JP2015146118A - 製造計画作成装置及び製造計画作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プリント基板の製造ラインにおいて効率的に複数種の製品を製造するための製造計画作成装置及び製造計画作成方法を提供する。【解決手段】プリント基板に部品を装着するための搭載機を含む製造ラインで製造すべき複数の製品を製造単位であるグループに分ける製造計画作成装置において、取得部は、製造ラインで製造すべき複数の製品のオーダと、その製品の搭載部品の部品種類情報及び部品数情報と、部品種類数上限情報を取得する。抽出部は、グループの製品の搭載部品種類の総数が部品種類数上限以下となるように複数種類の製品を含むグループを作成する。平準化部は、グループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限を超える場合、そのグループの製品構成を変更する。平準化部は、グループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限を超える場合、そのグループの一つ以上の製品をそのグループから外す。【選択図】図３

Description

本発明は、生産管理技術に関し、特に、複数種類のプリント基板を製造する製造ラインの製造計画作成装置および製造計画作成方法に関する。

電子機器の高性能化に伴い、より多くの電子部品を電子機器に実装することが求められており、プリント基板上の電子部品の高密度化が進められている。このため、電子部品のプリント基板への取り付けは、電子部品のリードをプリント基板の穴に固定するスルーホール実装よりも少ない基板スペースで取り付けできる表面実装（ＳＭＴ）が主流となっている。表面実装工程においては、半田印刷機によりプリント基板の表面にペースト状の半田を塗布し、自動搭載機により電子部品をプリント基板上に装着し、高温のリフロー炉によりプリント基板に塗布されている半田を溶融させ、プリント基板に電子部品を半田付けする。

自動搭載機により電子部品（「部品」ともいう）をプリント基板に搭載する際には、搭載すべき部品を予め準備し、搭載機にセットする作業（「段取り作業」ともいう）が必要となる。生産するプリント基板の種類が替わると、基板に搭載される部品の種類も替わるため、搭載機にセットする部品種を取り替える必要がある。

今日、多様化する顧客の要求に応えるため、多品種少量生産が可能な生産システムの構築、運用がますます重要となっている。
ＳＭＴラインで多品種少量生産を行う際、製造するプリント基板を切り替える都度、搭載機の稼働を停止すると生産効率が低下する。このため多品種少量生産の場合、一般的に、複数種類の製品を製造単位グループに分け、グループ単位で段取り作業や自動搭載機による搭載工程が進められる。

特開２０１３−１９１６７７号公報

従来、製造する製品のグループは、製造スケジュール作成担当者の経験及び勘により決定されていたが、近年、所定のアルゴリズムにより自動で製造予定製品をグループ分けするシステムも開発されている。
例えば文献１に記載の製造支援システムは、オーダにより製造指示される複数種の製品をグルーピングし、複数のグループの製造順番を決定する。

製造予定製品のグループ分けの際は、プリント基板の製造ライン等の設備による制約も考慮する必要があるが、設備制約を満たすようにグループ分けしても、各グループの製品構成により、製造効率が低下してしまう場合がある。

本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、プリント基板の製造ラインにおいて効率的に複数種の製品を製造するための製造計画作成装置及び製造計画作成方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の製造計画作成装置は、プリント基板に部品を装着するための搭載機を含む製造ラインで製造すべき複数の製品を製造単位であるグループに分ける製造計画作成装置であって、各グループの製品の搭載部品の種類の総数が部品種類数上限以下、かつ、各グループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限以下となるようグループ分けする。

本発明の別の態様は、製造計画作成装置における製造計画作成方法である。この方法は、プリント基板に部品を装着するための搭載機を含む製造ラインで製造すべき複数の製品を製造単位であるグループに分ける製造計画作成方法であって、各グループの製品の搭載部品の種類の総数が部品種類数上限以下、かつ、各グループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限以下となるようグループ分けする。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、プリント基板の製造ラインにおいて、効率的に複数種の製品を製造できる。

実施形態にかかるＳＭＴラインの構成の概略図である。 実施形態にかかる製造計画作成装置により作成したＳＭＴラインにおける準備工程と搭載工程のスケジュール例を示す図である。 実施形態にかかる製造支援システムの構成を示す図である。 図４（ａ）および（ｂ）は、製造計画作成装置の平準化部による平準化処理の例を示す図である。 図５（ａ）および（ｂ）は、製造計画作成装置の平準化部による平準化処理の別の例を示す図である。 実施形態にかかる製造計画作成装置によるグルーピング処理の例を示すフローチャートである。 図６の部品数平準化処理の例を示すフローチャートである。 従来の方法によりグループを作成した場合のＳＭＴラインにおける準備工程と搭載工程のスケジュール例を示す図である。

図１は、ＳＭＴライン７０の構成の概略図である。図１に示すＳＭＴライン７０は、３台のチップ搭載機７２、トレイ部品搭載機８０、及び、リフロー炉８８を備える。以下、チップ搭載機７２とトレイ部品搭載機８０を総称して「搭載機」ともよぶ。
半田印刷機（図示せず）によりクリーム半田が塗布されたプリント基板が、チップ搭載機７２、及び、トレイ部品搭載機８０に順次搬入される。搭載機内で、搭載機の移載ヘッド（図示せず）が基板の表面に電子部品を配置する。

