dfma 技术白皮书

DFMA 技 术 包 皮 书 DFMA 面 向 制 造 与 装 配 的 设 计 并 行 工 程 的 核 心 技 术 摘 要 本文首先引入了并行工程基本理念和定义，强调了并行工程是企 业制胜于市场 竞争的有效选择，介绍了实施并行工程需要建立相 应的管理措施、掌握相应的管理 方法以及一些技术工具，继而 阐述了 DFMA 面向制造与装配的设计 是并行工程的核心 技术，最后介绍了高品质 DFMA 软件的供应商 BDI 公司及其 DFMA 系列软件和 BDI 公司中国合作伙伴北京艾克斯特科技股份有限公司。 一并行工程产生的背景、基本理念和定义： 80 年代初期以来，世界制造业产品市场发生了根本性的变化，同类产品日益增多， 企业之间的竞争愈来愈激烈，而且越来越具有全球性，长期卖方市场变成了买方市场。顾 客对产品质量、成本和种类要求越来越高，产品的生命周期越来越短。因此，企业为了赢 得市场竞争的胜利，就不得不加速解决新产品开发、提高产品质量、降低成本和提供优质 服务等一连串的问题。然而在这些问题中，迅速开发出新产品，加快上市时间是获胜的关 键。要解决这一问题，必须改变长期以来传统的产品开发模式。传统的产品开发模式是沿 用“串行”的方法，即先进行市场需求分析，将分析结果交给设计部门，设计人员进行产 品设计，然后将图纸交给另一部门进行工艺方法的设计和制造工装的准备，采购部门根据 要求进行采购，等一切都齐备以后进行生产加工和测试。产品结果不满意时再反复修改设 计和工艺，再加工、测试，直到满足要求。这种方法由于产品设计中各个部门总是独立地 进行，特别是在设计中很少考虑到工艺和工装部门地要求，制造部门地加工生产能力、采 购部门地要求，以及检测部门地要求等，因此常常造成设计修改大循环，严重影响产品的 上市时间、质量和成本。为了改变这种传统的产品开发模式，人们不得不开始寻找更为有 效的新产品开发方法。在这其中，最重要的一件事情就是在 1982 年，美国国防高级研究项 目局（Defense Advanced Research Projects Agency: DARPA）开始研究如何在产品设计过程 中提高各活动之间的“并行度” （concurrency）的方法。五年以后，DARPA 发表了其研究 结果。后来的事实证明，该研究结果成为其后所有这方面研究的重要基础。在 1986 年，美 国国防部防御分析研究所（The Institute for Defense Analysis: IDA）发表了非常著名的 R338 报告，提出了“并行工程 ”（Concurrent Engineering: CE）的概念，即“并行工程是 集成地、并行地设计产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方 法要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因 素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。 ” 二并行工程是企业制胜于市场竞争的有效选择 市场经济的发展和竞争的加剧总是促成买方市场的形成，制造业也不例外，企业要 想生存和发展，就必须不断快、廉、好地推出满足市场需求的新产品。从制造业发展的历 程来看，70 年代之前的竞争焦点是企业规模和产品成本。而 80 年代的竞争焦点则是满足 用户需求和综合的上市时间、产品质量、产品成本和售后服务(T.Q.C.S.)指标。90 年代、 特别是 2000 年的市场则要求企业以最短的时间开发出质量更高的、用户可接受的新产品。 那种不注重产品开发的企业将在市场竞争中处于劣势。迅速开发出满足用户需求的新产品 并尽快上市成为企业赢得市场竞争的关键。企业为具备这种能力，最重要的是必须不断采 用新技术来改善产品制造系统的各个环节，信息技术的不断发展更加速了企业研究和应用 新技术的步伐。 