什麼是DFMA？產品設計中不可不知的DFMA！

什麼是DFMA？

整個產品生命週期從設計製造、組裝、檢測，甚至到後續的銷售與維修，每個環節都是不可或缺的。而作為源頭的設計階段影響產品60% – 80%的成本，可說是最為關鍵的部分。

在設計階段就要盡可能考量後續每個環節，也就是所謂的Design for X。這裡的X是個代稱，可以是製造、組裝、維修這些跟產品生命週期相關的環節。

DFMA的意思是考量製造與組裝的設計(Design for Manufacture and Assembly)。這個設計方法除了包含便於製造與組裝的設計法則以外，也能在設計階段幫助工程師或產品開發人員系統性地評估現行設計的可製造性與可組裝性。

DFMA可以帶來什麼好處？

DFMA可分成DFA(Design for Assembly)與DFM(Design for Manufacture)兩個部份。如果在設計階段先考量產品的可製造性與可組裝性，就能降低製造與組裝的成本，同時提高生產效率，在市場搶得先機。

講了這麼多，DFMA有沒有什麼成功的實績呢？

當然有！

有在關注電動車產業的各位想必都知道特斯拉這間公司。而特斯拉在2019年發表了一項與壓鑄鋁件相關的專利，如圖1。該項專利指出透過這台新型壓鑄機能將由70個零件組成的車架減少成1個零件，初步將會應用在Model Y這台車款。

我們從考量組裝的設計(DFA)來看，當產品零件數量減少的時候，對應的裝配程序也會跟著減少，意味著裝配時間與成本都會下降。

覺得一個例子看不過癮的話，我們再來看看底下這個案例吧！

美國軍方也曾將DFMA應用在阿帕契直升機(AH64D)，他們將飛行員儀表板重新設計後，節省成本高達74%，製造時間從305個小時降到20個小時[2]。從這兩個例子可知透過DFMA確實能實現加快產品週期與減少開發成本這兩大好處。

DFM v.s. DFA

不管是考量製造的設計(DFM)或考量裝配的設計(DFA)，這兩種做法的共同目的都是為了降低成本、縮短產品開發週期。話雖如此，兩個方法的著眼點卻不同。DFA設計方法只考慮如何降低組裝成本，而在DFM設計方法中考慮的是怎麼降低零件製造成本。

從上述特斯拉跟阿帕契的例子，我們不難發現減少零件的過程中也會提升零件複雜度，以DFM的角度來看這不是件好事，當零件複雜度提升的時候，零件製程可能也會變得繁瑣，連帶製造成本上升。

從圖2可知隨著零件數量減少，雖然可以節省組裝成本，但到了一定數量以上，DFM帶來的效益減少，因此，要怎麼在DFA與DFM之間找到最佳的平衡點十分重要。當滿足DFA的前提下，怎麼針對零件挑選合適製程，避免製造成本上升呢？又或者是製造成本增加無法避免的話，怎麼評估哪個設計帶來的效益較高呢？這都是在設計過程中要學習的事情。

主廚結語

在這碗雞湯中，主廚對DFMA做個簡短介紹，後續我們就來看看要怎麼把DFMA應用在我們的設計。如果過程中各位有任何想法或問題，也歡迎一起交流！

參考資料

1. Matthew Kenneth Kallas, Multi-directional unibody casting machine for a vehicle frame and associated methods, US20190217380A1, 2019
2. Alfredo Herrera, Design for Manufacturing and Assembly Application on the design of the AH64D Helicopter, https://www.d4ma.co.uk/boeing.html
3. Wevalgo, Design for manufacturing and assembly (DFMA), https://www.wevalgo.com/know-how/r-n-d/dfma