Design for produserbarhet og omfattende produktutvikling

Produkter har tradisjonelt blitt designet på en slik måte at de ikke kunne produseres effektivt. Designene deres har vanligvis blitt utgitt for produksjon og ble bare produserbare og klarte å fungere når de ble laget i butikken der prototyper ble modellert og satt sammen av dyktige teknikere. Effektiv produktutvikling må gå utover de tradisjonelle trinnene med å anskaffe og implementere designteknologier som en løsning. Det bør fokusere på administrativ praksis som tar hensyn til kundens behov, inkludert disse kravene i utformingen av produktet, og sikre at både fabrikken og leverandørene har kapasitet til å produsere det effektivt.

Produkter blir opprinnelig konseptualisert for å gi en bestemt kapasitet og oppfylle ytelsesmål og visse spesifikasjoner. Gitt disse spesifikasjonene, kan et produkt designes på forskjellige måter. Designerens mål bør være å optimalisere produktdesign med produksjonssystemet sitt. Et selskaps produksjonssystem omfatter sine leverandører, materialhåndteringssystemer, produksjonsprosesser, arbeidsstyrkeevner og produktdistribusjonssystemer.

Generelt fungerer designeren i sammenheng med et eksisterende produksjonssystem som bare kan minimeres. I noen tilfeller vil imidlertid produksjonssystemer bli designet eller redesignet i forbindelse med produktdesign. Når designingeniører og produksjonsingeniører jobber sammen for å designe og effektivisere både produkt- og produksjonsstøtteprosesser, er denne prosessen kjent som ende-til-ende-produksjon. Designerens designhensyn for produserbarhet, kostnader, pålitelighet og enkel vedlikehold representerer utgangspunktet for integrert produktutvikling.

Designerens primære mål er å designe et produkt som fungerer innenfor de gitte økonomiske og programmeringsmessige begrensninger. Imidlertid viser forskning at beslutninger tatt i designperioden bestemmer 70% av kostnadene for produktet mens beslutninger som tas under produksjon bare teller 20%. På den annen side kan beslutningene som tas i de første 5% av produktutformingen bestemme det store flertallet av kostnadene for produktet, dets kvalitet og dets produksjonskarakteristikker. Dette indikerer den store effekten design for produserbarhet (DFM) kan ha på selskapets lønnsomhet og suksess.

Imidlertid må anvendelsen av DFM vurdere de økonomiske spørsmålene om design generelt. Du må balansere innsatsen og kostnadene knyttet til designutvikling og foredling med kostnads- og kvalitetseffekten som kan oppnås. Med andre ord, jo større er innsatsen for å optimalisere designen av et produkt rettferdiggjort med en høyere verdi eller med høyere produksjonsvolum.

Effektiviteten av designen forbedres, og integreringen blir lettere når:

a.- Få aktive deler brukes gjennom standardisering, forenkling og gruppeteknologi for innhenting av informasjon relatert til eksisterende eller foretrukne produkter og prosesser.

b.- Produserbarheten forbedres gjennom integrering av DFM-praksis.

c.- Designalternativer evalueres og designverktøy brukes til å utvikle en mer moden og produserbar design før de frigjøres for produksjon.

d.- Produktet og prosessen inkluderer en struktur for å balansere kvaliteten på produktet med designinnsatsen og produktets robusthet.

Interessen med designanalyse er analyse av produserbarhet. I sammenheng med den globale konkurranseveksten er det av avgjørende betydning å optimalisere lanseringstiden for produserte produkter til markedet. Rettidig analyse av produserbarhet er et viktig verktøy for å nå dette målet.

Produserbarheten til en design er sannsynligheten for at den kan produseres i henhold til et tilgjengelig sett med maskiner, verktøy og prosesser. Optimaliseringen av produserbarheten vurdert til dette punktet inkluderer ikke generering av detaljerte prosessplaner eller kostnadsestimering. Det er faktisk en fase rett før planleggingsprosessen. Denne tilnærmingen er en ny måte å optimalisere kvaliteten på designen før den sendes til prosessplanleggingssystemet, og unngå sløsing med ressurser som er involvert i planleggingen av designprosesser som ikke er produsert.

2. FORenkling og standardisering

Når en design utvikles fra konseptet til et detaljert nivå av produktet, er det nødvendig å omfatte fysiske og funksjonelle krav som er definert i henhold til hvordan en del skal imøtekomme og oppføre seg. Innenfor begrensningene for denne tilnærmingen, må designeren designe eller velge en del for bruk. En designer kan ha flere alternativer for å designe en del som oppfyller kravene i denne tilnærmingen.

Selv om utforming av en tilpasset del eller valg av en ny del kan være den mest optimale måten å oppfylle kravene fra designerens synspunkt, er det kanskje ikke den beste tilnærmingen for selskapet. Produktkostnader og kvalitet kan påvirkes negativt av spredning av spesialprodukter som krever spesifikke produksjonsevner.