国际上一些著名的制造企业如波音、摩托罗拉、惠普等，自 90 年代以来纷纷在新产 品开发领域实施并行工程，他们的目的是采用新的产品开发管理模式和过程、把传统的制 造技术与计算机技术和自动化技术相结合，在产品开发的早期阶段全面考虑产品生命周期 中的各种因素，力争使产品开发能够一次获得成功。实践证明：并行工程能够缩短产品开 发周期 4060、减少工程变更次数 50以上、降低产品成本 3040。 我国经济在改革开放 20 多年来已经取得了巨大的进展，并呈现稳定发展的趋势。但 国有大中型企业，尤其是制造业的发展普遍不景气，在市场竞争中处于十分被动的局面。 造成制造企业困难的原因是多方面的，但产品开发问题是国内制造企业普遍存在的问题之 一，即缺乏新产品的设计与开发能力。首先，大部分企业没有自己的产品开发能力。我国 产业中 R&D 投入的含量太低，很大程度上影响了企业产品开发能力的培养和提高。其次， 具有一定产品开发能力的企业主要延用传统的产品开发模式。即在产品开发中采用串行的 开发流程，由各功能部门或专业组承担设计任务中，由于在设计过程中不能很好地考虑用 户需求、加工、装配、支持、计划等，并且缺乏相应的技术手段，使设计出的产品存在不 可加工、不可装配、不能完全满足用户需求等种种现象。这样就需要不止一次的修改设计， 不仅延长了产品开发周期，增加了成本，而且用户的需求也不能很好地保证。而且随着中 国正式加入 WTO，国内制造企业在面临内部竞争的同时，也将迎来与国外先进制造企业的 平等竞争与合作，因此实施并行工程更具有重要的现实意义。 三并行工程的实施需要管理和技术两方面的配合 进入新千年以来，并行工程内涵更为丰富、外延更为广泛，它要求在产品设计中的既 要考虑其上游的社会要求、客户需求，又要同时考虑其下游的工艺、制造、装配、检测、 维修、对环境的影响、直至报废处理方面的内容，也就是说要同时考虑产品生命周期中各 项因素。所以并行工程的实施是一项复杂、艰巨的系统工程，要满足并行工程的基本要求， 需要从两个方面的来保证：第一是从管理的方面，第二是从技术的方面，两者相辅相成， 缺一不可，前者是基本前提，后者是技术支持。 管理的方面 各国的研究和实践表明，要实施并行工程，关键是组织机构改革和人的因素等一系 列的管理问题。管理方面的措施包括： 建立有利于并行工程实施的跨部门组织机构 从对并行工程的定义分析可以看出，要实现并行工程，显然最重要的就是要加 强各个部门之间的信息沟通和交流，为此就需要建立有利于信息交流的组织模式， 跨部门多专业的新产品开发团队（Cross-functional, multidisciplinary new product development team）就是满足这种要求的组织形式，这个团队包括了市场、 设计、工艺、制造、采购、销售、维修服务等个部门的人员以及客户、供应商和社 会某些职能部门或单位（如环保部门、法律咨询）的代表。 建立有利于并行工程的人力资源管理措施 人力资源管理方面主要包括： 1团队成员和团队领导的选拔 2人员的培训 3人员的绩效评价和激励 建立有利于并行工程的运作管理方法 并行工程团队运作管理主要包括： 1 并行工程团队运作管理的纲领性文件的建立 2 并行工程的计划管理 3 并行工程的技术管理 4 并行工程的质量管理 5 实施并行工程的工作任务管理 6 实现产品并行开发的基本方法 7 并行工程实施过程中人员需求的动态特点 8 并行工程团队地理上的集成 9 并行工程中的会议管理 10 并行工程团队中的决策 建立有利于并行工程的企业与供应商及客户的关系 1 企业与供应商的关系管理 2 企业与客户的关系管理 建立有利于并行工程实施的社会环境 1 制造工业产业结构和组织方式的变革 2 高等教育的变革 3 整个社会的文化环境 技术的方面 并行工程的支持技术包括以下几个方面,其中 DFX 是其核心技术： DFX 技术 1 DFA(Design for assembly)，面向装配的设计 2 DFM(Design