JP4584869B2 - 基板在庫数シミュレーション方法、および、部品実装方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板在庫数シミュレーション方法に関し、特に、部品実装機により電子基板等の部品が実装された基板の在庫数をシミュレートするシミュレーション方法に関する。

近年、部品実装機によりプリント基板上へ部品を実装する際の部品の実装順序の決定手法が種々提案されている。このような、実装順序の決定方法の中には、１枚の基板あたりの生産時間（タクトタイム）を小さくするように実装順序の決定を行なうものがある（例えば、特許文献１参照）。このような決定方法により決定された実装順序に従い、部品が実装された基板を生産すれば、単位時間あたりより多くの基板を生産することができる。
特開２００２−５０９００号公報

しかしながら、タクトタイムを小さくすることにより、数多くの基板が生産できたとしても、受注数以上の基板を生産してしまうと、基板の在庫を抱えることになり、在庫を抱えることによるコストロスにつながるという課題がある。

図２１は、上述の課題を説明するための図である。例えば、１日に基板Ａを２００枚生産できる実装ライン６０２と、１日に基板Ｂを１５０枚生産できる実装ライン６０４とが工場内に存在するものとする。この工場に、「１日で、基板Ａを１５０枚、基板Ｂを１２０枚それぞれ生産してほしい」との注文６０６が到着したとする。このような場合に、２つの実装ライン６０２および６０４をフル稼働させ、基板Ａを２００枚、基板Ｂを１５０枚生産し、注文枚数分の基板を出荷すると、基板Ａについては５０（＝２００−１５０）枚の在庫が生じ、基板Ｂについては３０（＝１５０−１２０）枚の在庫が生じる。したがって、コストロスにつながる。なお、このように工場から出荷される製品の在庫のことを以下では「出荷在庫」という。

また、複数の実装ラインが相互に関連し、１枚の基板または１つの製品を生産するような場合であって、複数の実装ラインにおけるタクトタイムが異なり、ラインバランスが悪いような場合には、基板の生産過程において在庫が生じる。このため、このような場合にも、在庫を抱えることによるコストロスにつながるという課題がある。なお、このように、製品の生産過程において生じる在庫のことを以下では「工程在庫」という。

図２２は、上述の工程在庫に関する課題を説明するための図である。例えば、基板Ａを生産するための基板Ａ用実装ライン６０８と基板Ｂを生産するための基板Ｂ用実装ライン６１０とが存在し、２つの実装ライン６０８および６１０の次工程に基板Ａと基板Ｂとの組立工程６１２があるものとする。また、基板Ａおよび基板Ｂは、基板Ａ用実装ライン６０８および基板Ｂ用実装ライン６１０で並行して生産されるものとする。このとき、基板Ａ用実装ライン６０８におけるラインタクトタイム（１枚の基板を生産するのに要する時間）が１２秒であるものとし、基板Ｂ用実装ライン６１０におけるラインタクトタイムが２０秒であるものとする。よって、単位時間あたりの基板生産枚数を比較すると基板Ａの方が多い。このため、基板Ａが工程在庫として残ることになる。

また、図２３は、上述の工程在庫に関する課題を説明するための他の図である。同図に示す生産システム６２６は、基板の両面に部品を実装するためのシステムであり、裏面実
装用ライン６２２と、ストッカ３０ａと、コンベア１５４と、基板反転装置１５６と、表面実装用ライン６２４とを備えている。

裏面実装用ライン６２２は、基板の裏面に部品を実装する実装ラインである。ストッカ３０ａは、裏面実装用ライン６２２で裏面に部品が実装された基板をストックする。コンベア１５４は、ストッカ３０ａにストックされた基板を搬送する。基板反転装置１５６は、コンベア１５４により搬送された基板の表裏を反転させる。表面実装用ライン６２４は、コンベア１５４により表裏が反転された基板の表面に部品を実装する実装ラインである。すなわち、基板は、同図中の矢印で示された方向に順次流れていく。

このとき、裏面実装用ライン６２２におけるラインタクトタイムが１２秒であり、表面実装用ライン６２４におけるラインタクトタイムが２０秒であるものとする。よって、単位時間あたりの基板生産枚数を比較する裏面基板の方が多い。このため、表面基板の生産が裏面基板の生産に追いつかず、裏面基板がストッカ３０ａに工程在庫としてストックされることになる。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、出荷在庫または工程在庫によるコストロスを削減することができる基板在庫数シミュレーション方法等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る基板在庫数シミュレーション方法は、基板に部品を実装する部品実装機による基板の在庫数をシミュレートする基板在庫数シミュレーション方法であって、前記部品実装機の生産条件の入力を受け付ける生産条件入力受付ステップと、前記生産条件に基づいて、コンピュータが、前記基板の在庫数をシミュレートするシミュレーションステップとを含むことを特徴とする。

この構成によると、在庫数を予めシミュレートできるため、オペレータは、適切な生産条件を決定することができる。このため、出荷在庫または工程在庫によるコストロスを削減することができる。

好ましくは、上述の基板在庫数シミュレーション方法は、さらに、シミュレートされた前記基板の在庫数の推移をグラフ表示するグラフ表示ステップを含むことを特徴とする。

この構成によると、オペレータが、在庫数が適正か否かを一目見ただけで知ることができる。

なお、本発明は、このような特徴的なステップを備える基板在庫数シミュレーション方法として実現することができるだけでなく、基板在庫数シミュレーション方法に含まれる特徴的なステップを手段とする基板在庫数シミュレーション装置として実現したり、基板在庫数シミュレーション方法に含まれる特徴的なステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）等の記録媒体やインターネット等の通信ネットワークを介して流通させることができるのは言うまでもない。

出荷在庫または工程在庫によるコストロスを削減することができる基板在庫数シミュレーション方法等を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る基板の生産システムについて説明する。

［実施の形態１］
本発明の実施の形態１では、出荷在庫によるコストロスを削減することができる基板の生産システムについて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る基板の生産システムの外観図である。生産システム１０は、基板に部品を実装した部品実装基板を生産するためのシステムであり、実装ライン２００と、基板生産数制御装置３００とを備えている。

