應用集體緩衝於瓶頸迴流生產型態之限制驅導 式主生產排程方法

應用集體緩衝於瓶頸迴流生產型態之限制驅導 式主生產排程方法

學生：葉美伶 指導教授：吳鴻輝 博士

摘 要

當 訂 單 在 瓶 頸 有 愈 多 的 迴 流 作 業時 ， 則 其 瓶 頸 的 生 產 節 奏 即 愈 難 設 計 或 愈 難 維 護。因 此 無 法 直 接 應 用 Spencer & Cox III 【33】所提出 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 之 觀 念 。 為 了 解 決 這 個 問 題 ， 吳 鴻 輝 與 李 明 煌【2】提出了瓶頸迴流作業之限制驅導式主生產排程(CBMPS)構建模 式，以 簡 化 瓶 頸 迴 流 作 業 之 主 生 產 排 程 的 產 生，而 可 直 接 應 用 Spencer

& Cox III 所提出之限制驅導式主生產排程之觀念。這個模式在初步構 想 上 是 可 行 的 ， 然 而 卻 有 兩 點 不 足 之 處 ：(1)CBMPS 模式與瓶頸生產 節 奏(DRUM)設計兩者間的相關性，並無明確說明；(2)CBMPS 模式所 推 導 出 之 投 料 與 入 庫 時 間 ， 並 無 合 理 的 驗 證 。

因 此 本 文 主 要 為 應 用 集 體 緩 衝 觀念 於 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS) 構 建 模 式 ， 如 何 透 過 集 體 緩 衝 之 管 理 來 配 合 CBMPS 構建模式，以使得 Spencer & Cox III 所提出之限制驅導式主 生 產 排 程 之 觀 念 能 應 用 於 瓶 頸 迴 流 之 生 產 環 境 。

最 後 建 構 一 個 虛 擬 的 製 造 環 境 作 為 研 究 中 使 用 的 實 驗 環 境，利 用 Excel VBA 建構一個瓶頸迴流作業之生產節奏設計(推平)系統，結果 本 演 算 法 可 有 效 將 瓶 頸 負 荷 平 準 化 ， 並 且 推 導 出 合 理 投 料 與 入 庫 時 間，而 應 用 集 體 緩 衝 觀 念 於 瓶 頸 生 產 節 奏 設 計，更 能 使 訂 單 之 生 產 週 期 有 效 縮 短 。

關 鍵 詞 ： 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 、 集 體 緩 衝 、 瓶 頸 迴 流 作 業 、 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS)、限制驅導式現場 排 程

Appling Global Buffer in the Drum-Buffer-Rope Based Master Production Scheduling for the

Bottleneck Reentry Environment

Student：Mei-Ling Ye Advisor：Dr. Horn-Huei Wu

ABSTRACT

Constraint-Based Master Production Scheduling (CBMPS) has been proposed by Spencer & CoxⅢ【33】and has been accepted by factories whose constraint dose not feed itself. In the bottleneck reentry environments, however, the Constraint-Based Master Production Scheduling (CBMPS) model is infeasible because its constraint must feed itself several times. A prototype of CBMPS is also developed by using Excel VBA to demonstrate the feasibility of the model.

Keywords：DBR-based Master Production scheduling(MPS), Global

Buffer, Bottleneck Reentry, DBR-based MPS in the

bottleneck reentry environments (CBMPS),

Drum-Buffer-Rope(DBR).

誌 謝

本 篇 論 文 得 以 順 利 完 成 ， 最 要 感 謝 的 人 是 我 的 指 導 教 授 － 吳 鴻 輝 博 士 ， 在 研 究 期 間 提 供 了 明 確 的 的 研 究 方 向 外 ， 不 厭 其 煩 的 教 導 和 遇 到 疑 問 時 給 予 適 時 的 建 議 與 導 正 ， 都 令 我 受 益 非 淺 。 此 外 ， 由 衷 地 感 謝 口 試 委 員 李 榮 貴 博 士 和 賀 力 行 博 士 於 口 試 時 的 指 正 與 建 議 ， 使 得 本 論 文 能 更 加 完 善 。

在 受 業 期 間 ， 謝 謝 學 長 姐 明 發、 汶 娟 、 容 余 、 家 祥 、 仕 明 給 我 的 鼓 勵 與 打 氣，學 弟 妹、永 全、國 維 給 我 的 關 懷，同 窗 好 友 冠 華、滄 浩 、 鴻 錫 、 弘 裕 、 為 舒 、 煜 鈴 的 一 同 奮 鬥 ， 陪 我 經 歷 過 這 段 時 光 ， 你 們 真 摯 的 付 出 ， 讓 我 有 的 源 源 不 斷 的 動 力 。

最 後 要 感 謝 在 我 生 命 中 佔 有 重 要 地 位 的 人 － 我 的 爸 媽 及 家 人 ， 沒 有 你 們 一 路 的 支 持 鼓 勵 與 生 活 上 的 關 心 照 顧 ， 就 不 會 有 今 天 的 我 ， 僅 將 本 篇 論 文 獻 給 你 們—我最愛的家人！

美伶 2004.7 于新竹

目 錄

中 文 摘 要 ... i

英 文 摘 要 ... ii

誌 謝 ... iii

目 錄 ... iv

圖 目 錄 ... vi

表 目 錄 ... viii

第 一 章 緒 論...1

1.1 研究背景與動機 ...1

1.2 研究目的 ...2

1.3 研究流程與論文架構 ...3

第 二 章 文 獻 探 討...5

2.1 限制驅導式排程探討 ...5

2.2 瓶頸迴流作業之限制驅導式排程探討...7

2.3 一般主生產排程的介紹與相關文獻探討 ...8

2.4 限制驅導式主生產排程文獻探討 ... 17

2.5 小結 ... 19

第 三 章 模 式 構 建... 21

3.1 問題描述分析與解決方法 ... 21

3.2 CBMPS 構建模式說明 ... 26

3.4 瓶頸生產節奏設計模式說明 ... 34

3.5 瓶頸生產節奏設計模式演算法 ... 36

3.6 範例說明 ... 39

第 四 章 排 程 系 統 模 擬 驗 證... 47

4.1 模擬模型之基本假設 ... 47

4.2 模擬模式 ... 47

4.2.1 模擬模型之參數設定 ... 47

4.2.2 實驗因子之參數設定 ... 51

4.3 績效指標 ... 52

4.4 模擬次數、模擬長度和系統暫態 ... 54

4.5 實驗結果與分析 ... 57

4.5.1 實驗結果 ... 57

4.5.2 分析 ... 57

4.6 小結 ... 60

第 五 章 結 論 與 後 續 研 究... 67

5.1 結論 ... 67

5.2 後續研究 ... 69

參 考 文 獻 ... 70

附 錄 ... 74

圖目錄

圖 1.1 研究步驟流程圖 ...4

圖 2.1 限制驅導式排程方法的排程觀念及原理 ...6

圖 2.2 主生產排程示意圖 ...9

圖 2.3 Liu 方法流程 ... 10

圖 2.4 Hung & Leachman 模擬與線性規劃模型反覆修正過程圖 ... 11

圖 2.5 A 產品之流程分解圖 ... 18

圖 2.6 吳鴻輝與李明煌的合併瓶頸迴圈作業後之示意圖 ... 18

圖 2.7 洪文章的合併瓶頸迴圈作業後之示意圖 ... 19

圖 3.1 瓶頸迴流之投料/入庫計劃與瓶頸瓶頸生產節奏之關係 ... 21

圖 3.2 瓶頸迴流作業之限制驅導式主生產排程，與展開之瓶頸生產 節 奏 關 係... 22

圖 3.3 整合生產排程觀念之流程架構 ... 23

圖 3.4 整合集體緩衝觀念與 CBMPS 方法模式 ... 25

圖 3.5 A 產品之流程分解圖 ... 26

圖 3.6 合併瓶頸迴圈作業後之示意圖 ... 27

圖 3.7 訂單在廢墟分佈以及運用前推法推平之結果 ... 30

圖 3.8 CBMPS 建構模式之流程 ... 33

圖 3.9 瓶頸有迴流作業訂單之集體緩衝示意圖 ... 35

圖 3.10 瓶頸生產節奏設計模式之流程 ... 39

圖 3.11 產品之製程基本資料 ... 39

圖 3.12 CBMPS 之生產節奏 ... 43

圖 4.1 CCR＝90%、瓶頸迴流次數 15~25 迴圈、CCR 加工時間與緩 衝 大 小 之 比 例 5%之系統的暫態圖 ... 57

圖 4.2 在迴圈次數 2~10 迴圈、有 CBMPS 排程情況下，其不同 CCR 負 荷 程 度 與 入 庫 差 之 關 係 圖 ... 60

圖 4.3 在迴圈次數 2~10 迴圈、有 CBMPS 排程情況下，其不同 CCR 負 荷 程 度 與 投 料 差 之 關 係 圖 ... 61

圖 4.4 在迴圈次數 15~25 迴圈、有 CBMPS 排程情況下，其不同 CCR 負荷程度與入庫差之關係圖 ... 61 圖 4.5 在迴圈次數 15~25 迴圈、有 CBMPS 排程情況下，其不同

