中 華 大 學 碩 士 論 文

中 華 大 學 碩 士 論 文

題目：同步工程於新產品開發之應用 -以數位相機個案為例

Application of Concurrent Engineering Method Using New Product Development –as Digital

Camera Cases for Example

系 所 別：機械與航太工程研究所 學號姓名：E09508009 楊振晏 指導教授：陳俊宏 博士

中 華 民 國 九 十 七 年 七 月

摘 要

隨著科技產業的競爭激烈，企業必須進行新產品的研發以提升競 爭力。針對不同產業的研發工程包括概念設計、產品企劃、機構設計 等各開發階段，必需應用不同技術進行整合探討；然而在研發階段，

對於專案開發的前置作業，並無具體的標準，這將會影響專案研發的 流程。根據企業與產品的屬性樣式，機構設計流程大致上可分為三個 方向加以探討：

(一). 企業產品對應於機構設計。

(二). 造形設計對應於機構設計。

(三). 機構設計成本考量為導向。

本研究論文期望能整理出同步工程通用的規範，針對研發設計的流程 進行研究與分析，達到降低產品開發成本與產品設計變更次數、縮短 專案研發時程的目的，以提升研發的效率。

關鍵詞: 機構設計、傳統式研發工程、同步研發工程

Abstract

In facing the severe competition, research and development (R&D) of products is motivated for enterprises to upgrade their own competitiveness. The research focuses on integration of various technologies including conceptual design, marketing planning of the products, and mechanical design, etc. The mechanical design flow corresponding to ISO procedure is confined to the research and development stage. However, there is no specific standard for the preparation stage. This may influence the development flow of the projects. According to the styles of enterprises and products attributes, the mechanical design flow can be discussed into three aspects:

(1) The enterprise products versus the mechanical design (2) The ID design versus the mechanical design

(3) Cost-oriented mechanical design

This thesis aims to sort some general rules for R&D of mechanical design by means of concurrent engineering. Results indicate that the proposed scheme reduces the development cost, numbers of design change, and project schedule of the products, and consequently improve the efficiency of the R&D.

Key words : development engineering、Mechanical design、Concurrent

誌 謝

在研究的兩年中，感謝指導老師陳俊宏博士不辭辛勞的悉心教 導，讓學生除了增進了知識，也學到了許多做人做事的道理，在此敬 上最誠摯的謝意。

在研究期間，感謝許隆結博士及陳精一博士在課業及生活上的指 點與照顧，以及感謝中原大學康淵博士、修平技術學院陳献庚博士及 南亞技術學院施元斌博士，對於論文的修改提供寶貴的意見，使本論 文更加完善。

另外感謝學長林光祥的指導與建議，讓我能順利畢業。感謝同學 張文獻、胡治遠及張偉麒在一起生活兩年的快樂時光，另外非常感謝 竹永成丁進興與杜鳳榜先生在專業上的指導與照顧，最後感謝我親愛 的父母與家人跟老婆雅婷及小兒曜宇，在背後默默的支持與付出，讓 我順利完成學業。

楊振晏 謹示 於新竹 關西

民國九十七年七月

目 錄

摘 要...i

Abstract...ii

誌 謝... iii

目 錄... iv

圖 目 錄... vi

圖 目 錄... vii

表 目 錄...viii

第一章 緒論...1

1-1 研究動機...1

1-2 研究目的與重要性...4

1-3 研究範圍與探討...5

1-4 研究方法與程序...5

第二章 文獻探討...7

2-1 ISO...…...7

2-2 機構設計相關研究資料…...8

第三章 研發流程之探討...12

3-1 業界目前機構設計流程機制...16

3-2 企業產品對應至機構設計流程之探討...18

3-2-1 OEM 制度...20

3-2-2 ODM 制度...20

3-3 造型設計對應至機構設計流程之探討...21

3-4 機構設計流程之探討...24

3-4-1 綠色設計...26

3-4-2 成本考量...29

3-4-3 機構設計細部考量...30

第四章 設計流程建議與改善...33

4-1 傳統研發工程...33

4-2 同步研發工程...34

第五章 個案探討...39

5-1 個案分析...39

5-1-1 原始設計流程...39

5-1-2 實際量產計畫流程...41

5-1-3 改善方案 1 造型設計導入同步工程...46

5-1-5 改善方案 2 機構設計導入同步工程...50

5-2 結果與討論...52

第六章 結論與未來展望...54

參考文獻...56

圖 目 錄

圖一 研究程序圖...6

圖二 研發流程架構圖...13

圖三 產品開發流程圖…...14

圖四 產品研究架構圖...…...15

圖五 機構設計開發圖...17

圖六 造型設計流程圖...22

圖七 機構設計流程圖 …...25

圖八 造型設計外觀圖...30

圖九 相機鏡頭結構尺寸圖...31

圖十 2D 內部配置圖...32

圖十一 3D 內部配置圖...32

圖十二 傳統企業的設計研發系統圖...33

圖十三 傳統設計程序與同步式設計程序規劃圖...37

圖十四 原始計畫圖...40

圖十五 實際量產計畫圖...43

圖十六 造型設計工作分派工時圖...44

圖十七 機構設計工作分派工時圖...44

圖十八 電子設計工作分派工時圖...45

圖十九 同步研發工程計劃圖...47

圖二十 造型設計工作分派工時圖...48

圖二十一 機構設計工作分派工時圖...49

圖二十二 電子設計工作分派工時...49

圖二十三 機構設計導入同步工程圖...51

表 目 錄

表一 相關研究資料...9

表二 產品造形影響工程設計的敏捷要素...23

表三 永續設計策略...27

表四 同步工程與傳統工程之優缺點比較...36

表五 設計退件時間...41

表六 方案 1 分派工時表...53

第一章 緒論

1-1 研究動機

原動力。本研究將針對產品開發所需求之條件：概念設計、產品企劃、

機構設計等開發各階段應用不同技術方法進行整合探討，後續更提出 以相關設計之方法流程增加產品開發之新途徑。在本章中，將針對研 究動機、研究目的與重要性、研究範圍與探討、研究方法與程序進行 說明。

