Katsaus modulaaristen piirilevyladontakoneiden käyttöön liittyvistä optimointiongelmista
avoin
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Lataukset872
Pysyvä osoite
Verkkojulkaisu
DOI
Tiivistelmä
Työssä luodaan katsaus modulaaristen ladontakoneiden rakenteeseen, toimintaan ja
uudelleenkonfigurointiin. Tämän lisäksi tarkastellaan kyseiseen ladontakonetyyppiin keskeisesti
liittyvää optimointiongelmaa, eli ladontakonekonfiguraation ja linjaston tasapainotuksen
ongelmaa. Tutkielmassa kehitetään simuloitua jäähdytystä hyödyntävä ratkaisumenetelmä
modulaarisen ladontakoneen uudelleenkonfigurointiin.
Modulaariset ladontakoneet edustavat modernia ladontakonetyyppiä. Sen tärkeimpänä erona
moniin muihin ladontakonetyyppeihin nähden on moduulien uudelleenkonfigurointimahdollisuus.
Toisin sanoen, koneen osia pystytään vaihtamaan siten, että sillä pystytään
tehokkaasti latomaan erilaisia piirilevyjä ilman, että koko ladontakone jouduttaisiin vaihtamaan
toiseen. Tästä syystä tämäntyyppinen ladontakone sopii erityisen hyvin nykyaikaisen
elektroniikkateollisuuden tarpeisiin, jossa ladottavana olevat piirilevyt vaihtuvat tiuhaan tahtiin
esimerkiksi tuotteiden lyhentyneiden elinkaarien sekä tuotannossa olevien lukuisten varianttien
vuoksi.
Modulaaristen ladontakoneiden optimointiongelmista ladontakonekonfiguraation määrääminen
ja linjaston tasapainotusongelma, eli lyhyemmin MCLB-ongelma on tyypillinen kyseiseen
konetyyppiin liittyvä optimointiongelma. Nimensä mukaisesti optimointitehtävä koostuu
kahdesta tiukasti yhteen nivoutuvasta laajemmasta ongelmasta: ladontakonemoduulien
konfiguroinnista sekä näiden moduulien muodostaman linjaston tasapainotuksesta. Ongelman
ratkaisu ei ole triviaali, sillä siihen liittyy useita muuttujia. Valmistettavana oleva piirilevy
määrittelee ladontakoneissa käytettävät komponenttien käsittelyyn tarvittavat työkalut, eli
käytännössä ladontapäät ja niihin asennettavat suuttimet. Konekonfiguraatiossa joudutaan
huomioimaan keskinäisiä yhteensopivuuksia sekä suuttimien ja ladontapäiden, että
komponenttien ja suuttimien välillä. Linjaston tasapainotuksen tarkoituksena on allokoida
valmistuksessa tarvittavat komponentit eri ladontamoduuleille siten, että piirilevyn valmistusaika
minimoituu. Käytännössä MCLB-ongelma on laskennallisesti vaativa, jolloin joudutaan
tyytymään alioptimaalisiin ratkaisuihin.
Työssä MCLB-ongelman ratkaisemiseksi on esitetty simuloitua jäähdytystä hyödyntävä
ratkaisumenetelmä. Simuloitu jäähdytys on metaheuristinen ja todennäköisyyspohjainen
optimointimenetelmä, jota käytetään yleisesti nimenomaan vaikeiden kombinatoristen
optimointiongelmien ratkaisuun. Se on saanut vaikutteita metallin karkaisusta, jossa käsiteltävänä
olevaa metallia jäähdytetään hallitusti. Simuloidun jäähdytyksen suorituskykyyn vaikuttaa
merkittävästi nk. jäähdytysaikataulu, jonka vaikutusta esitellään myös työn
suorituskykymittauksia käsittelevässä osiossa.
Tutkimuskysymys: Ladontakonekonfiguraation ja linjaston tasapainotuksen ongelman
ratkaiseminen käyttäen simuloitua jäähdytystä.