実装ライン２００は、上流側の生産設備から下流側の生産設備に基板を搬送し、部品が実装された基板を生産するシステムであり、ストッカ１４および３０と、はんだ印刷装置１６と、コンベア１８および２６と、接着剤塗布装置２１と、部品実装機２２および２４と、リフロー炉２８とを備えている。

ストッカ１４および３０は、基板をストックする装置であり、ストッカ１４が生産ラインの最上流に位置し、ストッカ３０が生産ラインの最下流に位置する。すなわち、ストッカ１４には、部品が未実装の基板がストックされ、ストッカ３０には部品が実装済みの完成品の基板がストックされる。

はんだ印刷装置１６は、基板上にはんだを印刷する装置である。コンベア１８および２６は、基板を搬送する装置である。接着剤塗布装置２１は、基板上に接着剤を塗布する装置である。部品実装機２２および２４は、基板上に部品を実装する装置である。リフロー炉２８は、部品が実装された基板を熱することにより、はんだ等を溶かした後、部品を基板上に固定させる装置である。

基板生産数制御装置３００は、実装ライン２００を構成する各生産設備での基板の生産枚数を制御するためのコンピュータである。基板生産数制御装置３００の構成については、後述する。

図２は、部品実装機２２の構成を示す外観図である。なお、部品実装機２４も同様の構成を有する。

部品実装機２２は、お互いが協調して（または、交互動作にて）部品実装を行なう２つのサブ設備（前サブ設備１３０ａ、後サブ設備１３０ｂ）を備える。前サブ設備１３０ａは、部品テープを収納するパーツフィーダ１２３の配列からなる部品供給部１２４ａと、それらパーツフィーダ１２３から電子部品を吸着し基板２０に装着することができる複数の吸着ノズル（以下、単に「ノズル」ともいう。）を有するマルチ装着ヘッド１２１と、マルチ装着ヘッド１２１が取り付けられるビーム１２２と、マルチ装着ヘッド１２１に吸着された部品の吸着状態を２次元又は３次元的に検査するための部品認識カメラ１２６等を備える。

後サブ設備１３０ｂも、前サブ設備１３０ａと同様の構成を有する。なお、後サブ設備１３０ｂには、トレイ部品を供給するトレイ供給部１２８が備えられているが、トレイ供給部１２８などはサブ設備によっては備えない場合もある。また、前側のサブ設備１３０ａおよび１３２ａおよび後側のサブ設備１３０ｂおよび１３２ｂにそれぞれ１台ずつディスプレイ１５０が設けられている。

図３は、部品実装機２２内部の主要な構成を示す平面図である。
なお、図２に示した部品実装機２２は、２つのサブ設備を備えることとしているが、図８に示す部品実装機２２は、説明の便宜上、図２に示す部品実装機２２を基板２０の搬送方向に２台連結した場合の内部構成を示しているものとし、以下の説明を行う。

部品実装機２２は、その内部に基板２０の搬送方向（Ｘ軸方向）に並んで配置されるサブ設備を備え、さらに部品実装機２２の前後方向（Ｙ軸方向）にもサブ設備を備えており
、合計４つのサブ設備１３０ａ、１３２ａ、１３０ｂ、１３２ｂを備えている。Ｘ軸方向に並んで配置されるサブ設備（１３０ａと１３２ａ、１３０ｂと１３２ｂ）は相互に独立しており、同時に異なる実装作業を行うことが可能である。さらに、サブ設備（１３０ａと１３２ｂ、１３２ｂと１３０ｂ）も相互に独立しており、同時に異なる実装作業を行うことが可能である。一方前後方向（Ｙ軸方向）に向かい合って配置されるサブ設備（１３０ａと１３０ｂ、１３２ａと１３２ｂ）は、お互いが協調し一つの基板に対して実装作業を行う。以下、サブ設備１３０ａおよび１３０ｂをまとめて「左サブ設備１２０ｃ」と呼び、サブ設備１３２ａおよび１３２ｂをまとめて「右サブ設備１２０ｄ」と呼ぶこととする。すなわち、左サブ設備１２０ｃおよび右サブ設備１２０ｄの各々のサブ設備では、２つのマルチ装着ヘッド１２１が協調しながら１つの基板２０に対して部品の実装作業を行なうこととなる。

各サブ設備１３０ａ、１３２ａ、１３０ｂ、１３２ｂは、それぞれのサブ設備１３０ａ、１３２ａ、１３０ｂ、１３２ｂに対しビーム１２２と、マルチ装着ヘッド１２１と、部品供給部１２４ａ、１２５ａ、１２４ｂ、１２５ｂとが備えられている。また、部品実装機２２には前後のサブ設備間に基板２０搬送用のレール１２９が一対備えられている。

なお、部品認識カメラ１２６およびトレイ供給部１２８などは本願発明の主眼ではないため、同図においてその記載を省略している。

ビーム１２２は、Ｘ軸方向に延びた剛体であって、Ｙ軸方向（基板２０の搬送方向と垂直方向）に設けられた軌道（図示せず）上をＸ軸方向と平行を保ったままで移動することができるものである。また、ビーム１２２は、当該ビーム１２２に取り付けられたマルチ装着ヘッド１２１をビーム１２２に沿って、すなわちＸ軸方向に移動させることができるものであり、自己のＹ軸方向の移動と、これに伴ってＹ軸方向に移動するマルチ装着ヘッド１２１のＸ軸方向の移動とでマルチ装着ヘッド１２１をＸＹ平面内で自在に移動させることができる。

また、図４に示すように、ビーム１２２やマルチ装着ヘッド１２１など駆動させるためのモータ２４ａ、２４ｂのなどがビーム１２２などに備えられている。そして、実装制御部２３がこれらモータ２４ａ、２４ｂなどを制御することにより、ビーム１２２やマルチ装着ヘッド１２１の移動速度を制御している。

図５は、基板生産数制御装置３００の機能的な構成を示すブロック図である。
基板生産数制御装置３００は、演算制御部３０１、表示部３０２、入力部３０３、メモリ部３０４、基板生産数制御プログラム格納部３０５、通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）部３０６およびデータベース部３０７等から構成される。

演算制御部３０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や数値プロセッサ等であり
、オペレータからの指示等に従って、基板生産数制御プログラム格納部３０５からメモリ部３０４に必要なプログラムをロードして実行し、その実行結果に従って、各構成要素３０２〜３０７を制御する。

