、実際の生産に即した生産設備の構成と切り替え作業時間に基づく生産計画を作成して生産計画情報２３ａに記憶させる。

図９（ａ）は、更新された生産計画（生産計画情報２３ａ）を時系列で示している。部品実装ラインＬ１では、ロットＡとロットＢがこの生産順序で生産され、ロットＡとロットＢの生産開始前の切り替え作業では台車５の交換が行われる。部品実装ラインＬ２では、グルーピングされたロットＣ，Ｄ，Ｅがこの生産順序で生産され、ロットＣの生産開始前にはロットＣ，Ｄ，Ｅ用に共通配置された台車５を装着する切り替え作業が行われる。

また、ロットＤとロットＥの生産開始前には、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６に装着されている台車５に装着されている一部のテープフィーダ９、リール１７、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６に備えられる吸着ノズル１２ｂ、スクリーン印刷装置Ｍ２に備えられるスクリーンマスク、半田ペースト等の着脱可能な要素の少なくともひとつを交換する切り替え作業のみが行われる。なお、ロットＤとロットＥの生産開始前の切り替え作業が省略可能な場合もある。

部品実装ラインＬ３では、グルーピングされたロットＦ，Ｇがこの生産順序で生産した後、ロットＨが生産される。ロットＦの生産開始前にはロットＦ，Ｇ用に共通配置された台車５を装着する切り替え作業が行われ、ロットＧの生産開始前には部品実装装置Ｍ３～Ｍ６に装着されている台車５に装着されている一部のテープフィーダ９、リール１７を交換する切り替え作業のみが行われる。また、ロットＨの生産開始前の切り替え作業では台車５の交換が行われる。

図５において、評価指標値算出部２１ｇは、生産計画情報２３ａに含まれる更新された生産計画に対する評価指標値を算出して評価指標値情報２３ｅに記憶させる。例えば、評価指標値算出部２１ｇは、更新された生産計画における品種毎の１時間当たりの実装点数、時間毎の作業者の必要数を評価指標値として算出する。評価指標値算出部２１ｇは、作業者の必要数の算出では、切り替え時間情報２３ｄに含まれる外段取り作業時間に基づいて、準備エリアＡｓにおける外段取り作業に必要な人数も算出する。

割り当て変更部２１ｈは、評価指標値情報２３ｅに含まれる評価指標値が所定値より大きいか否かを判断する。割り当て変更部２１ｈは、評価指標値が所定値より小さい場合は、評価指標値が所定値を上回るように、品種（ロット）の割り当てを他の生産ラインに変更し、生産計画情報２３ａを更新する。

図５において、遅延判定部２１ｉは、生産計画情報２３ａに基づいて、生産終了予想時刻が生産納期３５より遅くなる品種（ロット）があるか否かを判定する。すなわち、遅延判定部２１ｉは、生産計画における納期遅延となる品種の有無を判定する。割り当て変更部２１ｈは、納期遅延となる品種（ロット）がある場合は、納期遅延となる品種の割り当てを他の生産ラインに変更し、生産計画情報２３ａを更新する。

図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す生産計画でロットＢが納期遅延と判定されたため、ロットＢの生産ラインを部品実装ラインＬ３に変更し、部品実装ラインＬ３に割り振られていたロットＨを部品実装ラインＬ１に割り当てる変更がなされた後の生産計画（生産計画情報２３ａ）を時系列で示している。図９（ｂ）に示す生産計画は、品種の割り当てが変更された後に、生産順序作成部２１ｃ、生産計画更新部２１ｅによる最適化がなされている。

すなわち、部品実装ラインＬ３における生産順序は、ロットＢ、グルーピングされたロットＦ，Ｇの順に変更されている。さらに、部品実装ラインＬ１～Ｌ３の台車５の交換を伴う品種の切り替え作業が重ならないよう、部品実装ラインＬ１のロットＡの生産開始時間、部品実装ラインＬ２のロットＣの生産開始時間が変更されている。これによって、フロアＦにおける作業者の必要人数を削減して評価指標値を向上することができる。

次に図１０のフローに沿って、管理コンピュータ３（生産計画作成装置）によって、生産設備を備えた複数の生産ライン（部品実装ラインＬ１～Ｌ３）により複数の品種の製品（実装基板）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。まず、概算サイクルタイム算出部２１ａは、生産計画情報２３ａ、ライン構成情報２５ａ、生産設備情報２５ｂに基づいて、最適条件で複数の生産ラインのそれぞれで複数の品種（ロット）のそれぞれを生産するのに要する概算サイクルタイム３６を算出する（ＳＴ１：概算サイクルタイム算出工程）。

次いで生産ライン割り当て部２１ｂは、算出された概算サイクルタイム３６と生産計画情報２３ａに基づいて、各生産ラインに生産する品種（ロット）を割り当てる（ＳＴ２：品種割り当て工程）。次いでグループ作成部２２ａは、生産ラインのそれぞれについて、割り当てられた複数の品種の製品共通度に基づいて複数の品種をグルーピングする（ＳＴ３：グループ作成工程）。次いで設備構成決定部２２ｂは、グルーピングされた生産設備の構成（共通配置）を含む品種（ロット）を生産するための生産設備の構成を決定する（ＳＴ４：設備構成決定工程）。決定された生産設備の構成は、生産データ情報２４ａとして記憶される。