鑒於目前機構設計的流程，對於產品開發佔有重要一席之地，以 企業來說，並無統一的設計規範，現有的 ISO 流程是由企業的專業人 員，擬出驗證方針，針對符合企業之規格與產品量身訂作，再經由專 案或開發經理、測試員等人一起討論，規範為企業的設計流程，作為 設計的方針，但因不同產品的分別，皆有不同的做法，無法顧及企業 所有的產品，這將會造成研發的空窗期，導致專案的開發流程，不斷 的循環在與業務的溝通、造形設計的討論與成本的考量上，以至於影 響研發的時效性。

就循序式的新產品開發程序而言，在使用上最主要的一個限制 是，當開發的成果要由上一部門傳至次一個部門時，會發生「接續不 良」的現象。當每個部門試著去理解上個部門傳承下來的開發成果 時，前人所累積的經驗與學習效果也在此時付諸東流了。就效果而 言，這種方法由於將不同部門、但是相關的人員重疊在同一矩陣內，

並且定義清楚他們在矩陣內進行交流的遊戲規則，因而能夠成功地消 除存在於不同部門之間溝通上的「藩籬」[1]。

作者在網路上及相關書籍的搜索中，獲得的資料與研究論文，大 多僅限於概念式的對產品設計流程改善，如逆向工程（reverse engineering）、價值工程（value engineering, VE）、田口方法

（Taguchi method）等，但對於設計的前置作業流程，並無具體的提 出大量數據加以的深入探討。

林俊賢的研究中提出[2]，愈致力於產品發展（投資），將能獲得 好結果（報酬），如果能適當地做好產品發展，則將獲得快速進入市 場、全部成本降低、品質以及顧客滿意度所帶來的附加利益。對於創 新性產品發展來說，建議以底下所述之階段來最少化。前兩個階段表 示了前置作業的重要性，其能夠確保其後的流程能快速地執行且所有 設計目標能夠在第一次就可以正確達成。

各階段如下：

(1) 產品定義：產品規格和資源優先。

(2) 架構：簡化觀念和最佳化架構，包括模組和客製化策略。

(3) 設計：產品/流程設計。

(4) ramp-up：流暢地以快速度導入產品。

(5) follow-up：抓住課程所學而能夠應用於未來專案。

新產品發展專案主導者的專業傾向，明顯地可以劃分為「研發導 向」、「行銷導向」、「製程導向」等三種類型。新產品發展專案的產品 開發策略與主導者專業傾向之間，與專案管理機制之間，整體而言具 有顯著的配適性[3]。

因此作者以工作這幾年所看到、聽到、遇到的專案，對於一些不 合理的做法、思考方向、所造成的影響，提出個人想法加以探討，也 將具有效率的開發流程，具體的提出優點，供業界先進對於機構研發 設計之研究參考用。

1-2 研究目的與重要性

本研究的重要性，將探討產品開發的流程，對應於研發所產生的 問題，一旦研發流程出現問題，影響企業的整體營運狀況，將導致企 業產品無法量產化，對於客戶無法如期驗收交貨，損失公司投入的研 發經費，以其企業的商譽是難以估計的，因此所衍生之指標則包括：

(1) 流程效率。

(2) 流程系統化與制度化。

(3) 流程週期。

(4) 研發問題解決速度、技術更新率。

本研究的目的，期望整合相同屬性的產品研發流程，運用同步工 程的模式，來達成設計與製造的有效整合，而設計與研發流程要有效 率的同步，必須先整合跨部門對應至研發工程設計的模式。

藉由產品導入開發階段，引用更新的設計流程，縮短研發的時 間、降低開發成本、降低產品設計變更次數、以提升研發的效率，避 免錯誤的研發流程出現，將為公司爭取最大的獲利空間。

1-3 研究範圍與探討

本研究將以業界 3C 產品設計流程作為探討的對象，產品屬性分 為：數位相機、數位電視、行動電話、手持式衛星導航系統等，可攜 帶式產品；由不同的領域觀點，切入設計研發流程，探討其對於機構 設計造成的影響，並進行一般化的推論和研究分析。

1-4 研究方法與程序

針對現有的專案，從原始的計劃表到實際導入量產的研發流程，

所出現的設計變更次數，加以比對原始與實際的時效性，分析所投入 的人力時間，工時換算的成本，再加入改善後的計劃表，與導入同步 工程的研發流程，將時間與工時數據量化，再與相同的個案運用不同 的計劃表，作為比對，取出最大的時效性與獲利空間。

研究程序如圖一說明，分為幾個階段來探討，本文將著重於整合 產品開發評估與個案探討分析上。

圖一 研究程序圖

第二章 文獻探討

本章探討一些與本研究相關文獻的理論，例如新產品開發之產品 設計與定位、產品開發過程管理、以及整體性開發專案績效評估等。

2-1 ISO

ISO 的精神是：將你要做的事寫下來，按你寫的方法來做，任何 流程都要以條文規範、制度化、標準化，大家遵循的準則相同，不會 因人而異。

目前以企業普遍規範產品研發管制流程規定，對於以機構設計，

作者整理以下幾點，關於ISO目標之方針：

1. 產品開發報告：

產品開發報告屬於企劃的一部分，對產品進行可行性的評估，

包含研發經費、成本分析、功能樣品、可製性等。

2. 研發時程規劃(研發計劃表)：

產品進行研發，首為排定研發流程，由產品經理掌控研發進度。

3. 研發設計：

研發設計以產品企劃為指導，進行符合規格之產品設計。

4. 設計審查：

將初步設計圖及機構設計圖送交設計主管審查進行分析報告。

（1）工作程序及規範不易撰寫。

（2）部門權責難以釐清。

（3）員工對書面程序繁複，增加了工作負擔。

（4）員工對 ISO 條文規定無法適應。

（5）委託顧問公司所完成的品質文件，沒有適當轉化，使內容與 實際作業產生落差，根本無法執行。

2-2 機構設計相關研究資料

探討的文獻包括ISO與產品開發的定義、產品開發的階段、產品 開發流程創新的模式、新產品開發類型以及新產品開發的成功因素。

以往學者研究的範疇如表一所示。

產品設計開發階段流程包含從計劃階段至產品量產階段為止，對 於開發設計過程中，工業設計與機構設計為整個開發案中所扮演角色 相當。成功的產品設計及其設計品質包括兩者，實際的開發設計過程 中，兩部門的密切配合影響專案的最終品質[5]。

