第三章 第三章 模式建構 模式建構 模式建構 模式建構
3.1、 、 、 、問題定義與分析 問題定義與分析 問題定義與分析 問題定義與分析
本文針對 TFT-LCD 產業發展一最適生產組合決策評估系統。此系統是在面 對目前 TFT-LCD 市場需求不斷提升，以及顧客所需之產品規格種類數越來越來 繁多的環境下，考量不同的廠房規模與產品種類數對機台之投資金額以及生產績 效所造成之影響，進行整體生產效率分析，於建廠前決定最適生產組合情境，即 廠房規模與產品種類數之決定。
陣列階段製程採用存貨式生產型態，產品製程大約有 30~50 道步驟，5~7 層 的回流層數。其產品種類數少，且不同的產品別其加工步驟相同以及製程時間差 異小，因此為了方便規劃，本研究將其視為無差異。但是，為了控制生產線上產 品良率，各產品會抽取一定比例數量進行量測，同時因為產品製程穩定性不一，
各層級的重加工率會有所不同，因此當面臨某一產出目標，規劃各工作站所應提 供之產能時，必須將產品之抽樣量測比例、重加工率納入考量，以較精確計算所 需產能，求得工作站之機台數。
在面臨 TFT-LCD 市場產品種類日異繁多，除了筆記型電腦以及 LCD 顯示器 之產品外，液晶電視的需求也逐漸拉升，TFT-LCD 業者為了搶得訂單，無不以 提高生產系統之彈性為主要工作，以滿足顧客需求。但是對於 TFT-LCD 生產系 統而言，組立階段製程與組裝階段製程中部分機台都具有換線時間相較於加工時 間非常長的特性，例如 PI 機台、PWB 機台…等。當加工的產品種種類越多樣時，
相對地，亦得耗用更多的換線產能。然而，換線是耗用產能卻不具經濟效益的做 法，若為了單純滿足顧客所需之產品而增購機台以提昇顧客滿意度，而忽略機台 的購置成本以及機台利用狀況，將會導致企業做出錯誤的投資。因此，在進行建 廠規劃時，對於機台設備的需求，除了規劃滿足產出目標所需提供之產能，亦必 須衡量欲生產之產品種類數的多寡影響機台耗用於換線的產能，以避免不當的投 資降低企業在同業間之競爭力。
另外，由於 TFT-LCD 之製程主要分為三個階段，根據業界的訪談結果得知，
陣列階段製程之機台設備最為昂貴，因此為三階段製程之瓶頸所在處，其中又以
黃光機台價格最貴，為陣列階段製程之瓶頸工作站；而組立階段製程之機台價格 則僅次於陣列階段製程。因此組立階段製程之工作站的機台數量必須以滿足陣列 階段製程之產出量，同時維持瓶頸機台達到一定之利用率水準為前提下進行規 劃，以避免陣列階段製程與組立階段製程之產能的浪費，而影響整體生產績效。
由上述可知，瓶頸階段之產出量與產品種類數對各工作站機台數的規劃與生 產系統之生產績效方面各有相當比重之影響，因此必須同時將瓶頸階段之產出量 與產品種類數同時探討，才得以決定建廠時各階段製程各工作站所需機台數。然 而，當針對某一瓶頸階段之產出量與產品種類數之生產組合情境方案，配置三階 段製程各工作站之機台數，建構一生產系統後，若沒有良善之生產規劃，則必定 發生生產系統不穩定、換線過多使產能無法負荷，導致產能負荷不均或是下游製 程缺料達不到既定產出水準等問題，此時從生產現場得到相關生產績效的資料亦 不可靠，且不具合理性。因此，本研究在針對某一方案所規劃之各階段製程各工 作站機台數後，將參考陳氏[33]、蔡式[40]、林氏[27]與許氏[34]對 TFT-LCD 產業 各階段所提出的主生產排程規劃，將其整合以設計適用 TFT-LCD 產業之主生產 排程規劃方式，以求得較具合理性之生產績效進行評估。
基於上述之問題分析，TFT-LCD 產業就生產規劃層面來決定建廠時之最適生 產組合情境時，對於所設定之建廠規模與產品種類數，除了需同時考量三階段製 程之生產特性以及瓶頸所在處，規劃各階段製程各工作站所需提供之機台數量，
以滿足各產品產出目標外，還須將三階段製程加以整合，設計一主生產排程規劃 方法，使生產系統穩定生產，達到整體最佳之生產效率。而對於生產組合方案之 設定與方案之評選，吾人將參考業界目前單廠之產出量與市場需求，提出不同的 建廠規模與產品種類數做為生產組合情境方案，並建構機台規劃模組，以及 TFT-LCD 三階段製程之主生產排程規劃，再藉由模擬求得生產績效指標值後，
透過資料包絡分析法進行評估，篩選最適之生產組合情境。
本文之最適生產組合決策評估系統係將基於下列基本假設：
產出量等於銷售量。
以外包方式購入彩色濾光片，且其供料充足並無缺料之問題。
各階段製程各工作站之機台當機與修復時間均服從機率分配，且為已知。
