در دهه‌های اخیر چندین چالش جدید برای شرکت‌های تولیدی به همراه داشته است. فناوری و پیشرفت در حمل و نقل کالا، شرکت‌ها را قادر به تامین قطعات در سطح جهانی کرده است. این امر همچنین منجر به ورود تولیدکنندگان بیشتری به بازار شده است. رقابت برای کسب و کار شدید است. شرکت‌های تولیدی در بازار جهانی در حال توسعه قادر به ارائه محصولات با قیمت‌های پایین‌تر هستند. در تلاش برای حفظ تجارت و دستیابی به رشد، بسیاری از تولیدکنندگان به طور مستمر محصولات جدیدی را برای گسترش گروه مشتریان خود توسعه می‌دهند. آنها باید در زمان مناسب با یک محصول با کیفیت بالا به بازار بیایند. در غیر این صورت عقب می‌مانند. فرآیندهای طراحی برای ساخت و مونتاژ (DFM/DFA) با برنامه‌ریزی و پیاده‌سازی مناسب، شرکت‌ها را قادر می‌سازد تا محصولات با کیفیت بالا را در زمان کمتری با هزینه‌های تولید کمتر توسعه دهند. کیفیت بالاتر با هزینه کمتر معمولاً به معنای فروش و وفاداری بیشتر مشتری است.
طراحی برای تولید (DFM) چیست؟
DFM (Design for Manufacturing) یا طراحی برای تولید بخش مهمی از مراحل توسعه محصول جدید است. طراحی برای تولید عبارت است از طراحی قطعات و مجموعه‌هایی که به راحتی ساخته و مونتاژ میشوند. استفاده از تاکتیک‌های DFM هزینه و خطاهای احتمالی تولید محصول را در عین حفظ کیفیت آن، کاهش می‌دهد. این مرحله برای تولید محصولاتی که قرار است تولید انبوه شوند، ضروری است. زمان مناسب برای عملی کردن این مرحله به عوامل مختلفی بستگی دارد، اما به طور کلی، DFM پس از مشخص شدن کانسپت اولیه و انتخاب روش تولید صورت گرفته و بعد از آن نمونه اولیه ساخته شده و آزمایشات مرتبط زیر نظر تیم فنی صورت می‌گیرد تا از صحت طراحی اطمینان حاصل شود.
طراحی برای تولید (DfM) بر به حداقل رساندن پیچیدگی عملیات فرآیند تمرکز دارد:
- تعیین هزینه ساخت قطعات جداگانه
- کاهش ویژگی‌های اجزای ماشینکاری شده برای کنترل هزینه‌های تولید، افزایش کیفیت و راندمان زمان مونتاژ، و بهبود نتایج DfA
طراحی برای مونتاژ (DFA) چیست؟
طراحی برای مونتاژ (DfA) حول ساده‌سازی ساختار محصول می‌چرخد و بر موارد زیر تمرکز دارد:
- کاهش تعداد قطعات مورد نیاز محصول و در نتیجه کارآمدتر کردن مونتاژ
- افزایش سهولت در مونتاژ با استفاده از قطعات یا اجزای کلیددار که فقط می توانند در جهت خاصی با هم هماهنگ شوند.
- اطمینان از سهولت جابجایی در هنگام مونتاژ با اندازه گیری اندازه قطعه، وزن، سهولت توزیع، شکنندگی و انعطاف پذیری
طراحی برای ساخت و مونتاژ (DFMA) چیست؟
استفاده از DfA و DfM به صورت پشت سر هم اساس طراحی برای ساخت و مونتاژ (DfMA) را تشکیل می‌دهد. به عبارت ساده‌تر، DfMA مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها برای اطمینان از طراحی و بازنگری یک محصول است تا بتوان آن را به طور کارآمد تولید و مونتاژ کرد. همچنین تأثیر مثبتی بر کیفیت محصول دارد. DfMA گفتگو و کار تیمی را بین طراحان و مهندسان سازنده تسهیل میکند. استفاده از مهندسی همزمان هزینه‌های محصول را کاهش می‌دهد، قابلیت اطمینان محصول را افزایش می‌دهد و زمان ورود به بازار را کوتاه میکند.