表一 相關研究資料

系所 研究生 論文名稱

新產品開發：設計與定位、流程、績效評估 之整合性管理研究[1]

國立臺灣 科技大學 工業管理 博士論文

楊長林

根據產品的特性與思維過程及品質機能展開 之功能提出三種整合方式，作為選擇與進行 製程、產品功能、成本降低的改善工具。在 實際整合作業時，依產品不同而產生的困難 度提出適當的整合步驟作為管理的依據。

OEM、ODM 與自有品牌下研發管理人力型態的 探討- 以掃描器產業為例–[6]

國立清華 大學 工程管理 碩士論文

林士庭

針對在不同的 OEM、ODM 與自有品牌的情形 下，研發管理型態有何不同，而所對應出研 發人員或者是管理人員為何造成有不足現象 作一分析與探討。

台灣製造業設計研發部門推行 ISO9001 系統 關鍵成功因素之探討[7]

東海大學 工業設計 碩士論文

楊敏政

企業整體產品開發流程中， 最大的成本則是 在設計研發中，若能使設計研發部門導入

ISO 系統所注重的「產品實現」得以順利落 實於部門系統， 對於設計研發部門不論在成 本上、流程進度上將有極大的助益。

產品造形與工程設計對應模式之研究[8]

國立雲林 科技大學 工業設計 碩士論文

莊舒蓁

產品造形與機構，最大的問題就是造形沒有 辦法在同步工程的運作機制下被整合，如何 考慮到機構和成型的問題，對一個沒有經驗 的設計師來說，沒有經過三五年的磨鍊是很 難擷取其中的知識和經驗。

同步工程應用於新產品開發專案工作協調之 研究[9]

國立臺北 科技大學 工程管理 碩士論文

陳俊伊

運用同步工程來進行產品設計，能預知許多 設計時可能犯的錯誤，開發產品的時間如成 本能很明顯被節省。

新產品開發流程[10]

國立中央 大學 機械工程 碩士論文

許君平

在初步規劃一個新產品時，就必須考慮主觀 因素：此產品要達到的功能、該產品是否相 當複雜、所牽涉的技術是否足夠成熟、設計 與製造上會造成多大的困難等等。

產品設計企劃之研究[11]

銘傳大學 設計管理 碩士論文

王韋懿

同步開發不僅可以縮短開發時程，且比原先 的循序型開發作業更獲得安定的品質、降低 成本活動與增進各相關部門溝通等優勢。

創意設計程序在新產品開發之應用研究[12]

國立成功 大學 工業設計 博士論文

周志榮

整合的本質並不是各種設計方法與技術間的 表象結合，而是其間前後一致且相互連貫的 實際運用功效。

數位相機產品定位與創新設計研究[13]

大同大學 工業設計 碩士論文

張卲彬

產品的技術規格與外觀造型之操作介面的創 新是相關研發設計人員，在從事數位相機產 品開發時，最主要的設計重點方向。

探討以上之文獻，綜合可知，新產品開發的績效評估由過去僅重 視財務數據資料，逐漸轉變為較具全面性之考慮技術性的資料，加上 結合企業的政策與組織的發展的政策性資料。

第三章 研發流程之探討

本章旨在分析研發流程架構，並由研究架構的優缺點討論，以及 藉助本研究主題相關的產品開發個案，以及作者以往的產品開發的經 驗如圖二所示之研發流程，將理論與實務結合，檢視其適切性與結合 時的落差，以強化本研究的核心觀念，同時提出後續更深入研究的參 考方向。

產品開發流程分為幾個關鍵階段如圖三所示：

（1）提案申請：搜集市場與技術資訊，進行初步評估。

（2）產品企劃：清楚的定義產品目標市場、產品定位及利益。

（3）產品開發：正式進行產品開發的工作，規格訂定與研發部門 同時開始進行相關工作。

（4）設計審查：進行內部研發審查、樣品測試、量產驗證等工作。

（5）設計輸出：執行產品上市計畫與製造量產工作。

圖二 研發流程架構圖

圖三 產品開發流程圖

蔣維理的研究中提出了以下幾項研究觀點[14]：

(1) 新產品開發計畫應如何定位？

(2) 如何凸顯新產品開發活動所帶來的認知價值？

(3) 新產品開發過程中，應該掌握與注意的關鍵因素是甚麼？

研究的架構如圖四所示：

圖四 產品研究架構圖 [14]

何信坤的研究[15]發現與結論包括：1.設計師在產品設計開發專案 中，應具備設計的分析評估能力，同時扮演與專案成員間積極的溝通 角色。2.在產品設計開發專案的設計發展中，應及早加入各專業領域 的評估意見。3.產品設計開發專案的溝通，可歸納為設計專案概要、

產品設計趨勢、專案設計概念與專案設計定義四個設計溝通步驟，以 協助設計專案的進行。

3-1 業界目前機構設計流程機制

機構設計流程中，在初步設計的區間比例成本較低，而所需要的 時間，卻與研發設計階段，所差無幾，也就是說，初步設計階段對於 整個產品開發流程，是非常重要的一個環節。但是，在現在分秒必爭 的產業科技時代，所有的商品都是以爭取商機為第一考量，量產化為 目標，自然就會縮短研發設計時間，這也將相對縮短商品壽命。

