(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工製品を製造する加工装置の保全情報を決定する制御部と、
前記制御部で決定された前記保全情報を出力する出力部と
を備え、
前記制御部は、前記加工装置の保全にかかる保全コストと、前記加工装置に起因する故障コストとに基づいて、前記保全情報を決定し、
前記故障コストは、前記加工装置の故障によって損失となるワークの価値を含む陽故障損失と、前記加工装置より後の工程を経た歩留まりの低下を表す陰故障損失とを含む、
保全管理装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記加工装置の保全後に前記加工装置が稼働した時間に対応する保全後稼働時間を引数とし、前記保全後稼働時間の逆数と前記保全コストとの積に比例する第１項と、前記保全後稼働時間と前記故障コストとの積に比例する第２項との和で表される損失関数を生成し、
前記損失関数に基づいて前記保全情報を決定する、請求項１に記載の保全管理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記損失関数の値が極小値となる場合又は極小値に対して所定値の範囲内となる場合の前記保全後稼働時間を、前記保全情報として算出する、請求項２に記載の保全管理装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記損失関数の第２項に、前記加工装置の現在の状態に基づいて定まるパラメータを乗じた形式で前記損失関数を生成する、請求項２又は３に記載の保全管理装置。
【請求項５】
保全管理装置が、加工製品を製造する加工装置の保全情報を、前記加工装置の保全にかかる保全コストと、前記加工装置に起因する故障コストとに基づいて決定するステップと、
前記保全管理装置が、決定した前記保全情報を出力するステップと
を含み、
前記故障コストは、前記加工装置の故障によって損失となるワークの価値を含む陽故障損失と、前記加工装置より後の工程を経た歩留まりの低下を表す陰故障損失とを含む、
保全管理方法。
【請求項６】
プロセッサに、
加工製品を製造する加工装置の保全情報を、前記加工装置の保全にかかる保全コストと、前記加工装置に起因する故障コストとに基づいて決定するステップと、
決定した前記保全情報を出力するステップと
を実行させ、
前記故障コストは、前記加工装置の故障によって損失となるワークの価値を含む陽故障損失と、前記加工装置より後の工程を経た歩留まりの低下を表す陰故障損失とを含む、
保全管理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、保全管理装置、保全管理方法、及び保全管理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機器設備に定義された損失関数を用いて機器設備の保守予定時期を更新する方法が知られている。特許文献１に記載された方法において、機器が故障したときの損失を考慮した損失関数が決定されている。また、損失関数に基づいて損失を少なくするように保守予定時期が変更されている。
【０００３】
また、特許文献２では、部位別に故障発生時の被害額及び故障徴候見落確率を算出し、故障率、故障発生時の被害額及び故障徴候見落確率に基づいて部位別のリスクを見積もることによって保全方式の評価を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４５４９６号公報
【特許文献２】特開２００４−１５２０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
製品の製造工程で用いられる加工装置は、製造工程における損失を少しでも多く削減できるように保全される。製造工程における損失を多く削減できるように、加工装置の保全を合理的に管理することが求められる。
【０００６】
そこで、本開示の目的は、製造工程における損失を合理的に削減できる保全管理装置、保全管理方法、及び保全管理プログラムを提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本開示の一実施形態は、以下の通りである。
［１］加工製品を製造する加工装置の保全情報を決定する制御部と、
前記制御部で決定された前記保全情報を出力する出力部と
を備え、
前記制御部は、前記加工装置の保全にかかる保全コストと、前記加工装置に起因する故障コストとに基づいて、前記保全情報を決定し、
前記故障コストは、前記加工装置で発見される陽故障によって生じる陽故障損失と、前記加工装置で発見されない陰故障によって生じる陰故障損失とを含む、保全管理装置。
［２］前記制御部は、前記加工装置の保全後に前記加工装置が稼働した時間に対応する保全後稼働時間を引数とし、前記保全後稼働時間の逆数と前記保全コストとの積に比例する第１項と、前記保全後稼働時間と前記故障コストとの積に比例する第２項との和で表される損失関数を生成し、前記損失関数に基づいて前記保全情報を決定する、前記［１］に記載の保全管理装置。
［３］前記制御部は、前記損失関数の値が極小値となる場合又は極小値に対して所定値の範囲内となる場合の前記保全後稼働時間を、前記保全情報として算出する、前記［２］に記載の保全管理装置。
［４］前記制御部は、前記損失関数の第２項に、前記加工装置の現在の状態に基づいて定まるパラメータを乗じた形式で前記損失関数を生成する、前記［２］又は［３］に記載の保全管理装置。
［５］保全管理装置が、加工製品を製造する加工装置の保全情報を、前記加工装置の保全にかかる保全コストと、前記加工装置に起因する故障コストとに基づいて決定するステップと、前記保全管理装置が、決定した前記保全情報を出力するステップとを含み、
前記故障コストは、前記加工装置で発見される陽故障によって生じる陽故障損失と、前記加工装置で発見されない陰故障によって生じる陰故障損失とを含む、保全管理方法。
［６］プロセッサに、加工製品を製造する加工装置の保全情報を、前記加工装置の保全にかかる保全コストと、前記加工装置に起因する故障コストとに基づいて決定するステップと、決定した前記保全情報を出力するステップと
を実行させ、
前記故障コストは、前記加工装置で発見される陽故障によって生じる陽故障損失と、前記加工装置で発見されない陰故障によって生じる陰故障損失とを含む、保全管理プログラム。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の一実施形態によれば、製造工程における損失が削減され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る保全管理システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】加工装置としてのワイヤーソー装置の構成例を示す図である。
【図３】ワイヤーソー装置のガイドローラの構成例を示す平面図及び側面図である。
【図４】一実施形態に係る保全管理装置が生成する損失関数のグラフの一例を表す図である。
【図５】図４のグラフと比較例に係る損失関数のグラフとを比較する図である。
【図６】一実施形態に係る保全管理方法の手順例を示すフローチャートである。
【図７】保全管理装置が決定した交換間隔でガイドローラ軸受けを交換するテストを開始する前と後とでウェーハ表面のＷａｒｐを比較する図である。
【図８】テストを開始する前よりも開始した後にウェーハ表面のＷａｒｐの測定値が有意に小さくなったと判断される例を示す図である。
【図９】テストを開始する前よりも開始した後にウェーハ表面のＷａｒｐの測定値が有意に大きくなったと判断される例を示す図である。
【図１０】故障コスト調整パラメータが含まれる損失関数のグラフの一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（一実施形態に係る保全管理システム１の概要）
本開示の一実施形態に係る保全管理システム１（図１参照）又は保全管理装置５０（図１参照）は、製品を製造する工場等に設置される加工装置１０（図１又は図２参照）の保全を管理する。加工装置１０は、製品を製造する少なくとも一部の工程において、受け入れた部材を加工し、加工製品として払い出す。
