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我國高級工業職業學校模具科專業內涵評估之研究

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Academic year: 2021

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(1)國立台灣師範大學工業教育學系 博士論文 指導教授:劉克立教授 李基常教授 我國高級工業職業學校模具科專業內涵評估之研究. The Study of Professional Content in Evaluation of Vocational High Schools Mould Department in Taiwan. 研究生:許永昌. 中華民國 99 年 02 月 10 日.

(2) 謝 誌 經過漫長的學習、成長與煎熬,終於能夠順利完成博士班的學業,本 論文的完成,首先要感謝指導教授:李基常教授與劉克立教授,如果沒有 李老師在研究方法與研究方向的指引,論文很難完稿;劉老師在細節上的 提醒與斧正,對正文助益良多。再者,論文口試委員王宣勝博士、陳文欽 博士、許全守博士及程金保博士等,對本論文提供許多寶貴的意見,使本 論文避免不少疏漏,而更加完善,在此致上萬分的謝意。 在研究過程及資料取得上,感謝各參與研究人員不論是來自業界與學 界,以及填寫問卷的從業人員及老師們提供極為重要的資訊,使本研究擁 有豐富與明確的第一手資料,讓我得以更為瞭解這一基礎職業在高職專業 內涵中的重要與相關性,期能回饋培育我及成長我的場域。 在工教研究所求學期間,承蒙系主任與系上老師們的指導,以及同學 之間的互相鼓勵,奠定我從事學術研究的知識基礎與興趣,讓我的學術學 習與能力更為提昇。另外,吳榕峯校長經常關心我求學的進度,讓我十分 感動,更是我奮力完成論文的動力。而研究夥伴宋若光、程榮凱、賀秋白、 徐明珠及林琴珠同學等,在研究上的相互砥礪,增長不少研究的功力,謹 致以誠摯的感謝。 一路走來,感謝海山高工同事們的關心、支持及協助,讓我可以堅持 到論文的完成。最後感謝母親的關心,最特別要感謝內人及三位可愛小孩 這麼多年來的支持,每當我在陷入研究低潮時,帶給我最溫暖的能量來源。 博士論文是我學術生涯重要的里程碑,盼以此為基礎讓技能與學術能 更為貼近,繼續從事學術研究與技能的傳承,並永保求知的志趣。. 許永昌 謹誌 99 年 2 月. I.

(3) 我國高級工業職業學校模具科專業內涵評估之研究. 摘要 我國高級工業職業學校的教育目標中,培育學生學習某一職業的 基本技能是重要項目之一。本研究主要為高級工業職業學校在規劃專業 及實習科目時,提供一個評估模擬架構。為因應國家產業發展與人力需 求,遂選定模具製造業為研究對象。並從產業界中模具製造業的情況、 課程的相關文獻及配合學校本位課程的理念等因素進行調查,分析高級 工業職業學校模具科專業內涵及模具製作需求的工作能力。擬定出模具 科專業內涵的專業及實習科目及其評估之模擬架構,以做為學校在課程 評估時之參考。 本研究運用模糊德爾菲法調查業界及學界的意見,以模糊語意差 別數值進行分析,瞭解模具製造業需求的工作能力及模具科專業內涵的 專業及實習科目之重要程度,以及其工作能力與專業及實習科目的相關 性,並運用層級分析法將高職模具科模具專業內涵的專業及實習科目進 行層級與權重分析。結果發現: (一)模具製造業需求的工作能力計有:判讀工作圖、瞭解模具製 造用材料、瞭解熱處理與表面處理、操作傳統機械加工、操作 電腦數控機械、使用電腦軟體繪製模具圖、瞭解模具各部結構、 組裝模具零件、使用模具生產設備、整修模具零件及量測模具 零件等十一項。 (二)模具製作之專業及實習科目計有:可分為三大類二十科目, 專業學科類為八項科目、電腦數控實習類為六項科目及專業實 習類六項科目。 (三)在層級權重分析三大類科目次序為:專業實習類、專業學科 類、電腦數控實習類。 最後依據研究結果擬定模具製作之專業及實習科目評估模擬架 構,以做為高級工業職業學校在評估專業及實習課程時之參考。 II.

(4) 關鍵詞:模具製造業、工作能力、專業及實習科目、模糊德爾菲法、 層級分析法。. III.

(5) Abstract It has always been the focus of vocational high school curriculums which is to empower students of one or certain basic skills so as to earn a place and achieve one’s utmost potential in the society. In view of this trend, this study will aim to offer a scheme of evaluation when it to planning the professional and practical training courses. The two criteria of the scheme of evaluation are as follow: in respond to the development in the industry of and the demand of man power in Taiwan, and in accordance with school-based concept which is that each school and teacher can modify the classes to meet the need of school and industry. This dissertation take the example of vocational courses especially in the field of Mould-making, and conduct qualitative analysis from several enterprises and schools to summarize, to modify and to propose a better scheme of evaluation in terms of choosing the suitable curriculums for each school in times to come. In particular, this study uses the Fuzzy Delphi Method to analyze the opinions from enterprises and schools, and employs fuzzy difference value to process the data. These two methods of analysis are used in order to understand the close relation between the work abilities which the Mould-making industries ask for, and the practical applications of lecturing and training which are delivered in class and on the factory site. Furthermore, this study makes a hierarchy among the courses of professional and practical training currently taught in vocational high schools by using the method of Analytic Hierarchy Process. Here are some of the findings: A. the work competency that Mould-making industry needs are: (a) the knowledge of how to read the design draft, and to understand the Mould-making materials, to understand heat treatment and surface hardening of materials, the structure of a Mould product. IV.

(6) (b) to operate the traditional mechanical and to operate the computer number control machinery, to design a computer draft, and to measure, assemble and repair Mould parts B. the courses of professional and practical training are classified as three major categories and twenty subjects. There are eight professional disciplines, six computerized practical trainings, and six professionally practical trainings. C. the result of the hierarchical anaylsis are put down as follow: professionally practical training, professional discipline, and computerized practical training. The three finding above are aimed to be the reference of vocational high school when choosing the suitable courses in a new school year. Keyword: mould making trade, working competence, professional and practical training courses, fuzzy delphi method, analytic hierarchy process. V.

(7) 總目次 謝誌 ......................................................................................................................Ⅰ 中文摘要 ..............................................................................................................Ⅱ 英文摘要 ..............................................................................................................Ⅳ 總目次 ..................................................................................................................Ⅵ 表目次 ..................................................................................................................Ⅷ 圖目次 ..................................................................................................................Ⅹ 第一章 緒論 ..........................................................................................................1 第一節 研究背景與動機 ..............................................................................1 第二節 研究目的 ..........................................................................................8 第三節 待答問題 ..........................................................................................8 第四節 研究範圍與限制 ..............................................................................9 第五節 名詞解釋 ........................................................................................ 11 第二章 文獻探討 ................................................................................................13 第一節 模具製造業探討 ............................................................................13 第二節 模具從業人員之探討 ....................................................................28 第三節 能力分析的探討 ............................................................................51 第四節 高級工業職業學校模具科課程之探討 ........................................71 第三章 研究設計與實施 ..................................................................................101 第一節 研究方法 ......................................................................................101 第二節 研究架構 ......................................................................................103 第三節 研究步驟 ......................................................................................106 第四節 研究參與對象 ..............................................................................109 第五節 研究工具 ...................................................................................... 112 第六節 資料處理與分析 .......................................................................... 116 第四章 研究結果與討論 ..................................................................................117 第一節 研究結果 ...................................................................................... 117 VI.

(8) 第二節 分析討論 ......................................................................................162 第五章 結論與建議 ..........................................................................................179 第一節 結論 ..............................................................................................179 第二節 建議 ..............................................................................................196 參考文獻 ............................................................................................................201 附錄 .................................................................................................................... 213. VII.

