質量管理裝置和質量管理方法
【專利摘要】在生產線上設置有生產設備和檢查裝置，生產設備具有為了探測本機的動作的異常而監視針對多個觀測項目的觀測值的功能，檢查裝置進行由所述生產設備處理后的制品的檢査。質量管理裝置具有：觀測數據獲取單元，其獲取觀測數據，該觀測數據記錄有在處理各制品時由所述生產設備觀測到的各觀測項目的觀測值；以及不良原因估計單元，所述檢査裝置在制品中檢測到不良的情況下，該不良原因估計單元使用所述觀測數據將處理檢測到所述不良的不良品時的觀測值與處理未檢測到所述不良的良品時的觀測值進行比較，從而判斷能成為所述不良的原因的所述生產設備的動作的異常是否已發生。
【專利說明】
質量管理裝置和質量管理方法
技術領域
[0001]本發明涉及用于探測成為不良發生的原因或者預兆的生產設備的異常的技術。
【背景技術】
[0002]在自動化和省電力化不斷發展的生產線上，有時在其中間工序或最終工序設置檢查裝置來使不良的檢測或不良品的劃分等自動化。另外，還采用了如下嘗試:根據檢查裝置的檢查結果來估計不良的原因，并靈活運用在質量管理、生產設備的維護中。
[0003]若列舉與印刷基板的表面安裝生產線有關的現有例來作為一例，則在專利文獻I中公開了如下思想:通過按貼裝裝置的每個吸嘴、每個盒體(cassette)、或者吸嘴與盒體的每個組合來對貼裝后檢查的結果(不良率、貼裝位置的波動)進行累計并分析，從而有助于確定有問題的吸嘴或盒體。另外，在專利文獻2中公開了如下思想:通過按貼裝裝置的每個吸嘴來對回流焊后的最終檢查中的不良率進行累計，從而提示使質量等級下降的吸嘴的信息。
[0004]現有技術文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1: JP特開平7-38279號公報
[0007]專利文獻2: JP特開2005-156156號公報
【發明內容】
[0008]發明要解決的課題
[0009]如上述現有例所述，若按生產設備所具備的每個構件(稱為設備構件)來提示不良率等信息，則有可能成為估計不良之處的線索。然而，根據該信息可知的終歸只是由該設備構件處理過的制品中不良較多這一事實關系，還是無法得到該不良的直接原因是否真的存在于該設備構件的明確證據。若以貼裝機的例子而言，既有可能是吸嘴或盒體以外的設備構件中存在原因，也有可能是焊料印刷工序或回流焊工序等其他的進程中存在原因。
[0010]另外，即便假設該設備構件是不良的原因，通過現有的方法，還是無法確定在該設備構件中發生了何種異常。因此，即便知道了不良之處，為了要徹底查明實際發生的異常并消除該異常而進行適當的處置，也必須擁有專家的知識以及經驗，需要進行嘗試和針對錯誤的調整作業。若以貼裝機為例，即便知道某吸嘴發生不良較多，只要無法確定部件的吸附、移動、定位、裝配(壓入)、部件的釋放這一系列的動作之中的何處發生了怎樣的異常，就仍然無法判斷是需要進行吸嘴的交換，還是進行吸嘴的洗凈或安裝調整即可，是應該通過貼裝機的安裝程序的改變來應對，還是應該對吸嘴以外的設備構件實施處置。
[0011]本發明鑒于上述事實而提出，其目的在于，提供一種用于具體確定成為不良的直接的原因的生產設備的異常并簡化設備的維護以及質量管理的技術。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]為了達成上述目的，在本發明中采用如下構成:在處理各制品時，通過分析在生產設備中觀測到的觀測值的數據，從而估計成為不良的原因的生產設備的異常。
[0014]具體而言，本發明所涉及的質量管理裝置進行生產線的質量管理，在所述生產線上設置有生產設備和檢查裝置，所述生產設備具有為了探測本機的動作的異常而監視針對多個觀測項目的觀測值的功能，所述檢查裝置進行由所述生產設備處理后的制品的檢查，所述質量管理裝置具有:觀測數據獲取單元，其獲取觀測數據，該觀測數據記錄有在處理各制品時由所述生產設備觀測到的各觀測項目的觀測值；以及不良原因估計單元，所述檢查裝置在制品中檢測到不良的情況下，該不良原因估計單元使用所述觀測數據將處理不良品時的觀測值與處理良品時的觀測值進行比較，從而判斷能成為所述不良的原因的所述生產設備的動作的異常是否已發生。
[0015]根據該構成，使用在分別處理不良品與良品時在生產設備中實際觀測到的觀測數據，來判斷可能成為不良的原因的生產設備的動作異常是否已發生，因此能高精度且具體地確定由檢查裝置檢測到的不良的直接的原因。而且，若原因被如此具體確定，則生產設備的維護和生產線的質量管理變得簡單。
[0016]優選地，在針對某些觀測項目處理不良品時的觀測值與處理良品時的觀測值之間存在規定程度以上的變化的情況下，所述不良原因估計單元判斷為與該觀測項目關聯的所述生產設備的動作的異常是所述不良的原因。如此，通過評價不良品的觀測值相對于良品的觀測值的變化，能以高精度來檢測生產設備的動作異常。
[0017]此時，優選地，在處理不良品時的觀測值偏離處理良品時的觀測值分布的均值給定距離以上的情況下，所述不良原因估計單元視為該觀測值存在規定程度以上的變化。通過這樣的統計的手法，能以簡單的處理來評價觀測值的變化。給定距離只要為處理良品時的觀測值分布的標準偏差的η倍(例如3σ)即可。