for manufacture)，面向制造的设计 3 DFT(Design for testing)，面向测试的设计 4 DFS(Design for service)，面向维护的设计 5 DFE(Design for environment)，面向环境的设计 6 DFD(Design for discarding)，面向报废的设计 CAX 技术 1 CAD(Computer aided design)，计算机辅助设计 2 CAM(Computer aided design)，计算机辅助制造 3 CAPP(Computer aided process planning)，计算机辅助工艺规划编程 4 CAE(Computer aided engineering)，计算机辅助工程 PDM 技术 PDM(Product dada management)，产品数据管理系统 全面质量管理技术方法和工具 1 Taguchi method，田口方法 田口方法考虑了客户对产品的一贯要求及制造商生产的低成本零件的要求， 它把产品和过程设计分为三各阶段，即系统设计、参数设计和公差设计。该方法是 质量方法学上的一大贡献。 2 QFD(Quality function deployment)，质量功能部署方法 它是一种将客户需求转换成各设计阶段和各生产阶段对产品要求的方法。 3 SPC(Statistical process control)，统计过程控制 主要是指通过对工序工程中质量的统计分析，找出规律性和问题所在，从而 有利于在制造过程中控制产品质量。 4 VE(Value engineering)，价值工程工具 价值过工程能以最低成本开发出满足功能要求的产品和服务。价值工程是面 向功能的，所以，它在提高产品价值的同时降低了产品的生产成本。价值工程是集 公司内设计资源、工程资源和制造资源的极好工具。 设计开发过程网络计划技术 1 CPM(Critical path method)，关键路径法 CPM 是美国杜邦公司和兰德公司于 1957 年联合提出的，它假定每项活动的作 业时间是确定值，重点在于费用和成本的控制。 2 PERT(Program Evaluation and Review Tech), 计划评价与审查技术 PERT 是在 1958 年由美国海军特种计划局和洛克希德航空公司提出的，PERT 中的作业时间是不确定的，是用概率方法进行估计的估算值，它主要用于大量不确 定因素的大规模开发研究项目，重点在于时间控制。后来，它与 CPM 有发展一致的 趋势，常常被结合使用，以取得时间和费用的最佳控制。 网络及各种通讯工具 包括各种电子数据交换工具，各种通讯方式，融声、光、电等于一体的计算机多 媒体技术，计算机屏幕会议系统，多媒体电视会议系统等等。 计算机协调管理系统 当并行工程发展到高级阶段，多功能交叉团队变成虚拟团队（Virtual team） 就需要计算机协调管理系统，在这种系统中，给定了在产品生命周期中各方面的约束和 限制条件，对不同的方面和人员也有不同的授权，设计人员必须根据这些条件来解决彼 此的冲突问题。如果协调不了，就要通过计算机协商或开会，大家一起在计算机上发表 意见，并进行表决。 实施并行工程的几个误区 这里要强调的是，并行工程的实施需要消除以下几个误区： 第一， 一些企业的高层管理者（总裁、总经理、厂长）认为，产品开发实施并行工程主 要是研发部门的事情，只要研发部门好好配合其他部门，就可以实现产品的并行开发。 要知道，产品开发实施并行工程往往牵涉到本企业的各个部门以及客户、供应商和社 会某些职能部门或单位（如环保部门、法律咨询） ，研发部门的经理由于权力和知识、技术 背景所限，无法协调与各个部门的关系，因此，高层管理者必须有足够的重视和支持，成 立交叉功能团队，授给团队长足够的权力（如：团队长对团队成员有奖励和晋升的权力等） ， 配备给团队足够的资源（人、财、物） 。