(9) 表目次 表 2-1 語意變數相對的三角模糊數表 ......................................................59 表 2-2 AHP 評估尺度意義及說明 .............................................................66 表 2-3 高級工業職業學校 各科課程架構表 ............................................90 表 2-4 我國機械群課程科目架構表 ..........................................................91 表 2-5 教育部部定的機械群課程科目 ......................................................94 表 2-6 教育部提列之模具科校訂參考科目 ..............................................95 表 2-7 模具科校訂科目之專業學科 ..........................................................96 表 2-8 模具科校訂科目之電腦數控實習科目 ..........................................97 表 2-9 模具科校訂科目之專業實習科目 ..................................................98 表 3-1 相關性之語意變數相對的三角模糊數表 .................................... 115 表 4-1 企業界參與對象人員的基本資料分析 ........................................ 118 表 4-2 高級職業學校參與老師的基本資料分析 .................................... 119 表 4-3 重要性之語意變數相對的三角模糊數表 ....................................124 表 4-4 模具製作工作能力項目之重要性分析表 ....................................126 表 4-5 模具製作工作能力項目重要性的三角模糊數 ............................127 表 4-6 模具製作的專業及實習科目之重要性分析 ................................129 表 4-7 模具科專業內涵的專業及實習科目 ............................................132 表 4-8 模具製作工作能力與專業學科類的相關模糊數 ........................135 表 4-9 模具製作工作能力與電腦數控實習類的相關模糊數 ................136 表 4-10 模具製作工作能力與專業實習類的相關模糊數 ......................137 表 4-11 模具製作的專業及實習科目與工作能力之相關程度 ..............139 表 4-12 專業學科類的三角模糊值 ..........................................................141 表 4-13 電腦數控實習類的三角模糊值 ..................................................142 表 4-14 專業實習類的三角模糊值 ..........................................................143 表 4-15 各類科目的三角模糊值平均數 ..................................................144 表 4-16 模具科專業內涵之整體權重分析表 ..........................................148 VIII.

(10) 表 4-17 第二層級各類科目之比較分析 ..................................................149 表 4-18 第三層級各類各科目之整體比較分析 ......................................150 表 4-19 專業學科類的專業及實習科目之比較分析 ..............................151 表 4-20 電腦數控實習類的專業及實習科目之比較分析 ......................152 表 4-21 專業實習類的專業及實習科目之比較分析 ..............................153 表 4-22 參與訪談人員的背景分析 ..........................................................154 表 4-23 模具製作工作能力項目之重要性分析及其排序表 ..................162 表 4-24 模具科的專業及實習科目之重要性分析及排序表 ..................168 表 4-25 模具科專業及實習科目與模具製作工作能力之相關程度 ......170 表 4-26 專業學科類科目排序表 ..............................................................172 表 4-27 電腦數控實習類科目排序表 ......................................................173 表 4-28 專業實習類科目排序表 ..............................................................173 表 5-1 模具科的專業及實習科目與工作能力之相關排序表 ................188. IX.

(11) 圖目次 圖 2-1 產品生產與模具製作之關係圖 ......................................................21 圖 2-2 五個語意權重詞的隸屬函數 ..........................................................59 圖 2-3 Tyler 的目標模式 ..............................................................................80 圖 2-4 Wheeler 課程設計模式.....................................................................81 圖 2-5 Finch & Crunkilton 課程發展模式...................................................83 圖 2-6 Saylor and Alexander 課程發展模式...............................................84 圖 2-7 OECD 學校課程發展模式 ...............................................................86 圖 3-1 研究架構 ........................................................................................105 圖 3-2 研究流程圖 ....................................................................................108 圖 4-1 模具科專業內涵層級分析結構圖 ................................................147 圖 5-1 模具科專業內涵評估之模擬架構 ................................................195. X.

(12) 第 一 章 緒 論 本章旨在說明本研究的研究背景與動機、研究目的、待答問題、 研究範圍與限制、重要名詞解釋等,以使對本研究有初步的瞭解。本章 共分為五節,第一節為研究背景與動機;第二節為研究目的;第三節為 待答問題;第四節為研究範圍與限制及第五節為名詞解釋。. 第一節 研究背景與動機 技職教育的目標是在培育產業界所需的優秀人才,學校教育若能 配合產業界的需求,並對產業界所需的能力能明確的瞭解與掌握,便能 使技職教育達到良好的成效。教育部推動的施政措施中,亦強調高職學 生與技專學生專業技能養成的重要(教育部,2009)。而且行政院針對 2015 年經濟發展願景推動的產業人力配套方案,為達成繁榮、永續的 美麗台灣的目標,其中針對人力嚴重缺口及重要產業需求,規劃「產學 攜手人才培育計畫」,擬定模具、精密機械…等七大產業進行試辦,以 對未來產業培育所需的人才(行政院,2006)。因此,對於各產業所需 求的能力,若能明確的加以瞭解、掌握與界定,必能使業界對於人才培 育的品質更具信心。同時讓學校在教學及人才的養成過程中有明確的參 考依據,進而促進技職教育達成為業界培育所需優秀人才的目標。 模具是大量製造產品的必備工具,一般人常稱「模具為工業產品 之母」。舉凡金屬、塑膠、橡膠、玻璃或礦物等材料,經過高溫、高壓 或高衝擊之製程而形成一定形狀之成品,皆需靠模具才得以竟其功(侯 貫智,2007) 。模具的定義可從英文的(Mould)及(Die)兩個字來看, mould 係指被加工成形的材料經加熱至熔融狀態,再經加壓、定型、冷 卻而成形,例如塑膠模具或壓鑄模具;die 則指將被加工成形的材料在 常溫下經直接沖壓、鍛打或擠壓而成形為成品,例如沖壓模具、鍛造模 具、擠型模具等。依據經濟部工業產品分類,金屬模具分為塑膠成形模 具、沖壓模具、壓鑄模具、鍛造模具及橡膠模具等五個項目。模具之所 1.

(13) 以被稱為工業產品之母,主要是因為具有生產快速、重複性高及產品價 格便宜等優點,所有工業產品皆須依賴模具才得以大量生產。工業產品 所應用的範圍繁多,從高科技的航太、電腦、通訊及 3C 電子產業,至 汽機車交通用具的零組件及民生產業的文具、五金、玩具及家電製品 等。簡言之,模具製造主要是透過各種機械加工將模具所需的零件,依 模具設計圖的需求加工至所要求的形狀及尺寸,並經由各種零件組合而 成為一付模具的過程。模具製造業亦是所有產品製造業之基礎,模具之 精確與否對所生產零組件之品質具有相當的影響,攸關各類產品之精密 度、信賴度與競爭力。 根據模具公會調查、金屬中心及產業技術知識服務計畫[ITIS] (2006)的分析,模具產值每年皆在 500 億以上,其所生產的產品,其 產值更是高達數兆以上,對於我國製造業中、下游產值有著極大的影 響。若就不同模具數量所佔的比例分析,其中以塑膠模具最多,約佔 61.5%,其次為沖壓模具佔 32.8%、壓鑄模具約佔 4.47%,居第三,而 鍛造模具約佔 0.03%,其餘種類模具約佔 1.2%等。由此可見,模具製造 業中塑膠模具及沖壓模具佔模具製造數量達 9 成以上。目前就塑膠模具 及沖壓模具對產業的影響,以供應電子資訊產業為大宗,對於汽、機車、 自行車等車輛相關產業,以及家電業、日用品及五金零件製造產業等的 產品生產都具重要影響。為使產品之國際競爭力得以維持,模具製造 業是不可缺少的重要產業。 針對模具製造業中,最多的塑膠模具與沖壓模具加以分析:(一) 塑膠模具在製造業中,幾乎所有的塑膠製品都需要經由塑膠模具製造方 能大量生產。其應用範圍非常廣泛,如汽車、家電、3C 產品、塑膠光 學鏡片、玩具、資訊產品、電腦週邊設備、光電元件、通訊器材、半導 體及日常用品等產品,足以證明塑膠模具工業在零組件生產的關鍵地 位。(二)沖壓模具主要用於金屬產品的製造,在汽車外殼、電腦及週 邊設備零組件、精密機械、家電、日常五金類等都佔有重要地位。所以, 2.

(14) 為使我國製造業及相關產業的持續發展,並因應產業的需求現況,持續 發展模具製造業是極為重要的方向。在模具人力需求方面應著重於塑膠 模具及沖壓模具的人力培養,所以分析模具製造業工作需求能力是極為 重要的課題。. 壹、模具製造業的變動 一、因應科技的改變 近年來由於各種新科技的發展及製程的變化,改變了對模具的要求 與製造的方式。例如:線切割放電加工機(WEDM)的發展,改變了模 具的製程方式,尤其在沖壓模具方面,不僅提升製造的精度更對產值及 產量造成巨大的影響,相對需求能力也產生重大的改變(林洋鑫、李雅 玲,2006)。未來的模具製品將會朝向輕質化、薄壁化、高精度化、高 速度化及一體成形等趨勢,以及電腦通訊、通訊工具、消費性電子產品、 IC 半導體產業與運輸工具產業的應用領域。在模具設計分析方面,強 化 CAD/CAE/CAM 之效率及應用。在模具加工方面應用高速切削加工 技術、應用快速模具製作技術及電腦控制加工技術。為配合政府高科技 產業之發展政策及維持其成長,提高關鍵性零組件之自製能力是必然之 道。故需因應模具產業之發展及掌握模具的關鍵技術並分析模具產業所 需的能力,以做為模具人才培育之參照。. 二、工作能力的變遷 自 1999 年以後,國際競爭加劇及模具下游產業持續外移,使得許 多低階及較低技術的模具,不斷移往大陸或東南亞國家,同時人力需求 也產生變化。分析近年來我國從外國進口的模具情況,已經朝向高單價 及高精密模具的趨勢,為使我國模具製造競爭力能維持與提昇,模具製 造應朝向取代進口模具的方向而努力(陳仲宜,2006)。模具製造業受 到各種科技的進步、電腦軟硬體的提昇、數值控制及生產技術的改變等 3.

