民用航空器發動機維修業即時現場維修進度資訊回饋系統之設計與實做

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(1)國立交通大學運輸科技與管理學系碩士班. 碩士論文. 民用航空器發動機維修業即時現場維修進度資訊回饋系統之設計與實做 Design and Implement a Shop Floor Information Feedback System for Civil Aircraft Engine Maintenance Business. 指導教授：任維廉郭秀貴研究生：顏冠文中. 華. 民. 國. 九. 十. 四. 年. 六. 月.

(2) 民用航空器發動機維修業即時現場維修進度資訊回饋系統之設計與實做 Design and Implement a Shop Floor Information Feedback System for Civil Aircraft Engine Maintenance Business 研究生：顏冠文. Student： Kuai-Wen Yen. 指導教授：任維廉郭秀貴. Advisor： William Jen Hsiu-Kuei Kuo 國立交通大學運輸科技與管理學系碩士論文. A Thesis Submitted to Department of Transportation Technology and Management College of Management National Chiao Tung University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering in Transportation Technology and Management June 2005 Hsinchu, Taiwan, Republic of China. 中華民國九十四年六月.

(3) 民用航空器發動機維修業即時現場維修資訊回饋系統之規劃與建置研究生：顏冠文. 指導教授：任維廉郭秀貴國立交通大學運輸科技與管理學系碩士班. 摘. 要. 即時且精確的取得現場作業資訊以做好對維修作業流程的控管工作，是發動機修護業者提升競爭力之關鍵因素。過去相關研究多是針對發動機維修作業之排程問題進行探討與求解，本研究引進在製造業中廣為應用之現場控制系統觀念，應用於發動機維修作業管理上，以 A 公司發動機部為個案研究對象，進行系統之設計與實做。在系統功能需求之分析方面，本研究歸納出八項系統功能需求包括：(1)自動化收集、彙整與更新資料，(2) 回饋即時進度資訊，(3)回饋精確、詳細且有意義之群組化資訊，(4)自動產生維修作業流程，(5)追加/取消作業於維修流程進行中，(6)回饋工作站使用資訊，(7)產出層級化之資訊內容，以及(8)讀取遠端資訊。在系統架構建立方面，採用 Dilts et al.[1991]所提之集中式架構為基礎，根據功能分析結果進行架構規劃，規劃出之架構分為資訊擷取層、資訊處理層與資訊使用層三個主要資訊層次，每個層次中皆包含數個對應之介面與功能模組，總計包含 3 個子介面與 10 個子模組。在系統分析與設計方面，參考 Kerzner[1995]所提出之 PERT 實施步驟，進行作業定義與流程分析，根據 1,772 張例行性工單，8,650 筆維修步驟之內容，定義出 150 個作業與 169 個作業連結關係。系統資料庫分析與設計之結果，共建立了 30 個資料表，儲存作業相關資料、特定維修流程資料以及彙整後之作業進度相關資訊。在系統實做方面，使用 Microsoft Access 2000 作為資料庫建構工具、Microsoft Access VBA 作為功能模組開發工具以及 Microsoft Project 2000 作為資訊產出工具，進行系統之實做。以自動執行方式，實做進度資訊擷取與處理功能。以甘特圖形式之資訊內容，將產出資訊依不同管理層級之需求分為 Top View、Engine View 與 Work Center View 三種檢視方式，實做進度資訊回饋功能，並將時程規劃功能整合於 Top View 中。資料維護功能則是以資料表之形式進行實做。在對個案公司現行之流程控管作業方式與即時進度資訊回饋系統之比較分析部分，使用即時進度資訊回饋系統於發動機維修流程控管上，對個案公司在進度資訊收集、進度資訊檢視與發佈、第一線員工監督、產能使用情形查詢、規劃排程以及流程改善等主要流程控管作業，在效率之改善與提升上，皆能有相當程度之幫助。在使用者對系統接受程度之探討上，引用科技接受模式[Davis, 1989]進行推論，結果顯示，從理論角度觀之，使用者對系統之接受程度應很高。在系統導入之實務問題探討上，系統之導入，預期將會對第一線員工工作方式與各工作小組負責人在對維修進度資訊的控制力產生衝擊，在此衝擊下，可能會引發相關人對本系統之抗拒心理，高階管理者應加強在與相關人員之溝通協調上，以降低抗拒之程度，讓系統發揮應有之效能。關鍵詞：發動機維修、現場控制系統、進度資訊回饋系統 i.

(4) Design and Implement a Shop Floor Information Feedback System for Civil Aircraft Engine Maintenance Business Student：Kuai-Wen Yen. Advisor： William Jen Hsiu-Kuei Kuo. Department of Transportation Technology and Management National Chiao Tung University. Abstract In civil aircraft engine maintenance business, getting the shop floor information immediately and accurately is the key factor of improving competitiveness. Most of past researches focused on the scheduling problem of maintenance activities. This study attempt to apply the concept of shop floor control systems to improve the management of civil aircraft engine maintenance business. We used the engine maintenance department of company A as the case to demo how to design and implement the shop floor information feedback system. In analysis of the function needs of this system, we found that the system is needed to include the following requirements: (1) automatically collecting, processing, and updating the information, (2) immediately outputting the information, (3) outputting the accurate and meaningful information, (4) automatically generating the process of the maintenance activities, (5) adding or canceling the activities while the process is on-going, (6) outputting the information of the availability of the work centers, (7) outputting the information in multiple format to satisfy the managers in different level, and (8) remotely accessing the information. In construction of the system framework, based on the centralized form of the shop floor control systems, and the results of the analysis of the functions needs, this study developed a system framework with three different information layers, which are information collecting layer, information processing layer, and information using layer, consisted of 10 modules and 3 user interfaces. In analysis and design of the system, used the method of the implementing steps of PERT to analysis the process of the maintenance activities. Based on the content of 1,772 routine routers and 8,650 sequences, this study defined 150 activities and 169 links of activities. In design of the system database, this study built 30 data tables, which are used to store the basic data about activities, specific data of maintenance processes, and the progress information which have been processed. ii.

(5) In implementation of the system, this study used the Microsoft Access 2000, Microsoft Access VBA and Microsoft Project 2000 as the developing tools of the database, function modules, and information outputting interfaces. The functions of information collecting, processing, and updating are implemented by executing it automatically. The function of information feedback is implemented by outputting the information in the form of Gantt chart and dividing it into Top view, Engine view, and Work center view depending on the different requirements of the different management levels. The function of scheduling is implemented by integrating it into Top view. The function of data maintenance is implemented by using the data table. In comparison and discussion between the system we developed and current process control method of company A, this study found that our system has better performance on the information collecting and processing, information viewing and releasing, first-line employee monitoring, querying the availability of the work centers, scheduling, and process improving. In discussion of the user acceptance behavior of the system, based on the Technology Acceptance Model, on the point of theoretical view, showed that the system should be highly accepted. On the point of practical view, introduced the system into the organization could impact the first line employees and the managers of work centers and caused resistant behavior. High level managers should make efforts in dealing with resistance to change with relevant employees to reduce the resistance behavior and to enhance the performance of the system. Key words: Engine Maintenance, Shop Floor Control Systems, Information Feedback System. iii.

