(57)【要約】【課題】パス追加に伴う手間を削減した工程計画立案装置を提供すること。【解決手段】装置群別工程フロー作成部８は、製品別工程フロー７に含まれる各工程において処理を行なう装置が所属する装置群に基づいて装置群別工程フロー９を作成する。装置グループ別工程フロー作成部１４は、装置群別工程フロー９に含まれる各工程において処理を行なう装置が所属する装置グループに基づいて装置グループ別工程フロー１５を作成する。装置別稼働率算出部２０は、装置グループ別工程フロー１５の装置グループに所属する装置の装置別稼働率２１を算出する。パス追加部２２は、装置別稼働率２１に基づいて、装置グループ別工程フロー１５に含まれる各工程において処理を行なわせる装置を示すパスを追加する。したがって、パス追加に伴う手間を削減することが可能となる。【選択図】図２
2009266008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品別工程フローに応じて生産ラインに配置された装置を運用するための製品の工程計画を立案する工程計画立案装置であって、
製品別工程フローに含まれる各工程において処理を行なう装置が所属する装置群に基づいて装置群別工程フローを作成する装置群別工程フロー作成手段と、
前記装置群別工程フロー作成手段によって作成された装置群別工程フローに含まれる各工程において処理を行なう装置が所属する装置グループに基づいて装置グループ別工程フローを作成する装置グループ別工程フロー作成手段と、
前記装置グループ別工程フロー作成手段によって作成された装置グループ別工程フローの装置グループに所属する装置の装置別稼働率を算出する装置別稼働率算出手段と、
前記装置別稼働率算出手段によって算出された装置別稼働率に基づいて、前記装置グループ別工程フローに含まれる各工程において処理を行なわせる装置を示すパスを追加するパス追加手段と、
前記パス追加手段によってパスが追加された工程の情報に基づいて装置グループ別工程フローを修正する装置グループ別工程フロー修正手段と、
前記装置グループ別工程フロー修正手段によって修正された装置グループ別工程フローに基づいて装置群別工程フローを再構成する装置群別工程フロー再構成手段と、
前記装置群別工程フロー再構成手段によって再構成された装置群別工程フローに基づいて製品別工程フローを再構成する製品別工程フロー再構成手段と、
前記製品別工程フロー再構成手段によって再構成された製品別工程フローに含まれる各工程において処理を行なう装置に対する処理量の配分比を決定する処理量配分比決定手段とを含む、工程計画立案装置。
【請求項２】
前記工程計画立案装置はさらに、前記装置群別工程フロー作成手段によって作成された装置群別工程フローの装置群の装置群別稼働率を算出する装置群別稼働率算出手段と、
前記装置群別稼働率算出手段によって算出された装置群別稼働率に基づいて、製品のロットサイズを変更するロットサイズ変更手段と、
前記ロットサイズ変更手段によってロットサイズを変更した製品の情報に基づいて製品別工程フローを修正する製品別工程フロー修正手段とを含む、請求項１記載の工程計画立案装置。
【請求項３】
前記工程計画立案装置はさらに、前記装置グループ別工程フロー作成手段によって作成された装置グループ別工程フローの装置グループの装置グループ別稼働率を算出する装置グループ別稼働率算出手段と、
前記装置グループ別稼働率算出手段によって算出された装置グループ別稼働率に基づいて、装置の所属グループを変更する所属グループ変更手段と、
前記所属グループ変更手段によって所属グループを変更した装置の情報に基づいて装置群別工程フローを修正する装置群別工程フロー修正手段とを含む、請求項１または２記載の工程計画立案装置。
【請求項４】
前記工程計画立案装置はさらに、前記処理量配分比決定手段によって処理量の配分比が決定された製品別工程フローに基づいて生産ラインに配置される装置の運用を行なう生産ライン運用手段を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の工程計画立案装置。
【請求項５】
前記工程計画立案装置はさらに、前記生産ラインの操業情報に基づいて製品データベースおよび装置データベースを作成するデータベース作成手段と、
生産目標を入力して前記製品データベースに記録する生産目標入力手段と、
前記製品データベースおよび前記装置データベースに基づいて製品別工程フローを作成する製品別工程フロー作成手段とを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の工程計画立案装置。
【請求項６】
前記工程計画立案装置はさらに、前記パス追加手段によって追加されたパス追加数とパス追加の効果との関係を表示するパス追加効果表示手段を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の工程計画立案装置。
【請求項７】
前記工程計画立案装置はさらに、パス追加による効果が見られなくなるパス追加数上限を決定して前記パス追加効果表示手段に表示させるパス追加数上限決定手段を含む、請求項６記載の工程計画立案装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生産ラインにおける工程計画を立案する技術に関し、特に、半導体生産ラインなどのような工程間で装置を共用する生産ラインにおいて工程計画を立案する工程計画立案装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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の方法の１つとして、装置の共用関係によりお互いに能力の授受が可能な工程群を作り、ライン全体としての能力の改善を実現する生産管理方法が提案されている。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。
