第三章 個案分析
3.1 個案產品製造流程介紹
本研究個案為一個專業的太陽能晶圓製造工廠，屬於接單式生產，製程主要分成 13 個 工站，按流程順序說明如下：
1. 長晶（Casting）―利用一種稱為鑄錠爐的設備，將純度高達 99.9999999%以上的 矽原料熔融之後，以一種固定方向凝固結晶的晶體成長方式，製程一個擁有半導 體特性之巨大塊狀晶體。依據不同客戶的需求，給予不同的配方，生產不同半導 體特性的晶體。
2. 冷卻（Cooling）―移出鑄錠爐後之晶體鑄錠仍處於攝氏數百度高溫的狀態，為免 熱應力造成產品脆裂，必頇將高溫的晶體置放於設計過的特定空間，以期望的溫 度梯度進行冷卻，直到溫度降到室溫為止。
3. 開方（Squaring）―利用一種稱為開方機之設備，將巨大的晶體切割為特定截面 積之小方塊。
4. 切頭尾（Cropping）―利用一種稱為帶鋸機之設備，將小晶體方塊兩端有瑕疵的 部位切除。
5. 中剖回切（Inclusion removing）―利用一種稱為外徑鋸片切割機之設備，將小 晶體方塊中間有瑕疵的部位切除。
6. 平磨（Grinding）―利用一種稱為表面研磨機的設備，將晶體方塊的表面做細緻 化的加工，移出切割所留下的損傷層。
7. 黏晶棒（Mounting）―使用特定的工具及化學物品，將晶體方塊固定在後製程設 備使用的治具上，經過足夠長時間的穩固。
8. 切片（Slicing）―利用一種稱為游離砥粒切割機的設備，將晶體方塊切割成特定 厚度的晶體薄片。依據的需求，切割成不同的厚度。
9. 預洗（Pre-clean）―利用一種稱為預洗機的設備，將切割完成的晶體薄片與固定
10. 晶片清洗（Final-clean）―利用一種稱為晶片清洗機的設備，將晶體薄片進行更 進一步的清潔並乾燥。
11. 分選（Sorting）―利用一種稱為晶片分選機的設備，將晶體薄片按照特定的規格 要求，進行半導體特性及尺寸的量測及分類。
12. 目檢（Visual inspection）―利用人工目視檢驗，剔除特定的瑕疵。
13. 包裝入庫（Packing）―依客戶要求的特定方式進行包裝入庫。
太陽能晶圓生產的過程中，產品的形態經過數次轉變，如圖 3.1 所示，由大方塊加工 成小方塊，最後切成薄片狀的成品。形態轉變的過程簡單敘述如以下 3 點。
1. 零散的各種矽原料在經步驟 1 長晶製程後，形成一個 500kg 左右之大型晶體 2. 經過步驟 3 開方製程後，分割成 25 個 13kg 左右之小晶體方塊
3. 經過步驟 8 切片製程後，切割成 600 片左右之晶體薄片，即為最終成品形態，稱 之為晶片。
切方 切片
大型晶體 小型晶體方塊 晶片
圖 3.1 產品形態轉變示意圖 資料來源：本研究整理 工單下線後，製造批量以一個大型晶體為製程移轉批量。
3.2 Touch Time 與 Lead Time 分析
高德拉特博士在 2008 年「站在巨人的肩膀上」文獻中提出【7】：使用 TOC DBR
工時間 (Touch time) 應該要小於客戶前置時間（Quoted Lead Time, QLT）的 10%。
但根據陳春源【15】研究指出，SDBR 與緩衝管理在 QLT/TT≦10 的生產環境仍然有效，
只是在預定完工日時紅單比例可能會較高。
本研究個案的加工時間（Touch Time）分析如表 3.1，計算個案公司產品生產的 13 個 流程的純加工時間，將其加總後得到 5,390 分鐘，換算成天數大約是 3.74 天。
No. 製程 加工時間（min）
1 Casting(長晶) 3,720
2 Cooling(冷卻) 600
3 Squaring(開方) 210
4 Cropping(切頭尾) 40
5 Inclusion removing(中剖回切) 40
6 Grinding(平磨) 70
7 Mounting(黏晶棒) 10
8 Slicing(切片) 540
9 Pre-clean(預洗) 30
10 Final-clean(晶片清洗) 75
11 Sorting(分選) 15
12 Visual inspection(目檢) 10
13 Packing(包裝入庫) 30
Total 5,390
表 3.1 Touch Time 分析表 資料來源：本研究整理
由製造資訊系統資料統計個案公司 2011 年 7 月到 2012 年 1 月所生產的，每一張工單 的平均製造前置時間（production lead time），並計算 touch time 與 production lead time 的比例，如表 3.2 所示：
時間
分析結果顯示 touch time 約僅佔 production lead time 的 12%左右。依據高德拉特 博士在 2008 年「站在巨人的肩膀上」文獻【7】中的重要假設，當 touch time 小於 production
統計 2011 年 7 月到 2012 年 1 月各製程的平均 WIP，並與月產能做一比較，如表 3.3 所示。Total WIP 約為年產量的 7%，多晶長晶、多晶平磨及中剖回切這些製程的 WIP 都要 大於 3 天才能做完，顯示 WIP 相當高。
工作站 月產能 平均 WIP
多晶長晶 6,245,574 1,096,424 冷卻 10,142,752 380,478
切方 7,043,577 490,738
切頭尾 6,592,789 328,439 中剖回切 6,268,784 872,424 多晶平磨 6,611,571 714,087
入庫 15,495,870 77,490
黏晶棒 7,301,408 279,929
切片 6,542,062 369,852
預清洗 6,717,296 298,688 晶片清洗 7,776,000 108,960
分選機 6,998,400 32,272
目檢 6,720,000 136,248
入庫 9,000,000 24,355
Total 5,210,382
表 3.3 2011 年 7 月到 2012 年 1 月各製程的平均 WIP 統計表 資料來源：本研究整理
3.4 交期及投料控制的方法
本研究個案公司在業務接獲訂單後，生管回覆的交期是以接受訂單的時間加上標準的 lead time 4～5 週為承諾的出貨時間，而 4～5 週的 lead time 是依據客戶的要求及生管 根據經驗認為安全可行的時間。生管使用詴算表計劃和管控工單生產進度，如表 3.4 所示。
