การผลิตต้นแบบเทียบกับการผลิตจำนวนมาก: อะไรเปลี่ยนแปลงไปบ้างในกระบวนการผลิตยาง?
หลังจากการทดสอบ ตัวอย่างชิ้นงานถือว่าน่าพอใจ เข้ากันได้กับเครื่องจักร และผ่านการทดสอบบนแท่นทดสอบ ปัญหาต่อไปคือการเริ่มต้นการผลิตให้เร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ต้นแบบอาจแสดงให้เห็นถึงแนวคิดของชิ้นส่วน แต่ส่วนใหญ่แล้วยังคงมีคำถามเกี่ยวกับการผลิตที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข
ช่องว่างในกระบวนการผลิตนี้ส่งผลให้การเปิดตัวผลิตภัณฑ์บางอย่างมีความท้าทาย โดยปกติแล้ว การผลิตต้นแบบยางจะเป็นการผลิตจำนวนน้อยในระยะเริ่มต้น เพื่อทำความคุ้นเคยกับวัสดุและกระบวนการผลิต ซึ่งจะนำไปใช้ในขั้นตอนการผลิตในภายหลัง ในทางกลับกัน ระบบการผลิตมีเป้าหมายเดียวคือ การผลิตชิ้นส่วนอย่างสม่ำเสมอ ติดตามการผลิต และในความถี่ที่สอดคล้องกับรูปแบบการสั่งซื้อจริงของบริษัท
แบบร่างเดิมอาจยังคงใช้ได้ ในขณะที่สิ่งอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับโรงงาน (เครื่องมือ จำนวนช่อง การตกแต่ง การตรวจสอบ วัสดุห่อหุ้ม และช่วงเวลาการทำงานที่ยอมรับได้) จะเปลี่ยนแปลงไปอย่างสิ้นเชิงในระหว่างขั้นตอนการผลิตเครื่องมือ
ต้นแบบนี้สะท้อนถึงคำถามเชิงกายภาพ
โดยพื้นฐานแล้ว การสร้างต้นแบบคือการตั้งคำถามต่อไปนี้ รูปทรงนั้นสามารถประกอบ เปลี่ยนรูป ปิดผนึก ยึดตรึง ส่งผ่านแรง หรือใช้งานในลักษณะอื่นได้หรือไม่? เราสามารถทำได้โดยการใช้เครื่องมืออ่อน การใช้ชิ้นส่วนแทรกแบบช่องเดียว การตัดและเชื่อมวัสดุ หรือวิธีการอื่น ๆ ที่เลือกโดยเน้นการเรียนรู้เป็นหลัก แม้ว่าจะต้องแลกมาด้วยการผลิตสินค้าในราคาถูกก็ตาม วิธีการนั้นสำคัญมาก เพราะมันส่งผลต่อขอบเขตของสิ่งที่สามารถพิสูจน์ได้จากตัวอย่างนั้น ๆ
จะเป็นข้อได้เปรียบอย่างมากหากต้นแบบยางสะท้อนถึงองค์ประกอบ เนื้อสัมผัส และรูปทรงของชิ้นส่วนจริงได้ในระดับที่ทำให้การทดสอบยังคงแม่นยำ อย่างไรก็ตาม การใช้ตัวอย่างที่ดูดีเพียงชิ้นเดียวมาเป็นหลักฐานสนับสนุนการซื้อเครื่องหล่อหลายช่องที่ยังไม่ได้สร้างขึ้นนั้นเป็นเรื่องอันตรายอย่างยิ่ง
การตัดแต่งขอบด้วยมืออาจใช้ได้ดีสำหรับการตรวจสอบความพอดี อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่ได้แสดงให้เห็นว่าเศษโลหะส่วนเกินจะกำจัดมวลของชิ้นส่วนได้อย่างไร ตัวอย่างที่เลือกมาอย่างดีอาจผ่านข้อกำหนดด้านขนาดได้ แต่วิธีนี้ไม่ได้เปิดเผยความแปรผันระหว่างโพรงของแม่พิมพ์เดียวกันหรือภายในกะการผลิตปกติ
ต้นแบบควรเป็นหลักฐานชิ้นหนึ่ง: ตัวอย่างนี้จะสนับสนุนการตัดสินใจใด และเงื่อนไขการผลิตในอนาคตใดบ้างที่ยังขาดอยู่?
