本發(fā)明涉及一種用于裝配印刷電路板的方法和系統(tǒng)。在此，以以下裝配線為前提，所述裝配線被設(shè)立用于以器件裝配印刷電路板。

背景技術(shù)：

電子組件包括印刷電路板和機械地且電地固定在印刷電路板上的器件。為了制造印刷電路板，借助自動裝配機（pick-and-place）將器件放在印刷電路板上并且接著在回流爐中將器件與印刷電路板一起焊接。多個自動裝配機可以在裝配線上依次運行通過。為了制造多個印刷電路板，可以使用包括多個裝配線的裝配系統(tǒng)。

器件類型在自動裝配機上的組成稱作裝備。借助裝備可以加工一定量的不同印刷電路板，其稱作裝備群組。然而，相比于借助裝備能夠?qū)崿F(xiàn)的，通常應生產(chǎn)更多不同的印刷電路板類型的印刷電路板，使得在生產(chǎn)期間必須改變所述裝備。

裝備可以保持在一個或多個裝備臺上，所述裝備臺可以容易地在自動裝配機上被更換。然而，以預先確定的器件類型的器件擴充裝備臺通常是耗費的。因此，通常在固定裝備和可變裝備方面區(qū)分裝備，其中固定裝備臺被設(shè)置用于在預先確定的規(guī)劃周期上保持固定裝備臺的由器件類型的組成，而可變裝備臺預計在規(guī)劃周期內(nèi)被改裝。

de102012220904a1涉及一種用于確定用于裝配線的固定裝備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

然而，盡管高度優(yōu)化的裝備或者裝備群組，通常在裝配線的運行中發(fā)生暫時的生產(chǎn)停滯，因為在第二裝備的所有裝備臺可以完成配備器件之前，借助安裝在裝配線上的第一裝備的生產(chǎn)已經(jīng)結(jié)束了。因此，本發(fā)明所基于的任務是說明一種改進的用于裝配印刷電路板的技術(shù)。本發(fā)明借助獨立權(quán)利要求的主題解決所述任務。從屬權(quán)利要求描述優(yōu)選的實施方式。

為了借助裝配線裝配印刷電路板，形成具有分別分配的裝備群組的多個裝備。每個裝備分配有多個器件類型并且每個所分配的裝備群組分配有多個印刷電路板類型，使得能夠在裝配線上借助所述裝備的器件類型的器件來裝配裝備群組的印刷電路板類型的印刷電路板?？梢栽谘b配線上提供具有裝備的器件類型的器件的儲備的裝備臺。用于裝配印刷電路板的方法包括以下步驟：檢測印刷電路板類型，所述印刷電路板類型中的印刷電路板應以所分配的器件類型的器件來裝配，并且將所檢測的印刷電路板類型分配到裝備群組。接著，確定以下順序：應以所述順序?qū)⑺纬傻难b備群組的裝備在裝配線上裝備，并且關(guān)于預先確定的標準優(yōu)化所述順序。隨后，可以借助裝備以預先確定的順序裝配印刷電路板。

通過所述順序的形成可以考慮裝備更換，所述裝備更換是對裝配線的配備的物理干預。例如可以注意：不發(fā)生過多的、快速地彼此相繼的或者過大規(guī)模的裝備更換。裝配線的停止和重新運行可以由此減少。此外，裝備可以理想地在考慮其以裝備更換形式的過渡來評價。裝備的順序因此不再是隨機的，而是經(jīng)受待優(yōu)化的標準。

該標準可以采用不同的形式。例如，所述標準可以包括裝備的數(shù)目、裝備更換的數(shù)目、待安裝在裝備臺上的器件的儲備的數(shù)目和固定裝備中的生產(chǎn)容量中的一個。也可以將所述參量中的多個相互統(tǒng)一成一個標準，例如以未經(jīng)加權(quán)的或經(jīng)加權(quán)的和的形式。

所述順序通常包括至少兩個裝備，其中第二裝備跟隨第一裝備。在一種優(yōu)選的實施方式中，所述標準包括：在印刷電路板借助所述第一裝備的裝配的結(jié)束與具有所述第二裝備的器件類型的器件的儲備的裝備臺的完成的提供之間的等待時間盡可能小。理想地，等待時間盡可能經(jīng)常為0。如果在借助第一裝備的裝配結(jié)束之前可以提供第二裝備的所有裝備臺，則在此不考慮負值。

