陳隆彬利用RFID與支持向量機的生產排A - 東海大學‧資訊工程學系

表 目 錄表 3-1. 產 品 生 產 流 程 與 處 理 時 間 ............................................................................................................15表 3-2. 生 產 排 程 派 工 法 則 ........................................................................................................................18表 3-3. 生 產 排 程 系 統 屬 性 ........................................................................................................................19表 5-1. 產 生 排 程 工 作 比 例 表 ....................................................................................................................30表 5-2. 非 SVM 排 程 與 SVM 排 程 的 生 產 量 對 照 表 ..................................................................................37VII

第 一 章 緒 論表 面 黏 著 技 術 (Surface Mount Technology, 簡 稱 SMT)[1] 是 電 子 製 造 業 和 電 子 產 品 組裝 技 術 領 域 裡 相 當 重 要 的 一 環 。 由 於 表 面 黏 著 技 術 所 生 產 的 產 品 , 常 和 資 訊 、 通 訊 及 消 費性 電 子 產 品 有 關 。 雖 然 表 面 黏 著 技 術 在 電 子 業 界 而 言 , 算 是 相 當 成 熟 一 項 技 術 , 但 隨 著 近幾 年 高 科 技 電 子 產 品 的 快 速 發 展 , 也 使 得 此 技 術 相 關 領 域 的 重 要 性 日 漸 被 大 家 所 重 視 , 因此 如 何 有 效 利 用 SMT 的 生 產 排 程 , 以 及 建 構 RFID 系 統 去 取 得 即 時 和 足 夠 的 資 訊 , 是 相當 值 得 探 討 的 問 題 。1.1. 研 究 背 景 與 動 機一 個 良 好 的 排 程 可 以 提 高 機 器 的 使 用 率 、 使 工 作 均 能 如 期 完 工 , 或 降 低 在 製 品 的 庫 存水 準 , 進 而 增 加 企 業 的 競 爭 力 與 利 潤 , 所 以 生 產 排 程 問 題 一 直 是 眾 家 學 者 競 相 投 入 的 研 究領 域 所 在 。一 般 而 言 , 工 廠 在 接 到 訂 單 後 , 都 會 有 其 交 期 日 , 然 而 提 前 完 工 的 產 品 通 常 需 要 倉 庫儲 存 , 不 僅 需 要 增 加 倉 儲 的 成 本 , 同 時 也 很 可 能 會 遇 上 無 空 間 可 儲 存 的 窘 境 或 是 產 品 倉 儲時 導 致 損 毀 的 意 外 ; 而 延 遲 交 貨 的 情 況 不 僅 會 對 之 後 的 排 程 造 成 延 遲 的 影 響 , 而 且 必 須 賠償 廠 商 因 延 遲 交 貨 所 造 成 的 損 失 , 或 是 毀 約 的 賠 償 , 同 時 也 造 成 公 司 信 譽 、 形 象 受 損 , 降低 公 司 在 市 場 上 的 競 爭 力 。因 此 , 若 能 針 對 生 產 排 程 有 效 規 劃 , 以 減 少 產 品 提 前 完 工 (Earliness) 所 產 生 的 懲 罰成 本 , 亦 即 存 貨 持 有 成 本 (Inventory Holding Costs) 或 是 降 低 延 遲 (Tardiness) 交 貨 所 造成 的 懲 罰 成 本 , 也 就 是 短 缺 成 本 (Shortage Costs), 將 可 替 公 司 減 少 成 本 , 增 加 利 潤 ;所 以 , 有 效 率 的 排 程 系 統 , 不 但 可 以 減 少 損 失 , 增 加 利 潤 , 進 而 大 幅 降 低 生 產 線 上 不 必 要的 浪 費 , 還 能 縮 短 工 作 時 間 , 準 時 交 貨 , 為 公 司 帶 來 良 好 信 譽 , 同 時 創 造 公 司 競 爭 優 勢 。1.2. 研 究 目 的 與 範 圍生 產 排 程 於 彈 性 製 造 系 統 扮 演 一 個 相 當 重 要 的 角 色 , 包 含 多 個 即 時 的 決 策 , 如 : 材 料的 分 類 、 生 產 機 器 的 選 擇 。Montazeri 曾 提 出 派 工 法 則 在 多 個 系 統 效 能 標 準 , 接 著 陸 續 有諸 多 方 法 被 提 出 , 如 : 系 統 模 擬 和 派 工 法 則 、 人 工 智 慧 、 動 態 程 序 方 法 、 探 索 式 方 法 、 先進 式 排 程 法 , 以 及 異 質 方 法 等 。1

一 個 彈 性 製 造 系 統 為 了 達 到 高 效 能 , 一 個 生 產 排 程 應 該 依 據 系 統 的 屬 性 在 一 個 好 的 決定 點 被 產 生 。 然 而 派 工 法 則 將 會 從 一 系 列 最 好 的 屬 性 將 達 成 高 度 的 分 類 精 準 度 , 因 為 屬 性和 派 工 法 則 是 依 據 範 本 識 別 領 域 的 特 性 和 分 類 。 因 此 實 現 一 個 屬 性 選 擇 [11,12,13,14] 機 制以 取 得 一 系 列 顯 著 的 屬 性 , 讓 生 產 排 程 可 以 減 少 設 計 的 時 間 以 及 達 成 高 度 分 類 的 精 準 度 ,如 此 彈 性 製 造 系 統 將 獲 得 高 度 的 效 能 。2

1.3. 研 究 流 程 與 論 文 架 構1.3.1. 研 究 流 程本 研 究 將 以 圖 1-1 所 示 , 將 依 照 下 列 方 法 進 行 研 究 , 以 達 預 期 之 目 標 與 結 果 。圖 1-1. 研 究 流 程 圖3

第 二 章 文 獻 探 討2.1. 表 面 黏 著 置 放 機表 面 黏 著 技 術 (Surface Mount Technology, 簡 稱 SMT)[1] 一 般 而 言 是 指 電 路 板 上 的 零件 組 裝 作 業 , 而 SMT 的 組 裝 分 為 兩 種 : 一 種 為 傳 統 的 人 工 插 件 技 術 , 另 一 種 則 是 利 用 自動 化 機 械 放 置 零 件 於 印 刷 電 路 板 上 的 表 面 黏 著 技 術 。 傳 統 的 人 工 插 件 技 術 的 原 理 是 印 刷 電路 板 在 製 作 時 預 先 在 印 刷 電 路 板 上 製 作 出 一 個 個 貫 穿 孔 (Through Hold), 該 印 刷 電 路 板(PCB) 上 的 貫 穿 孔 是 用 來 讓 電 子 元 件 的 接 腳 插 入 用 的 , 所 以 當 在 組 裝 印 刷 電 路 板 時 須 先利 用 人 工 將 元 件 的 接 腳 穿 透 印 刷 電 路 板 , 然 後 再 利 用 加 熱 使 銅 箔 及 接 腳 吃 錫 的 效 果 將 元 件固 定 在 印 刷 電 路 板 上 。 而 另 一 種 表 面 黏 著 技 術 則 是 先 將 在 印 刷 電 路 板 上 欲 置 放 元 件 鍍 有 銅箔 的 地 方 印 上 一 層 錫 膏 或 紅 膠 , 再 利 用 表 面 黏 著 取 置 機 將 表 面 黏 著 元 件 (Surface MountComponent, 簡 稱 SMC) 直 接 置 放 於 印 有 錫 膏 或 紅 膠 的 印 刷 電 路 板 上 , 最 後 運 用 迴 焊 或紅 外 線 加 熱 的 方 法 將 表 面 黏 著 元 件 固 定 於 印 刷 電 路 板 上 。 所 以 傳 統 人 工 插 件 和 表 面 黏 著 技術 一 個 很 大 的 差 異 在 於 電 子 零 件 本 身 的 包 裝 方 式 , 傳 統 電 子 零 件 皆 有 可 以 穿 過 印 刷 電 路 板貫 穿 孔 的 接 腳 , 而 表 面 黏 著 元 件 的 接 腳 則 平 放 於 印 刷 電 路 板 表 面 。由 於 目 前 電 子 零 件 可 以 說 是 愈 做 愈 小 , 為 了 使 用 限 的 空 間 印 刷 電 路 板 上 能 夠 組 裝 更 多的 電 子 元 件 , 表 面 黏 著 元 件 (SMC) 有 著 輕 、 薄 、 短 、 小 的 特 性 , 也 因 此 相 較 於 傳 統 插 件 零件 之 下 , 表 面 黏 著 技 術 的 重 要 性 勝 於 傳 統 的 人 工 插 件 。 一 般 而 言 , 表 面 黏 著 技 術 優 點 有 :(1) 採 用 自 動 化 生 產 , 不 需 大 量 的 人(2) 組 裝 密 度 高(3) 零 件 體 積 小 , 重 要 輕 , 節 省 儲 存 空 間(4) 組 裝 前 不 需 前 置 加 工 重 作 ( 成 形 、 剪 腳 )(5) 裝 配 加 工 速 度這 是 為 什 麼 去 面 黏 著 技 術 可 以 成 為 印 刷 電 路 板 組 裝 產 業 主 流 的 最 大 原 因 , 一 般 而 言 ,印 刷 電 路 板 去 面 黏 著 組 裝 流 程 可 分 為 三 大 部 分 :(1) 印 錫 作 業(2) 元 件 的 置 放5