チップ搭載機７２はチップ型の比較的小さい電子部品をプリント基板に搭載する。
チップ搭載機７２は、取り外し可能なリール部品供給台車７４を備える。リール部品供給台車７４には、複数のテープリール式部品フィーダ７６がセットされる。各テープリール式部品フィーダ７６には、チップ型の電子部品を保持するテープが巻かれたテープリールが取り付けられる。テープリール式部品フィーダ７６はテープをピッチ送りして、チップ搭載機７２の移載ヘッドによる部品ピックアップ位置に電子部品を供給する。
各チップ搭載機７２に一度にセット可能な部品種数は、各チップ搭載機７２のリール部品供給台車７４に取り付け可能なテープリール式部品フィーダ７６の数により制限される。

トレイ部品搭載機８０は取り外し可能なトレイ部品供給装置８２を備える。トレイ部品供給装置８２には、チップ搭載機７２では扱えない大型電子部品が置かれた複数のトレイ８４がセットされ、トレイ部品供給装置８２はトレイ８４に置かれている電子部品をトレイ部品搭載機８０の移載ヘッド(図示せず)による部品ピックアップ位置に供給する。
トレイ部品搭載機８０において一度にセット可能な部品種数及び部品数は、トレイ部品搭載機８０のトレイ部品供給装置８２にセット可能なトレイの種類および数により制限される。

リフロー炉８８は、電子部品が搭載されたプリント基板を加熱し、プリント基板に塗布されているクリーム半田を溶融させ、プリント基板に電子部品を半田付けする。
本明細書では搭載機によるプリント基板への電子部品の搭載工程に注目するため、図１では搭載機、リフロー炉以外の装置を省略して描いている。

多品種少量生産の場合、前述のように製造すべき複数種の製品を製造単位であるグループに分け、グループ単位で段取り作業が行われ、またＳＭＴライン７０に投入される。
段取り作業は、搭載機の稼働を停止して行う内段取り作業と、搭載機を止めずに行う外段取り作業とを含む。

搭載機があるグループの製品に電子部品を装着している間、次に電子部品が装着されるグループのための外段取り作業が並行して実行される。
具体的には、例えばリール部品供給台車７４やトレイ部品供給装置８２は、一台の搭載機当たり２台準備され、交互に搭載機に取り付けられる。すなわち、一台が搭載機に取り付けられ、あるグループの製品に装着する部品を供給するために使われている間、もう一台は、次のグループの段取り作業に用いられる。段取り作業担当者は、次にＳＭＴラインに投入するグループの製品に搭載すべき種類の電子部品を段取り作業用のリール部品供給台車７４やトレイ部品供給装置８２にセットする。

あるグループの搭載工程が終了すると、いったん搭載機の稼働を停止させ、内段取り作業が行われる。すなわち段取り作業担当者は、チップ搭載機７２及びトレイ部品搭載機８０に取り付けられていたリール部品供給台車７４及びトレイ部品供給装置８２を取り外し、外段取り作業で準備しておいた次のグループの製品のためのリール部品供給台車７４及びトレイ部品供給装置８２を、それぞれ対応するチップ搭載機７２及びトレイ部品搭載機８０に取り付ける。
本明細書において、外段取り作業を「準備工程」ともよぶ。

前述のように、搭載機において、基板に装着するために予めその搭載機にセット可能な部品種数には限りがある。本明細書において、一つのＳＭＴラインに含まれる複数の搭載機のそれぞれの最大装着部品種数の合計をそのＳＭＴラインの「チャネル数」または「部品種類数上限」とよぶ。 チャネル数は搭載機の種類及び台数によって定まる設備制約であり、チャネル数以上の種類の部品を用いるときは、搭載機の稼働をいったん停止させ、搭載機にセットする部品の種類を交換する必要がある。

グループ単位でプリント基板を製造する際、グループ途中での搭載機の稼働停止を避けるため、グループに含まれる製品に搭載すべき部品の種類の総数がチャネル数以下となるように製品グループを作成する必要がある。
チャネル数の制約を満たす範囲で、各グループに可能な限り多くの製品種を入れれば、全体のグループ数が抑えられる。以下、製品の種類のことを「図番」ともよぶ。グループ数が少ないほど搭載機の稼働停止回数を低減でき、製造効率向上につながる。
よって、各グループの図番の組合せを最適化してグループに含まれる図番数を最大化することが望ましい。

図８は、搭載機のチャネル数の範囲内で組み合わせ可能な最大数の図番を組み合わせるようにグループを作成した場合のＳＭＴラインにおける１日の準備工程と搭載工程のスケジュールの一例を示す。同図の例では、グループａからｅの５個のグループを作成した場合のスケジュール例を示す。

