以模糊二階規劃求解晶圓代工廠中期產能規劃問題之研究

Medium-Term Capacity Planning Problems for Semiconductor Foundry：An Application of Fuzzy Bilevel Programming

林玉姍(Yu-Shan Lin)

指導教授 ： 陳盈彥

國立虎尾科技大學/管理學院/工業工程與管理研究所/碩士(2012年)

摘要

本研究針對晶圓代工廠之多廠區中期產能規劃問題進行探討。由於晶圓代工有別於其它製造業，是採接單式生產，需在收取客戶訂單後快速的安排生產交期，因此晶圓代工業者必須建立一套能滿足客戶需求，又能保有生產彈性的機制以提升其競爭力。本研究即是探討晶圓代工廠在面臨需求變化及產能不易擴充之下的中期產能規劃問題。
半導體產業的三種特性增加了晶圓代工廠對於產能規劃的難度，這三種特性分別為：(1)製程進步速度快、(2)生產成本高、(3)需求變動性大。上述三種特性讓晶圓代工廠的產能不易擴充，這也使得晶圓代工產業的產能規劃可分成長、中、短期的規劃，各時期所需考慮的規劃時程與產能擴充作法皆不相同，因此如何決定產能擴充時機點與產能分配決策，為晶圓代工廠中重要的議題。
過去探討產能規劃的研究一般是採用整體規劃來進行求解，然而當企業組織為分散式結構，不同部門間的規劃目標具有階層性與優序性，並且每階層都擁有獨立性的決策過程與目標之特性時，使用整體規劃將較難滿足實務現狀的需求。因此本研究利用二階規劃(Bilevel Programming)將規劃目標分成高階層(總利潤最大化)與低階層(產能利用率最大化)兩部分，並應用模糊(Fuzzy)方法來進行求解，期望規劃出最適當的產能規劃決策。最後並藉由實務案例來說明模糊二階規劃之可行性，並探討二階規劃中寬放值參數對於規劃結果的影響。

關鍵字

晶圓代工 ； 產能規劃 ； 多廠區 ； 二階規劃 ； 模糊方法

並列摘要

In this paper, the strategic single-stage multi-plant capacity planning issues for semiconductor foundry is discussed. In the semiconductor industry Rapid advancement in manufacturing processes, high production cost, and erratic demand are three characteristics that make it difficult for wafer foundries to expand their capacity.So how to determine the time point of capacity expansion and capacity allocation decisions will be an important issue.The past research on capacity planning generally applied integrated planning to the solution. Nevertheless, when a business organization is the distributed structure, the planning objectives among different departments present hierarchy and optimal sequence. Besides, when each hierarchy appears independent decision-making processes and objectives, integrated planning can hardly satisfy the presently practical demands.This paper uses bilevel programming to split the capacity planning problem into two levels (profit and capacity utilization), and applies fuzzy approach to solve it. Finally, through practical examples to demonstrate the feasibility of fuzzy bilevel programming, and explore the tolerances for the results.

並列關鍵字

Semiconductor foundry ； Capacity planning ； Single-stage Multi-plant planning ； Bilevel programming ； Fuzzy approach

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