第三章 研究方法
3.2 生產管控(Shop Floor Control)
表 3-4 尋求其他廠支援資料表 2. 縮短製程加工時間。
3. 添購非瓶頸機台:
在步驟一有提過，在其他系統資源瓶頸以外且是低成本但利用率高的 機台群組也可能會成為瓶頸限制，但這些機台都是低成本機台，管理 者可用較低的成本添購機台或製程改善來擴充其產能，但是為了舊產 品添購機台是非常不得已的決定，因此工廠端的管理者必須非常仔細 的在三確認前兩項都無法解決非瓶頸機台產能不足的問題時才考慮添 購機，而且此機台必須是新製程能使用的機台。
若以上三點都無法增加非瓶頸機台產能，則必須減少舊製程產品的投入數 量，以避免影響到新/舊製程轉換的時程。
步驟四 打破系統制約。
在新/舊製程轉換其間必須不斷的重複前面三個步驟，直到所有非系統資源瓶頸 機台都能配合系統資源瓶頸機台為止。其次，當新購的系統制約機台逐一確定 進廠時間及 Release 時間後，代表系統制約即將被打破，工廠端的管理者必須 重回步驟一，尋找新的系統制約瓶頸機台， 並且要重新計算新/舊產品的投入 組合，避免影響新/舊製程轉換的速度，並且直到舊產品 phase out 為止。
步驟五 如果系統制約在步驟四被打破，則回到步驟一，尋找新的系統制約瓶頸機台，
不要讓惰性(典範)成為制約。
3.2 生產管控(Shop Floor Control)：
當新/舊產品的投入組合及產能規劃完成後，就進入生產管控的階段，此階段的目的 是要管控新/舊產品都能在所規劃的時點通過應該要到的站點，以利部分機台為因應新製 程執行改機或轉製程。如表 3-5 為因應新製程需改造舊機台的資料及改造完成日期表。
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表 3-5 因應新製程需改造舊機台的資料及改造完成日期表。
所以在新/舊製程世代交替時的生產管控是工廠端非常重要的工作之一。在本章節 我們使用生產週期時間及生產節奏之控制及系統資源瓶頸 WIP 量之警示系統的手 法來作生產管控。
3.2.1 生產週期時間之控制：
對目前 DRAM 產業的競爭力而言，降低生產成本是一個重要的議題。另外在工廠 端對於生產週期時間的控制與產品的良率(Yield)是息息相關的，在 Meyerdorf 及 Yang 兩位學者的研究中提到〔3〕，產品在生產線上的生產週期時間過長會有兩項較嚴重的 影響，第一、若產品的生產週期時間拖延過長會導致潛在於製程或設備的問題延後發現，
當發現這些問題時，可能已經有很多產品的良率受到傷害。第二、現在半導體的製程線 寬越來越細，生產週期時間也變長，晶圓受到微粒(Particle)或化學氧化(Oxidize)的影響，
造成良率的下降。因此為了讓生產線的在製品降至最低又能確保產出不受影響，生產週 期時間(C/T；Cycle Time）的掌控就顯得格外重要。
生產週期時間(Cycle Time)簡單的定義就是加工時間(Process time)加等候時間 (Queue Time)， 如 3.4 式所示。
∑
Where (3.4) CTt : 理論生產週期時間
n : 總加工步驟 PTi : 第 i 站的加工時間 : 第 i 站的等待時間
然而在工廠端會從 3.6 式的簡單定義再延伸出下列三種生產週期時間指標:
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在計算這些產品的 Output Cycle Time 時會再減去停滯時間以得到真正的 Output Cycle Time，如 3.6 式所示。23
大於標準 C/T 6 小時以上的機台群組，以利工廠端能立即改善。而初期新製程產品 的標準 C/T 則利用 X-Factor 公式演算得知，待新製程產品擁有所有工作站的實際加 工時間後，就能計算出實際的標準 C/T。
∑
)
(3.7) Where
CTI : In Line Cycle Time n : 總加工步驟
PTi : 第 i 站的加工時間 TTi : 第 i 站的傳送時間 QTi : 第 i 站的等候時間
3. 週轉率生產週期時間(Turn Rate Cycle Time ; TR Cycle Time)指標:
所謂的 Turn Rate Cycle Time，是根據每一道製程的週轉率(Turn Rate；TR)來預估整 段生產流程可以做到的生產週期時間，這是一個屬於未來式的生產指標。週轉率(Turn Rate)的定義如公式 3.8 式所示。
(3.8)
而週轉率生產週期時間(TR Cycle Time)的定義如公式 3.9 式所示。
(3.9)
舉例說明:
某工廠廠內 WIP 有 60,000 片，產品流程總道數為 600 道，Move 為 600,000 片，所 以 TR Cycle Time 如下所示。
(天)
根據以上舉例得知週轉率與 Move 及 WIP 有相關性，所以在工廠端會以 TR Cycle Time 來做為每日的生產指標，以個案公司 P 廠為例，TR C/T 若大於標準生產週期時
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間，就會 Highlight 有問題的機台群組，用此方法除了可以監控生產週期時間外，亦 能監控每日的 Move 及 WIP。但是，因為週轉率生產週期時間可以觀測到未來生產 週期時間的實力，所以大多數的工廠都喜愛使用週轉率生產週期時間來當作工廠績 效，不過因為週轉率生產週期時間在 WIP 穩定的情況下，Move 越高週轉率就越高 而 TR Cycle Time 就越低。而生產線為追求績效，會落入追求高 Move 的迷失。因為 當產線內某機台長時間 down 機時，工廠管理者又不讓 Move 的數據下滑，而不去調 整投料組合或數量，除了會造成產線內的 WIP 增加外，還會造成 Output Cycle Time 上升。所以我們將上述三種生產週期時間指標，以表 3-6 說明。雖然工廠端會利用 各種生產週期時間指標來監控生產線的績效，但為避免工廠管理者陷入追求生產週 期時間績效的迷失，故必須搭配生產節奏之控制，才能讓產品的生產週期時間受到 嚴密的監控。
