中 華 大 學

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碩 士 論 文

半導體測試業製造執行資料倉儲的建置- 以個案公司為例

The construction of manufacturing execution data warehouse in the semiconductor testing industry

– a case study

系 所 別：資訊管理學系碩士班 學號姓名：E09310012 孫榕芝 指導教授：李之中 博士

中華民國 九十九 年 八 月

摘要 摘要 摘要 摘要

晶圓IC測試為半導體生產製程之最末端，也是驗證產品良率之重要製程。隨著企 業營運擴大以及資訊系統範圍擴增，也為滿足客戶需求，各資訊系統因應發展快速而 且各自開發、客製化程度也非常高，相對的更需要將各別的資訊系統整合成一個有效 且具彈性的統一性資料倉儲系統，建立高可靠度、具彈性及延展性的系統架構，並建 置一易於橫向整合及縱向整合的高階主管資訊系統。

製造執行系統為管控製造生產流程的核心系統，也是機台使用率和產能分析的重 點資訊，本研究的主軸為使用Kimball所提出的生命週期模型的方法論作為專案發展 依據，實際進行個案建置製造執行資料倉儲的研究，此個案主要整合因應製程不同而 有多套製造執行系統的資訊和複雜的客制化商業邏輯，建置一套整合、可擴充性與可 持續發展的資料倉儲服務平台和資料模型架構，提供一全面性的企業資訊架構的資料 彙整平台，讓IT部門內部系統資源共用，解決跨IT資訊整合問題，可更方便、快速建 置生產相關分析系統，也提升分析報表執行效率。

本研究依據此資料模型建構一高階主管系統平台提供企業一個決策分析用的環 境，並訂出企業關鍵績效指標(Key Performance Indicator, KPI)，提供半導體廠生產管 理指標資訊，讓決策人員制定更好的經營策略，找出企業的潛在問題，以改善企業體 質並提高競爭力，幫助企業降低成本、提高顧客滿意度，創造利潤。

關鍵字 關鍵字 關鍵字

關鍵字：：：：資料倉儲、製造執行系統、ETL、高階主管資訊系統

Abstract

Wafer probing is a final step in the semiconductor manufacturing process and is also an imperative process to verify the production yield rate. Through an expansion of business scale and information systems, a variety of information systems have been developed rapidly and independently. These systems are highly customized to satisfy customers’

requirements. Constructing a management information system that is easy for vertical and horizontal integration requires a unified data warehousing system, integrated with individual systems, with a highly reliable, flexible, and extensible structure.

Manufacturing Execution Systems (MES) are a core system to monitor manufacturing processes and an important source in analyzing the throughput and utilization of machines.

The goal of this research is to use the data warehouse lifecycle proposed by Kimball as a foundation to conduct data warehouse research. In response to the variance in manufacturing execution systems and comprehensive customized business logic, this study develops an integrated, extensible, and sustainable data warehousing service platform and provides an integrated information platform of overall business architecture. Such platform and architecture facilitates system resources sharing within IT departments, resolves the problem of IT information integration, provides convenience and agility in building manufacturing-associated analysis systems, and enhances efficiency in analyzing reports.

In this study, we construct a model structure - an executive system platform to provide an environment for decision analysis for corporations, to establish a Key Performance Indicator (KPI) for semiconductor manufacturers, to help decision makers outline operation strategies to discover potential problems, to improve intrinsic quality and competiveness of corporations, to lower down the production cost, to enhance customers’

satisfaction, and to create revenues and profits for corporations.

Key words：

誌謝 誌謝 誌謝 誌謝

終於在工作壓力和學業要兼顧之餘完成這篇論文了。大學畢業工作四年後當上基 層主管後，希望能再繼續進修學業，讓專業知識更上一層樓更扎實，也對之後工作的 升遷能更順利，決定回母校繼續研讀研究所，但因工作性質屬於的關係，過程確實艱 辛，在此真的要感謝很多貴人的幫忙。

首先應該感謝的是恩師李之中博士，老師對學生的教育非常認真又有熱忱，對我 們學生更是有耐心，在我論文撰寫過程一直給予指導，也給了我決定性的啟發和靈 感，更耐心協助我反覆修改，訂下研究方向和論文架構。而且老師除了在論文之外，

對於我在工作上所遇到的問題也常常给予熱心的指導並提供豐富的解決方向和資 訊。也因下班時間常常都比別人晚，很謝謝老師犧牲很多晚上的時間幫我指導論文，

也很感謝師母的體諒。以及口試委員施教旺博士和蔡耀弘博士對論文的細心審查，並 提供改進意見，讓論文更完整。

另外要感謝的是在工作上和論文常常給予我支持鼓勵的前長官彭作財處長、張廣 炯副處長，也感謝我現在的長官李坤光副總、鄭武浩處長、吳佳錡部經理完全信任我 的工作能力，給予我最大的發揮空間讓我完成資料倉儲專案，也因此讓這篇論文研究 圓滿完成。也感謝非常關心、支持鼓勵我的學妹張玉婷和學弟古俊偉，常常在我工作 壓力大和心情低潮的時候陪我渡過，讓我能有撐下去的動力，

最後更感謝永遠支持我的家人，因為平日工作繁忙，大都只能利用假日寫論文，

最近幾個月回家次數變少，家人雖然不捨但也體諒希望我能盡快完成學業，現在終於 也可以讓父母驕傲的說女兒在學業和工作上的成就了。

孫榕芝 謹誌 中華民國九十九年八月二十二日

目錄 目錄 目錄 目錄

摘要... I Abstract ... II 誌謝...III

第一章 緒論...1

1.1 研究背景...1

1.2 研究動機...2

1.3 研究目的...3

1.4 論文架構...4

第二章 文獻探討...5

2.1 半導體 IC 測試流程...5

2.2 製造執行系統...8

2.3 資料倉儲...10

第三章 資料倉儲建置方法論...13

3.1 現存資料倉儲建置方法論...13

3.2 企業維度生命週期模型...15

第四章 製造執行資料倉儲的建置...27

4.1 個案公司的基本資料...27

4.2 個案公司的製造執行系統和資訊整合現況...27

4.3 個案公司製造執行系統資料倉儲建構過程...37

第五章 結論...61

5.1 研究結論...61

5.2 未來工作及研究建議...62

參考文獻...63

中文部份...63

英文部份...64

圖目錄 圖目錄 圖目錄 圖目錄

圖 1 CP 測試流程...5

圖 2 FT 測試流程...7

圖 3 Kimball 企業維度生命週期 ...16

圖 4 資料倉儲專案的團隊的組織...18

圖 5 傳統的資料倉儲技術架構圖...21

圖 6 MES 5 大模組之系統關係圖 ...28

圖 7 個案公司的 CP MES 的需求統計圖...32

圖 8 個案公司的 FT MES 的需求統計圖...32

圖 9 個案公司的 MES 資料庫異動次數統計圖 ...33

圖 10 個案公司製造執行系統與其他 IT 系統資訊整合架構...35

圖 11 與製造執行系統整合相關的 IT 系統 ...36

圖 12 專案各步驟時程展開...40

圖 13 資料倉儲三階層架構...43

圖 14 星狀綱要(依機台角度分析機台稼動使用率)...49

圖 15 星狀綱要(依客戶角度分析客戶稼動使用率)...49

圖 16 ETL 四階段流程的架構圖 ...55

圖 17 ETL 異常處理機制架構圖 ...56

圖 18 客戶每日機台 Run/Idle/Gap Rate ...57

圖 19 客戶 Monthly&Month To Day(MTD)機台使用率...58

圖 20 客戶 Monthly&Weekly&Daily Run Rate 與開機數...58

圖 21 Top30 客戶稼動暨預估產值影響總表 ...59

圖 22 Top30 客戶 Run Rate 和開機數差異圖 ...59

圖 23 Single Sign-On 架構...60

表 表 表

表目錄 目錄 目錄 目錄

表 1 資料倉儲的團隊身份...19

表 2 MES 5 大模組功能 ...29

表 3 製造執行系統所開發的報表程式統計...37

表 4 資料倉儲建置前後效益比較...38

表 5 專案角色的人員分配...39

表 6 企業準則...41

表 7 功能準則...42

表 8 ETL Tool 評估結果 ...46

表 9 OLAP Tool 評估結果 ...48

表 10 Dimension Table for 客戶主檔...50

表 11 Dimension Table for 機台型號主檔...51

表 12 Dimension Table for 機台產值和目標值...52

表 13 Fact Table for 每日機台效率統計 by 機台維度 ...53

表 14 Fact Table for 每日機台效率統計 by 客戶維度 ...54

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 研究背景 研究背景 研究背景

在半導體產業中，其半導體製程流程包含了IC設計、IC製造、IC封裝與測試，

等數個製程[6,7,12]。歷經三十餘年的努力，台灣半導體產業才躋身於世界舞台 之上，面對當前國際級的競爭與半導體產業產能與研發鉅額的投資，台灣有其特 有的垂直專業分工體系[6]，而且在對於客戶產品面對競爭的壓力有增無減，客 戶IC產品需要較低的製造成本，無缺點的製造品質，快速的交期上市，良好的技 術支援，及超乎預期的服務滿意度，持續發展本身的核心競爭能力，以達成企業 設立的使命。長期來，其經營績效，才能呈現在持續發展出的客戶端核心價值。

