企业实施DFMA的条件和策略
点
一、引言
市场经济的发展和竞争的加剧总是促成买方市
场的形成，制造业也不例外，企业要想生存和发展，就必须不断快、廉、好地推出满足市场需求的新产品。迅速开发出满足用户需求的新产品并尽快上市成为企业赢得市场竞争的关键。企业为具备这种能力，最重要的是必须不断采用新技术来改善产品制造系统的各个环节，信息技术的不断发展加速了企业研究和应用新技术的步伐。国际上一些著名的制造企业如波音、摩托罗拉、惠普等，自２０世纪９０年代以来，纷纷在新产品开发领域实施并行工程，他们的目的是采用新的产品开发管理模式和过程，把传统的制造技术与计算机技术和自动化技术相结合，在产品开发的早期阶段全面考虑产品生命周期中的各种因素，力争使产品开发能够一次获得成功。实践证明，并行工程能够缩短产品开发周期４０％～６０％，减少工程变更次数５０％以上，降低产品成本３０％～４０％。
我国产业中Ｒ＆Ｄ（研究与开发）投入的含量太低，很大程度上影响了企业产品开发能力的培养和提高。具有一定产品开发能力的企业主要沿用传统的产品开发模式，即在产品开发中采用串行的开发流程，
遵循“概念设计→详细设计→工艺设计→加工制造→样机验证→设计修改”的大循环。这种传统的部门制及串行流程的产品开发模式存在着很多不足，使产品的可制造性、可装配性或可维护性较差，从而导致设计改动量大、产品开发周期长、产品成本高和产品质量无法保证的结果。随着中国正式加入ＷＴＯ，国内制造企业在面临内部竞争的同时，也将参与国外先进制造企业的平等竞争与合作，因此实施并行工程更具有重要的现实意义。
ＤＦＭＡ（Ｄｅｓｉｇｎ Ｆｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａｎｄＡｓｓｅｍｂｌｙ，面向制造与装配的产品设计）作为并行工程的关键技术，为新产品的开发提供了全新的理念
和方法论，在产品设计的概念阶段就考虑产品全生命周期的可装配性、可制造性、并以成本为核心对其进行量化评价。对缩短产品开
发周期、提高产品质量、降低产品成本具有十分重要的作用。二、ＤＦＭＡ软件的功能１．ＤＦＭＡ软件从装配、制造、维护和环保的观设计、制造和工艺等相关人员在产品开发过程中利
使开发出的产品不但成本低，而且更简单、２．为设计、制造和工艺等相关人员提供了一个共同工作的平台，方便了他们的交流。
三、软件各模块的主要应用特点
ＤＦＭＡ软件目前包括ＤＦＡ（Ｄｅｓｉｇｎ ＦｏｒＡｓｓｅｍｂｌｙ，面向装配的设计）、ＤＦＭ（Ｄｅｓｉｇｎ ＦｏｒＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅ，面向制造的设计）、ＤＦＳ（Ｄｅｓｉｇｎ ＦｏｒＳｅｒｖｉｃｅ，面向维护的设计）和ＤＦＥ（Ｄｅｓｉｇｎ ＦｏｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，面向环境的设计）四大模块。本文只介绍目前机械领域应用比较多的ＤＦＡ和ＤＦＭ两大模块，其中ＤＦＭ包括ＤＦＭ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ２．２．２ＤＦＭ Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｓｔｉｎｇ和ＤＦＭ Ｓｈｅｅｔ Ｍｅｔａｌ
Ｗｏｒｋｉｎｇ三个子模块。１．ＤＦＡ ９．０（面向装配的设计）该模块是一个对产品装配的时间和成本进行分析的软件。在装配分析过程中，首先要按零部件的装配顺序建立一个装配结构树，然后对装配结构树中的零件利用各种技术手段，如分析、评价、规划和仿真等进行装配性能分析，达到减少零件数、改进装配性能和降低产品成本的目的。该模块能提供一些帮助，告诉设计师避免使用一些不利于装配的零件结构。如果对装配结构中的每一个零件进行了装配成本分析，则整个装配结构的装配时间和成本就会统计出来。如果输入不同的装配
企业实施ＤＦＭＡ的
条件和策略
喻世良 胡列兵 詹友刚
２．ＤＦＭ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ２．２．２（面向制造的设计，机加该模块含有原材料库、设备库、工序库和工步对一个具体零件进行机加：
（１）对零件的生产批量、材料价格、材料外形特运行后就可以得出（２）从工序库中选择下料方法。
（３）进行机加工工艺分析。 通过输入详细的加铣床、镗床、磨可以对不同的机加工工艺进行成本比较。３．ＤＦＭ Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｓｔｉｎｇ（面向制造的设计，并行该模块用于对单个零件成本和相应工装投资进它能够对新的设计做出准确成本估计，挤压成形、注塑成形、压模铸造、蜡模铸造、用该模块进行成本估算的：第一步，通过Ｓｏｌｉｄｖｉｅｗ工具将ＣＡＤＤＦＭ Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｓｔｉｎｇ模块中。第二步，选
