JP4965139B2

JP4965139B2 - 生産管理方法及び生産管理システム

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Publication number: JP4965139B2
Application number: JP2006052996A
Authority: JP
Inventors: 宏明泉; 勝彦 ▲高▼橋
Original assignee: Hiroshima University NUC; Elpida Memory Inc
Current assignee: Hiroshima University NUC; Micron Memory Japan Ltd
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2026-02-28
Also published as: US7660645B2; US20070203601A1; JP2007233579A

Description

本発明は、生産管理方法及び生産管理システムに関し、特に、同じ加工装置を共用する複数のキー工程を含む生産ラインを管理する生産管理方法及び生産管理システムに関する。

従来より、同一の製品を大量生産する場合、生産ラインを用いて一連の工程を流れ作業的に行うことが一般的である。このような生産ラインは「コンベアライン型生産ライン」と呼ばれ、自動車などの製品において広く採用されている。コンベアライン方式では、生産ラインに含まれる各工程の要処理時間を一定に保つことが非常に重要である。これは、ある工程の要処理時間が他の工程に比べて長いと、この工程がボトルネックとなり、他の工程で使用する加工装置の稼働率が低下してしまうからである。

一方、半導体チップなどの生産ラインでは、コンベアライン方式とは異なり、複数の工程で同じ加工装置を共用することがある。このような生産ラインは「ジョブショップ型生産ライン」と呼ばれる。例えば、半導体チップの製造においては、ウェハの洗浄、導体や誘電体の成膜、フォトリソグラフィー、エッチングなどの工程が何度も繰り返し行われる。

このうち、ウェハの洗浄工程は、複数の工程で同じ加工装置（洗浄装置）を共用したとしても、多数のウェハを一括処理できるため、この工程がボトルネックとなることはほとんどない。また、成膜工程やエッチング工程は、成膜すべき材料やエッチングすべき材料によってプロセスガスなどの条件が異なることから、複数の工程で同じ加工装置（成膜チャンバー・エッチングチャンバー）を共用することは困難であることが多い。このため、成膜工程やエッチング工程は、工程ごとに専用のチャンバーを使用することが多く、これらの工程がボトルネックとなることも少ない。但し、成膜工程やエッチング工程なども、装置故障等によりボトルネック工程となる場合はある。

これに対し、フォトリソグラフィー工程は、使用する加工装置（ステッパー）が極めて高価であることから、複数の工程で同じステッパーを共用することが一般的である。しかも、洗浄工程などとは異なり、多数のウェハを一括処理することができず、ウェハを１枚ずつ加工する必要がある。このため、半導体チップの生産ラインでは、多くの場合、フォトリソグラフィー工程がボトルネックとなる。

ジョブショップ型生産ラインにおいて、複数の工程で同じ加工装置を共用するキー工程（上記の例ではフォトリソグラフィー工程）がボトルネックとなると、当該加工装置（上記の例ではステッパー）の直前に滞留した仕掛かり製品のうち、どの仕掛かり製品を優先的に処理すべきか、判断が非常に困難となることがある。

図１４はジョブショップ型生産ラインの一例であり、（ａ）は使用する加工装置を示す模式図であり、（ｂ）は各工程において使用する加工装置とその直前に滞留している仕掛かり製品数を示す表である。

図１４（ａ）に示すように、この生産ラインは４つの加工装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなり、このうち加工装置Ｂにて行われる工程がキー工程である。つまり、図１４（ｂ）に示すように、この生産ラインは工程１〜工程６までの６つの工程を行う生産ラインであり、工程２、工程４及び工程６において加工装置Ｂを使用する。

ここで、同じ加工装置Ｂを使用する工程２、工程４及び工程６には、図１４（ｂ）に示すように、それぞれ３個、４個及び２個の仕掛かり製品が滞留している。このような場合、加工装置Ｂはどの仕掛かり製品を優先して処理すべきか、何らかの判断が必要となる。一般的には、最も仕掛かり製品数の多い工程（この例では工程４）を優先すべきであると考えられるが、実際の生産ラインにおいてこのような単純な判断が適切であるとは限らない。

一方、ジョブショップ型生産ラインにおける優先順位の決定方法としては、特許文献１に記載された決定方法が知られている。しかしながら、特許文献１では、ボトルネックとなるキー工程の直後の工程における要処理時間に基づいて優先順位を決定しているだけであることから、このような方法では、キー工程にて仕掛かり製品が大幅滞留する状態を緩和したり、各工程における仕掛かり製品数を平準化させたり、さらには、加工装置の稼働率低下を防止したりすることはできない。また、半導体チップの生産ラインでは、完成した製品の数だけ新たに生産に取り掛かる、いわゆるＣＯＮＷＩＰ（CONstant Work-In-Process）が行われることが多く、特許文献１に記載された方法では、ＣＯＮＷＩＰを考慮した優先順位の正しい決定を行うことはできない。
特開平１１−１４５０２１号公報

本発明は、このような課題を解決すべくなされたものである。したがって、本発明の目的は、ジョブショップ型生産ラインの改良された生産管理方法及び生産管理システムを提供することである。

また、本発明の他の目的は、キー工程にて仕掛かり製品が大幅滞留する状態を緩和することが可能な生産管理方法及び生産管理システムを提供することである。

また、本発明のさらに他の目的は、ジョブショップ型生産ラインにおいて仕掛かり製品数を平準化可能な生産管理方法及び生産管理システムを提供することである。

また、本発明のさらに他の目的は、ジョブショップ型生産ラインにおいて加工装置の稼働率低下を防止可能な生産管理方法及び生産管理システムを提供することである。

本発明による生産管理方法は、同じ加工装置を共用する複数のキー工程を含む生産ラインの生産管理方法であって、前記複数のキー工程を基準として前記生産ラインによる一連の工程を複数のグループに分類し、前記複数のグループごとの仕掛かり製品数を取得する第１のステップと、取得したグループごとの仕掛かり製品数に基づき、前記複数のキー工程の優先順位を決定する第２のステップとを備えることを特徴とする。

