JPH07164267A - 組立作業時間予測装置 - Google Patents

組立作業時間予測装置

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JPH07164267A
JPH07164267A JP34251393A JP34251393A JPH07164267A JP H07164267 A JPH07164267 A JP H07164267A JP 34251393 A JP34251393 A JP 34251393A JP 34251393 A JP34251393 A JP 34251393A JP H07164267 A JPH07164267 A JP H07164267A
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  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多大な時間を費やすことなく高精度な組立作
業時間の予測を行い、かつこの予測値の計算を迅速に行
うことができる組立作業時間予測装置を提供する。 【構成】 指定された組立作業時間予測製品に対して、
実績データ格納手段に格納されている実績データの中か
ら類似の実績データを複数選択し(ステップS80
3)、その得られた実績データのうち、類似製品の部品
の種類を説明変数とすると共に組立作業時間を目的変数
として重回帰分析を行うことにより、組立作業時間予測
モデルを作製する(ステップS805)。そして、作製
された組立作業時間予測モデルの有効性を統計的に判定
し(ステップS806)、有効である場合に該組立作業
時間モデルより組立作業時間を予測し、また有効でない
場合は従来手法により組立作業時間を予測する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、種々の生産計画作成業
務において、その基本となる新製品の組立作業時間を予
測する組立作業時間予測装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、新製品の組立作業時間の予測は、
部品点数と組立を行う人または機械の標準作業時間との
積を予測値として求めるか、過去に部品点数が同じ位の
製品を組立ていてそのときの組立作業時間が分かる場合
は、その組立作業時間を使用している。しかし、このよ
うな予測方法では誤差が大きいため、実際には人または
機械の能力不足が発生しないように前記予測値に1より
大きな係数をかけて最終的な組立作業時間予測値として
いる。
【0003】また、組立機械の場合は、組立機械の動作
時間計算モデルを有するロボットのオフラインティーチ
ングシステムのようなプログラム作成支援システムを使
用し、製品の部品データを入力して部品組立順序、動作
プログラム、及び組立作業時間を求めている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では次のような問題点があった。
【0005】(1)部品点数と組立作業者または組立機
械の標準動作時間との積による組立作業時間予測値で
は、組立作業者または組立機械の各種部品組立動作の違
いが考慮されておらず、実際の組立作業時間との誤差が
大きい。このため、能力不足が発生しないように、得ら
れた組立作業時間に単に1より大きな係数をかけて最終
的な組立作業時間予測値としていた。従って、高精度な
組立作業時間の予測ができない。
【0006】(2)新製品と全く同一の部品点数、同一
の作業条件で過去に組立られた製品は存在せず、できる
だけ新製品に近い類似製品の組立作業時間が得られても
そのままでは実際の組立時間との差が大きい。このた
め、能力不足が発生しないように、得られた組立作業時
間に単に1より大きな係数をかけて最終的な組立作業時
間予測値としていた。従って、高精度な組立作業時間の
予測ができない。
【0007】(3)組立機械の動作時間計算モデルを有
するロボットのオフラインティーチングシステムのよう
なプログラム作成支援システムは、通常1種類の組立機
械に対して1つの動作時間計算モデルしか用いることが
できず、同一機種の組立機械が複数存在し、それら組立
機械間に無視できぬ機差があってもその機差を考慮して
計算することができない。また同一機械に対して機差を
含めたモデルを構築するためには、全ての機械に対して
