附屬資源相關研究分類

排程是一種對生產系統進行資源分配的決策，工廠常見的排程問題通常為機台與工 件之間的安排，然而在製造業中，工廠內的機台要完成某些產品的製程步驟，需搭配 額外的附屬資源才能順利加工完成，例如在半導體產業內的離子植入製程，機台需搭 配氣體（gas）才能進行加工。在有關於機台與工件之排程相關文獻中，若考慮生產環 境中具有副資源此項因素，大多數學者在發表研究時皆忽略工件在加工時需要副資 源，或是作些假設降低副資源在加工時影響的程度，而只考慮了機器的加工限制，然 而實際上為了讓機台能發揮更大的效益，必須要將副資源這項因素一起考慮進去，如 此才能有效的利用機台產能。

針對彈性製造系統(FMS)環境中，探討選取附屬資源的問題，大致上可以將問題分 成兩大類：第一，同時決定零件指派加工(Part assignment)和刀具配置(Tool allocation) 問題，Sarin and Chen(1987)研究在刀具生命週期(Tool life)、刀具大小(Tool size)和刀具 數量(Magazine capacity)限制下，發展一混整數規劃模型，求出零件指派加工和刀具配 置。Leung et al.(1993)則假設所有刀具生命週期與大小都相同的前提下，發展一整數規 劃模型，求出零件指派加工和刀具的配置。Buyurgan et al.(2004)利用刀具的生命週期 和刀具大小的比值(tool life/tool size；L/S)，進行刀具與機台的配置和零件的指派加工，

考量刀具的可用數量與一個產品需使用多種刀具才可完成加工作業的限制下，發展一 個啟發式演算法，以機台利用率最大化為目標，進行選取零件及配置刀具在機台上加 工。Whitney and Shin(1985)發展一序列演算法(Sequential heuristic)來決定零件型態的選 擇與刀具的配置。Rau and Chetty(1996)發展一動態規劃模型，求解零件指派加工和刀 具的配置；第二，決定刀具配置(Tool allocation)問題，過去已有許多文獻針對此問題 進行求解，如(Stecke(1983)；Atan and Pandit(1996)；Amoalo and Meredith(1996))。

在製造業裡，電腦數值控制機(Computer Numerical Control, CNC)在彈性製造系統環 境中應用的非常廣泛，產品在 CNC 機台上加工時需要有附屬資源－各種不同的刀具 協助，才可完成加工，因此如何配置刀具與機台為非常重要的一項工作。Avci et al.(1996)

針對 CNC 機台刀具管理的議題，考量機台內放置刀具的刀具盒具有容量的限制、每 一刀具需擺放在刀具盒的專屬位置和刀具具有生命週期等限制下，提出以最小化製造 產 品 之 總 成 本 為 目 標 ， 求 解 刀 具 與 機 台 的 最 佳 配 置 與 工 件 加 工 的 最 佳 順 序 。 Akturk(1999)考量產品加工時需利用刀具此項條件，在刀具與機台搭配的限制和機台只 能放置一定數量刀具等限制下，發展一個混整數規劃模型，以最小化加工的總成本為 目標進行求解。Akturk and Onen(1999)發展一啟發式演算法，以最小化製造產品總成 本為目標下，來求解工件批數量大小與刀具的最佳配置。Akturk and Ozkan(2001)發展 一多階段演算法，在最小化總製造成本下，求解刀具與機台的配置及作業指派加工。

Bilgin and Azizoglu(2009)則發展兩種啟發式演算法與禁忌搜尋法(Tabu search)進行比 較，考量刀具利用率與刀具盒具有容量的限制下，求解刀具的最佳配置與作業指派加 工。

在半導體晶圓測試階段中，Wang and Hou(2003)研究在預算及附屬資源限制下，測 試機台產能擴充與配置問題。在已知需求、預算與針測機台（prober）之數量限制下 發展一整數規劃模型，並以最大利潤為目標，求解測試機台的最佳配置量。Zhang et al.(2006)提出過去在 IC 測試環境進行產能規劃時，通常單就瓶頸資源進行規劃，而將 其他成本甚高之附屬資源視為產能無限，此規劃方法的實務性受到質疑。因此，作者 在進行產能規劃時，不僅針對測試機台的產能進行評估，亦針對高成本之關鍵資源進 行數量推估，以節省企業在進行產能配置與擴充時所耗費的資金成本。作者建構混合 整數規劃模式，以最小化高等級工單未能滿足的成本與未能滿足的機台工程時間為目 標，另行建構 High Buffer Formulation 與 Tight Workload Formulation 以改進原數學規 劃模式的缺點，讓測試機台與附屬資源數量的規劃數量更為精確。

在離子植入機氣體配置相關研究中，黃氏(2006)針對離子植入機台做整體規劃來配 置各機台毒氣鋼瓶種類，提出成對組合的概念，在同一部離子植入機台的氣體鋼瓶櫃 內，配置兩瓶或兩瓶以上相同種類毒氣氣體的鋼瓶，藉此提升機台生產績效。針對附 屬資源之相關文獻整理如表 2.1 和表 2.2 所示。

表 2.1 附屬資源之相關研究文獻

文獻 附屬資源 使用之求解方法 目標式

Sarin & Chen(1987) FMS 之刀具 MIP 模式 最小化總生產成本 Leung et al.(1993) FMS 之刀具 IP 模式 最小化總生產成本 Buyurgan et al.(2004) FMS 之刀具 tool life / tool size 之比值 最大化機台利用率 Rau & Chetty(1996) FMS 之刀具 dynamic programming 最小化機台負荷差異

Whitney & Shin(1985) FMS 之刀具 sequential heuristic

最大化機台利用率、

最大化刀具槽利用 率、最小化刀具數量

Stecke(1983) FMS 之刀具 nonlinear programming

最大化零件被連續製 造的次數、最大化刀 具槽利用率

Atan & Pandit(1996) FMS 之刀具 IP 模式 最小化刀具數量

Amoako & Meredith(1996) FMS 之刀具

tool and part batching、

tool sharing、flexible tooling heuristic

最小化刀具更換次 Akturk & Ozkan(2001) CNC 刀具 multistage algorithm 最小化總生產成本 Bilgin & Azizoglu(2009) CNC 刀具 啟發式解法、TS 最大化總權重值

Wang & Hou(2003) 針測卡 IP 模式、GA 最大化利潤

Zhang et al.(2006) 針測卡

MIP 模式、High Buffer Formulation、Tight Workload Formulation

最小化高等級工單未 能滿足的成本、未能 滿足的機台工程時間 本研究 氣體 MIP 模式、GA、SA、TS 最小化總完工時間

表 2.2 附屬資源限制之相關研究文獻

New process introduction