IE工作改善方向及方法

一、工作改善方向:

成本、效率、安全、环保、目视化、顺畅

二、IE课作业程序目标:

有源可循

有规可守

有序可行

有据可查

三、工作简化(ECRS)：

剔除(Elimination)

合并(Combination)

重组(Rearrange)

简化(Simplification)

四、管理目标：

效率(PRODUCTION)、交期(DELIVERLY) 、成本(COST) 、品质(QUALITY) 、安全(SAFTY)士气(MORALE)

五、生产五要素：

人(MAN)材料(MATERIAL)设备(MACHINE)方法(METHOD)环境(ENVIROMENT)

六、管理五大功能：

计划(PLAN)

组织(ORGANIZATION)

控制(CONTROL)

培训(TRAIN)

调整(ADJUST)

七、PDCA循环：

计划(PLAN )

实施(DO)

检查(CHECK)

处置(ACTION )

八、发现3U：

不合理(UNREASONABLENESS)，勉强：超过能力界限的超负荷状态 不均衡(UNEVENESS)：有时超负荷有时又不饱和的状态(差异状态)

不节省(USELESSNESS)

九、三直三现主义：

马上赶到现场

马上查看现品

马上了解现象

十、良好的工作习惯：

1. 消除桌上所有的纸张，只留下正处理的问题有关的

2. 按事情的重要程度来做事

3. 当遇到问题时，如果必须做决定，就当场做决定，不要犹豫

4. 学习如何组织，分层管理，和监督

十一、工作原则：

1. 注重成果

2. 把握整体

3. 专注要点

4. 利用优点

5. 相互信任

6. 正面思维

十二、主管任务：

1. 设定目标

2. 组织

3. 决策

4. 控制

5. 人才的扶持和培养

十三、 工具：

1. 会议

2. 报告

3. 岗位设计和任务控制

4. 工作方法

5. 预算

6. 续效评估

7. 系统地舍弃废物

十四、目标管理之目标方向：

1. 预算达标率：

2. 实续成长率：

3. 节约率：

4. 改善成绩：

5. 安全生产：

6. 创造成续：

十五、动作经济原则： 三大类：

1. 人体的运用(8项)

a. 双手同时开始，同时完成动作 b. 除规定时间外，双手不应同时空闲 c. 双臂动作应对称，反向并同时进行 d. 人体动作尽量应用最低等级动作 e. f. g. h.

物体之动量应尽可能利用之

运续曲线运动较方向突变的直线运动为佳 弹道式之运动比受限制的运动轻快 动作尽可能使用轻松自然之节奏

2. 工作场所的布置(8项)

a. 工具物料应放置于固定处所(物有定所) b. 工具物料装置布置于靠近使用点

(最短的眼睛移动，最少的眼睛注视，最适合的动作等级

c. 零件物料供给，应利用其重力送料及各种盛具，送至使用点越近越好 d. 坠送方式应尽可能利用

e. 工具物料应依最佳之工作顺序而排列 f. 应有适当之照明使视觉舒适

g. 工作台及坐椅之高度应使工作者坐得舒适 h. 工作椅样式高度应使工作者保持良好姿势 3. 工具与设备的设计(6项)

a. 尽量解除手之工作，而以夹具或脚踏工具替代 b. 可能时应将两种或以上的工具合并为一 c. 工具物料应尽可能预放在工作位置

e. 手柄之设计应尽可能使与手接触面增大(接触面积愈大愈佳，操作轻快而有效率

f. 机器之操作杆十字杆及手轮之位置，应尽可能使工作者极少变动姿势

十六、动作分解后的12种动作浪费：

1. 两手空闲的浪费(手)

2. 单手空闲的浪费(手)

3. 作业动作停止的浪费(手)

4. 作业动作太大的浪费(手)

5. 拿的动作交替的浪费(手，物品)

6. 步行的浪费(脚)

7. 转身角度太大的浪费(身体)

8. 动作之间没有配合好的浪费(手，眼)

9. 不了解作业技巧的浪费(手，眼)

10. 伸背动作的浪费(身体，物品)

11. 弯腰动作的浪费(身体，物品)

12. 重复动作的浪费(手)

十七、发现动作浪费的着眼点：

1. 脚的动作

空步行

返回半步

踏出半步

站立不动

2. 物品运动：

上下，左右

反转

转换方向

收存放置

3. 手的动作

上下，左右

单手等待

交替拿取

重复

不好拿

不好做

幅度大

4. 眼睛的动作：

寻找

选择

确认

办认

盯住

注意

焦虑

5. 身体的动作：

回头

弯腰

伸背

大幅度动作

拉紧

不安全动作

十八、目视管理：

一生产现场：

1. 作业管理：

a. 目视作业标准：利用照片，图片作成的标准书

b. 色别管理：工具零件场所的颜色管理

c. 限度样品

d. 异常警示灯

e. 标示，看板

f. 区域线：不良品，半成品场所的标示

g. 人员配置图

h. 技能地图：作业员的熟练程度表示

i. 安全标示：危险区域的标示

2. 排程交期管理：

a. 生产进度管理板

b. 产能管理板

c. 生产计划表

d. 派工板或排班板

3. 品质管理：

a. 检查工具，量具的层别管理

b. 不良品层别管理

c. 量规仪器校正色别管理：检测器具精度在规定值内外的颜色区别 d. 不良品的直方图管理

e. 图标检查标准书

4. 设备管理：

a. 加油色别管理：加油口的颜色标示

b. 操作动作的顺序指引

c. 保养部位的色别管理：定期保养部位的标示

d. 危险动作部位用颜色加以区别紧急停止开关(红色)

e. 换模部位与固定部位的颜色区分

f. 仪表安全范围色别管理：在管制范围内外的颜色区分

g. 螺丝螺栓的配合记号

h. 管路颜色管理：相似的油及溶剂的颜色区分

5. 文件管理：

a. 交件的分类标示

b. 交件的保管场所标示

c. 文件的定位标示

6. 行动管理：

a. 人员的动态管理

b. 人员的月行动计划

c. 出勤状况管理

十九、问题与问题意识：

问题：(计划，指令，指示，法令，法规，想法等)应有状态与现有状态的差距就是问题

存在性问题图

应有状态

现有状态

创造性问题图

B应有状态

A应有状态

现有状态

问题意识：是一种探求真相,寻求解答的心理状态

按掌握问题的差距:

救火类问题

发现性问题

创造性问题

按问题所在层次:

业务类问题

管理类问题

策略类问题

缺乏问题意识常见现象:

 

第二篇：IE 7大手法

工业，中小型企业 工业，中小型企业须符合以下条件：职工人数 2000 人以下，或销售额 30000 万元以下，或资产总额为 40000 万元以下。其中，中型企业须同时满足职工人数 300 人及以上，销售额 3000 万元及以上，资产 总额 4000 万元及以上；其余为小型企业。结合近几年在工厂管理 IE 部门以及在一些公司推行 IE 的经验， 我认为做 IE 人要“练眼、练 手、练心”，以工厂内部改善顾问师的身份在你的公司内履行你的职责。 练眼： 要用我们的眼睛去发现工厂内存在的浪费问题，练就一双火眼金睛， ： 观测现场的八大浪费 观测生产线的平衡度 观察作业者的作业速度 目测工时、目视速度评定、抽样估算平衡度、寻找浪费，这是作为 IE 人的基本技能， 把马表先抛弃掉，训练自己的眼睛。练手： 要用我们的双手去试验，改善眼睛所发现的浪费，不均，劳累，IE 人一定要有现场改善 的实际经验，不能只以理论，我们追求“三现主义”。 现场采集数据、现象 制定改善的方案 实施你的想法 检验你的想法并改进 成果报告 继续改进的方案 作为 IE 人，不能只会测工时，做作业指导书，要有可以实施改善的方案，要现场去落 实你的方案，而且要学会做报告，练练你的手。 练心： 何为心？心即思想，大局观。不论何时何地，IE 的改善都要着眼于整体改善的大局，任 何的改革改善都要有以零为基础的思想。 自我变革，自我改革的思想 应有姿态，以“零”为基础的思想 关注 SYSTEM 的思想 作为现代 IE 人，作为 IE 工程师，需要从关注系统出发，明确未来发展方向，描绘经 营蓝图，任何时候都要意识到――部分合适不等于全体合适；从古典 IE 分析、低减的构想 转换到以零为基础的构想，零才是应有姿态构想的发端。 要成为真正的现代 IE 人，就需要“练眼、练手、练心”，从实务出发，从小改善开始， 关注于现场；要成为真正的现代 IE 人就要从作业指导书、工时观测、现场问题解决做起； 要成为真正的现代 IE 人，就需要经历九九八十一难才能修成正果。七大手法作者：JHXU文章出处：IE 论坛上传者：jhxu 2005-11-20 13:23:06阅读： 12421 次一、IE 人员主要从事的七个方向 ，它们是： 1.研究与开发管理；2.生产系统设计与控制；3.效率工程；4.质量控制与质量保证；5. 实施规划与物流分析；6.工业卫生与安全；7.人力资源管理。 二、基础 IE 里的东西： IE 手法包括：方法研究（程序分析、动作分析），作业测定，布置研究，Line Balance 等，但好象不够七个。在现场 IE 里,IE 七大手法包括:程序分析、动作分析，搬运分析, 动作经济原则,作业测定，布置研

究，Line Balance。 三、台湾公司教材里面的 1、工程分析。2、搬运工程分析。3、运动分析（工作抽查 work sampling）4、生产 线平衡。5、动作分析。6、动作经济原则。7、工厂布置的改善。 四、其它的各种说法 1、IE 七大手法为：作业分析、程序分析（运用 ECRS 技巧）、 动作分析（动作经济原则）、时间分析、稼动分析、布置搬动分析、生产线平衡 2、七大手法 ：流程分析法、动作分析法、动作经济原则、 时间研究、工作抽查法、 人机配置法、工作简化法 3、七大手法：动作改善法（动改法）、防止错误法（防错法）、5*5W1H 法（五五法）、 双手操作法（双手法）、人机配合法（人机法）、流程程序法（流程法）、工作抽样 法（抽样法） 4、七大手法：程序分析、时间分析、动作分析、流水线分析、稼动分析、物料分析、 环境分析。知识和方法是从不停总结中出来，在实际的工作中，不断的运用各种知识，不断的发 现，不断的分析以及不断的总结。从客观性、定量性、通用性和实践可行性等各种原 则制作出标准以供后来者学习和运用。我发现国外并没有 IE 七大手法的说法（也许是 我没有找到），那么 IE 七大手法必定是我们国人所造，我们需要 IE 七大手法吗？当 然需要，这也许是我们国内 IE 自己人走出 IE 基础的第一步。虽然我们用的手法基本 都是国外创造的手法，但是我们加以总结，对于我们工作学习来说，有一个准确的 IE七大手法，我们更加容易掌握和使用。加以总结，使得这些手法更加的适合我国的企 业实际情况的运用，也是一件很有意义的事情。但是 IE 七大手法没有定论，上面的 IE 七大手法基本是各自的运用而产生的，那么你 所在的企业都用到了那些 IE 的方法总结出一个 IE 七大手法呢？IE 七大手法没有定义， 你是否可以给 IE 七大手法下个定义呢？如何给 IE 七大手法下定义呢？我想是否可以 从以下几个方面考虑： 1、 IE 七大手法所使用的范围（生产、质量、品质、服务等） 2、 IE 七大手法的施用对象（5M1E） 3、 IE 七大手法使用的主要途径 4、 IE 七大手法的功能作用 5、 IE 七大手法的目的、目标 6、 IE 七大手法的原理侯若石： 侯若石：现代企业制度的局限性——系列文章之三 标签： 现代企业制度 ● 侯若石笔者说明：《质疑现代企业制度理论》一文的看法，得到不少学者和关注中国改革开放的热心人士 的支持。遗憾的是，不见反对者出来说话。但是，这并不妨碍我继续对张维迎等中国主流经济学家主 张的现代企业制度理论提出不同意见。笔者对张维迎等人的观点提出批评，不仅局限在现代企业制度 形成的

