緒論

薄膜電晶體液晶顯示器（Thin-Film Transistor Liquid-Crystal Display；

TFT-LCD）的生產製造技術結合半導體產業、化學材料產業及光電產業之 製造技術其製造程序，可分為三大製程，分別為薄膜電晶體陣列( TFT Array )製程、液晶面板組立(Cell Assembly )製程及液晶模組組立( Module Assembly )製程，如圖 1-1 所示：

圖 1- 1 TFT-LCD 製程與 CF 之關聯圖[32]

其中，陣列(Array)製程主要的處理對象是玻璃基板，在其表面進行鍍 膜、曝光、顯影及蝕刻等製程，且具有再迴流之特性。組立（Cell）製程 則是對玻璃基板與彩色濾光片進行配向、組立與液晶灌注等步驟。模組 (Module)製程與電子產品的組裝類似，是將上一階段完成的 TFT-LCD 面板 與驅動 IC(Driver IC)、印刷電路板(PCB)及背光模組(Backlight Module)等零 件進行組裝，再經過最後的檢驗使其成為一個 TFT-LCD 成品。

彩色濾光片(Color Filter；CF)為組成 TFT-LCD 關鍵物料之一，並且在 數量上和陣列之產品呈一比一的搭配關係。以 15 吋 TFT-LCD 面板為例， (Color Filter) 陣列製程 (TFT Array Process)

模組組立製程 (Module Assembly Process)

Array process Cell process Module process

組立製程 (Cell Assembly Process)

仰賴外包，如圖 1-2 所示，此現象對於全數產品供應給各家 TFT-LCD 公司 的 CF 專業廠而言，訂單種類因而大幅提升，若訂單過於密集時，往往無 法允諾客戶準時出貨而流失訂單。專業廠在此嚴苛環境中，排程規劃更為 困難，故本文選定 CF 專業廠為研究探討的對象。

圖 1- 2 面板廠之彩色濾光片內製、外包比例[21]

在產品訂單之特性上，小尺寸(對角線 10 吋以下)之消費性電子產品種 類數繁雜且生命週期短，客戶(下游 Cell 廠)通常下訂單會要求分批分期出 貨，如表 1-1 所示，客戶之下單並不會要求一次出貨，通常會分成數批的 方式，故訂單交期更為發散，如此一來大大增加了 CF 廠在生產規劃上之 難度，而中大型尺寸(10 吋以上)之產品，通常需求較為穩定且種類數少，

故本文選擇小尺寸之 CF 專業廠來進行探討。

表 1- 1 小尺寸 Cell 廠的訂單需求資訊[24]

TFT Company Cell Fab Size Demand(K) Due date Quantity(K) 45 5,15,25 20,10,15 A3.5 620*750

42 16,30 17,25

30 8,18 15,15

B4.0 680*880

40 1,16 25,15

28 10,25 9,19

X

C4.5 730*920

26 2,26 14,12

CF 廠主要須考量的問題是各種繁雜的換線，換線之整備時間高達數小 時不等，過於頻繁的換線使得機台閒置，造成產能的浪費，故如何妥善規 劃生產換線的時機是一個值得研究的議題。而 CF 廠在生產的過程中，換 線的種類主要可以分為產品換線、光阻換線與玻璃尺寸換線三種，說明如 下：

(1) 產品(光罩)換線：由於產品間的差異主要反映在產品的光罩，在 更換不同產品之生產時須進行曝光機台的光罩更換，並須通過首 批產品的品質驗證後才能進行大量生產。

(2) 光阻液特性差異：平面顯示器之產品種類繁多，有些產品所使用 的光阻與其它種產品不同。而光阻轉換時，須進行曝光機台光阻管 線的排空與清洗，換線後的首批產品亦需進行品質驗證。

(3) 玻璃尺寸差異：專業 CF 廠在生產各種產品種類之過程中，常因 玻璃尺寸之不同而須進行換線。因玻璃尺寸之不同而換線時，需 將生產線的所有機台停機。換線後的首批產品亦需進行品質驗 證。

如上所述，機台會因為產品、光阻及玻璃尺寸的差異進行換線，而換 線時間會因為兩兩前後順序之不同而相異，此為順序相依(Sequence dependence)之特性。未經規劃的隨意換線容易造成產能的損失。在實務的 環境中，為了減少換線時間，不同玻璃規格間的替代為常見之作法，即以 大的玻璃尺寸來代替小的玻璃尺寸，事後方裁切成符合規格的小尺寸。但 此法會造成額外玻璃成本之花費，為減少換線後以「增加產出」與裁切玻 璃造成之「增加成本」間要如何取捨，則成為一個值得探討的議題。

