高科技廠房於規劃設計階段成本管理之探討

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(1)國立交通大學工學院專班工程技術與管理學程碩士論文. 高科技廠房於規劃設計階段成本管理之探討 Investigations of Cost Management in the Planning and Design Phases of High-Tech Fab. 研究生：蘇怡樵指導教授：黃世昌. 博士. 中華民國九十七年. 六. 月.

(2) 高科技廠房於規劃設計階段成本管理之探討 Investigations of Cost Management in the Planning and Design Phases of High-Tech Fab 研究生：蘇怡樵指導教授：黃世昌. 國. Student：Yi-Chyau Su Advisor：Dr.Shyh-Chang Huang. 立交通大. 學. 工學院專班工程技術與管理學程碩士論文. A Thesis Master Degree Program of Construction Technology and Management College of Engineering National Chiao Tung University in partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science In Program of Construction Technology and Management June 2007 Hsinchu, Taiwan, Republic of China. 中華民國九十七年六月.

(3) 高科技廠房於規劃設計階段成本管理之探討研. 究. 生：蘇怡樵. 指導教授：黃世昌. 博士. 國立交通大學工學院碩士在職專班工程技術與管理學程. 中文摘要工程專案成本之控制為整個工程專案的重點管理項目，因為如何在有限的預算經費中，有效率的控制專案成本，並順利完成工程，是專案管理人員的最終目標。雖然規劃設計階段成本管理為爾後營建作業的執行依據，但工程專案人員在進行規劃作業時，常因工作的職別不同(設計單位、主承包商、顧問、業主)或因使用性(生產設備與製程)的不同而對其所決定的會有所差異。該如何規劃討論出最合理的成本乃是專案管理人員所應關心的重要課題。回顧國、內外文獻與成本相關教科書較少對上述問題進行深入之案例分析與探討。過去科技廠房的研究大都偏向進度、品質、營運管理與型式層面，關於造價管理的研究較少。廠房工程為複雜大型之工程，其所牽涉的層面與涵蓋範圍金額漸龐大，在規劃設計階段亟需討論與分析清楚。本研究透過問卷調查與實際案例資料分析，對工程規劃設計階段成本管理課題作一初步的探討。根據本研究所建構的規劃設計階段造價管理架構，經問卷調查共可歸納出 11 項關鍵項目，其中又以柱位柱距、結構系統、建築用途系數 I 值與地震係數、樓層與樓高、建築物尺寸最為關鍵。本研究另依據評估項目，結合訪談記錄與實際案例分析結果作分項重點說明，以提供未來規劃設計階段造價管理所需的決策參考，並可供教育訓練使用。. 關鍵字：高科技廠房、潔淨室、成本管理. i.

(4) Investigations of Cost Management in the Planning and Design Phases of High-Tech Fab Student：Yi-Chyau Su. Advisors：Dr. Shyh-Chang Huang. Master Degree Program of Construction Technology and Management College of Engineering National Chiao Tung University. ABSTRACT Cost control is one of the key items of project management of building construction. To control the cost effectively and finish the construction successfully within limited budget is the ultimate goal of project management. The building cost control in planning and design stages are the basis of future construction operation; however, the decisions made by project managers are often different due to the different background of professions ( designer, general contractor, consultants and owner), or the differences of usages, such as facilities and process of manufacture. Therefore, planning of concluding the most reasonable cost shall be one of the most concerned subjects for project manager. The documentation and textbooks relate to cost control rarely have in depth case analysis and investigation retrospectively to the subject above. Also, the research of high-tech fab often focus on the schedule, quality, and management or styles of operation, and rarely in the field of cost management. The construction of fab is big and complicated respectively, and its interface and budget grows immensely. It is important to discuss and analyze thoroughly during planning stage. This research is to study the issues of cost management in planning and design stages by collecting and analyzing interviews and actual cases. There are 11 key items of cost management in planning and design stage respectively, according to the hierarchies of cost management in planning and design stage established in this research. Among them, the column spacing, structure system, the I coefficient of structure design and earthquake variable, the number of floors and floor height, the size of building are the most important factors. This research illustrates the analysis of the interviews and case studies, based on the evaluation items, and with anticipation, can be used as reference of project management in planning and design stage in professional practice as well as in training and education. Keywords：Hi-Tech FAB，Cleanroom，Cost control，Cost Management ii.

(5) 誌謝本論文研究當中，承蒙恩師黃世昌教授認真踏實、態度嚴謹的悉心指導，舉凡論文之研究方向、文獻資料探討、論文架構、思考邏輯、修改完稿之時，無一不蒙受指導教授全力幫助與指導，使學生獲益良多，在此僅向指導教授致上最高致意與謝忱。也要感謝口試委員王維志教授與楊智斌教授提供本論文諸多獨到的修改與建議，使本論文整體上能更臻完善。論文撰寫時期，感謝諸多提供問卷調查與訪談的建廠人員及事務所建築師、上司、同事、同儕、技術顧問公司等專家大力的協助與幫忙，不吝惜地給予許多寶貴的經驗、資料與想法，促使論文得以如期完成。受限於篇幅，未能逐一道名，僅在此向大家表示十二萬分的謝意。最後感謝近年來曾經協助、支持、鼓勵、關懷過我的內人美珍與家人及仕祺等親朋好友，在我利用工作之餘念書的這段時間協助，感謝有您們的勉勵，得以順利完成學業。. 蘇怡樵謹誌 2008 年 7 月於風城. iii.

(6) 目錄中文摘要 ............................................................. i ABSTRACT ............................................................ ii 誌謝 ........................................................... iii 目錄 ............................................................ iv 表目錄 ........................................................... vii 圖目錄 .......................................................... viii 第一章緒論1 1.1 研究背景與動機 ................................................... 1 1.2 研究方法與目的 ................................................... 1 1.3 研究範圍 ......................................................... 1 1.4 研究流程與架構 ................................................... 2 1.4.1 研究流程 ................................................... 2 1.4.2 研究架構 ................................................... 3 第二章文獻回顧 .................................................... 4 2.1 台灣高科技產業之發展 ............................................. 4 2.1.1 北部科學園區現況 ........................................... 5 2.1.2 中部科學園區現況 ........................................... 5 2.1.3 南部科學園區現況 ........................................... 5 2.2 高科技廠房之定義與特性 ........................................... 6 2.3 高科技廠房類型與微振 ............................................. 9 2.3.1 半導體製程廠房(晶圓廠) .................................... 10 2.3.2 TFT-LCD 面板製程廠房 ....................................... 13 2.3.3 科技廠房微振管理 .......................................... 19 2.4 建廠成本影響因子 ................................................ 20 2.4.1 設計階段對成本之影響 ...................................... 20 2.4.2 科技廠房於設計階段工程成本探討 ............................ 21 2.4.3 建築物構造型式對成本之影響 ................................ 22 2.4.4 設計時間及工期對成本之影響 ................................ 22 第三章問卷調查與訪談成果 ........................................ 25 3.1 規劃設計階段議題之建立 .......................................... 25 3.2 問卷設計與分析方法 .............................................. 28 3.3 問卷施測 ........................................................ 28 3.4 訪談 ............................................................ 30 3.4.1 柱位柱距 .................................................. 31 3.4.2 結構系統 .................................................. 32 iv.

(7) 3.4.3 建築用途系數 I 值與地震係數 ................................ 3.4.4 樓層與樓高 ................................................ 3.4.5 建築物尺寸 ................................................ 3.4.6 土地使用強度 .............................................. 3.4.7 桁架 TRUSS 與中間柱位置 .................................... 3.4.8 微振需求 .................................................. 3.4.9 基礎底版 .................................................. 3.4.10 回風樓版(混凝土構造或密集鋼樑) ........................... 3.4.11 外牆系統 ................................................. 3.4.12 格子樑模板型式 ........................................... 3.4.13 高架地版 ................................................. 3.4.14 裝修材料 ................................................. 3.4.15 防火漆 ................................................... 3.5 小結 ............................................................. 35 35 36 37 37 38 39 40 41 42 42 42 42 43. 第四章資料分析與結果檢討 ........................................ 4.1 成本影響因子分析 ................................................ 4.1.1 柱距與微振需求比較 ........................................ 4.1.2 主結構系統方面 ............................................ 4.1.3 建築用途係數 I 值與地震係數 ................................ 4.1.4 結構體型式 ................................................ 4.1.5 潔淨室之桁架中間柱比較 .................................... 4.1.6 TRUSS 系統方面 ............................................. 4.1.7 潔淨室之桁架與回風層規劃模式比較 .......................... 4.1.8 潔淨室之桁架規劃模式比較 .................................. 4.1.9 格子樑與微振需求比較 ...................................... 4.1.10 潔淨室之回風層樓版規劃模式比較 ........................... 4.1.11 格子樑模具需求比較 ....................................... 4.2 課題檢討 ................................................... 4.2.1 TFT 廠房成本差異 .......................................... 4.2.2 潔淨室區結構系統因子關聯性 ............................... 4.4.3 廠房規劃設計團隊之現況發現 ............................... 4.4.4 規劃設計策略對成本之影響 ................................. 第五章結論與建議 .................................................. 5.1 研究結論 ........................................................ 5.2 研究貢獻 ........................................................ 5.3 研究限制與建議 .................................................. 參考文獻 ............................................................ 附錄一問卷 ............................................................. 45 45 45 46 46 48 49 50 50 52 54 56 57 58 58 60 62 63 65 65 69 69 71 74. v.

