产品开发内部需求完整

2023/1/221面向“X”的设计DFX2023/1/222第一节概述第二节面向制造的设计第三节面向拆卸的设计第四节面向回收的设计第五节面向质量的设计§目录第七章面向“X”的设计DFX2023/1/223面向“X”的设计最初是以DFM（面向制造的设计）和DFA（面向装配的设计）出现的，DFM技术强调在设计过程中考虑加工因素，即可加工性和加工的方便性；DFA技术强调在设计过程中考虑装配因素，即可装配性、装配的方便性和减少装配价格；DFX技术中的“X”是将面向制造的设计和面向装配的设计进一步扩展到产品寿命周期的所有领域，并逐渐形成一个技术族，力图设计好造、好修、好用的产品。§7.1概述第七章面向“X”的设计DFX2023/1/224DFX包括的内容：面向制造的设计面向装配的设计面向维修的设计面向回收的设计面向质量的设计面向成本的设计面向包装运输的设计面向测试的设计面向后勤服务的设计面向环境的设计§7.1概述第七章面向“X”的设计DFX2023/1/225面向制造的设计(DFX)是最常用的DFX方法贯穿整个开发过程,它在不降低产品质量的情况下降低制造成本.面向制造的设计的思想、原理面向制造的设计方法概述估计制造成本减少部件成本减少装配成本减少辅助成本面向制造的设计决策对其他方面的影响§7.2面向制造的设计第七章面向“X”的设计DFX2023/1/2261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。§7.2面向制造的设计第七章面向“X”的设计DFX2023/1/2271面向制造的设计的思想、原理DFMA思想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、监测、维护、报废处理等各个阶段。§7.2面向制造的设计第七章面向“X”的设计DFX2023/1/2282面向制造的设计方法概述DFX方法如下图所示主要包括:估计制造成本降低制造成本降低装配成本降低辅助生产成本考虑DFX决策对其他因素的影响§7.2面向制造的设计第七章面向“X”的设计DFX2023/1/2293估计制造成本下图所示为一个简单的制造系统输入与输出模型,其中包括原材料、外购件、工人的劳动、能量与设备；输出包括加工出的产品与废物。制造成本就是系统输入花费与处理废物花费的和。§7.2面向制造的设计第七章面向“X”的设计DFX2023/1/2210制造成本的构成生产成本主要由：部件成本、装配成本和间接成本§7.2面向制造的设计第七章面向“X”的设计DFX2023/1/7113估计制造造成本固定成本本和变动动成本估计标准准件成本本估计定制制件成本本估计装配配成本估计间接接成本§7.2面向制造造的设计计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7123估计制造成成本固定成本和和变动成本本固定成本不不随产量而而变化的成成本；例如如：购买新新的模具可变成本与与产量成比比例增长或或减少；例例如：原材材料的成本本、加工时时间等估计标准件件成本估计方法：：A将部件与公公司已制造造或购买的的相似部件件相比较，，从而确定定其成本；；B询问供货商商或卖主§7.2面向制造的的设计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7133估计制造成成本估计定制件件（非标准准件）成本本原材料成本本、加工成成本、工装装成本估计装配成成本估计间接成成本§7.2面向制造的的设计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7144减少部件成本本减少部件成本本主要从以下下几个方面来来进行：了解生产制约约条件和成本本驱动因素改进设计部件件以简化加工工过程为加工过程选选择适当的经经济规模部件加工过程程标准化用“黑匣子””法获得部件件§7.2面向制造的设设计第七章面向向“X”的设计DFX2023/1/7155减少装配成本本面向装配的设设计(DFA:DesignForAssembly)是DFM的一个组成部部分,它的目目标是减少装装配成本,对对大部分产品品来说,装配配成本只是总总成本中的很很小一部分,但是减少装装配成本会带带来很大间接接效益。