(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装ライン（１１０）を用いて複数のプリント基板（１２０）に実装を行うための方法であって、
・所属するセットアップ（１６５，１７０）を有する複数のセットアップファミリ（１７５）が設けられており、
・それぞれのセットアップファミリ（１７５）には、複数のプリント基板種類（１２２）が割り当てられており、それぞれの割り当てられたセットアップ（１６５，１７０）には、複数の構成部品種類（１６０）が割り当てられており、
・これによって、１つのセットアップファミリ（１７５）の１つのプリント基板種類（１２２）のプリント基板（１２０）に、前記実装ラインにおいて当該セットアップ（１６５，１７０）の前記複数の構成部品種類（１６０）の各構成部品が実装可能であり、
・１つのセットアップ（１６５，１７０）の前記複数の構成部品種類の各構成部品のストックは、前記実装ライン（１１０）におけるセットアップテーブルを用いて用意することができ、
前記方法は、
・割り当てられている構成部品種類（１６０）の構成部品（１５５）を実装すべき複数のプリント基板（１２０）のプリント基板種類（１２２）を検出するステップと、
・検出されたプリント基板種類（１２２）を所定数のセットアップファミリ（１７５）に割り当てるステップと、
・前記割り当てを所定の基準に関して最適化するステップであって、
・それぞれのプリント基板種類（１２２）には、当該プリント基板種類（１２２）のための実装オーダーが、前記実装ライン（１１０）上で実装を行うための所定の１つの計画期間内にいくつ存在するかを示すオーダー数（２４５）が割り当てられており、前記基準は、前記オーダー数（２４５）の合計をできるだけ最大化することを含む、
又は、
・それぞれのプリント基板種類（１２２）には、実装すべきプリント基板（１２０）の個数（２２５）が割り当てられており、前記基準は、前記実装ライン（１１０）上にある全てのセットアップ（１６５，１７０）によって実装することができる個数（１２０）の合計をできるだけ最大化することを含む、
又は、
・それぞれのプリント基板種類（１２２）には、実装すべきプリント基板（１２０）の個数と、前記実装ライン（１１０）上で前記プリント基板種類（１２２）の１つのプリント基板（１２０）に実装を行うために必要とされる実装時間とが割り当てられており、前記基準は、全てのプリント基板種類（１２２）の全てのプリント基板（１２０）に実装を行うために必要とされる実装時間をできるだけ最大化することを含む、
ステップと、
を含む、方法において、
・所定数の複数の不変セットアップテーブル（１４５）が、全てのセットアップ（１６５，１７０）にわたって前記実装ライン（１１０）に留まることができるように、全てのセットアップファミリ（１７５）の前記セットアップ（１６５，１７０）の前記複数の構成部品種類を、複数のセットアップテーブルに分配することが可能となるように、前記最適化を実施し、
・前記セットアップ（１６５，１７０）の１つを、前記実装ライン（１１０）に用意し、
・当該セットアップ（１６５，１７０）の前記セットアップファミリ（１７５）に割り当てられているプリント基板種類（１２２）のプリント基板（１２０）に、前記実装ライン（１１０）上で実装を行う、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
正確に２つのセットアップ（１６５，１７０）が設けられており、従って、それぞれのセットアップファミリ（１７５）に、１つのセットアップ（１６５，１７０）が一義的に割り当てられている、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記最適化を、混合整数計画法を用いて実施する、
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
決定された前記セットアップファミリ（１７５）には、それぞれ１つの固定セットアップ（１６５）が割り当てられており、なお、前記固定セットアップ（１６５）は、所定の１つの計画期間（２０５）内には変更されることなく維持されるセットアップである、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの不変セットアップテーブル（１４５）が、全ての固定セットアップ（１６５）にわたって前記実装ライン（１１０）に留まることができるように、前記セットアップ（１６５，１７０）の前記複数の構成部品種類（１６０）を、前記セットアップテーブル（１４０）と前記少なくとも１つの不変セットアップテーブル（１４５）とに分配するステップをさらに含む、
請求項４記載の方法。
【請求項６】
特定の前記セットアップ（１６５，１７０）の枠内で１つの実装ライン（１１０）に割り当てられている構成部品種類（１６０）のスペース使用量が、使用可能なスペースの所定の割合を遵守するように、前記割り当てを実施する、
請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
