中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

題目：半導體廠房空間之研究─以廠務設施為例

Semiconductor Research ─

factory space to plant as an example for facilities

系 所 別：建築與都市計畫學系 學號姓名：M09505003 吳心玫 指導教授：謝偉勳 副教授

中華民國 九十七 年 四 月

半導體廠房空間之研究─以廠務設施為例

研究生：吳心玫 指導教授：謝偉勳 副教授

中華大學建築與都市計畫學系

摘要 摘要 摘要 摘要

在台灣半導體產業已經是工業發展史上最令人注目的產業之一，由於半導體 廠房的建築空間界面複雜：建築結構、廠務系統、機電系統、二次配整合系統工 程。加上目前在台灣半導體建廠多採用快捷施工(Fast Track)的方式進行，廠務 系統在一邊設計與一邊施工的情況下，導致空間尺度的不足或不當，使得管路工 程常需辦理變更設計，進而造成各承包商施工衝突、改管與修正成本遽增，目前 研究多以技術與管理層面解決降低修正成本支出。

本研究的目的是希望未來在規劃新建或改建半導體廠時，能以機台設施需求 的廠務系統觀點，對於建築空間尺度有更詳細的評估與改善方法，作為在未來規 劃設計半導體廠時的參考。本研究藉由四家整廠規劃完整實際案例為樣本資料，

進行灰關聯分析，探討半導體廠房各製程區域，其水平空間與垂直空間影響其關 聯度的廠務因子，在運用多元迴歸的方式建構各製程區域的空間高度，由此尋找 出適當的空間尺度建議，提供未來相關廠房的改建與新建的空間尺度建議。

本研究發現透過灰關聯分析法，可得到四個主製程區域在其垂直空間上，各 有其偏重的 Exhaust 廠務系統因子─E-GEX¹、E-SEX²、E-AEX³、E-VEX⁴；再經 由多元迴歸的方式，可建立四個主製程區域其依變數〈空間高度〉與自變數〈

E-GEX、E-SEX、E-AEX、E-VEX 的管徑尺寸〉的方程式。當自變數因子產生變 動時，則會更動依變數的建築廠房最小建議高度，使建築師、各承包商、業主能 夠迅速掌握資訊的流動以降低修改的成本。最後本研究建構的模式，可以提供業 主未來在規劃新建或改建半導體廠時，能將自家資料合併本研究資料建構出合宜 的方程式，作為在規劃設計半導體廠建築空間尺度時的參考。

關鍵字：半導體廠、廠務系統、灰關聯分析、多元迴歸、空間尺度。

1因子一〈E-GEX〉：為一般排氣系統。

2因子二〈E-SEX〉：為酸性製程排氣系統。

Abstract

Taiwan's semiconductor industry has been in the industrial history of the development of the most impressive one of the industries, as semiconductor factories interface complex architectural space: architecture facility systems, electromechanical systems, integrated with the second project. With the current set up factories in Taiwan Semiconductor more speedy construction (Fast Track) in a way which is in the system for plant design and the side of the construction side of the case, leading to the spatial scale inappropriate or poor, often making pipeline project design changes to be made , thus causing the construction contractor conflict with the amendment to the soaring costs, the current research on the technology and management level solution to reduce that cost.

The purpose of this study is that in the future planning of new or converted semiconductor plant, the plant facilities to be demand for the plant systems perspective, the spatial scale for the construction of a more detailed assessment and improvement methods, as in the future planning and design of the semiconductor plant reference. The whole plant by four planning for the complete sample of actual cases, a gray relation analysis of the semiconductor factory regional process, the level of vertical space and space affect the correlation factor for the plant, in the use of multiple regression approach Construction of the system - a high degree of regional space, which find an appropriate spatial scales suggestions for the future related to the conversion plant and the proposed new spatial scales.

The study found that through the gray relation analysis, the system can be four-region in its vertical space, and each has its Overly Exhaust System Works plant factor ─ E-GEX, E-SEX, E-AEX, E-VEX; then multiple regression methods, the establishment of four main process variables according to their regional <space high>

and variables <E-GEX, E-SEX, E-AEX, E-VEX the diameter size> formula. When a change of variables, the variables will change in accordance with the smallest proposed construction plant height, architects, contractors, owners can quickly grasp the flow of information to reduce the cost of revision. Construction of the final model of this study, can provide owners in the future planning of new or converted semiconductor plant, the combined information can be its own research data construct a suitable formula, as a semiconductor plant in the planning and design, construction spatial scale of reference.

致謝 致謝 致謝 致謝

這篇論文能過順利完成，首先要感謝我的指導老師─謝偉勳教授。老師教導不僅 僅只是學業的解惑，更教導學子的我們，該用何種態度與觀點去解析與處理事 情，這兩年的研究生涯，讓我對於學業、工作、待人處世有者重新的思量與做法。

另外，也要謝謝兩位口試老師─胡志平老師與解鴻年老師，這兩位老師針對學生 論文給予很重要的建議，也讓學生更了解到自己論文的缺失與可以後續探討的方 向。在這裡還要感謝衛萬明老師與閻克勤老師，這兩位老師在研究方法上，建議 學生多方面的觀點與方向，讓學生感激不已。另外，更要感謝那些百忙之中，幫 忙我訪談的建廠廠商與同事以及 FRANK，如果沒有他們的協助，我想這篇論文根 本不可能完成，再次感謝你們的幫忙。

也要感謝 A426 那群大香山組的組員，以及 A404 大內彎組的組員，讓我這兩年的 研究生涯有很多的歡笑與新知，在此也希望大家都能夠一起順利畢業。另外也要 感謝我男友，沒有你幫忙盯看我的論文進度與流暢度，我也不會這麼順利的完成。

感謝我爸爸與媽媽，在我離開職場重新轉入校園的這兩年研究時間，給予我無限 的支持與包容。這段時間家裡的擔仔完全背負在你們倆老的身上，讓任性的女兒 能夠完成自己的夢想，真的很感謝你們這麼多年無怨的付出，還有我可愛年邁的 外公與小舅，感謝你們這麼多年來的疼愛，尤其這兩年的過年，還特別給我大紅 包贊助。