(8) 附錄二問卷統計總表 ..................................................... 76 附錄三碩士論文口試評語及意見紀錄表 ..................................... 77. vi.

(9) 表目錄表 2.1 高科技工業發展史 ............................................... 4 表 2.2 國內三大科學工業園區差異比較表 ................................. 6 表 2.3 高科技廠房定義之一覽表 ......................................... 7 表 2.4 科技廠房結構系統特性分類表 ..................................... 9 表 2.5 科技廠房主廠房建築型式分類評估表 .............................. 21 表 2.6 不同構造型式建築物每單位造價上的差異表 ........................ 23 表 2.7 台灣高科技廠房設計與施工時程案例彙整表 ........................ 24 表 3.1 規劃階段作業表 ................................................ 25 表 3.2 設計階段作業表 ................................................ 26 表 3.3 科技廠房規劃項目表 ............................................ 27 表 3.4 工程成本影響性平均表 .......................................... 29 表 3.5 訪談內容概要表 ................................................ 30 表 3.6 預鑄工法與傳統工法比較說明表 .................................. 34 表 3.7 普通鋼架結構與韌性消能斜撐比較說明表 .......................... 34 表 3.8 各種結構型式之優缺點比較表 .................................... 40 表 3.9 鋼結構建築外牆系統比較表 ...................................... 41 表 3.10 降低成本主要因子影響表 ....................................... 43 表 4.1 柱距與版厚對造價影響性比較表 .................................. 46 表 4.2 主要項目造價百分比例表 ........................................ 46 表 4.3 用途係數 I 值與增加結構體造價成本之比例表 ...................... 47 表 4.4 地震設計系數值 G 值與造價相關比較表 ............................ 47 表 4.5 鋼結構組立位置比較表 .......................................... 48 表 4.6 TRUSS 之規劃檢討表 ............................................. 50 表 4.7 利用 TRUSS 回風層說明表單 ...................................... 51 表 4.8 TFT 廠房回風樓板構造系統比較表 ................................. 56 表 4.9 潔淨室之迴風樓板格子樑模具各種不同型式之比較表 ................ 57 表 4.10 TFT 廠房成本差異比較表 ........................................ 58 表 4.10 TFT 廠房成本差異比較表(續一) .................................. 59 表 4.10 TFT 廠房成本差異比較表(續二) .................................. 60 表 4.11 廠房結構體於潔淨室區主要影響因子關聯表 ....................... 61. vii.

(10) 圖目錄圖 1-1 研究範圍 ....................................................... 2 圖 1-2 研究流程圖 ..................................................... 2 圖 2-1 半導體製程廠房平面圖 .......................................... 11 圖 2-2 半導體製程廠房橫剖面圖 ........................................ 12 圖 2-3 半導體製程廠房長向剖面圖 ...................................... 12 圖 2-4 面板製程廠房平面圖 ............................................ 15 圖 2-5 面板製程廠房橫剖面圖 .......................................... 15 圖 2-6 面板製程廠房長向剖面圖 ........................................ 15 圖 2-7 面板製程(ARRAY)廠房平面圖 ..................................... 16 圖 2-8 面板製程(ARRAY)廠房橫剖面圖 ................................... 16 圖 2-9 面板製程(ARRAY)廠房長向剖面圖 ................................. 16 圖 2-10 面板製程(CELL)廠房平面圖 ..................................... 17 圖 2-11 面板製程(CELL)廠房橫剖面圖 ................................... 17 圖 2-12 面板製程(CELL)廠房長向剖面圖 ................................. 17 圖 2-13 面板製程(ARRAY+CELL)廠房平面圖 ............................... 18 圖 2-14 面板製程(ARRAY+CELL)廠房橫剖面圖 ............................. 18 圖 2-15 面板製程(ARRAY+CELL)廠房長向剖面圖 ........................... 18 圖 2-16 通用振動標準圖 ............................................... 19 圖 3-1 受訪者參與建廠工程造價統計圖 .................................. 28 圖 3-2 受訪者年齡分布統計圖 .......................................... 28 圖 3-3 柱距比較圖 .................................................... 32 圖 4-1 鋼結構組立位置比較圖 .......................................... 49 圖 4-2 桁架中間柱比較圖 .............................................. 49 圖 4-3 桁架與回風層規劃模式比較圖 .................................... 51 圖 4-4 潔淨室之桁架規劃模式比較圖 .................................... 52 圖 4-5 桁架(Truss)下弦水平橫樑數量比較圖(1) .......................... 53 圖 4-6 桁架(Truss)下弦水平橫樑數量比較圖(2) .......................... 54 圖 4-7 Waffle 厚度方案比較圖 ......................................... 55 圖 4-8 潔淨室格子樑樓版系統比較圖 .................................... 55. viii.

(11) 第一章緒論 1.1 研究背景與動機工程專案成本之控制為整個工程專案的重點管理項目，因為如何在有限的預算經費中，有效率的控制專案成本，並順利完成工程，是工程專案管理人員的最終目標。面對越來越多專業工程的產生，許多控制成本的方式因應而生，有針對營建材料價格、工程專利、工程施工法等項目作為成本控制之手段，亦有針對縮短工期之方式以降低成本做為研究探討，除此之外，亦探討以發包模式以減少界面的處理，縮短了整個工程專案推動的時程。設計工作在工程專案中，若以合約金額來看，可能僅佔一小部分，但工作之重要性卻關係著工程的成敗。依公有建物委託建築師規劃設計監造酬金標準顯示，規劃設計費約佔總工程費用1.54％－3.85％，但卻決定了其餘 97％工程費用之工作，可見設計工作關係著整個專案的成敗。有很多影響工程功能、品質、工期與成本甚至安全之重要決策，便是在設計階段已決定的。此階段除須達成工程目標之適當設計外，其設計品質之良窳對工程目標之影響更是深遠。潘清吉（1997）分析先進國家工程瑕疵原因結果中發現，在日本，所有造成工程瑕疵的原因中，設計錯誤即佔了33%；在美國更有高達79%的工程瑕疵是設計錯誤所造成，足見設計階段確實相當重要。本研究著重於當工程主辦單位執行建廠專案時，從規劃起便要思考若要達成專案之目標，在履約的過程中設計工作如何以最節省工程經費的設計方式進行，才能降低工程造價與發揮效益。故業主與規劃設計單位如何在執行專案時選擇較佳且可行的設計方案，才能得到較為經濟的設計結果，乃是本研究的動機所在。. 1.2 研究方法與目的本研究將經由文獻蒐集及案例研討，並透過專家深度訪談法與問卷調查，後以歸納方法整理與分析，列出科技廠房建廠專案在規劃設計階段過程中，可降低造價之關鍵影響因子及供判斷的內容分析，以提供建廠相關人員未來推動廠房興建時，成本管理策略參考。本研究採用歸納的方式符合目前於業界較常因工程經驗累積後，決策之思考邏輯與影響主要因素，以作為本研究的論證基礎而採用的方法。. 1.3 研究範圍本研究選用國內不同類別的高科技廠房新建工程專案進行研究，透過專家訪談及現況調查整理，以管理者的角度探討在建廠專案的執行過程中有關設計的問題，從招標前準備階段的初步規劃作業、到履約階段的細部設計作業如圖 1-1。. 1.

(12) 規劃. 設計. 發包. 施工. 驗收. 設計管理. 圖 1-1 研究範圍. 1.4 研究流程與架構 1.4.1 研究流程研究流程如圖1-2所示：. 第一. 確立研究範圍、研究目的、研究方法. 章. 第二章. 資料蒐集、相關文獻回顧. 第三章. 問卷建立與分析訪談綜合整理說明. 第四章. 個案分析與成本影響因子管理分析. 第五章. 結論與建議. 圖1-2 研究流程圖. 2. 營運.

(13) 1.4.2 研究架構研究架構共分為五章分述如下：第一章緒論說明本研究之研究背景與動機、研究方法與目的、研究範圍、研究流程與架構，作為研究進行之準則。第二章文獻回顧蒐集相關文獻以了解高科技產業之發展、高科技廠房之定義與特性、建廠成本影響因子等課題。第三章問卷調查與訪談結果依據相關文獻與廠房規劃設計項目，歸納出規劃設計階段降低成本所需考量之影響因子，並進行問眷調查與深度訪談，並依各成本（造價）影響因子分別綜合整理說明。第四章資料分析與結果檢討依據問卷調查及專家訪談內容，並佐以部份實例，綜合分析建廠設計階段成本管理相關議題。第五章結論與建議依據分析結果，提出未來規劃設計階段造價管理所需的檢核方向以供決策參考，並就研究過程中的限制及未來後續可能的研究方向提出建議。. 3.

