KR100287821B1 - 최적 부품 분배 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄 회로 기판에 복수의 회로 부품들의 삽입 작업을 준비하기 위하여 사전 작업 계획을 마련하기 위한 프로그램을 탑재한 컴퓨터 시스템에 있어서, a) 상기 복수의 장비들에 삽입 가능한 부품들의 테이블을 작성하는 단계와, b) 각 장비의 삽입 가능한 부품들의 삽입시간을 각각 계산하는 단계와, c) 상기 삽입 시간들의 평균값과 이 평균값과 각 삽입시간들의 편차를 구하는 단계와, d) 상기 편차와 기준치를 비교하는 단계와, e) 상기 비교결과 편차가 기준치 이상인 장비의 모든 부품에 대하여 이동 가능 여부를 검사하는 단계와, f) 상기 편차를 최대로 감소시킬 수 있는 이동 가능 장비로 이동 가능 부품을 이동하는 단계와, g) 상기 b) 내지 f) 단계를 이동 부품이 없을 때까지 반복 수행하는 단계와, h) 분배 결과대로 부품 분배 데이터 베이스를 구축하고 장비별 삽입부품 개수 및 시간을 변경하는 단계를 포함한다.

Description

최적 부품 분배 방법

본 발명은 최적 부품 분배 방법에 관한 것으로서, 특히 인쇄 회로 기판(PCB : PRINTED CIRCUIT BOARD ; 이하 PCB라 칭함)에 부품을 자동 삽입하기 위한 복수의 부품 삽입 장비들의 라인 밸런싱을 최적화하기 위하여 각 장비별 삽입시간의 차가 최소가 되도록 부품을 분배할 수 있는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자 회로 장치의 조립은 먼저, 배선 패턴이 형성된 PCB에 다수의 회로 부품들, 예컨대 저항, 캐패시터, 인덕터, 트랜지스터 및 집적 회로 등을 부품 삽입기를 사용하여 자동으로 삽입하게 된다. 부품 삽입기는 주어진 부품 삽입순서에 따라 부품 카트리지 또는 릴로부터 부품을 가져다가 PCB에 순차적으로 삽입하게 된다. 부품 삽입 순서 또는 삽입 경로는 수치제어 데이터로 부품 삽입기에 제공된다.

따라서, 작업자는 PCB에 부품을 삽입하기 위해서는 사전 준비 작업, 즉 수치제어 데이터 등을 준비하여야 한다. 통상적으로 PCB 삽입 라인에는 복수의 부품 삽입기가 설치되므로 작업자는 각 부품 삽입기에 적합한 작업 명령을 준비하게 된다.

이와 같은 작업 명령은 작업자의 경험과 작업 환경을 고려하여 최적의 작업준비를 하지 않으면 안된다.

PCB에 조립되는 부품들은 종류가 다양할 뿐만 아니라 같은 종류라 할지라도 부품의 전기적 및 물리적 특성이 다양하고, 부품수가 수십 내지 수백가지에 이를 정도로 많기 때문에 장비별 부품의 분배 및 각 장비별 부품의 장착 순서 등을 최적으로 계획하기 위해서는 많은 시간과 세심한 노력이 요구된다.

일반적으로 부품 삽입은 하나의 장비가 모든 부품을 삽입하는 것이 아니라 전체 삽입 가능한 부품을 몇 개의 부품군으로 나누고 이를 고유한 장비에 분산하여 삽입하게 된다. 따라서, 각 부품을 삽입 가능한 부품과 삽입 가능하지 않는 부품으로 분류하여 각 장비에 할당하는 작업이 필요하다. 이때, 가능한한 모든 장비에 삽입시간을 균일하게 하여 어느 특정한 장비가 다른 장비에 비하여 많은 시간을 소요함으로서 전체 조립 라인이 정체되는 것을 방지하는 것이 조립 생산성 향상에 절대적으로 중요한 요소이다.

