第四章、 模擬驗證
4.1.2 主生產排程規劃假設
規劃幅度必須能涵蓋產品的生產週期時間，以充分反映排定之規劃與 生產系統實際運作之連動性。因此，本文假設規劃幅度為一個月(28 天)，
規劃週期為 2 天。
2. 投料法則與投料批量：
本文以瓶頸工作站各機台每期產品之加工數量來進行規劃，並以「均 勻負荷投料法」來進行投料時點的控制。
3. 派工法則：
各機台之派工法則均設定為「先進先出法」(First In First Out, FIFO)，
亦即最早到達工作站之工件給予最先加工的機會。
4. 產品良率：
對於液晶面板因製程或生產週期時間所造成的產品不良狀況，本文不 加以考慮，亦即假設各加工步驟良率均為 1。
5. 產出目標與產品組合：
本文在規劃幅度內各產品規劃之產出目標，主要承接上層所給定之預 計產出量如表 4- 1，各規劃時期之最小需求量如表 4- 2 所示。
（單位：卡匣）
（單位：卡匣）
表 4- 1 規劃幅度內各產品之預測需求
產品 A 產品 B 產品 C 總量
預測量 3000 3160 3280 9440
表 4- 2 各規劃時期之最小需求量
期別 產品 A 產品 B 產品 C Total
1 200 250 200 650 2 250 100 200 550 3 150 200 200 550 4 200 220 200 620 5 200 200 240 640 6 200 240 200 640 7 250 200 200 650 8 220 200 200 620 9 200 220 230 650 10 200 200 250 650 11 150 200 250 600 12 200 220 200 620 13 200 200 250 650 14 200 240 200 640 Total 2820 2890 3060 8770
4.2、產能推估模組之執行過程與規劃結果
為方便說明產能推估模組之執行過程，下列之估算過程係以 PI 工作站 (WS02)為例，進行演算。
4.2.1、產能推估機制
步驟一：計算規劃幅度內，各工作站
k
之約當機台數N
k。由下式可知，PI 工作站中原有之 7 台機台扣除當機及預防保養因素後，實際可用機台只
（單位：分）
k
MTTSN MTBSN
MTTSN
最大可用產能 153216 252806.4 344736 153216
工作站編號 WS05 WS06 WS07 WS08
最大可用產能 5056128 3447360 5975424 1685376
工作站編號 WS09 WS10 WS11 WS12
最大可用產能 76608 574560 153216 1034208
步驟三：計算規劃幅度內，各工作站
k
之平均負荷水準U
k。由下式可平均負荷水準 0.831767
0.91485
0.848881 0.800961工作站編號 WS05 WS06 WS07 WS08
平均負荷水準 0.784711 0.82231 0.821967 0.785819
工作站編號 WS09 WS10 WS11 WS12 所示，所有工作站中，PI 工作站（WS02）之負荷水準最高，為 91.5％，
並未超過 95％的負荷限制，因此此預計產出需求量符合吾人所設定工作站
（單位：分）
可換線產能 18115.2 8886.08 34859.2 22835.2
工作站編號 WS05 WS06 WS07 WS08
可換線產能 835721.6 440192 765052.8 276707.2
工作站編號 WS09 WS10 WS11 WS12
可換線產能 35018 120752 70035.2 292537.6
步驟二：計算規劃幅度內，各工作站
k
剩餘產能之最大可換線次數（單位：次）
表 4- 7 規劃幅度內各工作站之剩餘最大可換線次數
工作站編號 WS01 WS02 WS03 WS04
最大可換線次數 201.28
59.24053
1161.973 253.7244工作站編號 WS05 WS06 WS07 WS08
最大可換線次數 6964.347 2934.613 2125.147 13835.36
工作站編號 WS09 WS10 WS11 WS12
最大可換線次數 — — — —
—：表示換線次數不受限制
由表 4- 7 得知，PI 工作站因最大可換線次數紋最少，僅 59 次，意味 著極易因為換線次數過多而浪費過多產能，甚至是產能不足，故將之定義 為系統之瓶頸。根據限制理論，系統之產出決定於瓶頸資源之利用，因此 在確認系統瓶頸後，當對瓶頸資源之產能配置進行妥善規劃，使系統能達 到產出最大化之規劃目標。
4.3、產線配置模組之執行過程與規劃結果
由於 PI 工作站每兩天需固定設置(Setup)一次的特性，因此吾人以每兩 天為一規劃時期，將規劃幅度分為 14 個規劃時期，並預先將用於固定設 置作業之產能扣除，藉由此短時間區段之規劃方式，來確實掌握生產進度。
