國立交通大學
工業工程與管理學系碩士班
碩士論文
TFT-LCD 組立廠於製程可選擇情境下主生產
排程系統與可允諾機制之構建
The Construction of Master Production Scheduling System and
Available-to-Promise Mechanism under Process Selectable
Environment for the TFT-LCD Cell Assembly Factory
研 究 生：吳彥夆
指導教授：鍾淑馨 博士
中華民國九十九年七月
TFT-LCD 組立廠於製程可選擇情境下主生產排程系統
與可允諾機制之構建
The Construction of Master Production Scheduling System and
Available-to-Promise Mechanism under Process Selectable
Environment for the TFT-LCD Cell Assembly Factory
研究生：吳彥夆 Student：Yen‐Feng Wu 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班 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 2010 Hsinchu, Taiwan, Republic of China 中華民國九十九年七月
II
TFT-LCD 組立廠於製程可選擇情境下
主生產排程系統與可允諾機制之構建
研究生：吳彥夆 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要
薄膜液晶顯示器之組立廠將彩色濾光片與陣列廠所產出之玻璃基板 進行一組立動作，並注入液晶而形成一液晶面板之半成品。在組立製程可 選擇情境下，訂單需求包含指定 HPS 製程、指定 ODF 製程與不指定製程 的類型。生產中小型產品之工廠，因而須以接單式與預測式生產方式，並 保有可用產能來回應顧客多樣化的訂單需求。本文因而建構「主生產排程 系統」，用以規劃出整備次數最小化之排程，並輔以「可允諾機制」，以便 在短時間內因應顧客之訂單需求來修改排程。 承上所述，本文建構之「主生產排程系統」，將針對重點工作站進行排 程求解。其先以「產能估算機制」來辨識出三個重點工作站，並將之區分 為瓶頸與次瓶頸工作站。接著進行「重點工作站規劃機制」，以整備次數 最小化為目標，考量HPS 製程與 ODF 製程產量配置和跨期是否免整備， 透過整數規劃模式同時進行三個重點工作站排程之求解。「可允諾機制」， 用於實際訂單來臨時，規劃出可滿足實際訂單之排程。其透過「訂單允諾 模組」檢視主生產排程之可允諾量與可允諾產能等資訊，與新到臨訂單進 行沖銷，以在短時間內滿足新來臨之實際訂單。若未能滿足實際訂單，則 透過「重排程模組」在凍結已接訂單之排程下，考量重排程後與重排程前 工作站平均利用率之差異，以較小的排程更動幅度來重新對預測式產品與 實際訂單做排程。 案例結果顯示，本文所發展之「主生產排程系統」，可快速計算出重 點工作站跨期是否免整備，以在短時間內求解出重點工作站整備次數最小 化之排程。而「可允諾機制」，則可在短於「主生產排程系統」之求解時 間下，滿足新來臨之實際訂單。 關鍵字：薄膜液晶顯示器、重點工作站、產量配置、跨期是否免整備、實 際訂單The Construction of Master Production Scheduling System and Available-to-Promise Mechanism under Process Selectable Environment
for the TFT-LCD Cell Assembly Factory
Student：Yen-Feng Wu Advisor：Dr. Shu-Hsing Chung Department of Industrial Engineering and Management
National Chiao Tung University
Abstract
The cell assembly factory assembles the color filter with the glass substrate produced from array factory, and filling with liquid crystal for making thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD). In the process selectable environment, each custom order can specify its required process such that orders can be classified as hot press (HPS) specified, one drop fill (ODF) specified, and unspecified. Factories that producing middle and small size products, thus take make-to-order (MTO) mixed with make-to-forecast (MTF) policy and try to keep some unused capacity to response the new arrived customer orders. As a result, this thesis proposes a master production scheduling system to plan a schedule with the most unused capacity, and develops the available-to-promise mechanism to response the new arrived customer orders in short time.
The proposed master production scheduling system solves the schedule for all major workstations. At first, rough cut capacity planning mechanism is used to identify three major workstations and then distinguishes the bottleneck and sub-bottleneck among them. Then major workstation planning mechanism is used to determine the production quantity of HPS process and of ODF process. An integer programming model is built to solve the schedule for the three major workstations simultaneously with minimization of the bottleneck’s setup time as the objective function.
IV
The proposed available-to-promise mechanism is applied when the new orders arrives. It adopts the order promise module to check whether the quantity available to promise and the capacity to promise can fulfill the new arrived orders or not. If the new order can not be fulfilled, rescheduling module freezes the schedule of the firm orders and reschedule the make to forecast orders and new arrived orders, with consideration of minimizing the difference of the bottleneck’s average utilization rate before and after rescheduling.
According to the result of cases analysis, the proposed master production scheduling system can solve the schedule of the three major workstations and minimize setup times for the bottleneck with efficiency. The proposed available-to-promise mechanism can make the new arrived orders fulfilled with the time faster than rerunning the proposed master production scheduling system.
