JP2009237965A - 生産制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】全体の搬送時間が最小となるように搬送経路を選択して製品の生産を制御する生産制御装置を提供すること。
【解決手段】搬送量算出部５１は、生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量を算出する。搬送経路決定部５３は、優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量が優先搬送受入判定値よりも大きい場合であって、優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量から他の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量を差し引いた値が搬送平準化判定値以上となる他の生産ライン間経路がない場合には、当該製品の搬送経路を優先度一位の生産ライン間経路を経由する経路に決定する。したがって、優先度一位の搬送経路の搬送量に余裕がない場合でも、全体の最適化を考慮して、あえて搬送量に余裕がない搬送経路を選択することができ、全体の搬送時間が最小となるように搬送経路を選択することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、生産ラインにおける製品を搬送する技術に関し、特に、生産ライン間に複数の搬送経路がある場合に搬送時間が最小となる経路を選択して製品の生産を制御する生産制御装置に関する。

近年、製造業における企業間の競争が激化してきている。このような企業間競争の中で存続し続けるためには、生産性を向上させることが重要な課題である。生産性を向上させるためには、生産ラインにおける製品の搬送をいかに効率的に行なうかが重要となる。

従来の半導体生産ラインにおいては、生産性の低下を防ぎ、製品の汚染や品質低下を防ぐために、製品の搬送に設定された経路が搬送時に良好であれば、その経路を製品の搬送経路に決定し、製品の搬送に設定された経路が搬送時に良好でなければ、搬送量に余裕がある他の搬送経路を選択することで均質な負荷量で製品の搬送を行ない、搬送時間を最小化している。これに関連する技術として、下記の特許文献１に開示された発明がある。

特許文献１に開示された半導体製造ラインの搬送経路の設定方法においては、上層および下層に、同一層内に相互に異なる地点間の搬送物の搬送のための層内経路がそれぞれ構成され、当該上層の層内経路と下層の層内経路との間には複数の搬送地点が設置され、当該搬送物を層内および層間に搬送される搬送経路を設定する。

搬送物が層間搬送物であると搬送経路が設定されたかを確認し、当該経路の状況が良好であると設定された経路に層間搬送経路を決定する。搬送経路が設定されなかったり、当該搬送経路が設定されたとしても当該経路の状況が良好でなければ、全体の層間経路をチェックして良好で搬送量の余裕がある経路を択一し、層間搬送経路に決定する。

搬送物が層内の搬送物であると層内搬送経路が設定されており、当該経路の状況が良好であると設定された経路に搬送経路を決定する。層内搬送の設定された経路の状況が良好でなく、当該設定された経路が確定経路であると当該設定された経路を層内搬送経路に決定する。層内搬送経路が設定されない状態であるか、または層内搬送の設定された経路が良好でなく、かつ、当該設定された経路が確定経路でなければ、全体の層内経路をチェックして搬送量の余裕のある経路の中から択一し、層内搬送経路に決定する。

したがって、搬送物は同一層内の移送のために、最適の多様な経路が選択され、これを通じて移送される。また、層間の移送も同様に、多様な経路を通じて均等な負荷量で行える。また、層内および層間の搬送時に、搬送される前に、搬送される経路がチェックされるので、効率的な移送が行えるように経路が選択できる。
特開平１０−１０７１２３号公報

上述のように、従来の半導体製造ラインの搬送経路の設定方法においては、設定された経路が搬送時に良好でない場合に、搬送量に余裕のある他の経路が選択される。しかしながら、搬送量に余裕のある他の経路を選択することが、必ずしも搬送時間を最小にするとは限らない。すなわち、搬送量に余裕のある他の経路を選択したとしても、搬送機器のレイアウトや進行方向にばらつきがあるため、その経路の搬送距離が長くなる場合には余計に搬送時間がかかってしまうといった問題点があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、全体の搬送時間が最小となるように搬送経路を選択して製品の生産を制御する生産制御装置を提供することである。

本発明の一実施例によれば、生産ライン間に複数の搬送経路が設けられた生産ラインにおける製品の搬送を制御する生産制御装置が提供される。搬送量算出部は、生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量を算出する。搬送経路決定部は、優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量が優先搬送受入判定値以下の場合には、当該製品の搬送経路を優先度一位の生産ライン間経路を経由する経路に決定する。また、優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量が優先搬送受入判定値よりも大きい場合であって、優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量から他の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量を差し引いた値が搬送平準化判定値以上となる他の生産ライン間経路がある場合には、当該製品の搬送経路を他の生産ライン間経路の中で最も優先度が高い生産ライン間経路を経由する経路に決定する。また、優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量が優先搬送受入判定値よりも大きい場合であって、優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量から他の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量を差し引いた値が搬送平準化判定値以上となる他の生産ライン間経路がない場合には、当該製品の搬送経路を優先度一位の生産ライン間経路を経由する経路に決定する。

この実施例によれば、優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量が搬送平準化判定値よりも大きい場合であって、優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量から他の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量を差し引いた値が搬送平準化判定値以上となる他の生産ライン間経路がない場合には、当該製品の搬送経路を優先度一位の生産ライン間経路を経由する経路に決定する。したがって、優先度一位の搬送経路の搬送量に余裕がない場合でも、全体の最適化を考慮して、あえて搬送量に余裕がない搬送経路を選択することができ、全体の搬送時間が最小となるように搬送経路を選択することが可能となる。