(14) 第二章文獻回顧 2.1 台灣高科技產業之發展台灣經濟發展史與其他先進國家的經濟發展過程大致相同，初級經濟時期以農業為主，隨著國民所得的提高，工商、服務比重亦逐漸增加，產業結構因此而改變。在經濟計畫實施前，台灣農業佔產業結構的比重為32.28%，工業僅21.33%。 1953年開始，政府實施第一期的四年經建計畫，對發展台灣工業進行有系統的建設，包括對民生工業進口替代階段，運用關稅、外匯與利率等工具，培植民生工業；出口擴張獎勵投資條例的擬訂，以及扶植民營紡織工業成為未來外銷的主力。在台灣進行經建計畫之後，快速帶動了產業結構的轉變。我國高科技工業之發展啟蒙自六○年代始，一直持續蓬勃發展至目前新竹科學工業科學園區、中部科學工業園區、南部科學工業園區、路竹科學工業園區等規模，是為舉世聞名的經濟奇蹟。我國整個高科技工業之發展史，如下表 2.1 所示：. 表2.1 高科技工業發展史年代. 發展史. 1960. 跨國公司來台設立封裝工廠，國立交通大學首先進行半導體研究。. 1970. 工研院電子所成立，引進技術；大量半導體相關技術研究、專業人才培育。. 1980. 工研院衍生成立聯電；矽谷華人返國投資開發；世界第一家純晶圓代工公司（台灣積體電路公司；TSMC）；IC 設計公司及晶圓廠陸續成立。. 1990. 工研院研發次微米計畫成功；8吋晶圓廠投資熱潮；D-RAM 及晶圓代工生產技術臻至世界水平。. 資料來源：王明信（2004年） (新竹科學園區管理局網頁)至目前竹科在IC製造、IC設計、IC代工、光電元件、光通訊元件的產值是全台第一，其中，IC代工的產值約佔全球73%，是全球第1。IC設計的產值約佔全球26%，是全球第2，IC製造的產值約佔全球7%，是全球第4。而通訊和光電產業呈現爆炸性的成長，在短短數年之間，WLAN產業表現位居全球第1、Xdsl用戶端設備為全球第2、大尺寸TFT-LCD產值亦位居全球第2，效益非常驚人。截至2003年底的統計，竹科園區內共有413家廠商，主要產業類別包含積體電路、電腦及周邊、通訊、光電、精密機械、生物科技等6大產業。在科技發展趨勢方面，目. 4.

(15) 前園區的產業發展特色仍以半導體產業為發展大宗，其次是光電產業，此兩項產業未來勢必繼續主導園區產業的發展，並在國內扮演龍頭的角色。展望未來，台灣科學園區之開發與營運模式，主要有兩大方向，一是持續扮演我國高科技產業的推手角色，二是持續努力落實科技與人文並重的發展策略，將「創新」的概念注入高科技產業發展藍圖中。產業發展方面的幾項重要方針臚列如下：（1）產業發展以半導體及光電產業為發展重點。（2）產業引進以研發創新、高附加價值、高技術密集、低污染及反映市場機制為主。（3）加強人才及技術引進，促成區域化及複合化發展，以利產業技術之培育。（4）鼓勵產業研發與創新，積極培育知識型產業發展。（中央通訊社報導）. 2.1.1 北部科學園區現況 (新竹科學園區管理局網頁)自69年12月15日設立的新竹科學工業園區是台灣第一個科學園區，設立以來即以塑造高品質的高科技產業發展基地為宗旨，至92 年止，園區內共設立 413家高科技公司，大部分是半導體、電腦、通訊、光電等電子產業。經過多年的努力，新竹科學工業園區已成為世界上發展成功的科學園區之一，不僅吸引眾多國內外貴賓及媒體來訪，也成為經濟學及城鄉發展學者探討的範例。. 2.1.2 中部科學園區現況中部科學工業園區包括台中縣、市與雲林縣虎尾園區，計畫開發面積分別為 413公頃與97公頃，自91年9月奉行政院核定成立後，由於具備自然與人文環境條件上的充沛資源，在政策上亦獲得政府全力支持，是以，具備先決條件之優勢，廠商進駐踴躍，且因成功引進友達等國際級旗艦大廠進駐，成功帶動中下游廠商、甚至外商亦積極申請進駐，致土地供不應求，開發至今已邁入第三期擴建，開發期程為92年至101年，內容包括：(1)台中園區413公頃(一期331公頃、二期82公頃) 用地取得與開發。(2)虎尾園區97公頃用地取得與開發。 (3)后里園區（中科三期） 246公頃用地取得與開發（如含聯絡道路255公頃）。. 2.1.3 南部科學園區現況南部科學工業園區範圍包括台南園區、高雄園區及高雄生物科技園區；台南園區位於台南縣新市、善化及安定三鄉鎮之間，面積1,038公頃；高雄園區位於高雄縣路竹、岡山及永安三鄉鎮之間，面積570公頃，高雄生物科技園區位於高雄市楠梓區，面積約8.4884公頃。. 5.

(16) 南部科學園區自85年開始設立並於92年1月25日升格成立「南部科學工業園區管理局」。89年經濟景氣蓬勃時，台南園區一期可供建廠用地80％以上均已出租完畢，後續租地需求不斷湧進，為因應半導體與薄膜電晶體液晶顯示器（TFT-LCD）產業建廠所需大區塊建廠用地，以承接景氣，行政院於89年5月同意由原台糖公司於高雄縣路竹地區開發之智慧型工業園區作為南科路竹園區用地，並於90年4月6 日核定。路竹園區於93年7月27日更名為高雄園區。又為配合國家「加強生物技術產業推動方案」及產業發展趨勢，高雄市政府積極爭取生技園區落腳高雄，經行政院93年5月17日函示擇定於高雄市楠梓區之行政院退輔會所屬土地設置「高雄生物科技園區」，並由國科會依據「科學工業園區設置管理條例」開發營運，列為南科基地之一，行政院並於94年1月20日原則同意「高雄生物科技園區籌設計畫」。綜上所述，至96年底國內三大主要科學工業園區與八個衛星科學園區相關屬性及其差異性彙整如下表：. 表2.2 國內三大科學工業園區差異比較表新竹科學園區. 區位. 南部科學園區. 北部. 南部. 中部科學園區. 中部. 備註廠址、工址、水電供應、交通運輸、產業聚落、技術支援、天候、人力、原物料成本及取得速度、震害、聚落效應. 成立時間 1980 年 1996 年 2003 年產業特性六大高科技產業六大高科技產業六大高科技產業產業聚落開發面積合計約 1400 公頃合計約 1600 公頃合計約 770 公頃共約3700公頃所屬機關竹科管理局南科管理局中科管理局上級機關行政院國科會行政院國科會行政院國科會區域範圍新竹、竹南、銅鑼、台南新市、安定、善台中、虎尾、后里龍潭、生醫、宜蘭化、高雄路竹地質狀況卵礫層砂質層卵礫層. 2.2 高科技廠房之定義與特性許多的專家學者與研究者以各自不同的建廠經驗與思考觀點，對高科技廠房做了不同的解釋與詮釋。張書萍（2001）綜合許多專家學者意見後，提出對於高科技廠辦概述性之定義：「廠房中所生產的產品其高科技含量較高，或製程需用較多高科技專業知識或專業技術，而製程中需較多高科技技術或設備，且周邊環境的控制條件亦較高」。張書萍（2001）將高科技廠房的定義歸納彙整如下表2.3：. 6.

(17) 表 2.3 高科技廠房定義之一覽表高科技廠房之定義一、營建施工要求 1.工程難度高、精準度高、規劃設計較為完整。 2.施工廠商多、介面複雜、為多介面整合工作。 3.以設備需求為導向之營建工程，設備是重點工程，而不在土木建築。 4.規模大、多樣化及重疊施工多的工業廠房建築。 5.品質要求較傳統營建工程高，進度、安衛皆優。二、施工工期 1.工期趕、時程短。三、無塵室部份 1.基本需求：有無具備無塵室。 2.面積需求：需 8000m2 以上或C/R區域面積占主廠房80％以上。 3.等級需求：具無塵室（等級須達10~100以下）。四、避震性要求 1.地震：較重視地震力，而具有防震功能之特殊設備。 2.微振（micro-vibration）：重視微振情況，能夠對應震動。五、系統穩定 1.能抵禦外在環境斷水斷電等不良影響。 2.系統穩定（供電/供水/供氣），具有自動發電功能。 3.另含特殊設備（需防噪音）。六、施工材料及工法 1 使用特殊施工材料或方法。七、生產要求 1.能夠掌握生產時機。 2.一專門生產高科技產品、另件、IC 晶片等生產或加工之廠房建築。 3.電子、網路、通訊光電等高獲利之廠房。 4.針對高科技產業特殊需求所設計之廠房。 5.多方面考慮其用途而事先規劃其所需設備及動線之廠房。 6.增加彈性、系統明確、具未來性，因應各項變遷之可能性的廠房。八、所謂高科技乃是產品的高科技含量比較高，或者是製程需要用到比較多高科技專業知識或專業技術，而在製程中需要用到比較多高科技技術或設備，它所需週邊環境控制條件亦較高，這種廠房即可定義為高科技廠房。若只是產品的高科技含量較高，但是卻是做裝配、組裝的話，這種廠房不應定義為高科技廠房。九、速食文化，講求速度、效率、跳躍程序。十、不尊重專業為高科技廠房的特性。十一、其他需求 1. 瞭解、強化並適合需求。 2. 對生產廠房之設施有特別需求，如無塵室、微振小等工業廠房。 3. 符合作業需求條件（如氣密、清淨度、照度、環保安全等）及高度應對生產線變更能力之綠建築等 4. 能提供在廠區人員住、行、育、樂等服務之附屬空間。 5. 對廠區有特殊需求，諸如無塵、隔震需求之新興產業廠房，為滿足其需求須採異於一般廠房之設計及隔離工區方式施工。 6. 廠房作業項目為工業的科技、專業，非一般傳統需大量勞工加工，以自動化設備和監系統達到產品品質的要求。資料來源：張書萍（2001） 7.