プリント基板（１２０）に実装を行うためのシステム（１００）において、
・実装ライン（１１０）と、
・請求項１から６までのいずれか１項記載の方法に基づいて、前記実装ライン（１１０）上で実装すべき各プリント基板（１２０）に割り当てられている複数のプリント基板種類（１２２）を、それぞれ１つのセットアップファミリ（１７５）に割り当てるための処理装置（１１５）と、
を含むことを特徴とするシステム（１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板に実装を行うための方法及びシステムに関する。ここでは、プリント基板に構成部品を実装するために構成されている実装ラインが前提とされる。
【０００２】
電子モジュールは、プリント基板と、プリント基板上に機械的及び電気的に固定された構成部品とを含む。プリント基板を製造するために構成部品は、実装機（pick-and-place）を用いてプリント基板上に配置され、その後、リフロー炉においてプリント基板とはんだ付けされる。１つの実装ライン上では、複数の実装機が順次に動作することができる。多数のプリント基板を製造するために、複数の実装ラインを含む実装システムを使用することができる。
【０００３】
実装機における構成部品種類の組み合わせは、セットアップと呼ばれる。１つのセットアップによって、複数の異なるプリント基板の集合を作成することができ、この集合は、セットアップファミリと呼ばれる。しかしながら通常、１つのセットアップを用いて製造可能なプリント基板種類よりも多くの異なるプリント基板種類のプリント基板を製造することが求められており、従って、製造中にセットアップを変更する必要が出てくる。
【０００４】
セットアップは、１つ又は複数のセットアップテーブル上に保持することができ、これらのセットアップテーブルは、実装機において簡単に交換することが可能である。しかしながら、１つのセットアップテーブルに複数の所定の構成部品種類の構成部品をセットアップすることは、しばしば面倒である。従って、セットアップは、多くの場合、固定セットアップと可変セットアップとに区別される。固定セットアップテーブルは、所定の１つの計画期間の間、構成部品種類の組み合わせが維持されるように構成されており、その一方で、可変セットアップテーブルは、この１つの計画期間内にセットアップが変更されることが見込まれる。
【０００５】
独国特許出願公開第１０２０１２２２０９０４号明細書（DE 10 2012 220 904 A1）は、実装ラインのためにできるだけ有利な固定セットアップを決定するための方法に関する。
【０００６】
１つの実装ライン上で複数のセットアップが順次に使用される場合には、セットアップの交換時にこの実装ラインに留まり、所持する構成部品種類の組み合わせも変更されない、不変セットアップテーブルを作成することが可能である。独国特許出願公開第１０２００９０１３３５３号明細書（DE 10 2009 013 353）は、不変セットアップテーブルを作成しながらセットアップ又はセットアップファミリを見出すための方法を示している。
【０００７】
最初に不変セットアップテーブルを作成した場合には、準最適な固定セットアップしか作成されない可能性があるか、又は、それどころか特定の状況下では、極稀にしか使用することができない非常に低品質の固定セットアップしか作成されない可能性がある。これに対して、最初に固定セットアップを作成してからこの固定セットアップの構成部品種類をセットアップテーブルに割り当てた場合には、通常、極少数の不変セットアップテーブルしか作成されない可能性があるか、又は、それどころか全く作成されない可能性がある。
【０００８】
従って、本発明の基礎となる課題は、実装ラインでのより効率的な実装を可能にする、プリント基板に実装を行うための改善された方法、コンピュータプログラム製品、及びシステムを提供することである。本発明によれば、上記の課題は、独立請求項の対象によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００９】
実装ラインを用いてプリント基板に実装を行うために、所属するセットアップを有する複数のセットアップファミリが設けられている。それぞれのセットアップファミリには、複数のプリント基板種類が割り当てられており、それぞれの割り当てられたセットアップには、複数の構成部品種類が割り当てられており、これによって、１つのセットアップファミリの１つのプリント基板種類のプリント基板に、前記実装ラインにおいて当該セットアップの前記複数の構成部品種類の各構成部品が実装可能である。１つのセットアップの前記複数の構成部品種類の各構成部品のストックは、前記実装ラインにおけるセットアップテーブルを用いて用意することができる。前記プリント基板に実装を行うための本方法は、割り当てられている構成部品種類の構成部品を実装すべき複数のプリント基板のプリント基板種類を検出するステップと、検出されたプリント基板種類を所定数のセットアップファミリに割り当てるステップと、前記割り当てを所定の基準に関して最適化するステップと、を含む。この場合、少なくとも１つの不変セットアップテーブルが、全てのセットアップにわたって前記実装ラインに留まることができるように、全てのセットアップファミリの前記セットアップの前記複数の構成部品種類を、複数のセットアップテーブルに分配することが可能となるように、前記最適化が実施される。次いで、前記セットアップの１つを、前記実装ラインに用意することができ、当該セットアップの前記セットアップファミリに割り当てられているプリント基板種類のプリント基板に、前記実装ライン上で実装を行うことができる。
