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淺談產品研發之同步工程整合應用
 

【作者: 白光華】   2002年03月05日 星期二

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同步工程應用於研發管理已有很長一段時間,但於21世紀之今天由於資訊科技之蓬勃發展,最近在研發管理之應用上又捲起一股風潮。其主要原因有以下幾點:


1.台灣之企業接單型態漸由 OEM (代工製造商)轉型為 ODM(原創設計廠商)


2.科技技術高度成長,新產品研發技術障礙降低,誰能以較短之時間研發出新產品即搶佔市場利基。如目前熱門之 CAR PC (汽車電腦) 市場。


3.產品生命週期縮短。


4.為滿足個別市場及個別客戶之需求必須大量之客製化。


管理實務上,將企業利潤的來源區分成研發利潤、市場利潤、採購利潤與管理利潤四種。而研發則是企業建立長期競爭力之核心,其利潤也是最豐碩。由於台灣內需市場幅地較小,企業難與世界領導廠商在市場通路上爭一席之地。故早期台灣企業皆專注於採購及管理利潤;然而大陸市場之開放,明顯的在製造能力上,漸漸已失去領導地位。


台灣之企業對此皆有意識其競爭力之危機,漸將其核心競爭力由製造轉為新產品研發;然而多數企業之主管,對於同步工程之應用大多只是概念階段,或是知其應用但由於過份之分工及專業,而無法發揮其整合與同步之效能。


研發管理應有之效益

研發之效益

新產品研發基本上應有之效益有以下幾點:


1. 快速回應個別客戶的需求(產品之市場性)(Design For Postponement;延緩設計)


2. 研發客戶所需要之產品(產品之功能性)(Design For Customer;設計配合客戶)


3. 提供品質穩定之產品(產品之信賴性)(Design For Reliability;設計配合品保)


4. 具大量生產之效率及小量生產之效能(產品之可生產性)(Design For Manufacturing;設計配合製造)


5. 產品易保養及維修(產品之可維護性)(Design For Serviceability;設計配合售後服務)


管理之效益

新產品研發必須整合相關部門所衍生之效益有以下各點:


1. 縮短研發時間,快速回應市場需求。


2. 提升研發品質,有效掌控研發資源、進度、成本。


3. 降低物料管理之工作負荷,提升工作效率。


4. 降低呆料發生之可能性。


5. 降低存貨。


6. 減緩銷售預測不確定性,對生產規劃之衝擊。


7. 降低維修人員維修之專業技術需求。


8. 減少ECN(Engineering Change Notice)


研發管理與相關部門之整合

《圖一 研發管理與相關部門同步工程整合應用應照圖》
《圖一 研發管理與相關部門同步工程整合應用應照圖》

新產品研發從商品之概念階段、可生產為製成品、包裝、通路到售後服務之研發系統如(圖一)可分為功能性、可生產性、可信賴性與可維護性四個部份。其與企業經營之行銷、製造、品保、客服部門之整合作業如下:


產品之功能性

其整合之部門為行銷部門,同步工程之應用為設計配合客戶(Design For Customer)


即產品研發之功能性設計,必須配合行銷商企人員,自市場調查作市場之區隔、客戶需求,至產品之設計規格、製造規格與使用規格;並評估其產品之市場可接受之價格,而對於研發階段之標準成本與量產後之實際成本做有效之掌控。以求快速反應客戶對於產品之功能、規格、樣式及價格之需求。(如圖二)


《圖二 設計配合客戶》
《圖二 設計配合客戶》

產品之可生產性

其【整合】之部門為製造部門,同步工程之應用為設計配合製造(Design For Manufacturing)


即產品之可生產性設計,必須配合製造部門對於生產系統設計、製程設計、物料管理、採購、存貨管理等必須訂定標準作業流程(Standard Operation Process;SOP)於研發階段即共同參與設計。


產品之可信賴性

其整合之部門為品保部門,同步工程之應用為設計配合品保(Design For Manufacturing)


品質是設計及製造出來的,不是檢驗出來的;即產品之信賴性設計必須配合品保部門之品質保證系統,可分為設計的品質及製造的品質。


設計的品質:產品之信賴性,於產品之設計、驗證,必須訂定合格供應商及零組件之承認標準作業程序(SOP)。配合量產階段之進料檢驗(或免檢)、製程檢驗、燒機(淘汰夭折)出貨檢驗及壽命測試等品質保證系統。