また、本発明による生産管理システムは、同じ加工装置を共用する複数のキー工程を含む生産ラインを管理する生産管理システムであって、前記複数のキー工程を基準として前記生産ラインによる一連の工程を複数のグループに分類し、前記複数のグループごとの仕掛かり製品数を取得する計数手段と、取得したグループごとの仕掛かり製品数に基づき、前記複数のキー工程の優先順位を決定する判定手段とを備えることを特徴とする。

このように、本発明では、従来のようにキー工程の直前で滞留している仕掛かり製品数や、キー工程の直後の工程における要処理時間などをパラメータとするのではなく、複数のキー工程を基準として一連の工程を複数のグループに分類し、グループごとの仕掛かり製品数をパラメータとして優先順位を決定している。これにより、より実情に即した優先順位の決定を行うことが可能となり、生産効率を高めることが可能となる。

グループ分けは、所定のキー工程の後から、次のキー工程までを１グループとして行うことが好ましい。尚、最初のグループは、生産ラインに含まれる最初の工程の前から、最初のキー工程までを少なくとも含むことが好ましく、ＣＯＮＷＩＰを考慮する場合には、最後のキー工程の後から、生産ラインに含まれる最後の工程までをさらに含むことが好ましい。

優先順位の決定は、仕掛かり製品数の多いグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより行うことが好ましく、各グループ間で定常状態の仕掛かり製品数が大きく変わるようなケースでは、上記に加え、要処理時間の短いグループに含まれるキー工程の優先度を高めることが好ましい。このような基準によって優先順位を決定すれば、キー工程にて仕掛かり製品が大幅滞留する状態を緩和することが可能となる。

また、優先順位の決定は、所定のグループに対応する仕掛かり製品数が、次のグループに対応する仕掛かり製品数に対して多いほど、前記所定のグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより行うことが好ましく、各グループ間で定常状態の仕掛かり製品数が大きく変わるようなケースでは、上記に加え、所定のグループの要処理時間が、次のグループの要処理時間に対して短いほど、前記所定のグループに含まれるキー工程の優先度を高めることが好ましい。このような基準によって優先順位を決定すれば、ジョブショップ型生産ラインにおいて仕掛かり製品数を平準化することが可能となる。

さらに、優先順位の決定は、前記仕掛かり製品数の少ないグループほど、直前のグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより行うことが好ましく、各グループ間で定常状態の仕掛かり製品数が大きく変わるようなケースでは、上記に加え、要処理時間の短いグループほど、直前のグループに含まれるキー工程の優先度を高めることが好ましい。このような基準によって優先順位を決定すれば、ジョブショップ型生産ラインにおいて加工装置の稼働率低下を防止することが可能となる。

このように、本発明によれば、グループごとの仕掛かり製品数をパラメータとして、キー工程における処理の優先順位を決定していることから、より実情に即した優先順位の決定を行うことが可能となり、生産効率を高めることが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態による生産管理システムを導入した生産ラインを示す模式図である。図１において、実線で示す矢印は仕掛かり製品の流れを表し、破線で示す矢印は信号の流れを表す。

特に限定されるものではないが、図１に示す生産ラインは半導体チップの生産ラインであり、いわゆるジョブショップ型生産ラインである。説明を分かりやすくするため、図１４に示した例と同様、生産ラインを構成する加工装置はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４種類のみとし、工程１〜工程６までの６つの工程によって完成するラインを想定している。つまり、工程１〜工程６は、それぞれ加工装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｂ，Ｄ，Ｂによって行われる。

図１４に示した例と同様、４つの加工装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち、複数の工程（工程２，工程４，工程６）で繰り返し使用するのが加工装置Ｂであり、これらの工程がキー工程である。既に説明したように、半導体チップの生産ラインでは、フォトリソグラフィー工程がキー工程となることが多い。この場合、加工装置Ｂはステッパーである。他の加工装置Ａ，Ｃ，Ｄとしては、洗浄装置、成膜装置、エッチング装置などが挙げられる。但し、これら加工装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが具体的にどのような装置であるかは、本発明の要旨に直接関係はなく、どのような装置であっても構わない。

図１に示すように、各加工装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにはそれぞれ保管棚１０ａ〜１０ｄが割り当てられている。これら保管棚１０ａ〜１０ｄは、対応する加工装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにより加工すべき仕掛かり製品（半導体ウェハ）を保管するための棚である。したがって、保管棚１０ａ，１０ｃ，１０ｄに保管されている仕掛かり製品は、仕掛かり製品の流れを示す図２から明らかなように、それぞれ加工装置Ａ，Ｃ，Ｄを使用する工程１、工程３、工程５の前に位置する仕掛かり製品である。

これらに対し、保管棚１０ｂに保管されている仕掛かり製品は、いずれも加工装置Ｂを使用する工程の前に位置する仕掛かり製品ではあるものの、加工装置Ｂはキー工程である工程２、工程４及び工程６を共通に行う装置であることから、行うべき工程によって保管エリアを分けておく必要がある。このため、加工装置Ｂに対応する保管棚１０ｂは、３つの保管エリア１０ｂ_１，１０ｂ_２，１０ｂ_３に分けられている。これら３つの保管エリア１０ｂ_１，１０ｂ_２，１０ｂ_３には、加工装置Ａ，Ｃ，Ｄより搬送された仕掛かり製品がそれぞれ保管される。

したがって、図２に示すように、保管エリア１０ｂ_１に保管されている仕掛かり製品は工程２の直前に位置する仕掛かり製品であり、保管エリア１０ｂ_２に保管されている仕掛かり製品は工程４の直前に位置する仕掛かり製品であり、保管エリア１０ｂ_３に保管されている仕掛かり製品は工程６の直前に位置する仕掛かり製品となる。