半導體測試產業在近年來，經營環境變化的快速與競爭的激烈，使得客戶對 專業測試廠所提供測試服務的品質、價格、交期與服務的要求愈見嚴苛[16]。專 業測試廠為了滿足客戶的期待，同時與產業中的其它專業測試廠競爭，因此多數 均透過競爭力指標的訂定，進行相關管理活動的推動。其中生產週期時間(Cycle Time)[15]是一非常關鍵的競爭力指標，若能有效掌控並縮短生產週期時間則能獲 得差異化的競爭優勢。而半導體測試設備具有高投資金額的特性，隨著產品多變 及製程快速發展，與時俱進的測試設備之金額亦不斷提高，使得專業半導體測試 廠之資本支出不斷的向上攀升。因而造成單一IC的測試成本佔單一IC總成本的比 例亦隨著產品的複雜度不斷攀升，但是同時又需要面對客戶為了降低IC總成本而 提出調降測試單價之要求[17]。此外由於晶圓測試製程為整個半導體生產製程之 最末端，加上前段晶圓廠來料之不確定性，使得晶片測試業者經常須面對滿足客 戶縮 短生 產週 期 時間的 要 求與 提升 測 試設備 有 效利 用率 (Overall Equipment Efficiency, O.E.E)的兩難困境。同時隨著專業測試廠之規模日益擴大，其生產管 理之工作則愈形困難。要成為成本最低和最短生產週期時間的生產者，以滿足客 戶要求降低服務價格與提供更快的交期，以提供更高的品質的測試服務。為達到 此一目標，專業測試廠除了需要強大的研究發展(R&D)人員不斷的解決問題及開

發測試能力外，資訊系統的資訊整合品質更是其中很重要成功的關鍵因素，也是 專業測試廠當前最主要也最需要解決的難題之ㄧ。

要如何有效掌握製造現場的生產流程變異性高、製程彈性變化大、交期緊迫 與交期掌控能力高的需求與需有效提升高價值設備的利用率，因而提升效率降低 生產成本，製造執行系統(Manufacturing Execution Systems, MES)於測試廠扮演了 重要的角色。製造執行系統最主要的功能包含有效追蹤與管理在製品(Work In Process, WIP)、機台狀況、配件和物料、製程排程生產狀況與實際生產結果，即 時滿足來自客戶與製造現場的需求 [11]；與此同時，在企業中高階主管也需要 高階主管資訊系統(Executive Information Systems, EIS)[14]，提供具有多維度面向 的企業資訊分析，並透過即時的企業資訊分析報告，發現企業中顯著或潛在的問 題與機會，以做出正確而且即時的決策[14]。為了提供高階主管即時的企業資訊 分析報告，資料倉儲(Data Warehouse)[13, 14]扮演了非常重要的角色，藉由資料 倉儲的導入以整合企業中所有的資訊系統，藉此提供完整、一致且有效的資訊，

這些資訊經過彙整、統計處理便轉化成為有管理意義的企業資訊，並利用WEB 平台以視覺化（visualization）的方式呈現系統報表資訊，讓高階管理者能依其 需求快速彈性地取得所需的資訊，以提昇高階管理者的決策品質及時效。

1.2 研究 研究 研究動機 研究 動機 動機 動機

晶圓針測 (Wafer Probing) 為半導體晶圓製造完成後驗證產品良率之重要製 程。由於半導體之景氣循環波動程度加劇，現有的半導體整合元件製造廠為專注 於核心競爭之發展，多選擇將後段之測試與封裝製程外包，使得專業測試廠之規 模日漸加大[17]。隨著企業規模的擴大，專業測試廠中各項支援測試活動的資訊 系統亦隨之擴大。同時為了快速滿足客戶的個別需求，專業測試廠中的資訊系統 普遍具有由各服務單位自行開發、同時客製化程度極高的特性。為了建構高階主 管資訊系統(EIS)以提供高階主管進行日常管理活動與決策制定，因此需要將各 別的資訊系統，整合成一個有效且具彈性的統一性資料倉儲系統。上述各別的資

訊系統可能包含製造執行系統、工程資訊系統(Computer Integrated Manufacturing, CIM)和企業資源規劃系統(Enterprise Resource Planning, ERP)。專業測試廠的資料 倉儲系統需使用高可靠度、彈性及延展性的系統架構，以此為基礎建置一易於橫 向整合及縱向整合的高階主管資訊系統。因此，針對專業測試廠如何進行資料倉 儲建置，以作為高階主管資訊系統建置的基礎，對專業測試廠而言是一個極為重 要的問題。然而，經過本研究針對專業測試廠如何進行資料倉儲建置進行調查之 後，發現現行有關於專業測試廠中資料倉儲建置相關文獻付之闕如，因此，本研 究針對專業測試廠中資料倉儲建置問題進行研究。在本研究中使用學者

Kimball[22] 所提出的企業維度生命週期模型（Business Dimensional Lifecycle, BDL），作為本研究建置資料倉儲的方法論，實際於專業測試廠中建構一個資料 倉儲。然而，受限於本研究的能力，本研究所建構的資料倉儲，其資料來源僅選 擇製造執行系統中所提供的資料。對於專業測試廠而言製造執行系統所提供的資 訊對專業測試廠高階主管而言是最重要而且是最核心的資訊，因此本研究優先探 討植基於製造執行系統的資料倉儲建置方法與過程作為本論文的研究主軸。

1.3 研究 研究 研究目的 研究 目的 目的 目的

根據研究背景和研究動機，本研究在研討個案公司的資料倉儲導入的分析過 程中希望達到以下目的：

(1) 建置一套整合、可擴充性與可持續發展的資料倉儲服務平台、資料模型架 構，作為未來建置資料倉儲的標準架構基石，滿足未來所需資料儲存空間及分析 應用，建立統一的資料模型，整合各製造執行系統，建立客戶的單一觀點(Single View)。

(2) 建構一全面性的企業資訊架構的資料彙整平台，解決跨 IT 資訊整合問題，

提供為一資料交換區，可更快速取得跨部門間的資料。

(3) 完整的資源整合，讓 IT 部門內部系統資源共用，減少各自建置資料庫伺服

器的維護成本。

(4) 提升報表查詢速度，可更方便、快速建置分析系統，提升分析報表執行效率。

(5) 有別於傳統的 ETL(Extraction-Transformion-Loading)[21]，建構一高度且及時 性的資料倉儲 ELT (Extraction-Loading-Transformation) 架構，採用 Set-Base 資料 處理比 Row-Base 能更快速，並能降低對製造執行系統的資料庫的負載，能快速 即時轉換資料至資料倉儲。