【０００３】
特許文献１に開示された生産管理方法は、隘路または制約工程を一部に含み、隘路または制約工程と他の工程との間で装置の共用関係によりお互いに能力の授受が可能な工程群において、工程群の各工程の製品処理能力に対する必要製品処理数の比率である負荷率を求める。そして、各工程の負荷率がほぼ等しくなるように装置の各工程に対する最適使用比率を計算し、各装置の各工程に対する使用比率を最適使用比率とほぼ等しくなるように各工程の処理予定を定める。これによって、生産計画の対象期間における各工程の負荷をほぼ均等化するものである。なお、負荷率とは、対象となる操業期間において各工程に割当てられた装置の累計能力に対する各工程の累積生産予定の比率を意味する。
【特許文献１】特開２００２−２４４７０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の生産管理方法においては、装置の共用関係を作って工程の負荷率を均等化しているが、共用関係を作るためには各装置において各工程に対するパラメータチューニング等、レシピの設定を行う必要があり、非常に手間がかかるといった問題点がある。
【０００５】
また、製品の品種の切り替え時、投入量の変更時または新製品の投入時など、生産計画の変更時には、各工程の処理量や工程数の変化に応じて各装置に割り当てられる処理量が変化し、一部の装置が能力不足となる場合がある。そのため、スループットを満足するためには工程間の装置の共用関係を作る必要がある。
【０００６】
このように、共用関係を作るためには非常に手間がかかること、生産計画が変更する度に共用関係を作る必要があること、などを考慮すると、工程間で装置の共用関係を作る場合には、できるだけ少ない共用関係の追加でスループットを満足することが望まれる。
【０００７】
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、パス追加に伴う手間を削減した工程計画立案装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施例によれば、製品別工程フローに応じて生産ラインに配置された装置を運用するための製品の工程計画を立案する工程計画立案装置が提供される。装置群別工程フロー作成部は、製品別工程フローに含まれる各工程において処理を行なう装置が所属する装置群に基づいて装置群別工程フローを作成する。装置グループ別工程フロー作成部は、装置群別工程フロー作成部によって作成された装置群別工程フローに含まれる各工程において処理を行なう装置が所属する装置グループに基づいて装置グループ別工程フローを作成する。装置別稼働率算出部は、装置グループ別工程フロー作成部によって作成された装置グループ別工程フローの装置グループに所属する装置の装置別稼働率を算出する。パス追加部は、装置別稼働率算出部によって算出された装置別稼働率に基づいて、装置グループ別工程フローに含まれる各工程において処理を行なわせる装置を示すパスを追加する。装置グループ別工程フロー修正部は、パス追加部によってパスが追加された工程の情報に基づいて装置グループ別工程フローを修正する。装置群別工程フロー再構成部は、装置グループ別工程フロー修正部によって修正された装置グループ別工程フローに基づいて装置群別工程フローを再構成する。製品別工程フロー再構成部は、装置群別工程フロー再構成部によって再構成された装置群別工程フローに基づいて製品別工程フローを再構成する。そして、処理量配分比決定部は、製品別工程フロー再構成部によって再構成された製品別工程フローに含まれる各工程において処理を行なう装置に対する処理量の配分比を決定する。
【発明の効果】
【０００９】
この実施例によれば、パス追加部が、装置別稼働率算出部によって算出された装置別稼働率に基づいて、装置グループ別工程フローに含まれる各工程において処理を行なわせる装置を示すパスを追加するので、パス追加に伴う手間を削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態における生産ライン工程計画立案装置（以下、単に工程計画立案装置と呼ぶ。）は、生産ラインにおける製品別工程フローに必要最小限のパスを追加し、パス追加に伴う手間を減らした上でライン全体としてスループットを満足して工期を短縮する、または所定の目的を満足することを可能にするものである。以下、本発明の実施の形態における工程計画立案装置について詳細に説明する。
【００１１】
なお、パスとは、「ある装置がある工程の処理を可能とする場合、その工程はその装置のパスを有する」と定義される。すなわち、ある工程にパスを追加するとは、追加するパスに該当する装置において、その工程の処理を可能にすることを意味する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における工程計画立案装置のハードウェア構成の一例を示す図である。この工程計画立案装置は、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。この工程計画立案装置は、ネットワーク通信装置１０９を介して生産ラインに配置された各種装置と接続され、各種装置との間でデータの送受信を行なう。
【００１３】
工程計画立案プログラムは、ＦＤ１０４またはＣＤ―ＲＯＭ１０８等の記憶媒体によって供給される。工程計画立案プログラムはコンピュータ本体１０１によって実行され、生産ラインにおける製品別工程フローに対する必要最小限のパスの追加などを行なう。また、工程計画立案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。
【００１４】
