Design for assembly

Введение

Проектирование для сборки (DFA) - это процесс, при котором продукты проектируются с учетом простоты сборки. Если продукт содержит меньше деталей, то на сборку потребуется меньше времени, что снижает затраты на сборку. Кроме того, если части снабжены функциями, которые облегчают их захват, перемещение, ориентацию и вставку, это также сокращает время сборки и затраты на сборку. Уменьшение количества деталей в комплектации имеет дополнительное преимущество, как правило, снижает общую стоимость деталей в комплектации. Обычно именно здесь возникают основные выгоды от применения конструкции для сборки.

Подходы

Конструкция для сборки может принимать различные формы. В 1960-х и 1970-х годах были предложены различные правила и рекомендации, чтобы помочь дизайнерам рассмотреть проблемы сборки во время процесса проектирования. Многие из этих правил и рекомендаций были представлены вместе с практическими примерами, показывающими, как можно улучшить сложность сборки. Однако только в 1970-х годах были разработаны методы численной оценки, позволяющие проводить проектирование для сборки исследований на существующих и предлагаемых проектах. Первый метод оценки был разработан в Hitachi и был назван методом оценки сборки (AEM). Этот метод основан на принципе "одно движение за одну часть". Для более сложных движений используется стандарт потери точек, а легкость сборки всего изделия оценивается путем вычитания потерянных точек. Метод был первоначально разработан для оценки сборок по легкости автоматической сборки. Начиная с 1977 года, Джефф Бутройд, поддерживаемый грантом NSF в Университете Массачусетса в Амхерсте, разработал метод "Проектирование для сборки" (DFA), который можно использовать для оценки времени для ручной сборки продукта и стоимости сборки продукта на автоматической сборочной машине. Признавая, что наиболее важным фактором снижения затрат на сборку является минимизация количества отдельных частей в продукте, он ввел три простых критерия, которые можно использовать для теоретического определения того, может ли какая-либо часть продукта быть исключена или объединена с другими частями. Эти критерии, вместе с таблицами, относящими время сборки к различным конструктивным факторам, влияющим на захватывание, ориентацию и вставку деталей, могут быть использованы для оценки общего времени сборки и оценки качества конструкции продукта с точки зрения сборки. Для автоматической сборки можно использовать таблицы факторов для оценки стоимости автоматического подачи и ориентации и автоматического вставления частей на сборочную машину. В 1980-х и 1990-х годах были предложены вариации методов AEM и DFA, а именно: метод GE Hitachi, который основан на AEM и DFA; метод Lucas, метод Westinghouse и несколько других, которые были основаны на оригинальном методе DFA. Все методы теперь называются методами проектирования для сборки.

Design for assembly can take different forms. In the 1960s and 1970s various rules and recommendations were proposed in order to help designers consider assembly problems during the design process. Many of these rules and recommendations were presented together with practical examples showing how assembly difficulty could be improved. However, it was not until the 1970s that numerical evaluation methods were developed to allow design for assembly studies to be carried out on existing and proposed designs. The first evaluation method was developed at Hitachi and was called the Assembly Evaluation Method (AEM). This method is based on the principle of "one motion for one part." For more complicated motions, a point loss standard is used and the ease of assembly of the whole product is evaluated by subtracting points lost. The method was originally developed in order to rate assemblies for ease of automatic assembly. Starting in 1977, Geoff Boothroyd, supported by an NSF grant at the University of Massachusetts Amherst, developed the Design for Assembly method (DFA), which could be used to estimate the time for manual assembly of a product and the cost of assembling the product on an automatic assembly machine. Recognizing that the most important factor in reducing assembly costs was the minimization of the number of separate parts in a product, he introduced three simple criteria which could be used to determine theoretically whether any of the parts in the product could be eliminated or combined with other parts. These criteria, together with tables relating assembly time to various design factors influencing part grasping, orientation and insertion, could be used to estimate total assembly time and to rate the quality of a product design from an assembly viewpoint. For automatic assembly, tables of factors could be used to estimate the cost of automatic feeding and orienting and automatic insertion of the parts on an assembly machine. In the 1980s and 1990s, variations of the AEM and DFA methods have been proposed, namely: the GE Hitachi method which is based on the AEM and DFA; the Lucas method, the Westinghouse method and several others which were based on the original DFA method. All methods are now referred to as design for assembly methods.

Реализация

Большинство изделий собираются вручную, и оригинальный метод DFA для ручной сборки является наиболее широко используемым методом и имеет наибольшее промышленное влияние во всем мире. Метод DFA, как и метод AEM, изначально был доступен в виде руководства, в котором пользователь вводил данные на рабочих листах, чтобы получить оценку легкости сборки продукта. Начиная с 1981 года, Джеффри Бутройд и Питер Дьюхерст разработали компьютеризированную версию метода DFA, которая позволила его внедрение в широком диапазоне компаний. За эту работу им было вручено множество наград, включая Национальную медаль технологий. Существует много опубликованных примеров значительных экономий, полученных благодаря применению DFA. Например, в 1981 году Сидни Либсон, менеджер по производственному инжинирингу в Xerox, подсчитал, что его компания сэкономит сотни миллионов долларов благодаря применению DFA. В 1988 году компания Ford Motor Company заявила, что благодаря этому программному обеспечению было сэкономлено около 1 миллиарда долларов. Во многих компаниях DFA является корпоративным требованием, и программное обеспечение DFA постоянно используется компаниями, пытающимися получить больший контроль над своими производственными затратами. Существует много ключевых принципов в проектировании для сборки.

Примечательные примеры

Два примеров хорошего дизайна для сборки - Sony Walkman и Swatch. Оба были разработаны для полностью автоматизированной сборки. Линия Walkman была разработана для "вертикальной сборки", в которой части вставляются только в прямых движениях вниз. Система сборки Sony SMART, используемая для сборки продуктов типа Walkman, представляет собой роботизированную систему для сборки небольших устройств, предназначенных для вертикальной сборки. IBM Proprinter использовал правила проектирования для автоматизированной сборки (DFAA). Эти правила DFAA помогают проектировать продукт, который может быть собран автоматически роботами, но они полезны даже для продуктов, собранных вручную.