JPH06203042A

JPH06203042A - 生産ライン計画作成方法

Info

Publication number: JPH06203042A
Application number: JP34993A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoshizawa; 正浩吉沢
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-01-05
Filing date: 1993-01-05
Publication date: 1994-07-22

Abstract

(57)【要約】【目的】ライン全体の稼動効率を損なわず、優先順位
の高いロットと優先順位の低いロットをバランスよく処
理する処理予定を作成する。【構成】現在の時点からロットの納期までの余裕時間
を算出し、余裕時間が小さいロットについては優先度が
高くなるようにこれまでロットに割当てられた優先度を
さらに高くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ等の半導体部
品、衣料品、自動車等の各種工業製品の製造を管理する
生産ライン管理システムの生産ライン計画作成方法に関
するものである。ここでいう、製造の管理は、（１）複
数の品種からなる製品の、それぞれの処理工程や緊急度
に応じて製造順序を決めるスケジューリング（生産ライ
ン計画の作成）、（２）製造の進捗状況の監視、（３）
製造時の処理データの取得、を含むものである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの製造工程を例にとって以下では
説明する。図６は、ＬＳＩの製造手順の概略を説明した
図である。単結晶ウェハの上に、酸化膜／窒化膜等の絶
縁膜の膜付け、熱処理による拡散、フォトリソグラフィ
によるパタンの形成、蒸着やスパッタによる膜付け、エ
ッチング、イオン注入による不純物の導入、スクライブ
（分割）、マウント、ボンディング等の技術が、少なく
とも１回、多いものは何十回と用いられながら、半導体
基板上に機能が作り込まれ、ＬＳＩの製造が行われる。
また、それぞれの技術は、さらにいくつかの処理に細分
化される。例えば、フォトリソグラフィ技術は、図６の
左部に示したように、（ａ）感光剤であるレジストの塗
布、（ｂ）マスク合わせ／露光、（ｃ）現像によるパタ
ン形成、（ｄ）エッチングによる加工、等の処理からな
り、このような処理単位を通常『工程』と呼ぶ。これら
工程を数百回繰り返し行うことで、ＬＳＩは作られる。
この製造工程の一覧（手順の一覧）が、図７に示す『工
程表』であり、処理順に、使用装置、処理条件（レシ
ピ）等が記述してある。

【０００３】この工程表は、ロット（処理単位：通常は
カセット単位、枚葉処理では１枚単位）ごとに指定さ
れ、この工程表通りに順番に処理を行うことで、ＬＳＩ
の製造が可能である。ここで特徴的なことは、この工程
の中で、検査装置や製造装置等の生産に関わる同じ装置
（以下、装置と総称する）が、処理条件を変えて何回も
用いられることである。また、異なる品種のものを製造
する場合には、同じ工程でも異なる処理条件で製造が行
われる。ここでいう処理条件（レシピ）は、熱処理を行
う温度やガス流量、露光時の使用マスク等の製造条件で
なく、寸法測定の位置等の検査条件をも含むものであ
る。

【０００４】このような製造ラインでは、同じ装置が繰
り返し使用されるため、製品の流れが１方向ではない。
従って、ユーザにとってはその処理の進捗管理、進捗予
想をたてるのが難しい。同一品種のものが大量に生産さ
れる量産ラインでは、完成する製品数が管理できればよ
く、個々のロットの完成日を管理する必要がないので、
各装置に処理待ちで溜まっている滞留ロットの中から、
古いものを順番に処理していく（ファーストイン・ファ
ーストアウト）山積み方式や、到着ロットの過不足を目
にみえるように表示する看板方式等が生産方法として使
用されることが多い。しかし、この場合、個々のロット
の各工程の処理予定は把握できないので、納期管理、Ｔ
ＡＴ（ロットが完成するまでにかかる日数）を制御する
のは困難である。このため、このような方式を、個々の
ロットの進捗を管理しなければならない多品種少量生産
のラインに用いることは適当ではない。

