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為制造著(zhù)想的設計(DFM, Design For Manufacture)
這些年，雖然DFM已被各種各樣地定義，但一個(gè)基本的理念是相同的：為了在制造階段，以最短的周期、最低的成本達到最高可能的產(chǎn)量，DFM必須在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的概念階段有具體表現。
把DFM的原則應用到印刷電路裝配，已經(jīng)顯示了降低成本和裝配時(shí)間達三分之二、第一次通過(guò)率從89%提高到99%。從這些數字看，DFM是電子制造公司的顯而易見(jiàn)的選擇。
DFM的開(kāi)始
首先，必須認識到DFM的必要性。這個(gè)對一個(gè)高級管理成員來(lái)說(shuō)可以最有效率地完成，但時(shí)常對具體實(shí)施DFM的初級雇員來(lái)說(shuō)是另外一回事。他們通過(guò)參與DFM會(huì )議或研討會(huì )來(lái)自我教育，與他人共享知識。內部推廣DFM的其它方法包括，把有關(guān)DFM的研究提交給關(guān)鍵人物或邀請顧問(wèn)與公司領(lǐng)導討論DFM。成功至少需要工程和制造兩方面的領(lǐng)導確信DFM的必要，之后，組織的其余部分盡可能地予以支持。
開(kāi)始DFM的下一個(gè)步驟就是，找一個(gè)可以監督這個(gè)過(guò)程的雇員。這意味著(zhù)他必須具有工程和制造兩個(gè)方面的技術(shù)背景。雇員必須了解公司的工程方面，從而理解涉及到研究、開(kāi)發(fā)和設計產(chǎn)品的各種要求，這樣他或她可以在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期內的修正階段影響產(chǎn)品。類(lèi)似地，該人必須了解制造工序的能力，以加強資本和補償任何薄弱環(huán)節。一個(gè)人在足夠的細節上廣泛地了解工程和制造兩大功能塊，是不尋常的，因此對有潛力的關(guān)鍵人物的循環(huán)計劃應該用來(lái)開(kāi)發(fā)這些技能。外部招聘，作為這個(gè)長(cháng)遠培訓步驟的替代，是另一個(gè)保證DFM資源的方法？墒，這個(gè)人的關(guān)鍵是了解你公司的工程和制造過(guò)程。把工程要求和制造能力合理的匹配是DFM成功的關(guān)鍵。
一旦指定一個(gè)人為DFM職位，重要的是他或她了解現在可利用的技術(shù)和將來(lái)有前景的技術(shù)。找到和把這些知識帶入公司是重要的，這樣，工程部門(mén)可以將它體現在產(chǎn)品設計中，制造部門(mén)可以生產(chǎn)出來(lái)。轉換技術(shù)的有用方法是閱讀關(guān)鍵的技術(shù)雜志或期刊、參加技術(shù)研討會(huì )、會(huì )見(jiàn)供應商、訪(fǎng)問(wèn)和調查公司、參加工程協(xié)會(huì )的本地分會(huì )、和瀏覽因特網(wǎng)。收集新技術(shù)的樣品，帶到會(huì )議中或簡(jiǎn)單地展示陳列出來(lái)，這樣做可以引起人們的興趣和產(chǎn)生應用的想法。技術(shù)轉換研討和會(huì )議(經(jīng)常舉行)，有工程和制造兩方參加，對開(kāi)始教育步驟是必須的。類(lèi)似的會(huì )議也會(huì )把想法匯集成討論議題。
得到技術(shù)知識后，下一步必須決定這個(gè)新人物應該“安頓”在哪里，組織上向哪里匯報。我們推薦該人和設計部門(mén)“共處”在一起，這樣，所有的交互作用都在實(shí)時(shí)發(fā)生。另外，由于成為部門(mén)的信息資產(chǎn)，DFM人員有機會(huì )和人們建立和睦與尊重。雖然DFM人員可以向工程或制造部門(mén)匯報，推薦的方法是使其向制造部門(mén)匯報，而駐扎在工程部。這樣，他或她對制造部有必要的效忠，同時(shí)對工程部提供有價(jià)值的服務(wù)。