그러나, 이러한 부품 장착 장비들은 헤드의 사이즈 및 헤드 이동방식 등이 장비 제조사 및 모델별로 다양하기 때문에 이러한 다양한 장비 특성을 작업 계획시에 반영하지 않으면 안된다.

이와 같이 다양한 변수들을 고려하여 작업 계획을 수립하여야 하기 때문에 수작업으로는 많은 시간과 노력이 요구될 뿐만아니라 숙련된 작업 관리자들의 확보가 절실하였다. 최근에는 작업 계획에 퍼스널 컴퓨터를 도입하여 사용하고 있으나 문서 작성 수준에 머물고 있는 실정이다. 또한, 최근에는 전자 제품의 소량 다품종화 추세에 따라 다양하고 빈번한 모델 변경에 신속하게 적응적으로 대처할 필요가 더욱 요구되고 있으나 기존의 부품 삽입 작업 준비 방식으로는 한계가 있었다.

따라서, 본 출원인은 PCB 조립 라인의 작업계획을 컴퓨터 환경에서 보다 신속하고 최적의 작업 계획을 설계할 수 있는 프로그램을 다년간 연구 개발하여 왔다.

본 발명은 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 부품별 삽입 가능한 장비들에 대하여 부품이 최적으로 분배 될 때까지 장비들간에 부품을 이동시킴으로써 장비간 삽입 소요시간의 편차를 극소화시켜서 라인 밸런스를 향상시킬 수 있는 최적 부품 분배 방법을 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 PCB 부품 삽입 작업 준비 시스템의 구성을 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 의한 PCB 부품 삽입 작업 준비 프로그램의 구성을 나타낸 도면.

도 3 내지 15는 본 발명에 의한 최적 부품 분배 동작을 설명하기 위한 모니터 화면 상태도.

도 16은 본 발명에 의한 최적 부품 분배 프로그램을 설명하기 위한 플로챠트.

도 17은 본 발명에 의한 최적 부품 분배를 위한 각 장비별 데이터 구조를 나타낸 도면.

도 18은 본 발명에 의한 각 장비별 삽입 가능 부품 특성키를 나타낸 테이블.

도 19는 본 발명에 의한 최적 부품 분배 결과를 나타낸 화면 상태도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 컴퓨터 본체 12 : 모니터

14 : 키보드 16 : 마우스 포인터

18 : 프린터 20 : 스캐너

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 방법은 a) 복수의 장비들에 삽입 가능한 부품들의 테이블을 작성하는 단계와, b) 각 장비의 삽입 가능한 부품들의 삽입시간을 각각 계산하는 단계와, c) 상기 삽입 시간들의 평균값과 이 평균값과 각 삽입시간들의 편차를 구하는 단계와, d) 상기 편차와 기준값을 비교하는 단계와, e) 상기 비교 결과 편차가 기준치 이상인 장비의 모든 부품에 대하여 이동 가능 여부를 검사하는 단계와, f) 상기 편차를 최대로 감소시킬 수 있는 이동 가능 장비로 이동 가능 부품이 이동되도록 상기 테이블을 재작성하는 단계와, g) 상기 재작성된 테이블에 대해서, b) 내지 f) 단계를 이동 부품이 없을 때까지 반복 수행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 테이블은 삽입 가능 부품들의 부품 특성키와 장비명들의 교차영역에서 삽입 가능 여부를 표시한다. 상기 기준값은 장비들간의 라인 밸런싱을 유지할 수 있는 허용 한계치이다. 상기 e)단계에서 이동 가능 여부는 삽입 가능 부품에 설정된 고정 릴정보에 의거하여 검사한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 부품 삽입 작업 계획을 마련하기 위한 프로그램을 탑재한 컴퓨터 시스템의 블록 구성을 나타낸다.

컴퓨터 시스템은 CPU, RAM, ROM, HDD, FDD, GUI 등을 포함하는 본체(10)와, 상기 본체에 각기 연결된 모니터(12), 키보드(14), 마우스 포인터(16), 프린터(18), 스캐너(20)를 포함한다. CPU는 펜티엄 100MHz 이상, RAM은 16M이상이면 만족하다.

