TFT-LCD模組廠考量物料配置之主生產排程規劃系統之構建

國立交通大學

工業工程與管理學系碩士班

碩士論文

TFT-LCD 模組廠考量物料配置之主生產排程規

劃系統之構建

The Design of Master Production Scheduling

System with Consideration of Material Allocations

for TFT-LCD Module Factory

研 究 生： 王柏懿

指導教授： 鍾淑馨 博士

TFT-LCD 模組廠考量物料配置之主生產排程規劃系統之構建

The Design of Master Production Scheduling System with

Consideration of Material Allocations for TFT-LCD Module

Factory

研 究 生：王柏懿 Student：Po-Yi Wang

指導教授：鍾淑馨 博士 Advisor：Dr. Shu-Hsing Chung

國 立 交 通 大 學

工 業 工 程 與 管 理 學 系

碩 士 論 文

A Thesis

Submitted to Department of Industrial Engineering and Management

College of Management

National Chiao Tung University

in partial Fulfillment of the Requirements

for the Degree of

Master

in

Industrial Engineering

July 2008

Hsinchu, Taiwan, Republic of China

i

TFT-LCD 模組廠考量物料配置之主生產排程規劃系統之構建

研究生：王柏懿 指導教授：鍾淑馨 博士

國立交通大學工業工程與管理學系碩士班

摘

摘

摘

摘 要

要

要

要

薄膜液晶顯示器之製造流程依序為陣列、組立與模組製程。模組廠生

產之產品種類繁多且瓶頸工作站換線耗時，且須因應顧客對產品有其特定

之符合率和零輝點率下限之要求；另外，每一產品對應之物料群組中，有

物料替代之問題。有鑒於此，本文擬建構一良好之主生產排程規劃系統，

來有效減少換線次數、增進配貨效率和降低物料購買和庫存成本，使顧客

達交最大化。

本規劃系統內含兩個模組，分別為「瓶頸工作站排程和訂單配貨模組」

與「物料規劃模組」。首先，「瓶頸工作站排程和訂單配貨模組」針對已

知預定 LCD 半成品來料數量和各顧客訂單需求量情況下，考量換線時間

和顧客之符合率和零輝點率，建構一線性規劃模式，並以利潤最大化為目

標，規劃出應生產之最適產品/等級組合、生產順序，及配置給每一訂單

之產品等級和數量。再者，「物料規劃模組」承接「瓶頸工作站排程和訂

單配貨模組」所求解出各期產品之生產數量，考量物料替代之特性，針對

模組廠各期所生產之產品，以數學規劃模式求解各關鍵物料需求量。

案例結果顯示，本文所發展之主生產排程規劃系統不僅有效減少換線

次數、充分利用瓶頸資源；而配貨效率和物料之備料成本方面，亦有良好

之成效，可達到達交最大化之目標。整體而言，本規劃系統可以快速得知

各產品/等級生產數量以及各訂單之配貨組態，此結果可作為現場規劃人

員決策之重要依據。

關鍵詞

關鍵詞

關鍵詞

關鍵詞：

：

：薄膜液晶顯示器

：

薄膜液晶顯示器

薄膜液晶顯示器

薄膜液晶顯示器、

、模組廠

、

、

模組廠

模組廠、

模組廠

、

、

、主生產排程系統

主生產排程系統、

主生產排程系統

主生產排程系統

、

、

、符合率

符合率

符合率

符合率、

、

、

、零輝點率

零輝點率

零輝點率

零輝點率、

、

、

、

物料替代

物料替代

物料替代

物料替代、

、

、

、產品

產品

產品/

產品

/

/等級

/

等級

等級

等級

The Design of Master Production Scheduling System with

Consideration of Material Allocations for TFT-LCD Module Factory

Student：Po-Yi Wang

Advisor：Dr. Shu-Hsing Chung

Department of Industrial Engineering and Management

National Chiao Tung University

Abstract

The manufacturing of TFT-LCD includes of array, cell and module

assembly process. Module assembly produces various products and must meet

the customers’ specific qualification, including fulfill rate and zero bad defect

rate. Moreover, the setup time of bottleneck workstation is very long. Also,

material substitution problem is existed in the material grouping of each

product type. Thus, the thesis developed a master production scheduling system

to decrease the number of setups, to increase the efficiency of order allocation

and to reduce the purchasing and holding cost of material.

The proposed system comprises two modules: bottleneck scheduling with

order allocation module and material planning module. The bottleneck

scheduling with order allocation module is used to plan the product and rank

mix for material release, the producing sequence, and the amount of each

rank/product type allocated to each order. To maximize the profit, it uses a

linear programming model which takes setup time, fulfill rate and zero bad

defect rate into account given the quantity of LCD arrivals and the demand of

each order. Furthermore, with the planning results about the production

quantity of each rank/product type in each period, the material planning module

generates mathematical model to solve the amount of critical material needed

with consideration of the property of material substitution.

Experimental shows that the proposed master production scheduling

system not only is capable of reducing the number of setups efficiently and

utilizing the bottleneck effectively; it can also perform well in efficiency of

order allocation and of of the critical material preparation, which leads to

maximizing order fulfillment. In summary, the planning system can schedule

iii

the production quantity of each rank/product type and can allocate these

products to order promptly.

Keywords: TFT-LCD, Module factory, Master production scheduling system,

Fulfill rate ,

Zero bad defect rate , Material substitution, Rank/product type

致謝

致謝

致謝

致謝

終於熬到拿畢業證書這一刻了!!

