利用系統化的施工數據及要徑法，管理純水系統中PP及PVDF配管工程

BACKGROUND 文獻回顧

半導體廠的超純水系統興建，分析其工作分解結構（Work Breakdown Structure; WBS），大致如下：設備移入、定位及安裝、管架及支撐安裝、管線工程、電氣工程、儀控工程、系統測試及試俥、送水及水質驗證。各項工作若以順序圖示法 (Precedence Diagramming Methods; PDM) 表示，可形成如圖一之結構 。

圖一、典型純水系統專案施工網圖

再以要徑分析法（Critical Path Method）分析純水系統專案，管線工程必然是專案中最費時之活動（Activity），位於專案的要徑中 (圖一中的粗線為要徑)。再進一步分析，管線工程中活動最多，最為耗時的項目就是PP及PVDF塑材管線的施工。有別於一般聚氯乙烯 (PVC) 管以膠著方式連結施工，PP及PVDF 必須以熱熔對接方式施工，相對更為耗費人力及工時。因此，為縮短要徑中的PP及PVDF配管工程，使能依所需之工時，計畫出最有效的出工人力及熱熔機台數量之評估；同時也進而能達掌控工進、縮短工時及品質維持之目的，縮短此一純水系統專案中之要徑，進而縮短整個純水系統專案的工期。

EXPERIMENT 研究內容

PP及PVDF熱融對接數據建立

PP 及PVDF 施工有別於其他塑材及金屬管線，必須使用專用之熱熔機具施工，熱熔機具又分為熱熔對接機 (Butt Fusion Tool) 及IR對接機 (Infrared Butt Fusion Tool)。本文並不針對熱熔對接機及IR對接機做介紹，但不論使用哪一種機具，所需的熱熔焊接參數 (Welding Parameters) 是必須遵守的。下圖二曲線圖為一典型PP管線施作熱熔對接時的時間-溫度-壓力曲線。

圖二、典型PP管線施作熱熔對接的時間-溫度-壓力曲線

由以上之曲線可知，作一道完整的熱熔對接會有下列的程序：校正及加溫、加壓達到焊疤寬度 (Alignment Bead Width)、熱浸透 (Heat soaking)、加熱板移除 (Changeover)、加壓融合 (Joining and Building Up Pressure) 及最後的冷卻 (Cooling)。這些程序中，加溫、加壓達到焊疤寬度，熱浸透、加壓融合及冷卻均有一定的操作參數是必須遵守的。這些參數包含了焊疤尺寸、時間、壓力及溫度。而PP及PVDF的參數又各自不同。管線施工時若不遵照這些參數貿然操作，會導致焊接失敗並可能無法通過壓力測試。

為建立PP及 PVDF 熱融對接數據，除上述之熱熔焊接參數外，還必須加入依據施工經驗產生的工時數據，例如管線丈量、裁切及搬運所需之時間等，彙整出如下表之熱融對接數據。依此熱融對接數據可計畫出PP及PVDF管線施工所需機具數量、工時及人力，並可依此為審視進度之參考依據。茲將PP及PVDF的熱融對接及IR熱融對接操作參數彙整如下頁(表一至表四)。

管線施工圖面分析

管線施工圖為純水系統管線工程施工前必須準備完成之圖面，一般需備有管線施工平面圖及管線3D 圖或稱ISO 圖 （Isometric Drawings）。若欲分析管線工程所需之焊口數量，ISO圖就必須具備。例如圖三為十二廠純水系統中某一PP管線段之ISO圖，由圖中可清楚得知該段管線須完成OD 75 mm （相當於80A）的接口數14口。(三組同徑三通：OD75 mm x 9 口，五組法蘭接頭：OD75 mm x 5口)

圖三、管線ISO圖範例

熱熔機具、工時及人力之估算

完成管線施工圖面分析後，可統計出專案中PP及PVDF管線工程所需熱融完成的口徑及總數量。根據這些口徑及總數量，再套入前述章節中的熱融對接數據，可推算出所需之機台數量及時間。再以圖三之管線段為例，簡單的作一分析如表五。

由此表可知，OD75 mm的接口數量有14個，每一個接口平均需時23分鐘，若以一台George Fischer SG160 熱融對接機不間斷施作，完成該段約耗時322分鐘，約5.4小時（不含管線安裝時間）。

施作熱融對接的技術工是必須接受過專業訓練並於現場完成測試的，一台熱融對接機原則上由一個熱融對接技術工操作，但因等待管線融合及冷卻時間較長，實際操作上，現場一位熱融對接的技術工可以同時操作兩台機台。除熱融對接技術工外，另需搭配若干管工及安裝工才能完成管線的安裝；管工負責現場尺寸丈量，管線裁切及搬運；安裝工負責將預置完成的管線及閥件安裝。表六為針對PP及PVDF管線施工所需搭配之人力配置表，提供作為人力預估之參考。