製造的品質:製造過程之防呆措失,不製造不良的產品,以求品質之一致性。

產品之可維護性

其整合之部門為客服部門,同步工程之應用為設計配合售後服務(Design For Manufacturing)


售後服務,近年來在歐洲已有些國家已明文規定7日之內必須完成維修作業,售後服務於企業競爭力之重要性可見一斑。


大家皆有印表機故障卡紙之經驗,印表機上有簡單的自我維修之標準作業程序;系統顯式不良現像,不良原因代碼,以供使用者作簡易之故障排除。


有鑑於此,企業為提升售後服務水準,應以研發階段即與客服部門,共同參與產品不良維修系統之設計;建立自我檢測及維修系統,以降低維修人員專業技術之需求。


同步工程之概念

在此區分為作業的同步與資訊的同步。作業的同步:將一連串的平行作業,分割後並行作業;或同一作業,分由不同之人,同時參與完成。


典型之例子:F1賽車一般,一個人自行更換4個輪胎,約要一個小時以上。而F1賽車之團隊,換4個輪胎及加油10秒鐘完成。其運用同步工程概念,將一個人一連串之平行作業,於外部整備時間(不須等待車子到達,可事前完成之作業)完成治具、標示牌及輪胎加溫之作業。當車子到達時(內步整備時間),同時換裝4個輪胎及加油之工作。資訊的同步:將各階段作業之資料,經處理、分析為可用之資訊,整合同步應用。典型例子:開會若於開會前發會議通知,詳載會議主題、議題、時間、地點及與會人員。且與會人員,皆能事前準備好會議資料及研討議題,則會議之效率及品質,皆能有效控制及提升。


縮短新產品研發時間

作業的同步

同步作業

當資訊科技尚未成熟時,研發人員為縮短研發時間,將產品研發分成設計、試作及驗證三個階段作業。但此只能縮短備料及試作時間,卻無法縮短設計及驗證的時間。如(圖三):


《圖三 新產品研發作業階段》
《圖三 新產品研發作業階段》

協同設計

同一作業,同時分由二人以上完成。如圖四:某企業之研發工程師A,同時與 B、C兩家廠商之工程師,對同一設計圖研討,A、B、C三位工程師皆可及時對該設計圖作修改、討論,待三人皆同意後由A工程師存檔到伺服器。


資訊的同步

同步工程處或研製中心

資訊同步應用於研發管理,早期為成立研製中心;負責新產品之試作及驗證,並累積行銷、製造、品保等經驗,於研發設計階段共同參與設計,藉以縮短研發之時間。其主要職掌如下:


* 由RD/PE/PMC/PD/QA 抽調人力


* 共同參與研發設計


* 提供產品研發資訊


* 掌控研發進度


* 負責新產品之試作


* 負責新產品之驗證


* 負責新產品技術移轉


* 負責產品資料管理


* 產品知識管理


產品知識管理

《圖四 作業的同步》
《圖四 作業的同步》

資訊科技的發達,個人之知識受限於記憶量、流動率、不確定性等因素,近來國內外軟体廠商相繼研發出PDM (Product Data Management) 套裝軟体,以協助產業在同步工程之應用,以縮短研發時間、專案及文件之管理。如(圖四):


第一圈:為包含整個產品生命週期從商品概念階段到退出市場各階段應產出之技術文件圖檔及技術報告


第二圈:技術文件圖檔報告所對應提供之作業部門


最外圈:為產品資料管理之工具


協同產品商務

企業為因應研發及運籌管理,以縮短研發、採購、製造、通路運籌之時間,有限度滿足客製化需求。以資訊科技為基礎發展出之同步工程理念。協同產品商務以樹狀結構之半成品模組化,配合系統與產品資料之高度緊密結合,產出客戶自行選取,另一組合之樹狀結構的BOM(Bill Of Material)與所有技術文件資料以匯入製造系統。如(圖五):


《圖五 協同產品商務》
《圖五 協同產品商務》

同步工程整合應用實務

延緩設計

《圖六 製程變更前》
《圖六 製程變更前》
《圖七 製程變更後》
《圖七 製程變更後》

將客戶之差異儘可能延遲到最後組裝階段,以兼具模組化大量生產之效率及市場及個別客戶客製化之需求。如(圖六):


