1.1、研究背景與動機
鋼鐵產業是眾多基礎及公共建設的需求，不僅僅幫助經濟發展，亦帶 動國家的進步，特別在開發國家之中，例如中國、印度、巴西等等，對於 鋼鐵需求亦逐漸攀升，可見鋼鐵產業在國家建設上的重要性。根據國際鋼 協與金屬研究中心[18]表示，2008 年受到金融風暴的影響，使得鋼鐵業在 2009 年的產值比前一季衰退 37.2%，但各國政府陸續推出擴張性財政政策 刺激內需，在這些財政及金融政策效果發酵之後，預期在 2010 年開始緩 步復甦。由台灣工銀[19]研究發現全球鋼鐵產量從 2003 年至 2007 年後半 季的需求較穩定，2008 年至 2009 年前半季波動相當大，各國鋼鐵業因此 受到波及，考量在回溫之後如何快速滿足顧客大量需求仍是鋼鐵業需面臨 的問題。
本文針對鋼鐵廠生產的主要產品「H 型鋼」1為研究對象；H 型鋼大部 分應用於建築、橋墩或是公共建設上，是非常重要的物料。近來由於鋼鐵 業緩步復甦之後，受到國內廢鋼缺料、廢鋼價格上揚以及市場增補庫存等 因素帶動下，H 型鋼的價格波動平均漲幅已達 10%。除此之外，國內同業 以及大陸低價競爭，使的各個鋼鐵廠開始思考如何提升自我競爭力，考量 如何能快速滿足各顧客多樣化需求以及準時出貨提升生產績效，來搶佔鋼 鐵市場。因此在面對未來大量需求的情況下，如何有效利用鋼鐵廠所需的 原物料且滿足顧客多樣化之需求，來提升競爭力，仍是目前鋼鐵業相當重 要的議題。
鋼鐵廠的製程屬於流程型生產，可分為煉鋼與軋鋼製程等兩階段。第 一階段的煉鋼製程，主要產出第二階段軋鋼製程所需的鋼胚2。H 型鋼所需 的鋼胚經由第二階段軋鋼製程中的軋延機台壓延之後，可依照訂單長度規
1H 型鋼：鋼鐵廠生產的主要鋼材之ㄧ，形狀如 H 型。
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格與數量裁切，以滿足顧客需求。對於生產型態為接單式生產之鋼鐵廠而 言，當接到 H 型鋼的產品訂單時，其規劃流程為：首先由營業處接收顧客 訂單之後，交由製造部彙整各類長度規格之需求，並從眾多的可行切割方 案3中，規劃出最佳組合的方式4，以滿足顧客之需求。再將規劃完的結果 交給生管人員排定鋼胚在軋鋼製程的生產排程規劃。由於軋鋼製程的瓶頸 機台是軋延機台。因此生管人員在軋鋼製程的生產排程規劃中，主要針對 軋延機台做規劃。而軋延機台在決定鋼胚壓延順序時，除了考量製造部的 規劃結果之外，另有順序相依之整備問題以及滿足各訂單交期時間問題 等。而煉鋼製程的生產排程規劃，則可依據軋延機台的規劃結果反推。但 鋼鐵業在上述的規劃流程中，仍以人工方式進行規劃，當遇到顧客變更訂 單或緊急插單時，規劃彈性亦受到限制，無法快速滿足顧客要求。
承上所述，皆為鋼鐵廠所需面臨的問題，且以上課題皆為實務上排程 之困難點，並且在鋼鐵製程相關文獻中尚未有研究探討過；因此做為本文 研究主題之動機。
1.2、研究目的
基於上述的研究背景與動機，本文目的為協助鋼鐵廠解決規劃流程 中，必需從眾多可行切割方案決定最佳組合方式，以及軋鋼製程的排程規 劃等問題，建構出一完善的「鋼鐵廠-軋鋼製程主生產排程規劃系統」，且 快速因應顧客變更訂單或緊急插單之要求，並取代目前人工規劃之方式。
為達上述目的，本研究將建構出「軋延機台生產排程規劃模組」以及「鋼 鐵廠內部績效規劃模組」，其說明如下：
(1) 「軋延機台生產排程規劃模組」建構
