電子資訊產業供應鏈管理

行政院國家科學委員會專題研究計劃成果報告

電子資訊產業供應鏈管理─總計畫

A Study of Supply Chain Management for Electr onic and Infor mation Industr ies 計劃編號：NSC 89-2213-E-009-033 執行期限：民國 88 年 8 月 1 日起至民國 89 年 7 月 31 日 主持人：李慶恩 國立交通大學工業工程所 教授 一、中文摘要（關鍵詞：電子資訊業、 供應鏈管理、長鞭效應、訂單管理、 前置時間。） 由於電子資訊產業是我國最具前 景之明星工業，有多項產品產值與產 量已躍居世界第一(如掃描器、筆記型 電腦等)，其產業通路亦已國際化、全 球化。但目前此產業之經營方式往往 只考慮個別之最大利益，而忽略上、 下游廠商間之互動，反而造成整個產 業分工網路中的所有參與者都未能得 到預期的最大利益。因此企業整合， 異業合作之供應鏈管理(Supply Chain Management)概 念便 成 為此 產業 躍 上 國際舞台，提高整體效益之必要管理 工具。有鑑於此，本整合型計畫將以 三年時間完成下列五個子計畫：1.長鞭 效應(Bullwhip Effect)之模式構建與實 證研究。2.晶圓製造設備備用零件及光 罩需求管理之研究。3.IC 製造業前置 時間管理之研究。4.產業全面訂單管理 系統之建立。5.電腦與電腦周邊組裝業 供應管理之研究。主要目標即在於針 對我國電子資訊產業，按照產業組成 分析其供應鏈管理體系之本質，並提 出各項改善模式與策略，以有效降低 在製品存貨、縮短前置時間變異、提 高需求管理績效及顧客服務水準，並 進而提昇其國際競爭優勢，實現最大 利益。 英 文 摘 要（ Keywords：Electronic and

Information Industry, Supply Chain Management, Bullwhip Effect, Order Management, Lead Time Management）

Th e elect ro ni c and information industr y is one of the most pro misin g an d b oomi n g indus tri es in Taiwan . M an y items (eg. Scann er, No t ebook PC s, and so on )in thi s in dust r y are numb er 1 in both v olum e an d val ue in th e world mark et. Th e distribut ion chann el i n t his indus tr y h as al so beco me gl ob aliz ed. Th is i ndus tr y is ch aract erized b y hi gh t ech, hi gh capit aliz ed, hi gh retu rn, hi gh risk , hi gh comp etiti on, high m ark et vari atio n, s ho rt produ ct life c ycl e, and fast p ri ce ch an ge. Becaus e man y di stin ct manu fact urers as wel l as dist ribu to rs(from IC equ ipm ent , IC m anu factu rin g, el ect ronic part m anufacturing and ass emb l y, com put er and its perip heral m an ufacturin g and ass emb l y, t o comm odit y distribut ion ) are invo lv ed in this indus tr y, th e s upp l y-man ufacturing-dist ribution

relat ions hip am on g th em fo rms a compli cat ed su ppl y ch ain n etwork whos e Bull whi p effect is ob vio us and d es erv es an ex ten siv e stu d y. Th e imp lem entation o f s uppl y ch ain man agem ent co ncept b y

coo peratin g all ups tream an d downst ream memb ers in this net wo rk to gai n t he m ax imum pro fits for th e who le ch ain i s inv alu abl e. Th erefo re, fi ve th ree-year su b-proj ect s are propo sed i n this int egrat ed res earch . Th e y are： (1) An Empirical Stud y and Mod elin g o f Bullwhip Effect in Elect ron ic and In fo rm ati on In d ust r y, (2 ) A Stu dy o f Dem an d Man agem ent for Sp are P arts and Mas ks i n Wafer M anu factu rin g, (3) Th e Stu d y of Lead Time Man agem ent for IC In du str y, (4 ) Th e Dev el opm ent of A Tot al Order M anagem ent Sys t em for Semi con du cto r In dust r y, (5 ) Suppl y Chain M anagem ent fo r PC and PC P eriph eral As s embl y In d ust r y. Th e o bj ect iv e o f t his research is to p rovi de a p ract ical suppl y-c h ai n-m an agem ent

