智慧设计的内涵──如何做好DFA与DFM的文案?

东莞开模注塑科技有限公司 / 罗子洪 华东区技术总监

前言

模具开发与制程管理是透过模具设计与模流分析数字化工具来贯穿模具成型工厂从物料准备、精密加工、质量检验、钳工组立以及试模量产的严谨过程,换句话,模具设计与模流分析是将客户与产品规格要求等信息透由数字化完全的传递,并将企业模具设计与模具制作的标准化与管理流程作业、材料清单等规范连结至企业资源及制造执行管理体系(ERP / MES),以驱动对客户订单的承诺与企业经营效益之百分之一百的实现。

模具设计与模流分析数字化工具已经是现今模具成型企业的必要工具及关键元素。但是企业拥有模具设计及模流分析软件并不一定代表就可以把这二项工具用得非常正确,并有效解决开发的风险及达到模具生产效益的提升!

*我们从实际的行业调查中得知,模具设计仍然依赖工程师个人工作经验,企业没有建立数字化知识库的习惯与制度;而模流分析的使用只是为了做给客户看的一份报告,企业尚未藉由模流分析对于高分子材料及成型加工工艺的深入了解,并且将模流分析用于真实的试模量产与模具设计形成良性的技术循环。

因此,我们对于模具设计与模流分析数字化工具加以重新定义,以及给予新的任务──「智慧设计」。「智慧设计」是体现在「精准的设计质量」、「快速按时地交付」、「助力人才的成长」、「持续的技术反覆运算」等四个要义上。智慧设计在模具开发流程所产生的价值关系图与说明如图1。

图1:智慧设计所代表的「一键分析」在模具开发流程之关系图(有四个阶段)

做好DFA与DFM文案的关键

首先,企业需明白「如何做好DFA与DFM文案的关键?」在启动对于客户委托的新产品设计方案之分析的同时,模具项目团队已经在为了让产品试模结果可以提供成功保证,进行万全的准备,这个阶段我们称之为「DFA与DFM文案」,项目团队在此时须和模具设计、模具制造团队通力合作制作一份完美的DFA与DFM文案给予客户,进行技术、交期与成本的确认。模具工程师的责任不仅在模具的结构设计、图面处理及材料清单的准备上,其职务工作还必须包含试模后校准及模具量产之生命周期管理等等的深远考虑与设想,例如,如何做好模具保养及易损件备品的预估与准备等,这也是DFA与DFM文案深层次的考虑。

一份高质量的DFA及DFM文案可以说是关系到模具能否开发成功,并带给成型工厂高质量生产的保证。虽然DFA及DFM文案是表现在静态的档案上,但是DFA与DFM的内涵必须依靠先进的模流分析及模具设计工具的合作无间来完成。

DFA / DFM档建立是展现产品与模具设计的技术提炼及管理过程的精华,它们带来的优点,说明如下:

  • 产品分析:代表着项目及模具设计团队对于客户产品设计的理解程度,进一步有效地协助客户优化产品设计、缺陷改进及避开可能存在的风险;
  • 模具开发:透过文案说明以降低模具设计及开发的难度、降低模具成本及提高模具寿命;
  • 成型生产:提供试模量产工艺的指引,有利成型试模量产的顺利;
  • 质量准则:制定可执行质量指标及公差,成为客户与工厂可量度的验收标准;
  • 团队沟通:从不同观点与视角,作为企业部门沟通传递信息与共识的平台档,共同为客户做好优质的对话与准备;
  • 商务协作:作为成本估算、进度管控及合同承诺的重要依据。

DFA与DFM文案可以说是项目管理及模具设计综合实力的外在表现,它们是展现企业技术及管理能力的内涵之重要门面文档,其实践过程的成本也最低,企业可以经过短期学习及标准化文档建立之后,只要从任何一套模具就可以开始,不断反覆迭代进步,尤其是在「DFA与DFM文案」标准化方面,企业可以投入更多的关注。

DFA与DFM文案是智慧设计发动的重要文件,影响着企业全面而长期于组织管理、市场业务、技术及生产研发之核心能力的进步发展,真实不虚!

DFADFM档之主要结构

DFA与DFM文案结构有六个要项,分别如下:

  1. 建立项目的封面、创建日期、文档编号与项目责任人/团队;
  2. 依序说明产品、产品档案、模具与成型之信息;
  3. 创建文案标准目录;
  4. 依循文案标准目录,详细清晰地编写每一页DFA / DFM所代表的内涵及陈述;
  5. 每一页的DFA / DFM内容之版本管理与修订日期,这可以表现在「汇总表」上;
  6. 汇总客户确认序号及结果,包含日期及客户担当人等信息。

有关于客户设计变更的来源依据、日期及相关图文等说明,项目责任人可以利用DFA与DFM档作为信息、资料等事件的汇集中心(event center),利用目录及日期编码等手段,避免设计变更讯息遗漏,同时可以在每一次事件发生时,用来校准初始客户之技术可行性、质量标准、模具寿命保证、失败风险评估等。

图2:DFM(Design for Manufacturing, 设计即制造)档案案例
图3:DFA(Design from Analysis, 设计依分析)档案案例

结语

模流分析与模具设计是促进「T零量产」成果展现的发动者,也是提供模具进入量产与保养维修的守门者,所以DFA与DFM文案可说是项目成功与否的指挥官(Command document)!

在客户产品的零件设计方案之材料和结构决定后,客户可以透过模流分析得到材料分析、选定与成型工艺的初步验证,这是第一阶段初步可行性评估。得到确认后,将高分子材料、分析结果、任务转移到项目与模具设计,利用模流分析、模具设计、进度 / 成本估算之数字化工具的协助,产生DFA与DFM文案。

藉由DFA与DFM文案将能更清晰且有条理的将产品、模具开发及零件生产之相互关联问题与客户进行系统性讨论、理解与解决。

模流分析帮助项目与模具设计责任人在DFA与DFM文案中,将高分子材料流变技术应用于模具设计与成型生产的技术要求,如缩水、变形、流道/浇口尺寸及成型工艺等,得到微观而准确的计算机试模结果,作为产品设计修正与启动模具开发的最后决策。

DFM及DFA推进,运用了模流分析及全面3D模具设计系统所形成的智慧设计体系,解决模具开发的成型生产工艺不可预测的难点,准确完成模具设计的图面资料,然后有了模具智慧制造系统的精准配合,大幅提升「试模即量产」,也就是我们倡议「T零量产」成功的机会。

DFA与DFM文案是「以知识积累为基础实现知识协同」的系统性管理工具,从项目之接触与启动、分析与设计、生产与交付、售后与保养等四阶段,DFA与DFM文案都扮演着「项目灯塔」的角色。所以,公司管理层及技术执行层必须对DFA与DFM文案制作编写的质量给予高度关注,项目执行过程中需要时时加以维护及进行新旧信息的比对,持续更新DFA与DFM文案内容与版本。因此,企业必须同时提供项目团队有着先进的模流分析与模具设计的数字化工具,让其在建立「知识协同」工作过程中,不断加以强化与巩固企业的核心能力与积累知识宝库。

了解一家模具成型企业的技术与管理能力的好坏,我们可以从其DFA与DFM文案的制作质量及技术思路做出初步的评判,它们足以影响企业市场业务的发展及客户项目的信任。一份看似简单的DFA与DFM文案的形成过程,潜移默化地影响企业人才素质的育成以及企业的竞争力,非常不可思议!

本文由罗子洪 技术总监与ACMT模具&智慧制造委员会 陈震聪 主任委员所共同编撰。

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