実際にいろいろな条件下での動特性を測る必要があり、
このため多大な時間を必要とし不可能であった。
【0008】本発明は上記従来の問題点に鑑み、多大な
時間を費やすことなく高精度な組立作業時間の予測を行
い、かつこの予測値の計算を迅速に行うことができる組
立作業時間予測装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、組立作業時間予測対象の製品に関するデー
タを入力する予測対象データ入力手段と、過去における
製品の部品の種類、部品の種類別点数及び組立作業時間
を含む実績データを格納する実績データ格納手段と、指
定された製品に対し、その製品に関するデータを参照し
て前記実績データ格納手段に格納されている実績データ
の中から類似の実績データを複数選択して組立作業時間
予測モデルを作製し、この組立作業時間予測モデルを参
照して該製品の組立作業時間を予測する組立作業予測処
理部とを備えたものである。
【0010】また、前記組立作業予測処理部は、指定さ
れた製品に対し、その製品に関するデータを参照して前
記実績データ格納手段に格納されている実績データの中
から類似の実績データを複数選択する選択手段と、得ら
れた実績データのうち、類似製品の部品の種類を説明変
数とすると共に組立作業時間を目的変数として重回帰分
析を行い、組立作業時間予測モデルを作製する予測モデ
ル作製手段と、作製された組立作業時間予測モデルの有
効性を統計的に判定し、有効である場合のみ該組立作業
時間モデルより前記指定された製品の組立作業時間を予
測する組立作業時間を予測手段とを備える。
【0011】
【作用】上記構成により本発明によれば、組立作業予測
処理部は、指定された製品に対して、実績データ格納手
段に格納されている実績データの中から類似の実績デー
タを複数選択し、その得られた実績データのうち、類似
製品の部品の種類を説明変数とすると共に組立作業時間
を目的変数として重回帰分析を行うことにより、組立作
業時間予測モデルを作製する。そして、作製された組立
作業時間予測モデルの有効性を統計的に判定し、有効で
ある場合に該組立作業時間モデルより組立作業時間を予
測し、また有効でない場合は例えば従来手法により組立
作業時間を予測する。
【0012】これにより、高精度に短時間で組立作業時
間を予測することができる。また、各機械で組立られた
部品の種類とその時の組立作業時間のみを採集するとい
う非常に簡単な作業のみで機差を考慮した高精度の組立
作業時間の予測を行うことができる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。
【0014】図1は、本発明に係る組立作業時間予測装
置の実施例の概略構成を示すブロック図であり、本実施
例の組立作業時間予測装置はプリント基板の電子部品機
械実装時間の予測を行うものである。
【0015】この組立作業時間予測装置は、後述する構
成の組立作業時間予測装置1と、ディスプレイやキーボ
ードにより実現される端末2とで構成されている。実績
データ3は、電子部品実装ライン(以下、実装ラインと
いう)の管理システムにある実績データを示し、この実
績データ3が本実施例ではネットワークを介して組立作
業時間予測装置1に入力される。また、図中4はプリン
ト基板設計CADであり、電子部品に組み込まれる各種
プリント基板の回路設計と電子部品のプリント基板上の
実装レイアウトを設計する。このプリント基板設計CA
D4よりネットワークあるいは磁気記録媒体を介して組
立作業時間予測装置1に実装する各プリント基板の部品
データが入力される。
【0016】組立作業時間予測装置1は、実績データ編
集処理部101、実績データ格納部102、実装ライン
データ編集処理部103、実装ラインデータ格納部10
4、実装機データ編集処理部105及び実装機データ格
納部106を有している。
【0017】実績データ編集処理部101は、端末2か
らの処理要求に応じて実績データ3を取り込み実績デー
タ格納部102に格納する。実績データ3は、例えば実
装ラインの管理システムの中に格納されている個々の実
装機の各製品別実装部品の種類、その実装点数、及び各
製品別実装作業時間データであり、実績データ編集処理
部101によりネットワークまたは磁気記録媒体を介し
て入力され、実績データ格納部102に格納される。
【0018】さらに、実績データ編集処理部101は、
端末2からの処理要求に応じて実績データ格納部102
