JP7474867B2

JP7474867B2 - 基板生産シミュレーション方法

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Publication number: JP7474867B2
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Inventors: 美樹堀田
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Description

本明細書では、基板生産シミュレーション方法を開示する。

従来、生産シミュレーション方法としては、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１の方法では、生産エリア内における複数の処理装置のレイアウトおよび複数の搬送手段の移動ならびにオペレータの人員配置による負荷をコンピュータでシミュレーション計算する。このシミュレーション計算では、オペレータの負荷率やスループット、装置稼働率等が算出される。この方法によれば、レイアウトの策定において、オペレータの人数や配置を加味した設計ができる。また、生産工程を管理する方法としては、特許文献２に開示されたものが知られている。特許文献２の方法では、対象作業の開始が検出された場合、その対象作業の終了が検出される前に、生産予定情報が反映された対象作業情報と、対象作業について検出された作業実績から特定される実作業量とを基に、対象作業の遅延の有無を判断する。

特開２００５－１０００９２号公報特開２０２０－１３３８８号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、オペレータの負荷率やスループット、装置稼働率等が算出されるものの、オペレータの作業による処理の遅れを把握することができなかった。一方、特許文献２の方法は、生産計画に対する実作業の遅延を判断するものであり、生産計画に対するオペレータの作業による処理の遅れをシミュレートするものではない。そのため、生産遅れの要因を推測することはできかった。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、基板生産シミュレーション方法において、生産遅れの要因を容易に推測できるようにすることを主目的とする。

本開示の基板生産シミュレーション方法は、
部品供給装置から供給される部品を基板に実装する部品実装機が前記基板の搬送方向に沿って複数並べられた実装ラインを含む基板生産ラインを用いて前記部品の実装が完了した製品基板を生産することをシミュレーションする方法であって、
（ａ）前記基板生産ラインに対する前記部品供給装置の提供及び回収が滞ることなく行われることを前提として、前記基板生産ラインによる複数種類の前記製品基板の生産をシミュレーションすることにより、第１の結果を得る工程と、
（ｂ）前記基板生産ラインに対する前記部品供給装置の提供及び／又は回収が自動化設備及び／又は作業者によって行われることを前提として、前記基板生産ラインによる前記複数種類の前記製品基板の生産をシミュレーションすることにより、第２の結果を得る工程と、
（ｃ）前記第１の結果に対する前記第２の結果の生産遅れを前記製品基板に対応づけて表示した生産遅れ関連表示と、前記第２の結果に含まれる前記生産遅れの要因になり得るパラメータを前記製品基板に対応づけて表示したパラメータ関連表示とを、同一画面上に出力する工程と、
を含むものである。

この基板生産シミュレーション方法では、第１の結果は、基板生産ラインに対する部品供給装置の提供及び回収が滞ることなく行われることを前提として、基板生産ラインによる複数種類の製品基板の生産をシミュレーションした結果である。第２の結果は、基板生産ラインに対する部品供給装置の提供及び／又は回収が自動化設備及び／又は作業者によって行われることを前提として、基板生産ラインによる複数種類の製品基板の生産をシミュレーションした結果である。そして、第１の結果に対する第２の結果の生産遅れを製品基板に対応づけて表示した生産遅れ関連表示と、第２の結果に含まれる生産遅れの要因になり得るパラメータを製品基板に対応づけて表示したパラメータ関連表示とを、同一画面上に出力する。そのため、出力された画面をみれば、生産遅れが発生した時点やその前後におけるパラメータ関連表示の変化から、生産遅れの要因を容易に推測することができる。

なお、工程（ｃ）では、生産遅れや生産遅れの要因になり得るパラメータを、製品基板に対応づけて表示する場合、基板生産ラインに対する部品供給装置の提供及び／又は回収の作業のタイミングに対応づけて表示してもよいし、基板生産ラインに対する部品供給装置の提供及び／又は回収の作業間隔に対応づけて表示してもよい。こうした作業のタイミングや作業間隔は、製品基板に対応づけて定められるものである。

基板生産フロアＦの概略を示す構成図。基板生産ライン１０の概略を示す斜視図。部品実装機２０の概略を示す斜視図。基板生産ライン１０の制御に関わる構成を示すブロック図。第１シミュレーションのフローチャート。第１シミュレーションの結果を示すグラフ。第２シミュレーションのフローチャート。第１及び第２シミュレーションの結果を示すグラフを同一画面上に表示した様子を表す説明図。シミュレーション結果表示ルーチンのフローチャート。タームごとの作業の負荷率と生産遅れを示すグラフの一例。タームごとの実装ライン稼働率と生産遅れを示すグラフの一例。タームごとの作業者の負荷分布と生産遅れを示すグラフの一例。タームごとの作業の負荷率と生産遅れを示すグラフの一例。タームごとの実装ライン稼働率と生産遅れを示すグラフの一例。タームごとの作業者の負荷分布と生産遅れを示すグラフの一例。

次に、本開示の基板生産シミュレーション方法を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１は基板生産フロアＦの概略を示す構成図、図２は基板生産ライン１０の概略を示す斜視図、図３は部品実装機２０の概略を示す斜視図、図４は基板生産ライン１０の制御に関わる構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、左右方向（Ｘ軸）、前後方向（Ｙ軸）及び上下方向（Ｚ軸）は図２及び図３に示した通りとする。

基板生産フロアＦは、図１に示すように、第１エリアＡ１と第２エリアＡ２とを備える。第１エリアＡ１は、プロダクションプロセスを実施するエリアである。第１エリアＡ１には、基板に多数の部品を実装してはんだ付けした製品（製品基板）を生産する基板生産ライン１０が設けられている。第２エリアＡ２は、ロジスティックプロセスを実施するエリアである。第２エリアＡ２には、部品収納倉庫１８やフィーダ置き場（図示せず）などが配置されている。作業者Ｗは、基本的には第２エリアＡ２でロジスティックプロセスを実施する。

