情境背景(教學案例,數據為模擬,非任何公司實績)
N 系列網通機櫃,三種配置(高/中/低階,出貨比例 5:3:2),同一條線混流生產。年需求 2,400 台、月 200 台、每月 20 個工作日,日需求 10 台。2 班 × 7.5 小時有效工時 = 900 分/天,每天換配置 2 次。總裝配工時 420 分/台(不含最終功能測試)。治具目前以螺栓固定,換配置要重新調校定位,實測換線 45 分/次。
風道間隙 8.0 ± 1.0 mm(雙側,四件串聯)
接地阻抗 ≤ 0.10 Ω(單側望小)
機櫃垂直度 ≤ 1.5 mm/m
目前進度:設計已定案,治具圖面待簽核,模具尚未開。這是你唯一能低成本改設計的時間窗。
決策點一:產線怎麼配
| 情境 A|原治具(螺栓固定) | 情境 B|治具快拆+共用底座 | 差異 |
| 換線時間(分/次) | 45 | 12 | 少 33 分 |
| 可用工時(分/天) | 810 | 876 | 多 66 分 |
| Takt(分/台) | 81.0 | 87.6 | 多 6.6 分 |
| 工站數 | 6 站 | 5 站 | 省 1 站 |
| 線平衡率 | 86.4% | 95.9% | 升 9.5 個百分點 |
| 線上 WIP(台) | 6 | 5 | 少 1 台 |
| 前置時間 LT(分) | 486 | 438 | 縮短 9.9% |
換線時間不是現場改善題目,是治具設計題目。45 分鐘的換線,每天換兩次就吃掉 90 分鐘,Takt 被壓到 81 分,工站數從 5 站變成 6 站——多的那一站是一整年的人力與空間。把治具改成快拆定位銷加共用底座,換線降到 12 分鐘,工站回到 5 站。關鍵在於:這個決定必須在治具定案前做完,量產後要改就是重開模。量產後靠作業改善做 SMED 典型拿到 30~50%,設計階段做可以拿到數量級。
決策點二:公差怎麼分
| 公差配置 | 各件半公差 | 最壞情況合成 | RSS 合成 | 對 Y ± 1.0 mm 的意義 |
配置甲 以 RSS 達到 Cpk 1.33 | ± 0.50 mm | ± 2.00 mm | ± 1.00 mm | 最壞情況不滿足(超規 2 倍);RSS 剛好滿足,但要承擔統計假設並提出驗證 |
配置乙 以最壞情況法滿足 | ± 0.25 mm | ± 1.00 mm | ± 0.50 mm | 兩種算法都滿足;代價是各件公差嚴一倍,加工成本上升 |
讀表的方式很容易搞混:上下兩列是兩種不同的公差配置,不是同一組公差的兩種算法。同一列左右比較才是「同一配置、兩種合成方法」。配置甲的 ±0.50 線性相加是 4×0.50=2.00;配置乙的 ±0.25 線性相加是 4×0.25=1.00,不是 2.00。
| 最壞情況法(Worst Case) | 平方和法(RSS) |
| 假設條件 | 不需要機率假設,但有前提:尺寸鏈完整、基準一致、幾何與溫度變形已納入,且所有零件實際符合規格 | 各零件獨立、近似常態、製程置中;有相關性時須納入共變異項 |
| 代價 | 零件公差嚴一倍,加工與供應商成本上升 | 必須用 Cpk 與平均值偏移的證據證明前提成立,不能算完就算了 |
Y 要達到 Cpk 1.33,σ_Y 必須 ≤ 0.2506 mm;四件等分後各件 σ ≤ 0.1253 mm,對應公差 ± 0.50 mm(配置甲)。這組公差用 RSS 合成剛好等於 Y 的公差,各零件的 Cpk 也剛好等於 Y 的 Cpk——在等能力、置中、獨立且線性可加的模型下,兩者必然相等。但同一組公差用最壞情況法線性相加是 ± 2.0 mm,超規兩倍。所以採用 RSS 是承擔風險的決定:這四個零件必須列為關鍵特性,進料用 Cpk 與平均值偏移的證據放行,不能只看規格內外。要注意的是,Cpk 與偏移本身並不能證明零件獨立或近似常態——那要另外用分布檢視與相關性分析支持;RSS 的「變異相加」與「常態尾端機率」是兩件事,不要混為一談。
決策點三:檢驗站放哪裡
| 情境 B|線外抽測 | 情境 C|線上獨立全測站 |
| 總工時(分/台) | 420 | 450(+30 分測試) |
| 工站數 | 5 站 | 6 站 |
| 線平衡率 | 95.9% | 85.6% |
| 線上 WIP(台) | 5 | 6 |
| 前置時間 LT(分) | 438 | 526(+20%) |
| 品質面 | 逃逸風險需用抽樣計畫與客戶風險談 | 逃逸趨近零,但檢驗本身仍有漏判與誤殺 |
加一個 30 分鐘的線上全功能測試站,工站從 5 站變 6 站,LT 從 438 分拉長到 526 分,線平衡率從 95.9% 掉到 85.6%。品質上逃逸趨近零,流動上付出一整站的代價,而檢驗本身還有漏判與誤殺——三件事要放在同一張表上算,不是品保、生產、工程各喊各的。
GB 本節交付用試算表算出自己機種的 Takt、工站數與前置時間,並說明換線時間的假設從哪裡來。
BB 本節交付另交公差配置方案(含採用最壞情況法或 RSS 的理由與代價)、量具選型的計算依據,以及檢驗站配置的決定與判準——要說得出「逃逸一台的成本對上一個工站一年的成本」這個比較怎麼估。
先自己判斷如果需求從每天 10 台增加到 13 台,上面三個決策點,哪幾個的答案會變?
展開推理與參考作法
決策點一會變:要求週期從 87.6 分縮到 67.4 分(876 ÷ 13),理論最少工站數從 5 站變成 7 站(420 ÷ 67.4 = 6.23,進位 7)。
決策點三反而不變——而且答案跟直覺相反。13 台/天時,420 分與 450 分的總工時都需要 7 站(6.23 與 6.68 都進位到 7),前置時間同為約 472 分。也就是說,在這個需求下加測試站的工站代價是零。
決策點二不會變:公差配置由 Y 的規格與 Cpk 目標決定,與產量無關。
這題真正的陷阱在決策點三。「需求上升、Takt 變短,所以加站代價更高」聽起來很合理,但算出來是錯的——進位的門檻效應讓兩種工時落在同一個站數。「加一站的代價」不是固定值,需求、工時配置或換線時間一改就要重算,不能憑直覺外推。順帶一提,換線損失 24 分佔 900 分的比例,也不會因為日需求從 10 台變 13 台而改變。