CCR 負荷程度與投料差之關係圖 ... 61 圖 4.6 在迴圈次數 30~40 迴圈、有 CBMPS 排程情況下，其不同

CCR 負荷程度與入庫差之關係圖 ... 62 圖 4.7 在迴圈次數 30~40 迴圈、有 CBMPS 排程情況下，其不同

CCR 負荷程度與投料差之關係圖 ... 62 圖 4.8 在迴圈次數 2~10 迴圈、無 CBMPS 排程情況下，其不同 CCR

負 荷 程 度 與 入 庫 差 之 關 係 圖 ... 62 圖 4.9 在迴圈次數 2~10 迴圈、無 CBMPS 排程情況下，其不同 CCR

負 荷 程 度 與 投 料 差 之 關 係 圖 ... 63 圖 4.10 在迴圈次數 15~25 迴圈、無 CBMPS 排程情況下，其不同

CCR 負荷程度與入庫差之關係圖 ... 63 圖 4.11 在迴圈次數 15~25 迴圈、無 CBMPS 排程情況下，其不同

CCR 負荷程度與投料差之關係圖 ... 63 圖 4.12 在迴圈次數 30~40 迴圈、無 CBMPS 排程情況下，其不同

CCR 負荷程度與入庫差之關係圖 ... 64 圖 4.13 在迴圈次數 30~40 迴圈、無 CBMPS 排程情況下，其不同

CCR 負荷程度與投料差之關係圖 ... 64 圖 4.14 在迴圈次數 2~10 迴圈、有無 CBMPS 排程、無 GB 情況下，

其 不 同 CCR 負荷程度與平均流程時間百分比之關係圖 ... 64 圖 4.15 在迴圈次數 15~25 迴圈、有無 CBMPS 排程、無 GB 情況下，

其 不 同 CCR 負荷程度與平均流程時間百分比之關係圖 ... 65 圖 4.16 在迴圈次數 30~40 迴圈、有無 CBMPS 排程、無 GB 情況下，

其 不 同 CCR 負荷程度與平均流程時間百分比之關係圖 ... 65 圖 4.17 在迴圈次數 2~10 迴圈、有無 CBMPS 排程、有 GB 情況下，

其 不 同 CCR 負荷程度與平均流程時間百分比之關係圖 ... 65 圖 4.18 在迴圈次數 15~25 迴圈、有無 CBMPS 排程、有 GB 情況下，

其 不 同 CCR 負荷程度與平均流程時間百分比之關係圖 ... 66 圖 4.19 在迴圈次數 30~40 迴圈、有無 CBMPS 排程、有 GB 情況下，

其 不 同 CCR 負荷程度與平均流程時間百分比之關係圖 ... 66

表目錄

表 2.1 外部交期模式說明 ... 12

表 2.2 內部交期模式說明 ... 13

表 3.1 圖 3.11 製程之訂單基本資料 ... 39

表 3.2 重排時點前未加工作業之瓶頸生產節奏 ... 40

表 3.3 合併後之瓶頸緩衝、瓶頸加工時間和出貨緩衝 ... 40

表 3.4 圖 3.11 製程之訂單 CBMPS 投料與入庫計劃，以及 CBMPS 生 產 節 奏 ... 43

表 3.5 訂單之各瓶頸迴圈在瓶頸資源之理想排程(廢墟) ... 44

表 3.6 應用集體緩衝觀念展開之瓶頸生產節奏 ... 45

表 3.8 應用集體緩衝觀念展開之投料與出貨計劃 V.S. CBMPS 之投 料 與 入 庫 計 劃... 46

表 3.9 投料差百分比與入庫差百分比 ... 46

表 4.1 產品迴流加工途程 ... 48

表 4.2 實驗因子組合 ... 52

表 4.3 CCR 負荷 90%、瓶頸迴流次數 15~25 迴圈、CCR 加工時間 與 間 隔 緩 衝 大 小 之 比 例 5%、有 CBMPS、無 GB 的系統進行 模 擬 5 次的實驗結果 ... 54

表 4.4 投料差的模擬次數 ... 55

表 4.5 入庫差的模擬次數 ... 55

表 4.6 平均流程時間百分比的模擬次數 ... 56

附 表 1 瓶頸迴流次數 2~10 迴圈時之實驗結果 ... 74

附 表 2 瓶頸迴流次數 15~25 迴圈時之實驗結果 ... 75

附 表 3 瓶頸迴流次數 30~40 迴圈時之實驗結果 ... 76

符號說明

1. amei： 「 訂 單 在 CBMPS 計劃之結束時間」，訂單 i 在 CBMPS 計 劃 中 排 定 之 結 束 時 間 。

2. amsi： 「 訂 單 在 CBMPS 計劃之開始時間」，訂單 i 在 CBMPS 計 劃 中 排 定 之 開 始 時 間 。

3. bi： 「 瓶 頸 緩 衝 」，訂 單 i 的瓶頸緩衝值，即訂單 i 從投料到瓶 頸 站 所 需 的 緩 衝 時 間 。

4. CMi： 「訂單在 CBMPS 之完成時間」，訂 單 i 的預計完成入庫之 時 間 ，

CM

_i

= ame

_i

+ S

_i。

5. dbij： 「 瓶 頸 生 產 節 奏 之 作 業 間 隔 」， 在 瓶 頸 生 產 節 奏 上 ， 訂 單 i 的第 j 個瓶頸作業與第 j+1 個瓶頸作業間的相隔距離，即 第 j 個瓶頸作業的完成時間與第 j+1 個瓶頸作業的開始加 工 的 相 隔 時 間 ，db_ij = ds_i(j+1) −de_ij ,for 1≤ j≤ J_i −1。 6. deij： 「瓶頸作業在瓶頸生產節奏之結束時間」，訂單 i 的第 j

個 瓶 頸 作 業 在 瓶 頸 生 產 節 奏 上 所 排 的 加 工 結 束 時 間 ，

j J

1 for , p ds

de

ij

=

ij

+

ij

≤ ≤

i

。 7. Di： 「 訂 單 之 交 期 」， 訂 單 i 的交期。

8. dsij： 「瓶頸作業在瓶頸生產節奏之開始加工時間」，訂單 i 的

第 j 個瓶頸作業在瓶頸生產節奏上所排的開始加工時間，

1 ≤ j ≤ Ji。

9. Ji： 「 作 業 數 」， 第 i 張訂單需在瓶頸加工的次數，Ji≥1。

10. mrei： 「 訂 單 在 CBMPS 廢墟之結束時間」，訂 單 i 在廢墟上所排 的 加 工 結 束 時 間 。

11. mrsi： 「訂單在 CBMPS 廢墟之開始加工時間」，訂 單 i 在廢墟上 所 排 的 開 始 加 工 時 間 。

12. N： 「 訂 單 數 」， 需 要 排 程 之 訂 單 數 ，N≥1。 其 次 每 一 張 訂 單 有 一 編 號 i，1≤ i ≤ N。

13. oij： 「 瓶 頸 作 業 序 」， 訂 單 i 的第 j 個瓶頸作業，1 ≤ j ≤ Ji。 14. pij： 「 瓶 頸 作 業 加 工 時 間 」，訂 單 i 的第 j 個瓶頸作業之加工時

間 ，1 ≤ j ≤ Ji。

15. rci： 「訂單在廢墟之完成時間」，訂單 i 的在廢墟的計畫完成 入 庫 之 時 間 ，

rc

_i

= re

_iJi

+ S

_i。

16. reij： 「瓶頸作業在廢墟之結束時間」，訂 單 i 的第 j 個瓶頸作業 在 廢 墟 上 所 排 的 加 工 結 束 時 間 ，1 ≤ j ≤ Ji。

17. Rij： 「間隔緩衝」，訂單 i 的第 j 個間隔緩衝值，它是訂單 i 在 瓶 頸 站 完 成 了 第 j 次瓶頸作業後，從離開瓶頸站到又流回 瓶 頸 站(要進行第 j+1 次瓶頸作業)之間所需的緩衝時間，1

≤ j ≤ Ji–1。

18. RMi： 「訂單在 CBMPS 之投料時間」，訂單 i 的計畫投料時間，

i i

i

ams B

RM = −

。

19. rri： 「 訂 單 在 廢 墟 之 投 料 時 間 」， 訂 單 i 的在廢墟的計畫投料 時 間 ，

rr

_i

= rs

_i1

− B

_i。

20. rsij： 「瓶頸作業在廢墟之開始加工時間」，訂 單 i 的第 j 個瓶頸 作 業 在 廢 墟 上 所 排 的 開 始 加 工 時 間 ，1 ≤ j ≤ Ji。

21. si： 「 出 貨 緩 衝 」，訂 單 i 的出貨緩衝值，即訂單 i 從完成最後 一 次 (即第 Ji 次)瓶頸作業，到完成所有非瓶頸而入庫之 間 所 需 的 緩 衝 時 間 。

22. SLTi： 「 標 準 的 流 程 時 間 」，為 訂 單 i 之標準的流程時間(Standard Lead Time)，訂單 i 的瓶頸緩衝值、訂單 i 的出貨緩衝值、

訂 單 i 所有間隔緩衝值、與訂單 i 所有瓶頸加工時間總合，

即SLT B p ^{j 1}R S_i, for 1 j J

1

k ik

1 j

1

k ik

i

i = + ∑ + ∑⁻ + < ≤

=

−

= 。

23. T： 「 重 排 時 間 」，工 廠 重 排 DBR 排程之參考時間，任何投料 或 瓶 頸 作 業 的 排 程 時 間 不 可 早 於 T。

第一章 緒論

1.1 研究背景與動機

當 訂 單 在 瓶 頸 有 愈 多 的 迴 流 作 業 時 ， 則 其 瓶 頸 的 生 產 節 奏 即 愈 難 設 計 或 愈 難 維 護 。 例 如 在 沒 有 瓶 頸 迴 流 之 環 境 ， 其 產 品 製 程 只 需 經 過 一 次 瓶 頸 加 工 作 業，則 如 何 設 計 DRUM 或推平廢墟，其決策是很直接 的。然 而，對 於 瓶 頸 作 業 迴 流(Reentry)的生產環境，例如在一個有 10 個 瓶 頸 迴 流 作 業 的 環 境 ， 由 於 瓶 頸 作 業 的 迴 流 特 性 ， 此 環 境 下 的 訂 單 需 經 過 瓶 頸 10 次加工作業，則在設計 DRUM 或推平廢墟時，會因為 同 一 訂 單 在 瓶 頸 的 前 後 迴 流 作 業 之 相 依 特 性 ， 所 導 致 的 一 些 設 計 DRUM 或推平廢墟的技術困難與複雜性。

因 此 ， 當 在 瓶 頸 作 業 迴 流 生 產 環 境 下 ， 承 接 一 張 新 訂 單 時 而 無 法 直 接 得 知 其 可 能 之 完 成 時 間 及 投 料 時 間 ， 以 及 對 現 有 訂 單 之 影 響 等 ， 而 必 須 重 排 所 有 的 訂 單 後 才 可 得 知 ， 故 無 法 直 接 應 用 Spencer & Cox III 【33】所提出之限制驅導式主生產排程之觀念。

為 了 解 決 這 個 問 題，吳 鴻 輝 與 李 明 煌【2】提出了瓶頸迴流作業合 併 之 主 生 產 排 程 構 建 模 式 ， 為 後 續 說 明 ， 本 研 究 在 此 定 義 吳 鴻 輝 與 李

明 煌【2】提出之合併模式稱為「瓶頸迴流作業之限制驅導式主生產排

程 」 簡 稱 CBMPS。 如 此 即 可 將 瓶 頸 迴 流 作 業的 問 題 簡 化 成 類 似 瓶 頸 沒 有 迴 流 的 單 一 瓶 頸 作 業 ， 以 簡 化 瓶 頸 迴 流 作 業 之 主 生 產 排 程 的 產 生，而 可 直 接 應 用 Spencer & Cox III 所提出之限制驅導式主生產排程 之 觀 念 。

這 個 模 式 在 初 步 構 想 上 是 可 行 的 ， 然 而 卻 有 兩 點 不 足 之 處 如 下 ： 一 、 此 合 併 模 式(CBMPS)與 瓶 頸 生 產 節 奏 (DRUM)設 計 兩 者 間 的 相 關