原因。更广泛地说，是生产组织方式变化的原因，即决定生产组织方式的根本因素到底是什么。 从马克思主义生产力决定生产关系的原理出发，笔者提出的问题是，技术是否是决定生产组织方式变 化的核心因素？ ( ) 现代企业制度的典型形式是大型垂直一体化企业。[1]它产生于工业化时代。当知识经济到来之后， 它会不会变化？ 20 世纪 80 年代之后，当外国经济学家激烈争论是否应该改变现代公司制度时，张维 迎等中国主流经济学家没有谈过生产组织方式的变化，他们描绘的现代公司制度下的企业模式仍停留 在 20 世纪初的老样子。[2]我们应该以科学的态度认识现代企业制度。张维迎等中国主流经济学家之所 以以僵化的观点吹捧现代企业制度，一个重要原因是他们忽视了马克思主义一贯主张的技术进步的革 命性作用。在《质疑现代企业制度理论》一文中，针对张维迎等鼓吹的现代企业制度理论的片面性， 笔者提出，现代企业制度不是现代生产组织的唯一方式。[3] 本文则以技术决定生产组织方式变化的历 史进程为依据，进一步论证张维迎等中国主流经济学家的现代企业制度理论是过时的。本文的主要观点是，技术进步改变了生产组织方式，当然也会挑战现代企业制度。经济发展的历史说明，产业革命 的更替实际上是主导技术的更替，主导产业的更替和主导生产组织方式的更替。原有的主导技术不适 应经济发展条件的变化，才产生了新的主导技术。每次产业革命都由一种主导技术驱动。第二次产业 革命的主导技术是资本密集型的生产流水线技术；起源于 20 世纪 80 年代的第三次产业革命的主导技 术是知识密集型的模块化技术。每次产业革命都有一个典型的主导产业。第二次产业革命的主导产业 是汽车工业；第三次产业革命的主导产业是电脑产业。每次产业革命都有一个主导的生产组织方式。 以工业化为特征的第二次产业革命的主导生产组织方式是现代企业制度；以知识经济为特征的第三次 产业革命的主导生产组织方式应该是全球生产体系。[4] ( ) 技术决定生产组织方式的变化 有了劳动分工，才产生了生产组织。分析生产组织方式，应该从劳动分工入手。 亚当.斯密以制造别针为例分析了劳动分工。生产别针的作坊把生产工艺分解为 18 种由不同的个人 分别进行的专门操作，实行个人之间的劳动分工，劳动生产率提高几百倍甚至几千倍。每个人从事 18 个工序中的一个，每天一个工厂能生产出数千个别针，否则一个工人一天也生产不出来一个。如果一 个工人从生产钢铁开始从事所有生产工序，那么

他一年也生产不出来一个别针。亚当.斯密的理论贡献 是指出了生产过程发展的必然性。过去，一个人生产一个完整的产品；现在，多个人合作完成一个完 整的产品。过去，生产过程是由一个人单独完成的；现在，是由多个人合作完成的。[5] ( ) 在原始社会，并不存在劳动分工。到了农业经济社会，分工局限在家庭成员之间，即个人不同劳动 之间的分工，有人从事农业生产，有人从事家务劳动。亚当.斯密引用的生产别针的作坊的例子也是个 人之间的分工。与家庭劳动分工的不同之处是，它是生产过程中的分工，是家庭之外的生产单位内的 个人分工，所以劳动分工从家庭走向社会。他还提出了另一类分工：贸易商之间的分工。如果考虑到 生产别针所需的钢铁材料由不同的生产单位通过从事不同生产过程来完成。通过贸易商之间的分工， 生产别针的作坊才能购买到所需要的材料。生产钢铁材料的作坊与生产别针的作坊之间的分工超越了 个人之间的分工。马克思说：“随着劳动工具的分化，产生这些工具的行业也日益分化。一旦工场手工 业的生产扩展到这样一种行业，即以前作为主要行业或辅助行业和其他行业联系在一起、并由同一生 产者经营的行业，分离和互相独立的现象就会立即发生。一旦工场手工业的生产扩展到某种商品的一 个特殊阶段，该商品的各个生产阶段就变成各种独立的行业。”[6]从社会角度看，它是不同生产过程之 间的分工。亚当.斯密和马克思都把它称作社会劳动分工。[7]尽管马克思认为劳动工具只是生产过程产 生的“狭隘的技术基础”，[8]但仍能说明社会劳动分工是技术进步的产物。 ( ) 既然劳动要分工，就需要在不同分工之间进行协调。在手工业作坊时代，对一个生产过程的协调是 由作坊主一个人负责的。他既是手工业作坊的所有者，也是劳动者。由于手工业生产过程比较简单， 用工不多，生产组织也简单而明了，协调个人劳动分工的任务很简单。协调多个不同生产过程之间的 分工，即社会劳动分工，就不那么简单了。生产别针的作坊与生产钢铁材料的作坊之间的分工如何协 调？是哪个作坊主说了算？谁也说了不算。它们之间的协调任务是通过双方在市场上的交易来完成的。 因此，社会劳动分工不可能由那一个自然人来担任协调任务，而是需要“设计”出由多个参与主体组成 的机制来执行组织任务。换句话说，社会劳动分工需要一种特别的协调方式，即生产组织方式。因此， 可以把生产组织方式定义为协调社会劳动分工的机制。在亚当.斯密生活的时代，他把社会劳动分工

描 绘为贸易商之间的分工。其含义是社会劳动分工是通过商品交易方式来协调的。马克思也认为：“社会 内部的分工以不同劳动部门的产品的买卖为媒介”。[9]市场成为主导的生产组织方式。[10]即商品交易 起了组织和协调社会生产的作用。[11] ( )不过，组织和协调社会生产的非市场方式也出现了。13 世纪，英国出现了包料到户制度。商人把纺 织用的原材料分到农村的家庭，由妇女使用自己的工具纺纱[12]，再把纱线分给另外的农户织布。商人 定期取回产品。这种办法后来又扩展到制革和小金属加工等行业。在整个加工过程中，商人拥有原材 料和产品的所有权，工钱是在加工为成品后才付给劳动者。两者之间的分工与市场商品交易不同，商 人购买的不是劳动者的产品，而是劳动。两者之间的协调不是通过市场交易进行的。因此，有人说它 类似一种原始“企业”。[13] 由于技术条件的限制，这种方式消失了，但它仍不失为把个人劳动分工扩 展到社会劳动分工的一种非市场的生产组织方式的雏形。它预示可能出现代替市场体制的新型生产组 织方式。 ( ) 20 世纪初，美国首先出现了大型垂直一体化企业。美国经济管理大师钱德勒是这样描述的：“到 1900 年，在许多大量生产的工业中，一些制造厂都成了一家大得多的公司的一部分。在劳动密集型和技术 水平低下的工业中，大部分公司仍然只经营一两家工厂。但是在使用更复杂的技术、高产量，且为资 本密集型的工业里，公司都已成为多行为和多单位的企业了。他们介入了制成品的营销以及原材料和 半成品的采购（常常还涉及它们的生产）。这些大公司的活动已不仅限于协调生产过程中的材料流动， 他们所管理的是从原材料供应者开始，经由所有的生产和分配过程，一直到零售商或最终消费者的整 个流程。”“需要生产过程的组织和技术上的彻底改变。基本的组织创新反映了协调和监督大批量通过 能力的需要。”“这种经济性主要来自对工厂内部材料流动的结合和协调能力。”[14] 总之，单个企业包 揽了生产经营的一切活动，包括本应在市场上交易的活动，即钱德勒所说的“工厂内部材料流动的结合 和协调”。 ( ) 钱德勒说，大型垂直一体化企业“所管理的是从原材料供应者开始”。为什么企业选择自己制造生产 所需的投入品，而不是从市场上购买？新制度经济学派的学者认为是由交易成本决定的。这个学派的 代表人物科斯说：“在企业之外，价格变动决定生产，这是通过一系列市场交易来协调的。在企业之内， 市场交易被取消，伴随

着交易的复杂的市场结构被企业家所替代，企业家指挥生产。” “当资源的导向 依赖于企业家时，由一些关系系统构成的企业就开始出现了。”“ 企业就是作为通过市场交易来组织生 产的替代物而出现的。在企业内部，生产要素不同组合中的讨价还价被取消了，行政指令替代了市场 交易。”[15]这一派经济学家提出，由于交易成本的存在，企业经营代替了市场交易的生产协调职能。 那么，由于现代企业的出现，社会劳动分工有了两种协调方式，一是市场，另一个是现代企业。因此， 现代企业作为替代市场功能的新型生产组织方式，成为执行社会劳动分工协调职能的单位。[16]中国某 些鼓吹现代公司制度的主流经济学家一直把新制度经济学的交易成本理论奉为神明。笔者在《质疑现 代企业制度理论》一文中指出：“我们不否认交易成本是客观存在， 也不否认交易成本理论有其合理性。 在大型垂直一体化企业时代，交易成本对决定企业的界限起了至关重要的作用。但是，经济发展史说 明，不同的经济发展阶段的生产组织方式是不同的。根据马克思主义生产力决定生产关系的原理，现 代企业作为一种制度存在，是由生产力水平决定的。而且，企业本来就是生产单位，其根本职能是生 产产品。其生产能力是决定企业的核心因素。张维迎等人仍然坚持运用交易成本理论把企业的重点放 在对生产的激励方面。过度强调激励机制，而忽略生产能力的发展，其观点是片面的。”“决定企业生 产经营活动的不仅是交易成本，更重要的是生产成本。吴敬琏所说的“交易成本假说”不是解释企业之 所以存在的唯一理论。马克思说：“一旦工厂制度达到一定的广度和一定的成熟程度，特别是一旦它自 己的技术基础即机器本身也用机器来生产，一旦煤和铁的采掘、金属加工以及交通运输业都发生革命， 总之，一旦与大工业相适应的一般生产条件形成起来，这种生产方式就获得一种弹力，一种突然地跳 跃式地扩展的能力，只有原料和销售市场才是它的限制。”[17]显然，马克思的论断是以生产力发展为 基础的。”[18] ( ) 我们同张维迎等人的争论不仅局限在现代企业制度形成的原因。更广泛地说，是生产组织方式变化 的原因，即决定生产组织方式的根本因素到底是什么。从马克思主义生产力决定生产关系的原理出发，争论的焦点是，技术是否是决定生产组织方式变化的核心因素。马克思在谈到机器大工厂时说：“在工 场手工业中，单个的或成组的工人，必须用自己的手工工具来完成每一个特殊的局部过程。如果说工 人会适应这个过程

，那么这个过程也就事先适应了工人。在机器生产中，这个主观的分工原则消失了。 在这里，整个过程是客观地按其本身的性质分解为各个组成阶段，每个局部过程是如何完成和各个局 部过程如何结合的问题，由力学、化学等等技术上的应用来解决。”[19]马克思进一步说到：“随着工厂 制度的发展和随之而来的农业的变革，不仅所有其他工业部门的生产规模扩大了，而且它们的性质也 发生了变化。机器生产的原则是把生产过程分解为各个组成部分，并且应用力学、化学等等，总之就 是应用自然科学来解决由此产生的问题。这个原则到处都起着决定性的作用。”[20] 马克思以机器大工 厂为例论证了技术对机器大工厂的劳动分工的作用。推而广之，他说的是技术对社会劳动分工的决定 性作用。具体地说，现代企业作为执行社会劳动分工协调职能的单位，它的形成当然也是由技术的发 展变化决定的。熊彼特认为，20 世纪初，大型垂直一体化企业的兴起是技术推动的。成功的技术发明 导致利润增长和生产能力的投资增加，迅速增加的投资成为新企业进入的障碍，结果是企业变得越来 越大，占市场的份额也越来越大。[21]钱德勒认为，19 世纪末至 20 世纪初，技术进步、人口的增长和 扩散和人均收入的增加，使生产和营销过程更复杂，并提高了物质流在生产过程中的通过速度和数量。 市场已经不能有效地协调物质的流动。新技术和不断扩张的市场使行政式的管理成为必要的协调手段， 企业家们为实施行政式的管理建立了由多部门组成的企业，并雇佣管理者管理企业。[22] 工业化的发 展历史说明，技术进步才是决定生产组织方式的核心因素： ( ) 流水线技术造就现代企业制度 源于 20 世纪初的第二次产业革命的技术突破是生产流水线技术。 技术的发展不是偶然的，它必须适应消费需求。19 世纪后期，由于收入增长，交通和通讯工具的改 进，当时的美国形成了世界上最大的统一市场，对制成品消费的需求迅速增长，要求制造业生产扩大 规模。当时，消费者对日常用品的需求比较整齐划一，只要采用标准化生产方法，就能实现大规模生 产，标准化生产技术应运而生。[23]运用这个技术可以制造出标准化的、可互换的零件，然后以最少量 的劳动把这些零件装配成完整的产品。 它来源于步枪制造技术。美国发明家伊莱·惠特尼在 19 世纪开始 时用这种技术为政府大量制造滑膛枪。他为滑膛枪的每个零件都制作了一个模子；这些模子被加工得 非常精确，以致任何滑膛枪的每个零件都可适用于其他任何滑膛枪。在惠特尼之后的数十年