なお、記録媒体はＦＤ１０４、ＣＤ−ＲＯＭ１０８に限定されるものではなく、磁気テープ、ＭＯ（Magnetic Optical disk）、ＭＤ（Mini Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＩＣ（Integrated Circuit）カードなどであってもよい。
【００１５】
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に記録された工程計画立案プログラムは、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から適宜工程計画立案プログラムをＲＡＭ１１２にロードして実行することによって、生産ラインにおける製品別工程フローに対する必要最小限のパスの追加などを行なう。
【００１６】
図２は、生産ラインに接続された本発明の第１の実施の形態における工程計画立案装置の機能的構成を示すブロック図である。この工程計画立案装置は、データベース作成部２と、生産目標入力部５と、製品別工程フロー作成部６と、装置群別工程フロー作成部８と、装置群別稼働率算出部１０と、ロットサイズ変更部１２と、製品別工程フロー修正部１３と、装置グループ別工程フロー作成部１４と、装置グループ別稼働率算出部１６と、所属グループ変更部１８と、装置群別工程フロー修正部１９と、装置別稼働率算出部２０と、パス追加部２２と、装置グループ別工程フロー修正部２３と、装置群別工程フロー再構成部２４と、製品別工程フロー再構成部２６と、処理量配分比決定部２８と、生産ライン運用部３０とを含む。これらの各部は、コンピュータ本体１０１が工程計画立案プログラムを実行することによって実現される。
【００１７】
また、工程計画立案装置はさらに、製品データベース３と、装置データベース４とを含む。これらのデータベースは、コンピュータ本体１０１のハードディスク１１３内などに設けられる。
【００１８】
データベース作成部２は、生産ライン１に配置された各種装置から情報を受信し、製品の種類、ロットサイズ、生産に必要な工程などの情報から製品データベース３を作成し、装置の種類や処理能力、処理可能な工程などの情報から装置データベース４を作成する。なお、各装置は同様の処理を行う装置グループにグループ化されており、それぞれ１つの装置グループに所属する。さらに、相互に装置の所属変更ができる装置グループの集合を装置群と呼び、各装置および各装置グループはそれぞれ１つの装置群に所属する。
【００１９】
生産目標入力部５は、利用者がキーボード１０５、マウス１０６などを用いて入力した各製品の生産量、目標工期、および納期などの情報を、製品データベース３に記憶する。
【００２０】
製品別工程フロー作成部６は、製品データベース３および装置データベース４に基づいて、製品別工程フロー７を作成する。
【００２１】
装置群別工程フロー作成部８は、製品別工程フロー７に基づいて、装置群別工程フロー９を作成する。
【００２２】
装置群別稼働率算出部１０は、装置群別工程フロー９に基づいて、装置群別稼働率１１を算出する。
【００２３】
ロットサイズ変更部１２は、装置群別稼働率１１に基づいて、ロットサイズを変更し、そのロットサイズの情報を製品別工程フロー修正部１３に送信する。
【００２４】
製品別工程フロー修正部１３は、ロットサイズ変更部１２によって変更されたロットサイズの情報に基づいて、製品別工程フロー７を修正する。
【００２５】
装置グループ別工程フロー作成部１４は、装置群別工程フロー９に基づいて、装置グループ別工程フロー１５を作成する。
【００２６】
装置グループ別稼働率算出部１６は、装置グループ別工程フロー１５に基づいて、装置グループ別稼働率１７を算出する。
【００２７】
所属グループ変更部１８は、装置グループ別稼働率１７に基づいて、能力に余裕のある装置グループに所属している１台の装置を、能力が不足している装置グループの所属に変更し、所属グループを変更した装置の情報を装置群別工程フロー修正部１９に送信する。
【００２８】
装置群別工程フロー修正部１９は、所属グループ変更部１８によって所属グループが変更された装置の情報に基づいて、装置群別工程フロー９を修正する。
【００２９】
装置別稼働率算出部２０は、装置グループ別工程フロー１５に基づいて、装置別稼働率２１を算出する。
【００３０】
パス追加部２２は、装置別稼働率２１に基づいて、工程に必要最小限のパスを追加し、追加したパスの情報を装置グループ別工程フロー修正部２３に送信する。
【００３１】
装置グループ別工程フロー修正部２３は、パス追加部２２によって追加されたパスの情報に基づいて、装置グループ別工程フロー１５を修正する。
【００３２】
装置群別工程フロー再構成部２４は、装置グループ別工程フロー１５に基づいて、再構成後装置群別工程フロー２５を作成する。
【００３３】
製品別工程フロー再構成部２６は、再構成後装置群別工程フロー２５に基づいて、再構成後製品別工程フロー２７を作成する。
【００３４】
処理量配分比決定部２８は、再構成後製品別工程フロー２７と製品データベース３とに基づいて、所定の目的を満足するように設定されたパスの装置に対する処理量の配分比を決定し、配分比決定後製品別工程フロー２９を作成する。
【００３５】
生産ライン運用部３０は、配分比決定後製品別工程フロー２９に基づいて、生産ライン１に配置された各種装置を運用する。
【００３６】
図３および図４は、本発明の第１の実施の形態における工程計画立案装置の処理手順を説明するためのフローチャートである。まず、データベース作成部２は、生産ライン１において、製品の種類、ロットサイズ、生産に必要な工程などの情報から製品データベース３を作成し、装置の種類や処理能力、処理可能な工程などの情報から装置データベース４を作成する。生産目標入力部５は、製品の生産量、目標工期、納期などの情報を入力し、製品データベース３に記憶する。そして、製品別工程フロー作成部６は、製品データベース３および装置データベース４に基づいて、製品別工程フロー７を作成する（Ｓ１）。
