◤ 所．當．聞 ◥　工程圖面解讀

文╱Tery Hu胡萬金/CACT連接器事業處工程

關於工程的定義

　關於工程的定義很多，美國工業工程師協會的定義，「工業工程（Industrial Engineering – IE）」是研究人、物料、設備、能源和消息組成的綜合系統的設計、改善和設置的工程技術，它應用數學、物理學等自然科學和社會科學方面的專門知識和技術，以及工程分析和設計的原理和方法來確定、預測和評價由該系統可得到的結果"。根據這一定義，IE是一門集自然科學、社會科學、工程學和管理學等的綜合、交叉型科學。這個定義也是最權威和最被廣泛接受的定義。日本工業工程協會對工業工程的定義是：工業工程是將人、物料、設備視為一體，對發揮功能的管理系統進行設計、改革和設置，為了對這一系統的成果進行確定、預測和評價，在利用數學、自然科學、人為科學中特定知識的同時，採用工程技術的分析和綜合的原理及方法。中國工業工程在線對工業工程的定義是：工業工程（IE）是以人、物料、設備、能源和信息組成的集成系統為主要研究對象，綜合應用工程技術、管理科學和社會科學的理論與方法等知識，對其進行規劃、設計、管理、改進和創新等活動，使其達到降低成本，提高質量和效益的目的。重慶大學對工程的定義是：綜合運用專門知識和系統工程的原理與方法，為把人、物料、設備、技術與信息組成更富有生產力的系統，所從事的規劃、設計、評價和革新活動。同時為科學管理提供決策依據。

　綜合來看，工程就是綜合運用各種專門知識和技術，為把生產要素組成更有效的系統所從事的規劃、設計、評價和創新活動。

　這個定義的含義是：

1. 專門知識和技術：隨時間而變化的：

　古典階段：一般的工程、物理、簡單數學等。
　行為階段：工程、物理、簡單數學、心理學等。
　現代階段：工程、物理、高等數學、運籌學、系統工程、心理學、IT 技術。

2. 生產要素：人員、物料、設備、能源、信息等（人，機，材，法）。

3. 「更有效」代替「更富有生產力的系統」：
　企業：生產 → 顧客；顧客：數量 → 品質。
　
4. 基本活動和職能： 規劃、設計、評價和創新四項。

工程的基本職能有四個：

1. 規劃

　確定研究對像在未來一定時期內從事生產或服務所應采育的特定行動的預備活動，包括總體目標、政策、戰略和戰術的制定和各種分期實施計劃的制定。

2. 設計

　為實現某一既定目標而創建具體實施系統的前期工作，包括技術準則、規範、標準的擬訂，最優選擇和藍圖繪製。

3. 評價

　評價是對現存各種系統、規劃方案、設計方案以及各類業績按照一定的評價標準確定活動有效性的活動。包括各種評價指標和規程的制定，評價實施。

4. 創新
　
　改進現行研究對象，使其更有效的生產、服務和運作。

關於設計

　眾所周知，設計是一門綜合性極強的學科，它涉及到社會、文化、經濟、市場、科技等諸多方面的因素，其標準也隨著這諸多因素的變化而改變。

設計的概念：

　設計就是創新。如果缺少發明，設計就失去價值；如果缺少創造，產品就失去生命。 ——劉東利（香港）
　設計是追求新的可能。——武藏野（日本）
　設計就是經濟效益——林衍堂（香港理工大學設計系副主任）
　工業設計是滿足人類物質需求和心理慾望的富於想像力的開發活動。設計不是個人的表現，設計師的任務不是保持現狀，而是設法改變它。——亞瑟.普洛斯（ICSID前主席）

　設計是把某種計劃、規劃、設想和解決問題的方法，通過視覺語言傳達出來的過程。

　設計的第一要義就是「新」：設計要求新、求異、求變、求不同，否則設計將不能稱之為設計。而這個「新」有著不同的層次，它可以是改良性的，也可以是創造性的。但無論如何，只有新穎的設計才會在大浪淘沙中閃爍出與眾不同的光芒，邁出走向成功的第一步。

　設計的第二要義是「合理」：一個設計之所以被稱為「設計」，是因為它解決了問題。設計不可能獨立於社會和市場而存在，符合價值規律是設計存在的直接原因。如果設計師不能為企業帶來更多的剩餘價值，相信世界上便不會有設計這個行業了。