(6) 誌. 謝. 回首兩年的研究所求學生涯，首先要感謝任維廉與郭秀貴兩位指導教授的的提攜、栽培與指導，無論是邏輯思考的養成、獨立解決問題能力之訓練、乃至於做人處世之道理，皆使我獲益良多。在兩位老師的帶領下，讓我的研究與求學過程是如此的快樂以及順利，師恩浩蕩，學生永誌難忘。在論文口試期間，感謝中華大學運輸科技與物流管理學系蘇昭銘副教授、大葉大學工業工程系吳泰熙教授以及長榮航太科技公司沈維平副協理撥冗細審，並惠予寶貴意見與殷勤指正，使本論文疏漏謬誤之處得以斧正。在論文進度審查期間，感謝交通大學交通運輸研究所所長汪進財教授與馮正民教授對研究方向提供了寶貴的意見。在大學以及研究所的修業期間，感謝系上所有老師的教導與指正，為我奠下紮實的研究基礎，在此一併致謝。論文進行期間，感謝個案公司高階經理人的支持，以及各工程師的熱心指導以及協助，幫助我對發動機的結構、維修作業與流程能有充分的瞭解，以利研究的進行。此外，對於論文所需使用的諸多資料，個案公司相關人員亦熱心加以協助，使論文資料的收集相當順利與完備，希冀本論文能提供個案公司一些營運性或策略性管理上之助益。兩年的研究生活，感謝實驗室凱傑學長、堂榮學長、英斌學長、容聖學長、士弘學長、俊廷學長、靖媛學姐、則言學長、士偉學長、又菁、柏廷、新隆、又禎、妮臻以及黎萱，在學業上、研究上、以及生活上對我的指導、照顧、關心與協助，讓我這兩年的研究生活可以過的如此順利而且開心。最後，謹以本論文獻給我最摯愛的家人，有父親、母親、姊姊、姊夫以及那天真可愛的外甥。感謝全世界最美麗、最溫柔的小公主懿慧的體貼關心，讓我在研究之餘，還能充分的享受到愛情的滋潤。因為你們對我的支持與鼓勵，使我在交大五年能夠無後顧之憂地專心向學，願以此成果及榮耀與你們分享。. 顏冠文. 謹誌. 中華民國九十四年六月. iv.

(7) 目摘. 錄. 要 ............................................................................................................................i. 英文摘要 .......................................................................................................................ii 誌. 謝 ..........................................................................................................................iv. 目. 錄 ...........................................................................................................................v. 圖. 目. 錄 ............................................................................................................... viii. 表. 目. 錄 .................................................................................................................xii. 第一章緒論 .................................................................................................................1 1.1 研究背景與動機..............................................................................................1 1.2 研究目的..........................................................................................................2 1.3 研究範圍與對象..............................................................................................2 1.4 研究流程..........................................................................................................3 第二章文獻回顧 .........................................................................................................5 2.1 發動機維修市場、維修作業內容與維修作業特性......................................5 2.2.1 發動機維修市場..................................................................................5 2.2.2 發動機維修作業內容..........................................................................6 2.2.3 發動機維修作業特性..........................................................................8 2.2 現場控制系統.................................................................................................9 2.2.1 現場控制系統之功能面.....................................................................10 2.2.2 現場控制系統之資料面.....................................................................15 2.2.3 現場控制系統之控制架構面.............................................................17 2.3 文獻評析.......................................................................................................19 第三章個案公司現行流程控管方式之問題探討 ...................................................20 3.1 個案公司維修流程.......................................................................................20 3.2 個案公司現行資訊系統...............................................................................23. v.

(8) 3.3 個案公司現行維修流程控管方式與問題探討...........................................26 第四章系統分析與設計 ...........................................................................................29 4.1 現行發動機維修流程控管系統之問題分析...............................................29 4.2 系統功能需求分析........................................................................................30 4.3 系統架構........................................................................................................31 4.4 作業定義與作業流程分析...........................................................................34 4.4.1 確認作業與作業間之相依性.............................................................35 4.4.2 繪製網路先行圖.................................................................................37 4.4.3 估計各項作業時間.............................................................................37 4.5 系統功能模組分析與設計............................................................................39 4.5.1 即時資訊擷取模組.............................................................................39 4.5.2 資訊比對模組.....................................................................................40 4.5.3 維修流程建立模組.............................................................................41 4.5.4 作業追加/取消模組 ...........................................................................43 4.5.5 維修進度資訊更新模組.....................................................................44 4.5.6 維修流程調整模組.............................................................................45 4.5.7 基本資料維護模組.............................................................................45 4.6 系統資料庫分析與設計................................................................................46 第五章系統實做 .......................................................................................................51 5.1 系統發展工具與環境...................................................................................51 5.2 進度資訊擷取、處理與回饋功能實做.......................................................52 5.3 時程規劃功能實做.......................................................................................56 5.4 資料維護功能實做.......................................................................................57 5.5 系統建置前後之比較與分析.......................................................................58 5.6 使用者對本系統接受行為之探討...............................................................61 第六章結論與建議 ...................................................................................................63 vi.

(9) 6.1 結論...............................................................................................................63 6.2 建議...............................................................................................................65 6.2.1 對發動機維修業管理者之建議.........................................................65 6.2.2 對後續研究之建議.............................................................................66 參考文獻 .....................................................................................................................67 附錄 I 作業資料庫詳細格式 .....................................................................................69 附錄 II 即時現場維修進度資訊回饋系統一般使用者操作手冊............................72 附錄 III 即時現場維修進度資訊回饋系統進階使用者操作手冊 ..........................86. vii.

(10) 圖. 目錄. 圖 1.1 發動機維修概要流程與研究範圍.....................................................................3 圖 1.2 研究流程圖........................................................................................................4 圖 2.1 發動機維修範圍之訂定流程.............................................................................8 圖 2.2 現場控制系統功能架構圖..............................................................................11 圖 2.3. 現場控制系統功能模組關係圖....................................................................12. 圖 2.4. 監督器之資料擷取與分析功能示意圖........................................................13. 圖 2.5. 現場控制系統功能架構圖............................................................................15. 圖 2.6. 現場控制系統之控制架構圖........................................................................18. 圖 3.1. 發動機維修概要流程....................................................................................20. 圖 3.2 發動機維修工作站概要流程...........................................................................22 圖 3.3 TAT 白版記錄內容示意圖...............................................................................27 圖 4.1 系統架構圖......................................................................................................32 圖 4.2 工單流程圖範例..............................................................................................35 圖 4.3 作業群組範例..................................................................................................36 圖 4.4 作業網路先行圖範例......................................................................................37 圖 4.5 作業實際開始與結束時間估計方式..............................................................39 圖 4.6 即時資訊擷取模組流程...................................................................................40 圖 4.7 資訊比對模組流程...........................................................................................41 圖 4.8 維修流程建立模組流程...................................................................................42 圖 4.9 作業追加/取消模組流程 .................................................................................43 圖 4.10 維修進度資訊更新模組流程.........................................................................44 圖 4.11 維修流程調整模組流程.................................................................................45 圖 4.12 基本資料維護模組流程.................................................................................46 圖 4.13 作業資料庫關聯圖........................................................................................47. viii.

(11) 圖 4.14 現場作業進度資料庫關連圖(1)....................................................................49 圖 4.15 現場作業進度資料庫關連圖(2)....................................................................50 圖 5.1 進度資訊顯示內容說明..................................................................................52 圖 5.3 資訊檢視層級選擇..........................................................................................54 圖 5.4 資訊回饋介面—Top View ...............................................................................54 圖 5.5 資訊回饋介面—Engine View..........................................................................55 圖 5.6 資訊回饋介面—Work Center View................................................................56 圖 5.7 任務規劃時程修改示意圖—變更開始時間..................................................56 圖 5.8 任務規劃時程修改示意圖—變更結束時間...................................................57 圖 5.9 任務規劃時程修改示意圖—任務資訊對話視窗...........................................57 圖 5.10 資料維護功能介面........................................................................................58 圖 5.11 科技接受模式................................................................................................62 附圖 2.1 啟動 Microsoft Project 2000 .......................................................................72 附圖 2.2 啟動後之 Microsoft Project 2000 ................................................................72 附圖 2.3 開啟 Top View .............................................................................................73 附圖 2.4 開啟後之 Top View .....................................................................................73 附圖 2.5 開啟 Engine View........................................................................................74 附圖 2.6 開啟後之 Engine View................................................................................74 附圖 2.7 開啟 Work Center View...............................................................................75 附圖 2.8 開啟後之 Work Center View.......................................................................75 附圖 2.9 專案開啟時之警告訊息(1).........................................................................76 附圖 2.10 專案開啟時之警告訊息(2).......................................................................76 附圖 2.11 專案開啟時之警告訊息(3) .......................................................................76 附圖 2.12 展開大綱任務............................................................................................77 附圖 2.13 閉合大綱任務............................................................................................77 附圖 2.14 將所有任務展開至特定大綱階層(範例 1)..............................................78 ix.