（第１の実施の形態）
本実施の形態においては、半導体生産ラインにおける全搬送の平均搬送時間が最小となる制御パラメータを用いてフロア間経路を決定する。ここで、制御パラメータとは、フロアｊ（ｊ＝１，２，…）において優先度一位のフロア間経路を経由して搬送される製品を受け入れるか否かを判定するために用いられる値である優先搬送受入判定値Ｋ（ｊ）と、フロアｊにおいて本来優先度一位のフロア間経路を経由して搬送される製品を優先度一位以外のフロア間経路を経由して搬送するか否かを判定するために用いられる値である搬送平準化判定値Ｈ（ｊ）とを指している。

図１は、本発明の第１の実施の形態における生産制御装置を含んだ半導体生産ラインのシステム構成例を示す図である。このシステムは、半導体生産ライン１と、搬送制御用コントローラ２と、生産制御装置３とを含む。

生産ライン１は、複数のフロアによって構成され、各フロア内の複数の搬送経路およびフロア間の複数の搬送経路によって製品が搬送される。すなわち、１階フロア１１および２階フロア１２には、それぞれ同一フロア内の相互に異なる地点間での製品の搬送のためにフロア内経路２１および２２が設けられている。また、１階フロア１１のフロア内経路２１と２階フロア１２のフロア内経路２２との間には、フロア間での製品の搬送のために複数のフロア間経路３１、３２、３３および３４が設けられている。

１階フロア１１のフロア内経路２１には、工程装置、検査装置または製品の保管や異なる搬送機器間の中継が可能なストッカが位置する搬送開始地点４１、４２、４３および４４がある。同様に、２階フロア１２のフロア内経路２２には、工程装置、検査装置または製品の保管や異なる搬送機器間の中継が可能なストッカが位置する搬送開始地点４５、４６、４７および４８がある。

搬送制御用コントローラ２は、半導体生産ライン１内の製品の搬送が開始される直前に、搬送開始地点にあるそれぞれの製品をどこに搬送するかを示す搬送情報を記録する。

生産制御装置３は、搬送制御用コントローラ２によって記録された搬送情報を受信して蓄積することによりデータベースを生成し、そのデータベースに基づいて制御パラメータを決定する。そして、生産制御装置３は、制御パラメータを用いてそれぞれの製品の搬送経路を決定し、その搬送経路の情報を搬送制御用コントローラ２に送信する。

搬送制御用コントローラ２は、生産制御装置３から送信された搬送経路の情報に基づいて半導体生産ライン１における製品の搬送を制御する。

図１に示すように、生産制御装置３は、搬送経路抽出部５と、制御パラメータ抽出部６とを含む。搬送経路抽出部５は、搬送量算出部５１と、搬送量算出部５１によって算出された搬送量５２および制御パラメータ抽出部６から受けた制御パラメータ６５に基づいて搬送経路５４を決定する搬送経路決定部５３とを含む。

また、制御パラメータ抽出部６は、搬送制御用コントローラ２から受けた搬送情報に基づいて搬送開始地点データベース６２およびフロア間経路データベース６３を生成するデータベース生成部６１と、搬送開始地点データベース６２およびフロア間経路データベース６３を参照して制御パラメータ６５を決定する制御パラメータ決定部６４とを含む。

搬送量算出部５１は、その時点でフロア間経路３１〜３４に割当てられている搬送量５２を算出し、搬送経路決定部５３に出力する。

搬送経路決定部５３は、その時点でフロア間経路３１〜３４に割当てられている搬送量５２と、制御パラメータ決定部６４によって決定された制御パラメータ６５とに基づいて搬送経路５４を決定し、搬送制御用コントローラ２に搬送経路５４の情報を送信する。

データベース生成部６１は、搬送開始地点４１〜４８における製品の平均搬送頻度（後述のＦａ）、搬送開始地点４１〜４８の各地点からフロア間経路３１〜３４への搬送における優先度（後述のＰ１，Ｐ２）、および搬送開始地点４１〜４８の各地点で搬送を開始してからフロア間経路３１〜３４に製品が到着するまでの平均時間（後述のＴｐ，Ｔｏ）を算出して、搬送開始地点データベース６２を生成する。なお、優先度は、各搬送開始地点から各フロア間経路までの搬送距離や搬送時間に基づいて決定される。

また、データベース生成部６１は、フロア間経路３１〜３４において、各フロア間経路のリフトの平均搬送時間（後述のＴＬ）、各フロア間経路のリフトの搬送能力（後述のＣＬ）、各フロア間経路のリフトの平均稼働率（後述のρ）、およびリフトの平均稼働率とリフトの待ち行列との関係を表したリフト待ち行列関数（後述のｆ）を算出して、フロア間経路データベース６３を生成する。

制御パラメータ決定部６４は、搬送開始地点データベース６２およびフロア間経路データベース６３を参照し、最適化手法を用いて全搬送の平均搬送時間が最小となる制御パラメータ６５を決定して搬送経路決定部５３に出力する。制御パラメータ決定部６４が制御パラメータ６５を決定するのは、所定のタイミング、たとえば品種の切換え時、製品の生産量の変更時、ロットサイズの変更時などの設定変更時である。

図２は、本発明の第１の実施の形態における生産制御装置３のハードウェア構成を示すブロック図である。生産制御装置３は、一般的なコンピュータによって実現され、コンピュータ本体１０１、ディスプレイ装置１０２、ＦＤ（Flexible Disk）１０４が装着されるＦＤドライブ１０３、キーボード１０５、マウス１０６、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）１０８が装着されるＣＤ−ＲＯＭ装置１０７、およびネットワーク通信装置１０９を含む。生産制御プログラムは、ＦＤ１０４またはＣＤ―ＲＯＭ１０８等の記憶媒体によって供給される。生産制御プログラムはコンピュータ本体１０１によって実行され、搬送経路の決定などを行なう。また、生産制御プログラムは他のコンピュータより通信回線を経由し、コンピュータ本体１０１に供給されてもよい。

