面向制造和装配的设计DFMA
DFM面向制造和装配的设计(第三章)
第三章 面向手工装配的产品设计 3.1概论面向装配的产品设计（DFA）应该考虑设计过程的各个阶段。
当设计组考虑替换方案，成员开始在纸上实现他们的思想时，他们应该认真考虑简化产品或组件的装配问题，方便生产、方便现场服务。
当选择成本和性能判断来分析设计概念时，应该例行完成对产品可装配性的系统分析。
如果成本或者性能分析要求改变或重新定义某一概念时，则应该在最后赞同之前对重新构思的设计的装配效率进行分析。
然后，在零件和装配的相似设计期间，应该检查零件特征、长度以及公差以便弄清楚它们是否反映了DFA分析的研究结果与结论。
设计工程师需要DFA工具来有效地分析他们所设计的产品或组件装配的容易程度。
设计工具应该能迅速提供结果，并且使用起来简单容易。
在对产品可装配性的评价中，应该确保一致性和完整性，也应该从设计评估中消除主观的判断，允许思想的自由联系，方便各替换设计的比较，确保方案评价具有逻辑性，确定装配问题区域，并且建议替代方法来改进产品的制造与装配。
通过运用DFA工具，制造和设计工程之间的通信得到改进，设计过程中的想法、推理和决策的记录改善了，便于将来参考。
“面向装配的产品设计”手册是大学广泛研究开发的结果，它提供系统的程序来评价和改进产品设计相应的制造与装配的经济性。
这个目的可以通过一种逻辑组织的方式在设计过程的概念阶段输入制造信息来实现。
这种方法的另一个结果可以用一种清楚定义的程序从方便制造和装配的角度来评价设计。
按这种方式，有一种反馈回路来帮助设计人员衡量由特定的设计变化所产生的改进结果。
这个程序也可以作为一种工具来激发设计人员，通过这种方法他们能评价自己的设计，如果有可能的话就进行改进。
在这两种情况下，在概念性阶段就对设计加以研究和改进，这个时候改变设计既容易、代价又低。
“面向装配的产品设计”手册试图通过如下方法来达到这些目标： 1）为设计人员或者设计组提供工具保证，在设计的最初阶段考虑制造的效率。
这将排除设计早期专门集中在产品功能上而不充分关心产品的成本和竞争能力的问题。
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。
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。
dfma基本概念
dfma基本概念
DFMA（Design for Manufacturing and Assembly）是指在产品设计阶段，充分考
虑来自于产品制造和装配的要求，使得机械工程师设计的产品具有很好的可制造性和可装配性，从根本上避免在产品开发后期出现的制造和装配质量问题。
DFMA包括DFM和DFA，即面向制造的设计和面向装配的设计。
面向制造的设计（DFM）是指产品设计需要满足产品制造的要求，具有良好的可制造性，使得产品以最低的成本、最短的时间、最高的质量制造出来。
面向装配的设计（DFA）是指
产品的设计需要具有良好的可装配性，使得装配工序简单、装配效率高、装配时间短、装配质量高、装配成本低等。
在DFMA中，面向制造的设计需要考虑的因素包括产品制造工艺、材料、模具和加工设备等；面向装配的设计需要考虑的因素包括零件设计、装配流程、装配方法和工具等。
通过优化产品设计，DFMA可以提高产品的制造效率和装配质量，降低生产成本和产品周期时间，提高企业的竞争力。
面向制造及装配的产品设计
精彩摘录
“现代产品设计软件和技术的发展，为面向制造和装配的设计提供了强大的 支持。”
随着计算机辅助设计（CAD）等软件的普及和应用，设计师可以更加方便地模 拟和分析产品的制造和装配过程。这些软件能够提供精确的零件模型、装配关系 和约束条件，帮助设计师在早期阶段发现问题并优化设计方案。
精彩摘录
同时，增材制造（3D打印）等先进技术的出现，也为设计师提供了更多的创 新空间和可能性。
精彩摘录
“在产品设计阶段引入‘装配约束’的概念，可以有效减少后期生产中的修 改和调整。”
装配约束是指产品在设计过程中需要考虑的装配关系和限制条件。通过明确 装配约束，设计师可以提前发现和解决潜在的设计问题，避免在生产阶段出现装 配困难或错误。这不仅可以减少生产成本和周期，还可以提高产品的质量和可靠 性。
阅读感受
书中详细介绍了如何选择面向制造和装配的材料和工艺，以及如何进行电气 连接和线束总成等。这些都是我之前从未考虑过的问题，但现在看来，它们却是 产品设计中不可或缺的一部分。同时，书中还提供了丰富的实用案例，让我更加 直观地了解了MBD在实际生产中的应用。这些案例使我深刻认识到，将制造和装 配纳入产品设计的考虑中是如此重要。