プロダクションプロセスは、基板生産ライン１０を用いて、多数の部品が実装されてはんだ付けされた製品（製品基板）を生産するプロセスである。

ロジスティックプロセスには、ピッキング、キッティング、運搬（供給）、運搬（回収）、後始末などが含まれる。ピッキングは、生産ジョブに必要な部品を保持するリールを部品収納倉庫１８から取り出す作業である。キッティングは、リールをフィーダにセットする作業である。運搬（供給）は、キッティングが終わったフィーダを第２エリアＡ２から第１エリアＡ１の基板生産ライン１０に運搬する作業である。運搬（回収）は、生産ジョブでの使用が終了したフィーダや部品が空になったフィーダを回収して第１エリアＡ１の基板生産ライン１０から第２エリアＡ２に運搬する作業である。後始末は、部品が空になったリールをフィーダから外して捨てたり、後の生産ジョブで使える部品が残っているフィーダを使い回したり、後の生産ジョブで使わない部品を保持したリールをフィーダから取り外して部品収納倉庫１８に戻したりする作業である。ロジスティックプロセスは、作業者Ｗだけでなく自動化設備が行うこともある。自動化設備としては、自動倉庫や無人搬送車（ＡＧＶ１００）などがある。自動倉庫は、部品収納倉庫１８として用いられるものであり、必要な部品を自動的に出庫する。ＡＧＶ１００は、フィーダなどを自動運搬する車であり、第１エリアＡ１と第２エリアＡ２との間を行き来する。

基板生産ライン１０は、図２に示すように、印刷装置１１と、印刷検査装置１２と、実装ライン１３と、外観検査装置１４と、リフロー炉１５と、フィーダ保管庫６０と、管理装置８０とを備える。これらは、基板の搬送方向（Ｘ方向）に整列することで基板生産ライン１０を構成する。印刷装置１１は、基板上にはんだを印刷する装置である。印刷検査装置１２は、印刷装置１１で印刷されたはんだの状態を検査する装置である。実装ライン１３は、複数の部品実装機２０を基板の搬送方向に沿って並べることで構成される。部品実装機２０は、フィーダ３０から供給された部品を取り出して基板に実装する装置である。外観検査装置１４は、部品実装機２０で実装された部品の実装状態を検査する装置である。リフロー炉１５は、多数の部品が実装された基板を加熱することにより基板上のはんだを溶かしてはんだ接合を行う。リフロー炉１５から搬出される基板は、多数の部品が実装されてはんだ付けされた製品（製品基板）である。フィーダ保管庫６０は、基板生産ライン１０内に組み込まれ、各部品実装機２０において使用予定のフィーダ３０や使用済みのフィーダ３０を保管する。管理装置８０は、基板生産ライン１０の全体を管理する。基板生産ライン１０は、ローダ５０も備える。ローダ５０は、Ｘ軸レール１６に沿って移動可能であり、部品実装機２０との間やフィーダ保管庫６０との間でフィーダ３０を自動交換可能である。

部品実装機２０は、図３に示すように、基板をＸ方向に搬送する基板搬送装置２１と、フィーダ３０が供給した部品を吸着するノズルを有するヘッド２２と、ヘッド２２をＸＹ方向に移動させるヘッド移動機構２３と、タッチ入力や画面出力を行うタッチパネルディスプレイ２４（図２参照）とを備える。部品実装機２０は、この他に、マークカメラ２５やパーツカメラ２６、ノズルステーション２７なども備える。マークカメラ２５は、基板の位置を検知するために、基板に付された基準マークを上方から撮像するものである。パーツカメラ２６は、吸着ミスや吸着ずれを検知するために、ヘッド２２に備えられたノズルに吸着された部品を下方から撮像するものである。ノズルステーション２７は、吸着する部品の種類に応じて交換可能な複数種類のノズルを収容するものである。また、部品実装機２０は、周知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成された実装制御装置２８（図４参照）を備える。実装制御装置２８は、部品実装機２０の全体を制御する。実装制御装置２８は、基板搬送装置２１やヘッド２２、ヘッド移動機構２３、タッチパネルディスプレイ２４、マークカメラ２５、パーツカメラ２６などと信号の入出力が可能となっている。また、部品実装機２０は、前方にフィーダ３０を取り付け可能な上下２つのエリアを有する。上のエリアはフィーダ３０が部品を供給可能な供給エリア２０Ａであり、下のエリアはフィーダ３０をストック可能なストックエリア２０Ｂである。供給エリア２０Ａとストックエリア２０Ｂには、側面視がＬ字状に形成されたフィーダ台４０が設けられている。各フィーダ台４０には、複数のフィーダ３０が取り付けられる。

フィーダ３０は、部品供給装置の一種であり、図３に示すように、部品を所定ピッチで収容するテープを送り出すテープフィーダとして構成されている。フィーダ３０は、テープが巻回されたテープリール３２と、テープリール３２からテープを送り出すテープ送り機構３３と、フィーダ制御装置３４（図４参照）とを備える。なお、フィーダ台４０は、フィーダ３０を挿入可能な間隔でＸ方向に複数配列されたスロット４２を備える。フィーダ台４０のスロット４２にフィーダ３０が挿入されると、フィーダ３０の図示しないコネクタがフィーダ台４０のコネクタ４５に接続される。これにより、フィーダ制御装置３４は、フィーダ３０の取付先の制御部（実装制御装置２８や管理装置８０など）と通信可能となる。フィーダ制御装置３４は、テープに収容された部品をテープ送り機構３３により所定の部品供給位置まで繰り出し、部品供給位置の部品がヘッド２２のノズルによって吸着されると、再びテープに収容された部品をテープ送り機構３３により所定の部品供給位置まで繰り出す。

