平行機台排程相關文獻

由於組立廠各工作站均屬多機台，所以本節將對平行機台排程相關文獻 進行探討。平行機台之作業方式是將以往工件僅能夠在單一機台上加工才可 完成，變為同時擁有多部機台可供選擇，而工件可任意選擇在某一機台上進 行加工。而平行機台排程的目的主要是要妥善利用多機台，將工件依序安排 到各機台上加工，以達到所求的績效指標最佳。日常生活中應用平行機台模 式之情形十分的廣泛，像是擁有多條生產線的工廠、大賣場的結帳櫃台以及 銀行的服務櫃台等。

Cheng and Diamond【13】依機台間之功能差異將平行機台分為三大類：

一、相同平行機台(Identical Parallel Machine)

在此生產型態下之平行機台皆有著相同的功能及速度，意謂著相同 的工件在該群機台中之任一台進行加工時，其所需要的加工時間皆相 等。例如工件 i 在機台 m 上的加工時間為 Pi，而該工作在其他機台上的 加工時間也一樣是 Pi。

二、均一平行機台(Uniform Parallel Machine)

在此生產型態下之平行機台會有不同的加工速度，意謂著相同的工 件在各平行機台上的加工時間會因機台的速率而有所變化，且機台的加 工速度存在一固定比率，不會因工件不同而有所不同。例如工廠購買新 機器之後，同一製程中同時存在新機器與舊機器，而新舊機器的加工速 度會有差異，因此形成該類問題。

三、不相關平行機台(Unrelated Parallel Machine)

在此生產型態下之平行機台對於同一工件在各機台上加工時間不相 同，並且無任何關聯，然而同一台機器加工不同的工件時也會有不同的 加工效率。例如大賣場結帳櫃台會因為人員的不同，使執行相同工作時 會有不同的效率，因為人員的技術能力或熟練度會有所不同。

面板組立廠內各站機台均屬於相同平行機台，各工作站之機台在加工同 尺寸工件時其加工時間皆相同，因此本研究針對有關相同平行機台排程之文 獻加以分析與探討。

Azizoglu and Kirca【10】運用分枝界限法來求解相同平行機台的排程問 題，排程工單數分別為 10、12、15 個，而機台數量分別為 2、3 台，並結合 Shortest Processing Time(SPT)與 EDD 法則來對工件進行排序，使總加權延遲 時間最小化。

Alidaee and Rosa【11】以一套啟發式演算法(Modified Due Date, MDD) 來求解相同平行機台的排程問題，並與其他法則進行比較（如 SPT、EDD、

FIFO 等），排程中機台數分別為 1,5,10 台，工單數分別為 100、250、500 個，

目的使總延遲時間與總加權延遲時間最小化。

Sarin 等學者【27】也以分枝界限法來解相同平行機台排程問題，實驗中

機台數量分別為 2、3、4、5 台，工單數分別為 10、15、20、25、30 個進行 求解，使總加權完工時間最小化。

Suer 等人【23】則在考慮四種不同模式下求解相同平行機台延遲工件數 最小化，模式分別為(1)工單不允許分割，設置時間為零，(2)工單允許分割，

設置時間為零，(3)工單不允許分割，設置時間不為零，(4)工單允許分割，設 置時間不為零。以 EDD 法則來對工件進行排序，四模式分別進行兩次實驗，

實驗的不同在於工件數與交期的設定，第一次工件數為 5 和 10 個而第二次為 6 和 12 個，結果顯示工單允許分割模式會有較好的績效，因此對工單進行分 割至不同機台上加工將會減少延遲件數。

Kim 等人【21】在考量工單分割的特性下提出一兩階段的啟發式演算法 來求解平行機台排程問題，使總延遲時間最小化。文中假設工單可分成數個 單元且可以同時在平行機台上加工。排程工單數為 40、60、80 和 100 個，機 台數為 5、10、15 和 20 台。第一階段以 SPT 與 EDD 法則針對工單作初步的 排序，第二階段將每個工單分割成兩個單元（單元內個數範圍為 2 至 10 個）， 並進行重排以使總延遲時間最小化。