(12) 附圖 2.15 將所有任務展開至特定大綱階層(範例 2)..............................................78 附圖 2.16 縮小甘特圖顯示時間單位按鈕................................................................79 附圖 2.17 縮小甘特圖顯示時間單位.........................................................................79 附圖 2.18 加大甘特圖顯示時間單位按鈕................................................................80 附圖 2.19 加大甘特圖顯示時間單位........................................................................80 附圖 2.20 切換至甘特圖檢視....................................................................................81 附圖 2.21 切換至追蹤甘特圖檢視............................................................................81 附圖 2.22 任務相關資訊區........................................................................................82 附圖 2.23 插入新任務資訊欄位................................................................................82 附圖 2.24 隱藏現有任務資訊欄位.............................................................................83 附圖 2.25 檢視單一任務之詳細資訊........................................................................83 附圖 2.26 甘特圖資訊區............................................................................................84 附圖 2.28 甘特圖資訊—實際進度、比較基準、作業連結與完工百分比............84 附圖 2.29 甘特圖資訊—大綱任務.............................................................................85 附圖 2.30 在甘特圖上顯示詳細資訊........................................................................85 附圖 3.1 保持 Main 表單在開啟之狀態 ...................................................................86 附圖 3.2 開啟 Main 表單 ...........................................................................................87 附圖 3.3 手動執行 SFC 資料匯入、專案建立與進度更新之功能 ........................87 附圖 3.4 手動開啟 AutoExecute 表單.......................................................................88 附圖 3.5 開啟自動執行時間資料表..........................................................................88 附圖 3.6 執行 Engine View 與 Work Center View 調整功能 ...................................89 附圖 3.7 執行資料庫壓縮功能..................................................................................90 附圖 3.8 設定任務工期..............................................................................................91 附圖 3.9 設定任務之開始時間..................................................................................92 附圖 3.10 設定任務之完成時間................................................................................93 附圖 3.11 儲存比較基準—整個專案........................................................................94 x.

(13) 附圖 3.12 儲存比較基準—選定任務........................................................................94 附圖 3.13 循環關連—錯誤的大綱階層....................................................................95 附圖 3.14 循環關連—錯誤訊息................................................................................95 附圖 3.15 循環關連—移動大綱階層(步驟 1)..........................................................96 附圖 3.16 循環關連—移動大綱階層(步驟 2)..........................................................97 附圖 3.17 循環關連—點選工作列上之立即計算按鈕............................................97 附圖 3.18 循環關連—警告訊息................................................................................98 附圖 3.19 循環關連—正確顯示大綱任務之百分比................................................98 附圖 3.20 叫出立即計算按鈕....................................................................................99 附圖 3.21 使用巨集快速開啟專案—啟動 Visual Basic 編輯器 ..........................100 附圖 3.22 使用巨集快速開啟專案—建立模組......................................................101 附圖 3.23 使用巨集快速開啟專案—輸入程式碼..................................................101 附圖 3.24 使用巨集快速開啟專案—建立快速按鈕..............................................102 附圖 3.25 開啟遠端專案.........................................................................................102 附圖 3.26 開啟 RTR 資料表 ....................................................................................103 附圖 3.27 工單屬性資料設定..................................................................................104 附圖 3.28 開啟作業資料表......................................................................................104 附圖 3.29 作業屬性資料設定...................................................................................105 附圖 3.30 開啟作業連結資料表..............................................................................105 附圖 3.31 作業連結資料設定..................................................................................106 附圖 3.32 開啟作業內容資料表..............................................................................106 附圖 3.33 作業內容資料設定..................................................................................107 附圖 3.34 開啟 WorkCenter 資料表 ........................................................................107 附圖 3.35 Work Center 屬性資料設定 .....................................................................108 附圖 3.36 開啟 WorkCenter 連結資料表 ................................................................108 附圖 3.37 Work Center 連結資料設定 .....................................................................109 xi.

(14) 表表 2.1. 目錄. 維修等級分類與各維修等級對應之維修作業內容......................................7. 表 2.2 現場控制系統之資料分類與內容..................................................................16 表 2.3. 現場控制系統之資料分類與內容................................................................17. 表 3.1 個案公司現行資訊系統功能整理..................................................................23 表 3.2 RTR 系統欄位說明 ..........................................................................................23 表 3.3 RTR 記載內容範例 ..........................................................................................24 表 3.4 SFC 系統欄位說明 ..........................................................................................25 表 3.5 SFC 記載內容範例 ..........................................................................................25 表 4.1 作業資料庫內容..............................................................................................46 表 4.2 現場作業進度資料庫內容..............................................................................48 表 5.1 系統導入前後主要維修流程控管作業在實務運作上之比較表..................59 附表 1.1 RTR 資料表詳細內容 .................................................................................69 附表 1.2 SFC 資料表詳細內容 ..................................................................................69 附表 1.3 MODULE 資料表詳細內容 ........................................................................69 附表 1.4 WORKCENTER 資料表詳細內容..............................................................70 附表 1.5 WC_LINK 資料表詳細內容........................................................................70 附表 1.6 WC_MOD 資料表詳細內容........................................................................70 附表 1.7 ACTIVITY 資料表詳細內容.......................................................................70 附表 1.8 RTR_ACT 資料表詳細內容 ........................................................................71 附表 1.9 ACT_LINK 資料表詳細內容 ......................................................................71. xii.

(15) 第一章緒論 1.1 研究背景與動機民用航空器發動機修護工廠的修護品質關係到航空公司之飛航安全，因此發動機修護工廠之設備設置、機械維修人員、維修作業程序、內部機件之處理與適航指令等均受到我國民航法及國際準則之規範。而發動機之維修內容，除一般性維護外，尚須依據發動機現況及客戶所指定之維修範圍進行基本維護(minimum)、中度維修(performance)或重度翻修(overhaul)等各種不同程度之維修，另根據修護工廠現有之維修能量、技術水準以及機件檢測後之實際損壞情形，各機件之作業內容尚可分為修理、報廢重置或是委託國外廠商等多種不同處理方式。由此可見，發動機維修作業在內容、流程以及時間上之變異性極大，加上由發動機本身內部機件構造複雜所帶來的龐大且複雜之維修作業，管理人員若無法即時且精確的取得現場作業資訊，適時找出作業瓶頸，彈性調度維修能量與人力資源，將使整體作業效率降低，大幅延遲發動機出廠之時間，導致航空公司因備用發動機不足而造成班機延遲或取消，使航空公司之信譽受損、服務水準降低，進而造成顧客流失與收入減少之嚴重後果。因此，即時且精確的取得現場作業資訊以做好對維修作業流程的控管工作，可說是發動機修護工廠提升競爭力之關鍵因素。目前發動機維修作業之控管工作是採用 TAT(Turn-Around-Time)白板方式，在現場進度資訊之彙整與回饋上，仍是以人工方式進行處理，管理者每日皆須召集各工作小組負責人進行多次會議，以掌握與記錄各模組之維修進度，因此需耗費相當多之時間在資料收集上，且獲得之進度資訊亦是較粗略之估計值，無法精確掌握細部維修作業之進度資訊，由此可見，發動機維修在現場進度資訊控管問題上，尚有很大之改善空間，然回顧發動機維修作業管理之相關研究，多是針對發動機維修作業之排程問題進行探討與求解[王晉元等，民 92；郭秀貴等，民 93；黃靖媛，民 93]，亦有研究探討航空公司發動機進廠維修之排程問題[許家倫, 民 90]與發動機維修之成本分析問題[郭秀貴等，民 92]，但卻尚未有研究是針對發動機維修現場進度資訊控管問題進行相關之分析與探討，因此本研究引進現場控制系統(Shop Floor Control System, SFCS)之觀念，將其應用於發動機維修作業管理上，期能改善發動機維修現場進度資訊之控管問題。現場控制系統主要之功能為負責現場設備之規劃、排程與控管[Smith et al., 1996]，其已經廣泛的被應用在製造業之電腦整合製造(Computer-Integrated Manufacturing, CIM) 中[Cho & Wysk, 1995；Smith et al., 1996]，且其所能帶來之效益亦已受到廣泛之證實 [Davis, 1999]，雖然尚未有研究將其應用於製造業以外之其他產業上，但本研究在深入探討過發動機之維修作業特性之後，發現對發動機維修業而言，確實有引進現場控制系統之條件與需求，因此，本研究將現場控制系統概念，配合發動機維修之流程特性做適當調整後，應用至發動機維修作業之控管上，建構發動機維修即時現場資訊回饋系統，一方面幫助管理人員更迅速且精確的獲得現場維修進度資訊，取代傳統之 TAT 白板成為 1.

