JP2007334664A - 工程制御装置、工程制御方法およびコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】生産ラインの局所ラインタクトを把握して、局所ラインタクトに見合ったディスパッチを行なうことにより、各工程の装置ロスの低減及び生産ラインのスループットの向上を図った工程制御装置、工程制御方法およびコンピュータプログラムを提供する。
【解決手段】工程制御装置１０１は、複数工程のワークＸを加工することが可能な加工設備Ａを有する生産ライン１０９を制御する。工程制御装置１０１は、生産ライン１０９からワークＸの進捗情報を収集して記憶する工程管理手段１０７と、工程管理手段１０７に記憶されたワークＸの進捗情報から、ワークＸの局所ラインタクトを算出する局所ラインタクト算出手段１０２と、ラインタクト算出手段１０２に記憶されている局所ラインタクトを利用して、次に処理をするワークＸを選択するワーク選択手段１０３と、ワーク選択手段１０３で選択されたワークＸに作業指示を与える作業指示手段１０４を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数工程に対応する加工処理をワークに施すことが可能な加工設備（汎用加工設備）を備える生産ラインでの仕掛り滞留を抑制する工程制御装置、工程制御方法およびコンピュータプログラムに関する。

例えば、半導体製品の製造においては、一般的に、成膜工程→フォトリソグラフィ工程（レジストのパターン形成）→エッチング工程（レジストパターンの転写）→レジスト剥離工程→検査工程という一連のパターニングプロセス（これを１サイクルと呼ぶ）でワーク（半導体ウエハ）を処理することにより、ワークに１つのパターンが形成される。このサイクルを繰り返し行ない、複数のパターンを形成することにより半導体集積回路などを形成することができる。

半導体生産ラインは、通常、複数の工程（複数工程）でワークを加工することが可能な加工設備（本願では、汎用加工設備ともいう。）を備えている。加工設備を複数工程で共有する第１のメリットは、加工設備の台数を減らすことである。例えば、生産ラインのスループットが６０秒あたり１枚のときに、処理タクトタイムが９０秒の加工設備を２つの工程で使用する場合、２つの工程で共有しなければ各工程で２台づつの計４台必要となるが、２つの工程で共有すると３台で足りることになり、台数を１台少なくすることができる。

第２のメリットは、半導体生産ラインで使用する加工設備は、トラブルやメンテナンスのために停止する頻度が高いので、加工設備を共有にして、使用可能な台数を多くした方が、設備停止時の生産への影響を少なくすることができる。

例えば、２０％の余力のある加工設備２台を２工程で共有して使用した場合、１台の加工設備が停止すれば、処理能力は６０％（＝１２０％÷２）に低下する。この場合に、２工程のうち、どちらかの工程に仕掛りワークがなければ、仕掛りワークがある方の工程の処理を行なえば良いし、また、２工程に続く工程のうちいずれかの次工程に十分な仕掛りワークがあれば、次工程に仕掛りが少ない工程を優先して処理をさせることにより、生産への影響を少なくすることができる。これに対し、加工設備２台を２工程で共有しない場合は、設備が停止すればその工程の処理ができなくなり、生産へ悪影響を及ぼす可能性が高くなる。

このように、加工設備を複数工程に対して共有で使用することにより、設備投資額の削減や、生産性の向上が期待できるが、共有設備の運用の仕方（特に仕掛りワークの選択方法）によっては、十分な生産性向上を発揮できない場合がある。

複数工程の仕掛りワークの中から処理すべきワークを選択するルールとして、一般的にディスパッチ（ワーク選択）ルールが用いられている。このディスパッチルールとしては、例えば、（ルールＡ）加工時間最小のワークを選択する、（ルールＢ）納期までの期間が最も短いワークを選択する、（ルールＣ）残りの工程の平均通過時間から生産完了予定時刻を求め、納期に対し余裕の少ないワークを選択する、（ルールＤ）最優先で処理する必要のあるワークを選択する、（ルールＥ）仕掛り状態に最初に入ったワークを選択する、（ルールＦ）段取り替え時間の最小のワークを選択する、（ルールＧ）各工程を交互に処理を行なう、などのルールがあり、それぞれの工場（生産ライン）に適したルールが用いられている。

また、他のディスパッチ方法として、例えば特許文献１には、作業待ちの仕掛りワークが適正在庫数を極力超過しないようにワークを選択する方法が記載されている。また、特許文献２には、後工程での現在のワーク仕掛かり量を予め定められている基準値と比較した結果に基づいて、前工程の処理着手順序を決定する方法が記載されている。また、特許文献３には、２つ後の工程まで続けて処理可能なワークを優先して処理を行なう方法が記載されている。
特開２００１−９６８２号公報 特開平１−１８３３４７号公報 特開平１０−２７７８９１号公報

しかしながら、従来のディスパッチルールだけでは、生産ラインのスループットが低下する場合がある。すなわち、上述した（ルールＡ）〜（ルールＧ）の各方法は、いずれも各工程の仕掛りワーク数や加工設備の稼働状況を考慮しないディスパッチ方法である。

例えば、汎用加工設備の後の次工程以降に大量の仕掛りがある場合や、次工程以降に故障やメンテナンスで停止している加工設備がある場合は、汎用加工設備で対応する工程の処理をする必要性は低くなる。これに対して、汎用加工設備の後の次工程以降に仕掛りが少ない場合や、次工程以降の設備に待機ロスが発生している場合は、汎用加工設備で対応する工程のワークを処理する必要性は高くなる。

このように生産ラインの仕掛りワーク数や加工設備の稼働状況を考慮しないでワークを選択すると、汎用加工設備に続く次工程以降の加工設備で待機ロスを発生する可能性が高くなり、生産ラインのスループットが低下する原因となる。

