KRATKO

Projektovanje za proizvodnju (DFM) u automobilskoj industriji je ključna inženjerska metodologija koja uključuje aspekte proizvodnih procesa direktno u najranijim fazama projektovanja proizvoda. Posebno kod projektovanja matrica, ovaj pristup ima za cilj pojednostavljenje proizvodnje, smanjenje složenosti i sniženje troškova. Tako što se već od samog početka obezbedi da se komponenta može efikasno proizvoditi u velikim serijama, DFM omogućava viši kvalitet, pouzdanije delove za vozila i ubrzava izlazak proizvoda na tržište.

Šta je DFM (Projektovanje za proizvodnju) u automobilskoj industriji?

Dizajn za proizvodnju, često skraćeno kao DFM, predstavlja proaktivnu inženjersku praksu koja se fokusira na projektovanje delova, komponenti i proizvoda sa ciljem olakšavanja proizvodnje. U visokorizičnom automobilskom sektoru, DFM nije samo preporučena praksa, već i osnovna strategija za uspeh. Uključuje saradnju između dizajnera, inženjera i stručnjaka za proizvodnju kako bi se predvideli i ublažili izazovi u proizvodnji pre nego što uopšte nastanu. Osnovna filozofija je da se pređe sa stvaranja dizajna koji jednostavno funkcioniše na stvaranje takvog koji može biti efikasno, pouzdano i ekonomično proizveden.

Ова методологија укључује знање из производње у фазу пројектовања, изазивајући традиционалне, изоловане радне процесе у којима се пројект „пребацује преко зида“ тиму за производњу. Разматрајући факторе као што су особине материјала, могућности алата и процеси скупљања од првог дана, аутомобилске компаније могу спречити скупе переделаве, одлагања и проблеме са квалитетом. Према принципима наведеним у исцрпном DFM водичу , управо је ова рана интеграција место где инжењери имају највећи утицај на коначне трошкове и рокове производње.

На пример, код дизајна матрица за аутомобилску индустрију, једноставан DFM аспект може бити измена полупречника угла код калдрмованог металног носача. Дизајн са оштрим унутрашњим угловима можда изгледа чисто у CAD моделу, али је тежак и скуп за обраду у матрици, што доводи до већих трошкова алата и потенцијалних тачака напона у готовом делу. Инжењер који примењује DFM одредио би заобљени угао који се лако постиже стандардним резним алатима, на тај начин смањујући време обраде, продужавајући век трајања алата и побољшавајући структурну интегритет компоненте.

Крајњи циљ је елиминисање непотребне комплексности. Овакав приступ приморава тимове да испитају утицај сваке конструкторске одлуке на рад у фабрици. Како су истакли вође у индустрији попут Тојоте, ако избор у дизајну не додаје вредност за купца, треба га поједноставити или уклонити како би се избегло увођење комплексности у производни процес. Ова врста размишљања од суштинског је значаја у индустрији која се суочава са интензивном конкуренцијом и брзим прелазом на електрична возила (EV), где су ефикасност и брзина од пресудног значаја.

Основна начела и циљеви DFM-а у аутомобилској индустрији

Основна сврха дизајна за производљивост у аутомобилској индустрији је оптимизација односа између дизајна, трошкова, квалитета и времена изласка на тржиште. Уграђивањем логике производње у процес дизајнирања, компаније могу постићи значајне конкурентне предности. Главни циљеви су смањење трошкова производње, побољшање квалитета и поузданости производа и скраћивање животног циклуса производа. Ови циљеви постижу се приступањем неколико основних принципа.

Основни принцип је поједностављење дизајна . То подразумева смањење укупног броја делова у компоненти или скупној јединици, што је један од најбржих начина за смањење трошкова. Мање делова значи мање материјала, алата, радне снаге за састављање и управљање залихама. Још један кључни принцип је standardizacija делова, материјала и карактеристика. Коришћење заједничких компоненти и лако доступних материјала поједностављује снабдевачки ланац, смањује трошкове куповином у већим количинама и осигурава конзистентност. На пример, пројектовање више компоненти тако да користе исти тип споја драстично поједностављује линију монтаже.

Избор материјала и процеса је још један кључни темељ. Изабрани материјал мора не само да испуни функционалне захтеве дела, већ и да буде компатибилан са најефикаснијим производним процесом. На пример, део који је у почетку пројектован за обраду CNC може бити прерађен за ливење у калуп ако су запремине производње довољно велике, што доводи до нижег трошка по јединици. Како детаљно наводе стручњаци из Boothroyd Dewhurst, Inc. , DFM софтвер може помоћи тимовима да моделују ове компромисе ради доношења одлука заснованих на подацима. То укључује и попуштање толеранција тамо где је то функционално могуће, јер сувише строге толеранције могу драматично повећати време обраде и трошкове контроле.

