面向制造的解决方案：设计工艺性检查工具DFMPro

   文 | 苑成城

配图 | 来源互联网

企业设计师和工艺师面临多项挑战，第一是时间问题，能否快速准确的完成研发设计及制造装配是保证我们产品能按时交付的重要因素。第二是质量问题，质量是产品的生命力，经常出质量问题的产品是早晚被市场淘汰的。第三是成本问题，怎么样通过优秀的设计去直接降低成本，提高产品的利润率。第四是产品的创新，如果产品设计完后要频繁做修改，就没有精力去为做产品的创新。

2013年，空客接收了153架次的订单，但只能交付59架次。有史以来，其未按时交付的订单达5400架次。其分析出延迟交付的主要是因为种种原因造成的工程变更，此外工程变更还造成了成本剧增。源自Wohlers 行业报告的分析指出，在概念阶段做出小的工程变更需花费$100或更少，同样变更要是在制造阶段发生，其费用会激增到$1,000,000。数据显示，80% 的工程缺陷问题是在设计阶段导入的，由于返工造成的成本增加大约占了产品总成本的45%。此外，研发产品过程的35%-50%的时间用在了重复设计工作！

国内研发企业也面临着相同的问题：缺乏经验的设计人员对工艺不熟悉，导致设计-工艺大量反复，是严重影响产品研制周期的因素之一；即使是有经验的设计人员，面对大型的、复杂的部件及装配体，人工检查非常繁琐、耗费时间，而且往往容易出错，造成设计-工艺反复问题；很多设计工艺性问题并不明显，或很难用肉眼判断出来，例如一个深孔的底部距离外壁的距离是否太小，这些问题往往会被忽视，造成质量问题，有的直到很晚甚至产品上市才被发觉，造成企业巨大的损失；设计工艺性的好坏还体现在能否用最低的加工成本加工某一个特征，目前工艺检查的重点往往放在可加工性上，而很少关注到加工经济性问题；设计-工艺缺乏共同的语言、规范描述和管理手段，导致沟通成本高，针对设计工艺性规范很难形成可工程化应用的知识。

设计师和工艺师都要同时兼顾多个问题，但是一个人很难同时精通各个方面的业务知识，同时兼顾这几大方面问题就很困难。安怀信想做的就是把不同部门的知识或经验整合再共享，帮助设计师从可制造性，可装配性，成本等多个方面同时考虑设计是否是最优的，同时也帮助工艺师快速准确的完成公益性审查。DFM就是为了解决制造、装配、成本、可靠性等四个问题，便于上游可制造性验证，帮助标识出设计中的难以制造、制造成本昂贵甚至无法制造的设计，繁琐的设计工艺性审查过程自动完成，为企业持续发展提供知识获取和重用的机制。

DFMPro的工作模式

DFMPro拥有注塑、钣金、机加、装配、铸造、焊接、公差、弯管和3D打印等众多模块。其操作界面有两种，可以作为插件嵌入CAD工具内部，也可以独立运行；一键式操作，只需一个按钮，即可自动进行模型设计工艺性检查工作，无须专门培训；DFM Pro是最新一代的设计工艺性检查工具，采用图形交互的工作界面。软件利用特征识别技术，与底层的加工工艺规范直接进行比对，不符合规范的位置直接用红色在CAD模型上标示出来，并且在界面一侧生成错误列表；采用所见即所得的知识推送模式，点击任何错误列表内容或者图形上的错误位置，即可打开相关规范描述，以及对设计的改进意见。

▲ DFMPro功能模块

▲DFMPro操作界面

设计周期缩短。DFM Pro可以大大减少设计工艺性检查的时间，以及降低设计-工艺反复的次数，据DFM Pro众多客户统计，软件平均为设计工艺检查周期减少的时间为80%-90%，几乎提高了10倍的效率。

设计质量控制。DFM Pro不仅仅为经验不足的设计人员提供了最佳工程实践的工艺检查工具，同时也为资深的设计人员提供了自动化、精确化的检查手段，避免了设计人员由于人为因素造成设计质量问题。

设计成本控制。DFM Pro产品集成了考虑工艺经济性的规范，可以实时为设计者提供成本更低的设计更改建议，设计者可以根据产品要求接受或者拒绝这些建议，保证了加工成本的更优。

设计工艺性知识描述和管理。DFM Pro的工艺规范库建立为设计人员与工艺人员建立了一套规范、量化的工艺语言，使得双方的沟通实现了工程化，而且体现在了针对模型设计的实际更改上；DFM Pro的知识库建立也为设计单位与多个合作加工单位之间建立了一套不同的沟通机制，不同的加工单位对应不同的知识库进行检查，大大简化了设计单位内部以及设计-加工单位之间的沟通困难。

▲ 企业DFX设计体系建立

随着现代企业设计体系的提升，DFX包含的内涵也在不停地扩展，从DFP基于性能的设计，到DFM、DFS、DFC、DFR等等多种设计体系。多种设计体系同样存在知识描述和知识保留的问题，同时如何应用于工程设计也是企业面临的重大挑战。DFM Pro不仅仅可以用于对工艺规范的描述，在美国最大的电子生产厂商Jabil公司里，它已经被用于建立公司内部的完整的DFX设计体系。   

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