Key words：TFT-LCD, major workstations, production quantity, inter-period setup, actual order
誌謝
WOW!!!，不是魔獸世界，而是口試完後的歡呼，經過了兩年的歷練， 總算結束了這趟艱辛的旅程。旅程中，每段考驗總是讓人有堅持不下去的 念頭，所幸最後總是可以順利地完成。也正有如此困難重重的考驗，最後 完成的喜悅感才是如此的難以形容。 首先，當然要謝謝我的父母，因為他們的教育與背後的支持，才能讓 我渡過無數個考驗。而每當回到家時，總能讓我的壓力頓時全部解除。其 次要感謝鍾淑馨老師，雖然跟著老師學習壓力很大且非常辛苦，但是我相 信壓力才會使人成長，所以很感謝老師對我們一直抱持著高標準的要求， 且不厭其煩的一直逐字改我們跟老太婆裹腳布一樣長的論文。 在兩年旅途中，也受到許多學長姊的幫助，感謝明賢學長跟俊穎學長 對我們論文所提出的寶貴意見，讓我們的論文可以修改得更完整。感謝元 銘學長提供我們論文題目，也督促我們一直學習，可惜最後玉山遊沒成 行。感謝話多又吵的小潔，雖然每次妳一直機哩瓜拉吵個不停，讓我有時 候覺得好煩，不過也是如此，才可以為死氣沉沉的519 帶來一些生氣。感 謝快要畢業的冷面笑匠：浩子，謝謝你教我一堆電腦上的知識，做實驗室 管理員真是個不歸路 . . .呵。感謝也是一臉正經卻很愛搞笑的阿派，謝謝 你常跟我們傳授一些做論文的經驗，祝你當兵愉快。感謝說我愛碎碎念的 碎碎念女王：周凱欣，真的是幫助我們完成論文的一大功臣，沒什麼話好 說的，祝妳們幸福愉快，喜帖別忘了寄過來，謝。 再來，就是要感謝007 以及 006 的同學，謝謝講話很好笑的眼鏡跟花， 也謝謝甄姬小邱、小喬接森、馬岱小彥、陸遜佑任、AR 大麥、單手峰哥、 普司馬宏彬、迷樣阿碰、濫詩淵、垃圾甄姬杰運這些三國戰友，跟你們在 一起總是有很大的樂趣，也緩和我做論文的壓力。也謝謝很愛說垃圾話的 兩位室友，峰哥跟納豆，我想應該是我上輩子沒燒好香吧=.=(開玩笑)。 接著要感謝活力總是十足的學弟們，希望你們可以把 519 的氣氛帶成 跟007 一樣歡樂，那我想真的是功臣一件。謝謝出口成「章」的薛武、什 麼都很強的小胖、跟小胖很曖昧的好好先生阿饒、模範生博翔跟衰神胥挺VI 峰，祝你們以後可以順利畢業!!不過你們要多留幾年陪陪老師也無所謂。 最後要感謝陪我兩年一起同甘共苦的同學們，大家能一起熬過兩年的 歷練真是不簡單，也很難得。首先就感謝兩年都是坐我旁邊的人妻小可， 位置，辛苦妳長年來一直忍受我的毒舌攻擊，又把妳看成男生一樣不尊重 妳，而且又一直煩妳，我真的是很對不起妳喔(以上純屬虛構)。不過，真 的很感謝妳兩年的照顧(很多，所以我不一一列了)，還有指甲刀，讓我可 以在焦躁一直摳手的時候，幫我料理我的大拇哥。I have a dream，就是希 望妳的膽可以回來。 其次感謝講話讓人想睡覺，運動起來卻衝衝衝的饅頭，我想妳可以給 一些運動神經去講話那方面，這樣才可以有個好平衡。雖然在大學四年都 同系，但是卻沒機會好好認識，而在研究所兩年每天的接觸下，發覺妳是 一個很好的女生喔，跟妳相處很快樂喔，對自己有信心點。I have a dream， 就是希望妳每天都穿裙子，展現自己的魅力。 接著要感謝活潑愛動又很多話的大雅，初次見面我還以為妳是個很靜 又不愛趴趴造的女生，想不到完全相反。跟妳聊天總是覺得很愉快，出去 玩的時候都很 Happy，壓力都沒了，希望以後還有機會可以出遊。而且妳
唱歌很好聽喔，判若兩人。I have a dream，就是希望妳可以不要再想著要 相親了，好好的找一個Mr.Right 吧!!哈哈。 最後感謝好麻吉鄰騎線，就是死鴨子。跟你相處，害我的國文實力都 LOW 了不少，英文也是，我會永遠記得你的綠的(RED)。謝謝你兩年來幫 了不少忙，不管是課業方面還有管理員的事務方面，都幫了很大的忙。表 面上笨笨的你，沒想到真的就是笨笨的，不過卻有著一堆小聰明，例如玩 遊戲的一堆賤招，讓我不得不佩服你，祝你最後當兵、愛情、事業都得意， I have a dream，祝你們幸福愉快，喜帖別忘了寄過來，謝。 經過兩年的歷練，終於要離開學生生涯了，總是會有一點不捨，但是 還是得繼續向前走，來面對往後更艱難的挑戰。 彥夆 於交大 2010.08.12
目錄
摘要...II Abstract ... III 誌謝... V 目錄...VII 圖目錄... X 表目錄... XI 符號一欄表... XIII 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 研究方法與步驟 ... 5 第二章、文獻回顧... 7 2.1 薄膜液晶面板組立製程相關文獻 ... 7 2.1.1 薄膜液晶面板製程簡介... 7 2.1.2 組立製程相關介紹... 8 2.1.3 組立製程規劃之相關文獻... 16 2.2 可允諾機制相關文獻 ... 18 2.2.1 可允諾機制基本介紹... 18 2.2.2 可允諾機制相關研究探討... 20 2.3 重排程機制相關文獻 ... 26 2.3.1 影響重排程的因素... 26 2.3.2 重排程機制相關研究之文獻... 27 第三章、模式建構... 30 3.1 問題定義與分析 ... 30 3.1.1 組立段的製程特性... 30 3.1.2 雙製程之生產特性... 31 3.1.3 中小型產品的訂單需求... 32 3.1.4 實際訂單之來臨... 34 3.1.5 整備多維度的考量... 34 3.1.6 訂單可選擇製程... 34 3.2 系統分析與架構 ... 37 3.2.1 整體系統架構... 37 3.2.2 設計理念說明：... 38VIII 3.2.3 問題假設：... 41 3.3 主生產排程系統 ... 42 3.3.1 產能估算機制... 42 3.3.1.1 產能估算機制符號設計說明 ... 43 3.3.1.2 產能估算步驟 ... 45 3.3.2 重點工作站規劃機制... 50 3.3.2.1 符號設計說明 ... 50 3.3.2.2 模式設計理念說明： ... 52 3.3.2.3 重點工作站排程求解模式 ... 58 3.3.3 修正次瓶頸工作站之排程... 69 3.3.3.1 符號設計說明 ... 71 3.3.3.2 修正次瓶頸排程模式 ... 71 3.4 可允諾機制 ... 73 3.4.1 訂單允諾模組... 73 3.4.1.1 符號設計說明 ... 74 3.4.1.2 訂單允諾模組 ... 75 3.4.2 重排程模組... 81 3.4.2.1 符號設計說明 ... 81 3.4.2.2 重排程模組步驟說明 ... 82 第四章、成效分析... 84 4.1 系統環境說明 ... 84 4.1.1 生產環境說明... 84 4.1.2 生產規劃假設... 90 4.2 主生產排程系統之執行過程與規劃結果 ... 90 4.2.1 產能估算機制... 91 4.2.2 重點工作站規劃機制... 98 4.2.3 修正次瓶頸工作站之排程...111 4.3 可允諾機制之執行過程與規劃結果 ... 115 4.3.1 可允諾模組... 115 4.3.2 重排程模組... 123 4.4 成效分析 ... 137 4.4.1 主生產排程系統獲利分析... 137 4.4.2 可允諾機制... 142 4.4.3 系統模擬... 142 4.4.3.1 模擬環境說明 ... 142 4.4.3.2 模擬成效分析 ... 143 第五章、結論與未來研究方向... 148 5.1 結論 ... 148
5.2 未來研究方向 ... 150
參考文獻... 151
附錄一、 I-LOG OPL Studio 5.3.1 求解程式碼... 154
1-1 訂單配置模式... 154 1-2 重點工作站排程求解模式... 156 1-3 次瓶頸排程修正模式... 160 1-4 新增產量模式... 161 1-5 重排程模式... 164 附錄二、模式求解結果(僅列非 0 變數)... 168 2-1 重點工作站排程求解模式求解結果... 168 2-2 產能允諾規劃求解結果... 171 2-3 重排程機制求解結果... 173
X
圖目錄
圖1- 1 本文研究範圍[16]... 1 圖1- 2 研究步驟流程圖 ... 1 圖2- 1 液晶面板製造流程圖([14]、本論文整理)... 8 圖2- 2 液晶灌入製程面板組裝前後段製程簡圖[19] ... 9 圖2- 3 液晶灌入式意圖[15]... 12 圖2- 4 液晶面板封口[15]... 13 圖2- 5 偏光片貼附示意圖[15]... 13 圖2- 6 液晶滴入製程面板組裝製程前後段簡圖[25] ... 15 圖2- 7 組立段混合製程示意圖[25]... 15 圖2- 8 ATP 執行流程[12]... 1 圖2- 9 重排程因素流程圖[18]... 1 圖2- 10 重排程圖[13]... 1 圖3-1 製程環境圖[25]... 1 圖3- 2 產能分配圖 ... 1 圖3- 3 雙製程產能分配圖 ... 1 圖3- 4 規劃與邏輯架構圖 ... 1 圖3- 5 變動式週期規劃生產圖 ... 1 圖3- 6 產能估算機制流程圖 ... 1 圖3- 7 訂單滿足流程圖 ... 1 圖3- 8 換線次數計算圖 ... 1 圖3- 9 當期換線說明圖 ... 1 圖3- 10 總換線次數說明圖 ... 1 圖3- 11 避免期初期末皆生產同一產品別之說明圖 ... 1 圖3- 12 訂單指定製程與非指定製程分配圖 ... 1 圖3- 13(A)液晶灌入站排程圖(一) ... 1 圖3- 14 訂單允諾模組流程圖 ... 1 圖3- 15 重排程步驟流程圖 ... 1表目錄