に格納されていたデータの内容を表示、変更する。実績
データ格納部102の内容を図2に示す。なお、この図
2のデータ内容は、実装機が複数台結合されてラインを
構成している場合を示している。実績ラインデータ編集
処理部103は、端末2からの処理要求に応じて実装ラ
イン名とラインを構成する実装機の名前を追加、修正
し、実装ラインデータ格納部104にデータを格納する
と共に、実装ラインデータ格納部104に格納されたデ
ータを表示、修正する。実装ラインデータ格納部104
の内容を図3に示す。
【0019】実装機データ編集処理部105は、端末2
からの処理要求に応じて実装機データ格納部106に格
納されている各実装機の実装可能部品、実装標準時間等
のデータを表示、修正、追加するものである。実装機デ
ータ格納部106の内容を図4に示す。ここで、図4中
の実装可能部品タイプ401は当該実装機で実装できる
部品のタイプを記述したものであり、実装標準時間区分
402は同一実装時間で実装可能である部品タイプをグ
ループ化したものである。実装標準時間403は各実装
標準時間区分402の識別記号に対して実装標準時間を
対応させたものである。
【0020】さらに、組立作業時間予測装置1は、基板
工程データ編集処理部107、基板工程データ格納部1
08、部品データ編集処理部109、部品データ格納部
110、部品優先度データ編集処理部111、及び部品
優先度データ格納部112を有している。
【0021】基板工程データ編集処理部107は、端末
2からの処理要求に応じて基板工程データ格納部108
に格納されている各種計算対象基板の実装可能ラインを
表示、修正、追加するものである。基板工程データ格納
部108の内容を図5に示す。
【0022】部品データ編集処理部109は、端末2か
らの処理要求に応じてプリント基板設計CAD4から計
算対象基板の実装に用いる部品データをネットワークを
介して入力し、部品データ格納部110に格納する。プ
リント基板設計CAD4がネットワークにより結合され
ていないときには、プリント基板設計CAD4より磁気
記録媒体に部品データを出力し、その磁気記録媒体のデ
ータを部品データ編集処理部109より入力するものと
する。
【0023】部品データ編集処理部109は、端末2か
らの処理要求に応じて部品データ格納部110に格納さ
れている計算対象基板の部品データを表示、修正、追加
する。部品データ格納部110の内容を図6に示す。部
品データ格納部110に格納されているデータは図6に
示すように、各計算対象基板の面別に実装する部品の部
番、部品タイプ、及び実装数より構成される。
【0024】部品優先度データ編集処理部111は、端
末2からの処理要求に応じて部品優先度データ格納部1
12に格納されている部品タイプと実装優先度に関する
データの表示、修正、追加を行う。部品優先度データ格
納部112の内容を図7に示す。図7において実装優先
度とは、値の小さいものほど優先度が高く、優先度の高
い部品タイプが低い部品タイプよりも先に実装されなけ
ればならないことを示すものである。この優先度は、X
−Yテーブル移動型の実装機を複数台使用して一つの基
板の片面を実装するとき、大きな部品は実装後高速でX
−Yテーブを移動すると、部品の慣性力が部品を基板に
保持しているクリーム半田の粘着力よりも大きくなり、
部品が基板上で位置ずれを起こしたり脱落したりするこ
とを防止するために設けられている。すなわち、優先度
の高い部品をX−Yテーブルを高速駆動して実装し、そ
の次の優先度の低い部品をX−Yテーブルを前よりも低
速で駆動して実装するという制約を表したものである。
【0025】さらに、組立作業時間予測装置1には、組
立作業時間予測処理部113、及び組立作業時間予測結
果格納部114が設けられている。組立作業時間予測処
理部113は、端末2からの処理要求により、実績デー
タ格納部102、実装ラインデータ格納部104、実装
機データ格納部106、基板工程データ格納部108、
部品データ格納部110、及び部品優先度データ格納部
112の各データをそれぞれ入力し、指定された計算対
象基板の実装時間予測値を求め、その結果を組立作業時
間予測結果格納部114に格納したり、端末2に表示す
るものである。この組立作業時間予測処理部113の処
理フローの概要を図8に示す。
【0026】同図において、まず、指定された計算対象
基板の中からまだ作業時間予測をしていない基板を選択
し(ステップS801)、次に、選択された計算対象基