内容摘要
本书提供了在这些新技术环境中应用DFMA原则的实用指南。 《面向制造及装配的产品设计》是一本非常实用的书籍，对于工程师和设计师来说是一本不可或 缺的参考书。无论是在产品开发的初级阶段还是成熟阶段，本书都将帮助读者提高产品质量、降 低制造成本，并提高生产效率。通过理解和应用DFMA原则，设计师可以更好地将制造和装配需求 融入到产品设计中，从而实现更高效、更经济的产品开发。
精彩摘录
“良好的产品设计的目标是实现‘零装配’或‘少装配’。” “零装配”或“少装配”是指通过优化产品设计，减少在生产过程中所需的 装配步骤和时间。这需要设计师深入了解制造和装配过程，运用创新的设计理念 和方法，尽可能地简化产品的结构和装配关系。实现“零装配”或“少装配”不 仅可以提高生产效率，降低成本，还可以改善工作环境，减少人为错误。
最新DFMA技术白皮书
D F M A技术白皮书DFMA技术包皮书D F M A面向制造与装配的设计——并行工程的核心技术摘要本文首先引入了并行工程基本理念和定义，强调了并行工程是企业制胜于市场竞争的有效选择，介绍了实施并行工程需要建立相应的管理措施、掌握相应的管理方法以及一些技术工具，继而阐述了DFMA面向制造与装配的设计是并行工程的核心技术，最后介绍了高品质DFMA软件的供应商BDI公司及其DFMA系列软件和BDI公司中国合作伙伴－北京艾克斯特科技股份有限公司。
一．并行工程产生的背景、基本理念和定义：80年代初期以来，世界制造业产品市场发生了根本性的变化，同类产品日益增多，企业之间的竞争愈来愈激烈，而且越来越具有全球性，长期卖方市场变成了买方市场。
顾客对产品质量、成本和种类要求越来越高，产品的生命周期越来越短。
因此，企业为了赢得市场竞争的胜利，就不得不加速解决新产品开发、提高产品质量、降低成本和提供优质服务等一连串的问题。
然而在这些问题中，迅速开发出新产品，加快上市时间是获胜的关键。
要解决这一问题，必须改变长期以来传统的产品开发模式。
传统的产品开发模式是沿用“串行”的方法，即先进行市场需求分析，将分析结果交给设计部门，设计人员进行产品设计，然后将图纸交给另一部门进行工艺方法的设计和制造工装的准备，采购部门根据要求进行采购，等一切都齐备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。
这种方法由于产品设计中各个部门总是独立地进行，特别是在设计中很少考虑到工艺和工装部门地要求，制造部门地加工生产能力、采购部门地要求，以及检测部门地要求等，因此常常造成设计修改大循环，严重影响产品的上市时间、质量和成本。
为了改变这种传统的产品开发模式，人们不得不开始寻找更为有效的新产品开发方法。
在这其中，最重要的一件事情就是在1982年，美国国防高级研究项目局（Defense Advanced Research Projects Agency: DARPA）开始研究如何在产品设计过程中提高各活动之间的“并行度”（concurrency）的方法。
DFMA面向制造与装配的设计_并行工程的核心技术
强掌ＤＩ公一８０年代初期以来同类产品日益增多顾客对产品质量产品的生命周期越来越短企业为了赢得市场竞争的胜利提高产品质量然而在这些问题中加快上市时间是获胜的关键串行即先进行市场需求分析设计人员进行产品设计测试求改大循环质量和成本始寻找更为有效的新产品开发方法美国国防高级研究项目局计过程中提高各活动之间的发表了非常提出了的概念并行工程是集成地包括制造过程和支持过程这种方法要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素成本并行工程是企业制胜于市场竞争的必然选择市场经济的发展和竞争的加剧总是促成买方市场的形成企业要想生存和发展廉从制造业发展的历程来看而８０年代的竞争焦点则是满足用户需求和综合的上市时间产品成本和售后服务（Ｔ．Ｑ．Ｃ．Ｓ．）