(18) 王維志、周世傑（2000）於「診斷高科技廠房工程之營造安全-台南科學園區為例」中指出高科技廠房具有七大特性，描述如下：（1）單層樓高：便於機械設備裝置。（2）跨度大：便於彈性隔間、機械設備裝置、生產製程運輸。（3）載重大：便於設置機械設備裝置及小型運輸機械進出。（4）模具化：便於彈性隔間、重複作業。（5）密閉性高：便於控制作業環境。（6）高科技表現：強調產業印象，常以玻璃帷幕、鋼結構為主。（7）工期短：配合產品短暫之生命週期。楊智斌、李雨澤（2002）於「高科技廠商建廠過程業主端之時程控管現況分析」指出相較於傳統工業廠房，高科技廠房在在營建施工中具有下列特性：（1）工程困難度及精準度高。（2）施工廠商多而介面複雜。（3）以設備安裝為導向而非土木建築工程。（4）規模大且工作多樣性。（5）品質要求較傳統營建工程高。楊立華（2001）對於高科技半導體晶圓廠之特徵時，亦有五項特性之描述：（1）大量資金投入：高科技廠房之生產設備均十分精密且其環境條件均需嚴格控制，故需投資資金龐大，與一般建築物相較，總金額仍算很高。（2）各類設備界面複雜：由於高科技之生產環境對於潔淨室及微振動等之條件要求嚴苛，且製程上所需各種不同之特殊支援設備（如：純水、特殊氣體、化學品）等，其規劃設計較傳統產業設施更須高度之專業知識及整合能力。（3）工程建設時程期短：高科技產品之生產週期短，景氣變化大，因此自投資計畫確定，迄開工量產，需最快時程內完成。往往採用規劃設計與施工重疊進行或統包方式，以冀節省工期。（4）特殊建築技術開發：由於潔淨室大型化及潔淨度提高，為振動條件日趨嚴格，相關建築技術及設備亦快速開發（如超大結構、複層工廠等外裝及內裝構法開發）。（5）重視風險管理：由於巨額投資且生產設備昂貴，人才培訓不易，故特別重視風險管理。尤其生產過程使用許多特殊化學品與氣體，又屬封閉式建築，因此軟、硬體上之防災規劃設置及運轉管理十分重要。潘冀建築師（1999）亦表示在廠房設計方面必須兼顧不同業主的需要。所謂業主包括好幾個不同的對象，一是決策者、二是經辦者、三是使用者，而且需求重點都不一樣。另外，從工廠建築是生產的角度出發，業主當然希望用最少的錢達到最大的效益。. 8.

(19) 綜合以上之觀點，以建築從業者之角度對高科技廠辦應有之認知，在營建施工方面具有工程困難度及精準度高、施工廠商多而界面複雜、以設備安裝為導向、規模大、工作多樣化、工期短、投入資金大、防災要求高、品質要求較傳統營建工程高等特性，在空間上具有生產、生財之雙重特性。. 2.3 高科技廠房類型與微振栗正暐(2004)指出每個時代都有其對應的高科技產業，就以現在來說，高科技廠房可能是指微電子產業中的半導體晶片製造類、光電類或是未來生化科技廠房。本文所指的高科技廠房，係指半導體主要晶片製程廠房與TFT-LCD面板製程廠房。一個完整的半導體製造產業，除了主要生產廠房外，還必須包含上下游協力廠，上游廠包括電子化學原料、特殊氣體、矽晶片、晶片製程石英容器或是TFT-LCD偏光板廠…等，下游廠包括晶片封裝測試或是TFT-LCD平面顯示器組裝等。茲將相關廠房結構系統特性列彙整如下表2.4：. 表 2.4 科技廠房結構系統特性分類表類型半導體製程. 樓層數通常只有一層主要生產樓層，其上為供氣桁架層，其下為回風與原料供應層 (Sub Fab). 結構系統概述生產樓層以下經常採用 RC 剪力牆系統，生產樓層以上配合製程設備採用約 40m 跨度鋼桁架，常見樓版型式有格子梁或 Cheese 樓版，樓版下方柱距約 4.2~4.8m TFT-LCD 面板通常有 2~3 層主上部鋼構經常採用製程廠房要生產樓程，每 26m 以上跨度鋼桁個生產樓程均有架，並於建物外側輔供氣層與回風與助以鋼構斜撐以提原料供應層(Sub 高勁度，常見樓版型 Fab) 式有格子梁、Cheese 樓版或深度 350~450mm 之密集鋼樑系統，柱距約 9.6~15m TFT-LCD 偏光通常只有一層主主要生產區為厚版板廠房 ( 上要生產樓層基礎，其上為人員辦游) 公室或倉庫，採用 RC 抗彎矩構架系統 TFT-LCD 組裝通常有 4~5 層主採用 RC 抗彎矩構架廠(下游) 要生產樓層系統，柱距約 9.6m 光化學原料通常有 3~4 層主採用 RC 抗彎矩構架廠要生產樓層系統，柱距約 9.6m 9. 設計活載 1.5t~2t/m2. 微振大部分區域達 VCC~VCD. 1t~2t/m2. 大部分區域達 VCB，少部分機台達 VCC. 2t~6t/m2. 一般無微振需求. 0.8t~1t/m2. 一般無微振需求一般無微振需求. 2.0tn/m2.

(20) 2.3.1 半導體製程廠房(晶圓廠) 栗正暐(2004)半導體製程廠房即大家所習稱的晶圓廠(FAB)，如台積電、聯電、華邦…等，一座完整的晶圓廠通常包含了下列幾種不同功能建物，主要生產廠房(FAB 棟) 、辦公室(OFFICE棟)、設備廠房(CUP棟)、污水廠房(WWT棟)、變電站、廢品倉庫、氣體站(GAS YARD)。主要生產廠房當然是其中最重要的部分，肩負著晶片的生產重任，其中對震動最敏感的區域為一般稱作黃光區，即掃瞄器(SCANER)機台放置的區域，由於半導體製造精度不斷提升，例如現在最新制程已經達到90奈米等級，相對而言機台對微振要求也會提高，但由於人員走動是主要震動源之一，而工作人員必定會在機台附近走動操作設備，所以將樓版微振動降低達極低水準有相當困難度，此類有微振動特殊要求廠房通常都會委託專業微振顧問進行微振設計，以達到製程設備的要求，甚至目前一些高精密掃瞄器已配置主動控制隔震系統，將可以降低樓版系統的微振需求。圖2-1是簡化後之晶圓廠平面圖，平面尺度約為80X120M，由圖2-2及圖2-3半導體製程廠房橫剖面與長向剖面可以看各層分佈，潔淨室為主要生產機台放置空間，該層樓版通常為60~80cm厚之CHEESE SLAB(即厚混凝土樓版規則性地開了許多直徑20~30cm 的圓孔，該圓孔作為潔淨室回風用，實際開孔大小必須由潔淨室設計單為依據製程需求決定)或是深度達120cm之隔子梁構成，設計活載重約1.5~2.0ton/m2，由圖2-2可以看出潔淨室下方柱位較密集區為Sub Fab，主要功能是作為潔淨室回風與物料供給，設計活載重約0.8ton/m2，Sub Fab下方為設備層，一般常用柱距為4.2m~4.8m之RC結構，並且大都採用0.6m模具為基數上下調整，這主要是配合內裝建材如高架地板、天花、潔淨室庫板尺寸，柱距會如此小的原因是配合微振需求，微振標準越嚴苛柱距自然越小。此外，由圖2-1平面圖顯示主建物雙向均有許多剪力牆配置，剪力牆除了抗地震作用外，也是基於水平向微振需求而設置。潔淨室上方是大跨度桁架層，桁架下層一般大多作為新鮮氣體供應與消防排煙設施空間，設計活載重約0.3~0.5ton/m2，該層基於功能考量不一定設置有混凝土樓版，桁架上層為傳統屋頂層，若無冷卻水塔載重需求，設計活載重約0.3ton/m2。此類廠房的兩側邊緣必須設置回風通道，並於Cheese Slab 下方配置雙向剪力牆，以提高側向勁度，在柱距為4.8m的密集條件下，Cheese Slab 下方通常不會成為軟弱樓層，反而是Cheese Slab上方桁架層鋼柱在大地震時有可能會產生塑鉸，但由於桁架層只有一層且其負擔載重有限，其危害度應屬有限。 Allan D.Chasey,P.E.,and Saloni Merchant(2000)亦早指出製程設備規劃影響造價與產能利用率非常大與重要。亦指出未來的晶圓廠結構體工程會朝增加更重的設備載重、增加微振需求、增加結構體高度、減低結構體容許的規範方向發展。. 10.

(21) 剪力牆. 資料來源：栗正暐(2004). 圖 2-1 半導體製程廠房平面圖. 11.

