(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を多段階の生産過程において生産し，その生産過程を管理する生産管理システムであって，生産計画に基づいて生産過程の各工程別に仕掛り量の目標値を算出及び設定する手段と，生産過程の各工程別に前記仕掛り量の目標値及び仕掛り量の実際値のそれぞれについて最終工程から逆順に各工程までの累積値を算出する手段と，前記累積した仕掛り量の目標値と実際値との乖離量に応じて各工程の生産量を制御する手段と，を有することを特徴とする生産管理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の生産管理システムにおいて，前記累積した仕掛り量の目標値と実際値を工程順及び各工程毎に表示する表示手段を有し，前記生産過程の生産進捗状況を把握できることを特徴とする生産管理システム。
【請求項３】
請求項１に記載の生産管理システムにおいて，前記仕掛り量の目標値を算出及び設定する手段が，前記生産過程の各工程（ｎ）の生産時間データTnより、最終工程から各工程までの累積生産時間を求め、生産計画によって求められた前記生産過程における最終工程の各日の生産計画量に基づき、最終工程生産計画量を取得した日を基点として、前記各工程は、前記累積生産時間が表す生産日数分だけ最終工程よりも前日に、前記最終工程の生産計画量と同じ生産量を生産するとして、前記最終工程の各日の生産計画量を前記各工程に要求される生産量Znとして算出し、
各工程の仕掛り量の目標値Wnを、次式
Wn = ( Zn-1/ t ) × Tn
ただし、tは１日の生産活動時間、nは工程数
により算出して設定することを特徴とする生産管理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は,歩留りの変動，装置稼働率低下などの影響により生産量の変動が大きい多段階生産システムにおいて，少ない仕掛りで需要を満たして生産することができる生産管理システム，方法，及びプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来，半導体などの薄膜製品では製品完成までに時間がかかることや歩留りの変動や装置の故障による生産量の低下に対応するために，その生産過程に大量の仕掛りを保持して生産を行ってきた。しかし，製品のライフサイクルの短縮化や顧客納期の遵守といった観点から，仕掛りを適正化し，必要とされる量をタイムリーに生産することが要求されるようになってきた。また，生産過程には工程数が非常に多く，かつ生産過程はジョブショップ方式のレイアウトをとっているために同一製品が工程は異なるが同一生産装置を繰り返し何回も通過することや，さらに品種数が非常に多いために各工程での仕掛り量を管理すること自体が難しいという問題があった。
【０００３】
そこで，特開平6-69089号公報や特開平7-74226号公報などのように，生産過程の各工程もしくは重要工程において適正仕掛り量を維持するように生産量を制御して仕掛り量を抑え，かつリードタイムを短縮する方法が提案されている。
【０００４】
また，特開平6-69089号公報や特開平11-296208号公報などのように，過去の生産実績から生産量と仕掛り量の関係を求め，要求される生産量に対する仕掛り量を算出することにより，適正な仕掛量を設定する方法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
生産過程の個々の工程において仕掛り量を最適化しても部分的な最適化であり，生産過程全体を最適化することができない。例えば，装置の故障などによりある工程で適正仕掛り量をはるかに超える仕掛りが生じた場合や顧客の要求により急激な生産を行い，仕掛が適正仕掛り量をはるかに下回った場合などは個々の工程で仕掛り量を適正化すると，前者は次工程の仕掛り量が適正量を上回り，後者は前工程の仕掛り量が適正量を下回ることになるからである。したがって，本発明の第１の課題としては，生産過程全体の仕掛り量を適正化するように生産量の制御を行うことである。また，第２の課題としては，需要を満たして生産を行うことができる前記仕掛り量の適正値を定量化することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために，本発明においては，生産計画に基づいて生産過程の各工程別に仕掛り量の目標値を算出及び設定する手段と，生産過程の各工程別に前記仕掛り量の目標値及び仕掛り量の実際値のそれぞれについて最終工程から逆順に各工程までの累積値を算出する手段と，前記累積した仕掛り量の目標値と実際値との乖離量に応じて各工程の生産量を制御する手段により，生産過程全体の仕掛り量を適正値に抑えて生産することができる。