[0018]另外，優選地，質量管理裝置還具備存儲單元，該存儲單元存儲表格，該表格包含:所述生產設備中能發生的異常現象與以該異常現象為原因而能發生的制品的不良之間的對應關系、以及所述生產設備中能發生的異常現象與在該異常現象發生時觀測值出現變化的觀測項目之間的對應關系。在此情況下，優選地，在某些制品中檢測出不良時，所述不良原因估計單元提取所述表格中與所述不良對應的所述生產設備的異常現象來作為不良原因候選，并使用所述表格中與作為所述不良原因候選的異常現象對應的觀測項目的觀測數據，來估計該異常現象是否為所述不良的原因。通過使用這樣的表格，能使與基于專家(熟手)的知識和見解的判斷同等的不良原因估計被裝置化(自動化)。而且，由于只參照表格即可，因此還能謀求處理的簡化、處理時間的縮短。
[0019]優選地，所述不良原因估計單元輸出表示所述不良的種類的信息、表示提取出的所述不良原因候選的信息、以及表示所述不良的原因的估計結果的信息。另外，所述不良原因估計單元還優選輸出處理在檢測到所述不良的制品時的觀測值以及處理良品時的觀測值的信息。通過提供這樣的信息，用戶自身能確認不良原因的估計處理的過程，并能提升對估計結果的理解度。
[0020]優選地，所述不良原因估計單元針對估計為所述不良的原因的異常現象，輸出表示所述生產設備的異常部位和該異常部位的異常動作的信息。另外，進一步優選地，所述不良原因估計單元將表示所述不良的種類的信息以及表示檢測到所述不良的制品的信息與表示所述生產設備的異常部位和該異常部位的異常動作的信息一起輸出。通過向用戶提供這樣的信息，能簡單地確定在生產設備的哪個部位發生了何種異常。
[0021 ]所述生產設備的所述監視的功能是如下功能:在某觀測項目的觀測值偏離通過預先設定的監視基準值而確定的正常范圍的情況下，判定為所述生產設備的動作已發生異常。所述質量管理裝置還優選具備監視基準設定單元，該監視基準設定單元根據多個制品的觀測值的分布來決定用于該觀測值的監視的新的監視基準值。在此情況下同樣，由于使用由生產設備實際觀測到的觀測數據，因此能期待能設定更妥當的監視基準值。
[0022]優選地，所述監視基準設定單元輸出所述新的監視基準值，或者，對所述生產設備自動設定所述新的監視基準值，或者，在從用戶受理所述生產設備的監視基準值的變更許可后對所述生產設備設定所述新的監視基準值。
[0023]優選地，所述生產線是印刷基板的表面安裝生產線，所述生產設備是在印刷基板之上安裝電子部件的貼裝機。這是由于，關于表面安裝生產線的生產設備其中的貼裝機，吸嘴、貼裝頭、送料器、攝像頭、栗、工作臺等多種設備構件進行各種動作，因此不容易確定不良的原因存在于哪種設備構件的哪個動作的異常。
[0024]此外，本發明能實現為包含上述單元的至少一部分的質量管理裝置。另外，本發明還能實現為質量管理裝置的控制方法、用于使計算機執行該方法的各步驟的計算機程序、非臨時性地存儲該程序的計算機可讀的存儲介質。只要上述構成以及處理各自不產生技術上的矛盾，就能相互組合來構成本發明。
[0025]發明效果
[0026]根據本發明，能具體確定作為不良的直接的原因的生產設備的異常，并簡化設備的維護以及質量管理。
【附圖說明】
[0027]圖1是表示表面安裝生產線上的生產設備以及質量管理系統的構成的圖。
[0028]圖2是表示本實施方式的貼裝機的構成的示意圖。
[0029]圖3是表示貼裝機所執行的部件安裝處理的流程的流程圖。
[0030]圖4是安裝程序中所含的部件列表(安裝條件)的一例。
[0031]圖5是將由貼裝機探測的異常與其糾正方法加以對應的表格。
[0032]圖6是分析裝置的功能框圖。
[0033]圖7是表示分析裝置所執行的不良原因的估計處理的流程的流程圖。
[0034]圖8是檢查數據的一例。
[0035]圖9是觀測數據的一例。
[0036]圖10是貼裝機異常-檢查不良表格的一例。
[0037]圖11是貼裝機異常-觀測項目表格的一例。
[0038]圖12是原因列表的一例。
[0039]圖13是表示分析裝置所執行的監視基準值的設定處理的流程的流程圖。
【具體實施方式】
[0040]以下，參照附圖，基于實施例來例示性地詳細說明本發明的實施方式。其中，關于本實施例所記載的構成部件的尺寸、材質、形狀、其相對配置等，只要不作特別記載，并不意圖以它們來限定本發明的范圍。
[0041 ] <系統構成>
[0042]圖1示意地示出了印刷基板的表面安裝生產線上的生產設備以及質量管理系統的構成例。表面安裝(Surface Mount Technology:SMT;表面貼裝技術)是指在印刷基板的表面焊接電子部件的技術，表面安裝生產線主要由焊料印刷?部件的貼裝?回流焊(焊料的熔敷)這三個工序構成。
[0043]如圖1所示，在表面安裝生產線上，從上游側依次設置有焊料印刷裝置X1、貼裝機X2、回流焊爐X3來作為生產設備。焊料印刷裝置Xl是通過絲網印刷在印刷基板上的電極部(稱為焊盤)印刷膏狀的焊料的裝置。貼裝機X2是用于拾取要安裝于基板的電子部件并在對應部位的焊膏之上載置部件的裝置，也稱為貼片機。回流焊爐X3是用于在對焊膏進行加熱熔融后實施冷卻從而將電子部件在基板上焊料接合的加熱裝置。這些生產設備Xl?X3經由網絡(LAN)與生產設備管理裝置X4連接。生產設備管理裝置X4是負責生產設備Xl?X3的管理、綜合控制的系統，具有對定義各生產設備的動作的安裝程序(包含動作次序步驟、制造條件、設定參數等)、各生產設備的日志數據等進行存儲、管理、輸出的功能等。另外，生產設備管理裝置X4還具有在從操作者或其他裝置受理安裝程序的變更指示時進行相應的生產設備中所設定的安裝程序的更新處理的功能。