본 발명의 부품 삽입 작업 준비 프로그램(일명 PATH OPTIMIZER)는 HDD에 상주된다. 본 발명의 프로그램은 윈도즈 95상에에서 운용되며 보조 프로그램으로는 마이크로 소프트사의 MS-엑셀 및 MS-억세스 프로그램이 같이 운용되는 것이 바람직하다.

부품 삽입 작업 준비 프로그램(일명 PATH OPTIMIZER)은 모델등록(102), 모델열기(104), 부품분배(106), 삽입가능검사(108), 장비선택(110), 경로열기(112), 경로생성(114), EC적용(116), 경로수정(118), 경로확정(120) 및 수치제어 프로그램 로딩(122) 등의 기능으로 구성된다. 본 발명의 최적 부품분배는 부품분배(106) 기능에 포함된다.

도 2는 본 발명에 의한 시스템의 프로그램 디렉토리 구조를 나타낸다. 기본 디렉토리로 윈도즈 프로그램(130), 보조 프로그램(132), 부품 삽입 작업 준비 프로그램(134)을 포함한다. 삽입 작업 준비 프로그램(일명 PATH OPTIMIZER)은 부품 리스트 파일(136), 캐드파일(138), 환경설정파일(140), 복수의 모델 파일(142), 부품 라이브러리 데이터 베이스 파일(144) 등으로 구성된다. 각 모델 파일(142)은 해당 모델에 대응하는 복수의 PCB 파일(146) 서브 디렉토리를 가진다. 각 PCB 파일(146)은 수치제어 프로그램 파일(148), 작업 지도표 파일(150), 경로 데이터 파일(152) 등을 가진다.

통상적으로 발주업체는 PCB의 캐드 데이터와 삽입 부품 리스트 정보를 작업자에게 제공한다. 작업자는 이들 정보를 컴퓨터 시스템에 로딩하여 모델등록을 하게 된다. 모델등록된 PCB에 부품을 삽입하기 위한 준비 작업으로 작업자는 해당 모델의 삽입라인에 사용될 장비를 설정하고 삽입될 부품정보를 설정한다.

부품 정보의 설정은 삽입될 부품들에 대해서 부품 라이브러리 데이터 베이스 파일(144)에 등록된 부품 코드들의 특성을 정의하는 부품 특성키를 설정하는 것이다.

도 3에 도시한 바와 같이 주화면(160)에서 마우스 포인터를 사용하여 ＜모델＞메뉴(162)의 ＜부품 정보 설정＞메뉴(164)를 선택하고 이어서 ＜부품 특성키 설정＞메뉴(166)를 선택하면 도 4와 같은 부품 특성키 설정창(168)이 열린다. 특성키를 편집하는 방법은 다음과 같다.

(1) 설정창(168)의 우측상단의 ＜추가＞ 버튼(170)을 선택하면 새로운 부품 특성키 입력창(172)이 모니터 상에 나타난다. 입력창(172)에서 부품 설명 필드(174), 부품 종류 필드(176)의 각 텍스트 박스에 추가 부품의 부품 설명과 부품종류를 입력한다. 입력창(172)의 ＜추가＞버튼(178)을 마우스 포인터로 선택하면 입력창(172)이 닫히면서 부품 특성키 설정창(168)의 하단 리스트 박스(180)에 추가된 특성키가 나타난다.

(2) 부품 특성키 설정창(168)의 하단 리스트 박스(180)의 항목을 선택하면 설정값이 편집 박스(182)에 나타난다. 이때, 극성 부품 여부를 설정하기 위하여 그성 부품 필드(184)의 체크박스를 마우스 포인터로 클릭한다. 또한, 해당 부품의 삽입 가능 장비를 설정한다. 삽입 가능 장비는 사용 장비 리스트 박스(186)에서 장비를 마우스 포인터로 선택한 후에 ＜▶＞버튼(188)를 선택하면 삽입 가능 장비 리스트 박스(190)에 추가되고 ＜◀＞버튼(192)를 선택하면 삽입 가능 장비 리스트 박스(190)에서 삭제된다. ＜수정＞ 버튼(194)을 선택하면 편집된 내용이 하단의 리스트 박스(180)에 수정되어 나타난다.