性 ， 並 無 明 確 說 明 。

二 、 此 合 併 模 式(CBMPS)所推導出之投料與入庫時間，並無合理的驗 證 。

針 對 第 一 點 不 足 ， 合 併 而 後 展 開 其 展 開 結 果 會 依 不 同 的 展 開 設 計

方 法 而 有 所 不 同 ， 亦 即 合 併 與 展 開 存 在 某 種 介 面 關 係 ， 換 言 之 ， 主 生 產 排 程 計 劃 所 排 出 之 訂 單 交 期 或 投 料 時 間 ， 和 展 開 之 瓶 頸 生 產 節 奏 所 排 出 之 訂 單 交 期 或 投 料 時 間 有 相 關 性 ， 主 生 產 排 程 計 劃 與 展 開 之 瓶 頸 生 產 節 奏 很 接 近 才 有 意 義 。

針 對 第 二 點 不 足 ， 缺 少 進 一 步 的 驗 證 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS)構建模式的合理性，亦即瓶頸迴流作業之限制驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS)構 建 模 式 所 排 出 之 訂 單 入 庫 時 間 或 投 料 時 間

，

必 須 和 瓶 頸 生 產 節 奏

所排出之訂

單 交 期 或 投 料 時 間 很 相 近 才 有 意 義 。 若 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS)構建模式所排 出 之 訂 單 投 料 時 間 太 早 ， 則 會 造 成 現 場 負 荷 太 高 而 使 得 等 候 時 間 太 長 ， 進 而 訂 單 生 產 週 期 時 間 增 加 ， 因 此 投 料 時 間 會 遠 早 於 實 際 排 出 之 訂 單 投 料 時 間 ， 入 庫 時 間 會 遠 早 於 實 際 排 出 之 完 成 投 料 時 間 。 反 之 ， 若 太 晚 投 料 ， 則 會 造 成 現 場 負 荷 太 低 而 使 得 瓶 頸 生 產 節 奏 空 洞 很 多 ， 亦 即 浪 費 CCR 產能。

1.2 研究目的

依 據 上 述 的 研 究 背 景 與 動 機 ， 本 文 主 要 為 應 用 集 體 緩 衝 觀 念 於 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS)構建模式，如何透過集 體 緩 衝 之 管 理 來 配 合 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS) 構 建 模 式 ， 以 使 得 Spencer & Cox III【33】所提出之限制驅導式主生 產 排 程 之 觀 念 能 應 用 於 瓶 頸 迴 流 之 生 產 環 境 。

本 研 究 首 先 運 用 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS) 構 建 模 式 進 行 CCR 負荷平準化(Leveling)，去除 CCR 負荷局部高峰之 狀 況，讓 CCR 負荷為可行的。然而，單單只有頸迴流作業之限制驅導 式 主 生 產 排 程(CBMPS)構建模式是不足的，因為，瓶頸迴流作業在推 平(安 排)排 程 時 會 有 推 長 效 應 【 4】， 因 而 搭 配 集 體 緩 衝 管 理 之 觀 念即 可 再 進 一 步 減 輕 推 長 效 應 之 影 響 ， 才 可 使 訂 單 可 以 在 交 期 內 達 交 ， 並

且 MPS 計劃與瓶頸生產節奏可以同步，以驗證吳鴻輝與李明煌【2】

所 提 出 之 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS)構建模式之合 理 性 ， 並 且 能 很 容 易 的 維 護 以 發 揮 在 面 對 客 戶 下 單 時 的 一 些 管 理 功 能 ， 例 如 交 期 之 掌 握 或 可 承 諾 產 能(CTP，Capable-To-Promise)等。

1.3 研究流程與論文架構

本 論 文 研 究 進 行 之 方 式 如 圖 1.1 所示：

一 、 文 獻 回 顧

蒐 集 主 生 產 排 程 方 法 、 限 制 驅 導 式 排 程 方 法 ， 及 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 方 法 的 相 關 研 究 文 獻 ， 分 別 針 對 瓶 頸 有 、 無 迴 流 型 態 的 部 份 做 整 理 分 析 ， 用 以 了 解 目 前 相 關 主 題 的 研 究 進 展 。

二 、 系 統 建 構 與 程 式 設 計

主 要 分 兩 大 部 份 ， 第 一 ， 直 接 排 瓶 頸 生 產 節 奏 ； 第 二 ， 透 過 集 體 緩 衝 管 理 來 配 合 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 (CBMPS)構建模式，以使得 Spencer & Cox III【33】所提出之限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 之 觀 念 能 應 用 於 瓶 頸 迴 流 之 生 產 環 境 ， 提 供 現 場 包 括 投 料 、 出 貨 、 排 程 控 制 的 運 用 。

三 、 排 程 系 統 模 擬 驗 證

設 計 模 擬 環 境 ， 利 用 本 系 統 求 出 其 瓶 頸 生 產 節 奏 ， 並 加 以 驗 證 其 合 理 性 及 可 行 性 。 再 利 用 實 驗 設 計 ， 對 系 統 中 所 考 慮 之 各 項 因 素 作 一 分 析 及 評 估 。

四 、 結 論 與 未 來 方 向 建 議

經 由 實 驗 分 析 結 果 得 出 結 論 ， 並 對 本 論 文 提 出 的 運 用 集 體 緩 衝 管 理 來 配 合 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS)構建 模 式 做 一 總 結 及 檢 討 。 最 後 提 出 尚 待 解 決 的 問 題 與 後 續 研 究 方 向 建 議 。

圖 1.1 研究步驟流程圖

排程系統模擬驗證 系統建構與程式設計

文獻回顧

結論與建議

第二章 文獻探討

由 於 本 文 在 於 說 明 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS) 構 建 模 式 與 瓶 頸 生 產 節 奏(DRUM) 設 計 兩 者 間 的 相 關 性 ， 以 及 驗 證 CBMPS 構 建 模 式 所 推 導 出 之 投 料 與 入 庫 時 間 為 合 理 的 ， 因 此 在 文 獻 的 回 顧 上 分 為 四 部 分 ， 分 述 於 下 。

一 、 限 制 驅 導 式 排 程 探 討

二 、 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 排 程 探 討

三 、 一 般 主 生 產 排 程 的 介 紹 與 相 關 文 獻 探 討 四 、 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 文 獻 探 討

2.1 限制驅導式排程探討

限 制 驅 導 式 現 場 排 程 與 管 理 系 統(Drum-Buffer-Rope，DBR)是高瑞 博 士 於 1986 年所提出的一套解決生產排程的方法，其理念認為限制資 源 決 定 此 系 統 的 產 出 【17】。 限 制 驅 導 式 排 程 方 法 即 係 根 據 限 制 理 論

（Theory Of Constraint；TOC）五個循環步驟所發展出來的一種解決 生 產 排 程 問 題 之 排 程 技 術 【17、18、19、20】。

限 制 驅 導 式 排 程 方 法(DBR)的基本排程觀念及原理可用圖 2.1 來 表 示 【3】，其排程方法中之“D”為 Drum，Drum 為限制資源之生產節 奏，其 決 定 了 系 統 的 生 產 順 序（ 節 奏 ），透 過 妥 善 保 護 與 充 份 利 用 瓶 頸，

系 統 將 產 出 最 大 或 績 效 最 佳。而“B”為 Buffer，Buffer 的組成分別為加

工/設定時間、製程不穩定寬裕以及負荷高峰寬裕，依據其功用可區分

為 出 貨 緩 衝 （Shipping Buffer）、瓶頸緩衝（CCR Buffer）、裝配緩衝

（Assembly Buffer）。

此 外 Goldratt【18】也針對迴圈製程環境提出另一套間隔棍(Batch Rod)排程方法，間隔棍為不可壓縮的棍子，長度即為前後兩瓶頸迴流 作 業 的 間 隔 緩 衝 ， 詳 見 2.2 節。而“R”為 Rope，其為投料站排程，是 配 合 Drum 排程之物料發放時間。因此，透過 DBR 管理系統之 Drum、

Buffer 及 Rope 三個核心機制的運作，工廠不但能提升有效產出，降低 WIP 或縮短生產週期(Cycle Time)，而且可以提升訂單達交率。這些成

效，可 以 在 愈 來 愈 多 實 務 界 的 成 功 應 用 得 到 驗 證【9、12、24、26、30】。

資 料 來 源 ： 吳 鴻 輝 、 李 榮 貴 【3】

圖 2.1 限制驅導式排程方法的排程觀念及原理

目 前 限 制 驅 導 式 現 場 排 程 與 管 理 系 統 在 設 計 瓶 頸 生 產 節 奏(Drum) 可 分 兩 種 情 況 【3】：

一 、 接 單 型 生 產 型 態(已知交期)

將 每 一 訂 單 之 交 期 減 去 出 貨 緩 衝 為 瓶 頸 站 完 工 時 間 ， 使 用 無 限 產 能 之 排 程 法 排 出 瓶 頸 站 的 理 想 排 程(ruin)， 將 理 想 排 程 (ruin) 推 平 利 用 後 推 排 程 方 法(backward pass)， 即 把 Ruin 由 後 往 前 推 平 ， 依 據 瓶 頸 站 完 工 時 間 離 交 期 最 短 者 優 先 ， 若 是 同 時 有 兩 張 以 上 訂 單 再 瓶 頸 站 完 工 時 間 一 樣 時 ， 加 工 時 間 較 長 者 優 先 或 不 賺 錢 者 優 先 ， 若 有 訂 單 排 到 過 去 再 將 其 往 後 推 至 零 點 開 始(合 理 化 排 程)，此法稱為「後推法」。

二 、 計 劃 型 生 產 型 態(已知投料時間)

將 每 一 訂 單 之 投 料 時 間 加 上 瓶 頸 緩 衝 為 瓶 頸 站 開 始 時 間 ， 使 用 無 限 產 能 之 排 程 法 排 出 瓶 頸 站 的 理 想 排 程(ruin)， 將 理 想 排 程 (ruin)推平利用前推排程方法(forward pass)，即把 Ruin 由前往後 推 平 ， 依 據 瓶 頸 站 在 Ruin 開始時間離目前可排程時間最短者優 先，若 是 同 時 有 兩 張 以 上 訂 單 之 瓶 頸 站 在 Ruin 開始時間一樣時，

加 工 時 間 較 短 者 優 先 或 賺 錢 者 優 先 ， 此 法 稱 為 「 前 推 法 」。

M 加 工 機 器

M 之 前 加 工 作 業 M 之 後 加 工 作 業

要 和 M 裝配之前加工作業 裝 配 緩 衝

瓶 頸 緩 衝 CCR

出 貨 緩 衝 投 料

投 料 出 貨

2.2 瓶頸迴流作業之限制驅導式排程探討

由 2.1 節的介紹，得知限制理論的排程方法以及緩衝管理，本節

將 深 入 介 紹 限 制 理 論 如 何 解 決 迴 流 製 程 的 排 程 問 題 ， 並 且 說 明 限 制 理 論 的 緩 衝 管 理(間隔緩衝)如何運用在迴流製程的排程問題中。