特許文献１に記載の技術は、上述した課題を回避する手段として作業待ちの仕掛りワークが適正在庫数を極力超過しないようにワークを選択する方法であり、仕掛りワークが特定の工程に集中するのを防止し、ライン全体の仕掛りワークを削減することを目的としている。しかしながら、次工程以降のラインの状況を考慮していないため、例えば次工程以降の加工設備に故障やメンテナンスによる停止があった場合や、次工程以降の加工設備の能力に余裕があり、加工設備に待機ロスが発生する場合などにおいて、次工程以降のラインの能力に応じた最適なディスパッチができないという問題が生じる。

また、特許文献２、特許文献３に記載の技術は、上述した課題を回避する手段として、次工程、または２つ後の工程に対応する加工設備での待機ロスを減らすことを目的としている。しかしながら、次工程や２つ後の工程に仕掛りワークを確保するバッファを持たない場合には、ディスパッチができないという問題が生じる。

本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、生産ラインの局所ラインタクトを把握して、局所ラインタクトに見合ったディスパッチ（ワーク選択）を行なうことにより、各工程の装置ロスの低減及び生産ラインのスループットの向上を図った工程制御装置、工程制御方法およびコンピュータプログラムを提供することにある。

本発明に係る工程制御装置は、複数工程それぞれに対応する加工処理をワークに施すことが可能な汎用加工設備を備える生産ラインでの工程制御装置であって、ワークの進捗情報を生産ラインから収集して記憶する工程管理手段と、該工程管理手段に記憶されたワークの進捗情報から、局所ラインタクトを算出する局所ラインタクト算出手段と、該局所ラインタクト算出手段が算出した局所ラインタクトを利用して、前記汎用加工設備で次に加工処理を施すべきワークを前記複数工程のいずれかに対応させて選択するワーク選択手段と、該ワーク選択手段で選択されたワークに対して作業指示を与える作業指示手段とを備えることを特徴とする。

この構成により、汎用加工設備の後に続く次工程以降の局所ラインタクトを求めて、局所ラインタクトに見合ったワークを次工程に供給することができるので、次工程以降の加工設備の能力を最大限に発揮させることが可能となり、生産ラインのスループットを向上させることができる。

また、本発明に係る工程制御装置では、前記局所ラインタクト算出手段は、前記汎用加工設備の次に配置された次加工設備のローダにワークが到着した時刻と、前記ローダからワークを排出した時刻とから局所ラインタクトを算出することを特徴とする。

この構成により、次加工設備で生じた時間遅れを考慮して求めた局所ラインタクトを適用してディスパッチすることが可能となる。

また、本発明に係る工程制御装置では、前記局所ラインタクト算出手段は、前記次加工設備の後に配置された加工設備のローダにワークが到着する時刻と、前記ローダからワークを排出する時刻とから局所ラインタクトを算出することを特徴とする。

この構成により、次加工設備の後に配置された加工設備で生じた時間遅れを考慮して求めた局所ラインタクトを適用してディスパッチすることが可能となる。

また、本発明に係る工程制御装置では、前記局所ラインタクト算出手段は、前記次加工設備以降の加工設備でのワークの進捗情報から、局所ラインタクトを算出することを特徴とする。

この構成により、次工程以降の加工設備でのワークの排出間隔を適用して容易に局所ラインタクトを求めることが可能となる。

また、本発明に係る工程制御装置では、前記局所ラインタクト算出手段は、前記汎用加工設備での仕掛りワーク数の増減から局所ラインタクトを算出することを特徴とする。

この構成により、汎用加工設備での仕掛りワーク数の増減（例えば減少する間隔）を適用して容易に局所ラインタクトを求めることが可能となる。

また、本発明に係る工程制御装置では、前記局所ラインタクト算出手段は、前記次加工設備以降の加工設備での稼働状況とタクトタイムから、局所ラインタクトを算出することを特徴とする。

この構成により、次加工設備以降の加工設備での局所ラインタクトを比較的正確に求めることができるので、容易にディスパッチを行なうことが可能となる。

また、本発明に係る工程制御方法は、複数工程に対応する加工処理をワークに施すことが可能な汎用加工設備を備える生産ラインでの工程制御方法であって、ワークの進捗情報を生産ラインから収集して記憶するステップと、記憶されたワークの進捗情報から、局所ラインタクトを算出するステップと、算出された局所ラインタクトを利用して、前記汎用加工設備で次に加工処理を施すべきワークを前記複数工程のいずれかに対応させて選択するステップと、選択されたワークに対して作業指示を与えるステップとを備えることを特徴とする。

この構成により、本発明に係る工程制御装置と同様の作用が得られる。

また、本発明に係るコンピュータプログラムは、複数工程に対応する加工処理をワークに施すことが可能な汎用加工設備を備える生産ラインでコンピュータに工程制御を実行させるコンピュータプログラムであって、コンピュータに、ワークの進捗情報を生産ラインから収集して記憶させるステップと、コンピュータに、記憶されたワークの進捗情報から、局所ラインタクトを算出させるステップと、コンピュータに、算出された局所ラインタクトを利用して、前記汎用加工設備で次に加工処理を施すべきワークを前記複数工程のいずれかに対応させて選択させるステップと、コンピュータに、選択されたワークに対して作業指示を与えさせるステップとを実行させることを特徴とする。

この構成により、本発明に係る工程制御装置と同様の作用が得られる。

本発明に係る工程制御装置、工程制御方法およびコンピュータプログラムによれば、同一加工設備で複数の工程を処理することが可能な場合、次工程以降の局所ラインタクトから、次に処理を行なうワークを選択することにより、次工程以降の加工設備の能力（状況）に見合ったワークの供給が可能となり、生産ライン全体のスループットを向上させることができる。

また、本発明に係る工程制御装置、工程制御方法およびコンピュータプログラムによれば、算出した局所ラインタクトに見合ったワークの供給を行なうので、各工程での滞留時間を短くすることが可能となり、生産リードタイムを短縮して生産ライン全体の仕掛りワーク数を削減することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る工程制御装置の機能ブロック構成を示すブロック図である。