辅助DFA决策的原则：：利用评分组合部件使装配变得更更容易考虑用户的装装配§7.2面向制造的设设计第七章面向向“X”的设计DFX2023/1/7165减少装装配成成本利用评评分DFA系数：：理论论装配配最小小时间间与实实际装装配时时间的的比值值DFA系数＝＝（理理论最最小部部件数数）＊＊（3秒）／／实际际装配配时间间组合部部件如果一一个部部件在在理论论上没没有限限定是是独立立的，，那么么就可可以与与其他他一个个或多多个部部件合合成一一个部部件。。优点点：被组合合的部部件之之间不不需要要装配配组合件件成本本通常常比组组合前前部件件成本本低在组合合件中中，被被组合合件的的尺寸寸精度度更高高§7.2面向制制造的的设计计第七章章面面向“X”的设计计DFX2023/1/7175减少少装装配配成成本本使装装配配变变得得更更容容易易理想想部部件件的的特特征征：：部件件从从顶顶部部装装入入；；部件件有有对对准准标标志志；；部部件件不不需需要要定定向向；；只需需要要一一只只手手就就可可以以装装配配；；装装配配不不需需要要工工具具；；部件件以以一一种种直直线线运运动动的的方方式式装装入入；；部件件一一经经装装入入就就被被加加固固；；考虑虑用用户户的的装装配配§7.2面向向制制造造的的设设计计第七七章章面面向向“X”的设设计计DFX2023/1/7186减少辅助助成本降低系统统的复杂杂性:系统的复复杂性随随着输入入、输出出和转换换过程的的增多而而增加，，系统的的复杂性性是由产产品设计计带来的的，可以以通过改改变设计计方案的的复杂性性来降低低系统的的复杂性性错误预防防:DFM的一个重重要方面面就是预预测系统统可能发发生的错错误并在在开发过过程中采采取适当当的措施施。一种经常常发生的的错误是是由于两两种产品品差别很很小而产产生混淆淆，可以以通过消消除差异异或夸大大差异来来避免。。§7.2面向制造造的设计计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7197面向制造造的设计计决策对对其他方方面的影影响DFM对开发时时间的影影响开发时间间是极其其宝贵的的,对于于一个重重要的开开发项目目来说,一日抵抵万金,正是这这个原因因,在做做DFM决策时不不仅要考考虑对制制造成本本的影响响,而且且要考虑虑对开发发周期的的影响。。DFM对成本的的影响开发时间间越长，，开发成成本越高高§7.2面向制造造的设计计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7207面向制造的设设计决策对其其他方面的影影响DFM对产品性能的的影响在用DFM作决策前，开开发小组应估估计对产品性性能的影响DFM对成本的影响响设计决策不仅仅会对开发项项目有影响，，还会对外在在的事物产生生影响如：部件的再再用：在一个个项目中开发发出来的低成成本部件可以以用于其他开开发项目；寿命周期成本本：在产品的的寿命周期中中，某些产品品可能会带来来没在制造成成本中考虑的的社会成本；；§7.2面向制造的设设计第七章面向向“X”的设计DFX2023/1/7218面向制造的的设计的软软件BDI公司（BoothroydDewhurstInc.）一种面向向产品生命命周期的优优化设计软软件系统、、由DFA和DFM系列软件组组成的工具具集，可以以缩短产品品设计和制制造周期；；目前在美美国非常流流行，著名名公公司司如如英英特特尔尔、、摩摩托托罗罗拉拉、、惠普普、、通通用用、、福福特特、、奔奔驰驰、、波波音等等都都是是它它的的用用户户§7.2面向向制制造造的的设设计计第七七章章面面向向“X”的设设计计DFX2023/1/722面向向拆拆卸卸的的设设计计及及其其特特点点面向向拆拆卸卸的的设设计计准准则则产品品拆拆卸卸信信息息描描述述面向向拆拆卸卸的的设设计计评评价价§7.3面向向拆拆卸卸的的设设计计第七七章章面面向向“X”的设设计计DFX2023/1/7231面向拆卸的设设计及其特点点废弃产品的零零部件经过维维修和废弃产产品的材料经经过一定的再再生技术都可可以被再利用用，这就要求求这些产品便便于拆卸，面面向拆卸设计计（DFD：DesignForDsiassembly）的设计思维和和方法应运而而生。