由 於 瓶 頸 作 業 有 迴 流 之 特 性 ， 所 以 在 設 計 瓶 頸 生 產 節 奏 時 ， 一 張 訂 單 在 瓶 頸 生 產 節 奏 上 會 有 兩 個 以 上 的 作 業 。 對 於 這 些 同 一 訂 單 的 瓶 頸 迴 流 作 業 ， 因 為 有 製 程 相 依 的 特 性 ， 所 以 設 計 瓶 頸 生 產 節 奏 必 須 滿 足 下 列 兩 個 技 術 條 件 ：

一 、 在 瓶 頸 生 產 節 奏 上 ，同 一 訂 單 之 後 瓶 頸 作 業 不 可 以 排 在 前 瓶 頸 作 業 之 前 ， 否 則 該 瓶 頸 生 產 節 奏 違 反 了 製 程 相 依 之 條 件 ， 是 不 可 行 的 排 程 。

二 、 在 瓶 頸 生 產 節 奏 上 ，前 後 兩 瓶 頸 迴 流 作 業 所 排 之 位 置 間 的 相 隔 時 間 ， 稱 為 作 業 間 隔 。 基 本 上 ， 作 業 間 隔 的 時 間 是 排 程 的 結 果 ， 它 決 定 了 後 瓶 頸 迴 流 作 業 能 開 始 加 工 的 時 間 ，而 間 隔 緩 衝 則 是 現 場 物 流 所 需 的 時 間 ， 它 決 定 了 後 瓶 頸 迴 流 作 業 在 現 場 能 流 回 瓶 頸 迴 站 的 時 間 。 如 果 前 後 兩 瓶 頸 迴 流 作 業 的 作 業 間 隔 小 於 其 間 隔 緩 衝 ， 則 後 瓶 頸 作 業 會 來 不 及 流 回 瓶 頸 站 ， 而 導 致 瓶 頸 的 待 料 閒 置 或 瓶 頸 生 產 節 奏 的 混 亂 。由 於 這 樣 的 待 料 現 象 是 不 合 理 排 程 所 造 成 的 ， 因 此 為 了 避 免 排 程 的 不 合 理 ， 作 業 間 隔 必 須 不 小 於 其 相 對 之 間 隔 緩 衝 才 是 可 行 的 排 程 。 換 言 之 ， 在 設 計 瓶 頸 生 產 節 奏 時 ， 必 須 確 保 前 後 兩 瓶 頸 迴 流 作 業 間 的 作 業 間 隔 不 可 小 於 其 相 對 之 間 隔 緩 衝 ， 否 則 後 瓶 頸 作 業 會 來 不 及 流 回 瓶 頸 站 ， 而 導 致 瓶 頸 的 待 料 閒 置 或 瓶 頸 生 產 節 奏 的 混 亂 。

對 於 瓶 頸 作 業 沒 有 迴 流 的 生 產 環 境 ， 在 設 計 瓶 頸 生 產 節 奏 時 ， 由 於 一 張 訂 單 在 DRUM 上只會有一個作業，因此沒有這兩個技術問題。

然 而 對 於 瓶 頸 作 業 有 迴 流 的 生 產 環 境，由 於 一 張 訂 單 在 DRUM 上會有 兩 個 以 上 的 相 依 作 業，因 此 所 設 計 的 DRUM，必須要先滿足這兩個技 術 限 制 ， 否 則 所 設 計 的 DRUM 是不可行的。

針 對 作 業 間 隔 不 可 小 於 間 隔 緩 衝 之 需 求，Goldratt【18】提出了間

隔 棍(Batch Rod)的觀念，間隔棍為不可壓縮的棍子，長度即為前後兩 瓶 頸 迴 流 作 業 的 間 隔 緩 衝 ， 以 確 保 前 後 兩 瓶 頸 迴 流 作 業 間 的 作 業 間 隔 不 可 小 於 間 隔 棍 。 其 次 現 場 若 採 行 單 件 移 轉 批 量 時 ， 則 間 隔 棍 可 以 進 一 步 評 估 前 後 兩 瓶 頸 迴 流 作 業 間 的 最 佳 作 業 間 隔 大 小 。Simons etc.

【31】則依 Goldratt 的間隔棍觀念而提出了一套限制排程模式來計算 前 後 作 業 之 開 始 與 結 束 時 間 。 雖 然 這 些 研 究 能 評 估 一 張 訂 單 前 後 兩 瓶 頸 迴 流 作 業 間 的 最 佳(最短)作 業 間 隔 ， 然 而 這 些 研 究 的 重 點 都 只 在 評 估 一 張 訂 單 在 廢 墟 上 ， 前 後 兩 瓶 頸 迴 流 作 業 間 的 最 佳(最 短 )作 業 間 隔 ， 至 於 在 推 平 廢 墟 時 ， 如 何 保 持 前 後 瓶 頸 迴 流 作 業 間 的 作 業 間 隔 不 小 於 間 隔 緩 衝(間隔棍)但又不會拖得很長，則未討論。

因 此 ， 蔡 佳 蓉 【8】 依 據 限 制 驅 導 式 現 場 排 程 與 管 理 技 術 (DBR) 及 限 制 理 論(TOC)專 案 管 理 的 觀 念 ， 提 出 一 套 適 用 於 瓶 頸 迴 流 生 產 型 態 的 瓶 頸 生 產 節 奏 推 平 與 合 理 化 方 法 ， 可 有 效 解 決 訂 單 交 期 延 誤 問 題，但 無 明 確 之 可 行 的 DRUM 設計方法，因此本文將應用集體緩衝之 觀 念 提 出 一 套 有 效 的 瓶 頸 迴 流 環 境 瓶 頸 生 產 節 奏 的 設 計 方 法 ， 以 期 能 有 效 的 配 合 主 生 產 排 程 計 劃 。

2.3 一般主生產排程的介紹與相關文獻探討

根 據 Richard & Nicholasg【28】中提及，其認為主生產排程是將 最 終 產 品 或 比 較 昂 貴 的 主 要 零 件 排 定 其 生 產 產 量 與 時 程 ， 一 般 以 週 為 單 位 來 計 劃 ， 其 主 生 產 排 程 必 須 規 劃 生 產 週 期 內 生 產 的 產 品 大 小 、 數 量 以 及 型 號 ， 此 即 為 生 產 出 貨 計 劃 。Chang 則 認 為 主 生 產 排 程(MPS) 是 在 預 測 工 廠 可 負 荷 之 產 能 下 對 客 戶 排 定 的 一 個 計 劃 ， 即 訂 單 排 程 計 劃 。 一 般 主 生 產 排 程 為 利 用 粗 估 產 能 計 劃 來 分 析 是 否 有 足 夠 產 能 ， 以 決 定 其 主 生 產 排 程 的 可 行 性 ， 然 後 將 總 合 生 產 計 劃(Production Plan，

PP)轉為以期為單位的產品項目與數量，並敘述何時要開始生產以及何 時 要 完 成 【13】。

因 此 ， 主 生 產 排 程(MPS)主要功能可分為兩大方面：客戶/市場以 及 工 廠，客 戶 ／ 市 場 方 面 如：交 期 承 諾、訂 單 異 動(插單)、產能管理…

等；工 廠 方 面 如：出 貨(績效考核)、現場排程控制、購料(投料)計 劃 、 下 線(投 料 )計 劃 …等 ， 因 此 ， 主 生 產 排 程 是 客 戶 與 工 廠 間 的 重 要 橋 樑

也 是 產 銷 間 的 主 要 依 據，所 以 MPS 之建構必須要簡單、有效且可靠合 理 ， 如 圖 2.2 所示【2】。

資 料 來 源 ： 李 明 煌 【5】

圖 2.2 主生產排程示意圖

MPS 的功能有以上提及的項目，然而，本文研究的重點主要為合 理 地 求 算 投 料 與 入 庫 時 間 ， 用 以 快 速 且 準 確 於 客 戶 下 單 時 即 時 回 覆 客 戶 交 期 ， 並 告 知 現 場 何 時 要 投 料 生 產 。 因 此 接 下 來 將 分 兩 部 分 介 紹 過 去 學 者 所 提 出 之 相 關 文 獻 ， 第 一 為 規 劃 投 料 與 入 庫 時 間 之 方 法 ， 第 二 為 交 期 指 派 模 式 。

一 、 規 劃 投 料 與 入 庫 時 間 之 方 法

Hackman & Leachman【21】提出一架構來建構一生產計劃的 線 性 規 劃 模 式 ， 並 且 有 條 理 地 從 假 定 物 理 假 設 構 成 限 制 。 此 限 制 陳 述 包 括 物 料 守 恒 (Conservation of Material) 與 產 能 守 恒 (Conservation of Services)兩部分，其認為要規劃一合理的或最佳 的 生 產 計 劃 ， 必 須 詳 細 地 將 生 產 線 加 工 過 程 納 入 考 量 。

Liu【25】提出一個以模擬為基礎的生產計劃規劃方式，如圖 2.3 所 示 ， 在 改 善 準 時 交 貨 及 使 機 台 負 荷 平 衡 下 ， 可 用 此 方 法 有 效 地 規 劃 出 產 品 生 產 計 劃 ， 此 生 產 計 劃 可 兼 顧 產 能 可 行 性 、 有 效 使 用 瓶 頸 資 源 ， 以 及 延 誤 訂 單 較 少 。

MPS

工 廠 客 戶 /市 場

現 場 排 程 與 控 制 購 料 計 劃

投 料 (下 線 )

產 能 交 期 承 諾 訂 單 異 動

出 貨 (績 效 考 核 )

S t a r t

R u n s i m u l a t i o n

A r e d u e d a t e s

s a t i s f i e d ? L i n e a r i z a t i o n

F i n i s h A d j u s t

c a p a c i t y

A d j u s t d e m a n d

Y e s

Y e s Y e s

N o N o

N o

資 料 來 源 ：Liu【25】

圖 2.3 Liu 方法流程

Hung & Leachman【22】利用線性規劃和模擬反覆規劃計算 的 方 法 作 為 規 劃 生 產 計 劃 的 模 式 。 此 方 法 值 得 注 意 是 其 提 出 在 相 關 領 域 上 的 正 式 技 術 ， 由 其 是 其 嘗 試 去 上 述 方 法 模 擬 得 出 負 荷 與 週 期 時 間 呈 現 非 線 性 關 係 。 其 規 劃 步 驟 首 先 為 ， 將 線 性 規 劃 所 規 劃 的 各 週 期 預 計 下 線 批 量 數 ， 配 合 均 勻 的 投 料 法 則 ， 規 劃 出 一 細 部 排 程 。 再 以 此 細 部 排 程 作 為 輸 入 資 料 ， 利 用 模 擬 方 法 ， 模 擬 現 場 生 產 的 情 況 ， 收 集 各 作 業 間 的 生 產 週 期 時 間 ， 而 後 修 正 線 性 規 劃 中 限 制 條 件 的 時 間 參 數 ， 再 規 劃 主 生 產 排 程 及 細 部 排 程 ， 接 著 輸 入 模 擬 模 組 ， 再 收 集 各 作 業 間 的 生 產 週 期 時 間 ， 直 到 線 性 規 劃 的 生 產 週 期 時 間 參 數 與 模 擬 所 得 之 生 產 週 期 時 間 誤 差 在 一 容 許 的 範 圍 內 時 即 可 停 止 。 其 反 覆 修 正 模 式 如 圖 2.4 所示。