(3) 加 熱 固 定而 這 三 大 作 業 , 就 要 以 元 件 的 置 放 花 最 多 時 間 , 且 最 要 求 精 密 度 。 絕 大 部 份 的 表 面 黏著 技 術 工 廠 為 提 升 其 生 產 效 率 往 往 就 是 從 表 面 黏 著 取 置 機 著 手 , 它 們 除 了 更 新 更 快 的 表 面黏 著 取 置 機 械 裝 置 以 提 升 其 產 出 效 能 外 , 再 者 就 是 在 同 一 條 表 面 黏 著 生 產 線 以 更 多 的 表 面黏 著 置 放 機 的 串 聯 來 縮 短 其 Cycle Time。 不 過 這 些 卻 都 只 是 治 標 的 方 法 而 已 。 因 為 愈 快 的表 面 黏 著 取 置 機 容 易 造 成 位 置 的 偏 移 , 而 整 條 生 產 愈 多 台 的 表 面 黏 著 取 置 機 如 有 一 台 機 器效 能 不 彰 , 可 能 會 影 響 整 條 生 產 線 的 運 作 。 更 何 況 每 台 表 面 黏 著 取 置 機 動 輒 需 花 費 近 千 萬來 購 置 , 若 訂 單 需 求 在 不 同 的 數 量 以 及 產 品 有 不 同 的 製 程 的 情 況 下 , 其 投 資 效 益 成 本 的 確很 值 得 商 榷 , 且 更 難 以 應 付 多 種 少 量 的 生 產 型 態 。就 以 上 所 提 情 況 下 , 要 縮 短 表 面 黏 著 取 置 機 的 Cycle Time, 也 就 是 規 劃 表 面 黏 著 取 置機 的 取 置 零 件 排 程 , 藉 由 取 置 機 取 置 動 作 的 最 短 路 徑 , 使 整 個 取 置 系 統 方 產 出 效 率 提 高 ,則 是 最 根 本 也 最 有 效 的 方 法 。 但 目 前 已 經 許 多 論 文 在 探 討 最 此 一 問 題 , 例 如 : 旅 行 推 銷 員法 、 最 近 鄰 點 法 、 基 因 演 算 法 、 模 擬 降 溫 法 、 蟻 行 演 算 法 、 門 檻 接 受 法 , 所 以 本 研 究 的 重心 是 放 在 整 體 生 產 線 的 生 產 排 程 規 劃 , 也 是 說 在 多 條 的 生 產 線 之 間 依 據 每 條 生 產 線 生 產 的特 徵 屬 性 , 並 透 過 現 有 的 單 一 派 工 法 則 下 最 適 當 的 排 程 方 法 。2.2. 無 線 射 頻 辨 識 系 統2.2.1. RFID 介 紹無 線 射 頻 辨 識 系 統 (Radio Frequency Identification, RFID)[2,3,6,7,8] 早 於 二 次 大 戰 期間 , 由 英 國 人 發 展 出 來 用 做 辨 別 敵 我 戰 機 之 用 , 而 後 , 進 而 由 世 界 各 國 引 用 於 不 同 用 途 上 ,例 如 : 保 安 系 統 、 出 入 口 控 制 及 自 動 閘 口 等 ; 也 由 於 半 導 體 生 產 技 術 精 進 , 使 得 晶 片 的 單位 體 積 大 幅 縮 小 , 因 此 ,RFID 應 用 領 域 的 可 能 性 便 開 始 為 大 家 所 重 視 。 但 因 缺 乏 一 套 共用 的 標 準 , 所 以 , 一 直 未 能 被 廣 泛 採 用 於 供 應 鏈 管 理 或 其 它 重 要 的 問 題 上 , 直 到 911 恐怖 攻 擊 與 SARS 危 機 的 出 現 , 才 重 新 喚 起 對 其 重 視 。RFID(Radio Frequency Identification, 無 線 射 頻 辨 識 ) 系 統 組 成 由 Tag 與 Reader 二 部 份組 成 。(1) Tag6

(3) 耐 久 性 及 重 複 使 用 性RFID 可 反 覆 被 使 用 , 例 如 某 些 特 殊 棧 板 或 耐 久 的 容 器 , 其 RFID 使 用 壽 命 可 以長 達 10 年 。(4) 穿 透 性RFID 訊 息 , 可 穿 透 紙 張 、 木 材 和 塑 料 等 非 金 屬 或 非 透 明 的 材 質 進 行 通 訊 。(5) 容 量 大一 般 一 維 條 碼 所 存 的 資 訊 為 50 Bytes, 2 維 條 碼 可 以 到 2~3000 個 字 元 , 而 RFID的 內 存 甚 可 以 存 放 數 Mega Bytes 的 資 訊 , 因 其 記 憶 容 量 大 的 特 性 , 除 可 儲 存 詳細 產 品 訊 息 外 , 甚 至 物 流 歷 史 也 可 以 詳 細 記 載 。(6) 資 料 讀 取 沒 有 方 向 性 :RFID 的 讀 取 動 作 不 需 要 ” 可 視 ” 的 條 件 , 資 料 讀 取 沒 有 方 向 性 , 但 有 個 限 制 是 ,RFID Label 不 能 包 裏 在 液 體 或 金 屬 之 中 。(7) 同 時 進 行 多 筆 資 料 之 讀 取 (Multiple Read)RFID Reader 在 具 備 Anti-Collision Algorithm 機 制 下 , 可 在 同 一 時 間 內 進 行 多 筆RFID Tags 資 料 的 讀 取 。(8) 安 全 性RFID Tags 可 以 透 過 密 碼 的 保 護 防 止 讀 寫 的 動 作 , 資 料 也 可 以 被 加 密 , 而 且 同 一個 Tag 可 以 同 時 內 含 己 被 保 護 及 未 被 保 護 的 資 料 , 這 種 安 全 性 功 能 可 以 應 用 在專 利 侵 權 之 防 止 。(9) 加 註 流 程 (Marking Process)這 在 物 流 運 籌 的 範 圍 有 較 顯 著 的 應 用 , 在 物 流 過 程 的 情 報 可 以 完 全 自 動 的 加 註 在標 籤 中 , 在 製 造 工 程 中 也 可 以 藉 此 功 能 記 錄 工 程 中 相 關 情 報 , 並 減 少 人 工 登 錄 相關 的 作 業 負 担 。8

第 三 章 問 題 探 討由 於 SMT 的 生 產 排 程 最 通 常 是 探 討 元 件 置 放 Cycle Time 最 少 以 及 最 短 路 的 問 題 , 而少 有 對 於 整 體 生 產 線 排 程 以 及 工 單 指 派 的 問 題 有 作 諸 多 研 究 。目 前 SMT 生 產 排 程 皆 以 人 工 方 式 來 排 定 , 主 要 是 生 管 人 員 依 訂 單 的 出 貨 日 期 、 客 戶的 優 先 權 重 為 訂 立 生 產 排 程 的 依 據 , 另 SMT 換 機 時 間 相 當 耗 時 , 常 會 影 響 到 生 產 產 能 ,所 以 SMT 訂 單 處 理 的 先 後 順 序 就 相 當 的 重 要 , 以 人 工 方 式 來 決 定 SMT 生 產 排 程 會 浪 費很 多 換 機 的 時 間 及 延 遲 客 戶 的 交 貨 日 期 。所 以 本 論 文 研 究 重 點 是 在 於 探 討 SMT 組 裝 作 業 中 的 生 產 排 程 指 派 和 屬 性 的 萃 取 , 以及 利 用 RFID 對 生 產 資 訊 的 收 集 , 並 建 立 於 SFIS 系 統 的 模 組 之 中 , 以 提 升 SFIS 系 統 對 於生 產 製 造 上 的 各 個 效 能 重 大 的 幫 助 。3.1. 現 場 即 時 資 訊 系 統3.1.1. SFIS 介 紹現 場 即 時 資 訊 系 統 (Shop Flow Information System, 簡 稱 SFIS)[4,5,20] 是 當 一 個 工 廠 收到 訂 單 後 , 系 統 將 會 核 對 設 備 是 否 正 常 , 追 縱 人 員 狀 況 、 工 作 進 度 、 生 產 成 本 及 相 關 狀 況 ,然 後 將 這 些 資 訊 儲 存 於 資 料 庫 中 , 這 些 資 訊 對 於 排 程 計 劃 人 員 安 排 生 產 排 程 之 前 置 作 業 時間 及 預 先 安 排 工 廠 需 要 等 是 非 常 有 利 的 , 該 系 統 會 將 設 備 維 修 記 錄 及 員 工 個 人 專 長 等 資 訊存 入 歷 史 檔 案 , 以 使 工 廠 能 以 最 快 速 方 式 安 排 生 產 資 源 以 完 成 任 務 , 如 圖 3-1 所 示 。有 效 的 掌 握 生 產 現 場 狀 況 、 提 高 生 產 力 乃 當 今 最 重 要 課 題 , 因 此 為 使 生 產 單 位 能 夠 確實 掌 握 生 產 即 時 資 訊 , 於 適 當 時 機 作 出 正 確 生 產 決 策 , 場 即 時 資 訊 系 統 應 運 而 生 。 一 個 具效 率 的 現 場 即 時 控 制 系 統 負 責 協 調 工 廠 內 所 有 生 產 活 動 及 監 督 生 產 狀 況 外 , 並 控 制 所 有生 產 資 訊 流 , 提 供 需 求 單 位 透 明 且 正 確 的 資 訊 。9

圖 3-1. SFIS 系 統 架 構 圖SFIS 系 統 架 構 下 認 為 控 制 系 統 必 做 到 「 訂 檢 檢 閱 與 開 立 」、「 現 場 作 業 排 程 」、「 資料 收 集 與 監 督 」、「 控 制 與 回 饋 」、「 製 造 命 令 完 工 處 理 」 等 五 大 功 能 模 組 , 如 圖 3-2 所示 , 分 別 敘 述 如 下 :(1) 訂 單 檢 閱 與 開 立生 管 單 位 會 依 生 產 排 程 所 指 定 的 成 品 (Finished Goods) 或 者 最 終 料 件 (End Item) 的交 期 與 數 量 , 透 過 物 料 需 求 的 規 劃 系 統 安 排 所 需 零 組 件 的 交 期 與 數 量 , 以 及 預 估製 造 所 需 的 前 置 時 間 和 所 需 資 源 , 並 於 適 當 的 時 間 將 生 產 訂 單 (ProductionOrder;PO) 開 立 到 製 造 工 單 (Manufacture Order;MO)。(2) 現 場 作 業 排 程藉 由 分 配 與 協 調 , 來 妥 善 有 效 的 利 用 製 造 現 場 有 限 的 資 源 ( 如 : 機 器 、 人 員 、 工具 、 物 料 等 ), 以 滿 足 生 產 策 略 的 要 求 。(3) 資 料 收 集 與 監 督由 生 產 現 場 所 收 集 的 資 料 , 扮 演 了 生 產 現 與 規 劃 系 統 之 間 的 重 要 介 面 。 資 料 收 集包 括 資 訊 的 蒐 集 與 資 訊 的 驗 證 和 修 改 。 資 訊 的 蒐 集 是 利 用 各 種 不 同 的 資 料 收 集 設備 或 人 員 輸 入 的 方 式 , 來 收 集 生 產 現 場 的 各 種 資 訊 。 資 訊 的 驗 證 主 要 是 確 保 所 收集 的 資 料 是 正 確 而 且 有 用 的 資 訊 。 資 料 的 監 督 乃 藉 由 比 較 現 場 所 收 集 的 資 訊 與 規10

劃 的 資 訊 ( 可 能 是 過 去 的 歷 史 資 料 ), 來 分 析 實 際 與 計 畫 之 間 的 差 異 , 並 找 出 造 成這 些 差 大 到 需 要 管 理 者 重 視 的 原 因 。(4) 控 制 與 回 饋將 現 場 生 產 過 程 中 所 發 生 的 異 常 狀 況 , 傳 送 至 相 關 模 組 或 擔 當 人 員 進 行 問 題 對策 , 同 時 將 現 場 生 產 資 訊 提 供 生 管 人 , 以 掌 握 生 產 狀 況 。(5) 製 造 命 令 完 工 處 理此 為 , 當 發 放 至 生 產 現 場 的 MO 完 工 或 因 某 些 原 因 而 無 法 繼 續 生 產 ( 如 廢 料 、 取消 工 單 ), 而 不 再 需 要 現 場 資 源 時 , 應 進 行 的 一 些 處 置 。11

