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研究生:蕭佳毓
研究生(外文):Chia-Yu Hslao
論文名稱:晶圓製造廠考慮批量優先序之動態派工研究
論文名稱(外文):A Study of Dynamic Dispatching Using Lot Priority in Wafer fabs
指導教授:陳建良陳建良引用關係
指導教授(外文):James C. Chen
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:工業工程研究所
學門:工程學門
學類:工業工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:89
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:淨加工時間動態派工移轉率優先序設定
外文關鍵詞:Progress of Processing TimePriority AssignmentBottleneckDynamic Priority Setting
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本研究提出批量優先序設定結合動態派工之方法,並探討其對系統績效之影響。在批量優先序設定方面,將線上批量分成五個群組(由高至低),分別為Super Hot、Hot、Rush、Normal、Slow。決定此五種優先序的方法可分成靜態與動態。靜態設定之方法是批量投入生產線時便已決定其優先序,於生產過程中皆不修改。動態設定之方法則是根據每日計算批量的Slack值,動態更改其優先序。在動態派工法方面,本研究選擇(12小時、24小時、72小時)三種動態更新時間為單位,即系統中每經過加工時間(12小時、24小時、72小時)更新一次系統機台的使用率資料,若其使用率大於瓶頸機台使用率門檻值時即為動態瓶頸機台,使用高優先序先派工法則:選取最高優先序的批量優先進行加工。而動態非瓶頸機台使用FGCA+派工法則:選取需再經最少加工步驟數便到達瓶頸機台者優先進行加工。
本研究以AutoSched建構模擬模式,探討在346部機台,五種產品,其平均加工步驟數為280的環境下,批量優先序設定結合動態派工方法,於各績效指標(週期時間平均值、在製品平均值、訂單達交率、移轉率與淨加工時間)之表現。模擬結果顯示動態優先序設定配合動態派工法(瓶頸機台使用率門檻值80%, 12小時更新),在各項績效指標均有最佳之表現。


This research proposes and evaluates several priority assignment heuristics for lots in wafer fabs. Lots are grouped into five classes: super hot, hot, rush, normal, and slow. The priority of each lot can be statically or dynamically determined. Static priority setting means the lot’s priority is determined when it is released, and this priority will not change during the lot’s entire process. Dynamic priority setting means the lot’s priority is dynamically changed based on its slack. Machines are classified into bottleneck and non-bottleneck, based on their average utilization over the past 12, 24, and 72 hours in different experiments. A bottleneck machine uses HPF heuristic to select a lot with the highest priority, while a non-bottleneck machine uses FGCA+ heuristic to select a lot with the least number of steps toward a bottleneck machine.

AutoSched simulation models are built to evaluate the performance of the proposed heuristics, including average cycle time, average work-in-process, percent on-time delivery, turn ratio, and progress of processing time. A foundry fab with 346 machines and five major product types with an average of 280 steps is studied. Simulation results show that dynamic priority setting based on 12-hour bottleneck machine identification leads to best performance.


中文摘要 ii
英文摘要 iii
誌謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
1. 緒論 1
2. 文獻探討 2
3. 晶圓製造廠考慮批量優先序之動態派工法則之建構 5
3.1 問題描述 5
3.2 問題基本假設 5
3.3 批量優先序分佈 5
3.4 批量優先序分佈比例之決定 6
3.5 優先序設定方法 7
3.5.1 靜態優先序設定方法 7
3.5.2 動態優先序設定方法 8
3.5.2.1 寬裕時間公式的定義 9
3.5.2.2 動態優先序設定方法參數名詞解釋 9
3.5.2.3 動態優先序設定方法流程說明 9
3.6 動態派工法則的構建 12
3.6.1 動態瓶頸機台之判斷 12
3.6.2 動態瓶頸機台派工法則 14
3.6.3 動態非瓶頸機台派工法則 14
4. 模擬模式與實驗設計 16
4.1 輸入資料說明 16
4.1.1 產品資料 16
4.1.2 投線資料 16
4.1.3 交期設定 16
4.1.4 產品加工時間分配 17
4.2 機台資料 17
4.3 動態瓶頸機台之設定 17
4.4 績效指標 17
4.4.1優先序移轉率定義 18
4.4.2 優先序淨加工時間之定義 18
4.5 實驗設計 19
5. 實驗結果與討論 20
5.1 週期時間平均值 20
5.2 在製品平均值 23
5.3 訂單達交率 25
5.4 移轉率 28
5.5 淨加工時間 32
6. 結論與未來展望 37
6.1 結論 37
6.2 未來展望 37

