JP7012198B2

JP7012198B2 - 部品実装システムおよび段取り作業管理システムならびに段取り作業管理方法

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Publication number: JP7012198B2
Application number: JP2016232597A
Authority: JP
Inventors: 琢也山崎; 裕起竹原
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2022-01-28
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: JP2018092971A

Description

本発明は、部品実装ラインに対応して発生する段取り作業を管理する部品実装システムおよび段取り作業管理システムならびに段取り作業管理方法に関するものである。

基板に部品を実装する部品実装装置などの部品実装用装置を複数連結して構成される部品実装ラインを備える部品実装システムでは、様々な基板種の実装基板が生産される。部品実装ラインにおいて生産される基板種を切り替える際には、新たな基板種用の部品を供給するフィーダ（テープフィーダなど）を準備して、部品実装装置に装着される部品供給台車に配置するなどの、いわゆる段取り作業が複数の作業者によって実行される。

従来、このような段取り作業を開始してから終了するまでに必要な所要時間は、各段取り作業に要する段取り作業時間の合計を割り振られた作業者人数で割って予測している（例えば特許文献１参照）。

特開２００７－６７０５０号公報

しかしながら、特許文献１を含む従来技術では、段取り作業時間の合計を単純に割り振り可能な作業者人数で割る予測であるため、実際の所要時間との差が大きいことがある。また、このような予想では段取り作業に必要な作業者人数を適切に算出することが困難であるため、段取り作業を適切に管理するためには更なる改善が必要であるという課題があった。

そこで本発明は、部品実装ラインに対応して発生する段取り作業を適切に管理することができる部品実装システムおよび段取り作業管理システムならびに段取り作業管理方法を提供することを目的とする。

本発明の部品実装システムは、複数の部品実装用装置を連結して構成される部品実装ラインと、前記部品実装ラインにおいて生産される実装基板の変更に対応して発生する段取り作業を同時に効率的に作業できる限界の作業者の人数である同時作業限界人数を前記段取り作業に割り当てられた前記作業者の人数である割り当て人数で除して得られる商に基づいて、前記段取り作業に要する所要時間を算出する算出装置と、を有する。

本発明の段取り作業管理システムは、複数の部品実装用装置を連結して構成される部品実装ラインにおいて生産される実装基板の変更に対応して発生する段取り作業を管理する段取り作業管理システムであって、前記段取り作業を同時に効率的に作業できる限界の作業者の人数である同時作業限界人数を前記段取り作業に割り当てられた前記作業者の人数である割り当て人数で除して得られる商に基づいて、前記段取り作業に要する所要時間を算出する算出装置を有する。

本発明の段取り作業管理方法は、複数の部品実装用装置を連結して構成される部品実装ラインにおいて生産される実装基板の変更に対応して発生する段取り作業を段取り作業管理システムによって管理する段取り作業管理方法であって、前記段取り作業を同時に効率的に作業できる限界の作業者の人数である同時作業限界人数を前記段取り作業に割り当てられた前記作業者の人数である割り当て人数で除して得られる商に基づいて、前記段取り作業に要する所要時間を算出する算出工程を含む。

本発明によれば、部品実装ラインに対応して発生する段取り替え作業を適切に管理することができる。

本発明の一実施の形態の部品実装システムの構成説明図本発明の一実施の形態の部品実装システムが備える部品実装ラインの構成説明図本発明の一実施の形態の部品実装システムが備える部品実装装置の平面図本発明の一実施の形態の部品実装システムが備える部品実装装置の部分断面図本発明の一実施の形態の部品実装システムの制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態の部品実装システムにおける同時作業限界人数の説明図本発明の一実施の形態の部品実装システムにおける段取り作業管理方法のフロー図

以下に図面を用いて、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。以下で述べる構成、形状等は説明のための例示であって、部品実装システム、部品実装ライン、部品実装装置の仕様に応じ、適宜変更が可能である。以下では、全ての図面において対応する要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図３、及び後述する一部では、水平面内で互いに直交する２軸方向として、基板搬送方向のＸ方向（図３における左右方向）、基板搬送方向に直交するＹ方向（図３における上下方向）が示される。図４では、水平面と直交する高さ方向としてＺ方向（図４における上下方向）が示される。Ｚ方向は、部品実装装置が水平面上に設置された場合の上下方向または直交方向である。

まず図１を参照して、部品実装システム１の構成を説明する。部品実装システム１は、フロアＦに配設された３本の部品実装ラインＬ１～Ｌ３を通信ネットワーク２によって接続し、管理コンピュータ３によって管理する構成となっている。各部品実装ラインＬ１～Ｌ３は、後述するように部品実装装置を含む複数の部品実装用装置を連結して構成され、基板に部品を実装した実装基板を生産する機能を有している。すなわち、部品実装システム１は、複数の部品実装用装置を連結して構成される部品実装ラインＬ１～Ｌ３を有している。なお、部品実装システム１が備える部品実装ラインＬ１～Ｌ３は３本である必要はなく、２本及び４本以上でも良い。

フロアＦに設けられた外段取りエリアＡｐには、段取り作業支援装置４が配設されている。段取り作業支援装置４は、通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３に接続されている。段取り作業支援装置４には、段取り作業の対象となる複数の交換用の部品供給台車５（ここでは４台の部品供給台車５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ）が接続されている。

