Хотя системы проектирования для производства/для сборки (DFMA) развиваются в промышленности уже более десяти лет, факты свидетельствуют о том, что только несколько организаций достигли значительной выгоды от их системного применения и использования.

Эта идеология возникла в 1970-х годах, но реально она сформировалась как система в 1980-х годах, когда Джеффри Бутройд представил концепцию с формой и структурой, включив конкретные инструменты и методы.

В этой статье мы обсудим, как DFMA может принести существенную пользу организациям, и как можно эффективно планировать и выполнять внедрение процесса.

Понятие «дизайн» часто неправильно понимают или неправильно истолковывают. В то время как одни говорят, что «дизайн должен быть достаточно надежным, а другие настаивают на том, что он должен быть «концептуально сильным». Результаты всегда связаны со сложностями, которые бросают вызов эффективной и полной реализации.

Дизайн (Проектирование) был описан как «искусство преобразования требований клиента / пользователя в спецификации продукта». В идеале инновации и инженерия сходятся во время процесса проектирования, чтобы обеспечить максимальную ценность для клиента. Чем больше дизайнер понимает требования продукта, тем больше дизайн будет близок к достижению надежного решения. Надежная конструкция может быть охарактеризована, возможно, как «Самая простая конструкция», где «Простая» означает:

• Простота изготовления и сборки
• Не ставит под угрозу функциональность
• Дружественный интерфейс
• Экономически эффективный / экономичный в производстве.

Простота должна быть главной целью дизайна. Без этого у продукта не будет конкурентного преимущества на рынке, по крайней мере из-за риска высоких затрат на производство и сборку.

Тем не менее, простота конструкции не может жертвовать функцией. Функциональные требования являются ключевыми входными данными для успешного проектирования, не только для удовлетворения требований заказчика, но и для создания надежного решения для проектирования.

При проектировании рекомендуется совместный инженерный подход, объединяющий дизайн продукта и процесса изготовления и объединяющий инициативы по улучшению с FMEA. Кроме того, необходимо внедрить DFMA для обеспечения простых, экономически эффективных и надежных конструкций, как для продукта, так и для производственных процессов, ремонтов и технического обслуживания на всех уровнях процесса MRO (техническое обслуживание, ремонт и капитальный ремонт).

Хотя наиболее распространенной аббревиатурой является DFMA, сначала выполняется Design for Assembly (DFA), а затем следует Design for Manufacturing (DFM), потому что DFA помогает оптимизировать конструкцию сборки и в идеале уменьшает количество узлов / компонентов и их сложность с точки зрения процесса сборки. Как только количество деталей уменьшается / оптимизируется, DFM фокусируется на выборе подходящих производственных процессов и оптимизации компонента / детали, которые являются оптимально производимыми.

Начиная с функциональной информации из процесса FMEA, межотраслевая, многопрофильная команда отвечает за DFMA, начиная с трех этапов процесса DFA:

• Первый этап – простота дизайна в целом
• Второй этап – оценка и оптимизация дизайна
• Третий этап – оптимизация конструкции под конкретный процесс сборки

Этап 1 используется для того, чтобы поставить под сомнение концептуальный дизайн и оптимизировать его, чтобы избежать общих ошибок проектирования. Это помогает привнести базовую начальную простоту в дизайн. На этапе 1 для оценки концепции используются 10 общих правил проектирования.

Этап 2 направлен на оптимизацию дизайна путем оценки его эффективности. Расчет эффективности конструкции, разработанный Boothroyd & Dewhurst, дает относительно

простой и эффективный инструмент для оценки относительной эффективности дизайна. Усилия команды DFMA должны привести к улучшениям в проектировании путем применения Правил проектирования.

3 распространенных метода оценки эффективности проектирования:

• Метод Boothroyd Dewhurst (в основном широко используется)
• Метод Лукаса DFA
• Метод оценки сборки Hitachi

Этап 3 включает в себя выбор процесса (ов) сборки, основанных, прежде всего, на учете объемов производства и пропускной способности, необходимых для удовлетворения потребностей клиента.

Выбор может быть ручным, роботизированным или с жесткой автоматизацией сборки или какой-либо их комбинацией. Команда DFMA должна делиться большим количеством знаний, опыта и усилий на каждом этапе DFA, чтобы обеспечить меньшее количество итераций улучшений дизайна в концепции.

С завершенным дизайном сборки, команда запускает DFM для повышения надежности дизайна.

Руководящие принципы DFM часто представляют собой четко определенные условия / рекомендации в зависимости от технологии процесса, связанные с размерными / частично топографическими требованиями, подходящими для конкретного сырья и для различных особенностей / характеристик детали / компонента. Эти руководящие принципы были установлены (и в целом соблюдаются) для того, чтобы повысить технологичность отдельных деталей и уменьшить количество дефектов, связанных с конструкцией деталей.

Команда выбирает соответствующий производственный процесс для каждой детали на основе результатов проектирования DFA. Для каждого производственного процесса применяются руководящие принципы DFM для оптимизации технологичности конструкции. Эти рекомендации также используются для проверки конструкции детали перед началом изготовления оснастки. Если какие-либо изменения дизайна продукта необходимы, то в соответствии с этими рекомендациями цикл DFMA следует повторить.

После оптимизации для производственного процесса (-ов) проект детали готов для детального определения продукта (3D-модель, 2D CAD, печать). На этом этапе команда DFMA должна применять концепции GD & T и анализ допусков для дальнейшей оптимизации надежности конструкции. Конечным результатом будут данные для производства, включающие результаты дизайна, оптимизированные с использованием подхода DFMA.

Преимущества внедрения DFM и DFA:

Для достижения максимальной выгоды от DFMA, рекомендуется принять это в качестве корпоративной стратегии, и реализовать процесс, выполнив следующие действия:

• Назначить лидера DFMA на уровне команды корпоративного лидерства
• Сформировать команды на разных уровнях, например группы продуктов / заводов
• Обеспечить компетентность команд в использовании этих подходов.
• Определить продукт для выполнения первоначального применения DFMA
• Назначить каждой проектной команде продукт / сборку
• Начинать с дизайна FMEA и закрывать пробелы 1-го уровня в процессе проектирования
• Используя вход из Design FMEA, начинайте с DFMA
• Провести оценку прогресса после каждого этапа DFMA
• Оценить результаты, достигнутые каждой проектной командой. Даже скромное улучшение на 3-4% – хорошее начало
• Выполнить рекомендации и проверить достигнутые результаты
• Начать следующий цикл