圖 3-2. SFIS 系 統 流 程 圖12

3.1.2. SFIS 特 性(1) 即 時 資 料 處 理 (Real Time)(2) 現 場 無 紙 張 作 業 (Paperless)(3) 現 場 資 源 追 縱 (Tracking)(4) 自 動 化 設 備 控 制 (Control)(5) 即 時 現 場 管 理 (Real-time Management)(6) 開 放 式 資 料 庫 (Open Data-Base)(7) 網 際 網 路 網 頁 功 能 (WEB Solution)3.1.3. SFIS 在 工 作 上 之 優 點(1) 可 滿 足 客 戶 準 時 交 貨SFIS 可 以 在 成 品 或 零 件 階 段 依 據 客 戶 特 殊 需 求 及 零 件 料 表 進 行 追 蹤 , 提 供 資 訊 供 生管 單 位 正 確 掌 控 那 些 零 件 應 該 備 料 、 那 些 產 品 現 在 應 該 生 產 、 那 些 零 件 何 時 會 缺 料 ,除 此 之 外 , 更 可 提 供 生 管 單 位 最 佳 排 程 資 源 及 料 況 、 測 試 設 備 及 運 送 流 程 , 客 戶 亦 可正 確 掌 握 收 貨 時 間 。(2) 生 產 中 改 變 生 產 管 理 方 式SFIS 可 以 協 助 製 作 生 產 流 程 之 成 品 、 半 成 品 及 出 貨 等 記 錄 , 並 收 集 測 試 、 品 管 及 各工 作 站 之 生 產 製 程 資 訊 , 追 蹤 產 品 是 否 已 依 需 求 規 格 製 作 , 意 即 完 整 之 生 產 資 訊 在 生產 過 程 中 將 可 被 收 集 , 提 供 即 時 生 產 製 程 改 善 及 日 後 產 品 品 質 追 縱 及 改 善 。(3) 在 製 品 資 訊在 製 品 (Work In Process;WIP) 意 為 含 已 購 原 物 料 及 已 生 產 之 成 品 及 半 成 品 , 而 尚未 出 貨 者 均 稱 之 。 在 各 生 產 流 程 中 間 均 會 有 WIP 產 生 ,WIP 資 訊 可 從 SFIS 中 得 知 ,藉 由 程 式 參 數 預 警 系 統 控 制 , 可 使 其 數 量 降 低 , 減 少 庫 存 成 本 。3.1.4. SFIS 相 關 部 門 之 效 益(1) 生 管 部 門能 夠 藉 此 系 統 所 傳 回 之 即 時 生 產 作 業 資 訊 , 確 實 有 效 地 掌 握 工 單 進 度 、 隨 時 調 整 生 產工 單 的 排 程 規 劃 、 生 產 完 成 時 間 掌 握 及 出 貨 時 間 安 排 。13

(2) 製 造 部 門製 造 單 位 生 產 報 表 可 由 生 產 人 員 填 寫 , 改 為 由 生 產 線 各 數 據 收 集 點 經 由 條 碼 掃 瞄 方式 , 將 資 料 上 傳 至 Database Server, 透 過 資 訊 系 統 管 理 維 護 部 門 建 立 的 資 料 庫 管 理 程式 , 提 供 製 造 相 關 人 員 即 時 生 產 資 料 , 快 速 了 解 生 產 狀 況 。 對 於 產 品 生 產 品 質 不 良 率偏 高 時 , 系 統 亦 可 提 供 警 告 (Warning) 功 能 , 不 致 造 成 生 產 過 多 的 不 良 品 。 對 於 生產 工 單 的 進 度 與 半 成 品 數 量 管 控 , 亦 可 作 到 資 料 即 時 及 透 明 化 。(3) 品 管 部 門透 過 資 料 庫 收 集 之 生 產 數 據 分 析 , 依 不 良 代 碼 及 相 關 參 數 設 定 分 類 , 可 提 供 統 計 製 程品 管 (Statistical Process Control; 簡 稱 SPC) 的 圖 表 資 訊 , 使 品 管 人 員 更 容 易 掌 握 產品 檢測 品 質 , 提 供 生 產 、 研 發 相 關 單 位 製 程 改 善 與 設 計 修 正 參 考 。(4) 測 試 部 門可 有 效 管 理 產 品 測 試 程 式 及 產 品 資 料 , 避 免 生 產 單 位 誤 用 測 試 程 式 。 另 可 提 供 測 試 數據 , 作 不 良 產 品 現 象 、 原 因 、 對 策 分 析 , 建 立 問 題 與 對 策 資 料 庫 系 統 , 縮 短 產 品 維 修時 間 。 不 良 產 品 原 因 分 析 也 可 提 供 研 發 工 程 等 相 關 單 位 作 工 程 改 善 之 依 據 。(5) 出 貨 部 門可 即 時 掌 控 預 計 出 貨 的 產 品 生 產 狀 況 及 進 度 , 依 實 際 生 產 進 度 修 正 出 貨 排 程 , 提 供 有效 資 訊 給 業 務 、 報 關 等 相 關 單 位 。3.2. SMT 生 產 線 的 佈 局SMT 生 產 線 的 組 合 是 由 PCB 印 刷 機 、SMT 高 速 機 、SMT 泛 用 機 、 迴 焊 爐 四 個 部 份所 組 成 的 , 在 這 裡 的 研 究 是 以 PCB 印 刷 機 和 迴 焊 爐 各 一 台 ,SMT 高 速 機 有 一 至 五 台 和 SMT泛 用 機 有 一 至 三 台 。 不 同 型 態 的 產 品 有 不 同 的 生 產 流 程 , 在 本 研 究 裡 共 有 十 種 型 態 的 產品 , 每 個 產 品 均 有 各 自 的 生 產 流 程 和 處 理 時 間 , 而 十 種 產 生 的 定 義 如 表 1。 十 種 產 品 假 設如 下 :(1) 不 同 的 工 作 到 達 在 一 個 固 定 的 期 間 30 分 鐘 , 而 且 第 31 分 鐘 為 新 工 作 的 到 達 。(2) 每 一 個 產 品 的 原 材 是 在 備 妥 的 狀 態 。(3) 生 產 完 出 貨 的 部 分 將 在 此 研 究 不 作 討 論 。14

(4) 一 個 機 品 在 一 個 時 間 點 只 能 生 產 一 個 產 器 。(5) 一 個 閒 置 的 生 產 線 在 下 一 個 產 品 要 生 產 時 有 高 度 的 優 先 權 。表 3-1. 產 品 生 產 流 程 與 處 理 時 間產 品ID生 產 流 程處 理 時 間 (min.)1 SP,H1,G1,R 2,3,3,52 SP,H1,G1,R 3,5,5,63 SP,H1,H2,G1,R 3,3,3,5,44 SP,H1,H2,G1,G2,R 2,5,4,5,3,55 SP,H1,G1,R,SP,H1,R 2,3,4,4,2,3,36 SP,H1,G1,R,SP,H1,R 2,5,6,5,3,5,57 SP,H1,H2,G1,R,SP,H1,H2,G1,R 3,5,4,5,6,2,5,3,3,48 SP,H1,H2,H3,H4,H5,G1,G2,R 4,5,4,6,5,4,6,7,69 SP,H1,G1,R,SP,H1,R 4,6,7,5,3,5,510 SP,H1,H2,G1,R,SP,H1,R 3,6,6,7,6,3,5,43.3. 線 上 排 程 架 構 說 明生 產 排 程 架 構 的 說 明 如 圖 3-3, 首 先 , 應 該 依 生 產 工 單 來 決 定 產 品 所 需 的 生 產 線 實 體的 佈 局 , 實 體 的 佈 局 包 括 需 用 多 少 條 生 產 線 、 每 條 生 線 有 哪 幾 種 型 態 的 機 器 與 數 量 , 以 及暫 存 區 的 容 量 與 分 配 和 運 輸 的 型 態 ; 而 工 單 方 面 則 包 括 產 品 類 型 、 產 品 的 生 產 流 程 、 處 理的 時 間 ; 為 了 執 行 生 產 工 作 , 系 統 屬 性 和 生 產 的 派 工 法 則 需 被 事 先 定 義 。線 上 排 程 的 步 驟 如 下 : 一 個 長 時 間 運 行 是 由 數 個 生 產 排 程 所 組 成 , 每 個 生 產 排 程 期 間有 封 閉 的 迴 路 回 饋 現 場 即 時 資 訊 系 統 , 一 個 排 程 開 始 之 前 這 段 期 間 需 要 由 SVM 輸 出 一 個生 排 程 到 每 條 生 產 線 , 而 輸 出 一 個 生 產 排 程 的 時 間 稱 為 決 定 點 , 一 個 生 產 排 程 在 結 束 的期 間 需 依 此 一 生 產 排 程 的 屬 性 萃 取 出 系 統 屬 性 和 計 算 系 統 的 狀 態 , 然 後 在 下 一 個 決 定 點 輸出 一 個 生 產 排 程 給 下 一 個 工 作 , 而 一 個 要 注 意 的 地 方 就 是 , 在 即 將 長 時 間 運 行 的 開 , 並 沒有 任 可 屬 性 被 取 得 , 所 以 本 研 究 將 預 設 FCFS 為 第 一 個 派 工 的 方 法 。在 一 個 長 時 間 生 產 後 , 如 圖 2 會 透 過 Adapter 取 得 屬 性 後 , 由 SVM 進 行 屬 性 分 類 後產 生 最 適 當 的 派 工 法 則 , 而 Adapter 會 將 派 工 法 則 交 給 SFIS 的 生 產 排 程 負 責 執 行 生 產 ,而 生 產 中 的 資 訊 則 透 過 RFID 進 行 即 時 的 監 督 , 並 回 饋 生 產 資 訊 和 系 統 屬 性 。 而 在 下 一 個排 程 產 生 前 , 將 會 依 據 前 一 個 的 生 產 排 程 的 決 定 點 以 及 所 萃 取 的 屬 性 , 由 SVM 產 生 最 適15

