機台的妥善率,up_time 是機台的可運作時間,down_time 是機台的當機時間,
當機時間包含機台的定期保養維護時間。機台的妥善率越高,機台可用的產能就 越高,因此工廠都希望能縮短當機時間,以提高機台的妥善率。
機台當機時間的長短受到維護作業的影響。維護作業包含兩個因素,第一、
維修能力的高低(機台維修人員的人數、技術),第二、備用零件(spare parts,
以下簡稱備份件)的庫存量,此兩者為構成補給體系維護營運成本的重要因素。
妥善率(A)
在上述的補給體系下,上下游間的支援關係,可分成兩種商業模式:第一,
使用者主導模式(buyer-managed inventory; BMI),其最下游端的晶圓廠,必須 自行管理其備份件庫存,在適當的時機,向上游的供應商購買適當的庫存量,並 自行負責維修。在此狀況下,晶圓廠的同業間,彼此無法共用其資源(人力、物 料 ), 因 而 造 成 較 高 的 妥 善 率 維 護 營 運 成 本 。 第 二 , 供 應 商 主 導 模 式
(vendor-managed inventory; VMI),此時晶圓廠是以購買各機台所需妥善率的方 式,來維護其生產線的產能,由供應商來管理備份件庫存與維修人員調動,因此 晶圓廠同業間的資源(人力、物料)是互相共用的,對整個補給體系來說,妥善 率維護營運成本可大為降低。
關於備份件補給體系的運作,過去已有頗多文獻研究如何決定各單位的庫存 量,以提升補給體系的營運績效[1]-[7]。這些研究已有相當重要的成果,也已發 展出商用軟體如OPUS-10 [8]。此等軟體可以在一給定的機台妥善率目標下(例 如90%),快速計算出補給體系中,各單位每種備份件的最適庫存量,使補給體 系的總維護營運成本最低。
然而過去有關備份件的文獻,其補給體系的終端系統通常是單一類型的機 台,譬如飛機、武器系統等。然而,備份件補給體系的最終系統也可能是一個工 廠,譬如晶圓廠是由許多種類型的貴重機台所構成。在晶圓廠,一個機台類型通 常簡稱為機台群(tool group),晶圓的生產作業要多次(reentry)經過不同的機 台群加工完成,晶圓廠的最終績效是由這許多機台群組合而成。一機台群的妥善 率越高,其成本也越高;因此在預算有限的前提下,如何有效配置各機台群的妥 善率,實在很重要;但是過去卻少有文獻探討此議題。
1.2 研究目的
根據上述的研究動機,本論文擬探討晶圓廠機台群的「妥善率方案組合決策 問題」(tool availability portfolio decision)。亦即在供應商主導(VMI)的商業模 式下,一個給定產品組合和機台組合的晶圓廠(機台組合是指該晶圓廠各機台群 所配置的機台數目),如何決定各機台群的妥善率,使該晶圓廠的獲利最大。
此決策問題的解空間相當龐大,假設該晶圓廠有G 個機台群,每一個機台 群有N種妥善率方案可以選擇,則此晶圓廠有NG 個妥善率方案組合。一實際的晶 圓廠通常有60個以上的機台群,假設 N = 2,則有260≈ 1018妥善率方案組合。
由於解空間非常大,本研究參考Wu等人 [9]的研究,利用等候線網路模型
(queueing network model)[10]來快速評估一組妥善率方案組合的績效,然後發 展一基因演算法(genetic algorithm; GA)[11]與一邊際配置法(marginal allocation;
MA)[12],以快速找出近似最佳解(near optimal solution),並比較此兩種演算 法(GA/ MA)的績效何者為佳。
1.3 論文章節安排
本論文其他章節安排如下:第二章討論備份件管理與維修作業的相關文獻。
第三章將先詳述本研究問題的決策情境,其次介紹等候線網路模型的功能,最後 敘述本研究所使用的基因演算法和邊際配置法。第四章則提出案例驗證,並比較 各求解方法的績效差異。第五章是研究結論與建議。