面向製造和裝配的產品設計DFMA(一)

在經濟全球化和行業競爭加劇的情況下,如何以更低的成本、更短的時間、更高的質量進行產品開發已經成為決定企業生產存亡的重大課題。

站在設計的角度,如何以更低的成本、更短的時間、更高的質量進行成品開發呢?面向製造和裝配的產品設計(Design for Manufacture and Assembly,DFMA)或許能給出一部分答案。它從提高產品的可製造性和可裝配性入手,在產品設計階段就全面考慮成品製造和裝配的需求,同時與製造和裝配團隊密切合作,通過減少產品設計修改、減少產品生產製造工序、減少產品製造和裝配錯誤、提高產品製造和裝配效率,從而達到降低產品開發成本、縮短產品開發週期、提高產品質量的目的。

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說起面向製造和裝配的產品設計,我們先來談一下產品開發模式的演變。在古代製造業剛剛興起的時候,人們所能製造的產品很簡單,相應的製造工藝也很簡單,沒有出現明顯的社會分工,在這階段,產品的設計和製造工作都由同一個人來完成,這樣的開發模式被稱為原始產品開發模式。這種開發模式典型的特點是我設計,我製造,生產效率極其低下。

隨著社會的發展,人們的產品變得越來越複雜,產品相應的製造工藝也越來越複雜。此時產品設計和製造都需要很強的專業知識,無法由同一個人完成,而且原始產品開發模式效率太低,無法適應大批量的工業化生產,於是產品開發出現了設計和製造的社會分工,產品開發過程分為產品設計階段和產品製造階段,分別由設計工程師和工藝工程師負責。這種開發模式我們稱之為傳統產品開發模式,在這種開發模式裡,設計工程師關注的是如何實現產品的功能、外觀和可靠性要求,而不去關心是如何製造、如何裝配的;當設計工程師完成產品設計後,由工藝工程師進行產品的製造和裝配設計。這種開發模式存在一個致命缺陷是產品設計和產品製造之間溝通很好甚至沒有溝通,產品設計不關心設計的產品能不能順利製造,不關心製造的合格率高不高,更不關心產品的製造成本,這就是典型的“我們設計,你們製造”。

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目前我國絕大部分企業處於這種傳統開發模式之下,產品設計更多考慮上級客戶對功能性能的需求,難以考慮下級來自制造裝配等方面的要求,設計的產品可製造性、可裝配型差,使產品開發過程變成了設計、製造、修改設計、再製造的反覆循環,從而造成產品設計修改多、產品開發週期長,開發成本高、質量低等問題。產品成本也僅僅是從產品材料、零部件供應商等方面考慮,殊不知如果產品設計一開始考慮了產品的可製造性和可裝配性,產品在製造工序、裝配效率、合格率提升這塊省下的成本更加可觀。

很明顯,產品設計與產品製造的脫節是造成上述後果的根本原因,設計與製造並不應該是簡單的先後順序,不應該是“我們設計,你們製造”的關係,而應該是“你中有我,我中有你”的關係。在產品設計階段就應該考慮製造與裝配對產品設計的要求,製造和裝配的要求越早介入到設計中,越對產品開發有利,使得設計出來的產品具有很好的可製造性和可裝配性,從根本上避免在產品開發後期的製造和裝配質量問題。 “第一次就把事情做對做好”這就是面向製造和裝配的產品開發模式。在面向製造和裝配的產品開發中進行的設計就是面向製造和裝配的設計(DFMA)。

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在面向製造和裝配的設計中,產品設計的要求不再僅僅來源於上級客戶或消費者的要求,還應該滿足以下六個方面的要求。

面向製造和裝配的產品設計DFMA(一)


客戶和消費者的要求很容易理解,主要來自客戶對產品功能、質量、外觀、可靠性等方面的要求,這是產品開發的前提。

產品製造的要求主要是指產品通過什麼工藝加工,不要以為產品根據客戶的要求在三維軟件中繪製出圖紙就大功告成了,產品繪製出來不一定產品就能製造出來,或者說產品不一定能夠以最低的成本、最短的時間和最高的質量製造出來。

裝配的要求是指產品設計需要考慮後續的裝配要求,現有的裝配技術和手段。產品能設計出來並不一定能夠組裝起來,或者以最高的裝配質量、最低的裝配成本,最高的合格率組裝起來,產品的設計應保證良好的裝配性,要求縮短裝配時間、提高產品的裝配效率和質量、降低裝配成本。

測試的要求主要是指產品在設計過程中需考慮產品在生產過程中怎麼有利於產品的測試,產品在製造過程中必須經過相關的測試檢驗才能進入市場,那麼如何保證產品在製造過程中可以被有效的檢測,比如預留檢測點,預留測試工裝的夾持平面等,在設計過程中都要被考慮到。

成本要求是產品設計必須考慮的問題,只有產品有足夠的利潤,企業才能生存,進行產品設計時不僅應考慮產品材料、質量等明面上的成本外,也應考慮製造、裝配上的隱性成本。

其他要求還包括環保、產品易拆卸、易維護等要求。

面向製造和裝配的產品開發流程如下:

面向製造和裝配的產品設計DFMA(一)


面向製造和裝配的產品開發的核心是“我們設計,你們製造,設計充分考慮製造的要求”、“第一次就把事情做對”。面向製造和裝配的產品開發具有以下四大優點:產品設計修改次數少、產品開發週期短、產品成本低和產品質量高。

面向製造和裝配的產品設計DFMA(一)


好了,DFMA開發方式的重要性在這裡就不在贅述了,後續會陸續推出面向裝配的設計指南、鈑金件面向製造設計指南、壓鑄件面向製造設計指南等,和大家一起討論學習。

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以下很重要,以下很重要,以下很重要,重要的事情說三遍!

歡迎各位技術大牛、行業專家積極投稿,分享自己在DFMA設計上的經驗,形成百家爭鳴、百花齊放的技術浪潮。


面向製造和裝配的產品設計DFMA(一)

The End


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圖片:樹人周

文章:樹人周

排版:晨兮


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