晶圓代工廠產品組合不確定之機台決策機制

Abstract

晶圓代工廠的機台組合對生產績效影響甚鉅，且因各種機台的購置成本十分昂貴，為因應未來市場產品組合不確定的情況，晶圓代工廠在建廠時，如何決定最佳機台組合，是一重要課題。以往有關決定機台組合之研究大多以單一產品組合為對象，本文則提出面對多種產品組合時的機台決策機制。 本研究在給定各種產品組合發生機率及產品生產週期時間限制下，以最小化機台購置總成本和期望產出損失成本為目標，構建尋找最佳機台組合的方法。 本研究所提的方法，其解題步驟如下：步驟一、由未來可能發生的每一種產品組合，決定對應該產品組合的最佳機台組合；步驟二、由步驟一之結果，決定面對多種產品組合時的一組起始機台組合；步驟三、利用模擬計算產出績效；步驟四、計算成本函數，並判斷是否有改善空間；步驟五、找出改善解，並回到步驟三。

Machines used in an IC foundry are quite expensive, and the machine-mix configuration has a great influence to the production performance. Determination of the machine-mix configuration therefore is a very important problem. Most previous research on the machine-mix configuration problem assumes that a particular product-mix has been known. This research develops a decision-making mechanism for multiple sets of product-mix with individual probability. The input of the decision-making mechanism involves the given sets of product-mix and the probabilities, and the cycle time constraints. By using this mechanism, we can find out a machine-mix configuration that minimizes the sum of machine cost and throughput loss cost. The proposed method is composed of five steps as follow: Step 1. Find out the optimal machine-mix for each set of product-mix; Step 2. Find out the initial solution for the multiple sets of uncertain product-mix; Step 3. Calculate the throughput by of the proposed machine-mix by simulation; Step 4. Calculate the total cost of the proposed machine-mix, and justify if there is a space for further improvement? Step 5. Find out an embellished solution, and go to Step 3. 1.1研究背景與動機 1 1.2問題定義與研究目的 1 1.3研究限制 4 1.4研究流程 4 第二章 文獻回顧 6 2.1零工型生產系統機台數量規劃方法 6 2.2一般晶圓廠機台數量規劃方法 7 2.3總結 11 第三章 產品組合確定之機台決策 13 3.1起始解產生模組 13 3.2在製品搜尋模組 14 3.3改善解產生模組 14 3.4刪除機制 15 第四章 產品組合不確定之機台決策 19 4.1問題分析 20 4.2問題模組構建 23 4.2.1步驟一：單一產品組合最佳機台組合產生模組 23 4.2.2步驟二：起始解產生模組 23 4.2.3步驟三：產出績效計算模組 24 4.2.4步驟四：成本函數計算模組 25 4.2.5步驟五：改善解產生模組 25 4.3機台刪除順序 28 4.3.1刪除準則 29 4.3.2刪除步驟 30 4.4搜尋法 37 第五章 實例驗證 41 5.1 基本輸入資料 41 5.1.1實例工廠之生產環境 41 5.1.2 Pacemaker MCP模式構建 41 5.2問題設定 42 5.3機台組合規劃範例 42 5.3.1單一產品組合最佳機台產生模組 42 5.3.2產生起始解 43 5.3.3搜尋最佳解 44 第六章 結論與未來發展 51 參考文獻 52 附 錄 54 附錄一 產品組合 之最佳機台組合搜尋過程 55 附錄二 產品組合 之最佳機台組合搜尋過程 58 附錄三 產品組合 之最佳機台組合搜尋過程 61 附錄四 各產品組合之最佳機台組合比較 64 附錄五 各機台組合之產出結果 66