ローダ５０は、図２に示すように、複数の部品実装機２０の前面およびフィーダ保管庫６０の前面に基板の搬送方向（Ｘ方向）に対して平行に設けられたＸ軸レール１６に沿って移動可能となっている。ローダ５０は、図３及び図４に示すように、ローダ移動機構５１と、フィーダ移載機構５３とを備える。ローダ移動機構５１は、Ｘ軸レール１６に沿ってローダ５０を移動させるものである。フィーダ移載機構５３は、ローダ５０から部品実装機２０やフィーダ保管庫６０へフィーダ３０を取り付けたり、部品実装機２０やフィーダ保管庫６０からフィーダ３０を取り外してローダ５０に収納したり、上部移載エリア５０Ａと下部移載エリア５０Ｂとの間でフィーダ３０を移動させたりするものである。ローダ５０は、また、図４に示すように、エンコーダ５５と、ローダ制御装置５７とを備える。エンコーダ５５は、ローダ５０のＸ方向の移動位置を検出するものである。ローダ制御装置５７は、周知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されている。ローダ制御装置５７は、エンコーダ５５からの検知信号を入力し、ローダ移動機構５１やフィーダ移載機構５３に駆動信号を出力する。

フィーダ保管庫６０は、複数のフィーダ３０を収容するために、部品実装機２０に設けられるフィーダ台４０と同じ構成のフィーダ台４０を有している。

ＡＧＶ１００は、ロジスティックプロセス（特に運搬）を担う自動化設備の一つである。ＡＧＶ１００は、第１エリアＡ１のフィーダ保管庫６０と第２エリアＡ２の部品収納倉庫１８との間を移動しながら、フィーダ保管庫６０に生産に必要な部品を搭載したフィーダ３０を補給したり、フィーダ保管庫６０から使用済みのフィーダ３０を回収したりする。ＡＧＶ１００は、図４に示すように、ＡＧＶ移動機構１０１と、フィーダ移載機構１０３とを備える。ＡＧＶ移動機構１０１は、予め定められた走行ルートに沿ってＡＧＶ１００を走行させるものであり、走行用のモータや操舵装置を備える。フィーダ移載機構１０３は、上述したローダ５０のフィーダ移載機構５３と同様の装置であり、フィーダ保管庫６０との間や部品収納倉庫１８との間でフィーダ３０を自動交換可能である。ＡＧＶ１００は、また、図４に示すように、位置センサ１０５と、ＡＧＶ制御装置１０７とを備える。位置センサ１０５は、ＡＧＶ１００の走行位置を検出するものである。ＡＧＶ制御装置１０７は、周知のＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどで構成されている。ＡＧＶ制御装置１０７は、位置センサ１０５からの検知信号を入力し、ＡＧＶ移動機構１０１やフィーダ移載機構１０３に駆動信号を出力する。

管理装置８０は、図４に示すように周知のＣＰＵ８１やＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、ストレージ（ＨＤＤ又はＳＳＤ）８４などで構成されており、キーボードやマウスなどの入力デバイス８５やＬＣＤなどのディスプレイ８６に接続されている。管理装置８０は、実装制御装置２８、ローダ制御装置５７及びＡＧＶ制御装置１０７と双方向通信可能に接続される。管理装置８０は、実装制御装置２８から部品実装機２０の実装状況に関する情報を受信したり、ローダ制御装置５７からローダ５０の駆動状況に関する情報を受信したり、ＡＧＶ制御装置１０７からＡＧＶ１００の駆動状況に関する情報を受信したりする。管理装置８０は、実装制御装置２８へ実装に関する指令信号を送信したり、ローダ制御装置５７へローダ５０に関する指令信号を送信したり、ＡＧＶ制御装置１０７へＡＧＶ１００に関する指令信号を送信したりする。管理装置８０は、フィーダ保管庫６０に保管されたフィーダ３０のフィーダ制御装置３４と通信可能に接続され、保管されたフィーダ３０の情報を取得可能となっている。管理装置８０は、生産計画をストレージ８４に記憶している。生産計画には、生産情報や生産目標などが含まれる。生産情報には、製品基板を作製するにあたり必要になる部品に関する情報や製品基板を作製する目標枚数に関する情報などが含まれる。生産計画には、複数種類の製品基板の生産が計画されている。そのため、生産情報は、製品基板の種類ごとに記憶されている。生産目標には、その生産計画を実行するのに要する目標生産時間などが含まれる。

次に、管理装置８０が実施する第１シミュレーションについて説明する。第１シミュレーションは、実装ライン１３に対するフィーダ３０の提供及び回収が滞ることなく行われることを前提として実行されるシミュレーションである。図５は第１シミュレーションのフローチャートである。第１シミュレーションでは、多種類の製品基板を連続して生産するにあたり、実装ライン１３での生産効率が可能な限り高くなるように各部品実装機２０に与える生産ジョブを最適化すると共に、実装ライン１３を構成する部品実装機２０の数を生産目標に合うように設定する。生産ジョブは、部品実装機２０ごとに、どのフィーダ３０をどういう順番でフィーダ台４０にセットし、どの部品種の部品をどういう順番で基板へ実装するかなどを定めたジョブである。

