2018/3/11

設備振動要求

這裡的設備振動是指設備對設置環境的外界振動要求。

設備對外界環境的振動要求來自設備對精度有不同的要求,
例如高精度的原子力顯微鏡、電子顯微鏡、高倍率顯微鏡、半導體的曝光機等等,
這些設備精度要求很高,外界的振動有很大的機會影響到設備機能的表現。

其他像光學元件模具的鏡面加工,如果建物的振動沒抑制好,
若影響到對模具表面的微細加工狀態,表面這些數十奈米級的微小起伏可能就會影響到光學元件的表現。

光譜儀或奈米級的厚度量測,如果樣品跟讀取感測器之間的距離會因為建物傳進來的振動作用造成微小的距離變化,那量測到的值怎麼可能會準?!

以前唸碩班時,有振動實驗室同學作精密振動量測都要等晚上夜深人靜,
原因是沒有人會在走廊走動,甚至還會關掉所有日光燈,
目的就是要盡可能排除掉所有的振動源跟干擾源。

因此有些設備或量測儀器對對安裝環境的微振動會有相對很高的要求,
常常是超過人一般直覺上所能夠想像的。

為了避免影響精密設備,
針對建築物結構制定有振動規範標準,
這種規範標準跟建物的耐震考量完全不同,
建物的耐震要求承受地震作用時安全,不能傾斜、倒塌,
但是高精密設備對建物的振動要求是不能有會影響設備運作的微振,
跟一般認知的建物耐震考量與要求不同。

國際標準組織有制定一系列跟機械震動有關的ISO-10816標準,

國外學者依據不同設備的需求提出振動規範,
Vibration Criteria,簡稱VC,定義可參考如下圖示:
圖片來源 : Newport
在有關 VC 對振動敏感度或適用設備類型,也有很多資料整理。


若根據公式可以推導出到更高等級如VC-M的值,
但是實務上要高於VC-E已經是在建物結構上幾乎是很難達到的狀態,
通常會僅止於估算出數值作為評估之用,
可以參考minus k Technology網站說明。

在半導體工業進入奈米級線路以後,對建物的要求再加上了NIST-A跟NIST-A1的規範 :

這兩個規範可以說主要目的是在補充 VC 規範在低頻範圍的不足。


建築物(工廠)的振動來源可以分為內部跟外部:

內部振動源:包括工廠內的設備 、人或搬運車輛的移動。
以前在面板廠曾經有一個經驗是基板顯微鏡設備受到無人搬運車的影響,
原因是基板顯微鏡的放大倍率高達50倍以上,鏡頭的景深僅有10微米不到,
設備雖然已經使用花崗岩作基座吸隔震,
但是偶而就會發生取像模糊失敗的情形,
偏偏人在現場時都不會發生,
後來才發現是因為無人搬運車經過無塵室高架地板時造成振動,
該振動超出腳座跟花崗岩基座的隔振能力,
使得顯微鏡頭跟玻璃基板之間的距離變化會超過景深範圍,導致取像模糊,
解決方式是補強附近的高架地板與增加隔振阻尼設計,或無人搬運車通過該設備附近時降低速度,或者是將設備移到其他遠離振動源的位置。

外部的影響如經過的重載車輛、建築工地打地樁 、風力 、地震等等,
只要會對建築產生作用力的都會影響到建物發生微振動 ;
外部的影響例如南科附近興建高鐵路線跟對半導體廠的影響,
在高鐵興建當時也被討論了好一陣子。
另外就是每次地震發時,這些半導體廠的在製品,有可能就因為機構晃動而產生不良,整批報廢。

建物各種震動源,圖片來源:Laser Focus World

對建築物施加力量作用的機制是:
1. 建物結構受到力量作用以後產生變形,
2. 當力量消失後,結構會回復未受負載的未變形狀態

但是就像彈簧快速受壓然後放開的回彈現象,結構在受力釋放後也會產生回彈的效應,
這個回彈的效應會使結構產生來回往復晃動直到能量消耗殆盡後才會停止晃動,
這個能量的消耗必須依靠阻尼,包括系統結構的阻尼跟結構材料本身的阻尼。
所以建築物的結構設計會牽涉到能不能把這些內部 、外部振動源的傳播行為抑制下來。

除了建物結構設計必須克服以外,
在工程業界,高科技產業廠房對振動的需求,衍生出有些公司開始提供建物震動的量測服務,
幫高科技公司找出建物在不同位置的振動狀態,
評估設備預計置放位置的適用性與改善對策,
這一類服務在台灣這種地狹人稠、地震多的環境中其實很重要。
作得最好的應該是台積電,
之前曾經受邀討論過管道在地震作用下的晃動模擬,
隨口問有建物的振動量測資料可以參考作為邊界條件輸入嗎?
工程師想都沒想就回答說有,
但是對小一點的公司,要花錢作這一段有時就有點困難了...

參考資料 :
Newport website, Tutorial : Environment Vibration Criteria
Laser Focus World, Vibration Control : How to determine your equipment needs ?





2018/3/10

設備規格書分享

對設備買賣雙方來說,除了買賣合約以外,
最重要的文件應該就是設備規格書。

一份設備規格書寫得好不好影響巨大,
尤其是碰上"奧"洲來的客人,
絕對會把供應商整死!

設備規格書內容的訂定主要是由業務或需求方發起,
工程人員負責撰寫技術細節,
專案負責人(業務)負責完善規格書的內容,
買方確認設備規格書內容符合需求。

買賣雙方只要有人經驗不足,
漏掉對己方不利的項目留在規格書上,
事情就大條了...

不論買方或賣方,設備規格書基本上都可算是機密文件,
因為內容直接牽涉到買賣雙方的公司跟相關人員,
為了避免有法律責任,
雙方的參與人員通常會很謹慎不會輕易外流,
因此在網路上要找到設備規格書其實並不容易。

所以對年輕的公司、小公司或工程師來說,
寫設備規格書本來就不容易,
又很難從網路上找到範本可以參考,
冀望畫圖、拿工具的工程人員寫一篇"落落長"的設備規格書文件,實在是不容易的事。

在工作經驗上看過許許多多的設備規格書,
也出過一些設備規格書給買方承認,
坦白說,即使是作類似的設備,不同公司之間寫的差異其實還蠻大的,
通常越大型、越有經驗的公司寫得越多越完整,
不過其中有些部分是共通範本,雖然看起來很多頁,但是其中一大部份都不需要重新寫過。

一份設備規格我認為至少應該包含以下項目:

封面:
包括設備名稱/型號、買雙方公司名稱、專案負責人、版本、日期

內文:
1. 一般說明
應該包含有設備名稱、目的、輸入/出產品與載具規格(廠商或客戶提供)、設備安裝地點、安裝環境要求(塵度、載重、振動等)、最大外觀尺寸、預計交期PO後 M個月等等。

