面向制造的设计
(新)面向制造的一体化设计
面向制造的一体化设计前言21世纪的市场竞争不仅是先进科技的竞争，同时也是产品设计的竞争。
以知识为基础的产品创新是现代工业设计的核心。
随着网络化和信息技术的快步发展，企业之间的竞争愈加残酷，产品开发的风险度也比以前大了许多，这就对企业提出了更高的要求：一个产品由最初的概念构想到制造完成再销售到用户手中所用的时间要短；产品的形态和功能要符合市场的需要，质量要好；制造成本要尽量低，还要尽可能作到环保……。
因此，企业如果想在市场上立于不败之地，就不得不加速解决新产品开发中的一连串的问题，如了解市场需求、提高产品质量、降低成本和提供优质服务等。
然而在这些问题中，迅速开发出新产品、加快上市时间是关键。
现代企业要求敏捷生产，这既要求在设计过程中实现并行工程，即在协同企业和部门之间开展方便、快捷、安全的协同设计工作，而且在产品开发全过程中还必须让用户参与进来，以便发现产品的缺陷，及时纠正，满足用户需要，从而增强企业的核心竞争力。
1并行工程一般来说，产品开发的整个过程包括这些环节：确立项目、市场调研、设计（工业设计+结构设计+模具设计+电路设计+……）、工艺、采购、制造、检验、销售、售后服务、回收处理等，设计是其中最重要的一个环节。
产品设计虽然占产品总成本不到5%，但它却影响产品整个成本的70%以上。
传统的串行产品开发模式，即立项后先进行市场需求分析，设计部门根据分析结果进行产品设计，然后将图档交给技术部门进行工艺方法的编制和制造工装的准备，采购部门根据要求进行采购，等一切都准备好以后进行生产加工和测试，产品结果不满意时再反复修改设计和工艺，再加工、测试，直到满足要求，然后进行大批量生产。
不难看出，串行工程从设计到制造各道工序是按一定的先后顺序逐步实施的，由于在产品方案的设计中缺乏其他部门的支持与合作，因此，许多本来可以提前解决的问题都必须等到整个设计方案进入下一环节后才能被发现，然后设计部门再根据后续部门反馈的结果进行设计的修改与更正。
面向制造和装配的设计
面向加工/装配的设计（DFM/A)过程
调查
概念开发/ 可行性
确认并启 动
• 推进质量计划编制 • 概念开发和面向加工/装配的设计（DFM/A）
互相协作
• 面向加工/装配的设计（DFM/A）概念评估 • 初步成本估算 • 早期的供应商反馈 • 概念选择和精炼包括加工/装配的设计
要求：
• 管理政策和指示
• 首选的/已认可的部件清单以及体系标准（我们想要的标准部件、 组件或者模块是什么样的？）
• 部件以及组件的命名方法和分类系统
• 检索和查阅项目类别的方法和能力
如何简化----部件标准化
注意：
• 标准化不应该抑制创新
• 不停的探索能否改进，以获得更低成本的部件和模块
• 在单个产品最优化的部件的收益和在企业中整体实行标准化的收 益之间进行权衡
如何简化----体系结构之模块化体系结构与综合 体系结构的区分
模块体系结构
综合体系结构
•产量更高时可以有机会进行 标准化生产并降低成本
•更大的设计灵活性
•诊断和替换模块时的检修费 用降低
•增加相互的连接部分及相应 成本
•中间连接最少化
•对于特定应用有最适合的体系 结构
•无法标准化、产量低、成本高
•诊断、维修或替换服务的费用 高
并行工程/面向制造/装配的设计（DFM/A）步骤
产品设计 & 面向加工/装配的设计（DFM/A）
概念/体系结构设计
装配设计
部件、材料以及过 程选择 部件设计
过程、工具和装置 设计和选择
对简化的体系结构和接口的 创意(减少互相连接）
部件合并的创意对装配的灵活性 和固定部件和防误措施的设计
面向制造和装配的设计DFADFM
面向制造和装配的设计(Design for Manufacturing and Assembly，DFMA) 面向制造和装配的设计概述在传统的部门制及串行工程的产品开发模式中。
产品设计过程与制造加工过程脱节．使产品的可制造性、可装配性和可维护性较差，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难以保证，甚至有大量的设计无法投入生产，从而造成了人力和物力的巨大浪费。
面向制造和装配的设计(DFMA．Design for Manufacturing and Assembly)这一设计理念的提出．向传统的产品开发模式提出了挑战。