段取り作業支援装置４に接続された部品供給台車５には、段取り作業を担当する作業者によって部品を供給する複数のテープフィーダが装着される。段取り作業支援装置４に接続された部品供給台車５にテープフィーダ９（図３参照）が装着されると、部品供給台車５を介して段取り作業支援装置４よりテープフィーダ９に電力が供給されて、テープフィーダ９が内蔵するフィーダ制御部（図示省略）が管理コンピュータ３と通信可能な状態となる。これにより、部品供給台車５へのテープフィーダ９の装着状況、テープフィーダ９に装着される部品を保持するキャリヤテープ１６（図４参照）のテープフィーダ９への補給状況などの段取り作業の状況を、管理コンピュータ３において取得することができる。

このように、段取り作業支援装置４に接続された部品供給台車５では、部品実装ラインＬ１～Ｌ３における実装基板の生産状況に影響されることなく、段取り作業を実行することができる。すなわち、段取り作業支援装置４は、部品実装ラインＬ１～Ｌ３における実装基板の生産を停止させずに実行する段取り作業（以下、「外段取り作業」と称する）を支援する。外段取り作業が完了した交換用の部品供給台車５は、部品実装ラインＬ１～Ｌ３における実装基板の生産を停止させて実行する段取り作業（以下、「内段取り作業」と称する）において、部品実装装置に装着されている交換対象の部品供給台車５と交換される。

次に図２を参照して、部品実装ラインＬ１～Ｌ３の詳細な構成を説明する。部品実装ラインＬ１～Ｌ３は同様の構成をしており、以下、部品実装ラインＬ１について説明する。部品実装ラインＬ１は、基板搬送方向の上流側（紙面左側）から下流側（紙面右側）に向けて、はんだ印刷装置Ｍ１、印刷検査装置Ｍ２、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６、実装検査装置Ｍ７、リフロー装置Ｍ８などの部品実装用装置を直列に連結して構成されている。

はんだ印刷装置Ｍ１、印刷検査装置Ｍ２、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６、実装検査装置Ｍ７、リフロー装置Ｍ８は、通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３に接続されている。はんだ印刷装置Ｍ１は、はんだ印刷作業部によって上流側から搬入された基板Ｂにマスクを介してはんだを印刷するはんだ印刷作業を実行する。印刷検査装置Ｍ２は、はんだ検査カメラを含む印刷検査作業部によって基板Ｂに印刷されたはんだの状態を検査する印刷検査作業を実行する。

部品実装装置Ｍ３～Ｍ６は、部品実装作業部によって基板Ｂに部品Ｄを実装する部品実装作業を実行する。なお、部品実装ラインＬ１は、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６が４台の構成に限定されることなく、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６が１～３台であっても５台以上であってもよい。実装検査装置Ｍ７は、部品検査カメラを含む実装検査作業部によって基板Ｂに搭載された部品Ｄの状態を検査する実装検査作業を実行する。リフロー装置Ｍ８は、装置内に搬入された基板Ｂを基板加熱部によって加熱して、基板Ｂ上のはんだを硬化させ、基板Ｂの電極部と部品Ｄとを接合する基板加熱作業を実行する。

次に図３、図４を参照して、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６の構成を説明する。部品実装装置Ｍ３～Ｍ６は同様の構成であり、ここでは部品実装装置Ｍ３について説明する。図４は、図３におけるＡ－Ａ断面を部分的に示している。部品実装装置Ｍ３は、部品Ｄを基板Ｂに実装する機能を有している。

図３において、基台６の中央にはＸ方向に基板搬送機構７が配設されている。基板搬送機構７は上流側から搬入された基板Ｂを搬送し、部品実装作業を実行するための位置に位置決めする。基板搬送機構７において位置決めされた基板Ｂの下方に位置して、その上面に下受けピン７ｂが装着された下受けピン保持板７ａが配置されている。下受けピン保持板７ａを下受けピン昇降駆動部７ｃ（図４参照）によって上昇させることにより、下受けピン７ｂは基板Ｂの下面に当接して基板Ｂを下面より保持する。下受けピン保持板７ａは下受けピン昇降駆動部７ｃに着脱自在な構造をしており、下受けピン７ｂは下受けピン保持板７ａに着脱自在な構成をしている。

下受けピン７ｂは、作業者による下受けピン７ｂの準備作業によって、部品Ｄが実装される基板Ｂ（生産される実装基板）に応じて適宜配置される。下受けピン７ｂの準備作業として、内段取り作業において、下受けピン保持板７ａを部品実装装置Ｍ３～Ｍ６に装着した状態で下受けピン７ｂの配置を変更することができる。また、下受けピン７ｂの準備作業として、外段取り作業において、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６から外された予備の下受けピン保持板７ａに対して次の実装基板のための下受けピン７ｂの配置を行い、内段取り作業において、配置が完了した下受けピン保持板７ａを部品実装装置Ｍ３～Ｍ６に装着されている下受けピン保持板７ａと交換することもできる。