指标特别是２０００年的市场则要求企业以最短的时间开发出质量更高的那种不注重产品开发的企业将在市场竞争中处于劣势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国际上一些著名的制造企业如波音惠普等他们的目的是采用新的产品开发管理模式和过程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实践证明以上并行工程的实施需要管理和技术两方面的配合进入２１世纪以来外延更为广泛客户需求制造检测对环境的影响也就是说要同时考虑产品生命周期中各项因素艰巨的系统工程 詹友刚 王峰需要从两个方面的来保证第二是从技术的方面缺一不可后者是技术支持管理方面各国的研究和实践表明关键是组织机构改革和人的因素等一系列的管理问题建立有利于并行工程实施的跨部门组织机构从对并行工程的定义分析可以看出显然最重要的就是要加强各个部门之间的信息沟通和交流跨部门多专业的新产品开发团队就是满足这种要求的组织形式设计制造销售供应商和社会某些职能部门或单位法律咨询建立有利于并行工程的人力资源管理措施人力资源管理方面主要包括人员的培训建立有利于并行工程的运作管理方法并行工程团队运作管理主要包括并行工程的计划管理并行工程的质量管理实现产品并行开发的基本方法并行工程团队地理上的集成并行工程团队中的决策４企业与供应商的关系管理企业与客户的关系管理技术方面并行工程的支持技术包括以下几个方面，其中ＤＦＸ是其核心技术１ＤＦＡ（Ｄｅｓｉｇｎ Ｆｏｒ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）２面向制造的设计ＤＦＴ（Ｄｅｓｉｇｎ Ｆｏｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ）４面向维护的设计ＤＦＥ（Ｄｅｓｉｇｎ Ｆｏｒ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）６面向报废的设计２ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）２助制造ＣＡＰＰ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｐｌａｎｎｉｎｇ）４机辅助工程３管理系统当并行工程发展到高级阶段在这种系统中有不同的授权如果协调不了大家一起在计算机上发表意见３下几个误区一些企业的高层管理者总经理认为要知道或单位法律咨询于权力和知识的关系持授给团队长足够的权力团队足够的资源财高层管理者应亲自出任团队长第二理层重视也能实现并行工程缺一不可因为ＤＰ无法取得一些准确数据第三项浩大的工程所列的所有的管理要求和技术工具物力和财力分步骤的以有层次零这就可以实１产品开发的整个过程包括这些环节设计制造销售一传统的产品设计是采用制造检测这推和改正他估计在不同阶段改正问题所花的成本如下：在设计阶段￥３５采购零配件之前￥１７７生产之前￥３６８由此可见采用新的产品设计模式这就是下面要介绍的ＤＦＭＡ技术工具和并行工程关于ＤＦＭＡ技术ＤＦＭＡ是ＤＦＸ技术的另一种统称其思想已贯穿企业开发过程的始终涉及产品开发的制造检测报废处理等各个阶段ＤＦＡ面向装配的设计ＤＦＭ面向制造的设计ＤＦＴ面向测试的设计ＤＦＳ面向维护的设计ＤＦＥ面向环境的设计ＤＦＤ面向报废的设计目前应用较多的是机械领域的ＤＦＡ和ＤＦＭ为企业带来了显著效益以确保零件快速低成本地进行装配就是在产品设计过程中利用各种技术手段如分析规划在满足产品性能与功能的条件下改进产品的装配结构并尽可能降低装配成本和产品总成本同时也是一种设计哲理可装配性分析评价工具和装配设计指南通过系统分析影响产品装配性的各种因素在此基础上给出再设计建议然后在它们的指导下进行产品设计确定产品结构从而精简产品结构改进装配性能ＤＦＭ则指在产品设计的早期阶段考虑与制造有关的约束对不同制造方案进行制造时间和成本的快速定量估计设计团队根据这些定量的反馈信息确定一种最满意的设计和工艺方案使ＤＦＭＡ技术成为并行工程的核心技术并行工程所采用的产品开发模式 图１ 并行工程产品开发模式 图２ ＤＦＭＡ循环如图１所示在产品的设计早期阶段应用ＤＦＭＡ技术经过多次ＤＦＭＡ循环后然后是样机制造和大量投产虽然设计阶段的时间有所延长并节约了成本五究成果都不少美国的ＢＤＩ公司是这些为数不多的公司之一学科基础研究的公司也是理中心期开设课程伍具体产品和项目提出优化和改进意见向行业的应用开发的并行工程解决方案抽壳标准特征设计花健槽圆锥齿轮皮带轮等修改特征有特征抑制特征镜像特征移动和旋转等构造平面特征以特征树方式展开改名完全基于构造平面的草图设计在选定构造基面后弹出二维草图设计窗口草图设计提供和捷惠ＣＡＤ２０００风格和功能一致的图形绘制和修改功能更符合工程师设计习惯尺寸修改造型过程任意无限次回退和重作消隐显示将隐藏线以较浅的颜色或虚线渲染显示颜色和背景色表面积惯性矩等物性参数 装配设计ＪＨＳｏｌｉｄ的装配设计比较灵活自底而上的装配设计搭积木的方式进行零件装配系统提供各种装配约束和导航功能同轴相距等约束类型及同向对选择的多种约束可以组合求解的激活立约束关联轴径修改件模型因此序也一致例如主视图俯视图等标准视图自动生成模型主剖视阶梯剖剖面图对生成的图形生成工程图纸。