グループａ準備工程４０、グループｂ準備工程４２、グループｃ準備工程４４、グループｄ準備工程４６、及び、グループｅ準備工程４８の各矩形は、その時間軸３０方向の長さと位置により、各グループの製品に搭載する部品を準備するための準備工程実施時間を表す。
同様に、グループａ搭載工程６０、グループｂ搭載工程６２、グループｃ搭載工程６４、グループｄ搭載工程６６、及び、グループｅ搭載工程６８の各矩形は、各グループの製品の搭載工程実施時間を表す。なお、図８において内段取り作業時間の図示は省略した。

同図に示すように、搭載工程に要する時間がグループによって異なる場合、搭載機の稼働停止時間や、段取り作業の手待ち時間が発生する場合がある。
例えば、グループｂの準備工程４２、及び、グループｃの準備工程４４に要する時間は、それぞれ並行して実施されるグループａの搭載工程６０、グループｂの搭載工程６２に要する時間よりも長いため、搭載機稼働停止時間５４、５６が発生する。
また、グループｄ準備工程４６、及び、グループｅ準備工程４８に要する時間は、それぞれ並行して実施されるグループｃ搭載工程６４、及び、グループｄ搭載工程６６に要する時間よりも短いため、準備工程手待ち時間５０、５２が発生する。
搭載機の稼働停止時間や段取り作業における手待ち時間が長引くと、製造効率の低下につながるため、これらの抑制が望まれる。

搭載機が基板に部品を装着するために必要な搭載工程時間は、概ね、装着すべき部品数に比例する。よって、各グループに属する製品に装着する部品の総数（「グループ部品総数」ともいう）の増加に伴い、そのグループの搭載工程時間が増加する。グループ部品総数は、各図番すなわち製品種の搭載部品数と製造予定数との積をそのグループに属する全ての図番について合算したものである。

一方、準備工程においては一般的に、準備工程に要する時間がグループ部品総数に比例するとはいえない。例えば倉庫に保管される部品を出庫して台車等にセットする際、テープリール式部品については、グループの製品の製造に用いる数が百個程度であっても、一万個程度の部品がまとめられたリールごと出庫してリール部品供給台車７４にセットするため、同種の部品の個数が増えても準備工程時間は変わらない。準備工程時間を決める要因は様々だが、グループ部品総数よりは、グループの部品種類数に依存する部分が大きいといえる。

チャネル数の制約のため、グループ間の部品種類数の偏差は抑えられる傾向にある。
一例では、あるＳＭＴラインにおいて製造予定製品を６グループに分けたとき、部品種数が最大のグループと最小のグループとの間の部品種数の比は２．００であるのに対し、グループ部品総数が最大のグループと最小のグループとの間のグループ部品総数の比は７．６５であった。

このように、グループ部品総数がグループによって大きく変動すると、搭載工程時間もグループによって大きく変動し、準備工程の手待ち時間や搭載機の稼働停止時間が長くなり、製造効率が低下すると考えられる。

本実施形態にかかる製造計画作成装置は、複数種の製品をグループ化する際、搭載機のチャネル数の範囲内で組み合わせ可能な図番を組み合わせ、かつ、グループ部品総数が所定の上限値以下となるようグループを作成する。
さらに、上限値の調整により、各グループの準備工程時間の平均と、各グループの搭載工程時間の平均が等しくなるように、グループのサイズを調整することも可能である。

図２は、実施形態にかかる製造計画作成装置により作成したＳＭＴライン７０における１日の準備工程と搭載工程のスケジュール例を示す。
同図においては、グループ間で搭載工程時間を均等化し、かつ、各グループの準備工程時間と、搭載工程時間とが等しくなるように、グループを作成した例を示す。

グループＡ準備工程１０、グループＢ準備工程１２、グループＣ準備工程１４、グループＤ準備工程１６、及び、グループＥ準備工程１８の各矩形は、その時間軸３０方向の長さと位置により、各グループの製品に搭載する部品を準備するための準備工程実施時間を示す。同様に、グループＡ搭載工程２０、グループＢ搭載工程２２、グループＣ搭載工程２４、グループＤ搭載工程２６、及び、グループＥ搭載工程２８の各矩形は、各グループの製品の搭載工程実施時間を示す。なお、同図において内段取り作業時間の図示は省略した。
このように、各グループの搭載工程時間が等しくなり、かつ搭載工程時間と準備工程時間が等しくなるように製造単位グループを作成することで、搭載機の停止時間や、準備工程の手待ち時間を抑制できる。

図３は、実施形態にかかる製造支援システム１００の構成を示す。製造支援システム１００は、製品の生産工程を管理するための生産管理システム１０２、製品の情報や製造設備の情報を保持する製造情報データベース１０８、プリント基板の製造スケジュールを作成する製造計画作成装置１２０、及び、ユーザである製造スケジュール作成担当者からの指示入力を取得し、またユーザに作成したスケジュールを提示する製造計画作成端末１４０を備える。

