用于为预先给定数目的多组一个或多个装配线确定印刷电路板类型的至少一个固定装备装备族的计算机实现的方法与流程

本发明涉及一种用于为可预先给定和/或预先给定数目的多组一个或多个装配线确定印刷电路板类型的至少一个固定装备装备族的计算机实现的方法以及具有数据处理系统和控制设备的装置以及所属的计算机程序产品。

背景技术：

1、尤其是在电子器件生产的领域中，要制造的印刷电路板或组件在smt装配线上通过表面安装(smt＝表面安装技术(surface mounted technology))被制造。电子器件生产或制造以对短遍历时间、高生产率(尤其是短换装时间、短生产时间等)和高灵活性的高要求为特色。

2、通常通过运输系统连接并且例如协同作用用于制造或装配(电子器件)组件的多个自动装配机表示装配线。包括一个或多个装配线的装配系统从而构成一组一个或多个装配线。在此情况下，每个组可以布置在可预先给定和/或预先给定数目的不同生产场所中的一个生产场所中。在此情况下，生产场所可以布置在不同的制造工厂中或者同一制造工厂中。多个生产场所通常在位置上彼此分离或远离。

3、在电子器件生产的领域中的工业制造工厂中，要制造的组件(或印刷电路板)按照具有固定地预先给定的批量的订单被生产。

4、通过批量隐性地规定：可以多频率地生产组件。组件的批量越小，必须越频繁地生产该组件，并且装备耗费就越大。

5、为装配线创建(器件)装备(也称为设置(setup))需要大约6-8小时，并且因此引起巨大耗费。因此，在装备族中进行组件的生产。装备族在此是在装配线上可以利用一个装备生产的一定数量的组件类型。

6、换句话说，装备族(也称为集群(cluster))包括可以在一个装备内被制造的一定数量的批。因此，一个装置族的组件类型的所有组件可以依次在无换装的情况下在该装配线上被制造。

7、装备可以被保持在一个或多个装备工作台上，在自动装配机处可以容易地更换所述装备工作台。然而，用预定器件类型的器件来配备装备工作台是耗费的。因此，装备通常被区分为固定装备和变型装备，其中装备工作台上的固定装备被设置用于在预定的计划范围上维持器件类型的其组成，而变型装备工作台以预料的方式在计划范围内被换装。

8、从ep 2 893 791 b1中已知一种用于为装配线确定尽可能有利的固定装备的方法。然而，该方法不考虑：装配系统的多个装配线理想地应该在分配给其的印刷电路板类型方面被彼此协调，以便使不同印刷电路板类型的印刷电路板的并行生产变得尽可能高效。

9、在ep 3 219 180 b1中，针对装配系统的多个装配线解决来自ep 2893 791b1中的问题。该方法针对一个生产场所内的单组装配线。

10、在de 10 2014 225713a1中公开一种用于装配印刷电路板的方法和系统，其中所采集的印刷电路板类型被分配给预先给定数目的固定装备装备族，其中分别将固定装备分配给固定装备装备族。在此，所有固定装备装备族的固定装备的器件类型被划分到装备工作台，使得在装备变换时可以保持不变地装备的至少为1的数目个恒定装备工作台可以跨所有装备保留在装配线处。

11、如今，电子器件生产通常在全球制造工厂联合体中进行，其中经常发生在这样的联合体中的生产场所之间的产品转移。必须一再地决定：应该在哪些生产场所中、在哪些装配线上以及利用哪些在那里要创建的固定装备生产具有哪些组件类型的哪些产品。

技术实现思路

1、本发明的任务在于说明一种相对于开头提到的现有技术改善的方法以及适用于执行该方法的改善的系统或改善的设备和装置。

2、该任务由独立权利要求解决。有利的改进方案是从属权利要求的主题。

3、本发明要求保护一种用于为预先给定数目的多组一个或多个装配线确定印刷电路板类型的至少一个固定装备装备族的计算机实现的方法，其中固定装备包括一定数量的器件类型，所述数量足以装配或制造印刷电路板类型的特定固定装备装备族之一的印刷电路板，其中每个固定装备被分配给固定装备装备族并且在包括预先给定数目的装配订单的预先给定的计划范围期间保持不变，并且其中每个固定装备在一组的装配线处被使用，其中所述方法包括以下步骤：

4、a)采集装配订单，所述装配订单分别包括印刷电路板类型的印刷电路板的件数，其中所述印刷电路板应该在所述计划范围内被装配到一个或多个装配线上，其中每个装配线属于一个组；

5、b)将所采集的装配订单的印刷电路板类型分配给固定装备装备族，

6、其中预先给定数量的印刷电路板类型中的印刷电路板类型仅能够被分配给一个或多个特定固定装备装备族，所述固定装备装备族的固定装备被使用在仅一个组的一个或多个装配线处，所具有的目的是分别借助于在装配线处使用的固定装备装配所有所分配的印刷电路板类型的印刷电路板，所述固定装备属于相应的所分配的固定装备装备族；