図１０において、次いで生産順序作成部２１ｃは、生産ラインのそれぞれについて、割り当てられた複数の品種（ロット）の生産順序を作成する（ＳＴ５：生産順序作成部）。次いでサイクルタイム算出部２１ｄは、設備構成決定工程（ＳＴ４）において決定された生産設備の構成において、グルーピングした複数の品種（ロット）を含むそれぞれの品種を生産するのに要するサイクルタイムを算出する（ＳＴ６：サイクルタイム算出工程）。

次いで切り替え時間算出部２１ｆは、生産ラインにおいて生産設備の構成を次の品種（ロット）用に変更する切り替え時間（外段取り時間、内段取り時間）を算出する（ＳＴ７：切り替え時間算出工程）。次いで生産計画更新部２１ｅは、算出されたサイクルタイムと切り替え時間に基づいて、生産計画情報２３ａに含まれる生産計画を更新する（ＳＴ８：生産計画更新工程）（図９（ａ）参照）。

図１０において、次いで遅延判定部２１ｉは、更新された生産計画において納期遅延となる品種（ロット）があるか否を判定する（ＳＴ９：納期遅延判定工程）。納期遅延がない場合（ＳＴ９においてＮｏ）、評価指標値算出部２１ｇは、生産計画に対する評価指標値を算出する（ＳＴ１０：評価指標値算出工程）。次いで割り当て変更部２１ｈは、評価指標値が所定値より大きいか否かを判断する（ＳＴ１１：評価指標値判断工程）。評価指標値が所定値を上回る場合（ＳＴ１１においてＹｅｓ）、生産計画情報２３ａに記憶されている生産計画が生産計画に決定される。

評価指標値が所定値より小さい場合（ＳＴ１１においてＮｏ）、割り当て変更部２１ｈは、評価指標値が所定値を上回るように、品種（ロット）の割り当てを他の生産ラインに変更する（ＳＴ１２：割り当て変更工程）。また、納期遅延判定工程（ＳＴ９）において納期遅延となる品種（ロット）がある場合は（Ｙｅｓ）、割り当て変更工程（ＳＴ１２）を実行して、納期遅延となる品種の割り当てを他の生産ラインに変更する。

割り当て変更工程（ＳＴ１２）において品種の割り当てが変更されると、グループ作成工程（ＳＴ３）に戻って生産計画更新工程（ＳＴ８）までの工程が再度実行されて、生産計画が更新される。その後、納期遅延の発生判定（ＳＴ９）と評価指標値の判定が実行される（ＳＴ１０、１１）。すなわち、納期遅延が発生せず、かつ、評価指標値が所定値を上回るように生産計画が最適化される。なお、最適化ループを所定回数繰り返しても納期遅延が発生し、または、評価指標値が所定値を上回れない場合は最適化を終了して、管理コンピュータ３の表示部２７にその旨を報知するようにしてもよい。

上記のように、本実施の形態の生産計画作成方法では、予測精度と生産効率が高い生産計画を自動で作成することができる。また、生産計画を最適化する過程において、生産設備の構成を含む生産データ情報２４ａも自動で作成される（ＳＴ４）。すなわち、本実施の形態の生産計画作成方法では、予測精度と生産効率の高い生産計画（生産計画情報２３ａ）と生産データ情報２４ａを自動で作成することができる。これによって、生産納期を守りつつ、評価指標値が高くて品種の切り替え作業（外段取り作業、内段取り作業）が少ない生産計画を作成できる。

また、本実施の形態の生産設備を備えた複数の生産ラインにより複数の品種（ロット）の製品を生産する生産方法では、概算サイクルタイムを算出し（ＳＴ１）、生産ラインに生産する品種を割り当てて（ＳＴ２）、生産ライン毎に割り当てられた品種の生産順序を作成し（ＳＴ５）、作成した生産順序に基づいて、複数の品種の製品を生産する。これによって、予測精度と生産効率が高い生産計画に基づいて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、生産ライン（部品実装ラインＬ１～Ｌ３）毎に複数の品種（ロット）を生産するのに要する概算サイクルタイム３６を算出する概算サイクルタイム算出部２１ａと、概算サイクルタイム３６と生産する品種の情報とに基づいて生産ラインに生産する品種を割り当てる生産ライン割り当て部２１ｂと、生産ライン毎に割り当てられた複数の品種の生産順序を作成する生産順序作成部２１ｃとを備え、生産設備を備えた複数の生産ラインにより複数の品種の製品（実装基板）を生産する生産計画を作成する生産計画作成装置である。この生産計画作成装置により、予測精度と生産効率が高い生産計画を自動で作成することができる。

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。

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、予測精度と生産効率が高い生産計画を自動で作成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）
１２実装ヘッド
Ｂ基板
Ｌ１～Ｌ３部品実装ライン（生産ライン）
Ｍ２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

