2019/10/19

準確 (Accuracy) & 精確 (Precision)

印象中第一次碰到所有準確跟精確的分別是在剛上大學時物理老師上課時提到,
以當時最熱衷的打籃球為例,
投進籃框內叫做準確,
每次投到距離進籃框都很近叫作精確。

在設備上的運動機構,不論是簡單的直線運動、旋轉運動,
或者是複雜的多連桿機構運動、凸輪機構運動都一樣,
可以抵達準確的位置跟可以走得很精確其實在概念有所不同,
以設備機構運動來說,走得精確最重要,精確代表每次都能走到特定位置附近,
當機構能夠走得精確以後,不管有多少誤差,都可以透過位置補償到儘量接近正確的位置。

理工或非理工領域都經常會聽過"測不準原理",
主要的涵義在於各種量測的方法、手段難免都會影響到被測物,
造成量測值會有不同層度的干擾,
只是這個干擾有多大會受到很多的因素影響。

同樣的如果將機構動作從下指令控制開始到停止會有來自於至少三大類的影響:

訊號(電子)傳輸:
控制裝置指令輸出有其最小的時間解析度能力限制,例如 PLC 上常見的"掃描時間",
另外就是訊號在線路中傳遞所需的時間,
這些都有可能會有不同尺度上的差異,可能是幾個 pico-second 到幾個 micro-second,
接受指令的裝置收到指令到機構開始動又會有不同的時間差,
這些訊息傳遞的時間變異自然會影響到機構的運動精度,
通常這種時間上的差異相對機械精度是可以忽略的,
但如果是對非常精密的設備來說,就是必須謹慎估算其對精確度的影響。

機械元件間隙跟變形:
兩個可以互相滑動的機構元件之間多少會有一點間隙,
可能是幾個微米到幾十個微米的等級,甚至更大,
這些間隙通常是精確度上的主要誤差來源;
一些精密導引元件如線性滑軌就使用預壓來消除間隙,
但是相對就會增加摩擦力,增加摩擦力以後就會產生額外的受力造成結構微變形或提早停止動作;
若使用硬擋,相對元件的接觸受力變型、平衡、回彈又會產生些微的位置改變;
所有這些因素會決定機構的運動主要精確度。

回饋裝置精度:
因為有以上諸多機構上的精度限制以及多個因素的累積誤差,
在機構運動上經常會使用"感測器"偵測機構行走的正確性,
但是這些感測器有一定的精度能力限制,
加上訊息傳送的延遲時間,都會影響到機構停止的位置,
這些對一些高速度運動的精確度會有很大的影響。

在量測上,也有用來評估量測能力的一些"指標",主要包括:

準確度 (Accuracy) 的定義是:
正確量測受測物之值的能力,意指測得之值與實際值的接近程度。

精確度 (Precision) 的定義是:
量測的穩定性,意指個別量測之間的相似度,指一連串量測數據有多集中。
量測在同一條件、用同一方法對同一物件重複量測時,加上統計方法,以其平均值(實際量測值)與該物作真值之間的偏差程度、標準差等來評估精確度。可用來評估量測在同一條件、用同一方法對同一物件重複量測時,其測量結果重複的程度。

重複性 (Repeatability) 的定義是:
同一量測人員使用同一條件、用同一方法對同一物件重複量測時,其結果所獲得量測之變異性。
去除掉不同量測人員與不同條件、方法、物件間的變異性(Gage Variance)。

再現性 (Reproducibility) 的定義是:
不同的量測人員使用同一條件、用同一方法對同一物件重複量測,並比較所得結果之變異(AV)值。
是確認量測人員的變異性(Operator Variance)