図２に示すように、生産ラインによる一連の工程は、キー工程を基準として複数のグループに分類される。工程のグループ分けは、キー工程の後から次のキー工程までを一括りとすることにより行う。したがって、本実施形態では、図２に示すように、最初の工程（工程１）の前から、最初のキー工程（工程２）までのグループＧ１と、最初のキー工程（工程２）の後から、２番目のキー工程（工程４）までのグループＧ２と、２番目のキー工程（工程４）の後から、最後の工程（３番目のキー工程：工程６）までのグループＧ３に分類される。

図１に戻って生産ラインの工程を説明すると、加工装置Ｂと保管棚１０ｂとの間には、搬送装置２０が配置されている。この搬送装置２０は、３つの保管エリア１０ｂ_１，１０ｂ_２，１０ｂ_３に保管された仕掛かり製品のいずれかを加工装置Ｂに搬入するための装置であり、どの仕掛かり製品を搬入するかは、判定手段３１より供給される判定信号３１ａによって定められる。判定手段３１には、アルゴリズム格納部４１及び処理部４２が含まれており、計数手段３２からの計数データ３２ａ及び条件指定手段３３からの条件データ３３ａが供給されると、判定手段３１に含まれる処理部４２は、アルゴリズム格納部４１に格納された所定のアルゴリズムを用いて判定信号３１ａを生成する。

計数手段３２は、保管棚１０ａ〜１０ｄに保管されている仕掛かり製品の数を計数する装置である。計数手段３２は、仕掛かり製品数を保管棚１０ａ，１０ｃ，１０ｄ及び保管エリア１０ｂ_１〜１０ｂ_３ごとに計数可能な装置である。したがってこの場合、計数手段３２の出力である計数データ３２ａは、これら保管棚及び保管エリアごとの仕掛かり製品数を示すことになる。但し、本発明において計数手段３２が保管棚及び保管エリアごとの仕掛かり製品数を取得可能であることは必須でなく、少なくとも、グループごとの仕掛かり製品数を取得可能であれば足りる。この場合は、計数手段３２の出力である計数データ３２ａは、グループごとの仕掛かり製品数を示すことになる。計数手段３２の具体的な構成としては特に限定されないが、各保管棚１０ａ〜１０ｄに取り付けた計数器などを用いればよい。

一方、条件指定手段３３は、判定信号３１ａの算出アルゴリズムを選択する装置である。本実施形態では、オペレータが手動で算出アルゴリズムの選択を行うため、条件指定手段３３にはキーボードやマウスなどの入力装置４３と、ディスプレイ４４が含まれる。

図３は、ディスプレイ４４に表示される選択画面の一例を示す図である。

図３に示すように、オペレータが算出アルゴリズムの選択を行う場合、条件指定手段３３に含まれるディスプレイ４４には、排他的に選択される３つの選択ボタン５１〜５３が表示される。選択ボタン５１には、「仕掛かり山を崩す」と表示されている。このボタン５１は、キー工程（工程２、工程４及び工程６）にて仕掛かり製品が大幅滞留する状態を緩和することを最優先したい場合に押下すべきボタンである。また、選択ボタン５２には、「平準化する」と表示されている。このボタン５２は、各工程の前に滞留する仕掛かり製品数を全体として平準化することを最優先したい場合に押下すべきボタンである。さらに、選択ボタン５３には、「仕掛かりの薄い工程を埋める」と表示されている。このボタン５３は、仕掛かり製品数の少ない工程が存在する場合、当該工程の仕掛かり製品数を増加させることを最優先したい場合に押下すべきボタンである。

さらに、ディスプレイ４４には、排他的に選択される２つの選択ボタン６１，６２も表示される。選択ボタン６１には、「通常モード」と表示されている。このボタン６１は、キー工程を基準として各工程をグループ化した場合、定常状態においてグループごとの仕掛かり製品数に大きな差が生じないケースに押下すべきボタンである。

ここで、「定常状態においてグループごとの仕掛かり製品数に大きな差が生じないケース」とは、グループごとの要処理時間がほぼ同じであるか、大きな差がないケースが該当する。グループごとの要処理時間に大きな差が存在すると、このグループ全体がボトルネックとなるため、通常は、グループごとの要処理時間がほぼ同じとなるように生産ラインが設計される。したがって、通常はこの「通常モード」を選択すればよい。

一方、選択ボタン６２には、「調整モード」と表示されている。このボタン６２は、キー工程を基準として各工程をグループ化した場合、定常状態においてグループごとの仕掛かり製品数に大きな差が生じるケースに押下すべきボタンである。ここで、「定常状態においてグループごとの仕掛かり製品数に大きな差が生じるケース」とは、グループごとの要処理時間にある程度の差が存在するケースが該当する。上述の通り、通常は、グループごとの要処理時間がほぼ同じとなるように生産ラインが設計されるが、実際には、装置の故障などによりグループごとの要処理時間に差が生じることがあり、このような場合には、この「調整モード」を選択すればよい。

このような選択ボタン５１〜５３及び選択ボタン６１，６２がディスプレイ４４に表示されると、オペレータは、マウスなどを用いて選択ボタン５１〜５３のいずれかを押下するとともに、選択ボタン６１，６２のいずれかを押下する。オペレータによるこのような条件選択がなされると、その結果は条件データ３３ａとして判定手段３１に供給される。

オペレータによる条件選択は、上述の通り、３つの選択ボタン５１〜５３のいずれかを押下するとともに、２つの選択ボタン６１，６２のいずれかを押下することによって行われることから、図４に示す６条件のうちの１つが選択されることになる。これら６条件は、判定手段３１内のアルゴリズム格納部４１に格納された６つの算出アルゴリズム（第１〜第６のアルゴリズム）にそれぞれ対応しており、判定手段３１内の処理部４２は、選択された算出アルゴリズムを用い、計数手段３２より供給される計数データ３２ａを演算することによって、判定信号３１ａを生成する。