【０００５】一方、納期管理、ＴＡＴ制御を行うために
は、製造ロットの進捗を予測するスケジューラのシミュ
レーションにより、以降の工程の処理予定を立てること
が必要である。ここでスケジューラとは、スケジュール
処理をソフトウェアにより実現するコンピュータを用い
た生産計画作成装置を意味する。従来のスケジューラ処
理予定の作成方法の概要を、図８に従って説明する。簡
単のため、１サイクル（例えば１日）に処理できる工程
数を少なくして表示してある。２４時間フル稼動の場合
は、稼動時間帯は無視すればよい。まず、ロットｉ，
ｊ，ｋ，ｌ，…の現在の処理開始工程を認識する。次い
で、各ロットの工程表を参照して、以下の工程を装置の
稼動可能時間帯に順に並べて（ａ）のように仮予定を立
てる。図中各箱は１つの工程を表し、装置名しか記載し
ていないが、工程名、処理時間等の情報も持っている。
この仮予定は、他のロットとの重複は考慮に入れていな
いので、図中の網かけ部分（装置Ｍ２，Ｍ３）のように
他のロットの処理と重複するため、処理できない工程が
ある。重複がある場合には、優先度の低い方のロットの
処理予定を（ｂ）のように後ろへずらす。同じ優先度の
場合には、先に投入した方を優先させる、工程の進んだ
方を優先させる等のルールを決めておけばよい。また
は、同種の装置が複数ある場合には、同種の空いている
装置へ割り振る。しかし、（ｂ）のように一方の処理予
定をずらす。工程の処理時間をずらす場合は、なるべく
影響が少なくなるようにし、重なりが小さい場合には、
後から入ってくる工程を後ろへずらす。また、一度ずら
されたロットは、擬似的に処理の優先度を上げておく
と、特定ロットのみがずれることがないのでよい。な
お、図中で工程と工程の間にすきまがあるのは、工程間
の搬送時間等である。このようにして、各ロットの全工
程の処理予定を並べる（あるいは指定期間中の処理予定
を並べる）ことにより所定予定（ｃ）を作成すればよ
い。なお、２４時間フル稼動でないラインの場合には、
ずらしてその処理時間がその被の稼動時間帯をはずれた
場合には、その処理は翌日にまわす等の処理を行う。

【０００６】このようなスケジューラによる処理予定の
作成によって、装置の稼動予定には、処理予定が入り、
稼動可能時間が制限される。その空き時間帯に、より優
先度の低いロットの処理予定が割り振られる。同じよう
に、オペレータの予定も同時に空きを見ながらスケジュ
ーラにおいて作成することも可能である。この場合、そ
の装置を使用できるオペレータも複数存在する（他の装
置のオペレータと重複している場合もある）。このよう
に、処理可能な装置とオペレータの組合せが何通りかあ
るため、スケジューラは処理可能な組合せの中から、実
際に稼動可能な予定があいている組合せがどれかをチェ
ックして、優先度の高いロットからそれぞれの工程の処
理予定を順番に割り当てることによりライン全体の処理
予定を作成していく。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような生産計画作
成方法によれば、処理の優先度は、ロットごとに決まっ
ているため、長期の処理予定を作成した場合には、優先
度の高い特定のロットの処理予定がたくさん入り、優先
度の低いロットの処理予定が入りにくい。このため、こ
の処理予定通りに処理を進めると、優先度の低いロット
があまり処理が進まず、ロットの進捗が偏ってしまう。
優先度が異なる品種のロットが、混在しているようなラ
インについて作成された生産計画スケジュールでは優先
度の高い特定のロットだけの処理が進行し優先度の低い
ロットの処理が遅れ、結果としてライン全体の稼動が下
がることになる。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の点に鑑み
て、ライン全体の稼動効率を考慮し、優先順位のレベル
が異なるロットが存在してもバランスのとれた生産計画
をスケジューラが作成することができる生産ライン計画
方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、請求項１の発明は、製造順序、製造処理を示
す工程表およびロットに対して予め与えられた優先度に
従って生産ラインにおいて該ロットの生産を行い、該生
産ラインの処理工程の各々の処理時刻を予想する生産ラ
イン計画をスケジューラにより作成する生産ライン計画
作成方法において、前記スケジューラはロット毎に、該
ロットの完成日を予想し、予想の完成日と該ロットの納
期から該納期に対する余裕度を算出し、当該算出した余
裕度に対応させて前記与えられた優先度を変更すること
を特徴とする。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明に加え
て、前記スケジューラは連続処理を有する工程を検出し
た場合には、その工程に対して高い優先度を与える処理
予定を作成することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の生産計画作成方法によれば、各ロット
ごとに固定された優先度で処理予定を作成する従来例と
異なり、納期までの余裕をチェックしながら処理の優先
度を変更してスケジュールを実行するので、特定のロッ
トの処理だけが優先して流れることがない。

