以層級分析法評估適 IC 設計業之
PLM 系統
Appraises suitable IC by the level analytic
method the design industry the PLM
system
何順全 He Shunquan 徐文龍 Xu Wenlong 指導老師 元培科技大學資訊管理系 黎彥宏 Li Yanhong 陳嘉元 Chen Jiayuan 元培科技大學資訊管理系 元培科技大學資訊管理系 摘要: IC 設計業這個新崛起的產業裡，讓產品能不斷的推出陳新，估算產品生命 週期，則是非常重要的目的。對於動輒幾百萬到上千萬的 PLM 系統，那個才是 最適合的選擇？哪一間 PLM 系統的模組最適合、客製化最少等等問題。該如何 為公司做出差異的分析，做出正確的決策。這都是每個資訊管理人，都會面臨的 困難。在此，我們將利用 AHP 層級分析法，執行進一步交叉分析。此研究提供 IC 設計業從事的資訊人員，在導入 PLM 系統時，縮短前置調查時間，並可藉此 分析評選出適合的廠商。 關鍵名詞定義: 產品生命週期 PLM、知識管理 KM、系統評估、產品資料管理系 統 PDM、企業資源規劃 ERP、供應鏈管理 SCM、客戶關係管理 CRM、電腦輔助 CAD、層級分析法 AHP
Abstract: IC design industry this rises newly in the industry, enables the
product unceasing to promote Chen Xin, the estimate product life cycle, is the very important goal. Regarding frequently several million to more than ten million PLM systems, that is the most suitable choice? Which PLM system's mold train most does suit, the guest to make and so on questions few. How should make the difference for the company the analysis, makes the correct
decision-making. This is each information supervisor, can face difficulty. Here, we using AHP level analytic method, execution further cross-over analysis. This research provides the information personnel who the IC design industry is engaged, when inducts the PLM system, reduces the pretage control time, and may take advantage of the analysis to evaluate the suitable manufacturer.
Essential term definition: Product life cycle PLM, knowledge management
KM, the system appraisal, product document management system PDM, the enterprise resources plan ERP, to supply the chain to manage SCM, the customer relations to manage CRM, the computer to be auxiliary CAD, level analytic method AHP
