专利名称：需求与产能管理与其集成电路的产品与制造方法
技术领域：
本发明是有关于供应链管理(Supply Chain Management)，且特别有关于一种在供应链管理领域中的系统与方法用以提供产品制造者或服务供应者来规划与管理其产能(Capacity)以便于供应给客户的需求(Demand)。
背景技术：
在商品的供应中，供应链包括了物料采购、将物料转换为半成品与成品、以及将成品配送至客户的部分。另外，服务的供应上，在许多面向中也都类似于商品的供应。在供应链中，客户传送包括一特定数量与一特定日期的产品的要求或是需求给供应者。供应者可以依据接收到的要求来计划其本身内部或外部的制造排程以满足每一个客户。
为了强化企业竞争力，供应链管理或是供应链功能与操作的管理已经成为达到减少库存与增加产能的重要因素。制造与分布(Distribution)能力是受限于资源与产能。换言之，并不是每一个客户的要求都能够满足，一些客户可能被承诺但并不一定会满足，其中，一些要求可以得到部分供应，以及其它的要求可能会被拒绝。因此，供应链管理中，没有过量的产能损失的有效管理(同时包括需求与产能管理)已经成为需要控制制造与配送的产品制造者与服务供应者的重要前提。
供应链的复杂度随着产业与商业模式有着很大的变化。对于具有长制造周期时间、精准出货日期、高设备成本与高产品价值的商业模式的供应者而言，需求与产能管理是更关键的。集成电路或晶片制造厂(Foundry)是需要对于具有多样化产品的多个客户进行服务，且在实际收到客户的订单之前，指定的产品是不能进行制造程序的生意。因此，晶片制造厂对于供应链管理面临更困难的情况与挑战。
在现有方法中，供应链管理是用来管理与控制制造步骤中所使用的相关物料。举例来说，美国专利公告第6477660号揭露使用一特定数据模式来管理物料的供应链规划系统。然而，此方法并无法适用于供应链管理中物料并非关键因子的商业环境。有时相较于管理物料，适当的管理设备(包括制造或是分布)的使用率将更为重要，且可以达成更佳的产能管理效果。
此外，现有的需求与产能管理是以数量为基础实施的。举例来说，美国专利公告第6188989号的系统及方法是以数量来管理产能，以进行可承诺产品的产能管理。在现有以数量为基础的方法中，晶片制造厂的产能是以可以承诺给客户的晶片数量来表示。然而，由于集成电路产品的制程包括多个机台与上百个制造步骤，且先进的集成电路产品，如0.13微米的中央处理器更需要比低阶集成电路产品，如0.35微米的游戏存储器超过两倍的周期时间、光罩与设备成本来制造。因此，无论从技术角度、制程复杂度与成本上很容易的可以看出一片用来制造0.13微米产品的八英寸晶片是不等同于一片用来制造0.35微米产品的八英寸晶片。因此，依据晶片数量来评估与管理产能需求是不精确且不够可靠的。
因此，现有供应链管理工具所预期达到的结果无法达成，且不能够于晶片制造厂或是具有类似商业模式的生意环境中实行。目前并无现存对于如晶片制造厂的产业的有效的需求与产能管理机制，且并无任何完整的解决方案专门设计与提出给此产业。
另外，为了达到精确的供应链管理，客户与晶片厂两端都必须认真地考量。在大部分情况中，晶片厂与客户的通常不是长期与一对一的关系。客户不会保证订单，且晶片厂不会保证为客户保留产能。
在客户的观点中，晶片的成本非常高，而一个产品并不是一个固定的物料，产品可能只具有短生命周期且很快会被淘汰。因此，对于客户来说产品的交货日期与数量管理将成为减少客户成本的重要关键。
一般来说，客户期望透过规划与预测来控制交货日期与数量。客户也希望晶片厂(供应者)成为她们的虚拟工厂，以便降低市场变动时的影响，并减少维护产能的成本。如此一来，很自然地会导致客户对了要占住产能而过度预测需求，且晶片厂(供应者)也会为了避免订单与产能损失而过度承诺产能。如此在客户与晶片厂之间所存在的“不信任”将成为供应链管理上的主要问题。因此，在没有损失产能的情况下来平衡与满足所有的客户是在半导体产业中供应链管理中的关键挑战。
发明内容