拆卸的定义是是：从产品或或部件上有规规律地拆下有有用的零部件件的过程，同同时保证不因因拆卸过程而而造成该零部部件的损伤。。§7.3面向拆卸的设设计第七章面向向“X”的设计DFX2023/1/7241面向拆拆卸的的设计计及其其特点点拆卸的的目的的有三三类：产品零零部件件的重重复应应用、、元器器件回回收、、原材材料回回收拆卸被被分为为三类类：破坏性性拆卸卸，部部分破破坏性性拆卸卸和非非破坏坏性拆拆卸面向拆拆卸的的设计计包括括：面向拆拆卸的的产品品设计计、面面向拆拆卸的的工艺艺设计计和面面向拆拆卸的的系统统设计计§7.3面向拆拆卸的的设计计第七章章面面向“X”的设计计DFX2023/1/7251面向拆卸的的设计及其其特点面向拆卸的的设计与传传统设计相相比的优点点：使可回收零零件和材料料再次重用用所需的工工作量大大大减少；产品结构模模块化、统统一化、使使产品有较较大的预测测能力；拆卸操作简简单快捷；；拆下的零部部件易于手手工和自动动处理；回收材料和和残余废弃弃物易于分分类和后处处理；减少产品使使用过程中中的变化；；§7.3面向拆卸的的设计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7262面向拆卸的的设计准则则产品拆卸困困难的原因因:产品设计不不宜于连续续拆卸和回回收（连接接结构复杂杂、材料多多样性、产产品结构基基于功能和和装配的优优化导致拆拆卸步骤复复杂）产品在使用用阶段由于于修理、污污染和损坏坏而发生了了变化需要拆卸的的产品缺乏乏完整的产产品信息§7.3面向拆卸的的设计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7272面向拆卸的的设计准则则面向拆卸的的设计准则则就是为了了将产品的的拆卸性要要求及回收收约束转化化为具体的的产品设计计而确定的的通用或专专用的设计计原则。拆卸工作量量最少原则则与结构有关关的原则易于拆卸原原则易于分离原原则产品结构可可预估性准准则§7.3面向拆卸的的设计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7282面向拆卸的设设计准则拆卸工作量最最少原则简化产品结构构和外形，减减少零件材料料种类；简化化维护及拆卸卸回收工作，，降低对维护护、拆卸回收收人员的技术术要求。明确所要拆卸卸的零部件功能集成减少材料种类类有害才来哦的的集成准则拆卸目标零件件易于接近准准则§7.3面向拆卸的设设计第七章面向向“X”的设计DFX2023/1/7292面向拆拆卸的的设计计准则则与结构构有关关的原原则结构尽尽量采采用简简单的的连接接方式式，尽尽量减减少紧紧固件件数量量，统统一紧紧固件件类型型，并并使拆拆卸过过程具具有良良好的的可达达性及及简单单的拆拆卸运运动。。易于拆拆卸原原则易于分分离原原则§7.3面向拆拆卸的的设计计第七章章面面向“X”的设计计DFX2023/1/7302面向向拆拆卸卸的的设设计计准准则则产品品结结构构可可预预估估性性准准则则避免免将将易易老老化化或或易易腐腐蚀蚀的的材材料料与与所所需需拆拆卸卸、、回回收收的的材材料料零零件件组组合合；；要拆拆卸卸的的零零部部件件应应防防止止被被污污染染或或腐腐蚀蚀；；§7.3面向向拆拆卸卸的的设设计计第七七章章面面向向“X”的设设计计DFX2023/1/7313产品拆拆卸信信息描描述产品拆拆卸所所需信信息包包括产产品数数据（（零件件图、、工艺艺文件件、零零件基基本数数据、、零部部件结结构、、功能能及所所用材材料等等信息息）和和使用用信息息（产产品使使用条条件和和场所所、产产品使使用中中的维维修及及零部部件更更换数数据））。