(3) 특성키가 선택된 상태에서 우측상단의 ＜릴범위＞버튼(196)을 선택하면 도 6에 도시된 릴범위 설정창(198)이 모니터 상에 나타나며 특성키의 장비 릴범위를 설정할 수 있게 된다.

(4) 특성키가 선택된 상태에서 부품 특성키 설정창(168)의 우측상단의 ＜삭제＞버튼(171)을 선택하면 특성키가 삭제된다.

(5) 부품 특성키 수정을 완료한 후에 ＜종료＞ 버튼(197)을 선택하면 도 7의 삭제된 특성키값 설정창(200)이 모니터 상에 나타난다. 설정창(200)의 삭제된 특성키 리스트 박스(202)에서 항목의 하나를 선택하면 중앙 리스트 박스(204)에 삭제된 부품키가 설정되어 있던 부품 코드가 나타난다. 이때 오른쪽의 새로운 특성키 리스트 박스(206)에서 새로운 특성키를 선택하여 설정한다. 이 과정을 모든 삭제된 부품키에 대하여 수행한 후에 ＜종료＞ 버튼(208)을 선택하면 부품 라이브러리 데이터 베이스 파일(144)를 수정한다. ＜취소＞ 버튼(210)을 선택하면 부품 라이브러리 데이터 베이스 파일(144)의 부품 특성키란은 공백인 상태로 수정하고 종료한다.

상술한 바와 같이 부품 특성키를 설정한 다음에는 각 장비에 대하여 삽입 가능한 부품 특성키들과 삽입시의 ST(표준삽입시간)을 설정한다.

도 8에 도시된 주화면(160)에서 ＜모델＞ 메뉴(162)의 ＜부품 정보 설정＞메뉴(164), ＜부품 ST 및 삽입 가능 부품 설정＞ 메뉴(167)을 마우스 포인터로 선택하면 도 9의 ST 설정창(212)이 나타난다. 설정창(212)의 장비명 필드(214)의 텍스트 박스에 장비명을 입력하면, 부품 종류필드(216), 평균 자삽 시간필드(218)에 부품 종류수와 평균 자삽시간이 설정된다. 그리고, 하단의 부품명필드(220)에는 부품들의 특성키들과와 각 특성키의 부품당 자삽시간이 설정된다. 부품당 자삽시간은 장비의 평균 자삽시간으로 설정된다. 따라서, 선택된 장비에 의해 삽입 가능한 부품들의 ST는 장비의 평균 자삽시간으로 모두 동일하게 설정된다.

＜부품 추가/삭제＞버튼(222)는 선택된 장비에 대하여 삽입 가능한 부품 특성키를 추가/삭제할 수 있다. 버튼(222)를 선택하면 도 10의 추가/삭제 설정창(224)이 모니터 상에 나타난다. 설정창(224)에서 좌측의 부품 특성키 리스트 박스(226)의 특성키들 중 하나를 마우스 포인터로 선택하고 ＜▶＞버튼(230)을 선택하면 우측의 삽입 가능 부품 리스트 박스(228)에 선택된 특성키가 추가된다. 삽입 가능 부품 리스트 박스(228)에서 하나를 선택하고 ＜◀＞버튼(232)를 선택하면 삽입 가능 부품 리스트 박스(228)에서 삭제된다.

도 8에서 ＜부품 라이브러리＞ 메뉴(169)를 마우스 포인터로 선택하면 도 11의 부품 라이브러리 편집창(234)이 모니터 상에 나타난다.

