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食品製造業產能評估與調整之研究

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Academic year: 2021

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(1)

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

食品製造業產能評估與調整之研究 研究成果報告(精簡版)

計 畫 類 別 : 個別型

計 畫 編 號 : NSC 97-2622-E-011-004-CC3

執 行 期 間 : 97 年 08 月 01 日至 98 年 07 月 31 日 執 行 單 位 : 國立臺灣科技大學工業管理系

計 畫 主 持 人 : 林義貴

計畫參與人員: 碩士班研究生-兼任助理人員:胡進榮 碩士班研究生-兼任助理人員:吳文盛

處 理 方 式 : 本計畫涉及專利或其他智慧財產權,研究成果報告(精簡版)2 年後可公開查詢

中 華 民 國 98 年 08 月 29 日

(2)

行政院國家科學委員會補助產學合作研究計畫成果精簡報告

學門領域:工程處 工業工程與管理學門

計畫名稱:

食品製造業產能評估與調整之研究

計畫類別:□ 先導型 □ 開發型 █ 技術及知識應用型 計畫編號:NSC

97-2622-E-011 -004 -CC3

執行期間:97 年 8 月 1 日至 98 年 7 月 31 日止 執行單位:國立台灣科技大學 工業管理系

計畫主持人:林義貴

計畫參與人員:胡進榮、吳文盛、楊宙峰

合作企業簡介

合作企業名稱:黃日香股份有限公司 計畫聯絡人:黃文尚

資本額:1560 萬

產品簡介:豆干、豆腐乳 電話:(03)3885456

一、研究摘要(500 字以內):

本合作企業為觀光導向之食品製造業,尤其是以豆干相關產品聞名之製造業,

其產品之季節需求變動性相當迅速,加上消費者消費習性的差異愈見明顯,使得廠 商必須推出許多新口味之產品以迎合市場需求,因而形成少量多樣的生產系統。在 產能的規劃上,業者相當仰賴於過去的經驗,加上被視為傳統產業的一環,因而對 於管理科學的技術應用仍屬匱乏。本計劃將採用流量網路的架構來評估食品製造業 的系統產能,生產系統必須以多種狀態來處理,再加上顧客需求的觀點,生產系統

(3)

考量的因素包含產品的種類、產品的加工過程、產品耗用產能之狀態等。後續影響 該公司的配銷計劃,再者此些因素亦非一成不變,而會有變動的情況產生,皆增加 生產決策的困擾,難以評估新訂單對於現有產能的排擠狀況,因而是快速決策時必 須迅速解決的課題。本計畫採用最小割集之網路分析手法導入食品製造業的系統產 能評估,建構同時考量產品種類、成本、資源分配(機台產能)之隨機型網路模型,

評估系統產能能夠吻合生產計劃的可能性,稱為系統可靠度,乃為系統之績效指標。

二、人才培育成果說明:

透過本案的執行,可以讓參與本計畫之研究生助理得到以下之成果:

1. 能夠讓工業工程背景的研究人員深入瞭解傳統生產系統之特性。

2. 學習針對一實際系統,如何採用或修正有效之理論模型,並且能成功取得或轉 換所需之資料。

3. 有能力與不同專業背景之合作產業人員溝通,成功接收對方目前的績效衡量方 式,並且正確傳達本研究所欲進行的目標與需對方提供之資料,

4. 能夠撰寫模擬程式且能將演算法編碼成程式。

5. 隨高科技工業之發展,可靠度及維護度技術的人才國內甚為缺乏,可藉此一連 貫的研究探討,培養出一些可靠度及維護度工程的人才。

三、技術研發成果說明:

以 G = (A, M, C, B)表示考量「加工成本」、「多起點與多終點」、「多種商品」之 隨機型流量網路,其中 A{ai|1i n}代表所有傳輸邊、M = (M1

, M

2

, ..., M

n+p)且 C

= (C1, C2,…,

C

n),其中 Mi 為元件 ai 的最大容量, j = 1,2,…,

n,C

i則表示任一商品 經由 ai的單位成本,B = (B1

, B

2

, …, B

u),Bi表示第 i 種商品的預算。

(4)

 採最小割集以求出績效指標

將訂單量表達成網路模型中的終點端需求量。若網路系統的流量能夠(i)同時滿 足終點端需求量 d=(d1,d2,…,

d

u)、(ii)仍在系統供應之能力範圍內且(iii)不超過預算 限制,則定義該網路系統為成功。據此,我們評估多商品流量網路的生產系統可靠 度步驟如下:

 採最小割集分派流量以求出績效指標

1. 找出所有最小割集(先假設此網路為二元狀態系統,可得此網路之最小割集)。

2. 分別針對每一種類產品的需求量 di

2.1 hj表示第 j 個傳輸邊或節點上目前的流量,這些 hj必須受限於節點的容量 限制、傳輸邊的容量限制以及必須恰滿足終點處之需求量減掉 1(即 di 1)。利用枝節界限法(branch-and-bound)找出所有的 hj,亦可稱之為流量 分佈。

2.2 再將此流量分布轉換成為系統狀態(即各傳輸邊以及節點所需具備的容 量),此時的系統狀態不會超越顧客需求量減 1。

3. 進一步探討系統狀態與總耗費成本的關聯性,此時的總成本不可超過所限定的 預算,並且求出每一可能成本其對應的機率,稱之為此一系統狀態之成本相對 機率。分別針對四種網路模型說明如下:

3.1 單一商品狀況:B 為一整數。

3.2 只有一張訂單但內含多種不同商品,為典型之多種商品,系統狀態需符合該 張訂單的預算要求。

4. 從所有上述系統狀態中找出上界向量。所謂的上界向量表示使系統滿足要求的 最高限狀態,任何系統狀態只要小於或等於某一個需求量的上界向量,則該系 統不會超越終點端需求量。

5. 求出的上界向量會有數種可能值,利用交集互斥法、不交集事件法或狀態分解 法可以求出系統狀態小於或等於上界向量的機率,即系統在符合預算限制下,

其傳輸量不會超越終點端需求量之機率。

四、技術特點說明:

(5)

本產學計畫乃是建構一隨機型流量網路,涵蓋多種訂單、加工成本、與多狀態 等綜合因素,應用至傳統之食品生產系統上,討論於面臨一批生產訂單之要求時,

兼顧生產成本之限制下,系統可以成功生產此些產品之可能性,即可成功接單之機 率,稱之為系統可靠度,將此值視為系統之良好績效指標。並且進行敏感度分析,

以決定接單條件下之生產瓶頸。本計畫以網路分析的角度切入實務系統的績效評 估,將作業研究、統計與系統模擬等方法發展出的網路模型與其相對應的績效指標 應用至實務產業,可幫助國內產業適時評估本身的績效,以提高資源的利用效益,

並且面對瞬時萬變的局勢仍能做出快速反應,以顯著提升國際競爭力。

五、可利用之產業及可開發之產品:

食品製造業由於顧客口味變化以及競爭加遽,對於訂單有快速回應之壓力,必 須考量生產之預算是否能夠承受,以快速地回應顧客之訂單詢問,便可以採用本計 畫成果之演算法評估可滿足條件之機率,並且針對不同條件之變化亦能快速求出相 對應的成功機率,可確實達到快速回應客戶訂單的目的。

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