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DFMA面向制造与装配的设计
 在日益激烈的市场竞争中,如何缩短产品开发周期?如何提高产品质量?如何降低产品成本?已经成为企业关注和迫切需要解决的的问题。国际上很多著名的企业如波音、摩托罗拉、惠普、通用等等,自90年代以来纷纷在新产品开发领域实施并行工程以解决这些问题。

面向制造和装配的设计DFMA,应用DFMA的设计思想和相关工具.设计师可以在设计的每一个阶段都获得有关怎样选择材料、选择工艺以及零部件的成本分析等设计信息。它是一种全新的更加简单 更为有效的产品开发方法,为企业降低生产成本,缩短产品开发周期.提高企业效益提供了一条可行之路。

DFMA面向制造与装配的设计
——并行工程的核心技术

 在日益激烈的市场竞争中,如何缩短产品开发周期?如何提高产品质量?如何降低产品成本?已经成为企业关注和迫切需要解决的的问题。国际上很多著名的企业如波音、摩托罗拉、惠普、通用等等,自90年代以来纷纷在新产品开发领域实施并行工程以解决这些问题。

面向制造和装配的设计DFMA,应用DFMA的设计思想和相关工具.设计师可以在设计的每一个阶段都获得有关怎样选择材料、选择工艺以及零部件的成本分析等设计信息。它是一种全新的更加简单 更为有效的产品开发方法,为企业降低生产成本,缩短产品开发周期.提高企业效益提供了一条可行之路。

为什么使用DFMA?

并行工程的要求

并行工程要求在产品设计中既要考虑社会要求、客户需求,又要同时考虑制造、装配、检测、维修的要求,对环境的影响,直至报废处理方面的内容,也就是说要全面考虑产品生命周期中各项因素。实施并行工程需要采用相应的管理方法,并需要有专门技术来支持。

实施并行工程需要采用相应的管理方法,并需要有专门技术来支持。

DFMA是并行工程的核心技术

要深入了解DFMA技术在并行工程中的地位和作用,还得从并行工程所要求的产品开发的过程和DFMA技术(特别是DFMA软件)本身说起。

DFX是什么?

DFX是一种在产品的早期设计阶段,对设计进行定量评估的技术,评估对象是产品全生命周期中影响产品开发时间、产品成本和产品质量的各种因素。DFX被认为是并行工程的关键产品和核心技术。

DFX系列模块 



什么叫DFMA?
定义
DFMA: Design For Manufacture & Assembly,基于制造和装备的设计。这是一种产品或者零部件设计的方法,以满足精益生产和零缺陷生产为指导。
为了满足精益生产原则,成熟技术、精益的过程和可靠的设计需要在产品设计阶段就开始关注。在产品开发的早期阶段就通过一套系统的方法分析生产过程并且尽力减少对产品的测量行为。DFMA方法需要跨团队的努力以达到系统性的实现。

适用:  
适用于以手工或半手工的装配为主要工艺生产的产品的设计。

目标:
在产品设计的早期阶段从制造和装配的角度考虑,实现一个符合精益生产原则的稳定的产品设计。建立一个由DFMA优化的产品设计、工艺设计和制造概念。
- 提高生产质量
- 降低产品复杂度
- 提供装备和生产规划的基础
- 缩短产品上市时间
- 提高工艺安全性 


什么是DFMA?
DFMA
® (Design For Manufacture & Assembly面向制造与装配的设计): 是使用一种问答的方式,有助于确定对某一特定部件或产品,最具经济效益且有效的原料、制造工艺和装配方法的软件。
 
工程师使用DFM软件提前获得了某一特定的部件或产品成本估算,同时也正应用着世界上最全面的工艺、材料、机械数据库。面向制造的设计(Design for Manufacture)软件给工程师们提供了这样的工具,在没有牺牲产品功能的情况下,在设计中判定哪些成本是必需的,哪些成本是可以被去掉的。


 产品设计和制造工程师用面向装配的设计(Design for Assembly)软件来分析制造一个产品所使用的不同方法。使用这个工具,设计反复地被简化,直到组装过程尽可能形成流水线并且零件数量达到最佳的成本效益。

1、设计阶段在整个产品开发中的作用

一般说来,产品开发的整个过程包括这些环节:市场调研、设计、工艺、制造、检验、销售、售后服务、回收处理等,设计是其最重要的一个环节。图Fig.1形象的表明了:产品设计虽然只占产品整个成本的5%,但它却影响产品整个成本的70%。
             
