進階篇：2.2）DFMA運用實例

 本章目的：摘錄一些DFMA運用的實例，可作參考。

 

1.DFMA的運用實例

DFMA提供了一個從裝配和製造的角度去分析已給定設計的系統方法。採用這種方法可使得產品結構更簡單、性能更可靠、裝配和製造的成本更低。另外,裝配過程當中的任何零件數量的減小,將產生成本減小的「滾雪球」效應,相應的圖樣和說明書的減小、庫存的減小對「管理費用」產生了重要影響。在許多場合,「管理費用」佔到產品總成本的最大比例。

1.1 IGT公司

DFMA工具促進了設計師、製造工程師和一些在設計早期階段能對產品最終成本起到重要影響的人員之間的對話與交流。這能夠促進團隊協做,從並行工程中獲益個近期的案例來自於國際博弈技術公司(IGT),IGT是一個設計、製造、運營電子遊戲設備的公司,躋身世界財富500強。在經濟危機影響客戶和世界遊戲業的狀況下,他們的工程師接受一個挑戰,就是如何減少成本,尋求設計創新和發展的新機遇。

大約四年前,一名叫 Sam mikhail有DFMA經驗的員工肩負起ICT公司實行DFMA縮減成本的職責。DFMA實施過程當中遇到了一種態度:DFMA在公司內推行沒有必要,並且在公司已經實施的主要工藝中已經包含了任何潛在成本縮減的措施。典型迴應有「爲何?咱們已經沒時間作這些了」「咱們不須要這些」「咱們已經這麼作了」。

最初,工程師們都認爲DFMA耗費時間,並且收益也沒有保證。同時,以公司的規模來看,執行起DFMA來確定會遇到挑戰。還有許多工程師認爲公司已經或正在實行DFMA原理,因此不必在公司里正式地引DFMA。

結果, Sam mikhail成功地在試點車間引進DFMA。當被挑選出來的參與者進入DFMA試點車間時,他們的不情願是能夠預料的。這些都反映在圖1.13的問卷調查結果上。

隨着車間的試驗開展,當DFMA應用於現有的設計時,參與者的熱情明顯高漲,改進設計的挑戰受到空前歡迎。DFMA的應用使得設計超越了現有的部門極限,涉及生產製造、機械、電子的開放性的交流與溝通促進了產品設計的革新。這個車間實施了DFMA之後,又作了一個調查,結果如圖1.14所示,說明了參與者的態度轉變。

隨着車間實施DFMA的成功,2008年6月,公司管理層批准了DFMA發展計劃,並繼續訓練工程師。結果,到2009年6月,公司就節省成本一百多萬美圓,並期待着更多的節省。

//這是一個比較好的案例。

1.2  Aztalan Engineering

另外一個近期案例來自 Aztalan Engineering公司,這是一家爲美國工業提供高品質零件的精密儀器公司。經理 Jim Hale指出「全部的精密切削和銑削都要仔細計劃和跟蹤」。在一天的課程學習活動中,技術人員彙集在一塊兒「分析給出的面向製造能力的零件設計,確立加工零件的工藝控制,與顧客和供應鏈廠商進行交流和溝通。

2008年, Jim Hale找到一位有價值的助手來幫助他更高效地完成任務,它就是DFMA軟件。據 Jim Hale說,公司以許多方式使用了這套軟件。

例如,客戶送來新零件的CAD模型,咱們將CAD中的幾何形狀轉換到DFMA中。根據幾何形狀、材料和加工零件所選擇的初始加工工藝,這款軟件能夠生成加工時間、零件的搬移和夾緊時間以及工具成本和輔助工藝成本的相應模塊。

有時候,並非加工工藝,而是零件的設計影響了成本。在這種狀況下, Aztalan Engineering公司和設計師分享了它的設計分析。「咱們常常處理一系列來自於分析結果的問題」 Jim Hale說,「零件複雜嗎?它能被作得更簡單,或對機牀友好嗎?標註的公差是否過小?有沒有什麼方法減小輔助加工的次數?能不能使用其餘材料來製造零件,下降成本?」這些問題的答案有助於工程師在保證零件功能的狀況降低設計成本。

