CIMS之面向制造的设计

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面向制造的设计（Design For Manufacturing）
概述　
　　　在传统生产模式中, 设计与制造的脱节造成了设计返工多、加工难、效率低、成本高的弊病。面向制造的设计(DFM ) 同步考虑产品的功能和工艺要求, 有利于设计决策在制造系统的全局趋于最优。
1.1、DFM的重要作用
总的来说，DFM 在设计阶段，由于考虑工艺而多出的时间和费用，能够在下游的加工装配等阶段得到补偿, 从而总体上达到了缩短开发周期，降低生产成本的目的。
1.2、DFM思想、原理
面向制造的设计(DFM) ，是并行工程中重要组成部分。采用DFM方法的主要目的，是为了实现“设计为了制造”的意图。DFM方法的根本，在于产品设计和工艺规划，集成在一个共同的活动中。
1.3、评价体系
产品的可制造性评价，是一个综合性的技术经济指标，其不但涉及到产品的工艺路线、工艺装备、加工方法、结构设计，而且涉及到企业管理、安全生产、人机工程、人员素质等许多方面。因此，评价体系的建立是很复杂的。
2、DFM 的体系结构
广义的DFM 既包括产品结构的设计， 又包括零件结构的设计， 前者一般被称为面向装配的设计(DFA ，Design for Assembly) 。后者一般被称为面向加工的设计(DFF， Design for Fabrication) 。狭义的DFM 特指上述DFF 的概念， 是与DFA相并列的。 一般地讲， 针对零件的可制造性问题的DFM 系统要考虑三个方面的问题:
2.1 、与资源无关的结构工艺性问题
DFM 系统主要根据结构工艺性知识，对零件的几何和精度信息进行分析， 对待加工特征的加工可能性、加工容易程度进行评估。结构工艺性问题又可分为两种: 一种是常规方法根本无法加工的设计； 另一种是用常规方法加工困难的设计。
2.2、 与资源有关的可制造性问题
它是指零件的制造，是否在企业制造资源能力范围内的问题。DFM 系统主要是通过分析零件加工对资源的需求， 来考察生产设备是否满足零件加工在尺寸范围、精度特性等诸方面的要求。
2.3、零件的制造经济性问题
它要求DFM 在设计阶段，就对零件及其加工特征的加工成本等进行粗略的相对的估算， 用以指导设计者有针对性地修改设计， 以及对不同设计方案进行评价和取舍。这主要通过建立制造成本和加工时间预估的数学模型来实现。
3、DFM技术的发展
DFM技术的发展到目前已经有许多不同的DFM提法发表，每一种提法有着各自不同的特点，并随着时代发展而得到不断的完善。
3.1、定期经验法
主要包括：
公理法。
DFM规则法。
工艺驱动设计法。
可制造性指标法等方法。
3.2、定量评估法
主要包括：
定量评估法。
价值工程法。
FMEA等方法。
3.3、人工智能与先进的DFM方法
主要包括：
神经网络法。
计算机辅助设计DFM。
成组技术法等方法。
3.4、应用时的障碍
尽管DFM 的方法学很多， 但是要真正运用到实际生产中却有许多障碍，特别是以下两点:
需要跨领域的专门知识；
部门间难于协作。
4、DFM的发展趋势
4.1、DFM的发展趋势
应用人工智能、神经网络、计算机辅助DFM等方法是比较先进的DFM方法，它们是当今DFM研究的主流。现在， 由于计算机和通讯技术的迅猛发展，DFM 才得到了真正的发展机会。
4.1.1、趋势1
人工智能与专家系统技术的发展， 使得既懂设计又懂工艺的“全能设计师”成为可能， 这就是DFM 专家系统， 它是以计算机辅助设计(CAD ) 系统为基础建造的可制造性评估系统，
4.1.2、趋势2
计算机网络和通讯技术的发展， 使得不同职能部门的交流变得既方便又快捷。
设计部门和工艺部门通过计算机网络相连后， 两者无需见面既可交流信息。