间，机器 被制造得愈来愈精确，因此，有可能生产出规格完全一样的零件。 ( ) 1903 年，福特汽车公司开始应用标准化技术。针对当时汽车生产处于多型号、小批量时代的弊病， 福特认为：“制造汽车的正确方法应该是让一辆汽车与另一辆汽车一模一样。汽车工厂应该只生产一种 一模一样的汽车，就好象图钉厂生产的图钉都是一个型号，火柴厂生产的火柴全是一个规格。”[24] 为 实现大规模生产思想，他设计了被称为 T 形车的标准车型。这得益于技术的发展。由于使用了标准化 和组装技术，按照生产标准和产品标准生产出来的汽车的所有零部件都可以互换，相互连接也十分方 便。[25]标准化技术使零部件更容易制造，运用标准化的机器可以进行大批量生产。但是，汽车的组装 仍然使用分散的手工式操作，组装速度很慢，与大批量生产出来的零部件不匹配，造成零部件大量积 压。[26]福特在一次目睹农夫协作屠牛时突发灵感，利用标准化技术的便利设计出汽车生产流水线。他 利用多个农夫依次分解牛的各个部位的原理，按照汽车组装的顺序，把分散在各个工位的汽车组装活 动集中在一条移动的环形传送带，从而加快了组装速度，实现了大批量生产。 ( ) 采用生产流水线技术，需要大量投资。把所有生产过程使用的机械设备集合在一起；从技术角度看， 生产设备是一体化的，要实行一条龙生产。生产必须是连续的，缺少一种原材料或一个零部件，都会 造成生产停顿。生产流水线的顺利运行需要零部件加工量与组装的数量的互相匹配，从经营角度看，管理必须集中统一，任何一个环节出问题，都会中断整个生产过程。从产权角度看，资本密集型的一 体化生产系统不但需要巨额资本，还需要保持企业物质资产的整体性，即不可分割性。技术因素、管 理因素和资本因素相辅相成，企业的生产经营活动必须是垂直一体化的。因此，单个企业包揽了从设 计开发、零部件加工、成品装配、一直到产品包装、营销和售后服务的全过程。 ( ) 在 1913 年之前，汽车零部件由各自独立的配套厂生产，装配厂与它们的关系是市场直接交易，具有 短期和松散的特点。福特汽车公司也曾经尝试把零部件生产转包给其他企业。但是，对外采购零部件， 不但生产成本很高，还要负担零部件不合格或延迟到货的损失。因此，福特公司通过购买零部件配套 厂，包揽了汽车生产的所有过程。它不但生产全部汽车零部件，还拥有炼钢厂、玻璃厂和轮胎厂，甚 至在巴西建立了自己的橡胶园。此时，不但细化了个人劳动分工，也

深化了企业内部分工。不同的产 品和不同的生产过程被分解到不同的部门。原来分散在不同企业的生产过程被纳入一个企业之内。因 此，它改变了社会劳动分工，也改变了协调社会劳动分工的方式。在生产经营部门持续增加的情况下， 福特使用了中央集权方式管理企业内部分工，公司事务由他一个人说了算。不同的职能部门几乎没有 独立决策权，福特公司被称为“权利集中的部门行为结构”，或 U 型管理结构。类似福特公司的美孚石 油公司也是大型垂直一体化企业的一个典型。它建成了从开采到运输、炼制和销售的一体化体系。 ( ) 福特公司从 1914 年启用生产流水线，它标志标准化、规模化和连续性的机器大生产正式启动。标准 化技术是机器大生产连结为一体的规范，生产流水线技术是机器大生产连结为一体的载体，是一种资 本密集型技术。这两项技术都诞生在美国。因此，美国成为现代企业的发源地；福特汽车公司成为大 型垂直一体化企业的鼻祖。 ( ) 美国通用汽车公司改造了企业管理方式。企业操纵在经理们手中，总经理管理着部门经理；拥有一 定自主权的部门经理负责本部门的生产经营活动。 这种生产组织方式被称作 M 型管理结构。 [27] 后来， 这种模式几乎被所有的大企业效仿。美国管理大师钱德勒称它为等级制管理模式：“按照各种职能，建 立由此形成的等级管理班子。每一个职能，由一个部门管理。首要组成的，也是最大的部门是生产部 门和销售部门，较小的是采购部门。在这些部门的总部，中层管理人员协调并监督低一层的管理人员 的活动”。[28] ( ) 钱德勒把这类企业描述为多行为和多单位的公司。在英文中，公司，即 corporation。与它类似的词 是 corporate，源于拉丁语，原意是“使成为一体”，英文的含义扩展为“集体的团结或连结为一体的”。从 生产角度看，现代企业与大型垂直一体化企业是同义的。[29]钱德勒指出：“因为新的大量生产工业成 了资本密集型和管理密集型工业，它引起了固定成本的增加和充分利用其机器、工厂和管理人员的迫 切需要。这样一来，也就对老板和经理形成一股压力，要求他们控制自己的原料和半成品的供应，并 接管自己产品的营销和零售。资本-劳动比率与经理-劳动比率的变化，也产生了一股压力，要求把大量 生产和大量销售的作业结合在一家企业之内。” “它含有一些不同的经营单位并由专职、领薪的高级经 理组成的等级制管理班子。“它不只有生产职能，也是一个‘管理机构’。它管理着执行不同职能以及执 行商务和研究

职能的单位。”[30] 根据他的描述，大型垂直一体化企业的特点是，第一，使用资本密集 型技术。第二，从产品生产到产品销售的一系列不同生产过程都结合在一家企业之内。第三，把一些 不同的经营单位集中在一家企业之内。第四，负责管理的是从上到下等级分明的管理班子。这恰好符 合英文中“corporation”的“连结为一体”的原意。 ( ) 从生产组织方式角度理解“连结为一体”，大型垂直一体化企业不同于包料到户制度，在于它监督的 不是产品本身，而是产品的生产过程。生产流水线技术作为一种生产过程组织技术，把过去属于社会 劳动分工范畴的不同的生产过程集中在被称为企业的一个生产单位之内，[31]使社会劳动分工的内部 化。协调企业内的劳动分工，实际上也是协调社会劳动分工。因此，生产流水线技术是现代企业能够 执行社会劳动分工协调职能的决定性因素；等级制管理模式是执行协调职能的手段。( ) 在新制度经济学理论看来，在社会劳动分工通过市场机制协调时，需要花费交易成本。企业出现之 后，它代替了市场，成为担负社会劳动分工协调职能的单位。因此，企业与市场同为生产组织方式。 这是新制度经济学对产业组织理论的一大贡献，但是其理论缺陷也是不可否认的。按照他们的说法， 市场直接交易的障碍是客观存在的。企业从市场上采购投入品存在困难，所以由自己制造。由人的自 私心理产生的交易的机会主义行为，是企业不到市场采购投入品而由自己制造的决定性因素。[32] 但 是，造成交易障碍的并不仅仅是道德问题，由主导技术决定的交易困难是更重要的因素。[33]钱德勒认 为， 决定企业和市场组织选择的重要因素是由企业的设备和能力决定的特殊性质， 而不是交易成本。 [34] 福特汽车公司成为大型垂直一体化企业的历程说明，技术条件的制约是采用大规模生产方式和实行垂 直一体化企业制度的决定性因素。生产技术流水线技术决定了汽车生产的不可分性。国外有学者认为， 大型垂直一体化企业模式经久不衰，因为它是资本积累的常规模式。[35]这个观点固然说明了生产技术 流水线技术的资本密集的特点。然而，成也萧何，败也萧何。它也有过时之日，取而代之的是， ( ) 模块化技术成为新的主导技术 由于采用以资本密集型为基础的生产流水线技术，原来分散在社会不同生产单位的生产过程集中在 被称为现代企业的一个生产单位之内，适应了对标准化产品的大规模需求。随着经济增长和新技术发 展，现代企业制度生存的条件已经发生了重大变化。由

于收入增长和技术进步，消费者不再满足于千 篇一律的标准化产品，转而谋求不断变化的个性消费，要求生产实现实时化（a real-time economy）和 个性化，大规模生产方式被大规模定制生产方式（又被称作精益生产方式）代替。第三次产业革命开 辟了信息技术应用的知识密集时代。在新形势下，单个企业拥有的生产要素和生产经营能力的局限性 日益突出。[36]消费个性化是消费内容和形式差别的扩大，消费也就越来越复杂。为满足消费个性化需 求，生产过程及其使用的技术也越来越复杂。生产协调的任务也将十分复杂。把这一切都大包大揽在 一家企业是根本做不到的。现代企业面临的挑战是，从大规模的批量生产转向大规模的批量定制，需 要改变生产方法，更需要技术变革。主导技术从资本密集型转向知识密集型。从 20 世纪 60 年代开始， 以知识密集型为特征的模块化技术异军突起。它在生产领域的渗透，瓦解了以资本密集型为特征的生 产流水线技术的主导地位，动摇了现代企业制度的技术基础。 ( ) 世界本来就是一个复杂的体系。大自然提供了复杂的生物和生态系统，人类构建了机械、智能、组 织和社会系统。那么，我们应该如何应对复杂的系统？哈耶克认为，复杂性是一个可变化的量。要搞 清楚特定对象的特殊属性，就要把该对象包含的所有因素的数量最小化。[37]赫伯特。西蒙持相同的观 点。他说，一个复杂系统是“由众多的部分以复合方式组成的。从超然和抽象的角度看，在这个系统中， 整体高于各部分的总和；从实际的角度看，从各部分的既定特性和它们之间互动的规律，能够推断出 该系统的整体特性。”[38] 总之，复杂性体现了特定系统的不同组成部分的数目和各部分相互连接和相 互依存的性质。[39] ( ) 人会思维，对处理复杂问题有自己的思维方式。模块化是处理复杂性问题的一个普通的思维原则： 把复杂的问题简单化。它由两个要素组成：1，把一个复杂的系统分解为各自不同的、相对独立的组成 部分；2，通过标准化和可兼容的界面（或接口）把这些各自独立的部分相互连接为一个完整的系统。 [40]作为一个人的思维方法的普通原则，模块化概念由来已久。孩子们的玩具，例如魔方、积木和拼图 都具有模块化特征。在经济活动领域，亚当.斯密在《国富论》中引证的别针制造过程的劳动分工，其 实就是使用处理复杂系统的分解方法的具体例证。手表则是模块化产品的一个典型，它是由几百个零 件构成的不同模块组成的。模块化制造的思想也来源于人们长期的生产实践。在机床制造业

，德国早在 1930 年就提出了模块化结构的设计方法。在社会经济组织方面，技术进步导致劳动分工，产生了市 场。它也是一个模块化系统。每一个交易者都是一个模块，不同的交易活动结合为一个模块化结构， 其连接的界面则是价格制度。模块化的历史告诉人们，第一，它起源于劳动分工，社会劳动分工的复 杂性使它经久不衰。第二，它来源于标准化。没有标准化技术，就没有模块化技术。第三，模块化技 术与生产组织方式是密切相关的。第四，模块化技术的应用分为模块化产品的结构设计（如手表的结 构设计）、模块化生产（如别针生产过程的劳动分工）和模块化生产组织方式（如市场交易）。尽管 模块化早已有之，但人们一直没有自觉认识到它的意义和作用，一直没有成为生产活动中的主导技术。 这就如同农夫早就使用流水线方法宰牛，只是福特自觉地把它应用到汽车生产中，才成为 20 世纪初的 主导技术。 ( ) 由于消费个性化和生产上的大规模定制，第三次产业革命进一步提高了社会劳动分工的复杂程度。 为了应对经济活动的复杂程度上升，模块化再次浮出水面，逐渐成为新的主导技术。不过，一场新的 模块化浪潮不会是历史的简单重复。新的模块化技术不仅建立在标准化基础上，而且与新的产业革命 相适应，以信息技术为基础。[41]与过去相比，人类更自觉地运用模块化思维，把模块化概念变为模块 化行为，它被广泛应用到经济活动中，出现了模块化方法。从可操作性出发，要把模块界定为系统， 即每个模块都自成系统。把一件产品视为一个系统，模块就是子系统。模块化行为分为两类：一是按 照一定的联系规则把一个系统分为若干子系统的行为，称为模块分解；二是把独立设计的模块整合为 一个系统，称为模块集中。正如哈佛大学商学院吉姆·克拉克和鲍德温教授所指出的：“‘模块’一词并不 是具体指什么东西，而是指在信息技术革命背景下产业的发展过程中逐步呈现出来的用于解决复杂系 统问题的新的方法。‘模块化’方法指的是通过每个可以独立设计的，并且能够发挥整体作用的更小的子 系统来构筑复杂的产品或业务过程。”[42] 模块化方法实际上是重新组织产品结构和产品生产的方法， 当然要对生产组织方式产生影响。 ( ) 新的模块化方法以信息技术为基础，它首先应用于信息产品的结构设计。20 世纪 60 年代，IBM 公 司革新产品设计，在电脑设计中采用了模块化分解和模块化集中的方法。在此之前，电脑的结构是完 整的整体，各组成部分不能分开；主要的电脑生产企业