一件事情的完成是靠眾人的力量與幫忙，我再次由衷感謝這條研究路上或者人生 路上，曾經幫助過我的各位，謝謝你們！

心玫 戊子年 5.18 于新竹中華

目次 目次 目次 目次

中文摘要...I 英文摘要...II 致謝...III 目次...IV 圖次...VI 表次...VII

第一章 緒論...1

第一節 研究動機與目的...1

一 研究動機...1

二 研究目的...1

第二節 研究範圍與限制條件...3

第三節 研究方法與流程...5

一 研究方法...5

二 研究流程...5

第二章 文獻回顧...7

第一節 半導體廠房的營建工程...7

一 半導體廠房的特性...7

二 半導體廠建廠整體規劃...8

第二節 半導體廠房的空間配置與工廠佈置...10

一 半導體廠房的空間配置...10

二 半導體廠房的工廠佈置...12

第三節 半導體廠房的廠務系統簡介...14

第四節 半導體廠的現行法規...17

第五節 坊間相關的文獻回顧...20

第六節 研究方法的文獻回顧...22

一 灰關聯分析...22

二 多元迴歸...23

第三章 研究方法設計...24

第一節 數據來源...24

第二節 研究步驟...24

第三節 灰關聯分析...25

第四節 多元迴歸...27

第四章 專家訪談與灰關聯分析...33

二 主系統與二次配的劃分...36

三 小結...38

第二節 各製程區域廠務系統的空間特性...39

一 DIFF 爐管區...40

二 ETCH 蝕刻區 ...45

三 TF 薄膜區...50

四 PHOTO 黃光區 ...55

五 小結...60

第五章 多元迴歸建構空間高度...61

第一節 數據整理...61

第二節 建立廠務高度一與廠務高度二的模式...63

第三節 各製程區域的空間模式之建立...64

一 DIFF 爐管區...64

二 ETCH 蝕刻區 ...67

三 TF 薄膜區...69

四 PHOTO 黃光區 ...71

五 小結...73

第四節 廠房在 SUB-FAB 與 CLEAN SUB-FAB 樓層的最小建議高度 ...74

一 廠務高度一與廠務高度二的迴歸模式建立...74

二 各製程區域空間高度一迴歸模式建立...74

三 SUB-FAB 與 CLEAN SUB-FAB 樓層的最小建議高度 ...75

四 實際案例分析...76

五 小結...78

第六章 結論與建議...79

第一節 結論...79

第二節 建議...79

參考文獻...80

附錄一...83

附錄二...84

圖次 圖次 圖次 圖次

圖 1-1 台灣半導體設備機台供應商 ...3

圖 1-2 機台設備與廠務系統對應建築空間示意圖 ...4

圖 1-3 研究流程圖 ...6

圖 2-1 半導體廠房的特性 ...7

圖 2-2 半導體廠建廠之整體規劃 ...8

圖 2-3 廠務主系統同步設計流程圖 ...9

圖 2-4 半導體廠房平面示意圖 ...10

圖 2-5 半導體廠房高層規劃圖 ...11

圖 2-6 半導體廠各生產區域示意圖 ...12

圖 2-7 半導體製造流程與其區域的關係圖 ...12

圖 2-8 機台設備與廠務系統關係需求圖 ...13

圖 2-9 半導體 FAB 廠務系統供應圖 ...14

圖 2-10 廠務系統作業關聯圖 ...16

圖 2-11 廠務各系統對應建築空間剖面圖 ...21

圖 2-12 廠務各系統對應建築空間平面圖 ...21

圖 4-1 主系統規劃整合流程說明 ...33

圖 4-2 大宗 A 氣體系統各樓層分配示意圖...34

圖 4-3 大宗 A、B、C 氣體系統各樓層分配示意圖 ...35

圖 4-4 二次配與主系統劃分流程圖 ...36

圖 4-5 廠務系統與設備連接示意圖 ...37

圖 4-6 主系統規劃與二次配關聯流程圖 ...38

圖 4-7 爐管區機台設備主需求系統 ...42

圖 4-8 蝕刻區機台設備主需求系統 ...47

圖 4-9 薄膜區機台設備主需求系統 ...52

圖 4-10 黃光區機台設備主需求系統 ...57

表次 表次 表次 表次

表 1-1 台灣半導體廠明細 ...3

表 2-1 樓層功能介紹 ...11

表 2-2 國內外半導體廠歸類 ...17

表 2-3 國內外半導體房結構與材質 ...17

表 2-4 國內外半導體房建築間的安全要求 ...18

表 2-5 國內外半導體房廠區內廠務系統配送與設備要求 ...18

表 2-6 相關文獻彙整 ...20

表 4-1 8 吋半導體廠各區域需求的廠務系統百分比...39

表 4-2 12 吋半導體廠各區域需求的廠務系統百分比...39

表 4-3 爐管區需求的廠務系統百分比 ...40

表 4-4 蝕刻區需求的廠務系統百分比 ...45

表 4-5 薄膜區需求的廠務系統百分比 ...50

表 4-6 黃光區需求的廠務系統百分比 ...55

表 4-7 各製程區域影響其水平空間的廠務關聯度因子順序 ...60

表 4-8 各製程區域影響其垂直空間的廠務關聯度因子順序 ...60

表 5-1 廠房高度與廠務影響因子管徑資料表 ...62

表 5-2 四家廠家的廠務系統空間一與廠務系統空間二資料表 ...63

表 5-3 廠務高度一變異數分析 ...63

表 5-4 廠務高度一個別迴歸係數檢定 ...63

表 5-5 爐管區廠房高度與廠務影響因子管徑資料表 ...64

表 5-6 爐管區廠房高度與廠務影響因子相關係數矩陣 ...64

表 5-7 爐管區聯合變異性模式摘要 ...65

表 5-8 爐管區變異數分析 ...65

表 5-9 爐管區個別迴歸係數檢定 ...65

表 5-10 爐管區因子二的聯合變異性模式摘要 ...66

表 5-11 爐管區因子二變異數分析 ...66

表 5-12 爐管區因子二個別迴歸係數檢定 ...66

表 5-13 蝕刻區廠房高度與廠務影響因子管徑資料表 ...67

表 5-14 蝕刻區廠房高度與廠務影響因子相關係數矩陣 ...67

表 5-15 蝕刻區聯合變異性模式摘要 ...68

表 5-16 蝕刻區變異數分析 ...68

表 5-17 蝕刻區個別迴歸係數檢定 ...68

表 5-18 薄膜區廠房高度與廠務影響因子管徑資料表 ...69

表 5-19 薄膜區廠房高度與廠務影響因子相關係數矩陣 ...69

表 5-20 薄膜區聯合變異性模式摘要 ...70

表 5-21 薄膜區變異數分析 ...70

表 5-22 薄膜區個別迴歸係數檢定 ...70

表 5-23 黃光區廠房高度與廠務影響因子管徑資料表 ...71

表 5-24 黃光區廠房高度與廠務影響因子相關係數矩陣 ...71

表 5-25 黃光區聯合變異性模式摘要 ...72

表 5-26 黃光區變異數分析 ...72

表 5-28 8-A 廠房實際案例分析 ...76

表 5-29 8-B 廠房實際案例分析...76

表 5-30 12-A 廠房實際案例分析 ...77

表 5-31 12-B 廠房實際案例分析...77

第一章 第一章

第一章 第一章 緒論 緒論 緒論 緒論

第一節 研究動機與目的 一、研究動機

半導體自 1974 年問世以來，在台灣半導體產業已經是工業發展史上最令人 注目的產業之一。近幾年來的投資狀況更是與日俱增，自 6 吋、8 吋、甚至是現 階段的 12 吋廠，各大財團莫不競相投入這各工業科技產品之製造。

由於半導體製造技術日趨進步，元件密度愈來愈高，因此對生產環境的要求 也愈來愈嚴格。半導體廠的特性為資本密集、製程技術複雜、進入門檻高。投資 ㄧ個 6 吋半導體廠估約約 4 億美元，一個 8 吋半導體廠估約 10 億美元，一個 12 吋半導體廠估計約 30 億美元，預計 2012 至 2014 年即將有 18 吋半導體廠即將進 入市場，估計約 50 億美元。

但由於半導體廠房的建築空間界面複雜：建築結構、廠務系統（廢水處理、

廢氣處理、氣體供應、化學品供應、純水供應等）、機電系統（無塵室、全廠電 力、機械空間、自動控制系統）、二次配整合系統工程。在台灣半導體建廠多採 用快捷施工（Fast Track）的方式進行，廠務系統在邊設計邊施工的情況下，常 因空間尺度的不足或不當，導致工程常需辦理變更設計，進而造成各承包商施工 或時間上的衝突問題。

以一個 8 吋半導體廠來說營建與廠務系統成本佔建廠總成本的 21％約 2 億 美元，但是因界面設計的不當與不足，所導致施工的改管與驗收修正成本就高達 30％約 6000 千萬美元，目前坊間多以工法與管理層面解決降低修正成本支出。