[0044]另外，在表面安裝生產線上，設置有在焊料印刷?部件的貼裝?回流焊的各工序的出口檢查基板的狀態并自動檢測不良或者不良的風險的質量管理系統Y。質量管理系統Y除了良品與不良品的自動區分之外，還具有根據檢查結果或分析結果來反饋至各生產設備的動作的功能(例如，安裝程序的變更等)。如圖1所示，本實施方式所涉及的質量管理系統Y構成為包含:焊料印刷檢查裝置H、部件檢查裝置Y2、外觀檢查裝置Y3、X射線檢查裝置Y4這4種檢查裝置、以及檢查管理裝置Y5、分析裝置Y6、作業終端Y7等。
[0045]焊料印刷檢查裝置Yl是用于對從焊料印刷裝置Xl搬出的基板檢查焊膏的印刷狀態的裝置。在焊料印刷檢查裝置Yl中，對基板上印刷的焊膏進行二維乃至三維的計測，并根據其計測結果，針對各種檢查項目來判定是否為正常值(容許范圍)。作為檢查項目，例如有焊料的體積、面積、高度、位置偏離、形狀等。在焊膏的二維計測中，能使用圖像傳感器(攝像頭)等，在三維計測中，能利用激光位移計、相位偏移法、空間編碼法、光切斷法等。
[0046]部件檢查裝置Y2是用于對從貼裝機X2搬出的基板檢查電子部件的配置狀態的裝置。在部件檢查裝置Y2中，對載置于焊膏之上的部件(可以是部件主體、電極(引線)等部件的一部分)進行二維乃至三維的計測，并根據其計測結果，針對各種檢查項目來判定是否為正常值(容許范圍)。作為檢查項目，例如有部件的位置偏離、角度(旋轉)偏離、缺件(未配置部件)、部件差異(配置的是不同部件)、極性差異(部件側與基板側的電極的極性不同)、正反顛倒(部件朝背面方向配置)、部件高度等。與焊料印刷檢查同樣，在電子部件的二維計測中，能使用圖像傳感器(攝像頭)等，在三維計測中，能利用激光位移計、相位偏移法、空間編碼法、光切斷法等。
[0047]外觀檢查裝置Y3是用于對從回流焊爐X3搬出的基板來檢查焊接的狀態的裝置。在外觀檢查裝置Y3中，對回流焊后的焊料部分進行二維乃至三維的計測，并根據其計測結果，針對各種檢查項目，判定是否為正常值(容許范圍)。作為檢查項目，在與部件檢查相同的項目之外，還包含角焊縫形狀的良好與否等。在焊料的形狀計測中，除了上述激光位移計、相位偏移法、空間編碼法、光切斷法等之外，還能利用所謂的彩色高光方式(將R、G、B的照明以不同的入射角照射至焊料面，通過天頂照相機來拍攝各色的反射光，從而將焊料的三維形狀作為二維的色調信息進行檢測的方法)。
[0048]X射線檢查裝置Y4是利用X射線像來檢查基板的焊接的狀態的裝置。例如，在BGA(Ball Grid Array;球柵陣列封裝)、CSP(Chip Size Package;芯片級封裝)等封裝部件或多層基板的情況下，焊料接合部隱藏在部件或基板之下，因此通過外觀檢查裝置Y3(也就是外觀圖像)無法檢查焊料的狀態。X射線檢查裝置Υ4就是用于彌補這樣的外觀檢查的弱點的裝置。作為X射線檢查裝置Υ4的檢查項目，例如有部件的位置偏離、焊料高度、焊料體積、焊料球徑、后角焊縫的長度、焊料接合的良好與否等。此外，作為X射線像，可以使用X射線透過圖像，優選使用CT(Computed Tomography;斷層掃描)圖像。
[0049]這些檢查裝置Yl?Y4經由網絡(LAN)與檢查管理裝置Y5連接。檢查管理裝置Y5是負責檢查裝置Yl?Y4的管理、綜合控制的系統，具有對定義各檢查裝置Yl?Y4的動作的檢查程序(檢查次序步驟、檢查條件、設定參數等)、各檢查裝置Yl?Y4得到的檢查結果或日志數據等進行存儲、管理、輸出的功能等。
[0050]分析裝置Y6是具有如下功能的系統，S卩，通過分析檢查管理裝置Y5中所匯總的各檢查裝置Yl?Y4的檢查結果(各工序的檢查結果)來進行不良的預測、不良的原因估計等的功能、以及根據需要進行向各生產設備Xl?X3的反饋(安裝程序的變更等)的功能等。
[0051]作業終端Y7是具有如下功能等的系統:對生產設備Xl?X3的狀態、各檢查裝置Yl?Y4的檢查結果、分析裝置Y6的分析結果等信息進行顯示的功能、對生產設備管理裝置X4、檢查管理裝置Y5進行安裝程序或檢查程序的變更(編輯)的功能、以及確認表面安裝生產線整體的動作狀況的功能等。
[0052]生產設備管理裝置X4、檢查管理裝置Y5、分析裝置Y6均能通過具備CPU(中央運算處理裝置)、主存儲裝置(存儲器)、輔助存儲裝置(硬盤等)、輸入裝置(鍵盤、鼠標、控制器、觸控面板等)、顯示裝置等的通用的計算機系統來構成。這些裝置X4、Y5、Y6既可以是各自獨立的裝置，也可以在一個計算機系統中安裝這些裝置Χ4、Υ5、Υ6的全部功能，還能在生產設備Xl?Χ3或檢查裝置Yl?Υ4的任一裝置所具備的計算機中安裝這些裝置Χ4、Υ5、Υ6的功能的全部或一部分。另外，盡管在圖1中劃分了生產設備與質量管理系統的網絡，但只要能相互進行數據通信，則無論使用何種構成的網絡均可。
[0053]<貼裝機〉
[0054]參照圖2，更詳細地說明本實施方式的貼裝機Χ2的構成。圖2是表示貼裝機所具備的設備構件的構成的示意圖。
[0055]貼裝機Χ2具備:載置基板B的工作臺20、提供電子部件P的多個送料器21、拾取電子部件P的可動式的貼裝頭22、安裝于貼裝頭22的多個吸嘴23、以及對各吸嘴的氣壓進行控制的真空栗24等。在各列的送料器21設置有不同型號的部件P。另外，貼裝機Χ2具有上攝像頭25、下攝像頭26、對吸嘴端面的接觸壓力進行計測的接觸傳感器27、用于計測吸嘴的氣壓的壓力傳感器28等，來作為用于探測本機的動作的異常的觀測系統。控制部29是負責貼裝機Χ2的各部的控制、運算、信息處理的模塊，具備CPU(中央運算處理裝置)、存儲器等。
[0056]圖3是表示貼裝機Χ2所執行的部件安裝處理的流程的流程圖。