(22) 供氣層. 潔淨室 Sub Fab. 設備層資料來源：栗正暐(2004). 圖 2-2 半導體製程廠房橫剖面圖. 資料來源：栗正暐(2004). 圖 2-3 半導體製程廠房長向剖面圖. 12.

(23) 2.3.2 TFT-LCD面板製程廠房栗正暐(2004)近年來研發出所謂TFT-LCD顯示器來取代傳統型顯示器。所謂 TFT(Thin Film Transistor)-LCD(Liquid Crystal Display)就是薄膜電晶體液晶顯示器的縮寫，目前在台灣主要生產的廠商如友達、奇美、廣輝、中華映管…等，實際已開始進行大量生產者多為五~六代廠。一座完整的面板製程廠通常包含了主廠房 (ARRAY+CELL棟) 、辦公室(OFFICE棟)、設備廠房(CUP棟)、污水廠房(WWT棟)、純水廠房(PW棟)、以及氣體站(GAS YARD)。其中所有製程均在主廠房進行，其餘各棟僅提供主廠生產所需的資源或處理其產生的廢棄物。ㄧ般而言在五代廠時所有主要製程均在同一棟廠房內，ㄧ般可將主要的製程分為 ARRAY(電晶體矩形陣列製程)及CELL(顯示單元體製程)兩個部分。其中在ARRAY區震動最敏感的區域為一般稱為黃光區，即掃瞄器(SCANER)機台放置的區域。而CELL區則為 CF(COLOR FILTER)彩色濾光模組合區。圖2-4是簡化後五代面板廠平面圖，平面尺度約為150X100M，並在支援廠房和主廠房施作雙柱並以伸縮縫斷開。由圖2-5橫剖面可以看各層分佈。ㄧ般而言五代廠主要製程(ARRAY & CELL)會放置3樓和5樓，因這兩層設備均有微振需求，故該兩層將以圖 2-5之密集鋼樑施作，並於設備機台正下方灌注鋼筋混凝土制振機台，以增加質量與勁度的方式限制機台的振動，機台四周與高架地板分開以減少人員步行震動影響。主要生廠層之設計活載重約1.5ton/m2。由圖2-5及圖2-6可以看出生產層下方稱為Sub Fab，主要功能是作為潔淨室回風與物料供給，設計活載重約1.5ton/m2。一樓則為LCM(LCD MODULE)組裝層，負責面板組裝及包裝，該區因有自動貨架設計活載重約3.0ton/m2。此外，由圖2-5可知五代廠除屋頂桁架外，其餘樓層均為標準跨度為10.2X9.6M抗彎矩構架，可以設計成符合耐震設計規範強柱弱樑基本假設之結構系統。至於主要製程上方大跨度桁架層，一般大多作為新鮮氣體供應與消防排煙設施空間，設計活載重約 0.3~0.5ton/m2，該層基於功能考量不一定設置有混凝土樓版，桁架上層為屋頂層，若無冷卻水塔載重需求，設計活載重約0.3ton/m2。此類廠房的兩側邊緣必須設置回風通道。六代廠有時將主要製程依其微振需求之不同分成ARRAY(電晶體矩形陣列製程)及 CELL(顯示單元體製程)兩棟設計，有時仍同五代厰ㄧ樣將這兩個製程維持在同一棟設計，這與製造廠商所採製程規劃型式有關。圖2-7是簡化後六代面板廠ARRAY棟平面圖，平面尺度約為300X200M。由圖2-8及圖2-9橫剖面與長向剖面圖可以看各層分佈。ㄧ般而言六代廠主要製程(ARRAY & CF) 會放置在1樓、3樓和5樓，因這三層設備均有微振需求，故該層樓版通常為45~60cm厚. 13.

(24) 之CHEESE SLAB並，依迴風需求的不同開有不同密度35cm直徑之圓孔。主要生廠層之設計活載重約2~2.5ton/m2。由圖2-8可以看出生產層下方稱為Sub Fab，主要功能是作為潔淨室回風與物料供給。此外，由圖2-8和圖2-9可知六代廠因微振需求，除屋頂層外各樓層均設有雙向桁架，其換算所得之等質勁度，通常比柱大很多，很難符合耐震設計規範強柱弱樑之結構系統。因此，在設計時多於支援廠房區及結構外緣加上斜撐構件，作為抵抗水平力之系統之一部分。但由於建築物之質量與平面尺度實在太大，樓板系統又有許多回風開口，水平力是否可有效傳遞至建築物周圍的斜撐系統則有待進ㄧ步的探討。圖2-10是簡化後六代面板廠CELL棟平面圖，平面尺度約為300X200M。由圖2-11及圖2-12橫剖面與長向剖面圖可以看各層分佈。ㄧ般而主要製程(CELL)會放置在3、5和7 樓，因這四層設備均有微振需求，但微振需求較ARRAY棟小，故樓版厚度僅需為45cm 厚之CHEESE SLAB，並依迴風需求的不同，開有不同密度35cm直徑之圓孔。CELL棟主要生產層之設計活載重約1~1.5ton/m2。由圖2-11可以看出生產層下方仍稱為Sub Fab，主要功能是作為潔淨室回風與物料供給。此外，由圖2-11和圖2-12可知六代廠CELL棟因微振需求，除屋頂層外各樓層均設有單向桁架。另ㄧ向則有垂直向之斜撐至於大、小樑的正下方。桁架向換算所得之等質勁度，通常也比柱大很多，同樣無法設計為符合耐震設計規範強柱弱樑之結構系統。因此，在設計時也多於支援廠房區及結構外為加上斜撐，作為抵抗水平力之主要系統。另如圖2-13是簡化後六代面板廠CELL與ARRAY製程放於同一棟平面圖，平面尺度也約為300X200M。由圖2-14及圖2-15橫剖面與長向剖面圖可以看各層分佈。其微振需求愈大之製程會放於越低的樓層。各樓層樓版通常為45~65cm厚之CHEESE SLAB。主要生廠層之設計活載重約1.5~3.0ton/m2。由圖2-14可以看出生產層下方仍為Sub Fab。由圖2-11和圖2-12可知六代廠CELL棟因微振需求，除屋頂層外各樓層均設有單向桁架。另ㄧ向則有垂直向之斜撐置於大、小樑的正下方。桁架向換算所得之等質勁度，通常也比柱大很多，同樣無法設計為符合耐震設計規範強柱弱樑之結構系統。因此，在設計時也多於支援廠房區及結構外為加上斜撐，作為抵抗水平力之主要系統。但該建築物之質量及尺度同樣面臨尺度太大之困擾，水平力是否可有效傳遞至建築物周圍的斜撐系統也有待進ㄧ步的探討。至於主要製程上方大跨度桁架層，一般大多作為新鮮氣體供應與消防排煙設施空間，設計活載重約0.5ton/m2，該層基於功能考量不一定設置有混凝土樓版，桁架上層為屋頂層，若無冷卻水塔載重需求，設計活載重約0.3ton/m2。此類廠房的兩側邊緣必須設置回風通道。. 14.

(25) 生產廠房. 圖 2-4 面板製程廠房平面圖支援廠房. 資料來源：栗正暐(2004) TFT(ARRAY) SUB-FAB. 雙柱區. TFT(ARRAY) 生產層屋頂桁架. LCD(CELL) SUB FAB. LCM(MODULE) 組裝層. LCD(CELL) 生產層. 密集鋼樑. 資料來源：栗正暐(2004). 圖 2-5 面板製程廠房橫剖面圖. 圖 2-6 面板製程廠房長向剖面圖資料來源：栗正暐(2004). 15.

(26) BUFFER 區. 資料來源：栗正暐(2004) 外側可加斜撐區支援廠房區. 圖 2-7 面板製程(ARRAY)廠房平面圖 ARRAY 生產區斜撐. ARRAY SUB FAB. 資料來源：栗正暐(2004) CF SUB FAB. 圖 2-8 面板製程(ARRAY)廠房橫剖面圖. 斜撐. 資料來源：栗正暐(2004). 圖 2-9 面板製程(ARRAY)廠房長向剖面圖. 16. CF 生產區.

(27) BUFFER 區. 外側可加斜撐區. 資料來源：栗正暐(2004). 圖 2-10 面板製程(CELL)廠房平面圖. 支援廠房區. 斜撐. MODULE 區. CELL SUB FAB. 資料來源：栗正暐(2004). 圖 2-11 面板製程(CELL)廠房橫剖面圖. 斜撐. 資料來源：栗正暐(2004). 圖 2-12 面板製程(CELL)廠房長向剖面圖. 17. CELL 生產區.

(28) 支援廠房區. 資料來源：栗正暐(2004). 圖 2-13 面板製程(ARRAY+CELL)廠房平面圖 CELL 生產區. CELL SUB FAB. 資料來源：栗正暐(2004) CF SUB FAB. ARRAY SUB FAB. ARRAY 生產區. CF 生產區. 圖 2-14 面板製程(ARRAY+CELL)廠房橫剖面圖. 資料來源：栗正暐(2004). 圖 2-15 面板製程(ARRAY+CELL)廠房長向剖面圖 18.