板の実装可能ラインが複数指定されているときは、未検
討のラインを選択する(ステップS802)。その後、
指定された基板の部品実装データを部品データ格納部1
10から入力し、実績データ格納部102から同じライ
ンで実装した実績データを入力する。
【0027】そして、計算基板と実績データとの部品構
成の類似度を類似度関数を用いて評価し(ステップS8
03)、類似度関数としては、ピアソン相関係数、ユー
クリッド平方距離、標準化ユークリッド距離、あるいは
マハラノビスの凡距離等があるが、ここではユークリッ
ド平方距離を用いて類似度dijを計算する。ユークリ
ッド平方距離をここでは次のように定義する。
【0028】
【数1】 ここで、Xkiとは計算対象基板iの実装標準時間区分
Xkの部品点数、Xkjとは実績基板jの実装標準時間
区分Xkの部品点数であり、この部品点数の差の2乗和
がユークリッド平方距離となる。そして、ユークリッド
平方距離が小さいほど計算対象基板と実績基板との類似
性が高いといえる。
【0029】次に、計算対象基板と実績基板の得られた
類似度は、規定された値以下の実績データが重回帰分析
を行うのに十分な数だけ得られたかを判定する(ステッ
プS804)。重回帰分析を行うのに十分な実績データ
数は一般に、 n≧p+11 といわれている。ここで、nはデータ数、pは説明変数
の数であり、ここでは実装機の実装標準時間区分数に相
当する。
【0030】条件が満足されない時は、実装ラインの実
装機の標準作業時間を使って計算し、これらの条件が満
足された場合は次に重回帰分析による実装時間予測モデ
ルの作製を行う(ステップS805)。重回帰分析は選
択された実装ラインの各実装機の実装標準時間区分を説
明変数とし、実装時間を目的変数とする重回帰モデルを
対象として行う。このため、まず初めに実績データを加
工して図9のような重回帰分析入力データを各実装機に
対して作成する。
【0031】図9において、時間901とは実装に要し
た組立作業時間の実績値のことであり、速度区分902
とは実装機のある実装標準時間区分に該当する部品タイ
プの実装点数のことである。
【0032】続いて各実装機について次のような組立作
業時間計算のための重回帰モデルを仮定し、重回帰分析
によりA0、A1、A2、A3を推定する。次式は組立作業
時間計算用重回帰モデルの一例である。
【0033】Y=A0+A1*X1+A2*X2+A3*X3 ここで、Yは目的変数と呼ばれ、組立作業時間を表す。
X1、X2、X3は説明変数と呼ばれ、この場合は各実装
標準時間区分の実装点数を表す。A0は、切片と呼ば
れ、この場合は作業時間のバイアス項を表す。A1,A
2,A3は偏回帰係数と呼ばれ、この場合は各実装標準時
間区分の部品1点当たりの組立時間を表すことになる。
【0034】次に、各実装機に対して重回帰分析により
得られた組立作業時間計算モデルが有効であるか否かを
重回帰モデルの係数の符号チェックと統計的優位性判定
とにより行う(ステップS806)。重回帰モデルの係
数の符号チェックとは、得られた重回帰モデルの偏回帰
モデルの偏回帰係数の符号が正であるか否かをチェック
するものであり、符号が正でないときは組立作業時間が
減少することになるので、得られた組立作業時間モデル
は無効となる。
【0035】重回帰モデルの統計的優位性判定方法とし
ては一般に用いられている分散分析により行う。これら
のチェックの結果指定された実装ラインの実装機の1台
でもその重回帰モデルが無効となったときは、その指定
された実装ラインの実装機は全て重回帰モデルを使わず
に実装標準時間を使った組立作業モデルにより計算され
る。よって、ここで重回帰モデルが無効となったときに
はステップS810にジャンプすることになる。
【0036】指定されたラインの全ての実装機に対して
得られた組立作業時間計算用重回帰モデルが有効である
ときには、実装機の標準作業時間モデルを得られた組立
作業時間計算モデルに置き換える(ステップS80
9)。
【0037】次に指定されたラインの実装機に計算対象
基板の部品を割り付けて組立作業時間を求める(ステッ
プS)。部品の割り付けにおいては、部品優先度データ
格納部112から部品優先度データを入力し、部品優先
度を満足し、かつ指定されたラインの中の実装機の負荷
ができるだけ均一になるように行う。部品割り付けによ
り得られた計算対象基板の組立作業時間予測値を組立手
作業時間予測結果処理部114に格納する。