Serifoglu and Ulusoy【26】發展以遺傳演算法考量加權工件延遲及提早完 工時間之和最小化求解平行機台排程。文中工件有不同的到達時間、加工時 間、設置時間與交期，工件數分別為 20、40 和 60 個，機台數為 2 和 4 台。

Eduardo and Malave【16】以模擬退火法求解總延遲時間最小化之平行機 台排程問題。文中工單可分成幾個批次，批次數則介於 1 到機台數之間，每 個批次有固定的設置時間。各工單間又可分成產品族群，當機台加工工單類 型相同時則不需要設置時間，當機台加工工單類型不同時而是相同的產品族 群時則需要的設置時間為 0.5 小時，而當工單類型不同且非相同的產品族群 時則機台需要的設置時間為 2 小時。實驗中機台數量分為三種，5 台時工單 數為 8、10、12 個，10 台時工單數為 20、40 個，15 台時工單數為 20、40、

60、80 個。

Tahar 等人【28】以線性規劃方法求解平行機台排程，目標為總流程時間 最小化。排程中工單間存在著順序相依設置時間且可對工單進行分割，工單 數分別為 40、50、70、100 個，機台數分別為 2、3、5 台。

上述文章中對於工單會先做一初步排序，運用一些簡單的法則像是 EDD、SPT 等，作為工單指派機台加工的優先順序，而這些法則並不能通用 於所有的機台加工特性上，若單用一種法則來決定工單的優先權時，所帶來

的績效將不是很理想。以組立廠來說，日產出計劃中的各尺寸量交期皆一樣，

若單以 EDD 法則來排序時無法決定其優先順序為何；若單以 SPT 法則來決 定時，由於配向膜塗佈站機台不論加工尺寸為何，其加工一卡匣的時間皆一 樣為 12 分鐘，若以工件的加工時間來考量時 SPT 法則一樣無法決定排序，

因此在組立廠內必須以計劃量的加工時間來決定日產出計劃優先順序，但如 此可能會嚴重導致某些日產出計劃延誤。

文中所謂的設置時間就是當工件要上機台加工時，需要對該機台做一些 設定與調整所耗費的時間，像是更換模具。而設置時間又可分為獨立設置時 間與相依設置時間兩種。若每一個工件所需要的設置時間長度與前一次機台 加工件無關時，則稱為獨立設置時間，反之，則稱為相依設置時間。而在工 單分割部分，由於工單是許多工件所組成的，所以工單能否分割是指該工單 內之工件是否可以同時被分配在不同的機台上進行加工。

然而組立廠各站機台的加工的特性，是在加工不同尺寸工件時機台需要 進行調整即所謂設置時間（換線時間），而廠內各站機台所需的設置時間不一 樣，最少也需要 20 分鐘（除了高溫壓合及真空回火機台不需要設置時間），

最長多達 2 小時（配向膜塗佈機台）。由於換線時間長，若工件指派加工機台 不當將會導致換線次數的增加而降低該機台產能，使總產量降低，所以必須 將換線問題納入考量。在換線時間方面，廠內各機台的換線時間是固定的，

並不會因為前次加工工件尺寸的不同而有不同的換線時間。而各站內機台又 屬於相同平行機台，若各尺寸計劃量在指派加工機台時不能進行分割時，將 會延誤日產出計劃的交期，但若計劃量切割批次數愈多時又必須面臨換線時 帶來的影響，故必須以減少換線次數為前題來進行計劃量的分割。以下針對 上述學者所提出的相同平行機台排程之方法進行分析，探討這些方法是否適 用於組立廠，以滿足組立廠之需求。整理如表 2.9 所示。