(16) 管理者調度維修能量與人力之決策資訊來源，提高維修作業之資訊擷取效率。另一方面透過資訊之電子化，加速組織內之資訊傳遞速度與資訊透明化程度，提升不同層級管理人員間之溝通效率，進而改善發動機維修現場進度資訊之控管問題。本研究之內容雖然是針對個案公司之作業特性所量身訂製，但對其他擁有類似作業流程之航空器發動機修護業者而言，在未來之即時現場資訊系統開發或是引進上，本研究之建構流程與方法以及建構過程中所獲取之經驗，都具有相當大之參考價值。而對後續研究者而言，除了可以將其應用在其他個案公司或是進行一般化系統模型之開發外，亦可以藉由資料庫之升級提高系統運作之效率、藉由納入更多工單以更進一步提高系統產出資訊之精確度、或是建立作業與資源之連結以達到自動輔助排程規劃之功能，進行更深入之研究。. 1.2 研究目的綜合以上之研究背景與動機，本研究企圖將現場控制系統之觀念，配合發動機維修之流程特性做適當調整後，應用至發動機維修作業之現場控管作業上，期能提高維修作業之資訊擷取效率以及提升不同層級管理人員間之溝通效率，主要之研究目的分列如下： 1. 透過文獻探討、發動機維修流程特性分析、現行發動機維修控管系統問題分析以及對個案公司相關人員之深入訪談，分析發動機維修業對即時現場進度資訊回饋系統之功能需求。 2. 參考相關文獻，並依據功能需求分析之結果進行適度調整後，建立發動機維修業即時現場進度資訊回饋系統之系統架構並進行系統之分析與設計。 3. 依據所建立出之系統架構與系統分析設計之結果，以個案公司為對象，進行發動機維修即時現場進度資訊回饋系統實做。 4. 依據系統實做之成果，比較個案公司現行控管方式與採用即時現場進度資訊回饋系統間，在主要流程控管作業執行上之差異。 5. 分別從理論與實務角度，探討使用者在即時現場進度資訊回饋系統導入過程中，可能之接受行為。. 1.3 研究範圍與對象本研究以國內民用航空器發動機維修業為研究對象，而實例資料係 A 公司的發動機部，A 公司成立於 1998 年 9 月 1 日，其為美國奇異公司在亞洲地區的第五個維修據點，營業項目包含航機停機線維修、航機定期檢修、發動機檢修、航空器改裝工程、 2.

(17) 航機零組件維修、專業訓練課程、航材零組件採購、庫存及管理等，提供航空公司「One Stop Total Solution」的服務。 A 公司目前之維修能量以 C 系列發動機為最大宗，因此本研究鎖定此型發動機之維修作業作為系統建構之對象。C 系列發動機之概要維修流程如圖 1.1 所示。本研究係以發動機之現場維修作業進度控管為主要之目的，因此在研究範圍之訂定上，並不考慮料件籌補之部分，本研究之詳細研究範圍如圖 1 之虛線部分所示。. 圖 1.1 發動機維修概要流程與研究範圍. 1.4 研究流程本研究之研究流程如圖 1.2 所示，主要研究步驟分述如下： 1. 研究背景與動機：根據研究背景與動機，形成研究問題。 2. 確認研究目的與研究範圍：根據研究問題，確認研究目的與研究範圍。 3. 相關文獻回顧：發動機維修流程特性與現場控制系統之相關文獻收集、回顧與評析。 4. 個案公司作業內容與現況分析：透過實地調查與訪談方式，收集並分析個案公司之作業內容與現行維修流程控管方式。 5. 系統功能需求分析：透過文獻探討、發動機維修流程特性分析、現行發動機維修控管系統問題分析以及對個案公司相關人員之深入訪談，分析發動機維修業對即時現場進度資訊回饋系統之功能需求。 6. 系統架構建立：參考相關文獻，並依據功能需求分析之結果進行適度調整後，建立發動機維修業對即時現場進度資訊回饋系統之系統架構。 7. 系統功能模組分析與規劃設計：依據系統架構與功能需求分析之結果，進行細部功能模組之分析、規劃與設計。 8. 個案公司維修作業定義與作業流程分析：分析個案公司之維修作業與流程，建 3.

(18) 立明確之作業與作業流程定義。 9. 系統資料庫分析與設計：依據系統功能需求、架構與個案公司維修作業與流程之分析結果，進行系統資料庫之分析與設計。 10. 系統實做：依據系統分析與設計之結果，進行發動機維修業即時現場進度資訊回饋系統之實做。 11. 結論與建議：依照分析與實做之結果，提出本研究之結論與建議。研究背景與動機. 確認研究目的與研究範圍. 相關文獻回顧發動機維修流程特性現場控制系統. 個案公司作業內容與現況分析. 系統功能需求分析. 系統架構建立. 系統功能模組分析與規劃設計. 個案公司維修作業定義與作業流程分析. 系統資料庫分析與設計. 系統實做. 結論與建議. 圖 1.2 研究流程圖 4.

(19) 第二章文獻回顧 2.1 發動機維修市場、維修作業內容與維修作業特性 2.2.1 發動機維修市場 Rolls-Royce 公司預估，在 1998 至 2017 年期間，全球市場約需 43,500 具發動機，而發動機的維修市場將是民航機售後服務的最大市場。若以地理位置來比較發動機維修市場，則北美地區為最大市場，歐洲及亞太地區分居 2、3 名，第 4 名為非洲及中東地區，第 5 名為中南美地區。不過若以成長率做比較，則一般預測亞太地區的市場規模成長將取代歐洲，躍升為第 2 名。發動機的維修市場可分為原廠維修廠、航空公司維修廠、以及專業維修廠三大類[航太品保驗證產學策略聯盟教學資源中心, 民 90]。原廠維修廠乃附屬於發動機製造母廠，提供母廠所生產製造之發動機維修服務，例如美國奇異公司，GEAE。航空公司維修廠附屬於營運中之航空公司，通常維修母公司機隊之發動機，例如我國華航修護工廠。近年來，已有許多大型航空公司之維修廠由機務部門獨立出來成為專業維修廠，俾利用其剩餘或閒置能量來爭奪維修市場之大餅，例如長榮航太科技公司。在民航機隊中，不同型別的發動機市場佔有率變動，會使發動機維修市場產生變化。1991 年美國奇異公司併購英航的發動機維修部門，即顯示發動機製造廠積極搶佔維修市場的企圖心，並將發動機維修列為其核心業務，目的在擴大發動機產品的全球市場佔有率，以壓制競爭對手的生存[王兆琦，民 90]。在航空公司方面，則是透過提供飛機機體、發動機以及零組件的廣度服務，與發動機製造廠競爭，此外，航空公司亦致力於維修能量的提升，以降低成本，並減低對發動機製造廠零組件的依賴程度。對於獨立運作的專業維修廠而言，則面臨著龐大的資金、工程技術、人員專長與競爭壓力，以致於航空維修業的併購或策略聯盟的情況屢見不鮮。與早期的發動機相比較，新一代發動機進廠維修的次數較少，但維修的費用卻較前一代的發動機昂貴，造成在相關維修能量上所需之投資，讓中、小型航空公司難以負擔，也讓原廠與專業維修廠之重要性更為提高[孫華興、林仲璋，民 88]。發動機各部分之零組件因製造以及維修的技術難易程度不同，造成維修金額有明顯的差異，大部分航空公司對於發動機的維修，皆是依靠外送維修方式或是自行擁有發動機模組的翻修能量，然而對於更精密的零組件修理，幾乎都是仰賴發動機原製造廠的售後服務或專業維修廠的修理能力。在維修市場的發展趨勢方面，孫華興、范沛琦[民 87]指出(1)由於全球機隊數量穩 5.