mechanism and the corresponding s yst ems as well as strat egi es fo r Tai wan ’s el ectroni c an d info rm ati on i ndu str y s o th at its overall comp etiti ve adv ant age can be obt ained. 二、計劃緣由及目的 由 於 近 年 來 國 內 電 子 資 訊 產 業 蓬 勃 發 展 ， 國 際 化 、 全 球 化 的 腳 步 不 斷 加 快 ； 加 上 產 業 分 工 的 趨 勢 ， 規 模 經 濟 效 益 亦 漸 明 顯 。 在 這 樣 的 競 爭 環 境 下 ， 為 提 升 電 子 資 訊 產 業 的 優 勢 ， 異 業 合 作 等 聯 盟 方 式 已 成 為 必 然 之 趨 勢 ， 而 供 應 鏈 管 理 即 為 其 中 最 重 要 的 方 向 之 一 。 電 子 資 訊 產 業 的 範 圍 相 當 廣 泛 ， 包 括 ： IC 製 造 及 IC 設 備 、 主 機 板 製 造 業 、 個 人 電 腦 及 其 週 邊 設 備 之 系 統 組 裝 業 、 零 組 件 業 、 通 訊 產 業 等 。 因 為 電 子 資 訊 產 業 具 有 產 品 生 命 週 期 短 、 新 產 品 推 陳 出 新 速 度 快 、 顧 客 要 求 之 前 置 時 間 短 等 特 性 ， 因 此 縮 短 整 個 供 應 鏈 之 反 應 時 間 及 變 異 ， 以 最 快 最 穩 的 速 度 反 應 市 場 的 需 求 ， 是 國 內 電 子 資 訊 產 業 供 應 鏈 管 理 必 須 解 決 的 首 要 問 題 。 有 鑑 於 此 ， 本 整 合 型 計 畫 針 對 電 子 資 訊 產 業 供 應 鏈 之 體 系 架 構 進 行 探 討 。 將 供 應 鏈 中 各 階 段 之 供 需 關 係 所 造 成 之 長 鞭 效 應 、 電 腦 與 電 腦 週 邊 組 裝 業 之 供 應 與 配 銷 體 系 、 供 應 鏈 中 耗 時 最 長 之 IC 製 造 業 訂 單 需 求 管 理、前 置 時 間 管 理 以 及 其 上 游 設 備 、 零 件 供 應 體 系 規 劃 等 分 成 五 個 子 計 畫 進 行 研 究 ， 期 能 對 我 國 電 子 資 訊 產 業 之 供 應 鏈 管 理 ， 提 出 一 套 完 整 的 規 劃 及 做 法 ， 以 確 立 我 國 電 子 資 訊 產 業 在 全 球 之 領 導 地 位 。 研 究 目 的 可 以 下 列 兩 點 說 明 ： (1 ) 建 立 電 子 資 訊 產 業 供 應 鏈 管 理 系 統 必 須 完 成 下 列 六 項 工 作 ： l 實 作 整 合 子 計 畫 二、三、四 之 供 應 鏈 管 理 系 統 。 l 長 鞭 效 應 之 原 因 探 討 與 分 析，建 立 長 鞭 效 應 關 係 模 式 與 因 應 策 略 。 l 建 立 晶 圓 設 備 備 用 零 件 存 貨 及 配 置 策 略 基 礎 網 路 架 構 ( 共 同 配 送 中 心 可 行 性 分 析 )。 l 構 建 IC 製 造 業 前 置 時 間 管 理 模 式，以 有 效 縮 短 前 置 時 間 變 異 ， 掌 握 交 期 。 l 建 立 顧 客 與 IC 製 造 廠 內 部 製 造 規 劃 的 訂 單 管 理 決 策 模 式，以 協 調 分 配 相 關 資 源；以 WWW 提 供 及 時 資 訊，滿 足 客 戶 需 求，並 提 昇 供 應 鏈 管 理 績 效，完 成 晶 圓 製 造 全 面 訂 單 管 理 系 統 之 實 作 。 l 建 立 自 零 件 業、電 腦 與 電 腦 周