生産管理システム１０２は、生産管理情報を格納する生産管理情報記憶部１０４を備える。生産管理情報には、例えばＳＭＴライン７０で製造すべき複数種の製品のオーダすなわち製造指示が含まれる。
製造情報データベース１０８は、各製品の製造に用いる部品（「構成部品」ともよぶ）の種類及び数等の情報を格納する構成部品情報記憶部１１０、及び、搭載機のチャネル数を含む搭載機情報を格納する搭載機情報記憶部１１２を備える。

製造計画作成装置１２０は、製造すべき複数の製品をグループ分けする演算部１２２、生産管理システム１０２や製造情報データベース１０８から取得したデータや処理中のデータを格納する処理データ記憶部１３０、グループ分けに用いるパラメータを格納するパラメータ記憶部１３２、及び、演算部１２２が作成したグループ分け情報を格納するスケジュール記憶部１３４を備える。
製造計画作成装置１２０は、例えばサーバコンピュータであってもよい。

演算部１２２は、生産管理システム１０２や製造情報データベース１０８から、製造オーダ、部品情報、搭載機情報等のグループ分けに必要な情報を取得する情報取得部１２４、製造すべき複数の図番から、設備制約の範囲内で複数の図番を抽出し、グループを作成する抽出部１２６、及び、グループ部品総数が各グループ間で平準化されるようにグループの構成を変更する平準化部１２８を含む。

製造計画作成端末１４０は、ユーザからの指示入力を取得する操作部１４２、ユーザに製造スケジュールを提示する出力部１４６、及び、製造計画作成装置１２０から取得した情報を用いてユーザにスケジュールを提示するための追加の処理を実行する処理部１４４を含む。操作部１４２は例えば、キーボード、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、タッチパネル、マイクロフォン等で構成され、出力部１４６は例えば、ディスプレイ、スピーカ等で構成される。

これらの構成は、ハードウエア的には、任意のプロセッサ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウエア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウエアのみ、ソフトウエアのみ、またはそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。

情報取得部１２４は、生産管理システム１０２の生産管理情報記憶部１０４から、例えば一日、又は半日などのスケジュール作成単位期間にＳＭＴライン７０で製造すべき製品の製造オーダを取得する。オーダは、製造すべき製品の種類すなわち図番と、各図番の製造数とを含む。
情報取得部１２４は、取得したオーダに含まれる各図番について、製造情報データベース１０８の構成部品情報記憶部１１０から、その回路基板に搭載すべき部品の種類と個数を含む部品情報を取得する。
また、情報取得部１２４は製造情報データベース１０８の搭載機情報記憶部１１２から、ＳＭＴライン７０のチャネル数情報すなわち部品種類数上限情報を取得する。

抽出部１２６は、各グループの製品の搭載部品の種類の総数がチャネル数以下となるよう、図番を組み合わせてグループを作成する。
この際、抽出部１２６は、グループを構成する図番の数が最大となるように図番の組合せを決めてもよい。限られたチャネル数でグループの図番数を最大にするために、抽出部１２６は、製造に必要な部品種の共通度が高い図番を組み合わせてもよい。また、製造に必要な部品種の差分が小さい図番を組合せてもよい。

部品種の差分が小さい図番を組合わせる場合、抽出部１２６はまず、製造すべき複数の図番のうち、グループ未定の一つの図番を基準図番として選択し、基準図番を含むグループの作成を開始する。この際、部品種類が多い図番を優先的に基準図番として選択してもよい。

次に抽出部１２６は、グループ未定の図番のうち、基準図番と搭載部品の差分がより小さい図番から順次図番を選択し、グループに加える。
これに代えて抽出部１２６は、基準図番を含む選択済みの図番に用いられる部品と、グループ未定の図番の部品とを比較し、その差分がより小さい図番から順次図番を選択し、グループに加えてもよい。

図番を選択してグループに加える際、抽出部１２６は、グループに属する図番で使用される部品種の合計がチャネル数以下という条件が満たされる範囲内で、図番数が最大となるまで、図番を選択してグループに加える。

抽出部１２６がグループを作成すると、平準化部１２８は、そのグループの製品の搭載部品の総数、すなわちグループ部品総数を算出する。具体的には、各図番の製造予定製品数と搭載部品数の積（「図番部品数」ともいう）を、そのグループに属する全ての図番について合算する。
そして、グループ部品総数が予め設定されたグループ部品数上限を超える場合、平準化部１２８は、そのグループの製品構成を変更する。

グループ部品数上限は、製造現場の実情などを考慮して経験や実験により予め定められ、パラメータ記憶部１３２に格納される。または、ユーザーが指定して操作部１４２を介して入力した値がグループ部品数上限として、パラメータ記憶部１３２に格納されてもよい。
例えば、グループ部品数上限は、準備工程に要する時間と、搭載工程に要する時間が等しくなるよう定められてもよい。具体的には例えば、グループ部品数上限を変えて準備工程に要する時間と搭載工程に要する時間を実測し、これらの平均が等しくなるようにグループ部品数上限を定めてもよい。また、シミュレーションにより、グループ部品数上限を定めてもよい。
これにより、各グループの準備工程時間と、搭載工程時間とが概ね等しくなり、搭載機の停止時間や、準備工程の手待ち時間を抑制できる。

