1.1 研究動機
半導體製造為資本密集的產業，生產設備造價昂貴，導致半導體廠的固定成 本往往高達製造成本的 60%~70%，而機台利用率的高低與產品製造成本息息相 關，利用率愈高則製造成本愈低，因此為強化企業的競爭力，審慎進行機台規劃 或有效維持機台高利用率是一個非常重要的課題，此類問題部分學者泛稱為『產 能規劃』問題[7]。根據規劃時距(time horizon)的長短，可分為三個層次：策略層、
戰術層、作業層。
長期而言，企業通常以產品需求預測為基礎，進行建廠初期或每年新添購機 台之產能規劃，然而半導體產業競爭激烈、產品生命週期短且市場需求變化十分 迅速，導致業者難以精確地預測產品需求，往往造成預估產能與實際需求存在極 大的落差，使得有些工作站產能過剩、另外一部份工作站產能卻又不足的情形發 生，為使所有機台能維持高利用率水準。部份廠商以選產品組合的方式進行中期 的產能規劃，來提高設備之利用率。
廠商縱使在前述的長中期最佳產能規劃下，從事生產活動，短期內還是會發 生產能供需不匹配的情形，因為機台當機具有不確定性，亦即何時機台當機，並 無法事先預知，因此廠商在長中期產能規劃決策時，實在無法精確預估未來各廠 產能的供需數量，因此短期產能供需失衡是一個常見的現象。
針對此短期產能供需失衡的問題，部分業者藉由廠際間產能相互支援的方式
來克服，亦即由產能不足的一方向產能過剩者購買或租借產能，使雙方能同時解 決產能閒置或不足的困擾，以互蒙其利。然而，現階段業者通常根據經驗法則，
進行廠際間產能交易支援活動，再者，也鮮少有文獻研究此問題。因此本論文擬 針對此短期產能交易決策，進行有系統的研究。
1.2 研究議題
如上節所述，半導體製造業屬於資本密集產業，且產品的製程相當複雜，再 加上其生產週期冗長，經常會有短期產能供需失衡的問題發生，若能有效提升整 體產能利用率，將可縮短產品之產出時間、提高生產績效、降低製造成本，對於 企業競爭力之提升將有相當大的助益，因此，本研究之目的乃發展一套短期的產 能交易決策模式，使交易雙方在互惠原則下，共同提升兩晶圓廠之績效。
本論文分做兩個研究議題，第一個研究主題乃依據單項決策準則(single decision-making criterion)，發展兩晶圓廠進行短期(每週)產能交易的決策機制，期 能最大化兩晶圓廠的長期總產量(long-term throughput)。此單項決策準則是指兩晶 圓廠每週的總產出作業數(number of operations)。
第二個研究主題為第一個研究主題的擴充性研究，亦即將單項決策準則擴充 為多項決策準則(multiple decision-making criteria)，並以兩晶圓廠的三種總產出指 標當成決策準則—每週總產出作業數(number of operations)、每週總加工層數 (number of layers)、每週總產出晶圓數(number of wafers)。為將三個決策準則整合 成單一準則，針對此三項決策準則必須分別給予一個權重值，不同的權重值組合 代表不同的交易決策，其長期績效自然也不相同，因此本主題之研究重點為：找 出三個決策準則的最佳權重組合(optimal weighting portfolio)，期能最大化兩晶圓
廠的長期利潤總和。
1.3 研究假設與方法
本研究提出短期的產能交易決策模式，此決策問題可進一步解釋如下，假設 有兩晶圓廠距離相近，而兩廠均存在短期產能供需不平衡的問題，且願意進行短 期產能交易的合作關係。在一個交易決策點，每一個晶圓廠都可透過其製造執行 系統掌握目前的在製品狀況、當機狀況，並且根據已規劃的投料計畫，推估未來 一週各機台群的產能負荷；若發現未來一週某些機台群可能會發生產能供需失衡 情形時，則兩晶圓廠應該如何交易產能，才能使雙方產出的總作業數或利潤總和 最大，是本研究擬探討的決策問題，本研究分為兩個主題作深入的分析與探討，
針對兩個主題之研究架構說明如下。
第一個主題以極大化兩晶圓廠每週之總產出作業數為決策準則，進而擬定產 能交易決策，本主題所發展的產能交易的決策機制，可分為三個階段：(1)找出產 能交易組合之解空間，此模組的目的是要決定有哪些工作站可以進行產能交易，
各有多少產能單位可以交易。(2)估算產能交易組合之產出作業數，此階段的目的 是快速計算每一個產能交易組合對應之各廠產出作業數，本研究是以系統模擬結 合類神經網路的技術來估算之。(3)找出最佳產能交易組合，此模組的目的是希望 在龐大的產能交易組合的解空間中，快速找出近似最佳的交易組合。
第二個主題分析兩晶圓廠在擬定每週的產能交易決策時考慮三項決策準 則，而決策者應如何決定此三項準則的最佳權重組合，期使兩廠之長期利潤總和 最大。本主題之架構包含兩個模組，第一個模組為：給定一組總產出作業數、總
樣本資料，結合類神經網路模式與基因演算兩種方法，做出每週最佳之產能交易 決策。第二模組之目標為找出三項決策準則之最佳權重組合，使兩晶圓廠在進行 較長期(10 週)之產能交易後利潤總和最大，求解工具乃結合實驗設計與反應曲面 兩種方法。
1.4 論文組織
本論文其他章節之安排如下，第二章為相關文獻探討；第三章發展單一決策 準則之短期產能交易模式；第四章發展多項決策準則之短期產能交易模式，研究 重點是如何找出三項決策準則之最佳權重組合，期使兩晶圓廠較長期之利潤總和 最大；第五章說明本論文之研究結論與建議。