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，涉及产品开发的各个阶段．除了上面所提到的DFMA．还包括面向成本的设计个通用的产品模型．以达到易于装配、提高装配效率和降低装配成本的目的。
在制造业日益发达的今天．在满足各种行业标准和法规的前提下，许多公司都形成了各具特色的产品开发模式。
任何一种行而有效的产品开发方法，都必须在充分考虑目前现有的产品开发和生产能力的同时进行最优化的产品设计。
对一个新产品来讲，产品的成本和开发周期是决定这个设计成败的关键因素。
国际上有一个著名的5％，但它却影响产品整个成本的70％。
还有一个著名的“28“原则：产品设计约占整个新产品开发周期的20％．但它却决定了产品总成本的80％。
可以看出仅占产品成本5％的产品设计在很大程度上决定了整个产品的成本及质量。
DFMA的主要内容DFMA设计概念的提出是为了解决由于设计与制造．装配各自独立而造成的产品成本增加和产品开发周期长等现实问题．它的核心是通过各种管理手段和计算机辅助工具帮助设计者优化设计，提高设计工作的一次成功率。
[管理工具-生产管理]面向制造和装配的设计(Design for Manufacturing and Assembly,DFMA)
![[管理工具-生产管理]面向制造和装配的设计(Design for Manufacturing and Assembly,DFMA)](https://img.taocdn.com/s3/m/52084c880b4e767f5acfcee1.png)
面向制造和装配的设计(Design for Manufacturing andAssembly，DFMA)面向制造和装配的设计概述在传统的部门制及串行工程的产品开发模式中．产品设计过程与制造加工过程脱节．使产品的可制造性、可装配性和可维护性较差，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难以保证，甚至有大量的设计无法投入生产．从而造成了人力和物力的巨大浪费。
面向制造和装配的设计(DFMA．Design forManufacturing and Assembly)这一设计理念的提出．向传统的产品开发模式提出了挑战。
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，涉及产品开发的各个阶段．除了上面所提到的DFMA．还包括面向成本的设计个通用的产品模型．以达到易于装配、提高装配效率和降低装配成本的目的。
在制造业日益发达的今天．在满足各种行业标准和法规的前提下，许多公司都形成了各具特色的产品开发模式。
任何一种行而有效的产品开发方法，都必须在充分考虑目前现有的产品开发和生产能力的同时进行最优化的产品设计。
对一个新产品来讲，产品的成本和开发周期是决定这个设计成败的关键因素。
国际上有一个著名的影子理论：产品设计开支虽然只占产品总成本的5％，但它却影响产品整个成本的70％。
还有一个著名的“28“原则：产品设计约占整个新产品开发周期的20％．但它却决定了产品总成本的80％。
可以看出仅占产品成本5％的产品设计在很大程度上决定了整个产品的成本及质量。
DFMA的主要内容DFMA设计概念的提出是为了解决由于设计与制造．装配各自独立而造成的产品成本增加和产品开发周期长等现实问题．它的核心是通过各种管理手段和计算机辅助工具帮助设计者优化设计，提高设计工作的一次成功率。
DFM培训资料
在产品进入生产阶段后，DFM工程师需要监控 生产过程，解决出现的问题，同时不断优化制 造工艺和流程。DF Nhomakorabea基本工具
CAD/CAM软件
01
如SolidWorks、Mastercam等，用于产品设计和制造工艺的
建模和仿真。
BOM管理软件
02
用于管理产品制造过程中的物料和成本，如Excel、SAP等。
案例三：电子产品DFM应用
电子产品制造中需要面对激烈的市场竞争和不断更新的技 术趋势，DFM可以帮助企业快速进行产品迭代和优化。
利用DFM技术对电子产品进行数字化建模，可以进行工艺 模拟和优化、质量检测等操作，提高生产效率和质量，助 力企业赢得市场竞争。
案例四：医疗器械DFM应用
