【中文詞條】面向製造的設計或是可製造性設計
【英文詞條】Design for Manufacturing
隨著市場競爭的加劇，越來越多的企業意識到縮短產品開發時間的重要性。提高產品開發速度，無論是對於企業快速響應顧客需求，提高企業的競爭力，還是在降低產品的開發成本方面，都有著重大的意義。而 “面向製造的設計” DFM，正是這樣一種有效的設計方法，在設計階段就充分考慮製造的要求，減少設計修改次數，“第一次就把事情做對”，從而縮短產品開發週期，降低產品開發成本。
DFM是什麼（詞條正解）
DFM，Design for Manufacturing，面向製造的設計或是可製造性設計，是面向並行工程的一種設計方法。其主要思想是在產品的早期設計階段考慮製造因素的約束（例如，產品製造所需要的機床設備，工裝模具，加工工具，測量工具及相應的時間、費用等），並及時提供給設計人員，作為設計、修改方案的基本依據。在產品設計的各個階段，在保證產品功能的前提下，要充分考慮可製造性，將產品的開發時間、成本和質量控制在期望範圍之內。
DFM的開發模式
在傳統串行工程的產品開發模式中，產品設計和工藝設計是兩個相互獨立、順序執行的的過程，如圖1a所示。這種模式容易造成產品設計過程與加工製造過程脫節，使產品的可製造性、可裝配性和可維護性較差，從而導致設計改動難度大，產品開發週期長、成本高，而且質量難以保證，甚至有大量的設計無法投入生產，從而造成了人力和物力的巨大浪費。
而DFM理念的提出，向傳統的產品開發模式提出了挑戰，它打破了傳統設計方法的順序，將產品設計和工藝設計並行開發，如圖1b所示。DFM充分考慮各種製造約束條件、加工條件、裝夾方案、工裝設計和零件標準化等，對設計的方案進行評審和決策，並且及時將評審結果反饋給設計者，提出修改建議並對產品設計進行指導。這是一種更加簡單有效的全新產品開發方法，為企業降低生產成本、縮短產品開發週期、提高企業效益提供了一條可行之路。
圖1a 傳統產品設計方法
圖1b DFM產品設計方法
DFM起源與發展
DFM誕生於19世紀70年代初，旨在機械行業簡化產品結構、減少加工成本。1991年，DFM的應用對美國製造業競爭優勢的形成做出貢獻，美國總統布什給創始人G.布斯勞博士和P.德赫斯特博士頒發了美國國家技術獎。DFM很快被汽車、國防、航空、計算機、通訊、消費類電子、醫療設備等領域的製造企業採用。以這種方法為基礎，80年代形成了軟件工具，並在工業領域的不斷實踐中迭代成熟。
DFM概念拓展
DFM是並行工程技術和方法的一種，提到DFM，就不得不提幾個概念：DFX、DFMA、LCED。它們都是並行工程的技術和方法的代表，並與DFM有著層級拓展的關係。
首先，DFM是DFX設計方法中的一個重要的部分。
而DFX，顧名思義就是Design for X，DFX的分類取決於X的含義，X可以代表產品生命週期中的某一環節，如加工，裝配，使用，維修，回收處理等，這一類DFX可以統稱為面向產品生命週期各個階段、環節的設計（DFL Design for Life Cycle）；X也可以代表決定產品競爭力的因素，如時間，成本，質量，環境等，這一類DFX可以統稱為面向產品競爭力的設計（DFC Design for Competitiveness）。幾種典型的被實際研究過的DFX方法如下：面向製造的設計DFM（Design for Manufacturing），面向裝配的設計DFA（Design for Assembly），面向檢驗的設計DFI（Design for Inspection），面向服務的設計DFS（Design for Service），面向回收的設計DFR（Design for Recycling），面向質量的設計DFQ（Design for Quality）。
其次，DFM常以和DFA一起組成DFMA的形式被廣泛應用。
DFMA即面向製造和裝配的設計，是最早最成熟的DFX方法。在實現提高生產力和減少新產品的開發時間方面起到了催化劑的作用，其組織形式是把各職能部門的人員團結成一個有凝聚力的集體，其核心和宗旨是“我們設計，你們製造，設計充分考慮製造的要求”、“第一次就把事情做對”。DFMA具有四大優點：產品設計修改次數少，產品開發週期短、產品成本低和產品質量高。實踐證明，DFMA幫助許多世界知名公司和製造商改進了他們產品的質量。