4.3.1、瓶頸工作站機台產能配置機制
在進行瓶頸工作站機台產能配置之前，吾人需進行產出負荷分析，作 為產能配置機制求解前之檢驗，剔除不可行之產出目標，確保本機制執行 之效率。產出目標分析步驟如下，吾人以第一期為例做運算。
步驟一：計算滿足第
t
期之最小目標產出量D
iMin,t ，應指派給各產品別i
之專線機台數AN
i,t。以第一期為例，由運算結果可知共需要 7 台專線機台，剛好等於瓶頸工作站之機台數，所以在第一期之最小需求下，瓶頸工作站 足以專線方式配置，並不需要換線，所以
SN
1 =0。各規劃時期滿足最小需（單位：台）
∑
I × + ×吾人所使用之運算環境為中央處理器(CPU) Intel Pentium Ⅳ 1.5G MHZ 之個人電腦，隨機存取記憶體(RAM)512MB，作業系統為 Windows 2000，在此環境下，以 iLog OPL 作數學運算。表 4- 9 為 iLog OPL 吾人所
表 4- 10 瓶頸工作站機台產能配置機制之規劃解
Optimm Somution with Objective Vmue: 9797
（單位：卡匣）
x
A,m2,1 = 100x
B,m1,1 = 100x
C,m5,1 = 100x
A,m3,1 = 100x
B,m4,1 = 100x
C,m7,1 = 100x
A,m1,2 = 100x
B,m6,1 = 100x
C,m2,2 = 100x
A,m3,2 = 100x
B,m4,2 = 100x
C,m5,2 = 100x
A,m6,2 = 50x
B,m7,2 = 100x
C,m6,2 = 44x
A,m4,3 = 100x
B,m1,3 = 100x
C,m2,3 = 100x
A,m5,3 = 100x
B,m6,3 = 100x
C,m3,3 = 100x
A,m4,4 = 100x
B,m7,3 = 100x
C,m2,4 = 100x
A,m5,4 = 100x
B,m1,4 = 100x
C,m3,4 = 100x
A,m1,5 = 100x
B,m7,4 = 100x
C,m6,4 = 100x
A,m3,5 = 100x
B,m2,5 = 100x
C,m4,5 = 100x
A,m5,5 = 100x
B,m7,5 = 100x
C,m6,5 = 100x
A,m3,6 = 100x
B,m1,6 = 100x
C,m4,6 = 100x
A,m5,6 = 100x
B,m6,6 = 100x
C,m6,7 = 100x
A,m3,7 = 100x
B,m7,6 = 100x
C,m7,7 = 100x
A,m4,7 = 100x
B,m1,7 = 100x
C,m5,8 = 100x
A,m5,7 = 100x
B,m2,7 = 100x
C,m6,8 = 100x
A,m3,8 = 100x
B,m1,8 = 100x
C,m7,8 = 100x
A,m4,8 = 100x
B,m2,8 = 100x
C,m5,9 = 100x
A,m3,9 = 100x
B,m1,9 = 100x
C,m7,9 = 100x
A,m4,9 = 100x
B,m2,9 = 100x
C,m5,10 = 100x
A,m3,10 = 100x
B,m6,9 = 100x
C,m6,10 = 100x
A,m4,10 = 100x
B,m1,10 = 100x
C,m7,10 = 100x
A,m1,11 = 100x
B,m2,10 = 100x
C,m3,11 = 100x
A,m2,11 = 100x
B,m4,11 = 100x
C,m5,11 = 100x
A,m2,12 = 100x
B,m6,11 = 100x
C,m7,11 = 100x
A,m5,12 = 100x
B,m1,12 = 100x
C,m3,12 = 100x
A,m2,13 = 100x
B,m4,12 = 100x
C,m6,12 = 100x
A,m3,13 = 100x
B,m1,13 = 100x
C,m7,12 = 100x
A,m3,14 = 100x
B,m4,13 = 100x
C,m5,13 = 100x
A,m4,14 = 100x
B,m5,14 = 100x
C,m6,13 = 100x
B,m6,14 = 100x
C,m7,13 = 100x
B,m7,14 = 100x
C,m1,14 = 100X
C,m2,14 = 100（單位：卡匣）
表 4- 11 瓶頸工作站機台產能配置機制之規劃解示意表 第 1 期 第 2 期 第 3 期 第 4 期