４．ＤＦＭ Ｓｈｅｅｔ Ｍｅｔａｌ Ｗｏｒｋｉｎｇ（面向制造的设计，钣该模块用于钣金件的成本估计和工艺分析。他使设计师能够尝试设计用该模块进行成本估算的工作
步骤如下：第一步，输入钣金件的外形尺寸和特征（如孔、转弯、切痕、凹陷、孔凸缘、压花等）。第二步，选择排料方法。第三步，选择冲模类型，判断是单独模还是步进模。完成以上三步后该模块就自动生成钣金件的加工工艺和加工成本。设计师改变钣金件的结构，按以上步骤就会产生不同的加工成本，用多种设计方法进行成本比较，就可以使设计师得到一种成本较低的产品结构。
四、ＤＦＭＡ软件的实施条件
从ＤＦＭＡ软件的特征和成本分析方法可知，ＤＦＭＡ将设计、工艺和制造等相关部门联系在一起，为他们并行工作提供了一个平台。如果利用ＤＦＭＡ软件帮助设计，则设计步骤如图１所示，从图１中可以看出，在概念设计阶段中，工艺、制造等相关人员就参与设计，对设计方案的可装配性、可制造性和成本进行估计，以成本为核心对方案进行优化。由此可见，ＤＦＭＡ提供的设计理念与传统的设计理念有本质的区别。企业要实施ＤＦＭＡ技术必须具备如下条件：
图１ 应用ＤＭＦＡ后的设计步骤
１．建立有利于实施ＤＦＭＡ的组织结构，在产品开发初期，保证设计、工艺、制造等部门的人员参与到设计中来，即建立跨部门多专业的新产品开发团
队。
２．ＤＦＭＡ是一种并行设计软件，为了使团队成员能够及时沟通，必须建立分布式网络环境。同时，网络的配置方面需要作一些授权处理，通过网络实现在产品的方案设计后设计人员应用ＤＦＡ对装配成本进行分析的同时工艺人员可以对方案浏览并应用ＤＦＭ对产品的制造成本进行分析，而网络的实施可以建立在现有工厂ＰＤＭ管理平台上。
３．企业内部已推广应用ＣＡＸ技术和ＰＤＭ技术，
能为实施ＤＦＭＡ提供技术保障。
４．企业主要领导认同ＤＦＭＡ的开发模式，并给
点
予强有力的支持。
五、ＤＦＭＡ软件的实施策略
１．在企业内部向各有关部门人员灌输ＤＦＭＡ的设计理念，大力宣传采用ＤＦＭＡ开发模式的好处和世界大型公司采用ＤＦＭＡ开发产品取得的丰厚回报。促使设计、工艺和制造等部门的人员深入了解应用ＤＦＭＡ是产品开发模式的发展方向。
２．由于ＤＦＭＡ软件在国内应用刚刚开始，一种新的设计评价理念的推广必须有一个过程，在实施ＤＦＭＡ的初期，成立以总工或副总为项目组长的新产品开发团队，有利于项目的顺利实施。
３．总体规划，分步引进，分步实施。在概念设计阶段就应用ＤＦＭＡ软件辅助设计，对传统的设计方法是一种挑战，为了使新的设计理念能够比较顺利地推广应用下去，在项目实施前应该进行详细的调研，充分的准备，预计项目执行过程的困难并准备好相应对策，规划好总体方案和应用步骤。
由于ＤＦＭＡ的价格较贵，建议首先购买一到二套ＤＦＡ和ＤＦＭ模块，在一个小组中选定一个比较复杂部件试件的优缺点，为二次开发和推广应用作好准备。
在实施的过程中，可以分步实施，在软件尚没有完全汉化的阶段，可以直接使用美国的原版软件进行，原版软件的专家数据库以国外的标准来评价设计方案的优劣，所以计算的时间和成本不符合我国企业的实际情况，不能和已有产品在制造时间和成本上进行比较。但在新产品开发时，以同一标准对多种方案进行比较，是可以看出方案优劣的。此阶段需要解决产品结构树中的图形问题，即如何把企业现行ＣＡＤ图样转化为ＤＦＭＡ中需要的位图。解决的方法是使用批处理图形转换软件，或者在方案设计阶段设计人员就使用三维软件进行设计，利用ＤＦＭＡ软件直接转换成位图，这样做的好处是增加分析过程的直观性。
在设计和工艺人员能熟练应用后，可以结合软件的汉化工作把软件数据库按企业的情况进行改造，这一部分工作量较大，为了减少录入的工作量，可以利用企业ＣＡＰＰ已经建立的工艺方法库、材料库和设备库，把这些库的格式转换成ＤＦＭＡ的格式，或者购入机械科学研究院编制的制造业基础技术大型综合数据库，并把它转换成ＤＦＭＡ格式，这样可以建立适合中国企业使用的设备、材料、工艺方法数据库，完全把ＤＦＭＡ软件国产化。当然，这些工作需要和软件开发人员一起进行，并且也需要一定
的时间和投入。这种国产化的目的是，在产品的方案设计阶段和设计后，皆可应用ＤＦＭＡ给出较准确的制作周期和成本分析，对于产品报价、生产定额和生产计划的安排可提供参考的数据。只有这样才能完全体现该软件的经济效益。
即使是在国产化后，我们可以用两种评价方式：一种是全部采用美国企准确提供产品时间和成本的分析评价结果。随着ＷＴＯ的加入，企业与国外的合作越来越多，保留美
国原版的分析评价方式是很有意义的。