仕掛品（WIP）とは

Q: 仕掛を厚くする代償は何ですか？

床面積と工程の時間と歩留です。村田機械のベアウエハストッカーCDWXは床面積 約9.8m²、保管枚数1,725〜4,325枚で、同社はN2パージでプロセス工程間の時間制限を緩和し歩留低下を防止するとしています。工程と工程の間で待たせてよい時間には上限があります。

THEME 09 工場と産業 · 工場運営Work In Process

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仕掛品（WIP）とは、工場のラインへ入っていて、完成までの途中にあるウェーハやロットのことです。 いま加工の列の中にいる分を指し、出荷を待つ製品在庫や入荷したままの材料とは別の枠で数えます。

仕掛は止まる装置の下流を守るために持ちますが、厚くするほど床面積、工程の時間、歩留まり、資金を差し出します。

数える単位は金額でなく、ロット数とウェーハ枚数

WIP（Work In Process）は、製品ウェーハの仕掛りの意味で、ロット数またはウェーハ枚数で示されます¹。金額より先に枚数とロット数へ落ちるため、現場ではどの工程に何ロット溜まっているかという実数の話になります。

ラインの中にある量と、ラインから出ていく速さは別の量です。スループットは単位時間内にこなせる仕事量で、LSIや電子機器・部品工場では製造ラインの能力を表し、入出力のための準備や後始末などの待ち時間も含みます²。装置の側が出ていく速さの上限を握る以上、仕掛を積み増した分は、工場の中で待つ量へ回ります。工場全体の出来高を抑える工程をボトルネックと呼びます。

数える対象にも線が引いてあります。NPW（Non Product Wafer）は、製品デバイスを作るために使うウェーハ以外のダミーウェーハとQCウェーハの総称で¹、装置の品質を定期的に見張るためのウェーハです。仕掛として数えるのは製品ウェーハのほうです。装置の状態を見張るためのウェーハまで数え込むと、工場が抱えている製品の量が実際より多く出ます。

仕掛がゼロなら、装置1台の停止でラインが止まる

装置は止まります。MTBF（平均故障間隔（内生産）時間）は、故障から次の故障までの間に装置が計画どおりの働きを保っていた時間の平均値で¹、MTTR（平均修理時間）は、修理を終えて装置が計画どおりの働きへ戻るまでにかかる時間の平均です。故障の間隔と修理の長さの両方へ平均値の語を用意する工場は、装置が止まる前提で組んであります。

止まった装置の下流を守るのが仕掛です。村田機械は、キャリア保管ストッカーをクリーンルーム内の一時保管庫として、ある装置が加工を終える時刻と次工程の装置が加工を始める時刻とのズレを吸収する役目を担うものとしています³。ダイフクは、クリーンルーム内の半導体生産工程でウエハの工程間搬送を24時間・365日続けるため、信頼性を高めた保管・搬送システムを掲げ⁴、生産設備の稼働率を最大限まで引き上げる仕組みとしています。

仕掛を厚くすると装置は埋まり、1ロットの通過は遅くなります

仕掛を厚くすると装置の空き時間は縮み、そのかわりに装置の前の列と、1ロットが工程を出るまでの時間が伸びます。この量は、ロット数またはウェーハ枚数で示します。

置き場は、床のストッカー、軌道下の棚、装置前の棚の三段

工場の床には大きな棚があります。ストッカーは、保管棚とスタッカクレーンと入出庫部から成る自動倉庫の一種で¹、預けた物をクリーンな環境のまま保つところに特徴があります。庫内のどこに何があるかを管理するため棚一つ一つへ番地を振り、これをストッカー内棚アドレスと呼びます。仕掛は、どの棚のどの番地にあるかまで管理される対象です。

天井の軌道の下にも棚があります。Local Buffer Station（UTS、ZFS、OHBとも呼びます）は、OHTの軌道の下や横へ据えた¹FOUPの仮置き棚です。宙に浮かせて預けるのでフロアの場所が不要になり、ストッカーの容量も削減できます。村田機械はOHB軌道バッファについて、FOUPへいつでも手が届き³、何か所でもビークルが荷を移せるので搬送の時間が短いとしています。この軌道を走らせる設備がAMHSです。

装置の真ん前にも棚があります。村田機械の装置前FOUPバッファ Tool Station TS300は³、製造装置のロードポートにかぶせる形で設置するバッファ装置です。同社は、製造装置に最も近い位置でFOUPをバッファし、加工完了FOUPの取り去りから次FOUPの供給までのFOUP入替時間を短縮して、検査時間の短い検査装置の稼働率向上を志向するとしています。システム仕様は、サイクルタイム15秒、保管数4〜12 FOUPです。

装置に近い棚ほど入替が速く、遠い棚ほど多くを預かります

ストッカーは保管棚とスタッカクレーンと入出庫部で構成される自動倉庫で、軌道下の仮置き棚はフロアのスペースが不要です。装置前バッファはロードポートにかぶせて据え、FOUP入替時間を短縮します。