本実施の形態に係る工程制御装置１０１は、生産ライン１０９に配置された加工設備１０８を制御することにより生産ライン１０９を制御する構成としてある。

生産ライン１０９は、製品（ワーク）を加工する生産ラインの一形態であり、加工設備１０８が例えば計１３台設置されている。加工設備１０８で総称される１３台は、説明の都合上さらに具体的に次のように個別名称を付して表している。なお、各加工設備を表す場合に、加工設備１０８として記載することがある。

加工設備Ａ（加工設備Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３。相互に区別する必要がない場合は加工設備Ａとすることがある。）は、複数工程それぞれに対応する加工処理（以下、単に処理ともいう。）をワークＸ（図２参照。なお、個々のワークを区別する必要がないときは単にワークＸとする。）に施すことが可能な加工設備（汎用加工設備としての加工設備）であり、その他の加工設備Ｂ（加工設備Ｂ−１、Ｂ−２。相互に区別する必要がない場合は加工設備Ｂとすることがある。また、汎用加工設備としての加工設備Ａに対しては、次に配置されることから次加工設備としての加工設備Ｂとなる。）、加工設備Ｃ（加工設備Ｃ−１、Ｃ−２。相互に区別する必要がない場合は加工設備Ｃとすることがある。）、加工設備Ｄ（加工設備Ｄ−１、Ｄ−２、Ｄ−３、Ｄ−４。相互に区別する必要がない場合は加工設備Ｄとすることがある。）、加工設備Ｅ（加工設備Ｅ−１、Ｅ−２。相互に区別する必要がない場合は加工設備Ｅとすることがある。）は、ある特定の工程しか加工処理することができない加工設備とする。なお、汎用加工設備は、特定の工程のみに適用することも当然可能である。

工程制御装置１０１は、生産ライン１０９に配置された加工設備Ａ〜Ｅでの工程を制御する。また、工程を制御する制御手段として、局所ラインタクト算出手段１０２と、ワーク選択手段１０３と、作業指示手段１０４と、工程管理手段１０７とを備えている。

工程制御装置１０１は、いわゆるコンピュータ構成としてあり、図示しないＣＰＵ（中央処理装置）およびコンピュータを機能させるためのコンピュータプログラムを予めインストールしてあるプログラムメモリ（不図示）を備え、コンピュータプログラムにより各制御手段（局所ラインタクト算出手段１０２、ワーク選択手段１０３、作業指示手段１０４、工程管理手段１０７）を適宜機能（動作）させる構成としてある。つまり、後述する各ステップの動作をコンピュータにより実行させる構成としてある。

工程管理手段１０７は、生産ライン１０９からのワークＸの進捗情報の収集、記憶、管理を行なう役割を担っており、生産ライン１０９内にある全てのワークＸの進捗や加工設備の稼動状況を把握している。

また、工程管理手段１０７は、加工設備１０８からのワーク要求（加工設備１０８へワークＸを投入するように催促することをいう。）を受けると、ワーク選択手段１０３に対してワーク選択要求Ｒ２を出力する。さらに、工程管理手段１０７は、局所ラインタクト算出手段１０２に対し、進捗情報Ｒ１としてワークＸの進捗情報を提供する。また、必要に応じて、加工設備１０８の稼動情報なども提供する。

局所ラインタクト算出手段１０２は、ワーク選択手段１０３から、局所ラインタクトを算出するように指示されると、工程管理手段１０７に対して進捗情報Ｒ１を要求し、ワークＸの進捗情報や、加工設備１０８の稼動状況などから局所ラインタクト（例えば、加工設備Ｂ−２、Ｃ−２、Ｄ−３、Ｅ−２でのラインタクトなど。）を算出する。また、局所ラインタクト算出手段１０２は、ディスパッチ（ワーク選択）を切り替えるタイミングを判断する。

ワーク選択手段１０３は、工程管理手段１０７からのワーク選択要求Ｒ２を受けると、局所ラインタクト算出手段１０２に対して局所ラインタクトを算出させるとともに、ディスパッチを切り替えるタイミングであるかどうかを判断させて、局所ラインタクトに見合ったワークＸの供給を行なうように、仕掛りワークＸの中から次に処理を行なうワークＸを選択し、工程管理手段１０７に対して、ディスパッチの結果を出力する。

次に、本実施の形態での生産ライン１０９におけるワークＸのプロセスフローについて説明する。

図２は、本実施の形態での工程管理手段で管理される工程フローと加工設備との関係を示す説明図である。具体的な理解を容易にするために、半導体製品の製造工程を例示している。

生産ライン１０９での製造工程は、大きく区分して第１サイクルと第２サイクルからなり、第１サイクルの後に第２サイクルが行われる。

第１サイクルは、加工設備Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３で成膜処理する工程１と、加工設備Ｂ−１でフォトリソグラフィ処理する工程２と、加工設備Ｃ−１でエッチング処理する工程３と、加工設備Ｄ−１、Ｄ−２でレジスト剥離する工程４と、加工設備Ｅ−１で検査する工程５とを含む。

第２サイクルは、加工設備Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３で成膜処理する工程６と、加工設備Ｂ−２でフォトリソグラフィ処理する工程７と、加工設備Ｃ−２でエッチング処理する工程８と、加工設備Ｄ−３、Ｄ−４でレジスト剥離する工程９と、加工設備Ｅ−２で検査する工程１０とを含む。

半導体の製造工程では、成膜処理、フォトリソグラフィ処理、エッチング処理、レジスト剥離処理、及び検査からなるサイクルが何回も繰り返されるが、ここでは説明を簡略化するため、第１サイクルと第２サイクルの２回の繰り返しとしてある。

また、図２では、工程１の仕掛りとなっているワークＸ（適宜、仕掛りワークＸともいう。）をワークＸ（１）、工程２の仕掛りとなっているワークＸをワークＸ（２）、工程３の仕掛りとなっているワークＸをワークＸ（３）、工程４の仕掛りとなっているワークＸをワークＸ（４）、工程５の仕掛りとなっているワークＸをワークＸ（５）、工程６の仕掛りとなっているワークＸをワークＸ（６）、工程７の仕掛りとなっているワークＸをワークＸ（７）、工程８の仕掛りとなっているワークＸをワークＸ（８）、工程９の仕掛りとなっているワークＸをワークＸ（９）、工程１０の仕掛りとなっているワークＸをワークＸ（１０）として表している。