[0057]首先，控制部29控制工作臺20，搬入作為對象的基板B，并定位于給定的位置(步驟S30)。然后，通過上攝像頭25拍攝基板B，由控制部29從基板B的圖像中讀取在基板B打印或粘貼的基板ID(步驟S31)。
[0058]接下來，控制部29讀入與基板B對應的安裝程序(步驟S32)。圖4是安裝程序中所含的部件的列表的一例。列表的各行表征一個部件的安裝條件。在安裝條件中定義有:作為部件的裝配目的地的基板上的電路編號、部件的型號、提供部件的送料器21的ID、用于部件的拾取的吸嘴23的ID、部件的裝配位置的X座標以及Y座標、裝配部件時的旋轉角度、部件的高度等的信息。在安裝程序中，除了圖4所示的列表之外，還包含貼裝機X2的動作次序步驟、用于動作的異常判定的監視基準、各種設定參數等。
[0059]以下，以在列表的第I行記載的部件為例，來說明貼裝機X2所執行的一系列的安裝時序。
[0060](I)部件進給
[0061 ] 控制部29控制ID:1 (ID為I)的送料器21，將型號:AAAA(型號為AAAA)的部件送至給定的部件吸附位置(步驟S33)。
[0062](2)部件吸附
[0063]控制部29控制貼裝頭22，將ID為I的吸嘴23移動至部件吸附位置后，使該吸嘴23的前端下降至與部件上表面接觸(步驟S34)。吸嘴前端與部件的接觸通過設置于ID為I的吸嘴23的接觸傳感器27的輸出(接觸壓力)來探測。
[0064]接下來，控制部29控制真空栗24，降低ID為I的吸嘴23的氣壓，吸附部件(步驟S35)。此時，控制部29通過設置于ID為I的吸嘴23的壓力傳感器28來觀測吸附真空壓，檢查吸附真空壓是否低于監視基準值(步驟S36)。在吸附真空壓低于監視基準值(正常)的情況下，將吸附真空壓的觀測值記錄至存儲器并前進至下一處理，而在吸附真空壓超過監視基準值(異常)的情況下，中斷安裝處理來執行例外處理。這是為了將吸附失誤或吸附不足所致的不良的發生防范于未然。例外處理的細節將后述。
[0065](3)部件識別
[0066]控制部29控制貼裝頭22使部件移動至下攝像頭26的上方，并通過下攝像頭26來拍攝部件的下表面(步驟S37)。
[0067]然后，控制部29通過圖像識別處理來檢查被吸嘴23吸附的部件是否為型號:AAAA的部件(步驟S38)。具體而言，識別圖像內的部件的外形，并與預先登記在存儲器中的型號:AAAA的部件的模型數據進行比較來計算部件一致率，進行部件一致率是否高于監視基準值(正常)從而是否為同一部件的判定。在判定為同一部件的情況下，將部件一致率的值記錄至存儲器并前進至下一處理，否則(異常)，中斷安裝處理并執行例外處理。這是為了防止異種部件的裝配。例外處理的細節將后述。
[0068]另外，控制部29通過圖像識別處理來檢查被吸嘴23吸附的部件的位置以及姿勢(步驟S39)。例如在因送料器的歪斜等原因而在部件吸附時吸嘴23偏離部件的中心時，部件會發生位置偏離或旋轉偏離。為了在部件裝配時校正這些偏離量，在步驟S39中計算位置偏離量(X，Y)以及旋轉偏離量(Θ)。此外，在位置偏離量或旋轉偏離量小于監視基準值的情況下(正常)，將位置偏離量以及旋轉偏離量的值記錄至存儲器并前進至下一處理，否則(異常)，中斷安裝處理并執行例外處理。這是由于，在偏離量過大的情況下，送料器等發生異常的蓋然性高。例外處理的細節將后述。
[0069](4)部件裝配
[0070]控制部29控制貼裝頭22，使部件遵照以安裝條件給出的部件裝配位置以及角度(X: 1000ym，Y: 1000ym，θ:O度)進行移動、旋轉(步驟S40)。此時，還進行在步驟S39中求出的位置偏離量以及旋轉偏離量的校正。
[0071]接下來，控制部29使貼裝頭22下降，直至吸嘴23的前端和基板上表面的間隔與以安裝條件給出的部件高度(h:300ym)—致(步驟S41)。此時，控制部29在使貼裝頭22下降的同時觀測接觸傳感器27的輸出，從而探測在部件的下表面與焊料接觸的時刻的高度，并觀測從該高度起的部件的壓入量(步驟S42)。此外，在壓入量落在以監視基準值所定義的正常范圍的情況下，將壓入量的值記錄至存儲器并前進至下一處理，否則(異常)，中斷安裝處理并執行例外處理。這是由于，在壓入量不適當的情況下，在回流焊時有發生不良的風險。例外處理的細節將后述。
[0072]若貼裝頭22下降至給定的高度，則控制部29控制真空栗24來提升吸嘴23的氣壓，從吸嘴23釋放部件(步驟S43)。此時，控制部29通過壓力傳感器28來觀測裝配空氣壓，檢查裝配空氣壓是否落在監視基準值(下限)與監視基準值(上限)之間的正常范圍(步驟S44)。在裝配空氣壓為正常范圍的情況下，將其觀測值記錄至存儲器并前進至下一處理，但在偏離正常范圍的情況下，中斷安裝處理并執行例外處理。這是由于，存在因裝配空氣壓過多而導致部件偏離、或者因裝配空氣壓不足而導致部件未能從吸嘴脫離的可能性。例外處理的細節將后述。
[0073](5)取回確認
[0074]部件裝配后，控制部29使吸嘴23移動至下攝像頭26的上方，進行下攝像頭26所執行的拍攝(步驟S45)，通過圖像識別處理來檢查部件是否還附著于吸嘴23(步驟S46)。若部件附著的情況下，則中斷安裝處理并執行例外處理。若沒有部件的附著，則控制部29使貼裝頭22回歸至開始位置，重復針對下一部件的處理(步驟S33?S46)(步驟S47)。此外，盡管在本實施方式中說明了 I個部件的安裝時序，但還能通過多個吸嘴各自拾取不同的部件并將多個部件在一次時序中進行安裝。