(20) 定成長，維修需求將會日益增加。(2)歐美維修能量過剩，維修供應將呈現負成長。(3) 交通及通訊便利，可以使用遠地的維修廠，形成全球性的維修服務。(4)維修裝備及成本日漸昂貴。(5)大型維修廠加強維修能量以及擴大市場佔有率，一方面建立更完整的維修服務體系，另一方面則積極尋求合作伙伴成立策略聯盟。(6)航太製造商為提高收益以及售後服務，逐漸瞭解維修市場的重要性，積極調整營運方針，增加維修業務的比重。(7) 為了保有競爭力，專業維修廠在維持高品質標準下，儘可能降低維修時間及成本。目前國內從事民航發動機維修之公司包括了中華航空、長榮航太科技、遠東航空以及亞洲航空，其在飛機維修能量上已有龐大投資，亦已建立可觀之維修能量。華航於 1994 年完成發動機維修工廠，1997 年與新加坡航空和普惠公司合資成立華普發動機維修廠，專門修理 PW4000 系列發動機高壓壓縮定子(High Pressure Compressor Stators)的翻修工作；長榮航太科技則負責長榮航空機隊的維護以及亞洲地區 GE 發動機的維修業務；遠東航空具 JT8D、PT6A 以及 APU 等各型發動機之翻修能量；亞洲航空則具波音 707、727、737 等系列之維修能量。. 2.2.2 發動機維修作業內容依據航太品保驗證產學策略聯盟教學資源中心[民 90]之「航空器維修管理概論」，發動機維修等級大致上可分為下列五種： 1. 飛行線維護：發動機於航空器上執行例行目視檢查；包括日常檢查、飛行前後檢查、過境及過夜檢查並拆換部分零附件，本項工作一般皆由航空公司配合航空器本身自行維護。 2. 場站維護：發動機自航空器拆下並分解為模組，該項工作包括發動機於航空器上之調校及試車檢查工作。 3. 工廠維護：當發動機由模組分解為分項零組件並執行非破壞性、尺碼等檢查、換件並組合於試車台試車調校、效能試車之工作為第三級維修工作。例如我國之華航、長榮航太發動機修理工廠已具備該項能量。本階段之工作以拆解零組件、清洗、檢驗、換件以及組合工作為主體。 4. 附件修理：發動機拆下之附件，經過分解、清洗、檢查、換件、組合及測試等過程，恢復該項附件原有功能之修理工作。 5. 修理及工程修改：發動機或零組件、附件性能提升及缺點改進工作；新的工作方法、工作程 6.

(21) 序等之研究發展及專業零組件修理工作；如葉片翻修、燃燒筒修理等工作，其中涉及高科技的熱處理、表面處理等工作。詳細之維修等級分類與各維修等級對應之維修作業內容整理如表 2.1 所示。表 2.1. 維修等級分類與各維修等級對應之維修作業內容. 維修等級. 維修作業內容. 維修單位. A1 線上維護. 翼上維護檢查、外罩、進氣道等項目. 線上維護. B1 有限重度維修. 發動機拆卸、模組更換、熱段檢查、重要零件更換；. 場站維護. 修理則限於鉚丁、沒有塗層之翼形面打磨 B2 主要重度維修. 模組之再分解、軸承及其他重要附件之更換. 場站維護. B3 最大重度維修. 模組之完全分解、所有零件之更換，本項工作一般. 專業維護. 稱為翻修，執行內容包括：清潔、裂紋檢查、尺碼檢查，靜、動態平衡、加工、軸承壓力檢查等，修理僅限於手工之操作 C1 有限零件修理. 有限零件之手工修補、焊接、低溫表面噴塗及白鐵件. C2 主要零件修理. 機械加工、零件修改、電漿塗層、電鍍、硬焊、熱處裡、專業維修. 專業維修. 氣密封環、橡膠等修理工作 C3 最大零件修理. 專業及專利關鍵性零組件修理，如葉片等. 專業維修. D1 附件翻修. 發動機精密附件修理，如齒輪箱、燃油泵、控油器等. 專業維修. T. 試車台測試. 專業維修. 測試. 資料來源：航太品保驗證產學策略聯盟教學資源中心[民 90] 在發動機進廠維修之工作內容決定方面，由於每次的發動機進廠維修的原因不盡相同，所以需執行的維修內容也不一樣，因此航空公司會召開專門的會議，討論該次發動機進廠所將要執行的工作內容。而在將發動機送進發動機維修廠之後，發動機維修廠會依發動機之實際狀況(包括飛行鐘點、性能、損壞狀況…等)訂定不同之維修範圍(Work Scope)，不同的維修廠對維修範圍有不同的分類，依據許家倫[民 91]所做之分類，發動機之維修範圍一般可分為以下四類： 1. 非拆解狀況維護：在不拆解發動機的情況下，執行相關的維護與檢查。 2. 基本維護：針對故障的原因執行相關的維修與檢查。 3. 中度維修：針對故障區域與造成發動機性能衰退的原因加以檢修。 4. 重度翻修：將整個發動機/模組拆解成零部件，對所有之零部件執行詳細的檢查 7.

(22) (含尺碼檢驗)與修理。發動機維修範圍(Work scope)之訂定流程，如下圖 2.1 所示。. 圖 2.1 發動機維修範圍之訂定流程[許家倫, 民 91]. 2.2.3 發動機維修作業特性發動機之維修必須透過一連串相關的作業，有效率地使用資源，並盡力滿足航空公司要求之交期與品質，參考郭秀貴等[民 94]與黃靖媛[民 93]對發動機維修流程特性之分析，發動機維修作業特性主要有以下五點： 1. 制式之基本作業單位：發動機維修作業必須依據原廠維修手冊之規定進行，這些既定之維修步驟皆記錄於維修工廠之工單中，工單之內容是固定的，因此可將其記錄於資料庫中，而每具發動機之維修流程也都可以由這些內容固定之工單組成。 2. 維修作業龐大且複雜： 8.

(23) 一具發動機自進廠維修至出廠平均約需耗費 60 天，每具發動機之維修作業平均約需開出 2000 張工單，加上在同一時間內常有多具發動機同時在廠中進行維修工作，由此可見發動機維修作業內容之龐大與複雜。 3. 發動機間之維修作業內容異質性高：發動機維修之維修範圍主要可區分為基本維護、中度維修與重度翻修三大類，但依實際損壞情形以及航空公司之不同要求，又可分為數十種不同之小分類，因此，即使是維修同一型號且相同維修範圍之發動機，其實際維修內容之異質性亦是相當高。 4. 維修作業流程與時間變動性大：發動機在維修過程中，常會發現許多不在預定維修作業中之維修需求，進而造成原訂維修流程之變動。此外，各維修作業所需之時間，亦會因零件損壞情形之不同而有極大之差距，進而造成整體維修時間上強烈之變動性。 5. 資源可調度性高：絕大多數之發動機維修作業，仍依靠第一線的維修工人手動完成，因此在資源調度上，較不易受到固定設備之限制，調動之彈性與靈活度皆相當高。. 2.2 現場控制系統現場控制(Shop Floor Control)又稱為生產活動控制(Production Activity Control, PAC)，屬於作業管理(Operation Management)之範疇，是在企業作業階層對現場作業規劃之管理行動，例如每週排程或是每日排程之規劃控制，管理者必須同時考量目前現場運作情形、人力分配情形以及相關設備與物料資源可用情況，並在時間與品質之限制下，完成各項生產活動，因此，現場控制可說是一門與現實世界相當貼近之學問[Scherer, 1998]。關於現場控制系統之定義，Bauer et al. [1994]定義現場控制系統為：一個製造組織所採用之短期規劃、控制與評估之管理準則與技術，包括規劃、執行與控制三個層面，並提供回饋的功能以反應實際目標的達成情況，以提供上層規劃模組修正目標值的資訊。Cho & Wysk [1995]認為現場控制系統是一個維護及溝通工廠工單及工作站狀況資訊之系統，它主要的功能是指派工單的優先順序，將在製品的資訊及工單的資訊傳送至 MRP(Materials Requirements Planning)階層，提供上層即時之資訊輸出以進行產能的控制。Smith et al. [1996]則指出，現場控制系統主要之責任在於規劃、排程與控制廠區中所有的生產設備。溫伊蓁[民 89]指出現場控制系統是任何成功的製造系統不可或缺的重要環節，其收集在現場進行之活動的相關資料，包括各張工單的進度和各個資源的狀態，並且使規劃系統可以取得這些資訊。最後生產活動控制系統是負責確使規劃系統發放至現場的工單可以及時且有成本效益地完成。 9.