2. 設備功能與組成
應該包含有設備生產能力說明與組成示意圖、機台外觀(尺寸、預估重量及支撐腳數量位置) 、載入/出料機構說明與示意圖、主要製程機構功能/能力說明與示意圖、電控系統型式與操作介面位置、警告燈號與緊急停止按鈕位置、點檢表頭位置、電/氣/排等動力需求與位置等等。

3.   施工與服務範圍
應該包含有雙方在從規劃、設計、製造、組裝、測試、廠驗、搬運、安裝、定位,復原測試、教育訓練、試量產、驗收、備品/文件提供、保固條件與期間內維修等等雙方配合應提供樣品與測試等對應步驟與程序。

4.   驗收基準說明
區分為入廠勘驗/入廠後復原檢驗/量產驗收至少三階段的驗收,包括設備外觀與組成、自動傳送測試、製程測試、良率計算、產能計算、交付資料等。

5.  時程
嚴格來說,在時程上對客戶來說最關心的是什麼時候開始量產,
一切計劃通常也是以量產時間為目標去做作推展,
如果該設備算是成熟穩定的設備,那設備的時程相對就很容易進行估算,
但是若是剛開發的設備,那就麻煩了,有太多未知變數會影響到時程,
無論如何,一般來說可以先定出入廠時間,
往前推廠驗 、自動程式、手動程式 、I/O檢查 、配線 、配管、組裝 、請購 、發包製作與設計等作業完成的時間,
這些時間列出來對客戶端來說可以獲得進度計劃預作安排,
對供應端,各流程與負責單位會有一個努力目標。

6. 免責事項
買賣雙方通常會試著將責任放給對方去承擔,
此時業務能力就很重要,如何將可能產生風險成本的事項轉移給客戶承擔,

7. 版本更新歷程說明
包括日期、項次或頁次、新增修正內容等。

這種文件第一份最難寫,但是只要寫出第一份,後續就是不斷地補充、修正、完善內容。

像政府的補助計畫就會提供範本檔,將必要的大綱、段落與注意事項都列上去,
其實這是一個很好的方式,設備廠商可以把心力專注在解決技術問題上,
不用花太多時間在製作文件上。
可惜好像就很少看到有大型公司作這同樣的事,否則就可以在網路上找到很多範本了;
但是可能也會洩露不少機密。

但是不幸的是,台灣的教育方式在閱讀跟寫作能力上的訓練實在是不足,
造成即使有範本也不容易,
所以市場上就會有很多顧問公司在提供相關服務,
包括地政上的代書其實也都是在賺這種寫作費用。


另外有一篇找了網路上的範例作範說明:設備採購規格需求

2018/3/3

使用 Autodesk 結構分析軟體的選擇與時機

Autodesk 在"結構分析"軟體產品總共有以下幾個選擇:

1. Inventor 應力分析
2. Inventor 框架分析
3. Inventor Nastran (原名 Nastran In CAD,2020版開始更名)
4. Nastran
5. Simulation Mechanical(已停止更新)
6. Robot Structure Analysis
7. Sim 360 (Fusion 360)

對 Autodesk 自己的一般業務人員或員工來說,
這麼多種結構模擬分析軟體,其實也不太搞得清楚中間的差異,
更不用說 CAD 經銷商或是一般的使用者。

這幾套結構分析軟體可以作個簡單分類:
整合在 CAD 環境中的 Inventor 應力分析 、Inventor 框架分析 、Inventor Nastran(原名Nastran In CAD ,支援Inventor、 Solidworks)、Sim 360(Fusion 360);
獨立執行的 Autodesk Nastran、Autodesk Simulation Mechanical、Robot Structure Analysis。

以下試著簡單將各別軟體作一個簡單的介紹,跟說明適合的使用時機。

首先來看第一個 Inventor 應力分析,參考:Inventor 應力分析簡介
Inventor 應力分析可以說是 Autodesk 眾多結構分析軟體中最簡單 、最基礎的結構模擬分析軟體,
只要是有基本力學概念的工程師都很適合用 Inventor 應力分析;
功能是將設計的零組件模型轉成以四面體加板元素混合的 CAE 模型(網格),
加上適當的邊界條件設定 (約束、負載、接觸等),
就可以很快的進行一個算變形 、應力 、反作用力的模擬以及模態 (自然頻率) 的模擬,
優點就是方便 、易學 、易用,
缺點是功能有限,
但是對一般的結構模擬分析來說,應該可以滿足超過70%的結構基本模擬需求,
如變形量跟應力分佈。

第二個 Inventor 框架分析,
這個功能必需搭配 Inventor 框架產生器使用,
基本上專門對樑結構進行設計與模擬,
對一般機械結構來說,像型鋼 、鋁擠型類的架子都有機會可以用到,
但是對一般的零組件來說就完全幫不上忙,
這個功能在使用上另外一個困難在於型鋼會被簡化為線架構,
模擬設定與結果的檢視上不如 Inventor 應力分析那麼直覺,
一般的機械工程師可能很難理解其設定與結果解讀,
實務上很少看到有人在用,
不是不好用,主要是不知道該如何使用,
這個功能應該是 Autodesk 併購 Robot Structure Analysis 之後,將部份樑結構模擬功能搭配Inventor 框架產生器幾何放進 Inventor 專業版。


再來看 Inventor Nastran (原名 Nastran In CAD),參考:Nastran In CAD 簡介
基本上算是將 Autodesk Nastran 結合 CAD 操作介面的模擬功能精簡版,
雖說功能精簡但是一點也不簡單,
從模擬功能選擇總共有19種模擬功能可以選擇:

線性靜力
正規模態
線性挫曲
預應力靜力
預應力正則模態
非線性靜力
非線性挫曲
直接暫態響應
模態暫態響應
衝擊分析
非線性暫態響應
直接頻率響應
模態頻率響應
隨機響應
多軸向疲勞
振動疲勞
線性穩定狀態熱傳導
非線性穩定狀態熱傳導
非線性暫態熱傳導

對一般機械工程師來說,
光是想要理解以上這些模擬功能名詞的用途,跟應用上的差異應該就很辛苦,
就算大學 、研究所階段有學過 CAE,
通常也不會有機會、也不可能作過以上這全部 19 項。

NIC 這些模擬功能幾乎支援了 Autodesk Nastran 的大多數功能,
只是拿掉了一些進階設定的功能,無法在 CAD 環境下進行設定;
可是若會 Nastran 語法,其實可以利用 Nastran In CAD 當前處理器,
產生 .nas 檔進行編輯,再丟到 Nastran 求解器進行模擬計算;
在這 19 項模擬功能中,也有對應前述的 Inventor 應力分析可以作的線性結構靜力分析,
但是增加了對複合材料、熱變形、1 維元素的支援,功能比應力分析強大許多,
可是操作上就比較麻煩,對系統資源要求也比較高。