ช่วงเวลาที่ไม่น่าพึงพอใจระหว่างนั้นคือการทดลองใช้งาน
บ่อยครั้งที่กลุ่มต่างๆ พูดถึงการสร้างต้นแบบเป็นขั้นตอนแรก แล้วค่อยพูดถึงผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ราวกับว่ามีเพียงสองความเป็นไปได้เท่านั้น แต่ระหว่างสองขั้นตอนนี้จะมีขั้นตอนนำร่อง ซึ่งจะต้องนำไอเดียทั้งหมดมาทดลองใช้จริงหลายๆ ครั้ง เพื่อแสดงให้เห็นถึงผลลัพธ์ที่ยั่งยืน มากกว่าแค่ความสำเร็จในการทดลองครั้งแรก
การที่ไม่ต้องมีการแทรกแซงด้วยมืออย่างต่อเนื่องในระหว่างการทดลองเดินเครื่อง จะช่วยให้ทีมเห็นว่ากระบวนการควรดำเนินไปอย่างไร และไม่ต้องพึ่งพาการแก้ไขปัญหาด้วยมือในยามวิกฤต โดยปกติแล้ว แผนการผลิตและใบเสนอราคาควรระบุรายละเอียดงานที่ทำด้วยมือ เช่น การแยกและทำความสะอาดประตู หรือการปรับชิ้นส่วนก่อนการวัด
กรณีศึกษาจากชีวิตจริง: ชิ้นส่วนเล็กๆ สามชิ้น ปัญหาที่แตกต่างกันสามประการในกระบวนการผลิต
ไซมอน ผู้อำนวยการฝ่ายเทคนิคที่ทำงานอยู่ที่ SIMTEC (บริษัทผลิตแม่พิมพ์และเครื่องมือ) ได้อธิบายรายละเอียดงานของเขาเกี่ยวกับการพัฒนาอุปกรณ์ตรวจวัดระดับน้ำตาลในเลือดแบบสวมใส่ได้ โดยระบุว่ามีการใช้ชิ้นส่วนซิลิโคนขนาดเล็กสำหรับอุปกรณ์ดังกล่าว ซึ่งประกอบด้วยส่วนประกอบ 3 ส่วน ได้แก่ ชิ้นส่วนแบบส่วนประกอบเดียวที่ทำจากยางซิลิโคนเหลว และชิ้นส่วนแบบสองส่วนประกอบอีก 2 ชิ้น โดยชิ้นหนึ่งทำจาก LSR อีกชิ้นทำจากโพลีคาร์บอเนต น้ำหนักที่เผยแพร่ของชิ้นส่วนเหล่านี้คือ 0.03 กรัม 0.11 กรัม และ 0.33 กรัม [1]
ในขั้นตอนนี้ เม็ดแทรกเฉพาะทางช่วยให้สามารถผลิตชิ้นส่วนจำนวนน้อยสำหรับวัตถุประสงค์ต่างๆ เช่น การประกอบ ความสวยงามของชิ้นส่วน การตรวจสอบการทำงาน และการฆ่าเชื้อ เมื่อบรรลุวัตถุประสงค์เหล่านี้และมีการผลิตชิ้นส่วนนำร่องแล้ว บริษัทจึงเริ่มการผลิตที่โรงงาน SIMTEC ในเซาท์ฟลอริดา โดยใช้แม่พิมพ์สององค์ประกอบ 32+32 ช่องจำนวน 2 เครื่อง นอกเหนือจากแม่พิมพ์องค์ประกอบเดียว 128 ช่อง [1]
ปัญหาที่เกิดขึ้นจากการผลิตในปริมาณมากไม่ได้มีแค่เรื่องการขึ้นรูปเท่านั้น บริษัทรายงานว่าการใช้ชิ้นส่วนยางซิลิโคนเหลวที่มีน้ำหนักเบาทำให้ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับไฟฟ้าสถิตในการจัดการเพิ่มขึ้นอย่างมาก การแก้ไขปัญหาเหล่านี้จำเป็นต้องมีการสร้างห้องคลีนรูม ISO Class 8 แบบกำหนดเองสำหรับการจัดการชิ้นส่วน การแยกตามโพรง และอุปกรณ์การจัดการแบบกำหนดเอง ต่อมาได้มีการนำแม่พิมพ์เข้ามาเพิ่มเนื่องจากความต้องการเพิ่มขึ้น [1]
นี่เป็นกรณีศึกษาที่ SIMTEC นำเสนอต่อสาธารณะ ไม่ใช่โครงการของ Yida และหน้าเว็บไม่ได้เผยแพร่ผลผลิต เวลาในการผลิต หรือการเปรียบเทียบต้นทุน อย่างไรก็ตาม มันได้ชี้ให้เห็นประเด็นสำคัญ: เครื่องมือต้นแบบที่ประสบความสำเร็จเป็นส่วนหนึ่งของกระบวนการเรียนรู้ ในขณะที่การผลิตชิ้นส่วนยางจำนวนมากนั้นต้องการกำลังการผลิตและระบบการจัดการแบบใหม่