(24) 關於現場控制系統之內容，以下分別就功能面、資料面及控制架構面進行探討。. 2.2.1 現場控制系統之功能面學者對現場控制系統的功能面隨現場生產活動的認知範圍而有不同的說法， Melnyk et al. [1988]從工單流程指出現場控制系統的功能包括：工單覆核/發放(Order Review/Release) 、詳細排程 (Detailed Scheduling) 、資料收集與監督 (Data Collection/Monitoring)、異常狀態的控制與回饋(Control/Feedback)與工單完工後處理 (Order Disposition)等五項，五項功能間之關係如圖 2.2 所示，五項功能之主要內容，詳述如下： 1. 工單覆核/發放(Order Review/Release)：可視為規劃層與現場管理資訊系統的介面，主要控制工單發放到現場的流量，並不安排資源的實際使用，而在於確定是否有足夠的資源可用。 2. 詳細排程(Detailed Scheduling)：按照排程策略將生產所須的資源分配給所須的工單，這些資源包括物料、設備、人力及夾治具，排程決定後，現場將依此作派工。 3. 資料收集與監督(Data Collection/Monitoring)：指在現場加工過程中，運用人力或自動化設備持續收集生產現場的重要資訊，並加以分析以便採取適當的行動。 4. 異常狀態的控制與回饋(Control/Feedback)：在資料收集與監督進行時，若生產現場有異常狀態，則透過異常狀態的控制與回饋功能送至相關模組解決問題。 5. 工單完工後處理(Order Disposition)：當發放至生產現場的工單完工或因某種原因無法繼續 (如廢料、工單取消)，而不再需要現場資源時，對相關系統所應作的一些處置。其他學者如 Mabert [1992]、Vollman et al. [1992]、Sartori [1988]之研究對現場管理資訊系統功能面之見解皆與 Melnyk 雷同。. 10.

(25) 圖 2.2 現場控制系統功能架構圖[Melnyk et al. 1988] Higgens & Browne [1990]與Bauer et al. [1994]之研究中，將現場控制系統的功能以工廠協調(Factory Coordination)功能為起始點，分為以下五個模組： 1. 排程器(Scheduler)：使用各種不同的排程法則，提供作業規劃的時間序列，讓生產活動可以在時間、優先權、與可用資源之限制下順利完成。 11.

(26) 2. 派工器(Dispatcher)：藉由下達適當之指令至流程控制器與物料搬運器，執行由排程器所制定的排程計畫，以即時的方式分派工廠內的作業活動，確定正確與足夠的的資源在正確的時間與地點被使用。 3. 監督器(Monitor)：提供工廠之歷史生產狀態資料至排程器模組、派工器模組，並提供支援決策之相關資訊。監督器提供之資訊包括：即時之設備與物料分派情形、回報在製品與資源利用情形、回報存貨狀況與提供排程執行之績效指標。 4. 生產器(Producer)：將由派工器傳來之指示，進一步解析為實體設備能接收之指令，以控制實體生產設備之運作。 5. 搬運器(Mover)：執行資源之搬運工作以協助生產。. 圖 2.3. 現場控制系統功能模組關係圖[Bauer et al., 1994]. 上述五個模組間之關係如圖2.3所示，其中，排程器模組需要依據上層的排程準則以及由監督器模組提供的現場生產狀態資料來產生單元內的排程資訊，然後交由派工器模組去執行。而派工器模組則依據排程器模組擬訂的排程資料，參考監督器模組維護的目前狀態，及時派工給生產器模組及搬運器模組執行。. 12.

(27) Higgens & Browne [1990]更進一步指出，監督器是整合上述五大功能模組之關鍵功能模組，藉由監督器所回饋之資訊，派工器可以得知現場資源、設備之耗用情形，以調整工作分派，而排程器則可經由現場實際工作進度資訊，重新調整原訂排程。監督器可說是現場控制系統資料之轉換者(Transformer)與轉播者(Relayer)，其主要功能包括以下三項： 1. 資料擷取(Data Capture)：收集與儲存所有現場作業進行之相關資料，目前之資料擷取工作多是透過條碼系統或是現場之終端機進行，此部分在設計上主要需要考量之問題為找出哪些資料是必須要被收集的。 2. 資料分析(Data Analysis)：可分為即時資料分析與歷史資料分析報表，即時資料分析提供包括物料、任務與設備情況等需要被即時收集與回報之資料，歷史資料分析報表則是以螢幕輸出、書面報表或是圖形化資料分析之方式提供已完成工作之分析資料。 3. 決策支援(Decision Support)：提供相關之即時決策資訊至系統其他模組，供其他模組做為決策之參考資訊，或是提供整合之分析資訊至工廠協調階層，作為更高階層之排程或是其他相關決策之參考資訊。. 圖 2.4. 監督器之資料擷取與分析功能示意圖[Higgens & Browne, 1990]. Fogarty et al.[1991]認為，現場控制系統主要具備以下三個功能： 1. 工單發放：批淮製令或採購令，使規劃工單成為已發放工單（released order）。工單發放所考量的因素則包括 MRP 輸出部份的規劃工單、當時的優先法則、可用的 13.

(28) 資源、輸入/輸出的負荷量等。 2. 派工：有關工單加工順序的資訊，包括工作站可用產能、等候的工單、加工數量、單位使用產能與優先權。此外，可能還包含未來會到達的工單資訊。 3. 生產報告：良好的生產控制需要能實際描述生產現況的報表，以便能針對動態環境進行應該措施。 Evans[1993]認為，現場控制系統主要具備以下兩個功能： 1. 排程：主要是承接 MRP 之輸出部份，指派工單之優先順序，並將工作分配至特定的工作站處理。此外，製程資訊、產能狀況等即時資訊亦是必要的輸入。此部份之輸出為工單加工的時間、順序與數量。 2. 進度控制：確定物料和工具均已齊備、追縱在製品流動情形、監督作業員與當機事件處理、緊急工單之加速作業、核對目標達成度與品質問題。 Sipper & Bulfin[1997]認為，現場控制系統主要具備以下四個功能： 1. 釋放：檢查由 MRP 產生計畫釋放的可行性。釋放的一項功能為檢查可獲得的原料、零件與半成品，另一項功能為檢查可獲得的產能空間。 2. 排程： MRP 詳細的訂單釋放。訂單釋放的時距，通常為＂週＂。工作的流程被掌握於排程的圖程中，機器的負荷、操作人員工作的指派、優先順序。 3. 監控：在生產現場中，追查工單、在製品、外包商的工作績效，提供相關之即時資訊與回報相關之績效指標。 4. 更新：生產現場的現況帶給 MRP 的參數，包含前置時間、產能、良率等資料。適當的參數為 MRP 主要的計算依據。 Groover[2001]將場區控制系統分為三個模組： 1. 訂單發放模組(Order Release Module)：訂單發放的功能來自於二種輸入來源，一種是主排程的生產計畫，用以下 14.