【００３７】
図５は、製品別工程フロー作成部６によって作成される製品別工程フロー７の一例を示す図である。図５に示すように、製品別工程フロー７は、製品の品種毎に作成された工程フローである。すなわち、製品別工程フロー７のそれぞれは同じ品種ＩＤの工程フローの集合である。
【００３８】
製品別工程フロー７には、製品の品種ＩＤ（以下、ｋとする。）、製品の生産に必要な工程Ｎｏ．（以下、ｐとする。）、その工程における単位時間あたりの製品の処理量（個／分）（以下、Ｌとする。）、その工程において製品１個の処理に加算される処理時間（分／個）（以下、Ａとする。）、その工程において製品１ロットの処理に加算される処理時間（分／ロット）（以下、Ｂとする。）、１ロット当りの製品の個数であるロットサイズ（個／ロット）（以下、ＬＳとする）、その工程の処理を行う装置が所属する装置群の装置群ＩＤ（以下、ＴＦとする。）、その工程の処理を行う装置が所属する装置グループの装置グループＩＤ（以下、ＴＧとする。）、およびその工程の処理を行う装置の装置ＩＤ（以下、ｔとする。）がそれぞれ設定されている。なお、図５においては、製品が半導体ウェハの場合を想定しており、個数を枚数としている。
【００３９】
製品ｋの工程ｐにおいて、ロットサイズがＬＳである場合、１ロット当りの処理時間（分／ロット）は次式によって算出される。
【００４０】
１ロット当りの処理時間＝Ａ（ｋ，ｐ）×ＬＳ（ｋ，ｐ）＋Ｂ（ｋ，ｐ）  …（１）
次に、装置群別工程フロー作成部８は、製品別工程フロー７に基づいて、装置群毎に工程フローを並べ替えて装置群別工程フロー９を作成する（Ｓ２）。
【００４１】
図６は、装置群別工程フロー作成部８によって作成された装置群別工程フロー９の一例を示す図である。図６に示すように、装置群別工程フロー９は、全製品別工程フローから装置群毎に並べ替えて作成された工程フローである。すなわち、装置群別工程フロー９のそれぞれは、同じ装置群ＩＤの工程フローの集合である。
【００４２】
次に、装置群別稼働率算出部１０は、装置群別工程フロー９に基づいて、装置群別稼働率１１を算出する（Ｓ３）。装置群ＴＦの稼働率ρＴＦは次式によって算出される。ただし、ＱＴＦ（ｋ，ｐ）は、製品ｋの工程ｐにおいて、装置群ＴＦに所属する装置に割当てられる処理量を表わす。
【００４３】
【数１】
2009266008.tif 000003
【００４４】
次に、全装置群に対して、装置群別稼働率１１が予め設定された装置群別稼働率上限値よりも小さいか否かが判定される（Ｓ４）。すなわち、次式の判定式によって装置群別稼働率が判定される。ここで、ρＴＦｌｉｍは、装置群ＴＦの稼働率上限値を表わす。
【００４５】
ρＴＦ＜ρＴＦｌｉｍ  …（３）
装置群の稼働率は通常０から１の範囲の値となるが、装置群の能力が不足している場合には計算上１を超え、装置群としてスループットを満足しない状態となってしまう。装置群別稼働率の判定式（３）において、ρＴＦｌｉｍを１または１より少し小さい値とすることによって装置群ＴＦの能力不足を判定することができる。
【００４６】
装置群別稼働率ρＴＦが予め設定された装置群別稼働率上限値ρＴＦｌｉｍ以上であれば（Ｓ４，Ｎｏ）、ロットサイズ変更部１２は、製品のロットサイズの一部または全部を変更する。そして、製品別工程フロー修正部１３は、製品別工程フロー７を修正し（Ｓ５）、ステップＳ３に戻って以降の処理を行なう。
【００４７】
製品のロットサイズを大きくすると、その製品の工期は長くなるが、装置群の稼働率を下げることができる。すなわち、稼働率が稼働率上限値以上の装置群が関わる製品のロットサイズを大きくすることでその装置群の稼働率を下げることができる。このことは、装置群ＴＦの稼働率ρＴＦの算出式（２）のＬＳ（ｋ，ｐ）を大きくすると、ρＴＦが小さくなることからも確認できる。
【００４８】
また、装置群別稼働率ρＴＦが予め設定された装置群別稼働率上限値ρＴＦｌｉｍよりも小さければ（Ｓ４，Ｙｅｓ）、パス追加処理が完了していない１装置群に着目し（Ｓ６）、図４のステップＳ７以降の処理が行なわれる。
【００４９】
ステップＳ７において、装置グループ別工程フロー作成部１４は、装置群の中で同様の処理を行うグループを装置グループに分け、装置群別工程フロー９に基づいて装置グループ別工程フロー１５を作成する。
【００５０】
図７は、装置グループ別工程フロー１５の一例を示す図である。図７に示すように、装置グループ別工程フロー１５は、装置群別工程フロー９を装置グループ毎に振り分けた工程フローである。すなわち、各装置グループ別工程フローは同じ装置グループＩＤの工程フローの集合である。
【００５１】
次に、装置グループ別稼働率算出部１６は、装置グループ別工程フロー１５に基づいて、装置グループ別稼働率１７を算出する（Ｓ８）。装置グループＴＧの稼働率ρＴＧは次式によって算出される。ここで、ＱＴＧ（ｋ，ｐ）は、製品ｋの工程ｐにおいて、装置グループＴＧに所属する装置に割当てられる処理量を表わす。
【００５２】
【数２】
2009266008.tif 000004
【００５３】
次に、全装置グループに対して、装置グループ別稼働率１７が予め設定された装置グループ別稼働率上限値よりも小さいか否かが判定される（Ｓ９）。すなわち、次式の判定式によって装置グループ別稼働率が判定される。ここで、ρＴＧｌｉｍは、装置グループＴＧの稼働率上限値を表わす。
【００５４】
ρＴＧ＜ρＴＧｌｉｍ  …（５）
装置グループの稼働率は通常０から１の範囲の値となるが、装置グループの能力が不足している場合には計算上１を超え、装置グループとしてスループットを満足しない状態となってしまう。装置グループ別稼働率の判定式（５）において、ρＴＧｌｉｍを１または１より少し小さい値とすることによって装置グループＴＧの能力不足を判定することができる。
