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薄膜液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display, TFTLCD)在中国具有巨大的消费市场和消费潜力,巨大的市场带动了该产业在中国大陆的发展。作为战略性新兴产业,TFT-LCD产业带动力和辐射力极强,但和集成电路产业一样,液晶面板产业是我国电子信息产业的短板,因此,“十一五”计划以来,TFT-LCD产业一直是国家重点扶持的重点领域。在国家和地方政府的支持下,中国大陆吸引了全球LCD投资资金的集聚,全球LCD面板和模组生产线加速向国内转移。但是目前,我国大陆不仅在该产业的制造技术上落后,而且在学术理论上的研究也很少,尤其是从该产业特点出发,研究其生产链相关问题的内容并不是很多。因此对该产业生产链的管理进行研究具有重要的现实意义。
本文首先描述了TFT-LCD产业的两个特点:一个是多阶多厂特点。TFT-LCD产业的制程主要由阵列(Array)、组立(Cell)、模组(Module)三个阶段构成,这三个阶段前后相依,前一个阶段的产出为后一个阶段生产的原材料之一。随着近年来TFT-LCD产业的快速发展,出现了产品需求尺寸逐渐扩大的趋势,现有的阵列厂和组立厂已渐渐无法满足市场的需求,导致许多阵列及组立厂纷纷扩建大世代厂区来应对不同产品的需求,导致各个制程阶段又扩充成多个相对独立的工厂,因而每个阶层都存在多厂区的情况。多阶段且多厂的情况下构成了一条复杂的生产链。另一个特点是的不同阶段的目标和产出不同,Array/Cell的目标是达到最大的产能利用率,其产出属于几乎无差别的半成品,采用的是推式规划策略;而Module的目标是快速响应并满足客户的个性化需求,因此采用拉式策略。
TFT-LCD的产能规划问题有其自己的特点,其瓶颈制程一般是Array阶段,且此阶段的设备价格昂贵,因此是以产能为导向的制程,但是随着TFT-LCD厂世代数的增加,面板切裂数也随之增加,在这种情况之下,Cell阶段也随之成为瓶颈制程,因此产能规划就需要把这两个相联系的阶段都加以考虑。
接下来本文对相关文献做了回顾和整理,总结了产能规划的定义,阐述了产能规划所要要解决的两个方面的问题:产能扩充和产能分配。介绍了TFT-LCD产业中产能的衡量方式。对单厂区、多阶单厂区和多阶多厂区的产能规划问题的异同点进行了总结和比较。产能规划属于中长期策略层级的计划,是从较宏观的角度出发,其细微度能达到单个工厂的产能,但是不涉及到各厂区内部的设备的产能情况。研究产能规划问题常用的方法是规划法和模拟法。规划法包括试算表法、数学规划法等,模拟法包括列举法、蒙特卡洛模拟法等。
本文在需求预测是比较确定且未来需求呈上升趋势的环境下,通过一些合理的基本假设,考虑多种比较符合实际的工厂的约束限制,采用数学规划法构建了一个双阶多厂区网络状生产链结构下产能规划的数学模型,目标是利润最大化。该模型预期的输出是产能规划的两个方面:即产能分配和产能扩充,包括扩充产能的时间,扩充产能的数量、厂区。产品生产地点的分配,剩余产能的填补等,扩充产能的方式是购买瓶颈设备的附属资源,即当产能发生不足时,以购买瓶颈设备附属资源的方式来提高产能,达到产出与需求的平衡。
为了验证模型的准确性和可行性,本文选定了一个典型的双阶多厂区的案例,其生产链结构是典型的双阶段多厂区的结构。将实际数据导入模型,用lingo软件编写程序进行求解,该软件能够较好地解决线性规划问题。对求解的结果进行了分析和比较,发现求解结果能够达到模型所预期的目标,也符合模型所设定的各项约束条件。模型的结果能够得出一个在一定规划时长内的产能规划计划,为计划人员提供参考。
在本文结尾部分,对本文的研究内容和方法做了总结,提出了一些后续研究的方向和建议。