對機械工程師來說,需要用到一些暫態反應、熱變形熱應力、疲勞壽命、樑加板加四面體混合元素等模擬,
就可以考慮改用 Nastran In CAD 來作,
這些功能都是 Inventor 應力分析所作不到的功能。

有支援 Inventor 跟 Solidworks 兩套 3D CAD。


再來看 Autodesk Nastran,
這一套應該是目前 Autodesk 可銷售的結構分析軟體中,
在模擬功能方面最完整 、最強的,
但是對機械工程師來說,也請忽略,
因為這一套是給專門的 CAE 工程師用,
介面設計屬於比較傳統早期 CAE 軟體的形式,
條件設定、結果顯示等都不是普通的難用,
對機械工程師來說,太難學,使用上也太麻煩,
只適合有強烈興趣且熟悉 Nastran 語法的 CAE 進階使用者。



再來是 Autodesk Simulation Mechanical,參考:Autodesk Simulation 簡介
雖然功能不錯,但是因為已經不再推出新版進行商業銷售,
所以對想要購買正式版權來使用的使用者來說也可以忽略不計。

但是若僅僅是個人學習與研究用途,
這一套反而是最推薦機械工程師使用的結構分析軟體,
可以下載免費的教育學習版本或找功德版來進行學習與練習,
雖然操作上比 Inventor 應力分析來得複雜難學,
但是功能上強很多,接近 Autodesk Nastran,
雖然難學,但是比一些類似功能的專業 CAE 軟體來說卻算是相當平易近人的好 CAE 軟體,
尤其是 MES 功能,在一些動靜態線性非線性材料的結構模擬跟落摔模擬上,操作使用相對簡單易學易用。


對機械工程師來說,
Robot Structure Analysis 這一套結構分析軟體可以不用考慮,
不是這一套軟體不好,而是這套軟體主要是用應在土木、建築結構上,
而且偏重在鋼骨結構(樑、Beam)、樓板(板、Plate)的線性、非線性、靜態、模態的模擬分析:

也有加入風場產生風壓的模擬:

主要是強調可以跟建築設計整合在一起。
因此對一般機械工程師來說其實並不實用,
除非公司產品是專門在作鋼構的領域;
但是因為在台灣市場中土木結構有其他更廣為業界所熟悉使用的軟體,
所以這一套在台灣土木結構業界也沒有人在用,
我之前有想要學,但是因為基礎資料需來自建築與土木結構設計,
在缺乏設計資料的情況下,也不知從何用起,
再加上台灣歐特克也沒有人會用,
評估下就放棄投入資源學這一套;
台灣歐特克若想要推這一套軟體,
最好的辦法就是打著免費教育者使用授權讓學校老師、學生大量使用來累積使用者與教材,
但是問題是沒人會教,必須靠學界自己摸索。


最後看Sim 360,
基本上就是在 Autodesk 網路伺服器上執行模擬,
必須把模型上傳到 Autodesk 伺服器 (Fusion 360),在網路上進行設定跟模擬;
如果公司對研發資料管制很嚴格,要把模型丟上網然後跑模擬,
光是機密問題大概就不可行,
在台灣的公司可以接受這種概念跟使用法的公司應該有限,
所以 Sim 360 也可以先忽略。

這幾套軟體在一般的機械設備公司裡,建議使用的時機如下 :
一般的線性結構靜力分析使用 Inventor 應力分析,
但是若有需要作到樑元素+板元素+3D實體元素進行模擬時建議改用 Nastran In CAD,
當然若是其他的熱變形、疲勞、暫態想應等模擬功能,也不得不使用 Nastran In CAD 作。

至於其他的 Autodesk 結構分析軟體,對機械工程師來說就先把他們忘了吧!
留給專業的 CAE 工程師,或者是委外專案進行,
原因是很少用到的軟體跟功能,就算勉強學,通常不用幾個禮拜就還給講師了。

力接頭 - 3D接觸

Inventor動力學模擬的力接頭(Force Joint)總共有兩個接頭:

3D 接觸

彈簧/阻尼器/千斤頂

這兩個接頭放在同一個力接頭分類中一開始看會覺得有點怪怪的,
從元件之間的關係來說,"3D接觸"是一個非永久接觸接頭(元件之間可能會有或沒有關係),
而"彈簧/阻尼器/千斤頂"則是建立虛擬元件的永久性接頭(元件之間永遠受虛擬元件連接的性質作用),
兩個的行為差異其實還蠻大的。

"3D 接觸"不論是名稱或行為都跟另外有一個"2D 接觸"很類似,兩個名稱非常相近,
差別在處理的是3D幾何跟2D草圖輪廓的接觸碰撞模擬計算,
但卻不是一起放在"接觸接頭"的分類中,
從字面上的意義來看,實在是沒有道理不放在一起。



不過如果從接頭的性質設定項目來看,
"3D 接觸"計算上的性質是:勁度、阻尼、摩擦係數;
3D接觸的性質
而"彈簧/阻尼器/千斤頂"計算上的性質是:勁度、自由長度、阻尼,
彈簧接觸的性質
這兩者還蠻接近的,都有模擬計算兩個幾何之間的勁度與阻尼效應;
"3D接觸"多了一個發生滑動現象的摩擦力計算,
相對元件之間的彈簧就不太需要考慮兩個元件之間的摩擦行為。

如果看"2D接觸"設定項目:

此時"3D接觸"性質設定的項目看起來似乎就跟 "2D 接觸"的"恢復係數"與"摩擦係數"就很明顯不同。

所以若從接頭模擬計算的性質設定項目關聯性出發,
將"3D接觸"跟"彈簧/阻尼器/千斤頂"這兩個接頭性質放在"力接頭"的分中,就還蠻合理的。


3D接觸

設定上就直接選用兩個元件實體。
3D接觸的性質設定有勁度、阻尼跟摩擦三項,這三項條件都要等發生設定的元件有干涉時才會發生作用,

以下說明3D接觸這三項設定的作用:

勁度:
單位是N/mm,跟彈性係數一樣;
當兩個碰撞元件的材質材料越硬時,勁度往往越大,
例如像鋼材碰鋼材勁度會比鋼材碰橡膠會大很多,
如果是鑽石碰鑽石勁度就更大了,
相對軟材料橡膠碰橡膠勁度就很低。