(6) 建立一個符合使用單位對資訊隨機查詢(ad-hoc query)需求的商業智慧平台。

1.4 論文架構 論文架構 論文架構 論文架構

本論文的架構內容如下：

第二章『文獻探討』

本章分三節進行本論文相關主題的背景知識。這些背景知識依序為半導體 IC 測試流程、製造執行系統與資料倉儲。

第三章『資料倉儲建置方法論』

本章介紹本研究建置資料倉儲所使用由學者 Kimball 所提出的企業維度生 命週期模型作為建置方法論。

第四章『製造執行資料倉儲的建置』

本章說明使用學者 Kimball 所提出的企業維度生命週期模型作為建置方法 論，針對個案公司建置製造執行資料倉儲過程進行說明。

第五章『結論』

本章對本研究做總結，並說明本研究的管理意涵和未來工作及研究建議。

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

2.1 半導體 半導體 半導體 IC 測試流程 半導體 測試流程 測試流程 測試流程

整體半導體產業流程包含了 IC 設計、晶圓製造、晶圓測試、IC 封裝、IC 測試[6]，台灣目前在專業分工的前提下，逐漸趨向分為前段之晶圓製造與後 段封裝測試之生產分工模式。前段晶圓代工製造廠商，如台灣積體電路和聯 華電子等大廠；後段專注於封裝與測試廠商，如日月光、矽品、京元，其包 含了晶圓針測(Circute Probing, 簡稱 CP)、IC 封裝(IC Packaging)和 IC 測試 (Final Test, 簡稱 FT) [11]三種主要製程。然而，在專業測試廠中的製程僅包 含晶圓測試和 IC 測試兩個製程。上述的晶圓針測或稱為晶圓測試(wafer test, wafer sort)其主要工作為測試晶圓上的每顆晶粒(Die)，而 IC 測試或稱為成品 測試(Final Test)則是測試封裝完成的 IC。

圖 1 CP 測試流程 資料來源：本研究整理

1. Receiving (收料登錄)

4. CP1 (第一道針測)

5. Laser Repair(雷射修補)

9. FQC (最終檢驗) 7. Ink (下墨點)

6. CP2 (第二道針測)

8. Ink Bake (墨點烘烤)

10. Pack (包裝)

11. OQC (出貨檢驗)

12. Ship (出貨) 2. IQC (進料檢驗)

3. UV (紫外線照射)

晶圓測試為晶圓製造製程完成而尚未切割封裝之前，為了確保晶圓的良 率，及避免封裝不良品的浪費，因而進行的晶圓電性測試。晶圓測試的製程 如圖1所示，製程中各步驟之說明臚列如下：

1. 將客戶送來的晶圓及相關資料，進行拆箱作業及收料登錄。

2. 確保客戶產品的進廠品質

3. 清除IC內的資料，以避免影響針測之結果。主要是針對EPROM（Erasable Programmable ROM）的產品。

4. 測出良品及不良品，並判斷是否可經雷射修補機台進行修補，以提昇良 品數。

5. 將經測試機測試過判定為可修補的晶圓，依事先設計好的修補法則，用 雷射將特定的fuse打斷，可將預置的記憶體單元來取代有缺陷的單元。

6. 第二道測試主要目的在判斷經雷射修補之晶粒是否修補成功，同時以不 同測試條件再次篩選良品及不良品。

7. 將判定為不良品的晶粒點上墨水做記號，後段廠做封裝製程時便可略過 這些不良品。

8. 烤乾前一流程的墨水。

9. 確保晶片於CP測試完成後，晶片品質符合客戶的要求。

10. 依照客戶要求，將貨批包裝完成。客戶若沒有要求馬上出貨，完成此一 步驟之後就入成品庫。

11. 出貨之前的最後一次檢驗，確認隨貨文件、外箱包裝、出貨標籤、送貨 地址是否達客戶要求。

12. 將客戶貨物運送至客戶要求送達之地點。

圖 2 FT 測試流程 資料來源：本研究整理

IC測試製程乃是於IC封裝後，測試封裝完成的產品的電性功能，以保証 出廠IC 功能上的完整性，並對已測試的產品依其電性功能作分類(即分 Bin)，作為 IC不同等級產品的評價依據，最後並對產品作外觀檢驗(Inspect) 作業[8]。IC測試製程如圖2所示，製程中各步驟之說明臚列如下：

1. 將客戶送來的IC及相關資料，進行拆箱作業及收料登錄。

2. 進料檢驗，確保客戶產品的進廠品質。

3. 將IC置於高溫下預燒，加速IC老化，使體質不良的產品提早淘汰。

4. 檢測IC各項電性與功能，並依結果加以分類， FT1通常為常溫測試。

5. FT2高溫測試的主要目的是判斷工作速度及潛在的可靠度問題。

6. 低溫測試的主要目的在確保IC於低溫環境下能正常運作。

7. 利用雷射將公司的名稱、標誌（Logo）及IC型號等印於IC的膠體上。

8. 針對膠體、腳型、印碼進行檢查，將瑕疵挑出。

9. 確保晶片於FT測試完成後，IC品質符合客戶的要求。

10. 依客戶要求方式包裝。

1. Receiving (收料登錄)

4. FT1 (常溫測試)

5. FT2 (高溫測試)

6. FT3 (低溫測試) 2. IQC (進料檢驗)

3. Burn In (預燒) 9. FQC (最終檢驗)

7. Laser Mark (雷射印

8. 掃腳/外觀檢查 (Lead Scan/Visual Inspection)

10. 烘烤/包裝 (Baking/Packing)

11. OQC (出貨檢驗)

12. Ship (出貨)

11. 出貨之前的最後一次檢驗，確認隨貨文件、外箱包裝、出貨標籤、送貨 地址是否達客戶要求。

12. 將客戶貨物運送至客戶要求送達之地點。

2.2 製造執行系統 製造執行系統 製造執行系統 製造執行系統

根據 MESA 的白皮書[35]對製造執行系統（Manufacturing Execution Systems, MES）所下的定義：「製造執行系統傳遞資訊使得從下單到完成品間的生產過程 能夠最佳化。生產活動在進行時，MES 使用及時、正確的資料，提供適當的導 引、回應及報告。針對條件改變立即快速反應的目的，在於減少無附加價值的活 動，達到更有效的生產作業及流程。MES 改善了設備的回收率，準時交貨率、

庫存周轉率、邊際貢獻、現金流量績效。MES 提供企業與供應商之間雙向溝通 所需的生產資訊。」

根據上述MESA的白皮書對製造執行系統所下的定義，MESA 亦在同份白皮 書[35]中說明製造執行系統應包含11項功能，本論文將其臚列如下：

(1) 資源配置和狀態(Resource Allocation and Status)：製造執行系統處理各種的 資源包括機器工具、人員、原物料、設備與其它。提供詳細的資源歷史資料，

以確保該程序的生產設備是否作適當的設定，並提供即時的資源狀態資料 (2) 作業/詳細排程(Operation/Detail Scheduling)：根據優先等級、特性、屬性來

決定lot 生產順序，如能確定生產順序則可減少設定。

(3) 分派生產單位(Dispatching Production Units)：生產單位是指工作、訂單、批 量(Batch)、批次(lot)和工單。現場人員根據所顯示的分派訊息來決定處理那 個生產單位。

(4) 文件控制(Document Control)：此文件包括工作指令、配方、圖畫、標準作 業程序與工程改變通知。其下載指令給作業站，包括提供資料給現場作業員 或將配方傳到設備控制器。

(5) 資料收集/擷取(Data Collection/Acquisition)：提供一個擷取現場生產參數資 料的介面，而這些資料是即時的從工廠生產線自動或手動的從機器中擷取出 來。

(6) 人員管理(Labor Management)：彙整員工的工作狀態，包括：工作時間、參 與率、成果確認、非直接活動的追蹤。

(7) 品質管理(Quality Management)：提供來自於製造資料的即時分析以確定適 當的產品品質，當問題發生時提供建議方案。

(8) 製程管理(Process Management)：監控生產並且自動矯正或提供支援性決策 予現場人員以更正或改善作業；例如觸動警報處理，以隨時提醒現場人員意 外事作發生時之立即反應。

(9) 維修管理(Maintenance Management)：追蹤機台、設備、工具的保養情形，

主導維護工作，以確保製造設備能繼續使用。

(10) 產品追蹤與歷史記錄(Product Tracking andGenealogy)：提供所有時間的作業 與處置之資訊，得知貨批在工廠中所發生過的狀況和對目前製程中的貨批 作持續性追蹤。

(11) 效能分析(Performance Analysis )： 根據實際製造結果與歷史資料，或比較 預期結果的即時績效報表，分析項目包括資源使用率、資源可獲得性、生產 週期、排程一致性等。