また、コンピュータ本体１０１は、ＣＰＵ１１０、ＲＯＭ（Read Only Memory)１１１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１１２およびハードディスク１１３を含む。ＣＰＵ１１０は、ディスプレイ装置１０２、ＦＤドライブ１０３、キーボード１０５、マウス１０６、ＣＤ−ＲＯＭ装置１０７、ネットワーク通信装置１０９、ＲＯＭ１１１、ＲＡＭ１１２またはハードディスク１１３との間でデータを入出力しながら処理を行なう。ＦＤ１０４またはＣＤ−ＲＯＭ１０８に記録された生産制御プログラムは、ＣＰＵ１１０によりＦＤドライブ１０３またはＣＤ−ＲＯＭ装置１０７を介してハードディスク１１３に格納される。ＣＰＵ１１０は、ハードディスク１１３から適宜生産制御プログラムをＲＡＭ１１２にロードして実行することによって搬送経路の決定などを行なう。

図３は、搬送経路抽出部５による搬送経路決定処理の手順を説明するためのフローチャートである。まず、搬送量算出部５１は、搬送を開始する搬送開始地点Ｘに着目し、搬送開始地点ＸのフロアをＦＬとし、搬送開始地点Ｘにおいて優先度一位のフロア間経路をＰ１とする（Ｓ１）。

次に、搬送量算出部５１は、フロアｊ（ｊ＝１，２，…）においてフロア間経路ｉ（ｉ＝１，２，…）に割当てられた搬送量Ｑ（ｉ，ｊ）を次式によって算出する（Ｓ２）。

Ｑ（ｉ，ｊ）＝Ｑ１（ｉ，ｊ）＋Ｑ２（ｉ，ｊ）＋Ｑ３（ｉ，ｊ） …（１）
図４は、搬送量算出部５１によって算出される搬送量Ｑ（ｉ，ｊ）を模式的に示す図である。Ｑ１（ｉ，ｊ）は、フロアｊで搬送を開始してからフロア間経路ｉに到着するまでの状態にある製品の搬送量を表す。Ｑ２（ｉ，ｊ）は、フロアｊでフロア間経路ｉに到着してからフロア間経路ｉでリフト搬送を開始するまでの状態にある製品の搬送量、すなわちリフト待ちの状態にある製品の搬送量を表す。Ｑ３（ｉ，ｊ）は、フロア間経路ｉにおいてフロアｊでリフト搬送を開始してから他フロアでリフト搬送を完了するまでの状態にある製品の搬送量を表す。ここでは、フロア間搬送装置をリフトと呼ぶ。

次に、搬送経路決定部５３は、搬送量算出部５１によって算出された各フロア間経路に割当てられた搬送量Ｑ（ｉ，ｊ）のうち、Ｑ（Ｐ１，ＦＬ）に関して、フロアＦＬにおいて優先度一位のフロア間経路Ｐ１を経由して搬送される製品を受け入れるか否かを、次式によって判定する（Ｓ３）。なお、Ｋ（ＦＬ）は、製品を受け入れるか否かを判定する際に用いられる優先搬送受入判定値であり、制御パラメータ決定部６４によって決定される制御パラメータ６５の１つである。

Ｑ（Ｐ１，ＦＬ）≦Ｋ（ＦＬ） …（２）
Ｑ（Ｐ１，ＦＬ）がＫ（ＦＬ）以下であれば（Ｓ３，Ｙｅｓ）、搬送経路をＰ１を経由する経路に決定して（Ｓ４）、処理を終了する。

また、Ｑ（Ｐ１，ＦＬ）がＫ（ＦＬ）よりも大きければ（Ｓ３，Ｎｏ）、フロアＦＬにおいて本来優先度一位のフロア間経路を経由して搬送されるべき製品を、優先度一位以外のフロア間経路を経由して搬送するか否かを、次式によって判定する（Ｓ５）。なお、Ｈ（ＦＬ）は、製品を優先度一位以外のフロア間経路を経由して搬送するか否かを判定する際に用いられる搬送平準化判定値であり、制御パラメータ決定部６４によって決定される制御パラメータ６５の１つである。

Ｑ（Ｐ１，ＦＬ）−Ｑ（ｉ，ＦＬ）≧Ｈ（ＦＬ） …（３）
Ｑ（Ｐ１，ＦＬ）−Ｑ（ｉ，ＦＬ）がＨ（ＦＬ）以上となるｉが存在する場合（Ｓ５，Ｙｅｓ）、搬送経路決定部５３は、該当するフロア間搬送経路ｉのうち優先度の最も高いフロア間搬送経路Ｐ２を経由する経路を搬送経路に決定し（Ｓ６）、処理を終了する。

また、Ｑ（Ｐ１，ＦＬ）−Ｑ（ｉ，ＦＬ）がＨ（ＦＬ）以上となるｉが存在しない場合（Ｓ５，Ｎｏ）、フロア間経路Ｐ１を経由する経路を搬送経路に決定し（Ｓ７）、処理を終了する。

図５は、制御パラメータ抽出部６によるパラメータ決定処理の手順を説明するためのフローチャートである。まず、制御パラメータ決定部６４は、半導体生産ラインの搬送時間に関する数式モデルを作成する（Ｓ８）。

次に、制御パラメータ決定部６４は、搬送開始地点データベース６２およびフロア間経路データベース６３から計算に必要なデータを取得する（Ｓ９）。そして、最適化手法を用いて、全搬送の平均搬送時間が最小となるように最適化計算を行なうことにより制御パラメータ６５を決定する（Ｓ１０）。最後に、制御パラメータ決定部６４は、制御パラメータ６５である優先搬送受入判定値Ｋ（ｊ）および搬送平準化判定値Ｈ（ｊ）を搬送経路抽出部５に出力して（Ｓ１１）、処理を終了する。