基板搬送機構７の両側方には、部品供給部８が配置されている。それぞれの部品供給部８には複数のテープフィーダ９がＸ方向に並列に配置されている。テープフィーダ９は、部品Ｄを収納したキャリヤテープをテープ送り方向にピッチ送りすることにより、以下に説明する部品実装機構の実装ヘッドによる部品取り出し位置に部品Ｄを供給する。

基台６上面においてＸ方向の一方側の端部には、リニア駆動機構を備えたＹ軸ビーム１０がＹ方向に沿って配設されている。Ｙ軸ビーム１０には、同様にリニア駆動機構を備えた２基のＸ軸ビーム１１が、Ｙ方向に移動自在に結合されている。Ｘ軸ビーム１１はＸ方向に沿って配設されている。２基のＸ軸ビーム１１には、それぞれ実装ヘッド１２がＸ方向に移動自在に装着されている。実装ヘッド１２は、図４に示すように、部品Ｄを吸着保持して昇降可能な複数の吸着ユニット１２ａを備える。吸着ユニット１２ａのそれぞれの先端には、吸着ノズル１２ｂが設けられている。

図３において、Ｙ軸ビーム１０、Ｘ軸ビーム１１を駆動することにより、実装ヘッド１２はＸ方向、Ｙ方向に移動する。これにより２つの実装ヘッド１２は、それぞれ対応した部品供給部８に配置されたテープフィーダ９の部品取り出し位置から部品Ｄを吸着ノズル１２ｂによって吸着して取り出して、基板搬送機構７に位置決めされた基板Ｂの実装点に実装する。Ｙ軸ビーム１０、Ｘ軸ビーム１１および実装ヘッド１２は、部品Ｄを保持した実装ヘッド１２を移動させることにより、部品Ｄを基板Ｂに実装する部品実装機構を構成する。

部品供給部８と基板搬送機構７との間には、部品認識カメラ１３が配設されている。部品供給部８から部品を取り出した実装ヘッド１２が部品認識カメラ１３の上方を移動する際に、部品認識カメラ１３は実装ヘッド１２に保持された状態の部品Ｄを撮像して部品Ｄの保持姿勢を認識する。実装ヘッド１２が取り付けられたプレート１１ａには基板認識カメラ１４が取り付けられている。基板認識カメラ１４は、実装ヘッド１２と一体的に移動する。

実装ヘッド１２が移動することにより、基板認識カメラ１４は基板搬送機構７に位置決めされた基板Ｂの上方に移動し、基板Ｂに設けられた基板マーク（図示せず）を撮像して基板Ｂの位置を認識する。実装ヘッド１２による基板Ｂへの部品実装動作においては、部品認識カメラ１３による部品Ｄの認識結果と、基板認識カメラ１４による基板位置の認識結果とを加味して実装位置の補正が行われる。

図３において、部品供給部８と基板搬送機構７との間には、ノズルホルダ１５が着脱可能に配設されている。ノズルホルダ１５には、実装ヘッド１２に装着される吸着ノズル１２ｂが、部品種に対応して複数収納保持されている。実装ヘッド１２がノズルホルダ１５にアクセスしてノズル交換動作を行うことにより、吸着ユニット１２ａに装着される吸着ノズル１２ｂを部品種に応じて交換することができる。

図４おいて、部品供給部８は、フィーダベース５ａに予め複数のテープフィーダ９が装着された部品供給台車５で構成されている。部品供給台車５は、基台６に対して着脱自在に構成されている。テープフィーダ９がフィーダベース５ａに装着されることにより、テープフィーダ９に内蔵されたフィーダ制御部が、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６の実装制御部２１（図５参照）と電気的に接続される。部品供給台車５には、キャリヤテープ１６を巻回状態で収納するリール１７が保持されている。リール１７から引き出されたキャリヤテープ１６は、テープフィーダ９に装着されている。テープフィーダ９は、キャリヤテープ１６を吸着ノズル１２ｂによる部品取り出し位置までピッチ送りする。

このように、部品実装装置Ｍ３において、基板搬送機構７、部品実装機構（Ｙ軸ビーム１０、Ｘ軸ビーム１１、実装ヘッド１２）、部品認識カメラ１３、基板認識カメラ１４は、基板Ｂを搬送して部品供給部８が供給する部品Ｄを搬送された基板Ｂに実装する部品実装作業部１８（図５参照）を構成する。

次に図５を参照して、部品実装システム１の制御系の構成について説明する。部品実装システム１が備える部品実装ラインＬ１～Ｌ３は同様の構成をしており、以下、部品実装ラインＬ１について説明する。部品実装ラインＬ１が備える部品実装装置Ｍ３～Ｍ６は同様の構成をしており、以下、部品実装装置Ｍ３について説明する。

図５において、部品実装装置Ｍ３は、実装制御部２１、実装記憶部２２、部品供給部８、部品実装作業部１８、通信部２３を備えている。通信部２３は通信インターフェースであり、通信ネットワーク２を介して他の部品実装装置Ｍ４～Ｍ６、他の部品実装ラインＬ２，Ｌ３、管理コンピュータ３との間で信号、データの授受を行う。実装制御部２１は、実装記憶部２２が記憶する部品実装データに基づいて部品供給部８に装着されたテープフィーダ９、部品実装作業部１８を制御することにより、部品実装装置Ｍ３による部品実装作業を実行させる。