阻尼:
單位是N / (mm/s);
阻尼的作用是產生跟元件移動速度方向相反的作用力,
具有消耗能量阻止元件移動的作用。
一般的阻尼有分結構阻尼跟材料阻尼兩種,
結構阻尼主要跟元件之間的滑動摩擦有關,
而材料阻尼則是跟元件內部材料的為結構受力後的滑動摩擦有關,
材料阻尼的值跟相對材料的組成特性有關,
如果是像鑽石的完美結晶物質,能量在材料中幾乎不會消散,阻尼的效應非常的微弱,
但是如果是像沙子、軟質橡膠、花崗岩等材料,碰撞的能量會在材料中因為滑動摩擦變成熱而消散掉,阻尼的效應就會很大,
通常勁度大的材料碰撞伴隨著阻尼小,例如鑽石跟鋼材,
反之勁度小的材料,往往阻尼很大,例如橡膠,
但這並不是絕對的,像碳纖維強化塑膠就是勁度大,但是阻尼也不小的材料。
結構阻尼是發生在兩個元件之間的滑動摩擦行為,但是又不是兩個元件的接觸摩擦,
而是兩個元件之間的流體造成的摩擦,例如空氣阻力,或者是在水中的水阻力。
在這裡因為是接觸碰撞後才會開始計算,可以將其視為材料內的阻尼效應。

摩擦:
單位是N/N,或者是無單位;
摩擦力量來自於兩個元件在接觸面切線方向的相對移動,
摩擦力的形成跟正向力大小以及接觸面的表面狀況有關。


這三個力量的形成可以解釋如下:
當設定好3D接觸的兩個元件進行模擬時,
軟體會一直不斷地計算兩個元件體積是否有干涉發生,跟干涉的程度(距離與速度)。

如果沒有干涉現象發生,三個設定值都不會發生作用,兩個元件之間不會產生任何交互作用力。

如果有發生干涉,軟體會開始計算勁度、阻尼與摩擦的作用。

計算的概念我觀察跟猜測如下:

勁度:
以干涉的距離乘以勁度得到將兩個碰撞元件推開的力量;
如果時間步長設定值太大,很容易造成干涉距離太大,
例如0.01秒,速度為200mm/s,每個模擬時間步長會移動距離2mm,
因此若原本元件距離為0.5mm,就會發生1.5mm的干涉量,
若使用預設勁度值10000N/mm,此時兩個值相乘以後會形成很大的作用力F=15000N,
這麼大的力會將質量很輕的元件推開至非常遠的距離,造成計算上發散。

因此在計算時若發生發散的現象,
可以試著縮小時間步長以縮小干涉距離,並調小勁度值,使計算能夠收斂。
例如上面的例子,把時間步長改為0.0001,速度200mm/s,
每個時間步長模擬的距離變化是0.02mm,因此發生干涉距離為0.02mm,
推開的力量是0.02mm*10000 N/mm = 200N,
如此一來就不會產生過大的推力將元件推得很遠而導致計算發散。

若搭配縮小勁度,推開的力量就更小,更容易計算收斂;
但是縮小勁度值過多有可能將元件互相推開的力量太小而持續增加干涉量,
造成干涉過大的不合理狀況,
這種不合理的情況會造成計算結果值不準確,跟視覺上的不合理;
此時可以適度調高勁度值,降低不合理的干涉程度,以提高計算結果的準確性。

阻尼:
以碰撞瞬間的速度乘以阻尼得到的作用力阻止元件移動;
阻尼太小就像把鋼珠丟在地面瓷磚上,鋼珠會來回彈跳多次;
阻尼太大,會像把鋼珠丟在沙上,碰到沙很快就停止下來不動;
這個值的設定並不容易,並沒有任何計算公式可以決定,
必須要看兩個元件的材質特性進行測試後決定,
當然經驗越豐富就越容易知道大概要設定在多少。

摩擦:
以慣性力加上勁度跟阻尼所形成的合力作為正向力,乘以摩擦係數得到阻止側向滑動的摩擦力。
側向滑動主要來自於兩元件碰撞發生時,
因為幾何形狀或相對速度方向關係產生側滑的情況,
兩個元件之間就會產生在碰撞面上的側向滑動摩擦,
這個力量相對前面的勁度與阻尼設定產生的力量,是在與碰撞方向垂直方向的側向力,
力量作用方向與滑動方向相反,讓兩元件在側向滑動時會有一個阻力阻止側向滑動;
正向力來自慣性、勁度與阻尼的作用力合力值,
該合力值乘以摩擦係數就成為阻止側向移動的摩擦力;
在不考慮表面粗糙度的影響下,
通常勁度大的材料碰撞時摩擦係數會比較小,例如像硬的金屬、陶瓷表面互相碰撞,
勁度小的材料像橡塑膠摩擦係數會比較大。

輸出結果分別有以下項目:

穿透_最大

數_點

力_最大

力_參考

力矩_參考

但是原廠說明檔案中完全找不到相關的定義與說明,非常的困擾,也難以驗證。
只能從名詞上去揣測意義:

穿透_最大:
指得應該是兩個元件接觸過程中干涉的最大距離值,把勁度設高一點,或者是接觸前的速度比較慢時,就可以看到穿透量會變小。


數_點:計算數值會顯示點數量;坦白說,不太能理解,因為模擬計算過程中是元件的面干涉,即使是幾何的交集應該是線段,也不是點,這些所謂的點數量不知道是從何而來!?

力_最大/力_參考/力矩_參考:
應該是用來顯示接觸過程中的相對接觸力量與力距。


2018/2/28

機構工程師?

從以前到現在,機械相關畢業的大專以上學生找工作時最常看到的相關工作職稱,應該就是機構工程師,
雖然都是機構工程師,但是根據不同行業工作需求會分成幾種狀況。

電子消費性產品行業,
這個產業在台灣過去3、40年是主流,
機構工程師需求很大,
大部份看到的機構工程師需求都在這個領域;
工作上通常是負責將產品的電路板、按鈕開關等電子元件固定好,
從設計到產線製造過程都要跟;
會使用鈑金件或塑膠件,
因為多數是靜態的機構固定,設計其實並不難,
難的是要在製造上容易、穩定、便宜,
後來再加上環保要求等等,
也就是要注意製造的可行性與環境永續;
有時也會被要求外觀設計,不過大一點的公司會有專門的工業設計部門,這個工作就會分出去,需要配合的是將外觀設計變成製造上的可行性;
隨著要求越來越高,加上了散熱、結構強度、落摔、耐衝擊等等考量,
大一點的公司會設專門的CAE部門,
負責作強度、落摔模擬,散熱模擬,這個工作也會分出去,
需要配合的就是要不斷配合模擬結果修改設計。
但是…
消費性產品的結構件主要使用金屬(鋼、鋁、銅)跟塑膠(ABS等)兩大類,
製造程序上可以說是天差地遠,
所以在有些大型公司會再分開成兩個人分別進行,
但是名稱都是機構工程師。

在一些有活動件產品的產業,
例如車輛的懸吊、筆電開闔、活動螢幕架、健身器材、嬰兒車等等,
這些的機構工程師就更辛苦,
需要考慮更多因素,機構動作與力量、結構強度、人因工程、耐用性、部品保養維修更換,
使用的材料與元件也會更多,
在製造所需的步驟與程序也會有不同考量。