都是垂直一体化企业，他们各自为政，不同品 牌的产品相互不能兼容。由于不同电脑系统不兼容，不同的应用软件也不兼容，因而不能通用。这给 使用者的实际应用和产品更换带来极大的麻烦。为了解决这个难题，在开发型号为 IBM 360 的电脑时， IBM 公司采用了模块化分解和模块化集成的设计原理。在具体操作中，该公司由三个设计主持人确定 模块化系统设计的原则、每个模块的设计规则，内容包括整个系统由哪些模块组成、模块之间如何联 系在一起。具体的模块设计分散在不同的设计小组。面对电脑的复杂结构，从确保不同品牌电脑的相 应模块能互相兼容的原则出发，他们先把电脑整机分解成主板、处理器、磁盘驱动器、电源等功能相 对单一的模块；然后确定连接这些模块的界面。 ( ) 新的模块化方法以信息技术为基础，还因为它应用了信息技术的运作原则。在设计 IBM 360 电脑的 初期，项目支持人要求所有的模块设计者提交设计过程的所有技术信息，以便相互交流，实现产品结 构设计的整体性。但是，这种做法导致信息量增大。当时，光是描述所有设计信息的文件就有 6 英尺 厚，复制 10 份文件的高度与 IBM 公司的办公楼一样！如此繁多的信息，增加了设计的复杂程度，使 设计任务不堪重负， 也加大了设计成本。 本来， 复杂的电脑的原理是 0 和 1 的转换的二进制， IBM 360 而 电脑最初的设计却与这个简单的原则相悖。把本应简单化的问题搞得更复杂，违背了“把简单化”的模 块化方法处理复杂问题的原则。为了解决信息量过大带来的难题，设计过程使用了处理信息的新原则， 即分权化原则， 也被称作"看不见的设计规则"。 具体办法是把每个模块的设计中与界面无关的信息保留 在设计团队，即隐藏在单个模块设计团队的内部。现在，“信息隐藏”已经成为信息技术领域的通用原 则。在确保界面的可连接性的原则下，允许和鼓励设计人员在遵循第一类设计规则的条件下自由发挥 对模块内部的设计，因此每个模块都是设计者自己独立创新的成果。而且模块之间的联系规则在很大程度上也都要靠"事后"的独立的改进而不断进行调整。 正是由于采用了分权化的设计原则， 才使产品模 块不同于产品组件，它自成为一个子系统，可以单独开发，也可以灵活改变，从而真正实现了“把复杂 的问题简单化”的模块化原则。[43] ( ) IBM 公司设计 IBM360 电脑的独特方法体现了知识密集型技术的优越性，推动了电脑及相关产品的 开发和应用，刺激了信息产业的创新。首先，打破了垂直一体化企业的边界。只要遵循

设计的规则（标 准、尺寸与界面等）从而使得模块之间能够正确地发挥作用，各个独立的企业可以发挥自身的知识优 势，自由地使用自己独特的工艺方法来开发自己的模块，甚至可以设计和制造与 IBM 兼容的外接的模 块，如打印机、存贮器、软件和微处理器。采用模块化方法设计产品结构改写了产品的概念：原来的 产品部件变成独立的产品，可以在不同的企业生产，垂直一体化企业包揽电脑的所有生产过程的做法 被突破。其次，适应了市场需求的不断变化。按照模块化的基本原则，在对一定范围内的不同功能或 相同功能的不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过 模块的选择和组合来构成不同产品。它使产品结构和性能的变化更容易，从而能够满足消费个性化的 需求。再次，为消费者提供更方便的服务。IBM 360 的设计原则被推广应用之后，电脑的品牌、型号 和用途等不同，但都是可以兼容的；电脑的操作系统、处理器和应用软件等是可以通用的，因此，用 户改换不同的电脑，无需重新改写原来的程序或软件。 ( ) IBM 公司的模块化设计方法进一步开发了电脑的用途。电脑不再只是“计算”机，而是成为广泛代替 或辅助人脑功能的数字化设备，为开拓电脑辅助设计、电脑辅助制造和电脑辅助管理等新的生产方法 奠定了基础。为适应这些方法的应用，企业要从事模块化制造，出现了模块化制造设备和模块化制造 方法。其典型例证是半导体晶片生产方法的革新。20 世纪 80 年代，在半导体设备工业，出现了一个被 称为集束工具 （cluster tools） 的模块化生产方法， 也被称作单个晶片生产法。 [44]与 IBM 公司设计 IBM360 电脑不同之处，它实行的是模块化集中原则。 ( ) 一个硅晶片包括多个功能不同、各自分离的芯片。因此半导体的生产过程分为不同阶段：芯片烧制、 电路印刷、芯片表面清洁、芯片封装等。传统的半导体生产是大规模批量生产，被称为批量生产法， 实际上沿用了传统的生产流水线生产方法。如同洗碗使用洗碗机一样，被清洗的碗要依次经过三个阶 段：首先把一批碗放在消毒水中浸泡，放到洗碗机里清洗，然后把这批碗拿出来，再放到烘干机，最 后把洗好的碗放在碗柜中。使用批量生产法，是把加工硅晶片的工序分散多台功能不同的设备中，每 个加工阶段都同时加工一批芯片。这种方法实现了规模生产，提高了产量，但也有难以克服的缺陷。 首先，被加工的半成品要达到一定批量后才被移到下一个阶段。每个硅晶片都要依次排队，等待达到 一定数

量后，才能进入下一个加工程序。这产生了所谓“待产品” （work in process inventories ，缩写 为 WIP）问题。出于半导体的精密特点，在半成品等待的过程中，要保持它们的洁净度。由于不同的 设备分布在车间中。因此每个加工阶段之后都要设置一个洁净的空间。其次，批量生产法是加工设备、 车间空间和物件装卸设置并行运作的过程。为确保半成品在不同加工设备和待产品等待空间之间移动， 不同的单品加工过程需要不同的物件装卸设置。加工设备、等待空间和物件装卸设置使用共同的平台 进行操作。作为一个封闭的单个系统，所有的平台都与中央平台连接，由中央控制设备控制。由于方 法僵化，无法及时检验待产品的质量，增加了生产过程的废品率。再次，无法实现产品品种多样化， 每个批次只能生产一个品种。因此，批量生产法不适应模块化技术的应用。 ( ) 新型生产方法是单片生产法，即硅晶片被一个一个地依次被加工出来，类似化工产品生产的连续生 产技术。它是对半导体批量生产设备的彻底革新。 ( ) 首先，单片生产法是模块化制造的一个典型。硅晶片制造的整体设备由一系列具有不同加工功能的 设备组成，这是一个大系统，即模块集中；具有不同加工功能的单个设备被视为子系统（子设备）， 即模块分解。因此，集束工具是一种模块化设备，是设置在特定环境中的单个工具的集合。包含全部 加工阶段的各自独立的不同模块（子设备）相互连接或组合。这些模块是类似工具箱的设备，多个工具箱由标准连接，硅片不离开可控制的内部环境系统。 ( ) 其次，单片生产法如果把子设备视为模块，每个子设备自成系统，包含若干精益模块。每个模块及 子模块都有自己的电脑系统和物件输送系统（pipeline）。众多的模块及子模块不是靠中央控制系统操 作，而是通过开放式的电脑系统和标准控制。例如，模块、子模块和传送装置的位置和尺度的标准界 面保持一致，分散的电脑系统之间相互连接为网络。所有的模块都与电脑网络连接，提供实时的监督 数据和工艺改进数据。因此，它被称为输送式加工体系（pipeline fab）。 ( ) 在生产过程中，每个阶段只加工一个硅晶片，即每次只有一个半成品在一个子设备中被加工。出于 半导体的精密特点，包含多个子设备的整体设备是一个密封的清洁系统，不必特别设置洁净的大空间， 而是在一个可控制的洁净环境中，把硅片从一个阶段转移到另一个阶段。单个硅晶片依次经过每个加 工阶段，最终被生产出来。这如同手工洗碗一样

，每个人洗一只碗，然后用抹布擦干。由于每套半导 体生产设备包含多个子设备，多个硅晶片在不同的子设备中被同时加工。这就如同众多的人一起洗碗， 然后一起把碗擦干一样。尽管加工不是多个半成品在同一阶段同时进行，而是单个半成品不同阶段同 时进行，因此可以是单个产品品种的批量生产，也可以是不同产品品种的批量生产。[45] ( ) 单片生产法减少了待产品在生产过程中的等待时间，从而缩短了生产周期，提高了生产效率，节约 了生产成本。模块化设备能严格控制生产环境，保持生产地点的洁净度，使产品更符合标准；实现了 对产品生产的实时监督，减少了生产故障造成的损失。例如，使用批量生产法，一个批次加工的半成 品为 100 件，一旦设备出现故障，损失的是 100 件，而使用单片生产法，只损失一件。更重要的是， 它突破了批量生产法产品品种单一，难以转换品种的弊病。由于一台设备可以同时生产不同规格或功 能的半导体，在生产中更换产品品种更方便，能够迅速适应用户对产品品种需求的变化，满足了消费 个性化要求， 实现了大规模定制。 世纪 90 年代之后， 20 半导体工业迅速发展， 半导体性能大幅度提高， 不能不说是单片生产法的功劳。 ( ) 半导体的单片生产法是制造业走向全新的生产方法 模块化制造的典型。这个方法的基本原理是按照 模块化原则将制造系统分解成一些结构和功能独立的标准单元模块，然后按照特定模块化产品的制造 需求进行模块的组合，构造一种精益制造环境，使制造系统能够很容易地快速适应新产品的制造需要。 它把模块化原理用于产品的整个设计与制造过程，能够把产品模块化与制造系统的模块化有机地统一 起来。随着产品结构设计的变化，可对制造系统进行再设计和再改造。在信息技术不断发达的条件下， 模块是可重新配置的，是可连续改变的。模块化生产能够根据特定的生产需要和市场需求及时地进行 制造过程重组，可以灵活地改变生产程序，可以方便地集成为一个新型的信息密集的制造系统。根据 生产对象的不同，模块化制造系统可分为模块化加工系统和模块化装配系统等不同类型。根据产品和 制造系统模块化程度的不同，可以把制造系统划分为具有不同模块化程度的制造系统类型。不断的变 化需要不同的知识，因此模块化技术具有知识密集型特点，它如同历史上任何一次根本性的变革一样， 也将改变社会劳动分工的内容及其协调方式。 ( ) 20 世纪 90 年代，当张维迎等中国主流经济学家把现代企业制度奉为世界上最

