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研究生: 張少華
Howard Chang
論文名稱: 使用灰色理論及遺傳演算法於設備維護時間點預測
Using Grey Theory and Genetic Algorithm in Equipment Maintenance Timing Prediction
指導教授: 許棟樑
Daniel Sheu
口試委員:
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: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 92
中文關鍵詞: 設備機台預防維護預測灰色預測理論遺傳演算法
外文關鍵詞: Preventive Maintenance, Equipment Maintenanc, Grey Forecast Theory, Genetic Algorithm
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  • 半導體設備昂貴,其設備相關直接成本佔製造成本比例相當高在半導體廠中。因此維持機台設備的高利用率為半導體廠中一重要的課題。預防維護是維持機台設備高利用率一個重要的因素。然而,機台設備預防維護的觸發時間點並不明確,以致於無法安排該時間點資源,影響整條生產線。因此有效預測設備機台預防保養時間點相當重要。
    本研究利用灰預測理論進行設備維護時間點預測,並且使用遺傳演算法搜尋灰預測背景值中的適當α值,及利用殘差補償以提升預測準確率。對目前半導體廠三種設備預防維護型態(累積使用片數、累積千瓦數、累積膜厚數)作分析,
    結果顯示本研究提出方法較原始的灰預測理論準確。
    本研究貢獻為:
    提出兩種方式改善灰預測準確度:
    i. 利用遺傳演算法搜尋適當α值
    ii. 利用灰預測對殘差再作一次預測


    Equipment costs constitute approximately 3 quarters of overall manufacturing costs in semiconductor manufacturing. Preventive maintenance(PM) is an important cause pertaining to maintain high equipment availability. However PM trigger timing are not clear. Yet, timing is needed for planning of PM resources. Therefore, forecasting equipment preventive maintenance(PM) timing is very important in semiconductor fabrication plant. After having the timing of preventive maintenance, we not only can plan the manpower at the timing to optimize the utility of manpower but also minimize negative impacts on manufacturing efficiency. This study used genetic algorithm to locate optimal parameter, α. and used residual error to compensate original grey model. Tests on three kinds of semiconductor equipment showed significant improvement over the original grey forecast model.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 VII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2問題描述 1 1.3 目的 2 1.4 成果與貢獻 2 1.4.1 成果 2 1.4.2 貢獻 3 1.5 研究架構 3 第二章 文獻回顧 5 2.1 預測之定義 5 2.2 預測方法之比較 6 2.3 預測績效評估 10 2.4 灰色系統理論(Grey System Theory) 11 2.4.1 灰色系統理論之內涵 11 2.4.2 灰色預測模式(Grey Prediction Model)之內涵 12 2.4.3 灰預測文獻相關回顧 16 2.5 遺傳演算法 21 2.5.1 編碼 22 2.5.2 適應函數(Fitness Function) 23 2.5.3 評比(Scaling) 24 2.5.4 選擇(Selection) 24 2.5.5 交配及突變(Crossover and Mutation) 26 2.5.6 停止條件(Stopping Criterion) 29 第三章 研究方法與理論分析 31 3.1 研究策略與整體觀 31 3.2 研究方法 35 3.2.1 搜尋適當之α值 35 3.2.1.1 α值說明 35 3.2.1.2 應用遺傳演算法搜尋適當之α值 36 3.2.2 建立較佳之GM(1,1)預測模型 39 3.2.3 再次提高GM(1,1)預測模型之準確度 42 3.2.3.1 說明殘差為何可預測 42 3.2.3.2 預測殘差提升預測準確度 42 3.2.3.3 簡例說明 43 3.2.3.4 偏移量映射運算元 44 第四章 案例驗證 47 4.1 累積使用片數 47 4.1.1 資料來源說明 47 4.1.2 建立較佳之GM(1,1)預測模式 48 4.1.2.1 搜尋適當α值 48 4.1.2.2 建立較佳GM(1,1)預測模式 50 4.1.3 再次提升GM(1,1)模型預測準確度 53 4.1.4 顯著性檢定 55 4.2 累積千瓦數 57 4.2.1 資料來源說明 57 4.2.2 顯著性檢定 58 4.3 累積膜厚數 62 4.3.1 資料來源說明 62 4.3.2 顯著性檢定 63 4.4 累積片數 66 4.4.1 資料來源說明 66 4.4.2 顯著性檢定 67 4.5 累積千瓦數 70 4.5.1 資料來源說明 70 4.5.2 顯著性檢定 71 4.6 累積膜厚數 74 4.6.1 資料來源說明 74 4.6.2 顯著性檢定 75 4.7 總結 78 第五章 結論與未來研究方向 79 5.1 結論 79 5.2 未來研究方向 79 參考文獻 80 附錄 83 A 各個預防型態機台每日使用量詳細資料 83 B 各個Case之預測績效 90

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