Z - ?????/ Network Systems

產業自動化與電子化專題
產品設計程序之模式建構
指導教授:瞿志行 教授
組 員:王信智 917812
李孟樺 927808
沈志忠 927818
張幼蘭 937807

2005/1/6
摘要
新產品的開發過程中,除了功能上必須滿足設計目標
的要求外,也必須要能妥善地安排完成此項設計所需
工作時程等因素,才能確保產品在市場上的競爭力。
由於產品設計程序具有重複與複雜之特性,不易進行
量化的比較。
以訊號流程圖的改良,建立一個產品設計流程的量化
分析方法,運用此量化之程序與相關模擬程式的輔
助,以及筆記型電腦產業實際設計程序之分析,將可
用來評估包括傳統同步工程、設計反覆之流程型式,
提供總完工時間之評估指標,並可藉以尋求設計程序
之最佳化。
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研究背景
整個產品的生命週期中,大約80%到90%的成本在產
品設計的階段就已經被決定了。
新產品開發的成功,除了追求更高品質之外,還產品
推出時間的控管,必須加以注意。[Gatenby and
Foo,1990]
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研究目的
訊號流程圖法(signal flow graphs,
SFG)[ Robichaud,1962]在迴授控制系統與電路分析
之應用已有多年的歷史。
此法可以分析具有設計反覆現象之流程,使用上有較
大的彈性,正可彌補目前常見的傳統流程分析方法之
不足。
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參考文獻
定性方法之產品設計程序研究
利用定性方法對產品設計程序的研究,一般可分成兩
種模式:描述性的模式與規範性的模式
[Cross,1994]。
描述性模式的原理為:找出可能發生的狀況,進而得
到適當的結果提供決策者了解現況。
規範性模式的原理為:從政策的應用以影響決策者,
並清除可能的障礙,而得到期望的結果。
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專案管理之同步工程模式設計程序研究
常用的專案管理時程規劃控制技術包含甘特圖(Gantt
Chart)、要徑法(Critical Path Method,簡稱CPM)、
計劃評核術(Program Evaluation and Review
Technique,簡稱PERT)。
[Herroelen and Leus,2001] [Hiller and
Lieberman ,1995] [Smith and Eppinger, 1997]
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訊號流程圖法
訊號流程圖法有長時間用在許多工程領域,為描述一
組聯立線性代數方程式的圖解表示法,最初發展於線
性網路[Mason,1953] [余政光,1991] 。
訊號流程圖法對網路圖理論有許多幫助,許多學者以
此方法修改相關方法論進行應用。[Eppinger,
et.al,1997]將此法應用於設計流程的分析與評估之
中。
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研究方法
本研究主要在表示產品設計時之反覆設計量化模式建
立;有別於傳統專案管理之甘特圖模式無法表現重複
設計時間;因此本研究方法先討論甘特圖方法與訊號
流程圖基本理論,再以實例說明方法論之比較。
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甘特圖
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訊號流程圖
流程狀態係以變數y 1 和y 2 表示成二個節點(nodes),並
利用分支(branch)連接相鄰的節點,以構成一個因果
方程式,每一個分支內包含了增益(a 12 )及方向(箭頭)兩
種資訊,訊號只能依分支箭頭之方向傳送,而得
y 2 =a 12 y 1 之關係式,上式所代表之因果關係即為:輸出
=增益×輸入。若推廣至N個流程之程序,則此線性系
統可由N個代數方程式來表示:
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N
y = ∑a
y k= 1,2,...., N
k jk j
j=
1
節點 a12 節點
y 1
分枝
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y 2

訊號流程圖-基本之化簡原則
(a)串聯流程化簡
a b
y1 y2 y3 (b)並聯流程化簡
a
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y 1
y 1
(c)節點消去
a
d
y 2
c
y 3
b
y 2
y 4
y 1
y 1
ac
ab
b y 1 y 2
10
a+b
y 2
y 3
y 2
bc
ad bd
y 4

