DFX面向产品生命周期的设计

DFX 面向产品 生命周期的设计
2011年7月
出现背景

自80年代以来, 市场竞争的国际化, 促使制 造业企业不断寻求产品开发的新思路、新 方法并应用于有竞争力的产品的开发

一个典型的例子是美国企业在承受着日本 70年代以后在汽车、半导体等行业逐步确 立的世界市场优势地位的压力下, 积极调整 产业结构, 学习和采用新的产品开发思想、 策略、方法, 如并行工程、虚拟制造、敏捷 制造、精良生产等等, 为美国经济在90年代 的振兴产生了重要的促进作用
DFA 面向装配的设计
最早，目前最成熟的DFX方法 旨在提高装配的方便性以减少装配时间、 成本的设计

DFA 面向装配的设计

原则：1.减少零件数 2.采用标准紧固件和其他标准零件 3.零件的方位保持不变 4.采用模块化的部件 5.设计可直接插入的零件 6.尽量减少调整的需要 7.适合自动生成线生产
DFX是Design for X的缩写。其中，X代表 产品生命周期或其中某一环节，也可以代 表产品竞争力或决定产品竞争力的因素 其中的Design不仅仅指产品的设计，也指 产品开发过程和系统的设计

DFX的内涵


DFX是一种哲理、方法、手段、工具 所有的产品开发人员都应该认识到, 在设计阶段尽 早地考虑产品全生命周期将有益于产品竞争力的 提高。 产品设计人员、产品开发管理人员应该积极应用 DFX方法于产品设计 借助计算机实现的DFX工具可以有效地辅助产品 设计人员按照DFX方法进行产品设计
DFS 面向维修的设计
售后服务是现代企业非常重视的环节之一。 产品的售后服务主要是指产品维修 维修总是伴随着拆卸和重装，产品维修性 主要取决于产品故障确定的容易程度、产 品的可拆卸性和可重装性，减少拆卸重装 的时间与成本是DFS的重要问题 维修性也取决于产品的可靠性，要尽量使 容易发生故障的零部件处于容易拆卸的位 置, 从而有利于维修时间与成本的减少

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4.保障性




系统(装备)的设计特性和计划的保障资源满足平时和战时使用要求的 能力称为保障性。保障性是装备系统的固有属性，它包括两方面含义， 即与装备保障有关的设计特性和保障资源的充足和适用程度。 设计特性是指与保障有关的设计特性，如与可靠性和维修性等有关的， 以及保障资源要求装备所具有的设计特性。这些设计特性可以通过设 计直接影响装备的硬件和软件。如使设计的装备便于操作、检测、维 修、装卸、运输、消耗品(油、水、气、弹)补给等设计特性。从保障 性角度看，良好的保障设计特性是使装备具有可保障的特性或者说所 设计的装备是可保障的。 保障资源是保证装备完成平时和战时使用的人力和物力。从保障性的 角度看，充足的并与装备匹配完善的保障资源说明装备是能得到保障 的。 装备具有可保障的特性和能保障的特性才是具有完整保障性的装备。
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5.可用性和可信性


可用性是在要求的外部资源得到保证的前提下，产品在规定的条 件下和规定的时刻或时间区间内处于可执行规定功能状态的能力。 它是产品可靠性、维修性和维修保障的综合反映，这里的可用性 定义是固有可用性的定义，外部资源(不包括维修资源)不影响产品 的可用性。反之，使用可用性则受外部资源的影响。可用性的概 率度量称为可用度。可用性通俗地说是“要用时就可用”。实际 上，可靠性和维修性都是为了使顾客手中的产品随时可用。可靠 性是从延长其正常工作时间来提高产品可用性，而维修性则是从 缩短因维修的停机时间来提高可用性。可用性是顾客对产品质量 的又一重要的需求。 可信性是一个集合性术语，用来表示可用性及其影响因素：可靠 性、维修性、维修保障。可信性仅用于非定量条款中的一般描述， 可信性的定性和定量具体要求是通过可用性、可靠性、维修性、 维修保障的定性和定量要求表达的。