所以在台灣提到機構工程師,
其工作內容會比較偏向產品機構的設計,
跟上製造生產線量產過程的修正,一直到順利量產才算完成專案。

機構工程師通常跟機器設備開發設計或維護坦白說沒太多關係,
機械工程師才會跟機器設備開發設計或維護比較有關,
有關機器設備的工作可以參考另外一篇的說明:
有關設備公司、設備單位分享

月津港燈節@20180227

好幾年前就有注意到"月津港",但是一直沒有機會特別安排來走一趟,
今年照往例送兒子到台南回學校,順便到南部走走看看,
在時間有限情況下剛好規劃來月津港走一趟的行程。

月津港在台南鹽水,其實離舊台南市區還蠻遠的,平常日應該不算是很熱門的觀光景點(至少對我來說),
從熟悉的成大過去,開車距離要44公里:

停車地點可以選擇比較北邊靠近水月橋一帶的停車場:

我是停在P12附近的路邊。
剛好可以看燈走一圈來回,不過距離有點小遠,
我的步幅大約走8000~9000步左右,小小孩等於要走2萬步以上。

鹽水每年最熱鬧的日子就是元宵節的鹽水蜂炮活動,可惜從來沒看過那種盛況。

燈區主要是在通過市區中心一段比較緩和的流域進行改造的月津港親水園區舉辦,
在靠近市區老街附近最熱鬧,吃得也最多。

每年的農曆年前到元宵節前舉辦活動月津港燈節活動,詳細資料可以參考官網。

這個活動搭配國內藝術團體,設立水上藝術花燈,像今年看簡介資料有48個,
主燈區有24個,主要是一些國內的藝術公司或工作室,位置在靠近鹽水月津港老街附近的水域;
徵件區是邀請國內學校參與作品展出,位置在離老街區域的另外一側水域。

加上旁邊的信義花海,建議可以在下午16~17左右到,
白天傍晚看花海,晚上看燈節,因為範圍還不小,其實仔細走走看可以走上4、5個小時。

幾個我覺得比較漂亮的:

主燈區 19 無關 禹禹藝術工作室,連結
主燈區 13 光間代 有用主張,連結

主燈區 05 光的織遇 陳冠宏 x 陳思涵,連結
主燈區 17 雙魚 林珮淳數位藝術實驗室 / 林珮淳 / 胡縉祥 / 王聖傑 / 吳欣怡 / 王俊淵X 共感地景創作,連結



徵件區 25 生命津春 ,連結
臺南藝術大學造形藝術研究所

主燈區 16 月光 曾瑋,連結
其他還有很多漂亮的燈,但是手機不好拍,建議可以上官網看看。

展期只到3/4,還沒去得要把握最後幾天,過了就要等明年。

說實在話,真的值得走一趟。
順便還可以吃鹽水意麵當晚餐,再帶一箱意麵回家。

2018/2/24

模組化光譜儀的選擇

前面提過有關光譜儀量測光,
實務上要進行光學元件的透光率、OD量測時,光譜儀的選擇注意"規格"上的限制。

首先可以先參考在台灣一般光譜量測設備經常使用到的 Ocean Optics 的 USB2000+ 這一顆模組化光譜儀的規格:

Engineering SpecificationsUSB2000+
PHYSICAL
Dimensions:89.1 mm x 63.3 mm x 34.4 mm
Weight:190 g
DETECTOR
Detector:Sony ILX511B (2048-element linear silicon CCD array)
Detector range:200-1100 nm
Pixels:2048 pixels
Pixel size:14 µm x 200 µm
Pixel well depth:~62,500 electrons
SPECTROSCOPIC
Optical resolution:~0.1-10.0 nm FWHM (configuration dependent)
Signal-to-noise ratio:250:1 (full signal)
A/D resolution:16 bit
Dark noise:50 RMS counts
Dynamic range:8.5 x 10^7 (system); 1300:1 for a single acquisition
Integration time:1 ms – 65 seconds
Stray light:<0.05% at 600 nm; <0.10% at 435 nm
Corrected linearity:>99%
ELECTRONICS
Power consumption:250 mA @ 5 VDC
Inputs/Outputs:Yes. Onboard digital user programmable GPIOS
Trigger modes:4 modes
Stobe functions:Yes
Gated delay feature:Yes
Connector:22-pin connector
表格資料來源:海洋光學網頁

好長的一大串專有名詞跟數字 ! 看了就很煩心...

首先要注意到的是“Detector Range”,200~1100nm,
也就是可以量測的光譜範圍,
如果是深紫外光,例如EUV的172nm,那這個光譜儀就量不到,
遠紅外線到1200nm的也量不到,
不過對一般應用而言,這個範圍也很夠用了,
但是這裡的光譜量測範圍指得是感測器(Sony ILX 511B)能夠轉換為電訊號的光波長範圍,

並不是說這個光譜儀可以量測200-1100nm的光強度。

光譜量測範圍還跟分光系統有關,
舉例來說使用菱鏡分出來的色光只有400-700會投射在如下圖的28.672mm長度的這一段感測器有效像素上 :

那光譜儀可以量測的範圍就是400-700,其他波長範圍的光沒有投在檢測器上當然量不到。

第二個要注意的是“Optical resolution”,
0.1~10 nm FWHM Configuration dependent,
意思是能夠分辨的光波長值最精細可以到0.1~10nm之間。

特別的是補了一段文字 : “configuration dependent”,
也就是解析度是可以option設定出來的,
但是也代表可以作到的解析度需要跟其他的條件搭配才能作到。

要注意的是該規格後有註明了"FWHM",
FWHM在這裏的意思指得是光分離後進到每個Detector Sensor的Pixels上是一段分佈的連續波長,
例如透過光柵分光後,將波長700~1000投射在長度2048個Pixel的感測器上,
每個像素感測器等於分配到(1000-700)/2048 = 0.146nm的連續波長的光進入;
例如輸出結果是700.073nm的強度20000,
表示的是從700nm~700.146nm進入感測器像素後反映出的值,
所以想看到700.05nm跟700.10nm的光強度差異是不可能的事。

解析度跟光波長可量測範圍都會跟光譜儀的光路設計有關,包括狹縫的尺寸 、選用的光柵 、反射光的角度等等。

因此在選用光譜儀上首重要釐清楚光波長量測範圍,再來決定解析度要多高,其他的重點包括穩定性 、動態範圍表現 、暗訊號的抑制等等。


人口數量的影響因素 - 教育與休閒文化

我不是人類學家也不是社會學家,
純粹是因為工作性質是在製造業上想辦法降低人為因素的影響,
所以才對人口數量這個議題有興趣,
所以東看西看一些資料後,根據自己的心得提出對人口數量變化的一些看法。

人類可說是現今地球生物圈中最優勢的物種之一,
在經過幾百萬年的演化後,人口數量在從西元前10000年約100百萬人到2011/2012年突破70億人,
以類似的增長幅度繼續下去,有預言估計地球上在2100年會突破160億人口。
圖片來源:維基百科
記得小時候,很多議題都是圍繞著人口成長爆炸,地球資源有限不堪消耗,印象中看過一個日本漫畫很有想像力,將人微型化,如此對資源的消耗量就會減少,其實還蠻有想像力的 ; 2017年有個電影“縮小人生”,英文片名Downsizing,也是類似的議題,扯遠了...