有鉴于此，本发明是用以提供来解决前述问题。值得注意的是，虽然本发明由晶片制造厂的观点来说明，但本发明的概念与精神并不限定于晶片制造厂，而可以适用于其它的产品或是服务供应链。
因此，本发明的一目的为提供一种具有机器时间(Machine Time)准确度的需求与产能管理系统及方法。
本发明的另一目的为提供一种晶片制造厂供应链管理的完整解决方案的新商业模式，其可以适用于集成电路或是其它的晶片厂生意。
为了达成本发明的上述与其它目的，本发明定义一种适用于特定产业，如晶片制造厂的新商业模式，提供显着改善的供应链管理解决方案。依据本发明实施例的商业模式包括供应链中多个阶段的管理型态。在一实施例中，商业模式提供的管理型态关于(1)特定客户产品配置(Allocation)，(2)采购订单配置与交货委托日期，(3)特定客户产品处理，以及(4)成品处理与配送。
依据本发明一实施例，晶片制造厂供应链管理是以机器时间为基础的。本发明实施例提供一种具有机器时间准确度的需求与产能管理系统及方法。系统包括一配置计划模块、一订单管理模块、一产能模型与一产能管理模块。
配置计划模块由一关系客户接收相应一产品的需求计划。产能管理模块依据产能模型中的路由信息将需求计划转换为以机器时间基础的计划，并依据此机器时间基础的计划保留产能给此需求计划。
订单管理模块在一截止(Cutoff)日期之前由此关系客户接收相应此产品的采购订单，且产能管理模块在截止日期之前拒绝由其它客户传送的订单。产能管理模块依据产能模型中的路由信息将采购订单转换为一机器时间基础订单，接受此机器时间基础的订单，并依据机器时间基础订单扣除其事先保留的产能。
产能管理模块更当截止日期过后将保留产能释放为剩余产能，允许订单管理模块在此产品的截止日期之后接收相应一第二产品的第二采购订单，依据产能模型将第二采购订单转换为第二机器时间基础订单，接受第二机器时间基础订单，并扣除剩余产能。
当由关系客户所传送的第三采购订单与之前的需求计划不兼容时，产能管理模块可以利用一交换机制来将保留产能进行转换以满足此第三采购订单。此外，系统亦包括一生产线来依据采购订单制造产品，与一送货单元来传送货物。
本发明一实施例提供一种需求与产能管理方法。依据实施例，首先，由关系(Participating)客户接收相应一产品的需求计划，且提供具有产品的路由(Route)信息的产能模型(Capacity Model)，其中路由信息记录多个工具与相应的机器时间。接着，依据产能模型中的路由信息将需求计划转换为以机器时间基础的计划，并依据此机器时间基础的计划保留产能给此需求计划。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图示，进行详细说明如下图1为一示意图是显示依据本发明实施例的具有机器时间准确度的需求与产能管理系统的系统架构。
图2是显示依据本发明实施例的路由结构。
图3为一示意图是显示依据本发明实施例的产能管理策略。
图4为一示意图是显示依据本发明实施例的需求与产能的关系。
图5是显示依据本发明实施例的需求与产能管理例子。
图6为一流程图是显示依据本发明实施例的产能保留的操作流程。
图7为一流程图是显示依据本发明实施例的需求与产能管理的操作流程。
符号说明100～需求与产能管理系统；110～客户端；111～客户；112～需求计划；113～采购订单；120～制造者端；121～配置计划模块；122～订单管理模块；123～产能管理模块；124～产能模型；125～生产线；126～库房/送货单元；m-h～机器时间；ID～辨识信息；41～需求；42～产能；CASD～可支持需求产能；ATP～可承诺产能；MR～物料需求；WIP～在制品；S61、S62、…、S66～操作步骤；S71、S72、…、S83～操作步骤。
具体实施例方式
在参考图示说明之前，本发明较上位的叙述将进行说明。
在制造厂(包括晶片制造厂或是其它的制造厂)企业中，一个常用的模式称作依据订单生产(Build To Order)模式。依据订单生产的商业模式包括两种典型类型。在一类型中，供应者依据实际订单准备产能，且亦依据实际订单来利用产能。通常此模式是用于长期合约，供应者可以得到稳定的产能利用率，而客户得到稳定、短前置时间与低库存的好处。然而，当市场有变动时，客户必须自行承受风险。