原因出現於無法充分的研發溝通，初步設計時間縮短，將會增加 研發設計階段的時間與成本，而從圖五中作者將初步設計時間拉長，

有充分的初步研發溝通與考量，相對的減少機構設計的時間，與大幅 降低研發成本，那麼在後階段時間較為緊迫的生產製造階段時，自然 能夠減少原本相對較多的累積成本，這在產品開發程序中是十分重要 的。

圖五 機構設計開發圖

3-2 企業產品對應至機構設計流程之探討

在產品開發時，企劃方向的目標，通常決定了整體研發、設計至 製造階段的時效，對「產品實現」有著極大的影響。

對研發人員而言，產品開發工作有目標主題設定、開發進行方法 的流程、設計的彈性較大等，但在相反的一端，卻也是千頭萬緒不知 如何進行，以至於錯過商機，而為了避免錯誤，對於設計研發部門應 給予明確的目標。這種目標，一般在公司的經營方針及計畫中有所揭 露，不但包含產品企劃也包含了有關於設計研發部門的使命及管理運 作， 可達到的效果有下列四項：

(1) 經營方針及企畫需具體化，直接套用在設計研發活動上。

(2) 正確的產品分析及明確的產品方向，適當的進行探討活動、

設定研發目標。

(3) 重視設計研發的知識，專利維護與分享，研發人員為了有效的 應用這些資源，應明定重點更新，做最密集的研討及投入。

(4) 訂定組織圖、明訂成員的目標及任務，給予成員設計彈性，

藉以提高產品設計研發之活力。

新產品開發中的企劃可以說是情報蒐集、調查等活動的進行 [8]，而關於企劃案的評價，有許多研究及實例內容多彩多姿。然而 也有些企業以相當簡單的方法，卻也企劃開發出相當優良的產品。

一般企業案評價項目的重點有下列四項：

(1) 需要性：需要的程度多寡，需要的延伸範圍、需要的安全性。

(2) 必要性與效果：收益性、市場效果、技術效果、其他經營面效果。

(3) 開發的獨特性：獨創性、技術壽命與發展性、機能與成本。

(4) 開發的可能性：開發力、生產力、銷售力、費用、設備、人員。

顧客化產品發展根據客戶提供之產品概念、產品功能與市場定 位、提供草圖溝通，與客戶達成初步共識。

此產品開發方式，產品之功能及規格主要來自顧客端的要求，因 此，生產過程主要為以產品品質為依據，對產品生產所需之相關技 術，訂定出達成顧客要求功能及規格所需之生產標準化。綜合而言，

因為產品是顧客所指定，其需求也已能掌握，所以也不必作產品需求 分析，確認品質要素，得到零組件需求的數量與種類。在這些步驟中 產品定位及其下一步驟產品規格訂定開發者現有技術均能掌握，而需 探詢新技術以執行鎖定核心品質要素、達成產品開發的工作。

3-2-1 OEM 制度

OEM (Original Equipment Manufacturer，原始委託製造商)。

產品之功能及規格主要來自顧客端的要求，研發團隊只參與專案 的開發與製造，並未包含設計；產品是為品牌顧客量身訂造的，代工 廠商按顧客之需求與授權，依特定的條件而生產，所有的設計圖等，

都完全依照顧客端的設計來進行製造加工，生產後也只能使用顧客品 牌名稱，代工廠商並無商標註冊權與銷售權利。

3-2-2 ODM 制度

ODM (Original Design Manufacturer，原始設計製造商)。

以公司產品設計能力與發展的計畫活動上，經由高效能的產品開 發速度與具競爭力的製造效能，滿足買主需求。技術能力足夠以後設 計能力提昇，進而能夠開始接案並處理設計開發的相關事務。

關於 OEM、ODM 型態中最大的不同點即是先前提到的與商品企畫 部門或者是市場規劃部門之間的互動[7]，因為真正於消費者手中使 用的是公司的商品而不是產品。但是研發部門較容易自傲於產品的設 計與研發，卻忽略了商品於製造與販售時所需要的重點與產品不同，

因為產品要成為商品就必需要考慮到能夠商品化。

3-3 造型設計對應至機構設計流程之探討

工業產品設計師，在進行設計過程中如圖六所示，若沒有方向的 進行設計活動，只是做構想發展或者視覺化的呈現，缺少確定策略，

易造成產品設計師之作品時好時壞，起伏頗大，而有效運用再設計創 新策略，引導產品設計之進程，將有助於達到更新設計方案之形成。

產品設計最終呈現的部份為產品造形及機能，如何因應未來消費 趨勢，提升產品之美感。必需籍由設計師由再設計創新，沿既定之方 向由概念創新傳達，到最後產品完整呈現，有效並系統化的進行設計 活動。

詹雅雯[16]在女性市場創新設計，提出八項設計策略:個性化、感性、

愉悅性、輕便性、安全性、簡單化、精品化與方便性，同時依據此八 項設計策略要項，分別提出執行之合適方式，以提供設計師作為發展 女性 3C 產品之應用。

圖六 造型設計流程圖

在於設計的領域，外型設計與機構設計、以及模具製造和射出成 型之間環環相扣，首先的問題在外型對應至機構設計之間的不明朗，

如何在產品外型設計的時候一併考量到製造和組裝的問題，這當中需 要常用的規範和累積而來的經驗，對一個社會新鮮人沒有設計經驗的 大學生來說，沒有經過長時間的磨鍊是很難獲得相關的知識和經驗。

如表二所示，產品造形影響工程設計的敏捷要素，影響產品設計 的成敗，重點是如何運用資料庫來結合這些專業的規範與知識，透過 資料庫系統來整合，造形對應至工程設計的資料，是將來解決產品造 形與工程設計的重點。