當 的 派 工 法 則 給 予 新 的 排 程 。圖 3-3. 生 產 排 程 線 上 運 作 機 制排 程 的 屬 性 在 訓 練 期 間 會 由 事 先 定 義 好 的 參 數 模 擬 產 生 , 但 如 果 是 在 一 個 尚 未 進 行 生產 的 排 程 又 如 何 取 得 屬 性 , 以 下 將 有 兩 種 方 法 :(1) Sample 產 品 生 產 時 定 義所 謂 Sample 產 品 即 是 指 在 客 戶 接 受 訂 單 前 , 需 先 製 造 少 量 樣 品 給 客 戶 ,Sample產 品 產 量 相 當 少 可 能 只 有 數 個 或 數 十 個 , 因 此 可 透 過 Sample 產 品 的 排 程 中 取 得屬 性 。 當 客 戶 接 受 訂 單 轉 為 正 式 產 品 量 產 時 , 就 可 以 從 在 Sample 產 品 階 段 的 產品 屬 性 做 為 預 測 該 產 品 新 的 排 程 屬 性 的 依 據 。(2) 量 產 前 首 件 產 品 時 定 義在 產 品 實 際 量 產 前 會 先 生 產 數 個 產 品 , 主 要 是 在 檢 查 該 產 品 的 生 產 線 設 備 是 否 達到 生 產 的 標 準 , 以 及 產 品 品 質 是 否 也 達 到 最 佳 的 標 準 , 以 作 為 該 生 產 線 進 行 生 產的 依 據 , 所 以 排 程 的 屬 性 可 以 在 此 取 得 以 進 行 預 測 。(3) 生 管 人 員 定 義生 管 人 員 可 以 依 據 經 驗 法 則 對 於 產 品 的 特 性 和 生 產 線 的 效 能 , 進 行 屬 性 的 參 數 的16

設 定 , 以 作 為 新 的 排 程 屬 性 的 依 據 。3.4. 生 產 排 程排 程 (Scheduling)[9,10,19,20] 是 一 種 資 源 分 配 的 決 策 , 係 對 未 來 欲 完 成 的 工 作 給 予 設定 時 間 , 它 將 產 能 規 劃 與 整 體 生 產 計 劃 的 結 果 ( 包 括 設 備 、 人 力 與 空 間 等 ), 分 配 到 各 項 工作 、 活 動 、 或 顧 客 上 , 並 調 和 效 率 、 存 貨 水 準 與 服 務 水 準 三 個 互 相 衝 突 的 目 標 , 求 取 一 個適 當 的 平 衡 點 。排 程 在 製 造 工 作 的 主 要 功 能 , 是 根 據 MRP 訂 下 的 生 產 計 劃 , 將 工 作 單 的 負 荷 指 派 給特 定 的 工 作 中 心 , 並 且 排 定 其 工 作 順 序 , 因 此 在 進 行 排 程 時 , 主 要 的 考 量 是 時 間 與 生 產 順序 。對 於 已 決 定 如 何 進 行 之 工 作 , 訂 出 時 間 表 , 稱 之 為 排 程 。 其 目 的 有 以 下 五 點 :(1) 安 排 未 來 工 作 之 生 產 順 序(2) 確 定 產 品 之 交 貨 日 期(3) 確 保 外 購 材 料 、 零 件 、 工 具 等 能 配 合 生 產 需 要 而 及 時 獲 得(4) 使 預 知 生 產 瓶 頸 及 物 料 之 短 缺 而 預 先 加 以 解 決(5) 使 全 工 廠 工 作 負 荷 平 衡 , 以 增 加 產 出 、 降 低 成 本假 設 有 n 個 工 件 要 被 安 排 於 m 台 機 器 上 加 工 , 則 將 有 (n!)m 種 排 列 方 法 , 因 此 很 難 在有 效 的 時 間 內 找 到 最 佳 排 程 , 因 此 會 使 用 一 些 較 簡 單 的 啟 發 式 方 法 , 以 在 短 時 間 內 找 到 績效 不 錯 的 排 程 。 一 般 常 用 的 啟 發 式 方 法 包 括 , 如 表 3-2 所 示 。17

規 則FCFSSPTEDDCRSTSTOWSPT表 3-2. 生 產 排 程 派 工 法 則描 述先 抵 達 機 台 的 工 件 優 先 處 理 , 此 法 則 以 時 被 認 為 是 公平 的處 理 時 間 較 短 的 工 件 優 先 被 處 理 , 此 法 則 有 助 於 降 低WIP 存 量 、 平 均 工 件 完 成 時 間 和 平 均 工 件 延 遲到 期 日 較 短 的 工 件 優 先 被 處 理 , 此 法 則 在 減 少 工 件 的延 遲 上 有 很 好 的 效 果距 到 期 日 所 剩 之 時 間 除 以 完 成 工 作 所 需 時 間 , 值 愈 小的 優 先 處 理 , 此 法 則 在 實 務 界 廣 泛 使 用EDD 的 一 種 變 形 , 距 到 期 日 前 所 剩 時 間 減 所 需 處 理 時間 最 小 的 工 件 優 先 處 理ST 的 一 種 變 形 , 浮 時 除 以 所 剩 之 作 業 數 目 的 比 率 ,最 小 的 先 處 理最 短 處 理 時 間 的 工 作 除 以 權 重 , 而 且 以 最 小 的 先 處 理3.5. 屬 性 選 擇一 個 生 產 製 造 系 統 要 達 到 一 個 高 度 效 能 , 一 個 好 的 排 程 系 統 應 該 依 據 屬 性 的 狀 態 , 在一 個 適 當 的 時 間 點 被 決 定 。 一 系 列 最 佳 的 屬 性 將 會 達 成 高 度 分 類 的 準 確 性 , 因 為 屬 性 和 派工 法 則 是 參 考 於 模 式 識 別 領 域 的 特 徵 和 類 別 。 所 以 建 立 一 個 屬 性 選 擇 [11,12,13,14] 的 機 制以 取 得 一 系 列 顯 著 的 屬 性 , 讓 生 產 排 程 減 少 設 計 的 時 間 和 高 度 分 類 的 準 確 性 , 如 表 3-3 所示 。18

屬 性NjobMeUMSdUMMeULMiOTMaOTMeOTSdOTMiPTMaPTMePTSdPTMiRTMaRTMeRTSdRTMiSTMeSTSdSTMaTAMeTASdTAMeSOSdSOMeTDSdTD表 3-3. 生 產 排 程 系 統 屬 性描 述工 作 數 量機 器 使 用 平 均 數機 器 使 用 的 標 準 差載 入 機 器 的 平 均 數候 選 工 作 最 小 逼 近 的 作 業 時 間候 選 工 作 最 大 逼 近 的 作 業 時 間候 選 工 作 平 均 逼 近 的 作 業 時 間候 選 工 作 逼 近 的 作 業 時 間 的 標 準 差候 選 工 作 的 最 小 全 部 處 理 時 間候 選 工 作 的 最 大 全 部 處 理 時 間候 選 工 作 的 平 均 全 部 處 理 時 間候 選 工 作 的 全 部 處 理 時 間 的 標 準 差候 選 工 作 的 最 小 剩 餘 處 理 時 間候 選 工 作 的 最 大 剩 餘 處 理 時 間候 選 工 作 的 平 均 剩 餘 處 理 時 間候 選 工 作 的 剩 餘 處 理 時 間 的 標 準 差候 選 工 作 的 最 小 寬 放 時 間候 選 工 作 的 平 均 寬 放 時 間候 選 工 作 的 寬 放 時 間 的 標 準 差候 選 工 作 的 最 小 延 後 時 間候 選 工 作 的 平 均 延 後 時 間候 選 工 作 的 延 後 時 間 的 標 準 差候 選 工 作 的 平 均 停 滯 時 間候 選 工 作 的 停 滯 時 間 的 標 準 差候 選 工 作 的 現 在 距 離 到 期 日 的 平 均 時 間候 選 工 作 的 現 在 距 離 到 期 日 的 標 準 差19

第 四 章 研 究 方 法4.1. 支 持 向 量 機 (SVM) 介 紹支 持 向 量 機 (Support Vector Machines)[15,16,17,18,21] 是 一 種 分 類 (Classification) 演 算法 , 由 Vapnik 等 根 據 統 計 學 習 理 論 提 出 的 一 種 新 的 機 器 學 習 方 法 。 而 機 器 學 習 就 是 讓 機器 接 收 外 界 輸 入 的 資 料 以 後 , 依 照 某 種 演 算 法 ( 一 些 步 驟 的 集 合 ), 訓 練 出 一 種 模 型 , 這 個模 型 是 一 種 從 資 料 學 習 出 來 的 東 西 , 有 了 這 個 東 西 , 機 器 看 到 新 的 資 料 的 時 候 , 就 不 會 什麼 都 不 知 道 , 而 是 有 某 種 程 度 的 經 驗 和 智 慧 , 可 以 去 了 解 新 的 資 料 了 。SVM 在 解 決 小 樣 本 、 非 線 性 及 高 維 模 式 識 別 問 題 中 表 現 出 許 多 特 有 的 優 勢 。 已 經 應用 於 手 寫 體 識 別 、 三 維 目 標 識 別 、 人 臉 識 別 、 文 本 圖 像 分 類 等 實 際 問 題 中 , 性 能 優 於 已 有的 學 習 方 法 , 表 現 出 良 好 的 學 習 能 力 。 從 有 限 訓 練 樣 本 得 到 的 決 策 規 則 對 獨 立 的 測 試 集 仍能 夠 得 到 較 小 的 誤 差 。簡 單 來 說 ,SVM 想 要 解 決 以 下 的 問 題 : 找 出 一 個 超 平 面 (Hyperplane), 使 之 將 兩 個 不同 的 集 合 分 開 。 為 什 麼 使 用 超 平 面 這 個 名 詞 , 因 為 實 際 資 料 可 能 是 屬 於 高 維 度 的 資 料 , 而超 平 面 意 指 在 高 維 中 的 平 面 。以 二 維 的 例 子 來 說 , 如 圖 4-1 所 示 , 我 們 希 望 能 找 出 一 條 線 能 夠 將 黑 點 和 白 點 分 開 ,而 且 我 們 還 希 望 這 條 線 距 離 這 兩 個 集 合 的 邊 界 (Margin) 越 大 越 好 , 這 樣 我 們 才 能 夠 很 明 確的 分 辨 這 個 點 是 屬 於 那 個 集 合 , 否 則 在 計 算 上 容 易 因 精 度 的 問 題 而 產 生 誤 差 。圖 4-1. SVM 概 念 圖20