表示部３０２はＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等であり、入力部３０３はキーボードやマウス等であり、これらは、演算制御部３０１による制御の下で、基板生産数制御装置３００とオペレータとが対話する等のために用いられる。

通信Ｉ／Ｆ部３０６は、ＬＡＮ（Local Area Network）アダプタ等であり、基板生産数制御装置３００と実装ライン２００を構成する部品実装機２２等との通信に用いられる。メモリ部３０４は、演算制御部３０１による作業領域を提供するＲＡＭ（Random Access Memory）等である。

データベース部３０７は、基板生産数制御装置３００による実装プログラムの作成処理等に用いられる入力データ（実装点データ３０７ａ、部品ライブラリ３０７ｂ、実装機情報３０７ｃ等）や、得られた実装プログラム等を記憶するハードディスク等である。

図６〜図８は、それぞれ、実装点データ３０７ａ、部品ライブラリ３０７ｂおよび実装機情報３０７ｃの一例を示す図である。

実装点データ３０７ａは、実装の対象となる全ての部品の実装点を示す情報の集まりである。図６に示されるように、１つの実装点ｐｉは、部品種ｃｉ、Ｘ座標ｘｉ、Ｙ座標ｙｉ、装着角度θｉ、制御データφｉからなる。ここで、「部品種」は、図７に示される部品ライブラリ３０７ｂにおける部品名に相当し、「Ｘ座標」および「Ｙ座標」は、実装点の座標（基板上の特定位置を示す座標）であり、「装着角度」は、部品装着時の部品の回転角度であり、「制御データ」は、その部品の実装に関する制約情報（使用可能な吸着ノズルのタイプ、マルチ装着ヘッド１２１の最高移動速度等）である。

部品ライブラリ３０７ｂは、部品実装機２２等が扱うことができる全ての部品種それぞれについての固有の情報を集めたライブラリであり、図７に示されるように、部品種ごとの部品サイズ、タクト（一定条件下における部品種に固有のタクト）、その他の制約情報（使用可能な吸着ノズルのタイプ、部品認識カメラ１２６による認識方式、マルチ装着ヘッド１２１の最高速度レベル等）からなる。なお、本図には、参考として、各部品種の部品の外観も併せて示されている。

実装機情報３０７ｃは、生産ラインを構成する全てのサブ設備ごとの装置構成や上述の制約等を示す情報であり、図８に示されるように、マルチ装着ヘッド１２１のタイプ、すなわちマルチ装着ヘッド１２１に備えられている吸着ノズルの本数等に関するヘッド情報、マルチ装着ヘッド１２１に装着され得る吸着ノズルのタイプ等に関するノズル情報、パーツフィーダ１２３の最大数等に関するカセット情報、トレイ供給部１２８が収納しているトレイの段数等に関するトレイ情報等からなる。

基板生産数制御プログラム格納部３０５は、基板生産数制御装置３００の機能を実現する各種制御プログラムを記憶しているハードディスク等であり、機能的に（演算制御部３０１によって実行された場合に機能する処理部として）、基板在庫数算出部３０５ａ、基板生産数制御部３０５ｂ、在庫数表示制御部３０５ｃおよび実装順序決定部３０５ｄから構成される。

基板在庫数算出部３０５ａは、実装ライン２００において生産される基板の在庫数を算出する処理部である。基板生産数制御部３０５ｂは、在庫数が所定の適正在庫数以下となるように、実装ライン２００における基板の生産数を制御する処理部である。在庫数表示制御部３０５ｃは、表示部３０２に在庫数を示すグラフを表示する処理部である。実装順序決定部３０５ｄは、与えられた実装条件の中でラインタクトが最小となるように、部品の実装順序を決定する処理部である。

次に、基板生産数制御装置３００が実行する処理について説明する。図９は、基板生産数制御装置３００が実行する処理のフローチャートである。

基板在庫数算出部３０５ａは、入力部３０３を使用してオペレータが入力した注文（生産計画）を取り込む（Ｓ２）。例えば、図２１に示したのと同様に、「１日で基板Ａを１５０枚生産してほしい」との注文が入力され、基板在庫数算出部３０５ａは、その注文を取り込んだものとする。

基板在庫数算出部３０５ａは、入力部３０３を使用してオペレータが入力した、基板生産前に工場に存在する基板Ａの現在庫数を取り込む（Ｓ４）。例えば、基板Ａの現在庫数は３０枚であるものとする。

実装順序決定部３０５ｄは、データベース部３０７に登録されている実装プログラム作成のための入力データ（実装点データ３０７ａ、部品ライブラリ３０７ｂおよび実装機情報３０７ｃ等）を取り込む（Ｓ６）。

基板生産数制御部３０５ｂは、部品実装機２２または２４における各部品の実装速度を規定する実装タクトレベルを各部品種ごとに部品ライブラリに設定されている最高速度レベルに設定する（Ｓ８）。

最高速度レベルは、マルチ装着ヘッド１２１の移動速度のレベルのことであり、図７に示すように、レベル１から８までの８段階にレベル分けされている。最高速度レベルは、各部品種について、部品ライブラリ中で設定される。レベル１がマルチ装着ヘッド１２１を最高速度で動かすことのできる最高速度レベルであり、レベル８がマルチ装着ヘッド１２１を最低速度で動かすことのできる最高速度レベルであるものとする。なお、「最高速度レベル」という言葉において、「最高」とは、その部品を吸着して移動可能な最高速度、という意味である。

Ｓ８において、例えば、部品ライブラリでレベル４が設定されている部品種は、最高速度レベルがレベル４となるので、レベル４に設定する。

実装順序決定部３０５ｄは、入力データ取り込み処理（Ｓ６）で取り込まれた入力データおよび設定されたマルチ装着ヘッド１２１の最高速度レベルに基づいて、基板２０への部品の実装順序を決定する（Ｓ１０）。実装順序の決定処理は、これまで種々の方法が提案されており、本発明の主眼ではないため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。

基板在庫数算出部３０５ａは、決定処理（Ｓ１０）の結果およびマルチ装着ヘッド１２１の実装タクトレベルに基づいて、実装ライン２００におけるラインタクトタイムを算出する（Ｓ１２）。例えば、１枚の基板あたりのタクトタイムが３分であると求まったとする。

