廠務全方位物料管理方案

前言

廠務系統是半導體廠房運作的基礎，提供廠房必要的水、電力、空調、氣體與化學品等原物料，讓半導體廠房得24小時不間斷的運轉。而廠務物料的適時供應則是讓廠務系統能順利並穩定運轉的重要關鍵之一。

自公司成立以來，因儲存空間、管理專業與方便使用等種種考量，廠務所屬物料即由廠務單位自行管理，隨著公司廠區持續擴充與製程演進，三十年運轉下來積存的物料數量已成長至上百萬件，統計2017年整年的領用數量也達到了300萬件的規模，如此龐大的進出數量已對管理單位造成很大的負擔。

由於廠內空間有限且物料儲存僅以方便使用為主要考量，因而衍生出多達300個以上的小庫房分布於各廠區，在缺乏整合與過度分散儲存的情況下，管理績效不彰且耗費人力，並積存大量的重覆與過時物料 (推估約70萬件) ，造成許多無謂資金的積壓，而時有稽核缺失的發生，也讓相關的運轉同仁備感壓力。

感受此問題的嚴重性，2015年初300mm廠務組織整合後，即著手進行整頓，然物料管理終究不是廠務的專業，初期確實耗費了不少虛功，後來在IBM專家團隊的協助下導入專業的管理系統，確認以廠務設施為中心的物料管理模式，並成立了專職管理團隊，讓工作聚焦且經驗能夠持續累積，同時也配合廠區的專案任務小組共同推動，開始朝全方位物料管理之路邁進。承上所述，本研究主要的目的主要有三項：闡述何謂廠務的全方位物料管理、探討達到全方位物料管理的要件、以實際運轉資料來檢視全方位物料管理的成效。

物料管理概念

物料管理的定義

物料管理的概念源起於第二次世界大戰時期的航空工業，因應生產飛機需要大量且複雜的料件，這些料件需從分散各地且為數眾多的供應商採購，且料件要能互相搭配並符合嚴格的品質要求。物料管理就是透過規劃、執行、考核的管理循環，將物料適時、適量、適質、適價且適地的提供給組織相關部門，並使總成本為最低的管理^[1]。根據美國生產與存貨管理協會(American Production and Inventory Control Society; APICS)對物料管理的定義^[2]：透過管理功能的組合，支持物料流的完整循環，包括從生產物料的購買與管控、生產過程的計劃和控制，到成品的倉儲，運輸和分配。Magad指出，物料管理發展至1970年代，在追求成本與營運效率的趨勢下，企業體驗到功能組織的分工，會造成物料管理上的不一致，因此全面物料管理(Total materials management)的概念則逐漸被廣泛採用，企業期望透過組織整合，來進行計劃、獲取、存儲、配送和控管物料，以優化所有企業資源並提供符合企業政策的客戶服務^[3]。

物料管理的目標

• 物料規格標準化，減少物料種類，有效管理物料規格的新增與變更。
• 適時供應生產所需之物料，避免停工待料。
• 適當管制採購價格，降低物料成本。
• 確保來料品質良好，並適當的管制供貨商。
• 有效率的收發物料，提高工作人員之效率，避免呆料、廢料產生。
• 掌握物料適當的存量，減少資金的積壓。
• 可考核物料管理之績效。
• 倉儲空間充分的利用。

物料的分類

依功用分類，可分為主要材料與輔助材料。

依型態分類，可分為素材(未加工)與成型材(已加工)。

依成本管制分類，可分為直接材料與間接材料。

依調度方法分類，可分為公司外部調度材料與公司內部調度材料。

依準備方法分類，可分為常備材料和非常備材料。

物料管理的原則

物料管理的5R原則：

• 適時(Right time)，即在規定的時間準時交貨，防止交貨延遲和提前交貨。
• 適質(Right quality)，即發到生產現場的物料，符合品質與技術要求的。
• 適量(Right quantity)，採購物料的數量應是適當的經濟批量。
• 適價(Right price)，在確保滿足其它條件的情況下力爭最低的採購價格。
• 適地(Right place)，物料原產地的地點應適當，與使用地的距離越近越好。