有时对于关系到企业生命的新产品开发，高层管理 者应亲自出任团队长，国际有些著名公司的总裁就是这么做的。 第二，过分依赖管理方面的作用，只要企业管理层重视，建立了相应的并行工程的组织结 构和管理措施，掌握了相应的管理方法，不需要什么技术工具（包括软件） ，也能实现并行 工程，这也是并行工程的实施的一个误区。 正如本节前面所强调的那样，管理和技术两者相辅相成，缺一不可，前者是基本前提， 后者是技术支持。因为，自 90 年代中期以来，并行工程越来越注重科学性和准确性，并行 工程中的一些优化判断是建立在大量计算、大量分析、大量准确的数据基础之上的，没有 一些技术工具和软件（如 DFMA、CAD、CAM、CAPP、PDM、ERP 等软件）的支持，无法取得一 些准确数据，并行工程就无法真正实现。 第三，有些人片面地认为，并行工程既然是一项浩大的工程，企业实施并行工程，必须具 备上面所列的所有的管理要求和技术工具（包括软件） ，而且要具备这些条件要投入大量的 人力、物力和财力，所以对并行工程望而生畏、望而却步，这种想法也是不对的。 并行工程是分情况、分层次、分步骤的，各行各业的产品千差万别，从日用家电到汽 车、飞机，以直火箭、导弹；复杂程度也相距甚远，简单的如一个螺钉，复杂的如一架飞 机；产品开发也有不同类型，一般分新产品开发、产品改进、零部件优化设计等等。所以 并行工程的实施可以分情况，有层次、有步骤地进行。一个企业可以有计划地分步实施并 行工程。 企业可以先在一些小型的产品开发项目上实施并行工程，例如：零、部件结构优化， 这样小的项目只需配置并行工程的某些核心技术工具（如：DFMA 系列软件中的 DFA、DFM） 就可以实现真正的并行工程。目前，高品质 DFMA 软件的供应商 BDI 公司的 DFA、DFM 软件 功能强，适用范围广，从以枚螺钉到一辆汽车的设计优化和设计并行都能胜任；而且价位 适宜，并且所需的硬件要求低，如：DFM Machining V2.0 所推荐的硬件配置为：486 处理 器，16Mb 的 RAM，12Mb 的硬盘空间，SVGA 显示器，Windows3.11；DFA 9.0 和 DFM Sheet Metalworking V2.0 所推荐的硬件配置为： Pentium6 处理器，16Mb 的 RAM，12Mb 的硬盘 空间，SVGA 显示器，Windows3.11, Windows95, Windows NT。 四DFMA 是并行工程的核心技术 要深入了解 DFMA 技术在并行工程中的地位和作用，还得从并行工程所要求的产品开 发的过程和 DFMA 技术（特别是 DFMA 软件）本身说起。 1产品设计在产品开发工程中的作用 一般说来，产品开发的整个过程包括这些环节：市场调研、设计、工艺、制造、检验、 销售、售后服务、回收处理等，设计是其最重要的一个环节。图 Fig.1 形象的表明了：产 品设计虽然只占产品整个成本的 5，但它却影响产品整个成本的 70。 Fig.1 2传统产品设计的弊端 传统的产品设计是采用“串行”的方法进行的， 这种设计方式的弊端是各个环节缺 少交流和沟通（如图 Fig2 所示）, 设计中很少考虑其下游的工艺、制造、装配、检测、维 修、对环境的影响、直至报废处理方面的内容，这样往往在产品被制造出来以后，还要多 次返回进行设计更改，从而造成巨大浪费，增加产品成本，推迟产品上市时间。 根据一家公司的具体实例显示： 直到他们的机器运输到客户那才发现存在问题，改 正该问题所花费的成本为: $590,000！而如果问题被早一点发现和改正，将花费少得多 的成本。他估计在不同阶段改正问题所花的成本如下: 在设计阶段: $35 采购零配件之前: $177 生产之前: $368 Fig.2 由此可见，我们需要运用必要的技术工具，采用新的产品设计模式，取代旧的模式 中的弊端，这就是下面要介绍的DFMA技术工具和并行工程。 