在半導體測試產業中，因半導體測試業的生產流程非常複雜，沒有自己生產 的產品，都是客戶委外測試的晶圓和 IC，也因所有產品的測試流程和參數都是 依據前端客戶的規格定義需求，並需即時將每批測試結果回傳給客戶和上、下游 廠商，客戶依據測試廠所回傳的資料分析後，因應良率的改善，會隨時改變生產 流程、測試程式和測試參數，每一個客戶針對不同產品都會有不同的處置，後段 測試廠的製程現場流程比前段廠更複雜多變，例如：分批、併批、異常處置、外 包、跳站等異常生產狀況，因此必須藉由製造執行系統來追蹤控管現場貨批的生 產狀況與製程良率的即時狀況並提升管理的效率。此系統監控範圍包含製程參數

管控、進貨和生產批下線生產狀況、生產異常處置、機台設備和稼動監控、配件 物料等工廠現場所需管控之生產品、資源與物料資訊[11]。

製造執行系統是收集生產製程各種資訊，並進行資料整理與分析，提供管理 者正確即時資訊做出正確的管理決策，而且充分掌握與管制生產現場資訊，也是 提升客戶滿意度和減少生產成本的關鍵之一。對半導體測試產業而言，因為製造 現場的生產流程變異性高、製程彈性變化大、交期緊迫與交期掌控能力的需求與 需有效提升高價值設備的利用率[11]，製造執行系統需具備嚴謹、有效率及高品 質測試流程的管理，提供正確又即時的資訊給客戶，讓客戶對產品有完整的掌 控。因此，如何建置一套成功的製造執行系統，以有效追蹤、管理在製品(Work In Process, WIP)、機台狀況、零配件、生產排程狀況與實際生產結果，即時滿足來 自客戶與製造現場的需求，幫助管理單位做出正確的決策，便成為企業提升競爭 力的重要關鍵。因此在一個以測試、生產為目標的工廠中，生產資訊的完整性、

正確性、即時性和其他的應用和對客戶的服務，是製造執行系統的方向及目標。

2.3 資料倉儲 資料倉儲 資料倉儲 資料倉儲

根據學者Inmon[6]的定義：「資料倉儲為資料的集合體，具備主題導向 (Subject-Oriented)、經過整合(Integrated)、時間變動性(Time-Variant)、以及非暫 存性(Non-Volatile )等四項特質之摘要性與細部性資料庫，主要用來支援企業決策 過程」。學者黃燕君[1]針對Inmon所提出的資料倉儲四個特性，進一步對此四個 特質說明如下：

1. 主題導向

資料倉儲將各種資料經過一系列的前置處理產生各類資訊，並以特定主 題的方式集中擺放在資料庫中，如同倉庫中放置各類成品一樣，可以隨時擷 取以進行分析。如採購系統資料、薪資系統資料、客戶追踪系統、訂單系統 資料、物料需求計劃(MRP)資料可轉換為以公司產品、員工、物料、客戶、

訂單等等主題導向的資料倉儲。

2. 經過整合

資料倉儲的資訊來源通常包含了企業內部多種異質資料庫，也在不同的 作業系統平台，建置了多個資料庫，資料倉儲就是要整合這些不同的資料庫，

並透過資料淨化(data cleaning)、整合等技術的資料轉換過程，要讓欄位名稱、

測量變數、編碼方式、日期時間等主題屬性具有一致性的格式。

3. 時間變動性

為維持資料倉儲的可用性，必須在某些特定的時間點到各個資訊系統中 擷取新資料，確保資料倉儲中的資料是最具時效性的。

4. 非暫存性

資料倉儲中的資料是屬於歷史性的資料，具有持續增加、不易異動、修 正與更新，亦不會被移除等特性，以作為長期性分析使用，如此才能幫助管 理階層對於企業商務進行持續性。

而另一個學者Kimball[21]給資料倉儲的定義為：「一份以查詢與分析為目的 而由交易系統中複製出來的資料。」，而給資料倉儲系統的定義為：「一份以查詢 與分析為目建置的系統。系統中包括所有對組織做決定有用處且經過整合的資 料。」因此資料倉儲中的資料是根據企業現存的資料在經過整理之後能對對企業 決策有所助益的資料。資料倉儲的資料來源包含交易處理系統，其中包含製造執 行系統、工程資訊系統或企業資源規劃系統中的現行資料或歷史資料。這些來源 資料經由ETL轉換之後，存放在資料倉儲中，作為高階主管資訊系統的資料來 源，進而應用於企業各個層面的決策支援。

對企業而言，資料倉儲(Data Warehousing)是運用新資訊技術將大量資料整合 轉化儲存、並具備快速分析能力，將過去龐大而無法深入整理分析的營運資料建 立成為一個整合性資料庫，其功能在於能提供中高階主管最需要的決策支援資 訊，並且藉由整合相關的工具軟體，可以作到在適當的時間將正確的資訊傳遞給 適當或需要的人。企業可以靈活地分析、運用、探索內部營運狀況和客戶關係管

理，協助企業訂定精準的營運決策。資料倉儲系統對於企業的管理階層、IT 部 門與一般使用者都具有相當大的意義，對企業而言，資料倉儲提供了一個兼具整 合、有效率與彈性的資訊平台；對IT 部門而言，資料倉儲的應用可以讓資訊人 員把心力集中在資訊科技策略規劃、資訊基礎建設、資訊安全等議題上，而非以 往單純的報表支援單位；對使用者而言，資料倉儲可以大幅減低使用者對IT 部 門的過度依賴，可更輕易獲得各種不同面向和維度的分析資訊。

資料倉儲的整體架構包括資料庫系統、資料轉換、線上分析等技術，對於資 料的處理，是以使用者的觀點來進行，並非以原始資料的觀點來整合與運用。資 料倉儲不只是將資料做結合處理，其可以在不同的範圍與層面中將資料進行分 解、合併及交叉分析的工作，因此資料倉儲除可整合各種資料外，並可提供詳細 及彙整過的歷史性資料，以使企業組織強化對大量資料分析與掌握的能力。

第三章 第三章

第三章 第三章 資料倉儲建置方法論 資料倉儲建置方法論 資料倉儲建置方法論 資料倉儲建置方法論

3.1 現存資料倉儲建置方法論 現存資料倉儲建置方法論 現存資料倉儲建置方法論 現存資料倉儲建置方法論

在介紹本研究建置製造執行資料倉儲所使用的方法論之前，本研究先對方法 論(Methodology)一詞進行說明。所謂方法論是指「在使用程序(Procedure)、技巧 (Technique)、工具(Tool)與文件(Documentation)的輔助下支援或促進(Facilitate)某 個任務執行的過程的結構化方式(Structured approach)。」[39]通常在一個方法論 包含了數個階段(Phase)，而每個階段又包含了數個步驟(Step)，也有些步驟並不 區分階段，而直接由步驟組成。方法論同時能夠協助管理者對任務進行規劃、管 理、控制與績效評估等工作。因此，資料倉儲建置方法論可以定義為「在使用程 序、技巧、工具與文件的輔助下支援或促進資料倉儲建置的結構化方式。」

隨著軟體工程領域的成熟發展，運用軟體工程領域的所發展方法論進行資訊 系統的建置與開發，對企業中的資訊技術(Information technology)部門而言並非 陌生的工作。學者張志緯[4]指出如果資訊技術部門人員在進行資料倉儲建置專 案時，仍然使用傳統的軟體開發生命週期模式[18]作為資料倉儲建置方法論，由 於資料倉儲不同於一般的資訊系統，這將造成生命週期模式無法支援或促進資料 倉儲建置專案進行的情形。因此，對於需要建置資料倉儲的企業而言，需要一個 資料倉儲建置的方法論，提供企業作為建置資料倉儲的依據。

目前不論是在業界或是學界已經有許多公司或是學者提出許的資料倉儲建 置方法論。學者Sen與Sinha[36]選擇了15個資料倉儲建置方法論進行比較。其結 論為當前資料倉儲建置方法論的發展而言，目前業界或學界並未發展出一個可以 適用於任何一個資料倉儲建置專案的方法論。但是學者Sen與學者Sinha預期資料 倉儲建置方法論最終將與資料庫建置方法論相同，發展出一個適用於任何資料庫 建置專案的方法論。學者Sen與學者Sinha同時對進行資料倉儲建置專案時，資料 倉儲建置方法論的選擇做出建議。在對企業議題了解清楚以及資訊模型能夠被建

