淺談DFM面向制造的設計開發應用

王天宇，張運芝，楊迪

沈陽機床股份有限公司

淺談DFM面向制造的設計開發應用

王天宇，張運芝，楊迪

沈陽機床股份有限公司

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

DFM；設計；制造

1、DFM概念與模式解析

DFM，Design for Manufacture，也叫做面向制造設計或者是可制造設計，是并行工程在運作時的一種設計方式，DFM在早期的思想主要是考慮設計階段初期的一些制約因素，像在設計產品時所用到的機床種類，模具種類，對產品加工時的工具，以及產品的測量工具和所用費用等。也是為相應的工作人員提供設計或者修改方案的依據，在剛開始對產品進行設計時應該多考慮可制造性，以及產品相應的期望值和開始所應用的時間和成本等。

在串行的傳統產品研發中，產品的制造和工藝的設計的是分別進行的，先進行產品的設計在對所需要的工藝進行設計，這對于后期的整合產品是非常不利的，使得產品的設計過程與產品的加工過程銜接不上，這使得產品后續的裝配性和維護性不能得到很好的保證，加工的銜接不上也會導致產品的制造過程延長，設計改變變動的大，經費增加，成本以及質量都沒辦法得到保證，所以無法進行大量生產，這樣對于人力和物力都是巨大的浪費，。但是由于DFM理念的提出，對于傳統的研發產品模式是一個巨大的挑戰，因為其完全改變了傳統的設計順序，使產品設計和工藝研發同時進行，這樣可以充分考慮制約條件以及不用擔心兩個過程的銜接問題，也可以把產品的評審結果及時的反饋給設計者，對產品及時的提出建議，所以DFM是一種全新的簡單的便捷的為產品設計提供發開方法，降低成本，減少研發周期的可行之路。

2、DFM的設計原則與應用

DFM面向制造的基本準則有；①降低零部件形狀難度，②減少削切加工，③選擇方便于進行加工的材料，④降低或去掉不必要的要求，⑤采用標準件，方便及時維修和更換，在面對不同的設計產品時應有不同的設計準則。

每個產品領域的DFM應用是有很大差別的,因為它與具體產品直接相關的,其中在電路板行業領域技術發展最成熟,設計制造的一體化和平臺化已經融合到軟件及規則庫中,并足夠的細化和可執行。目前，國際上很多領域在開發設計上也已經成熟的應用了DFM技術工具，并從中“嘗到了甜頭”，例如計算機行業的Dell（戴爾）、Intel（因特爾）；汽車行業的Ford（福特）、BMW（寶馬）等和飛機制造領域的波音公司等。在制造前期解決或發現所有可能的質量隱患，將產品研制的迭代次數降到最低，減少成本，提高了產品的市場競爭力。

3、DFM在并行工程中的角色

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

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

其次，DFM常以和DFA一起組成DFMA的形式被廣泛應用。DFMA即面向制造和裝配的設計，是最早最成熟的DFX方法。在實現提高生產力和減少新產品的開發時間上充當了催化劑的作用，其組織形式是把各職能部門的人員團結成一個有凝聚力的集體，其核心和宗旨是“我們設計，你們制造，設計充分考慮制造的要求”、“第一次就把事情做對”。DFMA具有四大優點：產品設計修改次數少，產品開發周期短、產品成本低和產品質量高。實踐證明，DFMA幫助許多世界知名公司和制造商改進了他們產品的質量。

而產品生命周期設計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是產品生命周期設計LCED（Life Cycle Engineering Design）的重要組成部分，產品生命周期設計的基本構成如圖1，也是并行工程的技術和方法的代表。而產品生命周期設計，也是從并行工程思想發展而來。旨在鼓勵企業不同職能部門間協同工作，要求企業設計和生產活動并行進行，即產品開發早期開始，不同的部門便介入這個過程，可以在改善產品質量，降低開發成本，縮短開發周期和提高生產率等方面獲得顯著效益。

4、DFM的展望

在國內，制造業企業對DFME技術的應用起步較晚且規模有限。2002年，BDI公司的DFMA分析軟件初入中國。華為技術有限公司對旗下的結構工程師明確要求必須掌握DFM設計理念以及相應的工具，。但是，當代我國應用DFM設計理念進行產品制造的公司還不多。在這里邊，還有很多的企業產品設計仍然采用傳統的“串行”方法，可見在應用先進的開發工具和方法方面，國內企業仍然任重而道遠，產品設計是源頭，中國制造業應該更好的利用這些先進的設計工具和方法，才能提升自主產品的國際競爭力。

[1]王細洋.并行制造方法研究.中國機械工程，1995（03）

[2]樊洪波.面向并行工程的零件可制造性評價研究.浙江工業大學碩士論文，2003.5