次に、判定信号３１ａの具体的な算出アルゴリズムについて説明する。

図５は、算出アルゴリズムを示す共通フローチャートである。

図５に示すように、判定手段３１内の処理部４２は、まず計数手段３２より供給される計数データ３２ａを取得する（ステップＳ１０）。計数データ３２ａの取得は、計数手段３２に対して計数データ３２ａを要求することにより行っても構わないし、計数手段３２から定期的又は常時供給される計数データ３２ａを所定のタイミングで取り込むことにより行っても構わない。

次に、変数ｉを０にリセットし（ステップＳ１１）、さらに、変数ｉをインクリメントする（ステップＳ１２）。かかる変数ｉは、グループＧ１〜Ｇ３を指定するための数値であり、この場合、ステップＳ１２におけるインクリメントによって変数ｉ＝１となることから、まずグループＧ１が指定される。

次に、グループＧｉの優先度を演算する（ステップＳ１３）。優先度の計算式は選択されたアルゴリズムにより異なるため、詳細は後述する。

そして、優先度の演算を行っていないグループが残っているか否かを判断し（ステップＳ１４）、その結果、優先度の演算を行っていないグループが残っていれば（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、ステップＳ１２に戻って変数ｉのインクリメントを行う。このようにして、全てのグループ（グループＧ１〜Ｇ３）について優先度の演算が完了すると（ステップＳ１４：ＮＯ）、これらグループごとの優先度に基づいて、判定信号３１ａを生成する（ステップＳ１５）。判定信号３１ａの生成は、最も優先度の高い（得られた数値の大きい）グループを選択することにより行い、判定信号３１ａが示すグループが最も優先順位の高いグループとなる。

このようにして生成された判定信号３１ａは、図１に示したように搬送装置２０に供給され、これを受けて、搬送装置２０は最も優先順位の高いグループに対応した保管エリア１０ｂ_１〜１０ｂ_３から仕掛かり製品を加工装置Ｂに搬送する。したがって、例えば、グループＧ１が最も優先順位の高いグループであることを判定信号３１ａが示していれば、保管エリア１０ｂ_１〜１０ｂ_３のうち、グループＧ１に含まれる保管エリア１０ｂ_１から仕掛かり製品が加工装置Ｂに搬送されることになる。

ステップＳ１５が完了すると、ステップＳ１０に戻って計数データ３２ａを再取得する。計数データ３２ａの再取得は、タイマなどを用いることにより一定の期間をおいてから行うことが好ましい。

次に、優先度の演算方法（ステップＳ１３）について、アルゴリズムごとに説明する。以下の説明においては、図２に示すように、保管棚１０ａ，１０ｃ，１０ｄに保管されている仕掛かり製品数をそれぞれ「ａ」、「ｃ」、「ｄ」とし、保管エリア１０ｂ_１〜１０ｂ_３に保管されている仕掛かり製品数をそれぞれ「ｂ１」、「ｂ２」、「ｂ３」と表記する。ここで、グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３に含まれる仕掛かり製品数をそれぞれ「ｇ１」、「ｇ２」、「ｇ３」と表記すると、
ｇ１＝ａ＋ｂ１
ｇ２＝ｃ＋ｂ２
ｇ３＝ｄ＋ｂ３
と定義されることになる。

尚、各グループに加工装置をも含める場合には、加工中の仕掛かり製品数も各グループの仕掛かり製品数「ｇ１」、「ｇ２」、「ｇ３」にカウントすべきであるが、加工中の仕掛かり製品数は、保管棚１０ａ〜１０ｄに滞留している仕掛かり製品数に比べて、十分に少ないと考えられることから、本実施形態では、加工中の仕掛かり製品数を「ｇ１」、「ｇ２」、「ｇ３」に含めていない。もちろん、加工中の仕掛かり製品数を「ｇ１」、「ｇ２」、「ｇ３」に含めても構わない。

まず、第１のアルゴリズムが選択されている場合について説明する。

第１の算出アルゴリズムは、図４に示すように、「仕掛かり山を崩す」と表示された選択ボタン５１及び「通常モード」と表示された選択ボタン６１が押下された場合に選択されるアルゴリズムである。

第１のアルゴリズムが選択されている場合、ステップＳ１３において算出される優先度Ｐｉは、演算対象となるグループに含まれる仕掛かり製品数を「ｇｉ」とすると、
Ｐｉ＝ｇｉ
によって行われる。ここで、Ｐｉとは演算対象となるグループＧｉに対応した優先度を示し、したがって、本実施形態ではＰ１，Ｐ２，Ｐ３の３つが算出されることになる。

第１のアルゴリズムが選択されている場合、一例として、仕掛かり製品数の具体的な数値が図６に示す通りであるとすると、
Ｐ１＝１８
Ｐ２＝９
Ｐ３＝１３
となり、優先度Ｐ１が最も大きいことから、図５に示すステップＳ１５ではこれに対応するグループＧ１が選択される。つまり、判定手段３１が出力する判定信号３１ａは、グループＧ１を指定し、これに応答して搬送装置２０は保管エリア１０ｂ_１から仕掛かり製品を加工装置Ｂへ搬送する。

このようなアルゴリズムにしたがって優先順位を算出すれば、キー工程を実行する加工装置Ｂは、最も仕掛かり製品数の多いグループに対応する仕掛かり製品を優先して処理することになることから、キー工程にて仕掛かり製品が大幅滞留する状態を緩和することが可能となる。つまり、仕掛かり山を効果的に崩すことが可能となる。

