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製造分析：開設一家公司的基
本問題
2010.04.15
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目錄
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問題1：顧客是誰？
問題2：產品的製造成本是多少(C)？
問題3：品質多好 (Q) ？
問題4：產品可以多快交貨 (D) ？
問題5：彈性 (F) 有多大？
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2.1 簡介：一個企業
WWW.START-UPCOMPANY.COM
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2.1 簡介：一個企業
• 想像一下你和一群朋友正要創始 www.startup-company.com 公司或是由一個大集團中
獨立出一家小公司。
• 你的公司將利用腦力激盪一項技術創新、
分析市場、擬定開發商業計畫、創造概念
產品、製造出原型、進行細部設計、監督
製造過程，最後推出產品銷售。
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2.1 簡介：一個企業
• 有些非常基本的生存問題必須要問：
– 顧客是誰？特別重要的是誰將會買這些產品？
– 這項產品的生產成本多少？特別重要的是從何開始？
經常性支出？如何運作？與產品相關的員工薪資成本？
該產品每年的銷售量有多少？利潤空間有多大？
– 鎖定的顧客群要求的產品品質水準為何？
– 交貨時間為何？特別重要的是一項新產品第一次上市
的準備時間多長？是否其他公司也很快就有相同產品
上市？
– 第二條生產線多快可以上線以確保彈性？
– 有那些管理技術問題可以確保公司長期成長？對競爭
對手公司是否有進入障礙？
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2.2 問題1：顧客是誰？
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問題1：顧客是誰？
• 建立產品正確的市場定位，在四個中心因
素：成本、品質、交貨與彈性 (CQDF) 間
不可避免地要做取捨：
– C: Cost
– Q: Quality
– D: Date
– F: Flexible
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問題1：顧客是誰？
– 首先，假設客戶是美國的國家實驗室之一，這
家新公司將生產一種新裝置用在核子武器上，
在這個案例，不論成本多高，多久交貨，它必
須有最高的整體性，在安全及可靠性上不可打
任何折扣，可能要花較高成本及較長交貨期。
– 假設客戶是航太業者，你的新公司將是許多的
次元件供應商之一，安全及可靠性仍是最高要
件，但在成本上就必須要稍微注意一下，波音
公司知道歐洲空中巴士正在努力爭取它的客戶，
日本製造公司也正要進入商用飛機產業。
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問題1：顧客是誰？
– 第三，假設客戶是汽車製造商，你的新公司將
是許多的次元件供應商之一，可靠性仍要考慮，
本世紀車輛保證五萬英哩，顯然成本競爭是一
較大問題，品質和成本必須要做一妥協。
– 第四，如果預期客戶是大潤發，在這個案例，
產品必須有吸引力，價格適當，可靠度不像核
子武器高，大量、低成本，適當的可靠度是
決定設計和製造的市場力量。
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2.2.1市場採納圖
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2.2.1市場採納圖
• 一間新公司的關鍵挑戰
– 這間新公司的工程創造者必須要有創意並且建
立一些新而令人興奮的東西。
– 這間新公司必須將重點放在誰或什麼群體是這
個產品的第一批市場採納者，這將提供並維持
公司成長所需的一系列現金流通。
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2.2.1市場採納圖
• 產品發展趨勢資料 (Moore, 1995; Poppel and
Toole, 1995)。
– (1) 這項產品起初被市場接受得很慢；(2) 如果它很成
功，會有一段高速成長期；(3) 在產品生命周期後段，
市場會蓬勃發展甚至於達飽和；(4) 最後，產品可能消
失，並由新產品取代該產品角色。
• 這點可能有點混淆，因為這些產品成長速率並不
相同，它們在市場的淨收入本質上也不同，但在
產品一般接受度上，以市場採納度 (market
