Każdy produkt jest tworzony po to, aby spełniał określone potrzeby użytkowników. Ma być niezawodny, funkcjonalny, wytrzymały i przede wszystkim przystępny cenowo. Jednakże wielu konstruktorów zapomina o jednej kluczowej kwestii: czy ten produkt jest łatwy w produkcji? Tu wkracza Design for Manufacturing (DFM) – narzędzie stworzone po to, aby produkty były zarówno „użyteczne” dla klientów, jak i „produkowalne” na halach fabrycznych.

Design for Manufacturing (DFM), czyli projektowanie z myślą o produkcji, to podejście inżynieryjne skoncentrowane na optymalizacji projektów produktów w celu usprawnienia ich wytwarzania. Metodologia ta jest kluczowa dla obniżenia kosztów, minimalizacji błędów oraz zapewnienia płynności procesu produkcyjnego. DFM pozwala na łatwiejsze dostosowanie projektów do istniejących zasobów produkcyjnych i technologicznych firmy.

Geneza DFM

DFM zaczął rozwijać się intensywnie w latach 70. XX wieku, kiedy przemysł zaczął dostrzegać rosnące rozbieżności między zespołami projektowymi a produkcyjnymi. Klasyczne podejście, w którym projektanci oddzielnie pracowali nad designem produktu, często prowadziło do problemów podczas jego wdrażania na liniach produkcyjnych. DFM zrodziło się jako odpowiedź na konieczność ścisłej współpracy między tymi działami.

Źródło: blender.stackexchange.com

Cele DFM

Główne cele DFM to:

• Obniżenie kosztów – poprzez uproszczenie konstrukcji, optymalizację użytych materiałów i procesów.
• Skrócenie czasu produkcji – dzięki eliminacji potencjalnych przeszkód w montażu i wytwarzaniu.
• Poprawa jakości – mniej błędów produkcyjnych to bardziej niezawodny produkt.
• Efektywne wykorzystanie zasobów – dostosowanie projektów do ograniczeń maszynowych i logistycznych.

Przykład: Czasem wystarczy zmiana gabarytów produktu lub drobne modyfikacje konstrukcyjne, aby usprawnić proces produkcji i zaoszczędzić nawet dziesiątki tysięcy euro rocznie.

Źródło: disher.com

DFM to nie tylko narzędzie inżynieryjne, ale przede wszystkim strategia, która przynosi wymierne korzyści firmom produkcyjnym. Jego znaczenie można podkreślić poprzez następujące aspekty:

• Standaryzacja procesu – Wykorzystanie standardowych komponentów, maszyn i procedur znacząco obniża koszty produkcji, zmniejsza ryzyko awarii oraz przyspiesza wprowadzanie nowych produktów na rynek.
• Unikanie kosztów zmian – Każda zmiana wprowadzona w seryjnym produkcie jest wielokrotnie droższa niż ta sama zmiana dokonana na etapie próbek. Koszty zmian w czasie od próbek do produkcji seryjnej można zobrazować na wykresie wykładniczym – różnica jest ogromna.
• Wykorzystanie „banku wiedzy” – Implementacja sprawdzonych rozwiązań technologicznych z poprzednich generacji produktów znacząco przyspiesza realizację projektów, minimalizując ryzyko błędów.
• Optymalizacja przepływów procesowych – Już na etapie projektowania można przeprowadzić wstępną analizę MTM (Methods-Time Measurement), aby zidentyfikować najbardziej efektywny przepływ procesu.

DFM wpływa na każdą fazę cyklu życia produktu, od projektowania po seryjną produkcję, zapewniając firmie przewagę konkurencyjną i redukcję kosztów.

Źródło: Tim Talda linkedin

Konflikty między zespołami projektowymi a produkcyjnymi

Jednym z największych wyzwań przy wdrażaniu DFM jest opór ze strony działów R&D. Inżynierowie projektowi często uznają swoje pomysły za idealne i niechętnie akceptują zmiany proponowane przez produkcję. DFM pokazuje jednak, że nawet najlepiej zaprojektowany produkt może być niepraktyczny, jeśli nie uwzględnia realiów produkcji.

Rozwiązanie: Kluczowe jest budowanie kultury współpracy i iteracyjne podejście do projektu. Wykorzystanie cyklu PDCA (Plan-Do-Check-Act) oraz metodologii takich jak APQP (Advanced Product Quality Planning) czy VDA MLA (Maturity Level Assurance) pozwala na systematyczne wprowadzanie ulepszeń.

