應用自働生產管理環於塑膠射出成型模具開發管理

✎【飛綠股份有限公司】呂維揚 先生 | 2023-01-16
✎ 【 國立成功大學製造資訊與系統研究所】楊大和 教授

一、前言

精實管理和工業4.0是兩個做法同一個目標，雖然方法大不相同，但兩者卻有一個共同的目標─零浪費。精實管理4.0是結合TPS和工業4.0，善用數位帶來的改善機會，其目標在以數位化支援PDCA (Plan-Do-Check-Action)改善循環，以達到更高層次的卓越(Rauen et al., 2018)。楊大和、李兆華 (2021)依據TPS簡易化的精神，提出簡易智慧化的概念，強調以現有或易取得的數位工具，結合智慧製造的三要素，即物聯網、大數據、人工智慧，建立複雜度適中的智慧化系統，以此系統進行必要數據的收集、處理、運算及使用，進而支持TPS兩大支柱的改善循環，透過改善循環的運行使人員高度參與並發揮人的智慧，此改善循環稱為自働生產管理環，簡稱JJC (Jidoka-JIT Cycle, JJC)。本文運用JJC簡易智慧化的概念，在既有的資源條件之下，客製出適合模具開發流程管理之目視化管理追蹤系統，透過TPS的改善活動及數位化目視管理機制，促進模具開發作業項目的連續流動，進而達到改善量產效益、模具開發品質、模具開發前置時間的目標，持續改善文化的養成最終促成精實企業。

二、自働生產管理環(Jidoka-JIT Cycle, JJC)

精實管理4.0其概念是從現場管理的標準化與合理化出發，去除立即可見的浪費，透過單機自動化提高生產效率，達到工業3.0的範疇，而數位化扮演通往智慧化的橋樑，透過數位化的優勢支援精實改善活動，升級成智慧化，持續改善最終達到工業4.0智慧製造的目標(楊大和、李兆華, 2021)。

TPS強調適度化，即依照需求與既有資源進行改善，著重於大小適中的設備或系統，避免複雜化並趨向簡易化，具有低成本、高彈性及高客製化的特性，JJC依據TPS簡易化的精神加上工業4.0三大要素，強調以現有或易取得的數位工具支援TPS兩大支柱的改善循環，發展成TPS簡易智慧化系統。

透過系統提供人員必要資訊，使人員高度參與問題解決，進而發揮人的智慧以及強化標準，同時，現場標準化與合理化的持續進行，將會減少系統變異讓運作更加的穩定，如此減少資訊的複雜度，資訊的流動如同物的流動一般，可將資訊視為一種存貨，過度氾濫的資訊便是一種浪費，從需求出發，提供必要的限量資訊，將使資訊管理變的簡易，因此符合簡易智慧化的定義，亦是JJC的核心精神，JJC架構如圖 1所示。

三、模具開發管理流程與管制點

模具開發管理流程主要為設計、製作、驗證三個階段，各作業項目的作業標準及品質管制點確保品質自工程完結，避免流出不良。為確保模具設計符合模具製作及量產製造的需求，透過工程分析及設計審查進行管制，以符合設計標準。製作階段確保零件加工符合精度需求，減少模具組裝的變異性，透過組裝測試確保模具機能，模具製作完成(F1)代表模具設計與製作階段的結束。

驗證階段透過機上試模驗證模具品質，發掘品質問題並展開對策，確保模具機能及成型品符合品質標準，於此階段建立標準參數移轉至量產製造，完成模具開發流程。模具驗證完成(F2)代表模具開發階段的結束。模具有高度客製化的特性，導致模具的開發前置時間難以制定標準工時，本系統將前置時間標準化為計劃差異天數，計算實際完成與預計完成的差異，以此合理衡量交期指標。模具開發作業內容如表1所示，系統流程如圖2，主要分為七個步驟：

1. 定義現有完成工作的最佳方法及流程，建立初始標準，並依照顧客需求日順序生產。

2. 依照資源負荷平準化原則，作業人員一次處理一套模具，自工程完結後便移轉後工程，避免作業完成後停滯在工程之中。

3. 依照順序生產與連續流動的原則進行運作，當發生異常時立即通知人員進行處理。

4. 透過目視化管理工具即時監控日程及驗證狀態，發生異常立即通知。

5. 展開異常處理程序，深入問題的根源並徹底解決。

6. 異常排除完成後產生新的方法與流程，並進行原始標準的維護更新。

7. 利用數位化的優勢快速收集過站資訊以累積母體資料，並透過目視化管理工具持續監控關鍵績效指標，確保系統運作之正確性。

四、案例簡介

案例公司為塑膠家用品製造商，員工約300人，模具廠規模為7人，年度模具開發數約100~150付，現況無進度管理機制，因此工作狀態及交期難以掌握。本系統使用的數位工具為Microsoft Office Excel，為中小企業相當容易取得的工具，利用VBA與Excel之函數運算、樞紐分析、圖形視覺化進行資料運算及數據分析，使人員快速取得必要資訊，以利模具開發管理之狀態監控、異常顯示進而支持決策，透過內部網路，執行層、管理層及決策層獲得一致的資訊，促使人員進行問題解決，形成一個簡易智慧化的精實管理系統(圖3)。

本系統共日程管理以及問題追蹤兩模組，系統功能指引如圖4，日程管理的管制範圍涵蓋模具開發全週期，進入驗證階段，透過問題追蹤進一步管制模具驗證發現的問題點。

日程總表畫面(如圖5)涵蓋模具基本資料及即時日程資訊，即時日程資訊顯示每一付開發中模具當前的進度、各作業項目的狀態與計劃差異天數，以顏色區分未開工、進行中、完成、延遲四種狀態，並以數字顯示其計劃差異天數。依照各作業項目實際執行的狀況及品質管制文件的產出，在模具日程資料維護頁面進行預計開始、預計完成、實際開始、實際完成等日程之維護，如此即時日程資訊便會同步更新。

通過所收集到的資料，系統即時進行資料處理與數據分析，並以儀錶板呈現績效指標等目視管理資訊(如圖6)，監控系統運作的正確性，並持續發現新的課題，達到持續改善的目的。

五、總結

案例公司透過JJC模具開發管理系統將問題可視化，成型量產良率由導入前86%改善至99.8%；平均試模次數由3.8次改善至3次以內；模具製作完成(F1)平均延遲天數由延遲5天改善至延遲1天，改善80%；模具驗證完成(F2)平均延遲天數由延遲38天改善至延遲16天，改善58%(表2)，持續改善的過程逐步強化標準，形成一個穩健的循環。

參考文獻

1. 呂維揚，2022，應用自働生產管理環於塑膠射出成型模具開發管理之研究，國立成功大學工程管理碩士在職專班碩士論文，台南。

2. 楊大和 & 李兆華，2021，精實管理4.0之自働生產管理環，工業工程雜誌，2021年5月，https://reurl.cc/bER3vo （取得日期：2022年3月20日）。

3. Rauen, H., Mosch, C., & Prumbohm, F., 2018, Industrie 4.0 meets Lean. VDMA, 8-24, Frankfurt, Germany