また、グループ部品数上限は、準備工程において、チャネル数の部品を準備するために必要な時間の平均(以下、「チャネル数部品準備時間」とよぶ)と等しい時間内に搭載機がプリント基板に装着可能な部品数の平均に基づいて定められてもよい。
例えば、グループ部品総数のグループ間平均が、チャネル数部品準備時間に装着可能な部品数と等しくなるように、グループ部品数上限を定める。
一例として、グループ部品数上限は、チャネル数部品準備時間と等しい時間内に搭載機がプリント基板に装着可能な部品数の１．２倍として定められてもよい。
また、グループ部品数上限は、チャネル数部品準備時間と等しい時間内に搭載機がプリント基板に装着可能な部品数の１．１倍から１．３倍の範囲内で定められてもよい。
このようにグループ部品数上限を定めることにより、設備制約を有効活用できるグループサイズを保ちつつ、各グループの搭載工程時間を平準化できる。

平準化部１２８は、グループ部品総数が予め設定されたグループ部品数上限を超える場合、そのグループの製品構成を変更する。その際、そのグループの一つ以上の図番の製品をそのグループから外してもよい。

例えば平準化部１２８は、そのグループの製品のうち部品数が最大の図番をそのグループに残し、それ以外の一つ以上の図番の製品をそのグループから外してもよい。
グループの部品数がグループ部品数上限をわずかに超えているような場合、部品数が最大の図番の製品をグループから外すと、グループの部品数がグループ部品数上限を大きく下回ってしまう。部品数が最大の図番の製品をグループに残すことで、搭載工程時間が他のグループに比べて極端に短くなるグループの作成を抑制できる。

また、平準化部１２８は、グループ部品総数がグループ部品数上限を超える場合、そのグループの図番のうち、まず、部品数が２番目に多い図番の製品をそのグループから外してもよい。

前述のように、グループの部品数がグループ部品数上限をわずかに超えている場合、部品数が最大の図番をグループから外すと、グループの部品数がグループ部品数上限を大きく下回ってしまう。一方、部品数が少ない図番をグループから外す場合、グループ部品数上限以下に抑えるために、複数の図番を外す必要があるケースが多いと予想され、グループから外す図番の数が多いと、グループの部品種類数の減少が大きくなると考えられる。
部品数が２番目に多い図番を優先してグループから外すことで、搭載工程時間が他のグループに比べて極端に短くなるグループの作成を抑制しつつ、グループの部品種類数の大幅な減少を抑制し、搭載機のチャネル数を有効活用できる。

また、グループ部品総数がグループ部品数上限を超える場合、平準化部１２８は、まず、そのグループの図番のうち、部品数が最大の図番をそのグループに残すことを決定してもよい。平準化部１２８はさらに、グループ部品総数がグループ部品数上限以下となる範囲で、そのグループの図番のうち、部品数がより少ない図番から順番にグループへの残留を決定してもよい。
これにより、搭載工程時間が他のグループに比べて極端に短くなるグループの作成を抑制しつつ、グループの部品種類数の大幅な減少を抑制し、搭載機のチャネル数を有効活用できる。

図４（ａ）および（ｂ）は、平準化部１２８による平準化処理の例を示す。部品数軸２００は、グループ部品総数を示し、部品数軸２００上の「ＵＬ」は、グループ部品数上限を示す。

図４（ａ）は、抽出部１２６により選択されたあるグループの図番の組み合わせを示す。
抽出部１２６により選択された５つの図番に対応する製品Ａ、製品Ｂ、製品Ｃ、製品Ｄ、及び、製品Ｅによりグループが構成されている。
棒グラフの各矩形は、製品Ａの部品数２１０、製品Ｂの部品数２１２、製品Ｃの部品数２１４、製品Ｄの部品数２１６、製品Ｅの部品数２１８を示す。
図４（ａ）（ｂ）および図５（ａ）（ｂ）における各製品の部品数は、図番部品数、すなわち、製品１個当たりの部品数とその製品の製造数の積を表す。

図４（ｂ）は、平準化部１２８により２個の図番が外された後のグループ構成を示す。
棒グラフの実線および破線の各矩形は、製品Ｅの部品数２１８、製品Ｂの部品数２１２、製品Ｃの部品数２１４、製品Ｄの部品数２１６、及び、製品Ａの部品数２１０を示す。
図４（ｂ）においては、抽出部１２６が選択した製品種のうち、部品数が最大の製品Ｅを残し、さらに、部品数が最小の図番から順に、製品Ｂ及び製品Ｃがグループに残されている。これ以上図番をグループに残すとグループ部品総数がグループ部品数上限を超えるため、製品Ｄと製品Ａはグループから外されている。

図５（ａ）および（ｂ）は、平準化部１２８による平準化処理の別の例を示す。部品数軸２００は、グループ部品総数を示し、部品数軸２００上の「ＵＬ」は、グループ部品数上限を示す。