厚くするほど、床と時間と歩留まりと資金を差し出す

まず床面積です。村田機械のベアウエハストッカーCDWXは³、FOUPから取り去ったウエハを専用のケース（セル）へ高密度に保管する仕組みで、システム仕様は床面積約9.8m²、保管枚数1,725〜4,325枚（最大20,825枚）です。同社はこれを、ウエハのピッチをFOUP比で約6割削減した高密度保管としています。クリーンルームの床面積は費用そのもので、仕掛の置き場は装置を据える場所と取り合います。

次に工程の時間です。RTD（Real Time Dispatcher）は、装置前の仕掛りから最適のロットを選ぶ仕組みまたはシステムです¹。装置の前へ積んだ量が、そのまま選択の待ち行列になります。ダイレクト搬送は搬送リードタイムを縮める方法で、いったん棚へ預ける現在の流れの代わりに、加工を終えた装置のロードポートから次に加工する装置のロードポートへ、FOUPをそのまま運びます。棚で待つ区間を省くことが短縮策になる以上、棚へ積む量は工程の時間の側に載ります。1ロットが工程へ入ってから出るまでの長さをサイクルタイムと呼びます。

歩留まりも差し出します。村田機械はN2パージについて、微細化にともなうプロセス工程間の酸化や水分などによる品質影響への対策として、工程と工程の間に許される時間の枠を広げ、歩留の低下を防ぐとしています。工程と工程の間で待たせてよい時間には上限があり、その上限を延ばすためだけに専用の装備が要ります。仕掛は、待たせるほど品質の側の予算を食います。

資金も差し出します。SCM（Supply Chain Management）では、部品と製品の在庫を切り詰めるほど企業活動は効率化し、企業の手元に残る資金の余力が高まります¹。

量を動かす手は、順番付けと直接搬送

ディスパッチャは、スケジューラが作った生産計画のガントチャートを土台に、ロットの進み具合と装置の空き具合を見たうえで、その装置でつぎに流す1ロットを選び出して割り当てる機能です¹。この順番付けそのものを指す語がディスパッチ（投入順序）です。ダイナミックスケジューリングは、搬送対象FOUP数の増減や、故障などによる搬送経路の変化といった不確実な状況下でも、その変化へ即座に付いていき、そのときできる限りの最適さを追う組み方です。仕掛の量そのものが刻々と動く前提で組んだ語です。

後工程では、人手と流し方の見直しが国の事業の題目になっています。経済産業省のポスト5G情報通信システム基盤強化研究開発事業の半導体後工程自動化・標準化の開発・実証に関する研究開発は⁵、半導体の製造工程の中でも人手に頼る度合いが高い後工程から組立と検査を選び、完全自動化へ要る装置とシステムのつなぎ目に標準インタフェース（IF）を作るとしています。半導体後工程自動化・標準化技術研究組合（SATAS）のパイロットラインのイメージは、完全自動化、並列処理、効率・集約レイアウトです。並べ方と流し方が変われば、途中で抱える量も動きます。

よくある質問（FAQ）

仕掛品（WIP）とは何ですか？

工場のラインへ入っていて、完成までの途中にあるウェーハやロットのことです。WIP（Work In Process）は製品ウェーハの仕掛りの意味で、ロット数またはウェーハ枚数で示します。

どうやって数えますか？

ロット数とウェーハ枚数で数えます。金額の前に枚数へ落ちる語なので、現場ではどの工程に何ロット溜まっているかという単位で数えます。

ダミーウェーハも仕掛に数えますか？

別枠です。NPW（Non Product Wafer）は、製品デバイスを作るために使うウェーハ以外のダミーウェーハとQCウェーハの総称で、装置の品質を定期的に見張るためのウェーハです。仕掛として数える対象は製品ウェーハのほうです。

なぜ仕掛が要るのですか？

装置が止まるためです。MTBF（平均故障間隔時間）とMTTR（平均修理時間）が、装置の故障と修理へ平均値を与えています。村田機械は、キャリア保管ストッカーの目的を、製造装置の加工完了タイミングと次工程製造装置の加工開始タイミングのズレを吸収することとしています。

仕掛はどこへ保管しますか？

三段の置き場があります。保管棚とスタッカクレーンと入出庫部で構成される自動倉庫のストッカー、OHTの軌道の下や横へ据えたFOUPの仮置き棚であるLocal Buffer Station、製造装置のロードポートにかぶせる村田機械の装置前FOUPバッファです。

仕掛を厚くする代償は何ですか？

床面積と工程の時間と歩留です。村田機械のベアウエハストッカーCDWXは床面積約9.8m²、保管枚数1,725〜4,325枚で、同社はN2パージでプロセス工程間の時間制限を緩和し歩留低下を防止するとしています。工程と工程の間で待たせてよい時間には上限があります。

仕掛の量はどう調整しますか？

順番付けと運び方で調整します。ディスパッチャはその装置でつぎに流す1ロットを選び出して割り当て、ダイレクト搬送は加工を終えた装置のロードポートから次に加工する装置のロードポートへFOUPをそのまま運んで、搬送リードタイムを縮めます。

比較・違いを学ぶ

サイクルタイムとは── 仕掛はラインの中にある量で、サイクルタイムはその量が出てくるまでの時間です
AMHS（自動搬送システム）とは── 仕掛を棚から棚へ、棚から装置へ運ぶ設備です

出典

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