【0038】さらに、計算対象基板の全ての実装可能ラ
インについて検討したか否かをチェックし(ステップS
811)、未検討ラインがあるときはステップS802
から行う。
【0039】ある計算対象基板の全ての実装可能ライン
について組立作業時間予測が完了したら、未検討の計算
対象基板がないかチェックし(ステップS812)、未
検討計算対象基板があるときはステップS801へ戻
り、次の計算対象基板を選択して組立作業時間予測を行
う。
【0040】指定された計算対象基板の指定された実装
可能ラインにおける組立作業時間予測値は、組立作業時
間予測結果格納部114に格納される。図10に組立作
業時間予測結果格納部114のデータ内容を示す。
【0041】図10において、ラインタクト1001は
実装ラインの中の複数台の実装機の中の組立作業時間
(タクト)の最大値のことであり、この値が計算対象基
板の生産能力を決定することになる。回帰1002は組
立作業時間の予測値が重回帰モデルで計算されたのか、
それとも実装機の実装標準時間を使って計算されたのか
を表しており、この欄の記号が○のときは重回帰モデ
ル、×のときは実装機の実装標準時間を使ったことを表
す。
【0042】組立作業時間予測結果格納部114に格納
された組立作業時間予測結果は端末2からの指示により
端末2に表示したり、印刷機が接続されている場合は印
刷機にて紙に印刷されるものとする。
【0043】本実施例によれば、新しく実装する基板が
過去に実装されたプリント基板と部品構成の類似性が高
いならば、過去に実装されたプリント基板の各実装機の
部品配分とそのときの実装時間のみを収集するだけで、
非常に高精度に新しく実装する基板の実装時間を予測す
ることができる。
【0044】これにより、高精度な設備負荷予測が可能
になり、実装機の稼働率が向上し生産性向上と生産コス
トの低減に大きな効果を発揮することが可能である。し
かも、従来のように担当者が長時間かけて部品点数と実
装機の標準実装時間とから実装時間を計算する必要がな
く、またプログラム作成支援システムに各実装機の動特
性データを入れるため、膨大な数の実装機に対して多大
の費用と時間をかけて動特性データを収集することな
く、高精度の実装時間モデルを作製し、実装時間を高精
度に予測することが可能である。
【0045】次に、本発明の他の実施例を説明する。
【0046】上記実施例では計算対象基板と類似の基板
とを実績データ格納部102から求めるのに計算対象基
板の実装部品全体と実装機データの中のある基板の部品
全体とを対象としたが、実装する実装機の割り付け部品
データを使って各実装機ごとに類似割り付け状態を実績
データ格納部102から求めて重回帰分析により組立作
業時間予測モデルを作成し、実装時間を予測することも
できる。以下この実施例について詳しく述べる。
【0047】まず初めに、計算対象基板の実装可能ライ
ンから任意の1つを選択し、実装機データ格納部106
からそのラインの実装機のデータを求める。この実装機
データの工数は実装標準工数であり、実装標準工数を使
って各実装機に計算対象基板の部品を割り付ける。この
割り付け方法は図8のステップS810と同じである。
【0048】次に、各実装機単位に計算対象基板の実装
機と類似の部品割り付けを持つ実績データを実績データ
格納部102からユークリッド平方距離を使って求め
る。この処理は図8のステップS803と同じである。
類似実装割り付け状態が基準値以上得られたならば、各
実装機単位に重回帰分析を行い、得られた実装時間予測
モデルの有効性判定を図8のステップS806と同じよ
うに行う。
【0049】有効であれば、実装機の標準作業時間を実
装時間予測モデルに置き換え、続いて再度、計算対象基
板の部品を選択されたラインの実装機に割り付けて実装
時間を計算する。類似の実装機割り付け状態が十分得ら
れなかった場合や、重回帰分析により得られた実装時間
予測モデルが有効でないときは、初めに計算した実装機
標準工数による実装時間を当該計算対象基板の実装時間
とする。
【0050】こうして得られた実装時間予測値は、図1
0と同じ内容で格納され、端末2からの指示により、表
示・印刷可能である。本実施例によっても、上記実施例
と同様の効果を得ることができる。
【0051】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、組立作業時間予測対象の製品に関するデータを入
