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近年來，由於客製化導向生產模式、快速產品變遷和市場變化，使得製造系統面臨強大的競爭壓力。傳統的集中式系統模式也因為未能有效處理產品之高混線生產、複雜的製造流程和頻繁的系統重組而較不適應於新世代製造系統。本實驗室研究領域主要在分散式元件為基礎所建構之製造系統，以滿足大部份近代製造系統的需求。其中，近代製造系統的需求包括了模組化、可重組性、彈性化、可擴充性、物件導向之模型建立和規劃、分散式、可容錯性、負載平衡化、網路穿透性和新舊系統的整合性。我們提出了分散式彩色時序裴式圖
（Distributed Colored Timed Petri Net, DCTPN）的理論。此理論是發展在傳統裴式圖（Petri
Net, PN）理論上，分散式彩色時序裴式圖可以同時考慮系統的時間和屬性問題。此外，本論文也提出分散式彩色時序裴式圖的定義、轉換和定理。由於分散式彩色時序裴式圖是以分散和模組化的建構方式，因此其便可以達成所設計之各種組合架構，並可適用於經常重組之系統。特別的是新提出的元件物件模型的穩態
（COM-Server Place）可以用來模擬製造執行系統。如此一來，分散式彩色時序裴式圖除了可以橫向地整合生產程序之外，並可以垂直地整合製造執行系統。本實驗室同時開發了DCTPN
推論引擎、分散式統計製程管制和分散式訂單管理系統來展示此一製造系統架構。所有開發之應用系統均需透過DTMS來達到分散式穿透性、可容錯性和負載平衡化的分散式環境。最後以
DCTPN來建構半導體廠之一區和可重組之集結式機台（Cluster Tool）的模型。這些模型均可以用不同的派工方法加以測試。
IC代工廠為了要增加產能以提升市場競爭力，製造並使用更大尺寸的晶圓將是必然的發展與趨勢。因此，新一代的12吋自動化IC代工廠必成為下世代的主流。然而，由於目前所有的12吋代工廠皆
仍在設計與預備階段，無現有之廠房可供參考，因此非常需要有一模擬環境來模擬系統可能的行為模式，並確認設計之良窳。
一般來說，工件在製造系統內被搬送與等待的時間，比實際被機台加工的時間還長上許多。因此，自動搬運系統性能之好壞將嚴重影響整個工廠之效能。近年來，晶圓代工廠正面臨重大的挑戰。大部分的晶圓製造廠都計劃以提高晶圓尺寸來增加產能。然而尺寸增加使得人工搬運困難。因此，自動化物料搬運系統將在300
mm晶圓廠中扮演重要的角色。
本實驗室利用DCTPN來建立整個AMHS模型。在整個AMHS的模型中，使用了「Push Vehicle」、「Send to Stocker」、「Zone Control」以及相關的派車法則來提高系統的效能。建構完成的AMHS
模型（AMHS model）將與晶圓製造流程（Process Flow Model）的模型整合。同時，虛擬機台群的觀念將被發展及運用於解決模擬tool
coupling的問題。整合後的模型可視為一完整的虛擬半導體廠並可針對一些效能指標（WIP，Vehicle Utilization及Product
Cycle Time）做更精確的評估。
本實驗室也有研究關於半導體集結式加工機台的遠端診斷及維修的架構和發展。統計製程管制和批次控制模組用來檢測和消除製程變異，診斷模組則使用類神經和案例式推論分別對機台作預測和故障診斷，維修模組則提供維修的時間的預測和策略選擇來保養機台，所有重要資訊都能夠透過網頁和訊息傳遞平台
（GMPP）來通知遠端的使用者以便瞭解機台目前狀況。
實驗室研究發展以分解式佇列線模型（Decomposed Queueing Model）為基礎的二層式（Two-Tier）製程時間預測系統。此系統有兩個主要模組，分別為系統分析模組
（System Analyzer Module）及性能指數預測模組（Performance Measures
Predictor Module）。系統分析模組主要功能為：採用經驗機率分佈分析法（Empirical Distribution
Analysis），針對廠內各類機台群分析晶圓到達模式（Arrival Pattern）的分佈及該機台群加工時間分佈（Service
Pattern），並分析各機台的整體設備效率（OEE）。性能指數預測模組則根據分析模組分析結果，選用適當的佇列線模型針對各個機台群計算其性能指數，如：製程時間（Cycle
Time）、佇列線長度（Queueing Length）、產出量（Move）等，其中製程時間的估測至為重要。本論文採用分解式佇列線模型，即每個機台群建模成一個佇列線模型，模型間各自獨立。採用此種方法使得模型不受實際半導體廠機台、機台群、產品種類繁多等特性之限制，且可順利引進優先模型
（Priority Queue）。在系統實作方面，採用二層式模組化架構，其優點即在於它的易維護性及易擴充性。
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