adoption) 觀之，將這些產品結合在同一張圖上很
有用
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2.2.1 市場採納圖
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2.2.1市場採納圖
• 這些技術之一是否能在市場採納曲線中往
上爬，依據下列因素而定：
– 對消費者的成本與利益。
– 該技術對消費者的耐用與實用性。
– 對消費者的互補性使用 ( 在消費性電子產品的
例子中，此代表其他應用或軟體可以使用本產
品)
– 本設備產品是否合乎工業標準？
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2.2.1 市場採納圖
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2.2.1市場採納圖
• “跨越鴻溝”的概念
• 在產品生命周期的最初階段，總有一些對市場的
評估，有一小群的消費者因喜歡該技術而購買此
新產品，不論該產品是否有用，或許只是為了好
玩或對朋友炫耀他們有市場上最新最酷的東西，
但是這種易受外界影響的技術痴或技術狂只能維
持短時間
• 產品如何生存並跨越早期狂熱與真正市場間的鴻
溝，Geoffrey Moore繼續；使用“瞄準保齡
球”(head bowling pin) 類推抓住這個固定成長階
段，
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2.2.1Pager的例子
• 從醫生使用者著手
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2.2.2 在成本、品質、交貨與彈性
間不可避免的取捨
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2.2.2 在成本、品質、交貨與彈性間
不可避免的取捨
• 說明不同品質水準與客戶選擇下的廣泛市
場機會，任何公司不可避免要面對因提高
品質 (Q)、縮短交貨期 (D)、或更有彈性 (F)
的製造與供應線而導致成本 (C) 的增加 ( 如
圖2.4)。
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2.2.2 在成本、品質、交貨與彈性間
不可避免的取捨
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2.2.2 在成本、品質、交貨與彈性間
不可避免的取捨
• 提高品質、縮短交期及彈性製造增加了成本，但
今日的消費者能獲得許多資訊，而且他們期待比
以前獲得更多的資訊
– 例如：小批量的超級電腦與尖端圖形導向的UNIX機器
沒辦法快速的生產，無法在美國電腦 (CompUSA) 以適
合家庭及大學生的價格出售。
– 小批量的高級跑車藍寶堅尼 (Lamborghini) 或法拉利
(Ferrari)，不能快速生產並以喜美亞哥 (Honda Accord)
或福特金牛座 (Taurus) 般的價格出售。
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檢視消費市場
• 依賴可靠的「市場預測」技術，預測市場
大小和型式，並且由設計和製造系統大略
分辨每一市場區塊
• 設計和製造提升高品質價格利潤提升
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2.3
問題2：產品的製造成本是
多少？
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2.3.1
計算產品製造成本的總覽
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假設N表示一個產品在其生產期間的總銷售數量，則
每一個產品的製造成本可以用最簡單的項目表示
C  ( D / N  T / N )  ( M  L  P)  O
C=是單一產品的製造成本
D=設計及開發成本，包括概念設計、細部設計及
原型製造。
T=工模具成本，特別是生產用之模具成本。
前二項成本分攤到產品數目所以除以N，其他三項
(M, L, P) 則為個別產品生產成本，另外則是經常支
出成本。
M=每一個產品的材料成本。
L=每一個產品的勞工成本，
P=每一個產品與使用機器相關的成本
O=經常支出成本
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2.3.1 計算產品製造成
本的總覽
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上市時間
• 圖2.1
太多案例在尚未賣出任何產品之前，即因債
台高築而倒閉