数式モデルは、目的関数および制約式を含んでおり、以下の要領で作成される。
まず、次式に示す目的関数が設定される。

ここで、Ｔｏｂｊは全搬送の平均搬送時間、Ｆａ（ｉ，ｊ）はフロアｊにおけるフロア間経路ｉへの平均搬送頻度、Ｔ（ｉ，ｊ）はフロアｊで搬送を開始してからフロア間経路ｉでリフト搬送を完了するまでの平均時間を表している。

式（４）に示す目的関数を構成するＦａ（ｉ，ｊ）は、次式によって算出される。
Ｆａ（ｉ，ｊ）＝Ｆｐ（ｉ，ｊ）＋Ｆｏ（ｉ，ｊ） …（５）
ここで、Ｆｐ（ｉ，ｊ）はフロアｊにおいてフロア間経路ｉを優先度一位として経由する搬送の平均搬送頻度、Ｆｏ（ｉ，ｊ）はフロアｊにおいてフロア間経路ｉを優先度一位以外として経由する搬送の平均搬送頻度を表している。

式（４）に示す目的関数を構成するＴ（ｉ，ｊ）は、次式によって算出される。
Ｔ（ｉ，ｊ）＝Ｔ１（ｉ，ｊ）＋Ｔ２（ｉ，ｊ）＋Ｔ３（ｉ，ｊ） …（６）
ここで、Ｔ１（ｉ，ｊ）はフロアｊで搬送を開始してからフロア間経路ｉに到着するまでの平均時間、Ｔ２（ｉ，ｊ）はフロアｊでフロア間経路ｉに到着してからフロア間経路ｉでリフト搬送を開始するまでの平均時間、すなわちリフト待ちの平均時間、Ｔ３（ｉ，ｊ）はフロア間経路ｉにおいてフロアｊでリフト搬送を開始してから他フロアでリフト搬送を完了するまでの平均時間を表している。

図６は、制御パラメータ決定部６４によって算出される平均時間Ｔ（ｉ，ｊ）を模式的に示す図である。式（６）に示すＴ（ｉ，ｊ）を構成するＴ１（ｉ，ｊ）は、次式によって算出される。

Ｔ１（ｉ，ｊ）＝｛Ｆｐ（ｉ，ｊ）／Ｆａ（ｉ，ｊ）｝×Ｔｐ（ｉ，ｊ）＋｛Ｆｏ（ｉ，ｊ）／Ｆａ（ｉ，ｊ）｝×Ｔｏ（ｉ，ｊ） …（７）
ここで、Ｔｐ（ｉ，ｊ）は、フロアｊにおいてフロア間経路ｉを優先度一位として経由する搬送であって、搬送を開始してからフロア間経路ｉに到着するまでの平均時間を表している。また、Ｔｏ（ｉ，ｊ）は、フロアｊにおいてフロア間経路ｉを優先度一位以外として経由する搬送であって、搬送を開始してからフロア間経路ｉに到着するまでの平均時間を表している。

式（７）に示すＴ１（ｉ，ｊ）を展開すると、次式のようになる。
Ｔ１（ｉ，ｊ）＝｛Ｆｐ（ｉ，ｊ）×Ｔｐ（ｉ，ｊ）＋Ｆｏ（ｉ，ｊ）×Ｔｏ（ｉ，ｊ）｝／Ｆａ（ｉ，ｊ） …（８）
ここで、Ｆｐ（ｉ，ｊ）×Ｔｐ（ｉ，ｊ）は、フロアｊにおいてフロア間経路ｉを優先度一位として経由する搬送であって、フロアｊで搬送を開始してからフロア間経路ｉに到着するまでの状態にある製品の搬送量を表している。また、Ｆｏ（ｉ，ｊ）×Ｔｏ（ｉ，ｊ）は、フロアｊにおいてフロア間経路ｉを優先度一位以外として経由する搬送であって、フロアｊで搬送を開始してからフロア間経路ｉに到着するまでの状態にある製品の搬送量を表している。

Ｑ１（ｉ，ｊ）は、フロアｊで搬送を開始してからフロア間経路ｉに到着するまでの状態にある製品の搬送量であることから、Ｑ１（ｉ，ｊ）は次式のようになる。

Ｑ１（ｉ，ｊ）＝Ｆｐ（ｉ，ｊ）×Ｔｐ（ｉ，ｊ）＋Ｆｏ（ｉ，ｊ）×Ｔｏ（ｉ，ｊ） …（９）
したがって、Ｔ１（ｉ，ｊ）は、次式のようになる。

Ｔ１（ｉ，ｊ）＝Ｑ１（ｉ，ｊ）／Ｆａ（ｉ，ｊ） …（１０）
式（６）に示すＴ（ｉ，ｊ）を構成するＴ２（ｉ，ｊ）は、次式によって算出される。

ここで、ＴＬ（ｉ）は、フロア間経路ｉにおけるリフトの平均搬送時間を表している。
式（１１）に示すＱ２（ｉ，ｊ）は、次式によって表される。

ここで、ρ（ｉ）はフロア間経路ｉにおけるリフトの平均稼働率、ｆはＭ／Ｍ／１などの待ち行列モデル式を表している。このＭ／Ｍ／１とは、待ち行列の最も代表的なケースであり、１台の装置に対して製品の到着分布および装置の処理能力分布が指数分布である場合の待ち行列を公式化したものである。Ｍ／Ｍ／１モデルにおけるフロア間経路ｉのリフト待ち行列モデル式ｆ（ρ（ｉ））は、次式によって表すことができる。