表 3-6 各種生產週期時間指標應用說明
雖然我們可以利用上述的三種生產週期時間指標來做為生產線績效的監督工具，然 而半導體的製造過程是非常複雜的，不是用簡單的調度或調節就可以縮短產品的生產週 期時間和產出量(Throughput)，所以當產出量到達生產線的最大能力時，生產週期時間 就會顯著的提高，在學術上有很多研究 X-Factor 的學者提到產品週期時間與產出量的關 係〔4〕〔5〕，如圖 3-2 所示。
圖 3-2 產品生產週期與產出量之關係曲線圖
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由 Katsutoshi Ozawa 等學者的研究中〔6〕得知，X-Factor 與 Cycle Time 及機台使用率 (Utilization)有相關性，當 X-Factor 值高於平常水準時，就能迅速找到影響生產的 Work Center 並加以改善，讓損失降至最低。因此有許多學者提出利用 X-Factor 理論〔2〕〔3〕
〔4〕〔5〕〔6〕來做為工廠端控制生產週期時間的工具。半導體產業中也有業者用 X-Factor 來做 Cycle Time 或瓶頸機台的監控。
如圖 3-3 為個案公司 M 廠的 X-Factor 示意圖，圖中的每一個小點代表某一個部門 機台群組的 X-Factor 值，也代表著每一群組機台的能力，而較大的點為該部門整體的 X-Factor 值，我們就由此數據中找到真正影響生產週期時間的機台群組，並加以改善。
故由圖 3-3 中得知 E 部門的整體 X-Factor 值高於標準曲線，因此工廠端的生產管理者就 會針對 E 部門的機台群組做產能分析尋找問題並解決問題，讓生產週期時間獲得控制。
因此在工廠端若能利用各種生產週期時間指標來監控生產線產品流動的穩定性外，再利 用 X-Factor 找出有問題的 Work Center 並加以改善，以保護系統資源瓶頸機台的使用 率。
圖 3-3 M 廠 X-Factor 示意圖
3.2.2 生產節奏之控制：
由於瓶頸產出等於系統產出，因此系統最佳的績效取決於系統的限制，所以要讓此 限制有優先的決策權才能使其充分發揮，故在排程上必須先決定資源限制最佳利用的生 產節奏，若此節奏被打亂將會花費相當多的時間才能將限制節奏的次序穩定下來，因此 保護限制驅導節奏是非常重要的。
在 DRAM 產業新/舊製程世代交替時，控制生產節奏最重要的因素為投料的控制，
一般公司大多使用 Constant WIP 法則，也就是維持系統在製品量為一定數。當產出一批 則投入一批，所以工廠的每日投片量等於工廠的日產出量。然而現今 DRAM 製程多達 800 道以上，若前、中段系統資源瓶頸當機，但前段投料未隨系統資源瓶頸的節奏來控 制，屆時會造成系統資源瓶頸超出負荷；待當初系統資源瓶頸當機所影響的產量到產出 端時，投入量會隨產出量降低而降低，屆時又造成系統資源瓶頸的使用率降低。因此，
DRAM 產業新/舊製程世代交替時並不適合用此方法。
目前半導體製程十分複雜且具回流特性，因此在生產管控上是非常困難，為避免落
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入追求局部性及暫時性的最佳化，因此必須以系統資源瓶頸當作生產節奏控制的起始點 來控制投料，並且要以瓶頸負荷導向及投料時間為連續性來設定投料策略，依據沙 教 授(1999)〔17〕投料法則的分類架構中，避免饑餓法(Starvation Avoidance ; SA)及工作負 荷法(Workload Regulating ;WR)較適合作為 DRAM 產業新/舊製程世代交替時的生產節 奏控制方法。然而 SA 法是考慮在一定時間內到達到瓶頸工作站的負荷，但並未考慮到
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Scanner 機台除了具有回流特性外，各 Layer Process 所使用的機台要與前層使用同一台 機台，所以針對具有此特性的機台群組要特別建立緩衝保護，以避免系統資源瓶頸機台 因 WIP 不足而斷料。因此為了要保護每一個 Scanner Process Step 的產能，所以在 Scanner Process 前必須設置緩衝保護區，如圖 3-4 為 Scanner 機台緩衝保護示意圖。
圖 3-4 為 Scanner 機台緩衝保護示意圖
以 DRAM 產業為例，大多數 Scanner Layer Cycle Time (由上一層 Scanner Process 到 當站 Scanner Process 的生產週期時間)約為 9 ~ 12 天，因此我們從 Scanner Process Step 往前區分為 1 天 Close WIP 、 3 天 Close WIP 及 7 天 Close WIP 三區段，每個區段都 會設置 WIP 高、低 警示水位，若各階段的 Close WIP 低於警示水位時，則派工系統將 會從此區段前將拉貨下來，補足 WIP 量至警示水位以上。而警示水位的最低限制則以 Scanner 的最大產能為最低警示水位，假設一台 Scanner 總產能 2400 片，Scanner Process
Scanner
1天 Close WIP M1 Process_step1 緩衝保護區
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Step 共四道，所以每道 Scanner Process Step 的產能為 600 片，因此各 Scanner Process Step 的最低 WIP 警示水位如圖 3-5 所示，
相對的，若各階段 Close WIP 過高時，警示系統亦會發出警示訊息給派工系統來做
相對的，若各階段 Close WIP 過高時，警示系統亦會發出警示訊息給派工系統來做