如如下图图所示示这些信信息可可归纳纳为三三个方方面：：拆卸过过程信信息拆卸零零部件件信息息拆卸约约束信信息（（功能能约束束、几几何约束、、工夹夹具约约束等等）§7.3面向拆拆卸的的设计计第七章章面面向“X”的设计计DFX2023/1/7323产品拆拆卸信信息描描述基于图图形的的表示示方法法用节点点表示示DFD中的各各种实实体；；连接接弧表表示实实体之之间的的拓扑扑关系系，这这种方方法简简单、、直观观、易易于理理解。。基于关关系数数据库库的方方法采用关关系数数据库库存储储实体体及其其关系系，这这种方方法的的信息息组织织维护护方便便。面向对对象的的方法法使实实体表表达具具有继继承性性和封封装性性，对对象（（实体体）的的层次次可分分为若若干类类及相相关属属性，，如物物理属属性、、几何何属性性、特特征属属性等等，拆拆卸方方法有有对象象的类类型确确定。。§7.3面向拆卸卸的设计计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7334面向拆卸卸的设计计评价面向拆卸卸的设计计评价是是对设计计方案进进行评价－－－修改－－－再评评价－－－再修改改直至满足足设计要要求的动动态过程程。评价指标标主要由由两方面面的指标标组成：：与拆卸过过程有关关的指标标：拆卸费用用、拆卸卸时间、、拆卸过过程的能能量消耗耗和拆卸卸过程的的环境影影响。与连接结结构性有有关的指指标：可达性标准化程程度产品结构构的复杂杂程度§7.3面向拆卸卸的设计计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7344面向拆卸卸的设计计评价与拆卸过过程有关关的指标标：拆卸费用用拆卸时间间拆卸过程的能能量消耗拆卸过程的环环境影响§7.3面向拆卸的设设计第七章面向向“X”的设计DFX2023/1/7354面向拆卸的的设计评价价与连接结构构性有关的的指标：可达性：拆卸工具接接近拆卸部部件的难易易程度；看得见、摸摸得着、足足够的拆卸卸空间标准化程度度：采用标准化化系数来衡衡量；产品结构的的复杂程度度§7.3面向拆卸的的设计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/736面向向回回收收的的设设计计的的基基本本概概念念面向向回回收收设设计计的的特特点点面向向回回收收设设计计的的主主要要内内容容面向向回回收收的的设设计计准准则则§7.4面向向回回收收的的设设计计第七七章章面面向向“X”的设设计计DFX2023/1/7371面向回收收的设计计的基本本概念面向回收收的设计计（DFR），在进行产产品设计计时，充充分考虑虑产品零零部件及及材料的的回收可可能性、、回收价价值大小小、回收收处理方方法、回回收处理理结构工工艺性等等一些列列问题，，以达到到零件材材料资料料和能源源的充分分有效利利用，并并在回收收过程中中对环境境污染为为最小的的一种设设计思想想和方法法目标：资源回收收和再利利用途径：原材料的的再循环环和零部部件的再再利用§7.4面向回收收的设计计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/738§7.4面向回回收的的设计计第七章章面面向“X”的设计计DFX传统设计的要求面向回收设计的要求功能长寿命或短寿命产品安全性环境保护法规、回收材料特性及测试办法使用回收方法及废弃规则物人机工程因素利用可回收材料的设计准则生产先期用户回收及后勤保障，回收材料的生产性能装配装配策略、面向拆卸的连接结构运输重用及再生材料运输及装置维护将拆卸集成在回收后勤保障中回收废物处理产品回收再生材料回收处理成本制造成本使用成本回收成本必须考试产品销路2023/1/7392面向回收的的设计的特特点可使材料资资源得到最最大限度地地使用可减少环境境污染，保保护生态环环境有利于持续续发展战略略的实施扩大了就业业门路，提提供更多的的就业机会会产品回收是是一个社会会化综合工工程，系统统工程，会会涉及到很很多部门物流的闭合合性回收过程本本身是清洁洁生产，应应该对环境境无害，不不造成对环环境的二次次污染§7.4面向回收的的设计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