Ｍ／Ｍ／１以外の待ち行列モデル式として、ｆ（ρ（ｉ））はρ（ｉ）の多項式近似を用いるようにしてもよい。ρ（ｉ）は、次式によって算出される。

ここで、ＣＬ（ｉ）は、フロア間経路ｉにおけるリフトの処理能力を表している。
式（６）に示すＴ（ｉ，ｊ）を構成するＴ３（ｉ，ｊ）は、次式によって算出される。

Ｔ３（ｉ，ｊ）＝ＴＬ（ｉ） …（１５）
以上説明したＴ（ｉ，ｊ）およびＦａ（ｉ，ｊ）の算出式を用いて式（４）の目的関数を展開すると、次式のようになる。

ここで、Ｔｐ（ｉ，ｊ）およびＴｏ（ｉ，ｊ）は搬送開始時点データベース６２に格納される定数であり、ＴＬ（ｉ）およびＣＬ（ｉ）はフロア間経路データベース６３に格納される定数である。したがって、目的関数は、変数Ｆｐ（ｉ，ｊ）および変数Ｆｏ（ｉ，ｊ）で構成されているため、ＴｏｂｊをＦｐ（ｉ，ｊ）およびＦｏ（ｉ，ｊ）の関数ｇで表すことができる。

上述のように、搬送経路決定部５３は、Ｑ（ｉ，ｊ）がＫ（ｊ）以下の場合、フロアｊにおいて優先度一位としてフロア間経路ｉを経由して搬送される製品を受け入れる。また、搬送経路決定部５３は、Ｑ（ｉ，ｊ）がＫ（ｊ）よりも大きく、Ｑ（ｉ，ｊ）−Ｑ（ｈ，ｊ）（ｈ≠ｉ）がＨ（ｊ）以上となるフロア間経路ｈが存在する場合、フロアｊにおいて本来優先度一位としてフロア間経路ｉを経由して搬送される製品を、優先度一位以外としてフロア間経路ｈを経由して搬送する。また、搬送経路決定部５３は、Ｑ（ｉ，ｊ）がＫ（ｊ）よりも大きく、Ｑ（ｉ，ｊ）−Ｑ（ｈ，ｊ）（ｈ≠ｉ）がＨ（ｊ）以上となるフロア間経路ｈが存在しない場合、フロアｊにおいて優先度一位としてフロア間経路ｉを経由して搬送される製品を受け入れる。

図７は、優先搬送受入判定値Ｋ（ＦＬ）および搬送平準化判定値Ｈ（ＦＬ）が設定されている場合の各フロア間経路における搬送経路決定の挙動の一例を説明するための図である。ここで、製品を全て優先度一位のフロア間経路に搬送する場合、フロアｊにおいてフロア間経路ｉに割当てられる搬送量をＱ０（ｉ，ｊ）とする。

図７（ａ）に示すように、フロア間経路ＰａにおいてＱ０（Ｐａ，ＦＬ）がＫ（ＦＬ）よりも大きい場合、Ｑ（Ｐａ，ＦＬ）＞Ｋ（ＦＬ）かつＱ（Ｐａ，ＦＬ）−Ｑ（ｈ，ＦＬ）（ｈ≠Ｐａ）≧Ｈ（ＦＬ）の範囲内で、本来フロアＦＬにおいて優先度一位としてフロア間経路Ｐａを経由して搬送される製品を、優先度一位以外としてフロア間経路ｈ、すなわちＰｂまたはＰｃを経由して搬送することにより負荷を軽減させることができる。

フロア間経路Ｐｂは、フロアＦＬにおいて優先度一位としてフロア間経路Ｐｂを経由して搬送される製品を受け入れると共に、Ｑ（Ｐａ，ＦＬ）＞Ｋ（ＦＬ）かつＱ（Ｐａ，ＦＬ）−Ｑ（Ｐｂ，ＦＬ）≧Ｈ（ＦＬ）の範囲内で、フロアＦＬにおいて本来優先度一位としてフロア間経路Ｐａを経由して搬送される製品を、優先度一位以外の搬送として受け入れることができる。

フロア間経路Ｐｃは、フロア間経路Ｐｂと同様に、フロアＦＬにおいて優先度一位としてフロア間経路Ｐｃを経由して搬送される製品を受け入れると共に、Ｑ（Ｐａ，ＦＬ）＞Ｋ（ＦＬ）かつＱ（Ｐａ，ＦＬ）−Ｑ（Ｐｃ，ＦＬ）≧Ｈ（ＦＬ）の範囲内で、フロアＦＬにおいて本来優先度一位としてフロア間経路Ｐａを経由して搬送される製品を、優先度一位以外の搬送として受け入れることができる。

したがって、図７（ｂ）に示すように、各フロア間経路への搬送量はＱ（ｉ，ＦＬ）のように制御されることになる。

図８は、優先搬送受入判定値Ｋ（ＦＬ）および搬送平準化判定値Ｈ（ＦＬ）が設定されている場合の各フロア間経路における搬送経路決定の挙動の他の一例を説明するための図である。

図８（ａ）に示すように、フロア間経路ＰａにおいてＱ０（Ｐａ，ＦＬ）がＫ（ＦＬ）よりも大きい場合、Ｑ（Ｐａ，ＦＬ）＞Ｋ（ＦＬ）かつＱ（Ｐａ，ＦＬ）−Ｑ（ｈ，ＦＬ）（ｈ≠Ｐａ）≧Ｈ（ＦＬ）の範囲内で、本来フロアＦＬにおいて優先度一位としてフロア間経路Ｐａを経由して搬送される製品を、優先度一位以外としてフロア間経路ｈ、すなわちＰｂまたはＰｃを経由して搬送することにより負荷を軽減させることができる。