其實若從人類的歷史中有關產業的型態 、教育普及程度 、生活文化型式來看,可以發現這些演變會對人口數量有不同的影響。

在遠古時代,人類(智人)藉由優異的工具創造能力,取得相對其他大型動物的生存優勢,甚至將其他生物趕盡殺絕到滅種,連同屬人種的其他人種都難逃滅亡的命運,被現代人(智人)給淘汰掉,參考人屬。

人類藉由取得工具的製造能力相對其他物種產生優勢,人口數量相對穩定增加。

第二個突破是開始蓄養牲畜,使人類進一步取得相對穩定的食物來源,可以擴增子女數 ; 
第三個突破是農業發展取得更多更豐富且穩定的食物來源,對增加人口數有更大的幫助。

在這兩個階段,同樣在人種族群裡,身強體壯、人數多的族群更佔有優勢,可以掠奪其他族群婦女多產子孫,生育能力是很重要的指標 ; 
最具代表性的就是蒙古的成吉思汗,根據基因的分析號稱有1600萬人帶有其基因,參考維基。

到了1945年二次大戰結束前,雖然有工業革命提升人類的競爭力,但是戰爭造成的人口損耗(年輕男性)跟醫學技術不夠進步使人口數成長減緩,但是還算穩定。

過了二戰以後,醫學加上工業、農畜業的高度發展,使人口數呈現爆發性的成長,人口數在50年內多了25億以上,主要原因就是習慣性的多產使新生兒增加,加上醫學進步使新生兒存活率提高及平均壽命增加兩項因素,講難聽點就是生得多死得慢,促使全世界人口數在這50年中大幅增加。

人口數大幅增加促進全球經濟在1970年後迎來快速發展時代,一般在經濟上稱之為“人口紅利”的效應。

這種現象會持續嗎?

個人的看法是不會!

有那些影響人口成長的負面因素?

戰爭、產業型態、教育普及、文化與生活水準提升算是主要的負面因素,尤其是後兩者。

不同形式的戰爭像中國內部的文革 、韓戰 、越戰 、兩伊戰爭其實都消耗掉不少青壯年繁殖力最強的人力,
戰爭帶來的社會破壞也會影響到人口的成長。

最有趣的是教育的影響!
教育影響人類的繁殖年齡,使得生育年齡大幅度的延後,
晚生自然也減少生育的可能數量,
而且相對所需費用也影響到生育數的考量;
教育普及延伸,以及工、商、服務業興盛加上女權意識提高參與勞動,
也使得女性多了婚育以外的選擇,無形中使不婚不育的人口比例 、離婚率都逐年增加。
以前女性18歲結婚,20歲生到40歲,兩年一個,隨便也生下10個,
現在大學生比比皆是,畢業後上班再玩個幾年,30歲結婚幾乎成為常態,
就算願意一直生,也不可能生太多個;
因此教育的普及與程度的提高反而造成人口成長的抑制因素,
而且還是非常強力的抑制因素。

在台灣1930~1960這個年代,家庭子女數普遍在4個以上,
像我父親就有2個兄長、3個姊妹,我母親有3個妹妹、6個弟弟,
就是高生育率是極為普遍的現象,
但是到了1960~1990年出生的這個年齡層,不要說生四個,普遍生兩個,不少只生一個,沒有婚育的也不少,所以出現了驚人的新生兒數量負成長現象,
我出生的1969年台灣新生兒有39455人,2017年新生兒只有17萬人,五十年不到出生人數減少為一半不到。
更新,2022、2023年台灣新生兒數量不到14萬!

為什麼? 生容易,但是養不起,
像我兩個雙胞胎兒子進小學前的保姆費加幼稚園學雜費就花掉我兩、三百萬,要供到念大學畢業,教養費用根本像是錢坑!!!
過了20年這些教養費用只會更多,
所以年輕人更不敢婚、生。

1930年代高生育率出生的在2015年85歲開始進入高死亡率,
1945年二戰後出生的在2010年65歲,法定勞雇主可要求勞工退休年齡,退出勞動市場;
所以台灣接下來會有高死亡率跟低出生率跟勞動人口大量老年化的情況,
人口不但會負成長,勞動力還會大幅下降,這對產業發展會是一個非常不利的因素,
而且台灣的文化非常有趣,對子女長大工作上班後必須給父母孝親費用的觀念很強,
尤其是退休後沒有穩定收入的老年族群更是明顯與需要孝親費用,
再加上高房價,
種種情況對婚育年齡的年輕人來說在婚育考量來說:沒有多餘的錢養小孩...

另外是科學、文化、藝術的多樣性發展造成一個有趣的現象:
具有繁殖力的成年人生活上不再以繁殖後代為優先考量,
更多的時間與精力放在工作跟所謂提升生活品質的吃喝玩樂項目上;
另外是產業型態的改變,到了工業時代,金錢、聰明機智、外型取代以往認知的體格優勢,
工業、服務業型態也顛覆以往的人力需求模式,
父母親必須提供更多的資源提升子女在產業鏈中的地位,
包括技術訓練與外觀,相對以往的勞作需求,花費更大,
這些現象綜合在一起後造成出生率大幅下降,
子女數生得少以提供更好的教育,取代以往生育子女數多以取得勞動力的情況。
再加上多元化社會觀念的成形,
不婚族、非典型婚姻、頂客族的數量也逐漸增加,
醫學技術的發展帶來了反效果,
生育控制有效降低了出生率 ;
相對老年照護需求增加負擔,也使青壯年不敢生育下一代,
以避免老年照護 、養育幼兒 、工作蠟燭三頭燒的困境 ;
加上政治上的不穩定,擔心下一代的未來,乾脆不要生 ;
結婚生子不再是人類生命中最重要的一環。

如果VR/AR跟各式情趣用品可以更方便更容易滿足宅男女的性需求,
那婚育率肯定會再降低,
日本就是最典型的活生生範例,
台灣受日本文化影響大也是不遑多讓。

說真的人口數的減少對中 、日 、韓 、台的影響在未來幾十年影響很大,勞動與消費人口的減少對經濟衝擊會遠超過現在(2018)政府掌權者(2024以後不管她的事)的估計。