(15) 因素的影響。因此,工作內容需要不斷地進行適當的調整與改進,以使 工作能永續發展。相對於個人而言,亦需要進行適當的調整與進修,方 能在變動的工作環境中維持應有的工作能力。所以,必須瞭解模具製造 業工作需求的工作能力,以做為從業人員工作能力調整與提升的參考。. 三、人力需求的變化 從模具製造技術可以看出一個國家工業化程度及機械工業技術水 準之高低,全球主要的工業國家如美國、歐盟、日本、韓國,甚至中國 大陸等,對於模具產業都積極的投入,以支撐其工業產品的競爭力(侯 貫智,2007)。隨著科技進步及產業的快速發展,傳統的模具技術教育 已無法滿足目前高科技產業的需求,為因應未來產業界對模具人才的需 求,實有必要瞭解模具製造業需求能力的情形,做為培養符合具有競爭 力的模具人才,以維持模具製造的優勢。 教育部(2003)對於高職未來人力需求分析中,亦發現工業類科在 未來仍維持穩定的人力需求。再者,經濟部工業局(2007)啟動產業人 力扎根計畫中,為因應全球競爭及產品需求的快速變化,我國產業技術 需更提升及精進,人才關鍵技術需要扎根與養成。故應加強運用學校資 源,協助產業進行共通性基礎技術之發展,以強化產業競爭優勢。首期 以產業基礎技術之模具、紡織、表面處理及精密機械等為主,模具人才 培育即為重要一環。泰山職訓中心(2006)依據行政院科技人才培訓及 運用方案,針對重點產業科技人才培訓計畫,亦強調精密模具的人才培 訓。此外,根據楊倩蓉(2007)在 30 雜誌 11 月號的台灣技職教育大調 查,發現三大急需培養人力產業中,計有模具、精密機械、精密加工等。 為使重要產業能有足夠人力,政府對模具人力需求應詳細的考量其變 化,以因應模具製造業發展的人力需求。. 4.

(16) 貳、高職課程的轉變 一、課程政策的改變 近年來由於教育思潮的改變,社會民主意識的變動,促使教育政策 的改變,課程的訂定亦逐漸由中央集權方式轉變為地方分權方式。中央 針對升學及政策考量僅訂定部分的必修課程外,留下更多的課程規劃空 間,提供各校依據學校特性發展特色。學校教師不再只是課程的執行 者,而轉換成為課程的規劃與設計者。而學校更可以因為在地文化、產 業特色及學校的背景與特性,規劃本身的校訂課程,以彰顯學校本身的 發展特色與經營方針,並提供給學生真正需要的課程,讓學生依個人的 興趣、專長及未來發展的需要選擇個人所需要的課程。因此,學校必須 針對學生的需要,規劃適當的課程,提供學生選擇與學習。就我國高級 職業教育的課程發展歷史中發現,因應不同時代的教育思潮、社會形 態、科技發展及產業需求等因素,約每十年左右就會進行教育改革及課 程修訂。教育部(2008)最新公佈的高級職業學校課程綱要,即改變以 往課程標準的模式,僅訂定課程綱要,並且減少教育部部定的必修科 目,保留許多學校本身必須訂定的校訂科目,讓學校依據學校特性、學 生特質、在地文化及產業需求等因素,訂定學校本位課程及適當的科 目,以提供學生依個人興趣、專長及需求進行選擇,使學生在校期間學 習該領域的相關課程,以面對未來的發展。然而高級職業學校之教育目 標在培養從事該行職業的基礎技術人力,而課程的良窳直接影響到學生 學習成效與未來的發展。因此課程的規劃與選擇要能符合業界的工作需 求,以期透過課程的學習養成面對未來的工作環境與工作能力的挑戰。. 二、課程發展的需求 教育政策的改變使得課程發展歷程產生變化,促使各校必須發展學 校本位課程,教師不再僅是課程執行者更要參與課程的規劃與擬訂,扮 演課程的發展者與規劃者。白雲霞(2003)針對學校本位課程發展的理 5.

(17) 由中提及,因應民主、自由潮流,解構課程的宰制,以及重視多元文化、 強調個殊性。課程強調社區意識的覺醒及置於文化脈絡跟歷史意識下, 以回應學生學習的需求。職業教育強調職業的需求,並參照杜威的實用 主義教育觀點,強調課程應該配合日常生活的需要,認為學生與教師會 選擇吸引他們的主題,透過主題引導學生一起學習,著重(1)教育即 生活, (2)教育即經驗的改造, (3)做中學的知識實踐觀, (4)課程應 考量學校與社會、學生與課程的結合等,所以學校本位規劃課程科目時 應注重與實際生活的需求、情況與經驗相連結的教育。鍾啟泉(2005) 指出課程是遵照教育目的指導學生的學習活動,由學校有計畫、有組織 編製的教育內容。科目為課程的一種表現方式,課程是協助教育目的的 達成,而教育目的是在為受教育者的未來生活作準備。因此課程內容需 要符合受教育者即將面對的環境加以規劃,學校是傳遞生活所必需的知 識、技能的場所,學校是為了在短時間內大量傳遞知識、技能所發展出 來的場所。課程選擇(curriculum selection)乃是從社會文化、學科知識 與學生經驗等的內容中選取精華,並根據選擇的規準(selection criteria) 以及參考選擇的原則,以達成預期目標與教育理想之一種精緻化的課程 設計(黃光雄、蔡清田,2006)。因此課程的評估與選擇在課程發展歷 程中是重要課題,是規劃出具學校本位需求的課程及內容,讓學生在學 習的過程中選擇,並養成應有的知識與技能以面對未來的需求與發展。 由於我國高級職業學校各科的課程規劃目標主要是培養該行職業所需 的基礎技術能力,因此課程的評估與選擇需要考量該職業需求的工作能 力做為課程評估之參考,以擬定適當課程而提供學生選擇與學習之用。. 三、高職課程的更動 教育部(2008)最新頒布的高級職業學校課程綱要指出職業學校的 教育目標是以教導專業知能、涵養職業道德、培育實用技術人才,並奠 定其生涯發展之基礎為目的。為實現此一目的,須輔導學生充實專業知 6.

(18) 能,培育職業工作之基本能力,這說明了高級職業學校階段養成職業的 基本工作能力是一項重要目標與任務。由於各校所在地區、所設科別以 及學校發展目標的不同,各校所的校訂科目及適合學校本身的課程無法 一致。因此,教育部在新頒課程綱要中強調學校必須促進學校本位課程 和學校未來的發展,及學生生涯進路的需求,訂定本身需求的校訂課程 以提供學生選擇與學習之用。高職課程的更動過程縮小部定必修科目, 擴大學校本位校訂科目的規劃與選擇,並強調對專業及實習課程的要 求,以培養專業知能與實用的技術。因此,學校在規劃校訂課程時,應 針對某一行職業需求的專業知識與能力進行探討,以實際工作情形加以 分析,以瞭解其真正需求的項目作為課程規劃之參考。 在這科技快速變遷的時代、人力需求變化的時期、產業變動工作調 整的階段,應該加以深入研究與分析學生進入職場所需要的哪些工作技 能。在工作能力養成的過程中,因為教育部部定科目及一般科目已經佔 用許多時間,所以應瞭解哪些專業及實習科目的安排最能符合業界的需 求,而學生透過這些科目的學習,最能符合個人未來發展及職業工作能 力的養成。故從業界工作能力的分析與瞭解,進而評估高級職業學校的 專業及實習科目內涵,並使兩者相互配合與呼應,是一值得研究的課 題,尤其模具製造業在產品生產與產業競爭力佔有關鍵性的地位,更是 我國重點產業的一環,特別以此為研究的方向。. 7.