先进的生产组织方式 时，以价值链为纽带组成的企业之间的生产网络在一些产业中出现。原来由一个企业从事生产经营的 所有功能，现在由多个企业来完成，一个产品的生产经营不再局限在一个企业之内，包揽生产经营活 动全过程的垂直一体化企业的界限因此被打破。 [46]一场由模块化技术推动的生产组织方式的历史性变 革首先在美国兴起。1988 年，美国国会的技术评估办公室发表了关于技术进步对美国经济转型的作用 的研究报告，提出的第一个问题是，企业是继续专注于内部经营，还是组织企业之间的合作网络。[47] 20 世纪 90 年代，由美国的企业带头，出现了一股以外包生产为主的企业合作关系的浪潮，形成了全球 生产体系。究其根源，与模块化技术在电子产业兴起有直接关系。正如哈佛大学商学院的鲍德温和克 拉克所说："模块化作为生产原理具有很长的历史。它在制造业里的应用已经有一个多世纪了。这是因为制造复杂的产品时，将制造过程分解为模块或小单位通常是很容易的……从这个意义上说，如果某 种零部件的工学设计（尺寸、强度等）信息在制造系统中是非常明确的，那么我们就可以将一个复杂 的过程让多个工厂分担，把业务委托给外部的供应商来做。”[48]他们指出了模块化技术对外包生产的 作用，但是没有对它挑战现代企业制度做具体分析。 ( ) 在模块化技术的推动下，大型垂直一体化企业作为一个系统，也是能够被模块化的。现代企业制度 作为一种生产组织方式受到挑战，就在于模块化技术的作用。本系列文章的下一篇将探讨模块化技术 是如何挑战现代企业制度的。 ( ) 注释： 1，对这两个概念的解释见本文第二部分：流水线技术促成现代企业制度。 2，吴敬链说："19 世纪中确立的公司制度发展成熟为现代企业制度。”“现代公司的出现是 20 世纪大 工业和大商业兴盛的重要组织基础。” ( ) 3, 见 .cn. 4，关于全球生产体系的具体内容，将在笔者的下一篇文章分析。 5, George Richardson， The Organization of Industry Re-visited， DRUID Working Paper No 02-15， 2002。 ( ) 6，马克思：《资本论》第一卷，391 页，人民出版社，1975 年。 7，马克思：《资本论》第一卷，389 页、392-393 页，人民出版社，1975 年。可以说，这是微观经 济层次的社会劳动分工。农业、工业和服务业之间的分工则是中观经济层次的社会劳动分工。本文所 说的社会分工指的是微观经济层次的社会劳动分工。 ( ) 8，马克思：《资本论》第一卷，375-376 页，人民出版社，1975 年。 9，马

克思：《资本论》第一卷，393 页，人民出版社，1975 年。 10，亚当.斯密认为人的自私本性使小企业主精心经营自己的工场，而合股公司的董事为他人服务， 很难尽心尽力地从事经营活动。见亚当。斯密：国民财富的性质和原因的研究，下卷，303 页，商务印 书馆，1974 年。 ( ) 11，George Richardson， The Organization of Industry Re-visited， DRUID Working Paper No 02-15， 2002。 ( ) 12，Richard N.Langlois: The Coevolution of Technoligy and Organization in the Transition to the Factory System,1994 ( ) 13， 戴维.S.兰德斯:国富国穷, 新华出版社,2001 年.第 55-57 页; 诺思： 经济史的结构与变迁 （中译本） ， 189-190 页，上海人民出版社，1994 年。 ( ) 14，钱德勒：看得见的手美国企业的管理革命（中译本），324-327 页，商务印书馆，1987 年。 15，.cn . 16，这一命题将引出许多经济理论问题。例如，企业应该担负社会责任。这个问题，我们将在另外 的题目中讨论。 ( ) 17，马克思：《资本论》第一卷，493-494 页，人民出版社，1975 年。 18，查阅此文，请见 .cn . 19，马克思：《资本论》第一卷，417 页，人民出版社，1975 年。 20，马克思：《资本论》第一卷，505 页，人民出版社，1975 年。 Schumpeter, Joseph A. Capitalism, Socialism, and Democracy. New York: Harper and Brothers, second 21， edition，1950. ( ) 22，Chandler, Alfred D., Jr. Scale and Scope: the Dynamics of Industrial Capitalism. Cambridge: TheBelknap Press. 1990. ( ) 23，标准是研究生产组织方式的主要内容。笔者将以后的文章《改造现代企业制度》中作专门的分 析。 24，托马斯 K 麦格劳：《现代资本主义三次工业革命的创造者》，1997 年。 25， David Hounshell:From the American System to Mass Production , 1800-1932, Baltimore/London:Johns Hopkins Press,1984,p 224-230. ( ) 26，减少积压是现代化生产的重要内容。它涉及到生产组织方式的管理问题。可以说，生产组织方 式的变化与减少积压是并行不悖的。 ( ) 27，托马斯.K.麦格劳:现代资本主义:三次工业革命中的成功者（中译本），315-316 页、 330 页，江 苏人民出版社，1999 年。 ( ) 28，钱德勒：企业规模经济与范围经济（中译本），37-38 页，中国社会科学出版社，1999 年。 29，在本文中，这两个概念以及股份制企业是通用的。 30，钱德勒：看得见的手美国企业的管理革命（中译本），19 页，商务印书馆，1994 年。 31，分散与集中以及它们的更迭是研究生产组织方式变化的又一个重要内容。 32，见关于信任的论文。 33，见

关于企业制度变化的论文。 34，Chandler, Alfred D., Jr. 1992. "Organizational Capabilities and the Economic History of the Industrial Enterprise," Journal of Economic Perspectives 6(3):79-100. ( ) 35, Hymer,S:The International Operations Of National Firems:A study of Direct Forein Investment， Cambridge: MIT press,1976.转引自 Timothy J.Sturgeon: Modular Production Networks:A new American Model of Industrial Organization,MIT IPC Working Paper 02-002，p2. ( ) 36， Richard N.Langlois: Transaction Cost, Production Cost and the Passage of time, University Connecticut Working Paper 1995-03, p19-20. ( ) 37， Hayek, F. A. 1967. Studies in Philosophy, Politics, and Economics. Chicago: The University of Chicago Press. p. 25 ( ) 38， Simon, Herbert A. 1962. "The Architecture of Complexity," Proceedings of the American Philosophical Society 106: 467-482, repinted in idem, The Sciences of the Artificial, 2nd ed. Cambridge: MIT Press, 1981. p. 195 ( ) 39，Richard N. Langlois ，Modularity in Technology, Organization, and Society University of Connecticut Department of Economics Working Paper Series Working Paper 1999-05 August 1999 ( ) 40，Juliana Hsuan Mikkola ，Modularization assessment of product architecture May 2000 DANISH RESEARCH UNIT FOR INDUSTRIAL DYNAMICS DRUID Working Paper No 00-4 ( ) 41，这只是初步看法。模块化与信息化的关系，信息化在第三次产业革命中的作用，还需要进一步 探讨。 42，Baldwin, Carliss Y., and Kim B. Clark. 1997. "Managing in an Age of Modularity,"Harvard Business Review 75(5): 84-93 (September-October). ( ) 43， Timothy J. Sturgeon ， Exploring the Risks of Value Chain Modularity:Electronics Outsourcing During the Industry Cycle of 1992-2002，Industrial Performance Center Massachusetts Institute of Technology. ( ) 44，Richard N. Langlois ，Capabilities and Vertical Disintegration in Process Technology:The Case of Semiconductor Fabrication Equipment. Department of Economics The University of Connecticut。 ( )45，Richard N. Langlois ，Capabilities and Vertical Disintegration in Process Technology:The Case of Semiconductor Fabrication Equipment. Department of Economics The University of Connecticut。1995. ( ) 46，Sturgeon, Timothy. Turn-key Production Networks: A New American Model of Industrial Organization? University of California at Berkeley. Berkeley Roundtable on the International Economy. Working Paper 92. 1997. ( ) 47，U.S Congress,Office of Technoligy Assessment :Technology and the American Economic Transition;Choies for the Future.1988,p14. ( ) 48，Baldwin, Carliss Y., and Kim B. Clark. 1997. "Managing in an Age of Modularity,"Harvard Business Review 75(5): 84-93 (September-October). ( )

在半导体晶圆制造厂的应用（ SPC 在半导体晶圆制造厂的应用（上）goocqhic 发表于 2008-3-26 11:08:00 SPC 在半导体晶圆制造厂的应用（上） 摘要：由于半导体制造工艺过程的复杂 性，一般很难建立其制造模型，不能对工艺过程状态有效地监控，所以迫切需 要先进的半导体过程控制技术来严格监控工艺过程状态，而 SPC 就是其中最重 要的一种技术。本文针对 SPC 做了简要概述，着重论述了根据半导体生产工艺 的特点来实现其在半导体晶圆厂的实际应用。 关键词：半导体；SPC；过程控 制；控制图 1 前言 近年来，半导体制造技术经历了快速的改变,技术的提升 也相对地增加了工艺过程的复杂性,而大多数半导体制造过程包含许多非线性 且复杂的化学与物理反应，难以建立其制造模型,加上检测技术的缺乏,造成无 法及时得知工艺过程状态而难以对其进行有效监控。 因此,当半导体制造进入 8 英寸、12 英寸晶圆生产的主流,面临更小线宽、工艺日趋复杂的挑战时,严格的 工艺过程监控已成为基本且重要的要求。国内外各相关研究单位与半导体厂都 在努力寻求如何减少制造成本、降低废片、改善总体设备效能(Overall EQUIPMENT Effectiveness,OEE)、提高产品良率及产品效能的方法。先进的半 导体过程控制技术（ADVANCED PROCESS CONTROL，APC）研究的目的就是有效 的监控工艺过程与机台，以提高良率和总体设备效能。而统计过程控制 (Statistical PROCESS CONTROL，SPC)是目前国内外发展 APC 最常用的一种技 术，本文将主要论述 SPC 在半导体晶圆制造厂的应用。 2 SPC 技术概述 早期 的半导体制造企业为保证产品质量，基本上以工艺检测和产品检验为主要手段 进行产品的质量监控，很明显这是一种事后检测的方法，随着各类使用半导体 元器件的电子产品的质量需求的提高，对半导体元器件产品质量和可靠性的提 高成了该行业质量管理人员需要研究的重要课题，从 80 年代中期开始，以摩 托罗拉为首的美国一些大型微电子企业的研究人员发现，如果使工艺过程始终 处于统计受控状态，将会更有效地提高产品质量和可靠性，SPC 技术正是适合 了这样一种需求。 SPC 即统计过程控制是基于统计理论的技术和方法，通过对生产过程中的工艺参数质量数据进行统计分析和描图，实现对工艺过程稳定性 的实时监控和预测，从而达到发现异常、及时改进、减少波动、保证工艺过程 稳定、产品总体质量稳定可靠之目的。 对异常波动的及时预警是 SPC 的最大 特点，预警原理为：应用 SPC 对检测数据进行统计分析能够区分生产过程中产 品质量的正常波动和异常波动， 从而对生产过程的异常趋势

及时提出预警。 即： SPC 能够在异常因素刚一露出苗头，尚未造成不合格产品之前就能及时发现， 指导管理人员采取措施消除异常，从而极大的减少了不合格产品的产生，保证 了生产的顺畅进行，最终提高生产效率。 采用 SPC 技术可以： （1）保证工 艺过程的统计受控状态。 当检测出工艺中异常原因引起波动时， 立即发出警报， 以便及时查找原因，采取相关纠正措施，使工艺一直处于统计受控状态； （2） 定量评定生产线、单道工序或单个工艺参数是否处于受控状态，因此特别适用 于生产线的认证； （3）减少对常规检验的依赖性，定时的观察以及系统的测 量方法替代了大量的检测和验证工作； （4）成为表征产品内在质量的重要依 据之一。在半导体行业界，有很多客户要求半导体制造企业在提高产品质量的 同时还要提供一份 SPC 数据，以证明产品是在受控工艺条件下生产的，而不是 仅靠筛选检测得到的，表明产品具有较高的内在质量和可靠性。 3 半导体晶 圆制造厂的 SPC 实际应用 3.1 半导体生产的特点半导体制造是一个极其复杂 的过程，从氧化扩散，光刻，刻蚀，洗涤，淀积等大约有不少于三四百个工序； 特别是现在各类专用集成电路的需求猛增，大多数半导体企业又从面向库存的 生产方式转向了面向订单的生产方式，使晶圆车间的生产模式也由以前大批量 的单一品种的生产转为批量的多品种的生产模式，极大的增加了生产过程的复 杂性。由于生产过程的复杂性带来了大量的质量数据以及对这些数据及时分析 的需要，仅依靠手工控制的方法是根本无法体现 SPC 技术的及时预警性。因此 在实际的半导体晶圆制造厂中是利用计算机辅助 SPC 技术来实现质量控制的。 3.2 计算机辅助 SPC 系统 SPC 系统主要通过对生产过程中的产品质量数据进行 在线、离线的采集，实现对生产质量有关的数据进行及时、准确、有效的处理 和统计分析，使质量人员能在生产过程中及时掌握产品质量的动态，及时反馈 控制，最终达到企业保证生产质量、降低生产成本的目的。 整个计算机辅助 SPC 系统包括 SPC 数据采集网络系统和数据分析系统两个部分： 3.2.1 数据采 集网络系统 以客户/服务器结构(C/S 结构)为基本模型，包括数据库服务器， 数据采集/监控站点， 监控分析站点,SPC 监控查询站点， 异常报警装置， SPC SPC 基于 B/S(Browser/Server)结构的远程质量查询站点（选配）,SPC 控制图异常 回馈装置等几大组成部分。图 1 是国内某半导体公司 SPC 数据采集网络模型： 从模型可以看出，数据采集是以设备自动采集为主和人工键盘输入为辅两种可 并发的数据采