【００１０】
こうすることにより、複数の異なる目標基準、すなわち、例えば実装量又はオーダー数に関する最適化という目標基準と、１つ又は複数の不変セットアップテーブルの作成という目標基準とを、同時に処理することが可能となる。これにより、複数の目標基準のうちの１つにしか関していない一面的な最適化を回避することができるので、全体結果を改善することが可能となる。これにより、実装ラインを効率的に作動させることが可能となり、かつこの実装ラインを作動させるためのコストを低減することが可能となる。
【００１１】
それぞれのプリント基板種類には、当該プリント基板種類のための実装オーダーが、所定の１つの計画期間内にいくつ存在するかを示すオーダー数を割り当てることができる。
この場合、前記基準は、前記オーダー数の合計をできるだけ最大化することを含むことができる。それぞれの実装オーダーには、前記プリント基板種類のプリント基板の個数を割り当てることができる。
【００１２】
これにより、効率の良い目標基準を追跡することが可能となり、一方では、それと同時に不変セットアップテーブルが作成される。
【００１３】
それぞれのプリント基板種類には、実装すべきプリント基板の個数を割り当てることができ、前記基準は、前記実装ライン上にある全てのセットアップによって実装することができる個数の合計をできるだけ最大化することを含む。
【００１４】
別の実施形態では、それぞれのプリント基板種類には、実装すべきプリント基板の個数と、前記実装ライン上で前記プリント基板種類の１つのプリント基板に実装を行うために必要とされる実装時間とが割り当てられている。この場合、前記基準は、全てのプリント基板種類の全てのプリント基板に実装を行うために必要とされる実装時間をできるだけ最大化することを含む。
【００１５】
前記最適化を、所定数の複数の不変セットアップテーブルが、全てのセットアップにわたって前記実装ラインに留まることができるように実施することができる。
【００１６】
固定セットアップの構成部品種類は、好ましくは所定の１つの計画期間内には変更されることなく維持される。従って、本方法は、複数のプリント基板種類が、固定セットアップファミリと、可変的なセットアップ部分とに分配されることを保証することができる。所定の１つの計画期間は、例えば約６〜１２ヶ月の月数の範囲とすることができる。固定セットアップファミリに割り当てられていないプリント基板種類は、別の方法で処理することができる。このために、このような固定セットアップファミリに割り当てられていないプリント基板種類を、例えば可変的なセットアップ部分から作成されうる可変的なセットアップファミリに一時的に割り当てることができる。
【００１７】
前記割り当てを、混合整数計画法を用いて実施することが特に好ましい。混合整数計画法は、容易に拡張可能であり、市販の解法又は解法装置を利用可能なグローバルな最適化アプローチである。混合整数計画法を用いることにより、多数の可能な解においてグローバルな最大値を見出すことができ、これによって特に良好な最適化を見出すことができる。混合整数計画法に関して入手可能な方法又は装置は絶えず改善され続けているので、将来的にはより良好な最適化結果が達成されることが期待できる。
【００１８】
有利には、混合整数計画法では、求められた割り当てに関してその割り当て品質が、実現可能な最高の割り当て品質に比べてどの程度の高さを有するかがその都度既知である。これらの２つの特性数の差は「ギャップ」とも呼ばれる。これによって好ましくは、所定の割り当て品質に達した場合又はギャップが十分に小さくなった場合に、最適化を中止することができる。これに代えて又はそれに加えて、所定の処理時間中に、所定の基準を満たす割り当て品質を有する割り当てを見出すことができなかった場合に、最適化を中止してもよい。これにより、過度に高く選択された割り当て品質又は過度に小さく選択されたギャップによって、適切な時間内での割り当ての決定が妨げられることを阻止することができる。
【００１９】
別の実施形態では、本方法は、少なくとも１つの不変セットアップテーブルが、全ての固定セットアップにわたって前記実装ラインに留まることができるように、前記固定セットアップの前記複数の構成部品種類を、前記セットアップテーブルと前記少なくとも１つの不変セットアップテーブルとに分配するステップをさらに含む。換言すれば、不変セットアップテーブルは、とりわけ１つの固定セットアップから別の固定セットアップへのセットアップの交換時に変更されることなく実装ラインに取り付けられたままであるという点で、通常のセットアップテーブルとは異なる。