其實重複性跟再現性都跟精確度有關,只要精確度夠好,重複性跟再現性應該都會很好,差別在與實施量測條件的不同。

Inventor 表現法:視圖表現法

Inventor的模型顯示狀態可以透過表現法進行快速的切換,
表現法一共有三種:
視圖表現法、位置表現法、詳細等級表現法,


以功能層級來說,應該要先設定“詳細等級”,再設定“位置”,最後設定“視圖”。

但是設定上最簡單的是視圖表現法。

視圖表現法的使用很簡單,
首先視圖表現法有分“主要”跟使用者建立兩種,
其中的“主要”會顯示最完整的狀態,
或者說最後的設計模型狀態。

使用者建立的視圖會自動以“檢視1”、“檢視2”…自動命名產生,




建立視圖的方法很簡單,模型現在看起來是什麼樣子,建立儲存視圖時就是什麼樣子,
所以在儲存視圖的同時模型的位置、詳細等級狀態就會被同時儲存起來。

視圖表現法我最常使用的是:
1. 儲存剖面,1/2或3/4剖面。


2. 控制工作平面、軸、點、草圖,元件顏色、透明等的顯示。


點選"主要"跟"檢視1"就可以快速切換顯示的狀態。

很可惜的是多數設備開發設計工程師很少用,
其實在作機構設計審查、說明、展示上其實是很好用的工具。

也可以用在組合工程圖上,
可以快速插入在組合模型中設定好的模型視圖與狀態。


2019/10/10

設備業相關的 ISO 9001 分享

在第一家公司工作時,雖然所屬單位是公司內的設備單位,但是因為想要爭取外部訂單,高階主管起了申請 ISO 9001 的想法;
當時因為工作上除了設備開發設計專案以外,同時也在處理 3D CAD導入,建立了一些表單給同事參考使用,所以就這樣被拉進去參與 ISO ,
負責有關研發設計端的 ISO 作業流程釐清、確認、表單等作業;
我個人經驗並不算很全面性,
不過應該還是比一般工程師接觸了更多有關 ISO 9000 的知識,
以下就簡單分享一些相關的經驗。


以前 ISO 9000 有分三個等級,ISO 9001~9003,
ISO 9003 主要適用於產品銷售服務的品質保證認證
ISO 9002 主要適用於產品製造與銷售服務的品質保證認證
ISO 9001 主要適用於產品研發設計、製造到銷售服務的品質保證認證

後來 ISO 9001:2000後就取消 9002 與 9003,而是在發證證書上會註記型態。

 首先ISO 9001 的申請與準備過程要注意不可只為了申請 ISO 而作 ISO,那就太可惜了。

作 ISO 的目的是在於改善與確保流程的必須與可執行性,這樣才能真正提高公司的競爭力;
換個角度看,對公司來說,應該就是藉機審視公司的資源投入、程序安排是否有利於提升公司所重視的核心價值上。

不過實務上對多數制度上不是很完善的公司來說,先作還是必須的,至少可以先把標準流程訂出來,往後可以再來刪、增修。

ISO 9000的實施會建立所謂的"四階文件":



一階文件:品質手冊 Quality manual
主要描述的就是品質要求目標跟公司的品質管制架構等等。

二階文件:品質程序書 Quality Procedure
主要描述的是相關組織架構的運作程序,通常會以流程圖表示說明。

三階文件:作業說明書 Work Instruction
主要描述的是進行流程作業的相關說明,就是SOP。

四階文件:品質紀錄/表單 Quality Records or Form
執行流程作業所產生的品質記錄與表單標準格式,往後執行程序作業需要確保表單上的項目必須有被如實執行與確認。

作的過程要注意如何"御繁於簡",才不會大幅增加作業時間(成本),
可以抓到關鍵重點,而且說的、寫的、作要一致,
如此才能確保提供的產品、服務滿足客戶的品質要求。

以設備業來說,以上文件內容大項上應包括有:
品質管理系統、流程與階層的權責
客戶合約、供應品、資料管制
業務與專案管理作業,組織權責、產品識別與追溯性、時效、預算、資料管控
研發設計作業管制
採購發包作業與入料管制
製造流程管制
檢驗與測試:量測方法與試驗設備,檢驗與測試狀況管制
搬運、儲存、包裝、防護與交貨管制
售後服務、保固作業管制