また，製品の生産過程における最終工程の生産計画量を前方の各工程の生産時間に基づいて，順次前方の工程に展開することにより求まる各工程における生産量と各工程の生産時間により各工程での仕掛り量目標値を算出する手段により需要を満たして生産することを可能とする仕掛り量の適正値を算出することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。半導体などの薄膜製品では，シリコンなどの基板上に膜を形成し，その上に回路パターンを作成することにより製品の生産を行っており，製品の機能によってはこの作業を数十層繰り返すことになる。この生産過程の概略を半導体を例にして示したものが図２である。このように，工程が複数存在するだけでなく，各層を段階的に形成していく生産過程となっている。また，この生産過程においてはジョブショップ形式のレイアウトをとっているために，各層の同一処理を行う工程は同一の設備群に属する装置によって処理される。したがって，各装置には複数の製品の仕掛りだけではなく，同一製品であっても段階（層）の異なる仕掛りが混在するために，どの仕掛りを生産すれば生産計画を遵守できるかを作業者が把握することは困難となっている。
【０００８】
そこで，本発明では図１に示す機能を持つ生産管理方法に基づいて生産を行うことにより，前述のような多段階の生産過程からなる生産システムにおいて生産計画を遵守して生産を行うことを実現している。以下，図１に従い，本発明の生産管理方法における生産量の制御方式について説明する。工程定義取得部１では，製品の生産過程，各工程の生産時間の定義情報を取得し，格納する。また，生産計画量取得部２では前記生産過程への投入量及び前記工程における生産量の計画値を取得し，格納する。これらの情報を元に仕掛り量目標値算出部３において前記生産過程の各工程における仕掛り量目標値を算出する。なお，仕掛り量目標値に関しては，従来技術にあるように過去の実績に基づく生産量と仕掛り量の関係から統計的手法から算出もしくは，経験に基づいて設定することも考えられる。この場合には，仕掛り量目標値設定部４から前記仕掛り量目標値算出結果を変更する機能を設定しても構わない。次に，逆累積仕掛り量算出部５においては，前記仕掛り量目標値の算出部３もしくは設定部４により得られる各工程における仕掛り量目標値をもとに，前記生産過程の最終工程の仕掛り量目標値から工程逆順に各工程までの仕掛り量目標値の累積量を求める。以下，これを逆累積仕掛り量の目標値とする。また，生産実績取得部６において取得した各工程の実際の仕掛り量に対しても同様に，実際の仕掛り量の累積量を工程別に算出し，これを逆累積仕掛り量の実際値とする。
【０００９】
これらの算出例の一例を図１０の表に示す。図１０では，簡単に生産過程を５工程で表しているものとする。また，これらの５工程はそれぞれ１日の生産量が５ずつとし，各工程の仕掛り量目標値がそれぞれ生産量の２倍の１０としている。なお，簡単のためにこれらの５工程は図２に示したように同一装置群で処理される工程のみ，例えばフォトリソグラフィーのみを表しているとする。したがって，同一設備群で処理される訳であるから各工程の生産量が均等に５では無く,例えば工程２の生産量を１０とし,工程３の生産量を０とすることが可能であり，またはある特定工程だけに生産量を１日に最大２５とすることも可能となる。
【００１０】
まず，従来の技術では，個々の工程において目標値と実際値の乖離を把握することはできるが，例えば生産過程全体の仕掛り量が多いかどうかなどの全体の状況を把握することはできない。しかし，本方式のように累積量を管理することにより個々の工程での目標値と実際値との乖離の他に，生産過程全体での仕掛り量が目標値に対してどのような状況にあるかを把握することができる。また，（生産過程全体の仕掛り量＋１）が新規に生産過程に投入される製品のリードタイムに比例するので，逆累積仕掛り量の目標値と実際値との差により新規に投入する製品の納期への影響を把握することが可能となる。
【００１１】
また，目標とする仕掛り量を維持するように生産量を制御する場合に，従来の技術では，個々の工程の仕掛り量を目標値に近づけようとするために，工程毎でみた乖離が最も大きい工程２に着目し、まず工程２の生産量を２０としたとすると装置能力により残りの生産能力は５となり，次に工程５の仕掛り量を維持するために工程４の生産量を５としたとする。しかし，この場合の処理が終わると,工程４の仕掛り量が０，工程３の仕掛り量が２５となるために目標値を満足させることがきない。また，この場合には工程５から製品が生産されないので，新規に投入する製品は生産過程全体の仕掛り量の総和を目標値より増やすことになりリードタイムが伸びることになるが，従来の技術では工程１の仕掛り量を目標値に一致させるために新規に製品を投入することになる。したがって，図１０のような場合には従来の技術のように個々の工程で制御を行うと，全ての工程で条件を満足することが難しくなり，全体を制御することが困難になる場合が生じる。