生産設備を備えた複数の生産ライン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、
生産量、生産納期を含む生産する品種の情報と複数の前記生産ラインが備えた生産設備の情報とから、複数の前記品種のそれぞれを生産するのに要する概算サイクルタイムを前記生産ライン毎に算出し、
算出した複数の前記概算サイクルタイムと前記生産する品種の情報とに基づいて、複数の前記生産ラインのそれぞれに前記生産ラインで生産される前記品種を割り当てて、
前記生産ラインのそれぞれについて、割り当てられた複数の前記品種の生産順序を作成する、生産計画作成方法。
前記生産ラインのそれぞれについて、割り当てられた複数の前記品種の製品共通度に基づいて複数の前記品種をグルーピングし、
そのグルーピングにおける前記生産設備の構成を決定する、請求項１に記載の生産計画作成方法。
決定した前記生産設備の構成において、前記グルーピングした複数の前記品種をそれぞれ生産するのに要するサイクルタイムを算出し、
算出したサイクルタイムに基づいて、前記生産計画を更新する、請求項２に記載の生産計画作成方法。
前記生産ラインにおいて、前記生産設備の構成を次の品種用に変更する切り替え時間を算出し、
算出した前記切り替え時間に基づいて、前記生産計画を更新する、請求項２または３に記載の生産計画作成方法。
更新された前記生産計画に対する評価指標値を算出し、
前記評価指標値が所定値を上回るように、前記品種の割り当てを他の生産ラインに変更し、
前記評価指標値は、時間毎の作業者の必要数である、請求項３または４に記載の生産計画作成方法。
前記評価指標値が所定値を上回るように、前記品種の生産開始時間を変更する、請求項５に記載の生産計画作成方法。
更新された前記生産計画において、納期遅延となる品種がある場合は、
納期遅延となる前記品種の割り当てを他の生産ラインに変更する、請求項３または４に記載の生産計画作成方法。
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る、請求項１から７のいずれかに記載の生産計画作成方法。
生産設備を備えた複数の生産ライン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装置であって、
生産量、生産納期を含む生産する品種の情報と複数の前記生産ラインが備えた生産設備の情報とから、複数の前記品種のそれぞれを生産するのに要する概算サイクルタイムを前記生産ライン毎に算出する概算サイクルタイム算出部と、
算出した複数の前記概算サイクルタイムと前記生産する品種の情報とに基づいて、複数の前記生産ラインのそれぞれに前記生産ラインで生産される前記品種を割り当てる生産ライン割り当て部と、
前記生産ラインのそれぞれについて、割り当てられた複数の前記品種の生産順序を作成する生産順序作成部と、を備える、生産計画作成装置。
さらに、前記生産ラインのそれぞれについて、割り当てられた複数の前記品種の製品共通度に基づいて複数の前記品種をグルーピングするグループ作成部と、
そのグルーピングにおける前記生産設備の構成を決定する設備構成決定部と、を備える、請求項９に記載の生産計画作成装置。
さらに、決定した前記生産設備の構成において、前記グルーピングした複数の前記品種をそれぞれ生産するのに要するサイクルタイムを算出するサイクルタイム算出部と、
算出したサイクルタイムに基づいて、前記生産計画を更新する生産計画更新部と、を備える、請求項１０に記載の生産計画作成装置。
さらに、前記生産ラインにおいて、前記生産設備の構成を次の品種用に変更する切り替え時間を算出する切り替え時間算出部と、
算出した前記切り替え時間に基づいて、前記生産計画を更新する生産計画更新部と、を備える、請求項１０に記載の生産計画作成装置。
さらに、更新された前記生産計画に対する評価指標値を算出する評価指標値算出部と、
前記評価指標値が所定値を上回るように、前記品種の割り当てを他の生産ラインに変更する割り当て変更部と、を備え、
前記評価指標値は、時間毎の作業者の必要数である、請求項１０から１２のいずれかに記載の生産計画作成装置。
さらに、前記生産計画における納期遅延となる品種の有無を判定する遅延判定部と、
前記品種の割り当てを他の生産ラインに変更する割り当て変更部と、を備え、
更新された前記生産計画において、納期遅延となる品種がある場合は、
前記割り当て変更部は、納期遅延となる前記品種の割り当てを他の生産ラインに変更する、請求項１０から１２のいずれかに記載の生産計画作成装置。
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る、請求項９から１４のいずれかに記載の生産計画作成装置。
生産設備を備えた複数の生産ラインにより複数の品種の製品を生産する生産方法であって、
生産量、生産納期を含む生産する品種の情報と複数の前記生産ラインが備えた生産設備の情報とから、複数の前記品種のそれぞれを生産するのに要する概算サイクルタイムを前記生産ライン毎に算出し、
算出した複数の前記概算サイクルタイムと前記生産する品種の情報とに基づいて、複数の前記生産ラインのそれぞれに前記生産ラインで生産される前記品種を割り当てて、
前記生産ラインのそれぞれについて、割り当てられた複数の前記品種の生産順序を作成し、
作成した前記生産順序に基づいて、複数の前記品種の製品を生産する、生産方法。