尤其是念越高的婚育率越差這個問題,甚至會對國民素質造成不良影響,擴大貧富差距,進而影響國力跟社會的穩定性。
人口變化,圖片來源 : 國家發展委員會,連結

可悲的是台灣四年一大選,兩年一小選,加上嗜血媒體的報導傾向影響政策優先順序,長期政策很容易被漠視,要如何提升婚育率實在是很困難的事。

期待有專家跟有為的政治人物可以解決未來這幾十年的人口負成長問題。

2018/2/17

元件接觸面的熱傳與模擬

念小學應該就有聽過熱量的傳遞就是傳導、對流跟輻射三種,
小學階段基本上都還不會有涉及到計算的部份。

上了國高中會再學過比熱,
這時候就會真的使用物體質量、比熱、熱量進行溫升的計算。

上了大學在理工學院大一的普通物理,
應該就會有機會教到熱傳導、對流、輻射要如何計算,
但是真的要有在計算算熱傳導、熱對流、熱輻射,
通常還是要在比較專業的課程中才會學到;
例如像機械系的熱傳學,就是一整個學期的課程,
在各大學的開放課程中都很容易可以查到這一門課程的資料,
例如清華大學放在網路上王訓忠教授的熱傳學,
網頁上有影音、講義可以看跟下載,有興趣的可以看看;
其他的理工醫農學科也多少會講一點或放在選修課程中。

實務上,有關熱傳的應用現在已經很少用手算,
主要原因就是形狀複雜,人去算很困難,都是作模擬比較多。

拜電機、電子行業興盛,用電產生的熱問題對產品可靠性跟壽命會有很大的影響,
所以電子產品很少不作熱模擬的,
差別在花錢買軟體自己作或請別人作兩種狀況 ;
因此電子產品的散熱模擬甚至特化成CFD的一專門領域,
像Flowtherm、NX ESC(Electronic System Cooling)、ANSYS Icapak都是專門針對電子產品作散熱模擬的CAE軟體;
Autodesk CFD有一部分功能也是在主打電子設備模擬;
6 SigmaET的代理商也費很多心力在電子產品的熱模擬上;
可見這一塊市場有多大,
之前也在台大機械所上了孫珍理老師開了一學期的電子設備熱傳,學到一些概念,最後期末要報告一份電子設備的散熱模擬;
另外有一篇文章作分享:有關電子設備散熱模擬的分享。

回頭來看在模擬過程中,熱傳的設定一樣會分成傳導、對流、輻射三種相關的設定。

實務應用上熱傳的能量傳遞會視狀況而有不同的(傳導、對流、輻射)比例,
例如:
在低溫下,輻射的比例不高,以傳導跟對流為主。
在真空環境下,對流的比例幾乎是零。
在有強制流動的流體環境中,對流的效應就很高。

所以在模擬時,就會因為不同的需求使用不同的手法,
像很多結構分析軟體其實也有提供熱模擬功能,
例如像Nastran、ANSYS、Abaqus、Algor(Autodesk Simulation Mechanical)、Nastran In CAD等等;
熱傳導部分就是利用固體材料性質的熱傳導率,W/mm-K;
熱對流通常會使用邊界條件的對流係數,W/mm^2-K;
輻射可使用邊界條件中相對環境溫度的吸收率、輻射率,K、%;
透過上述的設定也可以模擬一些熱傳的狀況,
尤其能量是以傳導為主要傳遞方式的溫度分佈模擬,模擬效果其實也都還不錯。

到了更專業的CFD軟體,就可以拿掉對流係數改以流體取代熱對流的模擬,
好處是可以考慮到更多自然對流流動與重力效應的影響等等。

至於輻射的部份就很難說,有的軟體會算環境輻射(物體對環境),有的會加算體輻射(物體對物體),
都會產生不同的能量傳遞效應而影響到溫度分佈。

在這些模擬設定條件中,經常被忽略而且實務上也不好處理的情況是組合件的"熱接觸"設定。

熱接觸的概念是在兩元件接觸面上的熱阻,K-mm^2/W,
看單位有點像是面熱傳導率的倒數,
從單位來看就是每溫度差與單位面積允許通過的熱量,
若沒有設定在接觸面上的熱阻,軟體通常會當作沒有限制,
熱的傳導在介面上沒有任何阻礙,
只會受到兩端物體的熱傳導係數影響。

實務上兩個固體介面上會有一層薄薄的空氣阻礙熱傳導,
因此不設熱接觸其實是不合理的;
這一層空氣的厚度跟元件的表面粗糙度等等眾多因素有關,
如果在成本考量可以接受,或者是熱傳影響重大,
就會在介面上塗散熱膏或貼散熱片消除介面上的空氣;
除非散熱膏(片)的熱傳導性很好,
相對兩端金屬材料的熱傳導率通常會比較高,
散熱膏或散熱片的厚度應該是越薄越好,只要能消除空氣層就好。

在Autodesk CFD上,之前就有一個情況是若在元件接觸面上沒有設熱阻,
計算結果中就無法顯示出該介面上的熱通量(顯示為0),
印象中這個狀況到2016版都沒有修改過來,
我測試在2018版這個問題就已經修正過來。

多數的熱模擬中經常會先忽略熱接觸的設定,
在比對跟實際結果的溫度分佈差異後,
再決定要在那些接觸位置加上熱接觸的條件。

熱接觸的設定跟其他條件一樣會影響到溫度分佈的結果,
有設定會比沒設定來的更接近真實狀況。
左圖有在LED燈板跟鋁塊之間加入熱接觸(熱阻),LED燈板溫度明顯比右圖沒有加熱接觸的高;
另外像散熱鰭片跟鋁塊間也有加入熱接觸,很明顯可以看到散熱鰭片的溫度比右圖低,
表示右側的熱在元件之間沒有熱阻,可以很快就傳到旁邊的元件,
實務上一定要上一層很薄的導熱膏才有可能將熱量很快傳到旁邊的元件。







2018/2/10

設備採購規格需求

另外有一篇比較簡要的說明可以先參考:設備規格書分享

在台灣通常提到設備規格,
慣例上就是要求設備廠商提出一份設備規格文件,
然後再根據廠商提出的規格文件進行討論,
雙方討論的過程中,不免會有雞同鴨講或者是增刪修改的情況出現,
光是想要釐清雙方的不同認知項目,有時就會花上很多時間。

另外一種比較理想的情況是採購方提出採購需求規格,
再由供應方根據採購規格提出規格書,
這種情況會有很大的機會可以縮短規格訂定的時間,
最簡單的類似例子就是在一些相機網站上求購二手機身的貼文,限定機型、使用時間、快門次數、外觀瑕疵等,
或者購車貼文,列出廠牌、車型、年份、等級、配件、保險、付款方式、預算等等,
這些都是將採購需求列出請供應方提供商品或服務的簡單例子,
對供應方來說清楚明朗,有利可圖就聯繫提供服務,不適合就放生。