系統執行上需要:
文件等各式資料的電子資料管理系統跟教育訓練來輔助。

這些東西會參雜記錄在各階文件中描述清楚,需要執行與行政、財務、稽核等單位共同參與。

參考資料:
1. ISO 9001品質管理系統介紹,義聯
2. ISO 9001與9002、9003的差別,翰文企管

2019/9/28

中國機器視覺產業分享

網路上看到一篇中國機器視覺產業鏈的分享文,參考連結:不得不看的機器視覺產業鏈解析

圖片來源:控制工程網

14 家整機系統供應廠商:
精測電子、天淮科技、博眾精工、賽騰股份、富強科技、勁拓股份、興華源創、美亞光電、大族激光、先導智能、天遠三維、思泰克、征圖新視、華周測控等。

3 家光源廠商:
奧普特、沃德普、緯朗光電

3 家鏡頭廠商:
東正光學、慕藤光、普密斯

2 家工業相機:
大恆圖像、華睿科技

3 家影像處理軟體:CK Vision Builder V3.0(創科視覺)、Visionbank SVS(維視圖像/欣維視覺)、SciVision(OPT)

不過實際就我接觸過的應該還有更多中小型廠商。

2019/9/21

電阻/阻抗量測分享

電阻是材料的基本性質之一,主要用來評量材料的導電性,算是非常常見的量測項目。

一般在基礎教育上都學過歐姆定律,也就是:

V = I*R

其中 V是電壓(伏特 V ,Volt),I是電流(安培 A,Ampere),R是電阻(Ω,ohm ,歐姆)。

一般所謂的三用電表就是可以量測電壓(V) ,電流(A)跟電壓(Ω)

實際在元件上有時候評估導電性還要考慮到元件的尺寸,
以電性阻抗(Electrical Resistivity)來表示。

例如常見的電線圓柱體在阻抗量測加上尺寸考慮如下:

圖片來源:Testforce.com KEITHLY's Presentation
量測電流 I
量測電壓差(降) V
圓柱體斷面積 A
量測電壓時探針的距離 L

因此量測時,其實需要一個電壓計量測電壓差 V,跟一個電流計量測斷面通過的電流值 I。

但是對導電性很差的絕緣體或半導體或薄膜材料來說,以上的量測方式就不是很適合,
一般三用電表通常只能量到 1E6 ohms,對高阻值、半導體等無法量測到數值,
所以另外有體阻抗、面阻抗用來評估材料的導電性。

體積阻抗 (Volume Resistivity) 如下:
量測電流 I
量測電壓差(降) V
電極接觸面積 A
量測時樣品的厚度 t

面阻抗 (Surface Resistivity) 如下:

量測電流 I
量測電壓差(降) V
量測電壓時電極的距離 L 跟電及寬度 w
如果要量測到很高的電阻值,例如 1E12 ohms 以上,Keithly 建議使用 4點探針 (4 point probes measurement):


參考資料:
1. KEITHLEY, Techniques for Measuring the Electrical Resistivity of Bulk Materials.
2. Yadunath Singh, Electrical Resistivity Measurement : A Review, World Scientific.
3. SEG, Electric resistivity methods.
4. Trek, Surface Resistivity and Surface Resistance Measurements Using a Concentric Ring Probe Technique.
5. Ossila, Sheet Resistance : A Guide to Theory.
6. ASTM D 991, Standard Test Method for Rubber Property - Volume Resistivity of Electrically Conductive and Antistatic Products.

2019/9/7

使用 CAD 描繪有尺寸影像檔技巧分享

CAD 工程師經常在設計中會使用到"參考"件置入到 2D 圖面或 3D 模型中,
參考件可能是客戶的原材料、產品、市購品等等,
有時候就是拿不到精確的尺寸 2D 圖檔或 3D 模型檔,
但是工作不可能就此停滯,
因此我們經常就必須看圖說故事,想辦法把圖或模型弄出來。

分享我的步驟如下:

取得掃描、網頁等圖片,擷取儲存成影像檔,
這個影響當中最好有包括水平跟垂直兩個方向的尺寸標註,
例如以下鏡頭的外型尺寸圖:

圖面來源:Optart ,網站上另有 dxf 檔可以下載使用
取得影像檔後第一件事情是要調整角度與尺寸比例:
使用CAD軟體將圖片載入,
例如我常用的 Inventor :



將圖片置入草圖後,可以在尺寸線上拉一條直線:


通常從網頁上擷取的影像檔在角度上沒甚麼問題,
如果是掃描檔就有可能會有旋轉角度需要校正,

拉直線時可以參考背景圖形中線條的中心線,當然是越接近線段的中心越好。

拉完水平跟垂直兩條在尺寸線上的直線後,標上尺寸:

水平方向:70 : 91.974 = 0.761
垂直方向:42 : 55.249 = 0.760
接下來就可以進行比例調整,

比例調整有兩種作法,
如果影像在水平垂直兩個方向的比例是相等或非常接近,可以直接在 Inventor 中使用"比例" 指令縮放影像檔:

輸入比例同時可觀察直線尺寸變化,確認後按下"套用"或"完成"即可改變置入影像的大小
如果水平跟垂直方向的比例不對,那就要近小畫家或其他影像處理軟體去調整:

使用免費的小畫家可以調整影像檔水平與垂直方向的縮放比例
當置入草圖的影像檔尺寸調整完成後,就可以利用其線條外型描繪出草圖,再利用草圖進行特徵產生作業完成模型。




像鏡頭類有軸對稱的元件處理起來很快,
比較複雜的模型就要多花點時間,
Autodesk 有一套 Raster Design 可以外掛在 AutoCAD 中,幫助使用者自動辨識線條,
不過我還是習慣自己處理,尤其是像鏡頭這一類的軸對稱元件,其實處理起來很快。

2019/8/31

PCB 2018年全球前100 大

PCB(印刷電路板)是3C產品跟各式會用到電子零件產品不可或缺的重要零件,
隨著 PCB 機器設備取得越來越容易,
相關產業幾乎是遍地開花,
2018年產量相對2017多了 5.6%,今年2019就不好了,預估會比 2018少 0.9%。

無意間看到對岸整理的資料,2018年前十大 PCB廠商有5間是台商。

分別是臻鼎、欣興、健鼎、華通、瀚宇博德。

其他詳細資料可參考原文網址:PCB資訊網

圖片來源:PCB資訊網

圖片來源:PCB資訊網

圖片來源:PCB資訊網
中國大陸生產數量佔了大多數 (54%):


以上資料係參考 PCB資訊網,如有侵權冒犯疑慮請不吝通知移除,謝謝!

設備客服工程師的訓練重點

機械設備公司賣出去的設備通常會有兩種售後服務型式:
透過經銷/代理商,
直接服務。

還有一種是放生不管...

售後服務在技術上的支援主要就是靠客服工程師 (簡稱 CSE,Customer Support Engineer),
同樣是處理設備問題,
客服工程師跟設備工程師有點像又有很大的不一樣;

設備工程師通常是客戶端的編制,
主要任務就是當設備出問題的時候:
1. 排定設備保養維修作業與時程週期。
2. 叫設備 Vendor 的業務或客服工程師來處理問題,並監督與控管時程。
3. 在過了保固而且沒有簽維護合約的情況下,或者是被設備廠放生時,試著自己處理設備問題。

要當設備工程師當然是要待在有錢出維護費,
或者是有擴產可能有條件可以叫設備 Vendor 進廠處理,這樣工作上就會比較輕鬆,
如果被逼到必須自己更換、零組件、改程式那就辛苦了,
不過自己動手作學到的技術也會比較多,不會 40 歲以後只剩一張嘴

客服工程師會接到客戶或自家業務電話時就是設備運作有問題,
所以客服工程師的任務就是:
1. 安撫客戶(有時會由業務負責)
2. 了解狀況、判斷問題可能原因
3. 提出解決方案
4. 解決問題