ชิ้นส่วนนั้นไม่ได้เปลี่ยนแปลง แต่ระบบต่างหากที่เปลี่ยนไป
การเปลี่ยนแปลงเครื่องมือจากการเข้าถึงไปสู่การทำซ้ำ
ชิ้นส่วนต้นแบบอาจให้ความสำคัญกับความเร็วในการปรับเปลี่ยนและการเข้าถึงรูปทรงเรขาคณิตที่สำคัญ เครื่องมือการผลิตยางต้องจัดการเรื่องความสมดุลของทางวิ่ง การระบายอากาศ อุณหภูมิ การปลดปล่อย และการบำรุงรักษาในทุกช่องที่ต้องการ ความต้องการเหล่านี้อาจเปลี่ยนแปลงการพิจารณาเส้นแบ่งหรือช่องทางเข้าก่อนที่จะสรุปเลือกใช้เหล็ก
จำนวนช่องแม่พิมพ์ที่มากขึ้นไม่ได้หมายความว่าจะดีกว่าเสมอไป อาจช่วยลดเวลาการผลิตต่อชิ้นได้เมื่อระบบเสถียรแล้ว แต่จะทำให้ขนาดของแม่พิมพ์ใหญ่ขึ้น จึงต้องพิจารณาความสมดุลระหว่างปริมาณงานและจำนวนผลลัพธ์ที่ได้จากแต่ละช่องแม่พิมพ์ ขนาดของแม่พิมพ์สำหรับการผลิตยางควรคำนึงถึงความต้องการที่แท้จริงและกำลังการผลิตในขั้นตอนถัดไป ไม่ใช่พิจารณาจากอัตราการขึ้นรูปตามทฤษฎีเพียงอย่างเดียว
สารประกอบดังกล่าวกลายเป็นสินค้าควบคุมปริมาณ
ในระหว่างขั้นตอนการพัฒนา ทีมงานอาจมุ่งเน้นไปที่กลุ่มโพลิเมอร์และความแข็งที่กำหนดไว้ ส่วนในขั้นตอนการผลิต จำเป็นต้องมีข้อมูลยืนยันตัวตนของสารประกอบที่ได้รับการอนุมัติ แหล่งที่มา บันทึกการผลิต การควบคุมอายุการเก็บรักษา และกฎเกณฑ์สำหรับการทดแทน สารประกอบสองชนิดที่มีคำอธิบายกว้างๆ เหมือนกัน อาจผ่านกระบวนการที่แตกต่างกัน และให้ผลลัพธ์ด้านการอัด การเสื่อมสภาพ หรือการใช้งานที่แตกต่างกันได้
หากมีการเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบหรือแหล่งที่มาหลังจากได้รับการอนุมัติแล้ว ให้ทำการทดสอบตามระดับความเสี่ยง ใบรับรองใหม่ไม่ได้หมายความว่าจะยังคงรักษาคุณสมบัติการยึดเกาะ แรงปิดผนึก หรือการตอบสนองของการประกอบในระยะยาวไว้ได้โดยอัตโนมัติ
การตกแต่งขั้นสุดท้ายกลายเป็นกระบวนการที่ทำซ้ำได้
ช่างเทคนิคสามารถตัดแต่งชิ้นงานจำนวนเล็กน้อยภายใต้กล้องจุลทรรศน์ได้ แต่ในการผลิตจำนวนมาก วิธีการจะต้องปกป้องขอบชิ้นงานเดียวกันในอัตราที่ต้องการ การกำจัดเศษโลหะด้วยความเย็นจัด การตัดแต่งด้วยเครื่องจักร การล้าง หรือการอบหลังการขึ้นรูป อาจเหมาะสม แต่แต่ละวิธีจะเพิ่มขั้นตอนการทำงานและอาจทำให้ชิ้นงานสำเร็จรูปเปลี่ยนแปลงไปได้
ตรวจสอบชิ้นงานตัวอย่างหลังทุกขั้นตอนที่จำเป็น ขนาดที่วัดได้ขณะถอดแบบอาจเปลี่ยนแปลงไปหลังจากการอบแห้งหรือการปรับสภาพ ขอบที่เรียบเนียนก่อนการเคลื่อนย้ายวัสดุอาจทำให้เกิดการสะสมของอนุภาคหรือความผิดรูปในระหว่างการแยกและการบรรจุ
การวัดกลายเป็นระบบ ไม่ใช่แค่การวัดด้วยเวอร์เนียร์คาลิเปอร์
ISO 3302-1:2014 กำหนดระดับความคลาดเคลื่อนสำหรับผลิตภัณฑ์ยางที่อยู่ในขอบเขต และได้รับการยืนยันว่ายังคงใช้ได้จนถึงปี 2024 ไม่ครอบคลุมถึงวงแหวนซีลแบบวงแหวนที่มีความแม่นยำสูง และไม่ได้กำหนดว่าความคลาดเคลื่อนใดที่ใช้งานได้จริงสำหรับการประกอบของลูกค้า [2]