開(kāi)始DFM時(shí)，考慮的另外的步驟是：統一從制造到工程的信息流(即，用同一種聲音說(shuō)同一種語(yǔ)言)；告訴設計和生產(chǎn)人員彼此的能力，讓設計人員參觀(guān)生產(chǎn)，反過(guò)來(lái)也是；拆除工程與制造部門(mén)之間的墻，通過(guò)每天設計部門(mén)解答DFM問(wèn)題，成功地把新產(chǎn)品推向生產(chǎn)，量化DFM的影響，然后推出市場(chǎng)。
工具和技術(shù)
有許多商業(yè)夠買(mǎi)的DFM工具，以及那些世界級公司內部創(chuàng )建的工具。DFM工具是為了提供一個(gè)框架，以目標的方式來(lái)使一個(gè)設計的可制造性的測量和影響特征化。
DFM指南是為一個(gè)公司制定預期結果基線(xiàn)所必須的。工程部設計達到一套規格或要求，制造部具備某種的生產(chǎn)能力。要求和能力的同步為兩個(gè)功能部門(mén)設定期望。DFM指南形成工程與制造部門(mén)之間的橋梁，成為通信工具。它可以開(kāi)始是一頁(yè)簡(jiǎn)單的合理的行動(dòng)列表。例如，PCB DFM指南應該包括首選元件與包裝、優(yōu)化的板/組合板尺寸、元件之間的間距要求和生產(chǎn)設備的邊緣空留。后來(lái)，可能進(jìn)化成一本更復雜和更全面的手冊，定義每一個(gè)有用的部分和過(guò)程。當然，最好開(kāi)始簡(jiǎn)單，使得指南清楚交流、容易理解和馬上可用作參考(即，擺在每一個(gè)設計者的桌面上)。信息越復雜，越可能被放在某個(gè)人的書(shū)架上，而不是新產(chǎn)品設計時(shí)實(shí)際的查閱。和其它任何文件一樣，指南必須得到維護，以使其準確地描述制造者的能力。當生產(chǎn)自動(dòng)設備被替換或更新或新技術(shù)引入時(shí)，這一點(diǎn)特別重要。
DFM反饋步驟。為了有效地傳播制造車(chē)間和工程實(shí)驗室所得到的知識經(jīng)驗，這一點(diǎn)是必要的。一個(gè)有效的方法是，由生產(chǎn)人員使用制造工藝來(lái)建立所有的工程模型。這是一個(gè)被證實(shí)的方法，用來(lái)傳遞成功建立產(chǎn)品的建設性的反饋信息。因此不會(huì )出現奇怪的問(wèn)題，當一個(gè)產(chǎn)品發(fā)放給生產(chǎn)，因為那些相同的生產(chǎn)工藝已經(jīng)在整個(gè)設計周期內已經(jīng)用到。反饋必須傳遞迅速準確，使得設計小組可以馬上更正由生產(chǎn)人員在模型上所觀(guān)察到的任何問(wèn)題。如人們所預料，在生產(chǎn)設備上運行模型制造會(huì )消耗額外的生產(chǎn)能力，因此，必須適當的考慮到預測的負荷要求。
假設分析模型。用這種方法來(lái)完成一個(gè)設計相對另一個(gè)設計的量化的可制造性測量。雖然相當簡(jiǎn)單，但它實(shí)現了極大的DFM影響力。模型表現了制造中每個(gè)裝配工藝的特色：百萬(wàn)缺陷率(dpm, defects per million)、設定時(shí)間和運行時(shí)間。使用者輸入每個(gè)工藝步驟加入的元件數量。模型輸出三個(gè)關(guān)鍵變量的計算結果：預計周期時(shí)間、預計成本和預計產(chǎn)量。工具的作用是可以把非DFM PCB設計和實(shí)現優(yōu)化步驟的DFM PCB 設計進(jìn)行比較(即，進(jìn)行假設模型分析)。假設模型分析的一個(gè)例子可以從表一中看到。表中列出了PCB X的DFM前后的周期時(shí)間、成本和產(chǎn)量的計算。這允許兩個(gè)裝配之間這些變量差別的比較，以看出DFM的影響。將價(jià)格差乘以預計年生產(chǎn)的PCB數量，得到預計的年度成本節約，這個(gè)然后可以和預計的改造實(shí)施成本比較。表一描述的例子顯示了66%的成本和周期時(shí)間的減少，DFM應用板比非DFM應用板高出10%的產(chǎn)量改進(jìn)。這個(gè)模型可以用來(lái)作出商業(yè)決定，在目標、量化數據的基礎上實(shí)施DFM。
