Дизайн для технологичности и комплексной разработки продукта

Изделия традиционно разрабатывались таким образом, чтобы их невозможно было эффективно изготовить. Их конструкции обычно выпускались для производства, и их можно было изготовить и эксплуатировать только в мастерской, где опытные образцы моделировались и собирались высококвалифицированными специалистами. Эффективная разработка продукта должна выходить за рамки традиционных этапов приобретения и внедрения технологий проектирования в качестве решения. Следует сосредоточиться на административной практике, учитывающей потребности клиента, в том числе эти требования при проектировании продукта, и обеспечении того, чтобы как фабрика, так и ее поставщики имели возможность эффективно производить ее.

Продукты изначально концептуализируются, чтобы обеспечить определенную емкость и соответствовать целям производительности и определенным спецификациям. Учитывая эти спецификации, продукт может быть разработан по-разному. Цель дизайнера должна состоять в том, чтобы оптимизировать дизайн продукта с помощью его производственной системы. Производственная система компании включает в себя поставщиков, системы обработки материалов, производственные процессы, возможности персонала и системы распределения продукции.

Как правило, дизайнер работает в контексте существующей производственной системы, которая может быть минимально модифицирована. Однако в некоторых случаях производственные системы будут проектироваться или перепроектироваться вместе с дизайном продукта. Когда инженеры-конструкторы и инженеры-технологи работают вместе, чтобы спроектировать и оптимизировать процессы поддержки продукта и производства, этот процесс называется сквозным производством. Конструктивные соображения дизайнера в отношении технологичности, стоимости, надежности и простоты обслуживания представляют собой отправную точку для комплексной разработки продукта.

Основная цель дизайнера заключается в разработке продукта, который работает в рамках заданных экономических и программных ограничений. Однако исследования показывают, что решения, принятые в течение периода проектирования, определяют 70% стоимости продукта, в то время как решения, принятые в процессе производства, учитываются только в 20%. С другой стороны, решения, принятые в первые 5% проектирования продукта, могут определять подавляющее большинство характеристик продукта по стоимости, качеству и технологичности. Это указывает на большой эффект, который дизайн для технологичности (DFM) может оказать на прибыльность и успех компании.

Однако применение DFM должно учитывать экономические вопросы проектирования в целом. Вы должны сбалансировать усилия и затраты, связанные с разработкой и усовершенствованием дизайна, с затратами и качеством, которого можно достичь. Другими словами, чем больше усилий по оптимизации дизайна продукта оправдано с более высокой стоимостью или с большими объемами производства.

Эффективность конструкции повышается, а ее интеграция облегчается, когда:

a.- Несколько активных частей используются посредством стандартизации, упрощения и групповой технологии поиска информации, связанной с существующими или предпочтительными продуктами и процессами.

б.- Производительность улучшается за счет включения практики DFM.

c.- Оцениваются альтернативы проектирования, и инструменты проектирования используются для разработки более зрелого и производительного проекта перед его выпуском в производство.

d.- Продукт и процесс включают в себя структуру, позволяющую сбалансировать качество продукта с усилиями по проектированию и надежностью продукта.

Интерес проектного анализа - анализ технологичности. В условиях глобального роста конкуренции крайне важно оптимизировать время выхода готовой продукции на рынок. Своевременный анализ технологичности является важным инструментом для достижения этой цели.

Технологичность конструкции - это вероятность того, что она может быть изготовлена ​​в соответствии с имеющимся набором машин, инструментов и процессов. Оптимизация технологичности, рассматриваемая до этого момента, не включает в себя разработку подробных планов процессов или оценку стоимости. Фактически, это этап, непосредственно предшествующий процессу планирования. Этот подход является новым способом оптимизации качества проекта перед его отправкой в ​​систему планирования процессов, позволяя избежать траты ресурсов, участвующих в планировании процессов проектирования, которые не производятся.

2. УПРОЩЕНИЕ И СТАНДАРТИЗАЦИЯ

Поскольку дизайн разрабатывается от концепции до детального уровня продукта, он должен охватывать физические и функциональные требования, которые определяются в соответствии с тем, как деталь должна приспосабливаться и вести себя. В рамках ограничений этого подхода конструктор должен спроектировать или выбрать деталь для использования. Разработчик может иметь несколько альтернатив для разработки детали, которая отвечает требованиям этого подхода.

Хотя разработка нестандартной детали или выбор новой детали могут быть наиболее оптимальным способом удовлетворения требований с точки зрения дизайнера, это может быть не лучшим подходом для компании. На стоимость и качество продукции может негативно повлиять распространение специальных изделий, требующих определенных производственных возможностей.