【００１２】また、連続する処理の時間が長いものは優
先度を上げて、スケジュールすることができる。従っ
て、以降の処理に時間のかかる工程が優先されるので、
装置やオペレータに稼動時間帯の制約があるライン（２
４時間フル稼動でないライン）の場合には、稼動時間内
に処理できずに翌日に持ち越す処理が減り、結果とし
て、ライン全体の稼動率を上げることができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１４】図１はスケジューラの本発明に関わる処理
手順を示す。

【００１５】図１において、スケジューラはまず、ロッ
ト毎に、処理結果と工程表から現在の工程と以降の処理
工程を認識する。この工程表を用いて、現在の工程か
ら、最終工程終了までの時間を概算して完成日を予測
し、納期との余裕度を算出する（ステップＳ１）。詳し
くは、図２を用いて後で説明する。次に、スケジューラ
は余裕度の小さいロットが高くなるような第２の優先度
を、予め作成したテーブルから読み込むかまたは、あら
かじめ決められた関数を用いることにより求め、最初に
決められたロットに固有の第１の優先度に加えるか掛け
るかの補正を施して新たなロットの優先度を算出する
（ステップＳ２）。従来は固定されていたロットの優先
度が、本実施例では納期までの余裕に応じて変更された
ことになる。ここで、納期とは、必ずしも顧客に製品を
渡す期日ではなく、当該ラインでの生産を終了して、次
のラインへ製品を渡す期日のことを意味する。この期日
を正確に守るために、優先度の高いロットから処理され
る。以上で、各ロットごとに第２の優先度が決定された
ことになる。しかし、実際の処理では、次の工程をすぐ
に実施しなければいけない工程（連続処理工程）もあ
る。この場合は、ある決められた許容時間以内に次の工
程が処理されるように、次の装置の稼動時間を考慮して
処理予定をたてる必要がある。そこで優先度は低いが以
下が連続処理の工程があるロットと、優先度は高いが単
独の工程であるロットが、ある装置で待ち状態の場合
に、優先度は低いが以下が連続処理の工程があるロット
を先に処理した方が、以降の装置を有効に使用できるの
で、ライン全体の稼動率を上げることができる。このた
め、本実施例では、スケジューラは工程表を調べ連続処
理を有する工程の有無を判別し、有りの判定がある工程
についてはスケジューラが次の工程との連続処理の許容
時間、処理時間を確認し、許容時間の短い工程（連続処
理が指定された工程）は、次の工程の処理時間を考慮に
入れて、処理の優先度を時間帯で変化させる（ステップ
Ｓ６）。この処理について詳しくは、図５を用いて後で
説明する。このようにしてロット毎の優先度を算出する
と、スケジューラは新たな第３の優先度を算出し、優先
度の高い工程から処理予定を割り当てる手順を繰り返
し、処理予定を作成する（ステップＳ９）。ここで、処
理予定作成の終了の判定のためには、あらかじめ、どの
工程（最終工程まででもよい）まで処理予定を作成する
かを決めておき、その工程まで処理予定の作成を実施す
る。あるいはまた、処理予定の作成期間から、スケジュ
ーラにおいて概略の進捗を予想し、その工程までの処理
予定を作成すればよい。最初の余裕度を算出時に計算し
た結果から概略の進捗工程を見積ってもよい。

