晶圓廠Intrabay內多載量AGV之負載揀取法則與載取派車法則的搭配和優先晶舟的考量

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姓名

王緯俊(Woei-Jun Wang) 查詢紙本館藏

畢業系所

工業管理研究所

論文名稱

晶圓廠Intrabay內多載量AGV之負載揀取法則與載取派車法則的搭配和優先晶舟的考量

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摘要(中)

半導體晶圓廠（Semiconductor Wafer Fabrication ；Fab）是一個非常複雜的製造環境，其包括250至300種製程機台。一座半導體300mm晶圓廠的成本大約20億美元，其中製程設備的採購和安裝架設（facilitization）就佔了70％至80％；它是一個資本跟技術密集的產業，對於一座每月產能30000片的300mm晶圓廠，它的每年生產成本約6.78億美元，不包括製程設備或其它設施的運轉成本。由於其製程設備昂貴，而且折舊速度快，再加上其生產控制為一件相當複雜的工作。所以如何提升產能利用率是相當重要一個課題，尤其是對於一些瓶頸機台（例如顯影的步進機）其本身價格相當昂貴，所以維持瓶頸機台的高使用率是相當重要的。尤其此環境的生產特性是高度重迴流、產品種類繁多、流程時間長等因素使得整體流程時間（Flow time）的變異不易掌控。
在半導體晶圓廠，一套高效率的自動化物料搬運系統(Automated Material Handling System；AMHS) 不但能節省人工作業成本，更能夠最佳化增加產量、增進設備使用率（OEE）、減少員工職業傷害、減少微塵粒子對晶圓的汙染和震動對晶圓的影響和減少流程時間（Cycle Time）。
在晶圓廠的晶圓生產流程中，經常存在著許多較緊急的晶舟，這些在本論文概稱為優先晶舟(Prioritized Lot)，因為優先晶舟本身的數量比例，往往會影響到一般晶舟(Normal Lot)的正常加工與運送，而在目前自動化物料搬運系統設計中，對於優先晶舟比較缺乏完備且有效規劃控制，所以一套有效的優先晶舟管理方法是相當重要的。本篇論文中，使用Rockwell ARENA 7.01模擬軟體，開發出簡化的Intrabay system模擬加工區，所要探討的是在不同的優先晶舟比例下、不同的多載量AGV車輛派車法則組合之間，針對（1）工件平均流程時間、（2）工件平均產出量（3）延遲工件之平均延遲完成時間（4）提早工件之平均提早完成時間（5）優先晶舟平均產出量（6）延遲完工優先晶舟之平均延遲完成時間以及（7）提早完工優先晶舟之平均提早完成時間其績效指標，利用實驗設計手法設計三因子部份因子實驗來分析各派車法則因子之間對其績效指標的影響與差異，找出理想的派車法則組合能提高提早完工優先晶舟之平均提早完成時間、優先晶舟產出、整體產出量並降低週期時間和延遲完工優先晶舟之平均延遲完成時間。本研究考慮以封閉式系統做各種法則的搭配實驗。本研究所發展出來的法則主要分成三大部分：
1.優先晶舟比例
本論文以三種不同的優先晶舟比例，來測試優先晶舟比例的多寡對各法則組合是否有影響，並期望找出各優先晶舟比例下，績效表現最好與最差的法則組合，因為一般優先晶舟的管理上限為30％，故取10％、20％、30％這三個比例。
2.載取派車法則
載取派車法則是決定目前無人搬運車應優先到那個有需要搬運需求的工作站來揀取工件，本研究利用一些有關單載量AGV文獻中的所發展出來的派車法則運用在多載量無人搬運車的車輛控制進而發展出不同派車法則。
3.負載揀取法則
負載揀取法則是指當AGV根據載取派車法則分派到某個工作站後，此AGV在該工作站要進行揀取工件的動作時，AGV會根據揀取法則在該工作站的出料暫存區中選擇出符合法則條件之工件，然後揀取此一工件。
本研究在封閉式系統中針對這三大部分的法則互相搭配，再利用模擬程式進行模擬，進而驗證出那些法則在本研究的環境假設下有效好的績效。

關鍵字(中)

★ 晶圓廠
★ 無人搬運車
★ 半導體

關鍵字(英)

★ fab
★ semiconductor
★ AGV

論文目次

論文授權書---------------------------------------------------------Ⅰ
論文提要內容-------------------------------------------------------Ⅱ
致謝---------------------------------------------------------------Ⅳ
目錄---------------------------------------------------------------Ⅴ
圖目錄-------------------------------------------------------------Ⅶ
表目錄-------------------------------------------------------------Ⅸ
第一章緒論 ----------------------------------------------------1
1.1 研究背景與動機----------------------------------------------1
1.2 研究目的----------------------------------------------------3
1.3 研究環境與假設----------------------------------------------5
1.4 研究方法與論文架構------------------------------------------5
第二章文獻探討---------------------------------------------------8
2.1 半導體晶圓廠設施佈置與AMHS 關係 ----------------------------8
2.2 自動化物料搬運系統績效分析相關文獻-------------------------15
2.3 自動化物料搬運系統AGV派車控制相關文獻---------------------16
第三章多載量無人搬運車的派車系統設計---------------------------21
3.1 問題分析---------------------------------------------------21
3.2 系統環境---------------------------------------------------22
3.3多載量無人搬運車承載作業程序 -------------------------------29
3.4多載量AGV之車輛控制方法 -----------------------------------31
3.4.1 優先晶舟比例-------------------------------------------33
3.4.2 载取運送選擇法則---------------------------------------34
3.4.3 運送派車法則-------------------------------------------34
3.4.4 載取派車法則-------------------------------------------35
3.4.5 負載揀取法則-------------------------------------------37
第四章模擬實驗與分析-------------------------------------------42
4.1 實驗環境與假設---------------------------------------------42
4.2 決定暖機時間-----------------------------------------------45
4.3 模擬實驗分析-----------------------------------------------49
4.4 統計分析與實驗結果-----------------------------------------50
4.4.1 ANOVA之前提假設----------------------------------------50
4.4.2 工件平均產出統計分析-----------------------------------52
4.4.3 工件平均流程時間統計分析-------------------------------63
4.4.4 提早完工工件之平均提早完成時間統計分析-----------------72
4.4.5 延遲工件之平均延遲完成時間統計分析---------------------83
4.4.6 工件平均產出統計分析-----------------------------------93
4.4.7 提早完工優先晶舟之平均提早完成時間統計分析------------102
4.4.8 延遲完工優先晶舟之平均延遲完成時間統計分析------------108
第五章結論與建議----------------------------------------------120
5.1 結論------------------------------------------------------120
5.2 後續研究建議----------------------------------------------123
參考文獻----------------------------------------------------------124

參考文獻

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網站：
1.Continuous Flow Transport，http://www.asyst.com/products/fsol/amhs/amhs.asp
2.Overhead Shuttle，http://www.shinko-elec.co.jp/eng/products/convey.htm

指導教授

何應欽(Ying-Chin Ho)

審核日期

2006-1-13

推文