【００１１】
加工装置１０は、加工中に故障して停止することがある。この場合、加工中だった加工製品は、不良品として払い出される。また、加工装置１０が停止しない場合でも、加工製品が不良品として払い出されることがある。加工装置１０の故障及び不良品の払い出しは、加工装置１０において顕在化しやすい形で損失を生じさせる。加工装置１０において顕在化しやすい形で損失を生じさせる故障は、陽故障とも称される。陽故障は、加工装置１０において発見される故障であるともいえる。
【００１２】
一方で、加工装置１０で払い出された加工製品が良品と判断されても、加工製品が後工程で更に加工されて得られる最終製品が不良品となることがある。この最終製品の不良品の中には加工装置１０が払い出した加工製品の品質に起因することがある。最終製品における不良品の発生は、歩留まりを低下させる。つまり、加工装置１０は、最終製品の歩留まりを低下させることがある。具体的には、加工装置１０において同じ部品を使い続けた場合、その部品が劣化する。部品の劣化は、部品の性能の低下、又は、加工装置１０の性能の低下を引き起こす。また、加工装置１０を使い続けた場合、加工装置１０の少なくとも一部が劣化する。加工装置１０の劣化は、加工装置１０の性能の低下を引き起こす。部品又は加工装置１０の性能が低下した状態で加工装置１０が加工を続けた場合、加工製品の品質が低下する。加工製品の品質の低下は、最終製品の歩留まりの低下を引き起こす。加工製品の品質に起因する歩留まりの低下は、加工装置１０において顕在化しにくい形で損失を生じさせる。加工装置１０において顕在化しにくい形で損失を生じさせる故障は、陰故障とも称される。陰故障は、加工装置１０において発見されず、対象加工後の後工程で発見される故障であるともいえる。
【００１３】
本開示の一実施形態に係る保全管理システム１又は保全管理装置５０は、陽故障だけでなく陰故障も考慮して、加工装置１０の保全を管理できる。加工装置１０の保全は、加工装置１０の部品の交換、清掃又はグリスアップ等を含んでよい。保全管理システム１又は保全管理装置５０は、加工装置１０の保全の管理として、加工装置１０の保全間隔又は保全頻度を決定してよいし、加工装置１０の保全のタイミングを決定してもよい。言い換えれば、加工装置１０の保全は、加工装置１０の故障だけでなく加工装置１０の故障に至る前の段階における加工装置１０の状態も考慮して管理される。このようにすることで、加工装置１０に起因する損失が小さくされ得る。
【００１４】
ここで、加工装置１０は、第１部品１１（図１参照）を含んで構成されるとする。加工装置１０の陽故障又は陰故障は、第１部品１１の摩耗又は変形等の劣化に起因して生じることがある。本実施形態に係る保全管理システム１又は保全管理装置５０は、加工装置１０の保全の管理として、第１部品１１の交換間隔を決定できる。第１部品１１の交換間隔は、加工装置１０において第１部品１１を新品に交換した後、次に第１部品１１を新品に交換するまでの、加工装置１０を稼働させた時間に対応する。保全管理システム１又は保全管理装置５０は、部品の交換間隔の決定に限られず、部品の交換頻度を決定したり部品の交換タイミングを決定したりすることによって、加工装置１０の保全を管理してよい。
【００１５】
また、加工装置１０は、製造工場に多数設置されることがある。加工装置１台あたりの損失削減量が少しでも多くなることによって、製造工場全体としての損失削減量は無視できない程度に大きくなる。
【００１６】
以下、一実施形態に係る保全管理システム１及び保全管理装置５０の構成例が説明される。
【００１７】
（システムの構成例）
図１に示されるように、一実施形態に係る保全管理システム１は、保全管理装置５０と、操業系サーバ６０と、非操業系サーバ７０とを備える。
【００１８】
保全管理装置５０は、制御部５１と、通信部５２と、出力部５３と、入力部５４とを備える。制御部５１は、保全管理装置５０の種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供する。制御部５１は、後述するように、加工装置１０の保全に関する情報を生成する。加工装置１０の保全に関する情報は、保全情報とも称される。保全情報は、加工装置１０の保全間隔、保全頻度、又は、保全のタイミングを含んでよい。保全情報は、保全の対象となる加工装置１０の部品を特定する情報を含んでもよい。
【００１９】
制御部５１は、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。プロセッサは、制御部５１の種々の機能を実現するプログラムを実行しうる。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）とも称される。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。
【００２０】
制御部５１は、記憶部を備えてよい。記憶部は、磁気ディスク等の電磁記憶媒体を含んでよいし、半導体メモリ又は磁気メモリ等のメモリを含んでもよい。記憶部は、非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体を含んでよい。記憶部は、各種情報及び制御部５１で実行されるプログラム等を格納する。記憶部は、制御部５１のワークメモリとして機能してよい。記憶部の少なくとも一部は、制御部５１とは別体として構成されてもよい。
【００２１】
通信部５２は、操業系サーバ６０又は非操業系サーバ７０等の他装置と通信可能に接続される。通信部５２は、加工装置１０と通信可能に接続されてもよい。通信部５２は、他装置とネットワークを介して通信可能に接続されてよい。通信部５２は、他装置と有線又は無線で通信可能に接続されてよい。通信部５２は、ネットワーク又は他装置に接続する通信モジュールを備えてよい。通信モジュールは、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信インターフェースを備えてよい。通信モジュールは、赤外線通信又はＮＦＣ（Near Field communication）通信等の非接触通信の通信インターフェースを備えてもよい。通信モジュールは、４Ｇ又はＬＴＥ（Long Term Evolution）等の種々の通信方式による通信を実現してもよい。通信部５２が実行する通信方式は上述の例に限られず、他の種々の方式を含んでもよい。
【００２２】
出力部５３は、制御部５１から取得した情報を出力する。出力部５３は、加工装置１０のオペレータ又は保全担当者に情報を通知するように出力してよい。出力部５３は、表示デバイスを備えてよい。表示デバイスは、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ又は無機ＥＬディスプレイ等を含んでよいが、これらに限られず、他のデバイスを含んでもよい。出力部５３は、制御部５１から取得した情報を、表示デバイスに文字又は画像等として表示し、情報を周囲に報知してよい。
【００２３】
出力部５３は、ＬＥＤ（Light Emission Diode）又はハロゲンランプ等の光源を備えてよい。出力部５３は、制御部５１から取得した情報に基づいて光源を点灯又は点滅させることによって、周囲にいるオペレータ又は保全担当者等に情報を通知してよい。出力部５３は、圧電ブザー若しくは電磁ブザー等のブザー、又は、所定の音声を発するスピーカ等を備えてよい。出力部５３は、制御部５１から取得した情報に基づいてブザーを鳴動させたりスピーカから音声を発生させたりすることによって、周囲にいるオペレータ又は保全担当者等に情報を通知してよい。
【００２４】
出力部５３は、情報を加工装置１０に出力してもよい。出力部５３は、加工装置１０と通信可能に接続されるように通信モジュールを備えてもよい。
【００２５】
入力部５４は、保全管理装置５０を管理するオペレータ又は保全担当者等による操作又は入力を受け付けるための入力デバイスを備える。入力デバイスは、例えば、キーボード又は物理キーを含んでもよいし、タッチパネル若しくはタッチセンサ又はマウス等のポインティングデバイスを含んでもよい。入力デバイスは、タッチパネル又はタッチセンサである場合、出力部５３のディスプレイと一体に構成されてもよい。入力デバイスは、例えば、音声の入力を受け付けるマイク等を含んでもよい。入力部５４は、入力デバイスとして、これらの例に限られず、他の種々のデバイスを含んでもよい。