ASTM D3767 ครอบคลุมการวัดขนาดของผลิตภัณฑ์ยางและระบุว่าแรงดันของเครื่องมือสามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อความหนาที่สังเกตได้ของวัสดุที่อ่อนนุ่มและยืดหยุ่นได้ โดยอธิบายวิธีการวัด แต่ไม่ได้อธิบายแผนการสุ่มตัวอย่างหรือขีดจำกัดการยอมรับสำหรับชิ้นส่วนเฉพาะ [3]
ภาพวาดควรระบุคุณลักษณะที่สำคัญและเงื่อนไขการวัดอย่างชัดเจน เช่น การเคลื่อนที่แบบอิสระหรือแบบถูกจำกัด ระยะเวลาการปรับสภาพ และตำแหน่งของหัววัด มิเช่นนั้น ชิ้นงานเดียวกันอาจให้ผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกันได้
การตรวจสอบต้องก้าวให้ทันกับผลผลิต
กล้องสามารถตรวจสอบขนาดที่มองเห็นได้หรือลักษณะพื้นผิวได้อย่างรวดเร็ว แต่เฉพาะสิ่งที่ได้รับการตรวจสอบแล้วว่าสามารถตรวจจับได้เท่านั้น ไม่สามารถระบุส่วนประกอบหรือรับประกันอายุการใช้งานของการปิดผนึกได้ การตรวจสอบอัตโนมัติยังต้องการการนำเสนอที่มั่นคง ชิ้นส่วนที่อ่อนนุ่มและไวต่อไฟฟ้าสถิตอาจจัดวางได้ยากกว่าชิ้นส่วนที่เป็นแม่พิมพ์
การควบคุมคุณภาพการผลิตยางเริ่มต้นด้วยการกำหนดข้อบกพร่องที่บุคลากรและอุปกรณ์สามารถนำไปใช้ได้อย่างสม่ำเสมอ คำสั่งที่ไม่ชัดเจน เช่น "ไม่มีเศษยางส่วนเกิน" นั้นอ่อนกว่าการกำหนดขีดจำกัด ตำแหน่ง และวิธีการตรวจสอบหรือวัดที่ตกลงกันไว้
การอนุมัติการผลิตนั้นเกี่ยวข้องกับหลักฐานจากกระบวนการที่วางแผนไว้
สำหรับโปรแกรมยานยนต์ AIAG อธิบายว่า PPAP เป็นกระบวนการมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการแสดงให้เห็นว่าบันทึกการออกแบบและข้อกำหนดเป็นไปตามกระบวนการผลิตของซัพพลายเออร์อย่างสม่ำเสมอ เอกสารที่ต้องส่งจะแตกต่างกันไปตามลูกค้า [4]
PPAP ไม่ใช่ใบรับรองสากลสำหรับทุกโครงการเกี่ยวกับยาง และรายงานการทดสอบวัสดุก็ไม่ได้พิสูจน์ว่าชิ้นส่วนสำเร็จรูปจะใช้งานได้ดีกับอุปกรณ์ประกอบ แผนการปล่อยผลิตภัณฑ์ควรสอดคล้องกับการใช้งาน แบบร่าง ข้อกำหนดของลูกค้า และผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นหากเกิดความเสียหาย
ชุดควบคุมคุณภาพการผลิตยางที่ดีจะเชื่อมโยงบันทึกต่างๆ เข้ากับการจัดส่งที่เสร็จสมบูรณ์ ได้แก่ การแก้ไขส่วนผสมและแบบร่างที่ได้รับการอนุมัติ การระบุโพรง ผลลัพธ์ด้านมิติ เกณฑ์พื้นผิว การทดสอบการใช้งาน การตั้งค่ากระบวนการ บรรจุภัณฑ์ และการตรวจสอบย้อนกลับ
การประชุมก่อนการวางจำหน่ายควรตอบคำถามหกข้อต่อไปนี้
แม่พิมพ์ทุกอันสามารถผลิตชิ้นส่วนที่ยอมรับได้หลังจากการอุ่นเครื่องตามปกติหรือไม่? ชิ้นส่วนได้รับการวัดด้วยวิธีการที่ใช้ในการอนุมัติหรือไม่? การตกแต่งและการอบหลังการผลิตช่วยรักษาขอบที่สำคัญไว้ได้หรือไม่? ระบบการจัดการสามารถแยกและนับชิ้นส่วนโดยไม่เกิดความเสียหายได้หรือไม่? บรรจุภัณฑ์ปกป้องชิ้นส่วนระหว่างการจัดเก็บและการขนส่งหรือไม่? การเปลี่ยนแปลงวัสดุ เครื่องมือ และกระบวนการทุกอย่างได้รับการควบคุมหรือไม่?