【００２０】
ただ１つの不変セットアップテーブルの代わりに、複数の不変セットアップテーブルを作成することも可能である。本方法の好ましい実施形態では、所定数の複数の不変セットアップテーブルが、全ての固定セットアップにわたって前記実装ラインに留まることができるように、前記固定セットアップの前記複数の構成部品種類を、複数のセットアップテーブルに分配することが可能となるように、前記最適化が実施される。前記所定数は、好ましくは最適化のために予め設定することができる。
【００２１】
従って、実際の運用に関連する重要な製造パラメータを最適化のために使用することができる。
【００２２】
本方法の１つの実施形態では、正確に２つの固定セットアップが設けられている。例えば境界条件を適切に定式化することにより、この制約によって最適化を著しく促進することができる。実際に、正確に２つの固定セットアップを有する構成に遭遇することはよくある。
【００２３】
特定の前記セットアップの枠内で１つの実装ラインに割り当てられている構成部品種類のスペース使用量が、使用可能なスペースの所定の割合を遵守するように、前記割り当てを実施することがさらに好ましい。このスペースは通常、トラック数で表され、トラックの幅は例えば８ｍｍとすることができる。セットアップテーブルは例えば４０個のトラックを含み、１つの実装機は２つのセットアップテーブルのためのスペースを提供する。この例では、使用可能なスペースの合計は６４０ｍｍであり、セットアップテーブルの境界を考慮する必要がある。例えば、緊急のオーダーのための追加的な構成部品種類をセットアップに含めることを可能にする柔軟性を得るために、決定されたセットアップがこのスペースを占有する割合を、約９０％以下とすることを要求することができる。
【００２４】
コンピュータプログラム製品は、処理装置にて実行されるか、又はコンピュータ読み出し可能な媒体に記憶されている場合に、上述した方法を実行するためのプログラムコード手段を有する。処理装置は、とりわけプログラミング可能なマイクロコンピュータを含むことができる。
【００２５】
プリント基板に実装を行うためのシステムは、実装ラインと、上述した方法を実行するための処理装置とを含む。
【００２６】
本発明の上述した特性、特徴、及び利点、並びにこれらを達成する手法は、図面に関連してより詳細に説明される以下の実施例の記載に関連してより明瞭かつ明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実装システムを示す図である。
【図２】図１の実装ラインにおけるセットアップファミリを説明する図である。
【図３】１つの実装機におけるセットアップを示す図である。
【００２８】
図１は、例示的な実装システム１００を示す。実装システム１００は、１つ又は複数の実装ライン１１０と、処理又は制御装置１１５とを含む。各実装ライン１１０は、任意選択の１つの搬送システム１２５と、１つ又は複数の実装機１３０とを含む。各実装機１３０は、１つ又は複数の実装ヘッド１３５を含み、各実装ヘッド１３５はそれぞれ、セットアップテーブル１４０から構成部品１５５を取り上げて、搬送システム１２５上に配置されているプリント基板１２０上の所定の位置へと位置付けるように構成されている。プリント基板１２０は通常、実装工程中は、実装機１３０に対して静止している。
【００２９】
セットアップテーブル１４０は、それぞれ複数の供給装置１５０を含み、そのうちの１つだけを図１に例として図示している。各供給装置１５０は、所定の構成部品種類１６０の構成部品１５５のストックを用意している。供給装置１５０は通常、構成部品１５５に関して「トラック」と表現されうる貯蔵能力を有する。１つのトラックは通常８ｍｍ幅であり、１つのセットアップテーブル１４０のトラック数は例えば４０に制限されている。同じ１つの構成部品種類１６０の構成部品１５５は通常、１つのベルト、１つのトレイ、又は１つのパイプに用意されている。各構成部品種類１６０は、供給装置１５０及びセットアップテーブル１４０において、通常は互いに隣接している所定数のトラックを必要とする。
【００３０】
一般的に１つの供給装置１５０は、複数の異なる構成部品種類１６０の構成部品１５５を用意するように構成することができ、通常は、複数の異なる供給装置１５０を１つのセットアップテーブル１４０に取り付けることができる。供給装置１５０における１つの構成部品種類１６０の構成部品１５５のストックは、ここでは簡略化のために事実上無限大であると仮定され、従って、補充は不要である。
【００３１】