(19) 第二節 研究目的 基於以上的研究背景與動機,本研究主要在探討模具製造業所需 的工作能力及其在職業學校相對應的專業及實習科目與其權重,為此擬 訂下列研究目的: 一、分析模具製作從業人員所需的工作能力。 二、解析模具科專業內涵的專業及實習科目。 三、評析模具製作的工作能力與模具科專業內涵之相關程度。 四、比較模具科專業內涵的專業及實習科目間之相對權重。 五、建構模具科專業內涵評估之模擬架構. 第三節 待答問題 針對前述的研究目的,本研究擬探討下列的待答問題: 一、瞭解從事模具製造業所需的工作能力項目為何? (一)瞭解模具製作過程中所需要的工作能力為何? (二)分析模具製作的工作能力之重要性為何? 二、分析模具科專業內涵的專業及實習科目為何? (一)瞭解模具科模具製作的專業及實習科目為何? (二)分析模具科模具製作的專業及實習科目之重要性為何? 三、比較模具製作的工作能力與模具科專業內涵的專業及實習科目之相關性 為何? (一)比較模具的工作能力與專業及實習科目的相關情形為何? (二)評析模具科專業內涵的專業及實習科目間的相對權重為 何? 四、建構模具科專業內涵評估之模擬架構。. 8.

(20) 第四節 研究範圍與限制 依研究背景與研究目的,針對本研究需要擬定下列的研究範圍與 限制,茲分別敘述如下:. 壹、就研究範圍而言 基於對實際工作職場需求能力的建構,應該以目前從事於模具製 造業及從事模具製作課程教學者為研究對象。 一、本研究針對模具製造業中從事模具製造及生產所需要的工作能力做為研 究範圍,其他非模具生產所相關的工作內涵,例如公司之業務或商業等 項目,將不在本研究之範圍。 二、由於「模具」一詞已被廣泛使用,例如糕餅業也將製餅模型也稱為模具, 其將不屬於研究範圍。本研究之模具範圍僅指中華民國行業標準分類編 號(2512)之模具製造業為主。 三、針對模具製造業中塑膠模具製造及沖壓模具製造為研究範圍,由於這兩 種模具在模具製造業中所佔比率約佔九成左右,其餘種類的模具,如石 膏模具、橡膠模具、鍛造模具…等的相關模具將不屬於本研究範圍。基 於此,研究單位的選取以從事這兩種模具製造的廠商為主。 四、因應研究需要所選取之研究對象,可分為二方面的人員:1、從事模具製 作的從業人員,2、擔任模具製作專業課程的授課教師為準。. 貳、就研究限制而言 一、本研究對象係針對模具製造業中從事模具設計及模具製造的部分的從業 人員,對於企業經營中有關行銷或業務部分將不加以探討,因此其相關 需求的工作能力將無法做推論,有待進一步的研究。 二、本研究係依據參與研究對象之針對我國模具製造業所需求工作能力的看 法,受制於我國模具製作時使用的相關設備及現況的影響,因此其他國 家若設備條件不相同時,將無法做推論。 9.

(21) 三、本研究因應業界之實際情況,採用立意取樣方式進行,雖已力求抽樣對 象的全面性與均衡性,但對於研究結果欲進行廣泛推論是有其限制。 四、本研究所針對之專業及實習科目,以能在高職階段的專業及實習課程中 可進行教學者為限制。. 10.

(22) 第五節 名詞解釋 本研究所涉及的一些重要名詞,為使其意義明確,避免造成混淆, 茲將其意義界定如下: 一、模具製造業 (mould & die manufacturing industry) :依行政院主計處 (2006) 公布之中華民國行業標準分類編號(2512),屬於 C 大類製造業、25 中類金屬製品製造業,251 小類金屬手工具及金屬模具製造業,2512 細 類的金屬模具製造業,即凡從事金屬模具製造之行業均屬之,如鑄造模 具、壓鑄模具、沖壓模具、鍛造模具等製造。其工作內容包含有機械加 工、研磨、鉗工、表面處理、熱處理等(行政院主計處,2006)。 二、塑膠模具(mould):主要是經由許多鋼鐵金屬及金屬零件組合而成的工 具,塑膠經加溫至熔融狀態後,加壓進入此工具內待冷卻後成形完成所 需的塑膠成品,此一工具稱為塑膠模具(簡稱塑模)。 三、沖壓模具(press die):主要是經由許多鋼鐵金屬組合而成的工具,由於 此一工具的硬度超過所要加工的金屬或非金屬的材料硬度,透過高壓力 的衝壓以達所需要的成品形狀,此一工具稱為沖壓模具(簡稱沖模)。 四、工作能力(working competency):本研究的「工作能力」乃針對模具製 造業中從事模具生產所涉及的工作能力而言。其能力是指從事各項工作 所需具備的工作技能、知識與行為的綜合表現。 五、能力重要程度:本研究係指模具製造業所需的工作能力中,各工作能力 間比較的重要程度而言,其主要是依據研究統計分析所得的結果,加以 排列的程度表現。 六、高級職業學校:簡稱為「高職」係指我國技職教育體系中培育基礎人才 的學校而言,與高級中學同列為中等教育階段。在高級職業學校中,因 應社會變遷及職場需求,發展不同性質科別,分別歸屬於工業類、商業 類、農業類、家事類、海事水產類、及藝術類等,再分別規劃為不同的 群別,例如:機械群、動力機械群、電機與電子群等等,在每群下再細 分為許多科。如機械群下規劃有:機械科、模具科、製圖科、鑄造科、 11.

(23) 板金科、配管科等,故模具科屬於工業類機械群下的類科,通常在高級 工業職業學校(簡稱高工)內設立。 七、專業及實習科目:本研究所指為教育部(2008)所訂定之職校課程綱要, 科目區分為一般科目與專業及實習科目,即為達成職業學校教育目標所 需課程科目的統稱。 八、專業內涵評估:本研究係指針對模具科專業內涵的專業及實習科目,進 行評估其重要性及其與工作能力之相關性而言。. 12.

(24) 第 二 章 文 獻 探 討 本章依據研究目的之需要進行相關文獻探討,就模具製造業、模 具製作從業人員、工作能力分析及高級工業職業學校模具科課程探討等 四方面加以說明。. 第一節 模具製造業探討 模具產業是一項技術及資本密集,且附加價值高之特殊產業,是 許多產品生產時的最終工具,素有工業產品之母的雅稱。. 壹、模具產業分析 我國模具業約從民國七十年代起,政府鑑於模具產業對產品的重 要性,將模具產業納入策略性產業的範圍,發展至今塑膠模具及沖壓模 具成為台灣模具產業的兩大主流。近年來,由於電子及汽車相關產業快 速發展,逐步成為模具產業生產成品的主要項目。再者,因為科技的進 步、電腦控制的導入及加工技術的改變,使得模具產業造成許多的影 響。就我國模具產業的特性加以探討:. 一、模具產業的特質 模具產業為一技術、資本密集且附加價值高之特殊產業,更是各類 終端產品量產的一項重要基本工具,因此模具工業向來有「工業產品之 母」的美稱。發展模具產業不僅提高工業產品的精良度,亦可帶動整體 製造業的進步,進而加速工業的升級,模具產業是支持製造業蓬勃發展 最重要的基礎工業。我國歷經 30 餘年的工業發展,迄今已建立一相當 規模之模具產業,其產業特質歸納為(陳奕穎,2003、陳仲宜,2006): (一)中小企業為主 根據經濟部 2004 年台閩地區工商普查發現我國模具相關廠商 約 3,440 家,平均員工人數為 14 人,資本額低於四千萬元的廠商 13.

(25) 高達 98%,為典型中小企業型態的產業,多數集中於北部以台北縣 的三重、新莊、樹林及土城等居多。模具廠員工人數分佈以未滿 20 人最多,比例高達 86%;員工人數在 20~50 人之間廠商比例約 佔 10%;超過 100 人以上之廠商僅佔 1%(陳仲宜,2007)。另外 依據國際特殊工具及加工協會(ISTMA)之資料,其會員國之模具廠 平均員工人數均少於 50 人,足見全球模具廠規模均以中小企業為 主。. (二)訂單以單件為主 模具係為配合工業產品量產而加以製造,大部份是單一付模具 比較少重複,除非同形式的產品產量相當大,才會製造同樣的模 具。通常採用訂單式的生產形態,無法事先預製完成。. (三)高技術導向 模具產業係屬精密製造工業,其製造過程不僅包括機械加工的 銑、磨、搪等傳統加工程序,亦包括放電加工、線切割、鏡面研磨 等非傳統加工技術及熱處理或表面處理技術等。所以模具廠商能否 接單,取決於廠商模具製造的技術水準。. (四)模具加工設備投資大 模具所需的加工設備比較精密且價格昂貴,然而模具本身不是 量產的產品,加工設備的回收率較一般量產的工業產品低。因此模 具廠商為降低投資成本,常會將部份零件委外進行加工,以減少對 於設備的投資。. (五)受不景氣影響較小. 14.

