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研究生: 卓佳儀
論文名稱: 即時近似動態規劃應用於TFT-LCD隨機產能規劃問題
Stochastic Capacity Planning in a TFT-LCD Manufacturing using Real-Time Approximate Dynamic Programming
指導教授: 林則孟
口試委員: 王福琨
吳政鴻
陳子立
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工業工程與工程管理學系
Department of Industrial Engineering and Engineering Management
論文出版年: 2012
畢業學年度: 100
語文別: 中文
論文頁數: 253
中文關鍵詞: TFT-LCD產業產能規劃隨機動態規劃近似動態規劃即時近似動態規劃
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  • 本研究將依據朱(2009)所探討的考慮需求不確定之單階層多廠區隨機產能規劃問題,以及延伸吳(2011)所提出的模擬為基之近似動態規劃,建構即時近似動態規劃模型(Real-Time Approximate Dynamic Programming Algorithm),在TFT-LCD產業面臨市場需求具有劇烈波動的環境中,考量在規劃期間內,各產品族於各期具有不同的需求分配,且前後期的需求間存在相依性,在欲達到利潤最大的目標下,決定各期各產品族之最佳產能分配決策,以及當現有產能無法滿足時,決定最佳產能擴充決策,透過購買各產品之專屬附屬設備-光罩,以增加產品族於各廠區之產能。
    本研究使用k-Nearest Neighbor Approximation之方法與Rolling Horizon的概念修正近似動態規劃在隨機模擬過程中被忽略狀態的衡量方式,提出了k-NN為基之近似動態規劃(k-Nearest-Neighbor based Approximate Dynamic Programming)與滾動為基之近似動態規劃(Rolling-Horizon based Approximate Dynamic Programming),以縮小狀態與決策空間,在提升運算效率之前提下,達到即時決策之目的,以期能更有效率地得到最佳產能分配結果與更穩健的產能擴充計畫。
    本研究將使用與朱(2009)相同的產業實例,驗證所提出的即時近似動態規劃模式,並與朱(2009)建構的隨機動態規劃模式結果進行比較,利用蒙地卡羅模擬法,隨機抽樣各期各產品族的需求分配,以驗證此即時近似隨機動態規劃模式的可行性與有效性,實驗證實,本研究之方法不但可找到與隨機動態規劃極微相似的最佳產能擴充路徑,且大幅減少衡量的狀態與決策空間,有效縮短運算時間。此外,本研究也探討在問題特性下,Heuristics與問題數據之參數設定對於求解結果之影響,以評估模型的適用環境。最後,將本研究模型應用至Large Scale的問題上,在隨機動態規劃已無法於有限時間內求解的問題中,評估本研究之模型的求解效率,實驗結果得知,本研究之模型仍然可在有限的時間內求得一組近似最佳的產能擴充解。從以上實驗證實,本研究提出之即時近似動態規劃模型可達到節省運算資源與即時決策之兩大目的。


    摘要 誌謝 圖目錄 表目錄 第一章 緒論 1.1 研究背景與動機 1.2 研究目的 1.3 研究範圍與限制 1.4 論文架構 第二章 文獻回顧 2.1 TFT-LCD產能規劃相關文獻 2.2 隨機動態規劃應用於產能規劃議題之相關文獻 2.3 近似動態規劃應用於產能規劃議題之相關文獻 2.4 小結 第三章 TFT-LCD隨機產能規劃問題 3.1 TFT-LCD之產能規劃特性分析 3.1.1 產能供給特性分析 3.1.2 需求預測特性分析 3.2 問題定義 3.3 需求不確定之單階層多廠區動態產能規劃模式 3.3.1 隨機動態規劃方法說明 3.3.2 建立隨機動態規劃模型 3.4 範例說明 3.4.1 情境說明 3.4.2 建立隨機動態規劃模式 3.4.3 隨機動態規劃結果與分析 第四章 即時近似動態規劃方法論 4.1 k-NN為基之近似動態規劃 4.1.1 k-Nearest Neighbor Approximation方法論說明 4.1.2 建立k-NN為基之近似動態規劃 4.1.3 案例驗證 4.1.4 案例驗證規劃結果 4.2 滾動為基之近似動態規劃 4.2.1 滾動為基之似動態規劃概念說明 4.2.2 建立滾動為基之近似動態規劃 4.2.3 案例驗證 4.2.4 案例驗證規劃結果 第五章 k-NN為基之近似動態規劃實驗與分析 5.1 實驗架構 5.1.1 實驗指標 5.1.2 實驗目的 5.1.3 樣本內(In-Sample)實驗 5.1.4 樣本外(Out-of-Sample)實驗 5.2 實驗一 - Small Case (2 Site, 2 Product, 4 Period) 5.2.1 實驗情境與因子 5.2.2 樣本內(In-Sample)實驗分析 5.2.3 樣本外(Out-of-Sample)實驗分析 5.2.4 實驗一結論 5.3 實驗二 - Real Case (2 Site, 5 Product, 6 Period) with identical demand states for all products in different parameters of k-ADP 5.3.1 實驗情境與因子 5.3.2 樣本內(In-Sample)實驗分析 5.3.3 樣本外(Out-of-Sample)實驗分析 5.3.4 實驗二結論 5.4 實驗三- Real Case (2 Site, 5 Product, 6 Period) with identical demand states for all products in different envirements 5.4.1 實驗因子 5.4.2 實驗結果與分析 5.4.3 實驗三結論 5.5 實驗四 - Large Scale Case 5.5.1 實驗情境 5.5.2 Large CaseⅠ (2 Site, 5 Product, 6 Period) with Non-identical demand states for all products之求解結果 5.5.3 Large CaseⅡ (3 Site, 6 Product, 6 Period) with identical demand states for all products之求解結果 5.5.4 Large CaseⅢ (3 Site, 7 Product, 6 Period) with identical demand states for all products之求解結果 5.5.5 實驗四結論 5.6 k-NN為基之近似動態規劃之實驗總結 第六章 滾動為基之近似動態規劃實驗與分析 6.1 實驗架構 6.1.1 實驗指標 6.1.2 實驗目的 6.1.3 樣本外(Out-of-Sample)實驗 6.2 實驗一 - Small Case (2 Site, 2 Product, 4 Period) 6.2.1 實驗情境與因子 6.2.2 樣本外(Out-of-Sample)實驗分析 6.2.3 實驗一結論 6.3 實驗二 - Real Case (2 Site, 5 Product, 6 Period) with identical demand states for all products in different parameters of R-ADP 6.3.1 實驗情境與因子 6.3.2 樣本外(Out-of-Sample)實驗 6.3.3 實驗二結論 6.4 實驗三 - Real Case (2 Site, 5 Product, 6 Period) with identical demand states for all products in different envirements 6.4.1 實驗情境與因子 6.4.2 實驗結果與分析 6.4.3 實驗三結論 6.5 實驗四 - Large Scale Case 6.5.1 實驗情境 6.5.2 Large CaseⅠ (2 Site, 5 Product, 6 Period) with Non-identical demand states for all products之求解結果 6.5.3 Large CaseⅡ (3 Site, 6 Product, 6 Period) with identical demand states for all products之求解結果 6.5.4 Large CaseⅢ (3 Site, 7 Product, 6 Period) with identical demand states for all products之求解結果 6.5.5 實驗四結論 6.6 滾動為基之近似動態規劃之實驗總結 第七章 結論與建議 7.1 結論 7.2 建議 參考文獻 附錄一 產業案例輸入資料 附錄二 Demand Sample Path in Experiment 2

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