・传 统 的设计流程
◆导入Ｄ ｘ 的设计流程 Ｆ后
性 、高效性和经济 性 ，ＤＭ 目标是 Ｆ的
在保证产 品质量与可靠性的前提 下缩 短产品开发周期、降低产品成本 、提
高加工效 率 。ＤＸ 电子产 品设计 中 Ｆ在 的 出现有其深刻的历史背景 ，这是 由
于 电子产品竞争越来越激烈 ，公司必 须保证产 品能够快速 、高质 量的进入
二 、电子产 品设计 中采用Ｄ Ｘ 设计看成为一个孤立的任务，利用现 Ｆ 的意义
Ｄ Ｘ 目的是提倡在产 品的前期 Ｆ的 设计中考虑包括可制造性 、可装配性 代 化设计 工具和 ＤＸ Ｆ 分析工具 设计具 有 良好工程 特性 的产 品。图ｌ 所示为 电子产 品传统 设计流程 与Ｄ ｘ Ｆ 设计流
品的概念设计和详细设计阶段就综合
三、业界领先公 司的Ｄ Ｘ Ｆ 设计
成 功实施Ｄ Ｘ Ｆ 的一个关键 因素就
过程和系统设计时不但要考虑产品的 考虑到制造过程 中的工艺要求、测试
Ｆ 设计 团队进行沟通 。 功能和性 能要求，而且要 同时考虑产 要求 、组装的合理性 ，同时还考虑 到 是 要尽早 与ＤＸ 品整个生命周期相关的工程 因素，只 有具备 良好工程特性的产 品才是既满 足客户需求，又具备 良好 的质量、可 靠性与性价 比产品，这样的产品才 能 在市场得 到认可 。Ｄ Ｍ Ｆ 中最重要 Ｆ 是Ｄ Ｘ 的部 分，ＩＭ ） 就是 要考虑制造 的可 能 Ｆ 维修要求、售后服务要求、可靠性要 在项 目正式启动前就要经常进行工程
可 靠性 （ Ｒ ｌａ ｉｉｙ 等 。ＤＸ 要 等相关 问题 。传 统的电子产品开发方 Ｒ ｅ ｉｂ ｌｔ） Ｆ主 包 括 ： 可 制 造 性 设 计 ＤＭ Ｄ ｓｇ 法通常是设 计一 生产制造一 销售 各 Ｆ ： ｅ ｉｎ

项目管理与实践
项目管理
将DFX的实施纳入项目管理范畴，制定详 细的项目计划和时间表，确保各项任务 按时完成。
VS
实践经验
借鉴和总结实践经验，不断完善DFX的实 施流程和方法，提高实施效果和产品质量 。
持续改进与优化
持续改进
在DFX实施过程中不断发现问题和不足，及时采取措施进行改进，提高DFX的成熟度和 可靠性。
dfx面向产品生命周期的 设计
• 引言 • DFX概述 • DFX在产品生命周期中的应用 • DFX实施的关键因素 • DFX实施案例分析 • DFX的未来发展与挑战
01
引言
主题简介
主题概述
dfx面向产品生命周期的设计是一种全面、集成的方法，旨在确保产品在整个生 命周期内具有最佳的性能、可靠性和可维护性。
人工智能与DFX
利用AI技术进行数据分析和预测，优化产品设计、生产和维护过 程。
数字化与DFX
借助数字化工具和平台，实现产品生命周期的全面数字化管理，提 高设计效率。
增材制造与DFX
利用增材制造技术，实现定制化、复杂化产品的快速设计和生产。
DFX在全球化环境中的挑战
跨文化沟通
在全球团队中，需克服语言和文化差异，确保信息准确传递和有效 协作。
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DFX在产品生命周期中的应用
需求分析阶段的DFX应用
需求分析
DFX可以帮助团队更好地理解产品需求，包括功 能、性能、可靠性、可用性和可维护性等。
需求优先级排序
DFX可以协助团队对需求进行优先级排序，以便 在资源有限的情况下，优先满足最重要的需求。
需求变更管理
DFX可以帮助团队更好地管理需求变更，确保产 品设计的灵活性和可维护性。