邊 組 裝 業 到 配 銷 間 之 供 應 管 理 策 略，以 有 效 提 昇 供 應 鏈 管 理 績 效 ， 並 降 低 長 鞭 效 應 。 (2 ) 落 實 研 究 成 果 本 整 合 計 畫 除 透 過 各 個 子 計 畫 之 串 連 作 緊 密 的 整 合 外 ， 並 積 極 尋 求 合 作 廠 商 。 期 望 透 過 與 業 界 的 合 作 ， 落 實 研 究 成 果 。 三、研究方法與成果 本 整 合 型 計 畫 為 三 年 之 研 究 計 畫 ， 第 三 年 的 研 究 結 果 彙 整 如 下 ： (1) 子 計 畫 一 ：

DRAM （Dynamic Random Access Memory）是半導體產業中產值最大的 單一產品別，由於 DRAM 價格的變動 經常大幅震盪，全球 DRAM 相關產業 投資者的損益也因此暴漲暴跌。由於 供需之間的變化對 DRAM 價格的影響 極大，而供給與需求行為是一個供應 鏈結構互動的主體，因此本研究從供 應鏈角度由 DRAM 產業上游至下游訪 談其決策模式，並且依據此等訪談資 料，構建一供需互動模式，期以解釋 DRAM 價格劇烈變動的機制。依據本 研究所發展的模式，短期的需求變動 會造成未來數期價格的持續上升與下 跌，此種現象與長鞭效應頗為類似。 本研究的方法包括以下幾點： 1.建構 DRAM 應用在 PC 產品的供 應鏈結構。 2.分析各個構成單元（DRAM 廠、 模組商、通路商、PC 廠）的各種 決策模式。希望透過實際訪查的方 式，配合專刊或報導性資料能夠瞭 解各階層下列的行為。 (a) 需求預測模式 (b) 生產決策 (c) 出貨決策 (d) 存貨決策 3.依據上述的決策模式，建構一個 模式，期能用來解釋造成 DRAM 價格變動的機制。 此模式是經由訪談相關廠商的決 策行為，據以假設其行為模式。基本 上 DRAM 的採購是「追漲避跌」行為 模式，因此短期的需求變動，由於「追 漲避跌」的效應，會造成價格持續的 攀升或下跌。 當價格持續攀升時，DRAM 製造商的庫存會持續減少，DRAM 需 求者的庫存會持續增加。反之，當價 格持續下跌時，DRAM 製造商的庫存 會持續增加，DRAM 需求者的庫存則 會持續減少。 (2) 子 計 畫 二 ： 此計畫為針對半導體產業設備供 應商，供應昂貴設備及其所需零配件為 高科技產業設備供應商的主要工作。由 於機台設備的故障停機將導致嚴重的 當機成本，因此機台設備的品質要求和 零件備的順暢供應是設備供應之客戶 的主要需求。因此兼顧客戶服務水準和 總存貨週轉率是設備供應商當前面面 臨的重要課題。目前設備供應商並無一 套有系統的方法來時兼顧客戶服務水 準及總存貨週轉率，本研究提出一套決 策程序。設備供應可經由此程序的逐步 調整，使得存貨週轉率在滿足客戶服務 水準的要求下有相當程度的提升，研究 中亦包含對第二競爭者競爭模式的討 論，實例的探討證明了本方法的可行 性。 本計劃主要就是在探討半導體設 備供應商的庫存系統，物管部門的功 能，主要是在提供顧客半導體機器設 備的零件，本研究兩個績效衡量指標:1. 存貨週轉率和 2.顧客滿意度。 存貨週轉率表示在特定期間內，花 在庫存上的資產週轉時間。增加存貨 週轉率可以降低庫存的存置成本，搬 運成本…等。而顧客服務水準是指設 備供應商的配銷中心能如期達交訂單