편집창(234)의 좌측 리스트 박스(236)에서 부품을 선택하면 가장 최근에 선택된 부품의 정보가 우측의 부품 정보 필드 박스(238)에 나타난다. 부품이 선택된 상태에서 설정값들을 변경하고 ＜수정＞ 버튼(240)을 선택하연 선택된 부품의 정보가 수정된다. 설정값의 수정은 여러개의 부품을 선택할 때에도 가능한 데 이때에는 부품코드, 품명, 규격을 제외한 다른 정보들이 선택된 코드들에게 동일한 값으로 설정된다. 한 부품을 선택한 경우에는 모든 값을 수정할 수 있다.

부품을 선택한 상태에서 ＜삭제＞ 버튼(242)을 선택하면 부품이 삭제된다. ＜새부품＞ 버튼(246)을 선택하면 우측의 부품 정보 필드들이 초기화되고 ＜수정＞ 버튼(240)이 ＜등록＞ 버튼으로 이름이 바뀐다. 값을 입력한 후에 ＜등록＞ 버튼을 선택하면 새로운 부품이 추가된다. 이때 ＜등록＞ 버튼 상황에서 좌측의 리스트를 선택하면 버튼은 다시 ＜수정＞으로 바뀐다. ＜복사＞ 버튼(248)을 선택하면, 현재 부품 정보 필드 박스(238)의 입력창들의 값을 복사한다. ＜붙여넣기＞버튼(250)을 선택하면, 복사한 부품정보로 입력창을 체운다.

이어서, 부품 분배를 수행하기 위한 장비쌍을 설정하기 위하여 도 12에 도시된 주화면(160)에서 마우스 포인터를 사용하여 ＜모델＞메뉴(162)를 선택하고, ＜장비환경설정＞메뉴(252), ＜부품 분배장비설정＞메뉴(254)를 선택한다.

＜부품 분배장비설정＞메뉴(254)를 선택하면, 모니터 상에 도 13의 분배 장비 설정창(256)이 나타난다. 설정창(256)에서 왼쪽에 있는 전체 장비 리스트 박스(258)에서 분배를 수행할 장비쌍을 선택한 후버튼(262)을 마우스 포인터로 클릭하면 선택된 장비쌍이 오른쪽 부품 분배 장비 리스트 박스(260)에 등록된다.

도 14에 도시된 주화면(160)에서 ＜도구＞메뉴(264)를 선택하고, ＜부품 분배＞메뉴(266)을 선택하면, 현 분배 상황창(268)이 모니터 화면에 나타난다. 상황창(268)의 리스트 박스(270)에는 현재 각 장비에 할당된 부품의 개수와 추정 삽입시간 정보가 나타난다. ＜분배 장비 설정＞ 버튼(272)을 마우스 포인터로 클릭하면 부품 분배를 수행할 장비쌍을 설정할 수 있는 도 13의 설정창(256)이 나타난다.

고정릴 정보 이용 필드(274)의 콤보 박스를 체크하면 고정릴 정보가 있는 장비에 대한 분배시 분배 우선 조건으로 라인 밸런스 우선/고정릴 우선을 선택할 수 있다.

＜분배 수행＞ 버튼(276)을 마우스 포인터로 클릭하면 컴퓨터 시스템은 부품 분배 프로그램을 수행한다.

도 16을 참조하면, 시스템은 장비별 삽입가능 부품 데이터(ISP), 고정릴 설정 데이터(FSS), 라인 밸런스 대상 장비 데이터(LOB), 부품 리스트(BOM), 부품 라이브러리 데이터 베이스(PLDB) 등을 준비한다(280). 준비된 상태에서 분배 명령이 접수되면, 시스템은 준비된 정보를 참조하여 부품 분배를 위해 장비별로 도 17에 도시된 데이터 구조를 구성한다. 부품 분배를 위한 데이터 구조는 품번(300), 부품코드(302), 특성키(304), 표준삽입시간(306), 릴고정 플래그(308) 등의 필드를 가진다. 시스템은 각 장비별 데이터 구조를 참조하여 도 18에 도시된 장비들의 삽입 가능 부품들의 테이블(310)을 작성한다(282). 테이블(310)에는 삽입 가능 부품들의 부품 특성키와 장비명들의 교차영역에서 삽입 가능 여부가 2진수로 표시된다. 각 장비 커럼에서 0은 해당 부품이 삽입 불가능 부품이고, 1은 해당 부품이 삽입 가능 부품임을 표시한다.