Како би се илустровал утицај ових принципа, размотрите разлику између делова оптимизованог по DFM принципима и оних који нису оптимизовани.

Применом ових основних принципа, тимови инжењера могу систематски да елиминишу неефикасности, смање отпад и изграде чвршћу и профитабилнију производну операцију. Фокус се помера са једноставног решавања проблема у дизајну ка стварању холистичког и производљивог решења.

DFM процес у дизајнирању аутомобилских матрица: корак по корак приступ

Увођење дизајна за произвођивост (DFM) код дизајнирања аутомобилских матрица није једнократан догађај већ итеративан процес који захтева сарадњу између функција. Подразумева систематски приступ анализи, усавршавању и провери дизајна како би се осигурала потпуна оптимизација за производњу. Овај структуирани радни ток омогућава тимовима да на време открију потенцијалне проблеме, кад су измене најјефтиније за реализацију.

DFM процес уопште прати неколико кључних фаза:

1. Почетни концепт и анализа изводљивости: Овај први корак укључује дефинисање функције дела, захтева за перформансама и циљну цену. Инжењери процењују различите производне процесе (нпр. штампање, ливење, ковање) како би одредили најпогоднији приступ на основу запремине производње, избора материјала и геометријске комплексности.
2. Сарадња тимова из различитих области: DFM је у основи тимски посао. Пројектанти, инжењери производње, стручњаци за квалитет и чак и добављачи материјала морају да сарађују од самог почетка. Ово рано укључивање обезбеђује да се разноврсна стручност примени на дизајн, спречавајући празнине у знању које могу довести до проблема касније у процесу. Како је напоменуто у Rešenja za proizvodnju vozila , ова „ваздушност сарадње“ између пројектовања и производње је кључни фактор разликовања за водеће произвођаче аутомобила.
3. Избор материјала и процеса: Са изводљивим концептом, тим бира специфични материјал и процес производње. Код дизајна матрице, то значи одабир класе челика који равнотежи издржљивост и обрадивост и осигурава да је геометрија дела погодна за штампање. За комплексне пројекте, сарадња са специјализованим произвођачем може обезбедити кључна знања. На пример, Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. пружа стручност у изради по меру направљених матрица за аутомобилску индустрију, користећи напредне CAE симулације за оптимизацију тока материјала и спречавање мане пре него што се пресује било који метал.
4. Прототипирање и симулација: Пре него што се предузму скупи производни алати, тимови користе софтвер за симулацију (нпр. метод коначних елемената) да предвиде како ће се материјал понашати током процеса производње. Ово може открити потенцијалне проблеме као што су концентрације напона, истањивање материјала или повратак облика код штампаних делова. Затим се праве физички прототипови како би се потврдио дизајн и испробана прикладност и функција склопа.
5. Повратна информација и итерација: Резултати симулација и прототипова се враћају тиму за пројектовање. Ова фаза представља сталну петљу усавршавања, у којој се дизајн прилагођава како би се отклонили сви идентификовани проблеми. Циљ је итеративно доћи до коначног дизајна који испуњава све захтеве у погледу перформанси, а истовремено остаје оптимизован за производњу.
6. Коначни дизајн за производњу: Када сви заинтересовани субјекти имају поверења у могућност производње дизајна, коначне спецификације и цртежи се објављују за израду алата и масовну производњу. Због строгог DFM процеса, овај коначни дизајн носи знатно мањи ризик производних проблема, чиме се осигурава благопријатнији покретање производње.

Утицај у стварном свету: студије случаја DFM-а у аутомобилској индустрији

Теоријске предности ДФМ постају очигледне када се испитају њихове примене у стварном свету. У целој аутомобилској индустрији, од малих компоненти до великих панела кућишта, примена ДФМ принципа довела је до значајних побољшања у трошковима, квалитету и брзини производње. Ови примери показују како промена филозофије дизајна директно резултира мерљивим пословним исходима.

Један убедљив пример потиче од произвођача закључавајућих резервоара за гориво који је сусрео упорне проблеме са кваровима компоненти. Првобитни дизајн, направљен од алуминијума, страдао је од непостојаног скупљања материјала и проблема са пуњењем током производње, што је доводило до непоузданих делова. Како је детаљно описано у примеру из праксе од стране Динакаст , њихов инжењерски тим је доведен да реши проблем. Први корак је био детаљна DFM анализа. Користећи симулациони софтвер, установили су да различит материјал — легура цинка позната као Zamak 5 — нуди већу чврстоћу и тврдоћу. Што је важније, они су сами прерађивали алат за пресовање под притиском, оптимизујући положај уливања и креирајући решење са више шупљина како би осигурани конзистентно протокање материјала и исправност делова. Резултат је било потпуно елиминисање кварова делова, дужи век трајања алата и нижа укупна цена по комаду за клијента.