                                                                          
设计阶段在整个产品开发中的作用
 

2.传统产品设计的弊端
传统的产品设计是采用“串行”的方法进行的, 这种设计方式的弊端是各个环节缺少交流和沟通(如图Fig2所示), 设计中很少考虑其下游的工艺、制造、装配、检测、维修、对环境的影响、直至报废处理方面的内容,这样往往在产品被制造出来以后,还要多次返回进行设计更改,从而造成巨大浪费,增加产品成本,推迟产品上市时间。


                                                         传统的设计方式


由此可见,我们需要运用必要的技术工具,采用新的产品设计模式,取代旧的模式中的弊端,这就是下面要介绍的DFMA技术工具和并行工程。

设计更改的成本
根据一家公司(日本理光公司)的具体实例显示:直到他们的机器运输到客户那才发现存在问题,改正该问题的费用为: $590,000!
而如果问题提前被发现和改正,估计所花的成本如下:
        在设计阶段:     $35
        采购零配件之前:  $177
        生产之前:   $368

3.关于DFMA技术
DFMA(Design For Manufacture and Assemble)是DFX技术的另一种统称,该技术是并行工程关键技术的重要组成部分,其思想已贯穿企业开发过程的始终。它涵盖的内容很多,涉及产品开发的制造、装配、检测、维护、报废处理等各个阶段,DFMA的系列技术包括:DFA(Design for Assembly,面向装配的设计)、DFM(Design for Manufacture,面向制造的设计)、DFT(Design for Testing,面向测试的设计)、DFS(Design for Service,面向维护的设计)、DFE(Design for Environment,面向环境的设计)、DFD(Design for Discarding,面向报废的设计)等。目前应用较多的是机械领域的DFA和DFM,使机械产品在设计的早期阶段就解决了可装配性和可制造性问题,为企业带来了显著效益。DFA指在产品设计早期阶段考虑并解决装配过程中可能存在的问题,以确保零件快速、高效、低成本地进行装配。DFA是一种针对装配环节的统筹兼顾的设计思想和方法,就是在产品设计过程中利用各种技术手段如分析、评价、规划、仿真等充分考虑产品的装配环节以及与其相关的各种因素的影响,在满足产品性能与功能的条件下改进产品的装配结构,使设计出的产品是可以装配的,并尽可能降低装配成本和产品总成本。DFA是一种优化产品结构的方法,同时也是一种设计哲理。其作用方式有两种:可装配性分析评价工具和装配设计指南。前者指产品设计进行到一定程度后,通过系统分析影响产品装配性的各种因素,对产品的可装配性进行评价,在此基础上给出再设计建议。后者指先将装配专家的有关知识和经验整理成具体的设计指南,然后在它们的指导下进行产品设计,相当于在这些专家的             直接帮助下选择设计方案,确定产品结构。DFA在产品开发过程中的作用和地位主要表现在减少零件数(从而精简产品结构)、改进装配性能、降低产品成本等方面。DFM则指在产品设计的早期阶段考虑与制造有关的约束,指导设计师进行同一零件的不同材料和工艺的                                                                    选择,对不同制造方案进行制造时间和成本的快速定量估计,全面比较与评价各种设计与工艺方案,设计团队根据这些定量的反馈信息,在零件的早期设计阶段就能够及时改进设计,确定一种最满意的设计和工艺方案。
正是由于DFMA的这些特点和功能,使DFMA技术成为并行工程的核心技术。

4.并行工程所采用的产品开发模式
采用DFX后的设计模式

DFX对设计循环的改进

DFX的重要性


顶级的公司应用DFMA达成了三个主要目标:
1. 降低成本的同时改进了他们的产品。他们简化他们的产品,提高了质量,减少了制造和装配成本,并且量化了改进。
2. 增大竞争优势。他们研究竞争产品,确定品质和量化制造和组装难度,然后来创造优秀的产品。
3. 约束供应商的谈判。他们用DFMA作为“合理成本”的工具来来预测成本,分析和讨论供应商的标书,并且以最优的方法来约束外部供应商。


这有一个用DFMA装配简化过程的例子。产品初始容易设计但组装很难。工程师着眼于减少零件数量,并且简化装配。最终的结果是一个更复杂的设计带来更容易的装配。费用成本降低了42%,装配时间被砍掉了58%。
数百个DFMA案例研究分析表明,通常在劳动力成本方面降低42%,在零件方面减少了54%,在装配时间方面减少了60%,在产品开发周期方面缩短了45%,在费用方面节省了50%。

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