【００２６】
操業系サーバ６０は、工場全体の操業データを格納する。操業データは、加工装置１０の稼働状況若しくは生産枚数等のデータ、加工装置１０から払い出された加工製品若しくは最終製品の品質データ、又は、歩留まりデータ等を含んでよい。操業系サーバ６０に保存されるデータには、例えば測定装置で測定されたデータが含まれてよい。操業系サーバ６０は、加工装置１０から操業データを取得する。操業系サーバ６０は、操業データを保全管理装置５０に出力する。操業系サーバ６０は、保全管理装置５０からの要求によって、格納しているデータを出力してもよい。操業系サーバ６０は、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。プロセッサは、制御部５１に含まれるプロセッサと同一又は類似に構成されてよい。
【００２７】
非操業系サーバ７０は、労務費又は部品代等の加工装置１０に関するデータを格納する。非操業系サーバ７０は、データベースを構成してもよい。非操業系サーバ７０は、格納しているデータを保全管理装置５０に出力する。非操業系サーバ７０は、保全管理装置５０からの要求によって、格納しているデータを出力してもよい。非操業系サーバ７０は、少なくとも１つのプロセッサを含んでよい。プロセッサは、制御部５１に含まれるプロセッサと同一又は類似に構成されてよい。非操業系サーバ７０は、データを格納する記憶部を含んでもよい。記憶部は、制御部５１に含まれる記憶部と同一又は類似に構成されてよい。非操業系サーバ７０は、加工装置１０の装置部品若しくはその部品代、又は労務費を含む様々な情報を格納するデータベースを有する。非操業系サーバ７０のデータベースは、保全データベース（保全ＤＢ）とも称される。
【００２８】
（加工装置１０の具体例：ワイヤーソー装置）
本実施形態において、加工装置１０は、ワイヤーソー装置であると仮定する。ワイヤーソー装置としての加工装置１０は、図２に示されるように、ワイヤー１２を複数のローラ１４間に並列かつ往復走行可能に張り渡したワイヤー群１６を備える。加工装置１０は、ワークＷを保持し、ワイヤー群１６に対しワークＷを押し込む方向に移動させるワーク保持機構１８を備える。加工装置１０は、ワイヤー群１６の、ワークＷが押し込まれる領域にスラリーを供給する一対のノズル２０を備える。加工装置１０は、ワークＷをワイヤー群１６によって切断する。ワークＷは、シリコン等のブロック（ブロック状に切断された単結晶インゴット）であるとする。加工装置１０は、ワークＷを切断して得られるシリコン等のスライスドウェーハを加工製品として払い出す。以下、加工装置１０がワイヤーソー装置である場合、加工製品はスライスドウェーハであるとする。
【００２９】
ワイヤー１２は、一組のワイヤーリール３８Ａ及び３８Ｂに巻き付けられている。ワイヤー１２は、一方のワイヤーリール３８Ａから、ガイドローラ３２及びローラ１４等を経て他方のワイヤーリール３８Ｂまで張られている。
【００３０】
ワイヤーリール３８Ａ及び３８Ｂはそれぞれ、駆動モータ３６によって回転する。駆動モータ３６が駆動してワイヤーリール３８Ａ及び３８Ｂを回転させることで、ワイヤー１２は、一方のワイヤーリール３８Ａから繰り出され、ガイドローラ３２及びローラ１４等を経て他方のワイヤーリール３８Ｂまで走行できる。ワイヤー１２は、ダンサアーム３３及びダンサローラ３４等を含む張力付与手段を経て走行する。ワイヤー１２が張力付与手段を経て走行することによって、ワイヤー１２に張力が付与される。ワイヤー１２は、タッチローラ３５を経て走行する。タッチローラ３５は、ワイヤーリール３８Ａ及び３８Ｂから繰り出されたり、ワイヤーリール３８Ａ及び３８Ｂに巻き取られたりする際に移動するワイヤー１２の位置に追従する。
【００３１】
ワイヤー１２は、複数のローラ１４を跨って複数回にわたって螺旋状に巻回されている。螺旋状に巻回されたワイヤー１２は、ローラ１４間でローラ軸方向Ｘに直交する方向に並列に並ぶワイヤー群１６を構成している。ローラ１４は、鋼製円筒の周囲にポリウレタン樹脂が圧入され、その表面に一定のピッチで溝が切られた構成となっているとする。ワイヤー１２がローラ１４の表面に切られた溝にはめ込まれることによって、ワイヤー群１６は、安定して走行できる。
【００３２】
ワイヤー１２の走行方向は、駆動モータ３６の回転方向によって制御される。ワイヤー１２は、一方向に走行するように制御されることも、必要に応じて往復走行するように制御されることもできる。ワイヤー１２に付与される張力の大きさは、適宜設定されてよい。ワイヤー１２の走行速度は、適宜設定されてよい。
【００３３】
ノズル２０からワイヤー群１６に供給されるスラリーは、スラリータンク４０に貯蔵されており、スラリータンク４０からスラリーを調温するスラリーチラー４２を介してノズル２０へと送り込まれる。
【００３４】
図３に示されるように、ガイドローラ３２は、第１部品１１を有する。第１部品１１は、単に部品とも称される。本実施形態において、第１部品１１は、ガイドローラ軸受けであるとする。後述するように、第１部品１１は、ガイドローラ軸受けに限られず、他の部品であってよい。ガイドローラ３２は、ガイドローラ軸受けの軸周りにはめ込まれる。ガイドローラ軸受けは、加工装置１０に回転可能に取り付けられる。ガイドローラ軸受けにはめ込まれているガイドローラ３２は、加工装置１０に対して回転可能に取り付けられ、ワイヤー１２の位置を規制しつつワイヤー１２をスムーズに進行させることができる。
【００３５】
ワイヤーソー装置から払い出されたスライスドウェーハは、研磨等の工程で更に加工され、最終製品のウェーハとして出荷される。
【００３６】
（保全管理方法の例）
以下、保全管理装置５０が加工装置１０の保全を管理する方法が説明される。以下に説明される方法によって、第１部品１１（ガイドローラ軸受け）の交換間隔が決定されるとする。
【００３７】
保全管理装置５０は、交換にかかる管理コストと、加工装置１０の故障によって生じる故障コストとに基づいて、第１部品１１の交換間隔を決定する。第１部品１１の交換間隔を長くするほど、管理コストは低減するものの、故障コストは増大する。逆に、第１部品１１の交換間隔を短くするほど、故障コストは低減するものの、管理コストは増大する。加工装置１０のランニングコストは、管理コストと故障コストとの和が小さいほど、低減され得る。したがって、保全管理装置５０は、管理コストと故障コストとの和が小さくなるように、第１部品１１の交換間隔を決定する。保全管理装置５０は、管理コストと故障コストとの和が最小になるように、第１部品１１の交換間隔を決定してもよい。
【００３８】
保全管理装置５０は、以下に説明される方法によって、管理コストと故障コストとの和が小さくなるように、第１部品１１の交換間隔を決定できる。
【００３９】
＜管理コスト＞
管理コストは、第１部品１１（ガイドローラ軸受け）の交換にかかる費用である。交換にかかる費用は、交換費用とも称される。交換費用は、ガイドローラ軸受けの部品代を含む。交換費用は、交換作業の労務費を更に含む。交換費用は、交換作業中に加工装置１０を停止することによって生じる機会損失を更に含む。機会損失は、仮に交換作業中に加工装置１０が稼働したとすれば払い出すことができたはずのスライスドウェーハの価値に対応する。
【００４０】
＜故障コスト＞
故障コストは、陽故障による損失と、陰故障による損失とを含む。
【００４１】
＜＜陽故障による損失＞＞
陽故障は、所定の発生確率で発生する故障である。陽故障は、第１部品１１に起因して発生し得る。第１部品１１に起因する陽故障の発生確率は、第１部品１１の状態に基づいて定まり得る。第１部品１１の保全後の加工装置１０の稼働時間が長くなるほど、第１部品１１に起因する陽故障の発生確率が高くなるとする。第１部品１１の保全後の加工装置１０の稼働時間は、保全後稼働時間とも称される。第１部品１１に起因する陽故障の発生確率は、保全後稼働時間に比例すると仮定する。
【００４２】