而產品生命週期設計LCED（Life Cycle Engineering Design）是這幾種並行工程方法中範疇最為廣泛的。
其中DFX是產品生命週期設計LCED（Life Cycle Engineering Design）的重要組成部分，產品生命週期設計的基本構成如圖2所示，也是並行工程的技術和方法的代表。而產品生命週期設計，也是從並行工程思想發展而來。旨在鼓勵企業不同職能部門間的協同工作，要求企業設計和生產活動並行進行，即產品開發早期開始，不同的部門便介入這個過程，可以在改善產品質量，降低開發成本，縮短開發週期和提高生產率等方面獲得顯著效益。
圖2 產品生命週期的基本構成
DFM的設計原則（因具體應用而不同）
DFM的設計原則主要有：
①簡化零件的形狀；
②儘量避免切削加工；
③選擇便於加工的材料；
④儘量降低或減少不要的精度要求；
⑤採用標準件和外購件。
由於不同的加工工藝，對應的方法也有較大的差異，所以具體面向不同的加工的設計，必須有不同的具體的設計原則。例如，圖3a和圖3b分別是面向注塑件的DFM設計和麵向鈑金件的DFM設計雖然兩者有著不同的設計原則，但目的都是使產品能夠快速、經濟地製造出來，提高產品設計、製造的一次性成功率，從而達到降低成本，縮短產品開發週期。
圖3a 面向注塑件的DFM原則
圖3b 面向鈑金件的DFM原則
DFM的行業應用
不同領域的DFM應用，具有很大差別, 因為它與具體產品直接相關。當前，電路板行業技術發展最為成熟,設計製造的一體化和平臺化已經融合到軟件及規則庫中，並足夠的細化和可執行。很多國際知名企業在開發設計上也已經成熟的應用了DFM技術工具，並從中“嚐到了甜頭”，例如計算機行業的Dell（戴爾）、Intel（英特爾）；汽車行業的Ford（福特）、BMW（寶馬）等和飛機制造領域的波音公司等。
以PCB設計為例，在電子產品向小型化、高密度和高速度的發展趨勢下，PCB設計的複雜程度大大增加，如何有效地對複雜PCB設計進行全面的質量控制成為該領域的一個難題。
例如，斯達康通訊有限公司是一家專門從事現代通信領域前沿技術和產品的研究、開發、生產、銷售的通信公司，引進了華爾萊科技（Valor）旗下的DFM工具Trilogy 5000來改進PCB產品，Trilogy 5000是一個獨特的製造模擬系統，可實現與設計過程同步，模擬選定的PCB產品從設計、製造到組裝的整個生產流程，主要涉及系統的4個模塊：PLM、BOM Manager、Engineering Station和ERF Manager。四個模塊相互聯繫，共同協作來完成一個DFM分析。整個軟件的操作過程：先通過PLM將元器件新建到公司的VPL庫中；再通過BOM管理員將BOM/AVL和VPL庫關聯對應成ODB BOM；然後將PCB文件和ODB BOM導入Engineering Station，重新產生一個ODB++文件；最後通過調用ERF中的規則，對文件進行一系列的檢查。整個過程相當於在設計階段融入製造規則，建立新的PCB設計流程，以減少設計的變更帶來的週期延長，保證生產質量和效率。在製造前期解決或發現所有可能的質量隱患，將產品研製的迭代次數降到最低，減少成本，提高了產品的市場競爭力。
DFM的展望
在國內，製造業企業對DFM技術的應用起步較晚且規模尚未形成。2001年，BDI公司的DFMA分析軟件進入中國。華為技術有限公司要求把DFMA作為每個結構工程師都必須要掌握的設計理念和工具。但是，目前使用DFM相關技術進行產品開發的國內企業還不是很多。其中，不少企業的產品設計仍然採用傳統的串行方法，可見在應用先進的開發工具和方法方面，國內企業仍然任重而道遠，產品設計是源頭，中國製造業應該更好的利用這些先進的設計工具和方法，才能提升自主產品的國際競爭力。
注：本詞條入選《智能製造術語解讀》一書，由中國電子信息產業發展研究院（賽迪研究院）編著，即將由電子工業出版社出版，敬請關注。
《工業百條》說明：
《工業百條》是《知識自動化》一個常設的欄目，收集新工業浪潮中值得解讀的概念，包括新老術語。旨在“用科普精神解讀專業術語”。如果大家發現值得解讀的術語或者概念，歡迎推薦。
作者
張運芝：瀋陽機床i5智能化產品研發經理
王天宇：瀋陽機床i5智能化產品經理，南山工業書院研究組
編審
黃昌夏：西門子數字化工廠高級戰略顧問兼市場研究經理，南山工業書院研究組
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