立的情形下選擇以核心供應商為基礎的方法論。否則應該選擇以資訊塑模為基礎 的方法論。如果以基礎設施為重心則使用以基礎設施為基礎的方法論。

除了學者Sen與Sinhan於[36]中，所比較的15個資料倉儲建置方法論外。還有 兩個分別由兩個資料倉儲領域關鍵人士所提出的資料倉儲建置方法論。第一個資 料倉儲建置方法論為由學者Kimball所提出的企業維度生命週期模型（Business Dimensional Lifecycle, BDL）[21]，而第二個資料倉儲建置方法論則為由學者 Inmon所提出的Meth2方法論[37]。學者Kimball所提出的企業維度生命週期模型 將在3.3節進行詳細的說明，而學者Inmon所提出的Meth2方法論則在請參考學者 Inmon的於2002年所出版的著作－「Building the Data Warehouse」第三版中的357 頁至365頁[37]。學者Breslin[38]對學者Kimball提出的企業維度生命週期模型與學 者Inmon提出的Meth2方法論進行比較。學者Breslin認為這兩個方法論之間在時 間戳記資料(Time-Stamped Data)與ETL過程是相似的。而兩者不同的地方則有發 展方法 論與架 構(Development Methodolgy and Architecture)、資料塑模(Data Modeling)、中心哲學(Philosophical)等。在發展方法論與架構的主要不同是整體 而言Inmon使用由上由下(Top-down)，而Kimball使用由下而上(Bottom-up)方式，

在資料倉儲的架構結構上Inmon建議應先建立企業規模資料倉儲(Enterprisewide Data Warehouse, EDW)再由企業規模資料倉儲提供給各部門或各流程的所需的 資料，而Kimball則建議先建立各部門或各流程的資料超市(Data Mart)，再由這資 料超市聚合成企業的資料倉儲。就方法論而言而Inmon的方法論為螺旋式方法論 (Sprial Methodology)而Kimball方法論來自傳統的SDLC方法論，Inmon的方法論 相較於Kimball方法論要來的複雜。在資料塑模方面，Inmon的資料塑模方法為目 標與資料驅動，同時使用傳統的實體關係圖與DIS為工具，而Kimball資料塑模方 法為流程驅動，資料塑模工具則使用維度模型。

對於建置企業資料倉儲應該使用Inmon或Kimball的方法論，學者Breslin提出

建議，如果資料倉儲建置專案的建置時間充裕(4-9個月)，同時倉儲建置專案團隊 在人力充沛、人員建置經驗豐富、的條件下可以考慮使用Inmon的方法論。反之，

則考慮使用Kimball的方法論。

因此本研究的目的為建置一個製造執行資料倉儲，因此不適用於以建置企業 規模資料倉儲為目標的Inmon的方法論，相對的學者Kimball所提出的方法論則是 先建立各部門或各流程的資料超市(Data Mart)，再由這資料超市聚合成企業的資 料倉儲，因此研究所建置製造執行資料倉儲，事實上，根據學者Kimball所提出 的方法論，為建立一個資料來源來自製造執行系統的資料超市，顯然學者Kimball 所提出的方法論比較適合做為本研究資料倉儲建置方法論，因此本研究選擇企業 學者Kimball所提出的維度生命週期模型作為本研究的資料倉儲建置方法論。

3.2 企業 企業 企業維度生命週期模型 企業 維度生命週期模型 維度生命週期模型 維度生命週期模型

Kimball 提出企業維度生命週期模型作為資料倉儲建置專案進行時的方法 論。企業維度生命週期模型架構圖如圖3所示。

圖 3 Kimball 企業維度生命週期 [22]

企業維度生命週期模型從專案計畫開始到系統維護與成長階段，總共有12 個階段(Task)，其中包含專案規畫(Project Planning)、企業需求定義(Business Requirement Definition)、技術架構設計(Technical Architecture Design)、產品安裝 與選擇(Product Selection and Installation)、維度模式設計(Dimensional Modeling)、

資料庫實體設計(Physical Design)、資料集結設計與開發(Data Staging Design and Development)、使用者應用程式規劃(End User Application Specification)、使用者 應用程式開發(End User Application Development)、系統部署(Deployment)、系統 維護成長管理(Maintenance and Growth)與專案管理(Project Management)等。其中 技術架構設計、產品安裝與選擇構成技術領域(Track)，維度模式設計、資料庫實 體設計與資料集結設計與開發構成資料領域，使用者應用程式規劃與使用者應用 程式開發構成應用領域，最後專案管理步驟貫穿整個生命週期，控制資料倉儲建

置專案的進行。圖3的架構圖說明了這些階段執行的先後次序，使得資料倉儲建 置工作得以有計劃的進行。接下來，將針對上述企業維度生命週期模型中的12 個 階段的內容逐一進行說明。

1. 專案規畫

企業維度生命週期的第一個階段就是專案規劃。專案規劃說明了資料倉儲建 置專案的定義與範圍。在此專案規劃的主要工作為專案資源、人力、工作分配、

進行期間與工作順序的制定[22]。學者張志瑋[4]則認為資料倉儲的專案規劃可以 在細分成目標制訂、人員分配與開發時程設定三個子工作。接下來，將說明這三 個子工作，在資料倉儲建置專案中的內容。

（1） 專案目標：資料倉儲專案的生命週期以專案規劃為開端，在此工作中，除 了訂定資料倉儲專案的定義及範圍外，同時也須清楚訂定專案目標。有關 專案目標的訂定，學者Adelman [23]認為資料倉儲建置專案的目標可以區 分為短程與長程目標。短程目標首重於解決目前企業內部資訊系統之間的 差異；長期目標為可提供企業決策支援系統或高階主管資訊系統的共用資 訊平台。

（2） 人員分配：建置資料倉儲因遷涉的範圍龐大，因此通常需要一個由多人組 成的資料倉儲專案團隊，進行資料倉儲建置專案。學者李卓翰[13]對資料 倉儲專案團隊內所需要工作角色內提出了建議與說明。學者李卓翰所提出 的資料倉儲專案的團隊的組織圖如圖4[13]所示。

圖 4 資料倉儲專案的團隊的組織[13]

一個資料倉儲專案團隊中專案經理是處於領導整個專案的地位，其他的 角色可以分為兩大部份：資料方面以及架構方面。資料方面是由資料設計師 領導品質確認工程師、資料移動與轉換設計師、報表設計師、資料立方體設 計師進行；而架構方面是由資料倉儲建築師領導資料庫管理師、系統管理 師、前端設計師進行。角色與人力並不一定是一對一的關係，一個人可能會 擔當好幾個角色，或是好幾個人都是擔當同一個角色，實際上的人力分配需 要視專案本身的情況而定。如組織內的人力不足或缺乏資料倉儲專案建置經 驗，則成員可能至組織外尋求。因此專案團隊除了由內部員工擔任之外，亦 可能聘請外聘顧問。兩者優缺點比較整理如下表1。

資料庫管理師 系統管理師 前端設計師 專案經理

專案經理 專案經理專案經理

資料倉儲建築師 資料倉儲建築師資料倉儲建築師 資料倉儲建築師 資料設計師

資料設計師資料設計師 資料設計師

品質確認工程師

資料移動與轉換設計師 報表設計師

資料立方體設計師 資料方面 資料方面

資料方面資料方面 架構方面架構方面架構方面架構方面

編譯工程師 訓練師

表1 資料倉儲的團隊身份

外請顧問 內部員工

需負的責任 資料倉儲系統 資料倉儲系統與回答其 他有關資料的問題

價格 較高 較低

資料倉儲經驗 較多 較少

專業領域 業界專家將對專業領域非常熟 悉，其餘則不熟悉

熟悉

資料倉儲工具使 用

技術專家將對資料倉儲工具的使 用非常熟悉，其餘則不熟悉

不一定熟悉

花在資料倉儲系 統建製上的時間

100% 約50%

在專案剛開始時應對內部的員工技能做一個全盤的瞭解，如果組織內部缺乏 對資料倉儲有經驗的人員，那就應該考慮請一個顧問團來進行這個專案。如果組 織內部已經具有一些專業能力的話，那就應該考慮由內部員工負責專，而在需要 的地方延請外面的顧問。