Минимизация количества активных деталей за счет стандартизации не только упрощает конструкцию изделия, но также приводит к снижению эксплуатационной эффективности и инвентаризации. Формальная политика стандартизации деталей и акцент на использование утвержденных списков деталей (APL) для определенных базовых элементов.

Системы групповой технологии (GT) и управления поставщиками компонентов (CSM) могут облегчить стандартизацию, извлекая аналогичные детали, которые будут рассматриваться для использования в рамках нового проекта. Используя структуру классификации для хранения и извлечения проектной информации, инженер может избежать необходимости выполнять избыточные этапы проектирования, а функция проекта может развиваться в направлении использования стандартов. Системы CSM хранят информацию об утвержденных сторонах и их поставщиках, чтобы обеспечить легкий доступ с перекрестными ссылками.

Инженер определит характеристики детали, необходимой для продукта, и определит аналогичные детали, которые могут быть доступны и отслеживаемы. Одна из этих частей может работать одинаково, или где-то может быть некритическая спецификация, которая может удовлетворить обе потребности. Если существующие конструкции не являются удовлетворительными, данные проектирования могут использоваться для облегчения проектирования новой детали, особенно с помощью инструментов для автоматизированного проектирования. Этот подход может быть расширен для определения инструментов и вложений, которые можно использовать, избегая дополнительных перепроектировок.

В дополнение к стандартизации упрощение дизайна продукта также предоставляет значительные возможности для снижения затрат и повышения качества. Дизайнеры должны оценить, существует ли более простой способ выполнения функции детали. Инструменты и принципы проектирования для производства (DFM) обеспечивают структурированный подход к поиску упрощенных конструкций. Сложность продукта может быть уменьшена за счет использования модульных строительных блоков для сборки продукта. С помощью стандартных модулей продукта может быть собрано большое разнообразие продуктов из ограниченного числа модулей, что упрощает процесс проектирования и производства.

Упрощая и стандартизируя конструкции, создавая механизмы локализации конструкции и включая предпочтительные производственные процессы в список предпочтительных деталей, повышается эффективность проектирования и производства.

3. РУКОВОДЯЩИЕ ПРИНЦИПЫ ДИЗАЙНА ПРОДУКТА

Общие руководящие принципы проектирования были разработаны для достижения лучшего качества, снижения затрат, улучшения автоматизации и технического обслуживания. В качестве примеров этих руководств по проектированию для технологичности мы имеем:

• Защищенный от ошибок дизайн сборки, позволяющий избежать неясностей в процессе.

• Проверка конструкции изделия и его компонентов для обеспечения естественного или инспекционного испытания изделия.

• Избегайте жестких допусков, которые выходят за рамки естественных возможностей производственного процесса и дизайна в пределах среднего диапазона допусков деталей.

• Надежность конструкции в продукте, чтобы компенсировать неопределенность при изготовлении продукта, его тестировании и использовании.

• Проектирование с учетом ориентации деталей и их обработки, чтобы минимизировать усилия, которые не увеличивают ценность, чтобы избежать неоднозначности в ориентации и смешивании деталей, что облегчает автоматизацию.

• Конструкция с учетом простоты сборки благодаря использованию простых схем перемещения, минимизирующих этапы зажима.

• Используйте общие части и материалы для облегчения проектных работ, чтобы минимизировать количество инвентаря в системе и стандартизировать операции обработки и сборки.

• Разработка модульных изделий для облегчения их сборки с использованием блоков компонентов и узлов.

• Дизайн с учетом простоты обслуживания продукта.

В дополнение к этим рекомендациям разработчикам необходимо больше понимать производственные системы своих компаний, например, их возможности и ограничения. Это делается для того, чтобы установить эффективные и конкретные правила проектирования, которые будут способствовать оптимизации дизайна продукта в производственной системе компании. Например, они должны понимать ограничения допусков определенных производственных процессов.

4. ОЦЕНКА ДИЗАЙНЕРСКИХ АЛЬТЕРНАТИВ

Используя традиционный подход, разработчик разработает первоначальную концепцию и переведет ее в дизайн продукта, внося незначительные изменения в соответствии с требованиями спецификации. DFM требует, чтобы дизайнер начал процесс, рассматривая различные альтернативы концепции проекта в начальном процессе. На данный момент мало что было вложено в альтернативы дизайна, и многое можно получить, сосредоточившись на более эффективном процессе проектирования. Единственный способ убедиться, что мы движемся к оптимальному дизайну, - это рассмотреть несколько вариантов дизайна. Используя некоторые из предыдущих правил дизайна в качестве ориентира, дизайнер должен творчески разработать альтернативы дизайна. Впоследствии альтернативы оцениваются в рамках целей DFM.