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2.3.2個別製程的特定成本
• 是否有較便宜的製程？如果是，既然設計
者與生產規劃者有許多的選擇，為何不選
擇一個更便宜且結果更可靠的方法？
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2.3.3 A Case
• 描繪出在割草機、洗衣機或開罐器的任何
標準機械部品，試問 :
– 是否這個機械部品要由料胚「加工」一體成形？
– 是否這個機械部品要利用「近淨形」「鑄造」
或「鍛造」再精加工？
– 是否這個機械部品要幾個標準件焊接或鉚接？
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2.3 問題2：產品的製造成本是多少？
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2.3 問題2：產品的製造成本是多少？
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2.3.4
批量大小
通常批次數量、強度、幾何和公差
是四個最重要因素。
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2.3.4.1
批量只有一個
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2.3.4.1批量只有一個
• 如果只有需要一個零件，則快速原型的一種如立
體石版印刷 (SLA)，選擇性雷射燒結 (SLS)，熔
解堆積塑型 (FDM) 或CNC機械加工和鑄造是明顯
的製程選擇，前三種稱為實體自由形狀 (SFF)，
• 注意SLA製造一個低強度聚合物樹脂不是一個結
構件，SLS可以製造一個低強度金屬件，FDM製
造一個低強度ABS塑膠件，SFF和CNC機械加工
在生產單一零件是經濟的，因為不需要花時間製
造昂貴的模具。
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2.3.4.1批量只有一個
• 鑄造也可能製造無法加工的大型複雜形狀
單一零件，但是需要昂貴的模型或臘模或
木模，以便在沙中塑出模穴供澆注金屬用。
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2.3.4.1批量只有一個
• 如果數量只有一或二個，且形狀不複雜，有經驗
技術高操的師傅甚至可以用手動銑削或車削加工
完成，因為CNC程式設計撰寫時間可能划不來。
然而如果形狀複雜，CNC程式設計時間就值得，
縱使只加工一個零件。
• 因為手動機械如果在快完工時出了差錯則前工盡
棄，不只材料，連先前所花的時間也白費了，但
是在程式控制機械上，可能只浪費了材料，先前
製作的程式存在電腦中
• 如何評定幾何是否複雜？一個可能的答案是加工
該零件CNC程式碼的長度。
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2.3.4.1批量只有一個
• 對於數量只有一個且形狀複雜，SFF比機械加工
適用，像甜甜圈的物件用SFF會很容易製造，但
用CNC機械加工幾乎是不可能，除非先做一半再
接合
• 越複雜的形狀則SFF製程較可行，然而，機械強
度是一個極為重要的考慮因素，當需要機械強度
時，CNC加工和鑄造是僅有的可行選擇，SLS可
以製造金屬件，但是強度比機械加工弱，FDM可
以生產有相當強度的塑膠件，但是強度比塑膠射
出件弱。
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2.3.4.2
批量2到10個
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2.3.4.2批量2到10個
• 如果只有少量零件，例如2到10個，則CNC
機械加工是當今的選擇，除非幾何形狀是
非常複雜的雕刻曲面，這種情況批次的SLS
或FDM可能較實際也較有經濟效益。
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2.3.4.3
批量10到500個
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2.3.4.3 批量10到500個
• 如果批量在10到500個，則可以用CNC機械加工，
這種批量較適合在生產工廠而不是原型工廠製造
( 圖2.6)，然而，在機器間以人工傳送零件較可行，
因為這種批量不足以保證自動化投資可以回收。
• 如果客戶增加訂單由一個到這種批量，最好回溯
做一個好的雷射立體原型以便鑄造；如果公差在
SLA模型及後續的鑄造製程能力範圍內，就可以
使用這個選項，而不用加工製程。
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2.3.4.3 批量10到500個