3关于 DFMA 技术 DFMA（Design For Manufacture and Assemble）是 DFX 技术的另一种统称，该技术 是并行工程关键技术的重要组成部分，其思想已贯穿企业开发过程的始终。它涵盖的内容 很多，涉及产品开发的制造、装配、检测、维护、报废处理等各个阶段，DFMA 的系列技术 包括：DFA（Design for Assembly，面向装配的设计） 、DFM（Design for Manufacture， 面向制造的设计） 、DFT（Design for Testing，面向测试的设计） 、DFS（Design for Service，面向维护的设计） 、DFE（Design for Environment，面向环境的设计） 、 DFD（Design for Discarding，面向报废的设计）等。目前应用较多的是机械领域的 DFA 和 DFM，使机械产品在设计的早期阶段就解决了可装配性和可制造性问题，为企业带来了 显著效益。DFA 指在产品设计早期阶段考虑并解决装配过程中可能存在的问题，以确保零 件快速、高效、低成本地进行装配。DFA 是一种针对装配环节的统筹兼顾的设计思想和方 法，就是在产品设计过程中利用各种技术手段如分析、评价、规划、仿真等充分考虑产品 的装配环节以及与其相关的各种因素的影响，在满足产品性能与功能的条件下改进产品的 装配结构，使设计出的产品是可以装配的，并尽可能降低装配成本和产品总成本。DFA 是 Source: Ford Motor Company 传统的设计方式 设 计 加 工 一种优化产品结构的方法，同时也是一种设计哲理。其作用方式有两种：可装配性分析评 价工具和装配设计指南。前者指产品设计进行到一定程度后，通过系统分析影响产品装配 性的各种因素，对产品的可装配性进行评价，在此基础上给出再设计建议。后者指先将装 配专家的有关知识和经验整理成具体的设计指南，然后在它们的指导下进行产品设计，相 当于在这些专家的 直接帮助下选择设计方案，确定产品结构。DFA 在产品开 发过程中的作用和地位主要表现在减少零件数（从而精简产品结构） 、改进装配性能、降低 产品成本等方面。DFM 则指在产品设计的早期阶段考虑与制造有关的约束，指导设计师进 行同一零件的不同材料和工艺的 选择，对不同制造方案进行制造时间和成本的快速定量估计，全面比较与评价各种设计与 工艺方案，设计团队根据这些定量的反馈信息，在零件的早期设计阶段就能够及时改进设 计，确定一种最满意的设计和工艺方案。 正是由于 DFMA 的这些特点和功能，使 DFMA 技术成为并行工程的核心技术。 4并行工程所采用的产品开发模式 Fig3 如图 Fig.3 所示，这是并行工程所采用的产品开发模式，在产品的设计早期（概念） 阶段应用 DFMA 技术，考虑并解决产品的可装配性和可制造性问题，经过多次 DFMA 循环 （见图 Fig4）后，再进入后面的详细设计阶段，然后是样机制造和大量投产。经过这样的 过程，虽然设计阶段的时间有所延长，但整个产品的开发周期却大大缩短了，并节约了成 本，提高了产品质量。 Fig4 早期DFM评估 DFMA循环过程 概念 总体设计 DFA分析 材料和工艺选择 DFM优化过程 详细设计（CAD） 允许设计决策的 权衡 五高品质 DFMA 软件的供应商 BDI 公司及其软件简介 1关于 BDI 公司 在 DFMA 领域，在国际和国内的研究人员和研究成果都不少，但推出商品化软件的并 不多，其中美国的 BDI 公司是这些为数不多的公司之一。BDI 公司不但是高品质 DFMA 软件 的供应商，而且是唯一持续致力于 DFMA 学科基础研究的公司。 BDI 公司（Boothroyd Dewhurst Inc.）成立于 1982 年。在成立之前的 70 年代初， 其创始人之一 G. 布斯劳博士即专注于 DFA 的研究工作。 DFA 是设计评价的系统化方法，是 支持以并行工程方式工作的核心软件工具，它不但能定量化装配时间和人力成本，而且促 进产品结构的简化，从而降低零件成本和装配成本。