この第１シミュレーションが開始されると、管理装置８０のＣＰＵ８１は、今回の生産計画をストレージ８４から読み込む（Ｓ１１０）。次に、ＣＰＵ８１は、実装ライン１３を構成する部品実装機の台数に予め定められた初期値（例えば４）をセットする（Ｓ１２０）。次に、ＣＰＵ８１は、実装ライン１３を構成するすべての部品実装機２０を対象として最適化処理を実行して生産ジョブセット（すべての部品実装機２０の生産ジョブを含む）を生成する（Ｓ１３０）。ここでは、多種類の製品基板がそれぞれの目標枚数ずつ順次作製されることを想定している。そのため、生産ジョブセットは、製品基板の種類ごとに生成される。次に、ＣＰＵ８１は、今回の生産計画を実行するのに要する予定生産時間を算出する（Ｓ１４０）。ＣＰＵ８１は、予定生産時間を算出するにあたり、ある種類の製品基板を目標枚数作製したあと次の種類の製品基板の作製を開始する際にローダ５０によるフィーダ３０の交換作業が必要ならば、そのローダ５０の作業時間も考慮して予定生産時間を算出する。次に、ＣＰＵ８１は、その予定生産時間が目標生産時間以内か否かを判定し（Ｓ１５０）、その予定生産時間が目標生産時間を超えていたならば、実装ライン１３を構成する部品実装機２０の台数を１インクリメントし（Ｓ１６０）、再びＳ１３０に戻る。一方、Ｓ１５０で予定生産時間が目標生産時間以内だったならば、ＣＰＵ８１は、そのときの部品実装機２０の台数と最適化された生産ジョブセットとをストレージ８４に保存する（Ｓ１７０）。その後、ＣＰＵ８１は、Ｓ１７０で得られた結果に基づいて時間に対する製品基板の生産枚数の推移を表すグラフ（図６参照）を作成してそのグラフをストレージ８４に保存し（Ｓ１８０）、本シミュレーションを終了する。

ここで、ある種類の製品基板を作製する場合の生産ジョブセットの最適化処理について説明する。ＣＰＵ８１は、各部品実装機２０における生産ジョブの予定処理時間（予定サイクルタイム）が所定の許容範囲内に収まり、且つ、実装ライン１３での生産時間が最短になるような生産ジョブセットを見つけ出す。ＣＰＵ８１は、生産ジョブを生成するにあたっては、生産計画に基づいて装着シーケンスを設定し、その装着シーケンスを各部品実装機２０へ配分し、部品実装機２０ごとに配分された部品の実装順を設定し、部品実装機２０ごとにフィーダ３０の並べ方を設定して、すべての部品実装機２０の生産ジョブを生成する。装着シーケンスは、装着順に部品種、装着位置及び使用するノズルの種類（使用ノズル種）を指定することにより設定される。各部品実装機２０への装着シーケンスの配分は、各部品実装機２０に配分される装着シーケンスの数が均等又はできるだけ均等になるように行われる。部品の装着順は、例えば部品を基板に装着するときに先に装着された部品によってその部品の装着が妨げられることのないように設定される。フィーダ３０の並べ方は、例えば各部品実装機２０において基板へ実装する数が多い部品を供給するフィーダ３０ほどフィーダ台４０の中央に近くなるように設定される。装着シーケンス、装着シーケンスの配分、配分された部品の実装順及びフィーダ３０の並べ方はそれぞれ複数通り存在するため、生産ジョブセットの組合せは膨大な数になる。ＣＰＵ８１は、各部品実装機２０の予定サイクルタイムを演算するにあたっては、シミュレーション又は過去に蓄積されたデータに基づいて予定サイクルタイムを演算する。ＣＰＵ８１は、膨大な数の生産ジョブセットの組合せの中から、すべての部品実装機２０の予定サイクルタイムが所定の許容範囲内に収まり、且つ、生産時間が最短になるような生産ジョブセットを見つけ出す。

図６は、第１シミュレーションの結果を示すグラフであり、多種類の製品基板を作製する場合の時間に対する製品基板の生産枚数の推移を表すグラフである。図６では、製品基板は、タイプＴ１～Ｔ２１の２１種類存在するものとした。このグラフでは、右肩上がりの線分が多数存在するが、各線分は１つの種類の製品基板を目標枚数生産する過程を示す。例えば、タイプＴ１の製品基板が目標枚数生産されるまでの過程は、図６で最も左側の右肩上がりの線分で表される。その過程が終了すると、基板枚数は一旦ゼロにリセットされる。その後、タイプＴ２の製品基板が目標枚数生産されるまでの過程は、図６で左から２番目の右肩上がりの線分で表される。また、タイプＴ５の製品基板が目標枚数生産されたあとタイプＴ６の製品基板が生産開始されるまでの区間は、右肩下がりの線分になっているが、この区間では基板生産ライン１０のローダ５０によるフィーダ３０の交換作業が行われる。

次に、管理装置８０が実施する第２シミュレーションについて説明する。図７は第２シミュレーションのフローチャートである。第２シミュレーションは、実装ライン１３に対するフィーダ３０の提供及び回収が自動化設備（ＡＧＶ１００や自動倉庫など）や作業者Ｗによって行われることを前提として実行されるシミュレーションであり、上述した第１シミュレーションの終了後に実行される。第２シミュレーションは、例えばシーメンス製のＰｌａｎｔＳｉｍｕｌａｔｉｏｎによって実現される。

