THIẾT KẾ CHO CHẾ TẠO
Trong trương này, chúng ta sẽ làm quen với khái niệm về thiết kế cho chế tạo, xem xét cho quá trình tiến hành và các nguyên tắc để giảm chi phí lắp giáp và chế tạo sản phẩm.
Thiết kế cho chế tạo là gì?
Thiết kế cho chế tạo (Design for Manufacturing – DFM) là hoạt động hợp lý hóa thiết kế nhằm mục đích giảm chi phí chế tạo sản phẩm.
Như chúng ta đều biết, trong quá trình thiết kế và phát triển sản pẩm, mỗi quyết định đưa ra trong khi thiết kế chi tiết sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm và chi phí sản xuất.
Một thực tế phổ biến là khi thiết kế sản phẩm, nhóm thiết kế thường phải giải quyết các mục tiê khác nhau, và nhiều trong số đó mâu thuẫn, đối nghịch với nhau (xem chi tiết về “thỏa hiệp” ở Chương 1 , Tập 1). Để đi đến quyết định chọn phương án thiết kế cuối cùng, các nhà thiết kế cần so sánh các phương án khác nhau trên cơ sở khoa học, định lượng . Các nhà thiết kế càn phải quy đổi các thiết kế khác nhau ra chi phí sản xuất và lấy đó làm tiêu chí so sánh. Thiết kế cho chế tạo vận hành trên nền tagr như vậy. Các phương án thiết kế sẽ được sắp xếp, điều chỉnh sao cho chi phí chế tạo (sản xuất) giảm xuống muwccs tối thiểu. Việc này có thể đạt được bằng cách giảm chi phí của tất cả các khâu (ví dụ: lắp ráp) và hệ thống (ví dụ: dây chuyền) có mặt trong quá trình chế tạo.
Mục tiêu đối tượng của thiết kế cho chế tạo là sản phẩm chất lượng với chi phí tối thiểu. Đó là một sản phẩm thành cơng về mặt kinh tế.
Thiết kế cho chế tạo nằm trong chuỗi các hoạt đông gọi là “thiết kế cho X”, trong đó, X có thể là “độ tin cậy” (Reliability), “Môi trường” (Environment), hay “Lắp ráp” (Assembly). Với mỗi X, chúng ta có DFM, DFR, DFE hay DFA.
Thiết kế cho chế tạo được triển khai rất nhiều và thường xuyên ở khâu thiết kế cấp độ hệ thống và thiết kế chi tiết. Ngoài ra, ở khâu tạo và lựa chọn concept, các nhà thiết kế cũng cần lưu tâm đến việc này.
Từ bên dưới, thiết kế cho chế tạo được gọi là DFM.
Ý nghĩa của DFM
Với tư duy thông thường thật khó có thể hình dung được tại sao việc điều chỉnh thiết kế để tiết kiệm mỗi lần lắp giáp sản phẩm 30 giây lại có ý nghĩa và đáng làm. Hãy hình dung một dây truyền sản xuất cho ra đời khoảng 100 triệu sản phẩm mỗi năm (như điện thoại iphone 5), nếu mỗi sản phẩm tiết kiệm được 30 giây, 10 triệu sản phẩm
sẽ tiết kiệm được 800 nghìn giờ cơng. Với chi phí “thấp” khoảng 5USD/giờ, 30 giây ngắn ngủi có thể tiết kiệm cho nhà sản xuất 4 triệu USD!. Đó là chưa kể con số tiết kiệm thời gian có thể hơn 30 giây và những lợi ích khác bên cạnh việc giảm thời gian lắp ráp mà DFM có thể đem lại cho doanh nghiệp: giảm chi phí các linh kiện, giảm chi phí hỗ trợ.
Hình 13.1. Thiết kế giúp giảm thời gian và chi phí lắp ráp, giảm giá thành các linh kiện, giảm
chi phí hỗ trợ là lợi ích mà DFM mang lại cho nhà sản xuất.
Nguồn: Wikipedia.
Những thông tin để làm DFM
DFM là bước yêu cầu rất nhiều sự kết hợp khi tiến hành vì DFM lien quan đén rất nhiều hoạt động khác: Thiết kế công nghiệp, Kiến trúc sản phẩm (Thiết kế hệ thống), Thiết kế kỹ thuật… Vì thế, DFM địi hỏi phải có nhiều thơng tin để tiến hành. Đầu vào cho DFM thường bao gồm các thông tin về: Phương án thiết kế, Dây chuyền sản xuất, Thông số sản xuất.
Phương án thiết kế
Các thông tin liên quan đén các phương án thiết kế cần có đẻ làm DFM baoo gồm các bản vẽ sản phẩm: bản vẽ phác, bản vẽ lắp, bản vẽ chi tiết, bản vẽ chế tạo; chi tiết các
thông số kỹ thuật của sản phẩm. Tất cả những bản vẽ , thông số…bên trên đều cần phải bao quát tất cả các phương án thiết kế sản phẩm (đẻ tiện so sánh, điều chỉnh).
Hình 13.2. Các bản vẽ có vai trị quan trọng trong việc tiến hành DFM.
Nguồn: Wikipedia.
Dây chuyền sản xuất
Để làm DFM, nhóm thiết cần có những hiểu biết rất cặn kẽ về dây chuyền sản xuất, lắp giáp sản phẩm. Những hiểu biết này sẽ giúp nhóm thiết kế có được thiết kế ban đầu phù hợp với dây truyền sản xuất và lắp giáp. Việc này giúp cho quá trình điều chỉnh thiết kế sau đó đượ tiến hành nhanh chóng hơn và dễ dàng hơn.
Thơng số sản xuất
Thông số sản xuất bao gồm các kết quả xấp xỉ, ở mức thử nghiệm, về chi phí lắp ráp, chi phí sản xuất, sản lượng có thể đạt và thời gian sản xuất.
Những thông tin về thơng số sản xuất như trên giúp chon nhóm thiết kế thuật toán và so sánh được các phương án thiết kế với nhau trên phương diện định lượng về chi phí cuối cùng từ đó chọn ra được (và điều chỉnh để có) phương án thiết kế tối ưu về chi phí chế tạo.
Q trình tiến hành DFM
Quá trình tiến hành DFM về cơ bản bao gồm các hoạt động: Ước lượng chi phí sản xuất, Giảm chi phí các linh ki ện, Giảm chi phí lắp ráp, Giảm chi phí hỗ trợ, Xem xét ảnh hưởng.
Hình 13.3 mơ tả q trình làm DFM điển hình.
NO YES
Hình 13.3. Quá trình tiến hành DFM điển hình START
Ƣớc lƣợng chi phí sản xuất
(tính tốn, xấp xỉ, dựa trên thơng tin đầu
vào)
Tìm cách giảm chi phí
Chi phí linh kiện
Chi phí lắp ráp
Chi phí hỗ trợ
Xem xét ảnh hƣởng
(việc giảm chi phí như trên có ảnh hưởng gì đến các yếu tố khác)
Tính lại chi phí sản xuất
(trên cơ sở xem xét ảnh hưởng)
O STOP STOP 1 2 3 4