[0075]例如，在針對一個部件的處理已結束的定時、針對一個基板的處理已結束的定時、一定的時間間隔等給定的定時，將部件安裝處理之間觀測并記錄的觀測值的數據作為日志數據保存至生產設備管理裝置X4。
[0076]<自我診斷功能>
[0077]如前所述，本實施方式的貼裝機X2利用攝像頭或傳感器等觀測系統來始終監視本機的動作，在觀測值偏離預先規定的監視基準值的情況下(也就是認可動作中存在異常的情況下)中斷安裝處理，執行給定的例外處理，即，具有這樣的自我診斷功能。
[0078]圖5是將貼裝機X2所探測的異常與其糾正方法加以對應的表格。該表格從生產設備管理裝置X4給出，或者預先存儲在控制部29的存儲器中。在表格中，按貼裝機X2的設備構件、動作、觀測項目的每種組合來將糾正方法加以對應。此外，盡管在圖5的例子中還將異常的原因加以對應，但該信息也可以省略。
[0079]例如，在圖3的步驟S36中，設ID為η的吸嘴23的吸附真空壓超過了監視基準值。這樣的異常會產生部件的吸附失誤或吸附不足，造成部件的墜落、部件偏離、缺件等不良的蓋然性高。作為吸附真空壓增加的原因最多的是，因吸嘴前端的磨損而吸嘴與部件之間空出了間隙，而作為用于消除該狀況的糾正方法，ID為η的吸嘴的交換是適當的。為此，作為例外處理，控制部29輸出“第η個吸嘴已磨損，請換新的吸嘴。”這樣的消息，并向操作者通知異常的原因和其對應措施。由此，即使不是熟手，也能進行迅速且適當的維護。此外，消息的輸出既可以由貼裝機Χ2執行，也可以由生產設備管理裝置Χ4、分析裝置Υ6、作業終端Υ7等其他裝置執行。消息的輸出方法可以是由監視器進行顯示、由打印機進行印刷、由揚聲器進行語音輸出、郵件發送等任意方法。
[0080]<分析裝置>
[0081]接下來，說明分析裝置Υ6所執行的不良原因的估計處理和監視基準值的設定處理。不良原因的估計處理是用于在檢查裝置檢測到不良的情況下具體確定成為該不良的直接的原因的生產設備的異常的處理。另外，監視基準值的設定處理是用于根據檢查裝置的檢查結果使生產設備的自我診斷功能中使用的監視基準值趨近更佳的值的處理。以下，說明將檢查結果利用于貼裝機Χ2的異常確定、監視基準值的更新的例子。
[0082]圖6是分析裝置Υ6的功能框圖。分析裝置Υ6具有檢查數據獲取部60、觀測數據獲取部61、不良原因估計部62、表格存儲部63、監視基準設定部64等的功能。這些功能是通過由分析裝置Υ6(的CPU)執行計算機程序來實現的。此外，在圖6中，僅示出了分析裝置Υ6具有的功能當中與不良原因的估計處理和監視基準值的設定處理有關的功能，并省略了其他功會K。
[0083](I)不良原因的估計處理
[0084]圖7是表示分析裝置Y6所執行的不良原因的估計處理的流程的流程圖。該處理是在符合給定的開始條件時(例如，在被判定為不良的部件數超過規定值時、不良率超過規定值時、操作者輸入開始命令時等)執行的。
[0085]首先，檢查數據獲取部60獲取由檢查裝置得到的檢查結果的數據(稱為檢查數據)(步驟S70) ο檢查數據獲取部60既可以從各檢查裝置Yl?Y4直接獲取檢查數據，也可以讀入檢查管理裝置Y5所匯總的檢查數據。既可以讀入所蓄存的全部檢查數據，也可以僅讀入一部分檢查數據(例如，僅在前次的處理以后所蓄存的數據、僅操作者指定的期間的數據等)。此外，盡管在檢查數據中包含焊料印刷檢查裝置Yl所執行的印刷后檢查的結果、部件檢查裝置Y2所執行的安裝后檢查的結果、外觀檢查裝置Y3以及X射線檢查裝置Y4所執行的回流焊后檢查的結果，但在本實施方式中，由于判斷貼裝機X2的異常有無，因此僅使用安裝后檢查和回流焊后檢查的檢查數據。
[0086]圖8示出檢查數據的一例。在檢查數據中含有:基板ID、部件型號、電路編號等的“基板/部件信息”、以及檢查工序信息、檢查裝置ID等的“檢查裝置信息”、以及與多個檢查項目有關的“檢查結果/計測值信息”。檢查結果/計測值信息是計測值與檢查結果的配對，該計測值是在檢查中從部件計測出的指標，該檢查結果是根據該計測值來判定OK(良)/NG(不良)的結果。
[0087]接下來，觀測數據獲取部61獲取在貼裝機X2中觀測到的觀測值的數據(稱為觀測數據)(步驟S71)。觀測數據獲取部61既可以從貼裝機X2直接獲取觀測數據，也可以獲取生產設備管理裝置X4所匯總的觀測數據。此時，將獲取與在步驟S70中獲取到的檢查數據相同的基板/部件的全部的觀測數據。
[0088]圖9示出觀測數據的一例。在觀測數據中含有:基板ID、部件型號、電路編號等的“基板/部件信息”、以及貼裝頭ID、吸嘴ID、送料器ID等的“貼裝機信息”、以及吸附真空壓、部件一致率、吸附位置偏離量(X)、吸附位置偏離量(Y)、吸附旋轉偏離量(Θ)、壓入量、裝配空氣壓等的“貼裝機觀測值信息”。
[0089]接下來，不良原因估計部62從檢查數據之中獲取被判定為不良的部件(稱為不良品)的數據(步驟S72)。在獲取到的多個不良品的數據之中含有電路編號不同的部件的數據的情況下，按每個電路編號來執行以后的處理即可。在本實施方式中，假設在電路編號相同的幾個部件中檢測到“部件偏離”不良來進行以后的說明。