図２の場合、加工設備Ａは、処理可能な仕掛りワークＸがワークＸ（１）とワークＸ（６）の２種類あり、工程１と工程６の内いずれの工程での仕掛りワークＸを選択するかによって、工程２以降の加工設備Ｂ〜Ｅ、工程７以降の加工設備Ｂ〜Ｅの稼働状況に影響を与える。一方、加工設備Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅは処理可能な工程が１種類だけなので、処理する工程を選択することはできないし、また、必要がない。

つまり、汎用加工設備としての加工設備Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３は、工程１の仕掛りワークＸ（１）と、工程６の仕掛りワークＸ（６）のどちらも処理することが可能な構成としてある。また、加工設備Ａの次に配置された加工設備Ｂは、加工設備Ａでの仕掛りワークＸの選択による影響を直接受けることから、他の加工設備１０８とは区別して次加工設備として表すことがある。

図３は、本実施の形態での生産ラインでの加工設備の配置例を示すレイアウト図である。

まず、工程１の仕掛りワークＸ（１）が、バッファ間搬送路１１２からバッファ１１１ａに投入され、作業指示手段１０４からの作業指示を待つ。ワークＸ（１）は作業指示手段１０４からの作業指示があれば、コンベア１１０を介して加工設備Ａへ搬送される。加工設備Ａへ到着したワークＸ（１）は、加工設備Ａでの処理が行われ、処理が完了すると、工程２の仕掛りワークＸ（２）となり、コンベア１１０を介して加工設備Ｂ−１へ搬送される。なお、加工設備Ｂ−１に対応させてローダ１１４（加工設備Ｂ−１の入力ポート）を適宜配置してある。

次に、加工設備Ｂ−１へ到着したワークＸ（２）は、加工設備Ｂ−１での処理が完了すると、工程３の仕掛りワークＸ（３）となり、コンベア１１０を介して加工設備Ｃ−１へ搬送される。加工設備Ｃ−１へ到着したワークＸ（３）は、加工設備Ｃ−１での処理が完了すると、工程４の仕掛りワークＸ（４）となり、コンベア１１０を介して加工設備Ｄ−１かＤ−２のいずれかへ搬送される。このときの加工設備Ｄ−１とＤ−２のいずれを選択するかは、待機しているワークＸ（仕掛りワークＸ）の少ない方としてもよいし、故障などにより停止している加工設備Ｄへは搬送しないようにしてもよい。

加工設備Ｄ−１、Ｄ−２へ到着したワークＸ（４）は、加工設備Ｄでの処理が完了すると、工程５の仕掛りワークＸ（５）となり、コンベア１１０を介して加工設備Ｅ−１へ搬送される。加工設備Ｅ−１へ到着したワークＸは、加工設備Ｅでの処理が完了すると、工程６の仕掛りワークＸ（６）となり、コンベア１１０を介してバッファ１１１ｂへ搬送される。

バッファ１１１ｂへ搬送された仕掛りワークＸ（６）は、バッファ１１１ａに空きがあれば、バッファ間搬送路１１２を介してバッファ１１１ａへ搬送される。以下、第１サイクルと同様に、第２サイクルとして加工設備Ａ、Ｂ−２、Ｃ−２、Ｄ−３、Ｄ−４、Ｅ−２の処理が施される。なお、加工設備Ｂ−２に対応させてローダ１１３（加工設備Ｂ−２の入力ポート）を適宜配置してある。

図３のレイアウトの場合、加工設備Ｂ−１から加工設備Ｅ−１までの間は、工程間にバッファがなく連続で処理されていくので、この間のワークＸが処理される速度は最も能力の低い工程に制約される。したがって、加工設備Ａでディスパッチを行なう際に、局所ラインタクト算出手段１０２で算出する局所ラインタクトは、第１サイクルについては工程２から工程５の範囲と考えればよい。また同様に、第２サイクルについては工程７から工程１０までを、局所ラインタクトの範囲と考えればよい。

次に、図４、図５、図６のフローチャートを参照して、本実施の形態に係る工程制御装置１０１の動作を説明する。

図４は、本実施の形態での工程管理手段の動作を説明するためのフローチャート（ステップＳ０１〜Ｓ０４）、図５は、本実施の形態でのワーク選択手段の動作を説明するフローチャート（ステップＳ１１〜Ｓ１５）、図６は、本実施の形態での局所ラインタクト算出手段の動作を説明するフローチャート（ステップＳ２１〜Ｓ２５）である。

ステップＳ０１：
工程管理手段１０７は、加工設備１０８からのワーク要求を監視している。加工設備１０８からのワーク要求がある場合（ステップＳ０１：ＹＥＳ）は、ステップＳ０２へ進む。ワーク要求がない場合（ステップＳ０１：ＮＯ）は元に戻る。

ステップＳ０２：
工程管理手段１０７は、ワーク選択手段１０３に対し、次に加工設備１０８で処理するワークＸを選択させるためのワーク選択要求Ｒ２を出して、ステップＳ０３へ進む。

ステップＳ０３：
工程管理手段１０７は、ワーク選択手段１０３のワーク選択が完了したか否かを判定する。完了したことを確認した場合（ステップＳ０３：ＹＥＳ）は、ステップＳ０４へ進む。完了していない場合（ステップＳ０３：ＮＯ）は、元に戻る。なお、ワーク選択手段１０３でのワーク選択フローについては、図５で詳細を説明する。

ステップＳ０４：
工程管理手段１０７は、ワーク選択手段１０３によって選択されたワークＸに対し、作業指示手段１０４により加工設備１０８までの搬送を指示する。さらに、作業指示手段１０４は、加工設備１０８に到着したワークＸについての加工作業をするように加工設備１０８に対して作業指示を行なう（選択されたワークＸに対して作業指示を与えるステップ）。