陽故障が発生していない間において損失となる金額はゼロである。しかし、陽故障が発生したタイミングで所定の金額の損失が発生する。陽故障が１回発生することによって損失となる金額は、陽故障が発生したタイミングにかかわらず一定である。陽故障が確率的に発生することから、陽故障による損失の金額の期待値が算出される。陽故障による損失の金額の期待値は、陽故障が１回発生することによって損失となる金額と、陽故障の発生確率との積で表される。陽故障の発生確率が保全後稼働時間に比例する場合、陽故障による損失の金額の期待値は、保全後稼働時間が長くなるほど増大する。
【００４３】
ここで、陽故障による損失は、陽故障による損失の金額の期待値によって表されるとする。陽故障による損失を低減するために、保全後稼働時間を短くすることが有効である。
【００４４】
＜＜陰故障による損失＞＞
陰故障は、陽故障と異なり、顕在的に発生する故障ではない。ワイヤーソー装置における陰故障は、ワイヤーソー装置から払い出されるスライスドウェーハの異常として顕在化する故障ではなく、最終製品となるウェーハの歩留まりの低下に対応する。陰故障による損失の金額は、最終製品となるウェーハの歩留まりの低下によって減少した最終製品の出荷額に対応する。
【００４５】
第１部品１１の劣化は、最終製品となるウェーハの歩留まりを低下させ得るとともに、陰故障による損失の金額を増大させ得る。保全後稼働時間が長くなるほど、第１部品１１の劣化が進むとともに、陰故障による損失の金額が増大し得る。
【００４６】
陰故障による損失を低減するために、保全後稼働時間を短くすることが有効である。
【００４７】
＜＜小括＞＞
陽故障による損失及び陰故障による損失は、両方とも、保全後稼働時間を短くすることによって低減され得る。つまり、故障コストは、保全後稼働時間を短くすることによって低減され得る。
【００４８】
＜損失関数＞
以上述べてきたように、加工装置１０において保全後稼働時間が長くされる場合、管理コストが低減されるものの故障コストが増大し得る。一方で、保全後稼働時間が短くされる場合、故障コストが低減されるものの管理コストが増大する。つまり、加工装置１０の管理コストと故障コストとは、保全後稼働時間についてトレードオフの関係を有する。
【００４９】
保全管理装置５０の制御部５１は、管理コストと故障コストとの和を小さくするように保全後稼働時間を算出できる。管理コストと故障コストとの和は、損失関数として表される。損失関数は、例えば、以下の式（１）で表される。
【数１】
0006988939.tif 000002
【００５０】
式（１）において、Ｌ（ｕ）は、ｕで表される保全後稼働時間を引数とする損失関数の値である。式（１）の右辺第１項は、管理コストを表す。Ｃは、第１部品１１を保全するためにかかる費用を表す定数であり、保全コストとも称される。保全コストは、第１部品１１を交換するためにかかる交換費用を含む。第１部品１１の管理コストは、保全後稼働時間の逆数に比例し、第１部品１１の保全後稼働時間を長くするほど低減される。式（１）の右辺第２項は、故障コストを表す。Ａは、陽故障による損失を表す定数であり、陽故障損失とも称される。Ａ’は、陰故障による損失を表す定数であり、陰故障損失とも称される。ｕの上に−が付された記号は、陽故障に関する平均故障間隔を表す。ｕの上に−が付された記号は、以下の文章中で説明に用いられる場合、「ｕ−」と表記されるとする。
【００５１】
Ｃは、第１部品１１（ガイドローラ軸受け）の部品代と、第１部品１１の定期交換作業の労務費と、機会損失の金額との和である。労務費は、労務費単価と定期交換の作業時間との積である。機会損失の金額は、単位時間当たりに払い出し可能なスライスドウェーハの価値を表す金額と作業時間との積である。
【００５２】
Ａは、ワークＷとして加工されるブロック１個の価値を表す金額と、第１部品１１（ガイドローラ軸受け）の部品代と、加工装置１０の修理作業及び第１部品１１の交換作業の労務費と、機会損失の金額との和である。労務費は、労務費単価と修理及び交換の作業時間との積である。機会損失の金額は、単位時間当たりに払い出し可能なスライスドウェーハの価値を表す金額と修理及び交換の作業時間との積である。修理及び交換の作業時間は、定期交換の作業時間よりも長い。したがって、修理作業における労務費は、定期交換作業における労務費より高額になる。また、修理作業による機会損失の金額は、定期交換作業における機会損失の金額より高額になる。
【００５３】
Ａ’は、歩留まりが仮に１００％である場合の最終製品のウェーハの生産額と、最終製品のウェーハの歩留まりの低下率と、加工装置１０が故障するまでの時間の二乗と、１／２との積である。ウェーハの歩留まりは、保全後稼働時間に比例する低下率で低下すると仮定した。最終製品のウェーハの歩留まりの低下率と、加工装置１０が故障するまでの時間の二乗と、１／２との積は、加工装置１０が故障するまでの累積の歩留まりの低下量を表す。
【００５４】
損失関数を表す式は、上述の式（１）に限られず、陽故障及び陰故障それぞれに対応する項を含む他の形式で表されてもよい。損失関数を表す式は、上述のＣ、Ａ及びＡ’の少なくとも１つを含む式として表されてもよい。損失関数を表す式は、上述のＣ、Ａ及びＡ’に限られず、他の定数を含む式として表されてもよい。
【００５５】
制御部５１は、損失関数を表す式に含まれる、Ｃ、Ａ及びＡ’等の定数の値を算出し、損失関数を生成する。制御部５１は、各定数の値を算出するために必要なパラメータを取得する。各定数の値を算出するために必要なパラメータは、要素パラメータとも称される。制御部５１は、加工装置１０を構成する第１部品１１等の部品に関する情報を要素パラメータとして取得してよい。部品に関する情報は、部品情報とも称される。制御部５１は、加工装置１０の修理作業又は部品交換作業等の保全作業を行うスタッフの労務管理に関する情報を要素パラメータとして取得してよい。スタッフの労務管理に関する情報は、労務管理情報とも称される。制御部５１は、加工装置１０の稼働状況若しくは生産枚数、又は最終製品のウェーハの歩留まりに関する情報を要素パラメータとして取得してよい。稼働状況若しくは生産枚数、又はウェーハの歩留まりに関する情報は、操業情報とも称される。制御部５１は、部品情報、労務管理情報又は操業情報に基づいて、損失関数を表す式に含まれる各定数を算出し、損失関数を生成してよい。
【００５６】
部品情報、労務管理情報又は操業情報は、非操業系サーバ７０の保全ＤＢに格納されてよい。制御部５１は、部品情報、労務管理情報又は操業情報を非操業系サーバ７０の保全ＤＢから要素パラメータとして取得してよい。保全管理装置５０は、非操業系サーバ７０と有線又は無線で通信可能に接続される通信デバイスを更に備えてよい。非操業系サーバ７０は、外部装置から部品情報、労務管理情報又は操業情報を取得してデータベースに格納してもよい。非操業系サーバ７０は、管理者、又は、加工装置１０のオペレータ若しくは保全担当者等によって入力される部品情報、労務管理情報又は操業情報をデータベースに格納してもよい。
【００５７】
制御部５１は、操業情報を操業系サーバ６０から要素パラメータとして取得してよい。保全管理装置５０は、操業系サーバ６０と有線又は無線で通信可能に接続される通信デバイスを更に備えてよい。
【００５８】
制御部５１は、各パラメータの値を算出するために必要な要素パラメータを、ユーザからの入力に基づいて取得してもよい。保全管理装置５０は、入力部５４によってユーザからの入力を受け付けてよい。
【００５９】
制御部５１は、取得した要素パラメータに基づいて、損失関数を表す式に含まれる各定数の値を算出し、損失関数を生成する。本実施形態において、制御部５１は、上述の式（１）の各定数の値を算出することによって、損失関数を生成する。
【００６０】
保全管理装置５０は、損失関数の値（Ｌ（ｕ））が小さくなるように、第１部品１１の交換間隔を決定する。図４に、保全後稼働時間（ｕ）と、損失関数の値（Ｌ（ｕ））との関係を表すグラフが例示される。図４において、横軸は、保全後稼働時間（ｕ）を表す。縦軸は、損失関数の値（Ｌ（ｕ））を表す。損失関数の値（Ｌ（ｕ））は、例えば実線のグラフのように表される。一点鎖線のグラフ及び破線のグラフはそれぞれ、式（１）の右辺第１項及び第２項の値を表す。右辺第１項は、管理コストに対応し、ＬA（ｕ）と表される。右辺第２項は、故障コストに対応し、ＬB（ｕ）と表される。Ｌ（ｕ）＝ＬA（ｕ）＋ＬB（ｕ）が成立する。損失関数の値は、損失の大きさを金額ベースで換算して表される値に対応し得る。