基板在庫数算出部３０５ａは、ラインタクトタイムに基づいて、稼動時間内における基板の生産枚数を算出する（Ｓ１４）。ここで、稼働時間とは、一例として工場が稼動している間の時間、例えば８時間であるものとする。すると、基板の生産枚数は、次式（１）により求められる。

生産枚数＝稼働時間／タクトタイム …（１）

上述のように、タクトタイムを３分／枚、稼働時間を８時間（＝４８０分）とした場合には、これらの値を式（１）に当てはめると、次式（２）のようになる。

生産枚数＝４８０／３＝１６０ …（２）

すなわち、稼動時間（８時間）内に生産される基板の生産枚数は１６０枚であると求められる。

基板在庫数算出部３０５ａは、稼動時間経過後の出荷在庫数を次式（３）に従い算出する（Ｓ１６）。

出荷在庫数＝生産枚数＋現在庫数−注文数 …（３）

上述の値を次式（３）に当てはめると、出荷在庫数は次式（４）のようになる。

出荷在庫数＝１６０＋３０−１５０＝４０ …（４）

すなわち、稼動時間経過後の基板の出荷在庫数は４０枚であると求められる。

基板生産数制御部３０５ｂは、出荷在庫数が所定の適正在庫数ＴＨ１内におさまっているか否かを調べる（Ｓ１８）。出荷在庫数が適正在庫数ＴＨ１以下の場合には（Ｓ１８で
ＹＥＳ）、基板生産数制御部３０５ｂは、現在設定されている実装タクトレベル等の生産条件を維持したまま、基板の生産を開始させる（Ｓ２２）。また、在庫数表示制御部３０５ｃは、基板の出荷在庫数の時間的推移を示したグラフを表示部３０２に表示させる（Ｓ２４）。

図１０は、表示されたグラフの一例を示す図である。このグラフの上段には注文タクトタイムと実タクトタイムとが比較して表示されている。注文タクトタイムは、稼働時間を注文枚数で割ることにより求められる値である。また、実タクトタイムは、上述のタクトタイム算出処理（Ｓ１２）で求められた値である。このグラフの下段には、出荷在庫数の時間的推移を表したグラフが表示されおり、そのグラフには適正在庫数ＴＨ１が示されている。すなわち、出荷在庫数が適正在庫数ＴＨ１を超えているか否かが一目で分かる。

出荷在庫数が適正在庫数ＴＨ１よりも大きい場合には（Ｓ１８でＮＯ）、基板生産数制御部３０５ｂは、部品実装機２２または２４における実装タクトレベルを１ランク下げる（Ｓ２０）。すなわち、マルチ装着ヘッド１２１の移動速度を１ランク遅くする。その後、実装順序決定処理（Ｓ１０）以降の処理が実行される。例えば、適正在庫数ＴＨ１が３０枚の場合には、先ほど求めた出荷在庫数が４０枚であるため、Ｓ１８の条件を満たさない。よって、基板生産数制御部３０５ｂは、実装タクトレベルを１ランク下げる（Ｓ２０）。このことにより、ラインタクトタイムが大きくなり、稼動時間内における生産枚数が減少する。よって、出荷在庫数も減少することとなり、いずれは、基板の生産開始処理（Ｓ２２）およびグラフ表示処理（Ｓ２４）が実行されることとなる。

実装タクトレベルの下げ方としては、例えば、一律に全部品の速度を下げる方法や、特定部品を選択して速度を下げる方法、最高速度レベル（例えば、レベル１）の部品のみのレベルを下げる等を例示することができる。

以上説明したように、実施の形態１に係る生産システム１０によると、出荷在庫数が適正在庫数以下になるように、マルチ装着ヘッドの移動速度等の実装条件を変化させながら決定している。このため、出荷在庫数を極力減らすことができ、出荷在庫によるコストロスを削減することができる。

また、実装タクトレベルを下げることにより、駆動モータの消費電力を削減することができる。

また、出荷在庫数の時間的推移をグラフ表示している。このため、オペレータは、出荷在庫数が適正か否かを一目見ただけで知ることができる。

また、上記は、ラインの事例を実施形態として説明したが、上記説明は本発明の一実施形態を示したにすぎず、本発明が当該実施形態に限定されるものではない。従って、本発明には、部品実装機１台にかかわる在庫数が適正在庫数以内になるように、部品実装機１台の生産数を制御するものでもかまわない。

なお、上記実施形態においては、実装条件を決定していたが、当該決定には最適な実装条件を決定する最適化も含まれる。もしくは、実装条件には実装順序も含まれ、実装時間が短縮する方向になるように実装順序を決定することも実装条件の決定に含まれる。

また、上記実施形態においては、実装タクトレベルを下げることを例示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、例えば、サブ設備を複数備える部品実装機や生産ラインの場合、そのサブ設備が備えるいずれかのビームを停止（電力の供給の停止）させて、出荷個数を適正在庫数以下に調整すると共に消費電力を削減してもよい。また、吸着ノズルを複数個備えるマルチ装着ヘッドの場合、吸着ノズルの一部の使用を中止、例えば、吸着ノズルが２列に配置されている場合、いずれか１列を使用しないようにして、出荷個数を適正在庫数以下に調整すると共に消費電力を削減してもよい。ここで、吸着ノズルの一部の使用を中止すると消費電力を削減できるのは、各吸着ノズルに接続される真空系を弁で閉鎖することにより吸着ノズルの使用を中止するため、吸着ノズルからのリークが減少して真空ポンプの負荷が減少するからである。

［実施の形態２］
本発明の実施の形態２では、工程コストによるコストロスを削減することができる基板の生産システムについて説明する。なお、上述の実施の形態１と共通する説明については適宜省略する。

図１１は、本発明の実施の形態２に係る基板の生産システムを上方から見下ろした際の外観図である。図１２は、図１１に示した生産システムの模式図である。

生産システム１０００は、基板に部品を実装した部品実装基板を生産するためのシステムであり、裏面実装用ライン７００と、ストッカ３０ａと、コンベア１５４と、基板反転装置１５６と、表面実装用ライン８００と、基板生産数制御装置３００（図示せず）とを備えている。基板は、図１１および図１２中の矢印で示された方向に順次流れていく。