【００１２】
そこで，本発明においては逆累積仕掛り量の目標値と実際値との乖離量に基づき，図１２から図１５に示すように，各工程の生産量及び投入量を制御して，段階的に目標値と一致させる。これによりリードタイムを伸ばすことなく生産することが可能となる。本発明では，これらの処理を生産量算出部７において行う。これについて，図３の生産量算出処理フローチャートに従い説明する。なお，以下の説明では実績値から目標値を差し引いた場合として符号の説明を記しており，逆の場合は前記乖離量の符号も逆になる。
【００１３】
まず，ステップS1において前記逆累積仕掛り量の目標値と実績値の差分から前記逆累積仕掛り量の乖離量を工程別に求める（図１０：逆累積仕掛り量の乖離量の欄）。ステップS2において前記乖離量が０でない工程が存在するかどうかを判断し，該当する工程が無ければ各工程の生産量は生産計画通りとし，処理を終了する。続いて，前記乖離量が０でない工程が存在する場合にはステップS3において各工程の生産量の初期値を０とする。次に，ステップS4において前記乖離量の絶対値の最大値が生産能力を上回るかを調べ，上回る場合はステップS5において乖離量の補正処理を行う。ここでは，「乖離量の絶対値の最大値×補正係数２＝生産能力」となる補正係数２を算出し,ステップS1で算出した乖離量全てに補正係数２を乗じる。そして，ステップS6において前記乖離量が負になるものが存在するかを調べる。以下,乖離量が負のものが存在する場合についてステップS7からステップS12までの処理を説明する。まず，ステップS7において前記乖離量が負で小さい順に工程nを抽出し（図１０の例では、工程３）,ステップS8において工程n-1の生産量を算出する。例えば,図１０の例では、工程３での乖離値が負（−１５）であるので、この処理により図１２の工程２の生産量が中間値として１５となる。ただし, ステップS7において前記乖離量が同じ場合は工程の順序が前の工程を先に処理する。ここで，補正係数１は各工程の生産量のばらつきが大きくなりすぎる場合に乖離量を小さくするために乗じる係数であり，補正係数２は前記乖離量の絶対値が生産能力を上回り生産できないような場合に乖離量を小さくするために乗じる係数であり，ともに１未満の値を設定すると逆累積仕掛り量の目標値に収束する時間が長くなる。なお，本実施例では補正係数１を１としている。この後に,ステップS9において前記乖離量が負になるものが他に存在するかを確認し，存在すればステップS7からステップS9の処理を繰り返し行う。以上の処理により，図１２の工程３,４の生産量の中間値が求まる。
【００１４】
続いて，ステップS10において生産能力の残量を調べ,ステップS10までの処理において生産能力を上回る場合にはステップS11により生産量補正処理を行う。ここでは，乖離量の絶対値の最大値から算出された工程の生産量及び生産量０の工程を除いて各工程の生産量を同量ずつ削減することにより，各工程の生産量の和を生産能力以内に補正する。図１２において各工程生産量の中間値の和を求めると３０となり生産能力の２５を上回るので工程２を除き，工程３,４の生産量を３ずつ削減し，それぞれの生産量を７，２とする。その後,ステップS12において最終工程生産量を算出する。ここでは，ステップS11までの処理によって生じた生産能力残量を算出し,その生産能力残量を最終工程及び生産量０以外の工程に均等に配分する。ただし，均等配分できない場合は最終工程を優先する。また，生産過程全体の仕掛り量総和を一定とするために投入量は最終工程の生産量と同一とする。図１２を例とすると，生産能力の残量は２５−（１５＋７＋２）より１であるので最終となる工程５の生産量は１及び投入量も１となる。以上の処理により，図１２の生産量の決定値が各工程別に求められる。なお，ステップS6において前記乖離量が負となるものが存在しない場合は，まず，ステップS13において前記乖離量が正で大きい順に工程nを抽出し,ステップS14において工程nの生産量を算出する。ただし，ステップS13において前記乖離量が同じ場合は工程の順序が後の工程が先に処理する。そして，ステップS15において前記乖離量が正となるものがあるかを調べ，ある場合はステップS13からステップS15の処理を繰り返す。その後は，前記のステップS10からステップS12までと同じ処理を行う。