時間
(成本)
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2.3.4.4
批量100到10,000個
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2.3.4.4批量100到10,000個
• CNC加工機械經由複雜的排列稱為彈性製造系統 (FMS)，
將較適合大批量生產，或許機械手臂或無人搬運車 (AGV)
會被用來將零件由某一台機器搬到另一台機器，其效率將
由協調這些系統的溝通軟體決定，數千的批量數目值得製
造昂貴的模具以快速地用鍛造或衝壓打出成品。
• 沙氏 (Sands, 1970) 提出了對於不同成形製程總括性的分
析並說明在多少批量時應採用模具會較經濟，在圖2.6中，
模具及製造成本由左到右漸增，這些成本因素設計者要負
很大責任，理想狀況下，新設計元件將由現有工廠機具生
產，並準備導向於自動化解決方案，在這種最佳情況下，
現存夾治具甚至模具將可再利用。
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2.3.4.5
批量5,000到數百萬個
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2.3.4.5批量5,000到數百萬個
• 當批量數增加時，自動化扮演一個更重大
的角色，然而對極大的批量時，重回到非
電腦化的機械可能更經濟，通俗地講，這
種批量就像蕃茄醬需要固定生產線每天大
量快速生產成品，稱為固定或硬體自動化，
因為加工站被板手固定在某一定地方，生
產的元件將被堆在各站並加以標籤標註，
需要某些基本的電腦控制及感應器來追蹤
產品，但不需要重新程式化。
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2.3.5
材料選擇
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2.3.5材料選擇
• 設計者選擇的零件材料將被重量因素、成本因素
和希望強度影響，這些成品強度需求明顯是一個
關鍵因素
• 一般塑膠的製造成本比金屬低，因塑膠成形的力
量比金屬成形低、機具較便宜、模具較不複雜及
勞工成本通常較低
• 關鍵零件像傳動齒輪就需要使用閉模鍛造以獲得
良好分佈的晶料結構，精加工再完成齒輪的漸開
線外形。基本強度的問題明顯與元件生產的主要
材料相關，不僅是資料手冊上的強度，還包括純
度、熱處理與在製品特性
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2.3.6 零件幾何
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2.3.6零件幾何
• 產品的幾何表現零件的美觀品質及功能特性，也限制了適
當製程的選擇，圖2.7由Schey (1999) 摘錄，圖中說明整
體產品幾何如何引導製程選擇。
• 由靠近x軸的冷軋生產一個極寬而薄的平鈑開始，通常這
個平鈑有數呎寬而只有千分之幾英吋厚，沒有其他製程在
這種尺寸下可以跟冷軋競爭，冷軋因而是其他製程的起始
點，例如生產汽車鈑金、辦公室傢俱或肥皂盒的鈑金成形
及衝壓。
• 塑膠板的熱塑成形在冷軋成形略上方處，本製程也生產極
薄的斷面，所以在許多不需要結構剛性的應用方面它可以
和冷軋金屬產品競爭，圖的中間部份是關於較粗厚的製程，
其厚度 ( 圖中y軸 ) 較大，最後要注意的是砂模鑄造在尺寸
5公釐 (0.2英吋 ) 以下是不會被選用的。
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2.3.6 零件幾何
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2.3.7 精確度、公差和在
CAD/CAM間的精確性
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2.3.7精確度、公差和在CAD/CAM間
的精確性
• 在所有製程中，半導體、塑膠、金屬、纖
維或其他，每一個製程的物理限制都影響
到完成精度，每一個製程在生產時都有受
限於物理或化學製程對原始工件的能力極
限，因而有下列問題
– (A) 特定的CAD幾何、公差、希望強度
– (B) 最終製造的實際成品間有多精準？在最佳
的期望下，CAD的幾何將完全轉成製造幾何，
原始工件的特性保持不變或可能因加工硬化而
更完美。
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2.3.7精確度、公差和在CAD/CAM間
的精確性
• 在最差的狀況下不良的控制可破壞完美的好材料，
早期的焊接可找到許多例子，熱影響區降低了材
料的破裂韌性，控制這些製程限制相當複雜而且
與許多因素相關，包括：
–
–
–