【００１６】次に、図１のステップＳ２の処理で算出さ
れる納期までの余裕度と優先度の関係について図２によ
り説明する。ここで、余裕度とは、図２（ａ）に示すよ
うに、当該ロットが最終工程を終了すると予想される時
刻と、納期（目標完成日）との間の猶予時間で定義す
る。図２（ａ）では装置の稼動時間帯に制約がないた
め、現在時刻と目標完成日の差が、余裕度となるが、装
置等の稼動可能時間が制約されている場合には、最終工
程を終了すると予想される時刻と、納期との間の処理可
能な時間の和として余裕度を定義する。上述の第２の優
先度は、この余裕度に対して、図２の（ｂ）に示すよう
に、減少関数で与えられるものである。すなわち、余裕
度が小さいものほど優先度が高く、余裕度が大きいもの
ほど優先度が低い。ここで、図では、余裕度が正のみ記
載してあるが、余裕度が負ということもあり得る。その
ままの優先度で処理を続ければ納期に間に合わないこと
を示している。この場合には、他のロットの処理を待た
せても、そのロットの処理を優先させるように、優先度
は最大になるように定義する。このように、ロットの進
捗につれ、余裕度が変化するため、結果として、第２の
優先度は進捗に伴って変化することになる。あらかじめ
各装置での待ち時間を考慮しないで余裕度の算出を行う
と、この待ち時間の積算分づつ進捗が遅れることになる
ので、優先度は、工程の進捗とともに、増加することに
なる。なお、この効果をあらかじめ、（ｃ）のように工
程ごとに変化する優先度としてスケジューラ内に取り入
れておき、スケジューラはその都度余裕度を算出して優
先度を算出することを省略することも可能である。

【００１７】次に、納期までの余裕度の算出方法につい
て述べる。簡便な方法としては、各処理の処理時間の和
を、装置の稼動可能時間の和から差し引けば、納期まで
の余裕が算出できる。しかし、この方法は、各装置での
待ち時間が考慮されていないので、各装置での待ちがほ
とんどないような生産量の少ない少量多品種のラインで
のみ適応可能である。量産品が混在しているようなライ
ンでは、各装置で処理待ちになるロットが多くなる。こ
のようなラインでは、待ち時間も考慮して納期までの余
裕を判定しないと、実際の余裕よりも過大に余裕を見積
ってしまうので、後から余裕が無くなってしまうことに
なる。

【００１８】待ち時間を考慮した余裕度の算出方法を図
３に基づいて説明する。各装置での平均待ち時間を算出
し、その時間を各工程の処理に加えて、最終工程の終了
時刻を予測する。すなわち、図３中実線で示した各工程
の処理時間の前に、点線で示した各装置での平均待ち時
間を処理時間に加え、図８で示したように、各工程を稼
動時間帯にならべて最終工程の終了時刻を予測する。平
均待ち時間の算出は、以下のように行えばよい。工程表
の中で該当装置が使用される工程の平均処理時間がＴ
ｍ、ラインの平均待ちロット数がＬｍであれば、平均待
ち時間Ｔｗは、Ｔｍ×Ｌｍとなる。ここで、Ｔｍは工程
表から算出すればよい。Ｌｍは装置ごとに滞留しやすい
装置と滞留しない装置があり、ライン内に存在する全ロ
ット数Ｎや、ラインの設備状況（どの装置が何台ある
か、稼動時間が何時間か）等のパラメータである。後者
は通常変更しないので、ライン内に存在する全ロット数
Ｎをパラメータとして、あらかじめシミュレーションで
得られた値や、実績値をテーブルまたはグラフにしてお
き、この値を用いればよい。図３の例では、厳密な処理
予定作成を行うわけではないので、工程間での装置の重
複等による処理予定の修正は行わなくてもよい。あるい
は、もっと単純に、各工程の処理時間の合計に、各装置
での待ち時間の合計を加えて、所要時間の合計を算出
し、稼動可能時間との差から余裕度を算出してもよい。