(29) 2.3.3 科技廠房微振管理栗正暐(2004)晶圓廠及面板廠之微振設計一般可分為場址調查、結構設計、結構體完成微振量測、廠房完工微振量測、設備裝機完成後微振量測等五個階段。不論TFT 面板廠或晶圓廠，因製程的提升與產品製程精度提高，導致晶圓生產作業環境對微振的需求不斷的提高。在結構設計時，除耐震設計外，所有主要製程樓板設計均要符合設備微振之需求。並在建廠過程中，於不同階段進行微振之量測、分析與驗證，於必要時研擬微振改善措施，以確保設備振動需求能被滿足。高科技廠房微振設計多另委託微振顧問進行設計，國內高科技廠房設計大多根據Gordon等人於1991提出之通用振動標準(Generic Vibration Criteria,VC詳下圖2-16)。不論晶圓廠或面板廠一般而言均在完成整個結構系統及耐震設計後，再將設計斷面交由微振專業顧問進行斷面及結構系統檢核。在此階段業主除應提供可能使用設備微振需求交微振顧問審核，另需提供可能成為振源的設備之1/3八度倍頻寬反應譜，交微振顧問進行實際模擬分析，解讀資料時微振專業顧問也必須協助業主確認設備的合理需求。阮明坤(2005)對於科技廠房中微振需求亦討論到，科技廠房微振的主要是由環境擾動或機具運轉所致，這些現象配合生產過程中隨時在發生，其振動量比起結構之地震反應要小，對設備或製程之影響範圍則屬寬頻(wideband)，其上限可達 80Hz 甚至更高；結構體在環境微動下的行為主要反應於結構之局部振態(local modes)，如樓版或格子梁之振態，其振動頻率較整體結構之振動頻率高，一般在 20Hz 以上。由於廠房擾動源甚多，因此廠房樓版的微振動反應很難由數值模擬分析得到可靠的預測。精密製程設備常以樓版動態剛度等定性規格目標作為對樓版微振動的要求。因此高科技廠房的樓版設計定性考量及經驗的重要性要超過定量分析的結果。. 圖2-16. 通用振動標準圖. 19.

(30) 2.4 建廠成本影響因子準時而且在預算內完成高品質的建廠工程專案，是成功而且有效率的建廠專案團隊必備的條件，其中“預算內＂的涵義就是要求有效的成本掌控，要能成功的掌控預算成本，下列程序是不可或缺的要件：（1）清楚地了解使用者的需求。（2）明確的定義建廠專案工程規劃項目。（3）以工作分解結構方式將所有工作細分成獨立的成本預估。（4）確認專案團隊成員的工作職掌。（5）列出專案可能面對的不確定因素、風險，並列出因應對策及相關成本預估。（6）確認專案所需之人力，時間及資源。（7）預估建廠專案所需之總預算以及各階段的目標和必須的造價費用。（8）列出一筆緊急預備金，以防緊急事件或工程變更。確實有效的成本掌控必須不斷的監測建廠專案所支出的費用並且與工程進度作連結，專案團隊的成員務必不斷的調整預算以使最終之支出費用與預估值相近，若因為專案的不確定因素與風險太多，難以精確掌控，就認為超出工程預算是正常的現象，絕對是不正確的思考模式。專案經理及其團隊成員必須有足夠的專業能力，預估出精確的預算，並且在工程進行中不斷調整與監控預算的執行狀況，讓最終的支出費用落在預算內。建廠專案進行期間難免有些工程修改或設計變更，專案團隊務必列出工程修改或設計變更的運作機制，用以控制預算的追加減。此工程修改或設計變更的運作機制必須明白列出修改或變更對於建廠工程的預算、品質、工期甚至是環安衛的影響，讓提出要求者及其主管甚至高階決策者了解修改或變更的影響層面，再決定是否需要做這些修改或變更。(林士熙，2004). 2.4.1 設計階段對成本之影響據有關資料統計，在整個專案週期的階段劃分中，對整個專案成本影響的重要階段依次是初期規劃階段、設計階段和建設階段（ HIRA N.AHUJA ， S.P.DOZZI ， S.M.ABOURIZK，1994），同時也認為在專案的設計階段，專案的成本最容易受到最大的影響與改變。戴期甦(2002)認為設計階段(初步設計)對工程成本的影響性約可達70% 以上；發包階段影響工程成本的可能性為20%以上，遠高於施工階段透過施工組織節約工程成本的10%。由此可見設計階段對於工程成本、經濟效益具有決定性作用；因此，如何加強設計階段工程成本的控制，存在重要性意義(管星、紀建慧、蕭金榮，2001)。一座高科技廠的投資金額，動輒從數十億到數百億(以晶圓廠為例，6〞廠生產線資金投入約4億美元，8〞廠約為10億美元，12〞廠約為25億美元計算)，設計階段工程成本的控制更能彰顯其價值。. 20.

(31) 2.4.2 科技廠房於設計階段工程成本探討陳富榮（2004）工程設計階段是除了選址、可行性研究、基本規劃決策之後的重要環節，主要的作業為將業主對廠房建設專案的總體構想具體化，是專案興建過程中的重要部份；設計階段不但要考慮建築設計本身，還要考慮各種因素的影響，進而形成施工服從設計、設計服從投資規劃、投資規劃服從市場的服務鏈。以高科技廠房建廠工程，透過適當的管理，設計方可以更瞭解施工、設備安裝、試車、生產運行的特點和要求，又可促進設計水準和服務品質的提升，形成良性循環。對設計階段過程的控制和影響，主要在三個方面探討：成本、進度與品質。David T.Ricker,P.E.（1992）亦說明鋼結構的規劃設計有非常多種，工程師應選擇安全又經濟的鋼結構規劃方式。由本研究提供已往工程經驗如表2.5列出不同建築型式下，不同組合的TFT建廠模式所需花費之造價高低並與營建物價波動相互影響。. 表 2.5 科技廠房主廠房建築型式分類評估表各自獨立棟別. 分棟別. 各棟合併. 結構造價. 低. 中. 高. 地震系數影響造價. 低. 中. 高. 基礎量. 低. 中. 高. 鋼構用量. 低. 中. 高. 土地使用面積. 高. 中. 低. 管橋管溝工程費. 高. 中. 低. 景觀工程費. 高. 中. 低. 建築型式. 討論項目. 資料來源：潘冀聯合建築師事務所、本研究整理由上表中可知，不同建築型態下各工程項目成本之考量會有所不同，以連棟合併建築型式為例，可降低購地成本但卻增加基礎工程之花費相對的亦增加整體結構之造價。國內多因土地使用強度多要求最大值，大部份因土地爭取不易而趨於採用此規劃方式。. 21.

(32) 2.4.3 建築物構造型式對成本之影響一般而言，科技廠房各棟建築物的構造型式大致上可分為鋼骨鋼筋混凝土、鋼筋混凝土、鋼架構造等類型，而構造型式的每單位造價也有所不同，不同的構造型式，所使用的主要材料不同，且施工難易度亦不相同，所以每單位造價亦會有所差異（詳見主計處97年4月底所公佈房屋建築費標準如表 2.6）。建築物的構造型式採用SRC構造時，每單位造價越高。另外，科技廠房因生產設備與特性而產生特殊的需求如大跨度、施工期短等因素，其影響每單位的造價亦高。吳政曉(2005)於各類型建築物亦說明建築物構造型式強度越高者，每單位造價亦高。所付予功能性越簡單者，每單位造價越低。. 2.4.4 設計時間及工期對成本之影響工期最大部分決定於設計者所作的工程設計。高科技業設廠計畫專案耗資巨大，投資者受限最大的問題之一便是財務問題。財務問題的主因之一為時間，時間代表工程開銷、利息成本、量產時程及與競爭者掠奪市場的激烈競賽。對於高科技產業，由於每日生產額通常以數千萬元至上億元計，加上高科技產品週期壽命( Product Life Cycle .PLC)短，現行投資建廠量產之產品隨時會被新的產品取代或失去競爭力，因此建廠時程一般都壓縮在8~14個月完成，若能以更快速的方式完成建廠工程，則提早量產所產生的效益將會倍增，更重要的是能比競爭對手提早搶佔市場機先，獲取企業最大的利益，因此一旦建廠專案時程被訂定之後，無論發生任何問題，業主的里程碑 (mile-stone)是不會更改的，進度的控制將被奉為絕對恪守與必須達成的使命。表2.7 所示為台灣高科技廠房設計與施工時程案例彙整表。設計階段本身是工程進度的一個組成部分。雖然該階段占整個建設工期的時間長度不如施工階段，但是經由設計所採用的總體規劃、外部配合條件、主體製程流程、設備製造及安裝方式、主體建築結構型式與施工方法等，都直接決定專案的實施進度。業主對設計所形成的專案進度控制，就是對設計內容審查其實施過程所需人力投入和時間進程，是否能在預定的計畫工期內完成(梁世連，2001)。而一個高品質的工程設計，將可為後續的施工奠定順利進行的基礎。否則，過於頻繁的設計變更，將會衝擊業主的財務規劃，並且造成承包商與業主間的索賠糾紛，進而影響專案工程的完工進度。高科技廠專案的規劃設計，除了建築、結構之外，機電系統承包商的規劃設計能力與時程的控制，更是投標廠商的資格及技術審查資料時，業主所重視的主要項目之一，其中包括設計規劃所需時程(含配合業主修改之系統圖、平面圖、施工圖等、至送審合格為止)、各項採購作業所需時程、各樓層系統進場時程，施工完成時程，試車調適時程與竣工圖及竣工資料完成時程，不僅設計階段被要求，也涵蓋採購、系統進. 22.