実装機１３０において、セットアップテーブル１４０の１つにおいて存在しない構成部品種類１６０の構成部品１５５が必要とされる場合には、通常、取り付けられたセットアップテーブル１４０の１つにおける構成部品１５５の割り当てが変更されるのではなく、セットアップテーブル１４０ごと完全に、適切に準備が整えられた別のセットアップテーブル１４０と交換される。実装ライン１１０に取り付けられていないセットアップテーブル１４０に構成部品１５５を準備することは、セットアップの事前準備と呼ばれ、１時間又は数時間、例えば約６〜１０時間の範囲の処理時間が必要とされる場合がある。
【００３２】
実装ライン１１０におけるセットアップテーブル１４０の交換、いわゆるセットアップの交換は、通常、製造の一時停止と結びついているので、セットアップテーブル１４０の交換を実施する頻度をできるだけ少なくするように努められる。さらには、セットアップテーブル１４０は高価であり、セットアップテーブル１４０のセットアップの変更には手間及び時間がかかる場合があるので、所定のプリント基板種類１２２のプリント基板１２０の所定の生産量を製造するために、できるだけ少ないセットアップを作成することがさらに試みられる。この生産量には、ここでは複数のプリント基板種類１２２が含まれており、これら複数のプリント基板種類１２２のうち、それぞれ所定の個数のプリント基板１２０に、所定の構成部品種類１６０の構成部品１５５を実装することが求められる。例えば、第１のプリント基板種類１２２の３００個のプリント基板１２０と、第２のプリント基板種類１２２の２００個のプリント基板１２０とに実装を行うことができる。
【００３３】
セットアップ１６５，１７０は、構成部品種類１６０の集合を含み、１つ又は複数のセットアップテーブル１４０によって実現される。セットアップテーブル１４０には、セットアップ１６５，１７０の構成部品種類１６０の構成部品１５５のストックが備え付けられており、セットアップテーブル１４０は、実装ライン１１０に取り付けられている。
【００３４】
各セットアップ１６５，１７０には、複数のプリント基板種類１２２が含まれた１つのセットアップファミリ１７５が割り当てられており、これらのプリント基板種類１２２のプリント基板１２０は、当該セットアップ１６５，１７０の各構成部品種類１６０の構成部品１５５によって実装されることができるようになっている。１つのセットアップファミリ１７５は、正確に１つのセットアップ１６５，１７０に割り当てられており、その逆もまた同様である。
【００３５】
従って、実装ライン１１０の稼働率を上げるため、又はセットアップテーブル１４０の必要性を低減するために、実装すべきプリント基板種類１２２に基づいて、セットアップファミリ１７５をどのように作成するかが重要である。セットアップ１６５，１７０又はセットアップファミリ１７５を作成する際には、例えば構成部品種類１６０に関するセットアップテーブル１４０の限られた貯蔵能力を遵守すること、又は、例えば含鉛はんだ又は無鉛はんだを使用するという理由から特定のプリント基板種類１６０を同じ１つのセットアップファミリ１７５にグループ化すること、などといった２次制約を考慮することができる。
【００３６】
セットアップは、固定セットアップ１６５と可変セットアップ１７０とに区別することができ、固定セットアップ１６５は、所定の計画期間の間、複数の交換テーブル１４０上に変更されることなくセットアップされたまま維持されることが企図されており、その一方で、可変セットアップ１７０の交換テーブル１４０は、計画期間内に他の構成部品種類１６０の構成部品１５５によってセットアップが変更されることが見込まれる。計画期間は、例えば６〜１２ヶ月とすることができる。可変セットアップ１７０が、所定の配置構成に存在している時間は、通常、計画期間よりも格段に短く、例えば数時間又は数日とすることができるが、通常１週間より長くはない。
【００３７】
セットアップ１６５，１７０は、実装ライン１１０における必要性に応じて交換することができる。固定セットアップ１６５又は可変セットアップ１７０を実現するために、通常、セットアップテーブル１４０は、実装ライン１１０に取り付けられていない間に所定の構成部品種類１６０の構成部品１５５のストックがセットアップされる。必要なくなった構成部品種類１６０の、既にセットアップされていた構成部品１５５は、予め回収することができる。このようなセットアップの変更は、大部分が手作業であり、時間がかかる場合がある。
【００３８】
可変セットアップ１７０に関連したコストを最小化するために、できるだけ多くのプリント基板種類１２２を固定セットアップ１６５に含めることが試みられる。しかしながら、可変セットアップ１７０のない目標とする事例は、実際にはほとんど実現することができない。
【００３９】
複数の異なるセットアップ１６５，１７０において使用される不変セットアップテーブル１４５、すなわち、実装ライン１１０におけるセットアップの交換時に変更することなくセットアップしたまま維持することができる不変セットアップテーブル１４５を、作成することが有利である。換言すれば、不変セットアップテーブル１４５は、１つのセットアップ１６５，１７０から別のセットアップ１６５，１７０へのセットアップの交換時に変更されることなく維持されるという点で、非不変セットアップテーブル１４０とは異なる。不変セットアップテーブル１４５として、通常の可動式のセットアップテーブル１４０の代わりに、より低コストの不動式のセットアップテーブルを使用することができる。不変セットアップテーブル１４５は、通常、複数の実装すべきプリント基板種類１２２において極めて広範囲に共通している構成部品種類１６０の構成部品１５５、例えば１００ｎＦコンデンサ又は０Ω抵抗器を含む。