7、c)优化来自步骤b)的分配，使得与所有组相关的特征数被优化、尤其是最大化，所述特征数从多个装配订单的加权组合以及从转移耗费的所检测的值的总值中来计算，所述转移耗费从印刷电路板类型的分配中得出并且如果应该将印刷电路板类型分配给另一组的固定装备装备族，则分别表达用于将印刷电路板类型的一个或多个印刷电路板和/或用于对其进行装配所需要的多个器件从一组的装配线运输到另一组的装配线的转移耗费；以及

8、d)以适用于控制和/或调节装配订单履行的形式输出借助于经优化的分配确定的固定装备装备族。

9、可能的是，并非所有印刷电路板类型都被分配给固定装备装备族。因此，属于预先给定数量的印刷电路板类型的印刷电路板不能在任意组中的任意装配线上被装配，而是仅能在仅一个组的一个或多个装配线上被装配。

10、换句话说，该预先给定的数量的所有印刷电路板类型仅被分配给一个或多个特定的固定装备装备族。预先给定数量的印刷电路板类型被分配给的特定固定装备装备族导致：这些印刷电路板类型在同一组中的一个或多个装配线上着陆用于对其进行装配。

11、不属于该预先给定数量的剩余印刷电路板类型的印刷电路板可以在任意组中的任意装配线上被装配。

12、适宜地预先给定一定数量的允许的装配线，特定的印刷电路板类型可以被分配给所述允许的装配线。

13、装配订单包括印刷电路板类型的印刷电路板的件数或数量。

14、通过在一个或多个装备工作台上提供由固定装备包括的器件类型的器件的储备来构成所述固定装备。根据本发明，预先给定一定数量的要构成的或要确定的固定装备装备族，借助于所描述的方法给所述固定装备装备族分配印刷电路板类型。在此可以同时针对多个组优化印刷电路板类型给预先给定的固定装备装备族的分配。

15、上述方法可以任意多次地被迭代。可以在优选地以下描述类型的数据处理系统上集中地利用步骤a)至d)执行印刷电路板类型的至少一个固定装备装备族的确定。

16、适用于控制或调节装配订单履行以及与此相关联地适用于控制印刷电路板的装配的形式优选地是计算机可读的。利用控制或调节分配给对应的印刷电路板类型的印刷电路板的装配来最终执行印刷电路板的装配。

17、借助于根据上述形式的特定固定装备装备族在一组一个或多个装配线内的固定装备可以控制和/或调节和/或执行印刷电路板的装配。在此，由特定固定装备装备族中的对应的固定装备装备族得出固定装备，要装配的印刷电路板的印刷电路板类型被分配给/分配给所述对应的固定装备装备族。

18、上述特征数可以表达装配订单的数目，所述装配订单的印刷电路板类型被分配给固定装备装备族。

19、适宜的是，为印刷电路板类型预先给定一定数量的允许的装配线。从而也得出：哪个印刷电路板类型可以在哪个组内的装配线处被制造。具有预先给定或可预先给定数目的装配线的每个组优选地布置在预先给定或可预先给定数目的不同生产场所中的一个生产场所中。

20、如果印刷电路板类型应该被分配给另一组的固定装备装备族，则为了将印刷电路板类型的一个或多个印刷电路板从一组的一个装配线运输到另一组的另一装配线出现上述转移耗费。转移耗费可以附加地和/或可替代地包括用于运输器件的耗费，需要所述器件用于在另一组的固定装备中对一个要转移的印刷电路板类型或多个要转移的印刷电路板类型进行装配。

21、附加地，所分配的印刷电路板类型的总生产时间可以被包括到加权组合中，所述总生产时间由用于在一组的一个装配线上装配印刷电路板类型的每个印刷电路板的所采集的生产时间得出。换句话说，所分配的印刷电路板类型的总生产时间应该尽可能地被最小化，并且所分配的印刷电路板类型的装配订单总数应该尽可能地被最大化。转移耗费应该尽可能地被保持得低。

22、在上述计算机实现的方法的情况下，“预先给定”或“可预先给定”可以被理解为一个或多个输入值已经被规定，例如通过标准(值)被规定，或由用户和/或通过上游计算机实现的方法的输出值被预先给定或规定和/或可预先给定或可规定。从而由该计算机实现的方法采集所述输入值。

23、在一种特别优选的实施方式中，借助于混合整数规划进行所述优化。混合整数规划表示全局优化方案，所述全局优化方案是可容易扩展的并且对于商业解决方法或解决设备(也称为求解器)是可获得的。借助于混合整数规划，可以在大量可能的解决方案中找到全局最大值，使得可以找到特别好的解决方案。用于混合整数规划的可获得的方法或设备持续地被改善，使得可以预期将来将可实现还要更好的优化结果。

24、表达在特征数与最大可实现的分配质量之间的差异的份额(anteil)的度量可以预定或可以被预定。该差异也称为“差距(gap)”。将优选的是，使用优化方法，其中可以确定该“差距”。这尤其是可以利用混合整数规划来实现。

