快速矽膠模具 / 量產模具

1. 快速矽膠模具/量產模具 Rapid Tooling Mass Production

2. ABS 塑膠蓋 PE塑膠蓋

3. 矽膠模具快速翻製

4. 金屬模具大量生產

5. 序言 • Design process  prototype manufacture  mass production • In the future and the coming 21st century, the above process will be and should be combined with INTERNET. • That is, it will include e-commerce, production design and automated manufacturing.

6. 序言 • Made to order (Page Vi) • 客製化 Customized production, made by order. • In the old age (traditionally), it was small batch production, or productionon a small scale (小批量生產) • Nowadays and in the near future, it will be and should be mass production or production on a large scale.

7. 一家製造公司要在21世紀繼續成功，只有「技術」是無法倖存的，必須對市場改變很「敏銳」，提供顧客有「創意」的產品，並且「價格」和「服務」均必須要好。一家製造公司要在21世紀繼續成功，只有「技術」是無法倖存的，必須對市場改變很「敏銳」，提供顧客有「創意」的產品，並且「價格」和「服務」均必須要好。 二十一世紀製造內涵 • 基本製程方法改善  不夠 • 新的自動化技術與機器人系統 不夠 • 新的管理技術，如降低現場勞力成本 不夠

8. 二十一世紀製造內涵 做不到 • 沒事幹 • 繼續代工 OEM

9. 未來經理人的挑戰 「製造」不只代表「製造技術」，還包括： • 市場分析(Market analysis) • 設計 • 生產規劃(Production planning) • 量產(包括委外製造) • 配銷(Distribution and sales) • 客戶服務(Service) • 為下六個月後要在工廠裏生產的產品生產線進行精敏的生產規劃 • 研發人員管理 • 法律(產品專利權) • ………. • 生態議題，先進製造程序不僅需大量能源，也常伴隨危險的副產品產生，製造系統須符合國家新法規

10. CHAPTER 1 製造：藝術、技術、科學與商務 2011.02.24

11. 目 錄 • 1.1　簡介：何謂「製造」？ • 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20,000年到公元1770年 ) • 1.3　製造技術：從1770到1970年代 • 1.4製造技術的科學化 (Science of Manufacturing)：公元1980年代迄今 • 1.4.1　概述：工程科學與組織科學 • 1.4.2　工程科學 • 1.4.3　組織科學 • 1.5　製造業 • 1.6　摘　要 • 1.7　參考文獻 • 1.8　參考書目 • 1.9　案例研究：「鄰座同事症候群 (Next Bench Syndrom)」

12. 1.1　簡介：何謂「製造」？

13. 1.1　簡介：何謂「製造」？ • 何謂「製造」 • 「製造」的英文是 “manufacturing”，這個字源自於拉丁文字根 “manu”，意思是用手製造的意思 • 從英文字典查得的意思則是「使用人力或機械力 ( 特別是指大規模 ) 製造物件 (Making of articles by physical labor or machinery, especially on a large scale.)」 • 製造乃是使用人力 (physical labor) 達成，也就是一個人使用手工具藉由手工技藝製造出物件。

14. 1.1　簡介：何謂「製造」？ • 從兩百年前的工業革命以來，機器設備扮演者越來越重要的角色 (如同圖1.1第二欄所整理的資料所示)。 • 最近數十年來，電腦輔助設計與製造 (CAD/CAM) 以及品質保證 (QA, Quality Assurance) 的新觀念也已經被導入用來改進生產效率。 • 所謂大規模 (large scale) 的定義與亨利福特 (Henry Ford) 所說的大量生產 (mass production)，是相同的意思。

15. 1.1　簡介：何謂「製造」？ • 網際網路 (Internet) 所帶領出的潮流，現在已經將製造的規模提升到全球化了，全球資訊網路以及分散式製造企業將會出現。 • 二十世紀中往集中式公司 (Centralized corporation)傾斜的龐大組織 (monolithic organization) 將會逐漸褪色，取而代之的是小型化、能針對某種可以保持一定水平的產品、具備更敏捷反應以及更有彈性能隨市場變化而隨時調整的公司。

