智慧化設計整合管理實務探究

　　面臨工業4.0大量客製化時代，無論消費性產品或機械設備產品生命週期大幅壓縮，相對在產品研發階段時間也受到壓縮時間。尤其當今面對工業4.0時代的大量客製化之生產模式，更要再壓縮產品設計時間，來快速銜接生產製造，才能滿足大量客製化之市場需求。

　　根據日經BP社報導[註1]企業需要具備的，是「投放市場的時間」（Time-to-market），應對客戶多樣化需求的靈活性。這代表的是「隨選生產」（Production on Demand），也就是「即時制定生產計畫」。所以本文擬再往前產品設計端延伸，提出用「智慧化設計整合管理」，快速發展如質、如需求的「即時設計」銜接「及時生產」之管理模式。

　　本文提出「智慧化設計整合管理」的邏輯是運用CAD／CAM／CAE等資訊科技來輔助產品設計，達成「設計智慧化」之成效。

　　另外，運用產品生命周期管理系統（PLM；Product Lifecycle Management）為基礎，整合運用知識管理系統（e Knowledge Management,eKM）及專案管理系統（Project Management System；PMS） 來建構「產品設計平台」，來推動協同設計工作，以正確、即時地信息傳遞，來消彌使跨部門合作因為資訊錯誤，達成資訊同步化，使跨國、跨廠之設計團隊合作基礎更為穩固，相對地，由團隊運作更為流暢，直接提升了客製化能量。如下以圖一詳述：

一、產品生命周期管理（Product Lifecycle Management）系統

　　產品生命周期管理（PLM）在本管理系統就是「設計平台」的基礎，將產品研發知識、設計數位化資訊，透過適當的控管，儲存在資料庫內供專案成員查詢、分析、參考及管控，作為新產品開發各階段或活動的重要依據，以「資訊同步化」催化「協同設計」，來提升研發效能。同時也提供企業產品追蹤、產品生命週期中的所有資訊，即時提供及支援各項作業。

　　除上述之外；也可運用PLM系統來支援協同設計工作（Computer Supported Collaborative Work,CSCW）的溝通的工具，企業運用PLM建置虛擬平台，可提供不同領域的專業團隊成員，不受空間（跨國）與時間障礙下，做及時性的溝通與計畫協調工作。

二、知識管理系統（e Knowledge Management,eKM）

　　企業建構出屬於自己的知識管理系統，使公司使用者在Any Time、Any Where、Any Device皆可使用此套系統，使用者可自訂頁面展示效果，符合個人化的需求，並與個人身份識別做權限控管，公司機密文件可以獲得保障。

三、專案管理系統（Project Management System；PMS）

　　產品及製程的開發作專案，可在訂定計畫目標後，將各種不同部門及背景的人員加以結合組成一開發團隊，再透過協調、溝通與合作之方式來完成各項開發工作。所以專案管理是要將產品研發設計各階段工作及人員能有效且完整的分工、計畫與管控。因此專案管理除了是研發設計管理管理之外；也時推動先期參與、協同設計等同步工程之重要管理工作。

四、電腦輔助設計（CAD）系統發展

　　維基百科[註2]現今電腦輔助設計（Computer Aided Design；CAD）已經不僅僅用於繪圖和顯示，它開始進入設計者的專業知識中「智慧」的部分。CAD除了提供設計人員快速進行與圖形的編輯、放大或縮小、翻轉、複製等，也是支援協同設計、智慧設計、虛擬設計、敏捷設計、全生命週期設計等設計方法代表了現代產品設計模式的發展方向，隨著人工智慧、多媒體、虛擬實境、資訊等技術的進一步發展， CAD技術是集成化、智慧化、協同化的方向發展。

五、電腦輔助工程 （Computer Aided Engineering；CAE）運用

　　百度百科[註3]CAE是用電腦輔助計算產品結構強度、剛度、屈曲、穩定性、動力回應、熱傳導、三維多體接觸、彈塑性等力學性能的分析，已成為結構分析的重要的「智慧化工具」，在造船、航太、機械、建築、汽機車等各領域中運用，提供了設計人員在最快的時間取得設計方案參數，大大縮短設計工作計算及驗證時間，提升企業大量客製化能量。

　　另外，於產品開發設計過程中，也可透過CAE設計分析再運用3D列印技術與視覺化文件，來進行工程測試與造型驗證，讓產品設計問題及早發現、及早解決，大大縮短或減少Try-Error反覆驗證的時程，大幅提高產品設計品質及縮短設計週期時間。

六、電腦輔助製造 （computer Aided Manufacturing，CAM）運用

　　CAM電腦輔助製造的核心是電腦CNC數值控制，主要運用於製造複雜及精密的零件家加工，可以輸入曲面CAD等 3D 模型，拋轉產生刀具加工路徑。CAM編輯加工程式之後，輸入CNC工具機設備，可自動完成換刀、加工、檢測及補賞等功能。自動續完成車、銑、模、攻牙等多工序。

　　因為CNC實體設備的自主反應運作功能，提升了機器與機器（M2M）間獨立交換訊息與相互控制，達到機器設備的自我調整與自主反應能力。所以在設計階段即整合工程技術人員先其參與，同步完成CNC數值控制編輯，來加速企業客製化力。

結論：

　　工業4.0將提供大量客製化之服務，已有很多文獻及案例提供研究或參考，但是仍以「智慧服務之商務模式」及「智能化生產」居多。本文重點是整合運用設計輔助系統工具，快速找出產品最佳化的設計，讓設計更「智慧化」；加上資訊科技工具及整合研發設計管理整合，發展企業「設計平台」，將研發知識、技術文件、圖檔等知識文件適當的控管，來追蹤、管理所有知識，且及時支援設計的各項作業，加速企業由快速研發來提升大量客製化能量。

【參考文獻】

• [註1] 日經BP社
• [註2] 維基百科－電腦輔助設計、自由的百科全書2016年2月14日最後修訂
• [註3] 百度百科－電腦輔助工程 （Computer Aided Engineering；CAE）