回首在風城六個寒暑，如白駒過隙。當初帶著濃濃的鄉音前來，甚至

被誤以為是僑生的我，已然融入這裡的一切，只是離別亦近。學成歸鄉縱

是滿心歡喜，卻也惆悵。

得以擁有這份喜悅，首先要感謝鍾淑馨教授這三年半來的悉心指導，

從專題到論文，循序漸進的引領我進入學術大門。在跟老師相處過程中，

不管是學術上或是待人處世上，皆從老師身上看到嚴謹的精神，這應該就

是台灣話所說的”頂金”吧！也感謝彭文理老師、吳泰熙老師、楊明賢老師

和黃俊穎老師在論文上所給的寶貴建議，謝謝。

在論文這條路上，必須感謝諸多學長姐的提攜。元銘學長沒有你，我

的論文方向，應該還在浩瀚的學術大海中迷航，謝謝你提供很多關於實務

上的建議；一平學長，你真是課業和玩樂兩相宜的好學長，泳渡日月潭、

實驗室出遊和壘球隊比賽都是我在研究生涯很難忘且快樂的回憶，從在壘

球場上互相激勵的熱情到幹角對手的同仇敵愾，真的要感謝你給我這麼多

人生體驗；感謝威良學長，在無數作研究苦悶的週末中，熱心帶我們去外

面覓食，讓我暫時忘卻論文的煩惱，還有你的開車技術真的一流，快速馳

騁在大山背的山路上真是讓我不亦樂乎，但也讓我了解到生命的可貴；愉

翔學長，你特殊的人生經歷豐富了我的視野，希望下次回來看大家的時

候，跟你講話你不再只是跟我講說”阿~~你嗯慢拉”。還有于婷學姊、志文

學長、bobo 大師姐、孟儒、東錡、耀昇、書銘，謝謝你們論文經驗上的傳

承和寶貴經驗，另外要感謝實驗室學弟妹在口試期間幫忙處理雜事，讓我

們得以專心的面試。

再來就是感謝這兩年跟我同甘共苦的戰友們。迪橋，你對人的耐心和

做事的細心真的讓我佩服不已，人家說百年修得同船渡，跟你一年來坐在

一起手肘碰手肘的緣分，更是筆墨難以形容；小毛，用刻苦耐勞、任勞任

怨都不足以來形容你的好，同樣總是身為大家取笑的對象，終究相信我們

會贏在終點的，加油；苗人，瀟灑走一回這首歌是你人生的主題曲，在與

你言談過程中，常賜予我很多醍醐灌頂的想法，受益匪淺阿；小潔，你是

v

熱心助人的代表，跟你在實驗室鬥嘴，是我每天主要娛樂之一，接下來在

論文這條路上妳要繼續加油，有問題記得找我們幫忙；還有常常被我們叫

廢物的俊昇，雖然你常常來蠶食鯨吞我們實驗室的糧食，但是也常常在我

們苦悶時，帶給我們實驗室很多的歡樂；另外，跟我ㄧ起住了兩年的室友

horse，和你一起半夜幫王建民加油的傻勁，現在想想都覺得很好笑。當然

還有分散在清大和交大的齁秉尤們，六年的聚首到此看似劃下句點，我們

都知悉朋友是一輩子的，總會再相會。

當然，要感謝我的家人，在求學路上沒有爸媽的堅持和期望，我無法

走到這裡。在我遭遇困難時，爸爸總會給我無畏的態度去面對挑戰，而媽

媽總是不厭其煩的鼓勵我，真的謝謝你們。感謝大姐、大哥、二姐在我忙

於論文時，幫我分攤家務，有你們才讓我更能無後顧之憂作研究。最後，

要祝福在我論文口試完不久辭世的奶奶，願您在另外一個世界能夠安息，

六年前的暑假，您含著不捨淚水目送我離鄉求學的背影，六年後換我含著

淚水陪你走完人生最後一段路，沒能來得及與您分享這份喜悅，無限感慨!

是大家的陪伴和支持，讓我得以至此，現在即將踏入人生另一旅程，

多了點責任，少了點嬉笑，必須以更嚴肅的態度來面對接下來的人生挑

戰，由衷感謝大家，期待下次的因緣際會。

柏懿

柏懿

柏懿

柏懿 2008.8.25 于交大

于交大

于交大

于交大

目錄

目錄

目錄

目錄

摘 要 ... i Abstract ...ii 致謝 ... iv 目錄 ... vi 圖目錄 ... viii 表目錄 ... ix 符號一覽表 ... xi 第一章 緒論 ... 1 1.1 研究背景與動機...1 1.2 研究目的...3 1.3 研究範圍與限制...4 1.4 研究步驟與方法...5 第二章 文獻探討 ... 7 2.1 TFT-LCD 產品簡介 ...7 2.1.1 TFT-LCD 三階段製程簡介 ...8 2.1.2 陣列製程(Array)介紹...9 2.1.3 組立製程(Cell)介紹...10 2.1.4 模組製程(Module Assembly)介紹...14 2.2 APS 簡介 ...16 2.2.1 APS 運用在 TFT-LCD 產業 ...18 2.2.2 可允諾機制...19 2.3 TFT-LCD 模組廠之生產規劃相關文獻 ...21 第三章 模式建構 ... 24 3.1 問題定義與分析...24 3.1.1 TFT-LCD 模組廠生產環境和製程特性 ...26 3.1.2 配貨問題和顧客訂單要求說明...28 3.2 整體邏輯與架構...31 3.3 瓶頸工作站排程和訂單配貨模組...33 3.3.1 瓶頸站排程和配貨機制...34 3.3.2 瓶頸工作站規劃結果評估機制...45 3.3.3 瓶頸工作站規劃結果調整機制...47 3.4 物料規劃模組...53 3.4.1 關鍵物料規劃機制 ...55 第四章 實例驗證 ... 61

vii 4.1 系統環境說明 ...61 4.1.1 生產環境資料 ...61 4.1.2 生產規劃假設 ...72 4.2 瓶頸工作站排程和訂單配貨模組執行過程與規劃結果 ...74 4.2.1 案例一.產能和 LCD 半成品來料充足情況下 ...74 4.2.2 案例二.產能和 LCD 半成品來料不充足情況下 ...86 4.2.3 案例三. LCD 半成品來料以新增來料模式求得之情況...93 4.3 物料規劃模組執行過程與規劃結果 ...96 4.3.1 關鍵物料規劃機制 ...96 4.4 成效分析 ...106 第五章 結論與未來研究方向 ... 110 5.1、結論... 110 5.2、未來研究方向... 111 參考文獻 ... 112 附錄 ... 114 附錄

A

以 4.1 節範例資料(案例一)利用瓶頸工作站排程和配貨機制求得之 結果... 114 附錄

B

以案例二資料利用瓶頸工作站排程和配貨機制求得之結果...127 附錄

C

以案例二資料利用 3.3.3 節新增 LCD 半成品來料數學規劃模式求得 之結果...129 附錄

D

以案例二資料利用瓶頸工作站排程和配貨機制加調整訂單限制式 求得之結果...132 附錄

E

以案例三資料利用瓶頸工作站排程和配貨機制求得之結果 ....136 附錄

F

以 4.1 節範例資料利用關鍵物料規劃機制 ...138 附錄

G

瓶頸工作站排程和訂單配貨模組各案例交貨批之加權零輝點率 147

圖目錄

圖目錄

圖目錄

圖目錄

圖 1-1 研究範圍與限制...4 圖 1-2 研究步驟與方法 ...6 圖 2-1 TFT-LCD 生產製程結構圖...8 圖 2-2 薄膜電晶體陣列製程流程圖[11] ...9 圖 2-3 舊世代組立製程之流程圖[9] ... 11 圖 2-4 傳統液晶注入示意圖[4] ...12 圖 2-5 新世代組立製程之流程圖[4]...13 圖 2-6 滴下式注入法[4] ...13 圖 2-7 模組製程流程圖[15] ...15 圖 2-8ATP 系統建構...20 圖 3-1 TFT-LCD 模組廠生產環境問題 ...26 圖 3-2 配貨兩階段示意圖 ...29 圖 3-3 整體邏輯架構圖 ...32 圖 3-4 瓶頸工作站排程和訂單配貨模組流程圖 ...33 圖 3-5 顧客訂單配貨示意圖 ...37 圖 3-6 產品換線示意圖 ...41 圖 3-7 符合率和零輝點率對於達交率之關係圖 ...43 圖 3-8 瓶頸工作站規劃結果評估機制流程圖 ...45 圖 3-9 瓶頸工作站規劃結果調整機制流程圖 ...47 圖 3-10 調整訂單達交量流程圖 ...51 圖 3-11 物料規劃模組流程圖 ...53 圖 3-12 物料結構示意圖...55 圖 3-13 物料類型和物料編號示意圖 ...56 圖 3-14 產品之各物料類型需求量示意圖 ...57 圖 4-1 週期 1 生產換線甘特圖 ...77 圖 4-2 週期 2 生產換線甘特圖 ...77

ix

表目錄

表目錄

表目錄

表目錄

表 2-1 陣列製程的加工設備及製程特性[11][13] ...10 表 2-2 組立製程之製造流程和特性[11][19]...10 表 2-3 典型 ERP 規劃系統與 APS 的比較表[7] ...16 表 2-4 模組廠相關文獻比較 ...23 表 4-1 各產品之成本和收益資料...62 表 4-2 各產品等級之零輝點率 ...62 表 4-3 各產品等級 LCD 半成品各期來到量(T=1~10) ...63 表 4-4 產品原物料需求量 ...66 表 4-5 各物料類型編號之來到量 ...66 表 4-6 物料群組資料表 ...68 表 4-7 各產品等級對應各顧客之符合率...69 表 4-8 顧客訂單需求資料表 ...70 表 4-9 顧客訂單編號資料 ...71 表 4-10 產品加工時間和設置時間相關資料 ...72 表 4-11 模組廠瓶頸工作站相關資料...72 表 4-12 ILOG 數學模式之統計資訊 ...74 表 4-13 產能利用率和換線次數表 ...75 表 4-14 第 1 期排程結果 ...76 表 4-15 第 2 期排程結果 ...76 表 4-16 各產品訂單需求量和產出量 ...79 表 4-17 產品 A 訂單需求配貨表 ...82 表 4-18 產品 B 訂單需求配貨表 ...82 表 4-19 產品 C 訂單需求配貨表 ...83 表 4-20 產品 D 訂單需求配貨表 ...83 表 4-21 產品 E 訂單需求配貨表 ...84 表 4-22 產品 F 訂單需求配貨表 ...84 表 4-23 規劃幅度末各產品等級 LCD 半成品剩餘量 ...85 表 4-24 顧客需求量和交期(案例二) ...86 表 4-25 各產品等級 LCD 半成品各期來到量(T=1~5) ...87 表 4-26 ILOG 數學模式之統計資訊(案例二) ...87 表 4-27 各產品訂單需求量和產出量(案例二) ...88 表 4-28 各機台剩餘產能(RC_m,t)(單位：秒)...89 表 4-29 各產品等級來料成本...89 表 4-30 各產品等級建議來料數量...90 表 4-31 新增來料後之未滿足顧客訂單...90 表 4-32 各機台剩餘產能(RC_m,t)(單位：秒)...91 表 4-33 調整後未滿足顧客訂單(單位：片) ...91 表 4-34 執行瓶頸工作站規劃結果調整比較表 ...92