25、从印刷电路板类型到固定装备装备族的根据本发明的经优化的分配中得到生产场所中的生产率提高，其方式是

26、·明显减少装备耗费

27、·(长期地)减少对装备设备的需求，

28、·通过较短的遍历时间、较短换装时间和生产时间来提高生产率。

29、·提高灵活性、吞吐量和交货可靠性

30、·利用本发明才能够实现跨多个生产场所的全面优化。

31、本发明的另一方面规定一种数据处理系统，包括至少一个计算单元或处理器，所述计算单元被配置用于执行用于为预先给定数目的多组一个或多个装配线确定印刷电路板类型的至少一个固定装备装备族的计算机实现的方法，其中固定装备包括一定数量的器件类型，所述数量足以装配印刷电路板类型的特定固定装备装备族之一的印刷电路板，其中每个固定装备被分配给固定装备装备族并且在包括预先给定数目的装配订单的预先给定的计划范围期间保持不变，并且其中每个固定装备在一组的装配线处被使用，至少包括：

32、a)用于采集装配订单的采集单元，所述装配订单分别包括印刷电路板类型的印刷电路板的件数，其中所述印刷电路板应该在所述计划范围内被装配到一个或多个装配线上，其中每个装配线属于一个组；

33、b)所采集的装配订单的印刷电路板类型向固定装备装备族的分配单元，

34、其中预先给定数量的印刷电路板类型中的印刷电路板类型仅能够被分配给一个或多个特定固定装备装备族，所述固定装备装备族的固定装备被使用在仅一个组的一个或多个装配线处，所具有的目的是分别借助于在装配线处使用的固定装备装配所有所分配的印刷电路板类型的印刷电路板，所述固定装备属于相应的所分配的固定装备装备族；

35、c)优化单元，用于优化分配，使得与所有组相关的特征数被优化、尤其是最大化，所述特征数从多个装配订单的加权组合以及从转移耗费的所检测的值的总值中来计算，所述转移耗费从印刷电路板类型的分配中得出并且如果应该将印刷电路板类型分配给另一组的固定装备装备族，则分别表达用于将印刷电路板类型的一个或多个印刷电路板和/或用于对其进行装配所需要的多个器件从一组的装配线运输到另一组的装配线的转移耗费；以及

36、d)输出单元，用于以适用于控制和/或调节装配订单履行的形式输出借助于经优化的分配确定的固定装备装备族。

37、另一方面规定一种控制设备，至少包括

38、-接收单元，用于以适用于控制和/或调节装配订单履行的形式接收借助于经优化的印刷电路板类型分配确定的固定装备装备族；

39、-计算单元，用于根据特定的固定装备装备族将印刷电路板类型分布到一个或多个装配线上，所述装配线必要时属于不同的组，其中预先给定数量的印刷电路板类型中的印刷电路板类型只能被分配给一个或多个特定的固定装备装备族，所述固定装备装备族的固定装备被使用在仅一个组的一个或多个装配线处，所具有的目的是分别借助于在装配线处使用的固定装备来装配所有分配的印刷电路板类型的印刷电路板，所述固定装备属于相应的所分配的固定装备装备族。

40、此外要求保护一种装置，包括数据处理系统和一个或多个上述类型的控制设备，其中借助于由数据处理系统确定的至少一个固定装备装备族可以在一个或多个装配线处执行印刷电路板的装配。多组一个或多个装配线的数目可以是可预先给定的，并且至少一个控制设备可以负责每一组或者可以布置在该组中。对于多个组，可以集中地对于多个装配线存在控制设备。所述一个或多个控制设备在此与数据处理系统连接。还可能的是，对于每个组和多个装配线设置各一个控制设备，或者对于一组中的每个装配线设置一个控制设备。在分散式解决方案的情况下，多个控制设备通过有线和/或无线通信网络相应地彼此通信。

41、该装置或系统或设备以及必要时与此相关的(一个或多个)单元被设立用于执行这样的方法步骤，并且可以以硬件、固件和/或软件方式实现。

42、本发明的另一方面是一种计算机程序(产品)，包括能够由计算单元或处理器执行的程序代码或者能够由多个计算单元执行和协同作用的多个程序代码模块，所述程序代码或程序代码模块具有命令，所述命令促使在上面提到类型的数据处理系统上和/或在上面提到类型的装置中执行根据前述实施方式中任一项所述的方法。

43、计算机程序或计算机程序产品可以存储在计算机可读存储介质或数据载体上。可能的是，计算机程序(产品)可以被包含到数据载体信号中，所述数据载体信号被设置用于将其从服务器下载到存储介质上。计算机程序或计算机程序产品可以用常用的编程语言(例如c++、java)创建。用于执行其程序代码/程序代码模块的处理装置或处理器可以包括具有对应的输入、输出和存储装置的市场上常见的计算机或服务器。该处理装置或计算单元可以集成在数据处理系统或设备中或集成在其单元中，或者可以在装置或装置部件中实现。

44、计算机实现的方法也涉及所谓的云服务(云＝云计算(rechnerwolke))。云计算通常包括一个或多个服务器，所述服务器由云服务提供商运营，并且被设立用于向员工、例如工厂联合体提供云服务。因此，数据处理系统可以在云计算中实现。

45、该装置、数据处理系统和设备以及计算机程序(产品)和数据载体或数据载体信号可以类似于上述方法和其改进方案地被改进或构造。