医疗器械制造过程中需要符合严格的质量和安全标准，DFM可以为其提供全面的 技术支持。
在汽车制造领域， DFM可以帮助企业提 高产品质量和生产效 率，降低制造成本和 能耗。
02
DFM基本原理
DFM基本概念
DFM定义
DFM（Design for Manufacturing）是指面向制造的设计方 法，它强调在产品设计阶段考虑制造过程中的因素，以提高 产品可制造性、降低制造成本、缩短制造周期。
MRP系统
03
用于计划和调度生产过程，如SAP、Oracle等。
03
DFM设计规范
常见问题及解决方案
零件开裂
由于铸造、注塑等工艺选用不当，导致产品在加工或使用过程中出现开裂。解决方案：优 化模具设计，选择合适的材料和加工工艺。
装配干涉
由于设计失误，导致产品在装配过程中出现干涉或错位。解决方案：进行装配模拟，发现 并解决干涉问题。
外观缺陷
面向制造和装配的设计DFA&DFM
面向制造和装配的设计(Design for Manufacturing and Assembly，DFMA) 面向制造和装配的设计概述在传统的部门制及串行工程的产品开发模式中。
产品设计过程与制造加工过程脱节．使产品的可制造性、可装配性和可维护性较差，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难以保证，甚至有大量的设计无法投入生产，从而造成了人力和物力的巨大浪费。
面向制造和装配的设计(DFMA．Design for Manufacturing and Assembly)这一设计理念的提出．向传统的产品开发模式提出了挑战。
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，涉及产品开发的各个阶段．除了上面所提到的DFMA．还包括面向成本的设计个通用的产品模型．以达到易于装配、提高装配效率和降低装配成本的目的。
在制造业日益发达的今天．在满足各种行业标准和法规的前提下，许多公司都形成了各具特色的产品开发模式。
任何一种行而有效的产品开发方法，都必须在充分考虑目前现有的产品开发和生产能力的同时进行最优化的产品设计。
对一个新产品来讲，产品的成本和开发周期是决定这个设计成败的关键因素。
国际上有一个著名的5％，但它却影响产品整个成本的70％。
还有一个著名的“28“原则：产品设计约占整个新产品开发周期的20％．但它却决定了产品总成本的80％。
可以看出仅占产品成本5％的产品设计在很大程度上决定了整个产品的成本及质量。
DFMA的主要内容DFMA设计概念的提出是为了解决由于设计与制造．装配各自独立而造成的产品成本增加和产品开发周期长等现实问题．它的核心是通过各种管理手段和计算机辅助工具帮助设计者优化设计，提高设计工作的一次成功率。
DFM培训资料
了解拥有成本在产品开发中的重要性，提高产品竞争力。
详细描述
通过一个实际的案例，说明了拥有成本在产品开发中的重要性，以及如何评估和 控制产品的拥有成本。案例还涉及产品的维护、维修、更换等方面的成本考虑， 以及降低拥有成本的策略和方法。
感谢您的观看
THANKS
缩短制造周期
通过DFM，可以优化产 品的制造流程和工艺，从 而缩短制造周期，提高生 产效率。
DFM的历史与发展
历史
DFM的概念起源于20世纪80年代，当时随着计算机辅助设计和制造技术的 发展，人们开始意识到需要在产品设计阶段考虑制造过程。
发展
随着制造业的发展和市场竞争的加剧，DFM逐渐成为产品开发过程中的重要 环节，越来越多的企业和研究机构开始致力于DFM技术的研究和应用。
Assembly issues
总结词
装配问题主要涉及到产品装配过程中的各种问题，如装 配效率低下、装配质量不稳定等。
详细描述
装配问题通常与装配工艺、装配设备、装配计划等有关 。在DFM过程中，需要重点关注装配问题的解决，以确 保产品装配的效率和质量的稳定性。同时，还需要关注 装配成本的优化和资源的合理利用，以提高企业的竞争 力。
Case study 4: Assembly Design in Action
总结词
掌握装配设计在产品开发中的关键作用，提高产品质量。
详细描述
介绍了一个机械产品装配设计的案例，说明了装配设计对产品质量和性能的 影响。案例包括装配流程的设计、装配质量的控制、装配工具的选择和使用 等。