表目錄
表2-1 批量派工法則相關文獻整理表 3
表2-2 批量優先序文獻整理表 4
表3-1 優先序分佈比例模擬結果 7
表3-2 優先序設定方法 7
表4-1 產品step及淨週期時間 16
表4-2 產品混和比例 16
表4-3 訂單交期因子 17
表4-4 加工時間分配 17
表4-5 實驗設計 19
表5-1 週期時間平均值ANOVA分析表 21
表5-2 週期時間平均值Duncan分析表 21
表5-3 在製品平均值ANOVA分析表 23
表5-4 在製品平均值Duncan分析表 24
表5-5 訂單達交率ANOVA分析表 26
表5-6 訂單達交率Duncan分析表 26
表5-7 移轉率ANOVA分析表 29
表5-8 移轉率Duncan分析表 29
表5-9 各產品生產特性說明表 31
表5-10 淨加工時間ANOVA分析表 33
表5-11 淨加工時間Duncan分析表 33
表5-12 全部績效Duncan分析表 36

圖目錄
圖3-1 固定批量優先序機率分佈圖 6
圖3-2 固定批量優先序累積分佈示意圖 6
圖3-3 靜態優先序設定方法示意圖 8
圖3-4 動態優先序設定方法示意圖 8
圖3-5 計算批量寬裕時間值之流程圖 10
圖3-6 設定批量優先序之流程圖 11
圖3-7 動態瓶頸機台判斷邏輯流程圖 13
圖3-8 動態非瓶頸機台派工流程圖 14
圖3-9 FGCA+派工法則示意圖 15
圖4-1 移轉率之說明圖 18
圖4-2 淨加工時間計算示意圖 19
圖5-1 產品比例1之週期時間平均值折線圖 22
圖5-2 產品比例2之週期時間平均值折線圖 22
圖5-3 3種動態更新時間於週期時間平均值之比較圖22
圖5-4 產品比例1之在製品平均值折線圖 24
圖5-5 產品比例2之在製品平均值折線圖 24
圖5-6 3種動態更新時間於在製品平均值之比較圖 25
圖5-7 產品比例1之訂單達交率折線圖 27
圖5-8 產品比例2之訂單達交率折線圖 27
圖5-9 3種動態更新時間於訂單達交率之比較圖 27
圖5-10 產品比例1之移轉率折線圖 30
圖5-11 產品比例2之移轉率折線圖 30
圖5-12 產品比例1之各優先序移轉率折線圖 30
圖5-13 產品比例2之各優先序移轉率折線圖 31
圖5-14 各產品前後段製程狀況說明圖 31
圖5-15 3種動態更新時間於移轉率之比較圖 32
圖5-16 產品比例1之淨加工時間折線圖 34
圖5-17 產品比例2之淨加工時間折線圖 34
圖5-18 產品比例1之各優先序淨加工時間折線圖 34
圖5-19 產品比例2之各優先序淨加工時間折線圖 35
圖5-20 3種動態更新時間於淨加工時間之比較圖 35