16. 1.1　簡介：何謂「製造」？

17. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 )

18. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 ) • 製造可以說是生存與存活的中心。 • 歷史學家從上一個歐洲冰河時代的起源 ( 距今大約是兩萬年前 ) 聯想到「技術快速進展 (technology take an extra spurt)」這個時期 (Pfeiffer, 1986)。 • 古石器時代的克魯麥農人 (Cro-Magnons)製作動物毛皮以取暖、製作簡易工具以狩獵、並使用天然的器具烹煮食物。 • 史前時期大約是從公元前兩萬年到公元前一萬年，被稱為石器時代 (Stone Age)。 • 大約在公元前一萬年前就已經具備而且可以使用的簡易工具製造方法，產生了聚落生活而不再是游牧的生活思維，這樣的聚落在那時候也開啟了農業革命。

19. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 ) • 製造一定是從手工藝品的製作逐步進化而來的，而這又根源於當時偶發性的氣候變化、飢荒以及戰爭所產生的。 • 例如，在偶然的情形下發現將天然銅礦混以天然錫礦可以造出比石頭更耐用的武器，這也使得銅器時代 (Bronze Age) 的來臨，並取代了石器時代。 • 使用銅製作的武器、器皿、以及其他的裝飾品大約早在公元前五千年的泰國、韓國以及其他東方文明地區就已經有生產的技術了。

20. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 ) • 大約在此相同年代的西方文明地區，有證據顯示在英格蘭西南部的康瓦耳地區 (Cornwall area of England) 也已經有錫礦的開採了。

21. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 ) • 埃及 (Egypt) 和美索不達米亞 (Mesopotamia) 這兩個同時期的社會大約是從公元前三千年開始，雖然這兩個文明起源的歷史證據頗為模糊，他們均很幸運的具有高度發展的工藝技術 (Thomsen and Thomsen, 1974)；而且他們早期的手工藝技術也傳給了希臘人 (Greeks) 和羅馬人 (Romans)，因此奠定了歐洲人的製造方法。 • 從銅器時代到鐵器時代 (Iron Age) 進展得相當慢，最後終於在十七世紀和十八世紀產生了工業革命 (industrial revolution)。

22. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 ) • 失(脫)蠟鑄造法 (lost-wax casting)埃及人和韓國人大約在公元前五千年到公元前三千年發現了這個方法。 • 這個方法可以幫AT&T, Silicon Graphics以及IBM等公司製作小批量或者是試產 (trial-run) 的電腦鑄件。這些高科技的操作與運用可以依據個人喜好。然而，諷刺的是這個失蠟鑄造法依然是一種今日廣為使用的原型製作基本程序。

23. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 ) • 比失蠟鑄造法稍微複雜的製程 • 如果鍛造與鑄造使源於埃及與韓國工匠，那麼比之稍微複雜的製程，譬如車削與銑削加工呢？ • 古希臘底比斯 (Thebes) 與埃及墓地挖掘出的銅製飲用器皿的底部，發現具有旋轉式的環形痕跡，這與從簡陋車床 (Lathe) 所車削加工出來的環形痕跡是類似的。 • 車床是一種旋轉式的工具機，主要是被用來改變鋼鐵棒材的直徑。

24. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 ) • 製飲用器皿的製造日期大約是在公元前26年以前，因為底比斯人在那一年被驅逐了 (Armarego and Brown, 1969)。在大英博物館 (British Museum) 以及紐約的自然歷史博物館 (Natural History Museum in New York) 中，也有許多藝術品具有這些早期加工作業的旋轉式環形痕跡的特性。

25. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 ) • 車床的英文是從lath ( 木板條 ) 發展出來的，指的是使用具有彈性的柴枝或樹枝輔助旋轉。 • 木板條 (lath) 的功用就是將纏繞在被加工棒材上面的繩子復歸原位的彈簧。 • 車床的英文字lathe則是源自於木板條的英文字lath。車床作業員的英文字在美國使用的是 “machinist” ( 機工、擋車工 )，然而，在英國使用的是 “turner” ( 車工、旋工 )。

26. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 ) • 藝術的觀點來介紹製造 • 設計製造化 (Design for Manufacturing, DFM) • 開模鍛造 (open-die forging)、鑄造以及機械加工 (machining) 的描述可知，原始設計的複雜度與考量製造的容易度兩者之間總是必須要有所取捨 (trade-off) 的 • 我們可以從任何一個自然歷史博物館中所展出的歐洲藝術品中看出，許多功能性用品

27. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 ) • 針對設計製造化 (DFM) 進行經濟性分析，那麼在我們的心中就應該要時時記住誰是最終的顧客 • Walmart、Kmart以及麥當勞 (McDonalds) 這些連鎖店證明了最大的財富來自於大眾市場，在這個市場裡，美學與高品質材料的使用都必須取得折衷以利成本低廉。 • 任何一個新的企業如果要著手投資新產品的設計、規劃與製造，都必須先從市場分析開始。 • 如果沒有辦法取得市場的最佳案例分析資料，譬如分析潛在客戶群、到底會賣出去多少產品以及利潤有多少等，那麼不管使用什麼技術都沒辦法贏得市場。

28. 1.2　製造的藝術 ( 從公元前20000年到公元1770年 ) • 藝術的英文字為 “art”，這個英文字導源於拉丁文 “ars”，意思是技藝 (skill)。因此，特別是在工業革命 (1770~1820) 之前，新產品乃是藝術家以及工匠 (craftspeople) 所設計與製造的，這些人的手工藝非常優秀 • 藝術包含的不只是手工藝而已。大多數的藝術學者所描繪的美學方面的經驗 (aesthetic experience) 都會提高藝術領域的基本技能。 • 與消費者進行美學方面的經驗溝通將會是「設計藝術師 (design artist)」或「製造藝術師 (manufacturing artist)」成功的關鍵。

29. 1.3　製造技術：從1770到1970年代

30. 1.3　製造技術：從1770到1970年代 • 第一個從純粹是藝術家或至少是藝術工作者主導的製造型態開始轉變的分水嶺，一定是發生在英國大約是從公元1770年到1820年間的工業革命了。 • 根據優秀的歷史學家們所說，這個工業革命並非是由單一原因所激發的 (Plumb, 1965; Wood, 1963)，而是包含技術面、經濟面以及政治面等因素所構成的 • 歷史學家和經濟學家非常強調的是，新技術本身並不足以造成生產力以及商務的急遽擴張。

31. 1.3　製造技術：從1770到1970年代 • 公元1770年至1820年間加起來的綜合效應 • 人們健康與居住環境的急速改善使得人口快速成長，因而帶動了市場以及擴充工廠所需的勞力。 • 當探險家開創了新殖民地以及全球市場後，大型市場的通路就不只是受限於在英國與歐洲其他地區，還包括了亞洲與非洲等地。 • 英國社會與政治的長治久安，也提供了更多企業家與創業者從商的想法。

32. 1.3　製造技術：從1770到1970年代 • 公元1770年至1820年間加起來的綜合效應新的銀行與信用處理技術，使得處理郵件與商業文書與通訊更為快速與可靠。 • 連續多年在商業方面的成功，導致資金迅速累積與利率下降，促使可用與廉價的資金開始往商業方面挹注，使得大型與中型的商業開始成型，造成倫敦附近以及英國北部工業城市的淘金熱潮。 • 如果沒有蒸汽引擎，是不會有工業革命的。( 同樣地，如果沒有200年後的電晶體以及微處理器的發明，也不會有現在的資訊時代。)