LP Planning Model

Simulation Model

Flow Time Statistics Release Schedule

資 料 來 源 ：Hung & Leachman【22】

圖 2.4 Hung & Leachman 模擬與線性規劃模型反覆修正過程圖 上 述 文 獻 所 提 出 的 方 法 不 外 乎 為 ， 以 物 料 需 求 計 劃 的 觀 點 下 來 安 排 排 程 計 劃 ， 再 以 線 性 規 劃 或 以 模 擬 為 基 礎 輔 助 工 具 ， 來 建 構 一 可 行 的 主 生 產 排 程 。 然 而 ， 以 這 些 方 式 來 求 算 ， 在 整 個 求 解 的 過 程 中 是 相 當 費 時 且 需 要 有 專 業 的 人 員 才 能 維 護 此 系 統 再 則 ， 瓶 頸 迴 流 之 生 產 型 態 比 一 般 產 業 的 生 產 環 境 要 複 雜 ， 有 些 條 件 如 機 台 的 特 定 限 制 是 很 難 量 化 的 ， 因 此 很 難 規 劃 一 完 整 合 理 的 模 擬 或 線 性 規 劃 模 式 。

二 、 交 期 指 派 模 式

MPS 的其中一個功能為合理地求算投料與入庫時間，用以快 速 且 準 確 於 客 戶 下 單 時 即 時 回 覆 客 戶 交 期 。 目 前 ， 產 業 都 已 轉 為 以 滿 足 客 戶 為 主 要 訴 求 ， 因 此 提 升 準 時 交 貨 是 很 重 要 的 ， 亦 即 交 期 估 計 必 須 要 準 確 ， 再 則 ， 現 今 產 品 的 生 命 週 期 越 來 越 短 ， 因 此 回 覆 客 戶 之 交 期 也 必 須 越 來 越 緊 湊 以 獲 取 訂 單 。 然 而 ， 交 期 預 測 太 緊 則 可 能 無 法 如 期 達 交 ， 造 成 客 戶 損 失 ； 反 之 ， 若 交 期 預 測 太 寬 鬆 ， 則 導 致 訂 單 流 失 ， 在 製 品 數 上 升 。

對 於 接 單 型 生 產 的 工 廠 而 言 ， 新 訂 單 到 達 後 首 先 就 是 要 回 覆 客 戶 其 可 交 貨 的 日 期 。 因 此 交 期 指 派 模 式 的 意 義 在 於 使 所 設 訂 的 交 期 具 有 可 預 測 性(Predictability) 與 可 控 制 性 (Controllability)

【14】。可 預 測 性，指 訂 單 的 交 期 符 合 產 品 在 廠 內 實 際 的 生 產 流 動

時 間 ， 不 會 因 交 期 指 派 過 於 緊 湊 或 寬 鬆 而 導 致 無 法 準 時 達 交 或 現 場 在 製 品 增 加 。 而 可 控 制 性 的 高 或 低 ， 則 是 以 系 統 對 於 不 可 避 免 或 無 法 預 測 的 變 動 因 素 ， 如 當 機 、 停 電 、 缺 料 等 的 應 變 力 來 看 ， 若 應 變 力 高 則 表 示 其 可 控 制 性 為 高 。

訂 單 交 期 依 據 指 派 模 式 的 不 同 可 分為 兩 類 ， 第 一 為 外 部 交 期 (External Due Date)，第二為內部交期(Internal Due Date)。外部交 期 指 派 模 式 不 考 慮 現 場 的 生 產 負 荷 狀 況 ， 通 常 由 銷 售 業 務 部 門 粗 估 而 得 ， 可 分 為 固 定 流 動 時 間 法(Constant Flow time Method)和隨 意 指 定 法(Random Assignment Method)，詳細說明如表 2.1 所示。

缺 點 是 未 考 慮 工 作 現 場 的 實 際 情 況 ， 故 此 種 交 期 承 諾 方 法 往 往 不 易 達 成 ， 並 且 造 成 商 譽 損 失 或 過 早 完 工 增 加 存 貨 成 本 【14】。

表 2.1 外部交期模式說明

法 則 名 稱 表 示 法 備 註 出 處

RAM

(Random assignment

method)

i i

i

a e

d = +

a

i為 訂 單 到 達 日 期

e

i表 流 程 寬 放 值 為 一 隨 機 變 數

【14】

CON

(Constant flow-time method)

c a d

_i

=

_i

+

a

i為 訂 單 到 達 日 期

c

表 流 程 寬 放 值 為 一 常 數

【14】

然 而 內 部 交 期 則 由 實 際 執 行 排 程 之 生 管 人 員 根 據 目 前 生 產 狀 況 所 推 出 的 。 此 類 交 期 指 派 依 據 資 訊 的 使 用 程 度 可 分 為 以 下 三 項

【32】：

(一) 依工作的特性(Job Characteristics)指派交期

比 外 部 交 期 指 派 模 式 多 考 量 現 場 的 作 業 特 性 ， 如 總 加 工 時 間、作 業 數 目、產 品 製 程 數 等 加 入 評 估，此 類 方 法 如 SLK、

NOP、TWK 等【14】，詳細說明如表 2.2 所示。

(二) 依現場狀況(Shop Condition)指派交期

除 考 量 作 業 特 性 ， 尚 加 入 工 廠 實 際 的 狀 況 參 數 ， 如 系 統 利 用 率 、 在 製 品 數 、 等 候 線 長 度/時 間 等 資 訊 ， 此 類 方 法 如 PPW、JIQ、DIQ、JIS 等【14】，詳細說明如表 2.2 所示。

(三) 依動態的現場負荷(Dynamic Shop Workload)指派交期

在 Vig and Dooley【34】提出對交期指派模式中之動態參 數 的 設 定 方 法 之 前 ， 大 部 份 的 交 期 指 派 模 式 都 採 取 靜 態 參 數 的 模 式 。 所 謂 靜 態 參 數 模 式 是 指 交 期 模 式 中 的 參 數 都 是 事 先 模 擬 或 使 用 統 計 預 測 手 法 求 算 的 ； 而 交 期 指 派 模 式 採 取 動 態 參 數 則 是 考 量 最 近 完 成 訂 單 的 流 動 時 間 來 估 計 新 進 工 作 的 流 動 時 間 是 否 可 行，此 類 方 法 如 OFS、COFS、混合交期設訂模 式 、OITS 等【32】，詳細說明如表 2.2 所示。

表 2.2 內部交期模式說明 法 則

名 稱 表 示 法 備 註 出 處

SLK

(Equal Slack Time)

ST P a

d

_i

=

_i

+

_i

+

a

i為 訂 單 到 達 日 期

P

i為 訂 單 總 加 工 時 間

ST

為 一 寬 裕 時 間 參 數 值

【14】

NOP

(Number of Operations)

i i

i a K N

d = + ×

a

i為 訂 單 到 達 日 期

N

i 為 訂 單 之 總 加 工 程 序 數

K 為一參數值

【14】

TWK

(Total Work Content)

i i

i a K P

d = + ×

a

i為 訂 單 到 達 日 期

P

i為 訂 單 總 加 工 時 間 K 為一參數值

【14】

PPW

(Processing Plus Waiting

Time)

i i

i

i a P K N

d = + + ×

a

i為 訂 單 到 達 日 期

P

i為 訂 單 總 加 工 時 間 K 為一參數值

N

i 為 訂 單 之 總 加 工 程 序 數

【23】

表 2.2 內部交期模式說明(續) 法 則

名 稱 表 示 法 備 註 出 處

JIQ

(Jobs in

Queue)

^{2 i 3 i}

i 1 i

i

QT K

P K

N K a d

× +

×

+

× +

=

a

i為 訂 單 到 達 日 期

P

i為 訂 單 總 加 工 時 間

N

i為 訂 單 之 總 加 工 程 序 數

QT

i 為 訂 單 加 工 途 程 上 之 總 工 件 數

3 2 1,K ,K

K 為 參 數 值

【15】

DIQ

(Delay in

Queue)

^{3 i,total}

i 2 i 1 i

QT K

P K N K f

× +

× +

×

=

此 法 為 利 用 評 估 流 程 時 間 來 評 估 交 期

P

i為 訂 單 總 加 工 時 間

N

i為 訂 單 之 總 加 工 程 序 數

total ,

QTi 為 訂 單 途 程 會 經 過 之 加 工 機 器 的 等 候 時 間 總 合

3 2 1,K ,K

K 為 參 數 值

【14】

JIS

(Jobs in System)

D i

i i i

) J ( a

D P a d

σ

×

+ + +

=

⎪⎩

⎪⎨

⎧

σ +

≥

σ +

<

<

σ

− σ

−

≤

−

=

) J ( J if 1

J ( J ) J ( if 0

) J ( J if 1 ) J ( a

J i

J i

J J i

i

a

i為 訂 單 到 達 日 期

P

i為 訂 單 總 加 工 時 間 D 為 系 統 中 工 件 平 均 等 候 時 間

J

i為 訂 單 到 達 系 統 時 之 總 工 件 數

σ

D為 系 統 中 工 件 平 均 等 候 時 間 之 標 準 差

J

為 系 統 中 總 工 件 數 之 平 均 值

σ 為 系 統 中 總 工 件 數 之J

標 準 差

【35】

表 2.2 內部交期模式說明(續) 法 則

名 稱 表 示 法 備 註 出 處

OFS

(Operation Flowtime Sampling)

3 / ) N T

N T N T ( T

3 3

2 2 1

1 + +

=

i

i

T N

F = +

i 3

i 2 i 1 i

P K

N K F K f

×

+

× +

×

=

利 用 最 近 剛 完 工 之 三 張 訂 單 的 流 程 時 間 來 當 做 單 一 加 工 程 序 之 平 均 流 程 時 間 。

T 為 單 一 加 工 程 序 之 平 均 流 程 時 間

Fi 為 訂 單 i 之平均流程時 間

fi為 訂 單 i 之流程時間估算 值

Pi為 訂 單 總 加 工 時 間 Ni為 訂 單 之 總 加 工 程 序 數 K1, K2, K3,為參數值

T1, T2, T3,為最近剛完工之 三 張 訂 單 的 流 程 時 間

【34】

COFS

(Congestio n and Operation

Flowtime Sampling)

3 / ) N T

N T N T ( T

3 3

2 2 1

1 + +

=

i

i

T N

F = +

i 4 i 3

i 2 i 1 i

P K N K

QL K F K f

× +

×

+

× +

×

=

除 了 OFS 的方法之外 再 加 上 利 用 訂 單 途 程 會 經 過 之 加 工 機 器 的 等 候 線 長 總 合 來 估 算 訂 單 之 流 程 時 間 。