しばらく時間が経過すると、図８（ｂ）に示すように、Ｑ（Ｐａ，ＦＬ）−Ｑ（Ｐｂ，ＦＬ）＜Ｈ（ＦＬ）となり、フロアＦＬにおいて本来優先度一位としてフロア間経路Ｐａを経由して搬送される製品を、優先度一位以外としてフロア間経路Ｐｂを経由して搬送できなくなる。このとき、フロア間経路Ｐｂは、フロアＦＬにおいて優先度一位としてフロア間経路Ｐｂを経由して搬送される製品のみを受け入れることになる。

さらに時間が経過すると、Ｑ（Ｐａ，ＦＬ）が十分にＫ（ＦＬ）に近づき、図８（ｃ）に示すように、各フロア間経路への搬送量はＱ（ｉ，ＦＬ）のように制御されることになる。

図９は、優先搬送受入判定値Ｋ（ＦＬ）および搬送平準化判定値Ｈ（ＦＬ）が設定されている場合の各フロア間経路における搬送経路決定の挙動のさらに他の一例を説明するための図である。

図９（ａ）に示すように、フロア間経路ＰａにおいてＱ０（Ｐａ，ＦＬ）がＫ（ＦＬ）よりも大きく、フロア間経路ＰｂにおいてもＱ０（Ｐｂ，ＦＬ）がＫ（ＦＬ）よりも大きい場合、Ｑ（Ｐａ，ＦＬ）＞Ｋ（ＦＬ）かつＱ（Ｐａ，ＦＬ）−Ｑ（Ｐｃ，ＦＬ）≧Ｈ（ＦＬ）の範囲内で、フロアＦＬにおいて本来優先度一位としてフロア間経路Ｐａを経由して搬送される製品を、優先度一位以外としてフロア間経路Ｐｃを経由して搬送することにより負荷を軽減させることができる。

また、フロア間経路Ｐｂはフロア間経路Ｐａと同様に、Ｑ（Ｐｂ，ＦＬ）＞Ｋ（ＦＬ）かつＱ（Ｐｂ，ＦＬ）−Ｑ（Ｐｃ，ＦＬ）≧Ｈ（ＦＬ）の範囲内で、フロアＦＬにおいて本来優先度一位としてフロア間経路Ｐｂを経由して搬送される製品を、優先度一位以外としてフロア間経路Ｐｃを経由して搬送することにより負荷を軽減させることができる。

しばらく時間が経過すると、図９（ｂ）に示すように、Ｑ（Ｐｂ，ＦＬ）−Ｑ（Ｐｃ，ＦＬ）＜Ｈ（ＦＬ）となり、フロアＦＬにおいて本来優先度一位としてフロア間経路Ｐｂを経由して搬送される製品を、優先度一位以外としてフロア間経路Ｐｃを経由して搬送できなくなる。このとき、フロア間経路Ｐｃは、フロアＦＬにおいて優先度一位としてフロア間経路Ｐｃを経由して搬送される製品のみを受け入れることになる。

さらに時間が経過すると、Ｑ（Ｐａ，ＦＬ）−Ｑ（Ｐｃ，ＦＬ）およびＱ（Ｐｂ，ＦＬ）−Ｑ（Ｐｃ，ＦＬ）が十分にＨ（ＦＬ）に近づき、図９（ｃ）に示すように、各フロア間経路への搬送量はＱ（ｉ，ＦＬ）のように制御されることになる。

図７〜図９に示すような状態は、次式のような制約式で表すことができる。
Ｑ０（ｉ，ｊ）＞Ｋ（ｊ）の場合、Ｑ（ｉ，ｊ）＞Ｋ（ｊ）
Ｑ０（ｉ，ｊ）≦Ｋ（ｊ）の場合、Ｑ（ｉ，ｊ）≧Ｑ０（ｉ，ｊ） …（１７）
また、本来優先度一位としてフロア間経路ｉを経由して搬送される製品を、１つでも優先度一位以外の搬送としてフロア間経路ｈで受け入れる場合、次式のような制約式を満たす必要がある。

Ｑ（ｉ，ｊ）−Ｑ（ｈ，ｊ）≧Ｈ（ｊ） …（１８）
なお、式（１）に示すＱ（ｉ，ｊ）を構成するＱ３（ｉ，ｊ）は、次式によって算出される。

ここで、ρ（ｉ）はＦａ（ｉ，ｊ）の関数であり、Ｆａ（ｉ，ｊ）＝Ｆｐ（ｉ，ｊ）＋Ｆｏ（ｉ，ｊ）という関係があることから、Ｑ２（ｉ，ｊ）およびＱ３（ｉ，ｊ）は、Ｆｐ（ｉ，ｊ）およびＦｏ（ｉ，ｊ）の関数であることが分かる。また、Ｑ１（ｉ，ｊ）＝Ｆｐ（ｉ，ｊ）×Ｔｐ（ｉ，ｊ）＋Ｆｏ（ｉ，ｊ）×Ｔｏ（ｉ，ｊ）という関係がある。

Ｔｐ（ｉ，ｊ）およびＴｏ（ｉ，ｊ）は搬送開始時点データベース６２に格納される定数であり、ＴＬ（ｉ）およびＣＬ（ｉ）はフロア間経路データベース６３に格納される定数である。また、Ｑ０（ｉ，ｊ）は、搬送開始地点データベース６２に格納されている各搬送開始地点から各フロア間経路への搬送における優先度と、Ｆａ（ｉ，ｊ）によって算出される定数である。したがって、式（１７）および（１８）に示す制約式の変数は、Ｆｐ（ｉ，ｊ）、Ｆｏ（ｉ，ｊ）、Ｋ（ｊ）およびＨ（ｊ）であることが分かる。