【００１５】
以上の処理により、図１２に示すような１日の投入量と工程毎の生産量を算出し、図１２の投入量と生産量に基づいて、図１０に示す仕掛り製品の生産を行う。その生産の結果、仕掛り製品の状態は図１３に示すような数量（仕掛り量の実際値）に推移する。例えば、工程１では、仕掛り製品は５に１つ新たに投入されるが、その日の生産量は０なので、５＋１−０で、仕掛り量は６となる。以下、同様に計算処理される。ここで、逆累積仕掛り量を計算すると図１３のように算出され、図１０の段階（１日の生産前）と比較しても仕掛り量を一定に維持しながらも、乖離値が平均化されていることが分かる。
【００１６】
次に、図１３の段階で、さらに図３に示す実施形態を実行する場合を以下に説明する。図１４、１５を例に説明する。
【００１７】
ステップS1からS9までの処理の結果,図１４のように各工程の生産量の中間値がそれぞれ工程２では１，工程３では４及び工程４では４となる。続いて，ステップS10において生産能力残量は２５−（１＋４＋４）＞０なので，ステップS12の処理を行う。ここで，生産能力残量は１６であり，最終工程の工程５を含めて生産量０以外の工程に生産能力残量を均等配分すると（この例では４ずつ），図１４のように各工程の生産量の決定値が工程２では５，工程３と工程４は８及び工程５は４となる。このような演算処理により図１４に示す投入量と工程毎の生産量が算出され、当該算出結果に基づいた生産制御を実行すると図１５に示すような仕掛りの状態となり、仕掛り量の目標値と実際値とが一致する。
【００１８】
以上の処理により，仕掛り量は図１５のように制御され,逆累積仕掛り量の実際値を目標値に一致させることが可能となる。以上のようにして、生産量算出部７の算出した投入量と生産量に基づいて、生産指示部８より生産指示を出力して生産を行う。以上の１から８の機能は生産量の指示サイクルにあわせて実施し，必要に応じて１日の生産時間内に５から８の機能を実行することにより生産量の補正を行うことも可能である。
【００１９】
また，図１に示すように，前述の方法で算出した逆累積仕掛り量の目標値９と実績値１０をそれぞれ工程順及び工程別にグラフ表示することにより，製品の生産過程全体及び各工程において生産計画に対する現在の生産進捗状況を仕掛り量により把握することができる。したがって，生産指示部８においてこの逆累積仕掛り量及び乖離量の表示を行うだけでも，人手で図１の網掛け部分を減少するように乖離量の絶対値が大きい工程を中心に生産量を調整して生産することにより，生産計画を遵守することも可能である。
【００２０】
以上の逆累積仕掛り量による生産量の制御方式及び表示方法は一製品による例を示しているが，複数製品が混流して生産されている場合においても同様に管理できる。一例として，図４に示す２製品について説明する。同一設備を使用する工程は同一工程名称として，製品A,Bの生産過程が図４のように表せたとする。これらを合わせたものが，図４に示す統一生産過程と定義する。まず，同一工程名称の工程順に生産過程を定義し，その間に含まれる工程は自由に定義しても構わない。例えば，図４では工程２，工程３の順であるが工程３，工程２の順であっても構わない。このように定義した統一生産過程に従い，製品A,Bそれぞれにおいて前述のように逆累積仕掛り量の目標値及び実際値を算出する。そして，製品A,Bそれぞれの逆累積仕掛り量の目標値を加えたものを統一逆累積仕掛り量の目標値とし，同様に実際値を定義する。それから，それぞれの逆累積仕掛り量の目標値と実際値の差分により乖離量を算出する。この数値例の一例を図１１に示す。以上の処理は２製品以上でも同様に処理できる。生産量の算出に関しては，まず，前記統一逆累積仕掛り量の乖離量から比較を行い，その後に個別製品の逆累積仕掛り量の乖離量の比較を行うことにより前述の一製品の場合と同様に生産量を決定することができる。また，図５は図１１のデータを例として，製品Aの逆累積仕掛り量の目標値１１と実際値１２，製品Bの逆累積仕掛り量の目標値１３と実際値１４及び統一逆累積仕掛り量の目標値１５と実際値１６を表示したものである。したがって，図１と同様に，複数製品の場合も図５を用いることにより人手で生産量の調整を行うことができる。
【００２１】