Case study 5: Cost of Ownership in Action
Process Flow
工艺流程图
DFM面向制造和装配的设计(第一章)
第一章 概论1.1 面向制造和装配的设计是什么？本书中所提的“制造”是指产品或者装配中的单独零件的制造，而“装配”是指增添或者连接若干零件来形成一个完整产品的过程。
这就是说，在本书中，装配并不作为一种制造过程加以考虑，而加工、模制等等是制造过程。
因此，术语“面向制造的设计”是针对零件装配成产品前，简化和方便产品零件制造设计；“面向装配设计”是指简化和方便装配的产品设计。
多年来，一直提倡设计人员应该对制造上可能有的问题给予更多的注意。
传统上，在机械设计课程之后，希望工科学生选取“车间制造”课程。
这是因为对于一个有能力的设计人员来说，如果他熟悉制造过程就可以在设计期间避免增加不必要的制造成本。
不过很遗憾的是，早在60年代，有关车间制造的课程就已经从美国的大学课程表中消失：人们认为它们不适合于工程理论教学学分的要求。
事实上，一般并不认为具有工程学位的人就能适合设计职位的。
当然，“设计”这个词有许多不同的意义。
有些设计是指产品的外形美学设计，比如汽车的外形，开罐头刀的颜色，纹理以及外部形状等。
有一些大学课程表中就是把这些称为“产品设计”的。
另一方面，设计可以认为是解决系统的基本参数的过程，例如，在考虑细节之前，我们说“设计”一家电厂，可以认为是确立电厂各种各样的部件诸如发电机、泵、锅炉以及连接管道等等的特性。
目前，设计的另一种解释是确立产品各独立零件的材料、形状以及公差的细节，本书中所说的产品设计主要是指这个意思。
它从零件和装配的草图开始，在图板或者计算机辅助设计工作站上完成详尽的零件图和装配图这样的一些工作。
然后，这些图通过制造和装配工程师优化生产工艺以便得到最后产品。
通常正是在这个阶段遇到制造和装配的问题，并且要求对设计作出变化。
有时，这些设计变化量相当大，使得产品推延相当长时间以后才能最后发布。
此外，在产品设计和开发周期中，修改得越晚，代价越大。
因此，不仅要在产品设计期间考虑制造和装配，而且必须在设计周期中尽早地考虑这些事项。
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面向制造的设计--DFM
1、引言
制造系统的组成是复杂的，它的各个环节相互藕合，某一环节中的决策往往会波及其他，从而使这一决策对整个制造系统的作用复杂化。
例如对零件材料的选择必然对产品性能、制造工艺、加工设备、原料供应、成本伯算等多方面产生影响。
因此，如何在决策时综合考虑整个系统，使之趋于全局最优，是现代制造技术中的重要问题。
过去，产品总是从一个部门递交给下一部门，每次都根据各自需要进行修改。
“新产品在各部门间的抛接”是早期电子工业的生动写照。
在产品设计完成后，接着将进行产品的可制造性改造，修改零件图和公差，更新零件表、配置和装配图等文件。
然后重组产品，向供应商再次订货。
下一步由市场和现场维护部门提交用户使用产品后反应的报告，以及产品性能与产品广告宣传对照的报告。
这些部门的技术维护人员还将提交关于保修期内返修率、零部件损坏率、故障预测难易度及维修后产品性能的报告。
但是，由于产品设计和开发部门没有及时吸收后续工序各部门对新产品的改进意见，或由于企业部门之间缺乏必要的管理制度和协调解决措施，致使产品设计缺陷、产品制造质量和售后服务等问题难以及时得到解决。
因而使公司产品在市场上的占有份额逐步减少，有时严重到导致公司破产倒闭。
总之，这种方式的缺陷是设计与制造的严重分离。
设计师只负责按照功能要求把产品设计出来，至于如何加工生产，则是工艺师的事，这被一些国外学者形象地称为“扔过墙”(Over the wall)式的设计。
随着现代制造业的发展，这种设计方式的弊端越来越多地暴露出来：出于设计没考虑工艺，设计出的产品制造成本高，没有竞争力；出于各环节串行，生产准备只能在设计完全结束后起动，延长了产品开发时间，丧失了占领市场的机会；更为常见且很严重的情形是：一些设计要求在制造时很难实现甚至根本无法实现，由此导致的返工既浪费了人力，又延误了工期。
全球性的激烈竞争迫使制造行业重新审视现有的设计与生产过程，寻求一种新的设计思想与生产模式来实现他们“短周期、高质量、低成本”的理想。