(33) 場、施工、試車等階段。更加說明對於參與建廠到裝機的各類協力廠商而言，進度(時程)的控制都是一項極富挑戰性的任務(陳富榮，2004)。. 表 2.6 不同構造型式建築物每單位造價上的差異表項. 目. 單. 位. 編列標準（元）. (1)鋼骨構造. 備. 註. 一、所列單價包括基地一般性整理(整. 甲、辦公大樓. 地)、施工測量(放樣)、施工用水. 1～12 層. 平方公尺. 33,400. 電、構造物本體（包括基礎、結構、. 13～16 層. 平方公尺. 36,800. 外飾：18 層以上得為帷幕牆，以下. 17～20 層. 平方公尺. 40,000. 為符合我國國家標準(CNS)之國產. 21～25 層. 平方公尺. 42,800. 磁磚）、電力電信一般照明、室內. 乙、教室. 給排水通風衛生消防設備、法定防. 1～12 層. 平方公尺. 32,700. 空避難設備、門窗、粉刷及達可使. 13～16 層. 平方公尺. 36,000. 用程度之基本室內裝修，但不含規. 丙、住宅與宿舍. 劃、設計、監造費、規劃設計所需. 1～12 層. 平方公尺. 32,700. 之測量及地質探勘費、工程管理. 13～16 層. 平方公尺. 34,700. 費、空污費、環工費、用地取得與. 17～20 層. 平方公尺. 37,400. 拆遷補償費、空調、電梯、停車機. 21～25 層. 平方公尺. 39,300. 械設備、植栽、景觀美化、藝術品. (2)鋼筋混凝土構造. 設置費等費用。. 甲、辦公大樓. 二、所列單價已考量一般條件基準，. 1～5 層. 平方公尺. 24,000. 惟如天候、材料、人工供應、環保. 6～12 層. 平方公尺. 28,100. 規定、施工方法、基地內外交通、. 13～16 層. 平方公尺. 33,400. 營建物價變動、水電供應、作業場. 17 層以上. 平方公尺. 38,100. 地大小、地上下物、鄰房狀況、結. 乙、教室. 構系統、地質缺陷、地耐力、岩盤. 1～5 層. 平方公尺. 22,100. 深度、地盤動力性質、地下水、地. 6～12 層. 平方公尺. 25,300. 盤變形物透水、岩層特性、斷層及. 13～16 層. 平方公尺. 30,700. 活動性、天然災害頻率、程度等，. 丙、住宅與宿舍. 得專案研析、說明計列。. 1～5 層. 平方公尺. 22,100. 三、所列層數為地上層加地下層之總. 6～12 層. 平方公尺. 26,100. 和，凡附建防空避難室、地下停車. 13～16 層. 平方公尺. 30,000. 場等地下層，其造價按總計樓層數. 17 層以上. 平方公尺. 31,300. 之單價計算。. 資料來源：主計處(2008). 23.

(34) 表 2.7 台灣高科技廠房設計與施工時程案例彙整表項目公司. 建築名稱. 力晶半導體晶圓廠一期工程. 建築師. 宗邁建築師事務所. 總樓地板. 設計. 施工. 工程. 面積. 時間. 時間. 造價. 83.11. 84.02. 每期. ~84.06. ~85.04. 各45 億. 82.05. 84.02. 建築：15 億. ~83.08. ~85.04. 機電：12 億. 一期：. 一期：. 82.04. 83.05. ~83.04. ~84.07. 一期：16 億. 二期：. 二期：. 二期：27 億. 83.04. 85.01. ~85.04. ~86.09. 84.09. 84.11. ~86.10. ~86.10. 85.06. 86.03. 建築：4.5 億. ~85.12. ~87.10. 機電：2 億. 84.06. 84.11. ~84.10. ~85.12. 85.10. 86.05. ~86.04. ~87.10. 85.03. 85.10. ~85.08. ~87.06. 86.03. 86.07. ~86.07. ~87.08. 一期：80,005 ㎡二期：76,443 ㎡三期：126,578㎡. 台灣積體電路. 潘冀建築師. FAB三廠. 事務所. 聯電三廠8吋晶圓廠新建工程. 129,785.29 ㎡. 中興工程、大秬聯合建. 266,000 ㎡. 築師事務所. 台灣茂德科技8吋晶. 李灼明建築. 圓廠新建工程. 師事務所. 鈺創科技智慧大樓. 潘冀建築師. 新建工程. 事務所. 凌陽科技大樓新建工程. 174,485 ㎡. 38,398 ㎡. 35 億. 沈祖海、蔡榮堂築師事. 12,909.15 ㎡. 務所立生半導體6吋. 張樞建築師. 晶圓廠新建工程. 事務所. 矽成積體電路廠房. 廖運修建築. 新建工程. 師事務所. 國喬光電LCD廠房. 德潤堂建築. 新建工程. 師事務所. 21,828 ㎡. 34,871.96 ㎡. 14,388.61 ㎡. 資料來源：陳富榮(2004). 24. 3 億. 5 億. 6.88 億. 1.56 億.

(35) 第三章問卷調查與訪談成果 3.1 規劃設計階段議題之建立規劃設計單位於建築物初期應完成計畫需求確認、綜合規劃、基本設計及細部設計等之作業內容，及科技廠房規劃項目表，本研究整理如下：. 表3.1 規劃階段作業表階段. 主要項目. 規劃計畫基地及周圍環境分析階段確認空間需求計畫. 主要作業內容檢討水文氣象資料、土壤地質地形（含地質鑽探）、生態環境、自然文化景觀、現有公用設施、土地使用現況、其他等檢討總樓地板面積及用途說明、各房間面積及相關位置等. 建造成本經費上限基本設計意念說明規劃法令分析. 檢討建築、都計法令. 主要內外裝修. 檢討材料、色彩計畫. 初步配置圖. 檢討建築物規模及位置. 初步平面圖. 檢討配置、動線計畫. 初步立面圖. 檢討層高、動線計畫. 初步剖面圖. 檢討層高、動線計畫. 景觀計畫. 檢討高程、排水計畫. 基礎、結構系統規劃. 檢討基礎方式、跨距、構架方式、材料、部材尺寸. 建造成本經費概估. 1.按工程經費估算編列辦理 2.按業主總預費編製辦理. 設備系統規劃. 檢討各設備系統、設備空間. 資料來源：公有建築物作業執行手冊、本研究整理. 25.

(36) 表3.2 設計階段作業表階段. 主要書圖. 設計初步設計意念說明階段設計法令分析. 主要作業內容書、圖面說明檢討建築、消防法令. 配置圖. 依據基本規劃，檢討尺寸. 平面圖. 依據基本規劃，檢討尺寸. 立面圖. 依據基本規劃，檢討尺寸. 剖面圖. 依據基本規劃，檢討尺寸. 內外裝修表及裝修材料表依據基本規劃，檢討材料、色彩景觀圖. 依據基本規劃，檢討尺寸. 基礎、結構系統計畫. 依據基本規劃，檢討結構設計條件之整理、初步概算. 建築、結構、各設備系統依據建築計畫、結構計畫及各設備系統計初步套合圖畫，檢討各系統（建築、結構與各設備）間之空間、管線路徑初步預算書詳細詳細配置圖設計詳細平面圖. 包括土建及各設備系統之概算詳細表依據基本設計，檢討詳細尺寸依據基本設計，檢討詳細尺寸. 詳細立面圖. 依據基本設計，檢討詳細尺寸. 詳細剖面圖. 依據基本設計，檢討詳細尺寸. 內外裝修表及裝修材料樣依據基本設計，檢討材料、色彩品景觀圖. 依據基本設計，檢討詳細尺寸. 詳細結構圖、結構計算書檢討結構詳細尺寸、規格設備規格、系統圖. 檢討各設備設備（含污水處理及消防等）規格、尺寸、各設備間之系統整合. 建築、結構、各設備系統依據建築圖、結構圖及各設備系統圖，檢討套合圖各系統（建築、結構與各設備）間之空間、管線路徑施工預算書. 依工程經費估價系統，檢討工程內容、項目、數量計算、詳細表、單價分析表. 26.

(37) 表3.3 科技廠房規劃項目表階段. 主要項目. 規劃階段. 無塵室. 主要作業內容檢討規模、無塵等級. 微振. 檢討範圍、需求等級. 格子樑. 檢討型式、範圍. 回風層. 檢討範圍、設備管線需求. 高架地版. 檢討型式、範圍. 鋼結構桁架. 檢討結構型式、範圍. 管橋管溝. 檢討範圍、設備管線需求. 自動輸送系統. 檢討範圍、設備與結構需求. 資料來源：本研究整理本研究依據以上廠房規劃設計項目，及參考第二章內容歸納出規劃設計階段降低成本所需考量之影響因子，並將其分類為 21 個項目如下: (1) 土地使用強度。 (2) 結構系統。 (3) 地震係數。 (4) 外牆系統。 (5) 樓層，樓高/淨高。 (6) 建築物尺寸(長×寬) 。 (7) 柱位、柱距。 (8) 特殊裝修及一般裝修材料需求。 (9) 防火漆。 (10) 鋼承版形式、小樑配置。 (11) 無塵室位置及範圍。 (12) TRUSS中間柱位置(跨距) 。 (13) 回風層結構系統(洞洞板或密集鋼樑)。 (14) 微振需求(位置、範圍、規格) 。 (15) 高架地板位置、範圍、高度及形式。 (16) 自動輸送系統管橋需求(RGV、OTS) 。 (17) 格子樑模板形式(SMC模/FRP模，拆/免拆) 。 (18) 停車(汽車/機車)需求數量。 (19) 人行、物流管架橋需求。 (20) 土方工程。 (21) 基礎底版。. 27.

