2008年10月16日

為何要使用系統模擬?

企業主往往總是在問「我要如何使工廠的效率最大化,而在同一時間內達成業務目標及滿足客戶需求?」所以製造商不斷要求增加工廠的產量、低減生產作業時間、精簡人力,降低成本。而不斷的嘗試新式的生產技術則是非常不錯概念,但這是的想法需要時間且具有相當的破壞性,因為非常昂貴且風險極高,而且想一次做好是非常困難的。 今日的管理階層於這樣的風險往往無法實施工廠變革。 一個創新且簡單的概念就是於虛擬的電腦中建立新的生產模式,並於此模型中測試變更後的生產流程,使風險降到最低的境界,企業可藉此獲得強大的競爭優勢。 為什麼不採用流程圖? 很多公司採用靜態的流程工具,例如流程圖或是試算表等。但流程圖只是顯示工作單元間的關係,並沒有任何量化關係的確認,也就是當數量變化時,難以找出瓶頸的工作單元。 為什麼不採用試算表? 試算表是非常有用的,雖然有相對的位置與邏輯但卻也有其限制。 首先,試算表是靜態的模式。這表示他們不能代表發生對時間的變化。其次,他們是使用常數或平均數的觀念來進行運算,而不是利用現實生活的變異數。 第三,他們通常沒有相互依存的關係。意思是說,程序步驟是相互獨立的。這使得這個模型受到限制。 試算表常會出現誤導的結果,預測非常不準確,企業決策可在無法利用此不準確的資訊,所以許多公司都還不信任計算的結果,最後是要仰賴專業經理人的直覺與經驗。下列案例中各工程單元的作業時間不同,例如機械人、工具機、搬送機、暫存區等都有不同的生產能力,此時單是採用流程圖無法確認瓶頸工程,至於試算表中並無相互依存關係,且如果有任何新的生產流程時無法視覺化的修正,非製作這個試算表的員工難以加入討論,且無法找出機械人的最佳位置。



情境模擬可以幫助廠商進行未來生產模式的視覺化確認,並且分析及進行流程優化,藉此改善經營業績。另外透過視覺動畫的模型製作可以提供強大的溝通工具,可以協助經理人進行工廠改造的決策,使公司上下都也類似的未來情境。所以生產的情境模擬可以考慮到實際生產的變異性、不確定性,進而確認複雜的系統關係,因問模擬可以幫助企業改善他們的企業,使企業變得更有競爭力。而競爭日益激烈的市場帶來新的挑戰和客戶的需求在不斷變化,所以製造商需要在嚴格的預算和時間下更加敏銳、迅速、高效率完成所託付的工作,這就是為什麼模擬非常重要。

AUTODESK公司發表可進行機械人模擬的軟體

在產品設計的領域中CAD/CAM已經廣泛的運用,這也導致整體CAD/CAM的市場已經趨於飽和,而電腦輔助設計公司的下一個市場在哪?其實就是尚未開發的「工廠」領域,因為目前許多工廠的流程都還靠經驗或是試作來進行,尚未完全的數位化,數位工廠的設計與模擬將會是下一波成長的動能,日前AUTODESK公司也發表可以進行機械人模擬的功能Autodesk Inventor 2008,該軟體功能也可進行機械人或機構的模擬確認,可見這「數位工廠」這一塊市場將是未來兵家必爭之地,下列為於Youtube上所展示的機械人模擬動畫。

Autodesk Inventor Robotic Animation


Autocad inventor 2008功能

AUTODESK公司發表可進行機械人模擬的軟體

在產品設計的領域中CAD/CAM已經廣泛的運用,這也導致整體CAD/CAM的市場已經趨於飽和,而電腦輔助設計公司的下一個市場在哪?其實就是尚未開發的「工廠」領域,因為目前許多工廠的流程都還靠經驗或是試作來進行,尚未完全的數位化,數位工廠的設計與模擬將會是下一波成長的動能,日前AUTODESK公司也發表可以進行機械人模擬的功能Autodesk Inventor 2008,該軟體功能也可進行機械人或機構的模擬確認,可見這「數位工廠」這一塊市場將是未來兵家必爭之地,下列為於Youtube上所展示的機械人模擬動畫。

Autodesk Inventor Robotic Animation


Autocad inventor 2008功能
http://www.oitc.com.tw/cad/Inv2008.pdf

2008年10月10日

虛擬製造與人因工程對產品設計品質的影響 — 以福特汽車虛擬製造技術為例



原文出處:美國福特汽車官方網站(March 25, 2008)
翻譯與詮釋:先構技研 郭建甫 http://www.prefactortech.com/
日期:2008年10月9日

福特汽車領先業界的虛擬製造工具,使得其汽車的產品品質與性能得以不斷得進步。
虛擬人因工程工具的應用:知名的數位人體模型Jack和Jill化身為數位員工,消除了生產線上動作姿勢與生理疲勞等相關的組裝議題。
虛擬建造工具的應用:使得在真實原型建立之前,設計師、工程師和上游供應商便可在數位化的環境下進行協同的製造可行性分析,在前期就可大幅縮減往後大量成本的產生。

福特汽車長年來業績與品質的持續成長,有一大部分的因素來自於採用了虛擬製造也就是數位工廠的技術。具有領先業界水準的虛擬技術,福特利用數位化工具來預測和消除作業員的職業傷害,以及進行生產製造上的可行性分析與。 “福特汽車使用虛擬製造的目的,是為了要改進產品設計與組裝流程之間的相容性。” Dan Hettel,福特車輛營運總工程師如此解釋。 ”我們在虛擬環境裡就可針對每個裝配過程進行驗證,以確保實際上可以達到的品質。” ”我們最近證實的成果是,虛擬製造工具的確是有效的。 ”根據2007年RDA group所作的全球品質研究指出,相較於提升二個百分點的全美業界平均水平,虛擬製造方法已經幫助福特將品質足足提升了十一個百分點。

虛擬人因工程:生產線上的Jack和Jill

福特採用了先進的動作捕捉技術(常用在動畫電影和電腦遊戲中的技術)與數位人體模型工具來進行設計,以找出對作業員而言最佳化的工作與工作站設計。 “其優點是可減少人員傷害、降低工具加工成本的變化、以及更高的生產品質與更快的上市時間。”

“在我們所看到的種種指標改善當中,虛擬技術都是一個重大的因素。” Allison Stephens,福特的人因工程與汽車製造工程專家如是說。Stephens對媒體展示了一個人因工程技術在虛擬裝配廠中的應用。 ”一名工程師配備上了資料手套、頭戴式顯示器、與動作擷取設備,如此一來對這個工程師而言,這個數位工作站就是整個工廠。” “首先,這位工程師的身體尺寸與肢體運動會被設備擷取並傳送到電腦當中,然後一個名為Jack的化身就會顯示在大屏幕上。” ”以此,數位人體模型軟體便可以協助我們確認組裝線上的工作對於人因工程與生產品質所造成的影響。” “此外,在進行車子與零組件設計時,也可在不造成不利影響的情況下作出迅速且有效率的變更。” 藉此,福特已經將人因工程需求整合到產品設計規格與客戶品質的檢驗當中。

“有了這個技術,我們的虛擬員工 — Jack和Jill,正在協助我們預測一些長期且重複性動作所會造成的人因工程影響。” Stephens如是說。”這對健康、安全標準以及品質上的影響都是相當巨大的。” ”福特汽車在數位人因工程上所作的工作一直領先的,因為早在2000年時我們便開始使用虛擬工具來協助改善人因工程上的議題。” 該公司目前正與美國密西根大學聯合參與一個美國國防部的「虛擬士兵研究計劃」,同時參予的單位還有美國的愛荷華大學。