سایر مزایای DfMA عبارتند از:
- قابلیت انجام طراحی مدولار
- ترجیح قطعات استاندارد نسبت به قطعات سفارشی
- طراحی قطعاتی که چند منظوره و مقرون به صرفه برای ساخت هستند
- حذف بست‌ها و سایر قطعاتی که هزینه و زمان ساخت را افزایش می‌دهد
با انبوهی از مزایای DfMA، بسیار مهم است که با سازنده‌ای همکاری کنید که ارزش این فلسفه‌ها را درک کرده و آنها را در فرآیندهای استاندارد خود بگنجاند.
در روند DFMA (طراحی برای تولید و مونتاژ) به چه عواملی باید توجه شود؟
برای مثال دور ریز متریال و سهولت ماشینکاری هر قطعه، پیچیدگی ساخت و هزینه قطعه، زمان و ترتیب مونتاژ برای مجموعه های چند قسمتی از جمله مواردی ست که باید در نظر گرفته شود. در ادامه به عوامل کلیدی که بر طراحی برای تولید تأثیر می گذارد اشاره شده است.
– فرآیند ساخت
بر اساس شکل و هندسه قطعات باید روش تولید هر قطعه انتخاب شود. حدود 70 درصد هزینه‌های تولید یک محصول را می‌توان از طریق تصمیمات طراحی مانند مواد و روش تولید کنترل کرد.
یکی از مواردی که بیش‌ترین تاثیر را روی طراحی می‌گذارد توجه به فرآیند تولید است. برای مثال زمانی که قرار است یک قطعه ماشینکاری طراحی شود، توجه به اینکه تمام قطعه را بتوان از یک جهت ماشین کاری کرد، نیاز به باز و بستن قطعه به حداقل برسد و تعداد مراحل تولید کاهش یابد، در کاهش هزینه و زمان تولید بسیار تاثیر گذار است. همچنین طراحی به صورتی که نیاز به عملیات ثانویه (مانند استفاده از دستگاه فرز) نباشد، نیز در این امر موثر است.
– حجم فروش مورد انتظار
حجم فروش مورد انتظار اهمیت ویژه‌ای در انتخاب نحوه‌ی تولید قطعه دارد. ممکن است برای اطمینان از تثبیت طرح در طول چند ماه اول و امکان اعمال اصلاحات مورد نیاز، تصمیم گرفته شود در ابتدا قطعه تراش داده شود و پس از اطمینان از طرح، محصول به بخش ساخت قالب برای ریخته‌گری یا روش دیگر منتقل شود.
– عملیات ثانویه تولید
تصمیم گیری در مورد روش تکمیل تولید یک قطعه (نهایی کردن قطعه)، با توجه به متریال آن اتخاذ می‌شود. این عملیات میتواند شامل ضد زنگ کردن فولاد (غیرفعال سازی)، آنودایز کردن، آبکاری نیکل، رنگ آمیزی، پوشش پودری و … باشد.
– تلورانس
تلورانس درواقع میزان خطای ابعادی مجاز برای قطعه مورد نظر است. این میزان در رابطه با قطعات سیستماتیک که در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و باهم در ارتباط‌اند، بسیار مهم است. مقدار تلورانس باید به گونه ای انتخاب شود که اصطکاک قطعات را به حداقل برساند. بنابراین انتخاب روشی برای تولید که خروجی قطعه، دقت مورد نیاز را داشته باشد، حائز اهمیت است.
– انتخاب مواد
بر اساس الزامات طراحی و بودجه، باید مواد و متریال مورد نظر انتخاب شود. انتخاب مواد نه تنها هزینه مواد اولیه بلکه روش و هزینه تولید (به لحاظ میزان زمان صرف شده برای ماشین کاری و …) را نیز تعیین میکند. همچنین خواص مواد مانند تجزیه و تحلیل حرارتی قطعه که روی سایر قطعات مانند بردهای الکترومکانیکی تاثیر می‌گذارد، و مونتاژ آنها به لحاظ حفظ ایمنی مونتاژگران، حائز اهمیت است.