表二 產品造形影響工程設計的敏捷要素[6]

3-4 機構設計流程之探討

在進行機構設計時，如圖七所示，應考慮以下幾點為設計方針：

(1) 性能：設計的主要任務為所設計的裝置能夠達到所預期的性能。

(2) 強度：設計物不僅要執行所需之功能，同時還需要有一定時間 的壽命，所以對於其強度或是疲勞測試應該加以計算。

(3) 安全性：產品的性能和強度都很重要，對於使用者的安全也必須 考慮在其中，必須排除潛藏的危險，讓使用者安全的操作。

(4) 成本：除了滿足性能、強度和安全的要求外，成本也是重要考慮 因素，成本越高，利潤相對降低，因此利用共用的零件、

材料和加工方法，可以降低產品的成本和庫存量。

吳嘉勳[17]設計流程是產品協同開發必須具備的要件，設計流程 都有嚴謹的人、機、料、法、環等工程質量管理的要素定義，也都在 電子協同平台上使用協同設計軟體 Pro/E Intralink 作為 PDM 解決方 案的工具。

圖七 機構設計流程圖

3-4-1 綠色設計

綠色產品設計的考慮包括以下幾點[18]：

在這種新型態的生產模式下，有許多點是產品設計需要進一步考慮的 重點，例如：

(1) 以站在作業員角度來看，要把組裝的難易度弄到最容易的 「為組 裝而設計」（design for assembly）。

(2) 自維修人員的角度來思考的「為拆解而設計」

（design fordisassembly）。

(3) 從通路的角度來看的「為包裝而設計」（design for package）。 (4) 還有像零組件的「模組化設計」（modularizational design）

及「標準化設計」（standardizeddesign）。 (5) 從材料成本去重新思考產品的製程等。

林家任的研究中認為[19]，針對企業之產品永續設計策略加以 定位，必須從永續經營之觀念與模式切入，希冀對於企業經營之設 計策略有更明確之定位，也更清楚綠色設計工作的重點所在，各階 段工作如表三所示：

表三 永續設計策略[19]

永 續 設 計 策 略

階段 說明 內容

短程策略

(綠色生命週期設計)

現有產品與服務的再 設計，產品的重新設 計主要著重在製造程 序的改善，產品的適 當設計也可得到更 經濟的製造程序

潔淨技術具體原則有：

1.耐用

2.減少能源使用 3.較少毒性物質 4.綠色生命週期評估

中程策略 (功能設計)

符合環保的效益的新 產品與服務需求。

弊：高度創新產品與 服務的接受程度也可 能在成熟市場中產生 風險。

利：創新產品在於環 保品質的證明，同時 產生競爭的正面力。

其具體原則有：

1.滿足需求的方式 2.技術可行的原理 3.於系統中的運作 4.多功能特性

長期策略 以系統服務達到環保 效益。期建立全面的 系統架構發展新的需 求，更能符合環保效 益。

其具體原則有：

1.產品可符合心智、行為 的改變

2.更少量的產品 3.服務

4.系統發展

綠色設計乃是目前國際所注重的設計趨勢，急待於建立相關的綠 色設計準則與方法，作為綠色產品開發的依據。當前綠色設計的趨勢 與未來的願景應當可從以下數點著重：

(1) 督促綠色產品設計開發、珍惜資源利用設計師透過綠色產品設計 方式的改變，除可提高資源利用的生命週期，為保護資源盡一份 心力外，更重要的是符合了國際環保設計趨勢潮流，強化了產品 的生命力與市場競爭力。

(2) 建立標準化、共通性的環保規範

就環保生態標章或綠色環保政策而言，除了當精益求精，還必須 考量整合，將各國之標準加以統整，建立一個具有共識之標準化、

共通性的環保規範，可提供各國做為綠色產品設計之參考依據。

(3) 形成工業設計師的環保正確思考與體認

設計師藉由產品設計的過程與手段來達到目的，其設計直接與間 接地影響著產品的生命週期與使用型態。

(4) 綠色觀念應是一種習慣，而非理論或特殊技術

針對綠色設計而言，其實是一種技術的應用，藉由設計方式的改 變，達到環境保護與節省資源的目的[20]。

3-4-2 成本考量

此種產品開發方式，因對於產品功能修改與調整較能掌握，且在 製程能力、製造技術、零組件需求方面已具有經驗。因此，產品開發 之工作可由產品成本開始，依照產品功能修改與調整方向決定所需之 零組件並決定產品之規格，根據產品功能與成本降低之改善方向，運 用公司資源之資料庫建立，對關鍵因素提出改善計劃與行動。

因為產品需求明瞭，所以不必做產品需求分析，對於整合步驟將 先為產品定位，跟著的下一步為零組件供應的資源，根據零組件要求 的規格，可訂定產品的規格，對於品質要素的要求，須在研發階段層 層把關，而後則是建立零件承認書並據以確定關鍵元件。

3-4-3 機構設計細部考量

一個產品從造形之後到工程設計階段，隱藏了許多工程設計隱 憂，當機構工程師克服了這些設計困難之後，到了模具設計又是更大 的考驗，最後到製造成型階段，唯一能修正的就是藉由成型條件的更 改讓產品過關[6]。