虛擬建造汽車

“作為產品發展流程中的一部份,上述的人因工程資料會被輸入到「虛擬原型中心 (Virtual Build Arena)」。在這個中心裡,設計師、工程師、供應商與現場作業員合作在一起將每一個汽車元件組立在一起,而且是虛擬的。” “而這一切都是遠遠發生在第一個實體組件與原型車出現之前。” ”事實上,這些虛擬建造的活動都發生在福特和它的供應商開始安裝工具和建立工作站之前。” 在這個虛擬建造的活動中,Jack和Jill會開始在一個牆面大小的電腦螢幕上組裝汽車的每一個零件,同時專案團隊會針對每一個組裝細節進行可行性分析。例如,元件的組裝順序與組裝工作站的空間配置等等。

“這些工作對於成本的節省與品質的提升上具有重大的意義。” Cheryl Bruins-Rozier,虛擬建造經理如是說。”該技術對於福特Flex和林肯MKS兩款車型早期品質的建立上有重大的貢獻,如今這兩車型都在今年暑假上市了。” “在這兩個案子中,當車子設計到了原型建立的階段時,都已經減少了百分之八十在製造可行性上問題。”

“多虧了虛擬工具,零組件間的相容性都非常的高。” 她說。”這些產品都將達到世界級的水準。”

豐田汽車的生產準備流程

作者:陳昱均
本文章翻譯及詮釋自 Toyota Motor Manufacturing, Kentucky , Inc 網站內容
http://www.toyotageorgetown.com/tps.asp
大約從十年前,豐田公司採用了數位工程技術,稱為V-comm數位工程,此技術能廣泛協調分佈在世界各地工廠進行同步工程。 現在,豐田的全球生產中心(Global Production Center)強化這樣的核心能力,目的為減少事先的準備時間,並降低需要派人到海外工廠進行會議、指導、監督、訓練新車型的組裝次數與時間。



Toyota利用V-comm數位工程來聯繫全球的工廠。

豐田的全球生產中心(Global Production Center)不僅提供一個專門V-comm數位工程,而且還是新專案的籌備及全球試產的辦事中心。在這全球試產的平台中,海外工廠工人可以利用平台進行新車型的組裝訓練,而他們將可將最佳工作帶回其歸屬的海外工廠。這個平台將可削減新車型的準備時間,以前大約需花費1年才可達到量產的境界,但目前部分工作可先移到這個平台來先執行。此平台的目標為減少一半的作業工時,進而降低在日本工廠負擔。

2008年10月8日

「數位模擬技術」對於自動化產業的影響

自動化工程站的規劃與設計往往非常的複雜,而傳統的規劃設計方式會有許多問題無法於事先確認,例如自動化設備的數量?自動化設備位置於何處為最佳?人機協同作業流程如何設計?物流及生產流的配合是否沒有損失?
以上這些問題往往需等到系統安裝或是試車時才會發現,但並非沒有解決方案,我們可以看到許多歐美日自動化廠商紛紛採用最新的「數位工廠模擬技術」,因為數位製造的模擬技術的日益精進,所以可以將許多工作提前至規劃階段完成,設計團隊可於規劃初期即開始採用「數位技術」,於電腦虛擬實境中進行設備需求規劃與設計的檢討,並進行物流與生產流之確認與Layout佈置規劃,接下來進行動態模擬,確認該工程站之Cycle Time是否符合原始之設定目標,甚至連細部的機構干涉也可事先瞭解,而採用這樣的技術後可使得規劃的結果更加精準,降低規劃與設計風險,而因為已經確認出許多潛在的問題點,可大幅縮短實際安裝及試車時間,輕易跨過量產的學習曲線門檻,降低未來的 Running Cost,能產生如此大效益都是因為事先於電腦中進行模擬確認才可達成,而無形的效益部分則可提供高階進行決策參考或是組織內部的意見交流溝通。
「他山之石,可以為錯」! 歐美日的優點為擁有先進的模擬技術,學習國外的優點乃是當務之急,但模擬的技術並非一蹴可及,該如何開始導入數位模擬的技術於自動化設計流程之上?因為目前於台灣市場上已出現提供自動化及機械人模擬價值單元的企業,屬於目前所有自動化設備商的強力互補者,如與該價值單元進行密切的技術交流,要迎頭趕上歐美日的水準指日可待。

2008年10月7日

Seeing is Believing

【數位之牆】「Seeing is Believing」,眼見為憑是讓客戶下定決心的最佳策略。
以先進知識提供者為自許目標的皮托科技股份有限公司,自北歐芬蘭引進最新一代的自動化設備行銷利器 — Visual Components,以3D互動形態為機械製造及電子產業自動化加工設備,建立工作站、生產線與整廠規劃,讓客戶充份了解設備生產過程的實際作動情形;透過系統模擬,計算並分析實際工作產量,進而達到行銷的目的。
皮托科技公司表示,一般的模擬軟體,只能以區塊圖形替代實際機台的形狀,所以生產系統所模擬的結果,並無法呈現工作站或生產線的真實動作情況;對於客戶而言,因為無法取得足以信賴的依據,反而增加評估的風險,進而影響決策時程,甚至是決策的結果。
皮托科技強調,Visual Components 是一套整合了『3D整廠設施規劃』、『3D設備動作功能展示』以及『系統模擬分析』的完整功能軟體。Visual Components 以實際工廠比例進行3D設施規劃,並藉由完整的互動式3D動態模擬,展現製程的真實行為,明確傳達產品製程訊息。應用Visual Components 1,000件以上的設備元件,結合一般機械製造、半導體生產、自動化倉儲系統之離散式模擬與連續性模擬,完成生產線產量、機台架動率、生產瓶頸、加工時間…等製程分析,以及時並且具有成本效能的方法,建置、瀏覽及評估三度空間的製程模擬模型。在規劃與決策上免除如工廠的實體設立,並且能及早發現任何可確定的問題點,減少生產線在實際作動時的風險。
學習曲線短是Visual Components的特點之一,Plug & Play的功能,讓初學者可以在幾分鐘的時間,快速並正確地建置的一條完整的生產線,立即進行設備作動與系統模擬。
Visual Components 能讓客戶及高階主管因為明確的產品(設備及生產線)展示,可避免工廠生產線規劃與實際有誤,並能確保生產線製程能力,以進行決策。除此之外,對於設備生產公司:如KUKA機器人、MYDATA電子製程設備、Flexlink輸送設備系統等,能讓使用者應用其產品模型,進而行銷其公司系列產品;模擬專家可協助設備廠商製作該公司的設備模型,並賦予行為模式;製程規劃工程師與管理顧問公司,可應用國際各大廠現有設備模型,透過Plug & Play的功能快速建模,以可視化的設施規劃與製程分析,快速提出優化方案;行銷人員可以免費應用 3DVideo,展示詳細可視化的製程結果,加強產品(包括設備及生產線)的訴求張力;對於學術單位:可以現有實際大廠的設備模型,進行實務的設施規劃及製程分析之研究與教學,而避免只是理論上的假設。
如需Visual Components進一步訊息,請逕洽皮托科技公司 陳正輝先生。電話:04-7364000 網址:http://www.pitotech.com.tw/c/1-product40.htm。


- 新聞稿有效日期,至2008/10/11為止

數位工廠將走入生活(3D協同視覺化工具,協助製造業精進)

翻譯:陳昱均
參考自:Society of Manufacturing Engineers By Patrick Waurzyniak, Senior Editor
http://www.sme.org/cgi-bin/find-articles.pl?&03jam002&ME&20030122&&SME&