物料管理系統

將電腦應用在物料管理流程上可以改善以往人工處理 資料的方式，以應付繁忙的業務，達到迅速提供資料的要求，各種業務管理 決策問題也均可納入電子資料系統中^[4]。

物料管理系統的功能，除了基本的物料檔維護及領料、發料、補料、退料、廢料流程管理外，最重要的是要能和企業中其他功能如生產規劃、資產管理與成本管理等串接，以達到最大的管理綜效。因此市面上較具規模的物料管理系統多是企業資源計劃(ERP, Enterprise Resource Planning)或企業資產管理(EAM, Enterprise Asset Mana-gement)等整合系統中的一個模組。考量本研究主要是探討廠務的物料管理，而其物料主要的消耗是來自廠務設施的保養與維修，因此一套完善的企業資產管理(EAM)系統對廠務物料管理的發展將是較佳的選擇。

根據資訊技術研究和顧問公司Gartner在2017年所做的評估報告，以魔力象限(Magic Quadrant)針對市場上11套EAM系統進行分析，結果顯示IBM的Maximo系統是市場上的領先者 圖1，其主要優勢在於高度的可擴展性、小型和大型企業都可適用、有完善的功能支援企業內各部門所需、有PASS 55及ISO 55000認證…等^[5]。

另外，參照ARC Advisory Group於2017年的評估報告，IBM已連續11年在EAM市場中維持領先這的地位^[6]。基於產品的優勢及公司與IBM有長久的合作關係，本研究將選定IBM Maximo系統做為廠務物料管理系統的基礎。

條碼(Barcode)與RFID技術在物料管理的應用

物料庫存管理的重點工作包括盤點庫存、儲位管理與進出貨管理等，其必須建構在正確識別商品身分的基礎，才能達到提高效率、正確性及庫存商品可視化的目標。現階段物料識別的主要技術有條碼(Barcode)與無線射頻身份識別系統 (RFID, Radio Frequency Identifi-cation)。其中條碼又分為一維條碼與二維條碼。

一維條碼技術始於1950年代，1970年代開始商業化。目前一維條碼的國際標準主要有2種，第1是美規的統一商品條碼(Universal Product Code; UPC)，第2是歐規的歐洲商品條碼(European Article Number; EAN)，凡是採用標準規格，就可讓符合標準規格的掃描器，順利掃描辨識條碼^[7]。雖然一維條碼因耗材費用相當低，而被廣泛使用在各種應用系統上，但是一維條碼因採用長條圖示進行編碼，最多只能儲存15個英文字數與數字，因此只能載入有限資訊，此外，一維條碼常因圖像受到損毀而無法辨識。

相較於一維條碼的缺失，利用平面圖示儲存資訊的二維條碼，則可記載較多資訊，同時也具備較高的抗毀損能力，除此之外，二維條碼也擁有較好的加密機制。目前國際上有多種二維條碼規格，主要包括日本Denso-Wave公司發明的QR Code、美國Symbol科技開發的PDF417、美國RVSI Acuity CiMatrix開發的Data Matrix，以及UPS發明的Maxi Code。其中QR Code容量最大，因此最被廣泛應用。二維條碼的特色之一，在於其解碼載具可以為手機，使用者只要持有照相功能的手機，拍下二維條碼圖像，就能取得二維條碼當中所儲存的資訊，包括數位內容下載、行動定位、網址快速連結、身分鑑別與商務交易，都可以應用二維條碼來進行。

無線射頻身份識別系統 (RFID, Radio Frequency Identification)是內置晶片來登載資訊，因此無論在記憶體容量、資訊安全、抗毀損等層面，都遠高於一維條碼與二維條碼。除此之外，RFID還具有可遠距讀取、可主動讀取、可大量讀取等特性，不過，也因為採用晶片技術，RFID標籤成本自然比一維條碼、二維條碼高出許多。 表1為三種識別工具的比較。