(29) 達生產命令，此項命令可能透過各種不同的規劃功能的運作(如 MRP 與生產規劃)，可提供時序與排程的資訊。另一種是工程與製造資料庫，提供了產品結構與製程規劃的資訊。 2. 訂單排程模組(Order Scheduling Module)：訂單排程模組主要是指派生產訂單至各個不同的工作站，執行生產規劃與控制派工的功能，指示某些訂單應該在哪些工作站加工，並提供各個不同工作之相對優先性。 3. 訂單進度模組(Order Progress Module)：訂單進度模組組要在於監督現場的各種不同訂單的狀態，以提供管理部門生產進度與績效的資訊，因此也可視為資料收集模組，而所生產的回報包括工作訂單狀況回報、進度回報、例外回報。. 圖 2.5. 現場控制系統功能架構圖[Groover, 2001]. 2.2.2 現場控制系統之資料面要發揮現場控制系統的功能必需仰賴健全之現場資料，Melnyk [1985]指出現場控制系統的所需之資料可分為以下兩類，各類檔案之詳細內容如表 2.2 所示。 1. 規劃性檔案(Planning files)：主要在工單覆核/發放階段使用，包括物料表(Bill of Material, BOM)、途程檔(Routings)與其他支援性檔案。. 15.

(30) 2. 控制性檔案(Control files)：在工單覆核/發放外之其他階段使用，包括：工單主檔(Production order master file)與工單明細檔(Shop order detail file)。表 2.2 現場控制系統之資料分類與內容[Melnyk, 1985] Planning files Operation number, Operation description, Abbreviated standardized. Routing file. Operational description, Processing department, Function/Work center, Machine number, Setup hours, Standard time per piece, Stand lot sizing, Tooling required, Code to distinguish types of operations Part number, Part description, Manufacturing lead time, On hand quantity,. Part (Item) master file. Allocated quantity, On-order quantity, Avail quantity, Manufacturing lot size quantity,Scrape factor, Substitute Items, Where used, Specific information fields. Work center master file. Work center number, Work center description, Capacity data, Alternative Work center, Efficiency, Utilization, Effective daily capacity, Queue time, Specific machine constrains Tool number, Tool description, Tool location, Ownership status, Time. Tool master file between rework/disposal, Number of tools, Acquisition cost, Date of acquisition, Lead time of acquisition. Tool bill file. Operation number, Tool number. Control files Production order number, Order quantity, Quantity completed,Quantity Production order master file scrapped, Quantity disbursed, Order due date, Priority,Balance due. Shop order detail file. Operation number, Setup hours reported, Quantity reported completed, Quantity reported scrapped, Due date (revised) or lead time remaining. Bauer et al. [1991]將現場控制系統在生產單元層的製造資料分為下述四種資料模型： 1. 實体模型 (Physical model)：主要在描述製造系統的生產資源 (如工作站、緩衝區及搬運設備) 與可加工的產品族等。 2. 原物料模型 (Raw materials model)：描述各原物料之詳細內容。 3. 產品與流程模型 (Product and process model)：描述物料表與產品流程(如產品須經過幾個作業、每個作業所須設備、原物料、設置時間、加工時間等)。 4. 工單需求模型(Order requirements model)：描述各工單執行詳細內容。. 16.

(31) 表 2.3. 現場控制系統之資料分類與內容[Bauer et al., 1991] Physical data model relations. Buffer data. Buffer name, Buffer type, Buffer capacity. Station data. Station name, Station capacity, Failure rate, Repair time. Station buffer data. Station name, Buffer name, Buffer type, Buffer class. Cell data. Cell name, Part families, Average capacity, Station name. Raw materials data model Raw materials. Material name, Buffer name, Maximum quantity, Reorder point, Lead time to receipt, Source of material. Product and Process data model Part data Process data. Materials needed. Part number, BOM level, Lead time, Final destination Part number, Station name, Operation number, Operation type, Set-up time, Process time, Input buffer, Output buffer Part number, Station name, Operation number, Material name, Buffer name, quantity,. Order requirements model Order requirements. Part number,Realease date, Realease time, Job number, Due date, Batch size. 2.2.3 現場控制系統之控制架構面為了降低系統之複雜度以便易於管理整個製造系統的現場生產活動，有必要將整個系統依據其涵蓋的功能、所處理的現場資訊，劃分為數個子系統。透過子系統間的相互作用，使所有現場生產活動能順利的完成。而這些子系統的相互關係及溝通方式為何，則依系統之控制架構而定。一般而言，Dilts et al.[1991]將現場控制系統之控制架構分為以下四種，如圖 2.6 所示： 1. 集中式(Centralized Form)：此種控制架構將所有子系統集中在一部中央主機，透過該主機處理所有製造系統生產活動相關的計畫及資訊。通常中央主機連接許多終端設備，因此控制命令可以由中央主機下達到各終端設備執行，執行結果可透過終端設備回饋中央主機。 2. 嚴格階層式(Proper Hierarchical Form)：嚴格階層式的控制架構呈現樹枝狀的結構，上下相鄰的兩層維持嚴密的主 17.

(32) 僕關係，系統將所有製造系統生產活動相關的計畫及資訊劃分配給不同層次的子系統，以分散整個系統的負荷。由上層負責決策，將控制命令下達到下層，而由下層執行命令，並將執行結果回報到上層。 3. 修正階層式(Modified Hierarchical Form)：修正階層式與嚴格階層式相當類似，但修正階層式允許同一階層的子系統之間直接進行通訊，以提高現場生產活動的效率。不同於嚴格階層式同層之間的通訊必須先經過共同上層，因而可能造成系統嚴重負荷的困擾。 4. 非階層式(Heterarchical Form)：非階層式的控制架構將系統分成數個地位相同的子系統，各個子系統均擁有完全自主性，子系統之間可以相互通訊以傳遞訊息，以協商合作的方式執行所有的現場生產活動，和階層式架構以主僕關係執行工作不同。. 圖 2.6. 現場控制系統之控制架構圖[Dilts et al., 1991]. 18.

(33) 2.3 文獻評析由上述發動機維修作業特性可看出，發動機維修在作業之規劃與安排上，管理人員所面對的是一個龐大且動態的規劃過程，在此過程中，管理人員必須不斷的依據現場實際工作進度與遭遇到之狀況，進行作業內容之調整與資源之調度，努力於作業時間之縮短與產能之有效利用。因此，如何有效率的獲取現場維修進度資訊，可說是整個維修作業控管工作上之首要問題。現場控制系統中之監督功能模組乃現場控制系統之關鍵模組，然觀察發動機維修業界目前所使用之資訊系統，對現場進度資訊皆僅止於現場進度資料蒐集階段，在現場維修進度資訊之彙整與回饋上，仍是以人工方式進行處理，在處理之效率與精確度上都還有相當大之改善空間。因此，若能將現場控制系統引進發動機維修業中，尤其是在現場進度之監督與回饋功能上之應用，即時且精確的收集、彙整與回饋現場進度資訊，提升管理決策資訊之品質與即時性，對發動機維修作業之控管工作將有相當大之幫助。在文獻所提之現場控制系統功能架構中，以 Melnyk et al. [1988]所提之功能架構受到最多人之引用，且比對其功能架構內容與本研究所個案公司之維修作業內容之相符性亦是最高，因此，本研究選定此功能架構作為本系統功能架構之基礎。而在現場控制系統之四種控制架構中，以集中式架構最為基礎，在實做上之難度也最低，由於本研究是首次將現場控制系統之概念引進至發動維修業中，加上在相關技術資源上之限制，因此在控制架構之選擇上，本研究選定集中式架構作為系統控制架構之基礎。根據以上之分析，本研究以 Melnyk et al. [1988]所提出之現場控制系統功能架構以及 Dilts et al.[1991]所提之集中式控制架構作為本系統之基礎架構，根據發動機維修作業之特性做適度之調整後，進行即時現場維修資訊回饋系統之開發，並將系統功能之焦點鎖定於現場進度資訊之收集、彙整與回饋上，以輔助管理人員監控現場維修進度與制訂相關決策為系統功能目的。至於 Melnyk et al. [1988]所提出之詳細排程功能，鑑於發動機作業規劃工作之動態特性與資源調度之高度彈性，決策涉及之層面相當廣泛，因此在詳細排程功能方面，本研究暫時僅考慮作業間之連結關係，而不將資源限制項目納入系統建構之功能中。. 19.