BDI 公司的成立将 DFA 软件推向了市 场，使得 DFA 软件和方法得到迅速和有效地应用，并很快被许多的制造业企业所采用，包 括汽车、国防、高科技和医疗设备领域等等，已经成为提高产品竞争力的有效工具。除了 DFA，BDI 还开发了 DFM 系列软件，用于对单个零件成本和相应工装投资进行成本和时间的 估计。不象已有的参数化成本估计模型，它不依赖于历史数据，因此可以对新的设计做准 确的成本估计，并尝试各种不同的零件材料和加工工艺（目前包括吹塑成型、注塑成型、 挤压成型、热塑成型、压铸模、砂铸模、发泡模、锻压和粉末冶金等多种工艺和相应的近 百种材料） 。 1991 年，鉴于 BDI 公司在 DFMA 领域的创意、研发和市场化的杰出工作，以及 DFMA 的应用对美国制造业竞争优势的形成所做的贡献，美国总统布什给 BDI 公司的创始人 G.布 斯劳博士和 P.德赫斯特博士颁发了美国国家技术奖。 BDI 公司在不断更新已有的产品的同时，也继续开辟产品设计领域中新的研究项目。 1994 年，BDI 公司发布了 DFS，用于在产品设计的早期阶段检查产品的维护成本和可维护 性。1996 年，与荷兰的 TNO 产品中心一起，BDI 公司发布了 DFE，DFE 提供了在设计早期阶 段评价产品环境成本的一套方法，包括产品报废时的处理成本，这是最早可用的环境成本 分析软件之一。预计在 21 世纪环境因素将成为产品设计必须考虑的重要因素。 BDI 公司的 DFMA 软件能给产品开发团队提供极大的帮助，使得产品开发过程比以往 任何时候都更快、更有效率。DFMA 软件将设计、装配、材料和加工工艺的知识集成在一起， 独立的设计者自己就能够利用这些知识立刻做出合理的决策，而不必再费力去获取第一手 资料或咨询专家。开发团队则可以利用 DMFA 让大家都在同一时间思考同一问题。总之，与 当前产品开发方法相比，应用 DFMA 的结果是以更低的成本和更短的时间得到了更高质量的 产品。一般来说，BDI 公司的 DFMA 软件在一个项目上就可收回投资，因为： DFMA缩短产品从设计到投产的周期高达50%。 DFMA减少零件数量平均达30-70%。 DFMA减少装配时间达50-80%。 DFMA 软件能够帮助工程师做出预知的最有效益的设计。DFMA 的应用使得产品易于装配、 成本最低和加工工艺最理想，达到一种高雅的设计结构的简洁和功能的集成。 由于 DFMA 能够产生对产品设计的定量分析结果，工程师在产品的设计阶段就可以考虑 产品的不同加工工艺和生产成本等问题。DFMA 还可以作为以下工具来使用： 团队工具：量化设计概念、建立交流环境和取得一致意见 评价工具：获得最佳的加工性能、减少零件数量 设计工具：通过高雅设计（简化结构和功能集成） ，提高产品质量和增加客户满意度 市场工具：与竞争对手的产品做竞争力的比较 采购工具：评价供应商的报价 削减成本工具：通过大大缩短产品从设计到投产的周期，达到产品的目标成本 培训工具：达到目标和提高设计的一致性 DFMA 的好处从设计的 初始阶段开始，贯穿销售、 服务和支持。由于产品的零 件更少，公司可以节省劳力、 库存和供应成本，并减少相 关的文档和管理。一般来说， 间接的成本节省比直接的材 料和装配的节省要显著的多。 DFMA 软件常常使得产品如此 简单和易于加工，以至于不 必再投资购买昂贵、复杂的 自动化加工和装配设备了。 到今天为止，500 家以 上的公司在使用 DFMA 软件， 已节省了数十亿美元。这些 公司包括汽车和飞机制造商、计算机公司、机床生产商、通讯产品公司、玩具制造商、仪 器制造公司等等。 2BDI 公司的 DFMA 系列软件简介 1） DFA面向装配的设计 是支持以并行工程方式工作的核心软件工具，它不但让您定量化装配时间和人力成本， 而且促使您简化产品的结构，从而降低零件成本和装配成本。许多公司的记录显示，仅仅 在产品设计的早期阶段应用 DFA 就已经有数百万美元的节省。