裏面実装用ライン７００は、基板の裏面に部品を実装する実装ラインであり、上流側より、ストッカ１４ａと、はんだ印刷装置１６ａと、コンベア１８ａと、接着剤塗布装置２１ａと、部品実装機２２ａと、部品実装機２４ａと、コンベア２６ａと、リフロー炉２８ａとを備えている。

表面実装用ライン８００は、基板の表面に部品を実装する実装ラインであり、上流側より、はんだ印刷装置１６ｂと、コンベア１８ｂと、接着剤塗布装置２１ｂと、部品実装機２２ｂと、部品実装機２４ｂと、コンベア２６ｂと、リフロー炉２８ｂと、ストッカ１４ｂとを備えている。

ストッカ１４ａ，３０ａおよび１４ｂは、基板をストックする装置であり、ストッカ１４ａは裏面実装用ライン７００の最上流に位置し、ストッカ３０ａは裏面実装用ライン７００の最下流に位置する。また、ストッカ１４ｂは、表面実装用ライン８００の最下流に位置する。

すなわち、ストッカ１４ａには、部品が未実装の基板が裏面を上向きとしてストックされ、ストッカ３０ａには、裏面のみに部品が実装済みの基板がストックされ、ストッカ１４ｂには、両面に部品が実装済みの完成品の基板がストックされる。

はんだ印刷装置１６ａおよび１６ｂは、基板の表面にはんだを印刷する装置である。
コンベア１８ａ、２６ａ、１５４、１８ｂおよび２６ｂは、基板を搬送する装置である。接着剤塗布装置２１ａおよび２１ｂは、基板上に接着剤を塗布する装置である。

リフロー炉２８ａおよび２８ｂは、部品が実装された基板２０を熱することにより、はんだ等を溶かした後、部品を基板上に固定させる装置である。

基板反転装置１５６は、コンベア１５４により搬送された基板の表裏を反転させる装置である。

部品実装機２２ａ、２４ａ、２２ｂおよび２４ｂの構成は、実施の形態１に示した部品実装機２２および２４と同様の構成を有する。

基板生産数制御装置３００は、裏面実装用ライン７００および表面実装用ライン８００を構成する各生産設備での基板の生産枚数を制御するためのコンピュータであり、その構成は、実施の形態１で説明したものと同様である。

次に、基板生産数制御装置３００が実行する処理について説明する。図１３は、基板生産数制御装置３００が実行する処理のフローチャートである。

生産システム１０００において生産対象とされる基板の現在庫数の取り込み処理（Ｓ４）、実装プログラム作成のための入力データの取り込み処理（Ｓ６）、部品実装機２２ａ，２４ａ，２２ｂおよび２４ｂにおける各部品の実装速度を規定する実装タクトレベルを最高速度レベルに設定する処理（Ｓ８）、基板への部品の実装順序決定処理（Ｓ１０）、ラインタクトタイム算出処理（Ｓ１２）は、実施の形態１と同様である。

なお、ラインタクトタイム算出処理（Ｓ１２）では、裏面実装用ライン７００におけるラインタクトタイムと、表面実装用ライン８００におけるラインタクトタイムとが算出される。例えば、裏面実装用ライン７００のラインタクトタイムが１２秒であり、表面実装用ライン８００のラインタクトタイムが２０秒であるものとする。

基板在庫数算出部３０５ａは、複数ある部品実装用ラインのうちのネックラインを特定する（Ｓ３２）。ネックラインとは、複数ある部品実装用ラインのうちで最もラインタクトタイムが大きいラインのことである。すなわち、部品実装用ラインが裏面実装用ライン７００および表面実装用ライン８００の２種類の場合には、表面実装用ライン８００がネックラインと特定される。

基板在庫数算出部３０５ａは、ネックライン以外の着目している部品実装用ラインの工程在庫数を、次式（５）に従い算出する（Ｓ３４）。

工程在庫数＝現在庫数＋稼働時間／着目部品実装用ラインのラインタクトタイム
−稼働時間／ネックラインのラインタクトタイム…（５）

ここで、一例として、現在庫数を１０枚、稼働時間を１時間（＝３６００秒）とすると、工程在庫数は、次式（６）のようになる。

工程在庫数＝１０＋３６００／１２−３６００／２０＝１３０ …（６）

すなわち、稼動時間経過後の基板の工程在庫数は１３０枚であると求められる。よって現在の実装条件で、部品の基板の生産を開始すると、稼働時間経過後に工程在庫として、裏面のみに部品が実装された１３０枚の基板がストッカ３０ａにストックされることになる。

基板生産数制御部３０５ｂは、工程在庫数が所定の適正在庫数ＴＨ２内におさまっているか否かを調べる（Ｓ３６）。工程在庫数が所定の適正在庫数ＴＨ２以下の場合には（Ｓ３６でＹＥＳ）、基板生産数制御部３０５ｂは、現在設定されている実装タクトレベル等の生産条件を維持したまま、基板の生産を開始させる（Ｓ２２）。また、在庫数表示制御部３０５ｃは、基板の工程在庫数の時間的推移を示したグラフを表示部３０２に表示させる（Ｓ２４）。

図１４は、表示されたグラフの一例を示す図である。このグラフの上段には裏面実装用ライン７００のタクトタイムと表面実装用ライン８００のタクトタイムとが比較して表示されている。また、このグラフの下段には、工程在庫数の時間的推移を表したグラフが表示されており、そのグラフには、適正在庫数ＴＨ２が示されている。すなわち、工程在庫数が適正在庫数ＴＨ２を超えているか否かが一目で分かる。

工程在庫数が適正在庫数ＴＨ２よりも大きい場合には（Ｓ３６でＮＯ）、基板生産数制御部３０５ｂは、部品実装機２２ａまたは２４ａにおける実装タクトレベルを１ランク下げる（Ｓ２０）。実装タクトレベルの低下処理（Ｓ２０）は、実施の形態１で説明したものと同様である。その後、実装順序決定処理（Ｓ１０）以降の処理が実行される。例えば、適正在庫数ＴＨ２が２０枚の場合には、先ほど求めた工程在庫数が１３０枚であるため、Ｓ３６の条件を満たさない。よって、基板生産数制御部３０５ｂは、工程在庫数が適正在庫数ＴＨ２以下となるまで実装タクトレベルを順次低下させる。なお、式（５）より、着目している部品実装用ラインのラインタクトタイムとネックラインのラインタクトタイムとが等しくなる場合に、工程在庫数と現在庫数とが等しくなる。