【００６１】
図４に例示されるＬ（ｕ）のグラフによれば、ｕ＝ｕ1となる点において損失関数の値が極小値になることが示されている。極小値は、Ｌ1で表される。Ｌ1＝Ｌ（ｕ1）が成立する。損失関数が式（１）で表される場合、損失関数の値（Ｌ（ｕ））が極小値（Ｌ1）となるときの保全後稼働時間（ｕ1）は、以下の式（２）で表される。
【数２】
0006988939.tif 000003
【００６２】
制御部５１は、第１部品１１の交換間隔をｕ1に決定してよい。制御部５１は、損失関数の値が極小値に対して所定値以内の増加にとどまる範囲で、第１部品１１の交換間隔をｕ1より長い間隔にしたり短い間隔にしたりしてもよい。このようにすることで、損失関数の誤差が緩和され得る。
【００６３】
また、以下の理由から、制御部５１は、第１部品１１の交換間隔をｕ1より長い間隔にしてよい。損失関数のグラフの変化率は、損失関数の値が極小となる、ｕ＝ｕ1となる点でゼロとなる。損失関数のグラフの変化率は、ｕ＜ｕ1となる点で負の値となり、ｕ＞ｕ1となる点で正の値となる。損失関数のグラフの変化率は、損失関数（Ｌ（ｕ））をｕについて一次微分した関数で表される。Ｌ（ｕ）を一次微分した関数は、ｕの２乗の逆数を含む。したがって、損失関数のグラフの変化率の絶対値は、ｕ＝ｕ1−Δｕの点よりも、ｕ＝ｕ1＋Δｕの点で小さくなる。ここでΔｕは、正の定数である。このことからすると、制御部５１が第１部品１１の交換間隔をｕ１より長くする場合の損失関数の値の極小値からの増加分は、制御部５１が第１部品１１の交換間隔をｕ１より短くする場合の損失関数の値の極小値の増加分よりも小さくなる。つまり、制御部５１が第１部品１１の交換間隔をｕ1より長い間隔にすることによって、損失が増大しにくくなる。
【００６４】
損失関数が極小値となる場合のｕの値は、損失関数をｕについて一次微分した式がゼロになる場合のｕの値に一致する。制御部５１は、損失関数をｕについて一次微分した式をあらかじめ生成してもよい。このようにすることで、損失関数の極小値が簡便に算出され得る。
【００６５】
制御部５１は、決定した交換間隔と、第１部品１１を前回交換したタイミングとに基づいて、第１部品１１を次に交換するタイミングを決定してもよい。
【００６６】
制御部５１は、決定した第１部品１１の交換間隔、又は、第１部品１１を次に交換するタイミングに関する情報を出力部５３に出力させる。第１部品１１の交換間隔、又は、第１部品１１を次に交換するタイミングに関する情報は、第１部品１１の交換情報とも称される。第１部品１１の交換情報は、加工装置１０の保全情報に含まれるとする。出力部５３は、保全情報を視覚情報又は聴覚情報等として出力し、加工装置１０の保全担当者に通知してよい。加工装置１０の保全担当者は、第１部品１１の保全情報に基づいて、加工装置１０において第１部品１１の交換作業を計画し実行してよい。
【００６７】
出力部５３は、情報を加工装置１０に出力してもよい。出力部５３が情報を加工装置１０に出力する場合、加工装置１０は、取得した情報に基づいて、第１部品１１の交換のタイミングを通知するアラームを出力してもよいし、加工装置１０自身で第１部品１１の交換のタイミングに合わせて停止してもよい。
【００６８】
＜陰故障を考慮しない比較例＞
比較例において、故障コストから陰故障損失が無視されるとする。比較例で用いられる損失関数は、故障コストとして陽故障損失のパラメータを含むものの、陰故障損失のパラメータを含まない。陰故障損失のパラメータを含まない損失関数は、式（１）においてＡ’がゼロとされる式で表される。Ａ’がゼロとされた比較例の故障コストは、Ａ'がゼロより大きい定数となっている本実施形態の故障コストよりも小さい。したがって、比較例の損失関数の値は、本実施形態の損失関数の値よりも小さくなる。
【００６９】
図５に、本実施形態の損失関数（Ｌ（ｕ））のグラフと比較するために、比較例の損失関数（ＬC（ｕ））のグラフが追加で例示されている。図５において、横軸は、保全後稼働時間（ｕ）を表す。縦軸は、損失関数の値（Ｌ（ｕ）又はＬC（ｕ））を表す。ＬC（ｕ）の値は、Ｌ（ｕ）の値よりも陰故障損失を無視している分だけ小さくなっている。また、損失関数の値が極小値となる保全後稼働時間（ｕ）の値は、本実施形態においてｕ1であるのに対し、比較例においてｕ1より大きいｕCである。比較例において、第１部品１１の交換間隔は、損失関数（ＬC（ｕ））の値が極小値になるｕCに決定される。
【００７０】
ここで、実際に生じる損失は、陰故障損失を含んでいる。したがって、比較例の損失関数（ＬC（ｕ））よりも本実施形態の損失関数（Ｌ（ｕ））の方が実際に生じる損失に近い。比較例において第１部品１１の交換間隔がｕCに決定されることによって、実際に生じる損失は、ＬCで表される。ＬCは、損失関数の極小値であるＬ1よりも大きい。ＬCとＬ1との差は、ＬDで表される。つまり、本実施形態に係る保全管理装置５０は、陰故障損失を無視せずに第１部品１１の交換間隔を決定できることによって、陰故障損失を無視する比較例よりも、損失を極小値に近い値に低減でき、ＬCとＬ1との差であるＬDだけ小さくできる。
【００７１】
＜小括＞
以上述べてきたように、保全管理装置５０は、管理コストと、陽故障損失と陰故障損失とを含む故障コストとに基づいて加工装置１０の第１部品１１の交換間隔を決定し、加工装置１０の保全を管理できる。このようにすることで、加工装置１０で生じる損失が小さくされ得る。
【００７２】
実施形態の一例として、陰故障損失を含む損失関数に基づいて第１部品１１の交換間隔が決定される構成例が説明された。保全管理装置５０は、損失関数を生成せずに第１部品１１の交換間隔を決定することもできる。保全管理装置５０は、例えば、操業系サーバ６０から加工装置１０が払い出すウェーハの品質データを取得し、取得した品質データを統計的に処理することによって、陰故障損失を第１部品１１の交換間隔にフィードバックしてもよい。
【００７３】
（保全管理方法の手順例）
保全管理装置５０の制御部５１は、例えば図６に例示されるフローチャートの手順を含む保全管理方法を実行してよい。制御部５１は、例示される保全管理方法を実行することによって、陰故障損失に基づいて加工装置１０の第１部品１１の交換間隔を決定し、加工装置１０の保全を管理できる。保全管理方法は、制御部５１に実行させる保全管理プログラムとして実現されてもよい。図６に示される手順は一例であり、適宜変更されてよい。
【００７４】
制御部５１は、要素パラメータを取得する（ステップＳ１）。
【００７５】
制御部５１は、損失関数の定数を設定する（ステップＳ２）。具体的には、制御部５１は、ステップＳ１の手順で取得した要素パラメータの値に基づいて損失関数の定数を算出し、設定する。損失関数の定数は、Ｃ、Ａ及びＡ’を含んでよい。
【００７６】
制御部５１は、第１部品１１の交換間隔を決定する（ステップＳ３）。具体的には、制御部５１は、ステップＳ２の手順で定数が設定された損失関数の値が極小値になるときの第１部品１１の保全後稼働時間を算出し、算出した値を第１部品１１の交換間隔として決定してよい。
【００７７】
制御部５１は、保全情報を出力する（ステップＳ４）。具体的には、制御部５１は、ステップＳ３の手順で決定した第１部品１１の交換間隔を保全情報として出力してよい。制御部５１は、第１部品１１を前回交換したタイミングを更に取得し、ステップＳ３の手順で決定した第１部品１１の交換間隔と第１部品１１を前回交換したタイミングとに基づいて、第１部品１１を次に交換するタイミングを決定してもよい。制御部５１は、第１部品１１を次に交換するタイミングを保全情報として出力してもよい。制御部５１は、保全情報を保全管理装置５０の出力部５３に出力してよい。出力部５３は、取得した保全情報を、表示デバイスに表示したり音声出力デバイスで報知したりすることによって、加工装置１０の保全担当者に通知してよい。制御部５１は、保全情報を加工装置１０に出力してもよい。加工装置１０は、取得した保全情報に基づいて、第１部品１１の交換のタイミングを通知するアラームを出力してもよいし、加工装置１０自身で第１部品１１の交換のタイミングに合わせて停止してもよい。制御部５１は、ステップＳ４の手順の実行後、図６のフローチャートの実行を終了する。