1. 緒論 在這多元客製化程度高的情況，產品越來越多，而越來越短的產品生命週 期，與越來越快的新產品研發，成就了企業永續經營與前景發展的主要基礎。 就產品生命週期而言，設計、研發、製造、銷售、客服等流程資料的整合、 控制、管理等變成產品經理(Product Manager, PM)需要掌控的重要問題。 該如何來導入可以整合與掌握相關資料流，產品生命週期(Product Lifecycle Management, PLM)系統，將是協助管理的工具。 IC 設計業，在這幾年有相當不錯亮麗的表現。卻也突顯出激烈的競爭與昂 貴的成本代價。從專案成型、訂定規格方案、功能演擬、RTL 設計、邏輯閘 設計、佈局佈線、時序收斂、投片生產(tape out)、測試、驗證、銷售等繁 複的程序。 產品經理要收集相關資料，則需要不斷切換各種系統。如研發(Research and Development, RD)人員的產品資料管理系統(Product Data Management, PDM)；企業資源規劃(Enterprise Resource Planning, ERP)系統；供應鏈管理 (Supply Chain Management, SCM)系統；客戶關係管理(Customer
Relationship Management, CRM)系統；電腦輔助(Computer-Aided Design, CAD)系統等。在導入 PLM 系統之後，對於整體新舊產品開發與掌握度是否 可以達到較為優異的表現，仍須依照研究對象結果產生。 市面上眾多的 PLM 系統，哪家的模組最多、客製最少，卻是令人頭痛的問 題。該從那個角度去評量；如何選擇，都是非常重要的問題。 2. 文獻探討 2.1 IC 設計業簡介 IC 的製造流程可以分為電路設計、晶圓製造、光罩製作、晶片製造及 封裝五項。IC 設計位於製程之首，在電路設計完成後，製作光罩模，再以 晶 圓 材 料 製 成 晶 片 ， 以 進 行 後 續 的 封 裝 及 測 試 工 作 。
然而，每一家 IC 設計業的電路流程(Design rule)，是依照晶圓廠提供。利用 繪圖軟體，繪製電路，經過模擬、驗證，轉交電路佈局(Layout)轉換後，再 次經過電腦模擬、驗證後，正式出圖(tap out)。之後將進入後段廠的製作過 程。在此，前段設計到此，為 IC 設計業最重要的階段。所有的智慧結晶， 都 存 放 在 單 一 檔 案 內 。 由此而知，在 IC 設計業裡，最重要的是人的智慧。因此，研發人員相對來 說 ， 就 是 最 重 要 的 智 慧 財 產 。 2.1.2 IC 設計產品分類(洪士灝，2005)
類比 IC（Analog Integrated Circuit） 邏輯 IC（Logic Integrated Circuit）
微元件 IC（Micro Component Integrated Circuit） 記憶體 IC（Memory Integrated Circuit）
2.1.3 IC 設計業流程(蔡宗佑等) 圖一 IC 設計業流程 2.2 PLM 系統簡介 PLM 或產品生命週期管理是一個過程或系統，用於管理數據和設計過 程中與生活相關的產品從它的概念和構想，通過其製造，其退休和處置。PLM 的管理數據，人員，業務流程，製造工藝，和其他任何有關的產品。一個 PLM 系統作為一個中央信息中心為每個人與一個特定的產品，所以一個良好的管 理的 PLM 系統可以簡化產品開發之間的溝通，更加容易和方便的工作有一 個產品 企業內所有與產品相關的資料，以及與這些產品資料相關的作業，經由資訊
系統做有效的整合性管控與運作。產品資料(Data)的管理與其作業程序 (Process)的管理，也就是 PLM 是一種概念或方法，協助企業管理 Data 與其 Process 。 由研發至工程規劃領域之應用，強調在 R&D 與工程作業階段如何有效的整 合管理產品資料(藍圖/文件)與作業流程(工程作業程序執行)，同時探究如何 整合後端之 MRP、MRPII 系統及 SCM 系統。並且，透過協同開發設計，融 合 PDM、知識管理 KM 相關功能，達到產品設計加速與銷售的系統流程。 產品生命週期過程中所產出的資料包含專業(品質、進度及成本)、文件(圖 檔、表單及報告等)、品項(零件、組件及成品等)。PLM 管理策略所管理的資 訊主要包含以下項目(張瑞芬等，2001)： I. 產品結構與構型 II. 產品定義與相關資訊 III. 產品規格 CAD 圖檔幾何模型 IV. 圖形影像檔工程分析模型與相關結果 V. 