一旦創建了基準, Aztalan Engineering公司就能探討零件加工的不一樣方法,尋找是否有一種潛在的、更節約的方法。此時,DFMA工藝庫顯得尤爲有用。Hale指出,「雖然咱們是專業機械師,但也不可能熟悉每一種工藝方法,好比熔模鑄造或鍛造。」在這個階段,DFMA軟件提供了有價值的指導--先探討哪種工藝能夠加工當前設計的零件,而後提供初步的時間和成本(包括任何工具成本)估算。

「一旦決定了使用哪種最經濟的工藝,咱們將向專家諮詢相關工藝的更多信息。」Hale說:「DFMA軟件可幫助咱們關注咱們的探索。」

1.3 福特汽車

那些實施了DFMA的公司節約的成本之大使人震驚。正如早前提到的,福特汽車公司對本身初始 Ford taurus汽車生產線實施DMA後,從中節約數十億美圓。這是個典型的大批量生產的例子。

1.4 Brown& Sharpe公司

在另外一方面,生產批量小的 Brown& Sharpe公司經過DFMA開發了他們的旋轉座標測量儀--MicroVal,比競爭對手節約了一半成本,贏得了數百萬美圓的生意。

1.5 QSTAR公司

QSTAR是 MDS Sciex公司生產的一種質譜儀。該產品是一種複雜的、體積大、產量小的設備。製造團隊意識到裝配的難易將很大程度地影響產品的成本、加工效率和儀器性能。在最初建造時,原型機裝配困難,須要很長時間去測試和調試。 QSTAR工程師應用DFA軟件分析了現有的設計,用創新的方法加固零件,消除了裝配困難。

DFA軟件標記了鏈接一串電阻和金屬環的緊固件數量。在最初的設想中,32個電阻中的每個都由4顆螺釘緊固,這須要8h的裝配時間。做爲替代方案,工程師設計了一種鏈接頭,容許技工把電阻直接嵌入金屬基座裏。

最後, QSTAR團隊設計了一種反射鏡子部件,45min就能夠輕鬆裝配,也可單獨拆卸維護,不影響設備的其餘部件。相比之下,原型機反射鏡包含289個零件和26個獨特元件,成型後的反射鏡只有144個零件和21個獨特元件,只需3個螺栓和螺母固定全部的144個零件。

DFA實踐在其餘方面也節省了大量金錢。經過減小零件數量, QSTAR工程師每一單位可減小材料成本3500美圓,並下降了設計和製造出錯的可能性。

最重要的是,DFA可幫助縮短開發週期20%。 MDS Sciex公司管理層計算過,DFA的實施幫助他們獲得市場,14個月增長收入2000萬美圓,並使得 QSTAR產品在第一年的銷售中得到了全球市場的五分之一份額。

1.6 戴爾公司

接下來的案例說明了DFMA可減小服務時間和裝配時間。

在戴爾公司, PC Optiframe機箱的從新設計估計節省了約3250萬美圓的直接人工費用。經過增長生產能力,從而推遲工廠搬遷,這爲公司節省了數百萬美圓。在1998年,從機箱集成和相關的供應鏈優化程序中節省的材料成本是1160萬美圓,1999年達到了3500萬美圓。

機械裝配時間平均下降了32%。

購買零件數量下降了50%。

螺釘類型數量下降了67%。

最小/最大螺釘數量下降了55%。

平均服務時間下降了44%。

這些削減致使戴爾公司生產率的大幅增加。工廠每小時每平方英尺(1ft²=0.093m²)的生產能力有了78%的改善。操做員生產率從每一個操做員每小時1.67個單位增長到每小時3.07個單位,操做員生產率提高了84%。

2.DFMA對美國工業的整體影響

前面的案例研究描述了一些應用DFMA軟件的成功範例。表1.5展現了來自不一樣公司公開發表的應用案例研究結果總結。由表1.5可知,零件數量平均減小約53%。這個表中還展現了案例研究提到的DFMA應用的其餘改進,例如,在32項研究報告中給出了產品成本平均減小50%。