这样， 很多设计中的潜在问题都会得到及时发现和解决。
4.1.3、趋势3
计算机强大的计算能力可以担负DFM 中的一些繁琐的工作。
这使设计者更容易也更迅速地考虑大量的设计和工艺候选方案。
4.2、计算机辅助DFM 的主要形式
主要有：
1、 基于知识的可制造性评价系统。
2、CAD与 CAPP 并行交互设计系统。
3、基于制造特征的设计系统。
4.2.1、 基于知识的可制造性评价系统
DFM 专家系统通过知识库中的工艺知识， 数据库中资源数据，对CAD 系统的设计结果给出可制造性评价， 对不同的设计方案进行优劣评估， 更进一步则可对设计方案的制造成本和生产时间进行预估， 从而为设计者决策提供参考。
优点：在于DFM 系统比较独立， 便于模块化。
困难: 在设计阶段 只有设计信息 ， 还没有工艺信息， 这时进行可制造性评估的难度很大， 缺乏成熟的理论和数学模型。这种困难尤其体现对制造成本和加工时间的预估上。
4.2.2、CAD与 CAPP 并行交互设计系统
在这种系统中，DFM 和计算机辅助工艺设计(Computer Aided Process Planning， CA PP) 融为一体， 其要点是CAD 和CA PP 同步进行， 并且通过网络使二者非常容易和快捷地交流， 在CAPP 中出现的制造性问题能够随时反馈到CAD 部门， 从而达到了DFM 的目的。
优点：并行性好， 产品设计与工艺设计几乎能够同时完成， 而且CAPP 的支持减轻了DFM 的难度;
缺点：由于两者并行交互， 一定程度上延长了设计阶段的时间
困难: 对计算机通信系统及数据库管理的要求较高; 两者并行的进程控制极为复杂， 需要功能强大的总控模块和集成框架的支持。
4.2.3、基于制造特征的设计系统
这种方法首先根据工艺类型和制造资源建立特征元库， 这些特征元在特定的制造环境中都是可制造的。
CAD 以库中的特征元为“原料”进行造型过程， 以保证设计出的零件有较好的可制造性。
优点 ：(1) 它是直接约束零件的造型过程， 而不是事后评价， 因此作用更加直接， 减少了反馈环节; (2) 由于设计本身是基于制造特征的，避免了特征提取和识别过程。
缺点: (1) 由于特征元库规模的限制， 结构复杂的零件的造型变得繁琐和困难; (2) 设计者不能直接修改CAD 系统中的基本几何元素， 因而设计过程的灵活性有所损失;
5、结论
市场对制造业高质量、低成本和快速响应的要求，使得DFM 成为一种重要的设计思想。 借助于计算机技术，DFM 得到真正的发展和应用。但计算机辅助DFM 系统的理论模型还不成熟， 研究方法也不完善， 有待于在实践中作深入细致的探讨。深入研究DFM 无疑对提高我国制造业的竞争力具有长远的意义。

长歌－废墟

请问楼主是否原创?本版只收原创.

krttg

参考资料：
1 吴澄主编.现代集成制造系统导论――概念、方法、技术和应用.清华大学出版社,2002
2 钟志华,周彦伟.现代设计方法.武汉：武汉理工大学出版社，2001
3张世琪，李迎，孙宇.现代制造引论.北京：科学出版社，2003
4 潘筠. 机器及其零部件结构工艺性. 机械工业出版社, 1993
这是我的作业，作成PP演讲稿的。

长歌－废墟

引用第2楼krttg于2006-03-29 22:08发表的“”:
参考资料：
1 吴澄主编.现代集成制造系统导论――概念、方法、技术和应用.清华大学出版社,2002
2 钟志华,周彦伟.现代设计方法.武汉：武汉理工大学出版社，2001
3张世琪，李迎，孙宇.现代制造引论.北京：科学出版社，2003
4 潘筠. 机器及其零部件结构工艺性. 机械工业出版社, 1993
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哦,我知道了,谢谢兄对读书区的支持,但是以后请以后注意分类.