次に、第２のアルゴリズムが選択されている場合について説明する。

第２の算出アルゴリズムは、図４に示すように、「仕掛かり山を崩す」と表示された選択ボタン５１及び「調整モード」と表示された選択ボタン６２が押下された場合に選択されるアルゴリズムである。

第２のアルゴリズムが選択されている場合は、それぞれの加工装置において１つの仕掛かり製品の加工に要する時間（半導体ウェハ１枚当たりに要する加工時間）が考慮される。つまり、加工装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて１つの仕掛かり製品の加工に要する時間をそれぞれＴａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄとすると、例えば、グループＧ１に対応する工程１，２を完了するのに必要な時間ＴＧ１は、
ＴＧ１＝Ｔａ＋Ｔｂ
と定義される。同様に、グループＧ２に対応する工程３，４を完了するのに必要な時間ＴＧ２は、
ＴＧ２＝Ｔｂ＋Ｔｃ
と定義され、グループＧ３に対応する工程５，６を完了するのに必要な時間ＴＧ３は、
ＴＧ３＝Ｔｂ＋Ｔｄ
と定義される。

第２のアルゴリズムが選択されている場合はこのような加工時間が考慮され、具体的には、演算対象となるグループに対応する要処理時間を「ＴＧｉ」とすると、
Ｐｉ＝ｇｉ／ＴＧｉ
によって優先度の算出が行われる。一例として、仕掛かり製品数の具体的な数値及び要処理時間が図６及び図７に示す通りであるとすると、
Ｐ１＝７．２（＝１８／２．５）
Ｐ２＝４．５（＝９／２）
Ｐ３≒８．７（＝１３／１．５）
となり、優先度Ｐ３が最も大きいことから、図５に示すステップＳ１５ではこれに対応するグループＧ３が選択される。つまり、判定手段３１が出力する判定信号３１ａは、グループＧ３を指定し、これに応答して搬送装置２０は保管エリア１０ｂ_３から仕掛かり製品を加工装置Ｂへ搬送する。

このようなアルゴリズムにしたがって優先順位を算出すれば、加工時間の差に起因して、グループごとの仕掛かり製品数に大きな差が生じるような生産ラインであっても、これを考慮した適切な選択が行われる。つまり、各グループ間で定常状態の仕掛かり製品数が大きく変わるようなケースにおいても、キー工程にて仕掛かり製品が大幅滞留する状態を緩和することが可能となる。

次に、第３のアルゴリズムが選択されている場合について説明する。

第３の算出アルゴリズムは、図４に示すように、「平準化する」と表示された選択ボタン５２及び「通常モード」と表示された選択ボタン６１が押下された場合に選択されるアルゴリズムである。

第３のアルゴリズムが選択されている場合は、対象となるグループに含まれる仕掛かり製品数のみならず、次のグループに含まれる仕掛かり製品数をも考慮して優先度が算出される。つまり、第３のアルゴリズムが選択されている場合は、
Ｐｉ＝ｇｉ−ｇ（ｉ＋１）
によって優先度の算出が行われる。ここで、「ｇ（ｉ＋１）」とは、次のグループに含まれる仕掛かり製品数を示し、本実施形態では、ｉ＝３である場合、
ｇ（ｉ＋１）＝０
としても構わないし、
ｇ（ｉ＋１）＝ｇ１
としても構わない。具体的には、完成した製品の数だけ新たに生産に取り掛かるＣＯＮＷＩＰ（CONstant Work-In-Process）を考慮しない場合には、前者を採用すればよく、ＣＯＮＷＩＰを考慮する場合には、後者を採用すればよい。

一例として、仕掛かり製品数の具体的な数値が図６に示す通りであり、ＣＯＮＷＩＰを考慮する場合、
Ｐ１＝９（＝１８−９）
Ｐ２＝−４（＝９−１３）
Ｐ３＝−５（１３−１８）
となり、優先度Ｐ１が最も大きいことから、図５に示すステップＳ１５ではこれに対応するグループＧ１が選択される。したがって、判定手段３１が出力する判定信号３１ａは、グループＧ１を指定し、これに応答して搬送装置２０は保管エリア１０ｂ_１から仕掛かり製品を加工装置Ｂへ搬送する。

このようなアルゴリズムにしたがって優先順位を算出すれば、次のグループに滞留している仕掛かり製品数と比べて、滞留している製品数が多いグループに対応する仕掛かり製品を優先して処理することになることから、仕掛かり製品数を平準化することが可能となる。つまり、各工程で滞留する仕掛かり製品数を全体として平準化することが可能となる。

次に、第４のアルゴリズムが選択されている場合について説明する。

第４の算出アルゴリズムは、図４に示すように、「平準化する」と表示された選択ボタン５２及び「調整モード」と表示された選択ボタン６２が押下された場合に選択されるアルゴリズムである。

第４のアルゴリズムが選択されている場合は、第３のアルゴリズムに加え、それぞれの加工装置において１つの仕掛かり製品の加工に要する時間（半導体ウェハ１枚当たりに要する加工時間）が考慮される。つまり、第４のアルゴリズムが選択されている場合、次のグループに対応する要処理時間を「ＴＧ（ｉ＋１）」とすると、
Ｐｉ＝（ｇｉ／ＴＧｉ）−｛ｇ（ｉ＋１）／ＴＧ（ｉ＋１）｝
によって優先度の算出が行われる。

一例として、仕掛かり製品数の具体的な数値及び要処理時間が図６及び図７に示す通りであるとすると、
Ｐ１＝２．７（＝７．２−４．５）
Ｐ２≒−４．２（≒４．５−８．７）
Ｐ３≒ １．５（≒８．７−７．２）
となり、優先度Ｐ１が最も大きいことから、図５に示すステップＳ１５ではこれに対応するグループＧ１が選択され、仕掛かり製品は保管エリア１０ｂ_１から加工装置Ｂへ搬送されることになる。