3.2、 、 、 、整體邏輯與架構 整體邏輯與架構 整體邏輯與架構 整體邏輯與架構
本研究在於評估廠房規模與產品種類數的多寡程度對於 TFT-LCD 產業之生 產系統之影響，以決定該產業在增建新廠時之最適生產組合情境。然而，雖然建 廠前之機台規劃屬於長期生產規劃範圍，但是，主生產排程規劃則屬於中期生產 規劃範圍，為了使長期規劃與中期規劃之結果能夠相符，吾人將規劃幅度定為一 個月(28 天)，而為使規劃更為細密準確，因此將中期規劃之規劃週期定為 4 天。
評估架構流程如圖 3-1 所示，首先透過瓶頸定義機制確定各階段製程之瓶頸 工作站後，考量業界之供給與市場需求狀況，設定各種不同之生產組合情境方 案，並透過機台規劃模組規劃各階段製程各工作站之機台需求量，以及求得之各 階段製程各產品之產出目標。接著，同時考量三階段製程之生產特性等相關資 訊，建構主生產排程規劃之線性規劃模式，以有效地控制瓶頸工作站之換線次 數，避免造成產能不足的前提下，求得各機台在各規劃週期應生產之產品與數 量，以達成預定產出目標。最後將此一規劃模式，建構模擬系統並執行，蒐集瓶 頸工作站換線耗用總產能、銷售利潤總產出量等生產績效資料，接著求算機台之 投資成本，利用資料包絡分析法進行分析，以決定最適之生產組合情境。依據上 述之流程，本文擬發展下列三個模組，簡述如下：
(1) 機台規劃模組：在設定不同之建廠規模與產品種類數之生產組合情境方 案後，將生產相關資訊，包括工作站資訊、製程資訊等作為輸入資訊，
分別利用陣列階段製程之機台規劃機制、組立階段製程之機台規劃機制 與組裝階段製程之機台規劃機制，規劃出各階段製程各工作站之最適機 台數。
(2) 主生產排程規劃模組：依據各階段製程之各產品產出目標，以及機台規 劃模組所求得之結果，進行 TFT-LCD 三階段製程之生產規劃。在下游階 段製程之投入量受限於上游階段製程之產出量的前提下，考量各階段製 程之瓶頸工作站，應用蔡氏[40]、林氏[27]與許氏[34]之機台產能配置模 組，建構數學模式，以降低玻璃基板與液晶面板之庫存，並有效控制機 台換線次數，避免產能不足的情況發生下，求得各規劃週期各機台應加 工之產品與數量。最後設計一投料規劃機制，以適時投料來配合瓶頸工 作站之產出。
TFT-LCD三階段製程各 工作站相關生產資訊
瓶頸資源定義機制
陣列階段製程之 產出目標設定機制
產品種類數與產品種類 設定機制
組立階段製程之瓶頸工作站機台與 各階段製程之各產品產出目標之估算機制
陣列階段製程 機台規劃機制
組立階段製程 機台規劃機制
組裝階段製程 機台規劃機制
組立階段製程之 瓶頸工作站機台產能配置模式
投料規劃機制
模擬模式之建構與執行
資料包絡分析法之評估
決定最適生產組合情境方案 組裝階段製程之 瓶頸工作站機台產能配置模式
是否有可行解? 否
是 設定情境方案d-s
圖 3-1、研究邏輯與架構
(3) 最適生產組合評選模組：此一模組主要目的是先分別依照所設定之生產 組合情境方案，建構與 TFT-LCD 廠之生產特性相似之模擬系統，其中各 階段製程各工作站之機台數為機台規劃模組求算結果，主生產排程規劃 之方式則為系統之運作方式。在進行模擬後取得相關生產績效，並且計 算相關之成本，最後利用資料包絡分析法之交叉效率法，首先求算所有 方案之各績效衡量指標之權數，再求得各方案之平均生產效率並進行排 序，以決定最適生產組合情境方案。
3.3、 、 、 、瓶頸資源定義機制 瓶頸資源定義機制 瓶頸資源定義機制 瓶頸資源定義機制
限制理論[8]認為系統瓶頸的決定可以依照工作站產能平均負荷來評斷，若工 作站產能負荷水準超過 100%，則將其定義為系統之瓶頸，若各工作站之產能負 荷水準皆低於 100%，則以負荷水準最高者定義為系統之產能受限資源。然而，
在進行長期產能規劃時，並無足夠資訊得知各工作站之負荷水準，因而無法以工 作站負荷水準來定義系統之瓶頸。且 TFT-LCD 主要分為三階段製程，各階段製 程有其所屬之生產特性，瓶頸資源定義方法將有所差異。
由於陣列階段製程各工作站並不考量換線時間，且產品加工具有回流與重加 工特性，而組立階段製程與組裝階段製程則不具此項特性。組立階段製程與組裝 階段製程則是某些機台具有換線時間相較於加工時間非常長的特性，工作站可能
由於陣列階段製程各工作站並不考量換線時間，且產品加工具有回流與重加 工特性，而組立階段製程與組裝階段製程則不具此項特性。組立階段製程與組裝 階段製程則是某些機台具有換線時間相較於加工時間非常長的特性，工作站可能