瓶頸機台 A B C A B C A B C A B C M01 100 0 0 100 0 0 0 100 0 0 100 0 M02 0 100 0 0 0 100 0 0 100 0 0 100 M03 100 0 0 100 0 0 0 0 100 0 0 100 M04 0 100 0 0 100 0 100 0 0 100 0 0 M05 0 0 100 0 0 100 100 0 0 100 0 0 M06 0 100 0 50 0 44 0 100 0 0 0 100 M07 0 0 100 0 100 0 0 100 0 0 100 0
第 5 期 第 6 期 第 7 期 第 8 期 瓶頸機台 A B C A B C A B C A B C
M01 100 0 0 100 0 0 100 0 0 100 0 M02 0 100 0 0 0 100 0 100 0 0 100 0 M03 100 0 0 100 0 0 100 0 0 100 0 0 M04 0 0 100 0 0 100 100 0 0 100 0 0 M05 100 0 0 100 0 0 100 0 0 0 0 100 M06 0 0 100 0 100 0 0 0 100 0 0 100 M07 0 100 0 0 100 0 0 0 100 0 0 100
第 9 期 第 10 期 第 11 期 第 12 期 瓶頸機台 A B C A B C A B C A B C
M01 0 100 0 0 100 0 100 0 0 0 100 0 M02 0 100 0 0 100 0 100 0 0 100 0 0 M03 100 0 0 100 0 0 0 0 100 0 0 100 M04 100 0 0 100 0 0 0 100 0 0 100 0 M05 0 0 100 0 0 100 0 0 100 100 0 0 M06 0 100 0 0 0 100 0 100 0 0 0 100 M07 0 0 100 0 0 100 0 0 100 0 0 100
第 13 期 第 14 期
瓶頸機台 A B C A B C
M01 0 100 0 0 0 100
M02 100 0 0 0 0 100
M03 100 0 0 100 0 0 M04 0 100 0 100 0 0 M05 0 0 100 0 100 0 M06 0 0 100 0 100 0
M07 0 0 100 0 100 0
（單位：卡匣）
表 4- 12 瓶頸工作站機台產能配置模式求解結果與各期最小需求量之比較表
產品 A 產品 B 產品 C Total
期別 最小需
求量 規劃解 最小需
求量 規劃解 最小需
求量 規劃解 最小需
求量 規劃解 1 200 200 250 300 200 200 650 700 2 250 250 100 200 200 244 550 696 3 150 200 200 300 200 200 550 700 4 200 200 220 200 200 300 620 700 5 200 300 200 200 240 200 640 700 6 200 200 240 300 200 200 640 700 7 250 300 200 200 200 200 650 700 8 220 200 200 200 200 300 620 700 9 200 200 220 300 230 200 650 700 10 200 200 200 200 250 300 650 700 11 150 200 200 200 250 300 600 700 12 200 200 220 200 200 300 620 700 13 200 200 200 200 250 300 650 700 14 200 200 240 300 200 200 640 700 Total 2820 3051 2890 3300 3060 3445 8770 9797
由表 4- 12 之規劃結果比較表可知，瓶頸工作站機台產能配置模式之 規劃求解結果皆符合各期之最小產出需求量，並滿足表 4- 1 規劃幅度之預 測需求。吾人只要按此規劃產出量配合瓶頸機台進行投料，則可滿足各期 之最小產出需求目標與規劃幅度內之預測需求。
4.3.2、非瓶頸工作站機台產能配置機制
為方便說明產能推估模組之執行過程，下列之估算過程係以第 1 期，
1ST Grinding 工作站(WS01)為例，若有產品別
i
之分，則以產品 A 之資料代 入運算。步驟一：估算第
t
期，非瓶頸工作站nbn
應指派給產品i
之實際機台數t nbn
ANB
i, , 。∑ ⎡ ⎤
（單位：台）
（單位：卡匣）
（單位：卡匣）
4.4、生產週期時間估算模組之執行過程與規劃結果
（單位：分）
（單位：卡匣）
