製程改善個案分析

一、製程改善活動介紹

中鋼的製程改善強調要落實於現場，改善活動由技術研發部門研究人員與現 場人員組成工作小組來進行，研發人員必須親自到現場了解實況，在研究過程中 無論與操作人員或維護人員均保持密切的連繫，頻繁的電話連絡在製程改善的過 程是必備的，除了研究人員的了解之外，現場人員也會針對問題提出看法，透過 積極的對話來協助研究人員找出解決問題的方法。製程改善仍以研究人員為主，

現場單位最主要是提供現場資訊及經驗給研究人員，以及配合研究人員現場的改 善行動，至於用那種方法則由研究人員自主決定。

製程改善的提出可分為 TOP-DOWN 及 BOTTOM-UP 兩種方式，TOP-DOWN 為配合 公司政策，例如決定要開發某一類產品，必須針對現有製程去做調整改善，此時 會組成一個 TASK FORCE，除非研發人員以往的研究經驗夠豐富，否則需透過多 方的文獻探討及嘗試錯誤，才能慢慢找到研究方向，在成效及時間壓力下進行這 些工作，研發人員會比較辛苦。另一種 BOTTOM-UP 方式，在提出研究需求之前，

現場單位可能會有一些零散的事故或試驗，在開會中邀請研發單位人員列席提供 意見或看法，有時會請研發人員做一些簡單的驗證工作，或是研發人員在會議中 聽到引起他興趣的主題，此時研發人員就會投入少部份的研究時間進行了解並做 些先期的零星試驗，待試驗到一個程度發覺到可以正式成立一個研究案時，會請 現場單位寫研究委託單，或是研究人員自行簽案成立研究案。因為之前已做過試 驗，對於現場背景及現場人員已有一定程度的熟悉，所以計劃一開始就會有研究 直覺，研究方向就會比較清楚的呈現。中鋼一般允許研究人員可以撥出一些時間 來做這些先期的探討，找到研發人員感興趣的題目時，往往就會有重大的研究突 破出現。

研究題目確立之後，研究人員會與現場人員討論，並聽取現場對這些問題的 看法，例如曾做過的實驗或先試過的製程改善，這些意見可加速研究主題的速

度，現場的經驗或看法，會使得研究者產生一些研究方向的直覺。接下來研究者 會嘗試做一些定性及定量方面的研究。例如針對產品缺陷做統計分析，以得到定 性及定量的資料。透過以往的研究經驗，這些分析資料會引發研究者的直覺，透 過定性的階段，會讓研究者的想法更具體化。透過研究者本身的專業知識及研究 手法，開始嘗試建立一些 model，根據這些量測數據，理論的分析及實驗的規劃 就開始成形，透過這些步驟找出具體化的改善方向，再根據實驗的結果，找出現 場真正可行的方向。當有一些具體成果後，研究者會將這些成果找現場人員溝 通，並要求現場配合一些改善的措施，現場人員得到這些成果後，會修正自己原 先直覺的想法，並提供不同的意見給研究者，或是提出現場不同的經驗予以反 駁，研究者接到這個訊息後，又會引發進一步的研究直覺與想法，再做更進一步 的定量分析，這部份所得到的數據再提供給現場，現場會根據本身的操作經驗，

結合所得到的知識，提供更進一步的看法給研究人員，研究人員又根據這些知 識，進行另一個研究的循環。如此反覆對話直到現場與研究人員雙方都能達到一 個共識後，即可開始從事現場設備的實際改善，在設備安裝後於現場實際試車 時，又進入另一個研究的循環。

改善完成後，研究人員會將成果予以系統化，例如建置於現場的控制系統。

並將研究成果寫成報告回饋給現場單位，訓練現場的操作及維護人員使用及維護 該系統，操作及維護人員在實際使用中，則不斷的回饋研發人員使用上的問題，

使得該系統能夠不斷的精煉，達成切合現場的需求。另外若是研發成果涉及一些 較敏感的機密，則該部份會另外寫成報告存在研究單位，並另寫成 ONE-PAGE 的 介紹，放在研發單位的網站上，供其他的研究人員參考。

針對以上製程改善的流程，我們以表 5-4 來表示

表 5-4 中鋼公司製程改造的創新研究流程 本研究整理

二、製程改善個案 1 分析

改善主題：熱軋軋輥顫振研究改善 (一)、訪談敘事

1．知識創造活動背景介紹

一貫作業煉鋼廠的製程包含了煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋等程序，其中將煉鋼 製程所產製的扁鋼胚加熱後，軋製成厚度 1.0mm ~ 25.4mm 厚鋼捲的製程，就稱 為熱軋製程，熱軋製程包含了加熱爐、粗軋、精軋、層流冷卻、盤捲、精整等製 程(如圖 5-15 所示)。煉鋼廠所生產的扁鋼胚經過加熱爐加熱軟化後，先經由高 壓水柱將表面的氧化銹皮去除，再經 4 道粗軋機軋薄，進入精軋機前，再經高壓 水柱將表面銹皮去除，進入 7 道精軋機軋至所需的尺寸，再經層流冷卻系統降 溫，最後進入盤捲區捲成我們所常看到的鋼捲。軋製過程中每一個製程均可能對 產品造成品質上的缺陷，必須由後端的品管來往前追溯原因，例如由精整區所得 到的品管資料來對軋延過程做回饋。軋延過程的缺陷種類很多，有些是軋機本身 控制不良所造成，有些由製程條件控制不良所造成，有些則由軋輥所造成。