另一种依据订单生产的类型，供应者依据本身的预测来准备产能，而依据实际订单来利用产能。在此类型中，客户不需承诺任何长期订单，所以客户可以得到低商业风险的好处。然而，坏处便是客户必须遭受不稳定的情况且较长的前置时间，因此，也许需要准备较高的库存。相对地，供应者必须遭受不稳定的产能利用率。
相较于依据订单生产的商业模式，制造厂具有相对独特的商业模式，其中供应者依据所有客户的需求计划(客户所预测的计划)来准备产能，且依据需求计划与实际订单来利用产能。在此模式中，供应者代替客户来承担市场变动的风险。客户得到在依据订单生产模式中长期合约的好处，而将市场变动风险转嫁给供应者。
由供应者的观点，第三种商业模式隐含了更大的风险，然而其可以更佳的服务客户。此模式的先决要件是必须精准的供应链管理。如果此前提可以达到，相对于其它的竞争者而言供应者可以获得更加的竞争优势来服务相同的客户。
为了达成如之前所提及的更精准的供应链管理，现有以物料或是数量为基础的机制是不适用于此特别的模式。本发明的发明人研究得知，在晶片制造商业中需要精准控制的关键因子为机器时间的使用量。如上所述，本发明提出一种以机器时间基础的供应链管理机制处理上述问题，且相信是晶片制造供应链管理与其它类似商业的整体解决方案。
依据本发明实施力的新商业模式提供的管理型态关于(1)特定客户产品配置(Allocation)，(2)采购订单配置与交货委托日期，(3)特定客户产品处理，以及(4)成品处理与配送。其中。首先，配置产能给关系客户。接着，依据关系客户所提供的采购订单中指定的订单决定委托日期。之后，依据委托日期与产能定义设备使用排程用以进行特定客户产品处理。最后，当产品制造完成，安排产品处理与配送。其中执行配置产能给该关系客户的方式是类似于航空产业的旅行服务配置，其中执行决定委托日期的方式是类似于全球快递公司的排程服务，其中执行定义设备使用排程的方式是类似于铁板烧餐厅厨师与客户间的服务，以及其中执行安排产品处理与配送的方式是类似于原厂设备制造者(OEM)厂商与零售商间的服务。
图1是显示依据本发明实施例的具有机器时间准确度的需求与产能管理系统的系统架构。
系统包括一客户端110与一制造者端120。在客户端110，客户111预测相应至少一产品的需求计划112，并将需求计划112给制造者端120。此外，当客户111决定要生产产品时，亦会允许且传送采购订单113给制造者端120。其中，需求计划112可以包括产品的辨识数据与数量。
在制造者端120，配置计划模块121由客户111接收需求计划112，且产生相应的配置计划。配置计划可以是相应产品的客户支持计划，且记录产品概略的产能分配与排程信息。配置计划模块121可以提供一机制来解决晶片制造厂中需求-供应间不协调的问题，使得制造者供应的产能可以相配于客户需求，从而得到最高的需求完成率与供应利用率，以同时满足客户与制造者。另外，配置计划模块121更可以提供一重新指定机制来当晶片厂进行调整，如制程程序或是设备参数进行调整时，保护稳定的产能。
另外，订单管理模块122由客户111接收采购订单113，且安排产能来满足客户需求。值得注意的是，接收的需求计划112与采购订单113会被储存于数据库之中。由于供应链管理是复杂的工作，且供应链管理系统是一具有多个引擎(多个处理程序)与多个数据库的序列数据处理系统，在供应链管理系统中的数据库应该是对称的，以避免引擎当机或是计划结果错误。因此，系统中一对称数据库机制可以事先将包含订单数据库、在制品(WIP，Work InProcess)数据库、产品信息数据库、技术信息数据库、客户信息数据库与其它的信息数据库的原始数据库过滤为对称数据，以将不对称的数据过滤。
产能管理模块123可以使用产能模型124管理产能。值得注意的是，在本发明中产能最好是机器时间基础导向的，换言之，以工具(设备)的单位时间来表示产能。注意的是，在晶片制造厂中的集成电路产品在实施例中进行讨论，然而，本发明可以应用至其它工厂或是产业。