綜合上述，本文欲針對ㄧ CF 專業廠考量多規格換線之條件下，以混 整數規劃求解模式 (Mixed Integer Linear Programming；MILP)為主要解題 工具，建構出一之主生產排程機制。

1.2、、、、研究目的研究目的研究目的研究目的

基於前述的研究背景與動機，本文之主要目的是在有限的資源限制下 (光罩、光阻、玻璃規格等)，建構一套考量順序相依換線時間及物料成本(玻

璃裁切成本、光阻液耗費)之主生產排程機制，以解決 CF 專業廠面對多樣 少量之訂單如何達交之問題。為了達到上述之目的，本文分為以下兩個模 組來進行求解：

一、 產能規劃模組

此模組採產能粗估之概念，不考量整備時間，將組立製程需求之產能 及光罩與生產系統現有之機台產能及光罩作比較，以檢視系統之產能及光 罩是否能夠滿足需求，若能滿足，則代表需求之合理性，方能進行下一模 組之規劃。

二、 主生產排程模組

本模組以滿足訂單達交率為目標，考量玻璃替代之經濟效益來規劃生 產之產品種類與數量及排程，本文設計三個模式來求解：

1. 「瓶頸工作站模式」：初始規劃訂單之排程時，未知各訂單是否能如期 達交，為了使訂單達交率極大化，目標式採用「最小化延遲成本」，建 構一瓶頸工作站模式來安排訂單排程及確認系統之產能滿載與否。

2. 「玻璃規格替代模式」：承接上一個模式，得知瓶頸工作站排定訂單排 程後有延遲成本產生，則考量玻璃規格、玻璃成本等限制，在追求最小 化延遲成本之目標下，減少玻璃換線時間來增加產出，以避免訂單延遲 之發生，倘若仍然無法滿足訂單需求，只好修正組立製程需求。

3. 「最小化光阻換線模式」：若經過瓶頸工作站模式後，得知產能能夠滿 足訂單且在期限內如期完工，此時目標式改為考量光阻液成本，採最小 化光阻換線模式進行求解，以降低光阻液之消耗。

1.3、、、、研究範圍與限制研究範圍與限制研究範圍與限制研究範圍與限制

本文考量了 CF 專業廠的多規格換線限制，以極小化各種生產成本為 目標，針對規劃幅度內之需求建構出一線性規劃模式，發產出一套「主生 產排程機制」以利後續細部之排程，故本文之研究範圍在主生產排程與細 部排程規劃階段。

以利達到規劃目標，故本文之研究範圍如圖 1-3 所示：

為了有效完成本文之規劃目標與降低環境的複雜度，本文做了以下的限 制：

(1) 本文之研究對象為 CF 專業廠，具多規格換線之情境，適用於生產小 尺寸(4.5 代廠以下)彩色濾光片廠。

(2) 僅針對 CF 廠中瓶頸機台(R、G、B 三原色曝光製程)進行排程規劃 (3) CF 專業廠之生產型態為訂單式生產（Make to Order；MTO）。 (4) 組立製程之訂單需求、交期時間為已知。

(5) 各產品之光罩個數為已知。

(6) 機台數量為已知。

(7) 各機台與光罩之搭配為已知。

(8) 多規格的換線整備時間為已知。

圖 1- 3 研究範圍 1.4、、、、研究方法與流程研究方法與流程研究方法與流程研究方法與流程

為達上述目的，本文之研究方法採下列方式進行，其流程圖如圖 1-5 所示。

(1) 文獻探討

根據研究動機、背景及目的，搜尋相關之文獻並整理。

需求管理

主生產排程 粗估產能規劃

細部生產規劃 產能需求規劃

研研研研 究究究究 範範範範 圍圍圍圍

(2) 問題定義與分析

在此階段將欲研究之環境問題清楚的描述，讓問題更具有實務性。

(3) 模式建構

按照問題，建構出ㄧ具「玻璃替代機制」及「光阻節省」之主生產排 程，以供管理人員作為決策依據。

(4) 實例驗證

藉由實例來驗證模式的求解效果，並加以推廣及應用。

(5) 結論與未來研究方向

最後，簡單扼要的說明本文研究之特色及結論，從頭至尾貫穿全文，

並列舉本文未來研究可繼續發展之處。

研究背景、動機與目的

問題定義與分析

主生產排程模組 產能估算模組

結論與未來研究方向 文獻探討

實例驗證

圖 1- 4 研究步驟及流程