[0090]接下來，不良原因估計部62參照表格存儲部63中所存放的“貼裝機異常-檢查不良表格”，將可能成為在步驟S72中檢測到的不良(部件偏離)的原因的貼裝機X2的異常現象選擇為不良原因候選El?En(步驟S73)。貼裝機異常-檢查不良表格是指，對貼裝機X2中可能發生的異常現象與以該異常現象為原因而可能發生的制品的不良之間的對應關系進行定義的表格(知識庫)。在此，如圖10所示，以“設備構件種類”、“動作”和“異常內容”的組來定義貼裝機X2的異常現象，對于各異常現象，將不良的種類(檢查項目的名稱)加以對應。一個異常現象可以對應多種不良。在本實施方式的情況下，作為與“部件偏離”對應的不良原因候選，提取“吸嘴的吸附動作中的吸附位置偏離”、“吸嘴的裝配動作中的裝配時供給壓力過多”、……、“攝像頭的識別動作中的攝像頭不良”等多個異常現象。此外，若在貼裝機異常-檢查不良表格之中沒有符合與步驟S72中檢測到的不良的項，則能視作該不良的原因不在于貼裝機X2，因此結束處理(步驟S74)。
[0091]在將變量X初始化為I后(步驟S75)，針對各不良原因候選ExU=I?η)進行以下的處理。
[0092]首先，不良原因估計部62參照表格存儲部63中所存放的“貼裝機異常-觀測項目表格”，確認與不良原因候選Ex對應的觀測項目和觀測值的增減方向(步驟S76)。貼裝機異常-觀測項目表格是指，對貼裝機Χ2中可能發生的異常現象與該異常現象發生時觀測值出現變化(增加或減少)的觀測項目之間的對應關系進行了定義的表格(知識庫)。在此，如圖11所示，以“設備構件種類”、“動作”以及“異常內容，，的組來定義貼裝機Χ2的異常現象，并針對各異常現象，將觀測項目和觀測值的增減方向加以對應。例如，對于作為不良原因候選Ε2的“吸嘴的裝配動作中的裝配時供給壓力過多”這樣的異常現象，可知呈現“裝配空氣壓的增加”這樣的觀測值的異常。此外，可以將圖10與圖11的兩個表格合為一個。
[0093]接下來，不良原因估計部62從觀測數據之中提取與不良原因候選Ex對應的觀測項目的觀測值。此時，不僅提取安裝不良品時的觀測值(以下僅記為“不良品的觀測值”)，還提取型號與不良品相同且在安裝被相同設備構件處理后的良品時的觀測值(以下僅記為“良品的觀測值”)(步驟S77)。然后，不良原因估計部62將提取出的良品的觀測值與不良品的觀測值進行比較，評價兩者之間是否存在給定程度以上(被認為有意義)的變化(步驟S78)。在被認為是有意義的變化的情況下，也就是不良品的觀測值被認為存在異常的情況下(步驟S78;是)，判斷為不良原因候選Ex是不良原因(之一)并追加至原因列表(步驟S79)。另一方面，在不被認為是有意義的變化的情況下(步驟S78;否)，判斷為不良原因候選Ex并非不良原因。
[0094]關于判定在良品的觀測值與不良品的觀測值之間是否存在有意義的變化的方法，可以使用任意方法，但是優選例如在不良品的觀測值偏離良品的觀測值分布的均值給定距離以上的情況下，視為該觀測值存在有意義的變化。用于判定的“給定距離”能任意設定，但例如優選利用良品的觀測值分布的標準偏差σ的η倍(η的值根據要求的質量基準來確定)。若使用這樣的統計的手法，則能以簡單的處理來評價不良品的觀測值相對于良品的觀測值分布的變化。
[0095]在本實施方式中，進行基于3σ的判定。即，使用多個良品的觀測值來計算其均值A和標準偏差σ。然后，在符合以下條件的不良品的觀測值V只要有一個存在的情況下，就視為在良品的觀測值與不良品的觀測值之間存在有意義的變化。
[0096].在增減的方向為“增加”的情況下:ν>Α+3σ
[0097].在增減的方向為“減少”的情況下:ν<Α—3σ
[0098]此外，在觀測值朝與表格中定義的增減的方向為相反的方向變化時，可以無視那樣的變化(視作與貼裝機的異常無關)。
[0099]使X遞增來重復步驟S76?S79，若全部的不良原因候選El?En的分析完成，則結束處理(步驟S80、S81)。
[0100]通過以上的處理，來生成對被認為是不良的直接的原因的貼裝機X2的異常現象進行了記錄的原因列表。圖12是原因列表的一例。在該例中可知，“吸嘴的裝配動作中的裝配時供給壓力過多”這樣的異常現象被確定為不良原因。另外，在原因列表中還記錄不良的種類、不良品的基板/部件信息、被認為異常的設備構件的ID、被認為異常的觀測值等。若不良原因被如此確定，則例如將“不良(部件偏離)的原因在于，貼裝機的第η個吸嘴的裝配時的供給壓力過多。”這樣的消息在監視器中顯示等，能向操作者提供具體確定了異常部位(發生異常的設備構件)和異常動作的信息。進而，通過參照圖5的表格，將“不良(部件偏離)的原因在于，貼裝機的第η個吸嘴的裝配時的供給壓力過多。吸嘴已磨損，請換新的吸嘴。”這樣的消息在監視器中顯示等，還能向操作者通知異常的糾正方法。由此，即便不是熟手，也能進行迅速且適當的維護。此外，消息的輸出既可以由分析裝置Υ6所具備的監視器執行，也可以由作業終端Υ7等其他裝置所具備的監視器等來執行。另外，不限于由監視器進行顯示，例如還可以是由打印機進行印刷、由揚聲器進行語音輸出、以及郵件發送等方法。
[0101]另外，不良原因估計部62優選還輸出在步驟S72中檢測出的不良的種類、在步驟S73中提取出的不良原因候選El?En的一覽、在步驟S79中確定出的不良原因(估計結果)等信息。此時，進而，還可以輸出在步驟S77中提取出的良品的觀測值的信息(觀測值分布、均值、方差等)和不良品的觀測值的信息、表示良品與不良品的觀測值的差異的信息等。通過向用戶提供這樣的信息，用戶自身能確認不良原因的估計處理的過程，能提高對估計結果的理解度。關于在此情況下的信息的輸出方法，還可以使用由監視器進行顯示、由打印機進行印刷、由揚聲器進行語音輸出、以及郵件發送等任意方法。
[0102](2)監視基準值的設定處理
[0103]圖13是表示分析裝置Υ6所執行的監視基準值的設定處理的流程的流程圖。該處理是在符合給定的開始條件時(例如，被判定為不良的部件數超過規定值時、不良率超過規定值時、操作者輸入開始命令時等)執行的。