（3） 開發時程設定：學者Kimball[22]認為資料倉儲建置專案進行時需要注意兩 件重要的事，這兩件事分別為確保專案工作能夠整合(Integrated)與專案細 節 (detailed) 受 到 掌 握。 因 此 Kimball 利用 專案 計 畫摘 要表 (Project plan excerpt)針對每個人員所扮演的每個角色所執行的工作進行時程設定，以 確保專案工作能夠整合與專案細節受到掌握。Kimball所提出的專案計畫 摘要表中需要追中的項目包含資源(Resources)、.期初預估工作完成所需時 間(Original estimated effort)、.工作開始日期( Start date)、期初預估工作完 成日期(Original estimated completion date)、目前預估完成日期(Current estimated completion date)、專案狀態(Status)、估計至工作完成所需要的時 間(Effort to complete)、與其他工作的相依關係(Dependencies)、延遲旗標 (Late flag)等。

2. 企業需求定義

企業維度生命週期的第二個階段為企業需求定義。通常這個階段透過訪談方 式進行。資料倉儲專案人員透過訪談瞭解企業對資料倉儲系統的需求，並根據訪 談而得的需求建置符合企業需求的資料倉儲。本研究認為透過訪談進行企業需求 定義時，訪談的主要內容應該包括以下幾點：

（1） 企業概觀(WHY)：主要要了解為何企業需要此系統，經由報表、試算表、

既有分析文件及使用者訪談等途徑，從企業面定義功能需求。

（2） 功能概觀(WHAT)：主要了解系統所需分析的資料類別，透過與使用者訪 談與討論，釐定出所需分析的商業資料、資料來源與所需應用系統功能。

（3） 技術概觀(HOW)：主要規劃此系統的技術架構，配合使用者既有技術環境 與資料庫型態，定義其所能實現資料倉儲系統功能之技術環境。

（4） 開發概觀(WITH)：主要了解此系統所需資源、技術及標準的規劃，使其 符合功能面及技術面的需求。

暸解使用者需求是資料倉儲成功的主因，此階段主要是收集企業內各部門的 分析需求，資料倉儲設計者必須了解哪些是提昇企業競爭優勢、能創造更有效 率、降低成本、提供客戶更高品質的關鍵指標，將其轉化為各種維度可衡量的數 值。

3. 技術領域

在建置資料倉儲時，建置環境可能由多種資訊技術所構成。因此如何使用最 合適的資訊技術來建置資料倉儲，需要透過技術架構的完善設計來完成。能夠用 來建置資料倉儲的技術非常多，同時這些技術發展迅速，因此Kimball建議進行 技術架構設計時應考慮企業本身需求、當前技術環境與企業已經規劃的技術策略 方向。

ETL

ODS Source DB (OLTP)

OLTP DB2 OLTP DB1

Data Repositories

Front-End Analytics Source DB

Data Warehouse

Data Mart

Data Mart

OLTP DB3

OLAP

Reporting

BI

Data Flow

圖5 傳統的資料倉儲技術架構圖

圖5為傳統的資料倉儲架構圖，圖中包含了資料倉儲系統的前端與後端，其 中 前端 為 圖 中 Front-End Analytics 區 塊 ， 後 端 則 為 Source DB 與 Data Repositories 兩個區塊，在資料倉儲建置專案中，圖5也可以視為資料倉儲的建置 藍圖。後端主要的工作是負責將OLTP系統的資料透過萃取( Extraction )、合併 (Consolidation) 、 過 濾 (Filtering) 、 淨 化 (Cleansing) 、 轉 換 (Conversion) 、 彙 總 (Aggregation)等資料處理過程，將資料轉換成分析所需的資訊轉存至資料倉儲 中；前端則是提供高階主管使用介面，通常主要目的是建置WEB-Base的高階主 管資訊系統(Excutive Information System, EIS)系統，資料倉儲可整合企業內容各 資訊系統的資料來源，也是EIS的主要存取資料來源，因此讓企業內部高階主管 們能有一共同平台單一入口擷取一致的資訊作共同的分析決策用途。

4. 技術領域

當完成技術架構設計之後，接著繼續進行產品選擇與安裝階段。根據技術架 構的結果，資料倉儲建置專案小組需要針對技術架構結果中的硬體平台、資料庫

管理系統、資料集結工具(Data staging tool)與資料存取工具(Data access tool)等於 架構中所使用的技術分類，並訂出各分類的評估因子進行產品評估。對於被選中 的產品，可以考慮進行實機評估[22]。對於資料倉儲產品的選擇與安裝，學者 Ramon [30]建議的評估的分類為目標資料庫管理系統(Target DBMS platform)、資 料模型工具(Data modeling tool)、料萃取與轉換工具(Data extraction and

transformation tools)、線上資料分析工具(OLAP tools)與前端使用者資料擷取工具 (Front-end data access tools)。

5. 資料領域

在資料倉儲中所使用的資料模型一般以維度模型(Dimension Model)為主，而 維度模型通常以星狀綱要(Star schema)的維度資料表(Dimension Table)和事實資 料表(Fact Table)呈現[1]。規劃與建置資料倉儲中的維度模型與規劃與建置作業性 資料庫中的資料模型並不相同，因此傳統資料庫建置方式並不適用於資料倉儲的 建置。本研究使用學者 Kimball 所提出的九步驟方法論(Nine-Step Methodology) [26]進行維度模型的塑模與設計。Kimball 的九步驟方法論中的步驟如下：

（1） 選擇流程。

（2） 選擇事實表中的資料顆粒大小。

（3） 辨識與確認資料維度。

（4） 選擇事實。

（5） 儲存事實表中先行運算的資料。

（6） 精緻化維度資料表。

（7） 選擇資料庫中留存資料的期間。

（8） 追蹤緩慢改變中的維度。

（9） 決定查詢的優先次序以及查詢模式。

資料模型的設計是資料倉儲專案成功的關鍵也是最重要的，若資料模型設計

的不夠完整或不理想，儘管之後的報表設計再好，也有可能跑出錯誤的資訊或者 效能不佳的問題。

6. 資料領域

將依據Kimball的九步驟方法論所完成的維度模型，實際建置於產品選擇與 安裝階段中所選定的資料庫管理系統產品中，這個階段的工作是將於維度模型設 計階段中所完成屬於邏輯模型的維度模型實際建置於(實體化)於產品選擇與安 裝階段中所選定的資料庫管理系統產品中。實體設計階段主要包含包跨命名標準 的制定、資料庫環境的設定與資料庫建置、資料庫中索引的規劃與建置及資料分 割的規劃與實作[22]。

7. 資料領域

資料集結設計及開發階段是資料倉儲建置專案中最耗時、最複雜，同時也是 完成時間最容易被低估的階段，在此階段中，有關資料倉儲中資料的及時性和一 致性需要在此階段納入考量，此階段的結果決定資料倉儲未來提供資訊的正確程 度。資料集結設計及開發階段須包含三個步驟，依序為(1)擷取資料來源(2)資料 透過統一的商業邏輯轉換(3)將資料載入資料倉儲。擷取資料來源步驟的工作為 透過資料清潔(Cleansing)統合並處理資料品質問題；資料載入步驟為可分為初始 資料載入和定期增加的資訊載入。經過清潔的資料對增加系統的資料正確率與效 能有顯著的效果，大致上在資料倉儲系統的導入過程中，採用的資料清潔方式有 以下不同操作系統上的命名方式統一、資料型態統一與異常資料的差異整合三種 [34]。學者Kimball[22]建議資料倉儲建置專案在進行資料集結設計及開發階段時 依照下列10個步驟進行。其中前三步驟為有關規劃部份、步驟4到步驟6為維度載 入部分，步驟7之後為事實表與自動化。

（1） 設計一非常高階而且概要圖式的流程，簡單了解資料來源到資料倉儲的過 程。

（2） 測試並選擇一個適合的資料轉換工具去執行。

（3） 將資料倉儲的表格欄位展開，將較複雜的轉換規則簡要的描述，並將表格 間串聯的主鍵的關係畫成圖，並事先訂出執行程式的順序。

（4） 先建立並且測試一個靜態的維度表格的資料載入，這步驟的主要目的是要 先找出此架構有可能的瓶頸，包含連結、檔案轉換和安全問題。

（5） 針對一個維度表格，建立並且測試緩慢變化過程的。

（6） 針對其他的維度建立並測試資料載入。

（7） 針對歷史性的事實表格(基礎表格)建立並測試，其中包括代理鍵的查找和 替換。

（8） 建立並測試新增的資料載入的過程。

（9） 建立並且做匯整統計表格的資料載入。

（10）設計、建立並測試資料轉換的程式可自動化執行。

8. 應用領域

資料倉儲建立後，建議應該要定義一組標準的終端用戶應用程式，此應用程 式規格需描述了報表樣板，用戶驅動的參數和必須的計算值。有此規格就能確保 開發團隊所交付的成果和商業用戶有一個共同的認知和共識[22]。