表2- 1 組立製程文獻整理與比較 ... 1 表2- 2 ATP 推式與拉式模式比較([2]、本論文整理)... 1 表2- 3 可允諾機制文獻整理與比較 ... 1 表2- 4 可允諾機制考量因子之文獻整理 ... 1 表2- 5 不同階段瓶頸漂移現象與重排程因素[18] ... 1 表3- 1 各工作站整備維度對照表([25]、本論文整理)... 1 表3- 2 重點工作站考量因子說明表 ... 1 表3- 3 瓶頸與次瓶頸規劃目的說明表 ... 1 表3- 4 整備因子對應之工作站別 ... 1 表3- 5 是否須避免 T 期與 T+1 期皆可避免整備說明表 ... 1 表3- 6 跨期避免換線表(一)... 1 表3- 7 跨期避免換線表(二)... 1 表3- 8 跨期避免換線表(三)... 1 表4- 1 各產品之利潤表 ... 84 表4- 2 指定 HPS 製程接單式產品需求表... 85 表4- 3 指定 ODF 製程接單式產品需求表 ... 85 表4- 4 非指定製程接單式產品需求表 ... 86 表4- 5 指定 HPS 製程預測式產品需求表... 86 表4- 6 指定 ODF 製程預測式產品需求表 ... 86 表4- 7 非指定製程預測式產品需求表 ... 86 表4- 8 指定 HPS 製程實際訂單需求表... 87 表4- 9 指定 ODF 製程實際訂單需求表 ... 87 表4- 10 非指定製程實際訂單需求表 ... 87 表4- 11 工作站製程資訊表 ... 88 表4- 12 各工作站加工時間表 ... 89 表4- 13 各工作站可用產能對應表 ... 91 表4- 14 各工作站各期所需機台次數表 ... 94 表4- 15 各工作站各期最少換線次數表 ... 94 表4- 16HPS 和 ODF 訂單配置表... 95 表4- 17HPS 和 ODF 各期剩餘可用產能表... 96 表4- 18 配向膜塗佈站各期最少換線次數表 ... 97 表4- 19 各工作站剩餘產能可用於換線次數表 ... 97 表4- 20 配向膜塗佈站各期生產數量表 ... 1 表4- 21 各產品別是否生產(pp s j t, , , )變數對應表 ... 105 表4- 22 液晶灌入站各期生產批次表 ... 1 表4- 23 液晶灌入站各期生產數量表 ... 1XII 表4- 24 液晶滴入站各期生產數量表 ... 1 表4- 25 非指定製程訂單配置表 ...111 表4- 26 液晶灌入站修正後跨期是否產生避免整備機會之對應表 ... 1 表4- 27 液晶灌入站修正後跨期是否避免整備之對應表 ... 1 表4- 28 液晶滴入站更新後跨期是否產生避免整備機會之對應表 ... 1 表4- 29 液晶滴入站修正後跨期是否避免整備之對應表 ... 1 表4- 30 各期可允諾量表 ... 115 表4- 31 各期配向膜塗佈站可允諾產能表 ... 116 表4- 32 各期液晶灌入站可允諾產能表 ... 116 表4- 33 各期液晶滴入站可允諾產能表 ... 1 表4- 34 各產品別是否生產(sp s j t, , , )參數對應表 ... 118 表4- 36 各期更新後可允諾量表 ... 120 表4- 35 未滿足訂單表 ... 1 表4- 37 新增產量所需整備次數表 ... 122 表4- 38 產能允諾規劃產出結果表 ... 122 表4- 40 指定 HPS 製程實際訂單需求表... 123 表4- 39 配向膜途佈站各期剩餘可用產能表 ... 1 表4- 41 指定 ODF 製程實際訂單需求表 ... 124 表4- 42 無指定製程實際訂單需求表 ... 124 表4- 43 配向膜途佈站已接訂單之排程表 ... 1 表4- 44 液晶灌入站預測式產品之排程表 ... 1 表4- 45 液晶滴入站預測式產品之排程表 ... 1 表4- 46 配向膜途佈站是否生產對應表 ... 130 表4- 47 液晶灌入站是否生產對應表 ... 131 表4- 48 液晶滴入站是否生產對應表 ... 132 表4- 49 各期配向膜塗佈站可允諾產能表 ... 133 表4- 50 各期液晶灌入站可允諾產能表 ... 133 表4- 51 各期液晶滴入站可允諾產能表 ... 1 表4- 52 重排程機制產出結果表 ... 135 表4- 53 配向膜塗佈站機台利用率差異表 ... 1 表4- 54 利潤最大化下配向膜塗佈站生產數量表 ... 1 表4- 55 利潤最大化下各期是否生產與避免整備對應表 ... 1 表4- 56 各規劃機制比較表 ... 142 表4- 57 產品各期規劃產出與模擬產出比較表 ... 1 表4- 58 重點工作站各機台利用率表 ... 1
符號一欄表
下標： 參數： j ：表示重點工作站之機台；j=1,2,. . .,Jp 為配向膜塗佈站之機台數、 j=1,2,. . .,Jh 為液晶灌入站之機台數、j=1,2,. . .,Jo 為液晶滴入站之機 台數 k ：表示各工作站之編號；k=1,2,3,. . .,15 l ：表示液晶種類；l=1,2,. . .,L；共 L 種液晶種類 p ：表示製程種類；p=1 為 HPS 製程，p=2 為 ODF 製程 s ：表示產品尺寸大小；s=1,2,. . .,S；共 S 種產品尺寸大小 t ：表示系統規劃幅度內的第 t 個規劃週期；t =1,2,. . .,T；依照各訂 單交期日由小至大排序為1,2, . . ., T , , , p s j t as ：已規劃排程中之第 t 個規劃交期內，配向膜塗佈機台 j 是否生 產製程種類 p 且產品尺寸 s 產品，若是，則為 1；反之為 0 , , , s l j t ash ：已規劃排程中之第 t 個規劃交期內，液晶灌入機台 j 是否生產 產品尺寸 s 且液晶種類 l 之產品，若是，則為 1；反之為 0 , , l j t aso ：已規劃排程中之第 t 個規劃交期內，液晶滴入站機台 j 是否生 產液晶種類 l，若是，則為 1；反之為 0 , , s l t atp ：第 t 個規劃交期內，非指定製程尺寸 s 且液晶種類 l 之可允諾 量 au ：配向膜塗佈站之平均利用率 k b ：批量加工站 k 之最大加工批量 , j t bctp ：已規劃排程中之第 t 個規劃交期內，配向膜塗佈機台 j 之可允 諾產能XIV , j t bh ：液晶灌入機台 j 在第 t 個規劃交期內是否節省整備 , j t bo ：液晶滴入機台 j 在第 t 個規劃交期內是否節省整備 , j t bp ：配向膜塗佈機台 j 在第 t 個規劃交期內是否節省整備 k br ：工作站 k 因當機所需扣除之產能比率 , j t cap ：第 t 個規劃交期內，配向膜塗佈站機台 j 的實際可用產能 , j t ctp ：已規劃排程中之第 t 個規劃交期內，重點工作站機台 j 之可允 諾產能 , , s l t d ：第 t 個規劃週期內，非指定製程訂單，產品尺寸 s 且 l 種液晶 種類之產品總需求量 , , , p s l t dp ：第 t 個規劃週期內，指定製程訂單，製程種類 p、產品尺寸 s 且液晶種類 l 之產品總需求量 t h ：第t 個規劃週期對應之實際天數 , , , p s k t ismd ：第 t 個規劃週期內，工作站 k 生產製程種類 p 且產品尺寸 s 之產品所需機台數(k=2) , , l k t lmd ：第 t 個規劃週期內，工作站 k 生產液晶種類 l 之產品所需機台 數(k=4) k lo ：工作站 k 之產能負荷 , k t lst ：第 t 個規劃週期內，工作站 k 之最少換線次數 k m ：工作站 k 之機台數 k ma ：工作站 k 因維修保養所需扣除之產能比率 , , , p s l t patp ：第 t 個規劃交期內，製程種類 p、產品尺寸 s 且液晶種類 l 沖 銷指定製程後之可允諾量 , , p s l pf ：生產製程種類 p、產品尺寸 s 且液晶種類 l 之利潤 , , p s l ppt ：配向膜塗佈站加工製程種類 p、產品尺寸 s 且液晶種類 l 之產 品所需時間