Å minimere antall aktive deler gjennom standardisering forenkler ikke bare produktdesign, men resulterer også i lavere driftseffektivitet og varelager. En formell delstandardiseringspolicy og vekt på bruk av godkjente delelister (APL) for visse grunnleggende elementer.

Group Technology (GT) og Component Supplier Management (CSM) systemer kan lette standardisering ved å hente inn lignende deler som skal vurderes for bruk innenfor grunnlaget for en ny design. Ved å bruke en klassifiseringsstruktur for å lagre og hente designinformasjon, kan en ingeniør unngå å måtte gjøre overflødige designtrinn, og designens funksjon kan utvikle seg mot bruk av standarder. CSM-systemer opprettholder informasjon om godkjente parter og deres leverandører, og gir dermed enkel tilgang og krysshenvisning.

Ingeniøren ville bestemme egenskapene til den delen som trengs for et produkt og identifisere lignende deler som kan være tilgjengelige og sporbare. En av disse delene kan fungere på samme måte, eller det kan være noen ikke-kritiske spesifikasjoner et sted som kan dekke begge behov. Hvis de eksisterende designene ikke er tilfredsstillende, kan designdataene brukes til å lette utformingen av en ny del, spesielt med verktøy for Computer Aided Design. Denne tilnærmingen kan utvides til å identifisere verktøy og vedlegg som kan brukes, for å unngå ytterligere redesign.

I tillegg til standardisering, gir forenkling av produktdesign også betydelige muligheter for å redusere kostnader og forbedre kvaliteten. Designere må vurdere om det er en enklere måte å oppnå delfunksjonen på. Verktøyene og prinsippene for design for fremstilling (DFM) gir en strukturert tilnærming til å søke forenklet design. Produktkompleksitet kan reduseres ved bruk av modulære byggesteiner for montering av produkter. Ved hjelp av standard produktmoduler kan et bredt utvalg av produkter settes sammen fra et begrenset antall moduler, og følgelig forenkle design og produksjonsprosess.

Ved å forenkle og standardisere design, etablere designlokaliseringsmekanismer og inkorporere foretrukne produksjonsprosesser i listen over foretrukne deler, vektlegges design og produksjonseffektivitet.

3. RETNINGSLINJER I PRODUKTDESIGN

Generelle designretningslinjer er etablert for å oppnå bedre kvalitet, lavere kostnader, forbedringer i automatisering og vedlikehold. Som eksempler på disse retningslinjene for Design for Manufacturing, har vi:

• Feilsikker design av enheten og unngå uklarheter i prosessen.

• Verifisering av designen til produktet og dets komponenter for å gi en naturlig eller inspeksjonstest av artikkelen.

• Unngå stramme toleranser som går utover de naturlige egenskapene i produksjonsprosessen og designen i midten av deletoleransen.

• Design robusthet i produktet for å kompensere for usikkerheten i fremstillingen av produktet, testing og bruk av det.

• Design med hensyn til orienteringen av delene og håndteringen av dem for å minimere innsatsen som ikke tilfører verdi, for å unngå tvetydighet i orienteringen og blandingen av deler, og dermed lette automatiseringen.

• Utforming med tanke på enkel montering ved bruk av enkle bevegelsesmønstre som minimerer klemmetrinn.

• Bruk vanlige deler og materialer for å forenkle designaktiviteter for å minimere mengden varebeholdning i systemet og for å standardisere håndterings- og monteringsoperasjoner.

• Design modulære produkter for å gjøre det mulig å montere dem med bruk av komponentblokker og underenheter.

• Design med tanke på hvor enkelt service det er å gjøre.

I tillegg til disse retningslinjene, må designere forstå mer om selskapenes produksjonssystemer, for eksempel deres evner og begrensninger. Dette for å etablere effektive og spesifikke designregler som vil fremme optimalisering av produktdesign i selskapets produksjonssystem. For eksempel må de forstå begrensningene i toleranser for visse produksjonsprosesser.

4. EVALUERING AV ALTERNATIVER FOR DESIGN

Ved å bruke den tradisjonelle tilnærmingen, ville designeren utvikle et innledende konsept og oversette det til et produktdesign, gjøre mindre endringer etter behov for å oppfylle spesifikasjonen. DFM krever at designeren skal starte prosessen ved å vurdere ulike designkonseptalternativer i den innledende prosessen. På dette tidspunktet er det lite investert i designalternativer, og mye kan oppnås ved å fokusere på en mer effektiv designprosess. Den eneste måten å sikre at vi går mot optimal design er å vurdere mer enn ett designalternativ. Bruker noen av de tidligere designreglene som referanseramme, trenger designeren kreativt å utvikle designalternativer. Deretter evalueres alternativene innenfor målene til DFM.