RFID是物聯網概念下相當重要的技術，這幾年在倉儲領域的應用頗為成功，RFID透過無線辨識功能，可以快速辨識並記錄物品的數量、位置，讓品項眾多的倉儲作業化繁為簡、效率倍增。Wal-Mart將RFID應用於追蹤與管理貨品，藉此實現縮減產品訂單與出貨週期、供貨時間及降低庫存的目標，根據工研院研究報告顯示，Wal-Mart自從導入RFID技術後，有效讓補貨速度提高三倍、門市平均庫存降低10%，預估整個RFID系統在Wal-Mart通路中建立起來，可為該公司每年省下83.5億美元的支出^[8]。彙整RFID智慧倉儲建置效益在於以下四點。

• 更有效地進行貨物識別、庫存資料蒐集、分類和追蹤等作業。
• 確時記錄棧板、物流箱、堆高機、卡車、設備和工時的資料。
• 在條碼無法工作的惡劣環境下進行資料蒐集。
• 可以整合智慧貨架、自動分流機、撿貨設備等，提高出貨效率。

適當使用RFID技術，可以有效改善倉儲的物流作業效率，減少人工使用，並增加收益；但是單一點的導入，很容易因為RFID標籤成本的負擔，而令使用單位止步；故導入時，除了評估內部的效益外，更應嘗試聯合上下游廠商共同導入，讓成本固定的RFID標籤，在更多的供應鏈成員中發揮效益。建議導入前應評估下列技術因子和管理因子^[9]。

• RFID 標籤是否可以回收。
• RFID標籤貼附對象是否會有水分、金屬的干擾。
• 固定成本分攤後，加上變動成本是否大於有形的收益。
• 是否在導入RFID之後，改變或是減少作業流程。
• 是否可以整合上下游廠商共同導入，以改善彼此之間的信任度和成員間的作業效率。
• RFID只能改善辨識的效率，仍需搭配後端管理系統(軟體)的改善，才能充分發揮效果。

小結

在此章節中，我們先針對物料管理的概念以及其目標、分類與原則進行論述，並了解企業體驗到功能組織的分工，會造成物料管理上的不一致，因此企業逐漸透過組織整合，來進行計劃、獲取、存儲、配送和控管物料。對比十二吋廠廠務的狀況，雖然分布在竹、中、南超過十個以上的廠區，但拜組織合併之賜，可以經由專職組織並整合規劃與採買作業，來提升物料管理與成本綜效。

其次，透過物料管理系統的回顧，確認整合物料管理功能的資產管理系統(EAM)，是較適合廠務建構全方位物料管理的系統方案，並將選定功能完善且具領先優勢的IBM Maximo做為後續廠務發展的基礎架構。

最後，物料識別技術是提升物料庫存管理效率的關鍵之一，目前廠務所屬庫房僅應用一維條碼來識別物料，因此在物料讀取與盤點等相關作業仍耗費相當多的人力。RFID技術成本雖較高，但其應用範圍廣泛，未來若能適量的整合在廠務物料管理的方案中，將可有效節省作業人力並提升管理效率。

計畫方法

本章主要重點有二部份，一是在闡述廠務全方位物料管理的概念；二是說明達到廠務全方位物料管理的要件。

廠務全方位物料管理的概念

所謂的廠務全方位物料管理，是在物料管理方面能提供廠務同仁全方位的服務，而要能達到此目的，需要做到物料的全面納管與全程納管。

物料的全面納管

是指業務範圍內所使用的物料都要能管控。就物料的使用觀點來看，十二吋廠廠務包括廠務運轉、新廠工程(裝機)以及公共設施服務等三大單位。各單位所使用的物料分別簡述如下。

廠務運轉單位，廠務運轉所使用的物料又可分為預防性維修(Preventive Maintenance, PM)、改善維修(Corrective Maintenance, CM)以及一般工程等三類。其中PM類物料是廠務設施保養時所使用的耗材，約佔廠務物料的26%；CM類物料是廠務故障維修時所使用的備品及耗材，約佔廠務物料的2%；一般工程主要是指工程剩料，約佔廠務物料的15% 。