包含三个成份的：
CAD和CAM数据库界面
工艺选择指南
工业工艺流程策划指南
计算机辅助工艺规划（computer aided process planning——CAPP）。
这些计算机辅助技术最初并不是专门为并
行工程开发地，而多数是在计算机集成制造系
统（CIMS）的发展过程中开发成的。
各种质量保证技术的有机结合
稳健设计与SPC
稳健设计用到的主要方法以统计理论为 基础。CE及先进的产品开发与生产模式对 质量保证的要求，使得稳健设计技术不断 发展，并为稳健设计技术的发展注入新的 活力。
稳健设计中主要涉及的方法
稳健设计的内容包括产品设计和工艺设计两个 方面，分系统设计、参数设计和容差设计三个阶 段，利用质量损失函数(Loss Function)，即由于 参数的波动引起的费用损失来衡量质量，进而对 设计进行优化。
效方法。
DFX是TQM在并行工程中的体现。TQM的观 点认为，质量管理中的用户不仅是使用产品的最 终用户，在产品形成过程中的每个环节，下一环 节就是上一环节的用户，如产品设计是市场调研 的用户，工艺过程设计是产品设计的用户，制造/ 装配是工艺过程设计的用户，销售是制造/装配的 用户等。
而DFX正是体现产品设计过程中除满足 最终用户对产品质量的要求外，还应满足 其后续环节作为广义用户的要求。
由于各种质量保证和控制技术都是为适应某 特定过程或场合而设计的，在CE、AM等先进生产 系统和模式中，对质量保证和控制的集成性、并 行性和交叉性的要求，使得它们相互间独立运用 已变得不适应，只有集成及相互结合，才能发挥 积极作用。
一、QFD与田口方法的结合
QFD可用于田口设计中的系统设计，通过
QFD的顾客需求到工程特性及工程特性到零件技

第七章 面向“X”的设计DFX
§7.2 面向制造的设计
1 面向制造的设计的思想、原理
DFX是在产品的设计阶段就尽早地考虑与产品制造有关的约束（如可制造 性）、全面评价产品设计和工 艺设计，同时提供产品设计的 反馈信息，在设计过程中完成 可制造性预测，以使产品的结 构合理、制造简单、装配性好， 并实现全局优化从而缩短产品 的开发周期。
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第七章 面向“X”的设计DFX
§7.3 面向拆卸的设计
4 面向拆卸的设计评价
面向拆卸的设计评价是对设计方案进行评价－－修改－－再评价－－再修 改直至满足设计要求的动态过程。 评价指标主要由两方面的指标组成： 与拆卸过程有关的指标： 拆卸费用、拆卸时间、拆卸过程的能量消耗和拆卸过程的环境影响。 与连接结构性有关的指标： ✓可达性 ✓标准化程度 ✓产品结构的复杂程度
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第七章 面向“X”的设计DFX
§7.2 面向制造的设计
5 减少装配成本
利用评分 DFA系数：理论装配最小时间与实际装配时间的比值 DFA系数＝（理论最小部件数）＊（3秒）／实际装配时间 组合部件 如果一个部件在理论上没有限定是独立的，那么就可以与其他一个或多个 部件合成一个部件。优点： ✓被组合的部件之间不需要装配 ✓组合件成本通常比组合前部件成本低 ✓在组合件中，被组合件的尺寸精度更高
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第七章 面向“X”的设计DFX
§7.3 面向拆卸的设计
2 面向拆卸的设计准则
拆卸工作量最少原则 简化产品结构和外形，减少零件材料种类；简化维护及拆卸回收工作，降 低对维护、拆卸回收人员的技术要求。 ✓明确所要拆卸的零部件 ✓功能集成 ✓减少材料种类 ✓有害才来哦的集成准则 ✓拆卸目标零件易于接近准则