【００５５】
装置グループ別稼働率ρＴＧが予め設定された装置グループ別稼働率上限値ρＴＧｌｉｍ以上であれば（Ｓ９，Ｎｏ）、所属グループ変更部１８は、装置台数が２以上、好ましくは３以上の装置グループのうちステップＳ８で算出された稼働率が最小となる装置グループに所属する１台の装置を、能力が不足している装置グループの所属に変更する。そして、装置群別工程フロー修正部１９は、所属を変更した装置のパスを全て削除することで装置群別工程フロー９を修正し（Ｓ１０）、ステップＳ７に戻って以降の処理を行なう。
【００５６】
装置グループの装置台数を増やすと、装置グループの稼働率を下げることができる。このことは、装置グループＴＧの稼働率ρＴＧの算出式（４）におけるＴＧの装置台数を増やすと、ρＴＧが小さくなることからも確認できる。
【００５７】
ここで、装置を提供する装置グループの装置台数を２以上としたのは、装置台数が１の場合に装置を提供してしまうとその装置グループに所属する装置がなくなってしまうためである。また、装置を提供する装置グループの装置台数が好ましくは３以上としたのは、装置台数が２の場合に装置を提供してしまうとその装置グループに所属する装置が１台となってしまい、その装置がメンテナンスや故障等で停止した場合に代わりに処理できる装置がなくなってしまうためである。
【００５８】
さらに、所属を変更する装置は、割当てられている処理量が最小、または処理する工程数が最小など、所属の変更による影響が最も小さいものを選択することが好ましい。これらの条件は、生産ラインの状況に応じて変更してもよいし、また装置グループ毎に設定してもよい。
【００５９】
また、装置グループ別稼働率ρＴＧが予め設定された装置グループ別稼働率上限値ρＴＧｌｉｍよりも小さければ（Ｓ９，Ｙｅｓ）、ステップＳ１１に処理が進む。各装置グループにおいて、装置グループ別工程フロー１５へのパス追加に関してどの工程にどの装置のパスを追加するかがステップＳ１１以降の手順で決定される。ここで、パスを追加する目的は、スループットを満足し工期を短縮させるためである。
【００６０】
まず、初期設定として、ｉ＝０とする（Ｓ１１）。ここで、ｉはパス追加数を表わす。そして、装置別稼働率算出部２０は、各装置グループ別工程フロー１５において、設定されたパスの装置に対して処理量を最適に配分し、各装置グループに所属する装置の最大稼働率を求める（Ｓ１２）。ここで、処理量を最適に配分するとは、式（６）によって表されるように、装置グループＴＧに所属する装置ｔの最大稼働率ρＴＧｍａｘを最小化することである。
【００６１】
装置グループに所属する装置の最大稼働率を最小化することは、各装置の稼働率を平準化することと同様の効果があり、稼働率が平準化すれば全体の工期が短縮することが一般的に知られている。最大稼働率の最小化に関する目的関数は次式によって表わすことができる。
【００６２】
ｍｉｎ．ρＴＧｍａｘ  …（６）
また、装置グループＴＧに所属する装置ｔの最大稼働率ρＴＧｍａｘは、次式によって表される。ここで、ρｔは装置ｔの稼働率を表わす。
【００６３】
ρＴＧｍａｘ＝ｍａｘｔ∈ＴＧ｛ρｔ｝  …（７）
また、稼働率ρｔは次式によって算出される。ただし、Ｑｔ（ｋ，ｐ）は、製品ｋの工程ｐにおいて、装置ｔに割当てられる処理量を表わす。
【００６４】
【数３】
2009266008.tif 000005
【００６５】
また、処理量Ｑｔ（ｋ，ｐ）に関する等式制約は次式で表わすことができる。
【００６６】
【数４】
2009266008.tif 000006
【００６７】
目的関数を最小化する最適化手法としては、目的関数が線形である場合には線形計画法を利用することができ、目的関数が非線形である場合には非線形計画法を利用することができる。また、目的関数が線形であるか、非線形であるかにかかわらず、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。
【００６８】
図８は、パス追加前の装置グループ別工程フロー１５およびパス追加後の装置グループ別工程フロー１５の一例を示す図である。図８（ａ）は、パス追加前の装置グループ別工程フロー１５を示しており、図７に示す装置グループ別工程フロー１５に、装置に割当てられる処理量Ｑｔ（ｋ，ｐ）および装置の稼働率ρｔが付加されている。装置グループ＃Ｆ１の工程フローで設定されたパスの装置に対して処理量を最適に配分し、稼働率を求めると装置＃Ｆ０１が０．９５、装置＃Ｆ０２が０．９５、装置＃Ｆ０３が０．５０となり、最大稼働率は０．９５となる。
【００６９】
次に、ステップＳ１２で求められた各装置グループＴＧに所属する装置の最大稼働率ρＴＧｍａｘを、パス追加がない場合、すなわちｉ＝０の場合の各装置グループＴＧに所属する装置の最大稼働率ρＴＧｍａｘ（０）として採用する（Ｓ１３）。
【００７０】
装置群ＴＦにおいて、最大稼働率の装置ｔａを含み、かつ対象外装置グループではない装置グループをＴＧａとする（Ｓ１４）。たとえば、図８（ａ）に示すパス追加前の装置グループ別工程フロー１５の一例においては、装置群＃Ｆの最大稼働率が装置＃Ｆ０１および装置＃Ｆ０２の０．９５であり、装置グループ＃Ｆ１が対象外グループではない場合には、装置グループ＃Ｆ１が装置グループＴＧａとして選択される。
【００７１】
次に、装置グループＴＧａが存在するか否かが判定される（Ｓ１５）。装置グループＴＧａが存在すれば（Ｓ１５，Ｙｅｓ）、パス追加部２２は、装置グループＴＧａの中で、最小稼働率の装置ｔｂをパス追加する対象装置とする（Ｓ１６）。たとえば、図８（ａ）に示すパス追加前の装置グループ別工程フロー１５においては、装置＃Ｆ０３がパス追加する対象装置として選択される。
【００７２】