図５（ａ）は、抽出部１２６により選択されたあるグループの図番の組み合わせを示す。
抽出部１２６により選択された５つの図番に対応する製品Ｆ、製品Ｇ、製品Ｈ、製品Ｉ、及び、製品Ｊによりグループが構成されている。
棒グラフの各矩形は、製品Ｆの部品数２２０、製品Ｇの部品数２２２、製品Ｈの部品数２２４、製品Ｉの部品数２２６、製品Ｊの部品数２２８を示す。

図５（ｂ）は、平準化部１２８により、１個の図番が外された後のグループ構成を示す。
棒グラフの実線および破線の各矩形は、製品Ｈの部品数２２４、製品Ｉの部品数２２６、製品Ｆの部品数２２０、製品Ｊの部品数２２８、及び、製品Ｇの部品数２２２を示す。
図５（ｂ）においては、抽出部１２６が選択した製品種のうち、部品数が最大の製品Ｈを残し、さらに、部品数が最小の図番から順に、製品Ｉ、製品Ｆ、及び、製品Ｊがグループに残されている。ここにさらに製品Ｇが加わるとグループ部品総数がグループ部品数上限を超えるため、製品Ｇはグループから外されている。

なお、平準化部１２８の平準化処理は、各グループのグループ部品総数がグループ部品数上限以下となる処理であればよく、上記以外にも様々なアルゴリズムを適用可能である。

例えば平準化部１２８は、グループ部品総数がグループ部品数上限を超えた場合、そのグループのグループ部品総数がグループ部品数上限以下となる範囲で、そのグループの図番のうち、部品種類数が大きい図番から順次、グループへの残留を決定してもよい。
部品種数が多い図番を優先的にグループに残すことにより、平準化処理による部品種数の減少を抑え、チャネル数を有効活用できる。

また、グループ部品総数がグループ部品数上限を超えた場合、平準化部１２８は、まず、そのグループの図番のうち、部品数が最大の図番をそのグループに残し、さらに、グループ部品総数がグループ部品数上限以下となる範囲で、そのグループの図番のうち、部品種類数がより大きい図番から順番にグループへの残留を決定してもよい。
これにより、搭載工程時間が他のグループに比べて極端に短くなるグループの作成を抑制しつつ、平準化処理によるグループの部品種類数の大幅な減少を抑え、搭載機のチャネル数を有効活用できる。

また、平準化部１２８は、製品をグループから外す際に図番単位で外すのみならず、ある図番の製品を二つのグループに分けてもよい。例えば、グループの図番のうち部品数が最大の図番を外せば、グループ部品総数がグループ部品数上限以下となる場合、部品数が最大の図番の製品の製造予定数を二つに分けてもよい。そして、部品数が最大の図番の製品の一部をグループから外し、一部をそのグループに残して、グループ部品総数がグループ部品数上限以下となるよう調整してもよい。
これにより、きめ細やかな平準化処理が実現できる。

また、平準化部１２８は、一部の図番をグループから外すと共に、抽出部１２６と協働して別の図番をグループに加えて、そのグループの製品構成を変更してもよい。
例えば、抽出部１２６が選択した図番の組み合わせによると、グループ部品総数が所定の閾値以下となる場合、抽出部１２６は、抽出部１２６と協働してグループを構成する図番の一部を入れ換えてもよい。所定の閾値は、例えばグループ部品数上限の半分として定義されてもよい。
抽出部１２６は、例えば、グループの図番のうち図番部品数が比較的少ない一つ以上の図番を外し、グループ化されていない図番のうち、グループ内の図番と部品種の差分が小さく、かつ装着部品数が多い図番をグループに入れてもよい。

この場合も、抽出部１２６、及び、平準化部１２８によるグループ構成の変更は、各グループの部品種類の総数が部品種類数上限以下、かつ、各グループのグループ部品総数がグループ部品数上限以下となる範囲でなされる。

これにより、グループ部品総数が上限を上回るグループのみならず、グループ部品総数が上限を大きく下回るグループ、すなわち搭載工程時間が他のグループよりも大幅に短いグループの構成を変更し、各グループの搭載工程時間を平準化できる。

平準化部１２８は、情報取得部１２４が取得した製造オーダに含まれる製品全てについてグループ分けを完了すると、その結果であるグルーピング情報をスケジュール記憶部１３４に格納する。

以上の構成による動作は以下のとおりである。
図６は、実施形態にかかる製造計画作成装置１２０によるグルーピング処理の例を示すフローチャートである。
情報取得部１２４は、生産管理情報記憶部１０４から、製造すべき複数の製品の製造オーダを取得し、構成部品情報記憶部１１０から、製造オーダに含まれる各図番について搭載部品の種類と個数を取得し、また、搭載機情報記憶部１１２からＳＭＴライン７０のチャネル数情報を取得する（Ｓ１０）。