EDS的傑克軟體(請參閱上圖)可協助設計師利用虛擬視覺化的效果於最後的設計定案前,確認人因工程學的問題。而雖然數位工廠仍然是一個可望而不可及的目標,但近年來協同產品開發、3D視覺化軟體、虛擬實境、產品生命週期管理( PLM )等數位化設計系統不斷的進步,這也使得許多大型汽車業和航空業正在逐步向數位製造的業務領域邁進。

數位製造正在改變製造業往更準確及迅速的領域發展,而創造新的產品與先進的3D擬真協同作業的PLM環境,可大幅縮短新產品上市時間,同時也可減少許多的生產成本。許多大型的汽車製造業紛紛採用數位製造和製程管理(Manufacture Process Management),而其重點為協作作業及採用先進的3D模擬技術。例如通用汽車公司(底特律),福特汽車公司(福特,美國密西根),戴姆勒克萊斯勒(德國斯圖加特)和豐田汽車公司(東京)均投入許多的努力,目的為使用該技術藉此精簡產品開發的流程與成本。
視覺化工具中包含3D模擬、虛擬實境、與虛擬原型系統,而汽車製造業早已長期的廣泛運用,另外許多大型航太也同步使用中。例如類似通用等大汽車製造業早已放棄大部分工程規劃與設計,將此工作分擔給其零部件供應商,全球化的協同3D視覺化設計已成為保持競爭力的重要關鍵。 通用汽車公司的數位製造系統由該工的數位工廠團隊、Teamcenter的EDS公司(Plano, TX),以Tecnomatix科技有限公司(Herzilya, Israel, with US offices in Nashua, NH)一同完成。 而於2002年8月時EDS和Tecnomatix進行技術策略聯盟,目的為融合Tecnomatix 的製造流程管理(Manufacturing Process Management)。


上圖為於Delmia的會員大會中展現的數位模擬技術。
其實豐田汽車也於數位工廠投入許多的努力,豐田汽車已於過去幾年裡,已於3D視覺化系統中完整的建立汽車製造的產品開發流程與結構,而豐田則是採用採用達梭子公司Delmia公司的產品。 另外戴姆勒克萊斯勒也將Delmia的數位工廠運用於製作賓士汽車。 “數位模擬的創新技術不斷驅動我們,這改變了製造業的工作,”非力普查爾斯(Delmia公司總裁兼首席執行官)說到與克萊斯勒的數位工廠的專案是要於2005年時減少40 %的規劃週期時間。
而數位製造或製造流程管理( MPM公司)是產品生命週期管理( PLM )中極為重要的一個項目,CIMdata公司(Ann Arbor, MI), 估計該數位工廠的軟體及相關的服務於全球的市場規模於2002年將達3億美元左右,而該市場將被Tecnomatix / EDS公司和DELMIA /達梭系統及其夥伴所瓜分。
阿米爾(Tecnomatix執行副總裁)也提到:該數位模擬技術如配合嚴密的資料及分析能力時將大幅提昇競爭力。
3D造型協同設計技術完成改變了通用汽車公司的產品開發方法,而通用則是採用EDS公司PLM Teamcenter軟體,再加上Tecnomatix。隨著汽車製造業的產品採取更多的外包策略,更多的產品開發工作改由汽車零件供應商來擔當,此時OEM和供應商則更需要即時並可共享的設計訊息。通用說道:我們目前正在努力開發一種工具,其實也就是可進行協同設計與開發的系統,該系統提供可進行協同設計的平台,這樣就可以將一台汽車的資料於平台上進行分享,遠歐洲或亞洲的使用者可以獲得所需的資訊,而不在只是負擔龐大的電話費用。
世界最大的汽車製造於北美有800多個供應商另外也有1,000個供應商在歐洲,他們均將納入全球發展網絡的一環之中。 通用汽車公司擁有14個工程中心,全球超過18,000工程師。
克萊恩說:我們談論通用汽車的全球規模時會想到如此大的產品該如何發展?但我們是的信念是必須要有共同性 – 而共同性的部分包含共同的流程、共同制度、共同電腦桌面,我們要於北美的10,000工作站都可以發揮一樣的功能。我們的想法及生活就是要創造共同的環境,使這種情境發生在我們全球各地的平台上。
而我們的供應商扮演重要的關鍵因素。他補充說:數位製造使我們省下了10億美元及大量的信貸,而於導入IT的過程中需要考慮周圍的視覺化協同作業,並與我們的策略符合。我們於北美推動許多的專案,我們目前的生產力平均有10 %的年增長率,而我們的平均上市時間也逐漸的下降。
加快產品上市時間,數位化的虛擬產品和製造的驗證為製造業提供了一個巨大的優勢。其中包含採用了數位製造系統、機械人作業模擬、機械加工、數控刀具等等。

上圖為於Tecnomatix系統下事先於虛擬的環境中進行機器人流程最佳化。
EDS公司副總裁說製造規劃不只是產品的設計與發展,其中也可包括概念維修、服務、或早期概念設計。製造業在過去一直專注於產品的製作上,但目前反而是專注於製造流程。例如EDS的傑克的人體數位模型即可模擬於工廠的作業狀態,使製造業進行分析和調整的環境,符合人體工程學和空間的限制。自2002年8月起EDS和Tecnomatix的同盟關係,兩家公司已經將各自的功能加入到各類的軟體之中。
人們可以發明和創造創新的產品後,可利用數位模擬技術來模擬整個產品生命週期,DELMIA的主幹架構則為PPR(Product / Process / Resource)。DELMIA的長期客戶豐田汽車計劃加強與Delmia關係,而根據Takatoshi Negishi(豐田汽車總經理)提到:豐田首次開始實施數位製造始於的V-Comm 專案,而該專案於1996年時即試圖解決重工的問題,該公司的汽車開發過程中,Takatoshi Negishi說:在20世紀90年代初,我們發現大約有80 %的問題是零件干涉,而這是不能接受的,隨後豐田汽車開始使用快速原型的工具,而目前則是進步到數位製造。 該系統提供了一個非常強大的方式可進行意見交流。
產品開發的後期一旦有工程變更時,將會產生重大的損失,消除工程變更問題,將可省下巨大失敗成本。只是模擬產品性能的效益太低,採用數位工廠時存在一個極佳的整合機會,可於規劃階段即解決未來的問題,大幅降低營運成本使生產成本更加低廉。
產品開發的最後階段通常是增加成本最多的時期,如果您可以做更多的早期評價,減少上市前的工程變更,將可降低許多的成本。因為於虛擬的環境下是不需要模具或設備等修改成本。

2008年10月6日

下一波的PLM成長-「數位工廠」

CAD/CAM軟體的市場結構,在技術成熟度與競爭策略的佈局攻防下似乎就這樣底定了。PTC參數科技、Autodesk、Dassault Systems達梭、以及Simens UGS 西門子優擎,都在尋求下一個擁有強勁成長空間的市場,而PLM(Product LifeCycle Management)軟體,似乎就是下一個兵家必爭之地。引用Daratech 2006年全球PLM相關產品市佔率報告指出,達梭以25%最高,領先Siemens UGS(19%)、PTC(10%)與Autodesk(9%)。但是從亞洲企業導入PLM系統的比例上來看,這個比例將來還是有很大的變動空間在。

從CAD/CAM到PLM的演變,以台灣市場為例,十年前康柏電腦(Compaq)宣布進駐台灣市場並開始對國內製造電腦廠商發出代工訂單。當時康柏電腦便要求台灣的OEM廠商要在一個月交出設計圖來,這在當時的時空背景而言是空前的挑戰。PTC的CAD/CAM系統便在OEM強勁且嚴苛的市場需求下第一時間快速的導入了台灣市場。