的比例。本研究的主要目的是期望在 特定的顧客滿意度下，提升存貨週轉 率。簡單而言，本研究的庫存系統， 是屬於備用件庫存品的層級 A(ABC 分 析)，高成本，高利用率，而且是設備 供應商的主要提供項目。若這些備用 件短缺時 ， 將 會 嚴 重 損 失 顧 客 滿 意 度，引發供應商的處罰成本。若有另 一個備用件的供應商存在，則可能造 成顧客的流失。 半導體供應商常需面對第二競爭 者瓜分市場利潤，在市場競爭的情形 下，供應商可能因為銷售價格或前置 時間而損失市場佔有率。本研究亦針 對前置時間的降低對顧客需求滿意度 的影響作出探討，若供應商能承諾較 短的前置時間，則可節省庫存成本， 並使第二競爭者的顧客群回流。本研 究所探討的庫存政策相似於(t,s,S)，預 防缺貨時間 t，備用件消耗率 f`，而顧 客會在兩種狀況下下單:(1)達到預防 缺貨時間 t，若供應商尚有庫存，備用 件則會送達至顧客；(2)若備用件時間 t 前即短缺 ， 在 供 應 商 狀 況 允許 下 送 達。 本研究即利用模擬手法，在特定之 顧客服務水準下，提升存貨週轉率， 並利用兩階段調整，尋找最終參數 s 和 S，並將第二競爭者模式加入考慮， 進行分析。 在調整過程中，發現顧客服務水準 對參數 s 敏感，且參數 s 對存貨週轉 率的影響也較參數 S 來得大，兩者和 存 貨 週 轉 率 都 呈 現 負 相 關。 這 些 特 性，都適用於物管部門進行每日控管 的決策。 物料規劃人員可採取本研究之決 策模式，進行有效之物料控管，提高 市場競爭力。 雖然本研究所提議之決策模式適 用於實際產業，然而若要規劃一個全 面性的模擬，及考慮到動態及多方面 的特性時，可能需進一步研究 (3) 子 計 畫 三 ： IC 最終測試廠以滿足交期為主要 的排程目標。排程的特性有：測試批 量動態到達、產品再回流、燒機批次 處理、允許緊急批插單、順序相依的 設置時間、機台產能限制等。本研究 的目的在發展最終測試廠的生產規劃 與排程系統 （ 共 有 粗 略 產 能 需 求 規 劃、排程規劃 、 現 場 派 工 等 三 個 模 組），使其適用於具再回流與批次處理 特性之製程。其中排程規劃模組涵蓋 測試與燒機處理兩個次模組。本研究 所是以粗略產能需求規劃模組預估未 來產能的需求，並判斷產能限制資源 之所在，以決定如何協調燒機處理與 測試排程模組。 經驗證，三個模組有優異的整合效 果，可因應最終測試廠的環境特性並 提昇產能利用率與交期績效。排程系 統首先以粗略產能需求規劃模組預估 未來產能的需求，並判斷產能限制資 源之所在，以決定燒機處理與測試排 程模組的主從關係。而燒機機台排程 規劃模組運用吾人所發展之排程演算 法，以縮短測試批的燒機等待時間。 至於測試機台排程規劃模組則係以所 發展的演算法，處理測試批再回流之 測試機台排程問題。而運用緊急訂單 插單方法所得到的插單位置會產生較 低的插入成本並減少對既有排程的交 期延誤。 本研究的研究成果與結論分述於 下： (1) 粗略產能需求規劃模組根據每張 訂單的緊急程度，訂定各訂單在不同 製程階段（最終測試或燒機）所需的 前置時間，繼而評估這些訂單是否會 造成最終測試或燒機製程的產能負荷 過高，再決定是否調整訂單的前置時 間，最後判定產能限制資源所在。 (2)在最終測試機台排程演算法的設計 方面，本研究根據文獻中有關具時窗 限制之車輛路線規劃問題的兩類近似 解演算法：節約(savings)演算法與插入