この第２シミュレーションが開始される前に、オペレータは第２シミュレーションに必要な情報を入力デバイス８５を用いて入力する。第２シミュレーションに必要な情報としては、例えば、ロジスディックプロセスを担当する作業者Ｗの人数や自動化設備の種類とその数、生産開始時刻のほか、ピッキングに要する作業時間、キッティングに要する作業時間、運搬に要する時間、後処理に要する作業時間などが挙げられる。ピッキングに要する作業時間としては、部品収納倉庫１８から部品を取り出す時間やピッキング作業場所からキッティング作業場所へ部品を移動する時間などが挙げられる。キッティングに要する作業時間としては、フィーダ３０をフィーダ置き場から取り出す時間やテープリール３２をフィーダ３０に取り付ける時間などが挙げられる。運搬に要する時間としては、第２エリアＡ２のフィーダ３０を第１エリアＡ１の基板生産ライン１０へ供給する運搬時間や第１エリアＡ１の基板生産ライン１０からフィーダ３０を回収して第２エリアＡ２に移動する運搬時間などが挙げられる。こうした運搬時間は、作業者Ｗが運搬する場合には作業者Ｗの移動速度と移動距離から算出可能であり、ＡＧＶ１００が運搬する場合にはＡＧＶ１００の移動速度と移動距離から算出可能である。後処理に要する時間としては、テープリール３２をフィーダ３０から取り外す時間やフィーダ３０をフィーダ置き場に戻す時間などが挙げられる。オペレータによって入力された情報はストレージ８４に保存される。

第２シミュレーションが開始されると、管理装置８０のＣＰＵ８１は、今回の生産計画、第１シミュレーションで得られた結果（実装ライン１３に含まれる部品実装機２０の台数と生産ジョブセット）及び第２シミュレーションに必要な情報を、ストレージ８４から読み込む（Ｓ２１０）。次に、ＣＰＵ８１は、実装ライン１３に対するフィーダ３０の提供及び回収が自動化設備や作業者Ｗによって行われることによる遅れを算出する（Ｓ２２０）。この遅れは、Ｓ２１０で読み込んだ情報に基づいて算出される。例えば、第１シミュレーションで得られた図６のグラフにおいて、タイプＴ８の製品基板の生産を終了してからタイプＴ９の製品基板の生産を開始するまでの時間はｔｘとなっている。しかし、実装ライン１３において交換が必要なフィーダ３０の数が多い場合、作業者Ｗの人数や自動化設備の台数によっては、ロジスティックプロセスにおけるピッキングやキッティングの作業がタイプＴ８の製品基板の生産を終了してから時間ｔｘが経過しても終わらないことがある。Ｓ２２０ではそのような遅れを算出する。次に、ＣＰＵ８１は、第２シミュレーションの結果を示すグラフを作成してそのグラフをストレージ８４に保存する（Ｓ２３０）。具体的には、ＣＰＵ８１は、第１シミュレーションのＳ１８０で得られたグラフをベースに、Ｓ２２０で算出した遅れを加味したグラフを作成する。図８は、第１及び第２シミュレーションのグラフを、横軸を時刻、縦軸を製品基板の生産枚数とする座標上に生産開始時刻を一致させて表したものである。図８では、実線が第１シミュレーションで得られた結果を示し、点線が第２シミュレーションで得られた結果を示す。図８によれば、実線に比べて点線の方が遅れていることがわかる。次に、ＣＰＵ８１は、作業の負荷率、実装ライン１３の稼働率、作業者の負荷分布及び生産の遅れをそれぞれタームに対応づけて算出して保存し（Ｓ２４０）、本シミュレーションを終了する。

タームは、製品基板ごとに定められた、基板生産ライン１０に対するフィーダ３０の提供及び回収に必要な作業を実施するための作業間隔である。タームには、製品基板の生産順序に対応づけて番号が付されている。具体的には、タイプＴ１の製品基板に対応するタームを＃１、タイプＴ２の製品基板に対応するタームを＃２、…という具合である。タームの開始時刻及び終了時刻は、タームごとに第２シミュレーションのＳ２４０で算出される。なお、すべてのタームを同じ作業間隔としてもよい。

作業の負荷率は、タームの終了時刻から開始時刻を差し引いた時間をターム予定時間で除した割合である。ターム予定時間は、タームごとに定められた作業間隔であり、生産計画に含まれている。負荷率が１００％を超えると、ターム予定時間内に作業が終了していないことになる。

実装ライン１３の稼働率は、ターム時間全体に対して実装ライン１３が稼働する時間の割合である。

作業者の負荷分布は、ターム時間全体に占める各作業者ステータスの割合である。作業者ステータスとしては、「休憩中」、「待ち」、「作業中」、「移動中」などが挙げられる。「待ち」とは、例えばキッティングを実施しようとしてもピッキングが終了していないので待機する場合やＡＧＶ１００に載せる箱（フィーダ３０などを入れるのに用いられる）の空きがないので待機する場合などがある。

生産の遅れは、第１シミュレーションの結果に対する、第２シミュレーションの結果の時間の遅れである。生産の遅れは、例えば図８の実線のグラフと点線のグラフに基づいて算出可能である。

次に、管理装置８０によって実施されるシミュレーション結果表示ルーチンについて説明する。図９はこのルーチンのフローチャートである。このルーチンは、上述した第１及び第２シミュレーションの終了後に、オペレータが入力デバイス８５によってシミュレーション結果の表示を指示したときに、実行される。このルーチンを開始すると、管理装置８０のＣＰＵ８１は、グラフのメニューをディスプレイ８６に表示する（Ｓ３１０）。メニューには、（１）タームごとの作業の負荷率と生産遅れを示すグラフ、（２）タームごとの実装ライン１３の稼働率と生産遅れを示すグラフ、及び（３）タームごとの作業者の負荷分布と生産遅れを示すグラフの３つが表示される。次に、ＣＰＵ８１は、オペレータによってメニューが選択されたか否かを判定し（Ｓ３２０）、選択されていなければそのまま待機する。一方、Ｓ３２０でメニューが選択されたならば、ＣＰＵ８１は、選択されたメニューに合ったグラフを作成してディスプレイ８６に表示し（Ｓ３３０）、本ルーチンを終了する。