表 4- 17 非瓶頸工作站各產品之理想載入批量 理想載入批量
工作站別 產品 A 產品 B 產品 C 滿載批量
WS01 1 1 1 1
WS03 1 1 1 1
WS04 1 1 1 1
WS05 11 10 10 12 WS06 12 13 14 15
WS07 6 5 6 6
WS08 2 2 2 2
WS09 1 1 1 1
WS10 1 1 1 1
WS11 1 1 1 1
WS12 1 1 1 1
4.4.2、投料規劃機制
吾人使用均勻負荷法作為組立廠之投料策略。在投料間隔時間的估算 上，係以瓶頸資源兩天所需工件以平均的方式估算，並將投料間隔乘上一 投料加速因子以避免 GRIND 工作站因投料速度過慢而無法及時產出足夠 的工件，吾人擬將此加速因子設為 0.95。一旦當期應投料量已全部投入完 畢，則暫停投料，直到下一個規劃時期開始方可進行下一期之投料，以避 免工廠堆積過多之在製品。各期投料間隔估算結果如表 4- 18 所示。
= =13.68 (分鐘) (式 3-29)
表 4- 18 各期各產品投料時間表
產品 A 產品 B 產品 C
期別 投料量 投料間隔 投料量 投料間隔 投料量 投料間隔 1 200 13.68 300 9.12 200 13.68 2 250 10.94 200 13.68 244 11.21
Tar f R
t i t
i = ×
, ,
2880 0.95 2880 ×200
（單位：分）
（單位：分）
工件來到率λi,k,t 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 服務率µi,k,t 0.074074 0.040816 0.032258 0.076923 0.029268 0.051724 利用率ρi,k,t 0.853125 0.850694 0.850347 0.853125 0.790895 0.852546 等候時間TLQ
i,k,t 85.303 88.64 97.326 84.586 68.602 92.977 工作站別 WS07 WS08 WS09 WS10 WS11 WS12 工件來到率λi,k,t 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 服務率µi,k,t 0.011765 0.015385 0.25 0.022727 0.125 0.014286 利用率ρi,k,t 0.826389 0.752315 0.855 0.763889 0.555556 0.607639 等候時間TLQ
i,k,t 122.49 83.615 88.879 68.825 17.999 73.29（單位：分） （單位：分）
（單位：分）
表 4- 20 第 1 期產品 B 在各工作站之負荷因子等候時間彙整表
工作站別 WS01 WS02 WS03 WS04 WS05 WS06 工件來到率λi,k,t 0.104167 0.104167 0.104167 0.104167 0.104167 0.104167
服務率µi,k,t 0.074074 0.040816 0.032258 0.076923 0.028571 0.05 利用率ρi,k,t 0.853125 0.850694 0.850347 0.853125 0.850694 0.854167
等候時間
TLQ
i,k,t 63.103 64.518 73.194 62.412 73.496 65.59 工作站別 WS07 WS08 WS09 WS10 WS11 WS12 工件來到率λi,k,t 0.104167 0.104167 0.104167 0.104167 0.104167 0.104167 服務率µi,k,t 0.011538 0.014286 0.25 0.022222 0.125 0.013699 利用率ρi,k,t 0.820707 0.810185 0.854167 0.78125 0.416667 0.691288 等候時間TLQ
i,k,t 105.86 88.638 60.23 61.477 9.6807 77.06表 4- 21 第 1 期產品 C 在各工作站之負荷因子等候時間彙整表
工作站別 WS01 WS02 WS03 WS04 WS05 WS06 工件來到率λi,k,t 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 服務率µi,k,t 0.074074 0.040816 0.032258 0.076923 0.027907 0.048387 利用率ρi,k,t 0.853125 0.850694 0.850347 0.853125 0.829475 0.853935 等候時間
TLQ