–
–
被成形 / 加工 / 沉積的工件材料特性。
工模具 / 光罩 / 成形介質的特性。
基本加工機具及其控制結構的特性。
製程中的物理或化學變數的多寡。
製程對於外界干擾如灰塵、摩擦及濕度的敏感度。
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2.3.7精確度、公差和在
CAD/CAM間的精確性
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2.3.7精確度、公差和在
CAD/CAM間的精確性
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2.3.7 精確度、公差和在CAD/CAM
間的精確性
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2.3.7精確度、公差和在
CAD/CAM間的精確性
• 表2.3和圖2.8傳達可以獲得的典型公差，縱使在
一個特定的製程中，在能力上仍然有細微差異，
導致有一個公差範圍帶，在每個製程中央的暗色
條紋是一般預測值，這個範圍稱為製程自然公差
(NT)，在設計與製造上相當重要。
• 無法絕對強調產品的製造成本和後續成本與設計
者選擇零件精度和公差有關，一旦設計和其相關
公差到達工廠水準，製造者有義務選擇製程實現
在設計者決定的隱含精度和NT，相當清楚的，如
果設計者過度要求或不假思索，成本將快速增加，
不良的決定和設計會導致選擇較昂貴製程的拘束。
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2.3.7精確度、公差和在
CAD/CAM間的精確性
• 下一個要強調的觀念是一個特定族的製造程
序中製程鏈相關例子可以在
<cybercut.berkely.edu> 中找到。
• 連續使用許多的製程來逐漸達成高精度與表
面平滑度，在機械製造的的共同鏈由火焰切
割平鈑、鑄造、或鍛造塊狀料胚開始，火焰
切割後可能有一連串加工以獲得進一步精度，
如果設計者要求高精度及平滑度則需要接著
研磨拋光。
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2.3.7精確度、公差和在
CAD/CAM間的精確性
• 在圖2.8中，火焰切割、加工、研磨等的NTs由左
到右精密度越來越高，以下有幾點說明：
– 設計者應瞭解製程鏈的存在，簡圖2.9有摘要說明。
– 每一個傳統的製程需要一個過渡公差，設計者如果不
知道這個過渡區，可能產生如圖2.10的不必要完工成本，
換另一個角度來看，如果設計者願意放鬆要求公差則
製造成本可以較節省。
– 製程鏈的每一個站在將製品移送到下一站時，必須要
仔細執行製造品保，如果上一個製程結束得太快，下
一個製程可能有許多工作要做甚至無法繼續下去，( 想
像一下清理一把生銹的園藝工脤時，在拋光前要先用
砂磨或粗砂紙先去銹。)
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2.3.7 精確度、公差和在CAD/CAM
間的精確性
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2.3.7 精確度、公差和在CAD/CAM
間的精確性
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2.3.8
產品壽命期望值
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2.3.8產品壽命期望值
• 在表2.2中零件強度是第三個準則，它跟設計幾何、公差、
材料選用及製程方法有關，這些因素對產品長期的使用壽
命有交互影響，航太及結構工程師可能是設計者中較關心
長期性能的
• Hertzberg (1996) 和Dowling (1993) 描述金屬和塑膠的疲
勞特性，材料的化學組成和局部幾何形狀的影響也有加以
討論，疲勞破壞總是發生在應力集中的地方，一個尖角、
一個小孔、一個直徑快速改變的地方是裂縫開始危險區的
例子
• 設計者在這個領域將會指定較高完整度的鋼料及鋁合金，
所選擇製程為鍛造和衝壓 ( 而不是鑄造 )，以便維持均勻
晶料結構，也會指定額外的精加工如研磨，這些額外的加
工使表面非常平滑可以提高長期的疲勞壽命。
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2.3.8產品壽命期望值
• 圖2.10說明這些額外的精加工成本，額外的
砂磨及細磨比鍛造及鑄造原始表面多400%
的成本，縱使跟車床比，也要多200到
300%，難怪仔細製造的飛機零件或要求產
品表面品質的塑膠模會那麼貴。
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2.3.9
前導期 (Lead Time)