همچنین هنگامی که محصولات دارای وسایل الکترونیکی هستند، لازم است ایمنی، هم برای فرآیند مونتاژ و هم برای استفاده نهایی توسط مشتری بررسی شود. آزمایش و صدور گواهینامه محصولات پیش از تولید میتواند تأثیر قابل توجهی بر هزینه داشته باشد.
– فرآیند مونتاژ
با توجه به هزینه کار، باید به زمان مورد نیاز برای مونتاژ توجه شود. تعداد وسایل مورد نیاز مونتاژ باید به حداقل برسد. اگر می توان قطعات را ساده سازی کرد، اگر تبدیل یک قطعه‌ی سنگین به تعدادی قطعات کوچکتر، مونتاژ را راحت تر میکند یا کم کردن ابزار مونتاژ و … از جمله اقدامات مورد نیاز است. به طور کلی هرچه فرآیند مونتاژ راحت تر صورت بگیرد، زمان کاهش یابد، هزینه مونتاژ مقرون به صرفه تر خواهد بود.
استاندارد سازی قطعات از جمله مواردی است که هزینه و زمان مونتاژ را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. مانند استفاده از طراح‌های مدولار و قطعات موجود به جای قطعات سفارشی. همچنین استفاده از قطعاتی که با ضربه متصل میشوند به جای استفاده از روش‌های چفت و بست مانند پیچ و مهره یا چسباندن، زمان مورد نیاز را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. BOM یا صورتحساب مواد میتواند قبل از شروع تولید، یک دید کلی از این جزئیات را مشخص کند تا طراح بتواند تا جای ممکن، آن را برای ساخت بهینه‌تر و راحت‌تر کند. همچنین با استفاده از چاپ سه بعدی محصول قبل از تولید انبوه، و بررسی ترتیب و روش مونتاژ و در صورت نیاز اصلاح آن، می‌توان از بسیاری خطاها جلوگیری کرد.
تفاوت بین DFM و DFA در طراحی محصول چیست؟
معنی DFM طراحی برای تولید و معنی DFA طراحی برای مونتاژ است. و تفاوت آنها در تمرکز ویژه آنهاست. DFM بر ایجاد دستورالعمل هایی تمرکز می کند که به سهولت تولید و مقرون به صرفه بودن آن بی‌انجامد. DFA بر ایجاد دستورالعمل هایی برای کاهش تعداد اجزا و قطعات مورد نیاز متمرکز است.
بنابراین، DFM قصد دارد اجزاء و قطعات را به راحتی دریافت یا تولید کند، و هدف DFA کاهش تعداد قطعات و اجزای مورد نیاز است. به طور کلی هدف هردو این است که تولید را تا آنجا که ممکن است آسان کنند. رعایت نکات طراحی به کاهش خطا در تولید و مونتاژ، کاهش هزینه ها و سهولت روند کمک میکند.
مهندسی DFMA چیزی است که با ترکیب DFM و DFA به دست می‌آید و بر سهولت تولید و مونتاژ سریع تمرکز دارد. این امر باعث صرفه جویی زمان در تولید می‌شود. اجرای صحیح دستورالعمل‌های DFM/DFA، تبدیل طراحی به محصول تولیدی را هموار می‌کنند.
برای مثال نمونه‌ای از دستورالعمل DFM این است که از تغییرات ناگهانی ضخامت دیواره‌ها باید خودداری کرد. این دستورالعمل به قاب محصول اشاره دارد که معمولاً از پلاستیک ساخته شده است و به طراحی و ساخت قالب سفارشی نیاز دارد. اگر محصول بدون در نظر گرفتن این نکته طراحی شود، به احتمال زیاد منجر به خروج محصولات معیوب از قالب شده که باعث کار مجدد و افزایش هزینه می‌شود. با پیروی از دستورالعمل‌های DFM، که توسط متخصصان تولید، ارائه شده است، می‌توان از این نوع اشتباهات جلوگیری کرد.