В типичной среде автоматизированного проектирования (САПР) прогресс проектирования достигается в цикле анализа редизайна. Анализ, выполняемый в этом цикле, может быть, например, функциональным анализом или анализом напряжения. Несмотря на то, что постоянно расширяющаяся вычислительная мощность, доступная для проектирования, позволяет более глубоко понимать особенности в цикле редизайна, он всегда остается под контролем дизайнера. Компьютер выполняет сложные тесты проектирования и предоставляет проектировщику результаты высокого уровня. Дизайнер использует эти результаты и свой опыт, чтобы изменить его, прежде чем отправить его на компьютер. Естественным прогрессом является замена, где это возможно, человеческой слабости в этом цикле, слабость понимается как скорость и доступность,больше, чем с точки зрения адаптивности или качества дизайна.

Инструменты автоматизации проектирования могут помочь в экономическом развитии множества вариантов проектирования, а также в их оценке. Эти инструменты проектирования включают в себя компьютерное проектирование (CAD), компьютерное проектирование (CAE), твердотельное моделирование, анализ методом конечных элементов, групповые технологии (GT) и автоматизированное планирование процессов (CAPP). Инструменты CAD / CAE помогают разработчику эффективно оплачивать разработку и анализ вариантов проектирования. CAD / CAE и экспертные системы могут использовать производственные рекомендации для разработки производимых проектов. Твердое моделирование помогает дизайнеру визуализировать детали,понимать их взаимосвязь с другими компонентами, например их ориентацию и расстояния между ними во время сборки, и поддерживать обнаружение ошибок и трудностей сборки. Анализ методом конечных элементов и другие инструменты проектирования могут использоваться для оценки способности конструкции соответствовать функциональным требованиям до ее изготовления, а также для оценки надежности продукта и его частей. Компьютерное планирование процессов может использоваться при разработке продукта, чтобы помочь разработчику оценить технологичность дизайна. Без инструментов CAPP уровень оценки производства обычно не выполняется до тех пор, пока проект не будет выпущен для производства. Тем не мение,Использование этих инструментов для повышения продуктивности проектирования должно регулироваться, поскольку оно может создать соблазн для разработчика проявить слишком много творческого подхода и легкого проектирования детали вместо выбора рекомендуемых процессов стандартизации.

В дополнение к этим инструментам повышения производительности для проектирования, существуют другие, которые помогают анализу DFM и предлагают некоторые дополнительные возможности улучшения. Они в основном сосредоточены на анализе симметрии конструкции, простоты обращения с деталями, подачи и ориентации и общего количества деталей. Они также могут анализировать сборочные операции, оценку дизайна с точки зрения практики и требований допусков.

Получив базовое представление о DFM, разработчик должен также научиться более тесно сотрудничать с производственными инженерами и другими людьми, которые могут предоставить обратную связь с некоторыми предложениями DFM для исправления определенных проблем. Таким образом, этот подход к проектированию и инструменты поддержки должны помочь:

• Определить варианты проектирования и их разработку с учетом соответствующих экономических соображений.

• Оценить эти альтернативы с точки зрения целей DFM

• Установить стандарты дизайна, основанные на принципах DFM, которые можно быстро найти для новых продуктов.

• Использовать проверки дизайна, которые включают участие производства в процессе проектирования, для разработки руководящих принципов производства.

5. ВЫВОДЫ

Дизайн для технологичности и всесторонней разработки продукта может потребовать дополнительных усилий на ранних стадиях процесса проектирования. Однако интеграция продукта и процессов проектирования с помощью бизнес-практики, административных принципов и технологических инструментов приведет к созданию более технологичного продукта, который лучше соответствует потребностям клиентов, а также к более плавному переходу. быстрый и прямой к производству и снижению стоимости жизненного цикла.

В условиях постоянно растущей глобальной конкуренции дизайн продукта и обслуживание клиентов могут быть основным способом определения возможностей компании. Из-за текущей важности дизайна продукта, концепции дизайна для технологичности и комплексной разработки продуктов будут иметь решающее значение для успеха компаний. Это будет ключом к достижению и поддержанию конкурентного преимущества за счет разработки высококачественных, функциональных и высокоэффективных продуктов в вашем производственном процессе посредством всесторонней синергии продуктов и процесса проектирования.

Сегодня использование средств поддержки проектирования для технологичности не ограничивается крупными корпорациями или высокотехнологичными компаниями. Общее использование компьютеров позволяет все чаще использовать эти инструменты при любом проектировании и производстве любого типа продукции и в любой отрасли.

6. ССЫЛКИ