시스템에서는 상기 테이블(300)을 참조하여 각 장비별 삽입시간을 계산하고, 계산된 삽입시간들의 평균값을 구한다. 또한, 구해진 평균값과 각 장비별 삽입시간의 편차를 구한다(284).

각 장비에 대해서 구해진 편차를 기준치와 비교한다(286). 여기서 기준치는 장비들간의 라인 밸런싱을 유지할 수 있는 허용 한계치인 것이 바람직하다. 만약, 기준치 보다 분배 대상 장비의 편차가 작지 않다면 FSS를 참조하여 분배 대상 장비의 삽입 가능 부품들의 이동 가능 여부를 검사한다(288). 검사된 이동 가능 부품이 편차를 최대로 줄일 수 있는 이동 가능 장비로 이동 되도록 상기 테이블을 재 작성한다(290).

290단계에서 이동한 부품이 있는 지를 체크하고(292) 이동 부품이 존재할 경우에는 284단계부터 290단계를 반복 수행한다. 이와 같은 반복 수행에 의해 이동 부품이 존재하지 않거나 편차가 기준치 미만으로 줄어들게 되면 부품 분배를완료하고 분배 결과대로 부품 분배 데이터를 작성하고, 각 장비별 삽입 부품 개수 및 삽입시간을 변경하고(294) 종료한다.

분배가 종료되면 분배 결과는 도 19에 도시한 바와 같이 모니터 화면에 나타난다.

현 분배상황 리스트(312)와 새 분배 상황 리스트(316)에 분배 결과가 나타나게 된다. 새 분배 결과대로 분배를 마치려면 ＜닫기＞버튼(318)을 마우스로 클릭하고, 분배를 이전 상태로 복귀하려면 ＜분배취소＞ 버튼(320)을 클릭한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 부품 삽입시에 장비별 삽입시간의 차가 최소화가 되도록 부품을 자동으로 최적 분배함으로써, 삽입라인에서 장비들간의 라인 밸런싱을 극대화 시킬 수 있다. 이는 삽입라인의 작업시간을 단축시킬 수 있으므로 삽입라인의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에서는 삽입라인에 주어지는 장비환경 및 부품특성을 고려하여 부품을 분배할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 복수의 부품 삽입 장비들에 부품을 최적으로 분배하기 위한 방법은

   a) 상기 복수의 장비들에 삽입 가능한 부품들의 테이블을 작성하는 단계;

   b) 각 장비의 삽입 가능한 부품들의 삽입시간을 각각 계산하는 단계;

   c) 상기 삽입 시간들의 평균값과 이 평균값과 각 삽입시간들의 편차를 구하는 단계;

   d) 상기 편차와 기준값을 비교하는 단계;

   e) 상기 비교 결과 편차가 기준치 이상인 장비의 모든 부품에 대하여 이동 가능 여부를 검사하는 단계;

   f) 상기 편차를 최대로 감소시킬 수 있는 이동 가능 장비로 이동 가능 부품이 이동되도록 상기 테이블을 재작성하는 단계;

   g) 상기 재작성된 테이블에 대해서 b) 내지 f) 단계를 이동 부품이 없을 때까지 반복 수행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 최적 부품 분배 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 테이블은 삽입 가능 부품들의 부품 특성키와 장비명들의 교차영역에서 삽입 가능 여부를 표시하는 것을 특징으로 하는 최적 부품 분배 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 기준값은 장비들간의 라인 밸런싱을 유지할 수 있는 허용 한계치인 것을 특징으로 하는 최적 부품 분배 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 e)단계에서 이동 가능 여부는 삽입 가능 부품에 설정된 고정 릴정보에 의거하여 검사하는 것을 특징으로 하는 최적 부품 분배 방법.