此模組以鋼鐵廠的規劃流程做為設計的解題步驟。其各個步驟的 簡要說明如下：
一. 首先接收訂單之後，以訂單交期區間為規劃週期，並彙整各規 劃週期對於不同長度規格之需求。
3可行的切割方案：滿足可用長度以及允許裁切廢料上限的切割方案。
4最佳組合方式：從數個可行的切割方案中，決定各個可行切割方案的採行次數，
並將鋼胚依最佳組合方式裁切之後，以滿足各訂單之規格需求。
二. 彙整之後，考量在可用長度以及允許的裁切廢料限制下，列出 所有可行的切割方案，並設計一整數線性規劃模式，求解可行 切割方案在各規劃週期的最佳組合方式，以及在軋延機台的生 產排程規劃。
(2) 「鋼鐵廠內部績效規劃模組」建構
此模組以「軋延機台生產排程規劃模組」的規劃結果，判別在滿 足以及未滿足顧客需求之下，決定進一步規劃的方式。其滿足以 及未滿足顧客需求的規劃方式簡要說明如下：
一. 若能滿足顧客需求，則以整數線性規劃模式，找出最適的裁切 廢料長度以及存貨支數。
二. 若無法滿足顧客需求，則以延遲交貨時間方式，設計一整數線 性規劃模式，判斷延遲交貨時間之後，是否影響其他顧客訂單 之達交時間。並將規劃結果告知顧客，由顧客決定是否接受。
1.3、研究範圍與限制
本文所發展之「鋼鐵廠-軋鋼製程主生產排程規劃系統之構建」，主要 針對鋼鐵廠在規劃流程中所面臨的問題，建構出一完善的主生產排程規劃 系統。因此本文之研究範圍在規劃鋼胚切割計畫時，決定可行切割方案的 最佳組合方式，以及在軋鋼製程中軋延機台的生產排程規劃，如圖 1-1 所 示。
圖 1-1：研究範圍
軋延機台生產排程 規劃
規劃鋼鐵切割計劃
本文研究範圍
接單管理 資源需求規劃
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考量問題複雜度情況之下，為了有效達成本文規劃目標與求解結果，
吾人在以下做了幾項假設與限制：
1. 本文研究之鋼鐵廠為訂單式生產(Make To Order, MTO)之生產型態。
2. 鋼胚數量可供應製造部規劃的結果，不考慮缺料。
3. 已知各訂單需求數量資訊。
4. 各訂單交期已知。
5. 各機台之派工法則，均採先進先出(FIFO)。
6. 產品加工流程已知。
7. 產品在各機台所需加工時間、整備時間已知。
8. 不考慮人員、物料與工具的資源限制。
1.4、研究方法與流程
針對上述的研究目的，本文之研究方法將依以下步驟進行，其流程如 圖 1-2 所示，流程步驟簡要如下：
1. 文獻探討
依據本文研究方向與目的，收集並彙整相關學者研究，以構建本文之 研究架構，主要分為以下三部份：
(1) 鋼鐵製程介紹
(2) 煉鋼及軋鋼製程相關文獻 (3) 切割問題相關文獻
2. 問題定義與分析
針對鋼鐵製造流程與規劃方法，分析研究問題之所在，根據問題特性與 限制做為研究方向。
3. 模式建構
鋼鐵廠的生管規劃人員可依「軋延機台生產排程規劃模組」以及「鋼鐵 廠內部績效規劃模組」進行規劃，並完成本文所欲達到之目標。
4. 實例驗證
透過鋼鐵廠的實例，將相關數據輸入至本文建構之模式中，以驗證本 文所提出規劃方式之可行性與成效。
研究背景、動機與目的
文獻回顧
問題定義與分析
實例驗證
結論與未來研究方向 鋼鐵廠內部績效規劃模組 軋延機台生產排程規劃模組 5. 結論與未來研究方向
在本論文最後，將針對不足之處提出說明，做為未來學者進一步改善 與研究方向。
圖 1-2：研究流程