新廠(裝機)工程單位，裝機(含拆/移機)工程的執行多數是連工帶料，目前所自備的物料主要是管材類以及拆機後留下來的回收暨再使用料件。其數量約佔廠務物料的54%。

公共設施服務單位，其業務主要是辦公室的運轉與維護，故其物料依舊會分為預防性維修、改善維修以及一般工程等三類，只是種類與數量較少，約佔廠務物料的3%。

全面管理的意義，就是要把上述各單位物料納入系統管控，有帳可以追蹤。經過過去兩年的努力，目前在系統中已管控多達1百萬件的物料，其分布如 表2。

物料的全程納管

全程納管就是要把跟物料有關流程都納入管理，這些流程包括從計劃開始，購買、運送、儲存、使用、到回收再利用及報廢…等。 參考物料需求計畫(Material Requirement Planning, MRP)的模式 圖2， 需要考量物料的儲存狀態、物料的使用規劃、以及材料清單(Bill of material, BOM)^[3]。

物料的儲存狀態

主要是考量物料的儲存成本與缺料風險，並反應在安全存量暨在定購點的訂定，這部份正由廠務組織內的專案小組訂定中。主生產計劃就廠務與PUSD的運轉來說，可以看成是PM與CM的計劃，可透過系統來管控；就裝機工程單位而言，則是公司ORP所提供的裝機或拆移機計畫，這些計劃將作為物料購買與領用的依據。材料清單則是PM或CM工單或裝機及拆移機所需要使用的料件項目，可透過系統工具將其計算與彙整。在購買的階段，除了各廠區特殊的物件以外，基本上都會採取整合採購的方式進行來控管規格與數量，並取得成本上的效益，同時針對部份用量較固定與數量大的物料，也與採購與公司庫房單位合作，採取工單直接產生物料需求單(MR)及合約訂單(Contract PO)的方式，來減少採買作業提升進補效率；未來亦將由廠務庫房統一接手PR開立工作來減輕使用者的負擔。運送入庫主要考量的是運送批量，是一次運送還是依需求分批運送 (越庫作業)，但分次運送相對的會增加運送成本，因此這需要採購與廠商進一步的討論著。儲存則是涵蓋物料的收納、日常管理與盤查。使用包括領用的程序、上機記錄(記錄在系統內以便追蹤與後續分析)與調撥管理(建置平台與促銷)。 物料回收再利用，對廠務運轉而言數量較少，但對裝機工程來說是頗大的數量，需要收納入庫並系統內登錄以便追蹤。報廢則需依公司的規定進行作業並涵蓋滯料變賣部分。物料全程控管的範疇彙整如 圖3。

將上述的相關流程透過系統或管理機制予以串連並相互制約，讓廠務各單位的物料在公司內的所有運作都能夠有所依循，從而發揮提升人員生產力、降低存貨成本以及避免人為疏失的綜效，即能實現廠務物料全方位管理的目的。

達到廠務全方位物料管理的要件

要達到廠務全方位物料管理，本文在此列出主要三個要件，那就是組織、系統、以及妥善的儲存空間。

組織

沒有人是做不好事情，所以找對的人做事是第一個要素。以往廠務組織還沒有合併前，物料是由各廠的工程師兼職管理，因此常會有角色混淆及管理不善的問題，設立物料管理專職組織不僅在管理上有明確的角色定位，更能專注於流程、系統軟體及硬體設施的改善，同時能持續累積經驗，提供廠務更好的服務的。物料管理專職組織至少需是課級單位，以角色來看可區分為三類，第一類是庫房管理員，分佈在北中南各廠區，負責各廠庫房的運轉，其人數可依廠區的規模而定。 第二類是物料規劃員，負責倉儲軟硬體、物料運作流程的改善以及物料管理的相關規劃，第三類是管理者負責監管整體物料運作與策略的擬定。專職組織的功能架構如 圖4。