抽出部１２６は、グループ未定の図番のうち、部品種類が最大の図番を基準図番として選択する（Ｓ１２）。抽出部１２６は、グループ未定の図番のうち、基準図番と搭載部品の差分が最も少ない図番を選択する（Ｓ１４）。抽出部１２６は、基準図番及び選択した図番の部品種の総数がチャネル数以下である場合（Ｓ１６のＮ）、ステップ１４で選択した図番をグループに加え（Ｓ２６）、さらにグループ未定の図番のうち、基準図番と搭載部品の差分が最も少ない図番を選択する（Ｓ１４）。

グループに属する図番で使用される部品種の総数がチャネル数以下である（Ｓ１６のＮ）間、ステップＳ２６とステップＳ１４のグルーピング処理が繰り返され、グループ未定の図番のうち基準図番との差分が少ない図番から順次、図番がグループに加えられる。
グループに属する図番で使用される部品種の総数がチャネル数を超えた場合（Ｓ１６のＹ）、抽出部１２６はグループ化処理を打ち切る。

平準化部１２８は、そのグループのグループ部品総数を算出し、グループ部品総数が予め設定されたグループ部品数上限を超える場合（Ｓ１８のＹ）、平準化処理によりグループの図番構成を変更して（Ｓ２０）、グループの構成を決定する（Ｓ２２）。一方、グループ部品総数が予め設定されたグループ部品数上限以下である場合（Ｓ１８のＮ）、平準化部１２８は、平準化処理を行わず、抽出部１２６が作成したグループの構成図番をそのまま採用して、グループ構成を決定する（Ｓ２２）。

情報取得部１２４が取得した製造オーダで製造指示されている図番のうち、まだグループ化されていない図番がある場合（Ｓ２４のＹ）、抽出部１２６および平準化部１２８は、ステップＳ１２からステップＳ２２のグループ作成処理を繰り返す。
製造指示されている図番全てについてグループが決定されると（Ｓ２４のＮ）、グルーピング処理は終了する。

図７は、図６の部品数平準化処理の例を示すフローチャートである。
平準化部１２８は、グループの製品のうち部品数が最大の図番のそのグループへの残留を決定する（Ｓ３０）。平準化部１２８は、さらに、抽出部１２６がグループに加え、かつ平準化部１２８がグループへの残留を決定していない図番のうち、部品数が最小の図番を選択する（Ｓ３２）。平準化部１２８は、グループへの残留を決定した図番およびステップ３２で選択した図番の製品の総部品数を算出し、総部品数がグループ部品数上限以下である場合（Ｓ３４のＮ）、ステップ３２で選択した図番のグループへの残留を決定する（Ｓ３６）。

グループへの残留が決定された図番、及び、選択された図番の製品の総部品数がグループ部品数上限以下である（Ｓ３４のＮ）間、ステップＳ３６とステップＳ３２の残留決定処理が繰り返され、部品数が少ない図番から順次、グループへの残留が決定される。
グループへの残留が決定された図番、及び、選択された図番の製品の総部品数がグループ部品数上限を超えた場合（Ｓ３４のＹ）、抽出部１２６は、グループへの残留が未決定の図番をグループから外し（Ｓ３６）、部品数平準化処理を終了する。

以上、本発明を実施形態にもとづいて説明した。本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各要素を適宜組み合わせたものも、本発明の実施形態として有効である。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

例えば、実施形態においては、説明の便宜上、ＳＭＴライン７０全体で一つのチャネル数の制約を受けるものとして説明したが、部品種類によって用いる搭載機が限定される場合、一つのＳＭＴライン７０内で部品のカテゴリによって異なる二つ以上のチャネル数が設定されてもよい。例えば、チップ搭載機７２のチャネル数と、トレイ部品搭載機８０のチャネル数が別に設定され、搭載機情報記憶部１１２に格納されてもよい。この場合、構成部品情報記憶部１１０は、各部品について、用いる搭載機の情報も保持する。

抽出部１２６は、各部品カテゴリについて、部品種類数がそれぞれのチャネル数を超えないよう、図番を組み合わせてグループを作成する。
例えば、抽出部１２６は、チップ搭載機７２で装着すべき部品の種類の総数が、チップ搭載機７２のチャネル数以下となるように、かつ、トレイ部品搭載機８０で装着すべき部品の種類の総数が、トレイ部品搭載機８０のチャネル数以下となるように図番を組み合わせてグループを作成する。
これにより、より複雑な構成のＳＭＴラインにおいても、チャネル数を有効活用しつつ、搭載機の停止時間や段取りの手待ち時間を抑制して製造計画を作成できる。

また、実施形態においては、抽出部１２６が各グループの製品の部品の種類の総数に基づいてグループを作成した後、平準化部１２８がそのグループのグループ部品総数に基づきグループ構成を変更する例を示したが、抽出部１２６及び平準化部１２８のグルーピング処理はこれに限られない。

抽出部１２６、及び、平準化部１２８は、各グループの製品の搭載部品の種類の総数が部品種類数上限以下、かつ、各グループのグループ部品総数がグループ部品数上限以下となるようグループ分けできる構成であればよい。
例えば、抽出部１２６と平準化部１２８が一体として構成され、または協働して、グループの図番の搭載部品の種類の総数が部品種類数上限に達するか、またはグループの製品の部品数がグループ部品数上限に達するまで、グループ化処理を実行してもよい。