力する予測対象データ入力手段と、過去における製品の
部品の種類、部品の種類別点数及び組立作業時間を含む
実績データを格納する実績データ格納手段と、指定され
た製品に対し、その製品に関するデータを参照して前記
実績データ格納手段に格納されている実績データの中か
ら類似の実績データを複数選択して組立作業時間予測モ
デルを作製し、この組立作業時間予測モデルを参照して
該製品の組立作業時間を予測する組立作業予測処理部と
を備えたので、次のような効果がある。
【0052】すなわち、従来のような部品点数と標準動
作時間の積による組立作業時間の予測や、過去の類似製
品の組立作業時間を検索してそのままの値を用いるとい
った誤差の大きくなる手法を用いずに、高精度に短時間
で組立作業時間を予測することができる。これにより、
設備や人員の稼働率が向上して生産性を向上させること
ができる。さらに、将来の設備負荷予測が正確に行われ
ることから設備台数を正確に把握でき、無駄のない効率
的な設備投資計画を作成することが可能になる。
【0053】また、組立機械間の機差を含めた組立作業
時間計算モデルを構築するため全ての組立機械の動特性
の測定と集計に多大の時間を費やすことをせずに、各機
械で組立られた部品の種類とそのときの組立作業時間の
みを採集するという非常に簡単な作業のみで高精度の組
立作業時間の予測を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る組立作業時間予測装置の実施例の
概略構成を示すブロック図である。
【図2】実績データ格納部102の内容を示す図であ
る。
【図3】実装ラインデータ格納部104の内容を示す図
である。
【図4】実装機データ格納部106の内容を示す図であ
る。
【図5】基板工程データ格納部108の内容を示す図で
ある。
【図6】部品データ格納部110の内容を示す図であ
る。
【図7】部品優先度データ格納部112の内容を示す図
である。
【図8】組立作業時間予測処理部113の処理フローの
概要を示す図である。
【図9】重回帰分析入力データを示す図である。
【図10】組立作業時間予測結果格納部114のデータ
内容を示す図である。
【符号の説明】
1 組立作業時間予測装置 2 端末 3 実績データ 101 実績データ編集処理部 102 実績データ格納部 103 実装ラインデータ編集処理部 104 実装ラインデータ格納部 105 実装機データ編集処理部 106 実装機データ格納部 107 基板工程データ編集処理部 108 基板工程データ格納部 109 部品データ編集処理部 110 部品データ格納部 111 部品優先度データ編集処理部 112 部品優先度データ格納部 113 組立作業時間予測処理部 114 組立作業時間予測結果格納部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組立作業時間予測対象の製品に関するデ
    ータを入力する予測対象データ入力手段と、 過去における製品の部品の種類、部品の種類別点数及び
    組立作業時間を含む実績データを格納する実績データ格
    納手段と、 指定された製品に対し、その製品に関するデータを参照
    して前記実績データ格納手段に格納されている実績デー
    タの中から類似の実績データを複数選択して組立作業時
    間予測モデルを作製し、この組立作業時間予測モデルを
    参照して該製品の組立作業時間を予測する組立作業予測
    処理部とを備えたことを特徴とする組立作業時間予測装
    置。
  2. 【請求項2】 前記組立作業予測処理部は、 指定された製品に対し、その製品に関するデータを参照
    して前記実績データ格納手段に格納されている実績デー
    タの中から類似の実績データを複数選択する選択手段
    と、 得られた実績データのうち、類似製品の部品の種類を説
    明変数とすると共に組立作業時間を目的変数として重回
    帰分析を行い、組立作業時間予測モデルを作製する予測
    モデル作製手段と、 作製された組立作業時間予測モデルの有効性を統計的に
    判定し、有効である場合のみ該組立作業時間モデルより
    前記指定された製品の組立作業時間を予測する組立作業
    時間を予測手段とを備えたことを特徴とする請求項1記
    載の組立作業時間予測装置。
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