[0104]首先，由檢查數據獲取部60獲取檢查數據(步驟S130)，并由觀測數據獲取部61獲取觀測數據(步驟S131)。到此為止的處理與圖7的步驟S70、S71相同。
[0105]接下來，監視基準設定部64讀入貼裝機Χ2的安裝程序(步驟S132)。然后，監視基準設定部64參照安裝程序中所含的部件的列表(圖4)以及表格存儲部63內的“貼裝機異常-觀測項目表格”，生成部件種類(型號)、設備構件、觀測項目以及觀測值的增減方向的全部組合Cl?Cn(步驟S133)。例如，得到“型號:AAAA+ID: I的吸嘴+吸附真空壓+增加”、“型號:AAAA+ID:1的吸嘴+部件位置偏離量+增加”、“型號:AAAA+ID:1的送料器+部件一致率+減少”等組合。按每種該組合來設定監視基準值。
[Ο?Ο?] 在將變量X初始化為I后(步驟SI34)，針對各組合Cx(x = I?η)進行以下的處理。
[0107]首先，監視基準設定部64從觀測數據之中提取符合組合Cx的部件的觀測值(步驟SI35)。例如，在Cx = “型號:AAAA+ID: I的吸嘴+吸附真空壓+增加”的情況下，提取在以ID:1的吸嘴來吸附型號:AAAA的部件時所觀測到的吸附真空壓的值。
[0108]接下來，監視基準設定部64計算在步驟SI35中提取出的相應部件的觀測值的均值A和標準偏差σ(步驟S136)。此時，在相應部件之中存在不良品的情況下，排除不良品的觀測值，而僅使用良品的觀測值來計算(也就是良品分布的)均值A和標準偏差σ。
[0109]以后的處理根據相應部件之中是否存在不良品而不同(步驟S137)。
[0110](在存在不良品的情況下)
[0111]監視基準設定部64將不良品的觀測值與良品的觀測值進行比較，評價不良品的觀測值是否被認為異常(步驟S138)。此時的異常判定能使用與圖7的步驟S78相同的方法。即，在不良品的觀測值V滿足下述條件的情況下，判定為異常值。
[0112].在增減的方向為“增加”的情況下:ν>Α+3σ
[0113].在增減的方向為“減少”的情況下:ν<Α—3σ
[0114]在將觀測值V判定為異常值的情況下，將該觀測值V決定為該觀測項目的新的監視基準值(步驟S139)。此外，在判定為異常值的觀測值V存在多個的情況下，將離良品分布的均值A最近的異常觀測值V設為監視基準值即可。在步驟S138中未檢測到異常值的情況下，前進至步驟S140。
[0115](在不存在不良品的情況下)
[0116]監視基準設定部64將良品分布的3σ設為監視基準值。即，在以組合Cx所定義的增減方向為“增加”的情況下(步驟S140;增加)，將Α+3σ的值設為監視基準值(步驟S141)，在增減方向為“減少”的情況下(步驟S140;減少)，將A—3σ的值設為監視基準值(步驟S142)。
[0117]使X遞增來重復步驟S135?S142，若已針對全部的組合Cl?Cn決定了監視基準值，則結束處理(步驟SI43、SI44)。
[0118]通過以上的方法，根據貼裝機Χ2的觀測數據和各檢查裝置的檢查數據，來決定適當的監視基準值。監視基準設定部64既可以將已決定的監視基準值的信息輸出至分析裝置Υ6或作業終端Υ7的監視器，向操作者提示貼裝機Χ2的安裝程序的修正，也可以自動設定(改寫)貼裝機Χ2或生產設備管理裝置Χ4中所存放的安裝程序。此外，在進行安裝程序的設定(改寫)前，優選在分析裝置Υ6或作業終端Υ7等的監視器中顯示為“更新監視基準值嗎?”等，向操作者詢問能否更新，在受理監視基準值的變更許可后執行安裝程序的設定處理。通過以上的方法，即使并非熟手，也能將貼裝機Χ2的自動診斷功能中利用的監視基準值更新為更適當的值，能極力減少異常的“過看”或“漏看”。此外，信息的輸出方法不限于由監視器進行顯示，例如還可以是由打印機進行印刷、由揚聲器進行語音輸出、以及郵件發送等方法。
[0119]<本實施方式的優點>
[0120]根據上述本實施方式的構成，使用在分別處理不良品與良品時在貼裝機中實際觀測到的觀測數據，來判斷可能成為不良的原因的生產設備的動作異常是否已發生，因此能高精度且具體地確定由檢查裝置檢測到的不良的直接的原因。而且，若原因被如此具體確定，則貼裝機的維護和質量管理變得簡單。
[0121]另外，在本實施方式中，通過使用圖10、圖11所示的表格，能使與基于專家(熟手)的知識和見解的判斷同等的不良原因估計被裝置化(自動化)。而且，由于只參照表格即可，因此還能謀求處理的簡化、處理時間的縮短。
[0122]另外，由于設置了使用觀測數據來更新各觀測項目的監視基準值的功能，因此可期待能自動趨近過看或漏看少的更妥當的監視基準值。
[0123]< 其他 >
[0124]上述實施方式的說明只不過是例示性地說明本發明，本發明不限于上述具體的形態。本發明能在技術思想的范圍內進行各種變形。
[0125]例如，盡管在上述實施方式中例示了通過分析裝置Y6來進行貼裝機X2的異常確定、監視基準值的更新的處理，但本發明的方法還能應用于焊料印刷裝置X1、回流焊爐X3等其他生產設備的異常確定、監視基準值的更新。進而，本發明的方法不限于表面安裝生產線，只要是包含生產設備和檢查裝置的生產線，則能優選適用于任何種類的生產線的質量管理。
[0126]另外，盡管上述實施方式的監視基準設定部64在符合組合Cx的部件之中不存在不良品時，將Α+3σ或A—3σ設定為了監視基準值，但也可以通過其他方法來求取監視基準值。例如，可以針對符合Cx的多個部件，進行觀測值與計測值(在該部件的檢查中計測出的值)的相關分析，并將與預先規定的檢查基準(例如計測值分布下的出現概率為m%)對應的觀測值設定為新的監視基準值。