系統軟體

一套完整的系統軟體是架構廠務全方面物料管理的基石。廠務單位的主要任務，是負責維持廠房穩定的運作，因此是以設施為中心的運轉型態。在此考量下，規劃完整的資產管理系統，比單純的物料管理系統更適合，如同在第二章所討論的，IBM Maximo對廠務而言應是最佳的系統方案選擇。2015年11月廠務以IBM Maximo系統為基礎建置成為廠務資產管理系統(Facility Asset Management, FAM)，並經由兩年的努力在系統內建置超過20萬台設施及2千份表單，系統會根據內建流程自動提前產出各類設備要保養的工單，根據工單已建置好要施作的工作與所需的料件，由人工或系統自動產生領料單並傳至庫房，庫房依照料單備料並及時送給使用者，使用者執行完畢後將結果記錄於系統中，置換下來的料件若需進行回收再處理或報廢，亦透過系統進行追蹤管控及記錄。經由系統的串接與運作，每年預估會管理超過37張工單及多達3百萬件的物料入出庫，達到物料全面及全程控管的目標。

妥善的儲存空間

適當的儲存空間可以讓物料得到妥善的保存，也能增進管理的效率。物料的儲存可分為集中與分散兩種型態，分散的好處是可以找接近使用的地點存放，但相對的也增加管理上的困難度；而集中存放雖然便於管理，但也會增加運送以及搬運的人力與成本。廠務物料以往由各廠廠務單位自行管理，在以方便使用為前提的考量下，存放空間分散且管理品質良莠不齊，使管理效率大打折扣，也衍生出許多可能的人為疏失。廠務組織合併後雖已將分散在各廠區為數多達300個以上的小倉庫進行整併，然礙於廠內空間實在有限，數量仍維持在40個左右且仍分散在廠區各處，也因此在管理上仍有許多困難需要突破。有鑒於此，廠務組織正計畫明年在竹科與南科建置大型的集中庫房，讓所有的廠務物料能集中在這兩個倉庫並得到妥善的保管，一次解決因空間不足而隨處堆放物料的窘境。針對物料集中存放後，因運送距離增加使時間掌握度變困難的問題，將配合系統的運作讓物料管理員能事先掌握所需的物料，預先準備好並提前送達各廠區，同時為了改善時間掌握度困難，將會在各廠設置一至兩座無人化自動收貨站，利用高科技的引進來提升整體的服務效率。和一般庫房相比，無人收貨站主要是應用RFID的無線射頻身份識別技術來記錄入庫出庫料件的資訊並回傳系統，未來倉庫管理員只要依照需求時間，將物料送達廠區放置在無人收貨站後，不需要等待使用者到達即可離開，系統會自動記錄並通知使用者，而使用者在收到系統通知後可擇時取料，無人收貨站會記錄取料時間並回傳系統自動完成結單的動作。透過RFID裝置來追蹤並記錄領料和入庫紀錄達到無人化管理的功能。配合大型集中庫房與無人收貨站的建置，廠務終期庫房運作的架構將如 圖5。

結果與分析

廠務處自2015第2季開始整頓物料，2016年5月成立專職組織，同年7月第一座廠務中央庫房開始運作，配合廠務資產管理系統(FAM)的導入，開始走向全方為物料管理的模式，本章即是來檢視廠務全方位物料管理運轉至今的成效。由於目前關鍵的大型庫房、各廠區的無人收貨站及相關的流程改善措施在2019年才會到位，因此效益檢視將分為二部份。前段將聚焦在在全方位物料管理模式下，物料的納管與發送，是否已達到全面納管、資料自動串接以及適時、適質與適量的目標；而後段將主要在驗證無人收貨站的效益。

物料納管與發送的成效

在物料由各廠使用者自行掌管的時期，根據統計資料顯示，散佈在各地自行設置的小庫房數量多達300個以上，而在實行全面納管後庫房數量已銳減為40個左右，其中所儲存的入帳物料總數已達百萬以上，可說已達物料全面納管的目標。根據資料顯示，今年以來物料總量降低約34萬件，並完成4.6萬件物料的調撥，另外公司稽核亦曾於2018年7月與9月至庫房進行回收流程與數量抽盤，結果皆無缺失，說明全面納管後，物料管理已達逐步減量、提升使用率及妥善管理的成效。在物料使用與發送部分，由於工單的數量龐大，將以11月工單為母體隨機抽樣竹、中、南廠務各30筆工單來檢視其運作狀況，其資料如 表3。