i,k,t 85.271 88.64 97.326 84.586 84.549 95.731 工作站別 WS07 WS08 WS09 WS10 WS11 WS12 工件來到率λi,k,t 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 0.069444 服務率µi,k,t 0.011321 0.013333 0.25 0.021739 0.125 0.013158 利用率ρi,k,t 0.828125 0.744048 0.854167 0.638889 0.555556 0.659722 等候時間TLQ
i,k,t 127.18 90.746 88.312 53.311 17.999 81.895（單位：分）
（單位：分）
1 153.1817 122.26 157.9217 89.565 92.57739 96.7085 2 139.5233 156.32 141.8181 93.632 109.1467 87.0913 3 153.1817 122.26 157.9217 89.565 92.57739 96.7085 4 153.1817 156.32 129.9644 89.565 109.1467 91.618 5 121.2711 156.32 157.9217 78.61964 109.1467 96.7085 6 153.1817 122.26 157.9217 89.565 92.57739 96.7085 7 121.2711 156.32 157.9217 78.61964 109.1467 96.7085 8 153.1817 156.32 129.9644 89.565 109.1467 91.618 9 153.1817 122.26 157.9217 89.565 92.57739 96.7085 10 153.1817 156.32 129.9644 89.565 109.1467 91.618 11 153.1817 156.32 129.9644 89.565 109.1467 91.618 12 153.1817 156.32 129.9644 89.565 109.1467 91.618 13 153.1817 156.32 129.9644 89.565 109.1467 91.618 14 153.1817 122.26 157.9217 89.565 92.57739 96.7085表 4- 24 規劃幅度內各期各產品之生產週期時間估算結果
期別 估算結果 產品 A 產品 B 產品 C
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 972.532 805.26 995.55
集批等候時間 160.705 106.194 169.626
1
生產週期時間 2681.238 2503.453 2801.172
∑
=（單位：分）
生產週期時間 2565.05 2744.502 2689.367
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 972.53 805.26 995.546
集批等候時間 160.705 106.194 169.626
3
生產週期時間 2681.238 2503.453 2801.172
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 972.53 996.55 816.82
集批等候時間 160.705 155.949 114.119
4
生產週期時間 2681.238 2744.502 2566.94
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 777.46 996.55 995.55
集批等候時間 110.375 155.949 169.626
5
生產週期時間 2435.838 2744.502 2801.172
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 972.53 805.26 995.55
集批等候時間 160.705 106.194 169.626
6
生產週期時間 2681.238 2503.453 2801.172
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 777.46 996.55 995.55
集批等候時間 110.375 155.949 169.626
7
生產週期時間 2435.838 2744.502 2801.172