図５において、管理コンピュータ３は、管理制御部３１、管理記憶部３２、入力部３３、表示部３４、通信部３５を備えている。入力部３３は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの入力装置であり、操作コマンドやデータ入力時などに用いられる。表示部３４は液晶パネルなどの表示装置であり、入力部３３による操作のための操作画面などの各種情報を表示する。通信部３５は通信インターフェースであり、通信ネットワーク２を介して部品実装ラインＬ１～Ｌ３の部品実装装置Ｍ３～Ｍ６、段取り作業支援装置４との間で信号、データの授受を行う。

管理制御部３１はＣＰＵなどの演算装置であり、管理記憶部３２が記憶する情報に基づいて部品実装システム１を管理する。管理制御部３１は、内部処理機能として段取り作業抽出部３１ａ、限界人数導出部３１ｂ、所要時間算出部３１ｃ、最適人数決定部３１ｄを備えている。管理記憶部３２は記憶装置であり、実装データ３２ａ、生産計画情報３２ｂ、段取り作業情報３２ｃ、割り当て人数情報３２ｄ、同時作業限界人数情報３２ｅ、単位段取り作業情報３２ｆ、所要時間情報３２ｇ、最適人数情報３２ｈなどを記憶する。

図５において、実装データ３２ａは、実装される部品Ｄの部品種や基板Ｂにおける実装点などのデータであり、生産対象の基板種ごとに記憶される。生産計画情報３２ｂには、部品実装システム１において所定の期間（例えば、１日）に計画されている、部品実装ラインＬ１～Ｌ３において生産される実装基板の種類、枚数などを含む生産計画が記憶されている。

段取り作業抽出部３１ａは、実装データ３２ａ、生産計画情報３２ｂに基づいて、部品実装ラインＬ１～Ｌ３において生産される実装基板の変更（段取り替え）に対応して発生する段取り作業（後述する単位段取り作業の集合）を段取り替え毎に抽出して、段取り作業情報３２ｃとして管理記憶部３２に記憶させる。割り当て人数情報３２ｄには、所定の時間帯に段取り作業に割り当てられた作業者、もしくは、割り当てることが可能な作業者の人数である割り当て人数Ｎｄが記憶されている。同時作業限界人数情報３２ｅには、段取り作業を同時に効率的に作業できる限界の作業者の人数である同時作業限界人数Ｎｍが記憶されている。

ここで、図６を参照して、同時作業限界人数Ｎｍについて詳細に説明する。ここでは、４台の部品供給台車５Ａ～５Ｄに部品Ｄ（テープフィーダ９）を配置する段取り作業を複数の作業者で実行する例で説明する。ここでは、１台の部品供給台車５Ａ～５Ｄに対して同時に段取り作業できる人数は１人であり、それぞれの部品供給台車５Ａ～５Ｄに１人の作業者が部品Ｄを配置する作業時間Ｔｃはそれぞれ１５分とする。

ここで、１台の部品供給台車５Ａ～５Ｄに対する段取り作業が単位段取り作業となる。また、単位段取り作業である１台の部品供給台車５Ａ～５Ｄに対して同時に作業できる限界の人数が単位同時作業限界人数となる。また、単位段取り作業を単位同時作業限界人数で行った際にかかる作業時間Ｔｃが単位作業時間Ｔｕとなる。よって、この例では、単位同時作業限界人数は１人であり、単位作業時間Ｔｕは１５分である。割り当て人数Ｎｄが１人の場合、作業者ａが４台の部品供給台車５Ａ～５Ｄに対して順番に段取り作業することになり、作業者ａの作業時間Ｔｃは６０分となる。そして、段取り作業が完了するまでに要する所要時間Ｔｒは６０分となる。

割り当て人数Ｎｄが２人の場合、作業者ａが２台の部品供給台車５Ａ，５Ｂに、作業者ｂが２台の部品供給台車５Ｃ，５Ｄに対して段取り作業することになり、作業者ａ，ｂの作業時間Ｔｃはそれぞれ３０分となる。そして、所要時間Ｔｒは３０分となる。割り当て人数Ｎｄが３人の場合、作業者ａが２台の部品供給台車５Ａ，５Ｂに、作業者ｂが部品供給台車５Ｃに、作業者ｃが部品供給台車５Ｄに対して段取り作業することになる。そして、作業者ａの作業時間Ｔｃは３０分、作業者ｂ、ｃの作業時間Ｔｃはそれぞれ１５分となる。この場合、作業者ａの段取り作業が遅延要因（ボトルネック）となり、所要時間Ｔｒは３０分となる。