なお、ステップＳ０１ないしステップＳ０４のフローに対応するワークＸの流れ状況（ワークＸの進捗情報）は、工程管理手段１０７により生産ライン１０９から収集され、工程管理手段１０７に適宜のデータ（例えば図７、図９ないし図１１参照。）として記憶される（ワークＸの進捗情報を収集して記憶するステップ）。

ステップＳ１１：
ワーク選択手段１０３は、工程管理手段１０７からのワーク選択要求Ｒ２（ステップＳ０２）を監視する。ワーク選択要求Ｒ２がある場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）は、ステップＳ１２へ進む。ワーク選択要求Ｒ２がない場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）は、元に戻る。

ステップＳ１２：
工程管理手段１０７は、局所ラインタクト算出手段１０２に対して、局所ラインタクトを算出するように指示（局所ラインタクトの問い合わせ）し、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ１３：
局所ラインタクト算出手段１０２での処理が完了したか否かを判定する。つまり、局所ラインタクト算出手段１０２がワークＸの処理優先度を計算したか否かを判定する。処理が完了した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）は、ステップＳ１４へ進む。なお、局所ラインタクト算出手段１０２の処理完了は、ワーク選択手段１０３が局所ラインタクト算出手段１０２を監視することにより確認される。処理が完了していない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）は、元に戻る。なお、局所ラインタクト算出手段１０２での局所ラインタクト算出フローについては、図６で詳細を説明する。

ステップＳ１４：
局所ラインタクト算出手段１０２での、滞留が発生しているか否かの判断結果と算出された局所ラインタクトとから、次に処理を行なうワークＸを決定（選択）し、ステップＳ１５へ進む。具体的には、加工設備Ａでの処理に対して処理対象を工程１の仕掛りワークＸ（１）とするか、あるいは工程６の仕掛りワークＸ（６）とするかの選択（複数工程のいずれかに対応させて選択するステップ）を行なう。

ステップＳ１５：
工程管理手段１０７にワーク選択結果を伝達（送付）する。その後、ステップＳ１１へ戻り、局所ラインタクト算出手段１０２での処理を継続する。

ステップＳ２１：
局所ラインタクト算出手段１０２で、ワーク選択手段１０３からの指示（ステップＳ１２による指示（問い合わせ））がある場合（ステップＳ２１：ＹＥＳ）は、ステップＳ２２へ進む。指示がない場合（ステップＳ２１：ＮＯ）は、元に戻る。

ステップＳ２２：
局所ラインタクト算出手段１０２は、工程管理手段１０７からワークＸの進捗情報を取得し、ステップＳ２３へ進む。

ステップＳ２３：
局所ラインタクト算出手段１０２は、ステップＳ２２で取得したワークＸの進捗情報から局所ラインタクトを算出（局所ラインタクトを算出するステップ）し、ステップＳ２４へ進む。

ステップＳ２４：
局所ラインタクト算出手段１０２は、ステップＳ２２で取得した進捗情報からワークＸの滞留（ワークＸが滞留しているか否か）を判定し、ステップＳ２５へ進む。

ステップＳ２５：
局所ラインタクト算出手段１０２は、ワーク選択手段１０３に処理が完了したことを伝達（演算結果を送付）し、ステップＳ２１へ戻る。

次に、図７、図８を参照して、本実施の形態に係る工程制御装置１０１の動作を説明する。

図７は、加工設備へワークを送るローダに到着したワークの進捗情報を示す図表であり、（Ａ）は、加工設備Ｂ−２へワークＸを送るローダ１１３に到着したワークＸの進捗情報を示し、（Ｂ）は、加工設備Ｂ−１へワークＸを送るローダ１１４に到着したワークＸの進捗情報を示す。つまり、汎用加工設備である加工設備Ａの次に配置された次加工設備Ｂのローダ１１３、１１４でのワークＸの進捗情報を示す。

図８は、加工設備のローダでのワークの状態を示すタイムチャートであり、（Ａ）は、加工設備Ｂ−２のローダ１１３のタイムチャートであり、立ち上がりはローダ１１３にワークＸが到着した時刻、立ち下がりはローダ１１３がワークＸを排出した時刻を示し、（Ｂ）は、加工設備Ａ−１、Ａ−２、Ｂ−１、Ｂ−２、および、ローダ１１３（加工設備Ｂ−２対応）、ローダ１１４（加工設備Ｂ−１対応）でのワークＸの流れを示す。つまり、次加工設備としての加工設備ＢでのワークＸの進捗情報を示している。

なお、加工設備Ｂ−１、Ｂ−２に対応するローダ１１３、１１４としているが、その他の加工設備１０８（加工設備Ｃ、Ｄ、Ｅ）でのローダ（入力ポート）であっても同様に扱うことが可能である。つまり、次加工設備としての加工設備Ｂの後に配置された加工設備１０８（加工設備Ｃ、Ｄ、Ｅ）でのワークＸの進捗情報を用いても同様の作用が得られる。この場合は、加工設備Ｂの後に配置された加工設備１０８（加工設備Ｃ、Ｄ、Ｅ）の状況に対応したワークＸの選択が可能となる。

なお、一般的に、ローダ１１３、１１４では、入力ポートは出力ポートを兼ねていることが多い。

図７、図８での工程制御装置１０１の動作として、加工設備Ａ−３と加工設備Ｄ−４が故障またはメンテナンスにより停止しているときに、全体のスループットの低下を抑えるように、加工設備Ａ−１と加工設備Ａ−２において、仕掛りワークＸ（１）と仕掛りワークＸ（６）の中から次に処理を行なうワークＸ（１）を選択する方法（ステップ）を説明する。

つまり、複数工程それぞれに対応する加工処理をワークＸに施す汎用加工設備Ａを備える生産ライン１０９で、局所ラインタクトを算出する局所ラインタクト算出手段の動作、および汎用加工設備Ａで次に加工処理を施すべきワークＸを複数工程のいずれかに対応させて選択するワーク選択手段の動作を説明する。