Ｓ３２０で、タームごとの作業の負荷率と生産遅れを示すグラフつまり（１）が選択されたならば、ＣＰＵ８１は、Ｓ３３０でそのグラフをディスプレイ８６に表示する。そのグラフの一例を図１０に示す。このグラフは、作業者Ｗが一人の場合の例である。図１０において、横軸はタームを表し、左側の縦軸は作業の負荷率を表し、右側の縦軸は生産の遅れを表す。また、棒グラフは作業の負荷率（左側の縦軸を参照）を表し、折れ線グラフは生産の遅れ（右側の縦軸を参照）を表す。作業としては、ピッキング、キッティング及び後処理を例示した。折れ線グラフによれば、ターム＃７から生産の遅れが発生していることがわかる。また、ターム＃７よりも前のタームの負荷率をみると、キッティングと後処理の負荷率が１００％を超えていることがわかる。そのため、ターム＃７で生産の遅れが発生した要因は、キッティングと後処理の負荷が大きかったことにあると推測される。

Ｓ３２０で、タームごとの実装ライン１３の稼働率と生産遅れを示すグラフつまり（２）が選択されたならば、ＣＰＵ８１は、Ｓ３３０でそのグラフをディスプレイ８６に表示する。そのグラフの一例を図１１に示す。このグラフは、作業者Ｗが一人の場合の例である。図１１において、横軸はタームを表し、左側の縦軸は実装ライン１３の稼働率を表す。また、棒グラフは実装ライン１３の稼働率を表し、点グラフは生産の遅れを表す。点グラフでは、第１シミュレーションに対する第２シミュレーションの時間の遅れが所定の許容時間を超えたならば生産遅れの発生を示すマーク（黒丸）が表示され、許容時間以内ならばマークは表示されない。点グラフによれば、ターム＃７から生産の遅れが発生していることがわかる。また、ターム＃７よりも前のタームの実装ライン１３の稼働率をみると、ターム＃５，＃６の稼働率が５０～６０％程度と低いことがわかる。ターム＃５，＃６の稼働率が低かった原因として、ターム＃５，＃６に対応する基板生産ライン１０へのフィーダ３０の供給が遅れていた可能性があると推測される。また、基板生産ライン１０へのフィーダ３０の供給が遅れたのは、ターム＃５，＃６の作業の負荷が大きかったのではないかと推測することができる。

Ｓ３２０で、タームごとの作業者の負荷分布と生産遅れを示すグラフつまり（３）が選択されたならば、ＣＰＵ８１は、Ｓ３３０でそのグラフをディスプレイ８６に表示する。そのグラフの一例を図１２に示す。このグラフは、作業者Ｗが一人の場合の例である。図１２において、横軸はタームを表し、左側の縦軸は実装ライン１３の稼働率を表す。また、棒グラフは作業者の負荷分布を表し、点グラフは図１１と同じく生産の遅れを表す。作業者の負荷分布は、上述したようにターム時間全体に占める各作業者ステータスの割合であり、ここでは作業者ステータスとして「休憩中」、「待ち」、「作業中」、「移動中」を例示した。点グラフによれば、ターム＃７から生産の遅れが発生していることがわかる。また、ターム＃７よりも前の負荷分布をみると、ターム＃４～＃６において「作業中」の割合が９０％程度と高率になっていることや残りは「移動中」であり休憩がなかったことがわかる。そのため、ターム＃７で生産の遅れが発生した要因は、作業者の作業負荷が大きかったことにあると推測される。

図１０～図１２では、作業者Ｗが一人の場合について例示したが、上述したように生産遅れが発生している。こうした場合には、オペレータは、例えば作業者Ｗを増員して再度第２シミュレーションを行う。そして、シミュレーション結果表示ルーチンを実行してグラフをディスプレイ８６に表示させ、生産遅れが解消されるまでこの操作を繰り返す。

ここで、作業者を二人にした以外は図１０～図１２のグラフ表示を行った場合と同じ条件で第２シミュレーションを実行し、上述した（１）～（３）のグラフを表示した場合について、図１３～図１５を用いて説明する。

図１３は、作業者が二人の場合の、タームごとの作業の負荷率と生産遅れを示すグラフ（つまり（１））である。折れ線グラフは生産遅れの時間がゼロのままで推移していることから、生産遅れは全タームを通じて発生していないことがわかる。また、生産遅れが発生していないことから、ピッキング、キッティング及び後処理の負荷率は全タームを通じて妥当だと推測される。

図１４は、作業者が二人の場合の、タームごとの実装ライン１３の稼働率と生産遅れを示すグラフ（つまり（２））である。このグラフでは点グラフ（生産遅れの発生を示すマーク）が表示されていないことから、生産遅れは全タームを通じて発生していないことがわかる。また、生産遅れが発生していないことから、実装ライン１３の稼働率は妥当だと推測される。

図１５は、作業者が二人の場合の、タームごとの作業者の負荷分布と生産遅れを示すグラフ（つまり（３））である。このグラフでは、作業者が二人のため、１つのタームに対して２つの棒グラフ（左が作業者Ｗ１の負荷分布、右が作業者Ｗ２の負荷分布）が表示される。このグラフでは点グラフ（生産遅れの発生を示すマーク）が表示されていないことから、生産遅れは全タームを通じて発生していないことがわかる。また、生産遅れが発生していないことから、各作業者の作業負荷は妥当だと推測される。

ここで、本実施形態の構成要素と本開示の基板生産シミュレーション方法の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の第１シミュレーションが本開示の工程（ａ）に相当し、第２シミュレーションが工程（ｂ）に相当し、シミュレーション結果表示ルーチンが工程（ｃ）に相当する。