面向制造的设计(Design for Manufacturing，DFM)正是在这种需求下发展起来的，并且已经成为许多企业用以提高竞争力的重要手段。
2、DFM概念及其重要性
DFM是一种设计方法，其主要思想是：在产品设计时不但要考虑功能和性能要求，而且要同时考虑制造的可能性、高效性和经济性，即产品的可制造性。
其目标是在保证质量的前提下缩短周期、降低成本。
在这种情况下，潜在的制造性问题能够及早暴露出来，避免了很多设计返工；而且，对设计方案根据加工的时间和费用进行优化，能显著地降低成本，增强产品的竞争力。
研究表明，虽然在产品成本中设计成本只占很少一部分，但是，产品成本的大部分(70％—80％)却是在设计‘阶段决定的，只有少部分(20％—30％)是在制造过程中决定的。
由于DFM方法的引入，可能会导致设计阶段成本的增加和时间的延长。
但是，在产品开发过程中，错误发现得越晚，由这个错误引起的一系列修改、返工与管理协调所花费的时间越长，费用越高。
因此，DFM在设计阶段出于考虑工艺而多花的时间费用能够在下游的制造阶段得到补偿，而从总体上达到了缩短开发周期和降低生产成本的目的。
进入80年代以来，制造性设计(DFM)的三字母缩写形式，频繁出现在商业和制造业的出版物中。
正如我们所知道的，可制造性设计(DFM)的优点是加快产品开发周期、缩短投放市场时间(TTM)和降低制造成本。
因为缩短投放市场时间(TTM)的压力不断增加，设计师和产品工程师不再有时间用对原型样品反复试验的方法以精确谐调一个新设计。
另外，新产品开发周期题短，以任何原因引入一个设计修改方案的困难就越大。
所以，在设计过程的早期阶段起用可制造性设计(DFM)原则，就可以避免产品性能要求和制造能力之间的不匹配。
DFM原则的运用，也能降低制造成本。
图说明了做为在最佳成本下获得更高性能的方法，工艺改进相对于产品改进的影响。
曲线说明了产品制造成本和设计复杂度的关系。
并行工程(Concurrent Engineering，CE)是针对传统的串行产品开发过程而提出的。
Winner在1988年对CE给出的定义为：“并行工程是对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行集成化并行设计的一种系统化方法。
这种方法力图使开发者从一开始就考虑到产品整个生命周期(包括质量、成本、进度及用户需求)中的所有因素”。
其要点为：多项工作同时并行进行，做每项工作时尽量考虑相关的各种因素。
从对产品串行设计过程的分析可知，传统的制造过程存在着严重的缺陷。
为了改变这种状况，很多公司开发了制造后改善系统。
在产品提交制造部门后的再设计中引入了成本降低方案和价值工程，以降低成本和提高质量，并且为此开发了培训程序。
新产品的开发仍主要集中在研究和开发部门，但是制造部门、营销维护部门对零件、部件的设计提出了符合公司制造能力的制造工艺要求，和装配、维修方便性要求和准则。
这种新的运作方式和系统促进了世界性大公司之间的激竞争，促使各公司把竞争策略转向以在产品质量上取得全球性的有利竞争地位为中心。
而这又是通过采用并行工程(CE)、可制造性设计(DFM)等方法来实现的。
在这过程中，面向制造的设计（DFM）成为并行工程的核心技术。
有的学者甚至把两者作为同一个概念来论述。
DFM和CE的关系可以从以下几方面来看：
1)DFM是CE的思想核心。
设计与制造，是产品生命周期中最重要的两个环节。
所谓并行工程，最重要的是产品设计与制造过程的并行。
在设计阶段就考虑可制
造性是CE最基本的优势所在。
2)DFM是实现CE的关键技术。
CE只是一种生产哲理，要应用到实际生产，必须
要有诸多的支撑工具。
在CIMS中，最主要的工具是CAx技术，而在CE中，
最核心的工具是DFx技术。
3)CE是DFM（DFX）在产品生命周期上的拓展。
自从DFM的概念被提出以来，
又相继出现了很多DFx的概念，例如DFQ(Design for Quality)，DFR(Design for
Reliability)，DFD(Design for Disassembly)等等，这些概念逐渐覆盖了从设计、制
造、使用到回收的整个产品生命周期，这实际上已经拓宽了DFM的概念，形成
了CE的思想。