圖 5-15 熱軋製造流程示意圖 資料來源：中鋼公司網站

在這些缺陷中有一種缺陷叫做振動輥痕，當軋延力過大或是軋輥本身品質不 良，會有如圖 5-16 所示的品質缺陷，將輥子上的周期性印痕轉印到鋼帶上，造 成 chatter mark，這種缺陷有可能來自軋機，也可能來自軋輥，需從鋼帶解捲 時的品質檢查才能發現。但這種缺陷不容易分辨出是從何處所造成，因軋機及軋 輥分屬兩個不同單位職掌，到底是誰該負起責任解決問題，常造成很大的爭執，

當爭執不下時問題就被延拓下來，因為無法清楚其成因，也就無法要求那個單位 負起改善的責任。這個問題被現場單位提出請研發部門協助解決，目的在提出判 斷責任歸屬的準則及解決振動輥痕的問題，研發部門因而組成任務小組，最終解 決這一困擾現場許久的問題。目前熱軋二廠因這一問題所造成的缺陷率幾乎為 零，即使問題產生時也很容易判別是那一個單位的權責範圍，能夠迅速將狀況處 理完成，是一個很成功的研究案，這一研究案也獲得公司內部的研發總經理獎及 振動與噪音工程協會的優良應用論文獎。

圖 5-16 振動輥痕示意圖 資料來源：中鋼公司綱站 2．製程改善過程介紹

在這個改善案進行前，熱軋廠即已針對振動問題裝設中鋼所自行研發的線上 監診系統(Formas)，將現場所裝設的加速規訊號做即時的分析，除了熱軋產線之 外，軋輥區的磨床也裝設這一套監診設備，這一套監診系統同時連線到研發部門 及設備處的動態檢測技術小組，讓相關專業人員能隨時了解設備狀況，以在設備 問題發生時隨時掌握第一手資料，助於設備狀況的解決排除。所以此次研究所利

用的工具，即是該線上監診系統所開發出來的振動分析工具(圖 5-17)。

圖 5-17 振動分析工具，反頻譜中存在轉速(倒數)的成分

資料來源: 吳崇勇，2003，「反頻譜分析於軋輥研磨顫振監測與分析」

磨床的品質缺陷之一是研磨顫振，當軋輥從軋機被換下來後，必須對表面品 質重新研磨處理才能再上線使用，顫振是磨床研磨軋輥時因砂輪與軋輥之間存在 著激烈的相對運動，造成軋輥表面粗糙度與幾何形狀週期性改變，在軋輥表面形 成等距波浪痕跡(圖 5-18)，這些痕跡在軋延時由軋輥轉印到鋼帶上。在轉印過 程中的振動不一定大，因此軋機上的振動監測系統不一定監測得到，形成品管死 角之一。因每一對軋輥所軋延的鋼帶相當多，若未在軋延時偵測出來，有可能造 成整批產品均有相同的品質缺陷，使得剔退率變高，不僅造成金額損失，且會對 排程及產量造成干擾。所以必須在磨床研磨時，即能即時偵測到顫振，從源頭防 止缺陷的產生機會，如何在磨床研磨時即能清楚偵測到顫振，並知道如何避開，

即是這個研究的動機與目的。

這個案子的參與單位有研發部門，軋輥現場單位，設備處振動診斷小組，成 功大學機械系研發團隊，其中成大研發團隊負責發展中鋼研究人員所開發出模型 中尚未釐清的理論部份，設備處振動診斷小組功能為轉介者，做為現場單位及研

發單位的溝通橋樑，軋輥現場單位負責提供回饋資訊及缺陷實品給研發人員，研 發單位則負責問題的分析及解決，活動過程的連絡窗口為研發部門吳崇勇博士。

研發人員已在現場負責過其他的案子，對於現場設備及人員均很熟悉，雖然顫振 對於該研發人員是第一次接觸，但該研發團隊已針對振動所產生軋延問題展開一 系列改善，所以設備診斷的工具均已完善。在研發的過程中，密集的電話連絡及 問題討論幾乎是每天的例行公事，數位相機普及後，也被大量用來在網路上傳輸 現場實況照片。

圖 5-18 低頻顫振所造成振動輥痕

資料來源: 吳崇勇，2003，「反頻譜分析於軋輥研磨顫振監測與分析」

資料來源: 吳崇勇，2003，「反頻譜分析於軋輥研磨顫振監測與分析」