以上説明したように、実施の形態２に係る生産システム１０００によると、工程在庫数が適正在庫数以下になるように、マルチ装着ヘッドの移動速度等の実装条件を変化させながら決定している。このため、工程在庫数を極力減らすことができ、工程在庫によるコストロスを削減することができる。

また、工程在庫数の時間的推移をグラフ表示している。このため、オペレータは、工程在庫数が適正か否かを一目見ただけで知ることができる。

なお、図１５のＳ２０で、着目するラインの実装タクトレベルを低下させたが、その限りではなく、例えば、工程在庫数が適正在庫数以下になるように、ネックラインで実装する部品の一部を着目するラインへ振り分け先を変更するものでもかまわない。

［実施の形態３］
本発明の実施の形態３では、出荷在庫によるコストロスを削減するための基板の生産システムについて説明する。なお、上述の実施の形態１および２と共通する説明については適宜省略する。

本発明の実施の形態３に係る基板の生産システムの構成は、実施の形態１に示した生産システムの構成において、基板生産数制御装置３００の代わりに、基板在庫数シミュレーション装置を用いたものである。

図１５は、基板在庫数シミュレーション装置の機能的な構成を示すブロック図であるである。

基板在庫数シミュレーション装置５００は、図５に示した基板生産数制御装置３００の構成において、基板生産数制御プログラム格納部３０５の代わりに基板在庫数シミュレーションプログラム格納部５０５を用いたものである。その他の処理部は、図５に示したものと同様であるため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。

基板在庫数シミュレーションプログラム格納部５０５は、基板在庫数シミュレーション装置５００の機能を実現する各種プログラムを記録しているハードディスク等であり、機能的に（演算制御部３０１によって実行された場合に機能する処理部として）、シミュレーション部５０５ａ、在庫数表示制御部３０５ｃおよび実装順序決定部３０５ｄ等から構成される。

在庫数表示制御部３０５ｃおよび実装順序決定部３０５ｄは、実施の形態１で説明したのと同様の処理部である。

シミュレーション部５０５ａは、実装ライン２００に対する生産条件に基づいて、基板の出荷在庫数をシミュレートする処理部である。

次に、基板在庫数シミュレーション装置５００が実行する処理について説明する。図１６は、基板在庫数シミュレーション装置５００が実行する処理のフローチャートである。

シミュレーション部５０５ａが、注文の取り込み処理（Ｓ２）および現在庫数の取り込み処理（Ｓ４）を実行する。これらの処理は、実施の形態１に示した基板生産数制御装置３００が実行する処理と同様である。

次に、実装順序決定部３０５ｄは、実装プログラム作成のための入力データの取り込み処理（Ｓ６）を実行する。この処理は、実施の形態１で説明したものと同様である。

シミュレーション部５０５ａは、初期生産条件として部品ライブラリで規定している実装タクトレベルとして生産条件の取り込みを行なう（Ｓ４２）。ここでは、シミュレーション部５０５ａは、生産条件の一例として、実施の形態１に示したマルチ装着ヘッド１２１の実装タクトレベルを部品ライブラリ３０７ｂから取り込むものとする。

次に、実装順序決定部３０５ｄは、基板への部品の実装順序決定処理（Ｓ１０）を実行する。この処理は、実施の形態１で説明したように、すでに知られている種々の方法のいずれかを用いる。

シミュレーション部５０５ａは、ラインタクト算出処理（Ｓ１２）を実行する。この処理は、実施の形態１で説明したものと同様である。

シミュレーション部５０５ａは、所定時間ごと（例えば、５分ごと）の基板の生産枚数を算出する（Ｓ４４）。この処理は、実施の形態１におけるラインタクトタイム算出処理（Ｓ１２）および生産枚数算出処理（Ｓ１４）と同様である。

シミュレーション部５０５ａは、上記所定時間ごとの出荷在庫数を算出する（Ｓ４６）。なお、この処理は、実施の形態１における出荷在庫数算出処理（Ｓ１６）と同様である。

在庫数表示制御部３０５ｃは、基板の出荷在庫数の時間的推移を示したグラフを表示部３０２に表示させる（Ｓ２４）。この処理は、実施の形態１で説明したものと同様である。すなわち、在庫数表示制御部３０５ｃは、図１０に示されるようなグラフを表示部３０２に表示させる。これにより、所定時間ごとに出荷在庫数が表示されることとなる。

なお、オペレータが、生産条件を変更しようと思った場合、例えば、Ｓ２４で表示したシミュレーション結果において、出荷在庫数が適正在庫数を超える結果になり、出荷在庫数が適正在庫数以内に納まるように生産条件を変更することが必要になる場合には（Ｓ４８でＹＥＳ）、オペレータが再度、入力部３０３を使用して生産条件を入力することにより、シミュレーション部５０５ａは、当該生産条件の取り込みを行ない（Ｓ４２）、実装順序決定処理（Ｓ１０）以降の処理が繰り返される。

以上説明したように、実施の形態３に係る生産システムによると、実装ラインの生産条件を、オペレータがいろいろと変更しながら、出荷在庫のシミュレーションを行なうことができる。このため、オペレータは、出荷在庫によるコストロスを削減するための最適な生産条件を見つけることができる。

［実施の形態４］
本発明の実施の形態４では、工程在庫によるコストロスを削減するための基板の生産システムについて説明する。なお、上述の実施の形態１〜３と共通する説明については適宜省略する。

本発明の実施の形態４に係る基板の生産システムの構成は、実施の形態２に示した生産システムの構成において、基板生産数制御装置３００の代わりに、基板在庫数シミュレーション装置を用いたものである。

基板在庫数シミュレーション装置は、裏面実装用ライン７００および表面実装用ライン８００を構成する各生産設備での基板の生産枚数を制御するためのコンピュータであり、その構成は、実施の形態３で説明したものと同様である。