次に、パス追加部２２は、装置グループＴＧａが処理する全工程のうち、装置ｔｂのパスが設定されていない、すなわち装置ｔｂが処理しない工程であり、かつパス追加禁止工程ではない工程の中で、処理ロット数×１ロットあたりの処理時間が最も大きい工程を選択する（Ｓ１７）。
【００７３】
ただし、製品ｋの工程ｐにおける処理ロット数×１ロットあたりの処理時間は次式で表わすことができる。ここで、処理ロット数×１ロットあたりの処理時間、すなわち負荷が大きい工程を選択することにより、その工程を処理する装置への負荷の割当ての幅も大きくなり、装置間の負荷移動の幅も大きくなるため最大稼働率を下げるのに効果的なパスを追加することができる。
【００７４】
【数５】
2009266008.tif 000007
【００７５】
たとえば、図８（ａ）に示すパス追加前の装置グループ別工程フロー１５においては、処理ロット数×１ロットあたりの処理時間が最も大きい工程として、品種ＰＡ０００１の工程Ｎｏ．３１０が選択される。
【００７６】
次に、ステップＳ１７に示す条件に合う工程があるか否かが判定される（Ｓ１８）。条件に合う工程がなければ（Ｓ１８，Ｎｏ）、装置グループＴＧａを対象外グループとし（Ｓ１９）、ステップＳ１４以降の処理が行なわれる。
【００７７】
条件に合う工程があれば（Ｓ１８，Ｙｅｓ）、パス追加部２２は、ステップＳ１７で選択された工程のうち、パス数が最も少ない１工程に対して装置ｔｂのパスを仮に追加する（Ｓ２０）。ここで、パス数が少ない工程に優先的にパスを追加することで、装置間の負荷移動の幅を大きくすることができる。図８（ｂ）に示すパス追加後の装置グループ別工程フロー１５においては、選択した工程が１工程のみであるので、そのまま品種ＰＡ０００１の工程Ｎｏ．３１０に装置＃Ｆ０３のパスを仮に追加する。
【００７８】
次に、装置別稼働率算出部２０は、各装置グループ別工程フロー１５において、設定されたパスの装置に対して処理量を最適に配分し、各装置グループに所属する装置の最大稼働率を求める（Ｓ２１）。ここで、最適とは、ステップＳ１２と同様に、装置グループＴＧに属する装置ｔの最大稼働率ρＴＧｍａｘを最小化することである。
【００７９】
図８（ｂ）に示すパス追加後の装置グループ別工程フロー１５では、装置グループ＃Ｆ１の工程フローにおいて品種ＰＡ０００１の工程Ｎｏ．３１０に装置＃Ｆ０３のパスを追加し、装置に対して処理量を最適に配分する。これによって、装置＃Ｆ０１の稼働率が０．８３、装置＃Ｆ０２の稼働率が０．８３、装置＃Ｆ０３の稼働率が０．７５となり、最大稼働率は０．８３となる。
【００８０】
次に、ステップＳ２１で得られた最大稼働率ρＴＧｍａｘとパス追加前の最大稼働率ρＴＧｍａｘ（ｉ）とを比較し、改善量が改善量目標値εより大きいか否かが判定される（Ｓ２２）。改善量目標値εを微小な値または０とすることにより、パス追加による改善が見られなくなるまでパスを追加することができる。改善量目標値εを０とした場合、図８に示す装置グループ別工程フロー１５においては、パス追加により最大稼働率が０．１２だけ改善されるので、ステップＳ２４以降の処理が実行されることになる。
【００８１】
改善量が改善量目標値ε以下の場合（Ｓ２２，Ｎｏ）、パス追加部２２は、ステップＳ２０において仮に追加した装置ｔｂのパスを削除し、その工程をパス追加禁止工程とし（Ｓ２３）、ステップＳ１７に戻って以降の処理を行なう。
【００８２】
また、改善量が改善量目標値εより大きい場合（Ｓ２２，Ｙｅｓ）、ｉに１を加算し、ステップＳ２１で求めた各装置グループＴＧの最大稼働率ρＴＧｍａｘを、パス追加数がｉの場合の各装置グループＴＧに所属する装置の最大稼働率ρＴＧｍａｘ（ｉ）として採用する（Ｓ２４）。
【００８３】
パス追加部２２は、ステップＳ２０で仮に追加したパスを追加パスに決定する。そして、装置グループ別工程フロー修正部２３は、装置グループ別工程フロー１５を修正する（Ｓ２５）。図８（ｂ）に示すパス追加後の装置グループ別工程フロー１５では、品種ＰＡ０００１の工程Ｎｏ．３１０において装置＃Ｆ０３のパスが追加パスに決定される。
【００８４】
そして、装置グループＴＧａに所属する装置が処理する全工程をパス追加可能とし、ステップＳ１６に戻って以降の処理が行なわれる。
【００８５】
ステップＳ１５において、装置グループＴＧａが存在しない場合（Ｓ１５，Ｎｏ）、装置群別工程フロー再構成部２４は、装置グループ別工程フロー１５に基づいて再構成後装置群別工程フロー２５を作成し（Ｓ２７）、図３のステップＳ２８に処理が進む。なお、装置群別工程フロー再構成部２４は、装置グループ別工程フロー作成部１４と逆の処理を行なうことにより、再構成後装置群別工程フロー２５を作成する。
【００８６】
ステップＳ２８において、全装置群に対してパス追加処理が完了しているか否かが判定される。全装置群に対してパス追加処理が完了していれば（Ｓ２８，Ｙｅｓ）、製品別工程フロー再構成部２６は、再構成後装置群別工程フロー２５に基づいて再構成後製品別工程フロー２７を作成する（Ｓ２９）。なお、製品別工程フロー再構成部２６は、装置群別工程フロー作成部８と逆の処理を行なうことにより、再構成後製品別工程フロー２７を作成する。
【００８７】
次に、処理量配分比決定部２８は、ライン全体の工期を表した目的関数を最小化することにより、再構成後製品別工程フロー２７において設定されたパスの装置に対して処理量の配分比を最適化し、配分比決定後製品別工程フロー２９を作成する（Ｓ３０）。なお、ライン全体の工期は次式で算出することができる。
【００８８】
ライン全体の工期＝ライン全体の平均処理時間＋ライン全体の平均処理待ち時間  …（１１）
ライン全体の平均処理時間は、次式のように製品ｋの平均処理時間を製品ｋの生産量で加重平均することにより算出することができる。
【００８９】
【数６】
2009266008.tif 000008
【００９０】