各家設備供應商在解決"安撫客戶"的方法最常見的就是提供 24小時 On Call 的客服工程師,
跟客戶說什麼其他的自動系統回報管理機制,
都很難比得上直接派一個人在最短的時間內直接面對客戶,
所以在半導體、FPD 等產業中的先進設備廠商通常會依客戶配置專屬的客服工程師駐廠,
或者是在附近租辦公室以便於可快速對應,
當然客戶是必須付出代價的,例如是每年一定比例的機台售價金額作為設備維護費,
費用當然就會跟合約內容中的工作項目、備品、耗材等等相關,
據說有時甚至會高達設備購買費用的15%以上,
對設備供應商來說,這是一筆持續穩定的收入費用,
可以用來支撐公司的基礎運作,
但是在低價、低階、成熟、舊設備上就很難有這種模式,
因為相關客戶通常會因為對費用很敏感而不願意花這種錢,
寧可賭一把等設備出問題時叫維修再付錢,
所以有些設備公司就很難見到客服工程師這種編制,
通常會由製造組立甚至機構、電控設計人員兼任,
像以前我待在公司內部的設備開發單位時,在工作上就是研發兼客服。

既然有錢的客戶付了維護費用,設備 Vendor 自然就會有經費預算請對應的客服工程師駐廠 24 小時On Call,
這“想要享受好服務”跟“必須付出代價”兩者之間是有相關的;
如果想要設備 Vendor 作保固外的售後服務又不願意花錢,
設備商即使“被迫”配合,後續還是可能會有其他衍生問題會跑出來。

所以為了"服務客戶",客服工程師的編制是不可或缺的,
只是在編制上要擺在哪?業務部、客服部、技術部?
相關預算費用要如何認列以便於計算績效?

離題了!

回到標題,客服工程師需要那些技能教育訓練?
所以公司應該提供那些教育訓練?
這個問題經常是台灣本土設備廠商作的很糟糕的一塊,
就我之前聽到的一些狀況,有些設備廠商為了降成本、保護 RD…
根本是將客服工程師當作是 disposable 的;
但其實這是很糟糕的狀況,
如果沒有把客服工程師訓練好,
除了客戶問題可能沒能處理好以外,還很可能會變成"抓耙子",
吐槽自己家設備,本來沒事都會變成有事!!!

客服工程師的技術教育訓練跟機構、電控、製程工程師不同,
必須比機構、電控工程師更瞭解客戶的產品、製程、良品與不良品的檢驗標準,瑕疵、不良與製程條件、設備相關設定的關聯性等;
要比製程工程師熟悉設備的架構、組成、操作設定與機構調整等。

我認為客服工程師應該要學的主要項目至少應該有以下:
圖片使用 xmind 建立
歡迎下載原始檔案,擴充、補充、修正、改進
也很希望能將修改過的分享給我

其中對台灣設備廠來說製程相關的部分往往是最大的問題,
國外頂尖的製程設備廠商在產品製程開發的能力上甚至是超過產品生產製造廠商,
我以前碰過一個案例是 LCD 製程中的 PI 噴墨塗佈製程,
在日本設備開發廠商實驗室中可以看到動黏度量測,
但是作為生產製造廠商在使用 PI 液作為材料其實是沒有在管 PI液的動黏度特性的。

另外一個例子是在評估蝕刻設備時找公司內生產單位工程師跟其主管討論設備功能規格條件,
問到蝕刻液的溫度控制條件,
知道是幾度,但是為什麼要這個溫度?上下容許範圍是多少?對應機台蝕刻時間對製程品質好壞的影響關係?
可惜也是一問三不知!

所以如果對製程原理跟條件不熟悉,
一旦生產品質不良該如何解決問題?

如果使用設備進行生產廠商不知道這些製程因素,
很明顯的就是必須仰賴設備供應商的客服工程師協助排除問題。
當然如果設備牽涉的製程原理過於複雜,
這些製程問題工作可能會有另外的 FAE team 或 RD 等二線單位負責進行更深入的研究與提出解決方案,
但是不可否認的一點就是客服工程師要能夠釐清問題是材料、製程設定、設備參數設定,甚至是否為設備整體架構的問題,
這樣才會可以有效率的處理掉客戶的問題,
自然也才能讓客戶付設備維護費付得情願。

製程相關的知識牽涉範圍廣而複雜,
必須視產品而定,有機會以案例另外分享。

其他設備相關的部分剩下硬體結構組成設備操作使用(程序與軟體操作設定),
這些部分對設備廠來說理論上應該不會是大問題,
基本上資料都在手上,就看要如何整理跟進行教育訓練,
不過因為 CSE 被視為 disposable ,所以一些細節多一點的圖面、程式碼、資料都不會給 CSE,有時會造成 CSE 不熟悉設備在處理問題上浪費很多時間、金錢,這在保守商業技術機密跟教育訓練資訊提供上確實是兩難。