次に、基板在庫数シミュレーション装置５００が実行する処理について説明する。図１７は、基板在庫数シミュレーション装置５００が実行する処理のフローチャートである。

現在庫数取り込み処理（Ｓ４）からラインタクト算出処理（Ｓ１２）までの処理は、実施の形態３で説明したものと同様である。

ネックライン特定処理（Ｓ３２）は、実施の形態２で説明したものと同様の処理である。

生産枚数算出処理（Ｓ４４）は、実施の形態３で説明したものと同様の処理である。
次に、シミュレーション部５０５ａは、生産枚数算出処理（Ｓ４４）で用いられた所定時間ごと（例えば、５分ごと）の工程在庫数を算出する（Ｓ５２）。なお、この処理は、実施の形態２における工程在庫数算出処理（Ｓ３４）と同様である。

在庫数表示制御部３０５ｃは、基板の工程在庫数の時間的推移を示したグラフを表示部３０２に表示させる（Ｓ２４）。この処理は、実施の形態２で説明したものと同様である。すなわち、在庫数表示制御部３０５ｃは、図１４に示されるようなグラフを表示部３０２に表示させる。これにより、所定時間ごとに工程在庫数が表示されることとなる。

生産条件変更判定処理（Ｓ４８）は、実施の形態３と同様である。
以上説明したように、実施の形態４に係る生産システムによると、実装ラインの生産条件を、オペレータがいろいろと変更しながら、工程在庫のシミュレーションを行なうことができる。このため、オペレータは、工程在庫によるコストロスを削減するための最適な生産条件を見つけることができる。

なお、生産条件変更について、例えば、工程在庫数が適正在庫数以下になるように、ネックラインで実装する部品の一部を着目するラインへ振り分け先を変更するものでもかまわない。

以上、本発明の実施の形態に係る生産システムについて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。

例えば、実施の形態１〜４では、マルチ装着ヘッドの移動速度を変更することにより、工程在庫数の調整を行なっていたが、部品実装に使用される部品実装機の台数を変化させることにより、工程在庫数の調整を行うようにしてもよい。例えば、実装ラインに５台の部品実装機がある場合に、５台すべてを使用したのでは、在庫数が多くなるような場合には、４台を稼動させ、１台は部品実装作業を行なわせずに基板通過作業のみを行なわせるようにしてもよい。

また、実施の形態１〜４で用いられた部品実装機は、図２および図３を参照して説明したように、マルチ装着ヘッドが移動することにより部品を基板へ装着する、いわゆる多機能型部品実装機と呼ばれる部品実装機である。しかし、部品実装機は、このような多機能型部品実装機に限定されず、いわゆる高速部品実装機と呼ばれる部品実装機を用いてもよい。

以下、高速部品実装機について説明する。
図１８は、いわゆる高速部品実装機と呼ばれる部品実装機を前方斜めから見た外観図である。

部品実装機４００は、電子機器を構成するプリント基板上に複数種類の部品を高速に装着する実装装置であり、部品を吸着、搬送、装着するロータリーヘッド４０３と、多種類の部品をロータリーヘッド４０３に供給する部品供給部４０２と、載置したプリント基板を水平面方向に移動させるＸＹテーブル４０４とを備えている。

図１９は、部品供給部とロータリーヘッドとの位置関係を示す概略図である。
ロータリーヘッド４０３は、図１９の上部に示すように、部品をプリント基板上に装着する装着手段としての装着ヘッド４０６を１８個備えている。またこの装着ヘッド４０６は、高さ方向には移動することなく回転する回転基台４０５に高さ方向に移動自在に取り付けられ、部品を真空吸着により保持することのできる吸着ノズル（図示せず）を６本備えている。

部品供給部４０２は、図１９の下部に示すように、同一部品を順次装着ヘッド４０６に提供しうる部品カセット１２３を横一列に並べて備えている。そして、部品供給部４０２は、部品供給部４０２をロータリーヘッド４０３に対して図１９中のＺ軸方向に移動位置決めすることにより装着すべき部品を選択しうる機能を有している。

図２０は、ロータリーヘッド、基板および部品供給部の位置関係を模式的に示した図である。

同図に示すように、ロータリーヘッド４０３の回転軸は移動せず、この回転軸の周りをその周囲に設けられた装着ヘッド４０６が間欠回転することにより各位置に対応した作業を行う。簡単に説明すると、部品カセット１２３がそれぞれ備える吸着開口部４０９の上部（位置Ｂ）に位置した装着ヘッド４０６が前記吸着開口部４０９を通して部品を吸着し、これと対向する位置Ｅに装着ヘッド４０６が位置したときに基板２０に吸着した部品を装着する。

なお、部品の装着対象である基板２０は水平面方向に移動自在なＸＹテーブル（図示せず）上に載置されており、部品を装着すべき位置は基板２０を移動させることにより決定される。

このような高速部品実装機と呼ばれる部品実装機において、ロータリーヘッドの回転速度を変化させることにより、在庫数の調整を行うようにしてもよい。また、ＸＹテーブルの移動速度を変化させることにより在庫数の調整を行うようにしてもよい。また、部品供給部の移動速度を変化させることにより在庫数の調整を行うようにしてもよい。

また、適正在庫数とは、基板の在庫数を維持するのに要する費用に基づいて定められるようにしてもよい。例えば、在庫費用に基板・部品原価を加えたものを原価として、利益が得られるかの観点から、在庫費用の上限を決定し、この決定された在庫費用の上限に基づき、適正在庫を決定してもよい。さらに、上記原価を、前記在庫費用＋基板・部品原価にさらに電力料金を加えたものでもかまわない。

さらに、実施の形態１〜４に係る基板生産数制御装置３００または基板在庫数シミュレーション装置５００において、オペレータのデータ入力に基づいて、各種データを取り込ませるようにしているが（例えば、注文取り込み処理（Ｓ２））、必ずしもオペレータが入力する必要はなく、データベース部３０７等の記憶装置に予め必要なデータを記憶させておき、そこから各種データを取り込ませるようにしてもよい。