表一
DFM計分。這個(gè)工具描述了對一個(gè)特定產(chǎn)品設計的每個(gè)重要的可制造性特征。表二是PCB可制造性的計分表。它顯示了18個(gè)對生產(chǎn)重要的可制造性特征，分成三個(gè)部分：元件、設計和制造工藝。規格在設計開(kāi)始時(shí)由DFM人員和設計小組決定，給出或者是1或者是0的等級(1 = 希望的特征，0 = 不希望的特征)。然后，在設計周期的每個(gè)連續的硬件(即，原型1，原型2，制造模型和生產(chǎn))重復操作期間，每個(gè)特征用1和0計分(1 = 達到，0 = 沒(méi)達到)。計分累計和被除(除以18)，然后與工具底部給定的等級比較。幾個(gè)重要的結果從這種工具的使用中得到。這些結果中：通常得到所希望的分數(在世界級的級別中)，因為它們是按標準的，高分的競爭在設計者中升起，人們得到高分的回報。突然，工程部門(mén)努力獲取DFM的高分。
表二
生產(chǎn)就緒檢查。當一個(gè)工程產(chǎn)品設計完成，何時(shí)才準備就緒接受設計呢？這些經(jīng)常是公司要問(wèn)的關(guān)鍵問(wèn)題。雖然答案各異，但一個(gè)證明成功的方法是生產(chǎn)就緒檢查。這是一個(gè)重要的DFM工具，因為市場(chǎng)是競爭性的，顧客要求高品質(zhì)、具競爭性?xún)r(jià)格、達到市場(chǎng)快的產(chǎn)品，要求在新產(chǎn)品引入的開(kāi)始為可制造性設計的產(chǎn)品。這個(gè)工具檢查來(lái)自整個(gè)新產(chǎn)品設計周期內每個(gè)功能部門(mén)的每個(gè)可傳遞任務(wù)的完成情況。工程可傳遞任務(wù)的一個(gè)例子是，所有發(fā)放給制造部門(mén)的圖紙，用于訂貨到交貨時(shí)間內的材料采購。因此，工程部有X可傳遞，制造部有Y可傳遞。每一個(gè)這些可傳遞任務(wù)在整個(gè)設計周期的某個(gè)關(guān)口(即，檢查點(diǎn))檢測？绻δ艿男庐a(chǎn)品小組決定何時(shí)這些可傳遞任務(wù)必須完成，然后檢查就緒完成情況，F在這個(gè)變成一項很目標性的檢查，何時(shí)工程完成，是否制造準備就緒。例如，在10個(gè)月的開(kāi)發(fā)周期內有10個(gè)不同的關(guān)口，工程部報告75個(gè)可傳遞任務(wù)中有50個(gè)完成，而制造部在第10個(gè)關(guān)口報告，100個(gè)可傳遞任務(wù)中有100個(gè)已完成，那么很清楚，工程沒(méi)有完成，制造準備就緒，需要等待。
所有這些工具 – DFM指南、DFM反饋、假設分析模型、DFM計分和生產(chǎn)就緒檢查 – 都是內部開(kāi)發(fā)的。應該做成本對效益的平衡，以便合理的決定是否購買(mǎi)許多商業(yè)DFM工具之一，或者創(chuàng )建更適合公司需要的用戶(hù)化DFM工具。關(guān)鍵是使用必要的工具達到所希望的DFM影響。
結論
DFM在過(guò)去20年里，已變成改善成本、品質(zhì)和周期時(shí)間的通用方法。結果，DFM的概念、工具和技術(shù)在這段時(shí)間變得越來(lái)越組織化。隨著(zhù)這種成熟，該知識，過(guò)去只能在教科書(shū)、手冊和個(gè)人數據庫中找到，已在計算機軟件工具中找到去路。該趨勢將繼續，直到CAE工作站“知道”了一個(gè)制造工藝的全部特性，并能夠開(kāi)發(fā)其過(guò)程能力。
可是，沒(méi)有必要等待到未來(lái)去發(fā)生。這里所提到的DFM概念和工具，只是電子裝配工業(yè)中， DFM過(guò)程成功實(shí)施的已被證實(shí)的技術(shù)例證。當然，不同的產(chǎn)品和工藝過(guò)程將要求細節上的變化，但是概念和工具是可移植的。
轉自：互聯(lián)網(wǎng)
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