割り当て人数Ｎｄが４人の場合、作業者ａが部品供給台車５Ａに、作業者ｂが部品供給台車５Ｂに、作業者ｃが部品供給台車５Ｃに、作業者ｄが部品供給台車５Ｄに対して段取り作業することになり、作業者ａ～ｄの作業時間Ｔｃはそれぞれ１５分となる。そして、所要時間Ｔｒは１５分となる。割り当て人数Ｎｄが５人の場合、作業者ａが部品供給台車５Ａに、作業者ｂが部品供給台車５Ｂに、作業者ｃが部品供給台車５Ｃに、作業者ｄが部品供給台車５Ｄに対して段取り作業することになるが、作業者ｅには段取り作業の対象がない。そして、作業者ａ～ｄの作業時間Ｔｃはそれぞれ１５分、作業者ｅの作業時間Ｔｃは０分となる。この場合、所要時間Ｔｒは１５分で割り当て人数Ｎｄが４人の場合と変わらない。

以降、割り当て人数Ｎｄを６人以上に増やしても、所要時間Ｔｒは１５分から改善されない。つまり、単位同時作業人数が１人である単位段取り作業の部品供給台車５Ａ～５Ｄの段取り作業が４台分存在するため、割り当て人数Ｎｄが４人の場合が同時に効率的に作業できる同時作業限界人数Ｎｍである。すなわち、４台の部品供給台車５Ａ～５Ｄに対する段取り作業の同時作業限界人数Ｎｍは４人になる。

図５において、単位段取り作業情報３２ｆには、部品実装ラインＬ１～Ｌ３を構成する部品実装用装置における複数種類の単位段取り作業及びその単位段取り作業に対応する単位同時作業限界人数、単位作業時間Ｔｕが予め記憶されている。ここで、単位段取り作業としては上述の部品供給台車５上のテープフィーダ９の交換作業以外に、例えば、ノズルホルダ１５の吸着ノズル１２ｂの交換作業、下受けピン７ｂの下受けピン保持板７ａへの配置作業等の部品実装装置Ｍ３～Ｍ６における準備・段取り替えに必要な作業が含まれる。また、単位段取り作業には、マスクの交換作業等のはんだ印刷装置Ｍ１における準備・段取り替えに必要な作業が含まれる。

限界人数導出部３１ｂは、段取り作業情報３２ｃ、単位段取り作業情報３２ｆに基づいて、同時作業限界人数Ｎｍを導出して、同時作業限界人数情報３２ｅとして管理記憶部３２に記憶させる。

所要時間算出部３１ｃは、同時作業限界人数Ｎｍを割り当て人数Ｎｄで除して得られる商に基づいて、割り当て人数Ｎｄで作業を行った場合の段取り作業に要する所要時間Ｔｒを算出する。より具体的には、所要時間算出部３１ｃは、単位作業時間Ｔｕに基づいて、同時作業限界人数Ｎｍを割り当て人数Ｎｄで除した際に整数で割り切れる場合は、除して得られる商と単位作業時間Ｔｕとの積を所要時間Ｔｒとする。また、所要時間算出部３１ｃは、同時作業限界人数Ｎｍを割り当て人数Ｎｄで除した際に整数で割り切れない場合は、除して得られる商に１を加えた数と単位作業時間Ｔｕとの積を所要時間Ｔｒとする。算出された所要時間Ｔｒは、割り当て人数Ｎｄと紐付けられた所要時間情報３２ｇとして管理記憶部３２に記憶される。

図６の例では、割り当て人数Ｎｄが１人、２人、４人は同時作業限界人数Ｎｍ（４）を整数で割り切れる場合となり、それぞれの商４、２、１に単位作業時間Ｔｕ（１５分）を掛けた６０分、３０分、１５分がそれぞれの所要時間Ｔｒとなる。また、割り当て人数Ｎｄが３人は同時作業限界人数Ｎｍ（４）を整数で割り切れない場合となり、商（１）に１を加えた数（２）に単位作業時間Ｔｕ（１５分）を掛けた３０分が所要時間Ｔｒとなる。

図５において、また、所要時間算出部３１ｃは、同時作業限界人数Ｎｍを割り当て人数Ｎｄで除した際に整数で割り切れない場合は、除して得られる数と単位作業時間Ｔｕとの積以上で、除して得られる商に１を加えた数と単位作業時間Ｔｕとの積よりも小さい数を所要時間Ｔｒとしてもよい。図６に示す割り当て人数Ｎｄが３人の例で説明すると、同時作業限界人数Ｎｍ（４）を割り当て人数Ｎｄ（３）で除して得られる数（約１．３）と単位作業時間Ｔｕ（１５分）との積（２０分）以上で、除して得られる商（１）に１を加えた数（２）と単位作業時間Ｔｕとの積（３０分）よりも小さい数が所要時間Ｔｒとなる。

図５において、最適人数決定部３１ｄは、算出された段取り作業に割り当てることが可能な割り当て人数Ｎｄ毎の所要時間Ｔｒに基づいて、段取り作業に割り当てるのに適した作業者の人数である最適人数Ｎｏを決定して、最適人数情報３２ｈとして管理記憶部３２に記憶する。より具体的には、最適人数決定部３１ｄは、算出された所要時間Ｔｒの中で最も短い所要時間Ｔｒとなる割り当て人数Ｎｄの中で、最も少ない割り当て人数Ｎｄを最適人数Ｎｏとして決定する。図６の例で説明すると、段取り作業に割り当てることが可能な割り当て人数Ｎｄが３人の場合、割り当て人数Ｎｄが２人と３人は共に所要時間Ｔｒが３０分で同じであるため、割り当て人数Ｎｄが最も少ない２人が最適人数Ｎｏとして決定される。