等待時間可以特別關(guān)鍵地影響裝配線的負荷率或效率。因此，通過等待時間的最小化，可以改善地成本節(jié)省地或資源節(jié)省地運行所述裝配線。

特別優(yōu)選的是，使由在所述順序的所有裝備更換時的等待時間組成的總等待時間最小化。由此可以改善地容忍各個等待時間，以便實現(xiàn)具有降低的總等待時間的改善的總結(jié)果。

所確定的裝備之一可以是固定裝備，所述固定裝備的器件類型保持不變地裝備在一個或多個裝備臺上，只要借助所確定的順序裝配印刷電路板。

通過固定裝備的應用可以消除等待時間，其方式是，形成所述順序，使得如果無其他的裝備準備好，則將固定裝備安裝在裝配線上。待借助固定裝備裝配的印刷電路板類型也不是必須以全部件數(shù)連續(xù)地裝配，更確切地說，可以相對于可變裝備更換固定裝備，一旦該可變裝備準備好用于裝備。因此，可以借助固定裝備無等待時間地設(shè)計到可變裝備的裝備更換的所增大的數(shù)目。在所述方法的一種實施方式中，在所述順序中在兩個可變裝備之間始終存在一個固定裝備。

可以以至少一個改變了的參數(shù)重復印刷電路板類型到裝備群組的分配，以便優(yōu)化所述標準。換言之，可以在一個或多個參數(shù)變動的情況下執(zhí)行所述分配、所述順序的確定和所述順序的優(yōu)化。因此可以確定：哪個參數(shù)或哪些參數(shù)對標準的改善具有顯著的影響。因此，可以使印刷電路板的裝配基于裝備群組的或裝備的改善的順序。

在一種特別優(yōu)選的實施方式中，所述參數(shù)包括從所檢測的印刷電路板類型的集合中選擇所分配的印刷電路板類型。從以下出發(fā)：所檢測的印刷電路板類型的集合大于所分配的印刷電路板類型的集合。從超集中選擇子集合在此可以對標準具有顯著影響。例如，可以將與其他印刷電路板類型差地可組合的印刷電路板類型從所分配的印刷電路板類型的集合中移除，使得可以將其他印刷電路板類型引入到改善的順序中。首先被拒絕的印刷電路板類型可以在稍后時刻與其他印刷電路板類型組合，所述其他印刷電路板類型在該時刻處于所檢測的印刷電路板類型的集合中。

所述參數(shù)也可以包括所檢測的印刷電路板類型的集合。例如可以在所述方法的兩次遍歷之間以新的任務擴展所檢測的印刷電路板類型的集合。如果例如另一方法已經(jīng)將印刷電路板類型分配給另一裝配線，則所述集合也可以被縮小。因此，具有多個裝配線的裝配系統(tǒng)可以以獨自的分配方法工作。

所述參數(shù)可以附加地或替代地包括：固定裝備，所述固定裝備包括所述裝備臺，所述裝備臺的所分配的器件類型不改變；優(yōu)先級，所述優(yōu)先級分配給用于裝配印刷電路板的任務；裝備的填充度；在裝備群組中的印刷電路板類型的數(shù)目或其他參量。

在另一種實施方式中，也可以使用多個標準的組合。在一種實施方式中，也可以對所述標準加權(quán)。

一種計算機程序產(chǎn)品包括程序代碼單元，其用于當所述計算機程序產(chǎn)品在處理裝置上運行或者存儲在計算機可讀的介質(zhì)上時執(zhí)行上述方法。

用于裝配印刷電路板的系統(tǒng)包括裝配線和用于執(zhí)行上述方法的處理裝置。

附圖說明

與結(jié)合附圖進一步闡述的實施例的以下描述相結(jié)合，本發(fā)明的上述特性、特征和優(yōu)點以及如何實現(xiàn)它們的方式和方法變得更清晰并且更明顯地可理解，其中：

