考慮不同需求狀況下之半導體產能擴張問題

• Main Author: 洪美妙
• Other Authors: 溫于平
• Format: Others
• Language: zh-TW
• Published: 2001
• Online Access: http://ndltd.ncl.edu.tw/handle/79920124029863784874

碩士 === 國立清華大學 === 工業工程與工程管理學系 === 89 === This study is motivated by issues faced by the capacity expansion in DRAM manufacturing.The characteristic of massive investment makes semiconductor manufacturing to have two phenomenons which are delaying returns of investment and violent change of the product unit price.This makes loss or/and benefit to change violently when it is unbalance between supply and demand.The phenomenon of price changing is very sensitive especially in DRAM manufacturing. Our aim in this paper is to provide a two-stage integer program model for DRAM manufacturing''''s capacity expansion that incorporates two types of market conditions and the uncertainty in demand forecasts.In the first stage,we observe the market condition of DRAM manufacturing,and choice an appropriate initial capacity estimate rule for facing the market condition. Then,we use historical production demand data,capacity consuming data of products, and the cost data of purchasing capacity to get initial capacity for machines.In the second stage,initial capacity of machines given, we establish the integer program model under various demand scenarios and budget constraints,and use utilization of machines and stock-out costs as the performance of this model.Our proposed model can help a policymaker to decide the capacity expanding plan under different market conditions and install an efficient set of capacity for machines. We further experiment on capacity expansion under different market conditions,and observe various initial capacity estimate rules make influences on the capacity of machines and the stock-out cost of the model.Finally, we compare the performance of a capacity expansion based on single demand to various demands and provide suggestions which enable us to make a decision by considering both the solution performance and its executing time. 中文摘要……………………………………………………………………i Abstract………………………………………………………………… ii 誌謝辭……………………………………………………………………iii 目錄……………………………………………………………………… iv 圖目錄…………………………………………………………………… vi 表目錄……………………………………………………………………vii 第一章 緒論……………………………………………………………1 1.1 研究背景………………………………………………………1 1.2 研究動機………………………………………………………3 1.3 研究範圍與目的………………………………………………5 1.4 研究架構與大綱………………………………………………6 第二章 文獻回顧………………………………………………………8 2.1 需求不確定之產能規劃問題…………………………………8 2.2 半導體產業之產能規劃問題…………………………………10 2.3 半導體產業之生產規劃問題…………………………………13 2.4 小結……………………………………………………………17 第三章 模式建立………………………………………………………18 3.1 整體模式概念與架構圖……………………………………………18 3.2 產能設置模組………………………………………………………18 3.2.1 構想與圖示…………………………………………………18 3.2.2 