淺談DFM面向制造的設(shè)計(jì)開發(fā)應(yīng)用

王天宇，張運(yùn)芝，楊迪

沈陽機(jī)床股份有限公司

淺談DFM面向制造的設(shè)計(jì)開發(fā)應(yīng)用

王天宇，張運(yùn)芝，楊迪

沈陽機(jī)床股份有限公司

隨著市場競爭的加劇,越來越多的企業(yè)意識到縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間的重要性。提高產(chǎn)品開發(fā)速度,無論是對于企業(yè)快速響應(yīng)顧客需求,提高企業(yè)的競爭力，還是在降低產(chǎn)品的開發(fā)成本方面，都有著重大的意義。而“面向制造的設(shè)計(jì)”DFM，正是這樣一種有效的設(shè)計(jì)方法，在設(shè)計(jì)階段就充分考慮制造的要求，減少設(shè)計(jì)修改次數(shù)，“第一次就把事情做對”，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期短，降低產(chǎn)品開發(fā)成本。

DFM；設(shè)計(jì)；制造

1、DFM概念與模式解析

DFM，Design for Manufacture，也叫做面向制造設(shè)計(jì)或者是可制造設(shè)計(jì)，是并行工程在運(yùn)作時(shí)的一種設(shè)計(jì)方式，DFM在早期的思想主要是考慮設(shè)計(jì)階段初期的一些制約因素，像在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)所用到的機(jī)床種類，模具種類，對產(chǎn)品加工時(shí)的工具，以及產(chǎn)品的測量工具和所用費(fèi)用等。也是為相應(yīng)的工作人員提供設(shè)計(jì)或者修改方案的依據(jù)，在剛開始對產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該多考慮可制造性，以及產(chǎn)品相應(yīng)的期望值和開始所應(yīng)用的時(shí)間和成本等。

在串行的傳統(tǒng)產(chǎn)品研發(fā)中，產(chǎn)品的制造和工藝的設(shè)計(jì)的是分別進(jìn)行的，先進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)在對所需要的工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，這對于后期的整合產(chǎn)品是非常不利的，使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程與產(chǎn)品的加工過程銜接不上，這使得產(chǎn)品后續(xù)的裝配性和維護(hù)性不能得到很好的保證，加工的銜接不上也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的制造過程延長，設(shè)計(jì)改變變動(dòng)的大，經(jīng)費(fèi)增加，成本以及質(zhì)量都沒辦法得到保證，所以無法進(jìn)行大量生產(chǎn)，這樣對于人力和物力都是巨大的浪費(fèi)，。但是由于DFM理念的提出，對于傳統(tǒng)的研發(fā)產(chǎn)品模式是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，因?yàn)槠渫耆淖兞藗鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)順序，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝研發(fā)同時(shí)進(jìn)行，這樣可以充分考慮制約條件以及不用擔(dān)心兩個(gè)過程的銜接問題，也可以把產(chǎn)品的評審結(jié)果及時(shí)的反饋給設(shè)計(jì)者，對產(chǎn)品及時(shí)的提出建議，所以DFM是一種全新的簡單的便捷的為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供發(fā)開方法，降低成本，減少研發(fā)周期的可行之路。

2、DFM的設(shè)計(jì)原則與應(yīng)用

DFM面向制造的基本準(zhǔn)則有；①降低零部件形狀難度，②減少削切加工，③選擇方便于進(jìn)行加工的材料，④降低或去掉不必要的要求，⑤采用標(biāo)準(zhǔn)件，方便及時(shí)維修和更換，在面對不同的設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)應(yīng)有不同的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。

每個(gè)產(chǎn)品領(lǐng)域的DFM應(yīng)用是有很大差別的,因?yàn)樗c具體產(chǎn)品直接相關(guān)的,其中在電路板行業(yè)領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展最成熟,設(shè)計(jì)制造的一體化和平臺化已經(jīng)融合到軟件及規(guī)則庫中,并足夠的細(xì)化和可執(zhí)行。目前，國際上很多領(lǐng)域在開發(fā)設(shè)計(jì)上也已經(jīng)成熟的應(yīng)用了DFM技術(shù)工具，并從中“嘗到了甜頭”，例如計(jì)算機(jī)行業(yè)的Dell（戴爾）、Intel（因特爾）；汽車行業(yè)的Ford（福特）、BMW（寶馬）等和飛機(jī)制造領(lǐng)域的波音公司等。在制造前期解決或發(fā)現(xiàn)所有可能的質(zhì)量隱患，將產(chǎn)品研制的迭代次數(shù)降到最低，減少成本，提高了產(chǎn)品的市場競爭力。

