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化繁為簡的製造業轉型與E化流程管理

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嘉航科技股份有限公司 工程技術副總經理 陳威宏
嘉航科技股份有限公司 工程技術副總經理 陳威宏

嘉航科技(Jet Soft)工程技術副總經理陳威宏指出,當前製造業正面臨到因應市場壓力下必然的轉變:要更快速提升產能、更短的開發週期和即時上市時間(time-to-market),產品的多變性和複雜性增加管理成本,需針對全球化的供應鏈做好管理,提高企業營運效率,以合理成本實現量產品品質一次到位。

據Abeerdeen Group針對製造業調查,63%認為開發時程縮的更短,35%認為市場對產品品質與信賴度要求更高,32%認為產品原材成本提高,26%認為製造預算縮減,19%認為是邁向全球化的供應鏈管理挑戰。

而當前製造業現實上所面臨痛苦點,在於因應全球化供應鏈,產品設計、製造與生產團隊分散於世界各地,難找出可重新使用的成熟製造技術,如何提供準確製造訊息與量產時程,以紙本為主的流程管理與手動化程式,與傳統設備系統無法銜接。這些因素導致製造業欠缺效率、成本偏高、延遲與錯誤。

陳威宏點出嘉航的願景,就是幫助客戶改善產品開發流程,包括該產品所需的製造流程和工具開發,以最佳化、平行化方式去執行製造業務流程,製造流程管理(Mfg Process Management;MPM)與數位化製造(Digital Mfg)不僅有效,也是完整企業級PLM戰略的一個組成部分。

從零件製造、最終產品組裝與進行檢查的整個製造過程,工廠工程師負責將設計料件清單(eBOM)、3D CAD模型圖、生產資源、製造標準與內部供應鏈資訊,轉換並設計出所需零件、組裝流程計畫、製造料件清單(mBOM),設計相關工具與配置機台,估計生產時間與成本,以及工作指導書。

若以工程變更為綜軸,進行階段為橫軸,從概念設計、系統設計到後期量產階段,會有一大一小雙峰的設計成本曲線;從MPM、量產工具設計/製造階段到後期量產階段,又有另一個一大一小雙峰的製造成本曲線,製造業最佳策略就是把製造階段在細部設計時就往前拉,使設計與製造成本的兩個高峰點拉近重疊、扣抵,如此可減少量產階段時,製造方法╱流程的侷限性與製造成本。

製造業從前端結合企業PLM,建立量產工具的關聯性,自動化NC流程、整合入企業系統,工程變更到製造變更的電子化管理、整合製造數據管理,建立從eBOM到mBOM的關聯性,佈署數位流程計畫、動態產生製造文件,IP智財安全維護並符合分散式協同開發。

陳威宏說明兩個改善實際案例。首先由於設計端與製造端的觀點不同,工程料件清單(eBOM)不等於製造料件清單(mBOM),為了縮減開發時程,工廠不能坐等到eBOM齊備才進行mBOM的轉換作業;萬一不符合的mBOM推出,會製造出大量廢料、重工與交貨延遲。

若以同一套PLM系統,從前端工程師設計出eBOM時,就能與製造端並同步轉換出實際可行的mBOM,提供工廠選擇其它替代料,建構雙向可追蹤機制,協助工廠端做控管,分析和解決物料清單不符。效益在於可確保其一致性,並改良生產計畫。

傳統NC規劃師的工作時間,常因設計延誤與被要求提早投產而被擠壓,同時又有圖表資料轉換、建立流程模型、提供製造文件等瑣碎性工作。設計師難以看到實際製造的侷限性,也較難找到驗證且可反覆使用的製造工序。萬一NC數控加工資料、流程建立完畢時,前端又出現設計變更,就會拖延到量產時程。

自動化NC數控加工流程,就是將過去驗證過的NC流程與製造數據,嵌入前端設計的關聯特徵庫,設計圖一出來就能自動建議NC刀具路徑、流程模型、工作指導等製造資訊,經重組、落實和優化後,自動產生可實際製造的NC程序。不僅NC加工程序時間減少,集中心力處理特殊NC的加工節點,提高可製造性和降低成本。

陳威宏列出製造業的自動化位階,第一階(Level 1)製造工程師接收設計師2D圖樣,以非關聯性工具如手工轉換BOM表、製程計畫與工作指導,製程資料分儲於許多地點且以紙本為主。第二階(Level 2)工廠建立NC模板化資料庫,從前端設計3D圖樣時可加速產生NC刀具路徑與量產工具,後端製造數據非正式與有限化的管理,採手動方式輸入數據。

第三階段(Level 3)透過PLM從產品開發階段同時生成製程數據╱流程,設計變更由工程端與製造端集中管控,並與其他企業系統做自動化整合。第四階段(Level 4),數位化製造數據能延伸、拓展到各供應鏈,在限制設計與製造流程進行標準化與持續改善,將涉及的供應鏈做最佳化閉環(Closed loop)處理。製造業可自我檢視的自動化位階,並設定流程改善項目、投入成本與優先順序來依序提升。