در مقابل یکی از موارد مهمی که در طراحی محصول به روش DFA باید در نظر داشته باشید این است که از قطعات (یا برچسب‌هایی) که نصب، برداشتن و نگه داشتن آنها دشوار است یا برای مونتاژ نیاز به ابزار خاصی دارند، خودداری کنید.
تصور کنید محصولی طراحی شده که دارای 10 قطعه کوچک است که برای جمع آوری و قرار دادن آنها در محل نصب به ابزار خاصی نیاز دارد. اکنون سازندگان باید مطمئن شود که چنین ابزاری در اختیار دارند. و باید مردم را برای استفاده از آن آموزش دهند و بدانند چگونه در صورت خرابی چنین وسیله‌ای تعمیر می‌شود. ولی اگر قطعاتی که به سختی قابل نصب هستند، از طرح حذف شده و در عوض از قطعاتی استفاده شود که حرکت دادن آنها برای اپراتور آسان است، هزینه مونتاژ به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد.
سخن پایانی
طراحی برای ساخت و طراحی برای مونتاژ هر دو مهم هستند و اغلب در هم تنیده میشوند و به سادگی به عنوان DFMA شناخته میشوند. هدف اصلی طراحی یک محصول و فرآیند است که تا حد امکان کارآمد باشد. چه توسط ماشین‌ها و چه توسط اپراتورها مونتاژ شود، طراح و مهندس مکانیک باید با هم کار کنند تا اطمینان حاصل شود که هزینه کار، سربار و مواد تا حد امکان کاهش می‌یابد. ما همیشه باید در تلاش باشیم تا محصولی با کیفیت تولید کنیم و طراحی برای ساخت و مونتاژ میتواند در رسیدن به این هدف کمک کننده باشد. هنگامی که DFMA اعمال می‌شود، شرکت شما میتواند با حاشیه سود بالاتر، با کیفیت بالاتر و در سطح کارایی بیشتر کار کند.
پرسشهای متداول درباره DFM و DFA
DFM یا طراحی برای تولید چیست؟
DFM (Design for Manufacturing) بخش مهمی از مراحل توسعه محصول جدید است. طراحی برای تولید عبارت است از طراحی قطعات و مجموعه‌هایی که به راحتی ساخته و مونتاژ میشوند. استفاده از تاکتیک‌های DFM هزینه و خطاهای احتمالی تولید محصول را در عین حفظ کیفیت آن، کاهش می‌دهد.
DFA یا طراحی برای مونتاژ چیست؟
DFA بر ایجاد دستورالعمل هایی برای کاهش تعداد اجزا و قطعات مورد نیاز متمرکز است. در واقع رویکردی در طراحی محصول است که در جهت سهولت مونتاژ، اتخاذ می‌شود و در نتیجه هزینه ساخت و تولید را برای سازنده کمتر میکند.
تفاوت DFM و DFA چیست؟
DFM بر ایجاد دستورالعمل‌هایی تمرکز می کند که به سهولت تولید و مقرون به صرفه بودن آن بی‌انجامد. همچنین قصد دارد اجزاء و قطعات را به راحتی تامین یا تولید کند. DFA بر ایجاد دستورالعمل هایی برای کاهش تعداد اجزا و قطعات مورد نیاز متمرکز است. اما هدف هر دو این است که تولید را تا آنجا که ممکن است آسان و به کاهش خطا در تولید و مونتاژ، کاهش هزینه‌ها و سهولت روند تولید کمک کنند.
DFMA چه تاثیری بر فرآیند ساخت و تولید محصول دارد؟
DfMA گفتگو و کار تیمی را بین طراحان و مهندسان سازنده تسهیل میکند. استفاده از مهندسی همزمان هزینه‌های محصول را کاهش می‌دهد، قابلیت اطمینان محصول را افزایش می‌دهد و زمان ورود به بازار را کوتاه میکند.