3、DFM在并行工程中的角色

DFM只是并行工程技術(shù)和方法的一種，提到DFM，就不得不提幾個(gè)概念：DFX、DFMA、LCED。它們都是并行工程的技術(shù)和方法的代表，并與DFM有著層級拓展的關(guān)系。

首先，DFM是DFX設(shè)計(jì)方法中的一個(gè)重要的部分。而DFX，顧名思義就是Design for X，DFX的分類取決于X的含義，X可以代表產(chǎn)品生命周期中的某一環(huán)節(jié)，如加工，裝配，使用，維修，回收處理等，這一類DFX可以統(tǒng)稱為面向產(chǎn)品生命周期各個(gè)階段/環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)（DFL Design for Life Cycle）；X也可以代表決定產(chǎn)品競爭力的因素，如時(shí)間，成本，質(zhì)量，環(huán)境等，這一類DFX可以統(tǒng)稱為面向產(chǎn)品競爭力的設(shè)計(jì)（DFC Design for Competitiveness）。所以理論上DFX設(shè)計(jì)方法有很多，幾種典型的被實(shí)際研究過的DFX方法如下：面向制造的設(shè)計(jì)DFM（Design for Manufacture），面向裝配的設(shè)計(jì)DFA（Design for Assembly），面向檢驗(yàn)的設(shè)計(jì)DFI（Design for In?spection），面向服務(wù)的設(shè)計(jì)DFS（Design for Service），面向回收的設(shè)計(jì)DFR（Design for Recycling），面向質(zhì)量的設(shè)計(jì)DFQ（Design for Quality）。

其次，DFM常以和DFA一起組成DFMA的形式被廣泛應(yīng)用。DFMA即面向制造和裝配的設(shè)計(jì)，是最早最成熟的DFX方法。在實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)力和減少新產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間上充當(dāng)了催化劑的作用，其組織形式是把各職能部門的人員團(tuán)結(jié)成一個(gè)有凝聚力的集體，其核心和宗旨是“我們設(shè)計(jì)，你們制造，設(shè)計(jì)充分考慮制造的要求”、“第一次就把事情做對”。DFMA具有四大優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)品設(shè)計(jì)修改次數(shù)少，產(chǎn)品開發(fā)周期短、產(chǎn)品成本低和產(chǎn)品質(zhì)量高。實(shí)踐證明，DFMA幫助許多世界知名公司和制造商改進(jìn)了他們產(chǎn)品的質(zhì)量。

而產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)LCED（Life Cycle Engineering Design）是這幾種并行工程方法中范疇最為廣泛的。其中DFX是產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)LCED（Life Cycle Engineering Design）的重要組成部分，產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)的基本構(gòu)成如圖1，也是并行工程的技術(shù)和方法的代表。而產(chǎn)品生命周期設(shè)計(jì)，也是從并行工程思想發(fā)展而來。旨在鼓勵(lì)企業(yè)不同職能部門間協(xié)同工作，要求企業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)活動(dòng)并行進(jìn)行，即產(chǎn)品開發(fā)早期開始，不同的部門便介入這個(gè)過程，可以在改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)周期和提高生產(chǎn)率等方面獲得顯著效益。

4、DFM的展望

在國內(nèi)，制造業(yè)企業(yè)對DFME技術(shù)的應(yīng)用起步較晚且規(guī)模有限。2002年，BDI公司的DFMA分析軟件初入中國。華為技術(shù)有限公司對旗下的結(jié)構(gòu)工程師明確要求必須掌握DFM設(shè)計(jì)理念以及相應(yīng)的工具，。但是，當(dāng)代我國應(yīng)用DFM設(shè)計(jì)理念進(jìn)行產(chǎn)品制造的公司還不多。在這里邊，還有很多的企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)仍然采用傳統(tǒng)的“串行”方法，可見在應(yīng)用先進(jìn)的開發(fā)工具和方法方面，國內(nèi)企業(yè)仍然任重而道遠(yuǎn)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是源頭，中國制造業(yè)應(yīng)該更好的利用這些先進(jìn)的設(shè)計(jì)工具和方法，才能提升自主產(chǎn)品的國際競爭力。

[1]王細(xì)洋.并行制造方法研究.中國機(jī)械工程，1995（03）

[2]樊洪波.面向并行工程的零件可制造性評價(jià)研究.浙江工業(yè)大學(xué)碩士論文，2003.5