表 4-35 各產品等級建議來料數量(T=1~5)(案例三) ...94 表 4-36 各產品訂單需求量和產出量(案例三) ...95 表 4-37 ILOG 數學模式之統計資訊 ...96 表 4-38 各期產品之生產數量 ...97 表 4-39 第一期產品 A 之相關決策變數和物料需求表...98 表 4-40 各期之物料類型編號需求量(T=1~10) ...99 表 4-41 各期之物料類型編號購買量(T=11~20) ...103 表 4-42 規劃幅度末各物料類型編號剩餘量...105 表 4-43 交貨批之加權零輝點率和顧客要求零輝點率下限達成表...106 表 4-44 各顧客交貨批之加權零輝點率和顧客要求零輝點率下限達成表...107 表 4-45 各物料類型之主料和替代料配置情形...109

xi

符號一覽表

符號一覽表

符號一覽表

符號一覽表

符號下標說明

符號下標說明

符號下標說明

符號下標說明：

：

：

：

o

：訂單編號

(o=1,2,3...O)

p

：產品別

(p=1,2,3...P)

r

：LCD 半成品面板等級

(r=1,2,3...R) t

：時間週期

(t=1,2,3...T) m

：瓶頸工作站 BN 機台編號

(m=1,2,3...M)

d

：產品組成之物料類型

(d =1,2,3...D)

e

：物料類型之物料編號

(e=1,2,3...E_d)

瓶頸工作站排程和訂單配貨模組符號表

瓶頸工作站排程和訂單配貨模組符號表

瓶頸工作站排程和訂單配貨模組符號表

瓶頸工作站排程和訂單配貨模組符號表：

：

：

：

輸入參數：

ar_p,_r,_t

：組立廠產品

p

等級

r

之 LCD 半成品在第

t

期之來到量

hpi_p,r,beg

：產品

p

等級

r

之 LCD 半成品之期初庫存量

ddo,p

：訂單編號

o

產品

p

之交期

p o dq ,

：訂單編號

o

產品

p

之需求量

p o pr_,

：訂單編號

o

產品

p

每單位預期收入

p o pr' ,

：訂單編號

o

產品

p

剩餘符合貨之每單位另售收入

p pt

：產品

p

每單位加工時間

t m cap ,

：瓶頸機台

m

在第

t

期之可用產能

p o zbd _,

：訂單編號

o

之零輝點率要求下限

ugo,p,r

：訂單編號

o

對於產品

p

等級

r

之 LCD 半成品面板投入產出之

符合率

bdp,r

：產品

p

等級

r

之 LCD 半成品投入產出後之零輝點率

mc_p,r

：生產產品

p

等級

r

之每單位生產成本

uco,p

：在規劃週期內未滿足訂單編號

o

產品

p

之每單位懲罰成本

ci_p

：產品

p

次級成品單位收入

hp_p,r,T

：模組廠產品

p

等級

r

之 LCD 半成品在第

T

期(規劃幅度末)之

剩餘量

cc_p,r

：模組廠產品

p

等級

r

之新增來料之額外成本

l

：規劃幅度，即 28 天。

LB

：未滿足訂單不得小於之預設值

決策變數：

Xp,r,m,t

：在第

t

期指派給瓶頸機台

m

生產產品

p

等級

r

之 LCD 半成品投

入生產之數量

RCm,t

：在第

t

期瓶頸機台

m

所剩餘之產能

AQ_o,p,r,t

：在第

t

期分配給訂單編號

o

以產品

p

等級

r

LCD 半成品投入生

產之數量

RAQ_o,p

：在交期前，符合訂單編號

o

產品

p

之數量

SURo,p

：分派給訂單編號

o

產品

p

所產生之剩餘符合貨庫存

VAQ_o,p

：分派給訂單編號

o

產品

p

所產生之次級成品量

USo,p

：規劃週期內未滿足訂單編號

o

產品

p

之數量

HP_p,r,t

：產品

p

等級

r

之 LCD 半成品在第

t

期的剩餘量

VHBDo,p

：分派給訂單編號

o

產品

p

所產生之符合貨而有輝點之次級成

品量

NARp,r,t

：模組廠產品

p

等級

r

之 LCD 半成品在第

t

期之建議新增來到量

工作變數：

δp,m,t

：0-1 變數。在第

t

期，產品

p

是否在

m

機台上生產，若是則為 1；

否為 0

ψp,m,t

：0-1 變數。在第

t

期，產品

p

是否在

m

機台上生產是否需要整

備，若是則為 1；否為 0

γp,m,t

：0-1 變數。在第

t

期初，機台

m

是否排定生產產品

p

，若是則為

1；否為 0

xiii

φ_p,m,t

：0-1 變數。在第

t

期末，機台

m

是否排定生產產品

p

，若是則為

1；否為 0

U_o,p

：0-1 變數，訂單編號

o

產品

p

是否未滿足，若是則為 0；否為 1

No,p

：訂單編號

o

產品

p

是否未滿足，如果是為 1；否為 0

物料規劃模組符號表

物料規劃模組符號表

物料規劃模組符號表

物料規劃模組符號表：

：

：

：

輸入參數：

x_p,r,m,t

：在第

t

期指派給瓶頸機台

m

生產產品

p

等級

r

之 LCD 半成品投

入生產之數量

Z_p,t

：在第

t

期投入產品

p

之生產量

mstd,e,BEG

：物料類型

d

編號

e

之期初庫存量

hcd,e

：物料類型

d

物料編號

e

之單位庫存成本

bm_d,e

：物料類型

d

物料編號

e

之購買成本

mg_p,d,e

：0-1 變數。產品

p

之物料類型

d

物料編號

e

是否存在，存在為

1，不存在為 0

eq_d,e

：物料類型

d

物料編號

e

每一訂購批內含數量

dn_p,d

：生產產品

p

所需物料類型

d

之物料數量

mr_d,e,t

：在第

t

期物料類型

d

物料編號

e

之來到量

決策變數：

t e d ML _,,

：物料類型

d

物料編號

e

在第

t

期的剩餘量

t e d PM _,,

：在第

t

期訂購物料類型

d

物料編號

e

的數量

t e d p MD _{, ,,}

：在第

t

期指派產品

p

之面板，以物料類型

d

物料編號

e

之物料

投入生產量

第一章

第一章

第一章

第一章

緒論

緒論

緒論

緒論

1.1

研究背景與動機

研究背景與動機

研究背景與動機

研究背景與動機

薄膜液晶顯示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display, TFT-LCD)