本研究主要以台灣不同時期新建的四個案例—兩個 8 吋半導體廠與兩個 12 吋半導體廠，以半導體各廠務系統觀點，藉由實際案例研究進行灰色理論關聯度 分析，來探討半導體廠房影響其高度的廠務因子，在運用多元迴歸分析建構空間 高度模式，提供未來相關廠房的改建與新建的空間尺度建議。

二、研究目的

半導體廠的建築空間界面複雜：建築結構、製程供應（水處理、氣體供應、

化學品供應）、機電系統（無塵室、全廠電力、機械空間、自動控制系統系統）

、二次配整合系統工程。並因為建廠時程快速（約 10 至 14 個月），經常出現製 程設備需求未知或不確定前提下完成廠務系統，造成建廠成本支出與廠務系統的 超量設計與容量不足。

Garold D.Ober lende 2000 年提出：建廠專案在設計階段對工程成本的影響可 約達 75％～95％，細部設計、施工圖設計階段對工程成本的影響性可達 35％～

75％，遠高於施工階段透過施工組織節約工程成本 5％～10％。可見設計階段對 於工程成本、經濟效益具有決定性作用。（張書萍，2002 年）

目前半導體廠的機台擺設以主潔淨區域（Main-fab）與次潔淨區域（Sub-fab

）的空間相互搭配使用，由於產量與搬運量的關係，均採用背脊功能式佈置，以 增加製造之彈性及減少機器設備數量，增加主潔淨區空間使用彈性。

本論文的目的是希望未來在規劃新建或改建半導體廠時，能以機台設施需求 的廠務系統觀點對於建築空間尺度有更詳細的評估與改善方法，作為在未來規劃 設計半導體廠時的參考。

第二節 研究範圍與限制條件

本研究所提出的設備機台所需的廠務設施，對於建築空間尺度的相關探討與 分析，為讓本文行進有所依循，因此提出以下之研究範圍與限制條件：

〈一〉本研究僅探討同時有自建廠房 8 吋半導體廠與 12 吋半導體廠的廠務系統

，對應於建築空間尺度的相關比例，目前廠務系統配置的樓層為 SUB-FAB 與 CLEAN SUB-FAB，所以本研究探討的空間尺度以這兩各樓層為主。（

由於 6 吋半導體廠多架設在園區標準廠房內，非自建廠房，在分析空間高 度的因子上較無法顯示表達。）

2007 年底為止，台灣有 14 家晶圓製造公司，目前已興建或計畫建造的明 細，本研究整理如表 1-1。

表 1-1 台灣半導體廠明細

廠家 12 吋晶圓廠 8 吋晶圓廠 6 吋晶圓廠 5 吋晶圓廠

力晶 3 1

瑞晶 4

台積電 2 5 1

茂德 3 1

南科 2

華亞科 2

華邦電 1 2 1

聯電 2 8 1

世界先進 1

茂矽 1

旺宏 1 1

元隆 1

漢磊 1 2

立生 1

〈二〉由於設備機台資料事關業務機密性，資料取得不易，本研究不探討機台設 備尺寸與建築空間尺度的對應性。

圖 1-1 台灣半導體設備機台供應商

〈三〉由於本研究資料涉及業務機密，目前僅能以四家資料進行多元迴歸運算，

雖然無法達及最低樣本量（30 筆），但盡量用現有的資料建構與解析其建 築空間尺度。

〈四〉所有機台的附屬設備均置放在次要潔淨室（SUB-FAB 與 CLEAN SUB-FAB

）內，主要潔淨室（FAB）均為除機台主體外，無任何機台之附屬設備，

如圖 1-2 所示。

圖 1-2 機台設備與廠務系統對應建築空間示意圖 資料來源：廠商建廠資料 本研究整理 FAB

SUB-FAB

廠務系統 機台設備

附屬設備

第三節 研方法與流程 一、研究方法

本研究所應用的方法概述如下：

〈一〉文獻回顧

本研究首先收集國內外相關半導體建築空間與廠務系統相關文獻資料與 現行法規，經初步彙整分析後，再將各項因素之現況問題加以分類，以作 為後續探討廠務系統與建築空間的對應性之研究元素。

（二）專家訪談與問卷

訪談曾經參與建廠的工程專家，幫忙協助對於各系統的加權比重與各製程 區域空間的說明並採用問卷的方式收集實際案例的現場管徑資料。

（三）灰關聯分析

藉由實際案例導入灰色理論的灰關聯分析，研究半導體廠房的廠務系統因 子跟空間高度的關聯性，以分析出其影響因子。

（四）多元迴歸

由灰關聯分析出的廠務影響因子，藉由實際案例運用多元迴歸方式，建立 空間高度的模式，以提供未來相關廠房的改建與新建的空間尺度建議。

二、研究流程

本次研究工作分六階段進行，分敘如圖 1-3 所示：

（一）第一章 序論

敘述本研究之研究動機、目的、範圍、方法與流程。

（二）第二章 文獻回顧

收集所需資料，包括：半導體廠房相關空間研究與工廠佈置、廠務系統相 關研究、相關的法令分析、相關研究方法。

（三）第三章 研究設計方法

本章說明本研究應用之方法─灰色理論與多元迴歸。

（四）第四章 專家訪談與灰關聯分析

經由專家訪談目前主系統與二次配的規劃設計流程與問題，以灰色理論中 的灰關聯分析來探討半導體廠房影響其高度的廠務系統因子。

（五）第五章 多元迴歸建構空間高度

由灰關聯分析出的廠務影響因子，藉由實際案例運用多元迴歸方式，建立 空間高度的模式，以提供未來相關廠房的改建與新建的空間尺度建議。

（六）第六章 結論與建議

本研究研究流程如圖 1-3 如下：

圖 1-3 研究流程圖

第二章 第二章

第二章 第二章 文獻回顧 文獻回顧 文獻回顧 文獻回顧

第一節 半導體廠房的營建工程 一、半導體廠房的特性

《張書萍 高科技廠房營建工程特性之調查與分析》半導體廠有以下特性：

半導體廠房以設備需求為導向的營建工程，設備是重點工程，而不是土木建築，

是產品製程領導建築設計。

《李文錦 半導體建築計畫》半導體廠會隨者製程精進與產量開發有以下特 性：開發費用與建築設備投資金額高漲、建廠工期縮短、愈趨嚴格的高性能建築

，同時為降低成本與工程變更更有效益性，如高架地板與空調系統行架進行模組 化設計以 600mm 為基準，來決定建築物柱子的位置、隔間的尺寸。

圖 2-1 半導體廠房的特性 資料來源：廠商建廠資料 本研究整理

二、半導體廠建廠整體規劃

半導體建廠之初會先考量要生產的製程與產量後，再進入空間配置與廠務系 統的設計與規劃，則後施工、工程進度管理與驗收，待驗收完畢後轉交工廠人員 試轉，試轉成功進入正式量產階段。

由圖 2-2 可以知道設備機台的需求，較建築物的空間配置較早進行作業，但 由於一般半導體廠的機台規劃為 9-18 個月，加上市場不確定性過大（台灣晶圓 代工屬於小量多樣生產方式，其產品組合經常變動），導致最後機台進廠安裝後 常與當初提出需求不同情況，進而影響到原來的系統設計。所以目前業界多運用 之前建廠的累積經驗，估算其設備機台的需求量，以降低變更系統設計的機率。

圖 2-2 半導體廠建廠之整體規劃 資料來源：本研究整理

《鄭奕孟 台灣高科技電子廠房施工問題之探討》指出：業主、建築師與各 系統承包商所面臨到建廠的問題，是由於市場風險高與變化性過大，業主端的需 求不明，導致建築師規劃設計空間需求的不確定，加上空間介面複雜，工程期限 短，承包商趕工機率高，進而影響到變更設計頻繁。因此建議業主盡量提供完整 的建築計畫，並配合建廠豐富經驗的建築師與各系統承包商，來降低施工問題的 成本。