然而隨著產品生命週期的快速縮短與全球化市場的驅力下,PLM工具也隨之進入了台灣市場以加速新產品上市的時程。而達梭系統與IBM在一開始就搶得了PLM的先機。IBM其實很早就有PLM,早在二十年前,IBM就開始與法商達梭系統合作,並且投入相當大的人力來進行軟體的開發、銷售、與顧問服務,使其PLM的產品及服務在全球拓展開來。2006年達梭系統結束與IBM二十多年的經銷伙伴合作關係,並且積極投入台灣市場的經營。但是在從亞洲這個PLM市場尚在開發中的區域來看,似乎Siemens UGS這個新組合帶來了許多的想像空間。

今年(2007)五月四日西門子(Siemens)已正式完成對UGS公司的收購案。西門子的Siemens Automation and Drives (A&D)集團希望透過購買UGS集團,將其自動化技術產品線,擴展到包括產品生命週期管理(Product Lifecycle Management,PLM)的計劃、設計和模擬等工業軟體,也就是全面的建立「數位工廠」。UGS的產品將使西門子A&D完成「數位工廠」,從硬體到軟體的Total solution策略。Siemens UGS在「數位工廠」上所產生的綜效如何,將會是未來PLM市場上值得關注的

取材自:先構技研 2008/09/15 郭建甫 Jeff Kuo
http://prefactortech.com/News_09.htm

數位模擬創造機械人市場商機 — Simulation Creates Market

魏金木,大同發那科Robot營業技術部經理說:「五年前日本發展出來的機械人模擬技術為我們賣了不少機械人!!」「當時的機械人模擬技術算是很新的話題,發那科領先市場推出機械人的模擬服務,為公司帶來了實質銷售與品牌上的效益。」Simulation Helps Market,五年前的模擬技術幫大同帶來了商機與優勢市場的綜效。然而,在數位製造話題沸沸揚揚的今日,模擬技術的發展已經不可同日而語,在歐美日自動化廠商紛紛採用最新的數位工廠模擬技術,來掠奪亞洲龐大的自動化市場時,台灣的製造業與設備廠有什麼優勢存在?

今日,機械人模擬技術在自動化市場上已經不是個新穎的話題,而是個必要服務。即使如此,在台灣市場上能提供模擬技術服務的機械人廠商,也僅僅只有少數的廠商而已,其他如KUKA, (會員編號:B0424)ABB, STABULI等外商,皆並未將模擬技術引進台灣市場,「需要將人員送往原廠受訓方能提供模擬技術的服務」知名國外機械人設備商在2008世貿機器人展上這樣告訴我。由此可見台灣的「彈性製造系統」供應商與其使用者,對於全球競爭的警覺還不夠,加上模擬軟體原廠對台灣市場的不重視,使得製造業的困境更是雪上加霜。抹平世界的十大推土機,在把世界剷平的同時,也把台灣的地位給鏟到了邊緣去。失去了製造優勢的台灣,要靠什麼來升級?

Simulation Creates Market,「全方位的模擬能力,代表了整合市場的能力。」陳昱均,先構技研(會員編號:B0429)的執行長如是說,「數位工廠所代表的是一種事先最佳化的技術,裡頭包括了自動化設備(機械人)、夾治具、作業人員、周邊料架等製造資源與流程的整合式模擬。」台灣多年來在製造上所累積的技術能量與實務經驗剛好可以利用數位工廠的模擬技術做個總整理。台灣製造市場的衰退已經是個不爭的事實,接下來我們能做的就是將先進的製程能力與設備整合能力推銷到全世界的製造業,也正符合了「世界是平的」一書中所提到的第五、六輛推土機;業務流程外包(outsourcing)、境外生產(offshoring)的發展趨勢。而先構技研藉由先進模擬技術正站在這個浪頭上,準備將數位工廠技術推向全世界。

取材自:先構技研 2008/09/03
http://www.prefactortech.com/News_08.htm

2008年9月29日

"全球化協同設計製造"

How Electronics Industry achieves Global Product development across the world with Dassault Systemes solutions (電子業全球協同設計製造概念...) "

全球化協同設計製造"的趨勢了已經不可抵擋,我們可由下個影片瞭解所遭遇的問題,而從事設計的工程人員更應該瞭解,才能在這經競爭的環境中取得先機.(身為工程人員於選擇工具時要特別注意)

為何模擬專案會失敗的七個原因(7 Reasons Why Simulation Projects Fail? )

1.模擬劇本未實現
2.想模擬所有的人事物
3.期望過高
4.無法控制模擬劇本與實物之差異
5.未依作業流程進行模擬
6.利用錯誤的作業流程進行模擬
7.無作業流程即進行模擬

為何我們需要數位模擬(Why do we need the Simualtion? )

1.過於複雜的系統,而使用簡單的數學公式或經驗法則無法獲得解答時。

2.計畫建立的系統屬於高成本或長時間,存在高風險之現象,而為降低風險,可利用模擬先行確認系統之可行性。

3.已存在之系統需進行改造,但因停機調整成本過高,導致專案時程很短,此時則可利用模擬確認專案流程或步驟,藉此降低風險。

4.確認未知的風險。

模擬將會是未來十年的趨勢

模擬將會是未來十年的趨勢(Simulation will popular in the next ten years),現代的專案投資金額越來越大,相對的其風險也就越大,數億元的投資案中你願意承擔失敗的風險嗎?我想如果可以不承擔風險或降低風險的話,沒有一位投資人想要承擔風險的。
而透過3D的實境進行虛擬模擬可降低規劃或設計風險,這將是未來的趨勢,也是目前各國全力發展,但這不是買軟體來用就可了,必須結合Domain Knowledge才有可能完成的。
DELMIA/CATIA為我目前使用最頻繁的軟體,分享給各位瞭解。

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DELMIA 數位工廠軟體,是由目前工業用軟體領導廠商 Dassault Systems 公司所開發出來的生產製程規劃專用軟體,是繼 CATIA 產品設計。Smarteam 產品資料管理後另一協助廠商,加快產品量產上市速度,降低生產規劃錯誤率,及提高生產線效率,降低生產線建線風險及降低生產成本,快速獲利的一大利器。
主要用於產品設計完成後,生產工廠之產品 (零件。次組件。 系統件)、製程 (工作數量、工作順序、工時)、資源(生產設備、工具、夾制具、機械手臂、加工機台、CMM量床。。),3D 化之生產工作規劃、細部驗證、產出分析之數位模擬整合應用 。
可適用於航太業、汽車業、機車業、手機組裝業、家電業,FPD 平面顯示器產業機械設備加工組裝業,造船業,整廠整線輸出業等 …

數位工廠技術在工廠實務上的應用領域介紹
1. 產品生產製程規劃的應用
2. 產品組裝順序及過程確認的應用
3. 生產組裝人因的應用
4. 現場工令編寫及現場查詢的應用
5. Robotics 機械手臂模擬的應用
6. 加工製程規劃及公差解析的應用
7. 加工機台實況模擬的應用
8. (離線/線上) 量床品質檢測的應用
9. 工廠大物流模擬的應用
10. 工廠自動化控制模擬的應用
11. 數位工廠的全面導入與整體整合應用

DELMIA 數位工廠產品之區分依用途可分為以下四類
(1) E5 製程規劃
> DELMIA Process Engineer
> Work load Balance
> Automatic Line Balancing
(2) V5 製程細部規劃驗證
> DELMIA DPM ASSEMBLY
> DELMIA DPM Human Builder
> DELMIA DPM Inspection Process Planner
(3) D5 生產線模型建構模擬分析
> QUEST Discrete Event Simulation
> QUEST Express
> IGRIP
> Virtual NC Dynamic Machine Tool Simulation
> Virtual NC Machine Build