施工面管理

在文中第一節中已提及，配管工程是純水系統專案要徑上最費時的活動，尤其是PP及PVDF管線的安裝。再分析PP及PVDF管線工程活動，熱融對接將是要徑中最費時的活動項目。圖四為以一熱融機台安裝PP或PVDF管線段施工活動之PDM 及CPM圖（粗線為要徑）。

圖四、PP或PVDF管線段之施工活動圖

在現場的施工管理上，最重要是掌控熱融對接的效率，也就是掌控預製管線的效率。因為安裝預製完成的管線段，或安裝附屬閥件需時較熱融對接短，且安裝人力與操作熱融機的技術工並不相衝突，可以併行施工。有時可以增加熱融機的技術工的工時，而安裝工則並不需加時工作。所以，完成一個以PP及PVDF為主之純水系統工程，掌控熱融對接的效率，對整體工時的縮短最為直接、有效。

Result/Discussion 結果與分析

台積電十二廠某期工程於一月份動土，計劃於該年十二月初完工，並進行生產設備移入裝機。而其中之超純水系統於該年七月十日開始，才陸續移入純水設備進行安裝。因進場時間受到延誤，建廠團隊乃研擬此施工數據分析及專案管理模式，期能將系統端（指從原水泵浦到超過濾器Ultra Filters之出口端）之PP/PVDF管線工程於50工作天內完成，並於期間設立若干中途檢查點（Check Points），查核進度與修正施工數據。玆將當初之規劃分析詳述如后：

PP/PVDF管線工程施工數量分析

首先依據管線平面圖及ISO圖，統計出純水系統端之配管數量，整理如下表七。

工時及熱融機具評估

工時評估：每週一至週五，施工時間為自上午八時三十分至下午九時，期間休息時間約3.5小時（午、晚膳及兩至三次休息），再扣除每日整理整頓及低工作效率時間，估計平均每日實際約工作6.0小時。週末及例假日之施工時間自上午八時三十分至下午五時，估計實際工作約5.5小時。因此每週工作時數約41小時，50個工作天約有293工作小時。

可施工之工時決定後，便可依表一至四之數據，規劃出機台數量。本次超純水專案系統端之PP管材使用之熱融對接機以George Fischer GF160，GF250及GF315為主。為控制施工品質，各機台均要求搭配油壓及自動控溫裝置（SUVI 400 CNC Control Unit）。PVDF管材要求以IR熱融對接機施工，以IR63及IR225為主。各機台之需求估算如下：

• GF315（可施作OD 90 ~ 315 mm）：需備四台（1,071hr / 293hr/set = 3.6sets），主要規劃施作OD 315 ~ 250之PP管線。
• GF250（可施作OD 75 ~ 250 mm）：需備五台（1,222hr / 293hr/set = 4.2 sets），主要規劃施作OD 200 ~ 160之PP管線。
• GF160（可施作OD 32 ~ 160 mm）：需備三台（779hr / 293hr/set = 2.7sets），主要規劃施作OD 32 ~ 110之PP管線。
• IR225 及IR63：各需一台。

配管工程人力評估

依據機台數量並參照表六之人力安排，估算出平均出工之配管人力約為32 ~ 38人。（PVDF管線數量少工時短，可與PP配管人力共用。）其中熱融對接技術工6 ~ 7人，管工及安裝工25 ~ 32人。因現場自走高架作業車及電動捲揚機等施工機具已使用普及，一般而言安裝工所需工時較短，通常不需加時工作，因此安裝工人數可視現場進度調配。

每日進度追蹤管理

配管工程開始後，建廠團隊依上述之配管數據分析每日逐一檢視配管完成數量，並依機台數及工時要求廠商達成每日之應完成量。若遇進度落後時，則要求廠商增加工時、或增加熱融焊接機、或增加人力，以達成應完成之計劃量。若進度超前，則適度調節加班工時。

執行成果

依上述之規劃及每日進度追蹤，台積電十二廠純水系統端PP/PVDF之配管工程從八月二十日開始施作，於十月十五日完成全部管線工程，並開始著手進行管線試壓工作。該專案依此管理模式進行規劃與進度管理，整個的配管工期如當初之規劃，使用了50個工作天，完成了PP/PVDF 焊接口數量達22,000 dia.-inch，安裝數量約達51,800英吋-米 (inch-meter)。此一成果，驗證了這一系統化之分析及施工管理模式之可靠性。

Conclusion 結論與建議

透過系統化的施工數據分析及專案管理模式，確實能達成預期規劃之工時，並能有效縮短專案工期，進而節省專案成本，以台積電十二廠純水專案為例，驗證了其可靠性。除PP/PVDF管線工程外，其他之系統工程等也可以依此邏輯模式發展其施工數據，進而掌控工期。