　而設計的第三要義是「人性」：歸根揭底，設計是為人而設計的，服務於人們的生活需要是設計的最終目的。自然，設計也遵循人類基本的審美意趣。對稱、韻律、均衡、節奏、形體、色彩、材質、工藝……凡是我們能夠想到的審美法則，似乎都能夠在設計中找到相應的應用。

　這三條要義使得工程師是一種介於藝術家與工程技術人員的知識階層。

審美規則：

　設計這種特有的審美規則並不是空穴來風，它背後有著客觀的依據和需求。可以說，設計之美的依托是市場規律，正是殘酷的市場競爭和適者生存的法則造就了這一審美趣味。

　傳統的手工藝被工業時代要求大批量、程序化、符合成本利潤法則的新型產品所代替。一時間，功能主義似乎成為萬古不變的審美法則。其簡潔、科學的設計原則風靡整個文明大陸，造就了前工業時代的歷史奇跡——市場充斥著一色的功能主義的產品，這一時期的設計之美為現代主義風格所主宰。風格成為流行時，它必然造就審美的異趣，自成體系。功能主義最具影響力的口號是「形式追隨功能」（FormfollowsFunction）。「認為一件物品或建築物的美和價值取決於它對於其目的的適應性。」不可否認，功能主義有著進步的意義、相當的生命力和合理的存在價值。但是，它絕不是萬古不變的金科玉律。一旦生產力進一步提高，消費者終於有能力購買奢侈品的時候，看倦了功能語言簡略協調和單純韻律的人們便開始垂青於新的潮流。後現代主義做為現代主義的造反派其性格是張揚的不同於現代主義的內斂，它把內心的狂熱和激情撕扯的淋漓盡致，市場也寬容地默許它誇張表現。因為市場的主宰——消費者終究是具有感情的活生生的男人和女人，他們需要情感的宣洩，需要理想的寄托，需要有情調的生活氛圍。以功能和形式區分產品，家電、等算作功能和形式各一半的產品，兩個方面都很重要。形式不必完全追隨於功能，而功能也不必完全讓位於形式。在不同的產品設計中，具體問題具體對待才是實事求是的作風。

工程設計圖面
　　
　上面談到了圖面應該向著一種藝術化的方向其實早在19世紀的西方就有將藝術工程化的思想：濛德裡安是荷蘭人，幾何學抽像畫派的先驅，他崇湃直線美，主張透過直角可以靜觀萬物內部的安寧，他的畫總是排除曲線，只有各種十字形，因為他認為直線和橫線是兩種對立力量的表現，這類對立物的平衡到處存在著，控制著一切。

　工程師將產品的信息用橫豎線條組合起來，並將客戶的需求具體化的到一張圖紙上面即是工程設計圖面，它的目標也是平衡各種生產要素之間的關係，控制生產和製造過程，達到一種生產上的最優化的效果。

　每個公司都有自已的標準圖框和圖面規範（在下面將會詳細說明）而且同一件產品的圖面通常會分為兩種，一種是給客戶看的，一種是給自已內部看的。這樣作是為了控制自已的產品達到客戶的要求，減少客訴的可能性。

貳、基本資料

一、 CACT圖面管制文件

補充說明一下：

開發圖：X01，X02..：表示還未確認下來之圖面，在打樣測試階段。
工程圖：AA，AB......：表示已確認下來之圖面。
測試工程圖：XA，XB......：表示產品已量產過，某方面的性能需改善，而作的打樣測試，原生產還是以AA，AB...等版本進行，此圖面放上網的目的，方便各部門讀取資料，也可起一個告知的作用，此產品有可能要作修改，備料不能過多等等。

二、圖面實例分析

　針對10P，11P的產品來說，在圖面上有訂一個0.05+0.05/-0.10的尺寸，這個尺寸是為了讓製程在做的時候把端子折彎的尺寸設定的比鐵殼低，是為了確保端子一定會先接觸PCB，如果端子低於鐵殼，就算製程中有誤差，以0.08的共面度來說，端子高低差也在0.08內甚至更少，所以SOP在檢驗時是 仍希望先檢驗平整度，同時可以看到端子是否高於鐵殼。所以平整度檢驗是可以分出三種東西：