產業，是繼半導體產業之後，全球重要的產業之一，其具有高度技術和資

本集中之產業特性。台灣 TFT-LCD 產業在 2007 年產值預計將達到 8406

億台幣，在 2008 年會達到 1 兆元大關[11]，可以說整個產業之興衰起伏

為牽動台灣經濟脈動的主要力量之一，再加上台灣為此產業之世界上第二

大供應國，對整個世界面板市場之影響不容小覷。

TFT-LCD 是屬於多階層之生產結構，其生產流程由上游到下游主要分

為陣列製程(Array)、組立製程(Cell)及模組製程(Module Assembly)三個階

段。每一製程階段由於機器設備特性和生產型態之不同，造成每一階段都

有相異之生產規劃目標。在面板業前、中段製程，由於機台價值不斐，生

產目標著重於機台利用率，在此兩階段是以產能為導向之生產模式；而第

三階段模組廠製程則類似於傳統組裝業，其生產規劃則牽涉到產品等級、

產能換線限制、物料和替代料問題，如何備料致使在組立製程後端產出之

LCD 半成品投入模組廠段生產時，不至於因為缺料而導致生產線停線待料

問題，為當今模組廠所迫切需要解決之問題，模組階段因而採用以物料規

劃和滿足顧客之產品等級需求為導向之生產方式。

液晶顯示器產業之應用市場預料將不斷擴大，面板業者之競爭亦日益

激烈，現有面板業製造廠主導需求之強勢現象，將漸漸地被以顧客為導向

之生產模式所取代。模組廠為面板製造廠中之最終段製程，直接影響是否

能把顧客要求之特定產品等級之產品準時達交。如何在模組廠之投入端到

產出端間做完善之生產規劃，對公司獲利將有舉足輕重之影響。

過去對於面板業相關生產議題[2][3][6][15][16]，多探究不同製程

階段、不同世代、和多廠之產能配置、產品組合問題和訂單允諾問題，對

於模組段之產品等級配貨問題結合物料供應和替代料問題著墨甚少。面板

業之產品等級配貨問題係因組立段產出之 LCD 半成品面板有其產品等級；

由於不同顧客對於品質規格下限要求不同，模組廠使用其一等級面板而產

出之成品對各顧客而言有不一樣的接受比率，即符合率，這些通過特定顧

客之檢測條件的成品又稱符合貨。除了考量符合率，顧客亦會對這些符合

2

貨設定一零輝點率下限，所產出該批符合貨亦必須滿足顧客要求之零輝點

率下限，達到這兩項要求成品，方為對此特定客戶之有效產出;由於模組

廠採用不同等級之面板當成 LCD 半成品投入時，對同一個顧客之符合率並

不相同。也因為接受比率之不同，會造成不同程度之次級成品之庫存。

由於顧客對符合率和零輝點率之要求不同，使得不同顧客對同一等級

之面板產生不同程度次級成品庫存之影響，如何把這些特定等級之 LCD 半

成品在最適切之時機投入模組段進行生產，將會影響模組廠之 LCD 半成品

之存貨成本。

此外，模組廠生產過程中需多種關鍵物料，如背光模組、驅動 IC、

主機板。由於每個關鍵物料皆有訂購前置時間和批量之限制，故在現場常

因備料不及而造成生產停滯；亦或物料訂購批量限制造成物料庫存堆積，

故必須考量替代料

1

之選擇，來降低物料庫存成本。因此，除了需要良好之

配貨生產計畫、尚需完善之備料計劃來構成一完整規劃系統。基於上述，

誘發吾人之動機，如能發展一生產規劃機制來有效整合這些資源和限制，

將可為面板產業創造更大之利潤。

1 _替代料： LCD面板之成品主要由 LCD 半成品面板、背光模組、IC、主機板四大物料所組成，不同產品 別之 LCD 半成品面板，都有其對應之物料群組，來作為生產成為 LCD 成品面板之參考。LCD 半成品面板 其物料群組中，皆包含三種物料類型，每個物料類型在該物料群組中，都有其主料，主料通常是擁有品質 高或成本低之特性。而每個物料類型除了主料，可能會有其它類似特性之副料可以替代，又稱替代料。這 些替代料通常是因為訂購批量之限制，使得採購進來之物料量會多於實質需求量，故這些多餘之物料，可 以拿來當為替代料，在此稱之為物料之替代料特性。

1.2

研究目的

研究目的

研究目的

研究目的

本文之研究以 TFT-LCD 產業模組段為研究對象，考量其特殊產品等

級限制、替代料和製程特性，發展出一套滿足顧客需求之生產規劃系統。

此系統得以讓模組段生產規劃人員在組立段日產出計劃和顧客需求已知

之前提下，得知模組段投料生產計畫、物料和替代料之備料日程、模組段

之日產出計畫。

為達上述之目的，本研究將針對產品等級、物料和產能規劃問題，發

展一「TFT-LCD 產業模組段生產規劃系統」，其內容包含下列二個模組：

(1) 「瓶頸工作站排程和訂單配貨模組」：此模組在規劃幅度內，就現有

之機台產能、庫存資訊、顧客需求和组立段日產出計劃等生產資訊做

評估，推算瓶頸站最大可用產能。並以利潤最大化為目標，考量產品

等級配貨問題(符合率和零輝點率)和產能換線限制，以線性規劃求解

投料生產計畫、日產出計畫和存貨水準，規劃出最佳之生產數量和順

序。

(2) 「物料規劃模組」：此模組以「瓶頸工作站排程和訂單配貨模組」規

劃之 LCD 半成品投料和產出計劃且物料期初庫存已知情況下，利用

線性規劃模式在以目標為最小化成本下，考量替代物料之選擇，藉以

求算出每期物料需求，進而找出備料計畫。

4

1.3

研究範圍與限制

研究範圍與限制

研究範圍與限制

研究範圍與限制

本文考量面板業模組段，以廠內利益最大和顧客滿足前提下，發展一

「TFT-LCD 模組廠生產規劃系統」。本研究之規劃幅度為中、短程，初始

輸入參數為訂單承接和面板來料計畫，主生產排程和(瓶頸)細部排程對應

到「瓶頸工作站排程和訂單配貨模組」規劃出瓶頸工作站每期加工各等級

LCD 半成品面板之數量，而物料需求規劃則對應到「物料規劃模組」

，根

據生產排程和(瓶頸)細部排程規劃結果求解出備料計畫，其涵蓋範圍如下

圖 1-1 所示：

訂單承接和面 板來料計畫 物料需求規劃 生產活動控制 (瓶頸)細部排程 主生產排程 本文研究範圍

圖 1-1 研究範圍與限制

為降低本研究所發展之模組廠生產規劃系統複雜度，在以下將針對

TFT-LCD 產業之模組段做以下假設與限制，：

1. 模組段採訂單式生產(MTO)。

2. 本文假設組立廠之各產品別日產出數量為已知。

3. 本文探討之製程對象為 TFT-LCD 模組段單一廠區生產規劃，著重於產

品等級配貨和物料替代問題。

4. 本文主要針對 TFT-LCD 模組段產能問題、配貨、物料問題進行探討。

5. 假設機台數目、機台加工時間、機台當機比率，皆為已知。

6.