产能模型124中记录晶片制造厂中所有产品的路由信息。路由结构包括产品ID(辨识信息)、路由ID、与多个步骤，如图2所示。每一个产品具有各自的路由，且每一步骤记录工具与相应在此工具花费的机器时间(m-h)。一旦接收到需求计划112，相应此需求计划112中产品的路由信息即由产能模型124中进行检索，且产能管理模块123使用此路由信息来替客户111保留产能。
当接收到采购订单113时，产能管理模块123依据图3的策略管理产能。在截止日期之前，产能管理模块122接受由关系客户所传送的订单，且依据需求计划承诺出货日期与数量，而若订单是由其它客户所传送，产能管理模块122拒绝这些订单。在截止日期之后，产能管理模块122依据先到先服务(FIFS，First In First Serve)的规则来接受所有客户的订单，并依据剩余产能承诺出货日期与数量。相同地，截止日期随着不同产品而不同，且截止日期可以设为产品的周期时间或是周期时间加上一个缓冲时间。
在实施例中，客户111事先准备需求计划112，且在截止日期之前传送采购订单113，使得制造者端120可以在截止日期之前准备与保持产能来满足客户需求的数量与送货日期。为了增加产能利用率，制造者端120在截止日期之后开放剩余产能给所有客户。
另外，当采购订单与需求订单不相同时，产能管理模块123可以透过交换机制来满足客户需求。在一例子中，保留给需求订单中产品的产能或是一个缓冲产能可以被交换成在采购订单中指定的另一种产品。值得注意的是，如果采购订单的数量少于需求计划的数量时，在截止日期之后保留给客户的产能将会被释放。
需求41与产能42间的关系显示于图4。在图4中，可承诺(ATP，AvailableTo Promise)产能通常大于或是等于可支持需求产能(CASD，CapacityAvailable Support Demand)来保护客户需求，从而所有订单都有充分的产能来满足其需求。此外，缓冲区(Buffer)可以用来支持交换机制。当接到订单时，CASD会被减少且生产线125可以准备物料需求(MR，MaterialRequirement)，且开始制造在制品(WIP)。注意的是，MR与WIP的总量等于订单。
也必须注意的是，对应采购订单的集成电路产品在制程阶制造的情况，可以被客户端透过网络，如因特网进行监控。
图5是显示依据本发明实施例的需求与产能管理例子。产能管理模块123在截止日期之前依照需求计划来接受采购订单。在截止日期之后，CASD被释放且产能管理模块123接受所有客户的订单且依照接收到的顺序进行服务。由于本发明为机器时间导向，当CASD释放时，记录于路由信息中对应工具的机器可用的时间会增加。个别工具所释放的机器时间可以用来制造其它的产品。在此方式中，在截止日期之后，总产能可以有效地使用至100％。
如上所述，当接受到采购订单时，生产线125依据图4中的规则来准备物料需求与制造产品。当制造期间，多个功能可以在生产线125中执行来确保每一个客户的产能，且达到所承诺的送货日期。举例来说，一种冻结式制造计划排程(MPS，Manufacturing Planning schedule)机制可以使用来固定产品的生产日期，以确保当晶片制造厂的制程程序与设备改变或是接受到特急产品的情况时，产品可以在既定日期内被制造。
在产品完成制造之后，库存/送货单元126转送产品至客户111或是其它由客户111指定的工厂。值得注意的是，库存/送货单元126可以执行自动选取、预先选取与其它功能来允许客户在产品配送之前改变产品欲转送的位置与工厂。
图6是显示依据本发明实施例的产能保留的操作流程。首先，如步骤S61，配置计划模块121由客户111接收需求计划112。接着，如步骤S62，配置计划模块121检查此客户111的关系状态，换言之，检查此客户111是否是关系客户。