上記説明したように、管理コンピュータ３の所要時間算出部３１ｃは、部品実装ラインＬ１～Ｌ３において生産される実装基板の変更に対応して発生する段取り作業を同時に効率的に作業できる限界の作業者の人数である同時作業限界人数Ｎｍと、段取り作業に割り当てられた作業者の人数である割り当て人数Ｎｄと、に基づいて、段取り作業に要する所要時間Ｔｒを算出する算出装置となる。また、管理コンピュータ３の最適人数決定部３１ｄは、算出装置によって算出された所要時間Ｔｒに基づいて、段取り作業に割り当てるのに適した作業者の人数である最適人数Ｎｏを決定する人数決定装置となる。

また、管理コンピュータ３の表示部３４は、算出装置（所要時間算出部３１ｃ）によって算出された所要時間Ｔｒと人数決定装置（最適人数決定部３１ｄ）によって決定された最適人数Ｎｏとの少なくともいずれかを表示する表示装置となる。また、管理コンピュータ３の管理記憶部３２は、段取り作業毎の同時作業限界人数Ｎｍと、単位作業時間Ｔｕとを、記憶する記憶装置となる。

そして、算出装置（所要時間算出部３１ｃ）を有する管理コンピュータ３は、複数の部品実装装置Ｍ３～Ｍ６（部品実装用装置）を連結して構成される部品実装ラインＬ１～Ｌ３において生産される実装基板の変更に対応して発生する段取り作業を管理する段取り作業管理システムとなる。なお、段取り作業管理システムは、部品実装ラインＬ１～Ｌ３と通信ネットワーク２に接続される管理コンピュータ３に限定されることはない。段取り作業管理システムは、算出装置を有するコンピュータであればよく、部品実装ラインＬ１～Ｌ３と接続されていなくてもよい。

図５において、段取り作業支援装置４は、支援制御部４１、支援記憶部４２、台車接続部４３、入力部４４、表示部４５、通信部４６を備えている。入力部４４は、キーボード、タッチパネル、マウスなどの入力装置であり、操作コマンドやデータ入力時などに用いられる。表示部４５は液晶パネルなどの表示装置であり、入力部４４による操作のための操作画面などの各種画面の他、段取り作業の手順、段取り作業の進捗状況などの各種情報を表示する。

通信部４６は通信インターフェースであり、通信ネットワーク２を介して管理コンピュータ３との間で信号、データの授受を行う。支援制御部４１はＣＰＵなどの演算装置であり、支援記憶部４２が記憶する情報に基づいて段取り作業支援装置４を制御する。支援記憶部４２は記憶装置であり、段取り作業手順などを記憶する。台車接続部４３には、交換用の部品供給台車５（図１の部品供給台車５Ａ，５Ｂなど）が接続されている。台車接続部４３は、部品供給台車５を介して、部品供給台車５に装着されている各テープフィーダ９に内蔵されるフィーダ制御部と通信する。

次に、図７のフローに沿って、複数の部品実装用装置（はんだ印刷装置Ｍ１、部品実装装置Ｍ３～Ｍ６など）を連結して構成される部品実装ラインＬ１～Ｌ３において生産される実装基板の変更に対応して発生する段取り作業を管理する段取り作業管理方法について説明する。まず、段取り作業抽出部３１ａは、実装データ３２ａ、生産計画情報３２ｂに基づいて、段取り替えに伴って発生する段取り作業を抽出する。そして、限界人数導出部３１ｂは、抽出された段取り作業と単位段取り作業情報３２ｆに基づいて、同時作業限界人数Ｎｍを算出する（ＳＴ１：同時作業限界人数算出工程）。

最適人数決定部３１ｄは、割り当て人数情報３２ｄを基に、段取り作業に割り当てることが可能な作業者が残っているか否かを判断する（ＳＴ２：残作業者判断工程）。割り当て可能な作業者が残っている場合（ＳＴ２においてＹｅｓ）、最適人数決定部３１ｄは、割り当て人数Ｎｄが同時作業限界人数Ｎｍに到達しているか否かを判断する（ＳＴ３：同時作業判断工程）。割り当て人数Ｎｄが同時作業限界人数Ｎｍに到達していない場合（ＳＴ３においてＮｏ）、最適人数決定部３１ｄは、割り当て人数Ｎｄに作業者を１人追加する（ＳＴ４：作業者追加工程）。

図７において、次いで所要時間算出部３１ｃは、同時作業限界人数Ｎｍを割り当て人数Ｎｄで割り切れるか否かを判断する（ＳＴ５：割算結果判断工程）。割り切れる場合（ＳＴ５においてＹｅｓ）、所要時間算出部３１ｃは、除して得られる商と単位作業時間Ｔｕとの積を所要時間Ｔｒとして算出する（ＳＴ６：第１所要時間算出工程）。割り切れない場合（ＳＴ５においてＮｏ）、所要時間算出部３１ｃは、非効率な作業時間Ｔｃを考慮して所要時間Ｔｒを算出する（ＳＴ７：第２所要時間算出工程）。