生管在接到業務的訂單後，依訂單量除以 21～28 天作為每日該訂單應入庫量，同時整筆工 單立即投入產線。現場的排程由生產線自己決定。生管每天撈系統的入庫數，把入庫數不 足的工單別回饋給生產線，然後針對已經延遲交期及距離交期較近的訂單進行跟催的工
單、太高的 WIP，因而容易做錯優先順序，導致低落的交期績效。
負荷 184,000 184,000 208,500 207,500 200,500 209,500 204,500 216,500 195,500
12/1 12/2 12/3 12/4 12/5 12/6 12/7 12/8 12/9
工單編號 出貨時間 出貨量 已入庫量
第四章 實做驗證
4.1 縮小移轉批量及抑制投單管理
本研究個案在第一個製程長晶後為一個大型晶體鑄錠，經過第三道製程切方後變成 25 個小晶體方塊(圖 4.1)，但製程移轉的批量仍以一個大型晶體鑄錠為一批，也就是同一個 大型晶體鑄錠所分切下來的 25 個小晶體方塊仍必頇為同一批移動。然而後製程的加工設備 都是以一個小晶體方塊為最小生產單位，所以每一道製程都必頇等 25 個小晶體方塊都完成 加工後集結，再移轉到下一製程進行生產，也就是產品耗費許多時間在生產線上進行等候。
切方
圖 4.1 加工批量示意圖 資料來源：本研究整理
本研究首先改變系統設定，在開方後即賦予每一個小晶體方塊一個獨立的編號，過站 時也取消綁定 25 個小晶體方塊的限制，改以一個小晶體方塊為移轉批量，之後依製程設備 之不同各別設定不同的移轉批量（表 4.1）。
製程 移轉批量(舊) (pcs) 移轉批量(新) (pcs)
Casting(長晶) 14194 14194
Cooling(冷卻) 14194 14194
Squaring(開方) 14194 14194
Cropping(切頭尾) 14194 2268
Inclusion removing(中剖回切) 14194 567
Grinding(平磨) 14194 567
Mounting(黏晶棒) 2268 2268
Slicing(切片) 2268 2268
Pre-clean(預洗) 567 567
Final-clean(晶片清洗) 567 567
Sorting(分選) 567 567
Visual inspection(目檢) 567 567
依照圖 TOC SDBR 與緩衝管理導入方法―TOC 戰略與戰術圖，3:11 節抑制投單管理，擬 定的戰術為：
對每一產品群，將生產緩衝時間( buffer time)設定等於現在生產前置時間的 50%。個案從 2011 七月到 2012 一月的平均 production lead time 為 29.5 天，所 以將緩衝時間設定為現在生產前置時間的 50%，即為 15 天。
只依承諾交期日提前一個緩衝時間將訂單投入生產線(凍結多餘已下線訂單直到 根據前面所訂的準則所決定的投單時間到才投單生產)。本研究利用現有製造資訊 系統的功能，每日由各製程生產單位人員攫取系統內每張工單的製造資訊，匯入 詴算表後予以計算該工單距離出貨日的天數，只要是距離出貨日大於一個生產緩 衝時間的工單都予以凍結。
初期業務人員禁止利用較短前置時間去得到更多訂單 戰術的導入以下面的幾個具體步驟來執行:
1. 以現在平均 lead time 的 50%為生產緩衝＝15days
2. 每日撈取系統資料計算距離工單入庫日的天數(Today － 應入庫日)，如表 4.2 3. 在線距離入庫日超過一個生產緩衝時間的工單都凍結，即若(Today - 應入庫日) >
14 days，則先凍結
4. 未投入的工單在距離出貨一個生產緩衝時間時才投入
廠別 作業站名稱 工單編號 長度 重量 數量 單位 今日日期 預訂出貨日期 距離出貨天數
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 122 7.021 324 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 237 13.533 635 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 118 6.746 313 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 33 1.995 83 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 121 6.906 321 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 114 6.59 302 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 116 6.742 308 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 120 7.106 318 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 112 6.347 297 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 236 13.667 632 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 117 6.728 310 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 109 6.347 289 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 111 6.45 294 pcs 2012/1/24 2012/1/28 4.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 125 7.312 332 pcs 2012/1/24 2012/2/2 9.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 115 6.533 305 pcs 2012/1/24 2012/2/2 9.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 121 6.868 321 pcs 2012/1/24 2012/2/2 9.