【００７８】
以上述べてきたように、本実施形態に係る保全管理方法及び保全管理プログラムによれば、陰故障損失に基づいて、加工装置１０の第１部品１１の交換間隔が決定され得る。このようにすることで、加工装置１０で生じる損失が小さくされ得る。
【００７９】
（本実施形態によるコスト削減の確認）
＜品質向上によるコスト削減＞
本実施形態に係る保全管理システム１において、保全管理装置５０は、加工装置１０（ワイヤーソー装置）の第１部品１１（ガイドローラ軸受け）の交換間隔を決定し、加工装置１０の保全を管理できる。保全管理装置５０によって決定された第１部品１１の交換間隔に基づいて、実際に加工装置１０の保全作業として第１部品１１の交換作業が実施された。第１部品１１の交換間隔が適正であれば、加工装置１０が払い出すスライスドウェーハの品質が向上する。つまり、陰故障損失の低減が期待される。
【００８０】
ここで、本実施形態に係る保全管理装置５０によって決定された交換間隔で第１部品１１が交換されるテストが実施された。保全管理装置５０によって決定された交換間隔で第１部品１１が交換されることによって、陰故障損失が低減されることが期待される。陰故障損失が低減するか確認するために、テスト開始前（テスト未実施時）におけるスライスドウェーハの品質と、テスト開始後（テスト実施時）におけるスライスドウェーハの品質とが比較された。テスト未実施時において、第１部品１１は、加工装置１０で陽故障が発生するまで交換されなかったとする。テスト実施時において、第１部品１１は、保全管理装置５０によって決定された交換間隔で交換されたとする。以下、その評価結果が説明される。
【００８１】
スライスドウェーハの品質は、加工装置１０（ワイヤーソー装置）が払い出したスライスドウェーハのＷａｒｐによって確認された。Ｗａｒｐは、高集積半導体デバイスにおいて重要なウェーハ特性であるナノトポグラフィーと相関があることが知られている（例えば国際公開２００６／０１８９６１号公報参照）。このナノトポグラフィは、ウェーハ表面のうねり成分を現す指標の一つであり、数十ナノメートルの空間波長領域における微小な凹凸の大小を示す指標であるＰｅａｋ  Ｖａｌｌｅｙ値を示す。ナノトポグラフィの数値が大きいほど、ウェーハ表面のうねりが大きく、ウェーハ表面のうねり形状が急峻である。ウェーハ表面のうねりが小さいほど、ウェーハの品質が高いといえる。加工装置１０が払い出したスライスドウェーハのＷａｒｐは、コベルコ科研製のＳＢＷによって評価された。
【００８２】
図７に示されるグラフにおいて、テスト前（テスト未実施時）に加工装置１０が払い出したスライスドウェーハのＷａｒｐの測定値と、テスト後（テスト実施時）に加工装置１０が払い出したスライスドウェーハのＷａｒｐの測定値とがプロットされている。図７のグラフの縦軸は、Ｗａｒｐの測定値の大きさを表す。図７のグラフにプロットされるＷａｒｐの測定値からすると、テスト前よりもテスト後において、加工装置１０が払い出したスライスドウェーハのＷａｒｐの測定値が小さくなっている。つまり、テスト前よりもテスト後において、加工装置１０が払い出したスライスドウェーハの品質が向上している。
【００８３】
テスト前とテスト後とにおけるＷａｒｐの測定値の変化は、第１部品１１の交換のタイミングを変更したことに起因する可能性があるが、スラリーの品質の変化等の他の要因に起因する可能性もある。ここで、Ｗａｒｐの測定値のデータを、全体のトレンドを考慮して評価することによって、他の要因に起因する変化の成分を取り除いた形で、Ｗａｒｐの測定値の変化が評価され得る。
【００８４】
Ｗａｒｐの測定値を全体のトレンドと比較する例が図８及び図９に示される。図８及び図９において、縦軸はＷａｒｐの測定値を表す。横軸は、時系列を表す。破線は、Ｗａｒｐの測定値のトレンドを表す。トレンドは、例えば、Ｗａｒｐの測定値の移動平均として算出されてもよい。トレンドは、例えば、テストの対象の加工装置１０だけでなく他の複数の加工装置１０が払い出したスライスドウェーハのＷａｒｐの測定値に基づいて算出されてもよい。
【００８５】
図８の例において、スライスドウェーハのＷａｒｐの測定値は、テスト前においてほぼトレンドに沿って変化しているのに対して、テスト後においてトレンドよりも有意に小さくなっている。この場合、第１部品１１の交換のタイミングを変更したことによって、スライスドウェーハのＷａｒｐの測定値が小さくなった可能性が高いといえる。
【００８６】
一方、図９の例において、スライスドウェーハのＷａｒｐの測定値は、テスト前においてほぼトレンドに沿って変化しているのに対して、テスト後においてトレンドよりも有意に大きくなっている。この場合、スライスドウェーハのＷａｒｐの測定値は、第１部品１１の交換のタイミングを変更したことに起因して小さくなったのではなく、他の要因で小さくなった可能性が高いといえる。
【００８７】
スライスドウェーハのＷａｒｐの測定値をテスト前とテスト後とで比較する場合、トレンドに対する測定値のずれ量を算出することによって、他の要因に起因する変化の成分を取り除いた形で、Ｗａｒｐの測定値の変化が評価され得る。その結果、第１部品１１の交換のタイミングの変更がＷａｒｐの測定値に及ぼす影響が、より正確に評価され得る。以下、トレンドを考慮した測定値に基づいて評価結果が説明される。
【００８８】
スライスドウェーハのＷａｒｐ測定値の移動平均をトレンドとして考え、測定実績値から移動平均値を差し引いた値が評価された。また、加工装置１０に投入されるブロックの長さ、及び、ブロック内の位置は、払い出されるスライスドウェーハのＷａｒｐに影響を及ぼし得る。ここで、ブロックは、第１端と第２端とを有するとする。ブロック内の位置は、第１端に近い位置、中央付近の位置、及び、第２端に近い位置を含む。ここで、単結晶インゴットから切り出されたスライスドウェーハが以下のように区分されるとする。まず、単結晶インゴットが、ブロック長によって第１長さ、第２長さ、第３長さ、第４長さ、第５長さ、第６長さ、及び第７長さの７種類に区分される。第１長さから第７長さまでの各長さは、順番に長くなるとする。また、スライスドウェーハは、スライスドウェーハが切り出された単結晶インゴットのブロック内の位置によって、第１端側、中央、及び、第２端側の３種類に区分される。この例において、単結晶インゴットから切り出されたスライスドウェーハは、切り出される前のブロック長に対応する７つの区分と、ブロックのどの位置から切り出されたかを表す３つの区分とを掛け合わせた２１区分に分類されることになる。単結晶インゴットから切り出されたスライスドウェーハの区分の方法は、この例に限られない。以上述べた例において、上記の各区分に分類されたスライスドウェーハについての、トレンド分を差し引いたＷａｒｐの平均値の、テスト前とテスト後の差分が表１に示される。
【００８９】
【表１】
0006988939.tif 000004
【００９０】
表１において、ブロック長と位置との組み合わせ毎に、差分と評価とが示されている。差分が負の値になっている場合、テスト前よりもテスト後のＷａｒｐが小さくなっていることを意味する。したがって、評価が「改善」になっている。一方で、差分が正の値になっている場合、テスト前よりもテスト後のＷａｒｐが大きくなっていることを意味する。したがって、評価が「悪化」になっている。テスト前の測定値とテスト後の測定値とを比較した結果、２１分類のうち１４分類のスライスドウェーハのＷａｒｐの差分が負の値になった。つまり、２１分類のうち１４分類のスライスドウェーハの測定値が有意に小さくなったと認められた。また、全体の平均値は、負の値となった。つまり、テスト後の２１分類全体の平均値は、テスト前の２１分類全体の平均値に比べて、有意に小さくなったと認められた。さらに、各分類におけるテスト前の測定値とテスト後の測定値との差を検定したところ、２１分類のうち１４分類において、スライスドウェーハのＷａｒｐの測定値が有意に小さくなったと認められた。以上のことから、本実施形態に係る保全管理システム１及び保全管理装置５０は、第１部品１１の交換間隔を決定することによって、陰故障損失を低減できることがわかった。陰故障損失の低減は、故障コストを低減させる。