圖1示出一種裝配系統(tǒng)；

圖2示出用于確定在圖1的裝配系統(tǒng)的裝配線上裝備的順序的方法的流程圖；以及

圖3示出在圖1的裝配系統(tǒng)的裝配線上裝備的順序。

具體實施方式

圖1示出一種示例性的裝配系統(tǒng)100。所述裝配系統(tǒng)100包括一個或多個裝配線110和處理裝置或控制裝置115。每個裝配線110包括可選的運送系統(tǒng)125以及一個或多個自動裝配機130。每個自動裝配機130包括一個或多個裝配頭135，所述一個或多個裝配頭分別設(shè)置用于從裝備臺140揀起器件155并且將器件定位在印刷電路板120上的預先確定的位置上，所述印刷電路板處于運送系統(tǒng)125上。在裝配過程期間，印刷電路板120關(guān)于自動裝配機130通常是靜止的。

裝備臺140通常包括多個輸送裝置150，所述多個輸送裝置中，僅僅一個在圖1被示例性地示出。每個輸送裝置150準備好預先確定的器件類型160的器件155的儲備。對于器件155，輸送裝置150通常具有卡座能力，其可以表述成軌道。軌道通常是8mm寬并且裝備臺140的軌道數(shù)目限制在例如40。相同的器件類型160的器件155通常被提供在一個皮帶中，在一個板上或者在一個管中。

每個器件類型160在輸送裝置150上和在裝備臺140上要求預先確定的數(shù)目的軌道，所述軌道通常彼此相鄰。在輸送裝置150中的一種器件類型160的器件155的數(shù)目在此簡化地視為實際上無限大，使得不需要加裝。通常，可以將輸送裝置150配置用于準備好不同器件類型160的器件155并且通常可以將不同的輸送裝置150安裝在裝備臺140上。

如果在自動裝配機130上需要器件類型160的器件155，所述器件類型在裝備臺140之一上不存在，則通常在所安裝的裝備臺140之一上不改變器件155的分配，而是相對另外的合適地裝配的裝備臺140完全更換裝備臺140。

裝備165、170包括器件類型160的集合并且借助一個或多個裝備臺140實現(xiàn)，所述一個或多個裝備臺分別配備有裝備165、170的器件類型160的器件155的儲備，以便被安裝在裝配線110上。在此，可以在固定裝備165和可變裝備170之間進行區(qū)分。固定裝備165被設(shè)置用于在所述一個或所述多個裝備臺140上在預先確定的規(guī)劃周期上保持不變地裝備，而可變裝備170被設(shè)置用于在一個或多個裝備臺140上在規(guī)劃周期內(nèi)僅僅暫時地保持裝備。規(guī)劃周期例如可以是1至大約10天。以下時間通常顯著短于規(guī)劃周期：在所述時間上，可變裝備165在一個或多個裝備臺140上被實現(xiàn)。該時間例如可以是數(shù)小時或數(shù)天，然而通常不長于一星期。

裝備群組175、180包括多個印刷電路板類型122并且分配給恰恰一個裝備156、170，并且反之亦然。在此，可以在固定裝備-裝備群組175和可變裝備-裝備群組180之間進行區(qū)分。固定裝備-裝備群組175分配給固定裝備165并且包括印刷電路板類型122，所述印刷電路板類型的所分配的印刷電路板120可以完全以所分配的固定裝備165的器件類型160的器件155來裝配。相應地，可變裝備-裝備群組180分配給可變裝備170并且包括印刷電路板類型122，所述印刷電路板類型的所分配的印刷電路板120可以完全以所分配的可變裝備170的器件類型160的器件155裝配。

在裝配線110的運行中，依次在裝配線110上安裝不同的裝備165、170，以便分別裝配所分配的印刷電路板120。在裝配線110上裝備165、170的更換稱作裝備更換并且通常以裝配線110的靜止狀態(tài)為條件。

為了實現(xiàn)固定裝備165或者可變裝備170，通常以預先確定的器件類型160的器件155的儲備擴充一個或多個裝備臺140，而所述一個或多個裝備臺不安裝在裝配線110上。所不需要的器件類型160的已經(jīng)擴充的器件155可以事先被削減或者保持裝備。該過程稱作預裝備并且可能需要在一個或多個小時——例如大約6-10個小時的范圍內(nèi)的處理時間。