製造排程相關資訊與加工程式 VI. 相關電子化的文件、註記等 VII. 專業與人員觀禮文件與產品分類 根據 PLM 所要管理的資訊，中衛中心統計(陸一平等，2002)一般業界對 PLM 需求功能包含以下項目： I. 資料倉庫與文件管理 提供資料與文件的安全性與存取控制，資料內部關連性建立，資料 Check-in 與 Cjecl-out，資料模式管理，及其他核心功能。 II. 工作流程與程序管理 指定整個工作流程中，何人負責評核、評核項目為何、何時進行評核、修改 與版本關聯控制，及其他流程管理功能。 III. 產品結構管理 提供零件列示以及物料清單(Bill Of Material，BOM)功能、零件定義以及屬 性、零件關聯屬性，何時能將產品定義資料結合到產品結構與零件本身，左 為定義資料的基準線，並提供構型管理的功能。 IV. 零組件資料管理 提供工具搜尋與讀取標準零件及存在的設計資料。 V. 專案管理
產品工作分解結構(Work Breakdown Structure，WBS)及資源排程分配，掌 控工作情形。
VI. 訊息溝通功能
處理內部人員操作的溝通，並提供解面與外部電子郵件系統連結。 VII. 資料傳送功能
VIII. 資料轉換功能 提供工具來轉換不同應用程式(CAD/CAM)的資料，使其成為 PLM 系統所使 用的標準格式。 IX. 影像服務功能 提供圖形化影像瀏覽時，所應具備的瀏覽器，並提供註記來標示變更資訊。 X. 系統管理功能 提供功能來管理系統，包含使用者全線與管理、系統績效檢視工具、資料庫 存取驅動器、應用資料與檔案備份、回復以及運行功能。 XI. 系統客製化 提供功能來設定客製化系統。包含應用程式發展介面(Application Programming Interface，API)、使用這介面修改工具、資料模式修改工具、 語言與訊息修改工具。 2.3 PLM 系統發展現況 在 2000 之後，原本集中化籌系統悄悄改變。無論設計、採購、製造、 出貨等，分散於不同區域與國家，瓦解在地的群聚效應。因此，突顯管控機 制的重要性，管理者一旦無法全盤掌控，資料混亂，無論成本、物料、風險 等等管理規範，都將停滯難行。 因此，將 PDM、圖文管理等基礎延伸，藉由專案管理、工程變更、協同開 發設計、品質管理，跨廠區管理等加值性元素，構成一氣呵成的 PLM 平台。 進而再研發、生產、供應練、客戶等環節間達成資料交換、資訊同步化效應， 造就虛擬化群聚效應(明雲清，2006)。 早期應用大多侷限在汽車、機據設計與航太工程等領域。近年來演變，則是 越來越多的高科技廠商導入，甚至成為企業資源管理、供應練管理之後，另 一個高科技電子業的主要應用系統(楊惠芬，2006)。PLM 在台灣市場發展已 有十多年，過去企業大部分限於產品功能，近年來則逐漸強調流程整合。 2.4 AHP 層級分析法簡介 現代社會是一個『問題複合體』（Problematigue）的結構，這些問題又 由一些交互影響的要素所組成，包括有形的與無形的、質的與量的。最近十 餘年來，系統方法的發展，在社會及行為科學上已經廣泛的被應用，使得複 雜的問題能夠簡化，同時建立具有相互影響關係的階層結構。 對於決策者而言，階層結構有助於對事物的了解，但在面臨『選擇適當方案』 時，必須根據某些基準，進行各替代方案的評估，以決定各替代方案的優勢 順位（Priority），從而找出適當的方案。評估基準必須從技術、科學、社會、 經濟及政治等層面來考量，如果僅就單一層面來決定，則將導致錯誤的決 策，而錯誤的決策比沒有決策來得更嚴重。 AHP 就在這樣的背景下，發展出來的一套理論，提供在經濟、社會及管理 科學等領域，處理複雜的決策問題。
3. 專題設計與規劃 3.1 分析對象與實驗設計 針對研究對象為 IC 設計業，並為此確立評估選擇 PLM 系統之適用性準 則或指標，進而採用「德爾菲法」(Delphi method) 3.2 研究方法 本研究總目標為最適合的 PLM 系統，其評估分為三層。第一層為評估 層，共分為成本、彈性、時間、品質、協同合作等五項目標。第二層為準則 層共有 23 項指標。第三層為選擇方案層，接而進行評估層與準則層之權重 分析。如圖示。 圖七評選適合的 PLM 系統層級架構圖 3.3 研究架構 本研究方法使用 AHP 之研究方法，提出本研究之研究流程(如圖)：