このようなアルゴリズムにしたがって優先順位を算出すれば、加工時間の差に起因して、グループごとの仕掛かり製品数に大きな差が生じるような生産ラインであっても、仕掛かり製品数を平準化することが可能となる。

次に、第５のアルゴリズムが選択されている場合について説明する。

第５の算出アルゴリズムは、図４に示すように、「仕掛かりの薄い工程を埋める」と表示された選択ボタン５３及び「通常モード」と表示された選択ボタン６１が押下された場合に選択されるアルゴリズムである。

第５のアルゴリズムが選択されている場合は、対象となるグループに含まれる仕掛かり製品数ではなく、次のグループに含まれる仕掛かり製品数を考慮して優先度が算出される。つまり、第５のアルゴリズムが選択されている場合は、
Ｐｉ＝−ｇ（ｉ＋１）
によって優先度の算出が行われる。ここでもｉ＝３である場合、ＣＯＮＷＩＰを考慮しない場合には、
ｇ（ｉ＋１）＝０
とすればよいし、ＣＯＮＷＩＰを考慮する場合には、
ｇ（ｉ＋１）＝ｇ１
とすればよい。

一例として、仕掛かり製品数の具体的な数値が図６に示す通りであり、ＣＯＮＷＩＰを考慮する場合、
Ｐ１＝− ９
Ｐ２＝−１３
Ｐ３＝−１８
となり、優先度Ｐ１が最も大きいことから、図５に示すステップＳ１５ではこれに対応するグループＧ１が選択され、仕掛かり製品は保管エリア１０ｂ_１から加工装置Ｂへ搬送されることになる。

このようなアルゴリズムにしたがって優先順位を算出すれば、次のグループに含まれる仕掛かり製品数の少ないグループほど、優先順位が高くなる。つまり、仕掛かり製品数の少ない工程において、仕掛かり製品数が増加する方向に制御されることになる。これにより、ある工程で仕掛かり製品数がゼロとなることにより稼働率が低下するといった問題を予防することが可能となる。

次に、第６のアルゴリズムが選択されている場合について説明する。

第６の算出アルゴリズムは、図４に示すように、「仕掛かりの薄い工程を埋める」と表示された選択ボタン５３及び「調整モード」と表示された選択ボタン６２が押下された場合に選択されるアルゴリズムである。

第６のアルゴリズムが選択されている場合は、第５のアルゴリズムに加え、それぞれの加工装置において１つの仕掛かり製品の加工に要する時間（半導体ウェハ１枚当たりに要する加工時間）が考慮される。つまり、第６のアルゴリズムが選択されている場合、
Ｐｉ＝−ｇ（ｉ＋１）／ＴＧ（ｉ＋１）
によって優先度の算出が行われる。

一例として、仕掛かり製品数の具体的な数値及び要処理時間が図６及び図７に示す通りであるとすると、
Ｐ１＝−４．５（＝−９／２）
Ｐ２＝−８．７（＝−１３／１．５）
Ｐ３＝−７．２（＝−１８／２．５）
となり、優先度Ｐ１が最も大きいことから、図５に示すステップＳ１５ではこれに対応するグループＧ１が選択され、仕掛かり製品は保管エリア１０ｂ_１から加工装置Ｂへ搬送されることになる。

このようなアルゴリズムにしたがって優先順位を算出すれば、加工時間の差に起因して、グループごとの仕掛かり製品数に大きな差が生じるような生産ラインであっても、仕掛かり製品数がゼロとなることにより稼働率が低下するといった問題を予防することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、キー工程を基準として生産ラインをグループ分けし、グループごとの仕掛かり製品数をパラメータとして、キー工程における処理の優先順位を決定している。これにより、より実情に即した優先順位の決定を行うことが可能となり、生産効率を高めることが可能となる。

尚、以上の実施形態では、キー工程である工程６が最終工程である場合を例に説明したが、最終工程がキー工程ではない場合について説明する。

図８は、最終工程がキー工程ではない例による生産ラインを示す模式図である。

図８に示す生産ラインは、加工装置Ｅ及びこれに対応する保管棚１０ｅが追加されている点において、図１に示した生産ラインと異なる。その他の点は図１に示した生産ラインと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

加工装置Ｅは、最終工程である工程７を行うための装置であり、加工装置Ｅ及びこれに対応する保管棚１０ｅは、図９に示すようにグループＧ４を構成しても構わないし、図１０に示すようにグループＧ１の一部を構成しても構わない。具体的には、ＣＯＮＷＩＰ（CONstant Work-In-Process）を考慮しない場合には図９に示す構成を採用すればよく、ＣＯＮＷＩＰを考慮する場合には図１０に示す構成を採用すればよい。

また、上記実施形態では、オペレータが手動で算出アルゴリズムの選択を行っているが、このようなアルゴリズムの選択を自動的或いは半自動的に行うことも可能である。

図１１は、算出アルゴリズムの選択を自動的に行う例による生産ラインを示す模式図である。

図１１に示す生産ラインは、条件指定手段３３が削除された代わりに、判定手段３１にアルゴリズム選択部４５が追加されている点において、図１に示した生産ラインと異なる。その他の点は図１に示した生産ラインと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

アルゴリズム選択部４５は、計数手段３２より供給される計数データ３２ａに基づいて最適なアルゴリズムを選択するために用いられ、以下の処理を行うことによって選択を行う。

図１２及び図１３は、アルゴリズム選択部４５による選択動作を説明するためのフローチャートである。尚、図１２に示す符号Ｘ，Ｙ，Ｚは、それぞれ図１３に示す符号Ｘ，Ｙ，Ｚにつながり、図１３に示す符号Ｒは、いずれも図１２に示す符号Ｒにつながっている。

図１２に示すように、判定手段３１内のアルゴリズム選択部４５は、まず計数手段３２より供給される計数データ３２ａを取得する（ステップＳ２０）。このステップは、図５に示すステップＳ１０と共用することが可能である。