(insertion)演算法，分別設計九種演算 法並作績效比較。經過績效的分析發 現：問題組的交期鬆緊度、工作的群 聚性（產品群組）、產生初始排程的方 法等，會影嚮排程演算法求解的績 效。 (3) 定義最終測試廠燒機製程排程問 題為具順序相關設置時間特性之平行 機台排程問題，並構建此問題的整數 規劃模式，以求燒機機台工作負荷的 最小化。在模式驗證部分，本研究考 慮一個擁有兩部燒機機台燒機排程範 例，以最大併批原則將所有的測試批 量分成 7 個工作。以 C++ 程式產生該 範例的目標式與所有限制式，並且以 求解整數規劃問題的軟體 Cplex 進行 求解，結果顯示：在將近 5 分鐘的 CPU 時間內，求得該問題的最佳解。 (4)為求燒機機台產能利用率的提 高，並且使各個訂單的前置時間縮 短，在燒機製程前要以各燒機機台的 最大容納量來分割測試訂單。在燒機 機台排程演算法的設計方面，我們運 用 savings list 的數值，決定該將那個 批量優先插入到燒機排程中，如此的 設計可使機台的設置次數與設置時間 縮短。 (5) 在緊急訂單插單模組的績效方 面，經實例驗證，緊急批量的比例必 須事先規劃，以使排程上各個工作的 預計完工時間與交期之間有某種程度 的寬裕度，如此可降低緊急訂單插入 後對其他訂單的交期延誤。部分訂單 有較大的交期延誤是因緊急批量的到 達具隨機性且不同的排程方法會產生 不同的排程彈性。 (4) 子 計 畫 四 ： (本 子 計 畫 僅 執 一 年 ， 本 年 度 並 無 此 子 計 畫 ， 在 此 將 該 子 計 畫 第 一 年 研 究 成 果 摘 要 列 於 后 ) IC 製 造 業 在 電 子 資 訊 產 業 供 應 鏈 中 ， 佔 有 相 當 重 要 的 地 位 ， 構 建 虛 擬 晶 圓 廠 以 提 供 即 時 生 產 資 訊 給 相 關 上 、 下 游 廠 商 是 各 家 努 力 提 升 服 務 的 目 標 。 虛 擬 晶 圓 廠 之 理 念 能 否 獲 致 成 功 ， 運 用 新 的 資 訊 技 術 並 落 實 新 的 製 造 服 務 機 制 是 其 中 兩 個 重 要 關 鍵 。 本 子 計 劃 嘗 試 運 用 資 料 倉 儲 化 的 資 訊 技 術 ， 以 達 到 虛 擬 晶 圓 廠 之 訂 單 的 可 見 性 、 快 速 回 應 使 用 者 查 詢 以 及 提 供 生 產 狀 況 之 預 警 的 三 大 功 能 ， 並 提 出 一 個 適 合 虛 擬 晶 圓 廠 的 生 產 資 料 倉 儲 之 結 構 與 發 展 生 產 資 料 倉 儲 的 各 個 元 件 、 功 能 和 資 訊 技 術 需 求 。 本 子 計 劃 針 對 虛 擬 晶 圓 廠 生 產 資 料 倉 儲 中 最 基 礎 的 下 層 資 料 存 取 部 分 ， 以 Fo rt ran 和 Pro* Fort ran 程 式 做 一 模 擬 實 作 ， 以 適 時 提 供 現 場 的 和 歷 史 性 的 生 產 資 料 。 在本子計劃提出的生產資料倉儲 結構下，此模擬實作具有五項優 點：使用資料之便利性、快速回 應使用者查詢的能力、製造執行 系統和資料庫間的資料一致性、 資料庫和生產資料倉儲結合、資 料庫與模擬規劃軟體連結。 (5) 子計劃五： 此計劃在探討延遲策略中零件共 通性、製程延遲、及製程標準化對存 貨成本的影響，以提供決策者在評估 延遲策略可行性時的參考。在零件共 通性方面，分析零件共用程度對存貨 成本的影響；在製程延遲手法方面， 由運送成本、物料取得成本、存貨成 本、顧客回應時間及轉運成本，來討 論延遲策略的效益；在製程標準化部 分，整個製程分成標準化製程與個別 化製程，探討製程標準化後之兩階段 生產模式對存貨成本的影響。 而延遲策略（Postponement）是將

