面向制造和装配的产品设计DFMA(一)

在经济全球化和行业竞争加剧的情况下,如何以更低的成本、更短的时间、更高的质量进行产品开发已经成为决定企业生产存亡的重大课题。

站在设计的角度,如何以更低的成本、更短的时间、更高的质量进行成品开发呢?面向制造和装配的产品设计(Design for Manufacture and Assembly,DFMA)或许能给出一部分答案。它从提高产品的可制造性和可装配性入手,在产品设计阶段就全面考虑成品制造和装配的需求,同时与制造和装配团队密切合作,通过减少产品设计修改、减少产品生产制造工序、减少产品制造和装配错误、提高产品制造和装配效率,从而达到降低产品开发成本、缩短产品开发周期、提高产品质量的目的。

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说起面向制造和装配的产品设计,我们先来谈一下产品开发模式的演变。在古代制造业刚刚兴起的时候,人们所能制造的产品很简单,相应的制造工艺也很简单,没有出现明显的社会分工,在这阶段,产品的设计和制造工作都由同一个人来完成,这样的开发模式被称为原始产品开发模式。这种开发模式典型的特点是我设计,我制造,生产效率极其低下。

随着社会的发展,人们的产品变得越来越复杂,产品相应的制造工艺也越来越复杂。此时产品设计和制造都需要很强的专业知识,无法由同一个人完成,而且原始产品开发模式效率太低,无法适应大批量的工业化生产,于是产品开发出现了设计和制造的社会分工,产品开发过程分为产品设计阶段和产品制造阶段,分别由设计工程师和工艺工程师负责。这种开发模式我们称之为传统产品开发模式,在这种开发模式里,设计工程师关注的是如何实现产品的功能、外观和可靠性要求,而不去关心是如何制造、如何装配的;当设计工程师完成产品设计后,由工艺工程师进行产品的制造和装配设计。这种开发模式存在一个致命缺陷是产品设计和产品制造之间沟通很好甚至没有沟通,产品设计不关心设计的产品能不能顺利制造,不关心制造的合格率高不高,更不关心产品的制造成本,这就是典型的“我们设计,你们制造”。

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目前我国绝大部分企业处于这种传统开发模式之下,产品设计更多考虑上级客户对功能性能的需求,难以考虑下级来自制造装配等方面的要求,设计的产品可制造性、可装配型差,使产品开发过程变成了设计、制造、修改设计、再制造的反复循环,从而造成产品设计修改多、产品开发周期长,开发成本高、质量低等问题。产品成本也仅仅是从产品材料、零部件供应商等方面考虑,殊不知如果产品设计一开始考虑了产品的可制造性和可装配性,产品在制造工序、装配效率、合格率提升这块省下的成本更加可观。

很明显,产品设计与产品制造的脱节是造成上述后果的根本原因,设计与制造并不应该是简单的先后顺序,不应该是“我们设计,你们制造”的关系,而应该是“你中有我,我中有你”的关系。在产品设计阶段就应该考虑制造与装配对产品设计的要求,制造和装配的要求越早介入到设计中,越对产品开发有利,使得设计出来的产品具有很好的可制造性和可装配性,从根本上避免在产品开发后期的制造和装配质量问题。 “第一次就把事情做对做好”这就是面向制造和装配的产品开发模式。在面向制造和装配的产品开发中进行的设计就是面向制造和装配的设计(DFMA)。

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在面向制造和装配的设计中,产品设计的要求不再仅仅来源于上级客户或消费者的要求,还应该满足以下六个方面的要求。

面向制造和装配的产品设计DFMA(一)


客户和消费者的要求很容易理解,主要来自客户对产品功能、质量、外观、可靠性等方面的要求,这是产品开发的前提。

产品制造的要求主要是指产品通过什么工艺加工,不要以为产品根据客户的要求在三维软件中绘制出图纸就大功告成了,产品绘制出来不一定产品就能制造出来,或者说产品不一定能够以最低的成本、最短的时间和最高的质量制造出来。

装配的要求是指产品设计需要考虑后续的装配要求,现有的装配技术和手段。产品能设计出来并不一定能够组装起来,或者以最高的装配质量、最低的装配成本,最高的合格率组装起来,产品的设计应保证良好的装配性,要求缩短装配时间、提高产品的装配效率和质量、降低装配成本。

测试的要求主要是指产品在设计过程中需考虑产品在生产过程中怎么有利于产品的测试,产品在制造过程中必须经过相关的测试检验才能进入市场,那么如何保证产品在制造过程中可以被有效的检测,比如预留检测点,预留测试工装的夹持平面等,在设计过程中都要被考虑到。

成本要求是产品设计必须考虑的问题,只有产品有足够的利润,企业才能生存,进行产品设计时不仅应考虑产品材料、质量等明面上的成本外,也应考虑制造、装配上的隐性成本。

其他要求还包括环保、产品易拆卸、易维护等要求。

面向制造和装配的产品开发流程如下:

面向制造和装配的产品设计DFMA(一)


面向制造和装配的产品开发的核心是“我们设计,你们制造,设计充分考虑制造的要求”、“第一次就把事情做对”。面向制造和装配的产品开发具有以下四大优点:产品设计修改次数少、产品开发周期短、产品成本低和产品质量高。

面向制造和装配的产品设计DFMA(一)


好了,DFMA开发方式的重要性在这里就不在赘述了,后续会陆续推出面向装配的设计指南、钣金件面向制造设计指南、压铸件面向制造设计指南等,和大家一起讨论学习。

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以下很重要,以下很重要,以下很重要,重要的事情说三遍!

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面向制造和装配的产品设计DFMA(一)

The End


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面向制造和装配的产品设计DFMA(一)

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图片:树人周

文章:树人周

排版:晨兮


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