【００１９】このような、余裕度の算出において、その
都度、工程表に基づいて処理時間を積算するのでは時間
がかかるので算出を高速化する方法として、図４に示す
ような方法を用いることもできる。まず、図４（ｂ）に
示すように各工程表ごとに、各工程の処理時間の他に、
各工程終了後、最終工程までの処理時間の合計を、猶予
時間としてスケジューラ内に記憶しておく。この時間
は、必要最低限の時間であり、納期までの残り時間が、
この時間以下になると、完成が間に合わない。一方、各
ロットの現在工程をスケジューラ内に工程管理テーブル
（ａ）の形態で逐次記録しておく。生産計画をたてる場
合には、まず、スケジューラはこの工程管理テーブルか
ら現在工程を認識し、次に、その工程表の対応する猶予
時間を読込み、完成日を予想する。ただし、この算出時
間は、各装置での待ち時間を含んでいない。これを含ん
だ計算とする第１の方法は、猶予時間にあらかじめ待ち
時間を加えておく方法である。しかし、この方法は、生
産量が変わり、待ち時間が変化した場合には、工程表ご
とに猶予時間を修正する必要があるため、品種が多いと
手間がかかる。第２の方法は、各工程から最終工程まで
に、各装置が何回使用されるかを示す、（ｃ）のような
装置使用回数テーブルと、各装置での平均待ち時間テー
ブル（ｄ）を用意して算出する方法である。工程管理テ
ーブルで、各ロットごとに指定された現在工程から、最
終工程までに各装置が何回使用されるかを、（ｃ）の装
置使用回数テーブルから読込み、平均待ち時間をそれぞ
れの装置の使用回数にかけて合計の待ち時間を算出す
る。これを、待ち時間を考慮に入れない完成時刻に加え
ればよい。（ｃ）の装置使用回数テーブルは工程表ごと
に用意するが、生産量が変わっても工程が変化しなけれ
ば、（ｄ）の平均待ち時間テーブルのみを変更すればよ
いので、変更が簡単である。このような方法を用いれ
ば、その都度、各装置の処理時間を積算する必要がない
ので、計算時間が削減できる。また、生産量に応じて平
均待ち時間テーブルを変更すれば、完成日はほぼ正確に
類推できるので、優先度が納期遅れのないように、正確
に決定できる。

【００２０】図１のステップＳ６で実行の次工程を考慮
した優先度（第３の優先度）の変更について図５に基づ
いて説明する。各装置は、それぞれ、稼動可能な時間帯
がある。これらは、定期点検、メンテナンス等により、
変化する。一方、工程表に基づく各装置での処理時間
は、工程ごとに異なるので、次の装置の処理時間も工程
ごとに異なる。しかも、工程によっては、連続して行う
ことを要求される場合がある。例えば、熱処理、酸化等
のプロセスは通常電気炉で行うが、その前にウェハを洗
浄して行う。この処理は、連続して行われる。ここでい
う連続とは、１つの処理後、次の処理がある時間以内に
処理しなければならないことを示し、必ずしも瞬時に処
理する必要はない。図５（ａ）のように連続処理の必要
の無い工程は、該当装置での処理のみを考慮すれば良
く、通常の手順で、ロットの優先度のまま処理予定を作
成すればよい。図５（ｂ），図５（ｃ）のように連続指
定のある場合には、次の工程を処理する時間を指し引い
た分を該当装置（の該当工程）の稼動可能時間と見なす
必要がある。このため、この時間帯だけ、工程が割り当
てられるように、工程の優先度を高くしておく。その絶
対値は、次の工程の処理時間の長いものが優先度が高く
なるようにしておく。これと同じように、連続指定のな
い場合でも、稼動不能時間帯に処理予定が入るようにし
ておく。これと同じように、連続指定のない場合でも、
稼動不能時間帯に処理予定が入らなくするため、稼動時
間帯にのみ優先度の値を割り振るようにしておく。この
ように、図５の下に示すように、優先度は、次装置の処
理時間と時間帯の関数として与えることができる。この
ようにすれば、次の処理に時間がかかる工程が先に処理
されて次に進むので、ライン全体としては、非稼動時間
が減り、処理の効率（ラインの稼動率）が良くなる。