以數位相機如圖八所示，為造型設計的三視圖，依照外觀做分 析，可分為以下幾點說明：

1.前蓋。2.機身。3.後蓋。4.電池蓋。5.鏡頭。6.按鍵。7.顯示螢幕。

圖八 造型設計外觀圖

機構設計人員，得到造型 3 視圖，首先必須先做以下幾點的評 估，才可得知實際的問題發生點，與外型設計衝突的設計。

1. 簡單明瞭的電源開關、快門按鍵、功能鍵，如圖十所示。

2. LCD 可視範圍、閃光燈的位置，如圖十所示。

3. 握持功能的設計方式需符合人體工學，如圖九所示。

4. 吊帶環荷重拉力的設計。

5. 電源開關、快門按鍵、電池蓋、功能鍵操作需符合人體工學。

6. 摔落測試結構強度。

7. 鏡頭規格，空間尺寸，此為核心重點考量部份，如圖九所示。

圖九 相機鏡頭結構尺寸圖

8. 電池的類型，鎳氫電池或是鋰電池的選用，如圖十一所示。

9. 記憶卡的種類，SD 或 CF 以及其他種類。

10. PC 板的尺寸與相對位置，如圖十所示。

11. 按鍵的數量，Layout 的相對位置，如圖十所示。

圖十 2D 內部配置圖

圖十一 3D 內部配置圖

第四章 設計流程建議與改善

4-1 傳統研發工程

傳統上，產品是根據設計、製造與作業的研發流程而依序完成，

每一個部門都只是考量個別部門的特別需求，而使得產品設計只是 設計，而沒有考量到製造的可行性，如圖十二所示。

傳統的專案管理是經由規劃、協調及掌控一組具有特殊與相關的 作業，在特定的時間內、有限的資源中，完成所賦予的任務，專案的 作業必須按照作業的先後順序依序完成。換言之，如果有一項作業延 後完成，其後的作業亦將因此項作業的延遲而順延[9]。

圖十二 傳統企業的設計研發系統圖 [6]

4-2 同步研發工程

同步工程(Concurrent Engineering, CE)，是一種整合性的系 統模式，使用並行的方法，可以有效的，在產品生命週期的設計階 段，對於產品的開發過程，以及製造過程進行改善設計，整合產品 設計與製造的相關問題如表四所示；為了維持競爭力，近年來業界 也開始導入了同步工程（CE）的觀念，如此可以減少產品在發展時，

所需付出的成本[21]。

同步工程主要目標概括下列幾點：

（1） 減少產品發展的導入時間。

（2） 改善產品的獲利率。

（3） 具備較大競爭性。

（4） 拉近與整合兩部門間的距離。

（5） 提昇公司與產品的聲譽。

（6） 改善產品的品質。

（7） 團隊精神的提昇。

同步工程是指在產品設計過程中讓所有未來和產品壽命有關功 能部門都共同參與設計的一種設計概念。意即將未來和產品壽命有關 之單位，包含供應商與客戶，共同組成之設計團隊來執行產品之設計 開發工作。同步工程利用系統方法來同步整合產品設計與其下游相關 製程功能，此種新技術之研究推翻了過去傳統從設計、製造、組裝到 裝運一系列串聯式工程發展過程。取而代之的是一並行整合式的同步 完成產品開發、製造、生產的工作。在設計階段即考慮到各工程可能 發生的問題，並且在設計階段，即將未來各工程可能發生的問題預先 解決或考量[22]。

採取順序性的設計程序，影響上下游設計資訊傳遞與溝通[23] ， 為改善此溝通障礙及互動不良之現象，可採取「同步工程」之設計程 序規劃，如圖十三所示。此項技術主要是為了提升效率與增加所有成 員互動性之分工整合的精神，整個設計團隊成員透過廣泛討論方式，

以規劃出最佳化的設計程序，再將設計任務分割成數個子任務，依任 務性質與組織形態，進行工作分類與排程，並明確訂定各階段的檢 核，最後規劃細部的設計程序，形成網路圖。如此才能有助於提升設 計成員的互動性，使設計師能主動且即時解決問題，增加整體設計團 隊的機動能力。

表四 同步工程與傳統工程之優缺點比較 [21]

同步工程 傳統工程

優 點 1.產品及早進入市場 2.減少製造階段的 設計變更

3.使生產更具效率 4.產品品質較佳 5. 可從產品中學習 修正及創新

1.管理工作簡單 2.溝通管道較簡單，

人員接觸較不頻繁 3.所需專業技術人力

較易求得 4.開發成本較低

缺 點 1.在設計階段就必須 投資於製造設備，

增加開發成本 2.可能因設計變更 而增加成本及風險

1.設計變更，於製造 成本大幅增加、

前置時間拉長 2.各個部門溝通、

協調不足，容易 產生衝突

3.設計部門協調，

影響產品創新效能

圖十三 傳統設計程序與同步式設計程序規劃圖 [23]

同步設計的主要步驟如下[2]：

(1) 依據顧客喜好，系統化定義產品族，決定顧客化範圍。

(2) 決定如何透過平衡模組化和快速客製化能力，以達到客製化。

(3) 建立最佳化產品族架構。

(4) 同步設計：

a、標準界面模組。

b、模組製造和組裝流程。

c、可客製化特性。

d、可客製化特性的生產流程。

同步設計的精神，與最終與達成的目標如以下幾點：

a、縮短產品發展過程，以獲取產品競爭優勢。

b、將大部分的問題在設計階段提前預防。

c、增加品質與成本的考量。

d、共享產品資訊，將「解決衝突」導引至「解決問題」。

PDM 所管理的是產品資料和產生或取用這些產品資料的工程作 業流程（Process& Work Flow）。按產業界作業現狀，工程作業是由 一連串的程序所結合而成，所以每個企業可以在PDM 系統中事先定義 組織或專案的作業流程，在定義的流程中所有與工作（專案作業或工 程作業）有關的人（如最高決策主管、技術人員、業務、採購… 等）

與資訊都會被納入其中，透過線上即時溝通、資料傳遞與訊息通知

（Communication & Notification）來完成工作[24]。

同步設計並非一單純的科學，而是一種設計的概念，包括在管 理階層方面，要貫徹全面品質管理的概念，在組織結構上，則以跨 功能單位的同步設計小組來分工，而在設計方法則以顧客導向、適 宜生產、穩健化的觀念，簡化商品化的研發。