為了使擴充和削減以及裝備更換的與可變裝備170有關(guān)的耗費最小化，通常嘗試在固定裝備165中容納盡可能多的印刷電路板類型122。然而，所力求的無可變裝備170的情形實際上幾乎不可實現(xiàn)。

對于運行裝配線110決定性的是，裝備群組175、180或者裝備165、170如何組成。在其形成中，可以注意到附加條件，例如保持器件類型160的裝備臺140的有限的卡座容量或者在相同的裝備群組175中的預先確定的印刷電路板類型160的分組，比如出于使用含鉛的或者無鉛的焊錫的原因。

裝備群組175、180或者裝備165、170或者裝備的形成可以借助控制裝置115實現(xiàn)。此外，控制裝置115可以確定以下順序：裝備165、170應以所述順序在裝配線110上裝備。此外，控制裝置115可以控制在裝配線110或者整個裝配系統(tǒng)100上的裝配。

圖2示出用于確定在圖1的裝配系統(tǒng)100的裝配線110上裝備的順序的方法的流程圖200。

從任務210的集合205出發(fā)，所述任務可以盡可能高效地借助裝配線110來實施。每一個任務210通常包括至少一個印刷電路板類型122和待裝配的印刷電路板120的件數(shù)215。所述印刷電路板類型122分配有一個或多個器件類型160，所述器件類型中的器件155可裝配到各個印刷電路板120上。

印刷電路板類型122還可以分配有另外的信息。例如，可以說明在每一個印刷電路板120上應裝配的器件類型160的數(shù)目220、印刷電路板120的裝配位置的數(shù)目225或者印刷電路板120的生產(chǎn)時間230。裝配位置的數(shù)目225通常相應于待在印刷電路板類型122的印刷電路板120上裝配的器件155的數(shù)目，其等于哪些器件類型160。

任務210可以分配有優(yōu)先級235，所述優(yōu)先級說明：應以什么樣的緊迫性實施任務210。

所述方法從集合205中提取任務210并且由所述任務形成裝備165、170的順序250。在此，所述方法可以多次依次地訪問集合205。在兩次訪問之間，集合205可能已經(jīng)變化，例如通過由另一方法提取任務210的方式或者通過添加新到達的任務210的方式。

所述方法可以作為模擬來使用，使得因此可以快速并且自動地學習不同參數(shù)的影響。屬于這些參數(shù)的可以是以下戰(zhàn)略性的參數(shù)：所述參數(shù)在多個裝配線110之間可以顯著不同。屬于這些參數(shù)的例如可以是以下的一個或多個：

-規(guī)劃周期的長度；

-預先確定的固定裝備165和所分配的固定裝備-裝備群組175；

-關(guān)于所述裝配線110或待處理的印刷電路板類型122的信息，例如

--在更換臺140上的器件155的最小軌道需求，

--可用的更換臺140的數(shù)目，

--各個更換臺140的容量，

--對于各個更換臺140允許的器件類型160；

-最大的任務量，所述任務量允許被推遲到后續(xù)的規(guī)劃周期中；

-更換臺140的通過可變裝備170的器件類型160的器件155的儲備的填充度；或者

-統(tǒng)計參數(shù)。

所述方法200的任務通常限于：越過預先確定的規(guī)劃周期255地運行裝配線110。為此，確定以下裝備：所述裝備在規(guī)劃周期205內(nèi)盡可能好地充分利用裝配線110并且在此能夠?qū)崿F(xiàn)高效的生產(chǎn)。規(guī)劃周期255可以包括預先確定的時間，所述時間例如可以是一天或數(shù)天，或者約一個星期。規(guī)劃周期255的持續(xù)時間通常根據(jù)裝配線110的技術(shù)標準以及必要時關(guān)于在裝配線110上的通常的任務總量的信息來確定。

從集合205出發(fā)，可以在所述方法200的范圍內(nèi)形成任務210的或者印刷電路板類型122的子集合260，以便將用于形成印刷電路板類型122到裝配線110的分配的基本集合縮小到合理的程度上。如下面還更詳細示出的那樣，也可以逐漸地形成子集合260，其方式是，在多次遍歷所述方法200的情況下必要時改動所述子集合。