より具体的には、第２所要時間算出工程（ＳＴ７）において所要時間算出部３１ｃは、除して得られる商に１を加えた数と単位作業時間Ｔｕとの積を所要時間Ｔｒとする。これにより、非効率な作業時間Ｔｃを考慮して予想される所要時間Ｔｒの最大値が得られる。または、第２所要時間算出工程（ＳＴ７）において所要時間算出部３１ｃは、除して得られる数と単位作業時間Ｔｕとの積以上で、除して得られる商に１を加えた数と単位作業時間Ｔｕとの積よりも小さい数を所要時間Ｔｒとする。これにより、非効率な作業時間Ｔｃを考慮して予想される、より現実に近い所要時間Ｔｒを得ることができる。

このように、割算結果判断工程（ＳＴ５）、第１所要時間算出工程（ＳＴ６）、第２所要時間算出工程（ＳＴ７）は、段取り作業を同時に効率的に作業できる限界の作業者の人数である同時作業限界人数Ｎｍを、段取り作業に割り当てられた作業者の人数である割り当て人数Ｎｄで除して得られる商に基づいて、段取り作業に要する所要時間Ｔｒを算出する算出工程となる。

図７において、次いで所要時間算出部３１ｃは、第１所要時間算出工程（ＳＴ６）または第２所要時間算出工程（ＳＴ７）において算出した所要時間Ｔｒを割り当て人数Ｎｄと紐付けて所要時間情報３２ｇとして記憶させる（ＳＴ８：所要時間記憶工程）。所要時間Ｔｒが記憶されると（ＳＴ８）、残作業者判断工程（ＳＴ２）に戻って、割り当て可能な作業者が残っている場合は（ＳＴ２においてＹｅｓ）、同時作業判断工程（ＳＴ３）が実行される。

残作業者判断工程（ＳＴ２）において割り当て可能な作業者が残っていないと判断された場合（ＳＴ２においてＮｏ）、または、同時作業判断工程（ＳＴ３）において割り当て人数Ｎｄが同時作業限界人数Ｎｍに到達していると判断された場合（ＳＴ３においてＹｅｓ）、最適人数決定部３１ｄは、算出された所要時間Ｔｒに基づいて、段取り作業に割り当てるのに適した作業者の人数である最適人数Ｎｏを決定する（ＳＴ９：人数決定工程）。その際、最適人数決定部３１ｄは、人数決定工程（ＳＴ９）において、所要時間情報３２ｇに記憶される段取り作業に割り当てることが可能な割り当て人数Ｎｄ毎の所要時間Ｔｒに基づいて、最適人数Ｎｏを決定する。

より具体的には、人数決定工程（ＳＴ９）において最適人数決定部３１ｄは、算出工程において算出された所要時間Ｔｒの中で最も短い所要時間Ｔｒとなる割り当て人数Ｎｄの中で、最も少ない割り当て人数Ｎｄを最適人数Ｎｏとして決定して、最適人数情報３２ｈとして記憶させる。これにより、段取り作業を適切な人数の作業者に割り当てることができる。図６において、割り当て可能な割り当て人数Ｎｄが３人の例で説明する。この場合、算出工程において、割り当て人数Ｎｄが１人、２人、３人の場合の所要時間Ｔｒとして、それぞれ６０分、３０分、３０分が算出される。そして、所要時間Ｔｒが３０分と最も短い割り当て人数Ｎｄが２人と３人の中で、最も少ない割り当て人数Ｎｄである２人が最適人数Ｎｏと決定される。

図７において、次いで表示部３４に、算出工程において算出された所要時間Ｔｒと人数決定工程（ＳＴ９）において決定された最適人数Ｎｏとの少なくともいずれかが表示される（ＳＴ１０：表示工程）。これによって、段取り作業を管理する管理者が、予測された所要時間Ｔｒや最適人数Ｎｏを容易に確認することができる。

上記説明したように、本実施の形態の部品実装システム１は、複数の部品実装用装置（部品実装装置Ｍ３～Ｍ６）を連結して構成される部品実装ラインＬ１～Ｌ３と、部品実装ラインＬ１～Ｌ３において生産される実装基板の変更に対応して発生する段取り作業を同時に効率的に作業できる同時作業限界人数Ｎｍと、段取り作業に割り当てられた割り当て人数Ｎｄに基づいて、段取り作業に要する所要時間Ｔｒを算出する算出装置（所要時間算出部３１ｃ）を有している。これによって、部品実装ラインＬ１～Ｌ３に対応して発生する段取り作業を適切に管理することができる。

本発明の部品実装システムおよび段取り作業管理システムならびに段取り作業管理方法は、部品実装ラインに対応して発生する段取り作業を適切に管理することができるという効果を有し、部品を基板に実装する部品実装分野において有用である。