　1.是二種都OK的 就是OK的產品
　2.是平整度NG的 就是NG的產品
　3.是平整度OK 端子有高於鐵殼的 → 先集中至一定的數量後至別台CCD驗此尺寸，但並非不良，只要平整度確實OK，應該還堪用，只是需分開 稍許調整，同時檢討發生原因以及改善策略以期產品做得更好。

　在廠商提供的一款產品案例（開發中）如圖所示中的尺寸的涵義為，被測孔組必須位於公差值為Φ 0.003 inch，且以相對於基準表面（基準平面）T，S所確定的理想位置為軸線的圓柱面內，且採用最大實體狀態的要求。由於孔的軸線的位置已確認，但是孔徑本身所具有的公差+ / - 0.003 inch的公差帶所以軸線的位置將位於幾何圖框上四個圓柱面內的區域的重合部分。

名詞解釋：最大實體狀態（MMC：maximum material condition）

　即零件特徵在給定的長度上處於尺寸極限之內，並具有實體最大（即材料最多）時的狀態。零件特徵在此狀態下的尺寸為最大實體尺寸既是所標住的尺寸加上上偏差的極限尺寸。

　上述兩個案例只是在工作中出現需要解釋的尺寸，而對於一般的尺寸標注及檢測則必須注意的幾個原則－－獨立原則，包容要求，極限尺寸判斷原則。
　
　在實際生產過程中尺寸的管控的量具可以使用通用計量器具或極限量規來檢測。獨立原則是將特徵要素作為一個獨立的個體來進行標注的原則，可以適用於一切要素，也可應用於各種設計要求，如滿足配合或組合性能，裝配互換性，臨界位置或其他幾何特性等。主要應用範圍如下：

　(1) 除配合要求外，較高形狀精度的單一要素，宜採用獨立原則。
　(2) 形位精度是主要功能要求，且尺寸公差與形位公差在功能上不會發生聯繫的單一要素，不論兩者公差等級高低，均應採用獨立原則。
　(3) 位置精度是主要功能要求的關聯要素，可應用獨立原則。
　(4) 沒有配合性質等方面要求的要素，應採用獨立原則。

　包容要求是指單一被測要素的實際輪廓應遵守其最大實體邊界的一種要求。其主要的內容包括：

　(1)包容要求適用於由圓柱面或兩平行平面組成的單一要素，並應在其線性尺寸的極限偏差或公差代號後加注符號。
　(2) 被測要素的實際輪廓在給定的長度上處處不應超越最大實體邊界，當實際要素處於最大實體狀態時，必須具有理想形狀，此時允許的形狀誤差為零;當其局部實際尺寸處於最小實體狀態時，允許的形狀誤差可達最大值。
　(3) 要素的局部實際尺寸應不超出最大和最小極限尺寸產。

　極限尺寸判斷原則也稱為泰勒原則，包括最大實體要求，最小實體要求和可逆要求（可逆要求可用於最大實體要求和最小實體要求。）

　這三者是相互聯繫，且各有優缺點，在實際測量的過程中的操作大多是按兩點法使用通用計量器具的，所謂的兩點法是根據兩點確認一條直線的幾何原則在計量器上將產品垂直或水平放置，使其平面成一直線用兩點測量而確定其基準而後測定其它相關尺寸的方法。獨立原則早已應用於實際生產中。但泰勒原則長期以來對設計和製造也有深刻的影響。泰勒原則使形狀公差的允許值「自然的」與尺寸公差相差聯，這在一定場合下是實用的，需要的。設計人員一旦給定尺寸公差，也就確定了適當的形狀公差。而採用獨立原則時，設計人員必須另行確定形狀公差。圓，圓柱面，兩平行平面等這類的輪廓要素，既有形狀，又有定形尺寸（直徑或寬度）。軸線，中心平面等中心要素不是單獨存在的，而是與相應的輪廓要素聯繫在一起的。與中心要素相聯繫的輪廓要素都具有直徑或寬度等定形尺寸。顯然，這類要素各處局部實際尺寸發生變化，將引起輪廓形狀的變化，也會引起對應的中心要素的形狀發生變化。因此，只能這些既有形狀又有直徑或寬度等形狀尺寸的要素，才有可能應用相關要求來處理尺寸公差和形位公差的關係，這是應用相關要求的前提條件。

　由上可知包容要求和泰勒原則是一致的，其共同點在於尺寸公差不僅控制局部實際尺寸，而且也控制形狀誤差;其不同點在於前者是圖樣上給定的設計要求，後者是為滿足設計要求而實施的檢驗原則。獨立原則不考慮尺寸公差與形位公差的相互依賴關係，因此必須用兩點測量法檢驗尺寸。此時最大實體尺寸和最小實體尺寸都只是控制局部實際尺寸。