多種產品在產品結構、製程及配送網 路中的差異點往後延遲。在此計劃的 模式建構上分成三部分：零件共通性 、製程延遲、製程標準化，來討論延 遲策略對存貨成本的影響。 1. 零件共通性（Commonality）： 應用於 ATO（訂單式組裝）的製造 環境，增加零件共通性可減少需求不 確定性對安全存貨的不良影響。其中 零件共通性程度對存貨成本之影響， 可以量化分析得出以下兩個數學關係 式： ₂ 1 TC₁ N TC= 及 ₃ 1 TC₁ d TC= ；TC，1 2 TC，TC3分別代表完全不共通、完全共 通與部分共通環境下之存貨總成本。N 表示原本有 N 種不同之備料。從式子 中可看出零件共通性對存貨成本的影 響：在期望的存貨成本方面完全共通 性模式為原始模式的 N 1 倍；也就是 說只要將產品整合，零件共通性在存 貨成本方面，期望總存貨成本減少的 程度隨 N 及 d 的增加而增大。 2. 製程延遲： 所謂的製程延遲就是將差異化的 製程延後來做，本研究建構一套量化 的成本模式，討論最後組裝是否要由 原先的母工廠延遲到區域的配送中心 來做。若以母工廠做最後組裝的環境 為原始模式，最後組裝在配送中心進 行為延遲模式，延遲後母工廠仍備共 通料的情形為延遲模式一，母工廠不 備料為延遲模式二。 3. 製程標準化： 將製程標準化之後的生產環境分 成兩階段來討論，分別是第一階段的 標 準 化製 程 與第 二 階 段 的 個 別 化 製 程。再就各階段的存貨成本與缺貨成 本進行分析，比較製程標準化與原始 環境的優劣。經過分析，影響成本的 因素如下：第二階段的製程起始點與 需求點的距離、標準化產品的數目、 標準化程度（非標準化的第二階段個 別製程所佔總製程比例越小）。 四、參考文獻 [1] 巫木誠，“電子資訊產業供給鏈 管理子計畫一：電子資訊產業長 鞭效應之模式構建與實證研究， 第三年成果報告，”中華民國八 十九年，行政院國家科學委員會 專題研究計畫成果報告。 [2] 李慶恩，“電子資訊產業供給鏈 管理子計畫二：自動化晶圓製造 廠產出平準化派工程序之研究， 第三年成果報告，”中華民國八 十九年，行政院國家科學委員會 專題研究計畫成果報告。 [3] 鍾淑馨，“電子資訊產業供給鏈 管理子計畫三：IC 製造業前置時 間管理之研究，第三年成果報 告，”中華民國八十九年，行政 院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告。 [4] 彭德保，“IC 製造業 MES 系統 與供應管理系統之研究與介面實 作，第一年成果報告”，中華民 國八十七年，行政院國家科學委 員會專題研究計畫成果報告。 [5] 許錫美，“電子資訊產業供給鏈 管理子計畫六：電腦與電腦週邊 組裝業供應鏈管理之研究，第三 年成果報告，”中華民國八十九 年，行政院國家科學委員會專題 研究計畫成果報告。