7403面向回收收的设计计的主要要内容可回收材材料及其其标志可回收工工艺及方方法回收的经经济性回收产品品及结构构工艺§7.4面向回收收的设计计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7413面向回收的设设计的主要内内容可回收材料及及其标志：产品生产时，，在零件上模模压出材料代代号或用不同同一颜色表明明材料的可回回收性或注明明专门的分类类编码代号；；在材料零件上上作出条形码码标志，具有有条形码的塑塑料零件可采采用激光扫描描仪或机器人人进行分类；；在材料回收过过程中，人们们往往需要识识别出材料添添加剂的比例例和种类，同同时要求材料料识别技术成成本低，易操操作，能用于于不同材料的的识别，并能能适应工厂车车间的工作环环境。§7.4第七章章面面向“X”的设计计DFX2023423面向回回收的的设计计的主主要内内容回收工工艺及及方法法回收的的经济济性零件材材料能能否有有效回回收的的决定定性因因素回收的的零件件的结结构工工艺性性§7.4面向回回收的的设计计第七章章面面向“X”的设计计DFX2023/1/7434面向回收收设计准准则面向回收收设计的的基本要要求：对设计过过程的要要求：除除了注重重产品的的基本功功能、性性能等指指标外，，更注重重产品的的寿命、、结构及及环境友友好性；；对产品设设计人员员的要求求：产品品设计人人员不仅仅具有专专业知识识，还必必须了解解产品预预定的回回收工、、环境保保护等方方面的知知识；对生命周周期过程程管理的的要求：：回收过过程依靠靠科学的的管理，，在设计计阶段要要考虑到到这一点点。§7.4面向回收收的设计计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7444面向回收收设计准准则面向回收收的设计计准则：：设计的结结构易于于拆卸尽可能的的选取可可整新的的零件洁净的净净化工艺艺可充用零零部件材材料要易易于识别别分类机构设计计要有利利于维修修调整§7.4面向回收收的设计计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/7454面向回收设计计准则面向回收的设设计准则：限制材料种类类采用系列化和和结构化的产产品结构考虑材料的异异化再使用方方法尽可能的利用用回收零部件件和材料考虑材料的相相容性§7.4面向回收的设设计第七章面向向“X”的设计DFX2023/1/746面向向质质量量的的设设计计思思想想的的产产生生面向向质质量量设设计计的的基基本本概概念念面向向质质量量设设计计的的实实现现策策略略和和方方法法面向向质质量量的的设设计计的的关关键键技技术术§7.5面向向质质量量的的设设计计第七七章章面面向向“X”的设设计计DFX2023/1/7471面向向质质量量设设计计思思想想的的产产生生设计计是是质质量量保保证证的的首首要要环环节节，，是是质质量量保保证证实实施施的的源源头头，，是是生生产产质质量量实实现现的的前前提提。。质质量量保保证证应应从从传传统统的的生生产产过过程程质质量量控控制制向向产产品品设设计计／／开开发发质质量量控控制制转转变变，，从从制制造造过过程程控控制制向向前前推推进进到到设设计计过过程程控控制制，，因因此此提提出出了了面面向向质质量量的的设设计计DFQ(DesignForQuality)§7.5面向向质质量量的的设设计计第七章面向向“X”的设计DFX2023/1/7482面向质量设计计的基本概念念DFQ就是建立一个个知识系统，，它能为设计计者实现产品品或过程的要要求质量提供供所必需的知知识。但由于于质量概念的的模糊性和不不确定性，使使DFQ的概念难以确确定，许多研研究者把Q分为两类：Q外－－外部质质量，指顾客客能感受到的的质量，及最最终产品所表表现的特征和和特性；Q内－－内部质质量，指企业业内部所进行行的一切生产产活动的质量量，如采购、、设计、生产产、装配等质质量。设计过过程实际就是是设计相应的的Q内来保证Q外的过程。