以上説明した本実施形態では、第１シミュレーションの結果は、基板生産ライン１０に対するフィーダ３０の提供及び回収が滞ることなく行われることを前提としてシミュレーションした結果である。第２シミュレーションの結果は、基板生産ライン１０に対するフィーダ３０の提供及び／又は回収が自動化設備及び／又は作業者Ｗによって行われることを前提としてシミュレーションした結果である。そして、第１シミュレーションの結果に対する第２シミュレーションの結果の生産遅れをタームに対応づけて表示した生産遅れ関連表示（図１０の生産遅れの折れ線グラフや図１１及び図１２の点グラフ）と、第２シミュレーションの結果に含まれる生産遅れの要因になり得るパラメータをタームに対応づけて表示したパラメータ関連表示（図１０の作業の負荷率の棒グラフや図１１の実装ライン１３の稼働率の棒グラフ、図１２の作業者の負荷分布の棒グラフ）とを、同一画面上に出力する。そのため、出力された画面をみれば、生産遅れが発生した時点やその前後におけるパラメータ関連表示の変化から、生産遅れの要因を容易に推測することができる。

また、生産遅れを折れ線グラフ又は生産遅れの発生を示すマークとして表示し、生産遅れの要因になるパラメータを棒グラフとして表示する。そのため、画面上での生産遅れの有無やパラメータの変化が視認しやすくなる。

更に、図１０及び図１３では、生産遅れの要因になり得るパラメータとして、ピッキング、キッティング及び後処理（基板生産ライン１０に対するフィーダ３０の提供及び／又は回収にかかる作業）の負荷率を採用している。そのため、生産遅れが発生した時点やその前後における作業の負荷率の変化から、どのタームに対応する作業の負荷が大きかったかがわかる。

更にまた、図１１及び図１４では、生産遅れの要因になり得るパラメータとして、実装ライン１３の稼働率を採用している。そのため、生産遅れが発生した時点やその前後における実装ラインの稼働率の変化から、どのタームに対応する稼働率が低かったのかがわかり、その稼働率が低かった原因としてそのタームに対応する作業が遅れていた可能性があると推測することができる。

そして、図１２及び図１５では、生産遅れの要因になり得るパラメータとして、作業者の負荷分布を採用している。そのため、生産遅れが発生した時点やその前後における作業者の負荷分布の変化から、どのタームに対応する作業者の作業負荷が大きかったかがわかる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、図１０において、生産遅れを折れ線グラフで表示したが、折れ線グラフに代えて図１１のような点グラフ（生産遅れの発生を示すマーク）を表示してもよい。また、図１１及び図１２において、生産遅れを点グラフで表示したが、これに代えて図１０のような折れ線グラフを表示してもよい。

上述した実施形態では、図１０～図１２における生産遅れを解消するために作業者を増員したが、これに代えて又は加えて自動化設備（例えば自動倉庫やＡＧＶ１００）の数を増加してもよい。

上述した実施形態では、基板生産ライン１０は、印刷装置１１を含んで構成されている。この場合、第１シミュレーションでは、印刷装置１１の準備作業（例えば印刷装置１１へのはんだペーストの供給作業やマスクやスキージの交換作業など）が滞ることなく行われることも前提としてシミュレーションしてもよく、第２シミュレーションでは、印刷装置１１の準備作業が自動化設備（例えばＡＧＶ）や作業者Ｗによって行われることを前提としてシミュレーションしてもよい。印刷装置１１の準備作業はロジスティックプロセスである。こうすれば、印刷装置１１を含む基板生産ライン１０において、生産遅れの要因を容易に推測することができる。

上述した実施形態の基板生産ライン１０は、部品が実装されていない未実装基板を実装ライン１３の上流側に位置する印刷装置１１へ供給する基板供給装置と、製品基板を実装ライン１３の下流側に位置するリフロー炉１５から収容する基板収容装置とを備えていてもよい。そして、第１シミュレーションでは、未実装基板を基板供給装置に搭載する搭載作業及び製品基板を基板収容装置から引き取る引取作業が滞ることなく行われることも前提としてシミュレーションしてもよく、第２シミュレーションでは、搭載作業及び引取作業が自動化設備（例えばＡＧＶ１００）及び／又は作業者Ｗによって行われることも前提としてシミュレーションしてもよい。搭載作業や引取作業はロジスティックプロセスである。こうすれば、基板供給装置や基板収容装置を含む基板生産ライン１０において、生産遅れの要因を容易に推測することができる。

上述した実施形態では、管理装置８０が第１及び第２シミュレーションを実行したが、特にこれに限定されない。例えば、管理装置８０以外の１又は複数のコンピュータが第１及び第２シミュレーションを実行してもよい。

上述した実施形態では、部品供給装置としてフィーダ３０を例示したが、フィーダ３０の代わりに又はフィーダ３０と共に、部品を載せたトレイを用いてもよい。

本開示の基板生産シミュレーション方法は、以下のように構成してもよい。

本開示の基板生産シミュレーション方法において、前記工程（ｃ）では、前記生産遅れ関連表示は、折れ線グラフ又は生産遅れの発生を示すマークであってもよく、前記パラメータ関連表示は、棒グラフであってもよい。こうすれば、画面上での生産遅れの有無やパラメータの変化が視認しやすくなる。

本開示の基板生産シミュレーション方法において、前記工程（ｃ）では、前記生産遅れの要因になり得るパラメータは、前記部品供給装置の提供及び／又は回収にかかる作業の負荷率であってもよい。こうすれば、生産遅れが発生した時点やその前後における作業の負荷率の変化から、どの製品基板に対応する作業の負荷が大きかったかがわかる。