變數： , , s l k pt ：工作站 k 加工產品尺寸 s 且液晶種類 l 之產品所需時間 Q ：表示為一極大之數值 k rc ：工作站 k 之剩餘可用產能 k rst ：工作站 k 剩餘可用產能可用於換線次數 , , , s l k t slmd ：第 t 個規劃週期內，工作站 k 生產產品尺寸 s 且液晶種類 l 之 產品所需機台數(k=8,9,10,11) , , s k t smd ：第 t 個規劃週期內，工作站 k 生產產品尺寸 s 之產品所需機台 數(k=1,2,3,5,6,7,12,13,14,15) k st ：工作站 k 之整備所耗產能 , k t tc ：第 t 個規劃週期內，工作站 k 之實際可用產能 , , , s l j t H ：第 t 個規劃交期內，液晶灌入站之第 j 個機台加工產品尺寸 s、 液晶種類 l 產品的數量 , j t CTP ：第 t 個規劃交期內，配向膜塗佈機台 j之剩餘可允諾產能 , , , p s l t I ：第 t 個規劃週期內，製程種類 p、產品尺寸 s 且液晶種類 l 之 產出量 , j t L ：第 t 個規劃交期內，配向膜塗佈的第 j 個機台的剩餘可用產能。 , , , s l j t O ：第 t 個規劃交期內，液晶滴入站之第 j 個機台加工產品尺寸 s、 液晶種類 l 產品的數量 , , , , d, p s l j t
P
：第 t 個規劃交期內，配向膜塗佈的第 j 個機台配置於第 d 期， 加工製程種類 p、產品尺寸 s、液晶種類 l 產品的數量 , k t PL ：第 t 個規劃週期內，工作站 k 之剩餘可用產能 , , , p s l t U ：第 t 個規劃交期內，由製程種類 p 所滿足之產品尺寸 s 且液晶 種類 l 非指定製程之訂單需求量。 + , j t U ：第 t 個規劃交期內，配向膜塗佈站 j 機台其平均利用率之正差XVI 異 , j t U ：第 t 個規劃交期內，配向膜塗佈站 j 機台其平均利用率之負差 異 , , , s l j t V ：第 t 個規劃交期內，液晶灌入站機台 j 之加工產品尺寸 s、液 晶種類 l 產品的批次數量 工作變數 , , , p s j t p ：第 t 個規劃交期內，配向膜塗佈機台 j 是否生產製程種類 p 且 產品尺寸 s 的產品，若是，則為 1；反之為 0 , , , s l n t h ：第 t 個規劃交期內，HPS 製程中，液晶灌入站機台 j 是否生產 產品尺寸 s 且液晶種類 l 的產品，若是則為 1；反之為 0 , , l m t o ：第 t 個規劃交期內，ODF 製程中，液晶滴入機台 j 是否生產液 晶種類 l 的產品，若是，則為 1；反之為 0 , j t p ：瓶頸製程中，t-1 期與 t 期間配向膜塗佈機台 j 是否避免整備 , j t h ：HPS 製程中，t-1 期與 t 期間液晶灌入站之機台 j 是否避免整備 , j t o ：ODF 製程中，t-1 期與 t 期間液晶滴入機台 j 是否避免整備 , , , p s j t p ：配向膜塗佈機台 j 是否在 t 期與 t+1 期皆生產製程種類 p 且產品 尺寸 s 的產品，而產生跨期避免初始整備的機會，若是，則為 1； 反之為0 , , , s l j t h ： HPS 製程中，液晶灌入站之機台 j 是否在 t 期與 t+1 期皆生產 產品尺寸 s 且液晶種類 l 的產品，而產生跨期避免初始整備的機 會，若是，則為1；反之為 0 , , l j t o ： ODF 製程中，液晶滴入機台 j 是否在 t 期與 t+1 期皆生產液晶 種類 l 的產品，而產生跨期避免初始整備的機會，若是，則為 1； 反之為0 , j t yp ：第 t 期的瓶頸工作站配向膜機台 j 若生產兩種產品別以上則為 1；反之為 0
, j t yh ：HPS 製程中，當 t 期的液晶灌入站機台 j 若生產兩種產品別以 上則為1；反之為 0 , j t yo ：ODF 製程中，當 t 期的液晶滴入機台 j 若生產兩種產品別以上 則為1；反之為 0
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第一章、緒論
1.1 研究背景與動機薄膜液晶平面顯示器(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display, 簡稱 TFT-LCD)為目前台灣高科技產業的核心，政府在 2002 年提出「兩兆雙星 計畫」來推動台灣平面顯示器產業的成長，在 2006 年時，台灣平面顯示 器的總產值突破兆元，並在2007 年市佔率超越韓國，成為全球第一[20]。 2008 年業者投入大量資金來擴展液晶面板廠，但金融海嘯使得台灣平面顯 示器產業產生供過於求的情形，庫存也因此逐漸上升，至 2009 年供給過 剩達到36%，產能利用率也跌至歷史新低的 50%，業者也紛紛面臨減薪裁 員甚至關廠的命運，隨著景氣漸漸地復甦，TFT-LCD 的需求開始增加，使 得 2009 年第二季產能利用率回升到 80%，一連串的無薪假風潮才得以緩 和。現今產業競爭日漸加劇，公司也漸漸趨近少量多樣的模式。由於產品 生命週期越來越短，工廠除了接單式的生產方式，必須再透過預測式的生 產方式來因應未來的訂單需求。由於無法準確地預測到實際訂單需求，再 加上插單和急單的狀況，訂單來到的日期亦無法準確地預測，故一個可回 應顧客需求能否達交的訂單允諾是相當重要的。 訂單允諾可分為數量允諾與交期允諾。有效地提升顧客滿意度不僅需 仰賴產品數量的承諾，也需給予顧客交期上的承諾。過去研究的議題多針 對訂單數量及交期已知之情境進行訂單分配，並運用排程機制來求解排 程，以使利潤最大化。若有未能如期達交的訂單則給予懲罰成本，並延後 訂單之交期。如此，原有排程的規劃可能無法滿足實際來到的訂單與緊急 訂單。透過可允諾機制(Available To Promise, ATP)，可以根據現有可用的 資源針對顧客的訂單給予承諾。並檢視目前可用資源的狀況，當無法滿足 訂單時，即時反應給上層以做出是否重新排程的決策，使資源能獲得最有 效的利用且利潤最大化。
TFT-LCD 為一個綜合存貨式生產(Make To Stock, MTS)和訂單式生產 (Make To Order, MTO)的生產環境，其製程可分為三個階段，薄膜電晶體 陣列段(TFT Array)、液晶面板組立段(LC Cell Assembly)及液晶模組組裝段 (Module Assembly)。陣列段和組立段均為存貨式生產，模組段則為訂單式 生產。由於目前客製化產品不斷推陳出新，手機、衛星導航系統、小型筆
記型電腦...等中小尺寸的產品使得液晶面板的種類漸漸增多，組立段無法 再以存貨式生產的方式來滿足顧客少量多樣的需求。再者，組立段其生產 規劃須考量原本的液晶灌入製程(Hot Press, HPS)與新製程液晶滴入製程 (One Drop Fill, ODF)的整合、訂單指定製程、產品多維度的整備及整備時 間相當長的問題，使得規劃相當不易。吾人將上述問題列出，如下所示： 1. 雙製程問題：在基板組合製程中，原有的彩色濾光片(Color Filter)和 玻璃基板組立後所進行之液晶灌入製程，因所用機台均為批量機 台，產品必須相同才能集批加工，且加工時間相當長，容易因為集 批等候而浪費時間。而新製程導入液晶滴入之方法使得組立段可從 三天生產出成品的時間縮減為一天[14]。由於目前工廠仍包含大量液 晶灌入製程的機台，故產生了一並行製程的排程問題。 2. 訂單可選擇製程之情境：在雙製程之環境下，將產生顧客訂單選擇 製程之問題。部份顧客偏好玻璃基板精度高的ODF 製程；部份顧客 偏好玻璃基板精度低的HPS 製程；部份顧客則兩種製程皆可接受。 因此，顧客若指定訂單之製程時，則須生產該種製程以滿足之；顧 客若不指定訂單之製程時，則生產兩種製程之產量加總以滿足之。 3. 多維度的整備問題：組立段中，產品屬性包含三種整備考量因子： 1.製程種類；2.產品尺寸；3.液晶種類。不同整備因子的產品接續生 產將會引起機台之換線。而在組立段中，多個整備考量因子與機台 整備時間相當長的特性可能因不良的排程規劃導致機台整備次數過 多，而浪費太多產能，使得訂單無法如期達交。 4. 實際訂單之來到：在接單式與預測式的生產環境下，預測式的訂單 無法完全符合實際之訂單。此時，必須針對無法滿足之訂單做規劃， 以了解是否有多餘的產能可增加新的產量以滿足實際訂單。 綜合上述，本文針對TFT-LCD 之組立段，提出一主生產排程系統，在 接單式生產與預測式生產之環境下做生產排程。並透過可允諾機制，考量 工廠現有的可用資源，快速地對實際的訂單做出回應，使得訂單準時達 交，進而提升獲利的能力。
3 1.2 研究目的 根據上述研究背景與動機，本文針對一TFT-LCD 組立段的訂單式生產 與預測式生產的環境下，以企業整體獲利為主要之目標，建構主生產排程 系統與可允諾機製。透過主生產排程系統規劃每期已接收的訂單與預測的 訂單，並藉由可允諾機制檢視目前工廠的可用資源並處理實際訂單(含緊急 訂單)與預測訂單所造成的差異，以此更新可允諾量來因應此訂單需求的不 確定性。當可允諾量無法給予承諾時，則必須透過凍結部分主生產排程中 已接訂單之排程，對預測式產品進行重排程，使得實際訂單盡量皆可滿足。 本文中針對上述的特性建置一個階層式的排程系統，循序以兩項模組 來達成本論文的研究目的，依序為「主生產排程系統」、「可允諾機制」， 而各個模組的功能如下： 1. 主生產排程系統： 產能估算機制：在已接收與預測的訂單資訊與製程資訊下，估算組立 段中各工作站之產能負荷是否可以滿足訂單之需求。以剩餘產能可換 線次數分析出組立段中之HPS 製程之瓶頸工作站、ODF 製程瓶頸工作 站與系統之瓶頸工作站。 重點工作站規劃機制：在接單式生產與預測式生產之環境下，考量配 向膜塗佈站、HPS 製程之瓶頸工作站與 ODF 製程之瓶頸工作站等重點 規劃工作站，透過產能估算中尋找出之系統瓶頸工作站。以最小化整 備次數為目標，規劃生產排程並配置指定製程與非指定製程之訂單需 求。 修正次瓶頸工作站之排程：修正次瓶頸工作站跨期免整備之排程以增 加次瓶頸工作站之產能。 2. 可允諾機制： 訂單允諾模組：針對來臨之實際訂單，將已規劃訂單中預測式產品亦 為可允諾量與實際訂單做一沖銷。無法滿足實際訂單時，即進一步執 行產能允諾規劃(Capable To Promise, CTP)，檢視是否有多餘產能可增 加新的產量，若亦無法滿足訂單需求時，則透過重排程模組來重新排 定生產排程。