4.1.1. Support HyperplaneSupport Hyperplane 是 指 與 Optimal Separating Hyperplane 平 行 , 並 且 最 靠 近 兩 邊 的 超平 面 。 以 上 面 二 維 的 例 子 來 說 , 那 兩 條 虛 線 就 是 Support Hyperplane。這 是 一 個 有 過 多 待 解 參 數 的 問 題 (Over-Parameterized Problem)。 假 設 我 們 對 x ,b, δ 都 乘上 任 意 一 個 常 數 , 等 式 仍 然 成 立 , 也 就 是 說 有 無 限 多 組 的 x ,b, δ 滿 足 條 件 。 為 了 簡 化 問 題並 且 消 除 這 個 不 確 定 性 , 我 們 在 等 式 兩 邊 乘 上 一 個 常 數 使 得 , 這 樣 就 可 以 去 掉 一 個 待 解的 參 數 。 在 接 下 來 的 討 論 , 我 們 所 指 的 x 及 b 都 做 過 這 樣 的 尺 度 調 整 (scale)。找 出 Optimal Separating Hyperplane 的 問 題 就 等 於 找 出 相 距 最 遠 (margin 最 大 ) 的Support Hyperplane( 在 兩 個 Support Hyperplane 正 中 間 切 一 刀 就 是 OSH)。 而 以 下 的 目 標 函式 , 這 就 是 SVM 所 要 解 決 的 主 要 問 題 。Minimize12wT(1)Subject toyiT( w x − b) − ≥ 0 ∀ii1 (2)因 為 限 定 條 件 的 關 係 , 上 面 的 最 佳 化 問 題 有 點 棘 手 , 還 好 我 們 可 以 利 用 LagrangeMultiplier Method 將 上 面 的 式 子 轉 成 一 個 二 次 方 程 式 , 找 出 可 以 使 L 為 最 小 值 的x,b,αi。(αi就 是 Lagrange Multiplier)。Ln1 TT( w,b,α) w − [ y ( w x − b)−1]= ∑2i=1ii(3)MaximizeL1Tαi− ∑αiαjyiyjxixj1 2(4)N∑di= ijSubject toN∑i=1α yii= 0 ∀iα≥ 0i(5)4.1.2. Support Vector當 我 們 把 訓 練 資 料 (Training Data) 丟 進 來 時 , 這 些 點 就 是 剛 好 落 在 support hyperplan上 面 的 點 , 這 些 點 又 被 稱 為 support vector, 並 且 它 們 的 會 大 於 0 在 我 們 求 得 supportvector 之 後 , 我 們 就 可 以 用 它 們 來 判 斷 新 加 入 的 點 是 屬 於 那 一 邊 的 集 合 。f* T *T( x) = w x − b = ∑ y x x −i*α b(6)iii21

⎛*b = ⎜∑αjyjx⎝ jTj⎞x ⎟i− yi(7)⎠4.1.3. Kernel上 面 我 們 討 論 的 都 是 資 料 為 線 性 的 情 形 , 那 如 果 是 非 線 性 資 料 的 情 形 我 們 又 該 如 何 ?解 決 的 方 法 是 把 資 料 投 射 到 更 高 維 度 的 空 間 或 是 特 徵 空 間 (feature space) 去 , 如 圖 4-2 所 示 。Tij圖 4-2. 映 射 函 數 圖φ 是 映 射 函 數 , 將 資 料 映 射 到 特 徵 空 間 , 我 們 透 過 φ 把 x 映 射 到 特 徵 空 間T( x ) φ( x )T∴ x x → φ 。 在 之 前 的 推 導 中 , 我 們 刻 意 把 x ix 湊 在 一 起 以 兩 個 x 項 的 內 積 的 方 式ij呈 現 其 實 有 特 別 的 功 用 。 映 射 函 數 φ 可 能 是 一 個 很 複 雜 , 不 容 易 求 值 的 函 數 , 但 其 內 積 型 式卻 可 能 變 得 很 簡 單 , 以 Radial Based Function (RBF) 為 例 ,RBF 是 一 個 頗 為 複 雜 的 函 數 , 但將 其 做 內 積 後 所 得 到 的 函 數 卻 意 外 的 簡 單 :kT( x y ) = φ( x ) ( x )i, j i j(8)2⎛ ⎞⎜ − xi− xj ⎟k ( xi, xj) = exp⎜ 22σ⎟(9)⎝ ⎠像 這 樣 將 映 射 函 數 做 內 積 所 得 到 的 函 數 在 SVM 中 稱 之 為 kernel。 資 料 不 可 分 隔 的 情形 (The Non-Separable case)。真 實 世 界 的 情 形 通 常 比 我 們 的 假 設 更 為 複 雜 , 上 面 的 討 論 都 是 基 於 我 們 能 夠 找 到 一 個Optimal Separating Hyperplane 將 資 料 做 切 分 。 但 在 資 料 本 身 也 可 能 會 有 誤 差 的 情 形 之 下 ,我 們 很 有 可 能 找 不 到 一 個 OSH 可 以 很 明 確 的 將 兩 邊 的 資 料 分 開 。這 樣 的 資 料 通 當 是 在 邊 界 的 地 方 有 重 疊 , 用 上 面 所 討 論 的 方 法 無 法 處 理 這 樣 的 情 形 ,j22

要 處 理 邊 界 有 重 疊 的 情 形 , 我 們 必 須 再 導 入 一 個 誤 差 項 ξ 。當 然 我 們 希 望 誤 差 項 ξ 的 範 圍 愈 小 愈 好 , 不 然 上 面 的 限 制 條 件 就 沒 有 作 用 了 。 我 們 要給 有 誤 差 的 資 料 一 點 懲 罰 , 讓 它 多 一 點 成 本 (Cost)。C 是 我 們 決 定 要 給 多 少 懲 罰 的 權 重 。Minimize12wT+ C∑iξ(10)Subject toyiT( w x − b) − + ≥ 0 ∀ii1 ξ (11)ξ ≥ 0∀i(12)4.1.4. SVM 由 二 元 擴 展 到 多 元 分 類基 本 上 SVM 是 一 個 二 元 的 分 類 器 (Binary Classifier), 而 實 際 的 情 形 常 常 是 需 要 多 元的 分 類 , 我 們 需 要 使 用 一 些 策 略 讓 我 們 在 多 元 的 分 類 上 也 可 以 使 用 SVM。SVM 在 多 元 分 類 上 的 策 略 主 要 有 兩 種 :(1) 一 對 多 (One-Against-Rest)對 於 任 兩 個 類 別 都 造 一 個 SVM, 共 需 要 k(k-1)/2 個 SVM。SVM 只 能 分 辨 當 初訓 練 時 所 使 用 的 兩 類 。 假 設 當 初 是 用 a 類 和 b 類 來 訓 練 這 個 SVM, 那 它 自 然 對屬 於 a 類 或 b 類 的 資 料 會 分 辨 的 相 當 好 , 但 如 果 我 們 的 測 試 資 料 還 夾 雜 著 其 他 類的 資 料 , 如 c 類 , 那 我 們 就 很 難 確 定 這 到 底 是 那 一 類 的 資 料 , 我 們 只 能 由 這 個SVM 知 道 這 是 不 屬 於 那 類 的 資 料 。(2) 一 對 多 (One-Against-Rest)於 k 類 有 k 個 SVM, 第 m 個 SVM 可 以 將 第 m 類 和 其 他 類 分 開 , 也 就 是 會 分 辨是 不 是 屬 於 特 定 類 的 SVM。圖 4-3. 分 類 樹 狀 圖23

我 們 可 藉 由 一 個 球 類 淘 汰 賽 的 方 式 來 判 斷 這 是 屬 於 那 一 類 的 資 料 如 上 圖 4-3 所 示 。 假設 我 們 的 測 試 資 料 總 共 有 八 個 球 隊 , 樹 的 最 底 層 必 須 完 全 包 含 這 八 個 球 隊 的 SVM, 不 然最 後 的 結 果 可 能 會 有 遺 漏 。 在 上 圖 之 中 , 第 一 次 的 比 賽 的 結 果 是 1,3,6,7 這 四 個 球 隊 晉 級 ,接 下 來 我 們 必 須 安 排 下 一 場 比 賽 , 由 1,3 及 6,7 比 賽 ( 使 用 能 分 辨 1,3 的 SVM 和 能 分 辨 6,7的 SVM), 這 一 輪 的 比 賽 由 1,6 勝 出 , 我 們 只 要 安 排 1,6 再 比 一 場 就 知 道 這 是 那 一 類 的 資料 了 。生 產 排 程 的 問 題 基 本 上 就 是 一 個 多 個 類 別 資 料 分 類 的 問 題 , 所 以 本 研 究 將 採 用 一 對 一的 方 法 延 伸 二 元 的 SVM 以 建 構 多 個 類 別 的 排 程 。4.2. 重 新 排 程 機 制當 收 到 訊 息 是 當 機 、 新 工 單 、 緊 急 的 工 單 。 系 統 會 調 整 現 行 的 生 產 排 程 , 並 且 反 應 這問 題 和 顯 示 最 佳 的 調 整 狀 況 給 管 理 者 確 認 。 重 新 排 程 的 架 構 是 定 義 新 的 工 作 安 排 新 的 排程 。(1) 工 作 瓶 頸 評 估工 作 瓶 頸 於 制 造 業 是 一 個 相 當 重 要 的 問 題 。 重 新 排 程 的 架 構 是 應 用 於 未 知 道 的 機 器 故障 和 工 作 瓶 頸 發 生 時 。 首 先 , 我 們 需 定 義 機 器 使 用 率 達 到 多 少 時 或 者 工 作 有 多 少 個 工作 在 等 待 。 本 研 究 將 設 定 機 器 使 用 率 達 到 98% 或 者 等 待 的 工 作 超 過 10 以 上 時 , 此 一生 產 線 是 為 達 到 工 作 瓶 頸 的 情 況 , 如 圖 4-4 所 示 。圖 4-4. 工 作 瓶 頸 評 估24

(2) 重 新 排 程本 研 究 提 出 一 個 重 新 排 程 的 策 略 如 圖 4-5 所 示 。 當 生 產 的 工 作 在 瓶 頸 的 評 估 下 確 定 為瓶 頸 時 , 會 檢 查 目 前 可 有 效 進 行 生 產 的 相 同 生 產 組 合 的 線 別 , 如 確 定 有 將 會 進 行 工 作的 轉 移 , 如 果 沒 有 將 會 檢 查 其 他 不 同 組 合 但 有 效 的 生 產 線 別 , 如 果 有 的 話 將 會 進 行 工作 轉 移 , 如 果 沒 有 的 話 , 此 一 工 作 將 會 在 目 前 的 線 別 進 行 重 新 排 程 。 若 當 遇 到 機 台 停機 時 , 將 會 依 照 瓶 頸 時 相 同 的 機 制 作 檢 查 與 轉 移 工 作 , 但 不 同 的 是 如 最 後 需 要 重 新 排程 時 , 將 移 去 與 該 線 別 相 同 機 型 組 合 的 其 他 線 別 , 如 圖 4-6 所 示 。圖 4-5. 生 產 瓶 頸 策 略圖 4-6. 機 器 故 障 策 略在 生 產 排 程 透 過 重 新 排 程 機 制 到 SVM 排 程 器 時 , 需 將 目 前 遭 遇 生 產 瓶 頸 或 者 機 故 的生 產 線 , 在 生 產 排 程 參 考 的 條 件 中 移 除 , 以 避 免 重 新 排 程 時 又 將 此 一 條 有 問 題 的 生 產 線 再次 的 被 預 測 到 , 以 免 造 成 重 新 排 程 的 一 個 迴 路 效 應 。25