根據咱們的記錄,從1990年以來,超過800家不一樣的美國公司已經使用了DFMA軟件。固然,這個數字並不意味着包含我的用戶的數量。例如在美國通用汽車公司,據報道有150個用戶,而在另外一些公司卻只有一個用戶。迄今爲止,尚未其餘相似的設計方法在總體上對美國工業產生了如此巨大的影響。在20世紀80年代早期,日立裝配評價方法(AEM)曾被許可給幾個主要的製造商使用,而如今,這些製造商都在使用DFMA軟件。

固然,並非全部DFMA的成功應用都被髮表。一些公司一般不肯意披露他們的應用進展—確定不是在有問題的產品出如今市場以前。所以,公佈的研究只佔應用DFMA的成功案例的一小部分。

在那些年收入超過30億美圓的《財富》500強公司中,其中60%的製造商有部門或本身公司已得到許可以使用DFMA軟件。這代表大約38%的製造商得到了DFMA的許可(圖1.15)。

激勵實施DFMA或並行工程的緣由是企業正面臨下降生產成本、縮短新產品上市時間等競爭壓力,這固然是20年前美國計算機設備和運輸行業就要面對的事情。最近,美國航空航天和國防工業也處於這種壓力下而變得更有競爭力。究其緣由,這並不奇怪,它們的發展都反映在使用DFMA軟件的行業上,如圖1.16所示。

 

3.書中DFMA結論

顯然,當DFMA軟件適當地應用在並行工程環境中時,它將會產生極大的影響。採用了DFMA設計的工做車間的經驗代表:改進設計的大量想法必定會在短期內不斷涌出。不幸的是,小公司一直沒法利用DFMA的巨大潛力。它們缺少人力或資源以及必要的經驗。即便是大公司,若是沒有管理層的支持和承諾,單個部門成功實施DFMA,並不必定能延伸到公司其餘部門。然而,咱們不斷收到美國的大批量產品製造商和小批量產品製造商因爲使用DFMA軟件所帶來的持續的產品改進和驚人的成本節省的報道。

應該注意的是,在全部說起的發佈案例中,使用了一個系統的、遞進的DFMA分析和量化程序。然而,正如早些時候指出的那樣,仍然有人聲稱,設計規則或指南(有時稱爲生產能力規則)自己就能夠給出相似的結果。事實上,指南或定性程序表會增長產品的複雜性,由於它們一般旨在簡化單獨的零件,致使設計中零件數量龐大、質量降低和更多的管理費用,並且零件數量多會增長庫存,須要更多的供應商和更多的記錄。而咱們的目標是:爲了保持產品結構儘量地簡單,將每一個生產工藝的能力發揮到最大限度。

在全部的成功案例裏,妨礙DFMA實施的緣由仍然是人類的惰性。人們抵制新的想法和不熟悉的工具,或聲稱他們一直在設計中考慮了製造問題。DFMA方法挑戰了傳統的產品設計層次結構,設計師一般在巨大壓力下但願儘量快地產生結果,從而致使DFMA成爲另外一個時間延遲。

事實上,經過使用早期製造分析工具能夠縮短整體設計開發週期,由於設計師能夠得到他們在概念階段所依賴的設計決策結果的快速反饋。

總之,爲了在未來保持競爭力,幾乎全部製造廠商都已經採納了DFMA的哲理,並在產品設計的早期階段應用了成本量化工具。

--《面向製造及裝配的產品設計》_美_布斯羅伊德著

 

4.做者小記

其一目的，這些公司都不是但願DFMA幫助他們賺快錢，或是幫助他們提升銷售手段。

其二環境，國外的公司。

其三軟件，軟件的輔助能夠加快DFMA實施。用過DFMA表格的人都知道，用心作這個是很是耗心血的。

不過不黑不吹，想幹的話仍是能夠乾的，用DFMA表格也行，無非是慢一點和須要耐心。不想幹的話理由永遠有。