重排程模組：凍結部分之主生產排程，重新對預測的訂單與剩餘可用 的產能規劃排程。在原有主生產排程的結果下，以最小變動幅度作為 準則，來進行重排程。在實際訂單盡量皆能滿足的前提下，以最小瓶 頸機台利用率之變動幅度為目標，避免主生產排程更改過大而導致生 產現場投料與派工的混亂。 1.3 研究範圍與限制 本文研究範圍係針對於主生產排程階段，並進一步探討需求管理和銷 售與訂單管理階段，在需求管理階段根據接單與預測訂單來規劃主生產排 程，在銷售與訂單管理階段執行可允諾機制，並協調實際訂單與已規劃訂 單的內容，以完成本研究，如圖1-1 所示： 為了有效達成本文之規劃目標與降低研究環境之複雜度，本文將做以 下的假設與限制： 1. 針對中小型產品的接單式與預測式生產環境。 2. 每期在開始進行規劃前，確定資訊包含已接收訂單與預測訂單。 3. 不考慮人員與物料之問題，假設無缺料問題存在。 4. 不考慮運送之問題。 5. 液晶灌入製程之批量機台須相同產品才能一起進入機台集批加工。 6. 假設機台數目、機台加工時間、機台當機與維修比例，皆為已知。 圖1- 1 本文研究範圍[16] 本文研究範圍 需求管理 生產管理 存貨/倉儲管理 運輸與出貨規劃 銷售與訂單管理 主排程規劃 物料需求規劃 生產工單監控
5 1.4 研究方法與步驟 為了達成前述之研究目的，本文之研究方法擬採用下列執行步驟，如 圖1-2 所示。其執行方法如下說明之： 1. 研究背景與動機：針對欲探討的研究主題蒐集過去資料並了解其 背景與值得探討的議題，藉此萌生研究動機來對此一題目做研究。 2. 研究目的：根據前述背景與動機，找到欲研究的方向與目的，並 根據下列文獻的搜尋、模式建構與實例分析來達成研究目的。 3. 文獻探討：針對研究目的探索相關的文獻，了解前人所規劃的重 點與價值何在，透過擷取前人所留下的知識加以應用，並透過文 獻整理比較，從中獲得各篇文獻重要處與相異處。 4. 問題定義與分析：透過研究主題的了解，定義出研究的問題所在， 並分析如何去解決此問題使得規劃可行。 5. 主生產排程系統： 產能估算機制：估算各工作站之產能負荷，並尋找出系統瓶頸工 作站 重點工作站規劃機制：針對已接收訂單與預測訂單來規劃重點工 作站的排程，並計算出可允諾量。 6. 可允諾機制： 訂單允諾模組：協調預測式訂單與實際訂單的差異，決定是否必 須透過重排程模組來修正主生產排程。 重排程模組：凍結已允諾訂單，針對尚未允諾的訂單重新規劃排 程。 7. 成效分析：藉由數學模式的構建，利用許多案例來分析模式的好 壞。 8. 結論與未來研究方向：針對此次研究下一結論與了解未來的研究 方向。
研究背景與動 機 研究目的 文獻探討 問題定義與分 析 重點工作站規 劃機制 訂單允諾模組 重排程模組 成效分析 結論與未來研 究方向 產能估算機制 主生產排程系統 可允諾機制 圖1- 2 研究步驟流程圖
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第二章、文獻回顧
組立製程之機台為TFT-LCD 三段製程之機台中，整備所需時間最長之 機台。且其整備維度須考量液晶種類、產品尺寸與接續之基板組合製程， 如此，使得規劃變得困難。在種類多樣且少量的中小型產品環境下，排程 的規劃更顯得重要，若無良好的排程將使得產能浪費過多。再者，液晶滴 入(One Drop Fill, ODF)新製程的引入使得生產時間大幅減低，現今普遍大尺寸面板均導入 ODF 製程，而中小尺寸面板則以傳統的舊製程液晶灌入
製程(Hot Press, HPS)和新製程 ODF 共同使用。因此，顧客將依照喜好來指 定所需製程，使得問題複雜度加深。 實務上，規劃的訂單常常受到實際訂單與緊急訂單的來到下，使得排 程的結果受到影響，因此，本文將透過可允諾機制來檢視可用資源的狀 況，並根據可用資源的狀況來決定是否做重排程的規劃。故本文將針對以 下主題來進行文獻探討以作為研究的基礎： 2.1 薄膜液晶面板組立製程相關文獻 2.2 可允諾機制相關文獻 2.3 重排程機制相關文獻 2.1 薄膜液晶面板組立製程相關文獻 本文在「2.1 薄膜液晶面板組立製程相關文獻」將於「2.1.1 薄膜液晶 面板製程簡介」針對薄膜液晶面板之三段製程作簡介，於「2.1.2 組立製程 相關介紹」介紹組立廠的各製造流程，並於「2.1.3 組立製程規劃之相關文 獻」針對各學者所研究之組立製程等相關論文作一彙整。 2.1.1 薄膜液晶面板製程簡介 TFT-LCD 面板可視為兩片玻璃基板中間夾著一層液晶[14]，上層的玻 璃基板是與彩色濾光片結合，而下層的玻璃則有電晶體鑲嵌於上。當電流 通過電晶體產生電場變化，造成液晶分子偏轉，藉以改變光線的偏極性， 再利用偏光片決定畫素(Pixel)的明暗狀態。此外，上層玻璃因與彩色濾光 片貼合，形成每個畫素各包含紅藍綠三顏色，這些發出紅藍綠色彩的畫素
便構成了面板上的影像畫面。
如圖2-1 所示，TFT-LCD 製造流程可分為三個階段：(1)陣列段；(2) 組立段；(3)模組段。[14]
(1)陣列製程(Array)：前段的Array 製程與半導體製程相似，但不同的 是將薄膜電晶體製作於玻璃上，而非矽晶圓上。
(2)組立製程(Cell assembly)：中段的Cell，是以前段 Array 的玻璃為基 板，與彩色濾光片的玻璃基板結合，並在兩片玻璃基板間灌入液晶 (LC)。
(3)模組製程(Module assembly)：後段模組組裝製程是將Cell 製程後的 玻璃與其他如背光板、電路、外框等多種零組件組裝的生產作業。 圖2- 1 液晶面板製造流程圖([14]、本論文整理) 2.1.2 組立製程相關介紹 由於組立製程在將基板組立的時候擁有舊製程 HPS 與新製程 ODF 的 整合，故以下將針對此兩製程做一介紹： (1)薄膜液晶顯示器組立段液晶灌入(HPS)製程簡介 液晶灌入(hot press, HPS)製程之組立流程，可分成液晶面板前段配向 製程與後段基板組立製程。前段製程是將玻璃基板上製作之薄膜電晶體元
9 薄 膜 電 晶 體 元 件 陣 列 基 板 配 向 模 前 洗 淨 配 向 膜 塗 佈 配 向 處 理 間 隙 物 散 佈 彩 色 濾 光 片 配 向 模 前 洗 淨 配 向 膜 塗 佈 配 向 處 理 封 框 膠 塗 佈 上 、 下 基 板 組 立 偏 光 板 貼 附 檢 查 LCD 面 板 完 成 配 向 模 烘 烤 配 向 模 烘 烤 封 口 液 晶 灌 入 框 膠 烘 乾 真 空 回 火 液 晶 面 板 前 段 製 程 液 晶 面 板 後 段 製 程 封 口 後 洗 淨 二 次 切 割 裂 片 件陣列基板和彩色濾光片基板經個別加工後，進行貼合處理；後段製程則 在完成液晶灌入、封口、偏光板貼附與完成品的檢查。圖2- 2 為液晶灌入 製程之面板組裝前後段製程簡圖。 圖2- 2液晶灌入製程面板組裝前後段製程簡圖[19]
前段製程首先將薄膜電晶體元件陣列基板進行液晶顯示器的尺寸切割 工作[29]，然後和彩色濾光片基板分別經過洗淨（Cleaning）、配向膜塗佈 （Polyimide Print，PI Print）、烘烤(PI Baking)、配向處理（Rubbing）、 上、下基板組立（Cell Forming）等製程，即完成與彩色濾光片基板的組合 製程。後段製程先將液晶材料以真空方式注入，再加以封口，完成裁切斷 片工程後，最後再進行偏光板貼附（Polarizer Attachment）、檢查等過程 後，即可成為薄膜液晶顯示器的面板，完成液晶面板組裝的工作。 以下便針對液晶面板組裝的主要製程，依其製程順序說明其細部流程 [19][23]： 1. 配向膜前洗淨（Pre-PI Cleaning） 在薄膜電晶體元件陣列基板切割成欲生產的尺寸1後，需將其切割後的 玻璃截面平坦化，避免截面缺陷應力集中，在之後的製造途中發生龜裂之 情形。在切完割玻璃基板與彩色濾光片後，必須經過清洗、沖刷洗淨、流 水洗淨、有機溶劑之超音波洗淨、純水洗淨、清除液滴和加熱乾燥等步驟， 以去除殘留在表面上之污染物，方能使膜均勻完整地附在玻璃璃基板上。 清洗步驟首先須針對油脂類與有機物質污染物，進行UV 洗淨與有機洗淨 過程，以去除附著在玻璃基板與彩色濾光片上之有機物。之後，再經過沖 刷洗淨超音波洗淨、流水洗淨等步驟，以去除基板上之塵埃粒子。最後， 再進行清除液滴和加熱乾燥等步驟， 即完成洗淨作業。
2. 配向膜塗佈（Polyimide Print，PI Print）