T 為 單 一 加 工 程 序 之 平 均 流 程 時 間

Fi 為 訂 單 i 之平均流程時 間

fi為 訂 單 i 之流程時間估算 值

Pi為 訂 單 總 加 工 時 間 Ni為 訂 單 之 總 加 工 程 序 數 K1, K2, K3, K4為 參 數 值 T1, T2, T3為 最 近 剛 完 工 之 三 張 訂 單 的 流 程 時 間

^QL

ⁱ 為 訂 單 i 途程會經過之加 工 機 器 的 等 候 線 長 總 合

【34】

表 2.2 內部交期模式說明(續) 法 則

名 稱 表 示 法 備 註 出 處

Mixing Static &

Dynamic Flowtime Sampling

1 0

f f

) 1 (

f_{mi si di}

≤ α

≤

× α +

× α

−

=

結 合 訂 單 的 靜 態 及 動 態 的 流 程 時 間 估 算 值

fmi 為 訂 單 i 之混合流程 時 間 估 算 值

fsi為 訂 單i 之靜態流程時 間 估 算 值

fdi為 訂 單i 之動態流程時 間 估 算 值

【34】

OITS

(Operation Interoperation

Time Sampling)

i 3

i 2 i 1 i

P K

N K H K I

×

+

× +

×

=

3 / ) N Q

N Q N Q ( Q

3 3

2 2 1

1 + +

=

i

i

Q N

H = ×

修 改 自 OFS 的方法並 利 用 最 近 剛 完 工 之 三 張 訂 單 的 單 一 加 工 程 序 之 平 均 等 候 時 間 來 估 算 訂 單 之 等 候 時 間

Ii為 訂 單 i 之等候時間估 算 值

Pi為 訂 單 之 總 加 工 時 間 Ni 為 訂 單 之 總 加 工 程 序 數

K1, K2, K3,為參數值 Q1, Q2, Q3,為最近剛完工 之 三 張 訂 單 的 等 候 時 間 Q 為 單 一 加 工 程 序 之 平 均 等 候 時 間

Hi為 訂 單i 之平均等候時 間

【34】

交 期 可 視 為 訂 單 發 放 時 間 加 上 訂 單 之 估 計 流 程 時 間 。 而 傳 統 交 期 指 派 模 式 假 設 訂 單 發 放 日 為 訂 單 到 達 日 ， 忽 視 交 期 發 放 控 制 之 功 能 ， 重 點 都 放 在 如 何 有 效 評 估 流 程 時 間 ； 至 於 ， 訂 單 審 核 與 發 放(Order Review/Release)的相關研究【10】則將重點放在訂單 發 放 控 制 對 現 場 的 監 控 功 能 ， 而 忽 視 了 評 估 流 程 時 間 的 重 要 性 。 因 此 ， 需 要 一 套 合 理 的 方 法 來 預 測 交 期 並 且 控 制 訂 單 發 放 ， 使 其 可 兼 具 快 速 準 確 回 應 客 戶 ， 以 及 保 持 流 程 時 間 合 理(不 會 太 長)，

以 維 持 現 場 流 暢(在製品數不會暴增)。

基 於 上 述 的 不 足 ， 因 此 本 文 的 重點 即 在 提 出 一 套 明 確 之 演 算 法 說 明 應 用 集 體 緩 衝 於 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS)構 建 模 式 作 法 以 及 瓶 頸 生 產 節 奏 設 計 之 作 法 ， 以 提 供 瓶 頸 迴 流 生 產 型 態 之 工 廠 ， 快 速 評 估 回 應 客 戶 交 期 以 及 給 予 現 場 投 料 生 產 派 工 計 劃 的 依 據 。

2.4 限制驅導式主生產排程文獻探討

Spencer & CoxIII【33】提出一套架構在限制驅導式下之主生產排 程 的 構 建 模 式 ， 他 認 為 在 舊 有 主 生 產 排 程 構 建 作 業 方 式 ， 是 以 時 間 間 隔 區 段 來 表 示 生 產 需 求 之 狀 態 ， 此 即 為 其 主 生 產 排 程 。 再 由 這 個 主 生 產 排 程 推 得 其 他 配 合 之 計 劃 ， 但 往 往 因 為 時 程 及 其 他 限 制 之 因 素 ， 使 得 整 個 主 生 產 排 程 計 劃 執 行 相 當 困 難 。 而 架 構 在 限 制 驅 導 式 下 之 主 生 產 排 程 ， 他 認 為 是 將 瓶 頸 資 源 所 安 排 出 來 之 結 果 （Drum），就是主 生 產 排 程 ， 而 出 貨 計 劃 只 是 瓶 頸 資 源 安 排 後 所 產 生 之 產 出 預 定 結 果 ， 而 投 料 計 劃 則 是 為 了 滿 足 主 生 產 排 程 所 做 之 配 合 計 劃 。

其 模 式 是 以 零 工 型 工 廠 之 生 產 型 態 來 構 建 。 此 零 工 型 工 廠 之 瓶 頸 作 業 是 單 一 的 ， 其 瓶 頸 製 程 不 具 迴 圈 之 特 性 。 由 於 瓶 頸 迴 流 生 產 型 態 之 製 程 具 迴 圈 特 性 ， 而 Spencer 所提出之主生產排程方法是適用於無 瓶 頸 迴 圈 之 製 程 ， 無 法 直 接 應 用 於 瓶 頸 多 迴 流 之 生 產 型 態 。

現 行 瓶 頸 迴 流 生 產 型 態 其 投 料/出 貨 計 劃 和 訂 單 在 瓶 頸 生 產 節 奏 不 是 一 對 一 的 關 係 ， 因 此 生 產 排 程 不 易 產 生 、 維 護 調 整 與 修 正 ， 以 致 無 法 很 快 得 知 插 入 一 張 新 訂 單 後 其 可 能 之 完 成 時 間 或 對 現 有 訂 單 的 影 響，即 必 須 重 排 所 有 訂 單。因 此，李 明 煌【5】之晶圓廠之限制驅導式 主 生 產 排 程 的 設 計 與 應 用、及 吳 鴻 輝 與 李 明 煌【2】之晶圓廠之限制驅 導 式 主 生 產 排 程 模 式 研 究 ， 其 文 中 所 提 之 合 併 瓶 頸 作 業 之 方 式 是 將 訂 單 經 過 瓶 頸 機 台 所 需 之 加 工 時 間 加 總 起 來 放 到 最 後 一 個 瓶 頸 加 工 位 置，成 為 合 併 後 之 瓶 頸 加 工 時 間，將 瓶 頸 緩 衝 和 各 間 隔 緩 衝 加 總 起 來，

放 到 合 併 後 之 瓶 頸 作 業 前，成 為 合 併 後 之 瓶 頸 緩 衝。洪 文 章【6】進一 步 提 出 大 生 管 與 小 生 管，說 明 吳 鴻 輝 與 李 明 煌【2】之模式，除了將瓶 頸 緩 衝 和 各 間 隔 緩 衝 加 總 之 外 應 加 上 訂 單 之 各 瓶 頸 迴 圈 可 能 被 往 後 推 長 之 時 間 ， 放 在 合 併 後 之 瓶 頸 作 業 之 前 ， 成 為 合 併 後 之 瓶 頸 緩 衝 。

以 一 例 子 說 明 吳 鴻 輝 與 李 明 煌【2】與洪文章【6】之合併後差異，

假 設 A 產品在整個製造流程中會經過瓶頸機台 B 三次，即有 3 個瓶頸 迴 圈，每 次 B 機台的加工時間為 1 hr，瓶頸緩衝和間隔緩衝皆為 6 hr，

出 貨 緩 衝 8 hr，我們可得知 A 產品從投料到出貨需 29 hr，也就是它的 週 期 時 間 (cycle time) 為 29 hr，如圖 2.5 所示。而吳鴻輝與李明煌【2】

之 模 式 合 併 後 結 果 如 圖 2.6 所示；洪【6】之模式合併後結果如圖 2.7 所 示 。

B 出 貨 投 料

6 h r

第 一 次 經 過 B 機 台 之 加 工 時 間

6 h r 6 h r 8 h r

第 二 次 經 過 B 機 台 之 加 工 時 間

第 三 次 經 過 B 機 台 之 加 工 時 間

1 h r 1 h r 1 h r

瓶 頸 緩 衝 間 隔 緩 衝 1 間 隔 緩 衝 2 出 貨 緩 衝

B B

圖 2.5 A 產品之流程分解圖

資 料 來 源 ： 吳 鴻 輝 與 李 明 煌 【2】

圖 2.6 吳鴻輝與李明煌的合併瓶頸迴圈作業後之示意圖

資 料 來 源 ： 洪 文 章 【6】

18 hr 8 hr

合 併 後 之 瓶 頸 緩 衝 出 貨 緩 衝

1hr 1hr 1hr

投 料 出 貨

18 hr 8 hr

合 併 後 之 瓶 頸 緩 衝 出 貨 緩 衝

1hr 1hr 1hr

投 料 各 瓶 頸 迴 圈 可 能 被 往 後 推 長 之 時 間 出 貨

圖 2.7 洪文章的合併瓶頸迴圈作業後之示意圖 2.5 小 結

吳 鴻 輝 與 李 明 煌【2】提出之瓶頸迴流作業之限制驅導式主生產排 程(CBMPS)構建模式可簡化瓶頸迴流作業之主生產排程計劃之求取，

但 無 明 確 之 演 算 法 說 明 如 何 推 平 瓶 頸 生 產 計 劃 ， 並 且 也 沒 有 做 合 理 性 驗 證，僅 以 範 例 驗 證 說 明 其 可 行 性；而 洪 文 章【6】所提出之預測往後 推 平 時 間 只 要 設 的 適 當 ， 則 大 生 管 回 覆 客 戶 之 週 期 時 間 會 最 適 當 ， 並 且 小 生 管 所 排 之 出 貨 生 產 排 程 能 百 分 之 百 滿 足 大 生 管 之 出 貨 生 產 排 程 ， 然 而 此 往 後 推 平 時 間 不 易 預 測 與 取 得 。

然 而 ， 緩 衝 時 間 包 括 兩 瓶 頸 間 之 所 有 非 瓶 頸 之 加 工 時 間 總 合 之 外，還 有 一 些 為 了 保 護 瓶 頸 所 給 予 的 寬 放 值(保護意外狀況之時間，例 如 機 台 當 機 等)， 但 是 這 些 寬 放 值 並 非 都 可 以 有 效 地 發 揮 其 保 護 之 功 效 ， 就 整 張 訂 單 的 不 同 瓶 頸 作 業 迴 流 時 間 而 言 ， 只 會 有 兩 種 可 能 狀 況