(34) 第三章個案公司現行流程控管方式之問題探討 3.1 個案公司維修流程 A 公司目前之維修能量以 C 系列發動機為最大宗，因此本研究鎖定此型發動機之維修作業作為系統建構之對象。每具 C 系列發動機皆由 FAN、HPC (High Pressure Compressor)、HPT(High Pressure Turbine)、LPT (Low Pressure Turbine)、AGB (Accessory Gearbox) 五個模組所構成，每個模組之拆解與組裝皆由其專屬之工作站(Work Center) 負責，而其他包括清洗、檢測、平衡與研磨等工作，亦有其專屬之工作站。C 系列發動機之概要維修流程如圖 3.1 所示。. 圖 3.1. 發動機維修概要流程. 維修流程中各項主要作業詳述如下： 1. 發動機及文件接收：發動機進廠前，應取得發動機維修相關資料文件，如客戶名稱、客戶維修號碼、發動機序號、發動機主要零組件項目清單、壽限件等。 2. 發動機進廠檢查與會議發動機進廠後，執行發動機進廠檢查以及內視鏡（Borescope Inspection）檢查，並依各項檢查之結果，反應至客戶，檢討是否需要修正維修範圍，而與客戶進行發動機進廠會議。 3. 工單發行會議結束後，工程師依任務需求將發動機維修所需之工單交至維修單位，以進行後續各項維修工作。 4. 發動機拆解此一部份包括移除 QEC 與外部管件，並將發動機拆解為各模組，包含 FAN 模組、HPC 模組、HPT 模組、LPT 模組、AGB 模組。 20.

(35) 5. 模組拆解將發動機各模組拆解為零組件（Piece Parts）。若以 CF6-80C2 系列之發動機而言，FAN 模組可拆解為 Fan Rotor、Forward Fan Case、Fan Frame and Case、 Fan Mid Shaft、Fan Stator 五個 EMU（Engine Module Unit）；HPC 模組可拆解為 HPC Rotor、HPC Staotr、Compressor Rear Frame、Combustion Liner、Stage1 HPTNozzle 五個 EMU；HPT 模組可拆解為 Stage2 HPT Nozzle、HPT Rotor 兩個 EMU；LPT 模組可拆解為 LPT Stator、LPT Rotor、Turbine Rear Frame 三個 EMU；AGB 模組可拆解為 Inlet Gearbox、Radial Drive Shaft、Transfer Gearbox、 Horizontal Drive Shaft、Accessory Gearbox 五個 EMU。上述各模組拆解為 EMU 後，繼續將各 EMU 拆解為零組件。 6. 清洗清洗之目的在使發動機各零組件能順利去除其表面上之污穢，以避免輕微之裂縫與變形被污物所遮蓋，若不適時發現零組件之缺陷，可能會嚴重引起零組件之作用失效而造成發動機失效。清洗方式包括機械清洗、化學清洗、溶劑去油等，機械清洗是利用機械之幫助，達到清潔效果；化學清洗是利用酸、鹼等化學溶劑浸泡沖洗；溶劑去油是使用乙醇、丙酮、丁酮等有機溶劑，以浸泡或擦拭作業，以去除油垢及髒污。 7. 非破壞性檢測在飛動機的維修上，非破壞性檢測是相當重要的工作，包含液滲檢測、磁粒檢測（Magnetic Particle Inspection, MT）、渦電（Penetrant Inspection, PT）流檢測（Eddy Current Inspection, ET）、X-射線檢測（X-Ray Inspection, RT）以及超音波檢測（Ultrasonic Testing, UT）。運用這些非破壞性檢測方法，品檢技術員可針對發動機結構，進行檢查是否有裂紋的產生。 8. 量測檢驗量測檢驗的工作包括了目視檢查以及尺碼檢查，目視檢查是基於檢查人員的經驗或製造廠的指導來做判斷；而尺碼檢查則是測量零組件之尺寸，以確保其在規定的限度與範圍之內。 9. 料件籌補為確保發動機於維修過程中，所待裝之零組件皆為可用件且無缺件，因此需進行料件籌補之工作。 10. 模組組裝、平衡與研磨完成料件籌補之後，接著進行各零組件之組裝動作。首先將零組件組裝成各模組之 EMU，之後再從 EMU 組裝為模組。在組裝過程中，部分零組件需進行靜平衡與動平衡之測試工作，以避免不平衡的組件造成發動機產生震動。此外，亦需對轉子與靜子進行研磨的工作，以確保其在規定的限度與範圍之內。. 21.

(36) 11. 發動機組裝模組組裝完成後，開始回裝 FAN、HPC、HPT、LPT、AGB 五個模組至發動機，然後再陸續安裝 QEC 與外部管件。 12. 發動機試車、最後確認與出廠發動機組裝完成後，必須在試車台上接受測試，以證明其性能以及機械之完整性。通過試車檢查後，應執行最後確認工作，之後儲存發動機至發動機出廠。 13. 發動機出廠會議、報告與計價完成發動機實體維修工作之後，接著進行發動機出廠會議，以檢討發動機於維修過程中之相關事宜，之後完成發動機出廠報告與撰寫工程技術報告，最後則處理發動機維修的計價作業。在實際維修作業之分工上，個案公司透過將廠中之人力與各項資源，依照其所負責之模組加上拆、裝、清洗、檢測、平衡、研磨等工作內容，分為 32 個工作站，目前個案公司便是以監督這些工作站之產能使用情形作為主要之控管手段。如同前述之概要維修流程，各工作站間依照其負責之工作內容，彼此之間也可互相連接成一個以工作站為基礎之概要維修流程，如下圖 3.2 所示。階段一. 階段二. 階段三. 階段五. 階段四. PPS1 001. PMS1 161. PMS3 182. PMS1 162. PMS1 103. 發動機及文件接收. 8091 移除QEC (476). 7303 航電測試 (907). 8092 安裝QEC (359). 8098 發動機試車 (3189). PPS. PPS. PMS1 002. PMS1 104. 8000 進廠檢查 (1553). PES 003 發動機進廠會議. 8099 最後檢查 (812). PMS3 171. PMS1 101. PMS1 111. 8001 發動機拆解 (466). 8011 FAN 拆解 (480). 7301 清洗 (693). PMS1 102. 8012 FAN 組裝 (550). 8002 發動機組裝 (610). PPS. PPS. 004. PMS2 122 8022 HPC 組裝 (915). `. 工單發行 MTC 200. PMS2 131 8031 HPT 拆解 (691). 7602 料件籌補. NDI 191 8121 非破壞性檢測 (205). PMS2 132 8032 HPT 模組 (608). PMS2 141 8041 LPT 拆解 (971). PMS2 175 7201 研磨 (1727). 圖例說明:. 維修路徑 E:. Engine Level. 維修路徑 M:. Module Level. 維修路徑 P:. Piece Part Level. 維修路徑 Q:. QEC Level. PMS3 151. PMS3 172. PMS3 174. 8051 AGB 拆解 (852). 7302 量測檢驗 (613). 7306 零組件修護 (708). PMS2 176. PMS2 142 8042 LPT 組裝 (533). PMS3 152 8052 AGB 組裝 (635). 圖 3.2 發動機維修工作站概要流程. 22. 204. 計價. PMS3 173 7305 葉片檢測 (447). 203. 工程技術報告. PMS2 121 8021 HPC 拆解 (771). 202. 發動機出廠報告. PE. PMS1 112. 201. 發動機出廠會議. 7202 平衡 (633). 課別. 編號. 工作中心代碼工作中心名稱（每小時費率）.