配向膜(PI)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，不過成 本較高。 1此為玻璃基板的第一次切割動作，其目的是為了將上層Array 製程中已加工完畢、尚未切割的 大型薄膜電晶體元件陣列基板切割成組立廠生產線所欲生產的尺寸，如下圖所示，2-up 基板表 來二次切割裂片時，須再切割一次。 1-up 2-up
11 3. 配向模烘烤（PI Baking） 將已經上完PI 膜且檢查完成之玻璃基板進行溫度 180~250℃左右的烘 烤製程，使得基板上之PI 膜進行硬化反應，以便於進行配向工程的進行。 4. 配向處理（Rubbing） 於基板表面的某一特定方向塗著一整齊排列物或設以溝槽，使液晶分 子的長軸方向作物理性的限制，整齊排列於上、下配向膜間，以增強 PI 膜表面的配向導向力。主要可分為傾斜蒸著法與摩擦法，而摩擦法配向方 法如下所示： 摩擦法配向方法：於基板上塗上一層無機物或有機物的皮膜再行摩 擦，或使用織布、羊毛布、橡膠、毛刷等工具，將配向膜表面以一定之方 向進行摩擦，此種摩擦方式因欠缺耐熱與耐水性，因而較不具實用性。摩 擦次數則須依配向膜材料之種類個別設定，一般均在十多次左右。 5. 間隙物散佈（Spacer Spray） 在 TFT 陣列基板上塗佈間隙物（Spacers）2的用意是為了使兩片基板 貼合後中間有足夠的空間灌入液晶。而有些彩色濾光片在購入時本身即有 間隙物，故薄膜電晶體元件陣列基板不需再有間隙物塗佈這道製程。間隙 物可分為玻璃材質者與塑膠材質者，其中塑膠材質間隙物常易帶靜電而導 致結塊，故散佈時需十分小心。 6. 封框膠印刷（Patterning） 在TFT 陣列基板和彩色濾光片基板貼合之前，應先在彩色濾光片上印 刷封合劑（Sealant）3。而在封合劑方面可分為使用環氧樹脂（Epoxy）的 網版印刷（Screen）法或者使用分散劑（Dispenser）的直接畫（微影）法。 其目的為將LCD Cell 上下兩片玻璃基板區隔開，保護液晶不和外界水氣及 雜質接觸，並防止液晶外流。 7. 上下基板貼合（Cell Forming） 在基板內側周邊部分印刷封裝劑，乾燥，將溶劑充分揮發後，將粒狀 2使液晶分子之間距保持一定距離而在TFT 陣列基板上置入球狀材料，一般使用硬質塑膠。 3彩色濾光片和TFT 基板接著用之接著劑。一般配合硬化助劑使用。
間隙物散布於以封裝材所圍住做為顯示部分之全部區堿，將電極基板相互 貼合。一般來說，基板貼合時，均依預先做的記號，將上下兩片基板位置 對齊，適度的加壓，使封裝劑硬化而形成液晶槽，再經過加熱步驟使基板 間之框膠硬化，讓兩片基板連接黏合，並產生基板間距，防止日後異物侵 入液晶之界面。 8. 烘乾（Seal Bake） 在基板組立壓合後，予以加熱基板間之脂膠受熱硬化，以控制加熱過 程中之程式與加熱之均勻性來得到最佳性之框膠硬化物。 9. 真空回火（Vacuum Anneal） 利用高溫真空下，將組立完成後仍存在於空 Panel 內的水氣去除，縮 短液晶灌入時間，並將其中的氣體換成氮氣。 10. 液晶灌入（LC Injection） 液晶槽及液晶材料須先充分的脫氣，以獲較高之信賴度，再將液晶材 料注入真空回火處理過後的空Cell。首先會將密封箱抽成真空，將液晶片 放入此真空的密封箱中，藉著基座的固定將小切割後空的 LCD Cell 固定 住，再由下方的海綿提供液晶，藉著彈簧活動機構將海綿往上頂，然後再 釋放空氣進入箱中，此時 LCD 板便會藉著毛細現象將液晶完全吸入 LCD 板中間，完成灌液晶的動作，如3 所示。 圖2- 3 液晶灌入式意圖[15] 11. 封口（End Seal） 灌入液晶後在其開口處進行封口，以防止液晶外漏，如4 所示。封口 方法大致可分為銲接封閉法與接著劑封閉法，最近，則大多使用矽膠系接
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著劑進行封口。
圖2- 4 液晶面板封口[15]
12. 封口後洗淨（After End-Seal Cleaning）
灌入液晶後，須將LCD 板置於洗淨槽內進行沖水洗淨、超音波洗淨
與純水洗淨步驟，以去除附著於外側之液晶材料。 13. 二次切割裂片（2nd Scribe & Break）
(1).切割已灌液晶之 TFT-LCD 至所需的尺寸，並將要貼附驅動 IC 的電極外露。 (2).將 2-UP 玻璃尺寸切成單個 Cell。 14. 偏光板貼附（Polarizer Attachment） 將相差九十度的偏光片貼在LCD 面板的上下兩面，如此完成了液晶 顯示器面板（Panel）的成品，如圖 2-5 所示。 圖2- 5 偏光片貼附示意圖[15] 15. 檢查（Cell Test）
例如面板厚度檢測（Cell Gap Measurement），此站為 off line 機台，目
的在於能快速測量液晶灌入後，基板玻璃間的厚度，以便作為OK/NG 的
(2)薄膜液晶顯示器組立段液晶滴入(ODF)製程簡介
液晶滴入(one drop fill, ODF)製程之組立流程與舊製程之流程類似，相 較於傳統的液晶灌入是以毛細作用將液晶吸入面版中，新式的液晶滴入製 程則是在先將液晶直接滴在玻璃基版上，然後在進行玻璃基版與彩色濾光 片的對組和切割，如圖2-6 所示，不同的地方在於 TFT 與 CF 的組立之前， TFT 必須先滴入液晶後才與 CF 組立，也因此省下舊製程之後的真空回火、 液晶灌入、封口和封口後洗淨等批量工作站，ODF 製程其優點有[14]： 1. 機台投資額下降: 運用 ODF 製程，不再需要真空回火製程、液晶 注入機、封口機及封口後的面板清洗設備。 2. 空間及人力節省: 由於項目一所述之製程縮減，相對的人力及空 間均可節省下來。 3. 材料節省: 一般而言，ODF 製程中，液晶的使用效率為 95%以上， 但相較於傳統製程的 60%，足足可以省下 35%以上的液晶材料 費。更能省下封口膠及相關面板清洗時所需的水、電、氣及洗劑 等。 4. 製造時間減縮: 由於省下的製程原本就是傳統製程中最曠日費時 的製程，而且隨著面板的大型化趨勢，或小Cell Gap 的高品質面 板，時間的耗費更久。通常Cell 製程採傳統做法尚需至少三天方 能完成，但對ODF 製程而言，不到一天就可完成。
15 玻璃基板 彩色濾光片 配向膜前洗淨 配向膜塗佈 配向膜烘烤 配向處理 間隙物散佈 液晶滴入 配向膜前洗淨 配向膜塗佈 配向膜烘烤 配向處理 框膠塗佈 基板真空組立 切割列片 偏光板貼附 檢查 LCD面版完成 液晶面板製程前段 液晶面板製程後段 圖2- 6 液晶滴入製程面板組裝製程前後段簡圖[25] 綜合 2.1.1 所介紹的液晶灌入(HPS)製程與 2.1.2 的液晶滴入(ODF)製 程，兩種製程在前段的洗淨、配向膜塗佈與配向處理製程是可以共用的， 而在中段由於液晶加入方式不同而分開進行，在後段的烘烤、切割、偏光 片貼附與檢查製程再度合併，如圖2- 7 所示。 圖2- 7 組立段混合製程示意圖[25]
2.1.3 組立製程規劃之相關文獻 陳[22]考量等候時間限制且使瓶頸工作站換線次數最小化的情境下，針 對組立廠之連續批量工作站，發展一混合整數規劃與一啟發式法則，以解 決其排程問題。透過產能粗估模組來推估各規劃週期之最大可用產能並考 量到機台整備時間，以最小可換線次數定義出連續批量加工之瓶頸站所 在，並利用數學規劃解法以求出最佳化批量排程模組之最小總換線次數。 由於考量到時間與實際問題之龐大之後，陳[22]再藉由一啟發式法則針對 連續批量機台中的瓶頸工作站做規劃，目標為瓶頸工作站的產出極大化， 而為了達成目標，必須讓瓶頸工作站以最大批量進行規劃，故在瓶頸工作 站前採前推式排程使瓶頸工作站可順利進行生產，而瓶頸工作站後採後推 式排程讓瓶頸工作站的產品產出後能盡速加工完畢而送出。 莊[21]針對薄膜液晶顯示器組立廠，求解眾多種類且訂單式與存貨式產 品並存環境下之排程問題，當滿足訂單後剩餘產能則採取存貨式生產，模 式中主要探討兩個重點工作站：1.設置時間最長的配向膜塗佈工作站；2.容易 在閒置狀態因為集批等候而浪費產能的批量機台工作站。針對配向膜工作站的規 劃以數學模式使其產出最大，而批量機台工作站則根據瓶頸工作站的最大產出來 制定生產規畫，最後再以動態派工法則針對此兩個重點工作站間的非瓶頸序列工 作站決定派工的工件以讓此兩個重點工作站間銜接程可行排程。 隨著科技的演進，組立廠的液晶灌入製程需耗費相當大的時間考量在 整備以及集批等候時間的問題，而新製程液晶滴入製程可節省集批等候之 問題並使得生產週期時間有效地降低，隨著新製程的引入，舊製程漸漸被 新製程取代。但由於機台費用相當昂貴，舊型機台並不會完全地被拋棄， 故楊[25]考慮組立廠雙製程之情境並設計出一套排程系統，此系統考量到 產品整備的三種屬性：1.尺寸大小；2.液晶種類；3.加工製程，並考量到彩 色濾光片及與玻璃基板的對組特性與批量工作站的加工順序決定。
