以啟發式演算法解決三機流程式生產排程問題-以先豐通訊IC載板廠為例

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李坤源(Lee kun-yuan) 查詢紙本館藏

畢業系所

工業管理研究所在職專班

論文名稱

以啟發式演算法解決三機流程式生產排程問題-以先豐通訊IC載板廠為例
(Flowshop of three machines production scheduling improve research Using Meta-heuristics - for example Company BTK)

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摘要(中)

本研究針對流程型、非等效平行機台、機台合適度、製程相依及製程獨立設置時間的生產排程問題進行探討並考量求解目標為 : 最小化加總成本(ΣCj)及加總絶對延遲時間。
本研究針對個案工廠實際的生產工單組合進行分析，先利用限制理論把全線的排程問題限縮在前段有製程設置時的三個工作站，再針對這三站的製程特性進行個別分析，再把問題範圍縮小到—非等效平行機台、有機台合適度、產能平衡、設置時間議題的綠漆工作站，為全線的產能瓶頸站，並利用限制驅導式排程及Permutation的觀念，以綠漆站的排程當做投料排程來簡化全線的生產排程問題。再利用Excel內建的啟發式演算法做求解的工具，但因Excel的限制再並需再將α= P2類型的排程先，以人工的方法將工單分成兩類使排程問題又從P2再簡化為1(1*2 , 1R / 1S)。
本研究先建構一個評估個案工廠排程績效的數學模式，運用個案實際的工單資料為測試基礎，再以SPT、EDD、LST三種派工法則及個案現行的人工排程方法與Excel內建的啟發式演算法，做排程績效之評估比較，結果發現Excel內建的啟發式演算法在換線成本項目的績效上有10 ~ 43% 的提昇，但在加總絶對延遲時間項目的改善上則不顯著。

摘要(英)

This study explores the production scheduling problems of Floor Shop, Unrelated Parallel Machine, Machine Eligibility, Sequence Dependent Setup Time and Sequence Independent Setup Time and also attempts to solve the following research question: the minimization of ΣCj & ΣTj.
This study also analyzes the combinations of run card in the case-study factory through the following procedures. First, confine the problems of the whole workstations scheduling to the three working stations with anterior section of having setup time process by means of TOC. Next, implement the independent analysis of the process feature in these three stations, and then further restrict the problems to a certain Solder musk working station, featuring Unrelated Parallel Machine, Machine Eligibility, Balance of Capacity and Setup Time Issue, which is the bottleneck station in the production line. Then, with the concept of D-B-R, simplify the problems of production scheduling in the whole line by assimilating the scheduling in Solder musk station into goods issue scheduling. Finally, use the Meta-heuristics built in the Excel as the means of instruments.
This study begins with a mathematical module to evaluate the performance of effects in the case-study factory and uses the authentic data of run card as the test foundation. Then, activate the comparison of performance of effects by means of three Dispatching Rules – SPT, EDD, and LST, artificial scheduling, as well as the Meta-heuristics built in the Excel. The result demonstrates 10 to 43 percent of improvement in the item of cost of setup calculated by the Meta-heuristics built in the Excel. However, there is no significant improvement in the item of ΣTj.

關鍵字(中)

★ 限制理論
★ 非等效平行機台
★ 機台合適度
★ 啟發式演算法

關鍵字(英)

論文目次

目錄
中文摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥i
英文摘要‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ii
誌謝‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥…iii
目錄‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥v
圖目錄‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ix
表目錄 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥xi
第一章緒論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
1-1 研究背景 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
1-2 研究動機 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥2
1-3 研究目的 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥3
1-4 研究範圍與假設 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥4
1-5 論文架構與流程 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥6
第二章文獻探討‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
2-1 限制理論 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
2-1-1限制理論與限制驅導式生產排程簡介 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
2-1-2限制理論的改善步驟 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥8
2-1-3限制理論的管理面向 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥9
2-1-3-1瓶頸排程的節奏‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥9
2-1-3-2緩衝 (Buffer) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10
2-1-3-3投料節奏 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥10
2-1-3-4緩衝管理 (Buffer Management)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11
2-1-3-5現場派工 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥11
2-2 排程理論探討‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12
2-2-1 TSP問題及模型‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥12
2-2-1-1 TSP問題及其衍生型‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥13
2-2-2排程問題的三個構面及表示法 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14
2-2-2-1 工單的加工參數‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14
2-2-2-2描述排程問題的三個構面 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥14
2-2-2-3 排程求解的方法 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥15
2-2-3基因演算法介紹演算法設計原理介紹‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥17
2-2-3-1演算法之整理 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥17
2-3 設置時間與排程序列‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥19
2-3-1家族式設置時間( Family Setup Time)‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥19
2-3-2順序相依設置時間‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥20
2-3-3順序獨立設置時間‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥20
2-3-4 Permutation 與 Non-permutation‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21
第三章個案問題及定義 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥22
3-1 個案公司概述‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥22
3-2 載板全製程簡介‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥23
3-2-1各主要製程站功能介紹‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥25
3-3 個案產能瓶頸分析‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥27
3-3-1 鍍銅站製程特性說明 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥28
3-3-1-1參數切換種類 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥28
3-3-1-2製程獨立與製程相依 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥29
3-3-1-3產能計算方式及說明 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥29
3-3-2 線路站製程特性說明 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥30
3-3-2-1製程參數切換種類及相依性說明 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥30
3-3-2-2產能計算方式及說明 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥30
3-3-2-3製程廻流及處置方式及說明 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31
3-3-3 綠漆站製程特性說明 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥32
3-3-3-1製程參數切換種類及相依性 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥32
3-3-3-2產能計算方式及說明 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥33
3-3-3-3 機台合適度及處置方式說明‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥33
3-3-4 個案瓶頸站確認 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥34
3-4 目標式的建構‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥37
3-4-1 排程模型及路徑對稱問題‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥37
3-4-2排程模型的參數及變數定義‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥38
3-5 各項成本指標設定‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥39
3-5-1 換線成本指標 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥39
3-5-2 延遲成本指標 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥45
3-5-3 產能平衡成本指標 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥40
3-6 本章小結‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥41
第四章個案探討 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥43
4-1 排程求解之Excel設定說明 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥43
4-1-1 工單製程參數之轉換 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥43
4-1-1-1求解資料轉換 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥44
4-1-1-2工作表建立說明 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥44
4-1-2 排程求解工作表 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥45
4-1-3 生產成本矩陣表 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥47
4-1-4 換線成本矩陣‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥48
4-1-5 產能平衡成本表‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥50
4-1-6 延遲懲罰成本表‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥50
4-1-7 規劃求解表的設定‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥51
4-2 Excel啟發式演算法設定‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥52
4-3 規劃求解績效評估 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53
4-3-1 求解品質-作業時間比較 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53
4-3-2 求解品質-換線及延遲成本比較 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥53
4-4 本章小結‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥55
第五章結論與建議 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥56
5-1 研究結論‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥56
5-2 後續研究建議‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥62
參考文獻‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥58
附錄一排程實驗之工單資料 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥60
附錄二實驗結果 :五種方法之排程求解序順 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥60

參考文獻

參考文獻
一.中文部份
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二.英文部份
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指導教授

葉英傑

審核日期

2013-6-13

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