次に、保管エリア１０ｂ_１〜１０ｂ_３に保管されている仕掛かり製品数「ｂ１」、「ｂ２」、「ｂ３」を参照し、「ｂ１」、「ｂ２」、「ｂ３」の少なくとも一つがしきい値ｎ１を超えているか否かを判断する（ステップＳ２１）。これは、キー工程にて仕掛かり製品が大幅滞留しているか否か、すなわち、仕掛かり山を崩す必要があるか否かの判断を意味する。

その結果、「ｂ１」、「ｂ２」、「ｂ３」の少なくとも一つがしきい値ｎ１を超えていれば（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、図１３に示すように、各グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３に含まれる仕掛かり製品数「ｇ１」、「ｇ２」、「ｇ３」のばらつきを計算し、所定のばらつき量を超えているか否かを判断する（ステップＳ３１）。これは、グループごとの仕掛かり製品数に大きな差が生じているか否かの判断であり、仕掛かり製品数「ｇ１」、「ｇ２」、「ｇ３」の標準偏差などを演算することにより判断を行えばよい。

その結果、グループごとの仕掛かり製品数が所定のばらつき量を超えていなければ（ステップＳ３１：ＮＯ）、第１のアルゴリズムを選択する（ステップＳ４１）。一方、グループごとの仕掛かり製品数が所定のばらつき量を超えていれば（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、第２のアルゴリズムを選択する（ステップＳ４２）。ステップＳ４１又はステップＳ４２が完了すると、図１２に示すステップＳ２０に戻って、計数データ３２ａを再取得する。計数データ３２ａの再取得は、タイマなどを用いることにより一定の期間をおいてから行うことが好ましい。

また、ステップＳ２１における判断の結果、「ｂ１」、「ｂ２」、「ｂ３」のいずれもがしきい値ｎ１を超えていなければ（ステップＳ２１：ＮＯ）、各工程に対応する仕掛かり製品数「ａ」、「ｂ１」、「ｂ２」、「ｂ３」、「ｃ」、「ｄ」のばらつきを計算し、所定のばらつき量を超えているか否かを判断する（ステップＳ２２）。これは、各工程に対応する仕掛かり製品数に大きなばらつきが生じているか否か、すなわち、仕掛かり製品数を全体として平準化する必要があるか否かの判断を意味する。

その結果、各工程に対応する仕掛かり製品数が所定のばらつき量を超えていれば（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、ステップＳ３１と同様の判断を行う（ステップＳ３２）。その結果、グループごとの仕掛かり製品数が所定のばらつき量を超えていなければ（ステップＳ３２：ＮＯ）、第３のアルゴリズムを選択し（ステップＳ４３）、グループごとの仕掛かり製品数が所定のばらつき量を超えていれば（ステップＳ３２：ＹＥＳ）、第４のアルゴリズムを選択する（ステップＳ４４）。ステップＳ４３又はステップＳ４４が完了すると、ステップＳ２０に戻って計数データ３２ａを再取得する。ここでも、計数データ３２ａの再取得は、タイマなどを用いることにより一定の期間をおいてから行うことが好ましい。

一方、ステップＳ２２における判断の結果、各工程に対応する仕掛かり製品数が所定のばらつき量を超えていなければ（ステップＳ２２：ＮＯ）、各工程に対応する仕掛かり製品数「ａ」、「ｂ１」、「ｂ２」、「ｂ３」、「ｃ」、「ｄ」の少なくとも一つがしきい値ｎ２（＜ｎ１）を下回っているか否かを判断する（ステップＳ２３）。これは、仕掛かり製品数の少ない工程が存在するか否か、すなわち、仕掛かり製品数を増加させるべき工程が存在するか否かの判断を意味する。

その結果、仕掛かり製品数「ａ」、「ｂ１」、「ｂ２」、「ｂ３」、「ｃ」、「ｄ」の少なくとも一つがしきい値ｎ２を下回っていれば（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ３１と同様の判断を行う（ステップＳ３３）。その結果、グループごとの仕掛かり製品数が所定のばらつき量を超えていなければ（ステップＳ３３：ＮＯ）、第５のアルゴリズムを選択し（ステップＳ４５）、グループごとの仕掛かり製品数が所定のばらつき量を超えていれば（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、第６のアルゴリズムを選択する（ステップＳ４６）。ステップＳ４５又はステップＳ４６が完了すると、ステップＳ２０に戻って計数データ３２ａを再取得する。ここでも、計数データ３２ａの再取得は、タイマなどを用いることにより一定の期間をおいてから行うことが好ましい。

また、ステップＳ２３における判断の結果、「ａ」、「ｂ１」、「ｂ２」、「ｂ３」、「ｃ」、「ｄ」のいずれもがしきい値ｎ２を下回っていなければ（ステップＳ２３：ＮＯ）、あらかじめ定めた所定のアルゴリズム（例えば、第１のアルゴリズム）を選択する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４が完了すると、ステップＳ１０に戻って計数データ３２ａを再取得する。ここでも、計数データ３２ａの再取得は、タイマなどを用いることにより一定の期間をおいてから行うことが好ましい。

このように、アルゴリズム選択部４５を用いてアルゴリズムの選択を自動的に行えば、オペレータによる操作を不要とすることが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態では、キー工程が行われる加工装置（加工装置Ｂ）が一つであったが、一つの生産ラインにこのような加工装置が複数存在する場合であっても、本発明を適用することが可能である。

また、各グループの仕掛かり製品数として、簡便化のために、各キー工程の直前に存在する仕掛かり製品数を採用することも可能である。この場合、各グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３に含まれる仕掛かり製品数をそれぞれ「ｇ１」、「ｇ２」、「ｇ３」と表記すると、
ｇ１＝ｂ１
ｇ２＝ｂ２
ｇ３＝ｂ３
と定義すればよい。この方法によれば、優先順位の算出精度は低下するものの、計数処理などを簡素化することが可能となる。