但是機器設備要提出採購規格需求說明談何容易?
其中牽涉到很多技術,包括原材料、成品產出規格、設備操作性、穩定性、使用成本等等各方面。

這種採購需求說明文件在政府機構比較常見,
經常是以招標文件的形式出現,
舉例來說像軍事設備或武器系統,
會根據外在威脅能力等級,計畫部署時間、武器功能要求等等提出所謂的開發意向書,
例如中程空中威脅攔截系統的功能需求應該有那些?
攔截距離範圍、高度、接戰導引方式、飛行速度、擊殺能力、使用環境溫濕度、故障率、修復時間等等...
開出規格後由廠商根據需求進行設計。
能夠訂出相關規格就是一種技術,
以前的軍事顧問團除了戰術指導、兵員訓練之外就是幫忙選擇適當的武器系統。

同樣的道理,在機器設備規格上,
台灣有很多設備使用廠商的規格訂定能力都僅在於以買有"實績經驗"的設備,
由設備廠商提出規格後再進行討論與確認,
甚至沒有討論直接買來用,
原因就是在於沒有能力訂出設備的採購規格需求。

例如想買自動化光學檢測設備,
需要定義出那些功能規格要求 :
自動化載入載出?
光學檢測的最小瑕疵檢出能力?
單位時間產能(UPH)要訂多少?
光源壽命保證?
驗收的程序與方法?
不良率、MTBF、MTBR要求...

定這些項目其實是需要非常清楚自己產品在品質、產能、檢驗方法等等各方面的要求,
也需要對機器設備有一點程度的瞭解,
對年輕、經驗不足的公司(工程師)來說這個問題就很大,
最快的方式就是參考既有的產品生產製造要求,
也就是以往經常出現的"技轉",
就是找公司(人)幫忙訂設備規格、整合設備、製程與原物料
或者是挖角用過相關設備的工程師。

近年來在不同領域中的資源投入差異很大,
有些分工很細的大型公司已經開始提出設備採購需求說明文件,
讓設備公司可以評估是否要洽談承接。

網路上無意間找到一間電子代工大廠Release出來的五份設備採購需求說明文件,
裡面就列出來相關設備的需求,提供給設備廠商作為設備規格定義的參考,
文件連結網址:https://goo.gl/m2PY77,參考來源AOIEA網站。

既然這是一份被公開在網站上的文件,就剛好可以拿來做為範例作為參考。

*相關內容著作權與權利均屬該公司所有,本文僅擷取該文章之內容之影像轉貼,並去除該公司之名稱,並未修改相關內容,且清楚提供該文連結網址(http://aoiea.itri.org.tw/supply_demand_express/demand/contents.aspx?id=20171229084627726349);
本文並無使用於任何商業利益目的,
該文件連結網址有可能因為該提供者修改公布於網路原則而無法進行連結。

先從其中一份CCD影像檢測設備的目錄看起:
1. 設備需求說明
2. 設備要求
3. 設備安裝&調試
4. 設備驗收
5. 培訓及售後服務
6. 免責條款

先來看與其他文件不同的部分在1.1~2.2項:

資料來源:AOIEA網站網站連結文件擷取影像
在1.1. 清楚描述出設備的目的:"通過視覺系統自動檢測顯示器亮壞點和外觀",
並且說明OK/NG的處理方式。

然後從1.2項開始定義甚麼叫作"亮點"、"壞點"、"外觀不良"




從 2.1 項開始列出對設備的要求,例如單位時間產能 UPH,每小時生產數量、誤檢率、可接受故障時間(Downtime)等。

另外其他四份從第2.3項後完全一樣,
很明顯算是該公司某專責自動化設備導入單位訂的"範本",
包括使用的元件市購品廠牌、材料限制、表面處理、接配線管規定、安全規範、連線接續要求、廠外驗收要求、廠內驗收要求、備品清單、應該提供的文件、圖面資料等等。

另外有一個附件是驗收清單並沒有公開,所以就參考不到裡面的內容。


採購規格說明文件一般是作為給設備廠商用的“參考文件”,
目的在於作為供應廠商制定設備規格之用,
相關內容應該被轉換置入於賣方提出的設備規格書中,
而且以合約為準,設備規格書為附件。

根據過往設備開發者、設備開發設計工具與設備使用者的經驗來說,
設備的採購規格說明可以分成五個項目來描述 :

1. 設備目的
不用寫的很複雜,例如 :
某產品的自動光學檢測 、量測 、分類 、標示
某產品的數種藥液旋轉塗佈
某產品的某附件自動組裝
某產品的自動某某測試
某產品的雷射修補
某產品的網版印刷
主要寫法就是名詞1加名(形容)詞2加動詞

2. 輸入出規格
輸入原料的型式 、尺寸公差 、材料特性 、承載容器/載具與處理應注意事項…
輸出產品的型式 、尺寸公差 、承載容器/載具 、良品檢測標準…

3. 製程 (流程 )要求
要求使用的製造方式,例如 :
洗淨製程要求五道,像洗車的概念一樣,從沖洗掉粗的顆粒開始,洗劑加刷洗,超音波振盪,純水,風刀等 ;
電子束輔助蒸鍍,從材料前處理方式、真空度要求、蒸鍍溫度 、時間等 ;
或者是簡單寫雙靶材多道交疊多種厚度濺鍍,細節由設備廠負責 ;
製程良品標準 、檢驗方式 、良率

2&3的資料會透露出該公司的產品機密,因此這個部份經常需要簽署過NDA才能提供給設備廠。

4. 設備要求
產能 、良率 、稼動率 、穩定性 …
設備內塵度要求
常用元件品牌要求,這個部份會有彈性,特殊性能元件因為製造商沒有作,可以選擇特定廠商來完成 ;比較麻煩的是像控制系統的PLC廠牌選擇PC Based系統的選擇,有時設備廠商就是沒有相關系統的經驗能力或資源無法承接。
提供之環境與動力設施規格
通訊連線介面規格,設備與設備,設備與資訊系統(或監控系統 、製造系統 )
安裝施工要求

5. 驗收條件
交機條件,包括外觀 、自動傳送 、關鍵製程小規模測試 、安裝定位與其後復原至自動傳送與批量生產的產能與良率,設備內塵度 、靜電量測等等。
量產驗收,包括外觀 、多少批量生產無異常 、良率、約定週期生產無異常
備品、文件、專用工具項目與點交等等。

其實設備廠更希望客戶端可以提出很清楚的項目,
就像工作清單作完就可以拿錢,
不用被一些模糊、似是而非的要求卡著無法驗收。

通常還會有第6項,跟規格技術無關的"時程",
買家自然會有希望的設備導入目標時間。