(26) 模具產業相較於其他產業,對不景氣較具抗跌性,主要是不景 氣時,雖然工業產品需求的產量減少,但用來生產產品的模具仍是 必需的,僅能改變模具材料以降低成本,但卻會對模具壽命造成影 響。. (六)市場需求差異大 根據模具公會及 ITIS 調查,2006 年模具產值以塑膠模具最 大,約佔 61%,其次為沖壓模具佔 32%、壓鑄模具約佔 5%,而鍛 造模具及橡膠模具…等其他種類模具約佔 2%等。至於模具市場的 銷售通路是直接由模具廠商銷售給國內廠商為主,其次為直接銷售 給國外廠商,少部份透過貿易商外銷。. 二、模具產業的區分 模具產業主要區分為塑膠模具及沖壓模具兩大類,及其他相關模具 等。廠商依據生產模具種類的不同加以區分為: (一)塑膠模具廠商 指其所生產的模具係提供生產塑膠製品的廠商。由於石化工業 的發展,使得石化工業下游的塑膠性質不斷的改良,塑膠製品取代 許多以往使用不同材質的產品,例如機車外殼、家電產品等等。現 在各種電子產品的外殼、內部零組件,及各種資訊、通訊等 3C 產 品,都是利用塑膠模具製造良好外型,使商品更具有競爭性及實用 性。模具製造廠商是將各種模具使用的金屬零件透過各種的機械加 工與特殊加工方法,完成零件製作並組合而成為一付模具。. (二)沖壓模具廠商 指其所生產的模具係提供製造各種金屬或非金屬零件產品的 廠商。主要是當金屬或非金屬產品需要大量生產時,在常溫下使用 15.

(27) 特定的工具透過沖床的高壓力及一致性的沖壓,以完成所需要的形 狀。例如汽、機車金屬殼、民生用的五金,甚至各種工業用的產品。 近年來由於電子產業的快速發展,沖壓模具也應用到電子相關產品 的沖壓概論。模具製造廠商是使用各種機械加工方式,對各種模具 材料進行加工,以完成模具所需要的零件,進而組合成為一付模具。. 貳、模具種類與應用 一、模具的種類:通常是以模具所生產的產品材質或使用的生產機器不同而 有所差異(應龍泉,2007;王肇祥,2008),一般可分為以下幾種模具: (一)沖壓模具(stamping die / press die ) 沖壓模具是利用沖壓製程使薄的金屬片或非金屬片加工成形 的工具,金屬片成形的形狀依上、下模模具的形狀而定。除了較簡 單的形狀可利用一付模具加工完成外,一般較複雜的形狀可能需要 一付以上之模具來完成其加工。區分類型有:. 1、單工程沖壓模具:在一沖壓行程中,只能完成一種沖壓製程 之模具,其材料之送料過程一般利用人工完成。 2、連續沖壓模具:在一沖壓行程中,可同時完成二種以上沖壓 製程之複雜型式的沖壓模具,依據材料進給過程逐步沖壓完 成複雜形狀的產品。其材料的送料過程一般利用自動化之機 構完成。 3、傳送沖壓模具:與連續模具大致相同,惟其半成品之傳送, 一般均利用自動機械手臂或自動傳送機構完成。 4、複合沖壓模具:利用模具構造的差異使得在一沖壓行程中, 同一位置上完成兩個或兩個以上的加工內容,以完成複雜形 狀的產品。其材料的送料過程可採用人工或自動化方式。. 16.

(28) (二)塑膠成形模具(plastic forming mould) 塑膠模具用於塑膠件的成形,其原理是將固體粒狀的塑膠材 料,放入射出成形機器的加熱缸中加熱,待成為可流動狀態時,經 由射出機構將熔融的塑膠材料,由噴嘴射入模具成形穴中,待產品 冷卻固化後再開模,由頂出機構將如模穴形狀的成形產品頂出,以 完成塑膠產品的生產製程。塑膠模具依構造及功用的不同,可區分 為三種基本類型: 1、二板式模具:由上模板與下模板組成,流道與成品在同一分 模面上。 2、三板式模具:由上模板、下模板及流道剝料板三板構成,成 品與流道分別位於不同的分模面。 3、無流道模具:模具之澆道與流道特別加熱或保溫,使軟化的 材料保持熔融狀態,每次射出操作只取塑膠成形產品,沒有 流道與澆道等廢料產生。. (三)壓鑄模具 (die casting mould) 壓鑄模具是用於熔點較低之金屬,如鋁、鋅、鎂、銅等合金的 成形,其原理是熔融之金屬材料,經由壓鑄機的壓出機構壓入閉合 之壓鑄模具內,以充滿模具的成形模穴中,待冷卻凝固後再開模, 由頂出機構將成形產品頂出脫模,以獲得產品。壓鑄模具區分可分 為: 1、依成形之金屬種類:可分為(1)鋁基壓鑄模:用於鋁合金之壓 鑄成形。(2)鋅基壓鑄模:用於鋅合金之壓鑄成形。(3)鎂基壓 鑄模:用於鎂合金之壓鑄成形。(4)銅基壓鑄模:用於銅合金 之壓鑄成形。(5)其他壓鑄鉛、錫…等合金之壓鑄模。 2、依模具構造區分:(1)直雕模:為直接在固定模或可動模直接 加工出公模或母模形狀的模具。(2)嵌入模:為公模或母模加 17.

(29) 工在嵌件上,再將嵌件安裝在固定模或可動模模框內的模 具。(3)單元模:為特殊組合之模具,特點為模具的公模或母 模可以拆卸組裝,以完成不同型式的產品。 3、依使用壓鑄機區分:(1)熱室壓鑄機用模具:主要為金屬的熔 解爐在壓鑄機上,進料系統是利用鵝頸管將熔融金屬射入模 穴。(2)冷室壓鑄機用模具:主要為金屬的熔解爐不設在壓鑄 機上,其為進料系統是使用柱塞將熔融金屬經由射料套筒射 入模穴。. (四)鍛造模具(forging die) 鍛造是金屬成形加工方法之一,係將金屬胚料放在所需形狀之 工具內,利用鍛壓或鎚擊的外力,使放在其內的胚料,依所設計之 形狀成形,成形時所用之工具,即為鍛造模具。通常區分: 1、落錘鍛造模具:使用於蒸氣錘式壓床上的各種形狀模具。 2、壓床鍛造模具:使用於機械式或液壓式壓床上的各種形狀模 具。 3、端壓鍛造模具:係把斷面均勻之桿子,將其某一端鍛粗成形 的模具。. (五)其他模具(other moulds) 除上述四種模具外,不論在數量及產值上均為少數,故僅列入 其他模具上簡述: 1、擠伸模:亦稱為鋁模,用於鋁框條之擠壓成形,一般可分前 擠伸、後擠伸等。 2、粉末冶金模:用於金屬粉末之成形,一般之加壓力甚高,且 於成形後尚需燒結。 3、橡膠模具:製作橡膠製品之模具,一般為三片式。 18.

(30) 綜合以上,模具種類可區分五種以上,由於不同的模具在各時期, 因應不同需求及製造方式,發展出各式各樣的應用。. 二、模具的應用:主要說明模具在各種時期及各種產業上的應用。 (一)依時期分析 由於模具產業與各行業有著密不可分的關係,支持各項產品的 發展。模具製作主要從台灣光復起逐漸開始伴隨國內各項工業發展 而逐步成長。大致分析如下: 1、在光復初期至民國六十年代,以生產民生用品模具為主。 2、民國六十年至七十年代,以生產家電產品模具為主,沖壓模 具與塑膠模具逐漸成為模具製造的兩大主流。 3、民國 86 年起,隨著台灣電子產業的發展,帶動模具產業朝 高速、高精密的方向發展。電腦輔助設計與電腦輔助製造及 數值控制機械加工開始導入模具製造業,使得電腦、電子、 通訊等及大型汽機車鈑金沖壓模具得以提升。 4、民國 90 年起光電產品快速發展,朝向高速化、精密化、輕 薄化及一體化等方向發展。使得模具產業開始朝向知識流 動、加值及技術整合創新等新的方向發展(周一德,2005)。. 綜合以上,模具產業的發展過程可以發現,隨著不同時代產品 需求的變化模具製作隨之產生變化。目前模具製造業生產逐漸朝向 高精密、高速化及輕薄化等方向的電子相關產業。. (二)依產業分析 由於模具產業支援各項產品的製造與發展,讓各種產品有著實 用及良好的外觀,提高產品的競爭力與銷售量,故可以帶動產業鏈 19.