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。
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为什么要面向制造/装配的设计 ▪ 设计对成本的影响
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为什么要面向制造/装配的设计
▪ 错误的看法VS 事实
错误的看法
事实
面向制造/装配的设计（DFM/A）会延长 产品投放市场的时间
面向制造/装配的设计（DFM/A）避免了费时的重新设计、降 低了成本的所需耗费的努力以及产品投放上的问题：缩短了投 放市场所需的时间并显著改善了盈利所需的时间
产量的产品时，可能会相当有效
质量是通过检验、测试、补救质量问题来 设计质量是通过简化、防误措施，并在处理能力范围内进行设
达到的
计来实现的（面向制造/装配的设计（DFM/A）对象）
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面向加工/装配的设计（DFM/A）时间表的影响
Lexmark经历了并行工程和面向加工/装配的设计 （DFM/A）对开发日程的影响
9.避免设计柔软的部件，因为它 们更难插入，定位和/或排列
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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
对更经济的部件材料以及过程 的标准化和创意
简化部件的创意几何学和更低 生产成本的特性
改良/更低成本的创意对加工过程标 准化工具和简化的工作夹具的设计
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简化体系结构
体系结构以及系统设计概念将面向加工/装配的设计 (DFM/A)和成本产生深远的影响
面向制造和装配的设计DFMA
主讲人：XXX
面向制造和装配的设计（ DFM/A）
为什么要面向制造/装配的设计
▪ 假设任何东西都可以生产---问题是代价有多高 ▪ 面向制造/装配的设计（DFM/A）将设计要求和生产能力进行均衡以达到低
成本和高品质 ▪ 越接近生产能力的极限，成本就越高，并且质量问题的风险也相应增加
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消除 通过重新设计产品或过程使得任务和零件不再被需要来消除犯
错误的可能性
替换 替换更可靠的装配，部件或过程来防止错误，提高持久性
消除 通过重新设计产品或过程使得任务和零件不再被需要来消除犯
错误的可能性
简化 使用产品，过程设计技术和机制使得更轻松的正确实现工作
探查 使用方法来在进一步工作进行之前检测错误,使用户能够迅速
概念开发 细节化设计
3%
27%
反复进行建立、测试、 修复、重新设计
55% 传统方法
20%
13%
22%
5%
并行工程/面向制造/装配的设计（DFM/A）步骤
制造试运行 15%
40%
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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
纠正问题
减轻 试图将错误的影响最小化
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使定位/插入更加容易
7.再提供多种特性将部件引导到 适当的装配位置("落入装配位 置") - 提供自定位特性 - 提供便于插入的特性：斜面、 锥度、边缘、导引槽等。
8.提供让部件一个和一个对齐或 者和装配对齐的特性
体系结构原则来简化设计
使用通用模块或子系统 如果可以以较低的总成本替代另一个相似的模块 或子系统，那么我们应该扩展该模块或子系统的能力
使用双重功能模块和子系统
使用组件来提供结构的框架而不是使用独立的结构装配 （例如：汽车单体式结构设计）
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量低，面向制造/ 装配的设计（DFM/A）就不重要了
降低劳动力成本也会影响配置分配，面向制造/装配的设计 （DFM/A）也可以自动化过程以及所购材料的可制造性以及成 本
面向制造/装配的设计（DFM/A）与低产 通过理解面向制造/装配的设计（DFM/A）原则，当应用于低
量的产品无关