质量模型如下下页所示：§7.5面向质量的设设计第七章面向向“X”的设计DFX2023/1/7492面向质质量设设计的的基本本概念念质量模模型如如下所所示：：§7.5面向质质量的的设计计第七章章面面向“X”的设计计DFX2023/1/7503面向质量量设计的的实现策策略和方方法3.1DFQ的实现策策略DFQ是质量驱驱动的集集成化产产品和过过程开发发（IPPD：IntegratedProductAndProcessDevelopment）形式。其其模型如如下页所所示。它它强调每每一设计计阶段中中制定目目标、合合成、评评价决策策过程的的分离，，通过对对每一过过程实施施相应的的方法和和工具来来加强质质量保证证的可能能性。由由于质量量分解、、合成的的引入，，使设计计阶段综综合考虑虑到一切切与产品品质量有有关的活活动，将将质量管管理和控控制活动动融入设设计中，，将质量量设计到到产品中中，保证证设计的的完善性性。§7.5面向质量量的设计计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/751DFQ的过程模模型§7.5面向质量量的设计计上图所示示为：顺顺序设计计的DFQ流程右图所示示的为：：并行设设计的DFQ流程2023/1/7523面向质质量设设计的的实现现策略略和方方法3.2DFQ的方法与过过程帮助设计者者进行概念念设计及详详细设计的的合成方法法和工具稳健设计法法：运用正正交表来安安排试验方方案，通过过误差因素素模拟各种种干扰，并并以信噪比比（SN）作为质量评评价体系，，同时引入入灵敏度分分析，来寻寻求最佳的的即稳健性性好的参数数组合。相应模型法法：应用统统计学模型型通过对设设定的设计计参数名义义值及其误误差大小对对功能值表表的影响，，以及产品品质量指标标的精确分分析来选定定设计方案案。§7.5面向质量的的设计第七章面面向“X”的设计DFX2023/1/753帮助助设设计计者者进进行行概概念念设设计计及及详详细细设设计计的的合合成成方方法法和和工工具具原理理设设计计方方法法：：指指出出并并证证明明了了要要控控制制产产品品质质量量，，设设计计必必须须满满足足独独立立原原理理，，者者即即寻寻求求可可行行方方案案的的依依据据。。信信息息原原理理用用来来在在设设计计可可行行域域内内寻寻求求最最优优解解，，并并可可推推导导出出几几条条原原理理和和准准则则以以指指导导设设计计，，在在设设计计早早期期阶阶段段控控制制质质量量。。适应应性性分分析析：：通通过过分分析析预预测测零零部部件件在在生生产产、、装装配配过过程程中中的的变变化化性性风风险险，，以以及及对对设设计计可可接接受受性性、、质质量量成成本本的的影影响响，，从从而而在在设设计计阶阶段段及及早早的的发发现现解解决决潜潜在在的的加加工工能能力力的的问问题题，，使使设设计计方方案案切切实实可可行行。。DFX技术：在设设计阶段尽早早的考虑与材材料、加工方方法、工艺规规划、装配、、测试、成本本等有关的约约束，保证产产品设计一次次成功。§7.5面向质量的设设计第七章面向向“X”的设计DFX2023/1/7543面向质量设计计的实现策略略和方法3.2DFQ的方法与过程程评价决策和工工具失效模式和效效应分析：在在系统设计过过程中，通过过对系统各组组成单元潜在在的各种失效效模式及其对对系统功能的的影响产生后后果的严重程程度进行分析析，提出可能能采取的预防防改进措施以以提高产品的的可靠度。故障树分析：：根据产品或或系统可能产产生的失效，，利用失效树树图分析，寻寻求一切可能能导致此失效效的原因。§7.5面向质量的设设计第七章面向向“X”的设计DFX2023/1/755评价决决策和和工具具设计评评审：：运用用科学学原理理和工工程方方法，，发挥挥集体体智慧慧，在在设计计的各各个阶阶段对对设计计进行行评议议审查查，及及早的的发现现和消消除设设计缺缺陷，，以便便对设设计提提出改改进或或为转转入下下一阶阶段提提供决决策依依据。。多目目标标优优化化：：同同时时考考虑虑多多个个目目标标在在某某种种意意义义下下的的最最优优化化问问题题，，在在工工程程设设计计、、生生产产管管理理等等领领域域比比单单目目标标优优化化更更具具有有现现实实意意