„

第五章 個案探討

5-1 個案分析

5-1-1 原始計畫流程

由個案中的甘特圖明白指出，如圖十四所示，在專案的開發流 程，天數為 108 天，其中包含外型設計為 17 天，機構設計為 91 天，

電子設計為 65 天；在過程中，(T1)造型設計階段，研發人員(機構、

電子)並未參與，而是在外型設計完成的時程，才執行(T2)機構的研 發流程；(T3)元件佈置(layout)作業流程，需等待機構內部配置設 計完成，導致於一關卡一關，這是非常明顯屬於傳統的專案管理。

5-1-2 實際量產計畫流程

以案例專案開發流程，問題出現的環節，是發生在造型空間評 估不足，而機構受限外型設計，導致電子設計無足夠空間可擺放零 件，這時必須退回到外型設計階段，重新研發流程開始，如圖十五 所示。

圖十四 原始計畫圖

其計算公式為：T6 + T7 + T8 + T9 + T10 = 循環設計天數 詳細任務設計流程，退件所使用的時間如表五所示。

表五 設計退件時間

部門 任務名稱 時間

1 2

T6 外型設計 T7 內部配置

5 天 3 天 造型

3 小計 8 天

1 2

T8 機構配置 T9 3D 拆件薄殼

5 天 10 天 機構

3 小計 15 天

1 T10 元件佈置 10 天 電子

2 小計 10 天

造型 + 機構 + 電子 總計 33 天

在前置作業的規劃，如未能將會發生、可能發生、不排除發生之 類的問題，在導入同步工程之前，提出具體化的對應之道，那麼，

將被退件次數，第二次退件則必須再加 33 天，第三次退件，則總共 浪費了 33 天乘上 3 次＝99 天，所累積的時間對一個專案而言，相當 的可觀。

並在實際案例發現，每個流程的接續性，是一種垂直式的研發模 式，如同樓層的階梯，必須一步一步依序完成，如果在其中一段塞車，

將導致後續作業的時程，也將打亂產品量產的計劃表。

在分析實際量產計劃表，所投入研發的資源運用，在造型設計的 比重，如圖十六所示，發現執行的工時，並不是連續性的流程，在設 計過程中，出現的空窗期，發生在退件的時程裡頭。

對於機構設計的比重，如圖十七所示，執行的工時為持續的增 加，在研發設計的中期，運用的效能，已達到百分之百，這顯示在研 發的計劃中，機構設計的緩衝期與資源，不存在所謂的彈性空間了，

對於產品開發流程，埋下致命的危機。

接下來為電子的工時分派，如圖十八所示，非常令人驚訝，等同 是集造型與機構的缺點於一身，所執行的工時為斷續性的，在研發的 中期，運用的效能，也是達到百分之百。

圖十五 實際量產計畫圖

圖十六 造型設計工作分派工時圖

圖十七 機構設計工作分派工時圖

圖十八 電子設計工作分派工時圖

排定時程將專案指定一天有 8 個小時，每週小時數為 40，每月天數 20 天，以此基數計算。

1. 在造型設計 7 月工作日 17 天Ｘ8 小時 = 136 小時；加上 8 月、

9 月工作日 8 天Ｘ8 小時 = 64 小時 總計 200 小時。

2. 在機構設計 7 月工作日 4 天、8 月工作日 11 天、9 月工作日 14 天、

10 月工作日 23 天、11 月工作日 22 天、12 月工作日 21 天、1 月 工作日 11 天，共 106 天Ｘ8 小時 =總計 848 小時。

3. 在電子設計 8 月工作日 10 天、9 月工作日 0 天、10 月工作日 22 天、11 月工作日 22 天、12 月工作日 21 天，共 75 天Ｘ8 小時 = 總計 600 小時。

5-1-3 改善方案 1 造型設計導入同步工程

作者將傳統式研發工程改為同步研發工程，在外型設計時機構與 電子同步介入，其切入點考量，取決於強調前置作業的重要性，在研 發流程最常出現循環設計的階段，導入同步工程，為改善溝通障礙及 互動不良之現象，使專案參與人員，有充分的討論空間，避免設計流 程的往返，預期會產生與實際量產流程出現差異處，其目的為：

1. 提早發現問題點並解決設計與製造的問題。

2. 避免設計變更與循環之情形。

3. 縮短整個設計流程的完成時間。

由圖十九同步研發工程計劃表，與原計畫表的時程規劃，總設計 天數由預計 108 天減少至 104 天，如果導入同步研發工程，再對應於 實際案例的 141 天也將相對的減少 37 天之多。