17 作者與文獻編號 生產環境 考量 目的 求解品項 規劃方式 陳[22] TFT-LCD 組立段 批量機台群 在瓶頸機台產出已知下，使批量機台 的設置次數最小化 設置次數最小化 數學規劃、啟 發式演算法 莊[21] TFT-LCD 組立段 批量機台、瓶頸機台 在產品種類多樣化的情況下，滿足已 知訂單需求，再使產出最大 產出最大化、設置 次數最小化 數學規劃、模 擬 楊[25] TFT-LCD 組立段 批量機台、瓶頸機台 組立雙製程、液晶滴入站 整備次數、物料對組特 性、(液晶、尺寸、製程) 整備維度 在雙製程的環境下，考量多種整備維 度與物料對組的特性以求得利潤最 大化 利潤最大化、最小 化批量機台未滿 足瓶頸產出 數學規劃 本文 TFT-LCD 組立段 批量機台、瓶頸機台 組立雙製程、液晶滴入站 整備次數、物料對組特 性、(液晶、尺寸、製程) 整備維度、訂單指定製程 在顧客指定製程之環境下，規劃主生 產排程，並根據實際訂單的到來，以 可允諾量和可允諾產能因應，不足則 透過重排程來修改主生產排程以滿 足實際訂單。 最大化剩餘可用 產能、可允諾量、 利用率之差異 數學規劃 表2- 1 組立製程文獻整理與比較
2.2 可允諾機制相關文獻
本文在「2.2 可允諾機制相關文獻」將於「2.2.1 可允諾機制基本介紹」 針對可允諾機製作簡介，於「2.2.2 可允諾機制相關研究探討之介紹」針對 各學者所研究之可允諾機制等相關論文作一彙整。
2.2.1 可允諾機制基本介紹
美國生產及存貨管理學會(American Production and Inventory Control Society, APICS) [1]定義可允諾量(Available To Promise, ATP)為工廠根據尚
未承諾的存貨與主生產排程計畫生產的部份來對顧客的訂單做承諾。Chen et al.[3]則定義現今的 ATP 為隨著時間來配置與重配置可用的資源來滿足 顧客訂單，而可用資源包括原物料、在製品、完成品甚至產能。Ball et al.[2] 認為ATP 所要做的為數量的承諾與產能的滿足，最終目的為動態地調整資 源的利用與排序顧客的訂單，使供給與需求能相符，進而達到利潤最大化。 ATP 的規劃須考量到不同的維度(機制、執行模式及數量計算)，不同 的維度間有其規劃的難度、優缺點與影響成效的重要性，根據 Ball et al.[2]，吾人將 ATP 所探討的維度彙整如下： 1. 機制 ATP 的機制可分為推式與拉式，如表 2-2 所示： 2. 執行模式
ATP 的執行模式可分為及時模式(Real-time mode)和批量模式(Batch mode)。及時模式為當顧客訂單到達即執行 ATP；批量模式為訂單以批次 ATP 模式 定義 優點 缺點 差異 推式 (push control) 根 據 未 來 需 求 的 預 測 來 預 先 配 置 可 用 資 源 給成品 增加效率、穩 定性及減少回 應顧客的時間 高度依賴預 測的準確度 拉式 (pull control) 根 據 顧 客 訂 單 需 求 動 態 地 配 置可用資源 減少存貨、增 加彈性與改善 顧客產品需求 的回應 有可能造成 短視近利的 效果 推式與拉 式差異在 於模式執 行的時間 點與資源 配置的頻 率 表2- 2 ATP 推式與拉式模式比較([2]、本論文整理)
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蒐集再執行ATP。及時模式的好處在於當顧客訂單來到時能立即給予承諾
的訂單數量與交期，壞處在於當產能足夠時可能會產生短視近利的問題； 批量模式的好處在於根據訂單批量的來到，能決定產能要分配給哪一張訂 單以獲得較大的利益，壞處在於回應顧客的時間較慢。
Meyr[9]將執行模式分為全體訂單處理(Global Optimization, GO)、批量 訂 單 處 理(Batch Order Processing, BOP) 與 單 一 訂 單 處 理 (Single Order Processing, SOP)三種執行模式，GO 是在所有訂單皆在已知情況下做 ATP，BOP 為將規劃幅度分成若干個規劃時區來做 ATP 的批量模式，而 SOP 則在訂單來臨時即給予顧客承諾，在三種模式下，GO 為可以求出利 潤最大的模式，但是回應時間太久，普遍顧客無法忍受太長的回應時間， 故僅可作為一標竿指標來評估BOP 和 SOP 的績效。 3. 數量計算
ATP 的數量計算方式可分為離散型可允諾機制(Discrete ATP)、瞻前式 連續型可允諾機制(Cumulative ATP with look-ahead)和非瞻前式連續型可 允諾機制(Cumulative ATP without look-ahead)。離散型為根據當期產品數量 來規劃ATP；瞻前式連續型規劃 ATP 會受到前期新訂單來臨而更動，允許 產生負的ATP，並在後期予以滿足；非瞻前式連續型規劃 ATP 會受到前期 新訂單來臨而更動，但不允許產生負的ATP，並將已規劃的 ATP 扣除缺貨。
Kilger 和 Meyr[7]在計算 ATP 數量中分成三個構面來考量：(1)時間； (2)顧客；(3)產品；當 ATP 在當期無法給予承諾時則考慮前期來產生額外 的ATP，如果仍然不夠則考量顧客層面，以優先配置給等級較高的顧客或 以公平比例的原則配置給顧客，若不夠則從產品層面考量，考量是否有可 替換的物料或產品方案。 4. 影響因素 影響ATP 的因素可分為前端因子(Front-end)和後端因子(Back-end)，前 端包含(1)訂單規格彈性(交期、數量)；(2)顧客回應時間(soft ATP、hard ATP)；(3)利潤和優先順序(trade-off)；(4)訂單承諾的可靠度，後端包含(1) 生產型式(MTS-完成品、ATO/MTO-可用物料和產能)；(2)產品多樣性、資 源共用性；(3)系統範疇；(4)資源型態(物料、工廠、配銷)；(5)資訊(顧客 訂單、資源可用性、製程、存貨)。
2.2.2 可允諾機制相關研究探討 Meyr[9]針對在 MTS 的生產環境下，設計出一數學規劃模式針對在 ATP 及時模式下，將預測需求後的結果配置ATP 給不同等級的顧客，模式中使 用(1)同等級訂單中，任兩訂單的相似值總和最小化；(2)最小化任一訂單等 級中其相似值差距最大的總和，兩種分群方法來區別顧客訂單等級。研究 發現藉由顧客訂單等級預留產能給高等級訂單使利潤增加，並考量到提前 與延後成本、訂單等級以及訂單的相似性。 Jeong et al.[6]考量在 TFT LCD 模組廠下的可允諾機制，當顧客之詢問 性訂單來臨時，根據配銷中心的存貨狀況與工廠的生產計畫來確定是否可 以在交期前滿足顧客訂單需求。若可以滿足則做出交期時間的承諾；無法 滿足則執行CTP，檢視可用產能並將尚未使用的產能做一配置來滿足訂單 需求。 Jeong et al.[6]透過一啟發式演算法來實行可允諾機制，首先提出一線 性規劃模式，其目標為在產能和物料限制下使得產出最大化。由於問題為 一 NP-hard，故先將線性規劃的限制放鬆，只考量到物料的滿足而不考量 整備時間的限制式。因此，在線性規劃求解完後可以得到一個產量上限之 初始解。再根據此初始解考慮整備時間並導入最小整備時間法(Minimum Setup Time, MST)來產出一可行解，使得所有的預計生產的產品都能被規 劃到某一時段生產。而計算CTP 時，再根據前面所計算出的生產排程來推 斷最早可開始時間、最早可完成時間和最晚可開始時間、最晚可完成時 間，依此來計算出尚未使用到的產能並進行產能允諾。 Tsai 和 Wang[12]考量在多廠多階下 TFT-LCD 的可允諾機制。以模組 廠為基準點，生產環境為在模組之前之製程採推式存貨式生產，模組廠則 採拉式的訂單式生產，ATP 的規劃著重於接近顧客端的模組廠。其發展三 階段的ATP 模式如圖 2-8 所示可分為(1)MOAM；(2)ATPAM；(3)ATPRAM。 (1)MOAM：模式在考量物料(組立廠 LCD 與關鍵物料)和產能的可用性下， 將訂單指派給各模組廠，以一線性規劃來使利潤最大。 (2)ATPAM：模式則考量各模組廠在自有物料及產能限制下來配置 ATP 給 顧客，並且考量到延遲成本、延後成本及機會成本，透過調整 此 三項成本的參數來決定生產的決策以做出ATP。
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(3)ATPRAM：模式則將 MOAM 模式中未指派的訂單與 ATPAM 模式中未 滿足的訂單做重新配置。
而與ATPAM 模式不同於 ATPRAM 的地方在於 ATPRAM 模式同時考
量所有的模組廠，但ATPAM 模式只考量到有接收到訂單的模組廠。除此， 在MOAM 階段，一張訂單只能指派給一間工廠，而 ATPRAM 可以指派給 許多工廠。 王[17]考量在多廠區 TFT-LCD 模組廠環境下設計可允諾機制。模組廠 擁有關鍵物料可用性與替代性、生產週期短、接單後生產且最接近顧客端 等特性，利用整數規劃來規劃詢問性訂單的可允諾問題。其整數規劃考量 到運輸前置時間、顧客優序、產品組配及半成品與成品的等級等問題，並 發展動態與靜態兩種可允諾機制，透過實驗求解來分析訂單收集區間2的 大小對利潤的影響。 溫[24]延伸王[16]在 TFT-LCD 多廠區模組廠環境下的可允諾機制，考 量模組廠的產能問題，由於產能粗算的方法可能會導致物料滿足但是產能 不足的情況，且無法確定在考量實際生產情況下詢問性訂單是否已經確認 滿足，故藉由模擬來考量派工時機台產生的整備問題來確保已允諾訂單是 否順利達交。 2 訂單收集區間：模式間隔多久重新規劃一次。若一天規劃一次，則訂單收集區間為1 次/天。 圖2- 8 ATP 執行流程[12]