(31) 的成長與發展。目前電子、汽車、電機、電器、儀器、儀錶、家電、 五金、通訊和軍工等產品中,計有 60%-80%的零組件,都要依 靠模具加工成型(台灣區模具同業公會,2007)。模具製造業的下 游產業以電子資訊產業所佔比重最高,主要配合 3C、光電及通訊 等產品,其次是車輛製造產業以汽車、機車及相關零組件等產品, 以及家電、日常五金類等產品。. (三)依模具別分析 若按模具類別來分,則塑膠模具及沖壓模具以供應電子資訊產 業為大宗,汽、機車產業居次,壓鑄模具則主要應用於殼體的製造, 其下游產業亦以汽、機車產業為主,其餘項目則是相當分散。因此, 模具產業下游所生產的各項產品直接影響日常生活所需的產品及 各項工業發展所需的產品。. 綜觀模具發展,國內模具製造業早期發展以塑膠製品、家電產品所 需模具為重心,後隨台灣汽車零組件外銷成長,大量轉往以汽車鈑金件 等車輛製造類模具為主,如今資訊電子業發達,模具產業也隨之轉型, 漸以資訊、通訊、電子等 3C 產業及機械產業用模具為主力產品,未來 則以精密模具輕、薄、短、小、快速及多功能等為發展重點。. 20.

(32) 參、產品生產的分析 模具製作以達成產品生產為目的,產品的獲得經由模具而完成。 模具製作是依產品的需要,由設計部門依據模具原理繪製模具圖包括模 具組合圖、零件圖及加工圖等;製作部門依據成品需求及模具圖之規 定,透過各種機械加工方式對模具進行材料加工,以達到所要求的形狀 及尺寸,並組合完成一付模具,以提供模具生產機器使用。整體而言, 產品生產與模具製作的關係應從產品需求,模具設計、模具製作及產品 生產等程序,如圖 2-1 所示。. 產品需求. 模具設計 依模具原理及構造繪圖。 完成設計圖。. 模具製作 依設計圖進行製作。 完成模具製作。. 產品生產 依不同模具採用生產機器。 完成產品生產製程。. 圖 2-1 產品生產與模具製作之關係圖. 21.

(33) 產品生產的程序是指模具製作完成後,提供專用生產機器的使用 以獲得所需求的產品。由於模具的不同使得生產機器亦不同,例如:塑 膠模具係提供塑膠射出成形機(injection machinery)使用;沖壓模具提 供沖床(press machinery)使用。. 一、塑膠模具的產品生產程序 主要說明塑膠模具生產成品時所涉及的相關事務,以利於模具製 作分析時之參考。 (一)生產原理 所謂射出成型(injection moulding)是指將受熱融化的材料使 用高壓力射入模腔,經冷卻固化後,得到成形產品的方法。其射出 成型過程大致可分爲以下 6 個階段(台灣區模具同業公會,2007): 1、合模:指模具公、母模(或稱上、下模)合閉。 2、射出:指熔融的塑膠原料經高壓力射入模穴。 3、保壓:指保持模具及射出的壓力。 4、冷卻:指模具冷卻使模穴內的塑膠成形產品冷卻凝固。 5、開模:指打開模具的公、母模。 6、製品取出:指從打開的公母模中取出成形產品。 經由上述各階段反復進行,就可連續生産出成形產品。. (二)射出成型機(injection machinery) 射出成型機主要包括合模裝置、射出裝置等。合模裝置主要作 用是讓模具能開、閉模,以及頂出製品之作用。合模裝置可分爲連 杆式和直接利用油壓實行合模的直壓式。射出裝置是使塑膠材料受 熱融化後,射入模具內的裝置。塑料放入料筒中預熱,經加熱器的 加熱作用,使機筒內的塑膠材料受熱,通過螺杆的轉動將熔化塑膠 原料輸送至機筒的前端。並在螺杆的螺旋壓力作用下使塑料射入模 22.

(34) 腔內。. (三)塑膠模具(mould) 所謂塑膠模具是指將塑膠材料射入金屬模型後得到具有一定 形狀製品的工具或裝置。爲了控制模具的溫度,在模具上有冷却液 通過的冷卻孔及加熱器等裝置。使已成爲熔體的塑膠材料進入流 道、澆口射入模穴內,經過冷卻階段後打開模具,成型機上的頂出 裝置會利用頂出杆將成形的產品頂出。為達成成形的目的,模具係 由許多金屬或鋼鐵材質的板或塊的材料組合而成。. (四)成形產品(product) 成形產品是將塑膠粒加熱使其成為熔融塑膠狀態,經由模具的 流道、澆口至製品形狀的模穴,冷卻固化後即得到成形產品。可在 模具內利用多模穴方式,同時成型多數量的産品。. 二、沖壓模具的產品生產程序 主要說明沖壓模具在生產成品時,所涉及的相關事務,以利作為 模具製作分析時之參考。 (王肇祥,2008;David,1990 ; Donald & Edward, 1997) (一)生產原理 沖壓成形指的是運用產生高衝擊壓力的機器,透過高硬度的模 具材料,加壓在被加工的材料上,使其剪斷、彎曲、引伸及壓縮作 用,而達到所要獲得的成品。. (二)沖床(press machinery) 所謂沖床亦稱壓床,係指能在所需的時間內產生一定大小、位 置及方向的壓力,以施行各種特定加工的機械而言。此種機械需要 23.

(35) 利用一付工具將待加工材料放置於該工具間,以其產生的高壓力施 加於材料上,使材料達成剪斷、彎曲、引伸或成形的加工目的。. (三)沖壓模具(press die) 沖壓模具簡稱沖模需要配合沖床使用,因功能不同可以產生許 多種的變化。由於生產成品的不同或使用沖床及材料的不同,則模 具的設計、構造及製造也隨之不同。沖模可分為僅完成一種工作的 單工程模具,及可以完成多種工作的多功能模具。. (四)沖壓件成品 是指經由沖壓概論所獲得的成品而言,包括各種金屬或非金屬 的薄片之各種成品。其成品小自一個墊圈或一個螺絲,大至一部汽 車的車身或飛機的外殼,以及計算機、收音機、打字機、電視機、 洗衣機、電冰箱及照相機等零件。. 肆、模具設計之內涵 模具設計主要是將所要生產的成品,依模具生產原理採用手繪或 電腦繪圖方式,繪製各種模具圖之過程,以做為模具製作時的依據。由 於模具的不同,分別依塑膠模具及沖壓模具加以說明:. 一、塑膠模具設計方面 早期是依據手工繪圖方式進行,甚至僅採用成品由模具師父依模具 製作原理,直接製作模具。近年來由於科技進步及電腦繪圖(CAD)等 軟體的加入及學術單位的導入,而有快速發展與變動。例如李榮顯 (1996-1998)教授之研究群針對塑膠成形模具提出淨形產品及製程之 電腦輔助同步工程之研究,並建立一個可供塑膠成形模具設計與製造參 考之專家系統。鐘文仁(1997-1999)教授亦針對氣體輔助中空射出成 24.

(36) 形提出整合 CAE 於中空射出成形研究出可供氣體輔助中空射出成形製 造業使用之專家系統。黃明賢(2005)針對科技大學對於塑膠模具設計 能力分析時,以精密模具設計與製造的範疇而言,其關鍵技術大致可分 為模具設計分析技術、模具加工技術及成型加工技術等專業能力,射出 模具設計分析人才須具備之機械基礎項目,分列模具基礎能力項目計 有:1、具備應用力學能力;2、具備製造學能力;3、具備機械製圖能 力;4、具備機械設計能力;5、具備應用電子學能力;6、具備工程數 學能力及 7、具備微積分能力等。. 二、沖壓模具設計方面 沖壓模具的設計關係模具製造程序與品質,就目前而言模具設計分 析方式,仍停留在經驗與技巧高於應用科學的情形。為此歷年來產、官、 學、研界投入模具設計分析與模具製造之研究人員不在少數。例如陳復 國(1999)利用沖壓模具之量測資料開發出一套建立有限元素分析網格 之軟體。李聰慶(1998)對專科學校精密模具技術教育做整體性的研究。 莊錦賜(1998)對工專 CAD/CAM 模具技術能力教學與評量模式做研 究。 再者谷家恆(2003)在國科會三年研究計畫中針對沖壓模具設計分 析領域作專業能力探討。發現可分為九大類分別為:1、圖學能力;2、 製造能力;3、機構能力;4、設計能力;5、分析能力;6、測量能力; 7、熱處理能力;8、CAD/CAM 能力;9、成型技術等。. 伍、模具製作之內涵 模具製作係指將各種鋼材或鐵材,依據模具設計的模具圖,將各 模具材料加工達到所需的形狀及尺寸,並採用各種螺絲、銷等標準零 件,逐一將各零件組合而成為一付模具。. 25.