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 972.53 996.55 816.82
集批等候時間 160.705 155.949 114.119
8
生產週期時間 2681.238 2744.502 2566.94
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 972.53 805.26 995.55
集批等候時間 160.705 106.194 169.626
9
生產週期時間 2681.238 2503.453 2801.172
（單位：分）
表 4- 24 規劃幅度內各期各產品之生產週期時間估算結果（續）
期別 估算結果 產品 A 產品 B 產品 C
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 972.53 996.55 816.82
集批等候時間 160.705 155.949 114.119
10
生產週期時間 2681.238 2744.502 2566.94
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 972.53 996.55 816.82
集批等候時間 160.705 155.949 114.119
11
生產週期時間 2681.238 2744.502 2566.94
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 972.53 996.55 816.82
集批等候時間 160.705 155.949 114.119
12
生產週期時間 2681.238 2744.502 2566.94
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 972.53 996.55 816.82
集批等候時間 160.705 155.949 114.119
13
生產週期時間 2681.238 2744.502 2566.94
純製程時間 1628 1677 1726
負荷因子等候時間 972.53 805.26 995.55
集批等候時間 160.705 106.194 169.626
14
生產週期時間 2681.238 2503.453 2801.172
4.5、生產績效評估
在存貨式生產的系統裡，產品穩定的產出與生產週期時間一直是規劃 人員所關心的課題。特別是目前 TFT-LCD 面對市場龐大的需求，無不盡 力使產出極大化，以搶佔市場。同時，要求生產系統必須能準確的預估產 品之生產週期時間，如此方能對於市場需求變化做最快速的回應。對於主 生產排程規劃而言，冀望於在所規劃之週期內產出所規劃之目標，以回應 顧客需求，而生產規劃的良窳攸關規劃目標的達成甚鉅，因此本文蒐集模 擬所得之生產績效指標，來對本文所規劃之主生產排程做驗證。
4.5.1、模擬環境說明
本模擬驗證中，環境設定皆與 4.1 節所述相同。為了評估吾人所規劃 各期之產出目標是否準確，本文依據 4.3 節產線配置模組之規劃結果來進 行模擬，並蒐集模擬所得之產出資訊，進行績效驗證。由於規劃幅度 28 天內產品組合與產出目標每期（2 天）皆不同，因此，系統在此非穩態之 情境下，規劃目標與模擬結果將產生較大變異。為了驗證本文規劃成效，
吾人擬重複運作 3 倍的規劃幅度，作為本實例驗證之模擬資料。故，本實 例驗證每次模擬 112 天，前 28 天視為模擬系統 Warm up 之時間，僅蒐集 後面 84 天之資料。吾人以 10 次模擬所得之資料取平均值，作為本文實例 驗證所蒐集之模擬資料。
4.5.2、規劃產出目標達成度分析
為了驗證瓶頸工作站機台產能配置模式所規劃出之各規劃時期之產 出目標是否可行，吾人根據本文所規劃之工作站產線配置，配合投料機制 與 3.4.2.2 節非瓶頸工作站之派工法則，進行實際模擬。首先蒐集不同產品 別在各規劃時期之產出數量，結果如附錄 D 所示。由附錄所顯示之模擬 結果發現，有幾期在當期累積產出量無法達到規劃產出目標，此一結果可 能是因為組立廠產品每一規劃週期較短（2 天），工件在模擬系統中，一旦 加入機台當機因素後，統計波動的結果，極有可能使當期所投入之工件，
為了驗證瓶頸工作站機台產能配置模式所規劃出之各規劃時期之產 出目標是否可行，吾人根據本文所規劃之工作站產線配置，配合投料機制 與 3.4.2.2 節非瓶頸工作站之派工法則，進行實際模擬。首先蒐集不同產品 別在各規劃時期之產出數量，結果如附錄 D 所示。由附錄所顯示之模擬 結果發現，有幾期在當期累積產出量無法達到規劃產出目標，此一結果可 能是因為組立廠產品每一規劃週期較短（2 天），工件在模擬系統中，一旦 加入機台當機因素後，統計波動的結果，極有可能使當期所投入之工件，