硬體上主要就是:
機台模組的認識:可以分成載入出、製程機構、傳送機購三大類,其他就是一些結構體、外罩、動力盤、控制盤以及配件等。
關鍵元件:認識與操作設定。

軟體上就是介面、帳密、程序、設定、記錄等。

以上列舉的都是大項,必須根據每一台不同設備去展開所有的細項。

就像之前作設備開發管理展開細項的概念一樣,
展開的越細,客服工程師學得越多,相對負擔也會越重,
所以年資"老"還是有佔到一點"看得多"的優勢。


但是不要忘了新的資訊工具可以幫助工程師快速的學習與累積經驗,
有好的系統分類、整理、檢索工具(專家系統),對設備問題處理會有幫助,
這也是未來 AI 導入後,客服工程師競爭力的嚴苛考驗,
以後搞不好會出現客戶帶著智慧眼鏡,搭配擴增實境功能看著設備局部,口說提出問題,
系統就會自動出現相關維護歷程、問題紀錄、問題處理方法等資訊。
這時候只會轉達問題的客服工程師就沒甚麼用了,
一些沒辦法針對新問題彙整、進行處理的客服工程師就準備等著被淘汰,
還好要到這種狀況應該還有一段很長的路要走,
不是技術上不可行,是人(客戶的接受度)的觀念、系統建置成本、設備廠效益影響評估還需要時間進化。

在軍事武器、汽車上的自動診斷系統都已經行之有年,
所謂的技師現在就是負責更換的部件,問題判斷已經交給系統處理,
這在 3~40 年前應該也會被很多"師傅"視為不可能的事情,
所以從事相關客服工程師工作的好自為之...

2019/8/24

Inventor 參數與 iLogic 表單應用 張力計算

工程上經常會有一些物理上的力量、幾何等計算工作,
這些計算很多時候會用到三角函數關係,
通常工程師會手繪幾何草稿,
給參數、列關係式,
推導得出公式後再使用計算機輸入數值得到計算結果。

跟幾何有關係的部份除了使用三角函數作計算以外,
也可以使用作圖的方式進行,
在進入 CAD 電腦輔助繪圖的時代以後,
在電腦上作圖、量測線長比手繪更方便、精準,
所以其實大可以將以前的手繪方式改成電腦繪圖,
再加上參數功能,可以更方便的去計算不同的角度對應結果數值。

例如可以用來將滾輪 Load Cell 讀值換算成料帶張力值:
使用 Inventor iLogic 表單輸入"水平"與"垂直"夾角角度與"張力值"計算"張力"


計算式放在參數表中:
在參數表中直接使用長度比例替代三角函數計算張力
這種模式很適合用在一些固定結構組合型式的機構設計計算應用上,
尤其是搭配 iLogic 表單功能,等於可以取代以往手繪或者是在 Excel試算表上的作業。






2019/8/23

Google Sheet (試算表、Excel) 表格凍結功能

最近在看Excel擷取網頁資料功能,
結果查到 Google Sheet(試算表)有支援擷取股票、基金等金融資訊的功能:
GOOGLEFINANCE(代號, [屬性], [開始日期], [結束日期|天數], [間隔])
可以將一些資訊擷取到 Google Sheet中,
在手機上可以很方便的叫出 Google Sheet 看一些資訊,
有關用法可以參考 Google說明

但是表格資料一多,
拉來拉去看不到列、欄標題很不方便,
手機版的 Sheet 找了半天沒看到“檢視”,
不相信沒有這個功能,
上網找看看有沒有類似 MS Excel的凍結窗格功能,
可以保持欄、列標題固定顯示在左、上側。

果然 Google 沒讓人失望,如下圖示:

點選要固定顯示的一列,
點選不放就會出現“凍結”指令

同樣的選擇左邊需要固定顯示的欄,
一樣點選不放就會找到“凍結”

完成兩個凍結之後就可以在拉動表格時同時保留標題欄、列,如下:

結束…