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2.3.9前導期 (Lead Time)
• 前導期為“由發行詳細的CAD檔給製造現場到真
正產品完成生產的週數”，這是整個上市時間的
一小部份
• 重點在於前導期與設計者的決定非常有關係，因
為其定會影響爾後的製程選擇。
• 批量、產品幾何及公差是主要因素。
– 舉個例子，小批量中等複雜度的金屬件在 +/-50微米
(+/-0.002英吋 ) 精度下，可以由製造工廠在二到三週時
間完成，該時間很明顯依標準商業狀況而定。
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2.3.9前導期 (Lead Time)
• 如果需要一系列模具，則需要好幾週的前導期，
像鍛造、鈑金衝壓和大量塑膠射出模，模具製造
需要許多額外步驟，在模具設計時，像鈑金衝壓
的彈回現象及塑膠射出的縮水現象必須加以考慮，
既然在製程中變形應力很高，模具設計者必須考
慮使用墊塊及壓力板。
• 設計者也需要考慮分模面及拔模角在垂直面上增
加輕微斜度以確保產品在成形後能頂出，不幸的
是沒有完美的預測模式可以預估精確的反彈量或
最佳拔模角，通常第一次生產的模具需要手繪者
決定參數，經由試模後再修正模面總是需要的。
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2.3.9前導期 (Lead Time)
• 要設立一個大型彈性製造系統 (FMS) 和大
批量生產在圖2.6中指出需要好幾個月的導
入期，這些包括大量製造程序，連結和排
程以製造複雜次總成，當產品複雜度和種
類增加時，導入期成比例增加，在極端情
況下，全新飛機或汽車模型，由設計到生
產的導入期是數年而不是數月。
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2.3.10 成本因素特別是與相連零
件有關的
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2.3.10 成本因素特別是與相連零件
有關的
• 以下的例子說明設計與製造如何變遷，以適應介
於 (A) 創新造技術的取得和 (B) 新經濟條件兩者
之間複雜的交互作用。
• 二十甚至於十年前，使用單獨一塊扁胚加工非常
大型結構件似乎不合理，但是在波音飛機公司創
新的加工程式正朝向這個方向發展，在飛機的天
花板裡面，結構板件組合間隔分佈的巨大衣架以
提供扭力安定性，這個巨大衣架狀結構物如圖
2.11照片上方所示
• 新設計偏向於使用單獨一塊扁胚加工如圖2.11照
片下方所示，這種設計消除昂貴又不可預測的接
合製程。
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2.3.10 成本因素特別是與相連零件
有關的
75
2.3.10 成本因素特別是與相連零件
有關的
• 湯馬斯 (Thomas 1994) 觀察這種製造創新流回到設計階
段，必定會成為設計與製造之間新的整合關係，使用句
Ayres和Millers定義的電腦整合製造 (CIM)，我們可以觀察
創新或新供應元素包括：
–
–
–
–
–
–
–
–
改進切削技術與瞭解如何控制非常高速加工的精確度。
更硬的加工刀具和非常高速的主軸。
更均質的微結構提供大型鍛胚的均一性。
進行更全面的測試，以證明這種單一件如果沒有比複合件可靠至
少一樣可靠。
同時，新的要求元素包括：
只能局部自動化的結合和鉚接製程的成本升高，指定這些製程常
需要手工固定工件。
總是需要更多設定、固定、文件和品保的多重製造步驟偏向於取
消。
大眾對航空業的壓力，自從法規鬆綁，飛機的安全和整體性要改
善但成本要降低。
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2.3.10 成本因素特別是與相連零件
有關的
• 這些趨勢使設計與製造程序更複雜，另一
方面，有創意的公司可以靠實績獲得利益，
結論是沒有單一元件可以自立於被分析和
最佳化之外，如果設計和製造由稍微寬廣
的透視系統觀看，總是有東西可以改善簡
化或更便宜。
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2.3.11 以獲利潛能表示的成本
分析
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2.3.11以獲利潛能表示的成本分析
• HP (Hewlett-Packard) 的報酬圖 (return map, RM)
是分析設計與製造成本的另一種方法，它不僅注
意成本也注意生存問題 ：
– 在任何時間點可以獲得多少利潤，。
– 多久可以獲得利潤，。
– 圖2.12中畫出對數座標的成本和收益對時間的關係，在
圖中的關鍵曲線是 (House和Price 1991建構之模型 )：