また、ライン全体の平均処理待ち時間は、次式のように製品ｋの平均処理待ち時間を製品ｋの生産量で加重平均することにより算出することができる。
【００９１】
【数７】
2009266008.tif 000009
【００９２】
さらに、製品ｋの工程ｐにおける平均処理待ち時間は、次式のように装置ｔの平均処理待ち時間を製品ｋの工程ｐにおける装置ｔの処理量で加重平均することにより算出することができる。
【００９３】
【数８】
2009266008.tif 000010
【００９４】
ここでは、装置ｔの平均待ち行列を次式（１５）としたが、これはＭ／Ｍ／１待ち行列式を表わす。Ｍ／Ｍ／１とは、待ち行列の最も代表的なケースで、１台の装置に対し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以外の待ち行列モデル式として、ρｔの多項式近似を用いるようにしてもよい。
【００９５】
【数９】
2009266008.tif 000011
【００９６】
最後に、生産ライン運用部３０は、配分比決定後製品別工程フロー２９にしたがって、生産ライン１に配置された各種装置を運用する（Ｓ３１）。
【００９７】
以上の説明においては、目的関数をライン全体の工期最小化として説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、目的関数を所定の製品の工期最小化、または所定の製品の工期と目標工期との差の最小化などとすることも可能である。これによって、制約条件として所定の製品の納期遵守を表わす制約式を考慮することもでき、さまざまな目的に合わせてこの工程計画立案装置を利用することができる。
【００９８】
また、配分比決定後製品別工程フロー２９にしたがって生産ライン１に配置された各種装置を運用することにより、所定の目的を満足する運用を実現できる。
【００９９】
以上説明したように、本実施の形態における工程計画立案装置によれば、スループットを満足し工期を短縮するための配分比決定後製品別工程フロー２９を得る過程において、パス追加部２２が、必要最小限のパスを追加するようにしたので、パスの追加に伴う手間を減らすことが可能となった。
【０１００】
また、装置群の稼働率が予め設定した上限値よりも大きい場合、ロットサイズ変更部１２が製品のロットサイズを大きくし、製品別工程フロー修正部１３が製品別工程フロー７を修正するようにしたので、その製品の処理に関わる工程群の負荷が軽減し、その製品の処理に関わる装置群の能力不足を解消することが可能となった。
【０１０１】
なお、本実施の形態においては、ロットサイズを大きくする場合について説明したが、その製品の処理に関わる装置群の能力に余裕がある場合は、逆に製品のロットサイズを小さくするようにしてもよい。ロットサイズを小さくすることにより、その製品の処理に関わる工程群の負荷が増大するためその製品の処理に関わる装置群の稼働率は大きくなるが、１ロットあたりの処理時間を短縮できるので、ライン全体として工期を短縮できる可能性がある。
【０１０２】
また、装置グループの稼働率が予め設定した上限値よりも大きい場合、所属グループ変更部１８が同じ装置群の装置グループ間で装置の所属を変更し、装置群別工程フロー修正部１９が装置群別工程フロー９を修正するようにしたので、装置グループの能力不足を解消し、ライン全体として工期を短縮することが可能となった。
【０１０３】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態における工程計画立案装置は、第１の実施の形態における工程計画立案装置によって追加されたパスについて、ユーザがパス追加数とその効果とを見ながら最適なパス追加数を決定できるように、パス追加効果を表示する機能を追加したものである。
【０１０４】
図９は、本発明の第２の実施の形態における工程計画立案装置に追加された機能を説明するためのブロック図である。なお、図９に示す機能的構成以外は、図２に示す第１の実施の形態における工程計画立案装置の機構的構成と同様である。したがって、重複する構成および機能の詳細な説明は繰り返さない。工程計画立案装置はさらに、パス追加効果記録部３１と、パス追加効果集計部３２と、パス追加数上限決定部３３と、パス追加効果表示部３４と、追加パス入力部３５とを含む。
【０１０５】
パス追加効果記録部３１は、パス追加部２２がパスを追加する際、各装置グループの全てのパス追加数について最大稼働率改善の効果、工期短縮の効果などを記録する。また、各装置グループの全てのパス追加数と、その手間を定量化した値、たとえばパス追加に要する時間やコストなどを定量化した値とを記録する。そして、最大稼働率改善の効果、工期短縮の効果などを、パス追加の手間を定量化した値で割った値を手間対効果として記録する。
【０１０６】
パス追加効果集計部３２は、各装置グループのパス追加とその効果とを製品毎におよびライン全体として集計する。
【０１０７】
パス追加数上限決定部３３は、装置グループ別工程フロー修正部２３が装置グループ別工程フロー１５を修正する際、パス追加による改善の効果が見られなくなるパス追加数から１を差し引いた値をパス追加数上限として決定する。ユーザは、これ以上追加しても改善されないパス追加数の上限を知ることができるようになり、無駄なパスを追加しなくて済むようになる。
【０１０８】
パス追加効果表示部３４は、集計した製品毎のパス追加数およびライン全体としてのパス追加数と、その効果との関係を表示する。集計したパス追加数とその効果との関係は、効果が大きいものから順に並べ替えて表示することで、より効果的なパスを順番に追加していくことが可能となる。
【０１０９】
図１０は、パス追加効果表示部３４によって表示されたパス追加数とライン全体の工期改善の効果との関係、および追加したパスの情報の一例を示す図である。図１０においては、パス追加数とライン全体の工期との関係がグラフで表示され、追加したパスの情報が表として表示されている。