4.3. 系 統 架 構以 SVM 和 RFID 的 在 SFIS 系 統 的 生 產 排 程 , 如 圖 4-7 所 示 , 將 分 成 四 個 部 分 :SFIS、SVM、RFID、Rescheduling, 即 是 以 原 有 的 SFIS 功 能 再 加 上 三 個 於 本 論 中 所 提 出 的 模 組 ,主 是 針 對 生 產 排 程 的 派 工 法 則 與 系 統 屬 性 進 行 分 類 與 量 測 。4.3.1. SFIS 模 組從 生 產 排 程 、 生 產 執 行 、 資 料 收 集 與 監 督 、 控 制 與 回 饋 四 個 功 能 , 分 別 與 以 下 三 個 模組 有 著 相 當 重 要 的 關 聯 。 生 產 排 程 功 能 將 會 從 SVM 中 取 得 最 適 當 的 派 工 法 則 以 進 行生 產 。 資 料 收 集 與 監 督 功 能 將 透 過 RFID 取 得 目 前 生 產 線 工 作 站 的 資 訊 與 系 統 屬 性 。當 工 作 已 經 達 到 瓶 頸 與 機 故 時 , 控 制 與 回 饋 模 組 將 透 過 重 新 排 程 模 組 做 工 作 轉 移 或 者工 作 重 新 進 行 排 程 , 以 讓 生 產 的 運 作 能 保 持 正 常 。4.3.2. SVM 模 組當 每 一 個 決 策 點 ( 每 天 ) 時 會 透 過 SVM 從 7 個 派 工 法 則 裡 找 出 最 適 當 的 方 法 , 讓 生 產線 有 效 的 進 行 生 產 。 而 當 第 一 次 ( 第 一 天 ) 生 產 時 由 於 尚 沒 有 屬 性 可 以 做 SVM 所 以 就以 FCFS 派 工 法 則 進 行 工 作 順 序 的 分 配 讓 生 產 線 運 行 。4.3.3. RFID 模 組在 生 產 線 開 始 生 產 時 ,RFID 在 依 據 Tag 所 定 義 的 欄 位 進 行 資 訊 的 收 集 , 這 包 含 了 生產 線 排 程 系 統 屬 性 的 取 得 與 生 產 上 效 能 的 量 測 , 如 生 產 量 的 量 測 。4.3.4. Rescheduling 模 組就 根 據 RFID 所 收 集 的 資 訊 中 可 以 了 解 目 前 此 一 產 線 的 生 產 情 況 是 否 在 預 期 之 內 。 如不 在 工 作 產 能 已 經 達 到 瓶 頸 , 也 就 是 超 出 預 期 的 目 標 , 或 者 機 器 意 外 的 故 時 , 生 產 線將 執 行 重 新 排 程 政 策 , 就 是 讓 生 產 線 能 進 行 轉 移 或 都 重 新 進 行 排 程 , 以 達 到 最 大 的 生產 稼 動 率 。26

圖 4-7. SFIS 排 程 系 統 架 構27

第 五 章 實 驗 與 結 果5.1. 生 產 排 程 系 統 模 擬5.1.1. 建 立 基 本 訓 練 資 料在 產 生 訓 練 資 料 前 需 先 了 解 資 料 被 訓 練 的 方 法 , 以 了 解 SVM 屬 於 那 一 種 的 訓 練 方法 , 而 資 料 的 訓 練 方 法 有 兩 種 : 監 督 式 和 非 監 督 式 的 學 習 。所 謂 監 督 式 的 學 習 , 是 指 在 訓 練 機 器 學 出 一 個 模 型 的 之 前 , 會 先 有 一 段 訓 練 的 時 間 ,在 這 段 時 間 裡 面 , 每 一 筆 資 料 會 有 一 個 正 確 答 案 , 機 器 學 習 以 後 , 會 根 據 答 案 調 整 自 己 學習 的 方 法 。 舉 例 來 說 : 我 們 學 習 數 學 的 時 候 , 可 能 會 練 習 一 些 題 目 , 練 習 以 後 , 會 對 一 下答 案 , 如 果 算 錯 了 , 就 會 調 整 自 己 的 計 算 方 式 , 或 是 檢 查 有 沒 有 粗 心 算 錯 的 地 方 。 機 器 學習 裡 面 的 監 督 式 學 習 正 是 如 此 , 而 在 訓 練 之 後 才 開 始 有 預 測 的 階 段 , 這 個 時 候 輸 入 機 器 的資 料 沒 有 正 確 答 案 , 機 器 必 須 根 據 他 之 前 學 習 的 模 型 來 判 斷 , 預 測 新 的 資 料 應 該 輸 出 哪 一個 正 確 答 案 , 而 不 像 再 訓 練 階 段 的 時 候 , 輸 入 的 資 料 會 有 人 類 提 供 的 正 確 答 案 了 。另 外 一 種 非 監 督 式 的 學 習 , 則 是 連 訓 練 的 階 段 都 沒 有 。 我 們 只 給 予 機 器 簡 單 的 學 習 方法 , 或 是 一 個 簡 單 的 價 值 觀 , 然 後 就 開 始 把 資 料 輸 入 機 器 , 讓 機 器 自 行 判 斷 正 確 答 案 。 舉例 來 說 : 我 們 還 沒 上 小 學 之 前 , 已 經 有 了 一 些 基 本 的 說 話 能 力 。 我 們 從 嬰 兒 開 始 啞 啞 學 語 ,我 們 並 不 曉 得 , 甚 麼 是 主 詞 、 動 詞 、 受 詞 。 我 們 可 能 連 注 音 符 號 都 不 曉 得 , 當 然 也 不 曉 得其 中 的 意 思 。 但 是 我 們 的 父 母 一 直 跟 我 們 講 話 , 我 們 有 一 天 就 突 然 蹦 出 一 些 詞 , 第 一 句 可能 是 「 媽 媽 」! 第 二 句 可 能 是 「 爸 爸 」! 之 後 可 能 開 始 簡 單 的 對 話 , 並 逐 步 的 了 從 行 為 與態 度 之 中 了 解 其 字 語 大 概 的 意 思 =. 最 後 在 上 小 學 之 前 , 我 們 至 少 會 問 簡 單 的 問 題 , 老 師講 的 句 子 也 都 聽 的 懂 , 才 有 辦 法 起 立 、 立 正 、 敬 禮 , 還 有 學 習 注 音 符 號 , 練 習 寫 字 了 。 非28

監 督 式 的 學 習 就 是 類 似 如 此 , 我 們 給 機 器 資 料 , 簡 單 的 規 則 和 價 值 觀 , 剩 下 的 就 交 給 機 器一 邊 學 習 一 邊 預 測 正 確 答 案 是 什 麼 。SVM 是 一 種 監 督 式 的 學 習 方 式 , 一 個 訓 練 資 料 的 實 體 是 需 要 透 過 大 量 資 料 的 模 擬 ,所 以 在 建 立 訓 練 資 料 之 前 產 生 模 型 之 前 , 需 透 過 表 5-1 的 產 生 排 程 工 作 比 例 表 , 並 且 在 不同 產 品 的 比 例 以 及 不 同 工 作 的 到 達 順 序 的 定 義 之 下 , 以 產 生 訓 練 資 料 。 我 們 將 一 每 一 個Lot 代 表 每 一 個 產 品 類 別 , 以 10 個 產 品 在 3 個 不 同 類 別 的 比 例 下 , 分 別 產 生 40 個 工 作 在隨 機 的 順 序 下 間 隔 30 分 鐘 的 時 間 到 達 生 產 排 程 。 對 於 產 品 類 型 分 成 三 個 類 別 並 分 配 不 同的 比 例 : 第 一 個 類 別 是 以 一 般 主 機 板 為 較 多 比 例 的 分 配 , 第 二 個 類 別 是 以 筆 記 型 電 腦 主 機板 為 主 , 第 三 個 類 別 則 是 以 伺 服 器 杜 機 板 為 主 。 所 以 , 以 表 5-1 的 三 個 類 別 的 比 例 除 了 可以 產 生 大 量 的 訓 練 資 料 外 , 也 可 以 看 出 哪 個 類 型 的 產 品 效 能 為 最 好 。一 些 擬 模 將 依 據 每 一 個 效 能 產 生 屬 性 訓 練 集 合 , 以 三 個 工 作 集 合 的 屬 性 訓 練 是 必 須 被準 備 。 模 擬 期 間 共 花 費 了 10,080 分 鐘 , 是 由 7 個 排 程 所 組 成 的 排 程 期 間 , 每 個 排 程 在 每個 決 定 點 隨 機 的 指 定 到 下 個 排 程 , 而 第 一 個 派 工 法 則 是 使 用 FCFS( 先 進 先 出 法 ), 接 下 來每 個 工 作 將 於 每 31 分 鐘 後 到 達 。 對 於 每 個 工 作 集 合 的 屬 性 依 據 效 能 標 準 , 對 訓 練 資 料 作權 重 的 分 配 。29

表 5-1. 產 生 排 程 工 作 比 例 表以 桌 上 型 主產 品 類 別 機 板 為 主 的比 例 A以 筆 記 型 主機 板 為 主 的比 例 B以 Server 主機 板 為 主 的比 例 CLot 1 16% 6% 4%Lot 2 13% 5% 8%Lot 3 22% 9% 6%Lot 4 10% 8% 9%Lot 5 8% 20% 7%Lot 6 12% 18% 12%Lot 7 5% 10% 16%Lot 8 3% 5% 6%Lot 9 6% 3% 14%Lot 10 5% 16% 18%全 部 比 例 100% 100% 100%在 工 作 中 心 有 10 個 Lot 的 產 品 , 而 處 理 時 間 、 到 期 時 間 將 如 表 5-3 所 示 , 以 讓 7 個派 工 法 則 依 據 此 一 資 料 產 生 屬 性 。 建 立 基 本 的 訓 練 資 料 , 將 有 以 下 幾 個 步 驟 :(1) 建 立 基 本 工 作 資 料 :定 義 每 個 產 品 的 處 理 時 、 到 期 時 間 。(2) 產 生 訓 練 資 料 :依 基 本 工 作 的 資 料 在 表 5-1 的 產 生 排 程 工 作 表 的 比 例 產 生 工 作 , 以 讓 工 作 中 心 產 生 資料 進 入 生 產 排 程 。(3) 產 生 不 同 的 工 作 到 達 順 序 :所 有 的 工 作 將 依 亂 數 產 不 同 的 達 到 順 序 , 以 在 模 擬 時 依 每 隔 30 分 鐘 進 入 生 產 排 程 ,如 圖 5-1 所 示 。(4) 萃 取 屬 性 :當 工 作 進 入 排 程 之 後 將 依 目 前 生 產 排 程 內 的 工 作 進 行 屬 性 萃 取 , 如 圖 5-2 所 示 。(5) 萃 取 最 大 產 能 的 工 作 與 屬 性 :在 一 個 Cycle, 也 就 是 在 隨 機 產 生 的 7 個 派 工 法 則 運 行 完 後 , 將 萃 取 前 120 個 最 大 生30