【００４０】
実装システム１００の制御の一環として、制御装置１１５は、実装ライン１１０上で実装すべき各プリント基板１２０に割り当てられている複数のプリント基板種類１２２を、それぞれ１つのセットアップファミリ１７５に割り当てる。この際、それぞれ１つの固定セットアップ１６５に割り当てられている、固定セットアップ・セットアップファミリ１７５と、それぞれ１つの可変セットアップ１７０に割り当てられている、可変セットアップ・セットアップファミリ１７５とを作成することが可能である。できるだけ多くの構成部品種類１６０の構成部品１５５を、１つ又は複数の不変セットアップテーブル１４５の上に保持することが可能となるように、割り当てられるセットアップ１６５，１７０を実現することが可能となるように、セットアップファミリ１７５を作成することが目標とされる。この手順は、とりわけ固定セットアップ１６５を使用することができない変則的な製造において有利である。
【００４１】
実際には、例えば所定の生産量のプリント基板種類１２２を得るために、第１のステップにおいて、複数のプリント基板種類１２２のうちの一部（できるだけ大部分）のための１つの固定セットアップ１６５を作成することができ、これに次いで、第２のステップでは、前記複数のプリント基板種類１２２のうちの残りの部分のための可変セットアップ１７０を、できるだけ多くの構成部品種類１６０の構成部品１５５を含む１つ又は複数の不変セットアップテーブル１４５によって実現することができるように、作成することができる。これら２つのステップは、並行して実施することも、又は一体的に実施することも可能である。このような割り当ての最適化の品質は、実装システム１００の製造手段の稼働率をどのくらい良好にすることができるか、ひいてはプリント基板にどのくらい効率的に実装を行うことができるかを大きく決定づける。
【００４２】
図２は、図１の実装ライン１１０における例示的なセットアップファミリ１７５を説明する図を示す。セットアップファミリ１７５は、ここでは、１つの固定セットアップ１６５に割り当てられている、固定セットアップ・セットアップファミリ２１０と、１つの可変セットアップ１７０に割り当てられている、可変製造・セットアップファミリ２１５とに区別される。図示の例では、１つの計画期間２０５内に、実装ライン１１０において、ただ１つの固定セットアップ・セットアップファミリ２１０の各プリント基板種類１２２に、又は、ただ１つの可変製造・セットアップファミリ２１５の各プリント基板種類１２２に、実装を行うことができる。
【００４３】
計画期間２０５の開始時に複数のオーダー２２０が存在することを出発点とし、これらのオーダー２２０は、できるだけ効率的に実施されることが求められる。オーダーの個数はオーダー数と呼ばれる。各オーダー２２０は、少なくとも１つのプリント基板種類１２２と、実装すべきプリント基板１２０の個数２２５とを含む。プリント基板種類１２２には複数の構成部品種類１６０が割り当てられており、これらの構成部品種類１６０の構成部品１５５を、個々のプリント基板１２０上に実装することができる。
【００４４】
プリント基板種類１２２は、さらなる情報を割り当てることができる。例えば、各プリント基板１２０上に実装すべき構成部品種類１６０の数２３０、プリント基板１２０の実装箇所の数２３５、又は、各プリント基板種類１２２のプリント基板１２０の製造時間２４０を指定することができる。実装箇所の数は、構成部品種類１６０とは関係なく、１つのプリント基板種類１２２のプリント基板１２０上に実装すべき構成部品１５５の個数に相当する。さらには、１つのプリント基板種類１２２のプリント基板１２０を実装するためのオーダー２２０が、１つの所定の計画期間２０５内にいくつ存在するかを示すためのオーダー数２４５を指定することができる。
【００４５】
数学的方法を使用することにより、プリント基板種類１２２をセットアップファミリ１７５に割り当てるために、これまで実際に使用されてきた手順よりも格段により良好な解を達成することが可能となる。さらには、固定セットアップ・セットアップファミリ２１０へのプリント基板種類１２２の最適化された割り当てを決定するために、初期割り当てを出発点とすることができる自動最適化を使用することも可能である。
【００４６】
最適化のために、例えば局所探索法又はメタヒューリスティックアルゴリズムに基づいて種々異なる方法を使用することができる。しかしながら、ＩＰモデル（整数計画法又は混合整数最適化モデル）を使用することが好ましい。数学的最適化の分野における主な方法の１つは、線形等式及び線形不等式によって制限された集合に対する線形目標関数の最適化に取り組む線形最適化である。線形計画法は、（混合）整数線形計画法の解法の基礎である。