《郭明祥 高科技廠房統包工程之執行面缺失與設計作業間關聯性之探討》

指出：CSA（土木/結構/建築主系統）與 MEP（一般機電設施主系統）與 CR（

潔淨室主系統），常於設計及施工期間發生許多介面整合上之問題，其中最常見 問題為空間規劃面積與高度不足或不當。

目前台灣半導體廠一般採用快捷施工（Fast Track）的方式進行，在邊設計 邊施工的情況下，常常主體建築施工一半進度後，廠務主系統就進場施工，若其 中一個工程變更設計，近而造成許多單位施工或時間上的衝突問題。所以《謝壽 明 同步工程設計模式之建立─半導體廠廠務系統設計為例》運用同步工程方式 管理，達到資訊的迅速傳遞與降緩衝突問題，如圖 2-3 所示。所以目前大多數研 究偏向在系統設計階段，各廠務協力包商與整體規劃師的專業經歷去掌控與協調 空間界面上的不足與超量。

圖 2-3 廠務主系統同步設計流程圖

第二節 半導體廠房的空間配置與工廠佈置 一、半導體廠房的空間配置

半導體廠房包含四大主體系統：

1.辦公室（OFFICE）：餐廳、辦公區、地下停車場等。

2.主要生產廠房（FAB）：無塵室、送風區、回風區。

3.主要支援廠房（SUP）：倉庫、其他製程區、清洗塔區等。

4.中央供應設備廠房（CUB）：電器室、發電機室、污水處理廠等。

另有廠務支援區，包括下列使用：

a.氣體儲存區（HPM）、化學品儲放區（Chemical storage）。

b.管溝（TUNNEL）。

FAB 棟為隔絕震動傳遞，因此與其他建築物並非完全連接在一起，其建築物 的基礎亦獨立並與鄰近建築結構基礎分離，尤其與鄰近建築結構物（TUNNEL

）有防震傳遞的隔離措施，圖 2-4 為目前台灣半導體廠廠房類型的平面示意圖。

圖 2-4 半導體廠房平面示意圖 資料來源：本研究整理 1.單層式：一般最基本的廠房空間配置。

2.雙子式：此類型在第一次土建時候就將 FAB A 與 FAB B 建築體同時建造 完成，廠務系統則先完成 FAB A 的規劃佈置與施工，並開始進行 移機量產，待市場的需求再決定 FAB B 的廠務規劃佈置與施工的 時間。

3.擴建式：此類型為目前園區最常見型態，可因應市場的需求與公司財務預 算，在原先 FAB A 旁再直接加建 FAB B 或 FAB C。

《劉品蘭 八吋晶圓廠房升級為十二吋晶圓廠房之改善型工廠佈置─以半 導體 A 廠蝕刻區為例》指出：Level 1 與 level 2 都是廠務系統與生產機台的附屬 機台放置區域，Level 3 是主機台與操作人員的主要潔淨生產區，Level 4 則為整 各建築物支撐屋頂的樑柱與潔淨室的空調系統。

表 2-1 樓層功能介紹 Level 1 設施輔助區域

CLEAN SUB-FAB

附屬機台維修空間⁹、化學品供應站、氣體供應 站、廠務設施主系統管路等。

Level 2 附屬機台區域 SUB-FAB

附屬機台維修空間、特氣供應箱（VMB）、化學 供應箱（CHEMICAL BOX）、廠務設施主系統 管路與二次配管路等。

Level 3 主機台區域 FAB

主機台設備、物料自動搬運系統（AMHS）等。

Level 4 梁柱及空調區域 ROOF

補充空氣系統（MUA）、循環空氣系統（RCA）

。

廠務系統在附屬機台區域的高層空間配置規劃上，有區分為主系統與二次配 的系統規劃，再依照不同的廠務系統諸如：消防管、廢氣排氣管、廢水排放管、

化學品供應管、氣體供應管、純水供應管等管線，配置不同的高層，以利後續管 理與維修。

圖 2-5 半導體廠房高層規劃圖 資料來源：廠商建廠資料 本研究整理

9附屬機台的維修空間：Scrubber、Pump、Chiller 機台等，主要放置在那一樓層，由業主端設計 規劃，有些會全部規劃放置在 SUB-FAB 層，稱為兩層式 FAB，有些會分配規劃放置在 SUB-FAB

二、半導體廠房的工廠佈置

半導體廠房的空間規劃與設計是以產品製程為出發，產品製程進而與設備機 台有關。然而如何決定機台區域的選置更與生產系統佈置（最大產量與最佳搬運 量化）有莫大關係，工業工程相關領域有多樣深入的研究探討。

《劉品蘭 八吋半導體廠房升級為十二吋半導體廠房之改善型工廠佈置》規 劃之初，大致上會先劃分出主要幾各區域，包括黃光區（LITHO / PHOTO）、蝕 刻區（DRY / WET）、薄膜區（THIN FILMS）、爐管區（DIFF）、離子植入區（IMP

）、研磨區（CMP）、測試區（WAT）。在規劃時從製程流程的角度來看，製程流 程是由很多站別所組成，再由站別細分許多步驟。

圖 2-6 半導體廠各生產區域示意圖 資料來源：廠商建廠資料 本研究整理

圖 2-6 所示為目前半導體廠房工廠佈置的方式，中間區域為自動輸送 Inter-bay 與 Intra-bay 的搬運系統（AHMS），上方區域與下方區域則配置各製程 設備主機台，其各區製程設備與半導體製程關係見圖 2-7 所示。

圖 2-7 半導體製造流程與其區域的關係圖 資料來源：本研究整理

每部製程設備都有他特定的廠務需求，如水、電以及使用氣體，從每部機台 的設備需求設施矩陣（Utility matrix）可以加總求得全廠的廠務需求，供廠房建 廠的規劃與設計。

圖 2-8 機台設備與廠務系統關係需求圖 資料來源：本研究整理

第三節 半導體廠房的廠務系統簡介

半導體廠務系統相對於半導體廠營運生產的重要性就好比人體的血管運輸 養份與氧氣，同時廠務系統的供應品質與穩定性也隨者半導體廠尺度的擴大與製 程線寬的細微（0.18um 到奈米 90、45）要求愈來愈嚴苛。