なお、前提条件として、仕掛りワークＸ（１）と仕掛りワークＸ（６）は、どちらも十分存在しているものとする。また、加工設備Ａのタクトタイムは９０秒、加工設備Ｄのタクトタイムは１２０秒、その他の加工設備Ｂ、Ｃ、Ｅのタクトタイムは６０秒とする。

したがって、故障などにより加工設備１０８が停止していなければ、いずれの工程も６０秒タクトで処理が行われる。例えば、加工設備Ａは３台でタクトタイムが９０秒であることから、３０秒当り１ワークを処理することが可能であり、１工程あたりにすると６０秒タクトで処理が行われることとなる。

まず、当初は、加工設備Ａ−３が故障した段階で、加工設備Ａ−１は工程１、加工設備Ａ−２は工程６の仕掛りワークＸの処理を行なう。このとき、加工設備Ｂ−２のローダ１１３では、ワークＸが９０秒間隔で到着し、直ちに工程７（加工設備Ｂ−２）へ排出される。したがって、ワークＸ０１１（以下、説明を容易にするため、適宜ワークＸにワークＮｏ．を付して説明する。）が時刻１：００：００に加工設備Ｂ−２のローダ１１３に到着し、その５秒後に、ローダ１１３から加工設備Ｂ−２内へ排出される。

同様に、ワークＸ０１２は時刻１：０１：３０、ワークＸ０１３は時刻１：０３：００にローダ１１３に到着し、いずれもその５秒後にローダ１１３から排出される。この間は、加工設備Ａ−２のタクトタイムは９０秒であることから、９０秒間隔でワークＸが到着する。また、加工設備Ｄ−４でトラブル停止が発生しても、すぐには加工設備Ｂ−２のローダ１１３には波及せず、しばらくは、加工設備Ｂ−２において９０秒間隔で処理が行われる。

次に、ワークＸ０１４が時刻１：０４：３０にローダ１１３に到着すると、３０秒間滞留した後、時刻１：０５：０５にローダ１１３から排出される。局所ラインタクト算出手段は、ローダ１１３において滞留時間が３０秒間発生したのを検知するとともに、前のワークＸ０１４が排出してから１２０秒経過しているので、局所ラインタクトが１２０秒であると判断する。また、ワーク選択手段１０３は、局所ラインタクト算出手段１０２が算出した局所ラインタクトと、滞留が発生している情報を受け取ると、これまで処理を行ってきた仕掛りワークＸ（６）ではなく、仕掛りワークＸ（１）の中からワークＸを選択（ディスパッチの切り替え）する。

つまり、局所ラインタクト算出手段は、次加工設備としての加工設備Ｂのローダ１１３にワークＸが到着した時刻と、ローダ１１３からワークＸを排出した時刻とから局所ラインタクトを算出する。また、換言すれば、次加工設備としての加工設備ＢでのワークＸの進捗情報から局所ラインタクトを算出することとなる。この構成により、容易に局所ラインタクトを算出することが可能となる。

次に、ワークＸ０１５は、加工設備Ａ−２のディスパッチを切り替えた段階では、すでに加工設備Ａ−２で処理中であったため、前のワークＸ０１４から９０秒後の時刻１：０６：００にローダ１１３に到着する。また、局所ラインタクトが１２０秒なので、ワークＸ０１４が排出されてから１２０秒後、すなわち、ローダ１１３において６０秒間滞留した後、ローダ１１３から排出される。

このとき、局所ラインタクト算出手段１０２は、ローダ１１３におけるワークＸの排出間隔が１２０秒であることから局所ラインタクトが１２０秒と判断する。また、ワーク選択手段１０３は、局所ラインタクト算出手段１０２から得られた局所ラインタクトが１２０秒であり、加工設備Ａ−２のタクトタイムが９０秒であることから、４回に１回の割合で周期的にディスパッチを工程６の仕掛りワークＸ（６）を工程１の仕掛りワークＸ（１）に切り替えることとなり、加工設備Ｂ−２に１２０秒タクトで送ることができる。これにより、容易にワーク選択を行なうことが可能となる。

また、本実施の形態では、局所ラインタクトと加工設備Ａ−２のタクトタイムから、一定の割合で周期的にディスパッチを切り替えることとしているが、局所ラインタクトを算出しないで、ローダ１１３でのワークＸの滞留時間が一定時間を越えたときは、ワークＸを切り替えることとしてもよい。

次に、加工設備Ａ−２は、ワークＸ０１５の処理を行った後、工程１の仕掛りワークＸ（１）の処理を行なう（ローダ１１３からローダ１１４への矢印ＷＳ１参照。）ので、ワークＸ０１６は、ワークＸ０１５がローダ１１３に到着してから１８０秒後の時刻１：０９：００にローダ１１３に到着する。ワークＸ０１６は、ローダでの滞留時間はなく、すぐに加工設備Ｂ−２へ排出される。

次に、ワークＸ０１７、ワークＸ０１８は９０秒間隔でローダに到着し、次の加工設備Ｂ−２が空けば、ワークＸを排出する。次に、加工設備Ａ−２は、ワークＸ０１８の処理を行った後、再び、工程１の仕掛りワークＸ（１）の処理を行なう（ローダ１１３からローダ１１４への矢印ＷＳ２参照。）ので、ワークＸ０１９はワークＸ０１８がローダ１１３に到着してから１８０秒後にローダ１１３に到着する。

一方、加工設備Ｂ−１のローダ１１４では、加工設備Ａ−２において工程１の仕掛りワークＸ（１）を処理したときに、ローダ１１４において３０秒の滞留が発生（ワークＸ０３７、０４２参照。）する。しかし、加工設備Ａ−１のタクトタイムが９０秒であり、加工設備Ｂ−１から加工設備Ｅ−１までの局所ラインタクトは６０秒であることから、加工設備Ａ−１において、工程６の仕掛りワークＸ（６）を処理するように切り替える必要はなく、加工設備Ａ−１では続けて工程１の仕掛りワークＸ（１）の処理を行なうことが可能である。