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 243 13.848 651 pcs 2012/1/24 2012/2/2 9.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 230 13.179 616 pcs 2012/1/24 2012/2/2 9.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 229 13.261 613 pcs 2012/1/24 2012/2/2 9.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 230 13.124 616 pcs 2012/1/24 2012/2/2 9.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 236 13.494 632 pcs 2012/1/24 2012/2/2 9.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 104 6.12 275 pcs 2012/1/24 2012/2/2 9.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 229 13.507 613 pcs 2012/1/24 2012/2/2 9.0
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 110 6.483 291 pcs 2012/1/24 2012/2/2 9.0
表 4.2 緩沖天數計算表―以黏晶棒站為例
時間 2011-Jun 2011-Jul 2011-Aug 2011-Sep 2011-Oct 2011-Nov 2011-Dec 2012-Jan 2012-Feb
導入縮小批量與抑制投單管理的導入，結果 WIP 有效的降低，production lead time 及達交率也有些許的改善。
4.2 緩衝管理
本研究在利用現有製造資訊系統的功能，每日由各製程生產單位人員攫取系統內每張 工單的製造資訊，匯入詴算表後予以計算該工單距離出貨日的天數，及緩衝時間被消耗掉
廠別 作業站名稱 工單編號 長度 重量 數量 單位 今日日期 預訂出貨日期 距離交期天數佔生產緩衝之 百分比
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 122 7.021 324 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 237 13.533 635 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 118 6.746 313 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 33 1.995 83 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 121 6.906 321 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 114 6.59 302 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 116 6.742 308 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 120 7.106 318 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 112 6.347 297 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 236 13.667 632 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 117 6.728 310 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 109 6.347 289 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX1 111 6.45 294 pcs 2012/1/24 2012/1/28 27%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 125 7.312 332 pcs 2012/1/24 2012/2/2 60%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 115 6.533 305 pcs 2012/1/24 2012/2/2 60%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 121 6.868 321 pcs 2012/1/24 2012/2/2 60%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 243 13.848 651 pcs 2012/1/24 2012/2/2 60%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 230 13.179 616 pcs 2012/1/24 2012/2/2 60%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 229 13.261 613 pcs 2012/1/24 2012/2/2 60%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 230 13.124 616 pcs 2012/1/24 2012/2/2 60%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 236 13.494 632 pcs 2012/1/24 2012/2/2 60%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 104 6.12 275 pcs 2012/1/24 2012/2/2 60%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 229 13.507 613 pcs 2012/1/24 2012/2/2 60%