– 由工程師開始夢想專案的第一時間開始的總投資金額
( 參考本章開始的圖2.1上方 )。
– 第一個產品被製造出來而且售出的時間之後開始的總
銷售。
– 在時間開始獲利的總金額。
79
2.3.11 以獲利潛能表示的成本分析
80
2.3.11以獲利潛能表示的成本分析
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2.3.11以獲利潛能表示的成本分析
產品的收入是什麼？以下的定義常被使用：
• 售價 = 每一個單件產品由公司到經銷商
( 不是零售商 ) 的預估售價。
• 淨銷售 = 每一個單件產品售價銷售數量。
• 累積淨銷售 = 連續幾年的總淨銷售。
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2.3.11以獲利潛能表示的成本分析
產品在商業化及生產的成本是什麼？以下的定義常
被使用：
• 單位成本 = 每一個單件產品主要製造與製造相關
經常成本 ( 參考圖2.5右方貨品製造成本 )。
• 產品成本 = 單位成本銷售數量。
• 開發成本 = 概念和細部設計 + 上市 (launch) + 支
援。
• 銷售成本 = 淨銷售的某一定比例 (Magrab 1997，
使用13%)
• 促銷及營運成本 = 淨銷售的某一定比例 (Magrab
1997，使用8%)
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2.3.11以獲利潛能表示的成本分析
什麼是潛在利潤或損失？以下的定義常被使
用：
• 毛利潤 = 淨銷售 - 產品成本。
• 比例毛利潤 = 毛利潤 / 淨銷售100%。
• 稅前盈餘 = 毛利潤 - 開發成本 - 銷售成本 其他。
• 累積盈餘 = 以年為基礎來計算的整體利潤
或損失。
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2.3.11 以獲利潛能表示的成本分析
85
2.3.11 以獲利潛能表示的成本分析
• 表2.4 由Magrab 1997重製以表示某特定特性，該例中前
兩年沒有銷售，然而設計和開發成本在底線顯示隨時都發
生，暫時損失一百六十萬。
• 這個特別的例子顯示2005年該產品有極大獲利，但前二到
三年的風險則不足以評估，如果產品上市時消費者不喜歡
該如何？如果產品開發時間太長而且其他公司推出類似產
品該如何？或則在數週後有更好產品呢？公司的風險在這
裡無法看出。
• 瞭解一百六十萬是怎麼來的是有幫助的，明顯的是由某種
貸款 ( 新公司 ) 或策略性投資 ( 較大，現存公司 )，以何種
實質利率？8%？10%？12%？
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2.4 問題3：品質多好 (Q)
87
2.4.1 簡介：製程品質對於組
織的品質
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2.4.1簡介：製程品質對於組織的品質
• 什麼是品質？產品的品質要多好？品質是否可以
量化？是否包括審美考量？特別重要的是“品質
的成本為何”？是否有“品質不足的成本”？
• 品質的定義，以下幾段有好幾個定義：
– 第一個定義考慮一個設計者要求的參數，例如一根製
造出來的主軸之直徑量測值相對於要求值，這是製程
品質的一個觀點。
– 第二個定義考慮公司品質更整體的評定，這點更關連
於組織品質 (organizational quality) 或全面品質管理
(Total Quality Management, TQM)
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2.4.1簡介：製程品質對於組織的品質
• W.E. 戴明 (W.E. Deming)，是最早投入
TQM的日本公司，豐田 (Ohno, 1988) 是第
一個積極應用TQM的公司
• 在1982年，像彼得湯姆 (Tom Peter) 的追
求卓越 (In Search of Excellence) 一書的出
現，使美國製造業者瞭解要恢復美國的競
爭力必須：(a) 工廠進行品保；(b) 整個機
構實施TQM；(c) 管理階層扁平化。
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2.4.2 在工廠的製程品質：使
用統計品質控制的定量量測
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2.4.2在工廠的製程品質：使用統計
品質控制的定量量測
• 製程品質與製造程序的物理現象直接相關，
特別是它的繼承精度與控制是否良好。
• 想像一群朋友在英國的啤酒屋中玩擲飛鏢
遊戲，每人有三支鏢，目標是在每次投擲
時射中牛眼，每人輪流投擲並不斷循環，
在一小時玩樂之後，每人射中牛眼幾次？
在牛眼四周的分佈型態為何？