表 2.9 平行機台排程文獻探討

作 者 特 性 不滿足組立廠之需求

Azizoglu and Kirca【10】

Alidaee and Rosa【11】

Sarin et al.【27】

1、工單須在一機台完 成加工，不可進行 分割。

2、不考慮機台設置時 間。

1、日產出計劃量不能分 割，造成機台間的負 荷差距大。

2、未考慮到換線對機台 產能的影響。

表 2.9 平行機台排程文獻探討(續)

作 者 特 性 不滿足組立廠之需求

Suer et al.【23】

1、工單可分割至不同 機台上加工。

2、考慮機台設置時 間。

3、以 EDD 法則進行排 序。

1、設置時間短且不同，

各 工 件 加 工 時 皆 需 設置；而組立廠設置

（換線）時間很長且 相同，在加工同尺寸 時機台不需設置。

2、日產出計劃交期相同 時無法進行排序。

Kim et al.【21】

1、工單可分割至不同 機台上加工，但只 可以分成兩個。

2、考慮機台設置時 間。

3、以 SPT 法則進行排 序。

1、計劃量若僅分成兩個 批次時，亦未能考量 到交期限制。

2、負荷最低機台先排，

未考量換線的影響。

3、排序法則會嚴重導致 日產出計劃延誤。

Serifoglu and Ulusoy

【26】

1、工單須在一機台完 成加工，不可進行 分割。

2、考慮機台設置時 間。

1、日產出計劃量不能分 割，造成機台間的負 荷差距大。

2、設置時間皆不同；但 組 立 廠 內 同 尺 寸 不 需設置（換線）。

Eduardo and Malave【16】

1、工單可分割至不同 機台上加工。

2、機台設置時間固 定，並分為兩種。

1、組立廠內僅在加工不 同 尺 寸 時 才 需 設 置

（換線），且所需換 線時間極長。

Tahar et al.【28】

1、工單可分割至不同 機台上加工。

2、考慮機台設置時 間，設置時間不一 樣，且順序相依。

1、設置時間皆不一樣且 順序相依，但組立廠 內設置（換線）時間 皆 相 同 且 加 工 同 尺 寸 時 不 需 設 置 （ 換 線）。

上述學者所提出的方法尚不能滿足組立廠的需求，對於組立廠而言其所 追求的是減少換線次數及如期產出各尺寸計劃量，因此在各機台排程上應儘 量排定加工同一種尺寸產品，但是日產出計劃中各尺寸產品數量相當大，每 一種尺寸的計劃量約一百多個卡匣，若是為了減少機台換線次數而將計劃量 僅排定於某一機台上加工，則會導致該日產出計劃一部分數量無法如期完 工；反觀若為了使日產出計劃能如期完工而將計劃量分成多個批次且分配在 各機台上同時進行加工作業時又會面臨兩大問題，當分割批次過多時則會使 機台換線的頻率提高，由於機台換線時間很長，所以每多換一次線相對會大 幅減少該機台的產能，產能一旦減少對於機台而言也就是負荷加重，此結果 將導致部分計劃量無法如期完成；而當分割批次過少時則會使某一機台負荷 過高，亦會造成相同之情形發生。

如何決定計劃量該劃分成幾個批次、批量大小為多少的課題對於組立廠 來說顯得格外重要。為了解決上述之問題，本研究應用 DBR 機制的觀念來對 組立廠之瓶頸作細部排程規劃，由於廠內之瓶頸站為配向膜塗佈工作站，在 排程時又必需考量兩基板的加工量是否能成套出現於組裝站前，故又加深了 排程的複雜度。為了解決此問題本研究在排程上會依照現況管理模式進行規 劃（以 3:3 卡匣模式交叉生產 TFT 基板與彩色濾光片），以滿足組立廠減少瓶 頸機台換線次數與如期完成各尺寸計劃量之需求，此排程方法將於 3.4 節作 詳細的說明。