１部品実装システム
３管理コンピュータ（段取り作業管理システム）
Ｌ１～Ｌ３部品実装ライン
Ｍ３～Ｍ６部品実装装置（部品実装用装置）

Claims

複数の部品実装用装置を連結して構成される部品実装ラインと、
前記部品実装ラインにおいて生産される実装基板の変更に対応して発生する段取り作業を同時に効率的に作業できる限界の作業者の人数である同時作業限界人数を前記段取り作業に割り当てられた前記作業者の人数である割り当て人数で除して得られる商に基づいて、前記段取り作業に要する所要時間を算出する算出装置と、を有する、部品実装システム。
前記算出装置は、前記段取り作業を前記同時作業限界人数で行った際の前記作業者１人あたりの作業時間である単位作業時間に基づいて、前記同時作業限界人数を前記割り当て人数で除した際に整数で割り切れる場合は、前記除して得られる商と前記単位作業時間との積を前記所要時間とし、
前記同時作業限界人数を前記割り当て人数で除した際に整数で割り切れない場合は、前記除して得られる商に１を加えた数と前記単位作業時間との積を前記所要時間とする、請求項１に記載の部品実装システム。
前記算出装置は、前記同時作業限界人数を前記割り当て人数で除した際に整数で割り切れる場合は、前記除して得られる商と前記単位作業時間との積を前記所要時間とし、
前記同時作業限界人数を前記割り当て人数で除した際に整数で割り切れない場合は、前記除して得られる商と前記単位作業時間との積以上で、前記除して得られる商に１を加えた数と前記単位作業時間との積よりも小さい数を前記所要時間とする、請求項１に記載の部品実装システム。
前記算出装置によって算出された前記所要時間に基づいて、前記段取り作業に割り当てるのに適した作業者の人数である最適人数を決定する人数決定装置をさらに有し、
前記人数決定装置は、前記段取り作業に割り当てることが可能な前記割り当て人数毎の前記所要時間に基づいて、最適人数を決定する、請求項１乃至３に記載の部品実装システム。
前記人数決定装置は、前記算出装置によって算出された前記所要時間の中で最も短い所要時間となる前記割り当て人数の中で、最も少ない前記割り当て人数を前記最適人数として決定する、請求項４に記載の部品実装システム。
前記算出装置によって算出された前記所要時間と前記人数決定装置によって決定された前記最適人数との少なくともいずれかを表示する表示装置を備える、請求項１乃至５に記載の部品実装システム。
前記段取り作業毎の前記同時作業限界人数と、前記単位作業時間とを、記憶する記憶装置を有する、請求項１乃至６に記載の部品実装システム。
複数の部品実装用装置を連結して構成される部品実装ラインにおいて生産される実装基板の変更に対応して発生する段取り作業を管理する段取り作業管理システムであって、
前記段取り作業を同時に効率的に作業できる限界の作業者の人数である同時作業限界人数を前記段取り作業に割り当てられた前記作業者の人数である割り当て人数で除して得られる商に基づいて、前記段取り作業に要する所要時間を算出する算出装置を有する、段取り作業管理システム。
複数の部品実装用装置を連結して構成される部品実装ラインにおいて生産される実装基板の変更に対応して発生する段取り作業を段取り作業管理システムによって管理する段取り作業管理方法であって、
前記段取り作業を同時に効率的に作業できる限界の作業者の人数である同時作業限界人数を前記段取り作業に割り当てられた前記作業者の人数である割り当て人数で除して得られる商に基づいて、前記段取り作業に要する所要時間を算出する算出工程を含む、段取り作業管理方法。
前記算出工程において、前記段取り作業を前記同時作業限界人数で行った際の前記作業者１人あたりの作業時間である単位作業時間に基づいて、前記同時作業限界人数を前記割り当て人数で除した際に整数で割り切れる場合は、前記除して得られる商と前記単位作業時間との積を前記所要時間とし、
前記同時作業限界人数を前記割り当て人数で除した際に整数で割り切れない場合は、前記除して得られる商に１を加えた数と前記単位作業時間との積を前記所要時間とする、請求項９に記載の段取り作業管理方法。
前記算出工程において、前記同時作業限界人数を前記割り当て人数で除した際に整数で割り切れる場合は、前記除して得られる商と前記単位作業時間との積を前記所要時間とし、
前記同時作業限界人数を前記割り当て人数で除した際に整数で割り切れない場合は、前記除して得られる商と前記単位作業時間との積以上で、前記除して得られる商に１を加えた数と前記単位作業時間との積よりも小さい数を前記所要時間とする、請求項９に記載の段取り作業管理方法。
前記算出工程において算出された前記所要時間に基づいて、前記段取り作業に割り当てるのに適した作業者の人数である最適人数を決定する人数決定工程をさらに含み、
前記人数決定工程において、前記段取り作業に割り当てることが可能な前記割り当て人数毎の前記所要時間に基づいて、最適人数を決定する、請求項９乃至１１に記載の段取り作業管理方法。
前記人数決定工程において、前記算出工程において算出された各前記所要時間の中で最も短い所要時間となる前記割り当て人数の中で、最も少ない前記割り当て人数を前記最適人数として決定する、請求項１２に記載の段取り作業管理方法。
前記算出工程において算出された前記所要時間と前記人数決定工程において決定された前記最適人数との少なくともいずれかを表示する表示工程を含む、請求項９乃至１３に記載の段取り作業管理方法。
前記段取り作業毎の前記同時作業限界人数と、前記単位作業時間とを、記憶する記憶工程を含む、
請求項９乃至１４に記載の段取り作業管理方法。