【００２１】なお、連続処理においては、次の処理が実
行されるまでの許容時間が問題になる。この許容時間以
内に次の工程を処理しなければならない。従って、前の
工程の処理予定作成時に、図５のように次の工程が連続
である場合には、次の処理が入る時間帯の優先度を上げ
ておくだけでなく、優先度の低いロットでも、連続処理
の工程は、優先度は上げておく。

【００２２】このように、ロット単位でなく、工程ごと
に次工程の処理時間が長いものは、優先度を上げている
ので、装置やオペレータの稼動時間帯に制約があるライ
ン（２４時間フル稼動でないライン）の場合では、稼動
時間内に処理できずに翌日に持ち越す処理が減り、結果
として、ライン全体の稼動率を上げることができる。。

【００２３】このように、本実施例の生産計画作成方法
によれば、各ロットごとに固定された優先度で処理予定
を作成する従来と異なり、納期までの余裕をチェックし
ながら処理の優先度を変更してスケジュールを実行する
ので、特定のロットの処理のみが優先して流れることが
ない。また、次の処理時間や連続処理の許容時間を考慮
して、工程ごとに優先度を決めて処理予定を作成してい
るので、装置やオペレータの稼動時間帯に制約があるラ
イン（２４時間フル稼動でないライン）の場合は、稼動
時間内に処理できずに翌日に持ち越す処理が減り、結果
として、ライン全体の稼動率を上げることができる。

【００２４】なお、本実施例の生産ライン計画作成方法
は、生産量が中規模以下の、少量多品種の生産ラインに
向いた方法である。同じ製品を大量に製造するライン
で、全ロットの処理予定作成に適用しようとすると、処
理予定作成のためのメモリ等が増大し、計算時間がかか
るので、好ましくない。この場合には、ファーストイン
・ファーストアウトのような方法でよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明の生産計画方法によれば、各ロッ
トごとに固定された優先度で処理予定を作成するのでな
く、納期までの余裕をチェックしながら処理の優先度を
変更してスケジュールを実行するので、特定のロットの
処理のみが優先して流れることがない。また、連続する
処理の時間が長い工程は優先度を上げて、スケジュール
するため、以降の処理に時間のかかる工程が優先され
る。従って、装置やオペレータの稼動時間帯に制約があ
るライン（２４時間フル稼動でないライン）の場合に
は、稼動時間内に処理できずに翌日に持ち越す処理が減
り、結果として、ライン全体の稼動率を上げることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生産管理システムにおけるスケジュー
ラの処理予定作成手順を示すフローチャートである。

【図２】余裕度と優先度の関係を示した図である。

【図３】余裕度の算出時に待ち時間を考慮する場合を説
明するための図である。

【図４】余裕度の算出を高速化するための工程管理テー
ブルの例を示した図である。

【図５】次工程の装置の処理時間を考慮した優先度を説
明するための図である。

【図６】ＬＳＩの製造手順の概略を説明した図である。

【図７】工程表の例を示した図である。

【図８】従来の処理予定作成手順の一例を説明するため
の図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製造順序、製造処理を示す工程表および
ロットに対して予め与えられた優先度に従って生産ライ
ンにおいて該ロットの生産を行い、該生産ラインの処理
工程の各々の処理時刻を予想する生産ライン計画をスケ
ジューラにより作成する生産ライン計画作成方法におい
て、前記スケジューラはロット毎に、該ロットの完成日を予
想し、予想の完成日と該ロットの納期から該納期に対す
る余裕度を算出し、当該算出した余裕度に対応させて前記与えられた優先度
を変更することを特徴とする生産ライン計画作成方法。
【請求項２】前記スケジューラは連続処理を有する工
程を検出した場合には、その工程に対して高い優先度を
与える処理予定を作成することを特徴とする請求項１に
記載の生産ライン計画作成方法。