【9】：

一 、 該 迴 流 作 業 沒 有 碰 到 意 外 狀 況 或 不 嚴 重 則 會 提 早 到 達 瓶 頸 站 ，因 而 該 瓶 頸 作 業 可 以 準 時 完 成 。

二 、 迴 流 作 業 碰 到 了 較 嚴 重 的 意 外 狀 況 而 無 法 及 時 到 達 瓶 頸 站 ， 因 而 導 致 該 瓶 頸 作 業 無 法 準 時 完 成 而 延 誤 。

由 於 提 早 到 達 瓶 頸 站 之 瓶 頸 作 業 ， 依 限 制 驅 導 式 現 場 派 工 的 理 念 ， 並 不 能 提 早 生 產 ， 而 依 然 必 須 依 瓶 頸 生 產 節 奏 之 計 畫 次 序 等 候 生 產 ， 因 而 將 其 間 隔 緩 衝 中 的 保 護 時 間 給 浪 費 掉 了 。 再 則 ， 由 於 瓶 頸 迴 流 作 業 之 前 後 相 依 性 及 瓶 頸 前 後 迴 流 作 業 間 必 須 保 持 一 個 合 理 的 間 隔 距 離 而 造 成 在 安 排(推平) 瓶頸節奏時會有推長效應【4】，因此為了有 效 設 計 與 管 理 瓶 頸 生 產 節 奏，蔡 佳 蓉【8】採取 Goldratt 博士在關鍵鏈 (Critical Chain)【20】一書所提出之集體緩衝(Global Buffer)策略來解 決 這 個 問 題。(註：以上提及之標準的生產流程時間為 CCR 加工時間、

瓶 頸 緩 衝 、 所 有 的 間 隔 緩 衝 、 與 出 貨 緩 衝 之 總 合)

故 本 研 究 運 用 集 體 緩 衝 之 觀 念 ， 其 目 的 為 避 免 雖 然 整 體 緩 衝 的 保 護 是 足 夠 的 ， 但 是 由 於 分 配 給 各 個 瓶 頸 迴 流 作 業 ， 而 導 致 各 個 瓶 頸 迴

流 作 業 個 別 運 用(即 追 求 局 部 最 佳 )的 結 果 ， 沒 有 不 嚴 重 意 外 狀 況 的 間 隔 緩 衝 其 保 護 時 間 會 被 浪 掉 ， 而 有 嚴 重 意 外 狀 況 的 間 隔 緩 衝 其 保 護 時 間 會 不 足 夠，所 以 一 張 訂 單 會 延 誤 的 機 會 即 會 大 為 增 高(除非額外投入 趕 工 資 源)。因此，運用集體緩衝可讓排程較緊湊減少排程空洞，並且 若 負 荷 過 高 有 推 長 效 應 也 可 有 效 保 護 。

因 此 整 合 吳 鴻 輝 與 李 明 煌【2】提出瓶頸迴流作業之限制驅導式主 生 產 排 程(CBMPS)構建模式，以及蔡佳蓉【9】提出運用集體緩衝之觀 念 ， 本 文 提 出 一 套 明 確 之 演 算 法 說 明 應 用 集 體 緩 衝 於 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS)構建模式作法以及瓶頸生產節奏設計 作 法 ， 並 以 實 驗 驗 證 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS) 構 建 模 式 是 可 行 合 理 的，以 及 指 出 本 研 究 模 式(有 CBMPS 且有 GB)之 績 效 會 優 於 單 純 僅 直 接 運 用 CBMPS 模式推平迴圈(無 GB)之績效。其 模 式 可 提 供 瓶 頸 迴 流 生 產 型 態 之 工 廠 ， 快 速 評 估 回 應 客 戶 交 期 以 及 給 予 現 場 投 料 生 產 派 工 計 劃 的 依 據 。

第三章 模式構建

3.1 問題描述分析與解決方法

當 訂 單 在 瓶 頸 有 愈 多 的 迴 流 作 業 時，其 投 料/入庫節奏和訂單在瓶 頸 生 產 節 奏 不 單 純 是 一 對 一 的 關 係 ， 其 可 能 是 一 對 多 或 一 對 一 的 關 係 ， 即 一 訂 單 只 有 一 個 投 料 時 間 與 入 庫 時 點 ， 但 因 有 迴 流 之 狀 況 而 對 應 有 很 多 個 瓶 頸 迴 製 ， 如 圖 3.1 所示，某訂單經過瓶頸 M3 兩次，其 有 一 投 料 時 間 與 入 庫 時 點 ， 在 瓶 頸 生 產 節 奏 上 此 訂 單 卻 佔 有 兩 個 作 業 W1 與 W2，因此其瓶頸的生產節奏即愈難設計或愈難維護，例如一張 新 訂 單 進 入 時 無 法 直 接 得 知 其 可 能 之 完 成 時 間 及 投 料 時 間 或 對 現 有 訂 單 之 影 響 等 ， 而 必 須 重 排 所 有 的 訂 單 才 可 得 知 。

圖 3.1 瓶頸迴流之投料/入庫計劃與瓶頸瓶頸生產節奏之關係 因 此 無 法 直 接 應 用 Spencer & Cox III 【33】所提出之限制驅導式 主 生 產 排 程 之 觀 念 或 其 效 果 會 大 打 折 扣 ， 換 言 之 ， 限 制 驅 導 式 現 場 排 程 與 管 理 技 術 在 瓶 頸 有 愈 多 迴 流 作 業 的 生 產 環 境 ， 其 能 發 揮 的 管 理 功 能 即 愈 差。為 了 解 決 這 個 問 題，吳 鴻 輝 與 李 明 煌【2】提出了瓶頸迴流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程(CBMPS)構建模式，如此即可將瓶頸多 迴 流 作 業 的 問 題 簡 化 成 類 似 瓶 頸 沒 有 迴 流 的 單 一 瓶 頸 作 業 ， 以 降 低 瓶 頸 迴 流 作 業 之 主 生 產 排 程 的 產 生 之 難 度，而 可 直 接 應 用 Spencer & Cox

投 料 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M4 完 成

(a)某訂單其製程須經瓶頸站(M3)兩次

(b)瓶頸生產節奏

CB DB SB

Wi W1 Wj

^{‧ ‧ ‧}

Wk W2 Wa

作 業 間 隔

III 所 提 出 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 之 觀 念 。 雖 然 這 個 模 式 在 初 步 構 想 上 是 可 行 的 ， 然 而 合 併 而 後 展 開 如 圖 3.2， 其 展 開 結 果 會 依 不 同 的 展 開 設 計 方 法 而 有 所 不 同 ， 亦 即 合 併 與 展 開 存 在 某 種 介 面 關 係 ， 換 言 之 ， 主 生 產 排 程 計 劃 所 排 出 之 訂 單 交 期 或 投 料 時 間 ， 和 展 開 之 瓶 頸 生 產 節 奏 所 排 出 之 訂 單 交 期 或 投 料 時 間 有 相 關 性 ， 而 主 生 產 排 程 計 劃 與 展 開 之 瓶 頸 生 產 節 奏 很 接 近 才 有 意 義 。

圖 3.2 瓶頸迴流作業之限制驅導式主生產排程與展開之瓶頸生產節

奏 關 係

因 此 必 須 要 有 一 套 整 合 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 、CBMPS 建 構 模 式 、 瓶 頸 迴 流 之 瓶 頸 生 產 節 奏 設 計 方 法 、 與 集 體 緩 衝 觀 念 等 系 統 ， 如 圖 3.3 所 示 ， 才 能 有 效 解 決 瓶 頸 迴 流 環 境 的 主 生 產 排 程 問 題 ， 亦 即 CBMPS 建 構 模 式 所 排 出 之 訂 單 交 期 或 投 料 時 間 ， 和 展 開 之 瓶 頸 生 產 節 奏 所 排 出 之 訂 單 交 期 或 投 料 時 間 很 接 近 。

針 對 上 述 之 整 合 重 點 可 整 理 為 以 下 三 大 部 分 ， 第 一 部 分 ： 瓶 頸 迴 流 之 瓶 頸 生 產 節 奏 設 計 方 法 、 與 集 體 緩 衝 觀 念 ； 第 二 部 分 ： 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 、CBMPS 構 建 模 式 ； 第 三 部 分 ： 整 合 第 一 與 第 二 部 分 之 內 容 。 以 下 詳 細 說 明 三 大 部 分 之 內 容 ：

(a)瓶頸迴流作業之限制驅導式主生產排程

(b)展開之瓶頸生產節奏

第一部分

迴流作業之限制 驅導式現場排程

方法

第二部分

限制驅導式主生 產排程 瓶頸迴流作業之 限制驅導式主生 產排程(CBMPS)

第三部分：整合第一部分與第 二部分：

應用集體緩衝觀念於 瓶頸迴流作業之限制 驅導式主生產排程 集體緩衝觀念

圖 3.3 整合生產排程觀念之流程架構

第 一 部 分 ， 在 瓶 頸 有 迴 流 之 生 產 型 態 下 ， 在 應 用 限 制 驅 導 式 現 場 排 程 與 管 理 技 術 時 ， 由 於 瓶 頸 作 業 有 迴 流 之 特 性 ， 而 產 生 了 訂 單 在 瓶 頸 生 產 節 奏(DRUM)設計(推平)之推長效應【4】，因此蔡佳蓉【8】結 合 限 制 驅 導 式 現 場 排 程 與 管 理 技 術(DBR)及 限 制 理 論 (TOC)專 案 管 理 的 觀 念 ， 運 用 集 體 緩 衝 管 理 來 解 決 推 長 效 應 可 能 造 成 之 延 誤 ， 即 可 以 經 由 集 體 緩 衝 作 為 整 體 的 安 全 保 護 之 用 ， 並 且 縮 短 生 產 週 期 時 間 。

第 二 部 分 ， 限 制 驅 導 式 之 主 生 產 排 程 的 構 建 模 式 為 Spencer &

CoxIII 所提出，其為運用於瓶頸沒有迴流之生產型態下，而在瓶頸瓶 頸 有 迴 流 之 生 產 型 態，無 法 直 接 運 用 Spencer 提出之主生產排程方法，

因 此，吳 鴻 輝 與 李 明 煌【2】提出晶圓廠之限制驅導式主生產排程模式 研 究，洪 文 章【6】進一步提出大生管與小生管，說明吳鴻輝與李明煌

【2】之模式，除了將瓶頸緩衝和各間隔緩衝加總之外應加上訂單之各

瓶 頸 迴 流 可 能 被 往 後 推 長 之 時 間 ， 放 在 合 併 後 之 瓶 頸 作 業 之 前 ， 成 為 合 併 後 之 瓶 頸 緩 衝 。

第 三 部 分 ， 為 本 研 究 之 主 體 ， 重 點 為 整 合 第 一 部 分 與 第 二 部 分 ， 亦 即 透 過 集 體 緩 衝 管 理 來 配 合 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程