假設條件……………………………………………………20 3.2.3 符號定義……………………………………………………21 3.2.4 數學模式……………………………………………………22 第四章 模式運算之小型範例…………………………………………27 4.1 參數設定與說明……………………………………………………27 4.2 以景氣良好之產能擴張方法為例…………………………………32 4.3 以景氣低迷之產能擴張方法為例…………………………………34 4.3.1 以產品成本為基礎的估算法則……………………………34 4.3.2 以工作站為基礎的估算法則………………………………38 4.4 分析與比較…………………………………………………………41 4.4.1 比較景氣良好與景氣低迷下之結果………………………41 4.4.2 比較景氣低迷下兩種估算法則之結果……………………42 4.5 決策方案……………………………………………………………43 第五章 實驗設計………………………………………………………46 5.1 資料設定……………………………………………………………46 5.2 產品成本與工作站為基礎的估算法則……………………………47 5.3 單一需求模式與多種需求模式……………………………………52 5.3.1 單一需求模式………………………………………………52 5.3.2 實驗結果與分析……………………………………………53 第六章 結論與建議……………………………………………………59 6.1 結論…………………………………………………………………59 6.2 未來研究建議………………………………………………………60 參考文獻 …………………………………………………………………61 附錄A 模式參數設定………………………………………………… 64 附錄B 5.2節程式與註解………………………………………………68 附錄C 5.3節程式與註解………………………………………………74 圖目錄 圖 1-1 生產規劃與排程研究在半導體產業之技術性分類……………2 圖 1-2 半導體前段與後段製造程序簡圖………………………………2 圖 1-3 產值成長率比較…………………………………………………3 圖 1-4 歷年資本投資比率與半導體ASP、產值成長率關係………… 4 圖 2-1 訂購數量對應於期望損失之函數圖形…………………………16 圖 3-1 整體模式架構圖…………………………………………………19 圖 3-2 初估產能水準模組與產能設置模組之輸入與輸出和兩模組間之 關係圖……………………………………………………………20 圖 5-1 不同產品種類下兩種估算法則之工作站平均初估產能水準數的 差距………………………………………………………………50 圖 5-2 不同產品種類下兩種估算法則之模式平均目標函數值的差距 ……………………………………………………………………51 圖 5-3 不同預測正確度下單一與多種需求模式目標函數值差距百分比 ……………………………………………………………………55 表目錄 表 2-1 訂購數量方案對應於其高估、低估發生機率…………………16 表 4-1 需求狀況發生機率、產品價格與變動成本的參數設定值……27 表 4-2 不同需求狀況下產品歷史需求所配適出的分配………………29 表 4-3 每種工作站ck與uk的參數設定值………………………………31 表 4-4 景氣良好時不同需求狀況下每種產品實際應生產的數量……33 表 4-5 景氣良好時不同需求狀況下每種工作站實際應設置的產能水準 數…………………………………………………………………34 表 4-6 產品成本為基礎估算法則之不同需求狀況下每種產品實際應生 產的數量…………………………………………………………37 表 4-7 產品成本為基礎估算法則之不同需求狀況下每種工作站實際應 設置的產能水準數………………………………………………37 表 4-8 每種工作站之uk估計值…………………………………………38 表 4-9 工作站為基礎估算法則之不同需求狀況下每種產品實際應生產 的數量……………………………………………………………40 表 4-10 工作站為基礎估算法則之不同需求狀況下每種工作站實際應設 置的產能水準數……………………………………………… 40 表 4-11 景氣良好與景氣低迷時每種工作站初估產能水準數之比較 41 表 4-12 景氣低迷時之兩種估算法則每種工作站初估產能水準數之比較 ………………………………………………………………… 42 表 4-13 不同需求狀況下兩種估算法則估算出之每種工作站實際應設置 的產能水準數之比較………………………………………… 43 表 4-14 所有需求狀況之產能設置計畫……………………………… 44 表 4-15 不同需求狀況下每種工作站產能設置量差距百分比……… 45 表 5-1 以產品成本為基礎之估算法則在考慮不同產品種類下每種工作 站平均初估產能水準數…………………………………………48 表 5-2 以產品成本為基礎之估算法則初估產能水準數之分析結果…48 表 5-3 以工作站為基礎之估算法則在考慮不同產品種類下每種工作站 平均初估產能水準數……………………………………………49 表 5-4 以工作站為基礎之估算法則初估產能水準數之分析結果……49 表 5-5 不同產品種類下兩種估算法則之工作站平均初估產能水準數… ……………………………………………………………………50 表 5-6 不同產品種類下兩種估算法則之模式平均目標函數值………51 表 5-7 單一需求與多種需求之求解問題數與求解時間之比較(20)…54 表 5-8 單一需求與多種需求之求解問題數與求解時間之比較(30)…54 表 5-9 不同預測正確度下之單一與多種需求模式目標函數值的比較 (20)………………………………………………………………54 表 5-10 不同預測正確度下之單一與多種需求模式目標函數值的比較 (30)…………………………………………………………… 55 表 5-11 整數規劃模式與線性規劃模式之單一需求與多種需求狀況求 解問題數與求解時間的比較………………………………… 57 表 5-12 不同pc值下整數規劃模式與線性規劃模式之單一需求與多種需求 狀況缺貨量成本平均值差距百分比的比較………………… 58