【００４７】
線形計画法の利点は、以下の通りである：
・グローバルな最適化アプローチ、
・容易に拡張可能、
・実際に広く普及しており有効性が判明している、非常に良好な市販の標準ソルバー（Ilog, Gurobi, Xpress）、
・求められた解が最適解から最大でどのくらい乖離しているか（ギャップ）が既知である。
【００４８】
以下に、セットアップファミリ１７５へのプリント基板種類１２２の上述した割り当てを最適化するためのＩＰの定式化の例を示す。
【００４９】
添字
Ｃ  構成部品種類の集合
Ｒ  プリント基板種類の集合
Ｒｃ  構成部品種類ｃを有するプリント基板種類の集合
Ｆ  セットアップファミリの集合
【００５０】
パラメータ
Ｗｉｄｔｈｃ  構成部品種類ｃのスペース使用量（トラック数）
ＣａｐＶａｒ  非不変セットアップテーブル１４０の収容能力（トラック数）
ＣａｐＣｏｎｓｔ  不変セットアップテーブル１４５の収容能力（トラック数）
Ｏｒｄｅｒｒ  プリント基板種類ｒのプリント基板に対するオーダー数
【００５１】
２値変数
Ａｓｓｉｇｎｒ，ｆ      プリント基板種類ｒが固定セットアップ・セットアップファミリｆに割り当てられる場合には値１をとり、それ以外の場合には値０をとる。
Ｓｅｔｕｐｃ，ｆ      構成部品種類ｃを固定セットアップ・セットアップファミリｆのセットアップでセットアップする必要がある場合には値１をとり、それ以外の場合には値０をとる。
ＳｅｔｕｐＦｉｘｅｄｃ      構成部品種類ｃを少なくとも１つの固定セットアップ１６５でセットアップする必要がある場合には値１をとり、それ以外の場合には値０をとる。
ＳｅｔｕｐＣｏｎｓｔｃ      構成部品種類ｃを不変セットアップテーブル１４５上にセットアップする必要がある場合には値１をとり、それ以外の場合には値０をとる。
ＳｅｔｕｐＶａｒｃ，ｆ      構成部品種類ｃを固定セットアップ・セットアップファミリｆのセットアップで非不変セットアップテーブル１４０上にセットアップする必要がある場合には値１をとり、それ以外の場合には値０をとる。
【００５２】
ＩＰの定式化
最適化は、特定のプリント基板種類１２２のプリント基板１２０に実装を行うためのオーダー２２０の数２２５に関して実施することができる。すなわち、できるだけ多くのプリント基板１２０に実装を行うことができる固定セットアップ１６５を見出すことを試みることができる。
【００５３】
少なくとも１つの不変セットアップテーブル１４５を作成できることが保証されるように、割り当て又は割り当ての最適化を実施することが提案される。この場合には、不変セットアップテーブル１４５が、１つ又は複数の、好ましくは全ての固定セットアップ１６５に含まれるようにすることがさらに好ましい。作成すべき不変セットアップテーブル１４５の数は、好ましくは予め設定することができる。
【００５４】
以下の表現は、例えば標準ソルバーを用いて実行可能なＭＩＰ（混合整数線形計画法）に関する：
【数１】
0006370495.tif 000002
【００５５】
ＭＩＰを用いた最適化の場合には、不変セットアップテーブル１４５が作成されることを保証することができる１つ又は複数の境界条件を予め設定することができる：
【数２】
0006370495.tif 000003
【００５６】
上記の条件には、以下の説明が当てはまる：
（１）について：それぞれのプリント基板種類１２２は、最大で１つの固定セットアップ１６５に割り当てられることが許されている。
（２）について：構成部品種類１６０は、当該構成部品種類１６０が割り当てられている少なくとも１つのプリント基板種類１２２が、固定セットアップｆに割り当てられている場合には、この固定セットアップ１６５に保持されなければならない。
（３）について：ある構成部品種類１６０が固定セットアップ１６５に含まれている場合には、その構成部品種類１６０は、当該セットアップの不変セットアップテーブル１４５上に、又は、セットアップの非不変セットアップテーブル１４０上に存在していなければならない。
（４）について：固定セットアップ１６５の非不変セットアップテーブル１４０の収容能力を遵守しなければならない。
（５）について：不変セットアップテーブル１４５の収容能力を遵守しなければならない。
【００５７】
実際にしばしば遭遇する特別な状況では、２つの固定セットアップ・セットアップファミリ２１０が設けられている。それぞれのセットアップファミリ１７５には、１つの固定セットアップ１６５，１７０が一義的に割り当てられている。この場合には、上に記載した最適化問題の一般的な定式化を用いるよりも、以下に記載する境界条件を用いた方がより迅速に最適化を行うことができる。これによって約１０倍の範囲で速度の利点を達成することが可能となる：
【数３】
0006370495.tif 000004
【００５８】
境界条件は、次の通りである：
【数４】
0006370495.tif 000005
【００５９】
上記の条件には、以下の説明が当てはまる：