(37) 一、塑膠模具製作方面 就塑膠模具工作其所屬的職業項目,則依據中華民國職業分類標準 (行政院主計處,2006),塑膠模具工歸類在第七大類「技術工及有關 工作人員」下的 7222.05—「模具製造工」,從事的工作包括: (一)識圖與繪圖; (二)相關尺寸的測量與縮水率計算; (三)操作工作母機,包括車床、銑床、磨床、鉋床、鑽床等及 鉗工、熱處理、電鍍、放電加工、雕刻等,進行零件加工; (四)模具零件拋光; (五)模具零件組裝與調整; (六)模具零件整理與維修。. 二、沖壓模具製作方面 就沖壓模具工作其所屬的職業項目,則依據中華民國職業分類標準 (行政院主計處,2006),沖壓模具工歸類在第七大類「技術工及有關 工作人員」下的 7222.04—「沖壓模具製造工」,從事的工作包括: (一)研究開發藍圖、模型及其他規格,計算尺寸,規劃工作程 序; (二)將待加工金屬材料加以測量及劃線; (三)調整及操作工作母機,依尺寸需要採用車、鉗、銑、磨、 放電加工及其他加工方式加工; (四)裝配模具零組件,並使用量錶、塊規、厚薄規,以及檢驗 尺寸,準線及餘隙; (五)從事沖頭、沖模或上下模熱處理; (六)拆卸磨損或有缺陷模具,並修護或更換零件。. 26.

(38) 陸、小結 一、我國模具產業約從民國七十年代起,政府鑑於模具產業對於產品的重要 性,將模具產業納入策略性產業的範圍,今日由於科技的進步、電腦及 數控技術等的快速發展,促使模具快速成長,支撐各項產品的發展。 二、模具種類繁多有塑膠模具、沖壓模具、壓鑄模具、鍛造模具及橡膠模具 等,發展至今以塑膠模具及沖壓模具成為台灣模具產業的兩大主流約佔 模具產業的九成左右。 三、模具產業支持各項產品的發展,可提高產品的競爭力與銷售量,帶動產 業鏈的成長與發展。目前電子、汽車、電機、電器、儀器、儀錶、家電、 五金及通訊等產品,其中 60%-80%的零組件,都需要依靠模具加工 成型加以達成。 四、塑膠模具製造工與沖壓模具製造工在我國職業分類標準中歸類在第七大 類的技術工及有關工作人員。 五、產品的完成需要模具製作來達成,主要由模具設計與模具製作所構成。 模具設計工作以繪製模具圖為主,模具製作工作是依據模具圖、製作零 件及組合完成一付模具。 六、模具設計工作主要包括有製圖、製造分析、機構原理、模具構造分析、 材料分析、測量、電腦軟體應用及 CAD/CAM 等。 七、模具製作工作主要包括有識圖、量測、機械加工、CNC 數控機械加工、 特殊加工、模具組立、試模及模具修整等。. 27.

(39) 第二節 模具從業人員之探討 本節主要從各方面探討模具製作從業人員的工作內涵、模具相關 規範及模具能力相關研究,以做為模具製作需求的工作能力分析之參 考。. 壹、模具製作工作部門分析 模具工作內容係探討模具製造的工作內容,模具是經過那些工作 階段後,方能完成所需要的模具。一般可區分為:設計部分及製作部分 等兩大部分。 一、模具工作之設計部分 模具設計是依據產品或產品設計需求,並依照模具製作的原理,考 量材料的使用、模具的結構及組合方式等。將其透過手工繪圖、電腦分 析與繪圖等程序,繪製成為模具工作圖,包括有成品圖、組合圖、零件 圖等。設計完成的各種內容做為提供模具製作者,製作模具時參考的依 據與準則,並提供採購部門進行各項零件的採購或訂製。. 二、模具工作之製作部分 模具製作是依據模具設計完成的模具圖、成品圖、組合圖及零件圖 等,將製作模具零件的材料透過各種機械加工及零件組合等的程序,組 合為一付模具。模具完成後尚需提供給生產線進行試模與測試,待測試 完成後模具製作才算真正完成,提供交貨或轉交產品生產部門。 (一)塑膠模具的工作程序 塑膠模具在設計與製作部分主要有: 1、設計部分:客戶提供圖面或成品、建立 3D 系統圖進行裝配、 設計分模線決定頂出方式、繪製 2D 圖(包括模具各零件的形 狀、尺寸等零件圖及模具組合圖)。 2、製作部分:機械加工(傳統加工或 CNC 機械加工)、熱處理、 28.

(40) 特殊加工、放電加工、鉗工整修、拋光、模具組合及試模。. (二)沖壓模具的工作程序 沖壓模具在設計與製作部分主要有: 1、設計部分:依客戶提供圖面或成品,繪製 2D 圖 (包括模具 各零件的零件加工圖及模具組合圖等)。 2、製作部分:使用機械加工製作模具零件、零件熱處理、線切 割加工、放電加工、模具組合及試模。. 貳、模具製作從業人員工作分析 就模具製造廠商而言,直接從事生產模具部門主要是由模具設計 與模具製作兩大部門加以完成。茲就兩部門的人員主要從事工作分別說 明: 一、模具設計從業人員 設計人員主要是將生產的產品依照模具構造,設計出合於模具生產 的原理,並配合模具使用的生產機器,並考量不會造成生產時的各種干 涉現象,及採用適當的模具材料及相關零件。再將這些考量過的因素與 條件逐一繪製在工作圖上,以提供模具製作者作為模具製造時之參考。 從業人員主要工作: (一)尺寸測量 (二)繪圖原理與規範訂定 (三)各種塑膠模具組合原理與方式 (四)各種塑膠材料縮水率計算 (五)電腦基本操作 (六)繪圖軟體使用 (七)其他. 29.

(41) 二、模具製作從業人員 模具製作主要是依照模具設計完成的工作圖,將各種材料依據工作 圖的形狀與尺寸,經由機械加工及零件組立等程序,以完成模具製作的 工作。從業人員主要工作: (一)各種機械的操作 (二)模具材料的加工 (三)各種零件的組合 (四)模具零件的調整 (五)其他. 三、模具製作從業人員工作的變革 由於模具製造從民國八十六年起,電腦輔助設計與電腦輔助製造及 數值控制機械加工開始大量導入模具製造業。模具製造工作內容有下列 的改變。 (一)模具設計方面 電腦軟硬體的發展導入 CAD/CAM/CAE 等的發展,使得原本 手工繪圖的部分被電腦繪圖所取代。電腦基本操作,電腦繪圖軟體 的使用及模具分析軟體的應用,逐漸成為模具設計人員所需的工作 內容。 (二)模具製作方面 電腦數值控制機械(CNC)的發展,不僅提高了設備的精密度、 穩定度,加上加工刀具性質的改善,使得加工速度提升,促使模具 製作的精度與生產效率一併提升。模具製作從原本著重一般傳統加 工:車、鉗、銑、磨等機械加工。改為電腦數值控制加工與特殊加 工所取代,例如著重數值控制機械的 CNC 銑床加工及放電加工機 的使用。. 30.

(42) 參、模具製造工作相關規範 我國技能檢定依據各行業的工作內容,規範出各職類檢定的項目 與內涵。而國際技能競賽是各國依據工作內容討論決定出競賽項目與內 容,作為各國間技術的交流與競賽活動。茲分別說明以提供模具工作分 析之參考。 一、模具技能檢定規範分析 我國為了使國家具有優良的技術人員,並且不斷培育新進從業人員 或優秀人才的加入各行職業中,訂定有職業訓練法其目的是為實施職業 訓練,以培養國家建設技術人力,提高工作技能,促進國民就業(職業 訓練法,2002),並辦理技能檢定以為提高技能水準,建立證照制度, 以維持技能的基本水準。針對各種職業的需求,透過技能檢定作為該職 類人員培育的標準。技能檢定一般分為甲、乙、丙三級,但不易分級者 採用單一級,在各職類的規範中詳細規劃工作範圍及應具備知能。針對 模具職類部分,分別說明如下: (一)沖壓模具職類 沖壓模具歸屬於機工類,因為工作精密度的不同及所從事工作 階級的不同可分為三級。整體而言,工作範圍包括:具備機工行業 之基本知識、職業道德、敬業精神、工作態度及安全習慣,能依照 工作圖或實樣準備工具、刀具、機器等,從事剪切沖模、下料沖模、 簡易彎曲沖模、引伸沖模、複合沖模及連續沖模等沖壓模具之製作 與整修工作。並且對於尺寸精度及表面粗糙度的控制都能達到要求 (行政院勞工委員會中部辦公室,2005)。 其工作技能項目計 1、識圖及繪圖 2、火焰切割、熔接操作 3、操作車床 4、操作各式銑床 31.