就 表3的資料來看，所有的PM類工單皆有所屬之工作計劃，而所有工單皆有相對應之領料單，顯示其資料的自動串接已完整，實際上目前的狀況，由系統自動串接的程度已達99%。在數量方面，上機的數量與領用的數量皆相同，且其退料量也都為零，表示物料發送也已達到適量與適質的目標。在發送時機部分，觀察 表3中「發料結案－需求」欄位資料，其數值分布在-7~+6的範圍，表示部分料件之發料日期與需求日期有些許差異，主要是因實際上機日有調整的原故。為能判定整體物料發送是否適時達到，在此將採用統計假設檢定的方式來判定。

首先設定「發料結案日－需求日」之值為變數X，若物料適時或提前送達，則變數X應是小於或等於零；若物料適時或提前送達，則變數X應是大於零。根據11月份資料計算得知變數X進似常態分配且標準差為0.12。因此這部份的假設檢定可以說明如下。

虛無假設的表達 H₀ : μ=0

對立假設的表達 H₁ : μ<0 

已知：n=100 ; X=-0.21 ; σ=1.205  ; 顯著水準 α=0.05

應用標準化檢定統計量 (Standar-dized test statistic)來計算：

因為 Z=-1.742小於-1.645(Z_-0.05)，所以拒絕H₀並支持H₁，亦即在95%的信心程度下，我們可以說11月物料的發送是準時的 圖6。

無人收貨站的效益

設置無人收貨站的目的，就是要解決使用者與倉庫管理員在領料與入庫時，相互牽制等待所耗費的時間，它可以說是要達到廠務全方面物料管理一塊關鍵的拼圖。因此要檢視無人收貨站的成效，主要觀察的即是物料發送與使用者領料的時間。第一座無人收貨站2018/11/16於竹科建置完成並上線試運轉，至今完成約40筆作業 (39筆領料與1筆入庫)，進入收貨站後的平均作業時間約在1分鐘左右，如 表4。對比目前約定面交送料的作業時間10~110分鐘(含等候)來看 表5，對使用者與庫房管理員雙方的時間節省都有很大的貢獻。

小結

本章分成二部分來檢視全方位物料管理執行的成效，其結果彙整如 表6，從檢視的結果來，全方面物料管理確實已有一定成效，但還有持續精進的空間。目前仍有安全存量暨再定購點訂定、調撥管理與Contract PO等改善正進行中，完成後當能在物料減量、使用率提昇及使用者作業簡化等各方面有進一步的改進。

結論

本文主要在闡述廠務全方位物料管理方案的目的、概念及如何達成全方位物料管理的要件，並以實際運轉的狀況來檢視其成效。歸納本文的結論有以下三點。

• 施行廠務全方位物料管理的目的是要提供廠務同仁在物料方面全方位的服務，並免除在物料管理方面所遭遇的可能困擾(購買、儲存、領用、報廢與稽核缺失等)，要達到此目標需做到業務範圍內的物料全面納管與涵蓋物料生命週期的全程納管。
• 要做全方位物料管理至少有三個要件－成立專職的組織、選定完善的系統方案與建置妥善的儲存空間。廠務處目前已達成其中二項，第三項建置大型中央庫房預計在2019年底實現。除了上述三項要件之外，相關配合的購買與管理流程暨改善措施也是成功的關鍵，目前正與相關負責單位及廠區使用者共同合作持續發展中。
• 擷取實際運轉的資料來檢視全方位物料管理施行至今的成效，結果顯示在物料納管及物料發送已展現一定成效。此外，藉由無人收貨站的建置，也確實能大幅減少使用者與倉儲管理員間相互等待所耗費的時間。

放眼未來，2019年當全力完成竹科與南科大型集中庫房的建置及各廠無人收貨站的設置，屆時物料管理系統的調整與連結、物料高度集中後的及時配送以及各廠無人收貨站是否得順利運作等都將是接踵而來的挑戰，廠務倉儲管理團隊仍需持續努力，讓全方位物料管理得全面落實並取得期望的效益。

致謝

感謝世雄、明葆及FAM專案所有成員，在廠務物料管理持續改善過程中所提供的協助與建議，同時也謝謝全體廠務同仁在面對發展過渡期中帶來的諸多不便時，所展現的的高度包容與配合。