·Catia 是由研製幻象戰機的法國達梭公司所研發,Catia 系統最早應用在民航機、戰機的形體設計,例如全世界大部分的波音飛機,均採用此一系統作精確的設計與製造;之後在航太領域商機逐漸達到飽和之後,便擴大領域到汽車、電腦及其他精密家電產業。
Dassault Systemes 於 2000 年推出 Catia V5 這項 Catia 系統的最新產品,目前在全球市場佔有率達到七至八成。Catia V5 最大的核心競爭力優勢在於可藉由「知識智慧庫」發揮即時錯誤導正的功效,將可有效幫助工業製造各個部門在設計、生產上的協調統合。
經由 Catia V5,從飛機、汽車,到消費性家電用品都可直接在電腦螢幕上進行設計,然後生產;例如波音 747、777 可直接在電腦繪圖後進行生產,不必像過去一樣需要先生產模型機。

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事件/排程/物流/生產流之分析模擬

事件分析模擬可利用QUEST Discrete Event Simulation這套軟體來達成。主要運用範圍為工廠大物流模擬及事件模擬的應用。例如要幾個Buffer或Machine才可以達成所設定的Cycle Time。

AMT Engineering- Auto Painting Simulation

塗裝機械人之協同作業之Cell也可利用IGRIP軟體進行Layout佈置規劃.也可進行噴塗狀況之模擬。

AMT Engineering- Ergonomic Simulation

人員作業也可利用IGRIP之ERGO模組軟體進行作業分析模擬,另外也可確認Layout佈置規劃結果。

AMT Engineering- Simulation of Robot Packing Pallets

搬運機械人之工程站也可利用IGIRP軟體進行Layout佈置規劃及Cycle Time模擬確認.可使投資分析更加的精準,也不用擔心工程站是否可達成設定目標。

機械人焊接規劃模擬

數台機械人協同作業時如何於規劃的Cycle Time中完成任務?這是工程規劃人員最頭痛的問題。預算不足與時間緊湊總是最大的敵人,工程人員追求永遠在設備投資與產出中尋求平衡點,但利用IGIRP軟體除了可進行機構干涉確認外,也可進行Layout佈置規劃及Cycle Time模擬確認,使規劃的結果更加精準。

Delmia應用案例 by Augustine

Car engine ford 3d duratec HE assemblage

引擎組裝複雜嗎?透過Digital Mock Up可以將複雜的步序進行模擬確認,對於設計人員及規劃製程是不錯的工具。

Flight Simulator X - First Commercial Flight Airbus A380..

當全球最大型客機空中巴士A380在..新加坡亞洲航空展翱翔後,而準備降落時,你可曾擔心”機場的跑道規模可以讓全球最大型客機空中巴士A380降落嗎?”..透過數位模擬的技術…可以於設計階段便進行機場及飛機之相合度確認…大幅降低降低設計的成本,風險,時間….

製造業中的"創造業"

這家公司原本是工具機製造商,後來近幾年來公司轉型為系統整合商的角色,仔細觀察該公司的財務報表發現四年前還是虧損的狀況,但隔年即為損益兩平,而近兩年的營收大幅成長,他的秘密倒底是什麼?....其實該公司的秘訣即是利用數位技術(規劃、設計、模擬)與顧客一同規劃開發Cell或是Station(工程站)甚至是Line(生產線),提升交易的成功率並縮短交易流程,其實說穿了就是利用數位技術+協同規劃設計之行銷法來推廣他們的"工具機",而不只是運用於工程改善,所以AMADA以"製造業的創造業"為其企業價值核心,以創業業的精神來行銷,所以這也是AMADA與其他工具機廠商差異之處,下列有兩個網站連結,各位可以參考看看!



AMADA 最先端板金技術提案
http://mw.newmaker.com/news_25146.html
Amada has built new Solution Packages
http://www.digital-bankin.com/aboutvpss_en/about_02.html

以前的我總是在想如何由90分進步到100分,但看過這家公司後,發現原來別人的思考邏輯為如何由90分大躍進到200或是300分!這家公司的成功轉型經驗可給台灣企業不少的啟示,而台灣如何由"製造"導向走到"創造"導向將會是未來最重要的課題。

模擬飛機組裝之目的

模擬的目的就是要於設計階段便解決組裝工時、學習曲線等生產製造的問題。


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以下文章參考自 「飛機製造工時 」

http://alfredcave.blogspot.com/2009/07/blog-post_4621.html

組裝及測試工時有關因素

在組裝飛機的過程是相當耗時的,它沒有辦法(至少目前沒有)像生產汽車或電腦產品一樣,可有一條完整的自動化生產線,組裝飛機的方法除極少數目前正在研究使用焊接技術外,絕大部分是以傳統之鉚釘來鉚合零件,或用螺栓組合零件,因此需要靠大量的人力工時,利用組裝工具、型架將一個個零件組裝成一架飛機。尤其是剛開始組裝前面幾架飛機時,由於員工缺乏經驗與工具使用之正確性,所耗用的時間往往會較長,但愈做愈熟,加上工具可能會作適當的修改,愈到後面的飛機組裝工時就愈來愈少,這就是所謂的「學習曲線」效應。一般來講,組裝一架飛機所需的時間與下列各項因素有關;

學習曲線
人員素質
組裝工具
廠房設施
學習曲線

現在假設員工素質優秀,為成熟的技術員,組裝工具使用亦非常的方便且合乎人體工學之要求,廠房設施、燈光需求均合乎工業安全標準的要求,在這種情況下,我們來說明一下「學習曲線」的意義。

所謂「學習曲線」簡單的說是成熟的員工在適當的工具與廠房設施下去組裝一架過去沒有組裝過的或一架新飛機時,組裝所需的工時是與組裝完成的架數呈遞減的關係。「學習曲線」常常用百分比表示,例如80%的學習曲線的意思是說,當第一架組裝的工時假設為100小時,第二架組裝的工時則為80小時(100*0.8),第四架組裝的工時為64小時(80*0.8),第八架組裝的工時為51小時(64*0.8),第十六架組裝的工時為41小時(51*0.8),依此類推,最後組裝的工時趨近一個常數。同時當我們說85%的學習曲線時,第二、四、八、十六架……之工時則為85、72、61、52、……小時。若為100%的學習曲線,則表示沒有學習進步的空間,每架飛機組裝的工時均為100小時。若用圖形來觀察,則如附圖所示。



但我們要注意一件事,這條曲線是理論值,真實的點可能會高於(或低於)理論值,散佈於曲線的兩旁,尤其是最前面的幾架飛機,真值可能會跳動的很厲害,但在數十架之後真值和理論值應相當一致(或十份接近),而真值的趨勢線和理論曲線也會相當一致(或十份接近)。

飛機組裝工時
若你為一個飛機製造廠組裝經理時,要如何去估算組裝所需的工時呢?只要依據上述學習曲線的文字說明方法,(其實學習曲線有一個不太複雜的數學公式),即可估算出所需的工時。但是前題是要先決定學習曲線的百分比以及首架工時。美國中央情報局的智庫蘭德公司所發佈的研究報告及文章指出,一般而言,飛機組裝工時的學習曲線約為85%。在「FAA新機認證」一篇中,我們說過可由飛機的全部藍圖中列出物料清單,所以你已知道每架飛機需要多少個零件或組件、及以多少個鉚釘或螺栓、或多長的焊接需求、也知道每個零件及組件的尺寸……等等。在美國由於航空工業發達,有相當可靠的數據供你使用,通常是採用第一千架的經驗標準值,把每個鉚釘的鉚合時間、每個螺栓的栓合時間、每一英吋的焊接時間、不同大小的零件的提舉定位時間……等等全部加起來,就得到第一千架的組裝工時,再反向推算回去得到首架工時。若還沒有完全設計完成,沒有物料清單可以應用,倒是一件令人麻煩頭痛的事情,只能參考類似機型之工時。