子集合260的印刷電路板類型122被分組成一個或多個裝備群組。在此，可以在固定裝備-裝備群組175和可變裝備-裝備群組180之間進行區(qū)分。固定裝備-裝備群組175分配給固定裝備165，所述固定裝備被設(shè)置用于在規(guī)劃周期255內(nèi)保持不變地在一個或多個裝備臺140上實現(xiàn)。與此相反，可變裝備-裝備群組180分配給可變裝備170，所述可變裝備被設(shè)置用于在規(guī)劃周期255內(nèi)僅僅暫時地在裝備臺140上被實現(xiàn)并且然后完全地或部分地又從該裝備臺移除。用于實現(xiàn)可變裝備170的裝備臺140在規(guī)劃周期255內(nèi)至少一次被改裝，其中每一次都改變裝備臺140上的器件類型160的器件155的儲備的組成。

以示例性的方式在圖2的視圖中形成三個裝備群組175、180，它們以a、b和c表示。每個裝備群組175、180分配有多個印刷電路板類型122。

對于印刷電路板類型122到裝備群組175、180的分配，不同的方法可供使用。優(yōu)選地，確定并且借助線性優(yōu)化方法改善所述分配。線性優(yōu)化是（混合）整數(shù)線性優(yōu)化的解決方法的基礎(chǔ)。

線性優(yōu)化的優(yōu)點：

-全局優(yōu)化方案；

-可容易擴展；

-非常好的商業(yè)標準-解決者（ilog，gurobi，xpress），其在實踐中廣為流傳并且經(jīng)過考驗；

-對于所確定的解決方案已知的是，該解決方案最大離最優(yōu)解決方案多遠（gap）。

通過數(shù)學方法的應用，對于印刷電路板類型122到裝備群組175的分配，可以相比于借助目前為止在實踐中所應用的處理方法實現(xiàn)明顯更好的解決方案。

為了優(yōu)化，可以使用不同的方法，例如基于局部的搜索方法或元啟發(fā)式算法。然而優(yōu)選地，使用ip-模型（整數(shù)規(guī)劃或者整數(shù)程序或混合整數(shù)優(yōu)化模型）。在數(shù)學優(yōu)化領(lǐng)域上的主要方法之一是線性優(yōu)化，所述線性優(yōu)化致力于在集合上線性目標函數(shù)的優(yōu)化，所述集合通過線性的等式和不等式限制。

在一種實施方式中，所述分配可以指向：關(guān)于預先確定的標準確定具有預先確定的質(zhì)量的裝備群組175、180。例如，所述標準可以包括通過分配給裝備群組的裝備165、170的器件155在裝備臺140上的可用的位置的負荷率。如果例如通過器件155使用少于可用的位置的約75%，則可以丟棄所述裝備群組175、180。已經(jīng)與所分配的印刷電路板類型122一起從集合205移除的任務210可以在所述丟棄時又被提供給集合205。在圖2的示例中，所述裝備群組c可以是這樣的人手不足的裝備群組175、180，其可以被丟棄。

在后續(xù)步驟中將裝備群組175、180引入到順序250中。在此或者此后關(guān)于預先確定的標準優(yōu)化順序250。該標準例如可以包括：使裝備175、180的數(shù)目或者在裝備175、180之間的裝備更換的數(shù)目最小化。可安裝在裝備臺140上的裝備175、180中的器件155的儲備的數(shù)目可以在所述標準的范圍內(nèi)被最大化。而印刷電路板120的借助固定裝備-裝備群組175的生產(chǎn)容量可以被最大化。生成容量可以涉及所裝配的印刷電路板120的數(shù)目。也可以將多個特征數(shù)經(jīng)加權(quán)地或未經(jīng)加權(quán)地匯總，以便形成標準。

裝備175、180的所確定的順序250可以作為方法200的結(jié)果來提供。也可以確定多個順序250，所述多個順序關(guān)于所述標準達到預先確定的質(zhì)量。然后，順序250之一的選擇可以基于其他參數(shù)來實現(xiàn)。