続いて，仕掛り数を抑え，かつ需要を満たして生産することを可能とする仕掛り量の目標値の算出方法について説明する。まず，一例として，図１の工程定義取得部１で格納されたデータより，製品の生産過程が図６のように定義され，また，前記生産過程の各工程の生産時間データより前記生産過程の最終工程から工程nまでの累積生産時間がXn日,同様に工程１までの累積生産時間がX1日及び同様に工程２までの累積生産時間がX2日であったとする。次に，図１の生産計画量取得部２で取得した前記生産過程の最終工程生産計画量が取得した日を基点として図７のように表せたとする。この時，Xn=N（日），X1=X2=N+i（日）であったとすると，図７の関係から生産日N，N+iに対応する最終工程生産計画量YN，YN+iが求まる。このようにして得られる各工程に対応する最終工程生産計画量は，最終工程生産計画量を取得した日に各工程で要求される生産量に等しくなる。同様にして，最終工程から各工程までの累積生産時間に基づいて，図８に示すように各工程の生産量Znが求まる。その時の各工程の生産量Znはそれぞれの次工程への投入量に等しくなるので，待ち行列理論により各工程の仕掛り量Wnは，１日の生産活動時間t，各工程の生産時間Tn，nは工程数として（式１）で表せる。
Wn = ( Zn-1 / t ) × Tn  ・・・(式１)
ただし，n=1の場合はZ0＝投入量とする。
【００２２】
また，需要の変動により最終工程生産計画量の変動が激しくなる場合は，生産計画サイクルの日程範囲内で最終工程生産計画量を平均化処理すればよい。
【００２３】
なお，各工程の生産時間は実際の処理時間の他に待ち時間なども含み，各工程の生産時間の累積和が通常の納期を設定するために用いる生産所要日数（製品原料を新規に生産過程に投入し，最終工程を経て完成するまでに要する日数）に等しくなるように設定している。したがって，この仕掛り量Wnを目標値として生産を行えば余分な仕掛りを持たずに，顧客納期に基づいた生産計画，つまり需要を満たして生産することが可能となる。
【００２４】
また，生産計画外の製品を投入する場合は逆累積仕掛り量の実際値が目標値から乖離することになり,リードタイムが伸びることになる。これを防ぐためには計画済みの製品の投入量を減らすことになる。したがって，予定に無い顧客の開発・試作品等の製品を受注する時に，どれだけ他の製品のリードタイムが伸びる，もしくは投入量を減らさなければいけないかを，逆累積仕掛り量の実際値１８に前記顧客の要求量を加算して推定値１９として目標値１７とともに表すことで図９のように可視化することができる。また，工程１での逆累積仕掛り量の目標値と推定値との乖離量が顧客の要求による影響であり,この乖離量と計画済み製品の価格情報に基づき損失利益を求め，逆累積仕掛り量の関係とあわせて表示することにより，顧客との価格交渉に活用することができる。もしくは，前記損失利益を引受け価格としてWeb等により顧客に情報を開示して販促活動に活用することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明のように，本発明の生産管理方法によれば，歩留りの変動，装置稼働率低下などの影響により生産量の変動が大きい多段階生産システムにおいて，生産過程全体でみて少ない仕掛りで需要を満たす生産をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】機能ブロック図
【図２】半導体の生産過程概略図
【図３】生産量算出処理フローチャート
【図４】複数製品における生産過程の扱いの一例
【図５】複数製品における逆累積仕掛り量の一例
【図６】最終工程からの工程別累積生産時間の一例
【図７】最終工程生産計画量の一例
【図８】各工程別生産量の一例
【図９】他の実施の形態における逆累積仕掛り量の一例
【図１０】逆累積仕掛り量を工程毎に示した表
【図１１】複数製品における逆累積仕掛り量を工程毎に示した表
【図１２】工程毎の生産量の算出結果の一例
【図１３】生産量に応じた１回目の生産指示後の逆累積仕掛り量を示す一例
【図１４】工程毎の生産量の算出結果の別の一例
【図１５】生産量に応じた２回目の生産指示後の逆累積仕掛り量を示す一例
【符号の説明】
１  工程定義取得部
２  生産計画量取得部
３  仕掛り量目標値算出部
４  仕掛り量目標値設定部
５  逆累積仕掛り量算出部
６  仕掛り取得部
７  生産量算出部
８  生産実行部
９  逆累積仕掛り量の目標値
１０  逆累積仕掛り量の実際値
１１  製品Aの逆累積仕掛り量の目標値
１２  製品Aの逆累積仕掛り量の実際値
１３  製品Bの逆累積仕掛り量の目標値
１４  製品Bの逆累積仕掛り量の実際値
１５  統一逆累積仕掛り量の目標値
１６  統一逆累積仕掛り量の実際値
１７  逆累積仕掛り量の目標値
１８  逆累積仕掛り量の実際値
１９  逆累積仕掛り量の推定値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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