此 外 使 用者 應 用 程 式 可 能 也 包 含 了 即 時 分 析 系 統 (On-Line Analytical Processing, OLAP)，此類軟體主要可提供使用者，依其所需的資料及其特定的角 度加以分析，並在讀取上能提供快速且即時的查詢，同時亦能確保資料的一致性 及完整性。OLAP 主要是提供資料倉儲系統前端呈現給使用者的介面，友善的介 面是讓使用者願意使用的主因，系統的價值才會提升。同時也需針對不同角色的 使用者介面和內容須有所區分，例如高階主管跟一般使用者的操作介面就應有所 區分。另外權限控管也是非常重要的一環，不同階層的主管和一般使用者所能看 到的資訊都是不同的，尤其跟薪資、財務重要機密資訊，更須嚴格的權限限制。

9. 系統部署

依據應用程式的規格，使用者程式須包含組態配置設定並建構特定的報告格 式。理想上這些應用程式都是使用先進的資料處理工具，對開發團隊可顯著提高 生產力[22]。而資料倉儲系統完成後，需正式上線部署，也須考慮到企業的安全 性與作業型態，做好完整的權限管控。大部分的部署重點如下

（1） 資料倉儲資料庫：需維持正常運作並將重要資料每天備份，也需有一套監 控機制管控伺服器和資料庫是否正常運作，資料庫連線和效能是否有異 常。

（2） ETL程式：需設定定期的排程程式，讓ETL程式依據排程設定自動執行，

也須有監控程式監控ETL程式是否皆正常執行或執行時間過長。

（3） 前端的線上即時分析系統：須先規劃完整的功能和資料的權限管控，讓每 個不同角色看到不同階層的資料，並須有上線通知和使用者操作手冊，讓 使用者能清楚知道有哪些報表、功能和規則，才能達到讓使用者清楚並認 同新的分析系統。

10. 系統維護成長管理

資料倉儲初期的部署完成後，除了已上線的報表需要對使用者持續支援修 改、訓練，而且須確認過程和程序是適當且於有效運作中的資料倉儲。資料倉儲 的驗收和性能指標進行測量，應隨著時間的推移和記錄，以支持資料倉儲的行 銷。最後，維護的計劃應包括一個具有廣泛深遠的溝通策略。資料倉儲不同於傳 統系統的開發，改變應該被視為成功的象徵，而非代表失敗。因此資料倉儲會持 續性有新的主題產生，每個新的主題都會從需求分析開始，依據Kimball方法論 每一個步驟反覆執行，步驟大致可訂為以下幾點。

（1） 和使用者訪談需求、分析

（2） 對所有的需求做一個評估來決定資料倉儲第一期要先滿足那一些需求

（3） 與使用者對每一期的範圍達到共識，基本上在第一期的建置上，資料倉儲 團隊應該將重點放在系統架構的建立，而需求範圍則應挑選一個重要性高

且易完成的主題。這目的是能讓使用者很快地看到成果，並且讓以後的建 置行動不必顧慮到架構上的問題。

（4） 建置及測試第一期的系統

（5） 第一期系統上線後再開始第二期的建置，原則盡量每一期不要超過三個月 去完成。

11. 專案

專案管理需確保企業維度生命週期的運作仍有同步追蹤。運作的重點在於建 控專案狀態，問題追蹤和需求變更，以維持範圍界限。專案管理中持續的溝通是 符合管理期望最關鍵，而此管理期望也是建置成功資料倉儲目標的關鍵。

第四章 第四章

第四章 第四章 製造執行 製造執行 製造執行 製造執行資料倉儲 資料倉儲 資料倉儲 資料倉儲的 的 的 的建置 建置 建置 建置

4.1 個案公司的基本資料 個案公司的基本資料 個案公司的基本資料 個案公司的基本資料

個案公司為位於新竹科學工業園區周邊的半導體測試服務廠商，其所提供的 測試方案，可支援所有生產應用的最新測試平台。A 公司提供晶圓針測、晶圓研 磨、切割、挑揀及 IC 測試，預燒 (Burn-In) 到代客出貨 (Drop Ship) 等整合性 半導體產業後段服務，因此成為晶圓代工廠、IDM 廠和 IC 設計公司等尋找 「一 次購足」(One Stop Shop) IC 測試合作夥伴時的最佳選擇之ㄧ。為了提供顧客更 好的服務，A 公司在近幾年也跨進封裝產業另行成立封裝公司；為滿足全球化客 戶需求，A 公司也在大陸廠成立一家公司，同時有封裝、測試廠房服務、滿足客 戶需求。

4.2 個案公司的製造執行系統和資訊整合現況 個案公司的製造執行系統和資訊整合現況 個案公司的製造執行系統和資訊整合現況 個案公司的製造執行系統和資訊整合現況

4.2.1 製造執行系統的介紹 製造執行系統的介紹 製造執行系統的介紹 製造執行系統的介紹

個案公司的製造執行系統(WIP System)主要包含五大功能模組，分別為「基 本資料設定(Master Data Module)」、「WIP 系統管理(System Manager Module)」、

「工程資料設定(Engineer Data Module)」、「WIP 線上執行(WIP Tracking Module)」

與「資料查詢與報表(Reporting Module)」，如圖 6 為製造執行系統的五大模組之 系統關係圖。

圖 6 MES 5 大模組之系統關係圖

圖中也標示出了模組間的相互關係與相關負責人員。製造執行系統的管理者 與基本資料維護人員，分別針對「WIP 系統管理模組」與「基本資料設定模組」

進行系統使用權限管制與企業內部基本資料的維護；工程資料維護人員使用「工 程資料設定模組」進行企業內部各項產品之生產相關資訊定義；線上作業人員則 使用「WIP 線上執行模組」所提供之資料登錄介面，進行各項生產資料的登錄；

管理決策人員則透過「資料查詢與報表模組」提供之各項查詢介面與報表，進行 相關資料的彙整與分析。

將其 5 大模組的主要功能分別列表 2 如下：

表 2 MES 5 大模組功能

模組 主要功能

基本資料設定(Master Data Module) 1. 客戶資料維護 2. 供應商資料維護 3. 設備類別資料維護 4. 設備主資料維護 5. 部門資料維護 6. 員工資料維護

系統管理(System Manager Module) 1. 使用者/群組權限設定 2. 語系設定

3. 系統訊息設定 4. 系統版本設定 5. 資料庫連線設定 工程資料設定(Engineer Data Module) 1. 工程主檔設定

2. 作業站(operation)設定 3. 流程(process)設定 4. 產品資料設定 5. 作業站參數管理 線上執行(WIP Tracking Module) 1. 生產線處理

(1) 收貨處理 (2) 出貨處理 (3) 成品庫處理 (4) 不良品庫處理 (5) 流程卡列印 (6) 分、併批處理 2. WIP 資料登錄 3. 異常處理

(1) 指定異常設定 (2) 指定異常解除

(3) 異常狀態處理與解除 4. 例外處理

(1) 修改生產批 (2) 刪除生產批 (3) 生產批流程設定 資料查詢與報表(Reporting Module) 1. 生產批生產族譜圖

2. 生產批現況查詢與列印 3. 生產歷程資料查詢與列印 4. 生產詳細資料查詢與列印 5. 進出貨詳細資料查詢與列印

4.2.2 製造 製造 製造執行 製造 執行 執行系統的複雜使用特性 執行 系統的複雜使用特性 系統的複雜使用特性 系統的複雜使用特性

因現在的電子產品，晶片電路更複雜也更趨於高階，其測試技術和製程流程 相對也會更複雜，而這也是影響製造執行系統的複雜設計，在半導體測試業所實 際面臨的生產流程說明下列特點：

(1) 客戶導向

半導體後段廠並沒有自己所生產的產品，皆為客戶所委測的產品，而後 段測試製程並不像前段製程固定，客戶可依產品測試的結果決定後續流程、

測試參數調整或貨批的處置，例如：貨批測試後發生低良率，但因客戶指示 有急貨要先出給客戶的客戶，因此就須先將貨批拆批成良品和不良品各一 批，讓良品先續流程出貨，但不良品留下繼續重測，再依據測試結果決定是 否要續測、重測或是直接入庫報廢。