產 量 的 派 工 法 則 與 工 作 的 屬 性 , 並 存 入 TrainingSet 資 料 庫 之 中 。(6) 進 行 1000 次 的 長 運 行 :一 次 的 長 運 行 後 , 或 許 所 有 的 派 工 法 則 都 被 使 用 過 了 , 但 也 有 可 能 有 的 派 工 法 則 在 一次 的 運 行 內 都 不 會 用 到 , 又 加 上 我 們 需 要 從 大 量 的 訓 練 資 料 裡 找 出 最 好 的 效 能 與 屬 性 , 所以 才 需 要 進 行 多 次 的 長 運 行 , 在 本 研 究 裡 我 們 設 定 為 1000 個 長 運 行 。 在 1000 個 長 時 間 運行 完 後 , 最 後 將 依 據 7 個 派 工 法 則 分 別 萃 取 出 120 個 的 最 大 生 產 量 工 作 與 工 作 的 屬 性 , 也就 是 840 個 最 佳 生 產 量 的 訓 練 資 料 產 生 後 , 即 為 基 本 的 訓 練 資 料 , 讓 SVM 進 行 訓 練 模 型 ,以 取 得 最 佳 的 派 工 法 則 。31

圖 5-1. 派 工 法 則 工 作 順 序 圖圖 5-2. 萃 取 排 程 屬 性 圖32

5.1.2. 建 立 SVM 訓 練 模 型5.1.2.1. SVM 訓 練 資 料SVM 訓 練 資 料 即 是 指 在 進 行 SVM 訓 練 前 所 需 準 備 的 資 料 , 如 圖 5-3 所 示 , 而 SVM訓 練 資 料 內 容 格 式 如 下 :[label] [index1]:[value1] [index2]:[value2] ...[label] [index1]:[value1] [index2]:[value2] ...[label]: 也 可 以 稱 作 class, 就 是 要 分 類 的 種 類 , 通 常 是 一 些 整 數 , 如 n=1, 3, 2…。[index]: 是 有 順 序 的 索 引 , 通 常 是 放 連 續 的 整 數 , 如 n=1, 2, 3,….。[value]: 就 用 來 被 訓 練 的 資 料 , 通 常 都 是 一 堆 的 實 數 , 如 n=20.1, 2.6, -12.9…。範 例 :+1 1:0.708 2:1 3:1 4:-0.320 5:-0.105 6:-1圖 5-3. SVM 訓 練 資 料 內 容 圖33

5.1.2.2. SVM 訓 練 模 型SVM 訓 練 模 型 是 將 訓 練 資 料 訓 練 成 模 型 , 如 圖 5-4 所 示 , 讓 新 的 資 料 只 要 透 模 型 就可 以 預 測 出 答 案 , 而 SVM 訓 練 模 型 的 語 法 如 下 :svm-train [options] training_set_file [model_file]svm-train: 是 svm-train.exe, 為 訓 練 資 料 的 執 行 檔 。[option]: 為 svm-train 的 參 數 群 , 在 本 研 究 裡 都 使 用 預 設 參 數 , 所 以 在 這 裡 可 省 略 不輸 入 參 數 。training_set_file: 為 被 訓 練 資 料 的 檔 案 名 稱 , 在 本 研 究 裡 是 使 用 TrainingSet 為 訓 練 資料 的 檔 案 名 稱 。[model_file]: 為 訓 練 後 輸 出 的 模 式 檔 案 名 稱 , 如 不 輸 入 此 一 名 稱 , 將 會 以traing_set_file.model( 見 附 錄 一 ) 為 輸 出 的 檔 案 。圖 5-4. SVM 訓 練 模 型 圖34

5.1.3. SVM 資 料 正 規 化為 了 數 值 計 算 的 穩 定 度 , 我 們 需 要 在 SVM 訓 練 模 資 料 之 前 , 將 資 料 作 正 規 化(Normalization), 如 圖 5-5 所 示 , 就 是 把 每 一 個 維 度 的 資 料 正 規 化 到 [-1,+1] 的 範 圍 。SVM資 料 正 規 化 的 語 法 如 下 :svm-scale [option] data_filenamesvm-scale: 是 svm-scale.exe, 為 預 測 資 料 的 執 行 檔 。[option]: 為 svm-scale 的 參 數 群 , 在 本 研 究 裡 都 使 用 預 設 參 數 , 所 以 在 這 裡 可 省 略 不輸 入 參 數 。data_filename: 為 所 需 要 正 規 化 的 檔 案 名 稱 , 而 在 本 研 究 裡 是 使 用 TrainingSet 為 訓 練資 料 的 檔 案 名 稱 , 所 以 將 會 以 TrainingSet.scale( 見 附 錄 二 ) 為 正 規 化 後 要 輸 出 的 檔 案 名稱 。圖 5-5. SVM 資 料 正 規 化 圖35

5.1.4. SVM 預 測 資 料在 資 料 被 正 規 化 與 被 訓 練 成 模 型 後 , 接 著 可 透 過 資 料 模 型 預 測 新 的 資 料 , 如 圖 5-6 所示 ,SVM 預 測 資 料 的 語 法 如 下 :svm-predict test_file training_set_file output_filesvm-predict: 是 svm-predict.exe, 為 預 測 資 料 的 執 行 檔 。test_file: 為 要 去 預 測 資 料 的 檔 案 名 稱 , 它 的 格 式 跟 svm-train 的 輸 入 , 也 就 是training_set_file 是 一 樣 的 。 在 本 研 究 裡 如 果 把 test_file 以 原 TrainingSet 的 資 料 在 不 作任 何 修 改 的 情 況 下 , 再 去 進 去 預 測 , 則 畫 面 輸 出 的 第 一 行 為 預 測 的 正 確 率 。 但 如 果 把TrainingSet 的 資 料 的 第 一 個 欄 位 的 label 值 拿 掉 , 輸 出 的 檔 案 則 會 即 是 預 測 的 資 料 了 。model_file: 為 訓 練 模 型 的 檔 案 名 稱 , 在 本 研 究 裡 是 使 用 TrainingSet.model 為 訓 練模 型 的 檔 案 名 稱 。output_file: 為 預 測 後 輸 出 的 檔 案 名 稱 , 在 本 研 究 裡 是 使 用 TrainingSet.out 為 訓 練 資料 的 檔 案 名 稱 。圖 5-6. SVM 預 測 圖36

5.2. 模 擬 結 果生 產 量 對 於 製 造 業 是 一 個 最 重 要 的 效 能 , 所 以 本 研 究 將 利 用 生 產 量 的 作 為 比 較 , 也 就是 以 SMT 生 產 線 的 產 品 數 量 ( 片 ) 為 比 較 單 位 。 而 生 產 排 程 實 驗 對 照 方 面 , 將 會 一 般 生 管人 員 常 用 的 FCFS 派 工 法 則 , 與 SVM 的 訓 練 模 型 預 測 最 佳 的 派 工 法 則 進 行 比 較 , 並 以 表5-2 的 6 個 於 生 產 排 程 的 工 作 進 行 比 較 , 而 工 作 的 產 生 將 依 據 表 5-1 的 以 桌 上 型 主 機 板 為主 的 比 例 A 產 生 工 作 。最 後 , 依 此 實 驗 對 照 結 果 發 現 SVM 的 生 產 排 程 方 法 將 會 比 FCFS 的 排 程 方 法 為 佳 ,從 生 產 量 上 可 以 看 出 均 接 近 最 佳 生 產 量 的 預 估 , 而 在 平 均 生 產 量 會 有 超 出 有 16% 的 能 力 ,以 及 在 標 準 差 上 也 來 的 較 為 小 , 如 表 5-2 所 示 。 另 外 , 也 可 以 圖 5-7 中 更 清 楚 的 看 出 在 每個 工 作 項 目 下 ,SVM 模 型 所 預 測 的 排 程 均 是表 5-2. 非 SVM 排 程 與 SVM 排 程 的 生 產 量 對 照 表 ( 單 位 : 片 )非 SVM 排 程 (FCFS) SVM 排 程 (EDD)Sequence1 9,000 10,300Sequence2 10,000 11,900Sequence3 9,500 11,450Sequence4 10,800 11,500Sequence5 8,800 10,900Sequence6 9,900 11,350Mean 9,667 11,233Sd 731.21 558.2737

14,00012,00010,000生 單 量 ( 片 )8,0006,000非 SVM 排 程 (FCFS)SVM 排 程 (EDD)4,0002,0000Sequence1 Sequence2 Sequence3 Sequence4 Sequence5 Sequence6工 作 項 目 ( 件 )圖 5-7. 非 SVM 排 程 與 SVM 排 程 的 生 產 量 比 較 圖5.3. 有 效 的 工 具本 研 究 以 下 我 們 將 說 明 , 如 何 利 用 有 效 率 的 工 具 模 擬 最 佳 的 排 程 屬 性 , 以 及 利 用 有 效的 library 作 SVM 的 訓 練 模 型 以 預 測 最 佳 派 工 法 則 , 最 後 透 過 RFID 的 監 督 與 量 測 了 解 生產 線 的 情 況 與 效 能 的 評 估 。(1) 訓 練 基 本 資 料 的 模 擬本 研 究 是 利 用 C# 程 式 語 言 開 發 一 個 產 生 訓 練 資 料 的 與 萃 取 最 佳 屬 性 軟 體 , 如 圖 5-1所 示 , 是 將 7 個 排 程 派 工 法 則 在 120 個 工 作 模 擬 長 時 間 的 運 行 , 總 共 執 行 1000 次 的長 時 間 運 行 , 最 後 會 取 得 每 個 派 工 法 則 各 120 個 最 佳 的 生 產 量 的 訓 練 資 料 , 所 以 共 有840 最 佳 的 訓 練 資 料 集 。 每 一 個 長 時 間 運 行 共 花 費 30 秒 , 而 全 部 的 運 行 共 花 費8.33(1000*30/3600=8.33) 小 時 , 而 在 這 相 當 短 的 時 間 內 足 以 模 擬 實 際 天 數 相 當 長 的 時間 7000(1000*10080/1440=7000) 天 。 另 外 , 此 一 模 擬 軟 體 也 可 以 依 據 自 己 的 需 求 , 自行 彈 性 調 整 訓 練 時 產 生 工 作 的 屬 性 參 數 和 部 分 功 能 , 並 不 用 像 其 他 的 模 擬 軟 體 雖 然 功能 強 大 , 但 需 花 費 更 多 的 系 統 資 源 和 時 間 去 學 習 。38

