晶圓代工廠生產週期時間管理導向製造執行系統架構

Abstract

本研究目的在提出以晶圓代工廠生產週期時間管理為導向的製造執行系統架構。利用作業活動解構方法知道，生產週期時間是由16個不同的作業活動所構成，在這16個作業活動中，15個是屬於無附加價值（Non-value added）的作業活動，也是我們改善的重點。 本研究提出的製造執行系統架構與各作業活動資料收集機制可以衡量生產週期時間構成的要素及現況。藉由分析所收集到生產週期時間各作業活動資料，可以幫助我們找出系統中生產週期時間改善的重點。本研究藉由Simple++模擬程式所建立的虛擬晶圓廠來驗證所提出的製造執行系統架構，並產生模擬資料，將所收集的資料儲存於資料庫中，經由顧客化的使用者介面查詢，可以分辨系統中生產週期時間的改善重點。

The purpose of this research is to construct an MES (manufacturing execution system) architecture for cycle time management in an IC foundry. An activity-based method is developed to deploy cycle time into 16 types of time elements. Of the sixteen types, fifteen types are non-value added activities. An MES architecture or data collection mechanism is developed to measure the sixteen types of cycle time elements. Analysis of the collected data of cycle time elements would help identify the points for improving the system. A simulation program written in Simple++ has been developed to simulate the operation of a hypothetical IC foundary, a scaled down model, and simulate the data collection mechanism of the proposed MES. The data collected is then stored in a database for users’ retrieval, in order to identify the points for improving cycle time in a system. 1.1 研究背景與動機..........................................1 1.2 研究目的...............................................2 1.3 研究方法與步驟..........................................2 第二章 文獻回顧................................................4 2.1 生產週期時間績效指標....................................4 2.2 績效指標衡量系統........................................8 2.3 製造執行系統...........................................9 第三章 研究方法...............................................13 3.1 研究構想..............................................13 3.2 作業活動分類..........................................13 3.3 生產週期時間管理導向製造執行系統........................16 3.3.1 生產週期時間管理導向製造執行系統..................16 3.3.2 生產週期時間管理導向製造執行系統發展過程..........17 3.3.3 生產週期時間管理導向製造執行系統之系統模擬.........19 3.4 PROMIS系統與機台狀態（Equipment status)................20 3.4.1 PROMIS簡介......................................20 3.4.2 機台狀態（EQS)..................................24 第四章 生產週期時間管理導向製造執行系統架構.....................29 4.1 現行製造執行系統（MES）架構............................29 4.2 機台狀態系統（EQS）架構................................30 4.3 整合之製造執行系統架構.................................30 4.3.1製造執行系統整合過程..............................30 4.3.2製造執行系統架構與功能模組........................32 4.4 生產週期時間記錄表（Cycle Time Log）架構描述............34 4.4.1 生產週期時間紀錄表(Cycle Time Log)設計理念.......34 4.4.2生產週期時間紀錄表(Cycle Time Log)格式............34 4.4.3生產週期時間紀錄表(Cycle Time Log)產生方式........36 4.4.4生產週期時間紀錄表-i (Cycle Time Log-i)產生方式...38 4.5 作業活動資料收集機制...................................39 4.5.1 非重做性加工（Act-1).............................39 4.5.2 因等待太久之重做（Act-2）........................42 4.5.3 因加工不合格的重做（Act-3）......................45 4.5.4 搬運（Act-4）...................................48 4.5.5 等待滿批（Act-5）...............................50 4.5.6 客戶要求之製造暫停（Act-6）......................54 4.5.7 非客戶要求之製造暫停（Act-7）....................57 4.5.8 等待機台加工正常批量（Act-8）....................59 4.5.9 等待機台加工工程批量（Act-9）....................62 4.5.10 等待機台加工試製批量（Act-10）..................65 4.5.11 缺乏支援性材料（Act-11）........................68 4.5.12 機台被凍結（Act-12）............................70 4.5.13 人員未準備好（Act-13）..........................72 4.5.14 當機（Act-14）.................................74 4.5.15 調整機台參數（Act-15）..........................76 4.5.16 預防保養（Act-16）.............................78 4.6 生產週期時間管理資料庫規格之建立........................80 4.6.1 資料庫設計原則...................................80 4.6.2 資料庫軟體......................................80 第五章 實證研究...............................................82 5.1 系統環境基本描述.......................................82 5.2 工廠模擬環境與設定.....................................82 5.3 模擬結果與分析.........................................83 5.4 資料查詢與分析.........................................89 第六章 結論與未來方向.........................................94 6.1 結論..................................................94 6.2 未來方向..............................................95 參考文獻......................................................96 附錄..........................................................99 附錄1 PROMIS 表格一覽表.......................................99 附錄2 PROMIS 表格欄位一覽表..................................100 附錄3 模擬程式之產品製程資料..................................117