このように、目的関数および制約式は、Ｆｐ（ｉ，ｊ）、Ｆｏ（ｉ，ｊ）、Ｋ（ｊ）およびＨ（ｊ）を変数として表されるため、制御パラメータ決定部６４は、最適化手法を用いることによりＫ（ｊ）およびＨ（ｊ）を算出することができる。

目的関数を最小化する最適化手法としては、非線形計画法、ＰＳＯ（Particle Swarm Optimization）、ＧＡ（Genetic Algorithm）、ＩＡ（Immune Algorithm）、ＳＡ（Simulated Annealing）、ＴＳ（Tabu Search）などのメタヒューリスティクスな手法を利用することができる。

また、同時に複数の解を算出する最適化手法を利用することにより、目的関数が最小となる制御パラメータであるＫ（ｊ）とＨ（ｊ）との組み合わせを複数算出することが可能である。最適なＫ（ｊ）およびＨ（ｊ）は、製品の搬送量や搬送分布によって変化するため、周期的にまたは任意のタイミング、たとえば品種の切換え時、製品の生産量の変更時、ロットサイズの変更時などの設定変更時に決定することが望ましい。

以上の説明においては、半導体生産ラインとして複数フロアにおいて各フロア内および各フロア間に複数の搬送経路が設けられている場合を想定したが、これに限定されるものではない。たとえば、複数の生産ラインにおいて各生産ライン内および生産ライン間に複数の搬送経路が設けられている半導体生産ラインなど、生産ライン間に複数の経路が設けられている半導体生産ラインであれば本発明を適用可能である。

図１０は、本発明が適用される半導体生産ラインの他の一例を示す図である。図１０に示す半導体生産ラインにおいては、フロア間経路のリフト搬送の代わりに、ライン内経路２３が設けられた生産ライン１３と、ライン内経路２４が設けられた生産ライン１４との間に、ライン間搬送車７１、７２、７３および７４が備えられている。ライン間搬送車７１〜７４は、生産ライン１３と生産ライン１４との間で製品の搬送を行なう。

図１１は、本発明が適用される半導体生産ラインのさらに他の一例を示す図である。図１１に示す半導体生産ラインにおいては、フロア間経路のリフト搬送の代わりに、ライン内経路２３が設けられた生産ライン１３と、ライン内経路２４が設けられた生産ライン１４との間に、ライン間コンベヤシステム８１、８２、８３および８４が備えられている。ライン間コンベヤシステム８１〜８４は、生産ライン１３と生産ライン１４との間で製品の搬送を行なう。

また、以上の説明においては、目的関数を全搬送の平均搬送時間としたが、これに限定されるものではない。たとえば、目的関数Ｔｏｂｊを、全搬送の平均搬送時間と目標搬送時間Ｔｔａｒとの差であるＴｏｂｊ１や、ある特定の製品Ｗにおける搬送の平均搬送時間であるＴｏｂｊ２に置換し、これらの値を最小化するようにしてもよい。

目的関数をＴｏｂｊ１にすることにより、ジャストインタイム方式、すなわち必要なものを必要なときに必要なだけ生産する方式に適用することができる。また、目的関数をＴｏｂｊ２とすることにより、特急品の生産の時間短縮を行なう場合に適用することができる。

目的関数Ｔｏｂｊ１は、次式によって表すことができる。

また、目的関数Ｔｏｂｊ２は、次式によって表すことができる。

ここで、Ｆａｗ（ｉ，ｊ）は製品Ｗのフロアｊにおけるフロア間経路ｉへの平均搬送頻度、Ｔｗ（ｉ，ｊ）は製品Ｗに関してフロアｊで搬送を開始してからフロア間経路ｉでリフト搬送を完了するまでの平均時間を表している。

また、以上の説明においては、同じ優先搬送受入判定値Ｋ（ｊ）および搬送平準化判定値Ｈ（ｊ）を各フロアにおける全てのフロア間経路に設定しているが、各フロアにおけるフロア間経路ごとに異なる優先搬送受入判定値Ｋ（ｉ，ｊ）および搬送平準化判定値Ｈ（ｉ，ｊ）を設定するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態における生産制御装置によれば、搬送経路決定部５３が、制御パラメータ決定部６４によって決定された優先搬送受入判定値Ｋ（ＦＬ）および搬送平準化判定値Ｈ（ＦＬ）に基づいて、搬送経路を決定するようにしたので、優先度一位の搬送経路の搬送量に余裕がない場合でも、全体の最適化を考慮して、あえて搬送量に余裕がない搬送経路を選択することができる。すなわち、搬送経路の搬送量の余裕とは関係なく、全体の搬送時間が最小となる搬送経路を選択することが可能となった。

（第２の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態においては、各フロア毎に搬送平準化判定値Ｈ（ｊ）を設定し、または、各フロアのフロア間経路毎に搬送平準化判定値Ｈ（ｉ，ｊ）を設定したが、本実施の形態においては、搬送平準化判定値をさらに細かく設定して全体の搬送時間をさらに短縮するものである。

搬送平準化判定値は、本来優先度一位としてあるフロア間経路を経由して搬送される製品を、優先度一位以外の搬送として他のフロア間経路を経由して搬送する場合に用いられる値であるため、優先度一位のフロア間経路と優先度一位以外のフロア間経路との関係が考慮されている方が望ましい。

本実施の形態においては、搬送平準化判定値をＨ（ｉ１，ｉ２，ｊ）とする。ここで、ｉ１は優先度一位のフロア間経路を表しており、ｉ２は優先度一位以外のフロア間経路を表している。