優(yōu)選的是，多次遍歷所述方法200，以便優(yōu)化順序250。在此更優(yōu)選地，在所述方法200的不同遍歷上改變一個或多個參數(shù)。尤其可以改變集合205中的子集合260的組成。其他可變的參數(shù)例如可以包括具有所分配的固定裝備-裝備群組175的固定裝備165的數(shù)目或組成、分配給印刷電路板類型122的任務210的優(yōu)先級235、裝備175、180的上述填充度或者在裝備群組175、180中的印刷電路板類型122的數(shù)目。多個參數(shù)的組合同樣是可能的。此外，可以在所述方法200的各個遍歷之間將集合205在其組成或基數(shù)方面進行改變。

所述方法200更優(yōu)選地一直運行，直至發(fā)現(xiàn)順序250，所述順序的質(zhì)量關(guān)于所述標準達到預先確定的閾值，或者直至遍歷所述方法200的預先確定的確定持續(xù)時間。如果在確定持續(xù)時間內(nèi)不能發(fā)現(xiàn)令人滿意的順序250，則可以對于重新的確定例如調(diào)整用于形成裝備群組175、180的附加條件或者所要求的質(zhì)量的閾值。

接著，更優(yōu)選地，在裝配線110上相繼提供所述順序250的裝備175、180并且將其用于裝配對應的裝備群組175、180的印刷電路板120。

圖3示出在圖1的裝配系統(tǒng)100的裝配線110上裝備175、180的順序250。在水平方向上繪出時間。在圖3的示例中，每個裝備175、180通過各一個裝備臺140t1至t3表示。裝備臺t1至t3在豎直方向上被繪出并且分別通過水平方框來表示，如果裝備臺t1至t3在預裝備中被擴充，則所述水平方框保持在淺色的下降的陰影中，并且如果裝備臺t1至t3安裝在裝配線110上，則所述水平方框保持在深色的上升的陰影中。如果不使用裝備臺t1至t3，則在相應的方框中不施加陰影。在圖3的示例中，裝備臺tl承載固定裝備165，并且裝備臺t2和t3分別承載可變裝備170。

在規(guī)劃周期255開始時，首先在裝配線110上裝備第一裝備r1，固定裝備165包括所述第一裝備。與此相應地，在裝配線110上安裝裝備臺tl，而裝備臺t2和t3可用于裝配部件。如果第一裝備r1的生產(chǎn)時間結(jié)束，則進行用于第二裝備r2的裝備更換305。第二裝備包括可變裝備170的器件類型160，所述器件類型160裝備在更換臺t2上。在借助第二裝備r2裝配印刷電路板120期間，此外可以預裝備裝備臺t3。

在進一步的裝備更換305之后，在確定線110上提供第三裝備r3，所述第三裝備僅僅包括在裝備臺t3上裝備的器件類型160。在借助裝備r3進行裝配期間，可以改裝裝備臺t2。

然而，在本示例中，裝備臺t2的改裝比借助第三裝備r3的裝配持續(xù)更長時間。如果裝備r4應跟隨裝備r3，裝備r4需要必須裝備在裝備臺t2上的器件類型160，則可能需要等待時間w，在等待時間期間不進行借助裝配線110的生產(chǎn)。

在借助裝備r4裝配期間，可以改裝第三裝備臺t3。如果改裝需要長于借助裝備r4的生產(chǎn)時間，則為了避免在裝備r4與需要在裝備臺t3上裝備的器件類型169的裝備r6之間的另一等待時間，可以中間連接裝備r5，該裝備r5由固定裝備165包括。必要時也可以由裝備r5包括存在于裝備臺t2上的器件類型160包括。

變得清楚的是，裝備r1至r6的順序250決定：是否以及何時必須插入等待時間w以及該等待時間需要多長時間。在此，等待時間w的避免僅僅對于用于優(yōu)化裝備群組175、180在裝配線110上的順序250的多個可能的標準中的一個是有代表性的。

盡管細節(jié)上通過優(yōu)選的實施例詳細地闡述并描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不受所公開的示例限制并且其他改動可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員由此導出，而不脫離本發(fā)明的保護范圍。