若客户111不是关系客户(步骤S62的否)，如步骤S63，接收的需求计划112被拒绝。若客户111是关系客户(步骤S62的是)，如步骤S64，依据产能模型124需求计划112被转换为机器时间基础的需求计划。之后，如步骤S65，检查可用的保留产能是否可以支持此需求计划112。如果不够来支持(步骤s65的否)，如步骤S63，拒绝需求计划112。如果可用的保留产能可以支持需求计划112(步骤S65的是)，如步骤S66，产能被保留给客户111的需求计划112。其中，所有产能中用来作为保留产能的比率可以依据制造者的情况进行设定。
图7是显示依据本发明实施例的需求与产能管理的操作流程。
首先，如步骤S71，产能管理模块123检查是否超过截止日期。如果尚未超过截止日期(步骤S71的否)，如步骤S72，由关系客户接收采购订单113。在截止日期之前，其它客户的订单都会被拒绝。接着，如步骤S73，依据产能模型124将采购订单113转换为具有机器时间信息的采购订单。
之后，如步骤S74，检查采购订单113是否符合需求计划。如果采购订单113不符合需求计划(步骤S74的否)，如步骤S75，交换机制将保留产能转变来支持采购订单113。如果采购订单113符合需求计划(步骤S74的是)，如步骤S76，依据采购订单113减少对应需求计划112的CASD。之后，如步骤S77，准备产品相关的物料，并如步骤S78，生产线125使用产能开始制造产品，如对应采购订单113的集成电路产品。当产品制造完成之后，如步骤S79，库房/送货单元126可以将产品转送给客户111。
另外，当超过截止日期时(步骤S71的是)，如步骤S80，相应客户所保留的产能中尚未使用完毕的剩余CASD被释放为剩余产能，且如步骤S81，所有客户的订单允许被接受且依据先到先服务原则进行服务。接着，如步骤S82，依据产能模型124将采购订单转换为具有机器时间信息的采购订单。之后，如步骤S83，依据采购订单减少剩余产能。之后，如步骤S77，准备产品相关的物料，并如步骤S78，生产线125使用产能开始制造产品。当产品制造完成之后，如步骤S79，库房/送货单元126将产品转送给客户111。
因此，藉由本发明所提供的具有机器时间准确度的需求与产能管理系统及方法，制造厂的产能可以以机器时间进行有效管理。另外，藉由本发明所提供的用于晶片制造厂的供应链管理的新商业模式与利用此新商业模式的供应链管理系统，依据需求计划与每一需求的产品客户产能可以充分满足，且此供应链管理系统所产生的计划结果可以实际的实行，且快速地在晶片制造厂环境中实行，从而满足客户与制造者双方的需求。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种需求与产能管理系统，包括一配置计划模块，由一关系客户接收相应一产品的一需求计划；一产能模型，具有相应该产品的一路由信息，其中该路由信息包括多个工具与分别相应的一机器时间；以及一产能管理模块，依据该产能模型中的该路由信息将该需求计划转换为一机器时间基础计划，并依据该机器时间基础计划保留一产能。
2.根据权利要求1所述的需求与产能管理系统，更包括一订单管理模块，用以在相应该产品的一截止日期之前由该关系客户接收相应该产品的一采购订单。
3.根据权利要求2所述的需求与产能管理系统，其中该产能管理模块依据该产能模型中的该路由信息将该采购订单转换为一机器时间基础订单，接受该机器时间基础订单，并依据该机器时间基础订单扣除该保留产能。
4.根据权利要求3所述的需求与产能管理系统，其中该产能管理模块在该截止日期之前拒绝由非关系客户传送的订单。
5.根据权利要求4所述的需求与产能管理系统，其中该产能管理模块更当该截止日期过后将该保留产能释放为一剩余产能。
6.根据权利要求5所述的需求与产能管理系统，其中该订单管理模块更在相应该产品的该截止日期之后接收相应一第二产品的一第二采购订单。
7.根据权利要求6所述的需求与产能管理系统，其中该产能管理模块更依据该产能模型将该第二采购订单转换为一第二机器时间基础订单，接受该第二机器时间基础订单，并扣除该剩余产能。
8.根据权利要求2所述的需求与产能管理系统，其中当该关系客户传送的一第三采购订单不符合该需求计划时，该产能管理模块更利用一交换机制来转换该保留产能来满足该第三采购订单。