假設組立段不同等級 LCD 半成品之零輝點率和對其一顧客之符合率為

已知。

7. 假設針對其一顧客所產出之次級成品，這些次級成品對於其他顧客為

有效產出之量不考慮。

8. 假設次級成品皆可以較低之價格售出。

1.4

研究步驟與方法

研究步驟與方法

研究步驟與方法

研究步驟與方法

為達上述之研究目的，本文將以下圖之執行步驟進行研究，各步驟所

代表的意義如下所示：

1. 研究背景與動機、目的

2. 文獻探討

根據上述之研究背景與動機，蒐集並整理國內、外相關文獻，包括模

組廠之生產規劃排程和產品等級配貨等相關議題，作為本研究之重要

參考，也藉此明確定義出研究之期望成果。

3. 問題定義與分析

就本文所欲探討之課題作深入之分析，釐清問題之本質，針對 TFT-LCD

模組段做一適當之定義。

4. TFT-LCD 產業模組廠生產規劃系統

此生產規劃系統主要包含二大模組，分別為「瓶頸工作站排程和訂單

配貨模組」

、

「物料規劃模組」

，此系統須此二模組之依序搭配，找出利

潤最大化之生產規劃。

(1)「瓶頸工作站排程和訂單配貨模組」：考量特有之產品等級限制和

換線時間長之特性，針對瓶頸工作站建構一數學規劃模式，以期

達到次級成品和換線時間最小化，求出最佳之生產排程配置。

(2)「物料規劃模組」：利用「瓶頸工作站排程和訂單配貨模組」所求

出之生產配置結果，根據物料結構表的資料，考量替代料特性，

來推算各種物料之需求，並以數學模式求解備料計畫。

5. 結論與未來研究方向

根據本文之驗證結果做出適當之結論，檢討並提出未來可供研究之相

關方向。

6

第二章

第二章

第二章

第二章

文獻探討

文獻探討

文獻探討

文獻探討

本研究探討 TFT-LCD 模組廠生產排程和物料規劃問題。目的是經由

數學模式之構建，求解出最佳生產排程和物料備料計畫。故在 2.1 節將先

針對 TFT-LCD 產業製程特性詳加說明。此外，本文運用 APS 同時考量物

料與產能之概念，所以在第 2.2 節對 APS 加以簡介，並整理 APS 運用在不

同產業上之研究。最後於 2.3 節整理有關於 TFT-LCD 模組廠之生產規劃相

關文獻並彙整比較，以利本研究之進行。

2.1 TFT-LCD 產品簡介

產品簡介

產品簡介

產品簡介

TFT-LCD 是 Thin-Film Transistor Liquid-Crystal Display 的縮寫，中文

名稱是薄膜電晶體液晶顯示器，係結合半導體產業，化學材料產業及光電

產業之製造技術的產品。市場上應用到的 LCD 主要有 TN-LCD (Twisted

Nematic)、STN-LCD(Super Twisted Nematic)及 TFT-LCD 三種[14]。TN 結

構最簡單，其顯示品質、反應速度及視角較差，主要應用於顯示簡單數字

與文字的小尺寸螢幕，如電子錶、呼叫器等。STN 的顯像品質及反應速度

較 TN 來的好且快，主要應用於對反應速度要求較快，但顯像品質尚可的

應用領域，例如個人數位助理、行動電話、低階筆記型電腦等應用領域。

隨著 TFT 技術的發展成熟，在顯像品質、反應速度上超越 TN 及 STN 型

甚多，其應用領域偏向於高畫質且反應速度更快的產品，例如大尺寸筆記

型電腦、液晶投影機、液晶顯示器等產，本節的重點將著重於 TFT-LCD

製程介紹。一開始 2.1.1 先簡介 TFT-LCD 三階段製程，接下來分別介紹第

2.1.2 節前段陣列製程 Array，第 2.1.3 節中段面板組立 Cell，第 2.1.4 節後

段模組組裝 Module。

8

2.1.1 TFT-LCD 三階段製程簡介

三階段製程簡介

三階段製程簡介

三階段製程簡介

TFT-LCD 產業主要可以分成三階段來探討，分別為陣列製程(Array)、

組立製程(Cell assembly)以及模組製程(Module assembly)三個階段，其製程

關連性可參考圖 2-1，以下針對三階段製程做ㄧ個簡單之介紹。

2.1.2 陣列製程

陣列製程

陣列製程(Array)介紹

陣列製程

介紹

介紹

介紹

陣列段製程類似半導體，同樣有回流的特性，但相較於半導體，陣列

段製程回流次數為 4~9 次。此製程主要經過四大步驟：鍍膜、曝光、顯影、

蝕刻，重覆此步驟四到九次，最後再進入測試區，完成薄膜電晶體加工。

如圖 2-2。

圖 2-2 薄膜電晶體陣列製程流程圖[11]

如上圖，吾人依製程相似性，將薄膜電晶體陣列設備分為四區，如表 2-1

所示：

10

表 2-1

陣列製程的加工設備及製程特性[11][13]

加工設備 製程特性 薄膜區 洗淨設備、濺鍍設備及電漿設備。 黃光區 光阻塗佈設備、曝光設備及顯影設 備。 蝕刻區 濕式蝕刻設備、乾式蝕刻設備及光 阻剝離設備。 測試區 測試設備、修復設備。 1. 機 台 型 式 為 序 列 加 工 機 台 (Serial Machine )。 2. 再回流(約 4-9 層)與重加工之 特性。 3. 各工作站加工不同產品時幾乎 無換線整備時間的考量。 4. 各種產品之製程加工步驟與加 工時間皆相同。

2.1.3 組立製程

組立製程

組立製程(Cell)介紹

組立製程

介紹

介紹

介紹

組立製程的主要目的是要將彩色濾光片和陣列製程完成的玻璃基板組

合，並且灌入液晶。所經過的加工步驟有洗淨、配向膜塗佈、配向處理等

製程，再進行上下基板組立、真空回火、液晶灌入、封口、檢查等過程後、

即可以成為薄膜液晶顯示器的面板，完成液晶面板組裝製程工作，其製造

流程和特性如表 2-2 所示，其詳細流程圖，如圖 2-3 所示。

表 2-2

組立製程之製造流程和特性[11][19]

加工流程 製程特性 1. 配向模前洗淨 2. 配向膜塗佈 3. 配向模烘烤 4. 配向處理 5. 間隙物散佈 6. 封框膠印刷 7. 上下基板貼合 8. 烘乾 9. 真空回火 10. 液晶灌入 11. 封口 12. 封口後洗淨 13. 二次切割裂片 14. 偏光板貼附 15. 檢查 1. 機台型式可分為序列加工機台(Serial Machine ) 與 批 量 加 工 機 台 (Batch Machine)。 2. 具多個批量工作站。 3. 工作站加工不同產品時須進行換線整 備(setup)，某些工作站之換線整備時間 較長，如配向膜塗佈換線須 2 個小時。 4. 部 分 批 量 工 作 站 製 程 間 有 等 候 時 間 (Queue Time)之限制，如產品經由真空 回火(Vacuum Anneal)加工後必須在 240 分 鐘 內 送 達 液 晶 灌 入 工 作 站 進 行 加 工，而液晶灌入完工之後必須在 360 分 鐘內送達封口工作站進行加工。

12

1. 配向膜洗淨、塗佈

將薄膜電晶體元件陣列基板與彩色濾光膜基板分別洗淨後，我們將此

兩基板表面塗佈配向膜。配向膜是用來將液晶未加電場前分子做定位的工

作，其前後兩片基板上的配向膜需互成九十度方能將液晶分子依序旋轉，

其配向方式是以轉輪(roller)轉印法依一定方向刷過，也有利用蒸鍍的方式

配向，不過較費成本。

2. 真空回火(Vacuum anneal)

在高溫真空下，將組裝完成後仍存於空 Panel 內的水氣去除，目的是

縮短液晶注入時間，並將其中的氣體轉換為氮氣。

3. 液晶灌入(LC Injection)

如圖 2-4 之設計方式，將液晶注入於真空回火處理過後之 Cell 中，接

著將液晶槽及液晶材料充分的脫氣，以獲得較高之可靠度。首先液晶放

入一真空的密封箱中，藉著基座的固定將小切割後的 LCD 顯示板固定

住，

先將密封箱抽成真空，再由下方的海綿提供液晶，然後藉著彈簧活

動機構將海棉往上頂，此時釋放空氣進入箱中，使 LCD 板藉著毛細現

象將液晶完全吸入 LCD 板中間，完成液晶的動作。

圖 2-4 傳統液晶注入示意圖[4]

圖 2-5 新世代組立製程之流程圖[4]

然而在液晶入階段，由於新舊世代技術的不同而區分為傳統式液晶注

入法與滴下式注入法(One Drop Fill, ODF)，如圖 2-4 與圖 2-6。傳統式液

晶注入是在上下玻璃對組後以毛細原理將液晶慢慢吸入，此種液晶注入法

不但耗時且浪費液晶。大多用於舊世代廠，例如 3.5 代、4 代廠等等；而

滴下式注入法(ODF)是先將液晶直接滴在玻璃上，再進行上下玻璃的對

組。在注入液晶的過程中，ODF 液晶的使用效率為 95%，相較於傳統式液

晶注入法的 60%，足足可省下約 35%的材料變動成本；且隨著面板漸趨大

型化，ODF 製程可大幅降低注入液晶的時間，以 30 吋面板為例，傳統式

注入液晶一片約需要五天的時間，而 ODF 只需要五分鐘，在生產週期的

降低上是十分驚人。五代廠之後的新世代廠幾乎都使用 ODF 製程。

圖 2-6 滴下式注入法[4]