Још једна уобичајена примена ДФМ-а је у производњи табланих делова аутомобила. Традиционални приступ би могао подразумевати пројектовање комплексног бочног панела који захтева више делова лима који се посебно исецају, а затим заварују заједно. Овај вишестепени процес уноси додатне трошкове алата, дуже времене циклуса и потенцијалне тачке отказа на завареним шавовима. Тим инжењера који примењује принципе ДФМ-а би оспорио овај приступ. Они би могли прерађивати панел као један, дубљи исечак. Иако ово захтева сложенији и отпорнији почетни алат, елиминише читаве низне процесе. Ова консолидација смањује радне трошкове за састављање, уклања потребу за заваривачким уређајима, побољшава структурну чврстоћу панела и на крају смањује укупне трошкове производње по возилу.

Ovi primeri ističu zajedničku nit u uspešnoj primeni DFM-a: prelazak sa jednostavnog projektovanja dela na projektovanje celokupnog sistema proizvodnje oko njega. Uzimajući u obzir nauku o materijalima, tehnologiju alata i logistiku sklopkovanja u najranijim fazama projektovanja, kompanije iz autoindustrije mogu rešavati složene proizvodne izazove, pokretati inovacije i izgraditi otporniji i efikasniji proizvodni ekosistem.

Vođenje budućnosti proizvodnje automobila

Dizajn za proizvodnju (DFM) je više od taktike smanjenja troškova; to je strateški imperativ za kretanje budućnošću autoindustrije. Kako vozila postaju sve složenija uz elektrifikaciju, autonomne sisteme i povezane tehnologije, sposobnost pojednostavljenja proizvodnje postaje ključna konkurentna prednost. DFM pruža okvir za upravljanje tom kompleksnošću, osiguravajući da inovativni dizajni ne budu samo zamislivi, već i izvodljivi u velikim serijama i uz konkurentne troškove.

Принципи ДФМ-а — поједностављење, стандардизација и рана сарадња — су ванвременски, али се њихова примена развија заједно са технологијом. Настајање дигиталних алатки, као што су напредни софтвери за симулацију и анализа заснована на вештачкој интелигенцији, омогућава инжењерима да идентификују и реше проблеме производљивости брже и прецизније него икада раније. Ове технологије омогућавају предвидљивији, а не реaktivнији приступ развоју производа, скраћујући циклусе дизајна и убрзавајући излазак на тржиште.

Коначно, усвајање културе ДФМ-а омогућава аутомобилским компанијама да ефикасније достављају производе вишег квалитета. Ово подстиче средину сталног побољшавања у којој дизајн и производња нису одвојене функције, већ интегрисани партнери у иновацији. За сваког произвођача аутомобила који жели да успе у ери брзих трансформација, овладавање уметношћу и науком дизајна за производљивост је неопходно за пут који следи.

Често постављана питања о аутомобилском ДФМ-у

1. Шта је дизајн за могућност производње DFM процес?

Процес дизајна за могућност производње (DFM) подразумева пројектовање делова и производа са фокусом на лакоћу производње. Циљ је стварање бољег производа уз ниже трошкове, поједностављивањем, оптимизацијом и усавршавањем дизајна. Ово се обично постиже кроз интердисциплинарну сарадњу између пројектаната, инжењера и особља задуженог за производњу, веома рано у циклусу развоја производа.

2. Шта је пример DFM дизајна за производњу?

Класичан пример DFM-а је пројектовање производа са елементима који се спајају клик-системом уместо коришћења вијака или других спојних елемената. Ово поједностављује процес склапања, смањује број потребних делова, смањује трошкове материјала и смањује време и радне трошкове за склапање. Још један пример из аутомобилске индустрије је модификација компоненте тако да буде симетрична, чиме се елиминише потреба за одвојеним левим и десним деловима и поједностављује управљање залихама и склапање.

3. Која је главна сврха дизајнирања за производњу (DFM) у процесу дизајнирања производа?

Примарни циљ DFM-а је да смањи укупне трошкове производње, одржавајући или побољшавајући квалитет производа и осигуравајући да дизајн испуњава све функционалне захтеве. Споредни циљеви обухватају скраћивање времена изласка производа на тржиште смањењем застоја у производњи и поједностављивањем процеса скупљања.

4. Која активност дизајнирања припада методологији дизајнирања за олакшану производњу (DFM)?

Кључна активност дизајнирања у оквиру DFM методологије је анализирање и поједностављивање геометрије делова. Ово укључује коришћење једнолике дебљине зидова код ливених делова, додавање нагиба за олакшано вађење из калупа, повећавање полупречника углова ради поједностављења обраде, као и избегавање карактеристика које су огледалне слике како би се смањила комплексност и трошкови алата.