圖八 AHP 研究架構 4. 專題成果 4.1 資料收集 在文獻探討裡，層級分析法適合於多種替代方案、績效測量、設定優先選擇最佳 方案等問題。對於本研究目的之問題較為適用。依據資料所進行討論、分析與研 究之組合評選結果，藉以遴選 PLM，最適合 IC 設計產業相關目標準則，最終在 依據此權重數值來評估最貼近實際需求的 PLM 系統。 PLM 系統評估準則之選擇方面，透過文獻探討、專家資訊與腦力激盪方式 收集，得到 PLM 效能評估層級架構表，如下圖示。 表2 PLM效能評估層級架構表
目標層 標的層(目標層) 準則層(指標層) 研發人力成本 製程成本 庫存成本 研發軟體維護及更新成本 品質改善成本 待料數量 客製化產品多樣 生產快速因應設計變更 在製品數量 訂單滿足率 新產品(衍生性)上市頻率 產品設計開發時間 後段流程時間 產品上市時間 產品設計變更時間 產品設計完成&量產時間 產品設計是否符合客戶需求 委外廠良率資訊回饋 顧客對產品品質滿意度 資訊傳遞迅速 與客戶協同設計可能性 與後段廠商協同設計可能性 研發人員共同協作可能性 決定最適合的 PLM系統 成本 彈性 時間 品質 協同設計 4.2 資料分析 本研究針對回收問卷，分別針對不同階層進行問題比較。分別計算出個別影響因 素成對比較矩陣與說明。 針對 IC 設計業評量準則，依據 9 位業界專家針對五項進行評估之標準化成對比 較矩陣與權重。(如表示所示) 表 6 目標曾對比矩陣 影響因素 成本 彈性 時間 品質 協同設計 成本 0.089 0.087 0.064 0.0545 0.133 彈性 0.261 0.173 0.1 0.057 0.115 時間 0.196 0.277 0.078 0.086 0.124 品質 0.242 0.291 0.361 0.109 0.088 協同設計 0.212 0.264 0.397 0.695 0.515
目標層對比矩陣
表 7 目標層權重值矩陣因素 成本 = 彈性 = 時間 = 品質 = 協同設計 =
目標層權重值矩陣(向量)
(0.212+0.264+0.397+0.695+0.515)/5 權重 0.085 0.141 0.152 0.218 0.416 列平均 (0.196+0.277+0.078+0.086+0.124)/5 (0.089+0.087+0.064+0.055+0.133)/5 (0.261+0.173+0.1+0.057+0.115)/5 (0.242+0.291+0.361+0.109+0.088)/5 表 8 目標層權重因素
排序
成本
5
彈性
4
時間
3
品質
2
協同設計
1
目標層權重
權重
0.085
0.141
0.152
0.218
0.416
目標層之權重結果對於，使用者在於「品質」、「協同設計」的評估目標上，提升 多產量與品質穩定需求，縮短研發設計的時程，增加多產品線的上市，來增進企 業競爭力，拓展產品在市場中的成長與發展。 其次「時間」、「彈性」、「成本」的評估目標，反應著對企業而言，時程上需縮短 研發時間的產品生命週期，有效率的利用相關資源，開發多功能的產品與彈性， 藉以提高企業成本高銷售的獲利。 4.3 分析結果 計算影響因素之權重後，在選擇方案上也利用相同計算方式來進行。本研究層 級結構圖中，在每個因素下皆有三個需考量的方案，因此就能提供決策者站在每 一個因素觀點下去比較與選擇方案的重要性。 表 24 各選擇方案的權重評估值指標 各項方案之評估值 Matrix One PTC Oracle Agile 排名 研發人力成本 0.267 0.664 0.282 ★ 製程成本 0.623 0.311 0.066 庫存成本 0.69 0.24 0.07 研發軟體維護及更新成本 0.602 0.334 0.064 品質改善成本 0.712 0.221 0.067 待料數量 0.67 0.252 0.079 ★ 客製化產品多樣 0.702 0.234 0.065 ★ 生產是否快速因應設計變更 0.72 0.212 0.067 在製品數量 0.67 0.23 0.058 訂單滿足率 0.714 0.208 0.078 新產品(衍生性)上市頻率 0.711 0.237 0.052 