訊號流程圖-設計完成時間之評估
設計流程圖中,每一個分支都被賦予一個特別的參
數,稱為分支傳輸(branch transmission,Pjk )。此參
數包含了兩種不同的重要資訊,亦即設計活動之執行
機率(Pjk )及完成此設計活動所需的時間(tjk ),其關係可
以表示為:
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Pjk = Pjk Z
t
jk
式中z為轉換變數,其目的只是用來區隔機率與時間兩種參數。
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設計流程圖在經過計算之後,其圖形傳輸將可用一個
以z為變數的方程式來表示。
若令Tsf為圖形傳輸,其函數式可表示為,則根據z轉
換(z-transform)的定義[Howard,1971],對z函數作多
項是展開,可以得到此函數式的一般表示式如下:
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∞
g n
Tsf = P ( z) =∑P(
n) z
n=
0
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在 P(n) 為將Pg (z) 作z的反轉換後所得,根據
[Howard,1971]中之轉換程序,P(n) 恰可代表在設計
流程中的機率函數,而其中的n則代表流程時間。
若將 Pg (z) 對z作微分:
∞
d g n−1
p ( z) = ∑ nP( n) z
dz
n=
0
此時若令z=1,則上式恰可成為設計流程中各種可能的完
成時間與其對應機率乘積之總和。n=1代表完成設計需要1
個單位時間,而其機率為P(1);n=2代表完成設計需要2個
單位時間,機率則為 P(2),以此類推。若
∞
令, ∑ n P ( n ) = E [ L ]
n = 0 ,E[L]代表意義即為設計完成時間之期望
值,亦即完成設計所需之平均時間。
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舉例
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START
T
sf
dT
sf
dz
=
Z 3
Z 2
A B
0.3Z 3
5 3
z (0.4 + 0.42 z )
5
1−0.18z 1 E[ L]
z = =
A
`
0.4
0.6Z 3
FINISH
0.7
求得E[L] =7.6,即為此設計流程完成所需之平均時間。
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模擬軟體簡介
eM-Plant是一個標準的物件及事件導向的圖形化模擬軟
體,透過此模擬軟體的功能,使用者可以快速、有彈性
地建構有關生產及運籌管理方面的複雜系統,其主要特
徵如下[林則孟,2001]。
強調物件化模式建構
整合圖形化與物件式的模擬環境
階層式架構
物件可繼承
重複使用(re-use)的特色
SimTalk語法
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案例公司簡介
成立於1998年(2001/05)。
員工人數10,000人
全球最大的資訊及通訊產品EMS/OEM/ODM專業代工
廠商之一。
PDA、STB、Web-Phone、伺服器、筆記型電腦。
產品設計流程
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2005/1/6
案例設計流程分析
18

2005/1/6
案例設計流程eM-Plant電腦模擬
19

1. 322
2. 331
3. 340
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案例設計流程eM-Plant電腦模擬結果
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2005/1/6
案例訊號流程圖-設計反覆
21

2005/1/6
案例訊號流程圖解析計算
22

2005/1/6
案例訊號流程圖解析計算-設計反覆(I)
23

2005/1/6
案例訊號流程圖解析計算-設計反覆(II)
24

2005/1/6
案例訊號流程圖解析計算-設計反覆(III)
Z 15
Z 15
Z 25
Z 25
25
0.3Z 25
0.4Z 10
0.6Z 20
0.7Z 10

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案例訊號流程圖解析計算-流程拆解
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案例訊號流程圖解析計算-圖形轉換輸出公式
T = T
sf 01 a 61 x
Z
15
Z
25
0.6Z 25
+ 0.4 Z
4
+ 0.24Z 29
Z
10
Z
27
0.3Z 27
+ 0.7 Z
12
+ 0.21Z
39
=
1− 0.21 Z
25
× 0.24
+
1− 0.24Z 37
× 0.21
( )
( )
( )
( )
( 0.2 + 0.8 + 0.21 )
( )
( )
( )
( )
( )
( 0.1 + 0.9 + 0.09 )
( )
Z
12
Z
27
0.3Z 27
+ 0.7 Z
6
+ 0.21Z 33
Z
7
Z
31
0.5Z 31
+ 0.5 Z
5
+ 0.25Z
36
+
1− 0.21 Z
39
× 0.21
+
1− 0.25Z 38
× 0.25
Z
10
Z
29
Z
29
Z
6
Z
31
Z
15
Z
20
Z
20
Z
5
Z
25
+
1− 0.24 Z
39
× 0.16
+
1− 0.09Z 35
× 0.09
27

dT
案例訊號流程圖解析計算-設計平均時間
sf
dZ
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Z=
1
=
E[
L]
=
381.24
將 T Sf對Z進行
微分,可得所
需平均時間為
381.24天。
28

2005/1/6
eM-Plant設計反覆模擬
29

1. 371
2. 350
3. 379
訊號流程圖法
求得所需平均時間
為381.24天。
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EM-Plant設計反覆模擬結果
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2005/1/6
小結
情況
平均時間
EM-Plant 訊號流程圖
專案管理 322 277
流程反覆 379 381
1. 設計流程反覆確實造成設計時間延遲。
2. 採用傳統專案管理方式處理同步工程模式
設計流程,無法正確估算設計流程時間。
3. 建構同步工程模式中有設計流程反覆採用
訊號流程圖估算設計流程時間符合現況。
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結論
同步工程模式設計流程,雖然可使設計
流程時間縮短,但由於設計反覆因素,
易造成我們無法正確預估所需設計時
間。
研究案例中設計反覆的機率與次數確實
會產生時間的遞延效應,但我們可採用
訊號流程圖法架構設計流程模式來正確
估算設計流程所需時間。
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未來研究方向
研究案例中有關設計成本方面與反覆設
計成本無法取得,故未來仍利用訊號流
程圖法建構包含成本考量之設計流程架
構進行討論。
未來研究可針對設計流程中設計要徑,
探討如何減少反覆設計。
33

謝謝
報 告 結 束