其導入方式為：(T1)5 個工作天，外型設計階段完成，(T2) 3 個 工作天，由細部設計與機構配置同步進行，再進行(T3) 10 個工作天，

3D 拆件薄殼，最後進入(T4) 10 個工作天，電子設計階段。

在外型設計的部分，工作日天數不變，機構設計的人員在外型設 計時同步介入，以工程角度來提供意見，可免除了潛在的工程問題，

並可清楚的發現實際案例研發強調每個流程的接續性，是一種垂直式 的研發模式；而改善後的同步式研發強調的是流程間的重疊性，利用 重疊的特性來達成平行同步化。

圖十九 同步研發工程計劃圖

在導入同步工程計劃表中，所投入研發的資源運用如表六所示，

在造型設計的比重，相較於實際計劃工時，所執行的工時，已是連續 性的流程，如圖二十所示，在設計過程中，也避免空窗期的發生。

再者機構設計的比重，如圖二十一所示，執行的工時縮短也較為 集中，這顯示在研發的計劃中，也提升機構設計的緩衝期與資源，增 加設計的彈性空間。

最後為電子的工時分派，如圖二十二所示，也以改善之前的缺 點，除了縮短工時，也將設計時間集中，相同於機構所增加設計的彈 性空間。

圖二十 造型設計工作分派工時圖

圖二十一 機構設計工作分派工時圖

圖二十二 電子設計工作分派工時

5-1-4 改善方案 2 機構設計導入同步工程

方案 2 作者藉由機構設計為主，如圖二十三所示，帶領整個專 案前進，預計可以改變開發時間縮短至 91 天，是由機構設計與外型 設計同步進行。

在機構配置完成後，交由外型設計接手，機構繼續 3D 薄殼拆件，

再由電子進行元件佈置設計，也是強調流程間的重疊性，利用重疊的 特性來達成平行同步化。

其優點為：

1. 由機構建立標準模組。

2. 模組實行率高。

3. 優先符合客製化設計。

4. 縮短研發過程，更具產品競爭優勢。

5. 成本控制度較為精準。

工時分派計算公式如下：

1.在造型設計 7 月工作日 17 天Ｘ8 小時 =總計 136 小時。

2.在機構設計 7 月工作日 7 天、8 月工作日 23 天、9 月工作日 20 天、10 月工作日 23 天、11 月工作日 18 天，

共 91 天Ｘ8 小時 =總計 728 小時。

4. 在電子設計 8 月工作日 15 天、9 月工作日 20 天、10 月工作日 23 天、11 月工作日 7 天，共 65 天Ｘ8 小時 =總計 520 小時。

圖二十三 機構設計導入同步工程圖

5-2 結果與討論

方案 1 的研發流程，當工程師在專案的開發中，將全心的投入設 計思維，並無法兼顧下一個新產品的流程，而在分秒必爭的產品開發 時程中，公司也無法提供其他的研發人員，專門負責與造型部門討論 溝通，機構設計導入同步工程並非不可行，首要條件為團隊的研發人 員，必須擁有相當充足的專業能力，與企業在研發設計的領域，給予 充分的運用空間。

在產品設計時，最重要的便是充分了解產品的規格，及所有的限 制條件，而與供應廠商或是客戶協同合作時，亦要清楚的定義每個夥 伴所需負責及完成之部分，才有分工合作的可能。

方案 2 的研發流程，因與原始計畫表的規劃不同，故無法與前案 例之數據，提出相對之關係表；此為機構設計導入為主軸，在產品研 發運用方面，實行率較高；但需條件也相對嚴苛，就人員方面，機構 為主軸設計，需考量造型設計的美感與空間，以供造型設計人員後續 接手；再者，需了解電子元件的特性與規格，在機構設計時，須先規 劃電子特性分區，避免電子設計人員，因元件佈置上出現衝突區域，

造成重工之情形。

對於以上之論點，在機構設計方面來說，方案 1 較為方案 2 實行 率較高，其主要原因為，機構研發人員的專業知識與工作能力強弱所 區隔。

表六 方案 1 分派工時表 部門 月份 預定時程

分派工時(h)

實際時程 分派工時(h)

改善時程 分派工時(h) 造型 7 月

8 月 9 月

136 0 0

136 16 48

136 0 0

小計 136 200 136

機構 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1 月

32 184 160 184 168 0 0

32 88 112 184 176 168 88

56 184 160 184 144 0 0

小計 728 848 728

電子 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月

96 160 184 80

0

80 0 176 176 168

120 160 184 56

0

小計 520 600 520

總計 1384 1648 1384

第六章 結論與未來展望

目前業界導入同步工程的時程，都是在專案開發的後半段整合，

對於機構設計之前的前置作業幾乎是沒有被加以討論的，最多只是針 對其產品成本的考量問題。我們都知道，產品造型與機構、模具和成 型之間是環環相扣的，這其中包含一些常用的規範和累積而來的經 驗，一般沒有經過長時間的工作接觸是很難了解其中的知識和經驗。

採用同步工程之優點如下[25]：

(1) 提早在產品設計過程中發現問題點並解決後續生產、製造和組裝 中將會發生的問題。

(2) 將導致設計變更與循環之情形提前至設計流程解決。

(3) 減少產品後續在製造或組裝流程發生變更的次數。

(4) 縮短整個設計流程的完成時間。

(5) 促進設計人員系統化地進行設計活動，強調人員的溝通和互動。

(6) 促使設計人員適時適地製造或組裝人員產生互動關係。

在案例中的傳統式研發強調每個流程的接續性，而改善案例的同 步式研發強調的是每個流程間的重疊性，利用重疊的特性來達成平行 同步化，在同一時間進行不同的研發工程，可以縮短原有開發時程將 近百分之二十。

利用同步工程的手法來進行產品開發的活動，目標在降低設計變 更次數，縮短產品開發週期、降低成本，進而改善企業的經營體質及 提升競爭力，是目前企業努力在進行的工作，而各種手法也不斷的在 修正，以期望更於實務面的應用，如此才能將我們的競爭力不斷提 升，創造更多的利潤。

專案開發的成功，在作者的接觸中，可以在時程內完成的案子，

寥寥無幾；再者，發現一些成功的專案開發，必定有下列項目存在，

關鍵因素包含：

1. 必須有一套新產品的開發流程。

2. 新產品的開發流程必須不斷的更新。

3. 明確定義計畫目標與預計完成的工作。

4. 專業計畫經理，控管開發流程。

5. 研發人員的訓練。

未來展望可分為幾點討論：

1. 人力的資源，在一般的企業，是根據產品接單及開案的數量，作 為人員編制的考量，並不會額外的安排，在做跨部門討論的人員。

2. 是專業能力的問題，要做跨部門的討論，也必須了解其他部門的 工作內容，設計時的考量；在科技產業中，此種人才非常的缺乏。

3. 對造型設計而言，必須了解是否有系列性產品的設計，需先訂定 屬於外觀部品的相關位置，將其合理化，避免外型設計的困擾。

4. 對電子的專業能力而言，需考量電子特性，如 CCD 成像的相對位 置與散熱效能，在 EMI 的特性如何。

本論文只對數位相機設計流程，做了一個初步的研究，對於其他 產業的設計細節，仍有許多理論與實作尚待探討與完成，不過，對於 未來的發展提供了一個研究的方向。

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