33. 工業革命的發生 • 多項因素構成，包括技術面、經濟面和政治面： • 人口 • 市場 • 安定 • 通訊、資金流通 • 富裕 • 動力機

34. 1.3　製造技術：從1770到1970年代 • 二十一世紀製造技術的成長 • 工業革命正式展開之後，到了公元1820年以後，就更加的鞏固了歐洲和美國的維持技術領先的力量。 • 例如，在公元1840年到1910年間，工具機工業 (machine tool industry) 的興起是非常重要的，標準化的提升、精密度的改進以及具備更大出力的機器設備的發明，造就了許多其他金屬產品類型的工業。 • 二次加工業 (secondary industry) 之能夠擴張乃是因為有了工具機。 • 工具機工業仍然是工業社會重要的磐石 (building block)，因為它可以提供其他工業生產的基礎。

35. 物品製成 材料加工 組裝 形狀 組裝物的性 質或性能 工程目的

36. 1.3　製造技術：從1770到1970年代 • 槍械製造以及加工機器之發明所產生的交互影響，使得「可交換零件 (interchangeable parts)」成為在製造領域上的重要觀念。 • 在這個觀念形成之前呢，槍械都是由手工製作的，而且因為在零組件的加工中，沒有針對尺寸以及幾何形狀進行品質管制，使得每一件槍械均是獨一的器械。 • 「可交換零件的觀念」可歸功於Eli Whitney的創意。

37. 1.3　製造技術：從1770到1970年代 • 因為「可交換零件的觀念」需要加工機械的精心安裝以及正確的品質管制，這也意味著第一批貨的交期或許會比平常慢，因為機械的準備時間比較長。 • 維修需要仰賴對於精加工以及調整技術非常熟練的車工以及裝配工。然而，有了可交換零組件之後，維修的問題簡化成只要購買一個替換品就好了，而且這個替換品與原來的零組件具有相同的尺寸。

38. 1.3　製造技術：從1770到1970年代 • 泰勒 (F.W. Taylor) 在1991年寫了一本「科學管理之原理 (Principles of Scientific Management)」的書. • 書的內容主要是來自於泰勒從公元1895年到1911年間的工廠實務經驗，他先是在Midvale鋼鐵公司工作，然後任職於美國賓州的伯利恆 (Bethlehem) 鋼鐵公司。 • 他和Maunsel White共同發明了高速鋼切削刀具，使得車削、鑽削和銑削等加工的速度提升了四倍 • 他仔細的分析每一個加工程序 ( 例如金屬切削加工 )，以便進行更準確的製程管制。泰勒曾提出一個有關切削速度和刀具壽命關係的方程式，這個方程式至今仍然被吾人所使用。 • 當他把注意力轉向工廠組織架構之後，將雜亂無章的情形變成井然有序；他把工廠中需要勞力的工作，打散成許多小步驟並且加以量化，然後，他將這些較小的步驟有效的加以重整，目的在於希望從每一個較小步驟所需時間的縮短，進而提升整體的工作效率 • 這種針對「時間與動作」的研究在當時對於這種即將被所有較大型的新興產業公司採用的產業組織非常有效。

39. 1.3　製造技術：從1770到1970年代 • 大量生產 • 「可交換零組件」觀念與泰勒細心分析與優化產業活動這兩者的結合終於自然而然的演變成「大量生產」( 常常被歸功於亨利福特 )。 • 到了1912年，汽車就首度從具有良好規劃的生產線緩緩的駛出了 (Rosenberg, 1976)。 • 第一次與第二次世界大戰的推波助瀾，則是使得對於速度與效率的需求更加殷切 • 例如，位於美國本土的高效率武器製造，就大大的影響了在歐洲的聯盟國的兵力。

40. 1.3　製造技術：從1770到1970年代 • 大量生產 • 美國已經獨佔了世界的武器製造市場。美國不只是具備了基礎製造程序的詳細知識，對於作業研究 (Operation Research, OR) 也非常在行，作業研究乃是對於大型農產業以及製造企業運籌的掌控 • 全世界第一部數值控制 (Numerically Controlled) 工具機，則是大約在1951年到1955年間開發出來的；這段期間，也正是電腦輔助製造 (computer-aided manufacturing) 技術剛萌芽的時候。 • 世界第二次大戰結束後與整個1960年代以及1970年代的早期，美國享受了25年無人能與之匹敵的空前富裕，其中有一個重要因素，那就是具備優越的製造能力。