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2.4.2在工廠的製程品質：使用統計
品質控制的定量量測
• 第一號遊戲者很有經驗而且多次射中牛眼，除此
之外，沒射中牛眼的飛鏢也都對稱分佈在牛眼四
周50公釐 (2英吋 ) 的直徑內。
• 第二號遊戲者較沒經驗只有幾次射中牛眼，然而，
沒射中牛眼的飛鏢四處散亂分佈在牛眼四周325
公釐 (13英吋 ) 的直徑內，也就是在鏢靶的邊界內。
• 第三號遊戲者以前從來沒有玩過，沒有射中半次
牛眼，更好笑的是常常沒有射中鏢靶而彈跳到地
板上。
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2.4.2在工廠的製程品質：使用統計
品質控制的定量量測
• 第四號遊戲者的型態很奇怪，所有的飛鏢都集中
在鏢靶的左邊 ( 在標準鏢靶的11號區 )，沒有射中
牛眼，但飛鏢很一致地分佈在牛眼四周50公釐 (2
英吋 ) 的直徑內靠近計分目標，其他玩家感到很
奇怪為什麼第四號遊戲者不能往右拉到牛眼呢？
• 第五號遊戲者相當好，剛開始射中牛眼好多次，
成績甚至超過但第二號遊戲者，但因為喝了太多
啤酒，最後卻比二號遊戲者成績差。
• 第六號遊戲者大體上比第二位遊戲者好，但是太
容易受啤酒屋中其他人分心，射中牛眼多次，飛
鏢分佈也較二號集中，但常常飛鏢連靶的邊邊都
沒碰到，這種失誤比三號還危險。
這些有趣的思考實驗明顯與製造程序有相同問題。
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2.4.2在工廠的製程品質：使用統計
品質控制的定量量測
• 在半導體工業，有許多製程：包括微影機、
乾式蝕刻機、擴散室、氣相沉積機，這些
都和飛鏢遊戲所見一樣有與生俱來的行為
特性。
• 在工具機業，想像有一個圓形軸在六台不
同車床上加工，這根軸也許會成為刈草機
的中心軸，目標尺寸是25 mm或1英吋，這
根軸在離開六台車床時都由一個自動接觸
感測器量測過：
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2.4.2在工廠的製程品質：使用統計
品質控制的定量量測
• 第一台機器精確度和重現性都很好，所有軸徑都集中在25
mm或1英吋的目標區，散布不超過50微米 (0.002英吋 )，
即第一台機器生產的軸徑都在25 mm +/- 25微米。
• 第二台機器精確度較不好，軸徑散布較大，大約在500微
米 (0.02英吋 )，即軸徑在25 mm +/- 250微米，猶如前二
位玩飛鏢的人，第二台機器精確度比第一台差，也許第二
台機器可以用在圓柱件精確度較不重要的粗加工，或者更
重要的，SQC品保部門可以建議機器維修以改善機械。
• 第三台機器精確度已經無可救藥了，某些軸徑遠離25 mm
目標區以至於品保部門停止任何零件在這台機器加工並進
行大修，也許致動器或導螺桿損壞以至於機器卡死在某些
地方，偏離其預期設定。
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2.4.2在工廠的製程品質：使用統計
品質控制的定量量測
• 有一個重要的問題：什麼是準確度 (accuracy) 和精密度
(precision) 的差別？
• 第四台機器如同第四位玩飛鏢的人表現出這個差異，當與
第一台機器或同第一位玩飛鏢的人比較時。第四台機器的
精密度很好，但精密度卻移到錯誤的地方，有些機器的能
力出了問題以至於無法精確定位，或許是在一開始時某一
個夾具偏右了，第一個軸在一開始就偏右了，所有的軸徑
都集中在這個錯誤位置四周。
• 第五台機器一開始很好，後來刀具磨耗了 ( 在車床上 )，
或對準漂走了 ( 在石版印刷機上 )，然後製程就惡化了，
SQC小組必須瞭惡化原因並訂正它。
• 第六台機器整體來說相當好，但有時候會產生極不良零件，
或許是機器的控制器不良，有短路現象以至於有時候會引
起大錯誤。
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2.4.2在工廠的製程品質：使用統計
品質控制的定量量測
• 統計品質控制 (SQC) 資料庫是維持高水準品保的主要關
鍵，這些資訊可供機器調整、機器維修排程、定時錯誤或
精度漂移行為報告、機器診斷等之用，對特定機器的維修
排程建議也可與工廠排程結合。
• 品保也可包括Pokayoke方法，Pokayoke方法在日語就代
表“零缺點”之義，應用在機器設計時加裝某些額外裝置
預防操作員犯錯
• 品保方法可以包括田口法 (Taguchi) 的正式技巧，田口法
專注在製造生產的雜訊上，再利用文件記錄的統計方法降
低其發生率，此外，田口法記錄日後消費者送修產品及使
用該產品的時間損失，所有的這些問題由工廠追蹤找出雜
訊並定出成本 ( 損失 ) 函數。
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