なお、図７（Ｂ）の図表で示すワークＸ（１）の動作は、図８（Ｂ）に示したとおりであり、上述したようにワークＸ０３７、０４２で滞留を生じている。

次に、図９を参照して、加工設備Ｂ−２でのワークＸ（７）の進捗情報から、局所ラインタクトを算出し、ワークＸ（１）を選択する方法を説明する。

図９は、次加工設備でのワークの進捗情報を示し、局所ラインタクトの算出およびワークの選択状況を説明する図表である。

図９の場合も図７、図８の場合と同様に、加工設備Ａ−３と加工設備Ｄ−４が故障またはメンテナンスにより停止しているときに、全体のスループットの低下を抑えるように、加工設備Ａ−１と加工設備Ａ−２において、仕掛りワークＸ（１）と仕掛りワークＸ（６）の中から次に処理を行なうワークＸ（１）を選択する方法（ステップ）を説明する。

まず当初は、加工設備Ａ−３が故障した段階で、加工設備Ａ−１は工程１の仕掛りワークＸ（１）、加工設備Ａ−２は工程６の仕掛りワークＸ（７）の処理を行なう。このときは、加工設備Ｂ−２（工程７）では、ワークＸ（７）が９０秒間隔で到着し、６０秒の処理を行った後、直ちに次の工程へ排出される。ワークＸ１１１からワークＸ１１３までは、このように処理される。

その後、ワークＸ１１４が到着した時刻付近から、加工設備Ｄ−４の影響で下流工程が詰まりだし、排出の間隔が１２０秒間隔に伸びて、ワークＸ（７）を直ちに排出できなくなり、ワークＸ（７）の滞留が発生する。滞留が発生すると、次にディスパッチを行なうときは工程１の仕掛りワークＸ（１）を処理するようにフラグを立てるとともに、局所ラインタクトは排出する間隔の１２０秒とする。

加工設備Ｂ−２では、ワークＸ１１５とワークＸ１１６の間に工程１の仕掛りワークＸ（１）の処理を行なうので、ワークＸ１１６の到着は、タクトタイム分だけ間隔が伸びる。以降、加工設備Ｂ−２では、ワークＸの到着する間隔の９０秒と、局所的なタクトタイムの１２０秒から、３ワーク毎に工程１の仕掛りワークＸ（１）の処理を行なうようにディスパッチを行なう。

図１０を参照して、工程２の仕掛りワークＸ（７）の進捗情報から、局所ラインタクトを算出し、ワークＸ（１）を選択する方法を説明する。

図１０は、次加工設備でのワークの進捗情報および仕掛り数を示し、局所ラインタクトの算出およびワークの選択状況を説明する図表である。

図１０の場合も図７〜図９の場合と同様に、加工設備Ａ−３と加工設備Ｄ−４が故障またはメンテナンスにより停止しているときに、全体のスループットの低下を抑えるように、加工設備Ａ−１と加工設備Ａ−２において、仕掛りワークＸ（１）と仕掛りワーク（６）の中から次に処理を行なうワークＸ（１）を選択する方法を説明する。

まず当初は、加工設備Ａ−３が故障した段階で、加工設備Ａ−１は工程１の仕掛りワークＸ（１）、加工設備Ａ−２は工程６の仕掛りワークＸ（６）の処理を行なう。このときは、加工設備Ｂ−２（工程７）では、９０秒間隔でワークＸ（７）が到着し、仕掛り数が増加することになる。また、仕掛りとなったワークＸ（７）は、直ちに加工設備Ｂ−２に排出され、仕掛り数は減少する。

その後、ワークＸ２１４が到着した時刻付近から、加工設備Ｄ−４の影響で下流工程が詰まりだし、仕掛りが減少する間隔が１２０秒間隔に伸びる。仕掛りが減少する間隔が、仕掛り数が一定の閾値を越えると、次にディスパッチを行なうときは工程１の仕掛りワークＸ（１）を処理するようにフラグを立てる。図１０の場合は、仕掛り数が２以上になると、フラグを立てる構成としてある。また、局所ラインタクトは仕掛りが減少する間隔の１２０秒とする。

加工設備Ｂ−２では、ワークＸ２１５とワークＸ２１６の間に工程１の仕掛りワークＸ（１）の処理を行なうので、ワークＸ２１６の到着は、タクトタイム分だけ間隔が伸びる。以降、加工設備Ｂ−２では、仕掛りが増加する間隔の９０秒と、局所的なタクトタイムの１２０秒から、３ワーク毎に工程１の仕掛りワークＸ（１）の処理を行なうようにディスパッチを行なう。

図１１を参照して、各加工設備１０８の稼動情報から、局所ラインタクトを算出し、ワークＸ（１）を選択する方法を説明する。

図１１は、各加工設備でのワークの稼動情報およびタクトタイムを示し、局所ラインタクトの算出およびワークの選択状況を説明する図表である。

図１１の場合も図７〜図１０の場合と同様に、加工設備Ａ−３と加工設備Ｄ−４が故障またはメンテナンスにより停止しているときに、全体のスループットの低下を抑えるように、加工設備Ａ−１と加工設備Ａ−２において、仕掛りワークＸ（１）と仕掛りワーク（６）の中から次に処理を行なうワークＸ（１）を選択する方法を説明する。

まず、工程２（加工設備Ｂ−１）から工程５（加工設備Ｅー１）までは、加工設備１０８は全て稼動しており、局所ラインタクトは、それぞれの工程でのタクトタイムと台数から、６０秒と算出される。また、工程７（加工設備Ｂ−２）から工程１０（加工設備Ｅー２）までは、加工設備Ｄ−４が故障しており、工程９が律速となるため、局所ラインタクトは１２０秒と算出する。

したがって、加工設備Ａにおいてディスパッチを行なうときは、加工設備Ａ−１は、全て工程１の仕掛りワークＸ（１）の処理を行ない、加工設備Ａ−２は、タクトタイムが９０秒で、工程６から工程１０までの局所ラインタクトが１２０秒なので、４ワークＸ（６）毎に周期的に工程１の仕掛りワークＸ（１）の処理を行なうようにディスパッチを行ない、その他は工程６の仕掛りワークＸ（６）の処理を行なう。