(38) 3.2 問卷設計與分析方法本研究為了解規劃設計階段各影響因子對於興建科技廠房的重要性，並分析各個影響因子於工程設計所需注意之設計原則，採用問卷調查法（questionnaire survey）將各調查項目的影響性編製成問卷量表（參見附錄一，其重要或影響程度依照數字的多寡依序排列，由影響非常高的10排至影響非常低的1），施測時並輔以訪談，之後依據問卷調查結果及專家訪談之內容，做相關之分析與成果探討。. 3.3 問卷施測本研究問卷的施測抽樣名單，係針對有辦理過兩件以上科技廠房興建，有豐富經驗的營建從業人員與設計規劃相關單位進行問卷調查，可概分為： (1)工程專責主辦單位：晶圓與TFT相關高科技公司。 (2)設計單位：建築師事務所、工程顧問公司。本研究進行問卷調查者共13人，其結果說明如下： (1)負責總工程預算個案在30億元以上者居多數（詳圖3-1）。其它 8%. 10-30億 8%. 30億以上 84%. 圖3-1. 受訪者參與建廠工程造價統計圖. (2)受試者其年齡分布如圖3-2所示： 8 6 4 2 0. 30-39歲. 圖3-2. 40-49歲. 50-59歲. 受訪者年齡分布統計圖. 28.

(39) (3)高科技廠房工程成本影響性本次訪談之目標集中在設計階段參予各項設計規劃之人員，從而了解相關人員對於高科技廠房工程成本影響性之評估，並分析其重要性如下表所示（由高至低排列， 10代表非常高，1代表非常低）：. 表3.4 工程成本影響性平均表項次. 調查項目. 影響性平均值. 1. 柱位、柱距. 8.8. 2. 結構系統. 8.1. 3. 地震係數. 7.9. 4. 各棟樓層數、樓高/淨高. 7.8. 5. 各棟建築物尺寸(長×寬). 7.8. 6. 土地使用強度. 7.1. 7. TRUSS 中間柱位置(跨距). 6.9. 8. 微振需求(位置、範圍、規格). 6.7. 9. 基礎底版. 6.0. 10. 回風層結構系統(洞洞板或密集鋼樑). 5.9. 11. 無塵室位置及範圍. 5.1. 12. 外牆系統. 4.9. 13. 鋼承板形式、小樑配置. 4.9. 14. 格子樑模板形式(SMC 模/FRP 模，拆/免拆). 4.9. 15. 高架地板位置、範圍、高度及形式. 4.8. 16. 土方工程. 4.8. 17. 自動輸送系統管橋需求(RGV、OTS). 4.1. 18. 停車(汽車/機車)需求數量. 4.1. 19. 特殊裝修及一般裝修材料需求. 3.9. 20. 防火漆. 3.9. 21. 人行、物流管架橋需求. 3.8. 29.

(40) 3.4 訪談本研究以電話訪問或面談者共13人(因多數受訪者有建廠保密協定，在此僅提供匿名資料)及其訪談內容概要表如下表：. 表3.5 訪談內容概要表訪談對象. 嚴先生. 許先生. 孫先生. 蔡先生. 陳先生陳先生劉先生. 賴先生. 鄒先生. 葉先生栗先生王先生徐先生. 內容重點結構系統地震係數微振需求高架地板位置、範圍、高度及形式防火漆結構系統柱位、柱距格子樑模板形式(SMC模/FRP、拆/免拆 ) 柱位、柱距結構系統(洞洞板或密集鋼樑) 柱位、柱距微振需求 EPOXY漆結構系統 (鋼結構或RC) 柱位、柱距微振需求結構系統外牆系統土地使用強度結構系統柱位、柱距結構系統 EPOXY漆結構系統柱位、柱距 TRUSS中間柱位置結構系統、樑型式、微振結構系統、微振結構系統、微振. 30. 備註. 建築師. 建築師. 結構顧問. 建築師. 結構顧問建築師 TFT業主. 晶圓廠業主. TFT業主. TFT業主結構顧問結構顧問微振顧問.

(41) 依據訪談內容有論述之影響部份，整理其主要內容概述如下列十五項，1.柱位柱距、2.結構系統、3.建築用途系數I值與地震係數、4.樓層與樓高、5.建築物尺寸、6. 土地使用強度、7.TRUSS與中間柱位置、8.微振需求、9.基礎底版、10.回風樓版(混凝土構造或密集鋼樑)、11.外牆系統、12.格子樑模板型式、13.高架地版、14.裝修材料、 15.防火漆，並依序分述如下：. 3.4.1 柱位柱距此部份之檢討在於潔淨區之格子樑區域，柱位之柱距與格子樑樓版關係之規劃。縮小柱距亦會配合微振需求，微振標準越嚴苛柱距自然越短，格子樑深度亦越深，結構體的使用量每平均單位造價亦高。客制化的製程考量，其中柱距往往需求較大才能更具彈性化空間運用，惟如此將造成因柱距加大，結構斷面係數考量而造成平均造價較高。故能與製程工程師配合檢討適切的柱距是很重要的。也有部份廠房做出決定產量需求重要性大於結構體的經濟性的判斷。柱位柱距在目前科技廠房皆為4.8m-9.6m較屬經濟範圍，部份晶圓廠對於桁架或是微振需求較一致性，因製程設備皆會改變位置，無法在這部份做造價降低討論。倒是設備較固定不改變的科技廠房，若可以考量不同荷重與微振需求，而做降低造價的考量。部份生產設備微振需求較高的設備來放置在一樓區域，也許看當時規劃的考量，不過目前造價降低的趨勢不會改變下，亦可以從此部份做較深入的檢討，換言之有時製程在可被調整的狀態下，亦應配合降低建物造價做考量，反而生產較不易受影響。在台灣土地取得不易的狀況下，對建廠的影響亦受上述影響整體造價。結構構件之尺寸及配置距離與管路設備擺放及搬運與行走動線有關，亦影響建廠之成本。柱距、樑、樓版、活荷重、微振需求、樓層高度等規劃、均應在設計初期做詳盡之分析與評估，以求得最佳化之設計。以部份科技廠房TFT廠為例，於規劃設計階段潔淨室之下部回風層區域之CLEAN SUB 空間,規劃時全區柱距通常先採用最適化。惟因為部份生產設備微振需求較高之特定區域，其柱距通常較短。故經微振顧問研究在全區規劃微振條件為VC-B條件下變更 VC-C時格子樑樓版採用後補強柱的方式，能較為經濟且避免太大範圍的以微振高標準規劃，下方SUB FAB柱距比較說明如下附圖：. 31.

(42) 柱採後作方式. 柱採後作方式. 資料來源：潘冀聯合建築師事務所、本研究整理. 圖3-3 柱距比較圖. 3.4.2 結構系統廠房建築工程中結構體之造價佔建築工程造價百分之80以上，以目前一個 200*300公尺之TFT七代廠的建廠預算為例，約有新台幣80億以上。故審慎的於規劃階段加以適當管理，對工程整體之成本控制，將有莫大的助益。訪談後分為以下項目予以探討： (1) 結構設計：基地土壤參數的使用，因為與基礎造價有關必需要配合各個園區所在位置不同而規劃。結構顧問從結構設計的角度來談，影響造價成本的主要因子，因目前結構設計採用E-TAB的軟體程式分析結構體配合廠房的需求，從主要斷面受力越大者，則其所需要的用鋼量及使用混凝土量越多越大量，相對其造價亦高。另外，除了滿足現行耐震設計規範中的韌性設計條款，搭配長度200*300公尺長的建築物考量。配合微振動控制特殊要求，廠房通常都會委託專業微振顧問進行微振設計，以達到製程設備的要求。甚至目前亦由業主考量由設備配置主動控制隔震系統，亦可降低樓版系統的微振需求。長期在科技廠領域深具經驗的結構顧問公司，從人性互助的角度提出一個頗具人深思的另一層思考的課題，除了基本的結構設計規劃外，凡是涉及相關混凝土RC系統與鋼結構系統皆是可以探討的課題。舉例如下：從柱斷面的漸變取代一層不變的柱斷面其造價自然降低。惟因建廠趕工期最後能提供給設計者，充分的規劃與調整時間往往有限。換言之如能提供較適當之時間，規劃者能幫業主降低造價的機會更大，也更多討論空間。這種快速興建的工程特性卻是許多科技廠房興建過程中，較因結果目標導向而缺乏的一項因子。惟目前逐漸的各家科技廠商漸漸體會出此重要性的因素。近年來與固定的建築師或顧問公司配合，以因應微利時代來臨時的降低成本造價考驗。 32.