DFM
DFA
DFC
D4
4
DFx同步工程
設計 週期
C0~C1 kick off
C2 Mock Up
驗證 週期 DFx1
DFx2
Review 重點
ID共用性及包裝標準化傳輸于PM/業務和客戶端定義.
設計端review.包含標準化,模組化,自動化及DFM 中功能性項目確認.
C3 EVT
DFx3
再次確認智能生產理念導入,模具品及制程能力確認.
C4 DVT
DFx4
FW及幾率性問題驗證.
C5 PVT
DFx5
Review DFM Check List,及光學項目的制程能力確認.
MP
入系統
沒有考慮 DFx
概念設計 詳細設計
樣機製作和設計修改
考慮DFx
縮短開發時間
QCDST
5
5
DFX管控制程分佈
標 準 化
2.光機內部光照區域禁用rubber等易揮發材質
目 的 避免因溫度或MTBF 燒機后揮發異物影響畫面品質.
圖示說明
畫面霧氣
Chip 表面 附著揮發物
OFF RAY PAD 材質: PPS
評 論 差異化材料使用到不同平臺,同樣做標準化
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OFF RAY PLATE 材質:壓鑄+電槳陽極
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Engine案例說明-DFM
1.檢驗標準統一分硬體和軟體 2.線外建議軟體的內容 3.確認適合可靠性驗證標準 4.適應自動化檢驗
1.包裝材料簡化標準 2.包裝后運輸方式確認 3.包裝端建議項目的簡化
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40項 27項
53項 23項 11項
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PCBA案例說明-DFM

定制化
针对不同行业和领域的需求，DFX技 术将提供更加定制化的解决方案， 满足特定设计要求。
DFX在未来的应用场景
01
汽车制造
随着电动汽车和智能网联汽车 的发展，DFX将在电池管理、 车载电子、自动驾驶等方面发
挥重要作用。
02
航空航天
高性能计算和仿真技术的发展 ，使得DFX在航空发动机、先 进复合材料等领域的应用更加
通过提供清晰的用户界面、文档和指示，可以提高产品的易用性和用户满意度。
透明原则要求设计师注重与用户的沟通和反馈，了解用户需求和习惯，以便更好地 满足他们的期望。
反馈原则
反馈原则强调在产品设计中应 提供及时、准确和有用的反馈 信息，以便用户能够更好地理 解和使用产品。
反馈可以通过声音、视觉和触 觉等多种方式实现，例如语音 提示、指示灯和振动反馈等。
设计阶段
架构设计
根据需求规格说明书，设计系统的整体架构，包 括系统结构、模块划分、接口定义等。
详细设计
对各个模块进行详细设计，包括模块的功能、输 入输出、算法流程等。
接口设计
设计模块之间的通信接口，包括数据接口和功能 接口，确保模块之间的协调和交互。
测试阶段
单元测试
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对每个模块进行单元测试，验证模块的功能和性能是否符合设
和稳定性。
成本问题
DFX技术的应用需要相应的软硬件投 入，成本较高，应通过优化技术方案
、降低成本等方式解决。
人才短缺
DFX技术涉及多个领域，需要跨学科 的复合型人才，应加强人才培养和引 进。
标准化与互操作性
不同DFX工具之间的标准化和互操作 性有待提高，应推动相关标准和规范 的制定与实施。
THANKS

➢ DFX的含义即是从产品的概念开始，考虑其可制造性和可测试性，使设计和制造之间紧密联系 、相互影响，从设计到制造一次成功。这种设计概念及设计方法可缩短产品投放市场的时间 、降低成本、提高产量。
• DFM：Design for Manufacture 可生产性设计 • DFR：Design for Reliability 为可靠性而设计 • DFA：Design for Assembly 可组装性设计 • DFT：Design for Testability 可测试性设计 • DFC: Design for Cost 成本设计 • DFE：Design for Environment 可环保设计 • DFD：Design for Diagnosis 可诊断分析设计
PCBA工艺设计关注重点
• DFF：Design for Fabrication of the PCB 为PCB可制造而设计
• DFS：Design for Serviceability 可服务设计 • DFP：Design for Procurement 可采购设计 • ……
DFX设计业界应用----思科
➢ 增加决策分析流程，指导项目组如何进行决策
➢ 从源头进行梳理，优化市场需求管理流程，强化产品战略部的市场需求管理、产品规 划的职能，逐步引导项目组建立以市场需求为核心的开发理念。
➢ 优化度量系统，根据组织业务需要，确定关键子过程，并对关键子过程进行度量，形 成度量指标
➢ 关键子过程增加准入/准出机制，建立过程符合度检查机制，加强对过程的监控，促进
DFX设计业界应用----IBM,华为等公司应用情况
➢ IBM于1992年首先将集成产品开发流程IPD（Integrated Product Development)付诸实践 ，实现了其将产品上市时间缩短一半，不影响开发结果的情况下，研发费用减少一半 的目标。