1 黏晶棒 XXX-XXXXXXX2 110 6.483 291 pcs 2012/1/24 2012/2/2 60%
表 4.5 緩衝狀態計算表示意表-以黏晶棒站為例
2012 年三月及四月兩個月執行以上戰術，統計 lead time 變化如下表 4.6。平均 lead time 逐月下降，2012 年四月的 lead time 18.6 天較改善前的平均 30.1 天，下降了 37%。
狀態 時間 平均 lead time(day) 執行改善策略前 2011 年 7 月至 2012 年 1 月 30.1
縮小批量及抑制投單 2012 年 2 月 26.7
緩衝管理 2012 年 3 月 22.3 2012 年 4 月 18.6
表 4.6 導入緩衝管理之 lead time 變化表 資料來源：本研究整理
統計執行緩衝管理後的 2012 三月及四月的 WIP，結果如下表 4.7 也呈現每個月下降的 趨勢，對比導入改善方案前的 2012 年一月，WIP 下降了 41%。
時間 2011-Jun 2011-Jul 2011-Aug 2011-Sep 2011-Oct 2011-Nov 2011-Dec 2012-Jan 2012-Feb 2012-Mar 2012-Apr
多晶長晶 1,096,424 1,053,286 1,092,829 1,103,614 1,024,527 1,046,096 1,096,424 1,143,157 959,820 801,648 668,639 冷卻 380,478 365,508 379,230 382,972 355,528 363,013 380,478 396,695 333,074 278,185 232,029 切方 490,738 471,430 489,129 493,956 458,559 468,213 490,738 511,655 429,597 358,802 299,270 切頭尾 328,439 315,516 327,362 330,592 306,902 313,363 328,439 342,438 287,518 240,137 200,294 中剖回切 872,424 838,099 869,563 878,144 815,215 832,378 872,424 909,609 763,728 637,870 532,035 平磨 714,087 685,992 711,746 718,770 667,262 681,309 714,087 744,524 625,119 522,103 435,476 入庫 77,490 74,442 77,236 77,999 72,409 73,933 77,490 80,793 67,836 56,657 47,256 黏晶棒 279,929 268,915 279,011 281,764 261,573 267,079 279,929 291,860 245,052 204,669 170,710 切片 369,852 355,300 368,639 372,277 345,599 352,875 369,852 385,616 323,772 270,416 225,549 預清洗 298,688 286,937 297,709 300,647 279,102 284,978 298,688 311,419 261,475 218,385 182,151 晶片清洗 108,960 104,673 108,603 109,675 101,815 103,959 108,960 113,604 95,385 79,666 66,448 分選機 32,272 31,002 32,166 32,483 30,156 30,790 32,272 33,647 28,251 23,595 19,680 目檢 136,248 130,888 135,802 137,142 127,314 129,994 136,248 142,056 119,273 99,618 83,089 入庫 24,355 23,396 24,275 24,514 22,757 23,237 24,355 25,393 21,320 17,807 14,852 Total 5,210,382 5,005,384 5,193,299 5,244,549 4,868,718 4,971,217 5,210,382 5,432,464 4,561,220 3,809,558 3,177,479
表 4.7 導入緩衝管理之 WIP 變化表 資料來源：本研究整理
統計執行緩衝管理後的 2012 三月及四月的達交率，達交率上升到 93.3%，對比導入改 善方案前的 2012 一月的 65.4%，達交率提高了 27.9%。
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
達交率
圖 4.3 導入緩衝管理之達交率變化圖 資料來源：本研究整理
4.3 研究心得
在導入 SDBR 戰略戰術圖的方法前，我們先安排給予基層幹部進行 TOC 以及 SDBR 的基 礎知識的訓練。在 TOC 相關的知識分享時，對於這種直覺卻又抽象的概念，幾乎所有人都 表現得興趣缺缺。有領班說，「聽起來很神，可是要做什麼？」。後來講到戰略戰術圖的管 理方法時，也沒有激起太多迴響跟熱情。有領班的回應是，「聽起來很簡單啦，如果這麼簡 單就有很好的效果，那別人都比較笨？」。是的，大家都不相信這套技術有什麼了不起，也
在導入 SDBR 戰略戰術圖的方法前，我們先安排給予基層幹部進行 TOC 以及 SDBR 的基 礎知識的訓練。在 TOC 相關的知識分享時，對於這種直覺卻又抽象的概念，幾乎所有人都 表現得興趣缺缺。有領班說，「聽起來很神，可是要做什麼？」。後來講到戰略戰術圖的管 理方法時，也沒有激起太多迴響跟熱情。有領班的回應是，「聽起來很簡單啦，如果這麼簡 單就有很好的效果，那別人都比較笨？」。是的，大家都不相信這套技術有什麼了不起，也