9.根据权利要求2所述的需求与产能管理系统，其中该截止日期与该产品的制造周期时间相关。
10.一种需求与产能管理方法，具有机器时间准确度，包括下列步骤由一关系客户接收相应一产品的一需求计划；提供具有相应该产品的一路由信息的一产能模型，其中该路由信息包括多个工具与分别相应的一机器时间；依据该产能模型中的该路由信息将该需求计划转换为一机器时间基础计划；以及依据该机器时间基础计划保留一产能。
11.根据权利要求10所述的需求与产能管理方法，更包括在相应该产品的一截止日期之前由该关系客户接收相应该产品的一采购订单。
12.根据权利要求11所述的需求与产能管理方法，更包括依据该产能模型中的该路由信息将该采购订单转换为一机器时间基础订单，接受该机器时间基础订单，并依据该机器时间基础订单扣除该保留产能。
13.根据权利要求12所述的需求与产能管理方法，更包括在该截止日期之前拒绝由非关系客户传送的订单。
14.根据权利要求13所述的需求与产能管理方法，更包括当该截止日期过后将该保留产能释放为一剩余产能。
15.根据权利要求14所述的需求与产能管理方法，更包括在相应该产品的该截止日期之后接收相应一第二产品的一第二采购订单。
16.根据权利要求15所述的需求与产能管理方法，更包括依据该产能模型将该第二采购订单转换为一第二机器时间基础订单，接受该第二机器时间基础订单，并扣除该剩余产能。
17.根据权利要求16所述的需求与产能管理方法，更包括当该关系客户传送的一第三采购订单不符合该需求计划时，更执行一交换机制来转换该保留产能来满足该第三采购订单。
18.根据权利要求11所述的需求与产能管理方法，其中该截止日期与该产品的制造周期时间相关。
19.一种集成电路产品制造方法，包括下列步骤由一关系客户接收相应一集成电路产品的一需求计划；提供具有相应该集成电路产品的一路由信息的一产能模型，其中该路由信息包括多个工具与分别相应的一机器时间；依据该产能模型中的该路由信息将该需求计划转换为一机器时间基础计划；依据该机器时间基础计划保留一产能；在相应该集成电路产品的一截止日期之前由该关系客户接收相应该集成电路产品的一采购订单；依据该产能模型中的该路由信息将该采购订单转换为一机器时间基础订单；接受该机器时间基础订单，并依据该机器时间基础订单扣除该保留产能；以及使用该扣除产能依据该采购订单制造该集成电路产品。
20.根据权利要求19所述的集成电路产品制造方法，更包括下列步骤在该截止日期之前拒绝由非关系客户传送的订单；当该截止日期过后将该保留产能释放为一剩余产能；在相应该产品的该截止日期之后接收相应一第二集成电路产品的一第二采购订单；依据该产能模型将该第二采购订单转换为一第二机器时间基础订单；以及接受该第二机器时间基础订单，并扣除该剩余产能。
21.根据权利要求19所述的集成电路产品制造方法，更包括当该关系客户传送的一第三采购订单不符合该需求计划时，更执行一交换机制来转换该保留产能来满足该第三采购订单。
22.根据权利要求19所述的集成电路产品制造方法，其中该截止日期与该产品的制造周期时间相关。
23.一种集成电路产品，依据权利要求19、20、21或22所述的集成电路产品制造方法进行制造。
全文摘要
一种用于晶片制造厂的供应链管理的新商业模式，与具有机器时间准确度的需求与产能管理系统及方法。系统包括配置计划模块、订单管理模块、产能模型与产能管理模块。配置计划模块接收相应产品的需求计划。产能管理模块依据产能模型将需求计划转换为以机器时间基础的计划，并依据机器时间基础计划保留产能给此需求计划。订单管理模块更可在截止日期之前接收相应此产品的采购订单，将其转换为机器时间基础订单，并依据机器时间基础订单扣除其事先保留的产能。
文档编号G06Q10/00GK1680950SQ20041005842
公开日2005年10月12日 申请日期2004年8月11日 优先权日2003年8月14日
发明者王仲文, 吴启明, 刘达智, 秦强生 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司