浅谈DFM面向制造的设计开发应用

王天宇，张运芝，杨迪

沈阳机床股份有限公司

浅谈DFM面向制造的设计开发应用

王天宇，张运芝，杨迪

沈阳机床股份有限公司

随着市场竞争的加剧,越来越多的企业意识到缩短产品开发时间的重要性。提高产品开发速度,无论是对于企业快速响应顾客需求,提高企业的竞争力，还是在降低产品的开发成本方面，都有着重大的意义。而“面向制造的设计”DFM，正是这样一种有效的设计方法，在设计阶段就充分考虑制造的要求，减少设计修改次数，“第一次就把事情做对”，从而缩短产品开发周期短，降低产品开发成本。

DFM；设计；制造

1、DFM概念与模式解析

DFM，Design for Manufacture，也叫做面向制造设计或者是可制造设计，是并行工程在运作时的一种设计方式，DFM在早期的思想主要是考虑设计阶段初期的一些制约因素，像在设计产品时所用到的机床种类，模具种类，对产品加工时的工具，以及产品的测量工具和所用费用等。也是为相应的工作人员提供设计或者修改方案的依据，在刚开始对产品进行设计时应该多考虑可制造性，以及产品相应的期望值和开始所应用的时间和成本等。

在串行的传统产品研发中，产品的制造和工艺的设计的是分别进行的，先进行产品的设计在对所需要的工艺进行设计，这对于后期的整合产品是非常不利的，使得产品的设计过程与产品的加工过程衔接不上，这使得产品后续的装配性和维护性不能得到很好的保证，加工的衔接不上也会导致产品的制造过程延长，设计改变变动的大，经费增加，成本以及质量都没办法得到保证，所以无法进行大量生产，这样对于人力和物力都是巨大的浪费，。但是由于DFM理念的提出，对于传统的研发产品模式是一个巨大的挑战，因为其完全改变了传统的设计顺序，使产品设计和工艺研发同时进行，这样可以充分考虑制约条件以及不用担心两个过程的衔接问题，也可以把产品的评审结果及时的反馈给设计者，对产品及时的提出建议，所以DFM是一种全新的简单的便捷的为产品设计提供发开方法，降低成本，减少研发周期的可行之路。

2、DFM的设计原则与应用

DFM面向制造的基本准则有；①降低零部件形状难度，②减少削切加工，③选择方便于进行加工的材料，④降低或去掉不必要的要求，⑤采用标准件，方便及时维修和更换，在面对不同的设计产品时应有不同的设计准则。

每个产品领域的DFM应用是有很大差别的,因为它与具体产品直接相关的,其中在电路板行业领域技术发展最成熟,设计制造的一体化和平台化已经融合到软件及规则库中,并足够的细化和可执行。目前，国际上很多领域在开发设计上也已经成熟的应用了DFM技术工具，并从中“尝到了甜头”，例如计算机行业的Dell（戴尔）、Intel（因特尔）；汽车行业的Ford（福特）、BMW（宝马）等和飞机制造领域的波音公司等。在制造前期解决或发现所有可能的质量隐患，将产品研制的迭代次数降到最低，减少成本，提高了产品的市场竞争力。

3、DFM在并行工程中的角色

DFM只是并行工程技术和方法的一种，提到DFM，就不得不提几个概念：DFX、DFMA、LCED。它们都是并行工程的技术和方法的代表，并与DFM有着层级拓展的关系。

首先，DFM是DFX设计方法中的一个重要的部分。而DFX，顾名思义就是Design for X，DFX的分类取决于X的含义，X可以代表产品生命周期中的某一环节，如加工，装配，使用，维修，回收处理等，这一类DFX可以统称为面向产品生命周期各个阶段/环节的设计（DFL Design for Life Cycle）；X也可以代表决定产品竞争力的因素，如时间，成本，质量，环境等，这一类DFX可以统称为面向产品竞争力的设计（DFC Design for Competitiveness）。所以理论上DFX设计方法有很多，几种典型的被实际研究过的DFX方法如下：面向制造的设计DFM（Design for Manufacture），面向装配的设计DFA（Design for Assembly），面向检验的设计DFI（Design for In⁃spection），面向服务的设计DFS（Design for Service），面向回收的设计DFR（Design for Recycling），面向质量的设计DFQ（Design for Quality）。

其次，DFM常以和DFA一起组成DFMA的形式被广泛应用。DFMA即面向制造和装配的设计，是最早最成熟的DFX方法。在实现提高生产力和减少新产品的开发时间上充当了催化剂的作用，其组织形式是把各职能部门的人员团结成一个有凝聚力的集体，其核心和宗旨是“我们设计，你们制造，设计充分考虑制造的要求”、“第一次就把事情做对”。DFMA具有四大优点：产品设计修改次数少，产品开发周期短、产品成本低和产品质量高。实践证明，DFMA帮助许多世界知名公司和制造商改进了他们产品的质量。

而产品生命周期设计LCED（Life Cycle Engineering Design）是这几种并行工程方法中范畴最为广泛的。其中DFX是产品生命周期设计LCED（Life Cycle Engineering Design）的重要组成部分，产品生命周期设计的基本构成如图1，也是并行工程的技术和方法的代表。而产品生命周期设计，也是从并行工程思想发展而来。旨在鼓励企业不同职能部门间协同工作，要求企业设计和生产活动并行进行，即产品开发早期开始，不同的部门便介入这个过程，可以在改善产品质量，降低开发成本，缩短开发周期和提高生产率等方面获得显著效益。

4、DFM的展望

在国内，制造业企业对DFME技术的应用起步较晚且规模有限。2002年，BDI公司的DFMA分析软件初入中国。华为技术有限公司对旗下的结构工程师明确要求必须掌握DFM设计理念以及相应的工具，。但是，当代我国应用DFM设计理念进行产品制造的公司还不多。在这里边，还有很多的企业产品设计仍然采用传统的“串行”方法，可见在应用先进的开发工具和方法方面，国内企业仍然任重而道远，产品设计是源头，中国制造业应该更好的利用这些先进的设计工具和方法，才能提升自主产品的国际竞争力。

[1]王细洋.并行制造方法研究.中国机械工程，1995（03）

[2]樊洪波.面向并行工程的零件可制造性评价研究.浙江工业大学硕士论文，2003.5