【００９１】
＜保全コストの削減＞
上述のとおり、保全管理装置５０が決定した第１部品１１の交換間隔を適用することによって、スライスドウェーハの品質が高められた。また、保全管理装置５０が決定した第１部品１１の交換間隔を適用することによって、加工装置１０においてワイヤー１２の断線が発生する等の陽故障が発生する頻度が低下した。具体的には、加工装置１０における加工処理中のワイヤー１２の断線の発生回数がほぼ半減した。
【００９２】
ここで、陽故障が発生した場合に加工装置１０を修理するためのコストは、陽故障が発生する前に加工装置１０の部品を交換する等によって加工装置１０の陽故障を予防するためのコストよりも高い。陽故障が発生した場合の修理作業のコストが高くなる理由は、部品交換作業と比べて、断線したワイヤー１２の除去若しくは交換、又は、加工中のブロックの除去等の作業時間を更に必要とすることにある。保全管理装置５０は、第１部品１１の交換間隔を決定して出力することによって、陽故障の発生頻度を低下させることができる。その結果、故障発生時の修理コストと故障を予防するためのコストとを含む保全コストが低減され得る。
【００９３】
＜小括＞
以上述べてきたように、本実施形態に係る保全管理システム１及び保全管理装置５０、並びに、保全管理方法及び保全管理プログラムによれば、品質向上によるコスト低減、及び、陽故障の予防による保全コストの削減が実現され得る。
【００９４】
（他の実施形態：品質悪化率の変動を考慮した損失関数）
保全管理装置５０の制御部５１は、損失関数を生成し、生成した損失関数の値に基づいて第１部品１１の交換間隔を決定する。ここで、損失関数の各定数は、損失関数が生成された時点における要素パラメータに基づいて算出される。しかし、加工装置１０の状態が変化し得ることに鑑みると、損失関数の各定数が加工装置１０の現在の状態を反映しなくなることもあり得る。その際に、損失関数の生成をやり直すことは、制御部５１の負荷を増大させ得る。損失関数に加工装置１０の現在の状態を簡便に反映させることが求められる。
【００９５】
他の実施形態において、損失関数は、ｋで表される故障コスト調整パラメータを含む、Ｌ（ｕ，ｋ）で表されるとする。Ｌ（ｕ，ｋ）の内容は、以下の式（３）で表される。
【数３】
0006988939.tif 000005
【００９６】
上述の式（３）は、式（１）の右辺第２項に、故障コスト調整パラメータ（ｋ）が追加された式となっている。言い換えれば、式（３）は、式（１）の右辺第２項に故障コスト調整パラメータを乗じた形式で表されている。Ｃ、Ａ、Ａ’、及びｕ−に関する説明は、式（１）に関する説明と重複するため省略される。
【００９７】
故障コスト調整パラメータ（ｋ）は、損失関数が生成された時点で想定されていた品質悪化率に対する、加工装置１０の現在の状態に基づいて定まる品質悪化率の比率である。故障コスト調整パラメータは、加工装置１０の現在の状態に基づいて定まるパラメータであるともいえる。損失関数が生成された時点で想定されていた品質悪化率は、初期品質悪化率とも称され、ｘ0で表されるとする。現時点の加工装置１０の状態に基づいて定まる品質悪化率は、実績品質悪化率とも称され、ｘ1で表されるとする。各パラメータの文字変数による表記に基づけば、ｋ＝ｘ1／ｘ0が成立する。制御部５１は、現時点の加工装置１０の状態に基づいてｋの値を算出できる。算出方法の具体例は、後述される。
【００９８】
初期品質悪化率（ｘ0）は、加工装置１０が払い出す加工製品の過去の品質データに基づく想定値として一律に設定されるとする。一方で、実績品質悪化率（ｘ1）は、日々の品質データに基づいて加工装置１０の現在の状態に合わせて更新される。
【００９９】
Ｌ（ｕ，ｋ）で表される損失関数の右辺第１項は、ｋを含まないので、ＬA（ｕ）と表されるとする。右辺第２項は、ｋを含むので、ＬB（ｕ，ｋ）と表されるとする。以上の表記に基づいて、Ｌ（ｕ，ｋ）＝ＬA（ｕ）＋ＬB（ｕ，ｋ）が成立する。
【０１００】
保全管理装置５０は、損失関数の値（Ｌ（ｕ，ｋ））が小さくなるように、第１部品１１の交換間隔を決定する。Ｌ（ｕ，ｋ）の値が極小値となるときのｕの値は、以下の式（４）で表される。
【数４】
0006988939.tif 000006
【０１０１】
ｋの値の定義に鑑みれば、現時点の加工装置１０の状態が、損失関数が生成された時点における想定より悪い場合、ｋは１より大きくなる。加工装置１０の状態の悪化は、例えば、故障確率の上昇、又は、平均故障間隔の短縮に対応し得る。また、加工装置１０の状態の悪化は、払い出す加工製品の不良率の上昇に対応し得る。また、加工装置１０の状態の悪化は、加工製品が他工程を経て最終製品になった場合の歩留まりの低下に対応し得る。
【０１０２】
一方で、現時点の加工装置１０の状態が、損失関数が生成された時点における想定より良い場合、ｋは１より小さくなる。加工装置１０の状態の良化は、例えば、故障確率の低下、又は、平均故障間隔の延長に対応し得る。また、加工装置１０の状態の良化は、払い出す加工製品の不良率の低下に対応し得る。また、加工装置１０の状態の良化は、加工製品が他工程を経て最終製品になった場合の歩留まりの上昇に対応し得る。
【０１０３】
以下、ｋが１より小さくなると仮定した場合、及び、ｋが１より大きくなると仮定した場合における損失関数が説明される。図１０に、ｋが０．５である場合の損失関数（Ｌ（ｕ，０．５））のグラフ、及び、ｋが２である場合の損失関数（Ｌ（ｕ，２））のグラフが実線で示される。横軸は、保全後稼働時間（ｕ）を表す。縦軸は、損失関数の値（Ｌ（ｕ，ｋ））を表す。一点鎖線のグラフは、式（３）の右辺第１項の値（ＬA（ｕ））を表す。破線のグラフは、式（３）の右辺第２項の値（ＬB（ｕ，ｋ））を表す。
【０１０４】
Ｌ（ｕ，０．５）が極小値となるときのｕの値は、ｕ0.5で表される。この場合の極小値は、Ｌ0.5で表される。Ｌ（ｕ，２）が極小値となるときのｕの値は、ｕ2で表される。この場合の極小値は、Ｌ2で表される。比較のため、ｋが１である場合の損失関数（Ｌ（ｕ，１））が極小値となるときのｕの値（ｕ1）と、その極小値（Ｌ1）とが示される。ｕの値の大小関係は、ｕ0.5＞ｕ1＞ｕ2となっている。また、極小値の大小関係は、Ｌ0.5＜Ｌ1＜Ｌ2となっている。
【０１０５】
加工装置１０の状態が想定より良くなって、ｋが０．５である状態になるとする。この場合、保全管理装置５０は、ｋに０．５を代入して、損失関数を現在の状態に合っているＬ（ｕ，０．５）に更新できる。保全管理装置５０は、更新した損失関数（Ｌ（ｕ，０．５））が極小値となるｕの値に基づいて、第１部品１１の交換間隔を当初想定されていた間隔（ｕ1）よりも長い間隔（ｕ0.5）に更新できる。
【０１０６】
損失関数及び交換間隔の更新によって、損失関数の値は、Ｌ0.5になった。仮に交換間隔が当初想定のｕ1のままとされていた場合、現在の状態に合っている損失関数（Ｌ（ｕ，０．５））の値は、ＬC0.5となる。ＬC0.5は、Ｌ0.5よりＬD0.5だけ大きい。交換間隔が更新されていれば、損失はＬ0.5まで低減できていたはずである。交換間隔が当初想定のままにされることによって、損失を削減する機会が失われることになる。
【０１０７】
加工装置１０の状態が想定より悪くなって、ｋが２である状態になるとする。この場合、保全管理装置５０は、ｋに２を代入して、損失関数を現在の状態に合っているＬ（ｕ，２）に更新できる。保全管理装置５０は、更新した損失関数（Ｌ（ｕ，２））が極小値となるｕの値に基づいて、第１部品１１の交換間隔を当初想定されていた間隔（ｕ1）よりも長い間隔（ｕ2）に更新できる。
【０１０８】
損失関数及び交換間隔の更新によって、損失関数の値は、Ｌ2になった。仮に交換間隔が当初想定のｕ1のままとされていた場合、現在の状態に合っている損失関数（Ｌ（ｕ，２））の値は、ＬC2となる。ＬC2は、Ｌ2よりＬD2だけ大きい。交換間隔が更新されていれば、損失はＬ2まで低減できていたはずである。交換間隔が当初想定のままにされることによって、損失を削減する機会が失われることになる。
【０１０９】
＜ｋの算出方法の一例＞