但是萬一系統不穩定，隨即對於生產造成極大的影響：殘影、蝕刻殘留、突 起物（Particle）等，都會對半導體廠的營運生產有重大影響。

圖 2-9 半導體 FAB 廠務系統供應圖

資料來源：徐嘉立 全面廠務服務方案之研究─以半導體產業為例

《徐嘉立 全面廠務服務方案之研究─以半導體產業為例》指出半導體廠的 廠務系統可分為六大系統，以下簡介說明。

〈一〉潔淨室（Clean Room）

潔淨室是半導體廠的核心，所有晶圓生產必須要在其中完成。

可分為下列三大子系統：

1.補充空氣系統（MUA）

補充潔淨室內因製程所需排掉及自然外洩的空氣，同時調節潔淨室內的靜 壓，並做第一階段的空氣濾淨，調溫與調濕。

2.循環空氣系統（RCA）

將潔淨室內之空氣不斷循環濾淨，以保持空氣潔淨品質並做第二階段的溫 度調節。

3.廢氣排放系統（Exhaust System）

將生產過程中產生的有害毒廢氣經由抽氣除害裝置將廢氣淨化後排到大 氣，廢氣排放系統又可分為下列四大系統：

（1）一般廢氣（E-GEX）：一般排氣系統。

（2）廢溶劑（E-VEX）：揮發性有機氣體排氣系統。

（3）廢酸氣（E-SEX）：酸性製程排氣系統。

（4）鹼廢氣（E-AEX）：鹼性製程排氣系統。

〈二〉超純水系統（Ultra Pure Water System）

1.超純水製造系統

將自來水經過層層過濾、殺菌、去氧、去碳氫化合物、去金屬雜質、去離 子雜質的化學處理步驟，產生幾乎純度無比的超純水供應晶圓生產之用。

2.廢水回收再生系統

半導體廠用水量非常大，超純水經過製程後所產生的廢水有大部分仍非常 乾淨，此部份的水經過再處理後回到純水系統，可節省相當多的水源。

〈三〉全面氣體供應系統（Total Gases Supply System）

1.大宗氣體（Bulk Gas）

使用量大且無害性的氣體，包含氦氣、氧氣、氮氣、氫氣、壓縮空氣等，

利用純化器將氣體純化到 99.999％的精純度，提供晶圓製成重要的反應環 境。

2.特殊氣體（Special Gases）

使用量不大且可能有危害性的氣體，這類氣體通常經由氣體室、氣體鋼瓶 供應，種類繁多，性質各異，其主要性質包括劇毒、腐蝕性強、自燃、高 爆性等，為晶圓製造主要的反應原料。

〈四〉中央化學品供應系統（Gentral Chemical Supply System）

此部份所指液態化學品，不同於氣體利用本身氣體壓力主要供應，化學品 是被動的由幫浦或氣體壓力加壓供應到各使用點，其特性包含有強腐蝕、

可燃性，主要作用於製程中蝕刻與清洗之用。

〈五〉電力供應系統

1.特高壓電力系統（Power）

半導體廠的用電量非常大，因此在廠內設有主變電站及多各次變電站，以 供應不同的電種類。

2.預備電力系統（UPS）

不斷電系統，預防電力供應品質不穩定時供設備機台使用。

〈六〉廢水處理系統（Drain）

半導體廠製造所使用的化學品多且複雜，經過製程後的混合廢水經由排放 管路系統分別進入不同處理系統處理（此廢水系統在廠務的管路需求上區 分很細密），最終要符合標準的處理廢水排入公共汙水系統。

〈七〉廠務系統關聯性

圖 2-10 廠務系統作業關聯圖

資料來源：郭明祥 高科技廠房統包工程之執行缺失與設計作業間關聯之探討 本研究繪製

圖 2-10 由《郭明祥 高科技廠房統包工程之執行缺失與設計作業間關聯之 探討》的文章整理繪製出各廠務系統的前後關聯性，如氣體系統：在氣體系統 施工前，必須監控系統與潔淨室電力系統先施工；而氣體系統要施工後，才能 進行超純水系統與潔淨室內裝系統。

由此可知廠務各系統的交錯複雜，若其中一個工程變更設計，會造成許多 單位施工或時間上的衝突問題。

第四節 半導體廠的現行法規

半導體廠房建築物的內部空間，必須配合生產設備配置特性加以規劃，但製 造原料常屬高危險物質，此與一般工業廠房情況不同。目前的國內法規針對建築 物的基本建設要求規定，另因半導體廠房有鉅額保險等面向問題，所以在廠房配 置與廠務系統設計上多參考國外相關法規如：NFPA318、SEMI 等要求，本研究 大略做各整理簡介。

〈一〉半導體廠歸類

表 2-2 國內外半導體廠歸類

美國統一建築法規 半導體製造廠係歸類在 H 類（危險類）之 第 6 組（H-6）用途建築物。

國外

2001 國際建築法規 半導體製造廠係歸類在 H 類（危險類）之 第 5 組（H-5）用途建築物。

國內 消防法 半導體廠房屬於工廠類別之「丁類場所」。 在國內、外法規將半導體廠房歸類屬於危險類用途建築物。

〈二〉廠房結構與材質

表 2-3 國內外半導體房結構與材質

防火 主要考量建築物的載重外牆、樑柱、樓板及 屋頂之防火時效，其於建材以不燃材為主，

無塵室與各鄰接區域間應有 1 小時防火區 劃。

國外 NFPA318

（National Fire Protection Association）美國

防火協會 耐震 無塵室高架地板之抗震設計，須承受規模 0.5G（7 級地震力）以上之地震。

防火 每 1500 平方公尺應有 1 小時防火區劃外，

無塵室與其他區域應有 1 小時以上之防火 區劃。

符合第 70 條建築物主要構造之柱、樑、牆

、樓地板、屋頂之防火時效。

室內裝修材料規定採用不燃材質。

國內 建築技術規則

耐震 台灣地區之建築抗震要求

地震甲區 0.33G（6 級地震力）：

新竹縣市、台中縣市、台南縣市等。

地震乙區 0.23G（5 級地震力）：

高雄縣路竹鄉等。

由日本阪神地震後，國外對於半導體廠房的耐震級數提升為 0.5G，雖國 內法規以 0.33G 為基礎，目前半導體廠都以國外 0.5G 為基礎設計要求。

〈三〉建築物間的安全要求

表 2-4 國內外半導體房建築間的安全要求 國外 FM1-22 與慕尼

黑再保公司火險 核保分險

防火 參考 FM1-22 建築物使用性質、高度及相鄰 外牆之防火時效來決定安全距離。

但由於台灣土地成本高昂，目前半導體廠房 多採用慕尼黑再保公司火險核保分險之安 全距離最少 10M、最多 20M 的簡易要求。

若再無法達成要求，採用 4 小時防火牆評估 為替代方案。（林金穗，2005 年）

國內 建築技術規則 防火 兩建築物間所需的安全距離無絕對的標準。

半導體廠房的保險金額甚鉅，其中建築物間的安全距離更是影響保險公司 火災評估重要因素之一，目前半導體廠在建築物間的安全要求距離以國外法規 為主。

〈四〉廠區內廠務系統配送與設備要求

表 2-5 國內外半導體房廠區內廠務系統配送與設備要求 NFPA318

（National Fire Protection Association）美國防火協 會

潔淨室消防安全規範共有六項重點：

a.無塵室內之自動滅火及火警探測設備。

b.無塵室之空調、排抗煙及廢氣排放系統。

c.無塵室之建築結構與裝修。

d.化學品之使用、運送與儲存。

e.危險氣體之配送與儲存。

f.半導體生產設備及其相關附屬設備之安全 考量。

（明台保險公司網站，2007 年）

FM

（Factory Mutual）工廠互 保保險公司

FM 之 Damage-Limiting Construction”的規 範重點：根據半導體廠歷年意外事件，針對 容易發生意外的系統提出工程設計規範及 材質選用分類。

國外

SEMI

（Semiconductor Equipment and Material Institue）半導體設備與材 料協會

SEMI S2 是涵蓋半導體製造設備的環境、健 康及安全條件，具體來說涉及電氣、機械、

防火、化學、輻射、噪音與防震等安全領域

。

勞工安全衛生設施規則 一般勞工工作場所安全衛生設備、措施之最 低標準：

a.化學品之儲存。

b.高壓氣體之設備與儲存。

勞工安全衛生法 雇主對於安全衛生設備：

機械、設備、危害物質、高壓氣體、有毒氣 體等要符合標準的要求。

國內

消防法 各類場所消防安全設備設置標準：

潔淨室應設置排煙設備，但其設計條件僅針 對一般建築物排煙。

（林利國等，2003 年）

目前國內對於半導體廠的廠務系統，僅為一般最低安全要求並無專屬的法 規，但由於半導體廠的廠務系統多屬危險、爆炸性、高污染性，在配送與空間 配置上以國外的法規為主。

同樣的半導體設備也無國內相關的法規要求，此部份與台灣半導體設備自 製率不到 15％，且關鍵材料與技術受制於國外廠商，連帶造成產業發展不均 衡，進而影響到相關法規的制定能力。