如果您想维持或提高您产品 的竞争力，这是必不可少的一项工具。 包括在软件中的装配时间标准是建立在广泛调查研究的基础上，并已得到多年工业应 用的验证。它们涵盖线路利用、印刷电路板装配和机械装配等。有足够的、用户可编辑的 数据库可适用于您公司的标准项目和特殊操作。该软件已经被成功地应用于广泛领域的产 品，从磁盘驱动器到卫星，从电梯到分析仪器。 DFA 软件帮助您估计手工装配产品的成本，并尝试不同的设计策略，选择其中具有最 简单产品结构和最小加 工和装配成本的一个设 计方案。DFA 软件首先 对指定的产品设计做装 配难易度分析，然后鼓 励您通过减少独立零件 数量的办法对产品的设 计做简化，以使剩余的 零件更易于装配，同时 可以获得装配时间和成 本的估计，使您可以立 刻看到任何的设计改变所产生的效果。如果有现成的各个零件及加工的成本数据，可以在 这里包含进来以看到一个更全面的加工成本图。如果没有，您可以使用我们的 DFM 软件来 获得这些零件及其加工成本的估计。这样对您的产品就做了一个完整的面向制造和装配的 设计。 DFA软 件在 88 个已公布典型 产 品案例中的平均 应 用效果： 2） DFM面向制造的设计 能指导设计师进行不同材料和工艺的选择，并能在产品设计的任何阶段产生零件及 加工成本的估计。DFM 是 DFMA 软件中重要的组成部分，它将加工知识应用于 DFA 成本降低 的分析中。DFM 由一系列的软件组成： I) DFM Concurrent Costing并行成本计算 Concurrent Costing 是用于对单个 零件成本和相应工装投资进行成本估计的 软件工具。不象已有的参数化成本估计模 型，它不依赖于历史数据，因此可以对新 的设计做准确 的成本估计， 并尝试各种不 同的零件材料 和加工工艺 （目前包括吹 塑成型、注塑 成型、挤压成 型、热塑成型、 压铸模、砂铸 模、发泡模、 锻压和粉末冶 金等多种工艺和相应的近百种材料） 。 使用 Concurrent Costing 的好处有： 准确的成本估计：Concurrent Costing 提供了在零件设计阶段快速和准确的评价零件 成本的方法，并可以快速地尝试不同的材料和工艺。 实现并行工程：定量成本信息使得产品开发团队可以将设计的决策建立在实时信息的 基础上，以缩短产品开发周期和统一设计团队的意见。 与供应商谈判：Concurrent Costing 给出了客观的成本决定要素，使您能与供应商更 有意义地讨论，以取得共同利益。 竞争力比较：将您的设计与竞争对手的产品进行比较，以决定市场可行性和目标成本。 II) DFM Maching机加工成本分 析 Maching 是用于机加工分析的软件 工具，新手和专家都能利用它完成机加 工零件优化设计的成本分析，并与不同 的成型工艺做比较，从而确保以最经济 有效的工艺来加工零件。除了获得待加 工零件的加工时间和成本的估计， Maching 还能够帮助您： 生成工艺和工步规划 在设计早期阶段获得成本的估计 生成报价 做生产规划 III） DFM Sheet Metalworking钣金加工成本分析 Sheet Metalworking 用于钣金零件加工的成本估计，并给出主要的成本构成要素，使您能 够尝试设计的改变以降低成本。 3）DFS（Design for Service）面向维护的设计 在市场全球化的进程中，竞争的加剧使得消费者的需求不断发生明显和加速的变化。 例如由于有广泛的产品和品牌可供选择，今天的消费者产生了超越传统产品质量的各种苛 刻和特殊的要求。其中值得 一提的是，可维护性已经成 为当今各种商品的重要卖点。 为了帮助生产商满足 提高可维护性的需求，我们 研究和开发了 DFS 软件。 “一个工程师在设计产品时 往往把注意力集中在功能、 质量、成本和重量上，我们 则想努力拓宽工程师的目标， 使得 DFS 成为总体目标的一 部分。 ”（Bill Hess 语，福 特汽车公司的销售和市场经理） 。