三、關於剖面

　當產品具有內部結構時，圖面上對內部結構的表示有兩種方法，一是通過虛線，二是通過剖視圖。如果在產品的結構比較複雜的情況下用虛線表示會影響圖面的清晰和造成看圖的困難，也不便於標注尺寸，而且在QC檢測人員素質有限的條件下，ACT所有的圖面都是採用比較直觀的第三視角畫法，且相關產品（主要是 housing類的產品）都採用剖視圖以表達其內部結構。

1. 剖視圖的概念

　假想用剖切面（平面或曲面）剖開機件，將處在觀察者與剖切面之間的部分移去，而將其餘部分向投影面投射所得圖形稱為剖視圖。簡稱剖視。這樣可使圖形更加清晰，便於看圖。

　(1) 剖視圖的畫法

　在畫剖視圖時，必須考慮以下幾個問題：

　　A. 確定剖切圖面的位置。即為了能反映出機件內部孔，槽等結構的真實形狀，剖切面通常應與投影面平行，並沿著孔，槽的對稱平面或通過其軸線。
　　B. 畫出剖切面切開機件時斷面的圖形，常以45度角的傾斜線表示為金屬材料。在ACT圖面中都是採用此法。
　　C. 畫出剖切面後面的可見部分的投影。
　　D. 由於剖視圖是一種假想的畫法，因此當機件的一個視圖畫成剖視圖後，並不是真的將機件切去一部分，其它視圖應該完整地畫出。

　(2) 剖視圖的標注

　為了便於看圖，在畫剖視圖時，應將剖切位置，剖切後的投影方向和剖視圖名稱標注在相應的視圖上。

　　A. 剖切符號：表示剖切圖的位置，在剖切圖的起，迄和轉折處畫上短畫粗實線，要盡可能不與圖形的輪廓線相交。剖切圖的位置也可用剖切線（點畫線）表示。
　　B. 投射方向：在剖切符號的兩端外側用箭關指明剖切後的投射方向。
　　C. 剖視圖名稱：在剖視圖的上方用大寫字母標注剖視圖的名稱section「X-X」並在剖切符號的一側注上同樣的字母。

補充：國家標準規定在下列情況下可省略或簡化標註：

　(1) 當單剖切平面通過機件的對稱平面或基本對稱的平面，且剖視圖按投影關係配置，中間又沒有其它圖形隔開時，可以省略標注。
　(2) 當剖視圖按投影關係配置，中間又沒有其它圖形隔開時，可以省略箭頭。

2. 剖視圖的種類

　剖視圖可分為全剖視圖，半剖視圖和局部剖視圖。

　(1) 全剖視圖：用剖切平面將產品完全切開後所得的剖視圖稱為全剖視圖。主要用於表達內部結構比較複雜，外形比較簡單的不對稱機件，也可以用兩個或兩個以 上的剖切平面完全地剖開機件。
　(2) 半剖視圖：在垂直於對稱平面的投影面上的投影，以對稱中心線為界，一半畫成剖視，另一半面成剖視所得的圖形為半剖視圖。半剖視圖主要用於內，外形狀都需要表示為對稱結構的產品。
　(3) 局部剖視圖：用剖切平面局部地剖開機件所得的剖視圖稱為局部剖視圖。局部剖視圖和視圖間用波浪線作為分界線。
局部剖視圖使用時靈活性較大，剖切範圍可大可小，是一種比較為合適，運用得當可使視圖簡明清晰。對於形狀不對稱，而又要在同一視圖中表達內腔和外部形狀時，採用局部剖視較為合適，運用得當可使視圖簡明清晰。