集方式，极大的加强了采集数据的及时性。这些采集到的数据将 存储在 SPC 数据库服务器中并由 SPC 监控和分析点对这些数据进行分析，同时 把结果反馈到 SPC 回馈调整装置或报警装置来监控生产工艺过程。 3.2.2 数 据分析系统模型 SPC 分析系统（如图 2）可提供十几种控制或监视图表，计量 型图表有均值－级差图（X－R 图），均值－标准差图（X－S 图），单值－移 动极差图（X－MR 图），运行图，指数加权移动均值图（EWMA 图）等等，计数 型图表包括不合格品率图（P 图），不合格品数图（Pn 图），单位缺陷图（u 图）等，还有排列图，直方图等，同时可提供大量统计参数值：总体均值，总 体标准差，样本均值，样本标准差，Cp，Cpk， Cpl，Cpu，直方图偏斜指数 （Skewness），陡度指数（Kurtosis）等。数据查询、总体监控、现场监控、异常报告都可通过控制图表和各统计参数来表达，通过这些可以帮助用户从不 同的视角去监控过程状态，及时发现问题，解决问题。 3.3 SPC 技术流程 SPC 技术主要是应用数理统计分析手段，解决与质量管理相关的技术问题，基本技 术流程如图 3。 在 SPC 技术流程应注意： （1）关键工艺过程节点及关键工艺 参数的确定，即确定氧化，淀积，刻蚀，扩散，离子注入，光刻等。 （2）工 艺参数数据采集，即采集材料参数，握生产工艺运行情况，我们还须往意几个 问题： （1）一般情况下，需要积累多于 25 组数据才能进行 SPC 分析，每组 数据最好不少于 5 个，在日常生产中，应保持数据采集的连续性，并对每组数 据进行 SPC 分析，控制图反映的过程可能有好的的异常，也可能有坏的异常， 而这些异常都说明工艺过程发生了变化，均应进行质量分析，采取措施，直到 确认工艺过程又处于统计受控状态。 （2）输人计算机的数据必须及时真实可 靠，不得进行人为筛选； （3）在数据波动比较大时，注意分析原材料、设备 和环境等因素，避免盲目改变工艺条件，以免出现浪费。 相关型号：256AET 2SC2264 2SK3579 564R3DF0T10 BA4111 CL21C300JBNC GRM40R223K50C550PT178 ICS422M-15 IO629650 IRFR9014TR 08051U2R2CAT1A 12065A2R7CATMA 2SD1592 558525-1 74VCXH16244MTD 78K01 FM25256-G PH571B S-812C50AMC-C3ET2G VI-272-EW 0805CS-241XJBC 0A8403000 1025-38 20817-734 23ME431 3352E-1-204 401815TBK BYX30-500 CC3-4805SR-E CRCW251216R0JNEG /xinghao/256AET.htm /ic/2SC2264.htm /partno/2SK3579.htm /partno/564R3DF0T10.htm /ic/BA4111.htm /ic/CL21C300JBNC.htm /hot/GRM40R223K50C550PT178.htm /xinghao/ICS422M-15.htm /xinghao/IO629650.htm http://www.i

c37.com/ic/IRFR9014TR.htm /icpartnohtm/08051U2R2CAT1A.htm /icpartnohtm/12065A2R7CATMA.htm /icpartnohtm/2SD1592.htm /icpartnohtm/558525-1.htm /icpartnohtm/74VCXH16244MTD.htm /icpartnohtm/78K01.htm /icpartnohtm/FM25256-G.htm /icpartnohtm/PH571B.htm /icpartnohtm/S-812C50AMC-C3ET2G.htm /icpartnohtm/VI-272-EW.htm /product/0805CS-241XJBC.htm /product/0A8403000.htm /product/1025-38.htm /product/20817-734.htm /product/23ME431.htm /product/3352E-1-204.htm/product/401815TBK.htm /product/BYX30-500.htm /product/CC3-4805SR-E.htm /product/CRCW251216R0JNEG.htmSPC 在半导体晶圆制造厂的应用摘要：本文针对 SPC 做了简要概述，着重论述了根据半导体生产工艺的特点来实现其在半导体晶圆厂 的实际应用。 更好地控制产品的品质。 由于半导体制造工艺过程比较复杂，工序流程多,建立一个有效的模型比较难,所以，很多半导体企业迫 切需要先进的过程控制技术来严格监控工艺过程状态，而 SPC 就是比较理想的选择。 关键词：半导体； 关键词：半导体；SPC；过程控制；控制图 ；过程控制； 近年来， 半导体制造技术经历了很大的变化,技术的提升也相对地增加了工艺过程的复杂性,而大多数半 导体制造过程包含许多非线性且复杂的化学与物理反应， 难以建立其制造模型,加上检测技术的缺乏,造成无 法及时得知工艺过程状态而难以对其进行有效监控。因此,当半导体制造进入 8 英寸、12 英寸晶圆生产的主 流,面临更小线宽、工艺日趋复杂的挑战时,严格的工艺过程监控已成为基本且重要的要求。国内外各相关研 究单位与半导体厂都在努力寻求如何减少制造成本、降低废片、改善总体设备效能、提高产品良率及产品 效能的方法。先进的半导体过程控制技术研究的目的就是有效的监控工艺过程与机台，以提高良率和总体 设备效能。而统计过程控制(Statistical Process Control，SPC)是目前国内外发展 APC 最常用的一种技术，本 文将主要论述 SPC 在半导体晶圆制造厂的应用。一、SPC 技术概述以前的半导体生产过程中，基本上以工艺检测和产品检验为主要手段进行产品的质量监控，很明显， 这是一种事后检测的方法，随着各类使用半导体元器件的电子产品的质量需求的提高，对半导体元器件产 品质量和可靠性的提高成了该行业质量管理人员需要研究的重要课题，研究人员发现

，如果使工艺过程始 终处于统计受控状态，将会更有效地提高产品质量和可靠性，SPC 技术正是适合了这样一种需求。 SPC 即统计过程控制 即统计过程控制是基于统计理论的技术和方法，通过对生产过程中的工艺参数质量数据进行统计 分析和描图，实现对工艺过程稳定性的实时监控和预测，从而达到发现异常、及时改进、减少波动、保证 工艺过程稳定、产品总体质量稳定可靠之目的。 对异常波动的及时预警是 SPC 的最大特点， 预警原理为： 应用 SPC 对检测数据进行统计分析能够区分 生产过程中产品质量的正常波动和异常波动，从而对生产过程的异常趋势及时提出预警。即：SPC 能够在 异常因素刚一露出苗头，尚未造成不合格产品之前就能及时发现，指导管理人员采取措施消除异常，从而 极大的减少了不合格产品的产生，保证了生产的顺畅进行，最终提高生产效率。技术好处： 二、采用 SPC 技术好处： （1）保证工艺过程的统计受控状态。当检测出工艺中异常原因引起波动时，立即发出警报，以便及时 查找原因，采取相关纠正措施，使工艺一直处于统计受控状态； （2）定量评定生产线、单道工序或单个工艺参数是否处于受控状态,预防不合格品； （3）减少对常规检验的依赖性，定时的观察以及系统的测量方法替代了大量的检测和验证工作； （4）成为表征产品内在质量的重要依据之一，表明产品具有较高的内在质量和可靠性 （5）有利于对质量原始资料的整理和归档。控制图一个点就是一个数据，一张控制图就是一段时间内 的完成的控制记录。三、半导体晶圆制造厂的 SPC 实际应用1、半导体生产的特点 从半导体的生产流程看，我们就会发现它非常复杂，从氧化扩散，光刻，刻蚀，洗涤，淀积等大约有 不少于三四百个工序；特别是现在各类专用集成电路的需求猛增，大多数半导体企业又从面向库存的生产 方式转向了面向订单的精益生产方式，使晶圆车间的生产模式也由以前大批量的单一品种的生产转为批量 的多品种的生产模式，极大的增加了生产过程的复杂性。由于生产过程的复杂性带来了大量的质量数据以 及对这些数据及时分析的需要，仅依靠手工控制的方法是根本无法体现 SPC 技术的及时预警性。因此在实 际的半导体晶圆制造厂中是利用计算机辅助 SPC 技术来实现质量控制的。 2、计算机辅助 SPC 系统 SPC 系统主要通过对生产过程中的产品质量数据进行在线、离线的采集，实现对生产质量有关的数据 进行及时,准确,有效的处理和统计分析,使质量人员能在生产过程中及时掌握产品质量的动态,及时反馈控 制,最终达到企业保

证生产质量,降低生产成本的目的。整个计算机辅助 SPC 系统包括 SPC 数据采集网络系 统和数据分析系统两个部分：2.1、数据采集网络系统 以客户/服务器结构(C/S 结构)为基本模型,包括数据库服务器,数据采集/监控站点，SPC 监控分析站 点,SPC 监控查询站点，SPC 异常报警装置等几大组成部分。(图 1)是国内某半导体公司 SPC 数据采集网络 模型：从模型可以看出，数据采集是以设备自动采集为主和人工键盘输入为辅两种可并发的数据采集方式， 极大的加强了采集数据的及时性。 这些采集到的数据将存储在 SPC 数据库服务器中并由 SPC 监控和分析点对这些数据进行分析，同时把结果反馈到 SPC 回馈调整装置或报警装置来监控生产工艺过程。2.2、数据分析系统模型 SPC 分析系统（如图 2）可提供十几种控制或监视图表，计量型图表有均值－级差图（X－R 图），均 值－标准差图（X－S 图），单值－移动极差图（X－MR 图），运行图，指数加权移动均值图（EWMA 图） 等等，计数型图表包括不合格品率图（P 图），不合格品数图（Pn 图），单位缺陷图（u 图）等，还有排 列图，直方图等，同时可提供大量统计参数值：总体均值，总体标准差，样本均值，样本标准差，Cp，Cpk。3、SPC 技术流程 SPC 技术主要是应用数理统计分析手段，解决与质量管理相关的技术问题。 在 SPC 技术流程应注意： （1）关键工艺过程节点及关键工艺参数的确定，即确定氧化，淀积，刻蚀，扩散，离子注入，光刻等。 （2）工艺参数数据采集，即采集材料参数。 把握生产工艺运行情况，我们还须往意几个问题： 把握生产工艺运行情况， 我们还须往意几个问题： 1、根据统计要求，一般情况下，需要积累多于 25 组数据才能进行 SPC 分析，每组数据最好不少于 5 个，在日常生产中，应保持数据采集的连续性，并对每组数据进行 SPC 分析，及时发现异常，而这些异常 都说明工艺过程发生了变化，均应进行质量分析，采取措施，直到确认工艺过程又处于统计受控状态；2、输入计算机的数据必须及时真实可靠，不得进行人为筛选；3、在数据波动比较大时，注意分析原材料、设备和环境等因素，避免盲目改变工艺条件，以免出现浪 费。四、结束语 社会信息化和互联网正在对人类经济和社会生活产生革命性影响，而半导体产业则是互联网和信息化 的基础和核心。进入 21 世纪，信息产业已成为世界经济中规模最大、发展最为迅猛的产业。2001 年初在 瑞士达沃斯召开的“世界经济论坛年会”上， 许多经济学家认为， 人类正在进入以信息网络为核心的“新经济” 时代。所谓“新经济