（CBMPS）建構模式。因此可區隔兩個模式，CBMPS 建構模式與瓶 頸 生 產 節 奏 設 計 模 式 ， 其 用 意 為 透 過 合 併 瓶 頸 迴 圈 可 很 快 速 的 規 劃 出 主 生 產 排 程 計 劃 ， 但 由 於 主 生 產 排 程 必 須 透 過 現 場 的 排 程 與 控 制 才 能 完 成 ， 因 此 這 兩 者 之 間 必 須 不 能 有 太 大 之 差 異 ， 合 併 與 展 開 手 法 必 須 相 互 搭 配 習 習 相 關 ， 本 文 應 用 集 體 緩 衝 管 理 於 限 制 驅 導 式 生 產 排 程 方 法 展 開 以 驗 證 評 估 CBMPS 建構模式之可行性。

一 、CBMPS 建構模式

CBMPS 建構模式有兩大功能，一為以 CBMPS 建構模式評估 產 能 並 決 策 最 適 當 投 料 時 點 與 入 庫 時 間 ， 其 中 投 料 排 程 是 主 生 產 排 程 給 工 廠 的 訂 單 下 線 計 劃 ， 而 入 庫 排 程 是 主 生 產 排 程 所 排 給 客 戶 之 訂 單 交 期 ， 經 過 CBMPS 建構模式可平準化產能，才不會使 現 場 負 荷 太 重 在 製 品 太 多 ； 二 為 給 予 現 場 排 程 與 控 制 。

二 、 瓶 頸 生 產 節 奏 設 計 模 式

以 CBMPS 建構模式之投料節奏展開，可求得之資訊包括有

瓶 頸 生 產 節 奏 、 投 料 計 劃 和 出 貨 計 劃 ， 其 中 瓶 頸 生 產 節 奏 是 各 訂 單 之 迴 圈 在 瓶 頸 資 源 之 生 產 節 奏 ， 投 料 計 劃 是 為 配 合 瓶 頸 生 產 節 奏 所 排 之 訂 單 預 計 投 料 日 期 ， 而 出 貨 計 劃 是 根 據 瓶 頸 生 產 節 奏 後 所 產 生 之 訂 單 預 計 完 成 日 期 ， 其 中 ， 展 開 之 方 法 為 應 用 集 體 緩 衝 管 理 於 限 制 驅 導 式 生 產 排 程 方 法 ， 可 有 效 率 地 安 排 排 程 使 產 出 最 大 ， 並 且 可 以 縮 短 生 產 週 期 時 間 與 準 時 達 交 ， 如 圖 3.4 所示。

有 鑒 於 此 ， 本 文 主 要 研 究 重 點 在 於 瓶 頸 迴 流 之 瓶 頸 生 產 節 奏 設 計 方 法 與 集 體 緩 衝 之 觀 念 ， 如 何 透 過 集 體 緩 衝 管 理 來 配 合 瓶 頸 迴 流 作 業 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 ， 希 望 透 過 CBMPS 建構模式求出最適當投 料 時 間 與 入 庫 時 間 ， 而 後 將 CBMPS 展開求出瓶頸生產節奏，得到實 際 投 料 時 間 與 完 成 時 間 。 經 過 比 對 CBMPS 計劃和瓶頸生產節奏之投 料 時 間 與 實 際 投 料 時 間 、 入 庫 時 間 與 完 成 時 間 ， 若 很 接 近 則 表 示 瓶 頸 迴 流 生 產 型 態 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 模 式 是 可 行 且 合 理 的 。 以 使 得

Spencer & Cox III 所提出之限制驅導式主生產排程之觀念能應用於瓶 頸 迴 流 之 生 產 環 境 ， 並 能 很 容 易 的 維 護 以 發 揮 在 面 對 客 戶 下 單 時 的 一 些 管 理 功 能，例 如 交 期 之 掌 握 或 可 承 諾 產 能(CTP，Capable-To-Promise) 等 。

圖 3.4 整合集體緩衝觀念與 CBMPS 方法模式

接 下 來 ， 針 對 有 迴 流 作 業 之 生 產 型 態 部 分 ， 分 別 以 3.2 節 說 明 CBMPS 之排程模式，接下來以 3.3 節建構瓶頸迴流作業之限制驅導式 主 生 產 排 程(CBMPS)構建模式演算法，3.4 節說明安排(展開推平)瓶頸 生 產 節 奏 設 計 模 式，3.5 節建構以 3.3 節提出之 CBMPS 構建模式為基 楚 展 開 推 平 之 瓶 頸 生 產 節 奏 設 計 模 式 演 算 法 ，3.6 節以一範例說明 整 合 3.3 與 3.5 節之實際運作過程與結果。

訂 單

CBMPS：瓶 頸 迴 流 作 業 合 併 之 限 制 驅 導 式 主 生 產 排 程 方 法 的 構 建 模 式

應 用 集 體 緩 衝 觀 念 於 瓶 頸 生 產 節 奏 之 設 計 模 式

現 場 派 工 與 控 制 OK

修 正 訂 單 交 期 與 投 料 時 間 訂 單 計 劃 完 成 時 間

訂 單 之 現 場 排 程 訂 單 達 交 N0

分 析

投 料 /出 貨 計 劃

3.2 CBMPS 構建模式說明

本 研 究 所 探 討 的 生 產 環 境 為 瓶 頸 迴 流 作 業 之 生 產 型 態 ， 因 此 接 下 來 針 對 此 議 題 來 作 說 明 。 一 般 而 言 ， 產 品 愈 複 雜 其 迴 圈 數 也 愈 多 ， 隨 著 迴 圈 數 的 增 加 其 生 產 排 程 的 難 度 將 呈 現 級 數 遞 增 而 非 等 差 遞 增 。 假 設 A 產品在整個製造流程中會經過瓶頸機台 B 三次，即有 3 個瓶頸迴 圈 ， 每 次 B 機台的加工時間為 1 hr，瓶頸緩衝和間隔緩衝皆為 6 hr，

出 貨 緩 衝 8 hr，我們可得知 A 產品從投料到出貨需 29 hr，也就是它的 週 期 時 間 (cycle time) 為 29 hr，如圖 3.5 所示。

B 出 貨 投 料

6 h r

第 一 次 經 過 B 機 台 之 加 工 時 間

6 h r 6 h r 8 h r

第 二 次 經 過 B 機 台 之 加 工 時 間

第 三 次 經 過 B 機 台 之 加 工 時 間 1 h r

1 h r 1 h r

瓶 頸 緩 衝 間 隔 緩 衝 1 間 隔 緩 衝 2 出 貨 緩 衝

B B

圖 3.5 A 產品之流程分解圖

對 於 A 產品的迴圈問題，雖然限制驅導式排程法，提出間隔棍的

方 法 ， 但 複 雜 迴 圈 特 性 ， 使 其 在 執 行 上 有 其 困 難 和 不 便 。 其 次 由 於 主 生 產 排 程 只 排 投 料 計 劃 和 入 庫 計 劃 ， 並 不 排 瓶 頸 生 產 節 奏(Drum)，因 此 在 構 建 主 生 產 排 程 生 產 排 程 可 以 透 過 合 併 瓶 頸 迴 圈 作 業 之 方 式 予 以 簡 化 ， 以 單 一 瓶 頸 作 業 的 方 法 來 設 計 與 維 護 瓶 頸 生 產 節 奏 及 主 生 產 排 程 。

對 於 合 併 瓶 頸 迴 圈 作 業 之 方 式，李 明 煌【5】之晶圓廠之限制驅導 式 主 生 產 排 程 的 設 計 與 應 用、及 吳 鴻 輝 與 李 明 煌【2】之晶圓廠之限制 驅 導 式 主 生 產 排 程 模 式 研 究 ， 其 文 中 所 提 之 合 併 瓶 頸 作 業 之 方 式 是 將 訂 單 經 過 瓶 頸 機 台 所 需 之 加 工 時 間 加 總 起 來 放 到 最 後 一 個 瓶 頸 加 工 位 置，成 為 合 併 後 之 瓶 頸 加 工 時 間，將 瓶 頸 緩 衝 和 各 間 隔 緩 衝 加 總 起 來，

放 到 合 併 後 之 瓶 頸 作 業 前 ， 成 為 合 併 後 之 瓶 頸 緩 衝 ， 如 圖 3.6。

圖 3.6 合併瓶頸迴圈作業後之示意圖

由 於 吳 鴻 輝 與 李 明 煌【2】並無考慮在製品，其所提供之合併計算 法 僅 針 對 尚 未 進 行 瓶 頸 加 工 之 訂 單 ， 而 本 研 究 假 設 系 統 為 一 重 排 之 狀 況 ， 因 此 系 統 內 有 新 單 和 舊 單 兩 類 ， 故 其 所 需 經 過 的 運 算 也 不 相 同 ， 接 下 來 以 一 範 例 說 明 其 CBMPS 建構模式之概念，假設有一迴流作業 生 產 產 品 A 和 B，其基本資料如圖 3.11 所示和訂單資料如表 3.1 所示。

首 先 ， 必 須 要 把 多 迴 圈 作 業 合 併 成 單 一 迴 圈 作 業 成 為 無 迴 圈 製 程 ， 其 新 舊 單 之 合 併 方 法 不 同 ， 因 此 接 下 來 分 別 討 論 。

就 新 單 而 言，指 的 是 尚 未 投 料 者，依 據 以 下 步 驟 合 併：(1)將產品 各 次 瓶 頸 迴 流 作 業 之 加 工 時 間 加 總 視 為 單 一 瓶 頸(2)將 間 隔 緩 衝 加 總 並 加 入 瓶 頸 緩 衝(3)將瓶頸加工時間加總後放到最後一個瓶頸位置。

= ∑

= Ji

1 j ij

i

p

P

_(3.1)

+ ∑

=

⁻

= 1 J

1

k ik

i i

i

R

b

B

(3.2)

i i s

S =

_(3.3)

而 就 舊 單 而 言 ， 指 的 是 已 投 料 者 ， 又 可 分 為 尚 未 進 行 瓶 頸 加 工 與 已 進 行 部 份 瓶 頸 加 工 兩 種 。 對 已 投 料 尚 且 未 進 行 瓶 頸 加 工 而 言 ， 其 生 產 節 奏 在 上 一 個 重 排 時 點 就 已 安 排 ， 因 此 在 重 排 時 合 併 必 須 予 以 修 正 如 下 ：(1)將 產 品 各 次 瓶 頸 迴 流 作 業 之 加 工 時 間 加 總 視 為 單 一 瓶 頸 (2) 將 作 業 緩 衝 加 總 並 加 入 瓶 頸 緩 衝(3)將 瓶 頸 加 工 時 間 加 總 後 放 到 最 後

18 hr 8 hr

合 併 後 之 瓶 頸 緩 衝 出 貨 緩 衝

1hr 1hr 1hr

投 料 出 貨