(2) SVM 訓 練 模 型 與 預 測生 產 排 程 作 SVM 的 訓 練 模 型 與 預 測 的 功 能 , 對 840 個 最 佳 的 訓 練 資 料 集 進 行 訓 練 成模 型 , 以 預 測 出 最 佳 的 派 工 法 則 , 是 透 過 目 前 用 Java 所 寫 的 的 Libsvm[21] 軟 體 , 本研 究 並 沒 有 太 多 的 時 間 去 特 別 寫 SVM 的 程 式 , 是 由 於 SVM 應 用 相 當 廣 泛 , 要 寫 一好 的 SVM 軟 體 相 當 不 容 易 , 也 會 影 響 我 們 所 要 作 的 研 究 , 所 以 是 採 用 目 前 相 當 有 效的 library。 本 研 究 是 利 用 C# 所 寫 的 模 擬 軟 體 去 呼 叫 一 個 批 次 檔 , 讓 Libsvm 去 產 生 訓練 模 型 後 與 預 後 結 果 後 , 會 將 預 測 結 果 傳 回 我 的 模 擬 軟 體 並 回 傳 給 SFIS 系 統 取 得 最佳 排 程 , 從 此 可 以 得 知 Libsvm 在 應 用 上 相 當 的 有 彈 性 與 效 率 。(3) RFID 收 集 資 料 與 監 督生 產 過 程 中 的 每 個 排 程 的 資 訊 是 透 過 13.65MHz 的 Tag, 在 依 據 EPC 的 ALE 層 的 規則 作 收 集 資 訊 並 報 告 資 料 的 功 能 。 藉 此 一 工 具 將 分 別 對 每 個 排 程 工 作 即 時 的 取 得 屬 性和 效 能 ( 如 : 生 產 量 、 平 時 流 程 時 間 、 延 遲 工 作 數 ), 以 評 估 工 作 是 否 有 超 出 工 作 的 瓶頸 和 機 器 故 障 的 情 形 發 生 , 以 有 效 通 知 生 產 管 理 者 與 生 管 人 員 對 目 前 工 作 的 重 新 排程 , 以 避 免 舊 有 Barcode 系 統 和 人 工 輸 入 的 延 遲 與 資 料 的 不 正 確 性 。39

第 六 章 結 論在 講 求 速 度 與 效 率 的 年 代 , 建 立 一 個 機 器 學 習 的 排 程 機 制 , 以 及 提 供 一 個 即 時 反 應 的回 饋 功 能 , 並 將 兩 者 整 合 在 一 個 現 有 有 效 的 系 統 , 對 於 企 業 來 說 是 一 個 最 好 的 解 決 方 案 。本 研 究 是 在 SFIS 的 系 統 架 構 下 , 以 SVM 和 RFID 的 技 術 為 基 礎 , 並 整 合 於 SFIS 的 系 統之 內 , 以 提 昇 SFIS 系 統 於 製 造 業 上 的 利 用 並 創 造 最 佳 的 效 益 。本 研 究 透 過 SVM 的 機 器 學 習 的 技 術 , 將 電 子 製 造 業 的 SMT 生 產 線 的 生 產 排 程 , 有 效的 從 屬 性 特 徵 去 學 習 , 並 在 模 擬 之 後 建 立 最 佳 模 型 , 讓 原 本 單 純 靜 態 的 生 產 排 程 , 能 預 測最 適 當 派 工 法 則 與 生 產 效 能 , 以 加 強 生 產 排 程 的 運 用 。 同 時 在 生 產 線 製 造 的 過 程 之 中 , 利用 RFID 的 技 術 即 時 將 生 產 的 資 訊 收 集 , 以 避 免 人 工 輸 入 或 者 Barcode 系 統 , 所 造 成 的 延遲 與 錯 誤 , 讓 生 產 的 即 時 資 訊 能 更 有 效 的 作 為 生 產 上 的 監 控 與 效 能 評 估 。在 未 來 的 研 究 方 向 , 將 會 持 續 探 討 更 好 的 資 訊 技 術 於 SFIS 的 改 善 或 者 效 能 的 提 昇 ,以 面 對 當 今 多 元 又 複 雜 生 產 標 準 和 產 業 的 需 求 。 同 時 會 持 續 探 討 SVM 更 深 入 的 部 分 以 及研 究 其 他 有 效 的 分 類 方 法 , 以 期 望 能 應 用 相 關 資 訊 系 統 以 創 造 更 多 的 價 值 。 另 外 , 目 前 各個 產 業 在 應 用 RFID 範 圍 與 程 度 愈 來 愈 高 , 除 了 能 取 代 現 有 的 Barcode 系 統 外 , 也 應 用 在普 及 運 算 (Prevasive Computing) 與 非 接 觸 性 的 科 技 產 品 , 所 以 RFID 的 應 用 也 是 我 們 相 當值 得 繼 續 研 究 的 一 個 範 疇 。 從 以 上 三 個 未 來 研 究 的 方 向 , 希 望 引 領 資 訊 科 技 在 各 個 方 面 ,以 追 求 人 類 在 於 科 技 進 步 上 更 多 的 助 益 。40

參 考 文 獻中 文 文 獻[1] 林 滄 柏 , “Samsung CP-40L 機 表 面 黏 著 取 置 系 統 最 佳 化 探 討 ", 朝 陽 科 技 大 學 研 究 所 碩 士 論文 , 民 國 93 年 7 月 。[2] 周 湘 琪 譯 , 日 經 BP RFID 技 術 編 緝 部 編 , RFID 技 術 與 應 用 , 日 經 BP 社 , 旗 標 發 行 (2005)。[3] 王 里 仁 ," 應 用 RFID 於 物 流 中 心 即 時 系 統 之 研 究 --- 以 EPC 規 範 為 基 礎 ", 中 原 大 學 資 訊 管理 學 系 碩 士 論 文 , 民 國 94 年 7 月 。[4] 吳 長 江 ," 現 場 即 時 資 訊 系 統 之 作 業 方 法 探 討 - 以 電 腦 組 裝 業 為 例 ", 台 北 科 技 大 學 生 產 系 統工 程 與 管 理 研 究 所 碩 士 論 文 , 民 國 91 年 7 月 。[5] 許 國 福 , “ 傳 統 電 子 產 業 導 入 生 產 管 理 系 統 的 探 討 - 以 電 源 系 統 製 造 廠 為 例 ", 元 智 大 學 工 業工 程 研 究 所 碩 士 論 文 , 民 國 89 年 6 月 。英 文 文 獻[6] EPCglobal Inc., “http://www.epcglobalinc.org/"Last updated November 06, 2008.[7] EPCglobal Inc., “The Application Level Events (ALE) Specification, Version 1.1", 13 July 2006.[8] Ron Weinstein, “RFID: A Technical Overview and Its Application to the Enterprise,"IEEE Journalon IT Professional, Vol. 7, June 2005, pp 27-33.[9] Jeong, K. C., and Y. D. Kim, “A Real-Time Scheduling Mechanism for a Flexible ManufacturingSystem: Using Simulation and Dispatching Rules," International Journal of Production Research,36(9), 2609-2626(1998).[10] Sabuncuoglu I., “A Study of Scheduling Rules of Flexible Manufacturing Systems: a SimulationApproach," International Journal of Production Research, 36(2), 527-546(1998).[11] Cho, H. and R. A. Wysk, “A robust adaptive scheduler for an intelligent workstation controller,"International Journal of Production Research, 31, 771-789(1993).[12] Chen, C. C. and Y. Yih, “Identifying attributes for knowledge-based development in dynamicscheduling environments," International Journal of Production Research, 34, 1739-1755(1996).[13] Park, S. C., N. Raman and M. J. Shaw, “Adaptive scheduling in dynamic flexible manufacturingsystems: a dynamic rule selection approach," IEEE Transactions on Robotics and Automation, 13,486-502(1997).[14] Arzi, Y. and L. Iaroslavitz, "Operating an FMC by a decision-tree-based adaptive productioncontrol system," International Journal of Production Research, 38, 675-697(2000).[15] K. Rama Bhupal Reddy, Xie Na, and Velusamy Subramaniam, “Dynamic scheduling of flexiblemanufacturing systems" in Innovation in Manufacturing Systems and Technology (IMST); 2004.URI:http://hdl.handle.net/1721.1/3903.[16] Liu, Y. H., H. P. Huang and Y. S. Lin, “Attribute selection for the scheduling of flexiblemanufacturing systems based on fuzzy set-theoretic approach and genetic algorithm," Journal ofChinese Institute of Industrial Engineers, vol. 22(1), p.p. 46-55 (2005).[17] Tsai, C.J., H. P. Huang, “System Based On RFID For Semiconductor Foundry Fabs," Journal ofthe Chinese Institute of Industrial Engineers, vol. 24(1), pp. 437-445.41

[18] Liu, Y. H., H. P. Huang and Y. S. Lin, “Dynamic Scheduling of Flexible Manufacturing SystemUsing Support Vector Machines," Journal of Chinese Institute of Industrial Engineers, vol. 22(1),p.p. 46-55 (2005).[19] Paolo Priore, David De La Fuente, Alberto Gomez, and Javier Puente, “A review of machinelearning in dynamic scheduling of flexible manufacturing systems," Artificial Intelligence forEngineering Design, Analysis and Manufacturing(2001), 15, 251–263.[20] K. Rama Bhupal Reddy, Xie Na, and Velusamy Subramaniam, “Dynamic Scheduling ofFlexible Manufacturing Systems,” Innovation in Manufacturing Systems and Technology,Department of Mechanical Engineering, National University of Singapore.[21] Chih-Wei Hsu, Chih-chuang Chang, and Chih-Jen Lin “A Practical Guide to Support VectorClassification” Department of Computer Science Nation Taiwan University, Taipei, Taiwanhttp://www.csie.ntu.edu.tw/~cjlin Last updated July 18, 2007.42

附 錄 一 SVM 訓 練 模 型 內 容43

附 錄 二 SVM 資 料 正 規 化 內 容44