คำถามเหล่านั้นมุ่งเป้าไปที่เส้นทางทั้งหมดโดยเจตนา ไม่ใช่แค่เรื่องการประชาสัมพันธ์ การทดลองใช้งานระยะสั้นที่เสถียรอาจช่วยสนับสนุนโครงการนำร่องครั้งต่อไป การเผยแพร่ตามปกติจำเป็นต้องมีการรวบรวมหลักฐานในระยะเวลา อัตรา และเงื่อนไขที่แสดงถึงคำมั่นสัญญาในการผลิต
แอปพลิเคชันที่อยู่ภายใต้ข้อกำหนดหรือเกี่ยวข้องกับความปลอดภัยอาจต้องการความสามารถเพิ่มเติม การตรวจสอบย้อนกลับ การฆ่าเชื้อ หรือหลักฐานการประกอบ ควรกำหนดรายละเอียดเหล่านี้ก่อนที่จะนำระบบการผลิตไปใช้
อย่าเปรียบเทียบราคาต้นแบบกับราคาต่อชิ้นของผลิตภัณฑ์จริง
ราคาต้นแบบรวมถึงการตั้งค่าปริมาณน้อย ชิ้นส่วนพิเศษ การดูแลทางวิศวกรรม และแรงงานคน ส่วนใบเสนอราคาการผลิตจะกระจายการลงทุนที่มากกว่าไปตามผลผลิตที่คาดหวัง และเพิ่มการตรวจสอบ การบำรุงรักษา การบรรจุภัณฑ์ และเอกสารประกอบที่เกิดขึ้นซ้ำๆ ตัวเลขเหล่านี้ตอบคำถามที่แตกต่างกัน
การประเมินที่เป็นธรรมจะแยกค่าใช้จ่ายในการผลิตและตรวจสอบความถูกต้องแบบครั้งเดียวออกจากค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นซ้ำๆ นอกจากนี้ยังต้องระบุจำนวนแม่พิมพ์ที่คาดการณ์ไว้ รอบการผลิต ผลผลิต เส้นทางการตกแต่ง ความถี่ในการตรวจสอบ และรูปแบบการสั่งซื้อ ราคาต่อหน่วยที่ไม่มีข้อสมมติเหล่านี้จะทำให้ข้อเสนอสองข้อดูเทียบเคียงกันได้ ทั้งๆ ที่อาจไม่เป็นเช่นนั้น
สานต่อการเรียนรู้
ต้นแบบยางสั่งทำที่ดีที่สุดนั้นทำได้มากกว่าแค่การได้รับการอนุมัติ การผลิตต้นแบบยางที่ดีจะเผยให้เห็นว่ามิติใดมีความสำคัญ พื้นผิวใดมีความละเอียดอ่อน ชิ้นส่วนนั้นจะประกอบเข้ากับชิ้นงานได้อย่างไร และความล้มเหลวแบบใดที่ยอมรับไม่ได้ บันทึกข้อมูลเหล่านั้นไว้ก่อนที่ทีมสร้างต้นแบบจะดำเนินการต่อไป
เมื่อพูดคุยเรื่องการถ่ายโอนงานกับ Yida ควรแบ่งปันเส้นทางการพัฒนาต้นแบบ รวมถึงตัวอย่างที่ได้รับการอนุมัติด้วย เช่น ข้อมูลวัสดุ ประเภทเครื่องมือ การแก้ไข ผลการทดสอบ ชิ้นส่วนที่ใช้ร่วมกัน ปริมาณที่คาดการณ์ไว้ และความเสี่ยงในการผลิตที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข การผลิตชิ้นส่วนยางจำนวนมากจะคาดการณ์ได้ดียิ่งขึ้นเมื่อการส่งมอบงานรวมถึงสิ่งที่ได้เรียนรู้ ไม่ใช่แค่เพียงรูปลักษณ์ของชิ้นส่วนเท่านั้น