14

2.1.4 模組製程

模組製程

模組製程(Module Assembly)介紹

模組製程

介紹

介紹

介紹

此階段之製程主要將組立廠加工完成之 LCD 面板與驅動 IC、背光模

組(Back Light, BL)和印刷電路板(Printed Wiring Board, PWB)關鍵物料進行

組裝之作業。此階段完成組裝測試之面板，即可出貨給客戶。其加工流程

圖如圖 2-7 所示

模組組裝製程首先要將基板上不必要的線路剪斷，並貼上偏光板。(所

謂上下偏光片相差 90 度，是指偏光片之構造)。接著進行 IC 壓合作業，此

生產技術是先利用機器在面板上貼附異方性導電膠(Anisotropic Conductive

Film；ACF)，然後再進行 IC 的壓合作業。以下為 IC 壓合六個子作業[18]：

1. 將 LCD 半成品放入自動化載具機台。

2. 清潔壓合區域。

3. 異方性導電膠(ACF)貼於欲壓合的區域。

4. IC 定位預熱壓。

5. IC 定位本壓。

6. 將完成 IC 壓合之面板轉送至載具上。

彈性印刷電路板(Flexible Polymer Board；FPC)同樣的也是在面板上貼

上 ACF，然後進行 FPC 壓合，基本作業程序與 IC 壓合作業相同，差異處

為壓合參數條件及所使用的異方性導電膠特性不同。其次進行面板裸露線

路區域的保護膠塗佈，此作業稱為封膠(Dispensor)，目的是防止線路的表

面於環境中氧化而造成品質劣化。做法是用程式控制塗膠量與線路位置，

將保護膠均勻塗於裸露線路上的區域，再讓膠於室溫中自然乾燥或加熱乾

燥，隨後進入印刷電路板(Printed Wiring Board；PWB)壓合之作業。

完成上述的作業之後，進行背光源組立與金屬框作業，以便於完成整

個 TFT-LCD 模組。背光模組作業基本上是將背板鐵殼、燈管、燈管蓋板、

導光片、擴散片及錂鏡片等作組立作業，此項作業要小心不要有雜質異物

殘留在面板與背光模組之間，及在背光模組表面的擴散片(Diffuser)出現刮

傷與擦傷痕跡。再來進行燒機作業(Aging)，目的是要將產品潛在的品質問

題，提前顯現出來，防止客戶使用後產生品質不良問題。最後對產品做最

終檢驗，並篩選出產品的等級。

16

由圖 2-7 之製程流程圖可以發現，關鍵物料驅動 IC、背光模組(Back

Light, BL)和印刷電路板(Printed Wiring Board, PWB)其所需要之備料時機

點皆在中段組立製程，且整備時間最久的作業為印刷電路板壓合，其所需

之整備時間為 40 分鐘，故整廠之瓶頸工作站為組立製程。因此，欲使模

組廠發揮最大之生產效用，跟中段組立製程規劃是否得當有很大關聯，故

中段組立製程為模組廠生產規劃和物料備料之最重要區塊。

2.2 APS 簡介

簡介

簡介

簡介

隨著資訊科技的進步，提升了規劃技術的規劃時間與規劃效益，大幅

提升了應用先進的規劃技術解決生產排程問題的可行性。先進規劃與排程

(Advanced Planning and scheduling ; APS)系統便是利用先進的資訊處理及

排程技術，結合諸如基因演算法(Genetic Algorithm; GA)，限制理論(Theory

of constraints; TOC) ， 作 業 研 究 (Operations Research; OR) ， 系 統 模 擬

(Simulation)及限制條件滿足技術等之運用，在考量企業資源限制下提供可

行的物料需求規劃與生產排程計畫，以滿足顧客需求及因應市場競爭。

APS 系統的發展突顯了 ERP/MRP 的許多限制，然而，APS 系統的出

現並非是取代 ERP 系統的功能，而是強化 ERP 系統中以傳統 MRP 邏輯為

主的生產規劃與排程的功能，以兼顧對物料與產能之規劃，達成最有效益

的生產規劃，下表 2-3 為 APS 與 ERP 在規劃方面的的差異整理。

表 2-3 典型 ERP 規劃系統與 APS 的比較表[7]

比較項目 ERP/MRP APS 企業驅動因子 企業內製造的協調 滿足顧客需求 規劃的範圍 規劃侷限於物料與工廠 產能 企業資源限制下的各種 資源需求 目標 利用 BOM 與途程的反應 較低的製造成本 使用多階 BOMs 與途程 達到滿足顧客需求的最 佳資源使用計畫 與顧客需求的關係 反應式(Reactive) 依據一事先平穩化的需 求進行排程規劃，視結果 再修正需求，再重新規劃 主動式(Accommodating) 在滿足顧客需求及考慮 生產限制條件下自動進 行規劃 規劃方法 序 列 式 後 推 (Backward) 考慮資源限制條件的同

規劃方式，並無法找出系 統的瓶頸資源 步規劃，可以找出系統的 瓶頸資源，並進一步分析 規劃目標 無限產能下的粗略產能 規劃 有限產能下的最佳規劃 規劃可見度的範圍 區域性的 區域性的與全域性的，可 同步規劃多個廠區的需 求 ATP 允交日期只是靜態的反 應顧客的需求，並無法給 予顧客的正確配送日期 動態的，每次規劃都能計 算出配送的日期，因此可 決定配送日期的提早或 延緩 重新規劃的速度 慢 快速 對顧客訂單的供給分配 不可行 可提供顧客訂單供給分 配及動態的 ATP 交期查 詢 機會成本的評估 不可行 可以評估機會成本與對 已有的訂單的影響 模擬的能力 低 高