一般人常會有一個誤解,要拿第一架原型機的真實工時來做為首架工時。其實不然,前面說過最前面的幾架飛機,真值可能會跳動的很厲害,如果你依此來做人力及資金規劃,不是太多就是太少。真正的作法是以第一千架的組裝工時反向推算回去,再與真值做比較,檢討你的工廠流程及效率。此外,近年來美國有不少航太廠商將一些組裝工作移轉到台灣或中國大陸,由於不是新的工作,重新開的生產線不能視為第一架,但也不能由原來生產的架數開始計算,因為雖然工具、工序、計畫都已妥善,但人員究竟是新手。依美國航空工業的經驗是回溯⅓,例如原來生產了三百架,新生產線的第一架工時約與舊生產線的第二百零一架相同。

還有,你不能反向推算時使用某個百分比,得到首架工時之後,又用另外一個百分比正向計算。筆者就碰到過一個例子,一家美國航太廠商願意將新機製造的部份工作移轉亞太地區,考慮到亞太地區的民用航空工業正在萌芽階段,故以75%的學習曲線來反推首架工時(可得到較高數值),可是該亞太地區的廠商卻只知道一定要用85%的學習曲線,而且只有正向推算的概念,所以一直在學習曲線的百分比(75%或85%)和原型機的製造工時上打轉,完全不瞭解美國航空工業的經驗、組裝工時的標準、以及學習曲線的真實內涵。

對「學習曲線」一知半解的人通常計算能力都還不錯,因為在固定了首架工時之後,愈大的百分比表示愈陡的降幅。若純以此數學觀念應用在採購、計價和議價的方面,作為賣方,你的工時報價所採用的學習曲線百分比是愈高愈好,表示所需的工時多,要賣的價格也就水漲船高了;反之,你是買方的話,當然希望賣方的工時報價是愈低愈好,亦即學習曲線的百分比要愈低愈好,表示所需工時少,要採買的價格也就相對減低了。

量產率

有關飛機的生產,我們也常常聽到所謂的年量產率或月量產率,亦即一年生產幾架或一個月生產幾架。量產率通常決定於交機給客戶的時程,有了量產率以及組裝飛機的工時後,所需的人力以及相對應之員工工作時數(每天一班、二班或三班制工作)便可決定,當然與組裝工具的套數亦有關連。

”精實生產”的下一波革命即將來到!

The next solution for the Lean Production

Toyota汽車的”生產規劃”一向集中於日本設計,其中包含產能及生產線規劃,而Toyota位於全球各地的製造工廠只有生產之功能。而當新的車型要導入開發時,各地區的工程師必須前往日本去瞭解並且檢討新車型的製造方法。

嶄新的現代的數位技術可將資料儲存於網路上分享給各地的工程師,而進一步利用數位模擬技術來實現”製造導向之設計”方法,而英國的工程師得以於”設計階段”時,便利用模擬技術於電腦中模擬未來的作業之情境,其中包含人工及自動化作業,而藉此使生產達到最佳化的模式。至於模擬的範疇則包含製造流程、製造工具設備及人員作業及訓練等,模擬檢討的過程中,這些資料可以回饋給日本的工程師,Toyota日本總部還是有絕對之控制權,而透過數位的技術可使來往日本與英國的次數縮短,這不只是單純的代表旅費成本縮短,這也表示整個由設計到製造流程的時間縮短。


P.S.原文請參照下列文章(未逐字翻譯,只以文章大意解說)

FindArticles - Toyota Manufacturing UK Uses DELMIA to Optimize Design-for-Manufacture Process; Digital Technology Enables Automakers' Strategy for Global Information Sharing across the Extended Enterprise
Business Wire, Oct 26, 2005

Flexsim Model- DVD Assembly Line

電子業之生產線於投產前可能連Layout或是人員配置都還搞不清楚,但透過DVD組裝生產線之模擬可與事前瞭解規劃是否有問題,可降低學習曲線!

數位工廠將是製造業的秘密武器

綜觀全球之總體經濟環境,不難發現目前國際能源價格高漲、全球資源爭奪激烈、新興國家對能源及資源的需求急速增加,帶動全球物價上漲,各國無不將資源的取得及運用效率視為施政重點。資源之取得在於「經濟力」之強弱,不在本探討範圍內,而「運用效率」則是未來的事業契機,因為經濟的的總成本可區分為兩個面向,一為「製造成本」,也就是物質的轉化成本,二為「交易成本」,例如法規、交易流程等等,而於提升物質轉化效率部分則往往仰賴「學習經驗曲線」及「新技術」的突破,「新技術」不確定性高不見得立即有所幫助,而「學習經驗曲線」其實也必須經歷一段沒有效率的製造。

提升效率之方法就是在投資前事先於電腦中利用模擬程式確認,可使利用效率大幅提昇,歐美等大公司早已經「虛擬工廠」技術列為核心技術之一,而目前日本、韓國、印度等亞洲國家之領導型廠商,也紛紛將虛擬工廠技術列為其公司未來五年之核心競爭力,這是未來不可避免的趨勢,而這對於台灣製造產業之價值鍊勢必有劇烈的影響。

罐裝工廠模擬-Flexsim Model- Bottling Line

Flexsim是進行流程與物流模擬的一套軟體,下列則為使用該軟體模擬罐裝工廠的生產流狀況,而我們可由此模擬確認生產流的可能性及物流的供應等問題!

高級車連規劃過程也要求完美!


看到高級汽車製造商願意投資鉅額於數位虛擬工廠上覺得蠻合理的,我想這是因為高級車的製造成本也比較高,如果規劃錯誤的話,反而造成更大的損失,所以在設計新車型時即開始針對工廠之配置進行規劃。

畢竟完美就是高級車的代名詞



本田汽車於數位工廠中的人因模擬

人體模擬只是數位工廠應用的一環,而本田汽車也開始大量的運用。

http://www.86vr.com/news/industry/200611/9342.html

在2006年10月31日由日本DELMIA公司主辦的“DELMIA 亞太用戶會議2006(DELMIA Asia·Pacific User Conference 2006)”的主題演講上,本田介紹了其的虛擬工廠戰略。

  本田四輪新車型中心整車技術室的生產技術骨幹並木明發表了題為“本田對‘多維製造’的嘗試”的演講。演講中,並木引用了在設計部門使用的基於“DELMIA HUMAN”的人機模擬技術,談到了如何利用三維資料縮短開發週期。

  該公司表示,不光只是使用三維(3D)資料,還需要向多維邁進,在3D基礎上增加時間概念達到四維(4D),將視覺和手、腳等納入考慮範圍達到五維(5D),再加上個體差異共六維(6D)。最終目標是發展到七維(7D),使虛擬世界具有無限接近現實的真實感,使依靠感覺和直覺的作業實現視覺化。

  作為多維的範例,演講中利用大量視頻內容,介紹了各階段的智慧類比的實例。比如4D,通過加入時間概念,就能對動作的可完成性、時間管理和步驟的合理性做出判斷。

  另外,作為5D來說,通過分析視覺、手、腳的位置,將能進一步提高作業效率。通過對視角進行驗證,就能確定頭在作業中的位置。上半身和下半身的位置則分別根據手、腳的位置來確定。通過對腳部的移動進行模擬,將能逐步提高相同作業時的效率。經過上述探討的專案都已作為經驗積累下來,並在海外工廠等進行全球化作業推廣方面發揮了作用。