總體而言，半導體廠設計規劃的風險管理上採用國際認可防火規範，如 NFPA、SEMI、FM 等機構制定之法規，作為廠內各單位作業的安全規範，以 符合產物保險核保的要求。

第五節 坊間相關的文獻回顧

目前坊間相關半導體廠房廠務系統的文獻資料，多是探討如何運用技術與管 理層面解決界面複雜的問題，本研究先將此類相關的文獻製表 2-6。

表 2-6 相關文獻彙整 同步工程設計模式之

建立─以半導體廠廠 務系統設計為例

謝壽明（2002）

交通大學土木工程研 究所碩士論文

將同步工程的觀念導入半導 體廠設計階段，運用有系統的 方法論，建構出廠務系統的同 步設計流程，使業主、設計單 位及承包商，於專案執行中能 夠迅速傳達變更設計的部份

，以達到節省雙方的成本支出 與時間耗損。

高科技廠房統包工程 之執行面缺失與設計 作業間關聯性之探討

郭明祥（2005）

交通大學土木工程研 究所碩士論文

藉由實際案例導入同步工程 的手法，將廠務各系統之間的 關連性量化：同時性作業、重 疊性作業、相依性作業，以作 為業主發包策略上的參考依 據。

高科技廠房營建工程 特性之調查與分析

張書萍（2002）

交通大學土木工程研 究所碩士論文

運用問卷調查分析，將相關的 建廠經驗建構一套資料庫，以 提供業主進行決策時候的參 考依據。

半導體廠房採購發包 與施工規劃之研究─

以新竹科學園區半導 體相關廠房為例

李偉文（2000）

台灣大學土木工程研 究所碩士論文

藉由實際案例有系統的分析 與整理，建立半導體廠房採購 發包與施工規劃的模式，協助 業主掌握工程成本的管控。

建構新建半導體廠廠 務工程專案管理流程 之研究─以某半導體 12 吋廠實證研究

楊坤地（2005）

清華大學工業工程與 工程管理研究所碩士 論文

將廠務系統專案劃分為：計畫 管理面與系統專業技術面，將 這兩部份為縱向與橫向的準 則，探討不同系統的界面整合 機制。

營造業聯合承攬關鍵 成功因素之研究─以 高科技廠房為例

黃聖欽（2005）

中華大學營建管理研 究所碩士論文

運用聯合承攬的方式，讓承包 商方便掌控工程進度與減少 界面衝突，提升彼此專業技術 與管理層面的能力。

積體電路製造廠房建 築計畫之研究─以新 竹科學工業園區為例

劉弻民（1999）

中華大學建築與都市 計畫研究所碩士論文

採用專家問卷的方式探討分 析半導體廠房的水平空間特 性與其設計原則概要方向。

表 2-6 可以知道，由於半導體廠的建築空間界面複雜，目前的研究都盡力協

本研究以半導體廠的廠務系統觀點，經由灰關聯分析方式來解析半導體廠房 影響其水平與垂直空間的廠務因子，在運用多元迴歸的方式建構各製程區域的空 間高度模式，由此尋找適當的空間尺度建議，提供未來相關廠房的改建與新建的 空間尺度建議。圖 2-11 與 2-12 所示，為實際案例的廠務系統對應其建築空間的 剖面高層與平面配置。

圖 2-11 廠務各系統對應建築空間剖面圖 資料來源：廠商建廠資料 本研究整理

圖 2-12 廠務各系統對應建築空間平面圖 資料來源：廠商建廠資料 本研究整理

第六節 研究方法的文獻回顧 一、灰關聯分析

灰色理論是為控制論專家鄧聚龍於 1982 年提出，可有效地處理不確定性、

衝突性、無法量化及系統訊息無法完全掌控等決策與控制的相關問題。其中灰關 鏈分析又稱為系統因素分析，透過關聯分析可將系統內眾多因素，依個別對系統 影響的強弱程度，篩選出那些因素是主要，那些因素是次要。在有限的樣本資料

（最低要求四筆樣本）或者無法確定其分佈型態時，可考慮利用灰色理論取代這 些傳統的統計方法探討變數間的關聯性。（馮正民、邱裕鈞，2004 年）

（一）灰關聯分析具有以下幾各特點（馮正民、邱裕鈞，2004 年）：

1.所建立模型屬非函數形式的序列模型。

2.計算方便易行。

3.對樣本數量多寡沒有嚴格要求。

4.不要求序列數續必須符合常態分配。

5.不會產生與定性分析相逕庭之矛盾分析。

（二）目前國內利用灰關聯分析模式進行的相關研究大致分為：

1.分析與時間序列間的關係，建立灰色預測模型，相關的文獻研究有：

《溫修慧 以灰色理論評定焚化場環境影響評估各項環境因子影響程度之 研究》，運用八個評量的環境因子做為指標，將現有的八個焚化廠進行量 化數據建模，篩選出最影響之因子，在運用灰預測模型建立因子與焚化爐 之模型，再將兩座新建焚化廠套入模式進行預測，做為焚化廠開發時的環 境評估準則。

《璩宏裕 中央健保局財務風險預測模式之建立─灰預測理論之應用》，運 用十個評量的財務比率因子做為指標，將中央健保局 2000 年到 2004 年資 料進行量化數據建模，應用灰預測模型進行 2005 年到 2007 年的財務預測 狀況，做為未來的健保財務規劃依據。

2.進行績效指標的篩選與評比，找出關聯性高的指標進行分類，相關的研究 文獻有：

《閻克勤、曾國雄、林楨家 海岸濕地永續管理之績效標準準則建立之研 究：以灰色關聯分析應用在指標之選擇》，經由最初專家給予二十二項指 標評價，進行灰關聯分析後截取七項具代表性與可容易操作性的指標，可 更客觀性與公平性的建立環境管理績效的準則。

本研究採用灰關聯分析模式，來作為篩選廠務系統因子影響其廠房水平與垂 直空間的擷取方法，另外由於本研究的資料具有機密性，其中灰關聯分析的系統 資料正規化方法，可將原始資料進行轉換，避免造成機密外洩的糾紛，因此灰關 聯分析的方法運用亦可以達到篩選出具有代表性的因子且操作簡便可達到評量

二、多元迴歸

迴歸分析法是一種利用兩個或兩個以上變數之間的關係，使其中的一個變數

（依變數）能被另一個或多個自變數加以說明的統計方式。由於迴歸分析易於說 明影響關係的現象及探討其因果關係，因此廣泛應用於商業、經濟及實務界，為 應用最廣的統計方法之一。（馮正民、邱裕鈞，2004 年）

（一）採用多元迴歸分析的特點（馮正民、邱裕鈞，2004 年）：

1.是否能找出一個線性組合，說明一組自變數與一個依變數間的關係？

2.這各方程式的預測能力如何？與其關係強度有多大？

3.整體解釋關係上是否具有統計上的顯著性？

4.解釋因變數的變異方面，那些自變數最為重要？

（二）目前國內利用多元迴歸進行的相關研究眾多：

1.《莊秉元 工地管理人力規劃之研究─以學校建築工程為例》，運用多元迴 歸分析理論，分析學校建築工程實際案例資料數據，建構出承攬金額、樓 地板面積與管理人數間的關係迴歸方程式，以提供設計單位在規劃時的管 理費用與現場人力管理之規範參考。

