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设计X (DFX)方法

设计X (DFX)方法

爱因斯坦曾经说过:“最好的设计是最简单可行的设计。”但一个简单的设计可能是困难和耗时的创造。

然而,在新产品的工程上投入太少的工作很容易在项目的后期产生事与愿违的结果。就花费的时间和金钱而言,在一个项目离开客厅之前花时间考虑它的不同方面是更有效的。

这就是追求卓越的设计(又名X和DFX设计)的切入点。术语“为X设计”第一次出现在1990年的Keys会议上美国电话电报公司(AT&T)技术杂志.这些论文甚至暗示,两位作者彼此并不知情,这表明朝着同一个目标前进的运动是独立开始的。

DFX的意识形态有助于创造出令人惊叹的产品,而不需要在后期进行修改,因为它的不同领域已经在设计阶段考虑了许多最关键的方面。

什么是为X设计?

追求卓越的设计是设计和制造中不断发展的一套原则哲学。它采用整体和系统的方法来设计,关注产品的各个方面-从概念的一代最终的交付。

它提供了良好的实践和设计指导方针,以确保我们在第一时间得到正确的设计和制造方法。所有这些都是在产品到达车间之前完成的。

传统工程设计vs X设计

将X (DFX)设计视为看待工程设计的全新方式。X的设计与传统的做事方式有许多相似之处。但差异也非常明显。

了解为X设计如何比传统的工程设计实践做得更多,将有助于我们理解为什么越来越多的公司开始为X设计。

传统的产品开发流程

传统的工程设计遵循从研究到测试/改进设计的顺序。工程设计的一般顺序如下:

  • 通过观察、调查、实验或两者结合来确定问题。
  • 详细研究问题,收集尽可能多的相关信息。
  • 头脑风暴可能的解决方案。在这里,我们在评估每种方案的优缺点后,进行最优选择。
  • 创建设计并进行必要的计算。
  • 创建一个原型。
  • 进行多方面的测试,确保原型能够解决原始问题。
  • 在量产前对产品进行必要的改进。

这种线性方法在很多情况下是有问题的和昂贵的,阻止我们实现工程设计的全部潜力。

DFX工艺特点

X工艺的设计具有某些特性,使其成为与传统工艺相比更好的选择。

缺陷的早期纠正

传统工程设计过程中的问题通常在设计阶段之后才被发现和纠正。在许多情况下,纠正这些问题的代价是极其高昂的。

DFX将这些问题的解决转移到早期设计阶段,这既节省了金钱又节省了时间。

更少的产品迭代次数

一个设计好的产品第一次就能完美地工作是很少见的。完善设计需要多次迭代。但是创建这些迭代是昂贵的,特别是对于需要定制模具注塑的塑料产品。

DFX努力减少产品迭代的次数,并试图在第一次就得到正确的设计。这可以通过创建各种虚拟设计和进行模拟而不是物理测试来实现。

在需要物理迭代的情况下,技术如快速原型而且生成设计可能是首选。例如,取代注射成型,增材制造技术,如3D打印,可以在几个小时内以低成本创建迭代。

需要更少的工具

传统的工程设计需要使用许多工具。为了提高效率,DFX将设计所需的工具限制在一个标准集上,从而减少了工具的数量。这是DFM(为制造而设计)所涉及的领域之一。

设计范围更广

如前所述,DFX的范围比常规工程设计更广泛、更广泛。通过利用不同领域的设计原则(例如,DFM和DFA), DFX方法增加了产品的价值,同时降低了产品的成本。

包容性设计团队

由于DFX考虑了产品开发的许多方面,设计团队的作用比传统的工程设计要大得多。DFX鼓励设计师、供应商和制造商之间进行更多的合作。

更短的上市时间

通过增加沟通和减少返工成本,DFX大大缩短了任何产品的上市时间。

DFX的其他一些显著特征不言自明如下:

  • 降低产品开发总成本
  • 降低产品风险
  • 提高操作效率
  • 增加生产产量
  • 更高的客户满意度

类型的DFX

追求卓越的设计是一种包罗万象的哲学,为设计和生产过程的各个方面提供设计指导。

代表优秀的“X”可以用几个字母代替,以表示DFX的某个子部分。这些类别包括制造(DFM)、装配(DFA)、质量(DFQ)、供应链(DFSC)等。

设计师通过在设计过程中实施特定的设计原则,在所有这些方面改进产品设计。其目的是通过修改所提议的设计,创造出一款在这些领域出类拔萃的产品。

面向X的设计(DFX)有许多这样的设计改进重点领域。其中一些方法,如DFM、DFA和DFMA比其他方法更受欢迎。

接下来,我们将讨论其中的一些重点领域,以更好地全面理解X概念在产品开发的不同方面的设计。

制造设计(DFM)