本開示の基板生産シミュレーション方法において、前記工程（ｃ）では、前記生産遅れの要因になり得るパラメータは、前記第２の結果に含まれる前記実装ラインの稼働率であってもよい。こうすれば、生産遅れが発生した時点やその前後における実装ラインの稼働率の変化から、どの製品基板に対応する稼働率が低かったのかがわかり、その稼働率が低かった原因としてその製品基板に対応する作業が遅れていた可能性があると推測することができる。

本開示の基板生産シミュレーション方法において、前記工程（ｃ）では、前記生産遅れの要因になり得るパラメータは、前記第２の結果に含まれる前記作業者の作業の負荷分布であってもよい。こうすれば、生産遅れが発生した時点やその前後における作業者の作業の負荷分布の変化から、どの製品基板に対応する作業者の負荷が大きかったかがわかる。

本開示の基板生産シミュレーション方法は、更に、（ｄ）前記工程（ｃ）で前記第１の結果に対して前記第２の結果が遅れていた場合には、前記第２の結果の遅れが解消されるように前記自動化設備の数及び／又は前記作業者の数を変更し、変更後の数を用いて再び前記工程（ｂ）及び（ｃ）を実行する工程と、（ｅ）前記工程（ｃ）で前記第１の結果に対する前記第２の結果の遅れが許容範囲に収まるまで前記工程（ｄ）を繰り返す工程と、を含んでいてもよい。こうすれば、基板生産の遅れが生じないような自動化設備の数及び／又は作業者の数を求めることができる。

本開示の基板生産シミュレーション方法は、部品を実装した基板を生産する際に利用可能である。

１０基板生産ライン、１１印刷装置、１２印刷検査装置、１３実装ライン、１４外観検査装置、１５リフロー炉、１６Ｘ軸レール、１８部品収納倉庫、２０部品実装機、２０Ａ供給エリア、２０Ｂストックエリア、２１基板搬送装置、２２ヘッド、２３ヘッド移動機構、２４タッチパネルディスプレイ、２５マークカメラ、２６パーツカメラ、２７ノズルステーション、２８実装制御装置、３０フィーダ、３２テープリール、３３テープ送り機構、３４フィーダ制御装置、４０フィーダ台、４２スロット、４５コネクタ、５０ローダ、５０Ａ上部移載エリア、５０Ｂ下部移載エリア、５１ローダ移動機構、５３フィーダ移載機構、５５エンコーダ、５７ローダ制御装置、６０フィーダ保管庫、８０管理装置、８１ＣＰＵ、８２ＲＯＭ、８３ＲＡＭ、８４ストレージ、８５入力デバイス、８６ディスプレイ、１００ＡＧＶ、１０１ＡＧＶ移動機構、１０３フィーダ移載機構、１０５位置センサ、１０７ＡＧＶ制御装置、Ａ１第１エリア、Ａ２第２エリア、Ｆ基板生産フロア、Ｗ，Ｗ１，Ｗ２作業者。

Claims

部品供給装置から供給される部品を基板に実装する部品実装機が前記基板の搬送方向に沿って複数並べられた実装ラインを含む基板生産ラインを用いて前記部品の実装が完了した製品基板を生産することをシミュレーションする方法であって、
（ａ）前記基板生産ラインに対する前記部品供給装置の提供及び回収が滞ることなく行われることを前提として、前記基板生産ラインによる複数種類の前記製品基板の生産をシミュレーションすることにより、第１の結果を得る工程と、
（ｂ）前記基板生産ラインに対する前記部品供給装置の提供及び／又は回収が自動化設備及び／又は作業者によって行われることを前提として、前記基板生産ラインによる前記複数種類の前記製品基板の生産をシミュレーションすることにより、第２の結果を得る工程と、
（ｃ）前記第１の結果に対する前記第２の結果の生産遅れを前記製品基板に対応づけて表示した生産遅れ関連表示と、前記第２の結果に含まれる前記生産遅れの要因になり得るパラメータを前記製品基板に対応づけて表示したパラメータ関連表示とを、同一画面上に出力する工程と、
を含む基板生産シミュレーション方法。
前記工程（ｃ）では、前記生産遅れ関連表示は、折れ線グラフ又は生産遅れの発生を示すマークであり、前記パラメータ関連表示は、棒グラフである、
請求項１に記載の基板生産シミュレーション方法。
前記工程（ｃ）では、前記生産遅れの要因になり得るパラメータは、前記部品供給装置の提供及び／又は回収にかかる作業の負荷率である、
請求項１又は２に記載の基板生産シミュレーション方法。
前記工程（ｃ）では、前記生産遅れの要因になり得るパラメータは、前記第２の結果に含まれる前記実装ラインの稼働率である、
請求項１又は２に記載の基板生産シミュレーション方法。
前記工程（ｃ）では、前記生産遅れの要因になり得るパラメータは、前記第２の結果に含まれる前記作業者の作業の負荷分布である、
請求項１又は２に記載の基板生産シミュレーション方法。
請求項１～５のいずれか１項に記載の基板生産シミュレーション方法であって、
（ｄ）前記工程（ｃ）で前記第１の結果に対して前記第２の結果が遅れていた場合には、前記第２の結果の遅れが解消されるように前記自動化設備の数及び／又は前記作業者の数を変更し、変更後の数を用いて再び前記工程（ｂ）及び（ｃ）を実行する工程と、
（ｅ）前記工程（ｃ）で前記第１の結果に対する前記第２の結果の遅れが許容範囲に収まるまで前記工程（ｄ）を繰り返す工程と、
を含む基板生産シミュレーション方法。