　當被剖切結構為回轉體時，允許將該結構的對稱中心線作為局部剖視圖和視圖的分界線。

3. 關於剖切方法

　應在ACT圖面當中都使用單一剖切面剖切，對其它的剖切方法，如用不平行於基本投影面的剖切平面剖切和用圓柱面剖切以及用幾個剖切平面剖切未涉及到，所以在此就不做介紹。

參、與其它部分的關聯

　工程設計的最終目的都是把技術變成產品，把它商業化。從研究，開發到工程設計，製造，銷售一整套的活動，其中最重要的一點是做出來的產品達到客戶的要求。

　產品的可製造性（工藝性）是一個必須要考慮的因素，若設計不符合可製造性（工藝性）的要求，將大大降低產品的生產效率，嚴重的情況下甚至會導致所設計的產品根本無法製造出來。規範設計作業，才能提高生產效率和改善產品的質量。什麼是DFM？在《加工與製造工程師手冊》（Tool and Manufacturing Engineers Handbook 作者William H.　Cubberly 和Raman Bakerjian）中對DFM作了如下解釋：「DFM主要研究產品本身的物理設計與製造系統各部分之間的相互關係，並把它用於產品設計中以便將整個製造系統融合在一起進行總體優化。DFM可以降低產品的開發週期和成本，使之能更順利地投入生產。」從所周知，設計階段決定了一個產品80%的製造成本，同樣，許多質量特性也是在設計時就固定下來，因此在設計過程中考慮製造因素是很重要的。若想提高設計及生產的效率，各公司都根據自已的生產條件建立起自已的一套DFM，並對其進行分類和維護，DFM文件應該是隨環境條件變化而改變的動態性文件，糨至少要包括設計人員，製造人員，市場人員和財物部門的人員等一起建立維護。

1. 其它設計之相關

　對塑膠性能的瞭解程度決定了你設計產品時用料的合理程度（包括：塑性，硬度，透明，耐高溫，防火，超聲等），如果對這方面不瞭解，可能設計出來的產品會出現貴料亂用，或者產品強度不夠，以及一些其他方面問題，所以設計結構時在滿足產品需要的前提下另外考慮的就是塑膠的價格因素，因為產品的用料成本直接關係到產品的價格。

　對模具結構的瞭解程度決定了你設計產品的易製造程度，嚴重時可能無法出模或者是很複雜的模具結構。如產品結構設計時在不影響外觀的前提下可以設計成插穿的結構就不做成行位的結構，要以最簡單的模具結構達到所需求產品功能。

2. 生產之關聯　
　
　整個生產過程打個比方很像做菜，有以下三個階段：首先是有人想食譜，這等於是工程的設計開發;其次要想做出好味道，還得找一個很好的廚師來操作，這就相當於我們的製造;三是要有好的原料和佐料，光有食譜和廚師，沒有好的原料和佐料，也做不出好菜來，因此可以說：開發設計就是設計一個食譜，生產部門就是製造者，再加上供應商提供好的原料，我們才能做出好的產品。此外，批量生產不像手工藝品，可一個兩個慢慢的來，批量生產，一致性要好，在很短的時間內以低的成本，使每一個產品都能百分之百地達到質量的要求。因此，生產和設計必須緊密結合，相輔相成，才能達到設計目標和生產要求。設計與工藝緊密結合，是目前行業中存在的一個主要的問題。設計人員不瞭解工藝，或者工藝人員不瞭解設計要求，都不利於電子產品的製造。在設計，工藝和組裝部門之間，協作關係的建產從製造工藝的角度來說是非常必要的。

肆、其它

　在競爭日趨激烈的情況下，目前許多工廠都較重視產品的上市時間。要提高這方面的能力，技術整合，標準化和不斷學習是非常重要的。而這種做法在相當大的程度上依賴於信息的準確性和及時溝通。網絡化可以減少重複的修改和輸入工作，因此節省設計時間而提高產品上市時間，同時減少輸入時犯錯的機會，可以通過電腦軟件進行有效的管理控制。

　在現階段來說我們CACT工程人員所做的只是將TACT的產品設計意圖進行詮譯或解讀，打個比方TACT給了一個蛋我們就要考慮把蛋變成雞，並讓雞下蛋，然後蛋再變雞，以此類推從一個蛋變成很多的蛋。

　在我進入工作的這些時間以來覺得做好一個工程技術人員首先必須要有細緻，縝密的思考，再就是優化統籌能力，能按排好工作的先後及急緩情況的處理，最後就是發現間題並能做作最優化的解決方案。

　每天我們都在成長，努力的去做事情並形成一種關於Case 的思考模式或稱之為思維定式，並用更加專業的眼光去看待一切事物。

[回上層目錄]

除商業用途，歡迎轉載。
轉載時請勿更改、刪減、或增加任何文字；並請註明出處。
以上文字或圖片若有侵害到任何人的權益，請來信至dcc@act-ioi.com.tw。