  作為6D來說,主要就是驗證體格的差異和供貨地的不同會使作業產生什麼樣的變化。並木舉例說,向左舵車推廣已在右舵車上驗證完畢的作業時,既可利用鏡像功能對左右對稱的作業進行編輯,也可確認不同的作業高度會給身體造成什麼樣的負荷。

  關於7D,並木表示目前仍在進一步探索。正在通過以半透明方式對看不到的部分顯示出來,使依靠感覺和直覺的作業實現視覺化,同時還在研究如何把美表現到讓人感覺到是真實的程度。

Mazda 貫徹國際化自動化數位化 (數位工廠系列)

2000-05-02 / 經濟日報 / 32版 / 綜合產業 記者黃嘉裕/台北

早上8時多,日本Mazda員工手拿著公事包,魚貫穿過廣島總部大樓前面;上班人潮中,裡面有外籍人士、也有日本中年人、年輕人,凸顯出Mazda是家美日混血、擁有80年歲月的車廠。

走進總部陳列著Mazda當紅的車系,有今年1月起限定200輛在網上銷售的Demio、有轎車系列的Capel-la和Familia房車;也有銷售突破50萬輛的MPV休旅車、去年3月上市五至七人座的Premacy;以及Mazda自傲引擎技術的MX-5、RX-7、Roadster等跑車。

連著總部大樓隔壁的新聞室,半橢圓式明亮空間內,擺著已在去年東京國際車展亮相、今年底即將上市的都會SUV(越野)休旅車Tribute,是Mazda過去從來沒有嘗試過的車種。

是什麼力量,驅使一家以三輪摩托車、貨車起家的車廠,轉變為世界品牌,成為日本第五大車廠 去年日本車廠中,除了豐田 (Toyota)、本田 (Honda)獲利外,日產、三菱仍陷虧損的泥淖,Mazda為何能夠自1996年轉虧為盈,最近連賺兩年約2億多美元呢

最早開放外人投資

第一個答案是,Mazda是最早以開放外人投資的日本車廠。

日本Mazda株式會社總裁費爾斯 (Mark Fields)說: 「福特與Mazda兩家合作的關係,可以追溯30年雙方零件買賣往來。」1979年福特取得25%的Mazda股權,1996年福特再提高持股比率到33.4%;這種車廠合併模式,早於日產、三菱在近一年來才找到合資夥伴。

費爾斯並不是第一位由福特派駐Mazda,之前已有兩位福特總部派來的。費爾斯點出Mazda擁有其他「剛」結婚的日本車廠優勢,他說: 「車廠合併最容易忽略了如何降低管理和後勤支援成本,初期只能期望節省零件與製造成本。」

現在的Mazda廣島總部,可以隨時看到「老外」。Mazda總裁、管理財務、產品開發到銷售主管,清一色是外國人。再看看Mazda中堅的主管,接觸到日本人至少都是英文流利,彼此上下溝通不難。

把場景搬到同樣是設在海濱的防府工廠,距離廣島170公里處,是一處以外銷世界為主的汽車工廠。來自台灣媒體一位資深記者觀看過後,評估防府工廠自動化程度至少80%以上,不輸歐美大廠。

在防府工廠,找到了第二個答案,Mazda有自己一套的自動化生產流程。

年產能40萬輛的防府工廠,去年只製造29.5萬輛,其中七成出口,三成內銷。這可能是受到日本不景氣影響,Mazda去年較前年產量下降了3.8%。



高自動化生產流程

根據日本汽車製造協會 (JAMA)表示,日本11家汽車製造廠商1999年的國內產量,下跌至989萬5,476輛。是日本20年以來,汽車產量首度沒有超過1,000萬輛。

費爾斯也擔心日本經濟復甦問題,儘管日本3月失業率高達4.9%,零售額連續36個月萎縮,顯示消費不足,汽車市場內需黯淡。

Mazda自動化生產體系協助穩定品質,提高顧客滿意度。防府工廠員工3,500人,去年製造29.5萬輛,平均約每人每年84輛,較台灣車廠生產效率高 (1998年中華汽車平均每人生產力35.4輛,排行三菱全世界車廠第二位)。

儘管日本車市不景氣,內需萎縮,Mazda外銷車一直成長中。尤其是台灣市場雖囿於日本進口車配額,台灣Mazda第一季已經消化50%以上配額,有志難伸。外銷替Mazda找出路,也是自動化彈性生產的表現。

踏進防府工廠,自動衝壓機較過去提高70%效率,車身也是由270個機械人銲接,工廠主管告訴我們「解決工人不願從事危險、骯髒和辛苦的3K工作問題,銲點均勻而保證品質。」,Mazda的Premacy和MPV車系正在混合生產中,全部銲接點達到3,000多處。

日本車廠以車體組裝線自動化來表示,防府第二工廠自動化程度達到21%,但從前面的車身幾乎百分之百銲接,無人搬運系統,以及塗裝工廠採用獨特360度旋轉的Hi-Reflex塗裝技術,自動化程度令人咋舌。



將高科技導入研發

回到廣島總部的數位設計中心 (MDI),看到另一個高科技的秘密設施。Mazda把運用資訊技術 (如立體3D設計、數位模型等)在總部建立一處「虛擬工廠」,與全世界的零件供應廠連線。

「我們相信透過MDI的運作,已將新車開發時間由過去的27個月降到目前的18個月,未來兩年的目標是到14個月。」Mazda研發業務管理本部最高主管山本紘說,「MDI從1995年2月啟用以來,完成兩個二階段,已經訓練5,000多人次熟悉各項技術,將進入第三階段整合到模擬測試等高難度技術。」

過去,車廠新車開發耗時耗力,Mazda不僅將科技導入設計、開發、模擬測試等前半段,例如共用零件的設計研發,MDI估計節省了三成研發費用以及人力。這是Mazda為何能在同業脫穎而出的第三個答案。

Mazda拍了一部三分鐘的品牌形象錄影帶,故事中一再出現Zoom-Zoom的字眼,代表學步的小孩子對汽車喃喃自語意思。

如果用「Mazda」公司名字來解釋它挑戰未來的意義,其中的z代表Zoom-Zoom的車子,而上述國際化的合併(Merge)、自動化(Automation)、及數位化(Digital)等三個面向,正是背後努力走過軌跡。

若是硬要找到其他的答案,在費爾斯這位今年才39歲、日本汽車業最年輕總裁的笑容上,找到另一個A,那就是欣賞(appreciation)。

費爾斯告訴我們,Mazda的造車理念是讓消費者坐進駕駛座裡,充滿感情,喜歡Mazda。換言之,以創新產品及最好售後服務,提供車主一個有價值產品。一輛令人欣賞的車子。

2008年9月28日

PLM之後,數位輔助設計軟體市場的下一波成長動力

本文章參考自先構技研網站 www.prefactortech.com
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Author: Jeff Kuo
Participants: Augustine Chen, Jeff Kuo