產品設計開發時間 0.69 0.245 0.065 後段流程時間 0.681 0.234 0.084 產品上市時間 0.707 0.235 0.058 產品設計變更時間 0.702 0.234 0.065 ★ 產品設計完成&量產時間 0.738 0.207 0.055 開發產品設計是否符合客戶需求 0.694 0.277 0.079 ★ 良率資訊回饋 0.663 0.256 0.081 顧客對產品品質滿意度 0.666 0.271 0.063 資訊傳遞迅速 0.703 0.223 0.075 ★ 與客戶協同設計可能性 0.745 0.2 0.054 與後段廠商協同設計可能性 0.684 0.254 0.064 ★ 研發人員共同協作可能性 0.663 0.258 0.079 協同設計 成本 彈性 時間 品質 表25 各方案權責權重值矩陣 Oracle Agile 3.51626 1.166383 0.374104
各方案選擇權重值矩陣
選擇方案 總加權評價 Matrix One PTC 因此，本研究可得到在 IC 設計業裡，最適合的 PLM 系統為 Matrix One 的 系統方案。 5. 結論與建議 5.1 研究結論 本專題研主要探討 IC 設計業在導入 PLM 產品生命週期系統後，尋求最需要 以及最貼近的功能，並透過 AHP 層級分析法來探討諸家 PLM 之適用性。因此本 研究主要目的為二： 1.針對 IC 設計業公司，匯集各階層專家針對不同需求整合，將資料經過 AHP 層 級分析法評估，藉以分析最符合 A 公司企業效益。2.隨機遴選市佔率為主流的 PLM 系統，比較其功能模組，尋求有效的 PLM 系統 評估系統，以利於 IC 設計業選擇 PLM 的依據。 5.2 管理意涵 本研究之各項研究結果於管理上之意涵可分述如下： 本研究目的主要是尋求有效的 PLM 系統效能評估模式，透過 AHP 研究方法瞭解 PLM 系統效能，譬如在成本面上的「品質成本」，就是在 IC 產業中對於產品品質 上的維護非常在乎。 II. 企業在導入 PLM 系統前，必定會遭受極多的困難，主要在初期時的導入成 本過高，並且不一定保證其執行的效果，使得有些企業對於 PLM 系統不敢導入。 根據本研究之結果，可以對企業導入 PLM 系統時，能充分的瞭解 PLM 系統效能 之需求，並藉由 PLM 系統的技術與工具，來有效的提升企業在整體上之效能。 III. 根據本研究報告顯示，對於 IC 設計業最重要的就是「協同設計」面，所以 我們可以建立一套關鍵的評選依據，來縮短 PLM 系統的時間來早日導入新系 統，並且替未導入的企業來尋找他們的需求。 IV. 企業導入 PLM 系統之後，可以獲得更好的資訊品質，並且減少彼此之間資 料傳遞的錯誤率，在產品研發上更為有效的開發與迅速，有效的減短產品週期之 時間，改善企業內部的工作流程，有效的生產產品提高品質，有利於產品的研發。 5.3 後續研究建議與範圍 本研究主要探討最符合 IC 設計業的 PLM 產品生命週期系統評估模式， 並利用新產品開發之管理與提升其品質，但仍有相關之改進空間，分述如下： I. AHP 研究方法提供 PLM 系統準則權重，瞭解導入 PLM 系統帶來之因素，本 研究只挑選一家 IC 設計業來做為指標依據，但若需要瞭解系統使用情況，應要 建立動態多期程取樣模式。 II. 本研究提供 AHP 準則，在準則上都假設為獨立，但並無法證明彼此關係為 獨立，仍需透過 ANP 研究方法來探討彼此關係，對於 PLM 系統效能準則權重較 為精確。 III. 本研究所推論的 AHP 準則，藉由德菲法檢定期準則是否為影響 PLM 系統之 因素，此準則由過去文獻所推估，但基於 AHP 準則假定每項準則都為獨立的， 彼此毫無關連性，而有可能有未涵蓋之處，此乃本研究之限制。 IV. 本研究在 AHP 專家問卷發放上，主要以 IC 設計業界為主，學術界部分並無 發放，PLM 系統所提出相關準則上，也以 IC 設計業界上需求為主，在問卷填答 內容上，受填答者主觀認知、價值判斷影響其填答。 V. 在實證研究之研究者問卷發放 9 份問卷，而實際回收問卷為 9 份，樣本回收 率為 100%，本實證研究僅以 9 份做研究，並推估整體情況，在 IC 設計業分析 中難以代表整體之真實情況。