[0127]標號說明
[0128]20:工作臺、21:送料器、22:貼裝頭、23:吸嘴、24:真空栗、25:上攝像頭、26:下攝像頭、27:接觸傳感器、28:壓力傳感器、29:控制部
[0129]60:檢查數據獲取部、61:觀測數據獲取部、62:不良原因估計部、63:表格存儲部、64:監視基準設定部
[0130]B:基板、P:電子部件
[0131]XI:焊料印刷裝置、X2:貼裝機、X3:回流焊爐、X4:生產設備管理裝置
[0132]Yl:印刷檢查裝置、Y2:部件檢查裝置、Y3:外觀檢查裝置、Y4:X射線檢查裝置、Y5:檢查管理裝置、Y6:分析裝置、Y7:作業終端。
【主權項】
1.一種質量管理裝置，進行生產線的質量管理，其特征在于， 在所述生產線上設置有生產設備和檢查裝置，所述生產設備具有為了探測本機的動作的異常而監視針對多個觀測項目的觀測值的功能，所述檢查裝置進行由所述生產設備處理后的制品的檢查， 所述質量管理裝置具有: 觀測數據獲取單元，其獲取觀測數據，該觀測數據記錄有在處理各制品時由所述生產設備觀測到的各觀測項目的觀測值;以及 不良原因估計單元，所述檢查裝置在制品中檢測到不良的情況下，該不良原因估計單元使用所述觀測數據將處理不良品時的觀測值與處理良品時的觀測值進行比較，從而判斷能成為所述不良的原因的所述生產設備的動作的異常是否已發生。2.根據權利要求1所述的質量管理裝置，其特征在于， 在針對觀測項目處理不良品時的觀測值與處理良品時的觀測值之間存在規定程度以上的變化的情況下，所述不良原因估計單元判斷為與該觀測項目關聯的所述生產設備的動作的異常是所述不良的原因。3.根據權利要求2所述的質量管理裝置，其特征在于， 在處理不良品時的觀測值偏離處理良品時的觀測值分布的均值給定距離以上的情況下，所述不良原因估計單元視為該觀測值存在規定程度以上的變化。4.根據權利要求3所述的質量管理裝置，其特征在于， 所述給定距離是處理良品時的觀測值分布的標準偏差的η倍。5.根據權利要求1至4中任一項所述的質量管理裝置，其特征在于， 所述質量管理裝置還具備存儲單元，該存儲單元存儲表格，該表格包含:所述生產設備中能發生的異常現象與以該異常現象為原因而能發生的制品的不良之間的對應關系、以及所述生產設備中能發生的異常現象與在該異常現象發生時觀測值出現變化的觀測項目之間的對應關系， 在制品中檢測出不良的情況下，所述不良原因估計單元提取所述表格中與所述不良對應的所述生產設備的異常現象來作為不良原因候選， 使用所述表格中與作為所述不良原因候選的異常現象對應的觀測項目的觀測數據，來估計該異常現象是否為所述不良的原因。6.根據權利要求5所述的質量管理裝置，其特征在于， 所述不良原因估計單元輸出表示所述不良的種類的信息、表示提取出的所述不良原因候選的信息、以及表示所述不良的原因的估計結果的信息。7.根據權利要求6所述的質量管理裝置，其特征在于， 所述不良原因估計單元還輸出在對檢測到所述不良的制品進行處理時的觀測值、以及處理良品時的觀測值的信息。8.根據權利要求5至7中任一項所述的質量管理裝置，其特征在于， 所述不良原因估計單元針對估計為所述不良的原因的異常現象，輸出表示所述生產設備的異常部位和該異常部位的異常動作的信息。9.根據權利要求8所述的質量管理裝置，其特征在于， 所述不良原因估計單元將表示所述不良的種類的信息以及表示檢測到所述不良的制品的信息與表示所述生產設備的異常部位和該異常部位的異常動作的信息一起輸出。10.根據權利要求1至9中任一項所述的質量管理裝置，其特征在于，所述生產設備的所述監視的功能是如下功能:在觀測項目的觀測值偏離通過預先設定的監視基準值而確定的正常范圍的情況下，判定為所述生產設備的動作已發生異常， 所述質量管理裝置還具備監視基準設定單元，該監視基準設定單元根據多個制品的觀測值的分布來決定用于該觀測值的監視的新的監視基準值。11.根據權利要求10所述的質量管理裝置，其特征在于， 所述監視基準設定單元輸出所述新的監視基準值，或者，對所述生產設備自動設定所述新的監視基準值，或者，在從用戶受理所述生產設備的監視基準值的變更許可后對所述生產設備設定所述新的監視基準值。12.根據權利要求1至11中任一項所述的質量管理裝置，其特征在于，所述生產線是印刷基板的表面安裝生產線， 所述生產設備是在印刷基板之上安裝電子部件的貼裝機。13.一種質量管理裝置的控制方法，該質量管理裝置進行生產線的質量管理，其特征在于， 在所述生產線上設置有生產設備和檢查裝置，所述生產設備具有為了探測本機的動作的異常而監視針對多個觀測項目的觀測值的功能，所述檢查裝置進行由所述生產設備處理后的制品的檢查， 所述控制方法具有: 觀測數據獲取步驟，獲取觀測數據，該觀測數據記錄有在處理各制品時由所述生產設備觀測到的各觀測項目的觀測值;以及 不良原因估計步驟，在所述檢查裝置在制品中檢測到不良的情況下，使用所述觀測數據將處理不良品時的觀測值與處理良品時的觀測值進行比較，從而判斷能成為所述不良的原因的所述生產設備的動作的異常是否已發生。14.一種程序，用于使計算機執行權利要求13所述的質量管理裝置的控制方法的各步驟。
【文檔編號】G05B19/418GK105917756SQ201580004699
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年1月27日
【發明人】光田裕, 光田裕一, 森弘之, 小倉克敏
【申請人】歐姆龍株式會社