(2) 客制化、管制條件多

為確保生產的產品品質或人為疏失，客戶大都會提供不同產品的客制管 制法則，這些管制法則主要為良率警式標準、測試流程或生產參數變更、機 台和程式限定、載具管制，若違反客制管制條件，就需要將產品 Hold 或 Wait 並先通知客戶，等候客戶指示。

(3) 產品流程變化多

即使同樣 Memory 和 Logic 的產品，或同樣客戶的產品之下，其產品流 程變化萬千，並沒有一定的準則。客戶可能依據第一道測試結果，決定後續 要 Hold 轉流程、跳站、續測、重測，或者依據產品良率、產能調配、客戶 的客戶需求而變更流程。

(4) 電子資料交換和 B2B 整合密切

在半導體專業垂直分工之下，不論是 IC 設計公司、晶圓代工甚至 End-Customer，如：nVidia、Sony、NEC 都需要隨時可掌握所委外給上、中、

下游廠家的貨批現況、品質分析和製程結果，因此企業之間的資料交換服務

和資料整合更尤其重要，也遠比整合元件製造商(IDM)方式的流程更複雜。

半導體後段測試的流程和特殊作業的可變性和複雜度非常大。因此，作業人 員在執行半導體段測試時，發生錯誤的機率也大，也容易造成公司的賠償損失。

例如：因測試平台很多種，但測試程式版本也很多，改版異動頻率大，A 公司曾 因用錯測試程式，IC 測試結果錯誤，當將錯誤的資訊拋轉至客戶端時，客戶用 此錯誤的資料提供給他的最終客戶繼續下一段製程，造成產品異常，此對客戶造 成極大的損失，也因此對個案公司求償，這對公司的損失除了金錢上，名譽上的 損失卻是無法衡量的。

也因為半導體後段製程的複雜流程特性，若使用者採用人工方式管控，出錯 機率可能會無法降低，相對也影響品質，更降低了公司的兢爭優勢，所以 A 公 司的使用者對於製造執行系統的依賴程度非常高，所有生產的參數控管和卡關機 制都希望可透過製造執行系統來管控，主要目標就是降低人工的作業成本並能提 升更高的生產品質。要達到如此完整的系統自動化程度，個案公司的製造執行系 統相對就需具備更彈性、更客制化的設計架構，製造執行系統的所有模組功能也 需能支援所有相關生產行為。

半導體產業的垂直分工模式之成功的最主要關鍵就是透過資訊系統的整合 進而緊密鏈結，整合 的方式可透過 EDI(Electronic Data Interchange)和 B2B (Business to Business )，也因各家客戶有其各自制定的 EDI 和 B2B 格式，格式包 含 EXCEL、TXT、CSV、XML，而其內容資訊是依照各家客戶資訊系統所能接 收的定義為主，其傳輸、接收方式和接收平台也都不相同。

所以個案公司的製造執行系統所面對的除了內部的使用者還有客戶端，個案 公司的客戶至少有 200 家以上，從國內、外 IC 設計公司、晶圓代工廠、

End-Customer，包含電腦、手機、遊戲機、網路通訊、LCD 至一般消費性產品。

雖然個案公司的 MES 系統非常彈性，但面對上百家的客戶，除了持續新增的客 制化和卡關需求，與客戶之間的 EDI 和 B2B 傳輸，MES 客制化程式的需求量比 其他資訊系統遠遠超過，如圖 7 和圖 8 分別為個案公司的 CP 和 FT 製造執行系

統的需求統計圖。

圖 7 個案公司的 CP MES 的需求統計圖

圖 8 個案公司的 FT MES 的需求統計圖

從上圖 7 和圖 8 可看出 FT 的需求量幾乎是 CP 的兩倍，因為 FT 是屬於半導 體製程中的最後一段，此時 Wafer 已經被切割成一顆一顆的 IC，因 FT 測試需先 依據第一次測試的良率和和依據測試結果所實際分出的不同等級，再依各個不同

的等級，若後續流程不同，就需要先拆批再將各子批轉流程，其測試流程的管控 比 CP 製程的 Wafer 單位又更為複雜，因此 FT 製造執行系統的客制化程度也比 CP 來的高。

MES DB Schema Change

0 5 10 15 20

9607 9608

9609 9610

9611 9612

9701 9702

9703 9704

9705 9706

9707 9708

9709 9710

9711 9712

9801 9802

9803 9804

Monthly

C o u n ts

FT CP ASSY

圖 9 個案公司的 MES 資料庫異動次數統計圖

個案公司的製造執行系統可正式 release 程式為星期二和星期四，一週兩次，

但若有急件需求或配合客戶系統同時上線，release 程式的時間和次數就需配合調 整或增加。CP 和 FT 兩套製造執行系統每個月平均各 10 次，與其他資訊系統比 較，製造執行系統的程式異動頻率可算是非常頻繁。製造執行系統客制化程式異 動頻繁，當然相對資料庫也需配合異動，如上圖 9 為個案公司的製造執行系統資 料庫異動次數統計圖，FT 客制需求較多，相對資料庫異動次數也是偏高，FT 平 均每個月 10 件以上，製造執行系統資料庫的資料表和欄位異動情形比其他資訊 系統更頻繁。

4.2.3 製造 製造 製造執行系統的硬體架構介紹 製造 執行系統的硬體架構介紹 執行系統的硬體架構介紹 執行系統的硬體架構介紹

個案公司為 7*24 小時 OnLine 生產的公司，因此資料庫的高穩定性和大量資 料存取速度的更高品質要求是非常嚴格而且謹慎，對於大型企業所需要的高標準 要求，大型企業大都採用穩定度相對高的 ORACLE 資料庫，因此製造執行系統 的資料庫為 ORACLE 9i，作業系統環境為 Unix AIX，Server 硬體為 IBM。每一 套製造執行系統都會有兩台 Server 互做備援，一台為 Production Server，一台為

Standby Server，透過 Oracle Data Guard 的機制，將 Production Server 的異動資料 抄寫至 Standy Server，兩台 Server 的時間差，大約 3 到 5 分鐘。

製造執行系統的資料庫若停止運作，將影響生產相關作業和出貨，成本的損 失金額對公司也會有很大的影響。每一套製造執行系統都採用雙伺服器 Fail-Over 機制，若 Production 伺服器 Fail 無法連線使用，就可以立即自動切換到 Standy Server，盡量避免讓使用者和生產相關作業被伺服器異常問題所影響而可能延遲 交付出貨。

從導入新製造執行系統之後，公司內重要的資訊系統的資料庫也都整合以 ORACLE 為主。

4.2.4 個案公司製造執行系統的資訊整合現況 個案公司製造執行系統的資訊整合現況 個案公司製造執行系統的資訊整合現況 個案公司製造執行系統的資訊整合現況

半導體封裝測試廠沒有自己生產的產品，主要是接收最上游 IC 設計廠所委 外代工製造的晶圓和 IC，完成後段封裝、測試製程，因此在下游的封測廠最重 要的就是生產製程的資訊，也就是晶圓和 IC 的測試資料，而生產資訊的管控主 要是由製造執行系統為主，因封測廠的所有製程流程規則都是依據客戶需求來客 製化訂定開發，而製造執行系統客製化程度非常高，也包含很多商業邏輯，是 A 公司的最複雜但也是核心系統。

如圖 10，各 IT 資訊系統的資料基準來源是從製造執行系統，例如：CIM 資 訊系統需要透過製造執行系統主動觸發動作並檢核系統相關的卡關邏輯或產生 報表和資料送給客戶；另外公司產能的調配、營收狀況、機台的稼動使用率…等 等相關分析報表，對營運中心和製造中心的高階主管的相關決策是非常必要而且 很重要的資訊；甚至請款 Billing 匯報系統，這些請款報表系統的資料來源也皆 來自於製造執行系統。

但因前端製造執行系統的複雜商業邏輯導致 IT 跨部門的資訊整合程度更困 難，概略歸納下的資訊整合的方式可分為以下 3 種，如圖 10：

(1) 利用服務呼叫取得所需資訊：依據不同報表不同客戶需求，開發網路服