1. L. F. Atherton and R. W. Atherton, Wafer Fabrication : Factory Performance and Analysis, Kluwer Academic Publishers, 1995.2. S. Barman, “The Impact of Priority Rule Combinations on Lateness and Tardiness”, IIE Transactions, Vol. 30, pp. 495-504, 1998.3. S. H. Chung, M. H. Yang and C. M. Cheng, “The Design of Due Date Assignment Model and The Determination of Flow Time Control Parameters for The Wafer Fabrication Factories”, IEEE Transactions on Component, Packing, and Manufacturing Technology-Part C, Vol. 20, No. 4, pp. 278-287, 1997.4. B. Ehteshami, R. G. Petrakian and P. M. Shabe, “Trade-Offs in Cycle Time Management: Hot Lots”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 5, No. 2, pp. 101-199, 1992.5. J. W. Fowler, D. T. Phillips and G. L. Hogg, “Real-Time Control of Multiproduct Bulk-Service Semiconductor Manufacturing Processes”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 5, No. 2, 1992.6. D. Fronckowiak, A. Peikert and K. Nishinohara “Using Discrete Event Simulation to Analyze The Impact of Job Priority on Cycle Time in Semiconductor Manufacturing”, IEEE/SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference, pp. 151-155, 1996.7. C. R. Glassey and M. G. C. Resende, “Closed-Loop Job Release Control for VLSI Circuit Manufacturing”, IEEE Transactions on Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 1, No 1,pp. 36-46, 1988.8. C. R. Glassey and W. W. Weng, “Dynamic Batching Heuristic for Simultaneous”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 4, No. 2, pp. 77-82, 1991.9. Y. D. Kim, J. U. Kim, S. K. Lim and H. B. Jun, “Due-Date Based Scheduling and Control Policies in a Multi-product Semiconductor Wafer Fabrication Facility”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 11, No. 1, pp. 155-164, 1998.10.S. Li, T. Tang and D. W. Collins, “Minimum Inventory Variability Schedule With Applications in Semiconductor Fabrication”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 9, No. 1, pp. 145-149, 1996.11.S. H. Lu and P. R. Kumar, “Distributed Scheduling Based on Due Dates and Buffer Priorities”, IEEE Transactions on Automatic Control, Vol. 36, No. 12, pp. 1406-1416, 1991.12.S. C. H. Lu, D. Ramaswamy and P. R. kumar, “Efficient Scheduling Policies to Reduce Mean and Variance of Cycle-time in Semiconductor Manufacturing Plants”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 7, No. 3, pp. 374-388, 1994.13.T. K. Nakata, Matsui, Y. Miyake, and K. Nishioka, “Dynamic Bottleneck Control in Wide Variety Production Factory”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 12, pp.273-280, 1999.14.Y. Narahari and L. M. Khan, “Modeling The Effect of Hot Lots in Semiconductor Manufacturing Systems”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 10, No. 1, pp. 185-188, 1997.15.P. O’Neil, ”Performance Evaluation of Lot Dispatching and Scheduling Algorithms Through Discrete Event Simulation”, IEEE/SEMI Int’l Semiconductor Manufacturing Science Symposium, pp. 21-24, 1991.16.L. M. Wein, “Scheduling Semiconductor Wafer Fabrication”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 1, No. 3, pp. 115-130, 1988.17.W. Weng and R. C. Leachman, “An Improved Methodology for Real-Time Production Decisions at Batch-Process Work Stations”, IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, Vol. 6, No. 3, pp. 219-225, 1993.18.H. Yan., S. Lou, S. Sethi., A. Gardel and P. Deosthali, “Testing the Robustness of Two-Boundary Control Policies in Semiconductor Manufacturing, ”IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing, pp. 285- 288,1996.19.王志偉,“晶圓代工廠交期優先之動態派工模式”,交通大學工業工程與管理學系碩士 論文,1998。20.徐士嘉,“晶圓製造廠訂單分類模式之構建”,交通大學工業工程與管理學系碩士論 文,1998。21.張盛鴻、馮鈺敏、杜瑩美、黃承龍、李榮貴,“以限制理論為基礎之晶圓製造廠派工法 則”,工業工程學刊,第十六卷,第二期,第209-220頁,1999。22.溫伊蓁,“晶圓製造廠多工單等級下之生產活動控制系統設計”,交通大學工業工程與 管理學系碩士論文,2000。23.楊政坤,“晶圓製造因應狀態派工”,中原大學工業工程學系碩士論文,1998。24.鍾淑馨、黃宏文,「晶圓製造廠生產作業控制策略之設計」,工業工程學刊,第十六 卷,第一期,第93-113頁,1999。

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