本実施の形態に係る工程制御システム、工程制御方法、およびコンピュータプログラムは、半導体生産ラインや液晶生産ラインのように、複数の工程に対応させてワークＸを加工できる加工設備（汎用加工設備）を有する生産ラインに適用することが可能である。特に生産ラインの一部がコンベアなどにより接続され、工程間にバッファを確保できないようなレイアウトの場合では、従来の仕掛り数を基にしたディスパッチ手法が使えないので、本実施の形態に係る工程制御システム、工程制御方法、およびコンピュータプログラムの適用が有効になる。

また、家電製品組立ラインのように、汎用加工設備を複数の工程で利用しないで単独の加工設備として利用する生産ラインでも、仕掛り数を最適に制御する工程制御システムとして利用可能である。

本発明の実施の形態に係る工程制御装置の機能ブロック構成を示すブロック図である。 本実施の形態での工程管理手段で管理される工程フローと加工設備との関係を示す説明図である。 本実施の形態での生産ラインでの加工設備の配置例を示すレイアウト図である。 本実施の形態での工程管理手段の動作を説明するためのフローチャート（ステップＳ０１〜Ｓ０４）である。 本実施の形態でのワーク選択手段の動作を説明するフローチャート（ステップＳ１１〜Ｓ１５）である。 本実施の形態での局所ラインタクト算出手段の動作を説明するフローチャート（ステップＳ２１〜Ｓ２５）である。 加工設備へワークを送るローダに到着したワークの進捗情報を示す図表である。 加工設備のローダでのワークの状態を示すタイムチャートである。 次加工設備でのワークの進捗情報を示し、局所ラインタクトの算出およびワークの選択状況を説明する図表である。 次加工設備でのワークの進捗情報および仕掛り数を示し、局所ラインタクトの算出およびワークの選択状況を説明する図表である。 各加工設備でのワークの稼動情報およびタクトタイムを示し、局所ラインタクトの算出およびワークの選択状況を説明する図表である。

符号の説明

１０１ 工程制御装置
１０２ 局所ラインタクト算出手段
１０３ ワーク選択手段
１０４ 作業指示手段
１０７ 工程管理手段
１０８ 加工設備
１０９ 生産ライン
１１０ コンベア
１１１ａ、１１１ｂ バッファ
１１２ バッファ間搬送路
１１３、１１４ ローダ
Ａ−１、Ａ−２、Ａー３ 加工設備（汎用加工設備）
Ｂ−１、Ｂ−２ 加工設備（次加工設備）
Ｃ−１、Ｃ−２ 加工設備
Ｄ−１、Ｄ−２、Ｄ−３、Ｄ−４ 加工設備
Ｅ−１、Ｅ−２ 加工設備
Ｒ１ 進捗情報
Ｒ２ ワーク選択要求

Claims (8)

1. 複数工程それぞれに対応する加工処理をワークに施すことが可能な汎用加工設備を備える生産ラインでの工程制御装置であって、
   ワークの進捗情報を生産ラインから収集して記憶する工程管理手段と、
   該工程管理手段に記憶されたワークの進捗情報から、局所ラインタクトを算出する局所ラインタクト算出手段と、
   該局所ラインタクト算出手段が算出した局所ラインタクトを利用して、前記汎用加工設備で次に加工処理を施すべきワークを前記複数工程のいずれかに対応させて選択するワーク選択手段と、
   該ワーク選択手段で選択されたワークに対して作業指示を与える作業指示手段と
   を備えることを特徴とする工程制御装置。
2. 前記局所ラインタクト算出手段は、前記汎用加工設備の次に配置された次加工設備のローダにワークが到着した時刻と、前記ローダからワークを排出した時刻とから局所ラインタクトを算出することを特徴とする請求項１に記載の工程制御装置。
3. 前記局所ラインタクト算出手段は、前記次加工設備の後に配置された加工設備のローダにワークが到着する時刻と、前記ローダからワークを排出する時刻とから局所ラインタクトを算出することを特徴とする請求項１に記載の工程制御装置。
4. 前記局所ラインタクト算出手段は、前記次加工設備以降の加工設備でのワークの進捗情報から、局所ラインタクトを算出することを特徴とする請求項１記載の工程制御装置。
5. 前記局所ラインタクト算出手段は、前記汎用加工設備での仕掛りワーク数の増減から局所ラインタクトを算出することを特徴とする請求項１記載の工程制御装置。
6. 前記局所ラインタクト算出手段は、前記次加工設備以降の加工設備での稼働状況とタクトタイムから、局所ラインタクトを算出することを特徴とする請求項１記載の工程制御装置。
7. 複数工程に対応する加工処理をワークに施すことが可能な汎用加工設備を備える生産ラインでの工程制御方法であって、
   ワークの進捗情報を生産ラインから収集して記憶するステップと、
   記憶されたワークの進捗情報から、局所ラインタクトを算出するステップと、
   算出された局所ラインタクトを利用して、前記汎用加工設備で次に加工処理を施すべきワークを前記複数工程のいずれかに対応させて選択するステップと、
   選択されたワークに対して作業指示を与えるステップと
   を備えることを特徴とする工程制御方法。
8. 複数工程に対応する加工処理をワークに施すことが可能な汎用加工設備を備える生産ラインでコンピュータに工程制御を実行させるコンピュータプログラムであって、
   コンピュータに、ワークの進捗情報を生産ラインから収集して記憶させるステップと、
   コンピュータに、記憶されたワークの進捗情報から、局所ラインタクトを算出させるステップと、
   コンピュータに、算出された局所ラインタクトを利用して、前記汎用加工設備で次に加工処理を施すべきワークを前記複数工程のいずれかに対応させて選択させるステップと、
   コンピュータに、選択されたワークに対して作業指示を与えさせるステップと
   を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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