具体的には例えば、抽出部１２６が、グループ未定の一種類の図番を、グループに加える候補の図番として選択する都度、平準化部１２８がグループ部品総数がグループ部品数上限以下となるか判定してもよい。

また、実施形態では、抽出部１２６が一つのグループを作成する都度、平準化部１２８が平準化処理を行う例について説明したが、抽出部１２６が、先に全ての製造予定製品の図番をグループ化した後、平準化部１２８が、各グループについて平準化処理を実施してもよい。
この場合、平準化処理の後、グループから外された図番に関して、再度抽出部１２６がグループを作成し、平準化部１２８が平準化処理を行う。

いずれの場合も、前述の実施形態と同様に、チャネル数を有効活用しつつ、搭載機の停止時間や段取りの手待ち時間を抑制して製造計画を作成できる。

以上のように本発明は生産管理技術に関し、特に、複数種類のプリント基板を製造する製造ラインの製造計画作成装置および製造計画作成方法に利用可能である。

１００ 製造支援システム、 １０２ 生産管理システム、 １０４ 生産管理情報記憶部、 １０８ 製造情報データベース、 １１０ 構成部品情報記憶部、 １１２ 搭載機情報記憶部、 １２０ 製造計画作成装置、 １２２ 演算部、 １２４ 情報取得部、 １２６ 抽出部、 １２８ 平準化部、 １３０ 処理データ記憶部、 １３２ パラメータ記憶部、 １３４ スケジュール記憶部、 １４０ 製造計画作成端末、 １４２ 操作部、 １４４ 処理部、 １４６ 出力部。

Claims (11)

1. プリント基板に部品を装着するための搭載機を含む製造ラインで製造すべき複数の製品を製造単位であるグループに分ける製造計画作成装置であって、
   各グループの製品の搭載部品の種類の総数が部品種類数上限以下、かつ、各グループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限以下となるようグループ分けすることを特徴とする製造計画作成装置。
2. 前記製造ラインで製造すべき複数の製品のオーダと、その製品の搭載部品の部品種類情報及び部品数情報と、前記部品種類数上限情報を取得する取得部と、
   グループの製品の搭載部品種類の総数が前記部品種類数上限以下となるように複数種類の製品を含むグループを作成する抽出部と、
   前記グループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限を超える場合、そのグループの製品構成を変更する平準化部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の製造計画作成装置。
3. 前記平準化部は、グループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限を超える場合、そのグループの一つ以上の製品をそのグループから外すことを特徴とする請求項２に記載の製造計画作成装置。
4. 前記平準化部は、グループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限を超える場合、そのグループの製品のうち部品数が最大の製品種をそのグループに残し、それ以外の一種類以上の製品をそのグループから外すことを特徴とする請求項３に記載の製造計画作成装置。
5. 前記平準化部は、グループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限を超える場合、そのグループの製品のうち、部品数が２番目に多い製品種を含む一種類以上の製品をそのグループから外すことを特徴とする請求項３または４に記載の製造計画作成装置。
6. 前記平準化部は、グループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限を超える場合、そのグループの製品のうち部品数が最大の製品種をそのグループに残し、さらに、そのグループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限以下となる範囲で、そのグループの製品種のうち、部品数がより少ない製品種から順番にグループに残すことを決定することを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の製造計画作成装置。
7. 前記部品数上限は、搭載機を用いる搭載工程の前に予め搭載すべき部品を準備する準備工程に要する時間と、当該搭載工程に要する時間が等しくなるよう定められることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の製造計画作成装置。
8. 前記部品数上限は、搭載機を用いる搭載工程の前に予め搭載すべき部品を準備する準備工程において、前記部品種類数上限の部品を準備するために必要な時間の平均と等しい時間内に前記搭載機がプリント基板に装着可能な部品数に基づいて定められることを特徴とする請求項２から６のいずれかに記載の製造計画作成装置。
9. 前記部品数上限は、前記準備工程において、前記部品種類数上限の部品を準備するために必要な時間の平均と等しい時間内に前記搭載機がプリント基板に装着可能な部品数の１．２倍であることを特徴とする請求項８に記載の製造計画作成装置。
10. 前記抽出部は、前記製造すべき複数の製品のうち、一種類の製品をグループに入れ、さらに、その製品と部品種類の差分がより小さい製品種の製品から順番に、部品種類の総数が前記部品種類数上限以下となるようそのグループに入れる製品種を選択することを特徴とする請求項２から９のいずれかに記載の製造計画作成装置。
11. 製造計画作成装置において、プリント基板に部品を装着するための搭載機を含む製造ラインで製造すべき複数の製品を製造単位であるグループに分ける製造計画作成方法であって、
    各グループの製品の搭載部品の種類の総数が部品種類数上限以下、かつ、各グループの製品の搭載部品の総数がグループ部品数上限以下となるようグループ分けすることを特徴とする製造計画作成方法。

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