DFS 软件允许设计者和工程师在产品设计的早期评估产品 的可维护性，此时对于产品设计的修改所花费成本最低。 如果一个产品是易于装配的，您可能会想当然地认为它也是易于维护的，但实际上并 不总是这样。例如现在我们给一辆已服役两年多的坦克进行维修，由于不断受到风吹、日 晒、雨打和冷冻而导致紧固件生锈，当您在拆卸底盘架时，可能怎么也扳不动。直到经过 仔细地润滑油清洗和两分钟的松动，坦克底盘架才得以拆卸。想想看，这个当初花了 20 秒 操作装配上的螺母，却花了 4 分钟的时间来拆卸。现在利用 DFS 软件，设计师和工程师就 可以避免这样的维护难题。 DFS 软件还给用户提供一系列的报表，包括再设计建议的报表（对于需要检查以提高 可维护性的地方予以强调和划分优先次序） 。进行 DFS 分析的好处有：降低保修成本、提高 客户满意度和经济地维护对环境敏感的长寿命产品。 4）DFE（Design for Environment）面向环境的设计 随着全球性的环境立法，需要新的工具帮助创新的公司设计绿色的产品，以在相关法 律颁布以前能够顺利过渡到生产合法的产品。在许多国家，产品报废时的处理责任已经交 给了制造商。另外，许多公司已经开始回收报废的产品，从计算机等电子产品到各种消费 类产品。通过使用 DFE 软件对这些产品进行面向环境和成本效益的设计，制造商能够获得 该产品的同业竞争优势。DFE 模拟产品报废时的拆卸过程，揭示产品设计对于成本和环境 的影响。这些定量的信息可以辅助设计早期的各种平衡性决策。 DFE 可以与 DFA 软件无缝集成在一起发挥作用，初始的拆卸顺序可以由 DFA 软件自动 生成。用户可以编辑拆卸列表以定义产品报废时不必拆卸就可以回收或处理的组件。基于 拆卸的顺序，可以完成两个主要的分析：1）拆卸、处理、再利用和回收的利益回报分析； 2）原产品制造、处理、再利用或回收所引起的环境影响分析。 利益回报分析显示了在不同拆卸阶段的利益影响。它等于每个零部件的拆卸成本与可 再利用零部件的价值之差，再减去产品剩余零部件的处理成本。 产品的环境影响分析是利用 TNO 研究和开发的一个价值分析模型做出的，该模型是荷 兰的一项重要研究成果，称为 MET 点系（Materials 材料，Energy 能源，Toxicity 毒性） ， 来源于欧洲的生命周期分析项目，后来研究结果被总结成一个快速、有效的分析工具，并 成为 DFE 软件的一部分，它使得没有专门生态知识背景的用户能够在设计中考虑环境的因 素。 主要客户: 计算机行业：Compaq（康柏） ，Dell（戴尔） ，Intel（英特尔） ，Hewlett Packard（惠普） ， Seiko Epson（爱普生） ，Computing Devices 消费类产品行业：Sharp（夏普） ，3M，Eastman Kodak，AT Cross，Milwaukee Electric，Outboard Marine，Teledyne Water Pik，Whirlpool 国防和航空航天行业：Boeing（波音） ，Bombardier Aerospace，Embraer，Lockheed Martin，Loral Defense Systems，Raytheon 医疗设备行业：GE Medical Systems，Abbott Laboratories，Bayer，US Surgical 通讯产品行业：Motorola（摩托罗拉） ，Nokia（诺基亚） ，Ericsson（爱立信） ， Philips（飞利浦） ，3Com，Nortel，Hughes Network Systems，Thomson Consumer Electronics 交通工具行业：Ford（福特） ，Volvo（沃尔沃） ，General Motors（通用汽车） ，Mercedes- Benz（奔驰） ，BMW（德国宝马） ，Case，Caterpillar，Harley Davidson，Isuz