たとえば、フロア間経路ｉ１とフロア間経路ｉ２との間の距離が大きい場合には、フロア間経路ｉ１の代わりにフロア間経路ｉ２を経由することによって搬送時間が大きくなってしまうため、Ｈ（ｉ１，ｉ２，ｊ）を大きめの値に設定して、できるだけ搬送の振り替えを行なわないようにすることが望ましい。

逆に、フロア間経路ｉ１とフロア間経路ｉ２との間の距離が小さい場合には、フロア間経路ｉ１の代わりにフロア間経路ｉ２を経由することによる搬送時間のロスが小さいため、Ｈ（ｉ１，ｉ２，ｊ）を小さめの値に設定して、搬送の振り替えを積極的に行なってフロア間経路ｉ１の負荷を軽減することが望ましい。

以上説明したように、本実施の形態における生産制御装置によれば、フロア間経路ｉ１とフロア間経路ｉ２との関係に基づいてｉ１とｉ２の組み合わせごとに搬送平準化判定値Ｈ（ｉ１，ｉ２，ｊ）を設定するようにしたので、全体としての搬送時間をさらに短縮することが可能となった。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の第１の実施の形態における生産制御装置を含んだ半導体生産ラインのシステム構成例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における生産制御装置３のハードウェア構成を示すブロック図である。 搬送経路抽出部５による搬送経路決定処理の手順を説明するためのフローチャートである。 搬送量算出部５１によって算出される搬送量Ｑ（ｉ，ｊ）を模式的に示す図である。 制御パラメータ抽出部６によるパラメータ決定処理の手順を説明するためのフローチャートである。 制御パラメータ決定部６４によって算出される平均時間Ｔ（ｉ，ｊ）を模式的に示す図である。 優先搬送受入判定値Ｋ（ＦＬ）および搬送平準化判定値Ｈ（ＦＬ）が設定されている場合の各フロア間経路における搬送経路決定の挙動の一例を説明するための図である。 優先搬送受入判定値Ｋ（ＦＬ）および搬送平準化判定値Ｈ（ＦＬ）が設定されている場合の各フロア間経路における搬送経路決定の挙動の他の一例を説明するための図である。 優先搬送受入判定値Ｋ（ＦＬ）および搬送平準化判定値Ｈ（ＦＬ）が設定されている場合の各フロア間経路における搬送経路決定の挙動のさらに他の一例を説明するための図である。 本発明が適用される半導体生産ラインの他の一例を示す図である。 本発明が適用される半導体生産ラインのさらに他の一例を示す図である。

符号の説明

１ 半導体生産ライン、２ 搬送制御用コントローラ、３ 生産制御装置、５ 搬送経路抽出部、６ 制御パラメータ抽出部、１１，１２ フロア、２１，２２ フロア内経路、３１〜３４ フロア間経路、４１〜４８ 搬送開始地点、５１ 搬送量算出部、５２ 搬送量、５３ 搬送経路決定部、５４ 搬送経路、７１〜７４ ライン間搬送車、８１〜８４ ライン間コンベヤシステム、１０１ コンピュータ本体、１０２ ディスプレイ装置、１０３ ＦＤドライブ、１０４ ＦＤ、１０５ キーボード、１０６ マウス、１０７ ＣＤ−ＲＯＭ装置、１０８ ＣＤ−ＲＯＭ、１０９ ネットワーク通信装置、１１０ ＣＰＵ、１１１ ＲＯＭ、１１２ ＲＡＭ、１１３ ハードディスク。

Claims (6)

1. 生産ライン間に複数の搬送経路が設けられた生産ラインにおける製品の搬送を制御する生産制御装置であって、
   生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量を算出する搬送量算出手段と、
   優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量が第１の判定値以下の場合には、当該製品の搬送経路を前記優先度一位の生産ライン間経路を経由する経路に決定し、
   前記優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量が前記第１の判定値よりも大きい場合であって、前記優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量から他の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量を差し引いた値が第２の判定値以上となる他の生産ライン間経路がある場合には、当該製品の搬送経路を前記他の生産ライン間経路の中で最も優先度が高い生産ライン間経路を経由する経路に決定し、
   前記優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量が前記第１の判定値よりも大きい場合であって、前記優先度一位の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量から他の生産ライン間経路に割当てられた製品の搬送量を差し引いた値が第２の判定値以上となる他の生産ライン間経路がない場合には、当該製品の搬送経路を前記優先度一位の生産ライン間経路を経由する経路に決定する搬送経路決定手段とを含む、生産制御装置。
2. 前記第２の判定値は、優先度一位の生産ライン間経路と優先度一位以外の生産ライン間経路との組み合わせごとに設定される、請求項１記載の生産制御装置。
3. 前記生産制御装置はさらに、全搬送の平均搬送時間が最小となるように前記第１の判定値および前記第２の判定値を決定する制御パラメータ決定手段を含む、請求項１または２記載の生産制御装置。
4. 前記制御パラメータ決定手段は、全搬送の平均搬送時間を算出する目的関数と、生産ライン間経路における製品の搬送量、前記第１の判定値および前記第２の判定値が満たすべき制約式とから、最適化手法を用いて前記第１の判定値および前記第２の判定値を決定する、請求項３記載の生産制御装置。
5. 前記生産制御装置はさらに、全搬送の平均搬送時間と目標搬送時間との差が最小となるように前記第１の判定値および前記第２の判定値を決定する制御パラメータ決定手段を含む、請求項１または２記載の生産制御装置。
6. 前記制御パラメータ決定手段は、全搬送の平均搬送時間から目標搬送時間を差し引いた値を算出する目的関数と、生産ライン間経路における製品の搬送量、前記第１の判定値および前記第２の判定値が満たすべき制約式とから、最適化手法を用いて前記第１の判定値および前記第２の判定値を決定する、請求項５記載の生産制御装置。

Images