为制造而设计是指为产品开发的制造方面带来便利的设计。在设计的每一个阶段,都要评估产品制造的容易程度。

这是X类别中最常见和最有用的设计之一,因为它提供了技术,帮助我们以更低的成本创建更好的产品。设计师使用它们来增强零件、组件和完整产品的设计。

例如,一个金属产品可以用各种制造工艺制造.DFM使设计师能够选择正确的制造和表面处理方法,以最低的价格获得最好的质量。零件设计遵循所选择的方法,以确保可制造性。

在最初的选择之后是成本分析。如果成本仍然很高,则重复上述步骤,直到达到最优解。

装配设计(DFA)

在装配设计中,设计师在产品中实现使其易于装配的质量。鼓励通过简单操作就能轻松组装的更少、更简单的组件,以消除出错的可能性。

它还提供了其他优点,如低可维护性,因为需要测试和维护的部件更少。在DFA中,设计中反复被问到的一个问题是“某个部件/组件需要与整个产品分离吗?”

需要将某个部件与产品主体分离的可能原因有:

  • 功能性要求零件与产品主体之间的相对运动。
  • 由于功能/美学的原因,该部件是由不同的材料制成的。
  • 部件可能需要拆卸以进行修理、维护或使用其他部件。

在没有上述原因的情况下,该零件必须与另一个零件或与产品本体结合,以减少最终装配中的零件数量。

制造与装配设计(DFMA)

DFMA
DFMA

DFMA比DFM和DFA都领先一步。DFM专注于产品/组件的制造,而DFA专注于产品架构。

DFMA结合了这两个学科,提供更简单、更高效的产品,更容易制造和组装。其他的好处包括更低的成本、更高的可靠性和更短的上市时间。与传统设计过程相比,DFMA设计过程节省约40%的时间。

DFMA还可以利用并行工程.设计和制造团队聚在一起,设计出比单独工作时更好的产品。

而DFM可以选择组合世界杯2022预选赛分组和弯曲,DFA原则可能更喜欢2022年世界杯抽签 生产更复杂但更少的零件,较少强调生产成本。

DFMA将两种方法结合在一起,在记住不同方面的同时,创建一个更全面的产品开发过程视图。

可靠性设计(DFR)

IEEE将部件的可靠性定义为“部件或系统在规定的条件下在规定的时间内履行其规定功能的能力”。DFR的目标是将可靠性构建到产品中。

这必须从设计阶段的最初阶段开始,并在之后的每个阶段进行评估。集成到整个产品开发过程是实现最佳结果的必要条件。

设计人员必须注意,目前还没有可用的行业标准来衡量可靠性,因为各个部件的可靠性都不一样。了解可靠性测试方法同样重要的是了解如何将可靠性纳入产品。

在DFR中,设计师寻找零件/产品失效的来源,并努力消除这种风险。在不可能消除的情况下,他们试图将故障延迟到等于或大于产品生命周期的时间。许多技术,例如FMEA而且自由贸易协定帮助测试和设计可靠的产品。

可靠性工程师还可以使用许多其他工具。没有必要对每个部分都使用所有的工具,只需要应用于特定用例的工具即可。

产品的可靠性与成本成反比。在追求提高可靠性的过程中,产品成本有时会远远超出预算。因此,有必要达成一个中间立场,以平衡产品的两个属性。

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质量设计(DFQ)

产品的质量是直接影响产品销量的一个属性。产品的整体质量是对8种不同特性的衡量:

  • 性能
  • 特性
  • 可靠性
  • 一致性
  • 耐用性
  • 可服务性
  • 美学
  • 感知质量

为了交付高质量的产品,质量检查必须从一开始就建立在生产系统中。这减少了产品投入生产之前的质量问题。仅仅依靠最终检验来淘汰不良产品通常是不够的。

要实现这一点,一个高质量的计划是必不可少的。它确保了客户得到最好的产品,而不会给公司的财务造成太大负担。

供应链设计(DFSC)