2.《黃承傳 輕軌運輸系統路網規模與都市特性關係之研究》，運用多元迴歸 分析理論，建構出輕軌路網總長與中心都市人口及密度、都會區人口及密 度、小汽車持有數、公車車輛數、公車車運量、公車路線長度的關係迴歸 探討，並經由逐步迴歸後推論出五種模式，在運用實際案例建立輕軌捷運 路網與都市特性的關係式。

本研究運用灰關聯分析出來的廠務影響因子當為自變數，藉由實際案例的廠 房高度當為依變數，運用多元迴歸方式，建立各製程區域空間高度的模式，以提 供未來相關廠房的改建與新建的空間尺度的最小高度建議。

第三章 第三章

第三章 第三章 研究設計方法 研究設計方法 研究設計方法 研究設計方法

本章說明本研究之研究方法論，提出研究的方法及如何應用於廠務系統，對 於建築空間尺度有更詳細的評估與改善方法，經由各步驟的分析研究以達到本研 究研究目的。

第一節 數據來源

本研究所採用數據來源為建廠廠商提供，但基於公司商業機密之考量，本研 究在第一階段收集到四家廠務系統原始資料，會先進行各廠務系統在各製程區域 百分比重計算，隱藏實際的數字。之後在進行灰關聯分析的資料正規化後，並經 由專家訪談計算各廠務因子加權比重，藉以探討空間高度與那些廠務因子有密切 關係。第二階段經由問卷收集這四家廠房該影響因子現場管徑資料與空間高度，

運用 SPSS 系統進行多元迴歸計算，並進行量化與建模建議。

第二節 研究步驟

本研究因為受限於公司商業機密之考量，在樣本的收集上僅能用有限的資源 進行建模的運算，以下為研究步驟。

〈一〉首先透過專家訪談目前半導體廠廠務系統的主系統與二次配之規劃設計流 程與其問題。

〈二〉經由建廠廠商協助幫忙，收集到四家整廠規劃完整之廠務系統的原始資料

，先進行各廠務系統在各製程區域百分比重計算，隱藏實際的數字。

〈三〉本研究用 Excel 程式進行灰色理論中的灰關聯分析，探討半導體廠房各製 程區域廠務系統的空間特性，分析影響其水平的廠務系統因子與影響其高 度的廠務系統因子，並請專家幫忙加權各系統的比重。

〈四〉由灰關聯分析出的廠務影響因子，並藉由問卷收集這四家廠房其空間高度 與各製程區域該廠務系統影響因子的管徑尺度，運用 SPSS 系統進行多元 迴歸公式，建立空間高度的模式，以提供未來相關廠房的改建與新建的空 間尺度建議。

第三節 灰關聯分析

灰關聯分析是分析離散序列間相關程度的測度方法，假設存在一個參考序列

，經過灰關聯度的計算，可以推測各個比較序列與參考序列間的關聯程度，而形 成灰關聯度，因此灰關聯度可被視為比較序列的優劣順序。在系統發展的過程中

，若兩個因素的變化具有一致性，則可謂兩者關聯程度較高；反之，則較低。因 此灰關聯分析方法根據因素之間發展趨勢的相似或相異程度，作為衡量兩因素間 關聯程度的一種方法。（馮正民、邱裕鈞，2004 年）

〈一〉灰關聯分析的基本假設與公式 1.規範性

稱 Xi 與 Xj 兩序列為完全相關 稱 Xi 與 Xj 兩序列為完全不相關 2.偶對稱性

當因子及中僅有兩組序列時，則必須滿足

3.整體性

當因子及中的序列有三組以上時，就必須考慮其整體的序列之間互相影 響的關係，因此通常會滿足

4.接近性

需要整各 的主控項 由以上各項假設可得灰色關聯度的計算公式：

其中 為分辨係數，取值愈高愈會放大灰色關聯效果，造成關聯分析值會 提高，增加觀察樣本的關聯性效果，卻會造成各因子間的差異縮小，不易辨別 篩選的結果；反之值愈小，因子之間的灰色關聯度值的差異性會變大，辨別性 會隨之增高，但樣本間的關連性效果會降低，影響到因子的排列結果，所以一 般取值 0.5。

( )

( )

(

)

1 Xj , Xi 0

，

，

=

=

≤

≤

γ γ

γ

(

)

(

)

γ =

(

)

(

)

γ ≠

( )

( )

xi γ

(

( ) ( )

)

( ) ∑ ( ( ) ( ) )

=

=

n

1 k n

1 xo k ,xjk

Xi

Xo, γ γ

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( )

( )

( )

( )

k xi - k xo max max k

xi - k xo min min k

xi , k xo

k i

k i k

i

ς ς

γ +

+

= ς

〈二〉本研究使用灰關聯操作步驟

收集到四家整廠規劃完整之廠務系統的原始資料後，先進行各廠務系統在 各製程區域百分比重計算，隱藏實際的數字。再將四家半導體廠房各製程區域 的各廠務系統，進行水平與垂直空間的灰關聯分析。

水平空間與垂直空間的灰關聯分析其步驟為：

1.四家廠房各製程區域的各廠務系統資料正規化，將序列中所有元素平方和 之均方根作為參考值的數據處理，其中在探討垂直空間部份並乘於專家建 議的加權比重數值再進行正規化。

2.將各廠務系統資料正規化後的數據作初值化處理

將序列中的第一各因子 來做為該序列因子的參考值的數據處理

3.計算絕對差，求最大差及最小差 序列中的最大值作為參考的數據處理

序列中的最小值作為參考的數據處理

4.計算各製程區域的各廠務系統其關聯係數與關聯度 求解灰色關聯係數之值

求解灰色關聯度

5.排列出各製程區域的各廠務系統的灰色關聯序

則稱 對 的關聯度大於 對 的關聯度，並用 表示，稱為 和 的灰關連序。

由此可以求得各製程區域的各廠務系統，其水平空間與垂直空間其主因子

( ) ( )

[ ( ) ]

∑

=

= n

1 k

2

*

k xi

k k xi

xi

( )

( ) ( ) ( )

xi k k xi xi^* =

( ) ( ) ( ) [

]

max k k xi

xi^* =

( ) [ ( ) ] ( )

xi k xi k min

xi^* =

( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( )

( )

( )

( )

k xi - k xo max max k

xi - k xo min min k

xi , k xo

k i

k i k

i

ς ς

γ +

+

=

( ) ∑ ( ( ) ( ) )

=

=

n

1 k n

1 xok ,xjk

Xi

Xo, γ γ

(

) (

)

γ 〉

Xj

Xi〉 Xi

Xi ^Xo Xj ^Xo

Xj

第四節 多元迴歸

〈一〉多元迴歸的基本假設與公式

迴歸分析法是定量預測方法之一，依據事情內部因素變化的因果關係來預 測事情未來的發展趨勢，由於是依據的是事情內部的發展規律，因此這種方法 比較精確，其預測常用的類型有：一元線性迴歸與多元線性迴歸模型。

多元線性迴歸是指一個依變數與多個自變數之間的線性關係，模型的一般 形式為：

其中 Y 是依變數，X1、X2、…、Xn是自變數，a 是常數，b1、b2、…、bn

是迴歸係數。

本研究採用強迫進入迴歸法，並以SPSS工具，進行模式之建構。迴歸分 析在完成模式校估之後，尚須依需要進行各項假說之檢定工作─聯合檢定與個 別迴歸係數檢定。（張宮熊，1997年）