整體而言，APS 的供給規劃方式可區分為以物料規劃為導向(Material

Planning-Oriented) 及 以 產 能 規 劃 為 導 向 (Capacity Planning-Oriented) 兩 種

[7]：

1. 物料規劃導向：物料規劃導向是指供給規劃系統先以物料規劃為主，產

能規劃為輔的 APS 系統。所適用的產業通常是屬於原物料取得不易，

或者是原物料與零組件間進料時程需要良好的搭配。

2. 產能規劃導向：產能規劃導向是指供給規劃系統先以產能規劃為主，物

料規劃為輔的 APS 系統。所適用的產業通常是屬於製程複雜且設備成

本高，或者是企業營運目標追求高機台利用率、低存貨水準。

18

2.2.1 APS 運用在

運用在

運用在 TFT-LCD 產業

運用在

產業

產業

產業

APS 導入各種產業的研究相當多，但由於 TFT-LCD 為新興產業，所

以有關 APS 運用在 TFT-LCD 產業的研究相當少，其中謝氏[18]根據

TFT-LCD 產業的供應鏈結構區分為 I 型以及 Y 型兩種類型。

類型一：I 型是指彩色濾光片的需求是向供應商採購的方式，

類型二：Y 型是指彩色濾光片的需求是自行生產．

規劃方式可以分為兩部份，第一階段為供需平衡。在考慮良率的情況

下計算所需要的投料量，比較各廠供給以及需求，並進行使供需平衡之策

略，然後將需求量前溯至上游或延伸至下游。第二階段則為各廠區機台排

程；此階段假設在各廠投入及產出已知的情況下，透過先進規劃與排程系

統，利用模擬的方式，規劃出各機台的排程。謝氏在第一階段供需平衡中，

只考慮各廠獨立之供需以及產能平衡，並未考慮在上下游彼此會連動的情

況下，對客戶需求的影響。且其規劃方式假設產能無限，且未考慮到物料

的問題。

黃氏[14]解決以往規劃時用 TFT-LCD 三段製程各自獨立規劃問題。黃

氏首先彙整 TFT-LCD 產業的生產製程、生產規劃上的限制與產業特性，

分析現有的生產模式、規劃流程以及規劃流程的演算法，將現行缺失區分

為三個層次，分別為生產模式、流程以及規劃方式的問題。接著提出生產

模式為接單後組裝(Assemble to order ; ATO)的規劃流程，再利用以限制為

基礎的模擬方法論(Constraint Based Simulation ; CBS)，將限制與時間推進

機構加以整合，最後根據根據目標，透過派工法則，搜尋較佳的解以解決

上述缺失。然而如何將現有各種資源、廠區產能，分配給各種需求，並同

時排定各廠區的投入與產出排程，以滿足預定交期與減少設置時間，即是

黃氏所研究的重點。

陳氏[12]為了排定滿足顧客需求與減少庫存的生產排程，提出以限制

為基礎的模擬方法論。此方法論結合了限制與離散式模擬的概念，先透過

前推式模擬與後推式模擬，決定出可行投料時窗，再根據滿足訂單交期與

減少存貨水準兩大目標，在可行的投料時窗中，尋找滿足目標的理想投料

時點。

最後透過模擬軟體，將研究之案例與 CBS 演算法建構成模擬模式，

並透過實驗設計，分析比較過去規劃方式如 EDD、SPT 與 CBS 演算法規

劃方式所造成的績效值差異。整理結論如下：

1. 若 TFT-LCD 產業改採用 MTO 模式將更有效益。

2. 利用 CBS 的概念所建構的排程理論，可以有效地應用於以物料為主的

生產環境，而且展現相當突出的績效。

3. 對於平均訂單流程時間與平均訂單提早完成的績效目標而言，CBS 明

顯優於其他規劃方式，因此 CBS 能有效的降低存貨水準；而在平均訂

單延遲時間的績效上，CBS 的表現雖然不突出，但有時會稍微優於其

他規劃方式。

企業為了能夠要成功獲利，不僅要有足夠的能力來達到顧客對產品的

要求，

更要有一個健全的管理機制；而 APS 是一個同時考量物料與產能的

規劃機制，它能協助企業有效規劃內部有限資源，快速整合上下游之相關

資訊，使企業減少浪費，提高顧客服務水準，進而在同業之間贏得領導者

的地位。而本文之研究，針對 TFT-LCD 模組廠，因為所需關鍵物料較不

易獲得與 MRP 假設產能無限的缺失，所以將導入 APS 之理念，安排

TFT-LCD 產業模組廠之生產規劃，期能解決上述問題，且發展出一套可行

的生產排程與規劃系統。

2.2.2 可允諾機制

可允諾機制

可允諾機制

可允諾機制

快速回應顧客需求(Quick Response；QR)是 APS 所強調的重點之一，

其中除了要快速回應顧客訂單所需產品外，也包括了快速回應顧客的資訊

需求，例如，決定可否接下顧客訂單？若是可以，則告知顧客正確的交期

與數量；反之，若是不可以，則提出替代方案。在目前 TFT-LCD 競爭環

境如此激烈之下，企業會要求在相當短的時間內答覆上述之問題。事實

上，可允諾機制(Available To Promise；ATP)功能的發揮，有賴於良好的物

料規劃、產能規劃、存貨管理、運送規劃與作業排程等決策密切整合與配

合，而由於上述關係的配合，企業更可由 ATP 邁向 CTP(Capable To

Promise)，甚至於 PTP(Profitable To Promise)[7]。能否允諾顧客所要求的訂

單內容是一項相當重要的決策，決策正確，可以掌握市場商機以增加企業

獲利；決策錯誤，將導致失去市場佔有率。吾人之研究為使生產規劃與排

20

程系統更趨完整，將建立一「可允諾數機制」，此機制期望能達到上述回

覆顧客正確交期及數量之功能。

Jeong[1]等人提出整體供應鏈可允諾的數量，將 TFT-LCD 產業分成兩

段，前段採用計畫性生產，後段模組製程部份則採用訂單式生產，待客戶

真正下訂單後才進行模組製程投料，如圖 2-8。

圖 2-8 ATP 系統建構

在此種情形下，ATP 的計算，會根據後段模組的生產排程來決定客戶

的需求是否可以滿足，並計算各產品未來可以提供的存貨數量和可以提供

的產能允諾(Capable To Promise；CTP)。此篇研究，呈現了 ATP 系統在

TFT-LCD 產業的運用。如果公司可以快速的回應顧客的需求，則顧客的滿

意度可以大量的增加，所以努力於 ATP 系統之建構，是各家 TFT-LCD 廠

在產業競爭中所必備的一個趨勢。

2.3 TFT-LCD 模組廠之生產規劃相關文獻

模組廠之生產規劃相關文獻

模組廠之生產規劃相關文獻

模組廠之生產規劃相關文獻

陳氏[12]為了排定滿足顧客需求與減少庫存的生產排程，提出以限制

為基礎的模擬方法論。此方法論結合了限制與離散式模擬的概念，先透過

前推式模擬與後推式模擬，決定出可行投料時窗，再根據滿足訂單交期與

減少存貨水準兩大目標，在可行的投料時窗中，尋找滿足目標的理想投料

時點。

最後透過模擬軟體，將研究之案例與 CBS 演算法建構成模擬模式，

並透過實驗設計，分析比較過去規劃方式如 EDD、SPT 與 CBS 演算法規

劃方式所造成的績效值差異。

吳氏[8]提出一以限制為基礎之基因演算法(CBGA)，同時考慮客戶指定

用料及產能限制，藉由基因演算法的多點平行搜尋能力進行產能與物料的

同步規劃，來達成顧客指定用料以及對訂單的交期回應之目的。最後再以

實驗的方式，與前推/最早到期先排程(FS/EDD)及後推/最晚到期先排程

(BS/LDD)兩種派工法則比較，評估績效指標包含最小提前完工、最小延

遲、最大完工時間最小化與最小平均流程時間。實驗結果顯現本文所提之

以限制為基礎之基因演算法所得之排程績效，明顯優於以 EDD 或 LDD 之

啟發式求解法。

胡氏[10]考量(1)顧客要求的產品具有等級的差別；(2)顧客允許有物料

組配的需求；(3)模組廠彼此間可以物料調撥，相互支援以滿足顧客需求之

特性。並在模組廠在已知彙總需求量與各廠物料的供給狀況下，考慮物料

限制、產能限制以及上述生產特性，採用數理規劃方式建構符合模組廠特

性的多廠區生產規劃與排程模式，並以朝向企業總體成本最小化為目標。

最後，利用 Cplex 軟體求解本研究的數理規劃模式求解。

許氏[15]探討構建 TFT-LCD 模組廠生產規劃系統，來有效減少換線次

數，使產出最大化。建構三個模組，分別是「產能規劃模組」、

「物料規劃

模組」與「生產規劃與排程模組」。首先，在「產能規劃模組」中，考量