案一:晶片電組


製程變更前....如(圖七)


背景說明:


1. 晶片電阻出貨必須帶狀包裝供SMT(表面平滑技術)使用,而其體積包裝後膨漲百倍。(原1百萬pcs 未包裝前僅一個小小塑膠袋)


2. 客戶需求之產品線必須完整(Total Solution)(成品倉必需大量庫存)


3. 客戶要求下單後三天內交貨。


4. 生產方式為計劃式工單生產,經濟批量為百萬pcs


問題:


1. 成品庫存高(存貨週轉天數約300天)


2. 呆料高(平時必須備成品庫存)


3. 缺貨(生產移轉批量大且以計劃工單生產。造成客戶即刻需求必須排隊等待)


4. 成品倉空間大,管理成本高。


製程變更後......如(圖八):


變更後製程:


1. 於晶片完成後,加入真空包裝製程。


2. 取消成品倉庫存。


3. 於真空包裝設半成品倉,定期 review 安全存量。


4. 客戶下單後及時發出工單於帶裝包裝製程,完成後出貨。


5. 當半成品庫存降至投料點時,發出工單投入基板至真空包裝製程。


變更後效益:


1. 只生產客戶所需要之產品,庫存大量降低及減少呆料之發生。


2. 倉儲成本降低。


3. 接單後24小時出貨。


4. 客戶可一次下單分批交貨,且可於第一批後任意取消訂單。


5. 產品線完整、分批及時交貨,減緩客戶採購之時間、金錢及需求不確定性之壓力。


《圖八 存貨居高不下四大原因》
《圖八 存貨居高不下四大原因》

設計配合製造

存貨居高不下的原因,有零組件規格多、ECN多(Engineering Change Notice)不確定性高、變異大等四個主要基本因素。


1. 變異大:運用品質回饋系統及防呆措施於設計驗證階段,以降低量產之變異性。


2. 不確定性高:運用延緩設計概念。


變更前:


變更後:製程增加發貨中心,將客戶之差異延至發貨中心組裝後出貨。以研緩銷售預測之不確定性。


3.規格太多:於研發階段建立標準零件庫;如某顯示器製造廠其零組件項目原有十萬筆,經過處理及建立標準零件庫後只剩三萬筆。


4.ECN多:控制研發時間準時產出及分析ECN原因,於研發時排除,以降低量產後發生ECN之可能性。如(表一)


表一 ENC原因分析與因應
ECN原因 研發同步整合部門
客戶需求 有限制之客製化(系統模組化)
降低成本 採購協同設計
改善製程 IE 協同設計
改善品質 驗證及品質及時回饋系統
增加零組件供應商 採購協同設計

設計配合品保

在研發管理與品質保證系統整合實務上,有防呆設計及品質回饋系統。研發人員於零件承認及試作之用料,皆以供應商零組件之出廠規格。而企業之進料檢驗,則依供應商提供經供需雙方確認之承認書,檢驗或免檢。但一個產品是由一組零組件所構成,其零組件間有累積公差之問題。故品保單位則藉由燒機,正常以室溫45度正負5度,每五分鐘開、關機一次,連續48小時;淘汰夭折以解決此之問題。而IE人員卻必須縮短燒機時間,並配合製程設計及產能平衡,故整合生產、品管人員模擬測試、搜集燒機資訊,回饋研發人員對於零組件用料、承認及其規格、特性有更詳盡之認識及經驗;以縮減燒機時間。如Philips公司則無燒機以Run-IN 取代之。


設計配合客服

前文談到印表機之自我檢測及簡易維修系統,但必竟不是每一種產品本身即具有此種特性,必須借用資訊科技技術發展一套系統,協助檢測及維修工作。然而維修及資訊搜集為一繁雜之工作,對於維修之技術人員乃一大負擔。因此主管人員必須提供一有效工具及原本由一個人之維修作業,分由多位人員共同完成、化繁為簡並降低維修人員之專業技術需求。


結語

「品質不是檢驗出來的,而是設計及製造出來的」同樣的產品研發也不只是研發人員的工作,而存貨居高不下亦不只是物管的工作,21世紀強調的是﹝同步﹞、﹝整合﹞必須結合眾人的力量,配合同步工程概念,運用資訊科技技術,才可創造企業長期競爭力。


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