在很长一段时间里,产品的供应链总是事后才想到的。只有在产品设计和制造过程到位之后,物流系统才被认真考虑。

物流涉及包装/运输、并行加工和零件模块化(标准化)等方面。

DFSC建议在产品本身处于初始设计阶段时设计产品的供应链。这帮助我们最小化供应链成本、库存需求、交货期和浪费。

测试设计(DFT)

测试是指对产品或其原型的全部或代表性样本进行的质量检查。这是为了确保它们符合设计师设定的预定标准和标准。

然而,要测试所有的产品并不容易。在许多情况下,测试消耗了项目预算的很大一部分,特别是如果测试方法是在设计和制造方面已经确定之后才实施的。

面向测试的设计是指在设计阶段将测试方法融入到产品中,使测试各种产品属性和功能变得简单和经济。目的是在装配线或包装阶段以最小的干预来检测任何关键的缺陷或问题。

设计维护

这种方法的重点是使产品更容易维护。预防和故障维修在设计时都必须给予适当考虑。

通过在设计过程中牢记几点来提高所有产品的可维护性,可以使许多产品易于维护。实现这一目标的一种方法是内置显示产品实时状况的系统。例如,用于显示压缩机油位的视镜。视镜允许工程师定期检查油位,防止任何重大故障。

更换火花塞

即使发生了重大故障,遵循维护设计也可以很容易地找到最可能的罪魁祸首。例如,您可以在访问时轻松地更换汽车中的火花塞等电动机带需要做更多的工作。反之亦然是没有意义的,因为更换插头是一项需要以更高频率完成的工作。

提高可维护性的另一个重要特性是开发模块化产品。订购和更换故障部件的能力对任何产品都是一个有吸引力的特性。

设计者必须避免在小部件出现故障时强迫用户更换大部件的设计。例如,在分离式交流电源中,如果室温传感器出现故障,设计必须允许快速更换,而不是随着传感器一起更改PCB。

设计到成本(DTC)

以成本为目的的设计(Design for cost)和以成本为目的的设计(Design to cost, DTC)是一套用于控制产品开发和制造成本的DFX成本管理技术。设计意图是创造一个产品考虑成本作为一个设计参数除了进度,范围和功能。

一般来说,产品设计要占到成本的75%。许多隐藏成本可能出现在产品开发的后期,如重新设计、重新构建、上市延迟、重新测试等成本。设计简单、易组装、可制造、供应链高效、可靠性等特点对产品成本有直接影响。

通过考虑产品的整体成本,从设计的最初阶段就将较低的成本工程到产品中,可以防止不必要的成本。

可持续发展设计(DFS)

在21世纪,随着对环境的关注逐年增加,许多公司希望他们的产品对环境的影响尽可能小。这进一步受到许多政府为绿色产品提供补贴和消费者积极寻求环保产品的推动。

DFS的重点是通过使用可回收材料和产品及其包装的绿色制造理念来减少产品的碳足迹。

DFS是一个广泛的话题,它有许多设计规则,值得专门讨论。除了组织,DFS扩展到所有的供应商和制造商,为产品的创造和维护做出贡献。

产品生命周期设计(DFPLC)

产品生命周期是指产品从推出到最终退出市场的整个生命周期。产品生命周期设计的重点是在整个产品生命周期中增加盈利能力。它提出了方法、技术和流程,使产品的制造、分发、维护、使用甚至处置更容易、更便宜和更安全。

针对产品生命周期的设计考虑到未来可能在产品设计中实现的潜在变化、成本节约、技术升级和基础设施改进。建议的技术使实现这些变更更容易,从而实现更平稳的过渡,对供应链的影响最小。

这通常是通过预测可能发生的变化,并在产品设计中做好准备以适应未来的变化来实现的。它还设置了允许完成此转换的时间限制,因为扩展的转换可能非常昂贵。

结论

到目前为止,业内专家已经就48种不同的DFX方法撰写了大量的论文。但是DFX的列表实际上是无限的。DFX方法可以围绕任何对产品和组织重要的功能进行设计。

在更高的级别,组织可能会升级引进六西格玛设计(DfSS).DfSS包含许多设计考虑因素和设计指导方针,以显著改进组织创建产品的方式。

DFX的令人羡慕的好处是在产品的生命周期中实现的。其中一些好处是简单而有效的设计,更短的上市时间和具有成本效益的产品。

其他好处可能并不总是马上就能被注意到,但它们有可能带来产品的长期成功。它们可以极大地影响一个组织的竞争力和市场增长。

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