(43) 5、操作平面磨床及工具磨床 6、操作沖床 7、選用刀具、砂輪 8、研磨刀具 9、使用各種量具及量測 10、製作各種模具 11、機器及模具的維護 12、工業安全與衛生與工廠整理. (二)塑膠模具職類 塑膠模具亦屬機工類,所生產的模具主要用於生產塑膠類的成 品,在目前國內產業中日益重要,為配合業界需求及提昇模具製作 水準,可分為三級,甲級主要為設計理論及實務應用與製作,乙級 實務應用與製作,丙級為概念瞭解與製作。(行政院勞工委員會中 部辦公室,2005)。整體而言,工作範圍包括:具備機工行業之基 本知識、職業道德、敬業精神、工作態度及安全習慣,能依照工作 圖或實樣準備工具、刀具、機器等,從事塑膠射出模具之製作與整 修工作。並且對於尺寸精度及表面粗糙度的控制都能達到要求(行 政院勞委員會中部辦公室,2005)。其工作技能項目計: 1、識圖及繪圖。 2、火焰切割、熔接操作。 3、操作車床。 4、操作各式銑床。 5、操作平面磨床及工具磨床。 6、放電加工機。 7、操作射出成形機。 8、選用刀具、砂輪。 32.

(44) 9、研磨刀具。 10、使用各種量具及量測。 11、製作各種射出模具。 12、各種精磨及拋光。 13、機器及模具的維護。 14、工業安全與衛生與工廠整理。. 二、模具技能競賽工作內容分析 依據國際職業訓練組織(International Vocation Training Organisation, IVTO, 2009) 的資料顯示,自 1950 年由西班牙在歐洲創立,該國際組織 之宗旨在藉由國際技能競賽大會及研討會等活動,增進各國青年技術人 員之相互觀摩、瞭解與切磋,加強國際間職業訓練與職業教育資訊與經 驗之交流,進而促進各國職業訓練與職業教育之發展。各國亦透過在每 次的競賽交流中,討論各國在該行業工作中需求能力的內涵,又運用競 賽中的表現,使各國瞭解其人員在該行業的工作能力。 我國自 1970 年起參加該組織,自第 20 屆國際技能競賽大會起,培 育各職業中技能的水準。模具職類自 1978 年開始參與競賽,就其職類 說明中強調使用的材料、工具等均可以配合業界大量生產使用。工作範 圍不論理論知識或是技能等都是實際業界工作者所需要具備的 (IVTO,2000)。再就內容分析自 1977 年後模具早已受到國際的重視而紛 紛投入,自 1978 年至 2003 年間模具競賽皆以沖壓模具為主,訂名為 (Press tool making)。由於因應國際技能競賽職類的變動與整併,加上各 國對其國內需要的考量,進而將原有的沖壓模具與鉗工、精密機械加工 等職類合併,並依據各國需求規劃出新的模具職類即塑膠模具 (Mould making) 將會自 2005 年起進入公告,並於 2007 年在第 39 屆國際技能 競賽 (39th World Skills Competition) 起開始表演競賽職類,並於 2009 年第 40 屆國際技能競賽納入正式競賽項目,顯示各國對模具產業與模 33.

(45) 具製作技能的重視,希望透過競賽藉以促進各國對於模具技能的參與及 技能的切磋和提昇(WSC, 2009)。 (一)沖壓模具 (Press tool making) 職類 技能範圍包括:使用各種手工具、銲接設備、量具、銑床、磨 床、鑽床、車床、帶鋸機等工作母機製成各種精密金屬單件或組合 的沖壓模具(國際技能競賽中華民國委員會,2003)。 工作技能需能製作完成一付沖壓模具,其內容包括: 1、識圖。 2、使用材料。 3、零件量測及畫線之技術。 4、鉗銼及使用手鋸之技術。 5、鑽孔、擴孔、鑽沉頭孔、去毛邊、鉸孔及攻螺紋之技術。 6、銑削、磨削及使用帶鋸機之技術。 7、用手錘錘打沖頭以定位之技術。 8、依圖修整、裝配及試模之技術。 9、在沖床(press machinery) 上安裝模具之技術。. (二)塑膠模具 (Mould making) 職類 技能範圍包括:使用各種手工具、電動手工具、量具、銑床、 磨床、鑽床、車床、放電加工機、數控機械等工作母機,依照工作 圖製成各種精密之塑膠模具,並能安裝於塑膠射出成型機上,完成 試模的工作(國際技能競賽中華民國委員會,2008; WSC, 2009), 即能依照業界的需求實際完成塑膠模具製作的相關工作。其工作者 實際工作計有:基本模具製品之配合與製造,模具零件的組成和配 合,使用正弦虎鉗去生產和製造光滑表面的成品,以及必須遵守安 全與衛生規定。工作技能需能製作完成一付塑膠模具,實際工作包 括: 34.

(46) 1、繪圖:依模具分模線的規定繪製成品圖。 2、工具整理準備。 3、零件及模具測量。 4、鑽削、鑽沉頭孔、擴孔、鉸孔、攻螺絲及表面光度處理。 5、銑削加工。 6、表面研磨。 7、模具零件組裝。 8、模具測試。. 綜合以上,模具製造業中所需的工作能力,應可以就所從事的工 作內容加以分析,使其獲得工作能力內涵。而工作能力內涵將可做為欲 從事該行業工作時工作能力需求之參考。. 肆、工作能力的探討 「能力」一詞已被廣泛使用,為使本研究能夠明確分析「工作能力」 的範疇,就能力之相關文獻進行分析與探討,針對能力的定義以及能力 的種類加以說明: 一、能力的定義 「能力」(competency) 一詞,簡言之是做事的才能。「能力」是個 人所需具備的某方面的特質,才能正確地執行工作要求,並且能呈現出 有效或卓越的工作成效。對於「能力」一詞,由於各種不同的研究,對 能力的界定亦有所差異,針對國內、外學者有各種的看法分述如下: Stout & Smith (1986) 指出能力界定的四項概念:(一)能力是一種 行為或表現;(二)能力是知識或技能;(三)能力是指能力(capacity) 被認為足夠的程度;(四)能力是一個人的品質或是一種狀態。 Ledford (1995) 認為個人能力的特質,包括能生產出績效成果所需 具備的知識、技巧與行為。 35.

(47) Bertzeletou (2002) 在歐洲職業教育與訓練(VET)的工作品質論壇中 提出對工作而言,能力是可以證明與評估,是能應付所面臨的事務或問 題,能力是由專業與一般特性所組成。 Hager (2003) 在工作的個案研究中指出能力的組成是由知識、技能 與態度所構成,並且可以透過工作執行加以觀察或測量與評估。 Schofield & McDonald (2004)針對澳洲國家訓練局 (ANTA) 進行 工作分析以架構訓練計畫時,對能力所下的定義(一)能力是一個更寬 的概念,確定的能力過程是清楚且必要的。(二)能力是知識、技能及 態度的結合表現,且能執行工作。(三)能力能有效地執行工作。(四) 能力需融合知識與技能面對時間與過程的改變。 楊朝祥(1984)更具體的認為能力是指從事工作時,個人所需的知 識、技能、態度、經驗、重要價值觀及理解力的行為特質而言,由這些 特質能成功地執行某一任務,並達到所要求的水準。 田振榮(2001a)指出能力是個人有效執行工作,並適切擔任工作 中的角色、職務及任務,而且是可以觀察的行為活動。能力通常含有知 識、技能及情意等三種領域的特質。 張春興(2001)指出能力包括許多方面,在肢體動作方面的能力稱 為「體能」;在人際關係方面的能力稱「社會能力」;在心理學方面所 指的能力包括個人現在及未來的表現。 李坤崇(2006)能力乃是個人在環境生活中,現在所能與未來可能 的知識與技巧,強調內化作用之生活、工作、學習及自我成長的現有與 未來可能的能力。. 綜合而言,能力是個人將知識、技能與態度的行為表現,藉以成功 的執行某一工作,或是解決問題。簡言之,工作能力是指個人能成功執 行某一工作或任務所需具備的知識、技能。. 36.

參考文獻

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