模組廠瓶頸機台的最大可用產能與換線時間相當長等限制，建構一線性規

劃模式，用以求解各期產品加工數量與順序表，使其充分利用瓶頸，達到

產出最大化之目標。「物料規劃模組」則是在求解出各期產出目標之後，

對模組廠所需要之原物料進行備料，以防止機台無料生產，導致在製品上

升與機台利用率下降。最後，在「生產規劃與排程模組」裡，由於混線生

產比專線生產多考慮了換線因素，造成在進行估算生產週期時間時，有相

22

當大的變異，因此分別運用 Conway 估計式與 Queuing Model M/M/s 來求

算各工作站混線與專線的生產週期時間。實驗結果顯示，不僅可有效減少

換線次數、充分利用瓶頸資源，且可達到產出最大化之目標；而在生產週

期時間估算方面，亦有相當良好的成效。

王氏[6]在接單後生產(Make-to-Order, MTO)情況下，考量顧客指定用

料與指定等級特性，提出訂單允諾結合模組廠多廠區生產規劃的訂單滿足

流程，發展一數學規劃模式，同步考量可允諾量計算與模組生產計畫，直

接以顧客的詢問性訂單進行模組廠多廠區的生產試規劃，讓生產規劃與允

諾量可以同步計算，產生可行的生產計畫與各詢問性訂單的滿足狀況，並

以規劃結果回覆顧客可以允交的產品數量。該研究提出之模式對於已經允

諾的允諾量採可以重新分配(Re-Allocation)的方式，將有助於企業將資源

做更有效率的利用。最後，設計兩種不同物料供給情境，在不同的訂單收

集區間內，比較「可允許已允諾量重新分配」與「不允許已允諾量重新分

配」的不同可允諾量計算方式的實驗分析，實驗結果證明可允許已允諾量

重新分配的計算方式在各項績效指標上的表現上均較佳。

在此列舉模組廠相關文獻之比較，其比較如表 2-4 所示，試圖由其中所考量的因素，去了解目前探討 TFT-LCD 模

組廠的環境下，所要考量之因素有那些，作為本文參考之依據。

表 2-4 模組廠相關文獻比較

陳氏[12] 吳氏[8] 胡氏[10] 許氏[15] 王氏[6] Shin[2] 本文 規劃 目標 訂單交期 存貨水準最小 化 訂單交期 成本最小化 產出最大化 利潤最大化 最小化總延遲時 間和換線次數 利潤最大化 考慮 限制 訂單交期 物料限制 產能限制 指定用料 產能限制 產能限制 物料限制 等級限制 產能限制 物料限制 週期時間估算 產能限制 指定用料 產品等級 產能限制 產能限制 物料限制 等級限制 訂單交期 規劃 方法 CBS 限制模擬 法 限制為基礎 之基因演算 法(CBGA) 線性規劃(LP) 線性規劃(LP) 系統模擬 線性規劃(LP) 禁忌搜尋法 線性規劃(LP) 廠際 範圍 模組廠單廠 模組廠單廠 模組廠多廠區 模組廠單廠 模組廠多廠區 模組廠單廠 模組廠單廠

24

第三章

第三章

第三章

第三章

模式建構

模式建構

模式建構

模式建構

3.1

問題定義與分析

問題定義與分析

問題定義與分析

問題定義與分析

TFT-LCD 之製造主要分三階段，由上游到下游分別為薄膜電晶體陣列

段、液晶面板組立段以及電路模組段等三階段製程。其中，因模組段製程

最接近顧客端，模組廠生產規劃人員最迫切且直接所遭遇到之問題即為顧

客訂單達交之問題。由於此階段生產完之成品產出即直接交予顧客，故在

此生產階段多採用訂單式生產(MTO)來滿足顧客之需求。因此，本文將針

對模組廠在投料端 LCD 半成品來料數量確定和顧客端需求已知情況下，

建構一考量產能限制、顧客對產品等級之需求、物料替代限制之生產規劃

系統，進而提升公司之競爭力。

在模組廠為達成顧客達交之目的，首先，必須考量產能之限制。模組

廠中之瓶頸為組立站設置時間最長之印刷電路板(Printed Wiring Board,

PWB)壓合作業，其換線需耗時 40 分鐘。在模組廠中，需要生產產品種類

繁多，過度頻繁換線將造成產能浪費，故在排程規劃時，將以此工作站視

為規劃之重點。

模組廠最特殊之一點為產品等級配貨問題。此問題肇因於模組廠投料

端每種 LCD 半成品面板有其產品等級，當同等級之 LCD 半成品面板投入

生產時，由於各客戶要求之產品品質規格下限不同，使得不同客戶訂單有

不一樣的接受比率，因此，不同等級和數量之 LCD 半成品面板配予該顧

客皆會影響顧客之達交率。

模組廠生產規劃人員處理配貨問題，必需要考量到兩個參數：符合率

和零輝點率，此兩參數值高低，受面板之等級影響。由於顧客對於產品品

質規格要求之下限不同，組立段所產出之某一等級面板投入生產，對於不

同顧客有不同之接受比率，即符合率；除了符合顧客要求之產品品質等級

外，顧客訂單會再要求當次交貨批之零輝點率。即交予顧客之貨品中，這

批符合貨產品之加權零輝點率必須大於顧客所要求之零輝點率下限，方能

滿足顧客訂單。而未能滿足顧客要求之產品，即次級成品，將會賣給一些

次級廠商，但這些次級成品通常需要較長的時間方能售予非預期之顧客，

徒增工廠之存貨成本。因此，不當之投料產品等級數量/組合，將會讓工

廠營運成本增加。有鑑於此，規劃人員必須同時考慮顧客符合率和零輝點

率兩限制方能決定最佳之投料組合和時間點。

最後，基於模組廠之製程類似傳統組裝業，物料在生產過程中扮演舉

足輕重之角色。模組廠之主要製程分成三個區段，實裝組立檢測，其

中組立為耗用關鍵物料之區段，關鍵物料包含背光模組、驅動 IC、主機板。

因此，欲達到顧客之達交，需要良好之備料計畫來相輔相成，而要有良好

之備料計畫需要先有完善之配貨計畫做參考。在模組廠物料規劃中，必須

考量到物料替代之特性，不同之產品都有不一樣之倉基

2

，如何在已知每期

生產產品之前提下，規劃出最佳之備料計畫，將是完成模組廠生產規劃之

重要螺絲釘。

綜觀上述模組廠之問題，TFT-LCD 模組廠不僅需要良好的產能規劃，

解決瓶頸機台之換線問題，讓瓶頸工作站機台產能獲得最佳之應用，更要

進而處理產品等級配貨問題和物料群組和單一替代問題。故本文將在面板

等級和數量來料已知、物料期初庫存已知、物料結構表已知、產品需求已

知和生產相關資訊掌握下，建構出模組廠之生產規劃系統。

2 倉基：為物料群組另外一種代稱。

26

3.1.1 TFT-LCD 模組廠生產環境和製程特性

模組廠生產環境和製程特性

模組廠生產環境和製程特性

模組廠生產環境和製程特性

TFT-LCD 模組廠之生產規劃主要遭遇到瓶頸工作站換線問題、產品等

級配貨問題和物料替代選擇問題。本研究將會針對一模組廠組立段，在組

立廠 LCD 半成品來料已知、顧客需求已知、物料庫存已知下，構建單一

模組廠之生產規劃系統；因此，本文之研究範圍和問題定義將如圖 3-1 所

示。

圖 3-1 TFT-LCD 模組廠生產環境問題

TFT-LCD 模組廠製程特性

模組廠製程特性

模組廠製程特性

模組廠製程特性

吾人經由業界訪談和文獻整理得知，在模組廠中，生產線的佈置上主

要以流線型生產(Flow shop)方式為主。製程特性整理如下所示：

1. 機台加工期間不允許換件或插件。

2. 每一種工件須經每個工作站加工作業一次。

3. 所有工作站皆為序列工作站

4. 模組廠之設置時間最長的站點，為組立站中之印刷電路板(Printed

Wiring Board；PWB)壓合作業，其整備時間一次約 40 分鐘，故組立站

為 TFT-LCD 模組廠之瓶頸工作站。故在機台產能的使用上，必須好好

規劃。

5. 模組廠之生產週期為三天，其製程主要分為三個區段，實裝組立

檢測，每一區段之生產週期時間各為一天。此外，模組廠主要關鍵物

料(背光模組、驅動 IC、主機板)皆在組立站，再加上印刷電路板(Printed

Wiring Board；PWB)壓合作業工作站亦在此區段，可得知組立區段為

規劃模組廠之核心。故本研究在進行規劃時，將只考慮此階段之瓶頸

工作站排程、配貨和物料之備料計畫。

6. 模組廠其不同於其他產業之特性為產品等級配貨問題。此問題特性

為，必須要在規劃時考量顧客交期、不同產品等級之 LCD 半成品投料

量和加工順序，找出滿足顧客訂單之 LCD 半成品投料規劃。

7. 因為關鍵物料，如背光模組、驅動 IC 等原物料常有備料不及之狀況，

使 LCD 半成品面板因缺料未能依排定時程在模組廠組立段進行作

業，導致下一工作站燒機作業之 WIP 量會因排定作業無法如期進行，

造成 WIP 量升高和生產週期時間增長。