【０１１０】
図１０においては、パス追加数が６まではライン全体の工期が表示されていないが、これは能力不足の装置があるためスループットを満足できない状態となっているからである。すなわち、計算上ではρｔの最大値が１よりも大きい状態であり、それがパス追加とともに改善されている。パス追加数が７で能力不足が解消され、スループットを満足できる状態となる。さらにパスを追加することでライン全体の工期は次第に改善され、パス追加数が１５の段階では改善の効果が見られなくなる。
【０１１１】
つまり、ライン全体としての工期最小化に必要最小限のパス追加数は１４であるが、目的によっては、またはパス追加に伴う手間の考慮によっては、パス追加数を１３、１２またはもっと少なくした方がユーザにとって好ましい場合もあり得る。
【０１１２】
図１１は、パス追加効果表示部３４によって表示されたパス追加数とライン全体の工期改善の効果との関係の他の一例を示す図である。図１１においては、本実施の形態の工程計画立案装置におけるパス追加数とその効果とを比較するために、パス追加部２２よってパスが追加される前段階で設定されたパスの装置に対して処理量を最適に配分するのではなく、均等に配分したときに最大稼働率となる装置に着目してパス追加を行った場合のパス追加数とライン全体の工期改善の効果との関係も示している。図１２から、本実施の形態の工程計画立案装置におけるパス追加部２２により、少ないパス追加数で最大稼働率改善の効果があることがわかる。
【０１１３】
追加パス入力部３５は、パス追加効果表示部３４で表示されたパス追加数とその効果との関係から、ユーザがキーボード１０５、マウス１０６などを用いて選択した、追加したいパスを入力し、パス追加部２２に選択されたパスの情報を与える。
【０１１４】
以上説明したように、本実施の形態における工程計画立案装置によれば、ユーザが、パス追加部２２によって追加されたパスを全て採用する必要がなくなり、パス追加数とその効果との関係を見ながら、ユーザにとって最適なパスを追加できるという効果を奏することが可能となった。
【０１１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における工程計画立案装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図２】生産ラインに接続された本発明の第１の実施の形態における工程計画立案装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における工程計画立案装置の処理手順を説明するためのフローチャート（その１）である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における工程計画立案装置の処理手順を説明するためのフローチャート（その２）である。
【図５】製品別工程フロー作成部６によって作成される製品別工程フロー７の一例を示す図である。
【図６】装置群別工程フロー作成部８によって作成された装置群別工程フロー９の一例を示す図である。
【図７】装置グループ別工程フロー１５の一例を示す図である。
【図８】パス追加前の装置グループ別工程フロー１５およびパス追加後の装置グループ別工程フロー１５の一例を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における工程計画立案装置に追加された機能を説明するためのブロック図である。
【図１０】パス追加効果表示部３４によって表示されたパス追加数とライン全体の工期改善の効果との関係、および追加したパスの情報の一例を示す図である。
【図１１】パス追加効果表示部３４によって表示されたパス追加数とライン全体の工期改善の効果との関係の他の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１  生産ライン、２  データベース作成部、３  製品データベース、４  装置データベース、５  生産目標入力部、６  製品別工程フロー作成部、７  製品別工程フロー、８  装置群別工程フロー作成部、９  装置群別工程フロー、１０  装置群別稼働率算出部、１１  装置群別稼働率、１２  ロットサイズ変更部、１３  製品別工程フロー修正部、１４  装置グループ別工程フロー作成部、１５  装置グループ別工程フロー、１６  装置グループ別稼働率算出部、１８  所属グループ変更部、１９  装置群別工程フロー修正部、２０  装置別稼働率算出部、２１  装置別稼働率、２２  パス追加部、２３  装置グループ別工程フロー修正部、２４  装置群別工程フロー再構成部、２５  再構成後装置群別工程フロー、２６  製品別工程フロー再構成部、２７  再構成後製品別工程フロー、２８  処理量配分比決定部、２９  配分比決定後製品別工程フロー、３０  生産ライン運用部、３１  パス追加効果記録部、３２  パス追加効果集計部、３３  パス追加数上限決定部、３４  パス追加効果表示部、３５  追加パス入力部、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。
【図１】
2009266008.tif 000012
【図２】
2009266008.tif 000013
【図３】
2009266008.tif 000014
【図４】
2009266008.tif 000015
【図５】
2009266008.tif 000016
【図６】
2009266008.tif 000017
【図７】
2009266008.tif 000018
【図８】
2009266008.tif 000019
【図９】
2009266008.tif 000020
【図１０】
2009266008.tif 000021
【図１１】
2009266008.tif 000022