” 的概念，源于“网络经济”的出现，而“网络”是以计算机和通讯为依托的，其生存和发 展的每一步都离不开半导体芯片技术的支持与更新。谁拥有了半导体产业，谁就拥有了世界的未来。因此， 发展半导体产业对我国来说具有重要的战略意义。但是，我国半导体产业起步较晚，不但技术水平落后， 在管理上也存在很大的空白。在寻求技术革新的同时，有效提高生产制造过程的管理水平，探索技术与管 理相结合的发展道路，将是积极推动我国半导体产业发展的有效途径。 参考文章： 参考文章： <1> 李为柱 <<统计技术应用教程>> 企业管理出版社 2003 <2> M <<概率及数理统计>> 上海科学技术出版社 1958 <3> 美 Macheal <<半导体生产技术>> 电子工业出版社 20半导体生产规划中的优化决策方法线性规划 李 琦 1，刘大成 1，郑 力 1，张 1.清华大学 清华大学， 100084； 涛 2 （1.清华大学，北京 100084；2类别：电子综合 阅读：1086摘要：半导体制造是一 个流程高度复杂，资金高度密集的 加工过程， 相对于其它制造业来说， 其产品种类繁多，工序复杂，对设 备的利用率要求较高，因而生产优化也较为复杂。本文利用线性规划(linear programmi ng, LP)，对半导体制造的封装和测试过程进行数学建模，并构建一套决策支持系统。与 电子表格手工计算相比，该系统大大缩短了生产计划响应时间，并提高了瓶颈设备利用 率。 关键词：半导体制造；线性规划；生产计划 1 引言 在半导体制造业中，由于确定 所需要的设备数量用以满足预测产品需求的生产是一个非常困难的过程，生产能力对于 混合产品的生产比较敏感，预测出来的客户需求总是不确定的，而购买设备一般需要比 较长的交付周期和昂贵的费用。 目前在半导体工业中的生产能力规划一般是利用电子表 格来实现的[1,2]，其所需的设备数量等于加工所需要的时间除以可以利用的时间。在加 工周期时间是关键的工作指标的情况下，也可以使用离散事件仿真的方法。但是利用电 子表格和仿真都是采用反复试验的方法来寻找较好的解决办法，而经过多次运行后所得 到的解仍然有可能远离最优解。 在解决半导体制造业中的生产计划和调度问题上，线性 规划是一种比较常用的优化方法来满足客户需求、最大化设备利用率和产出、最小化生 产成本等。加州大学伯克利分校的 Leachman 教授[3]利用线性规划来解决生产计划的研 究工作并给出一个企业级的生产规划模型，该模型包括了多种设备，并把生产过程集成 到这些设备当中。Leachman 和 Carmon[4]对制造操作在有多种可替换设备选择的情况下 生产设备的能力进行了

分析，他们所提出来的建模技术使得线性规划模型的规模大为降 低，从而使求解更为有效。 Swaminathan[5]采用随机规划的方法对需求不确定情况下的 半导体制造的生产规划进行了研究。Berman 和 Hood[6] 描述了一种解决生产能力计划 的线性规划模型。该方法可以解决两方面的问题：（1）产品数量在一定范围内可以变化 时, 根据给出的生产设备，找到使利润最大化的产品混合生产方式；（2）计算出要制造 出给定数量产品所需要的最少设备量。这种基于线性规划的优化系统被称为 CAPS (capa city optimization planning system)，从 1996 年开始成为 IBM 最大半导体生产线用 于生产能力规划方面的决策支持系统。 2 半导体制造工艺过程 半导体的加工过程分为 两个主要部分，晶圆的制造和芯片的封装及测试，其中晶圆的制造被称为前道工序，而 芯片的封装及测试则被称为后道工序，前道和后道一般在不同的工厂里进行加工。晶圆 制造的主要加工过程是化学清洗、平面光刻、离子注入、金属沉积/氧化、等离子体/化 学刻蚀。而后，晶圆被送到封装测试厂进行最后的加工。 图 1 所示是芯片封装测试的主 要加工过程[7]。在硅片贴膜工序中， 要加工过程[7]。在硅片贴膜工序中，在硅片表面上贴一层保护膜以防止在磨片的过程中 [7] 硅片表面电路受损；磨片是为了减小硅片背面的厚度，以满足封装工艺要求； 硅片表面电路受损；磨片是为了减小硅片背面的厚度，以满足封装工艺要求；硅片的拆 工艺要求 膜/贴片是使用保护膜和金属框架将硅片固定，为硅片切割做准备；切割是将硅片切成单 贴片是使用保护膜和金属框架将硅片固定，为硅片切割做准备； 个的芯片，同时洗去硅片上的硅屑；芯片粘贴是指将芯片用粘合剂粘贴到框架衬垫(Subs 个的芯片，同时洗去硅片上的硅屑；芯片粘贴是指将芯片用粘合剂粘贴到框架衬垫(Substrate)上 trate)上；引线键合是用金线将芯片上的引线孔和框架衬垫上的引脚连接，使芯片能与 外部电路相连；模塑是塑封元件的线路，以保护元件免受外力损坏，同时加强元件的物 理特性，便于使用；考机是测试的第一个步骤，就是将封装好的芯片放在加热炉里烘烤 一段时间，成功通过考机的芯片进入测试，以看芯片是否能够正常工作，并且依据芯片 的性能分为不同等级。测试好的芯片经过半成品仓库进入最后的终加工,主要包括激光印 字、最后质量检查及包装和发货。3 问题的描述和建模 研究的问题集中在该生产线的生产能力规划上，即在资源有限的情况下，如何 合理安排多产品的混合生产以使所得收益最大化。根据实际的生产情况，采

取了一些合 理的假想对图 1 模型进行简化，如图 2 所示。（1）时间单位是一个星期，即考虑每个星期每种产品所要加工的数量。虽然 每种产品的封装和测试的平均生产周期时间都不一样，但其都接近于一个星期，因而假 定每种产品封装和测试的周期时间各固定为一个星期。 （2）每周分配给封装和测试的加工量，都可以在该周完成。但是由于一周的 生产周期的原因，本周封装加工的工件，只能在下周进行测试。 （3）设备的生产能力 是以每周能够加工某种产品的数量来衡量的，该数值是已考虑到机器发生故障、维修、 生产转换调整时间和工件返工等的平均值。 （4）成品率的取值是所考虑生产能力规划 时期对于封装和测试的平均值，而每个生产操作的成品率被近似认为 100％。 （5）模型 只考虑生产能力的问题，认为原材料总是充足。 图 2 所示半导体封装测试数学模型的下 标、参数、决策变量、目标函数及约束条件如下。 （1）下标 i 产品名称下标； n 单位 时间段下标，即星期的序数； r 封装和终加工所涉及到的机器设备； u 测试时使用的测 试机； k 与测试机配套使用的成套工具； o 加工步骤，包括封装(APO)、测试(TPO) 以 及终加工(FPO)。（2）参数 ASPi,t 时间段 t 内产品 i 的平均销售价格； hi,t 时间段 t 内产品 i 的库存费用； bi 规划期内，产品 i 缺货所造成的损失； Di 规划期内，产品 i 的总需求量； AYi,n 第 n 星期内产品 i 的封装产出率； TYi,n 第 n 星期内产品 i 的测 试产出率； NWn 名义星期值，即每周实际生产小时数除以一周 168h； FW 规划期的第一 个星期； INV0i 库存中产品 i 的初始库存； AssyINVr,n 第 n 星期内封装设备 r 库存量； TesterINVu,n 第 n 星期内测试机 u 的库存量； KitsINVk,n 第 n 星期内与测试机配套的 成套工具 k 的库存量； Ru,k 测试机 u 所使用的成套工具 k 的数量，取值为 1 或者 2； FPOINVr,n 第 n 星期内终加工设备 r 的库存量； assyratei,o,r,n 第 n 星期内封装设备 r 所能生产的产品 i 的数量； testratei,u,k,n 第 n 星期内测试机 u 及成套工具 k 所能 生产的产品 i 的数量； FPOratei,o,r,n 第 n 星期内终加工设备 r 所能生产的产品 i 的数量； AQi,o,r,n 第 n 星期内产品 i 操作 o 可使用的封装设备 r (0-1 矩阵)； TQi,u,k, n 第 n 星期内产品 i 操作 o 可使用的测试机 u 及配套的成套工具 k (0-1 矩阵)； FQi,o, r,n 第 n 星期内产品 i 操作 o 可使用的终加工设备 r (0-1 矩阵)； MinINVi,n 和 MaxIN V i,n 第 n 星期内产品 i 的库存最低值和最高值； RADOWNi,n 和 RAUP i,n 第 n 星期内产 品 i 的封装产出最低值和最高值； RTDOWNi,n 和 RTUP i,n 第 n 星期内产品 i 的测试产出 最低

值和最高值。 （3）决策变量 ALi,o,r,n 第 n 星期内产品 i 在操作 o 封装设备 r 上 所分配的加工任务； TLi,u,k,n 第 n 星期内产品 i 在操作 o 测试机 u 及配 套的成套工具 k 上所分配的加工任务； FLi,o,r,n 第 n 星期内产品 i 在操作 o 终加工设备 r 上所分配的加工任务； assyouti,n 第 n 星期内产品 i 的封装产出量； TestIni,n 第 n 星期内产品 i 的测试输 入量； Dslacki 生产规划时期产品 i 不能满足的需求量（缺货）； INVi,n 第 n 星期内 库存中产品 i 的库存量。 （4）目标函数该目标函数目的是所得收益最大化，即总销售额与成本的差值最大化，其中成 本包括中间库存费用和缺货所造成的损失。 （5）约束条件 ● 封装加工各步骤与封装产出的关系 ● 中间库存的初始化；● 测试输入量与终加工各步骤任务分配的关系；● 测试输入量的约束；● 机器设备生产能力约束；● 机器能否加工某产品的约束；ALi,o,r,n≤M×AQi,o,r,n M 足够大 TLi,u, k,n≤M×TQi,u,k,n M 足够大 FLi,o,r,n≤M×FQi,o,r,n M 足够大 4 系统实现 这里选用 ILOG 公司的 CPLEX 优化软件对所建立的线性规划模型进行编程和求解，CPLEX 解算器功能十分强大，对大规模线性规划和混合整数规划都能够在较短的时间 内得出比较满意的解，特别适合工业生产等优化应用。 最终的决策支持系统是以一个友 好的图形用户界面展示给用户的，用户首先需要对所输入的参量数据如设备库存、产品 需求量、设备的生产能力等进行检查和校正，确保数据的正确性。接下来系统自动对数 据进行必要的转换以得到与模型文件相匹配的数据文件，然后系统调用 CPLEX 解算器进 行求解以得到模型的最优解。系统会对所求出的最优解按照生产的需要进行必要的计算 以得出产品的混合生产情况及与之相对应的设备的使用情况、产品的产出及缺货等数据， 最后以 Excel 报表的形式（图 3）清晰地展现给用户。整个过程可以重复多次进行假设分 析，以了解不同的场景和生产规则等对结果的影响，从而得出最优的生产计划。相对于利用电子表格进行手工计算的传统生产计划方法， 该系统大大缩短了生 产计划响应时间，并提高了瓶颈设备利用率。 本文用一个简化了的封装测试模型来证明 采用线性规划方法对半导体生产计划水平的提高。假设封装和测试均只有一步，每周的 工作时间为 40h，其余参数如表 1 所示。对于该模型，很显然，测试的生产能力是瓶颈，所要解决的问题是在生产能力 不变的情况下，怎样组织生产可以使所得的收益最大。采用线性规划的方法，根据已知 条件建立目标函数和约束条件，得出最优解；或者凭直觉判断