（１）について：それぞれのプリント基板種類１２２は、最大で１つの固定セットアップ１６５に割り当てられることが許されている。
（２）について：構成部品種類１６０は、当該構成部品種類１６０が割り当てられている少なくとも１つのプリント基板種類１２２が、固定セットアップ１６５に割り当てられている場合には、この固定セットアップｆに保持されなければならない。
（３）について：固定セットアップ１６５のスペース使用量は、ライン収容能力を超えてはならない。実装ライン１１０のライン収容能力は、複数の異なる構成部品種類１６０の構成部品１５５のためにどれだけのスペースが使用可能であるかを示すものである。ライン収容能力は、通常、トラック数で表される。
（４）について：ある構成部品種類１６０が固定セットアップ１６５に含まれている場合には、その構成部品種類１６０は、固定セットアップ１６５の構成部品種類の集合に所属している。
（５）について：ある構成部品種類１６０が固定セットアップ１６５の構成部品種類の集合に含まれている場合には、その構成部品種類１６０は、少なくとも１つの固定セットアップ１６５に含まれている。
（６）について：両方の固定セットアップ１６５の構成部品種類１６０のスペース使用量の合計は、これらの構成部品種類１６０が使用可能なライン収容能力を超えてはならない。このライン収容能力は、非不変セットアップテーブル１４０のライン収容能力の２倍に、不変セットアップテーブル１４５のライン収容能力を加えたものに相当する。なぜなら、両方の固定セットアップ１６５が不変セットアップテーブル１４５を共有するからである。
【００６０】
図３は、１つの実装機１３０のためのセットアップ１６５，１７０を示す。水平方向には、実装機１３０又は使用可能なセットアップテーブル１４０のトラックが示されており、垂直方向には、時間的に連続するセットアップ１６５，１７０が示されている。この図は、複数の実装機１３０を有する実装ライン１１０にも同様に当てはまる。各トラックは、３つの区分３０５，３１０，及び３１５に分配されており、区分３０５及び３１５は、非不変セットアップテーブルの収容能力に相当し、区分３１０は、不変セットアップテーブル１４５の収容能力に相当する。第１の固定セットアップ３２０は、区分３０５及び３１０からのトラックを占有する。第２の固定セットアップ３２５は、区分３１０及び３１５からのトラックを占有する。図面において垂直に上下に重なり合っている構成部品種類１６０は、同一である。中央の区分３１０の構成部品種類１６０の構成部品１５５は、第１の固定セットアップ３２０から第２の固定セットアップ３２５への移行時に交換する必要がない不変セットアップテーブル１４５上にセットアップすることができる。区分３０５にある構成部品種類１６０の構成部品１５５と、区分３１５にある構成部品種類１６０の構成部品１５５とは、それぞれ異なるセットアップテーブル１４０上にセットアップすることができる。この場合、これらの構成部品種類１６０は互いに素であるので、第１の区分３０５のセットアップテーブル１４０は、第１の固定セットアップ３２０から第２の固定セットアップ３２５へのセットアップの交換時に、実装ライン１１０における第２の区分３１５のセットアップテーブルと交換することができる。この手順は、可変セットアップ１７０を用いる場合にも、又は、固定セットアップ１６５と可変セットアップ１７０との間でも、適用することができる。
【００６１】
上記の例示的なＭＩＰの定式化によって表現されている本提示の方法は、別の目標設定又は別の最適化すべき目標基準に容易に適合させることができる。例えば、オーダー数の代わりに実装量を最適化するようにしてもよい。このためには、上に記載した条件のうちの１つにおいて、ＯｒｄｅｒｒをＰｏｌｕｌａｔｉｏｎＶｏｌｕｍｅｒに置き換えるだけでよい。
【００６２】
最適化のための代替的な条件又は追加的な条件を指定することも可能である。例えば、割り当てられているプリント基板１２０の表側と裏側のそれぞれに実装を行うために、複数のプリント基板種類１２２からなる１つの部分集合を、同一のセットアップファミリ２１０，２１５に割り当てなければならない、ということが要求される場合がある。
【００６３】
複数の固定セットアップ１６５が決定され、個々の固定セットアップ１６５の複数の構成部品種類１６０が、不変セットアップテーブル１４５とセットアップテーブル１４０とに分配された後、実装ライン１１０上におけるセットアップ１６５，１７０の１つによる実装を行うことが可能となる。実装工程を、制御装置１１５又は別の制御装置によって同様にして制御することができる。
【００６４】
本発明の詳細を、好ましい実施形態に基づいて詳しく図示及び説明してきたが、本発明は開示された実施形態に限定されておらず、当業者が本発明の保護範囲から逸脱することなくこれらの実施形態から他の変形形態を導出することが可能である。
【図１】
0006370495.tif 000006
【図２】
0006370495.tif 000007
【図３】
0006370495.tif 000008