Development of a simulation tool to support WIP capacity definition of a CONWIP system : the case of STMicroelectronics

The semiconductor industry is present all over the world and their products are part of almost all technologic devices. In Europe, STMicroelectronics (ST) is a leading Integrated Device Manufacturer and technology innovator. On 2017, it was proposed to implement the Constant Work In Process (CONWIP) system in one of the main plants for final testing. CONWIP is a pull system based on Lean that establishes a WIP capacity into the system with the aim of reducing average WIP and lead times and their variability, without affecting the throughput. The operation of this plant is complex: finished goods are tested in lots with different sizes and processing times, operators are assigned to more than one machine causing interference and machines are paused long times. Designing and evaluating a CONWIP system in this context is highly difficult and requires tools that can support the decision making. The objective of this thesis was to create a simulation tool that allowed to measure the performance of different configurations of the system and to support the definition of the capacity of the CONWIP system. The simulation tool was created using the object-oriented programming language Python. Afterwards, the tool was used in a group of products of interest for the company achieving a reduction of average WIP of 12.6% and lead times of 13.4%, compared to the current system. The CONWIP system also showed an improvement in terms of variability, becoming more predictable and easier to manage than the current system.

L'industria dei semiconduttori è presente in tutto il mondo e i loro prodotti fanno parte di quasi tutti i dispositivi tecnologici. In Europa, STMicroelectronics (ST) è uno dei principali produttori di dispositivi integrati e innovatori tecnologici. Nel 2017, è stato proposto di implementare il sistema "Constant Work In Process" (CONWIP) in uno dei principali impianti per il testing finale. Il CONWIP è un sistema pull basato su Lean che stabilisce una capacità WIP nel sistema con l'obiettivo di ridurre il WIP e il lead time medio e la loro variabilità, senza ridurre il throughput. Il funzionamento di questo impianto è complesso: i prodotti finiti sono testati in lotti con diverse dimensioni e tempi di test, gli operatori sono assegnati a più di una macchina, causando interferenze, e le macchine vengono messe in pausa per tempi lunghi. Progettare e valutare un sistema CONWIP in questo contesto è molto difficile e richiede strumenti in grado di supportare il processo di decisione. L'obiettivo di questa tesi era quello di creare uno strumento di simulazione che permettesse di misurare le prestazioni di diverse configurazioni del sistema e di supportare la definizione della capacità del sistema CONWIP. Lo strumento di simulazione è stato creato utilizzando il linguaggio di programmazione orientato agli oggetti Python. Successivamente, lo strumento è stato utilizzato in un gruppo di prodotti di interesse per l'azienda, ottenendo una riduzione del WIP medio del 12,6% e lead time medio del 13,4%, rispetto al sistema attuale. Anche il sistema CONWIP ha mostrato un miglioramento in termini di variabilità, diventando più prevedibile e più facile da gestire rispetto all'attuale sistema.