また、上記実施形態では、本発明を半導体チップの生産ラインに適用した場合を例に説明したが、本発明の適用対象がこれに限定されるものではなく、いわゆるジョブショップ型生産ライン全般に適用可能である。

本発明の好ましい実施形態による生産管理システムを導入した生産ラインを示す模式図である。図１に示す生産ラインにおける仕掛かり製品の流れを説明するための模式図である。ディスプレイ４４に表示される選択画面の一例を示す図である。アルゴリズムの選択条件を示す表である。算出アルゴリズムを示す共通フローチャートである。仕掛かり製品数の具体的な数値を示す表である。要処理時間の具体的な数値を示す表である。最終工程がキー工程ではない例による生産ラインを示す模式図である。図８に示す生産ラインにおける仕掛かり製品の流れを説明するための模式図であり、ＣＯＮＷＩＰを考慮しない場合のグループ分けを示している。図８に示す生産ラインにおける仕掛かり製品の流れを説明するための模式図であり、ＣＯＮＷＩＰを考慮する場合のグループ分けを示している。算出アルゴリズムの選択を自動的に行う例による生産ラインを示す模式図である。アルゴリズム選択部４５による選択動作の一部を示すフローチャートである。アルゴリズム選択部４５による選択動作の残りの部分を示すフローチャートである。ジョブショップ型生産ラインの一例であり、（ａ）は使用する加工装置を示す模式図であり、（ｂ）は各工程において使用する加工装置とその直前に滞留している仕掛かり製品数を示す表である。

符号の説明

Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ加工装置
Ｇ１〜Ｇ４グループ
１０ａ〜１０ｅ保管棚
１０ｂ_１〜１０ｂ_３保管エリア
２０搬送装置
３１判定手段
３１ａ判定信号
３２計数手段
３２ａ計数データ
３３条件指定手段
３３ａ条件データ
４１アルゴリズム格納部
４２処理部
４３入力装置
４４ディスプレイ
４５アルゴリズム選択部
５１〜５３選択ボタン
６１，６２選択ボタン

Claims

同じ加工装置を共用する複数のキー工程を含む生産ラインの生産管理システムによる生産管理方法であって、
前記生産管理システムにおける計数手段が、前記複数のキー工程を基準として前記生産ラインによる一連の工程を複数のグループに分類し、前記複数のグループごとの仕掛かり製品数を取得する第１のステップと、
前記生産管理システムにおける判定手段が、取得したグループごとの仕掛かり製品数に基づき、前記複数のキー工程の優先順位を決定する第２のステップとを備え、
前記第１のステップは、所定のキー工程の後から、次のキー工程までのグループに存在する仕掛かり製品数を、前記複数のグループごとに算出することにより行い、
前記生産ラインに含まれる最初のグループは、前記生産ラインに含まれる最初の工程の前から、最初のキー工程までを少なくとも含み、
前記最初のグループは、最後のキー工程の後から、前記生産ラインに含まれる最後の工程までをさらに含むことを特徴とする生産管理方法。
前記第１のステップは、各キー工程の直前に存在する仕掛かり製品数を、前記複数のグループごとに算出することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の生産管理方法。
前記第２のステップは、前記仕掛かり製品数の多いグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより、前記優先順位を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の生産管理方法。
前記第２のステップは、要処理時間の短いグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより、前記優先順位を決定することを特徴とする請求項３に記載の生産管理方法。
前記第２のステップは、所定のグループに対応する仕掛かり製品数が、次のグループに対応する仕掛かり製品数に対して多いほど、前記所定のグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより、前記優先順位を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の生産管理方法。
前記第２のステップは、所定のグループの要処理時間が、次のグループの要処理時間に対して短いほど、前記所定のグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより、前記優先順位を決定することを特徴とする請求項５に記載の生産管理方法。
前記第２のステップは、前記仕掛かり製品数の少ないグループほど、直前のグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより、前記優先順位を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の生産管理方法。
前記第２のステップは、要処理時間の短いグループほど、直前のグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより、前記優先順位を決定することを特徴とする請求項７に記載の生産管理方法。
同じ加工装置を共用する複数のキー工程を含む生産ラインを管理する生産管理システムであって、
前記複数のキー工程を基準として前記生産ラインによる一連の工程を複数のグループに分類し、前記複数のグループごとの仕掛かり製品数を取得する計数手段と、
取得したグループごとの仕掛かり製品数に基づき、前記複数のキー工程の優先順位を決定する判定手段とを備え、
前記判定手段は、アルゴリズム格納部及び処理部を含み、前記処理部は、前記アルゴリズム格納部に格納された複数のアルゴリズムのうち、選択されたアルゴリズムを用いて、前記優先順位を決定することを特徴とする生産管理システム。
前記アルゴリズム格納部は、仕掛かり製品数の多いグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより前記優先順位を決定するアルゴリズムと、前記仕掛かり製品数の少ないグループほど、直前のグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより前記優先順位を決定するアルゴリズムを少なくとも含んでいることを特徴とする請求項９に記載の生産管理システム。
前記アルゴリズム格納部は、所定のグループに対応する仕掛かり製品数が、次のグループに対応する仕掛かり製品数に対して多いほど、前記所定のグループに含まれるキー工程の優先度を高めることにより、前記優先順位を決定するアルゴリズムをさらに含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の生産管理システム。
前記計数手段は、前記生産ラインに含まれる工程ごとの仕掛かり製品数を取得可能であり、前記判定手段は、前記取得した工程ごとの仕掛かり製品数に基づき、前記アルゴリズム格納部に格納された複数のアルゴリズムのいずれか一つを選択するアルゴリズム選択部をさらに備えることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の生産管理システム。