20.07.2021Przemysław ProlejkoBei der Entwicklung elektronischer Komponenten stellen Projektingenieure meist unwissentlich höhere Anforderungen als letztendlich für eine gute Produktfunktion erforderlich. Infolgedessen ist der Produktendpreis trotz der wettbewerbsfähigen Angebote der Lieferanten oder der eigenen technischen Möglichkeiten fast immer nicht so niedrig, wie er bei der besten Option sein könnte.
In der wirtschaftlichen Kalkulation ist das Bessere manchmal der Feind des Guten. Um zu vermeiden, dass die angebotenen Erzeugnisse eine Spezifikation aufweisen, die im Verhältnis zur beabsichtigten Funktion unangemessen hoch liegt, lohnt es sich, Design for Manufacturing umzusetzen.
Design for Manufacturing (DFM)
Was ist Design for Manufacturing? Der englischsprachige Begriff Design for Manufacturing bzw. Design for Manufacturability (DFM) - „produktionsgerechtes Gestalten“ - bedeutet das Entwerfen und im Grunde genommen die Designoptimierung eines einzelnen Teils, einer Komponente oder eines kompletten Erzeugnisses, um ihre Herstellung billiger und einfacher zu machen. Design for Manufacturing besteht in einer rationalen Entwicklung bzw. technischen Bearbeitung eines Objekts. Die DFM-Analyse (und die Implementierung entsprechender Plananpassungen) findet normalerweise in der Produktentwicklungsphase statt - sie ist eine einfachere und kostengünstigere Lösung als die Umsetzung von technischen Änderungen bereits während der Fertigung. Darüber hinaus ermöglicht sie eine frühzeitige Erkennung und Vermeidung von Fehlern bzw. Abweichungen.
DFM - je früher desto besser
Die DFM-Analyse sollte in einem frühen Stadium der Produktentwicklung stattfinden – bei der Planerstellung und nicht bei der Umrüstung der Fertigungslinie entsprechend der Produktspezifikation oder während des Montageprozesses. Design for Manufacturing und dessen genauer Prozess hängen von den Produktbesonderheiten ab, d. h. was für ein Produkt entwickelt wird (und später hergestellt wird).
Design for Manufacturing und seine Prinzipien, fokussieren sich auf eine Optimierung der Stück- und Komponentenliste, die Objekte für eine effektive Montage umfasst, deren Standardisierung, einer effektiven Senkung der Anzahl der verwendeten Teile sowie einer Minimierung der Anzahl der Produktionsvorgänge, die an den Teilen während ihrer Montage vorgenommen werden. Zu den Grundlagen eines effektiven Design for Manufacturing gehört auch die Einfachheit der Konstruktion, die die Komplexität oder die Anzahl der benötigten Teile und die Maschineneinrichtungszeit reduzieren lässt.
Design for Manufacturing – Vorteile der Entwurfserstellung
Mit Nutzung des Design for Manufacturing hergestellte Produkte zeichnen sich aus durch:
- Verkürzung des Produktentwicklungsprozesses;
- die Möglichkeit, Fehler oder Mängel in den frühen Phasen des Produktlebenszyklus zu ermitteln und zu beseitigen;
- höhere Produktqualität - der Plan kann in jeder Phase verbessert und perfektioniert werden;
- Beschleunigung der Produktion;
- geringere Fertigungskosten - u.a. aufgrund der Möglichkeit, die Teile miteinander zu verbinden, um ihre Anzahl und die Anzahl der Montageschritte zu senken;
- schnellere Markteinführung von Fertigprodukten.
Dauert eine DFM-Analyse lange?
Die Dauer jedes DFM-Prozesses hängt vom spezifischen Produkt ab - der Anzahl der Teile, dem Herstellungsprozess und der Komplexität der erforderlichen Vorgänge. Im Durchschnitt dauert eine DFM-Analyse und die Erarbeitung notwendiger Planänderungen auf dessen Basis jedoch etwa zwei Wochen. Bei anspruchsvolleren Konstruktionen, bei denen das produktionsgerechte Gestalten eine tiefergehende Analyse erfordert, kann sich die Bearbeitungszeit auf drei oder sogar vier Wochen erhöhen.
Design for Manufacturing
Wenn das „reine“ Design for Manufacturing nicht ausreicht, lohnt es sich, auf eine ganzheitlichere Methodik der technischen Planung zurückzugreifen, die darauf abzielt, die Markteinführungszeit zu optimieren und die Produktionskosten zu senken (sowohl in Bezug auf Materialien als auch direkt mit der Montage verbundene Aspekte). DFMA-Analyse (im Englischen Design for Manufacturing and Assembly) - „produktions- und montagegerechtes Gestalten“ - ermöglicht eine breit angelegte Verbesserung der Verarbeitbarkeit des Produkts zur Verbesserung des Designs und der Qualität.
DFMA ist das Ergebnis der Verbindung von zwei unterschiedlichen Praktiken, DFM und montagegerechtes Gestalten (im Englischen: Design für die Montage; DFA) zu einer gemeinsamen Abfolge. Design for Manufacturing konzentriert sich auf die Konstruktion einzelner Komponenten, so dass es auch in der Lage ist, die Herstellkosten für die Teile selbst zu senken, während der Schwerpunkt von DFA bei der Einfachheit des gesamten Prozesses des Komponentenzusammenbaus liegt und auf die Prozesskostensenkung fokussiert ist (beispielsweise durch Verringerung der Anzahl von Verbindungen). DFA hat seinen Ursprung in der Montage von Komponenten in der Automobilbranche und wurde derzeit auf jede mögliche andere Branche, in der das Fügen oder Zusammenbauen stattfindet, angepasst. Es ist auch auf die Planung von Kleinserienfertigung oder Prototypen anwendbar.
Ist der Einsatz von Praktiken wie DFM wichtig?
Auf den ersten Blick mag DFM wie eine etwas phantasievolle Vorgehensweise erscheinen, es ist jedoch keine Methodik, die als „Kunst um der Kunst willen“ bezeichnet werden kann. Design for Manufacturing ist von großer Bedeutung für die Verbesserung der Fertigungsleistung, -geschwindigkeit und -intensität. Es wird angenommen, dass Quelle für bis zu 70% der Fertigungskosten eines Erzeugnisses produktentwicklungsbezogene Entscheidungen sind, die in den frühen Phasen der Produktentwicklung getroffen werden, wie zum Beispiel die verwendeten Materialien oder die Fertigungsmethode. Die zu Beginn durchgeführte DFM-Analyse ist daher von großer Bedeutung für die mögliche Kostensenkung. Design for Manufacturing kann auch die Identifizierung, Quantifizierung und Beseitigung von Verschwendung oder Ineffizienzen an verschiedenen Stellen im Herstellungsprozess ermöglichen.