，根据产品的优先级，保 证优先级高的产品优先生产。产品的优先级可以从销售价格和缺货损失成本来考虑（直 觉法 1，产品 1> 产品 2>产品 3），也可以从单位时间里创造出来的价值来判断（直觉法 2，产品 3>产品 2>产品 1）。不同方法的结果比较见表 2。从表 2 可以看出，线性规划是一种综合考虑多种影响因素的全局优化方法。对 于产品种类繁多，生产流程复杂的半导体制造业，其相对于其它方法的优越性更为明显。5 结论 在半导体企业生产规划的应用中，传统的方法是在电子表格里建立生 产能力模型，综合考虑每周的生产时间、机器的利用率、可利用率以及理想状态下机器 的生产率以得出机器的实际生产率，而所需的机器数量则为加工任务量除以机器的实际 生产率。这种方法有一个很大的缺陷，很难比较系统地得出优化的生产计划。比如当生 产能力不足时，某种或某些产品少生产多少以腾出资源来生产其它的产品，就只能根据 经验来了。当产品种类很多的时候，使用这种方法的痛苦可想而知，而且得出的结果可 能还远不是优化的生产计划。 相对于手工生产能力计算，线性规划技术具有很多的优越 性，这主要表现在： （1）利用线性规划进行生产规划所需时间比手工生产要短得多； （2）效率更高，用户只需进行必要的数据维护和生产规则的调整，即可通过专业解算器得出 优化后的生产计划，因而所需要的人力资源大为减少；（3）可以很方便地进行假设性分 析，以对实际生产中的复杂情况进行有效的响应；（4）可以综合考虑多方面的因素，对 生产进行优化，以提高生产效率。当产品种类越多，混合生产越复杂的时候，这些优点 就越明显。正是由于以上的优点，线性规划技术在实际生产中的应用越来越广泛，对实 际生产效率的提高也更加明显。 本论文中的模型对实际生产进行了适当的简化，在以后 的研究中可进一步考虑原材料情况，使之适用于更为复杂的多次封装与测试加工过程。 （转自 中电网）【技术报告】半导体封装测试厂库存控制系统的研究 技术报告】编者按： 半导体制造是一个资金高度密集、 流程高度复杂的加工过程。 随着市场的迅速发展， 编者按： IC 封装技术和工艺也不断更新换代。集成电路制造系统是目前公认的最为复杂的制造系统， 而 IC 封装生产系统又是其中相对复杂的部分，因为相比较圆片制造过程而言，其还存在生 产批量的分解、合并等等问题，目前 IC 封装技术正朝着低功耗、小尺寸、高速度、高集成 度方向发展，新型的封装设计、封装工艺、封装设备不断涌现，未来几年，半导体

封装测试 企业面临的外部环境的竞争也将愈演愈烈。 这对生产线的产能平衡和生产计划与控制等提出 了更高的要求，而且，集成电路的生产制造需要巨大的资金投入，主要包括设备和原材料， 再加上设备的生产能力对于混合产品的生产比较敏感，因此，在集成电路制造企业中，如何 安排最优化的生产计划以提高设备的利用率、 降低库存和制造周期， 就成为了一个非常困难 的过程，但同时也成为企业保证其竞争优势的极具挑战性的工作任务。半导体的加工过程主要分为四步（如图 1 所示）：圆片的制造和检测及芯片的封装和测试， 其中圆片的制造和检测通常被称为前道工序，主要加工过程包括化学清洗、平面光刻、离子 注入、金属沉积/氧化、等离子体/化学刻蚀等，检测完的圆片被送到封装和测试厂进行后道 工序的加工、主要加工过程包括贴片、环氧固化、电性能测试、激光刻饰、焊球粘结等，前 道和后道工序的加工一般在不同的工厂进行。半导体产业在国内起步较晚， 对其生产控制的研究甚少， 国外对前道圆片制造厂的生产计划 与控制研究比较成熟，而对封装测试厂的研究很少，本文以英特尔上海芯片组（Chipset） 工厂的封装和测试生产线为例，对车间库存管理系统进行研究并加以实施。2 工厂库存管理系统分析比较库存管理是车间生产管理的重要部分， 一套好的库存管理方案能在很大程度上提升车间运作 水平，如提高产量、降低生产周期、降低制造成本，反之亦然。库存管理归类起来有两大系统，即推动式和拉动式系统，推动式系统，如制造资源计划（M anufacture Resource Planning，MRPII）或其他需求测试方法，按预先制定的提前期，用 按预先制定的提前期， 按预先制定的提前期 无限能力排产法编制作业计划和投放物料。 无限能力排产法编制作业计划和投放物料。拉动式系统通常有看板（Kanban，日语是卡片的意思）系统和 CONWIP（CONstant Work－In －Process）系统，物料投放需求信息是随生产线库存状态的改变而传递的。看板系统是被广泛 认知的一种拉动式系统， 看板系统使用一套卡片来严格控制每两个加工中心的库存， 每两个 加工中心的卡片数量是预先确定的， 卡片数量对应库存数量， 系统中总的库存被控制在卡片 总数以内，只有当加工中心有排队物料并且持有授权生产的卡片（由下道工序传递来的）， 该道工序才能开始生产， 1 是看板系统示意图， 图 每个卡片授权上道工序生产并传送给下道工序， 例如第一和第二道工序间的卡片从被接受加工的批料中腾出后变授权第一道工序前的 批料接受工序 1 的加

工，并触发原材料的投放。看板系统保证了较低的库存，各工序只生产 后工序所需的物料，避免了不必要的生产，避免和减少了非急需库存。CONWIP 系统的核心是建立生产线的库存水平，当实际数量达到或超出该水平时，停止物料 投放进入系统，我们称这种协议为 CONWIP，因为它规定只有当制成品流出系统时，新的物 料才可以投入，这样系统中总的再制品库存接近一个定值（CONstant），如图 2 所示，CON WIP 系统没有规定每两道工序间的卡片数量，只有系统需求且又有卡片授权时，也就是有成 品离开系统时，物料就可以投放进入系统，相对看板系统而言，CONWIP 系统不控制单独工 序前的物料、但系统中总的数量是定常的，一旦原材料授权进入 CONWIP"黑匣子"便在系统 内自由流动，而且会相对多地自然聚集在瓶颈工序前面。实践证明，CONWIP 系统提供了一种有效而灵活的库存管理方法，CONWIP 系统的实施能够缩 短生产周期，减小生产周期波动偏差，降低库存水平，此外，CONWIP 系统还具有它固有的 稳定性和自适应调节型，然而在半导体封装测试车间实施并保持 CONWIP 系统需要考虑哪些 因素呢？下面将阐述 CONWIP 系统的优势、采用及实施方案。3 CONWIP 系统的优势CONWIP 系统通过物料投放的控制使整个车间的在制品库存保持一个定常水平，Hopp 和 Spea rman 指出[2]，从建模角度看，CONWIP 系统就像一个闭环排队系统，工件在系统内部不确定 地流动。首先，拉动式系统相对于推动式系统而言，其优点如下：（1）库存水平，（也是拉动式系统物料投放的触发点）是直观的、看得见的，而推动式系 统下的生产计划是和未来一段时间内的产能相关联的， 但该产能不是很直观， 而且会随生产 线的实时状态而改变的，因此预先制定的计划往往是不准确的；（2）拉动式系统保持相对少的库存达到相同的产出；（3） 拉动式系统库存水平保持的差错概率要比推动式系统计划的物料投放差错概率小得多；（4）当条件允许时，拉动式系统有助于提前生产。其次，CONWIP 系统比其他拉动式系统有更多优点：（1）CONWIP 系统实施起来更简便，整个生产线只需要设置一套卡片，而看板系统每道工序 前都要设一套卡片；（2）CONWIP 系统更能适应不断改变的产品品种；（3）CONWIP 系统能够适应由于产品不同或机器意外故障造成的生产瓶颈漂移，因为它的固 有属性之一就是工件会自然聚焦到实际瓶颈工序前，而总的库存数量不变；（4） CONWIP 系统能减轻各工序劳动力数量的压力， 这是由其灵活的生产节奏控制而决定的。 因此，一个设计良好的 CONWIP 系统可以减

少生产周期及其波动，降低库存成本，减轻生产 线劳动力数量的压力， 对于生产线上的任何变化能够更敏捷和灵活地作出反应。 而且由于库 存降低，质量缺陷更易于暴露或被检测出来。4 CONWIP 系统的采用如前所述，拉动式系统比起推动式系统来，有着不可代替的优势，而且，在很多情况下，C ONWIP 系统胜于看板系统，但是在实际应用中，有时一套系统适合这个工厂并不一定会适合另一个工厂，那么如何为一个工厂选择一套合适的在制品库存管理系统呢？要回答这个问 题，我们要考虑很多因素，如：产品品种结构及其变化频率；生产线具有简单重复的加工路径还是有多种加工路径；生产线可靠性和机器故障频率高低；生产线的瓶颈多少和瓶颈漂移情况；原材料和零部件供应商的交货时间；工厂劳动力数量的灵活性。带着这些问题， 我们对英特尔上海封装测试厂进行分析， 试图建立一套适合该工厂的库存控 制系统，该厂生产线由三十多道工序组成，某些关键工序机器故障难以预测，产品品种通常 有几十种， 有多条加工路径， 每种产品每周需求量都有变化， 而且每种产品的瓶颈分布不同， 生产线有多个瓶颈，而且相对设计来说，瓶颈经常漂移；根据设计产能，生产线通常由 250 －300 台机器组成，因此每个机台的操作工不能保证任何时间都到位。考虑这些因素以及综合前面的分析，CONWIP 系统比看板或者其他推动式系统更适合半导体 封装测试工厂车间库存控制，例如，由于卡片设置的问题，看板系统不适合该工厂多品种多 加工路径的制造环境，而 CONWIP 系统却能很好地适应这一条件，机器的不稳定性和制造瓶 颈的漂移也给 MRP 推动式系统的生产计划带来麻烦。造成库存过多或不均，而 CONWIP 系统 却能根据生产线现状灵活地应对，CONWIP 系统还有助于提前生产一定的库存而避免产能闲 置，但看板系统缺乏这样的机动性。5 CONWIP 系统标准库存数量估测CONWIP 系统被采用作为在制品库存控制方法后，接下来的任务是设置标准库存水平参数， 同时满足产出和生产周期的目标要求， 目前有多种方法获取该标准库存水平， 如计算机仿真 或其他算法。 然而库存水平对于生产控制不是非常敏感， 只要库存水平足以达到预期产出而 且又不是很高， 生产系统就会运作良好， 估测标准库存水平最简单有效的是以历史统计数据 作为起始点， 我们可以从一道加工工序或整套生产线开始， 如果我们选择整个加工路径作为 CONWIP 系统闭环区间，首先确定一个可行的生产周期（CT）和单位时间产量，如瓶颈工序 的单位时间产量 RB，然后采用

利特尔法则（Little's law）计算标准库存水平（Standard WIP Level）：WIP＝Rb×CT该计算结果可以作为起始库存水平，可以随时间逐渐修订调整，理想状况下的生产周期（C T）等于工件加工时间，没有工件排队时间，实际上这是不可能的，因为每道工序、每个机 台的产能相差各异，很难保证一批工件离开一道工序时，上道工序的工件正好到达。因此总 有一定数量的待加工工件等待在工位前避免机器停工待料。 因此加工周期通常都包括加工时 间和排队等待时间。通常，当一条生产线从推动式系统转变为 CONWIP 拉动式系统时，我们 不能太乐观估计生产周期，因为这样会导致起始库存水平太低而最终影响系统产量。CONWIP 系统卡片的形式可以是实体卡片，由每个生产批次承载，也可以也是电子信息存在 于生产控制计算机内，计算机即时显示生产线所有库存位置、数量、型号等信息，生产一线 人员根据预定的标准库存水平来决定物料投放和生产节拍控制， 生产控制中心实时监控库存 情况，如有偏差及时给予纠正指令。6 CONWIP 系统性能表现CONWIP 系统的引进与建立，明显改善了车间生产周期和库存水平，图 4 显示，采用 CONWIP 系统后生产周期在六个月内降低了 20％，库存同样降低了 16％，如图 5 所示。 CONWIP 系统有利于生产线上人力资源的优化安排且允许物料按照规律自由地流动， 这些都是由该系统 本身具有的优越性决定的。总之，CONWIP 系统不仅改善车间生产周期和库存水平，而且会给车间作业和生产控制带来 灵活性。7 降低在制品库存水平生产周期和库存水平控制是一项重要的生产制造指标， 一套好的库存水平系统以及低库存水 平可以带来很多好处：首先，确定的标准库存水平可以有效限制物料投放，让订单暂时停留 在纸上而不是在车间里， 这样可以减少占用宝贵的车间空间， 减少质量缺陷和返工率进而带 来直接效益，其次，低库存水平相应地缩短生产周期，如图 5 所示，这是符合利特尔法则。我们可以采取下列步骤来实施降低库存的过程：（1）首先实施按照利特尔法则计算出标准库存水平；（2）采集各工序设备使用率并且确认使用率最高的工序；（3）采集各工序物料排队时间并且确认排队时间最长的工序；（4）开始降低设备使用率最高或排队时间最长的工序的库存水平，进而达到降低整个系统 库存水平的目的；（5）返回步骤（2）重复该程序，直到对预定产出有影响为止。再次参考图 5， 该车间引用 CONWIP 系统后的第一个月平均在制品库存是 750×103 组芯片， 通过不断削减库存同时观察对产量的影响，第二个