賴[28]考量在多廠區晶圓製造廠環境下之可允諾機制。基於各個廠區 的成本不同，選擇在不同廠區生產會有不同的獲利，故以瓶頸工作站單位 產能下的邊際貢獻來將工單指派給最大的工廠生產。其在求解時，透過限 制滿足規劃(Constraint Satisfaction Programming)來限制在(獲利目標、產出 目標、產能限制及同族產品數量限制)等條件下所產生的可行解，再將此可 行解做一績效評估以篩選出最佳解。而生產績效的評估，則透過區段基礎 式週期時間估算法(block-based cycle time algorithm, BBCT)來求解出各可 行解的利用率及生產週期時間，以此推估各工廠工單的可交貨日，依序可 交貨日規劃表來對顧客訂單做出可允諾的機制。
Jung et al.[5]在 MTO 的環境下針對整個供應鏈下，考量到配銷中心的 運輸問題。其發展一線性規劃模式，使得交期不符的懲罰本最小。模式中 針對已承諾的訂單做運輸規劃與新來臨的訂單做生產規劃，當訂單一來到 即產出新的生產配銷規劃(Production Distribution Planning, PDP )以承諾顧 客交期，並盡量避免已承諾訂單交貨的延遲與提前或延後的所造成的成本 發生。
Chen et al.[3]考量在 MTO 環境下，發展一混整數規劃模式，求出利潤 最佳解，模式中考量訂單承諾與訂單滿足流程。訂單滿足流程為從訂單承 諾後，原物料的供應、半成品、成品，最後到達顧客端。除考量顧客的偏 好外，該模式亦考量物料可用性、產能的充足與物料替代性。最後在一實 例分析中評估批量模式的訂單收集區間大小所影響到的利潤，訂單允收及 顧客回應時間。 本文彙整了表2-3 與表 2-4，各學者在可允諾機制上的比較與可允諾機 製考量之因子整理。
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作者與文獻編號 生產環境 生產
型式 目的 求解品項 規劃方式 執行模式 計算方式
Meyr[9] 燈泡廠 MTS 基於顧客訂單分級使得Real time 模 式下所獲得的解接近最佳解 ATP 予以各種訂單 等級的數量 整數規劃 Real time, Batch Cumulative ATP with look-ahead Tsai, Wang[12] 多廠區 TFT-LCD MTS, MTO 基於各種成本下並考量各廠對於不 同訂單的利潤規劃，重新配置 ATP 給尚未滿足的訂單使得總利潤最高 ATP 與 重 新 配 置 ATP 的量、各廠所接 的訂單量 整數規劃, 非線性規劃 啟發式演算法
Batch Discrete ATP
Jeong, Sim, Jeong, Kim[6] TFT-LCD 模組段 MTO 建構一演算法利用 Minimum Setup Time 法則，使產能浪費最少，並在 減少setup 次數前提下進行允諾 剩餘可允諾產能 整數規劃,
啟發式演算法 Batch Discrete ATP Jung, Song,
Jeong[5] L-company MTO
基於整個供應鏈下，規劃生產與運輸
的前置時間來承諾訂單的交期 可允諾的新進訂單 整數規劃 Real time
Cumulative ATP with look-ahead Chen, Zhao, Ball
[3] Maxtor 硬碟廠 MTO 基於物料可用性、替代性的原物料問 題與在製品、成品的運送問題下建構 一訂單承諾及滿足流程使利潤最大 訂單允收與否、是否 達到最小產能利用 率
整數規劃 Batch Cumulative ATP with look-ahead 賴[28] 多廠區 晶圓製造 廠 MTO 基於各單廠的生產特性求出各單廠 之產能最佳配置以規劃出適宜的產 品別及產品比例，並有效分配顧客訂 單到各適宜之單廠以推估一高可靠 度之交期 訂單可交貨日、訂單 允收與否 整數規劃, BBCT 週期 時間估算模 式
Batch Discrete ATP
王[17] 多廠區 TFT-LCD 模組段 MTO 考量物料可獲性、產能、面板等級、 指定用料及組立製程的產出計劃下 做規畫，作為回覆顧客交期、交量的 依據 投入與產出計畫、物 料、半成品與成品的 剩餘量、詢問性訂單 的可允交量與日期 整數規劃 Batch Discrete ATP, Cumulative ATP with look-ahead 表2- 3可允諾機制文獻整理與比較
作者與文獻編號 生產環境 生產 型式 目的 求解品項 規劃方式 執行模式 計算方式 溫[24] 多廠區 TFT-LCD 模組段 MTO 針對求解出的生產計劃提出驗證方 法，確認已允諾訂單可確實完成 生產計畫、詢問性訂 單允諾狀況 整數規劃 Batch Cumulative ATP with look-ahead 本文 TFT-LCD 組立段 MTO 透過主生產排程模組規劃每期已接 收的訂單與預測的訂單，透過可允諾 機制檢視目前工廠的可用資源以決 定是否凍結部分已允諾的訂單並重 新規劃生產的排程，使得實際訂單盡 量皆可滿足。 重點工作站排程、可 允諾數量、剩餘可用 產能、訂單是否滿足
整數規劃 Batch Cumulative ATP with look-ahead
25 排程考量 成本考量 其他考量 作者與文獻編號 預留 產能 訂單 等級 最小數量 承諾 整備 物料 可用 延後 物料存 貨 在製 品 未滿足 訂單 產能未 達 運輸 Meyr[9] ν ν ν ν ν Tsai, Wang[12] ν ν ν ν ν 考量機會成本 Jeong, Sim, Jeong,
Kim[6] ν ν ν ν ν
考量配銷中心運輸問 題、考量訂單承諾優序 Jung, Song,
Jeong[5] ν ν ν ν 考量配銷中心運輸問題
Chen, Zhao, Ball
[3] ν ν ν ν ν ν ν ν 考量在製品、物料替代性 與訂單滿足過程 賴[28] ν 考量產能邊際貢獻、產品 族數量限制、生產週期時 間與工作站利用率 王[17] ν ν ν ν ν ν 考量半成品與成品等級 溫[24] ν ν ν ν ν ν ν 考量半成品與成品等級 本文 ν ν ν 考量實際訂單與規劃訂 單之差異 表2- 4可允諾機制考量因子之文獻整理
2.3 重排程機制相關文獻
APICS[1]定義在近期內針對已發令訂單(open order)做一重新排程將 會比發放新的訂單再規劃容易得多。 當執行重排程時會考量到兩個決策因子，即凍結區間(Frozen Interval) 和重規劃頻率(Replanning Frequency)。此兩種因子的長短會影響MPS 的 更動幅度、整備次數的頻率和存貨持有成本。近年來許多學者均針對 凍結區間與規劃區間的長短做一探討，以探究 MPS 做重排程的時候 此兩項因素所產生的影響與造成的績效[4][8][10][11][13]。以下將針 對影響重排程的因素與各學者針對重排程的研究茲一介紹。 2.3.1 影響重排程的因素 Hall[4]認為影響到是否重排程的因素包含：1.新訂單的來到；2.原有 訂單的取消；3.訂單優序的改變；4.機台的延遲；5.機台當機；6.原物 料、個人或工具的不可用；7.來到日期的改變。 李[18]將不同階段瓶頸的飄移現象與所發生的重排程因素彙整出 表格如下，由表2-5，表中列示在生產規劃階段與生產執行階段時可 能面對到的瓶頸漂移現象為何。 不同階段瓶頸漂移現象 重排程因素 產能平衡 產品組合 1. 訂單取消 2. 訂單變更(數量或交期) 3. 緊急插單 投料時程 4. 缺料 生產規劃 階段 派工方法 批量大小 5. 高估或低估加工時間 6. 重工 非瓶頸資源過度追求最佳 化 7.進度超前或延誤 生產執行 階段 機台當機等機率因素 7. 機械故障 8. 品質問題 表2- 5不同階段瓶頸漂移現象與重排程因素[18]
27 李[18]將重排程的因素繪製成一流程圖，如圖 2-9 所示，列示出 可能造成重排程的因素，探討此些因素是否會延誤到瓶頸資源作業， 進而決定是否需要重新排程。 2.3.2 重排程機制相關研究之文獻 Sridharan et al.[11]認為重排程的產生導因於顧客訂單需求、銷售預 測及生產規劃的變動。經常地變動主生產排程將導致物料需求規劃 (Material Requirement Planning, MRP)的不穩定，進而提升生產與存貨 成本，且使得顧客的服務水準降低。Sridharan et al.[11]針對在一滾動 式排程下凍結主生產排程，以減少重新排程造成的更動，模式中針對 三個決策變數 1.凍結方法；2.凍結區間長度；3.規劃總時程，以分析 重排程時所影響的生產成本與存貨成本。 Lin et al.[8]認為當預測發生誤差，須仰賴存貨水準來滿足訂單的 不足，而主生產排程可以透過：1.滾動式排程：藉著每期針對訂單需 求預測的不同而重新規劃MPS，但容易造成 MRP 系統中原物料與零 組件上的不穩定，使得額外的成本增加；2.固定式排程：凍結整個 MPS 和利用安全存貨來預防預測誤差所造成的缺貨，此舉使得存貨 持有成本增加。 圖2- 9重排程因素流程圖[18]
![圖 2- 4 液晶面板封口[15]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/9libinfo/7952581.157889/31.892.257.627.164.383/圖24液晶面板封口15.webp)