CAD/CAM軟體的市場結構,在技術成熟度與競爭策略的佈局攻防下似乎就這樣底定了。PTC參數科技、Autodesk、Dassault Systems達梭、以及Simens UGS 西門子優擎,都在尋求下一個擁有強勁成長空間的市場,而PLM(Product Lifecycle Management)軟體,似乎就是下一個兵家必爭之地。引用Daratech 2006年全球PLM相關產品市佔率報告指出,達梭以25%最高,領先Siemens UGS(19%)、PTC(10%)與Autodesk(9%)。但是從亞洲企業導入PLM系統的比例上來看,這個比例將來還是有很大的變動空間在。
從CAD/CAM到PLM的演變,以台灣市場為例,十年前康柏電腦(Compaq)宣布進駐台灣市場並開始對國內製造電腦廠商發出代工訂單。當時康柏電腦便要求台灣的OEM廠商要在一個月交出設計圖來,這在當時的時空背景而言是空前的挑戰。PTC的CAD/CAM系統便在OEM強勁且嚴苛的市場需求下第一時間快速的導入了台灣市場。
然而隨著產品生命週期的快速縮短與全球化市場的驅力下,PLM工具也隨之進入了台灣市場以加速新產品上市的時程。而達梭系統與IBM在一開始就搶得了PLM的先機。IBM其實很早就有PLM,早在二十年前,IBM就開始與法商達梭系統合作,並且投入相當大的人力來進行軟體的開發、銷售、與顧問服務,使其PLM的產品及服務在全球拓展開來。2006年達梭系統結束與IBM二十多年的經銷伙伴合作關係,並且積極投入台灣市場的經營。但是在從亞洲這個PLM市場尚在開發中的區域來看,似乎Siemens UGS這個新組合帶來了許多的想像空間。
今年(2007)五月四日西門子(Siemens)已正式完成對UGS公司的收購案。西門子的Siemens Automation and Drives (A&D)集團希望透過購買UGS集團,將其自動化技術產品線,擴展到包括產品生命週期管理(Product Lifecycle Management,PLM)的計劃、設計和模擬等工業軟體。UGS的產品將使西門子A&D完成“數位工廠”從硬體到軟體的Total solution策略。Siemens UGS在”數位工廠”上所產生的綜效如何,將會是未來PLM市場上值得關注的。

豐田汽車以速度拉開與對手距離(數位工廠系列)

本文章 轉貼自 【2004-03-08/商業周刊/850輯/P.126 】

在消費者多變的時代,速度往往決定了一切。能更快因應市場變化的人,才能成為贏家。為此,豐田汽車特地研發出全球車身裝配線﹝Global Body Line﹞,以做為下一階段的競爭優勢。
豐田汽車近幾年在市場上不斷成長。根據《日本經濟新聞》的報導,光是去年,豐田在美國就銷售出二百零七萬輛車,市場占有率為一一‧二%,創歷史新高。根據美國《高速企業》雜誌的報導,豐田汽車計畫在二○一二年以前,將市場占有率提高至一五%,超越龍頭老大美國通用汽車,成為世界最大的汽車製造商。
標準化
推廣全球車身裝配線
為了奠定下一階段的競爭優勢,豐田汽車已研發出一套有效率的彈性生產方式,名為全球車身裝配線。現在,豐田汽車已經陸續將全球車身裝配線推廣至全球,並建立標準化的金屬加工作業。
全球車身裝配線的前身,即為彈性車身裝配線﹝Flexible Body Line﹞。不過,全球車身裝配線比起舊的生產模式,多了許多優點。首先是更為節省空間及時間。以往,豐田汽車的生產線需要三個機械棘手才能固定車身,讓作業員進行焊接的工作。現在,全球車身裝配線將其簡化為一個機械棘手,即可固定車身。因此,車廠可大幅減少機械棘手的數目,節省出來的廠房空間,即可拿來做為汽車修理廠或其他運用。

有效率 :不同車款同一生產線
而全球車身裝配線另一個特點在於彈性。例如,豐田將作業方式標準化,無論是由作業員或機械操作,都可達到一樣的效果。因此,在人力比較便宜的地區,豐田汽車可選擇用人力進行焊接工作,而在工資比較高的地區,豐田就選擇用機械人代替操作。
全球車身裝配線的最大優點,是同一生產線可生產不同車款。同一生產線若要生產不同規格的車子,例如要從Sienna小貨車變成生產Camry轎車的話,只要從裝配線運來不同規格的機械棘手,就可進行裝配。因此,汽車廠內經常需要儲存超過五十種的機械棘手,因應各種不同的車種。
研究出全球車身裝配線之後,豐田汽車分成幾階段試行。一九九六年先在越南進行生產,使用少量生產及人工作業模式。隔年則運用機器人,在越南測試大量生產的方式。第三階段開始在日本生產,經過不斷的測試修正及標準化之後,豐田汽車才開始將全球車身裝配線推廣到全球各國。
豐田汽車擅長將複雜的作業簡化,而後再標準化,並且迅速推廣至全球。例如,在作業標準化方面,豐田汽車使用數位工程,在電腦上模擬機械人的動作,使得機械動作可以規律的進行重複,並且不會產生碰撞。而裝配不同車種時,並不需更換機械人,只需更換機械人的軟體即可。
使用全球車身裝配線之後,為豐田汽車帶來不少利益。豐田汽車的工程師傑克森﹝Don Jackson﹞在近期美國《財星》雜誌指出,比起舊的生產線,新的生產線可減少豐田五○%的投資成本。在開發新車型方面,也比以往節省了七○%的成本。現在,豐田可依照市場需要,在同一生產線上生產不同車種,以及不同的數量,這在五年以前幾乎是不可能的任務。

大利多:節省作業及存貨成本
運用全球車身裝配線,亦為豐田節省了不少存貨成本。以往,豐田汽車在美國喬治城的工廠,大約需要一百輛的存貨,現在只需要五十輛的存貨即可。而新的生產模式也大幅減少了前置作業時間,縮短到只需要五天的前置作業時間。目前,豐田汽車全球三十四條生產線中,已有三十條生產線開始使用全球車身裝配線。而其他的生產線也將陸續使用該模式。
豐田汽車的彈性製造模式,為汽車產業建造了另一個典範。現在其他汽車大廠,例如本田汽車及日產汽車,也正朝相同方向前進,希望在同一生產線上,能生產不同種類的車子。
日系汽車的彈性及效率,正是歐美汽車目前急需加強之處。根據美國《商業週刊》的報導,美國前三大車廠的生產線,往往只能大量生產單一模型的汽車,較缺乏彈性。在生產效率方面,美國汽車更是落後日系汽車。即使是產業龍頭通用汽車,在製造效率方面仍落後豐田三至四年。相較起來,歐美汽車廠可能還要多加努力及創新,才能迎接豐田汽車的挑戰。

何謂數位工廠(What's digital factory)?

數位工廠的定義有很多,其中之一如下:是先期(Proactive)的產生出生產計畫(Production plan)的方法,目標是預先以數位化方式篩選各項規劃方案的效果。數位工廠的技術可以整合各種數位模型(CAD)和方法(CAM/CAE),以完成產品開發、設計最佳化、生產製造最佳化的大部分工作。有了數位工廠的技術,廠商就能在蓋廠或完成生產系統以前,就在電腦上設想未來生產運轉的真實面貌。為了達到這個目標,必須採用電腦輔助軟體進行所有廠房、產品組件、機械工具、治夾具、輸送系統甚至是作業人員的幾何設計,還需要有系統模擬的隨機概念以及生產流程3D視覺化軟體技術的配合。
對數位工廠技術感興趣的廠商,主要都是生產構造複雜的產品,像是:汽車業、航太產業、電子業、建廠和工業工程業。
數位工廠技術在汽車業的應用已經蔚為主流。這種模擬概念目前在汽車業已經脫離實驗階段,而成為產業升級的重要技術。

數位工廠技術的主要目標有下列幾點:
加速生產規劃的流程
降低成本
提升規劃品質
降低產品和流程的複雜程度
加強建廠業者和供應商之間的溝通管道

目前收集在各國擁有數位工廠服務的機構如下:
先構技研(Prefactory Technology & Research Corporation)
Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA
Heinz Nixdorf Institute
Unity AG
OLHO Technik
Simens AG
哈根堡軟體技術中心
林茲機電中心
PREFACTOR 技術研發股份有限公司(台灣)