I et typisk CAD-miljø (Computer Aided Design) blir det gjort fremskritt i designdesignsyklusen. Analysen utført i denne syklusen kan for eksempel være en funksjonell analyse eller en stressanalyse. Selv om den stadig økende kraften til databehandling tilgjengelig for design tillater integrering av mer innsikt i redesignsyklusen, forblir den alltid designerstyrt. Datamaskinen utfører komplekse designtester og gir designeren resultater på høyt nivå. Designeren bruker disse resultatene og hans erfaring til å endre dem før du sender dem tilbake til datamaskinen. En naturlig progresjon er å erstatte, der det er mulig, menneskelig svakhet i denne syklusen, idet svakhet blir forstått som hastighet og tilgjengelighet,mer enn når det gjelder tilpasningsevne eller designkvalitet.

Designautomatiseringsverktøy kan hjelpe til med økonomisk utvikling av flere designalternativer, så vel som i deres evaluering. Disse designverktøyene inkluderer Computer Aided Design (CAD), Computer Aided Engineering (CAE), solid modellering, endelig elementanalyse, gruppeteknologi (GT) og Computer Aided Process Planning (CAPP). CAD / CAE-verktøy hjelper designeren til effektivt å betale for utvikling og analyse av designalternativer. CAD / CAE og ekspertsystemer kan bruke produksjonsretningslinjer for å utvikle produserbare design. Solid modellering hjelper designeren å visualisere delene,forstå deres forhold til andre komponenter som orientering og separasjonsavstandene mellom dem under montering og støtte oppdagelsen av feil og monteringsvansker. Endelig elementanalyse og andre designverktøy kan brukes til å vurdere designens evne til å oppfylle funksjonelle krav før produksjonen, samt for å vurdere robustheten til produktet og dets deler. Datastøttet prosessplanlegging kan brukes under produktutvikling for å hjelpe designeren med å evaluere produserbarheten av designen. Uten CAPP-verktøy ville nivået av produksjonsevaluering vanligvis ikke bli utført før etter at designen ble utgitt for produksjon. Men,Bruken av disse verktøyene for designproduktivitet bør styres, da det kan skape en fristelse for designeren å utøve for mye kreativitet og lett utforme en del i stedet for å velge de anbefalte standardiseringsprosessene.

I tillegg til disse produktivitetsverktøyene for design, er det andre som hjelper DFM-analysen og foreslår noen komplementære forbedringsmuligheter. Disse er i utgangspunktet fokusert på å analysere symmetrien i designen, enkel håndtering av deler, forsyning og orientering og det totale antall deler. De kan også analysere monteringsoperasjoner, designe evaluering med hensyn til praksis og toleransekrav.

Når designeren har en grunnleggende forståelse av DFM, bør de også lære å jobbe nærmere med produksjonsingeniører og andre som kan gi tilbakemeldinger med noen DFM-forslag for å rette opp visse problemer. Oppsummert skal denne designtilnærmingen og støtteverktøyene hjelpe:

• Identifiser designalternativene og deres utvikling med sine respektive økonomiske hensyn.

• Evaluere disse alternativene med hensyn til målene til DFM

• Etablere designstandarder basert på DFM-prinsipper som raskt kan hentes for nye produkter

• Bruk designgjennomganger som inkluderer produksjonsengasjement i designprosessen for å utvikle retningslinjene for produserbarhet.

5. KONKLUSJONER

Design for produserbarhet og integrert produktutvikling kan kreve ytterligere innsats i de innledende fasene av designprosessen. Imidlertid vil integrering av produktet og designprosessene gjennom forretningspraksis, administrative filosofier og teknologiverktøy resultere i et mer produsert produkt som bedre oppfyller kundenes behov, samt en mer sømløs overgang. raskt og direkte mot produksjon og lavere livssykluskostnader.

I en stadig økende global konkurranse kan produktdesign og kundeservice være den grunnleggende måten å skille et selskaps muligheter på. På grunn av den nåværende betydningen av produktdesign, vil konseptene Design for Manufacturing and Comprehensive Product Development være kritiske for suksessen til selskaper. Det vil være nøkkelen til å oppnå og opprettholde et konkurransefortrinn gjennom utvikling av høykvalitets, høy funksjonalitet og svært effektive produkter i din produksjonsprosess gjennom omfattende produktsynergi og designprosessen.

I dag er ikke bruken av designstøtteverktøy for produserbarhet begrenset til store selskaper eller høyteknologiske selskaper. Den generelle bruken av datamaskiner gjør at disse verktøyene i økende grad kan brukes i enhver design og produksjon av enhver type produkt og i enhver bransje.

6. REFERANSER