1.聯合檢定

本項檢定的目的在了解整體自變數對依變數是否具顯著的影響力，檢定方 式為：

首先，建立虛無假設與對立假設。目前有四各獨立變數，b1、b2、b3、b4

分別為迴歸係數，在母體的對應係數，則分別為 。檢定 母體的偏迴歸係數是否為0，虛無假設為：

： 對立假設為：

：四者不全為0

利用F分配檢定迴歸係數是否為0，如果虛無假設為真，表示所有的迴歸 係數為0，這些獨立變數無法預估相依變數。如果對立假設為真，表示所 有的迴歸係數不同時為0，對整體迴歸式而言，對依變數具有顯著的影響 力。

2.個別迴歸係數檢定

本項檢定的目的在了解各個自變數對依變數是否具顯著的影響力，檢定方 式為：

分別針對四各獨立變數進行個別假設檢定

獨立變數一 獨立變數二 獨立變數三 獨立變數四 ： ： ： ： ： ： ： ：

4 0

3 2

1 =β =β =β =

β

H1

n nX b X

b X b a

Y = + _{1 1}+ _{2 2}+...+

HO

4 3 2

1 β β β

β、 、 、

HO

H1

1 =0 β

1 ≠0 β

HO

H1

2 =0 β

2 ≠0 β

HO

H1

3 =0 β

3 ≠0 β

HO

H1

4 =0 β

4 ≠0 β

利用t分配檢定各個迴歸係數是否為0，如果接受 ： ，表示該 自變數的影響力或說明力不顯著，可考慮由迴歸式中刪除。如果接受 ： ，表示該自變數對依變數具有顯著的影響力或說明力，可 保留於迴歸式中。

經由上述方法建構完成之模式，本研究將以下列基本檢核項目選取最適模 式：

〈1〉由複相關係數及修正複相關係數值檢核模式之配適度或解釋能力。

〈2〉由每個自變數之檢定值檢核其顯著性。

〈3〉由檢定值檢核整體自變數之顯著性。

〈4〉由係數之正負符號與大小檢核模式是否吻合先驗知識。

〈二〉本研究使用多元迴歸操作步驟

收集這四家廠房其空間高度與各製程區域該廠務系統影響因子的管徑尺 度，運用SPSS系統進行多元迴歸公式運算，建立空間高度的模式。

1.建立四家廠家各製程區域的廠務系統影響因子與空間高度方程式：

〈1〉A廠各製程區域的各廠務系統影響因子與空間高度建立方程式

其中，

Y是A廠的實際空間高度，Y1為A廠製程區R的空間高度，Y2為A廠 製程區S的空間高度，Y3為A廠製程區T的空間高度，Y4為A廠製程 區U的空間高度，但廠房高度為一致性所以Y高度=Y1高度=Y2高度=Y3

高度=Y4高度。

X1是廠務系統影響自變數因子一，但由於各製程區域其影響自變數因子 管徑尺度不同，在依其製程區區R、S、T、U區分為X11、X12、X13、X14

，同理X2是廠務系統影響自變數因子二，但由於各製程區域其影響自 變數因子管徑尺度不同，在依其製程區R、S、T、U區分為X21、X22、 X23、X24，同理X3、X4。

a1是A廠機台維修空間的高度，b1、b2、…、bn是迴歸係數，在依其製 程區區分為b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24…。

H1 β₁≠0

ni ni

i a b X

Y = ₁+

HO β₁=0

4 , 3 , 2 ,

=1 i

〈2〉B廠各製程區域的各廠務系統影響因子與空間高度建立方程式

其中，

Z是B廠的實際空間高度，Z¹為B廠製程區R的空間高度，Z²為B廠 製程區S的空間高度，Z3為B廠製程區T的空間高度，Z4為B廠製程 區U的空間高度，但廠房高度為一致性所以Z高度=Z1高度=Z2高度=Z3

高度=Z4高度。

X1是廠務系統影響自變數因子一，但由於各製程區域其影響自變數因子 管徑尺度不同，在依其製程區區R、S、T、U區分為X11、X12、X13、X14

，同理X2是廠務系統影響自變數因子二，但由於各製程區域其影響自 變數因子管徑尺度不同，在依其製程區R、S、T、U區分為X21、X22、 X23、X24，同理X3、X4。

a2是B廠機台維修空間的高度，b1、b2、…、bn是迴歸係數，在依其製 程區區分為b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24…。

〈3〉C廠各製程區域的各廠務系統影響因子與空間高度建立方程式

其中，

W是C廠的實際空間高度，W1為C廠製程區R的空間高度，W2為C 廠製程區S的空間高度，W3為C廠製程區T的空間高度，W4為C廠製 程區U的空間高度，但廠房高度為一致性所以W高度=W¹高度=W²高 度=W3高度=W4高度。

X1是廠務系統影響自變數因子一，但由於各製程區域其影響自變數因子 管徑尺度不同，在依其製程區區R、S、T、U區分為X11、X12、X13、X14

，同理X2是廠務系統影響自變數因子二，但由於各製程區域其影響自 變數因子管徑尺度不同，在依其製程區R、S、T、U區分為X21、X22、 X23、X24，同理X3、X4。

a³是C廠機台維修空間的高度，b¹、b²、…、bⁿ是迴歸係數，在依其製 程區區分為b¹¹、b¹²、b¹³、b¹⁴、b²¹、b²²、b²³、b²⁴…。

ni ni

i a b X

Z = ₂ + 4 , 3 , 2 ,

=1 i

ni ni

i a b X

W = ₃+ 4 , 3 , 2 ,

=1 i

〈4〉D廠各製程區域的各廠務系統影響因子與空間高度建立方程式

其中，

K是D廠的實際空間高度，K¹為D廠製程區R的空間高度，K²為D廠 製程區S的空間高度，K3為D廠製程區T的空間高度，K4為D廠製程 區U的空間高度，但廠房高度為一致性所以K高度=K1高度=K2高度=K3

高度=K4高度。

X1是廠務系統影響自變數因子一，但由於各製程區域其影響自變數因子 管徑尺度不同，在依其製程區區R、S、T、U區分為X11、X12、X13、X14

，同理X2是廠務系統影響自變數因子二，但由於各製程區域其影響自 變數因子管徑尺度不同，在依其製程區R、S、T、U區分為X21、X22、 X23、X24，同理X3、X4。

a4是D廠機台維修空間的高度，b1、b2、…、bn是迴歸係數，在依其製 程區區分為b11、b12、b13、b14、b21、b22、b23、b24…。

2.運用SPSS計算出各製程區域的迴歸係數方程式

〈1〉製程區R四各聯立方程式

求得製程區R廠務系統需求高度的方程式：

R1是製程區R廠務系統需求高度，X1、X2、…、Xn是廠務系統影響自 變數因子，c1是常數，b1、b2、…、bn是迴歸係數。

〈2〉製程區S四各聯立方程式

求得製程區S廠務系統需求高度的方程式：

S¹是製程區S廠務系統需求高度，X1、X2、…、Xn是廠務系統影響自變

1 1 1

1 c bn Xn

R = +

2 2 2

1 c bn Xn

S = +

ni ni

i a b X

K = ₄+ 4 , 3 , 2 ,

=1 i

1 1 1

1 a bn Xn

Y = +

1 1 2

1 a bn Xn

Z = +

1 1 3

1 a bn Xn

W = +

1 1 4

1 a bn Xn

K = +

2 2 2

2 a bn Xn

Z = +

2 2 3

2 a bn Xn

W = +

2 2 4

2 a bn Xn

K = +

2 2 1

2 a bn Xn

Y = +