保全管理装置５０の制御部５１は、加工装置１０の状態に基づいてｋの値を決定できる。制御部５１は、加工装置１０が払い出す加工製品の品質データに基づいて、加工装置１０の状態を把握し、ｋの値を決定してよい。制御部５１は、操業系サーバ６０から品質データを取得できる。以下、加工装置１０がワイヤーソー装置であり、加工製品がスライスドウェーハであるとする。
【０１１０】
操業系サーバ６０は、ワイヤーソー装置から払い出されたスライスドウェーハ表面のＷａｒｐの測定値を、スライスドウェーハの品質データとして取得する。操業系サーバ６０は、Ｗａｒｐを測定する装置そのものを含んでもよい。操業系サーバ６０は、ウェーハの品質データを保全管理装置５０に出力する。制御部５１は、操業系サーバ６０から、ワイヤーソー装置から払い出されたスライスドウェーハ表面のＷａｒｐの測定値を取得する。制御部５１は、ある１台のワイヤーソー装置から払い出されたスライスドウェーハの品質データの変化を監視してよい。制御部５１は、監視対象となるワイヤーソー装置から払い出されたスライスドウェーハのＷａｒｐの測定値の変化に基づいて、監視対象のワイヤーソー装置の状態が変化したか判定してよい。また、制御部５１は、Ｗａｒｐの測定値の変化に基づいて、監視対象のワイヤーソー装置の損失関数に代入するｋの値を更新してよい。
【０１１１】
制御部５１は、Ｗａｒｐの測定値の変化をｋの値の決定にフィードバックしてよい。例えば、制御部５１は、Ｗａｒｐの測定値の変化率に比例する値をｋの値として決定してよい。仮にＷａｒｐの測定値が想定される測定値の９５％の値にまで減少した場合、制御部５１は、ｋを、例えば０．９５に決定してもよいし、０．９５に所定の係数を乗じた値に決定してもよい。仮にＷａｒｐの測定値が想定される測定値の１０５％の値に増大した場合、制御部５１は、ｋを、例えば１．０５に決定してもよいし、１．０５に所定の係数を乗じた値に決定してもよい。制御部５１は、Ｗａｒｐの測定値の変化率を品質データのトレンドに基づいて補正し、補正した変化率に基づいてｋの値を決定してもよい。制御部５１は、上述の例に限られず、種々の態様で、Ｗａｒｐの測定値の変化をｋの値の決定にフィードバックしてよい。
【０１１２】
制御部５１は、非操業系サーバ７０から保全データベースに含まれる情報を取得してもよい。制御部５１は、保全データベースに含まれる情報に基づいてｋの値を決定してもよい。
【０１１３】
制御部５１は、ワイヤーソー装置のオペレータ又は保全担当者等が入力部５４から入力する内容に基づいてｋの値を決定してもよい。制御部５１は、入力部５４から、オペレータ又は保全担当者等がｋの値として入力した数値そのものを取得してもよい。制御部５１は、入力部５４から、オペレータ又は保全担当者等がワイヤーソー装置の状態を目視等で検査した結果を取得してもよい。
【０１１４】
＜小括＞
以上述べてきたように、本実施形態に係る保全管理装置５０は、加工装置１０の状態に基づいて、損失関数に含まれるｋの値を算出できる。保全管理装置５０は、加工装置１０の状態に基づくｋの値を損失関数に代入することによって損失関数を更新し、加工装置１０の状態に基づいて第１部品１１の交換間隔を決定できる。その結果、加工装置１０で生じる損失の削減量が少しでも多くされ得る。
【０１１５】
加工装置１０は、製造工場に多数設置されることがある。加工装置１台あたりの損失削減量が少しでも多くされることによって、製造工場全体としての損失削減量は、十分に大きくなり得る。
【０１１６】
また、保全管理装置５０は、品質データが変化したり加工装置１０の状態が変化したりした場合に、損失関数を生成しなおすのではなく、ｋの値を変更するだけで損失関数を更新できる。これによって、損失関数の生成のために必要となる演算の負荷が削減され得る。つまり、保全管理装置５０の制御部５１の負荷が軽減され得る。その結果、保全管理装置５０は、品質データの変化、又は、加工装置１０の状態の変化を簡便に損失関数にフィードバックすることができる。
【０１１７】
（ワイヤーソー装置以外の装置、又は、ガイドローラ軸受け以外の部品への適用）
以上説明してきた実施形態において、第１部品１１は、ガイドローラ軸受けに対応する。第１部品１１は、ガイドローラ軸受けに限られず、ガイドローラ３２、ダンサローラ３４、又は、タッチローラ３５等の他の部品に対応してもよい。保全管理装置５０は、第１部品１１の交換間隔として、ガイドローラ軸受けの交換間隔を決定するだけに限られず、ガイドローラ３２、ダンサローラ３４、又は、タッチローラ３５等の他の部品の交換間隔を決定し、加工装置１０の保全を管理してもよい。
【０１１８】
保全管理装置５０は、１つの部品だけではなく２つ以上の部品の組み合わせた部品群について交換間隔を決定し、加工装置１０の保全を管理してもよい。例えば、加工装置１０を構成する第１部品１１以外の部品は、第２部品とも称される。保全管理装置５０は、第１部品１１と第２部品とを組み合わせた部品群について交換間隔を決定してもよい。第１部品１１がガイドローラ軸受けである場合、第２部品はガイドローラ３２であってもよい。部品群に含まれる２つ以上の部品の組み合わせは、上述の例に限られない。
【０１１９】
以上説明してきた実施形態において、加工装置１０は、ワイヤーソー装置に対応する。加工装置１０は、ワイヤーソー装置に限られず、研磨装置等の他の装置に対応してもよい。保全管理装置５０は、加工装置１０として、ワイヤーソー装置の保全を管理するだけでなく、研磨装置等の他の装置の保全を管理してもよい。加工装置１０が他の装置である場合、加工製品はスライスドウェーハ以外の物品に対応する。
【０１２０】
（損失関数以外の関数における陰故障損失の考慮）
以上説明してきた実施形態に係る保全管理装置５０は、加工装置１０の保全と、陽故障損失及び陰故障損失との関係を損失関数によって定式化し、損失関数の値を小さくすることによって加工装置１０の保全を管理する。保全管理装置５０は、損失関数に限られず、他の関数によって加工装置１０の保全と損失との関係を定式化してもよい。保全管理装置５０は、例えば特開２００４−１５２０１７号公報に記載されている、加工装置１０の故障率、故障発生時の被害額及び故障徴候見落確率に基づく関数において陰故障損失を考慮した関数を生成して加工装置１０の保全を管理してもよい。
【０１２１】
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態について装置を中心に説明してきたが、本開示に係る実施形態は装置の各構成部が実行するステップを含む方法としても実現し得るものである。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【０１２２】
本開示に含まれるグラフは、模式的なものである。スケールなどは、現実のものと必ずしも一致しない。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本開示に係る実施形態によれば、製造工程における損失が削減され得る。
【符号の説明】
【０１２４】
１  保全管理システム
１０  加工装置（１１：第１部品（ガイドローラ軸受け）、１２：ワイヤー、１４：ローラ、１６：ワイヤー群、１８：ワーク保持機構、２０：ノズル、３２：ガイドローラ、３３：ダンサアーム、３４：ダンサローラ、３５：タッチローラ、３６：駆動モータ、３８：ワイヤーリール、４０：スラリータンク、４２：スラリーチラー、Ｗ：ワーク（ブロック）、Ｘ：ローラ軸方向）
５０  保全管理装置（５１：制御部、５２：通信部、５３：出力部、５４：入力部）
６０  操業系サーバ
７０  非操業系サーバ（保全ＤＢ）
【図１】
0006988939.tif 000007
【図２】
0006988939.tif 000008
【図３】
0006988939.tif 000009
【図４】
0006988939.tif 000010
【図５】
0006988939.tif 000011
【図６】
0006988939.tif 000012
【図７】
0006988939.tif 000013
【図８】
0006988939.tif 000014
【図９】
0006988939.tif 000015
【図１０】
0006988939.tif 000016