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【未來工廠】(四):數字操作手冊的制作方法

2013年09月16日09:17    

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要實現“單人式單元生產”,必須彌補人類“記憶力差”這一弱點,解決方法就是“數字操作手冊”(圖1),本篇就來介紹一下如何制作數字操作手冊。

圖1:數字操作手冊實例

利用三維CAD數據來表示零件形狀及組裝順序等。關鍵是建立與生產進程聯動切換畫面的機制以及制作盡量精簡文字信息的畫面。

在制作試制品之前制作組裝手冊

筆者在上一篇的最后講到,筆者在羅蘭公司工作時曾想把印在紙上的組裝手冊數字化,在顯示器等設備上顯示,形成數字操作手冊。筆者跟當時負責開發的董事說了這件事,對方提出了一個條件,那就是“禁止使用數碼相機”。

當時,組裝手冊是根據產品設計基本完成后才開始制造的最終試制品制成的。如果有時間,筆者還希望畫些一目了然的技術插圖,貼在手冊上。但是,從產品設計完成到需要手冊的時間非常短。為了縮短制作手冊的時間,採用的是用數碼相機拍攝試制品、然后把圖像貼到制表軟件的文件中等方法。

紙質手冊採用的是A3紙,橫過來使用。左半部分用文字注明操作內容、使用零件和注意事項,右半部分貼圖片。這樣制成的組裝手冊如果使用大型噴墨打印機印刷,要印500多張,有時一本厚5cm文件夾都裝不下。並且,由於彩色印刷的成本很高,因此採用單色印刷。因此,以前的組裝手冊上的圖片根本看不清楚。

如果只是想“讓圖片清晰一點”,可以在紙上彩色印刷或在顯示器上顯示,而后者隻有做成數字操作手冊才能實現。

但是,董事不讓使用數碼相機。筆者思考了一下這位董事的意圖,最后明白這位董事的本意是不讓使用試制品,也就是在試制品完成之前就要做好組裝手冊。

單純把紙質手冊數字化,那就必須使用數碼相機拍攝的圖像,並且要等試制品完成之后才能制作。但是,如果使用三維CAD數據就不必如此了,也就能夠滿足董事提出的條件。筆者要使用三維數據的原因之一就在於此。

使用靜態圖像

要想在數字操作手冊中使用三維數據,那麼產品設計中就必須使用三維CAD,然而當時的設計部門還沒有導入三維設計。為了回避因用不慣三維設計而耽誤開發的風險,筆者當時首先選擇的採用三維設計的產品是,零件個數隻有100個左右、面向利基市場的新產品——金屬打印機“METAZA”。當時,開發負責人同意同時推進以數字操作手冊為核心的單人式單元生產這一新型生產系統的開發和新產品的開發,為確保安全,制定了CAD數據共享方法等規則。

三維CAD方面,當即決定採用“SolidWorks”。問題是用來模擬組裝方法的數字樣機(DMU)工具要選擇哪一種,當時負責選擇DMU工具的工作人員比較了近20種DMU工具,最終選擇了“Vis View”。

在選擇DMU工具時,還曾考慮通過動畫(視頻)來顯示零件的動態等,但最終的結論是組裝手冊必須採用靜止圖像。因為看著視頻記住組裝順序、然后再實際操作的方式會浪費掉看視頻的時間。而且,雖說隻有十幾秒的操作但必須要記住視頻內容,也就是說,存在依賴人記憶力的部分。最終,組裝手冊採用了靜止圖像,而現場服務手冊採用了視頻方式。

雖然筆者下了這樣的定論,但仍有很多企業採用基於視頻的操作手冊。因此,關於在手冊中使用視頻到底好不好,筆者講一個小插曲。

某汽車廠商的生產技術人員到羅蘭公司來做交流。在他們參觀了工廠之后,雙方展開了討論。對方認為單人式單元生產不適合量產型汽車的組裝,但是對數字操作手冊非常感興趣。

我們的數字操作手冊隻採用了靜止圖像,而對方向我們展示的是非常棒的視頻手冊,用VTR拍攝並通過動作捕捉技術記錄了有經驗的老工人的動作,並與產品的三維CAD數據融合在了一起。

對方指出:“讓新手反復看這個手冊,就能夠達到跟老工人一樣的操作水平,從而跟上生產節拍。”對此,筆者回答說:“如果真能這樣,那麼隻要反復看一流高爾夫球手打球的VTR,任何人就都能達到專業水平了。”之后,筆者向其介紹了我們採用靜止圖像的理由。

對方留下“你們的想法很好,不過我也不認為我們有錯。今后,還要多多交流”這樣的話,就回去了。

筆者在這裡並不是要完全否定視頻手冊,希望讀者根據自己所處的環境和組裝條件等選擇適合自己的方式。

在選擇軟件工具時也是如此。筆者去年參加某個活動時,有機會看到了Lattice Technology公司開發的小容量三維數據格式“XVL”的使用場景。當時令筆者震驚的是,這種格式的數據不僅能用來加工三維CAD數據,還能導入CG、數碼相機拍攝的靜止圖像及三維掃描儀的數據,同時進行加工(圖2)。如果用辦公軟件來比喻,感覺就像可以同時導入微軟的“Word”、“Excel”文件及各種圖像數據進行編輯的“PDF”一樣。

圖2:數字操作手冊中使用的各種圖像的差異

三維數據比照片更清晰好用。三維數據中,設計時制作的三維CAD數據要比需要實物的三維掃描數據更好,因為能夠提前制成手冊。

筆者不由感嘆,要是10年前有這個,就能使採用數字操作手冊的單人式單元生產(數字工作台)變得更輕鬆。很容易想象到的場景是:手邊的信息終端上顯示著含有零件實拍圖像的數字操作手冊,一名工人看著屏幕獨自完成大型裝置的組裝。

盡量減少文字

關於數字操作手冊,還有一個要點需要指出,那就是要盡量減少解說等的文字。盡量做到在手冊上不留文字信息,及“無字化”。

因為有最好的素材——三維CAD數據,使用箭頭等符號和表示特性的數字便可一目了然。箭頭、字體及顏色等最好根據生產工人的意見選擇通俗易懂的,然后標准化。比如,表示螺釘扭矩大小的數字的字體要一致,還要對各種數值大小採用的顏色作出規定(例如“0.8N·m”用紅色,“1.0N·m”用藍色等)。

筆者在檢查相關負責人提交的數字操作手冊時注重的是文字量,而且,對於“注意”一詞尤為敏感,因為不能依靠注意力這種不可靠的東西。

當時,筆者決定退回重做,於是對他說:“你制作的手冊中有N個‘注意’,請想辦法去掉這個詞。”(作者:關伸一,日經技術在線! 供稿) 

(責編:值班編輯、庄紅韜)

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