さらにまた、基板生産数制御装置または基板在庫数シミュレーション装置が有する機能を部品実装機が備えていてもよい。

また、上述の稼働時間または所定時間は、時間単位での指定であってもよいし、日にち単位での指定であってもよい。

本発明は、部品を基板に実装する部品実装機による基板生産数制御装置等に利用できる。

本発明の実施の形態１に係る基板の生産システムの外観図である。 部品実装機の構成を示す外観図である。 部品実装機内部の主要な構成を示す平面図である。 部品実装機の機構的な構成を主として示すブロック図である。 基板生産数制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 実装点データの一例を示す図である。 部品ライブラリの一例を示す図である。 実装機情報の一例を示す図である。 基板生産数制御装置が実行する処理のフローチャートである。 表示されたグラフの一例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る基板の生産システムを斜め上方から見下ろした際の外観図である。 図１１に示した生産システムを上方から見下ろした際の模式図である。 基板生産数制御装置が実行する処理のフローチャートである。 表示されたグラフの一例を示す図である。 基板在庫数シミュレーション装置の機能的な構成を示すブロック図である。 基板在庫数シミュレーション装置が実行する処理のフローチャートである。 基板在庫数シミュレーション装置が実行する処理のフローチャートである。 いわゆる高速部品実装機と呼ばれる部品実装機を前方斜めから見た外観図である。 部品供給部とロータリーヘッドとの位置関係を示す概略図である。 ロータリーヘッド、基板および部品供給部の位置関係を模式的に示した図である。 従来技術の課題を説明するための図である。 工程在庫に関する課題を説明するための図である。 工程在庫に関する課題を説明するための他の図である。

符号の説明

１０ 生産システム
２００ 実装ライン
３００ 基板生産数制御装置
３０１ 演算制御部
３０２ 表示部
３０３ 入力部
３０４ メモリ部
３０５ 基板生産数制御プログラム格納部
３０５ａ 基板在庫数算出部
３０５ｂ 基板生産数制御部
３０５ｃ 在庫数表示制御部
３０５ｄ 実装順序決定部
３０６ 通信Ｉ／Ｆ部
３０７ データベース部
３０７ａ 実装点データ
３０７ｂ 部品ライブラリ
３０７ｃ 実装機情報
５００ 基板在庫数シミュレーション装置
５０５ 基板在庫数シミュレーションプログラム格納部
５０５ａ シミュレーション部

Claims (9)

1. 複数の部品実装機から構成され、基板に部品を実装する部品実装ラインによる基板の在庫数をシミュレートする基板在庫数シミュレーション方法であって、
   前記部品実装ラインには、部品を吸着したヘッドを移動させ、基板上に部品を装着する部品実装機が含まれており、
   前記ヘッドの移動速度に関する情報を生産条件として受け付ける生産条件入力受付ステップと、
   前記生産条件に基づいて、コンピュータが、前記基板の在庫数をシミュレートするシミュレーションステップと
   を含むことを特徴とする基板在庫数シミュレーション方法。
2. 複数の部品実装機から構成され、基板に部品を実装する部品実装ラインによる基板の在庫数をシミュレートする基板在庫数シミュレーション方法であって、
   前記部品実装ラインには、所定の軸周りに回転するロータリーヘッドにより部品を吸着し、基板を移動させながら前記基板上に部品を実装する高速部品実装機が含まれており、
   前記ロータリーヘッドの回転速度に関する情報を生産条件として受け付ける生産条件入力受付ステップと、
   前記生産条件に基づいて、コンピュータが、前記基板の在庫数をシミュレートするシミュレーションステップと
   を含むことを特徴とする基板在庫数シミュレーション方法。
3. 複数の部品実装機から構成され、基板に部品を実装する部品実装ラインによる基板の在庫数をシミュレートする基板在庫数シミュレーション方法であって、
   前記部品実装ラインには、複数の部品実装機が含まれており、
   基板への部品実装に使用する部品実装機の台数を生産条件として受け付ける生産条件入力受付ステップと、
   前記生産条件に基づいて、コンピュータが、前記基板の在庫数をシミュレートするシミュレーションステップと
   を含むことを特徴とする基板在庫数シミュレーション方法。
4. さらに、シミュレートされた前記基板の在庫数の推移をグラフ表示するグラフ表示ステップを含む
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板在庫数シミュレーション方法。
5. 前記グラフ表示ステップでは、さらに、前記基板の在庫数が所定の適正在庫数の範囲内に納まっているか否かを表示する
   ことを特徴とする請求項４に記載の基板在庫数シミュレーション方法。
6. さらに、前記部品実装機の生産条件の変更入力を受け付ける生産条件変更入力受付ステップを含み、
   前記シミュレーションステップでは、前記生産条件の変更入力があった場合には、変更後の前記生産条件に基づいて、前記基板の在庫数を再度シミュレートする
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板在庫数シミュレーション方法。
7. 複数の部品実装機から構成される部品実装ラインによる基板の在庫数をシミュレートして、基板に部品を実装する部品実装方法であって、
   前記部品実装ラインには、部品を吸着したヘッドを移動させ、基板上に部品を装着する部品実装機が含まれており、
   前記ヘッドの移動速度に関する情報を生産条件として受け付ける生産条件入力受付ステップと、
   前記生産条件に基づいて、コンピュータが、前記基板の在庫数をシミュレートするシミュレーションステップと
   を含むことを特徴とする部品実装方法。
8. 複数の部品実装機から構成される部品実装ラインによる基板の在庫数をシミュレートして、基板に部品を実装する部品実装方法であって、
   前記部品実装ラインには、所定の軸周りに回転するロータリーヘッドにより部品を吸着し、基板を移動させながら前記基板上に部品を実装する高速部品実装機が含まれており、
   前記ロータリーヘッドの回転速度に関する情報を生産条件として受け付ける生産条件入力受付ステップと、
   前記生産条件に基づいて、コンピュータが、前記基板の在庫数をシミュレートするシミュレーションステップと
   を含むことを特徴とする部品実装方法。
9. 複数の部品実装機から構成される部品実装ラインによる基板の在庫数をシミュレートして、基板に部品を実装する部品実装方法であって、
   前記部品実装ラインには、複数の部品実装機が含まれており、
   基板への部品実装に使用する部品実装機の台数を生産条件として受け付ける生産条件入力受付ステップと、
   前記生産条件に基づいて、コンピュータが、前記基板の在庫数をシミュレートするシミュレーションステップと
   を含むことを特徴とする部品実装方法。

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