Wybór odpowiedniego momentu na DFM

DFM powinien być przeprowadzany na kilku etapach projektu:

1.   Po pierwszym zaprojektowaniu produktu – aby wyłapać potencjalne błędy i ograniczenia.
2. Po każdej iteracji sampli – od sampli A do D. Wraz z każdym etapem analiza staje się bardziej szczegółowa, a zmiany bardziej precyzyjne.
3. Przed wdrożeniem do produkcji seryjnej – finalne potwierdzenie, że produkt spełnia wymagania produkcyjne.

Źródło: opracowanie własne +researchgate.net

Koordynacja pracy zespołów

DFM to proces angażujący wielu inżynierów z różnych działów, co generuje ogromną liczbę zadań. Wymaga to nie tylko ścisłej koordynacji, ale też umiejętnego zarządzania zasobami oraz priorytetami.

Lesson Learned

Wdrażanie DFM nie może być procesem oderwanym od historii firmy. Analiza wcześniejszych projektów i ich problemów produkcyjnych pozwala unikać powtarzających się błędów. Sekcja Lesson Learned powinna być stałym elementem DFM dla każdego nowego projektu.

DFM nie wymaga zaawansowanych narzędzi. Czasem wystarczy prosty arkusz Excel, w którym zbierane są kluczowe dane, takie jak:

• Problemy produkcyjne napotkane w projekcie,
• Proponowane zmiany konstrukcyjne,
• Koszty wdrożenia zmian,
• Oszczędności uzyskane dzięki optymalizacji.

Najważniejsza jest jednak świadomość, że DFM to narzędzie przynoszące realne zyski dla firmy.

Częstotliwość spotkań i ich organizacja

Optymalnie, spotkania związane z DFM powinny odbywać się regularnie – np. co dwa tygodnie – i trwać około 1-2 godzin. Kluczowe jest zaangażowanie zespołów interdyscyplinarnych, takich jak inżynierowie produkcji, procesu, projektanci i kierownicy projektów.

Rola „Chairmana”, czyli osoby odpowiedzialnej za nadzorowanie i koordynowanie DFM, powinna należeć do inżyniera procesu. To on jest najbardziej zaznajomiony z ograniczeniami produkcyjnymi i posiada wiedzę o możliwościach maszyn oraz technologii w fabryce.

Źródło: opracowanie własne

Spotkania fizyczne kontra zdalne

Najlepsze efekty przynosi prowadzenie spotkań DFM w formie fizycznej. Pozwala to uczestnikom na:

• Pracę z rzeczywistymi próbkami – każdy może dotknąć produktu, zobaczyć jego konstrukcję i ocenić, jak działa.
• Bezpośrednią analizę ograniczeń maszynowych i procesowych na hali produkcyjnej.

Dodatkowo, warto zorganizować warsztaty, podczas których zespół inżynierów może fizycznie zobaczyć ograniczenia wynikające z budowy maszyn lub procesów montażowych. Taka praktyczna analiza często daje więcej niż teoretyczne rozważania.

Cyfrowy bliźniak fabryki

Stworzenie wirtualnej kopii fabryki pozwala symulować procesy produkcyjne jeszcze na etapie projektowania. Dzięki temu możliwe jest:

• Testowanie różnych wariantów projektów,
• Optymalizacja przepływów produkcyjnych,
• Identyfikacja wąskich gardeł i problemów zanim trafią na linię produkcyjną.

Źródło: opracowanie własne

Wykorzystanie sztucznej inteligencji

AI może zrewolucjonizować DFM, usprawniając procesy takie jak:

• Automatyczne analizowanie dokumentacji RFQ od klientów,
• Analiza wymagań klienta pod kątem dostępnych w naszej fabryce zasobów – wstępna propozycja potencjalnych inwestycji,
• Generowanie wstępnych projektów z uwzględnieniem ograniczeń produkcyjnych,
• Przewidywanie kosztów produkcji oraz oszczędności wynikających z wprowadzanych zmian,
• Optymalizacja doboru komponentów.

Przykład: AI może analizować tony dokumentacji i wyłuskiwać najistotniejsze informacje, proponując optymalne przepływy produkcyjne.

DFM to nie tylko metodologia, ale cała filozofia współpracy zespołów projektowych i produkcyjnych. Jeśli jest odpowiednio wdrożone, pozwala na znaczną redukcję kosztów i problemów produkcyjnych. Nowoczesne technologie, takie jak AI i cyfrowe bliźniaki, sprawiają, że przyszłość DFM jest bardzo obiecująca.

Zachęcam do wdrażania DFM w swoich projektach – to inwestycja, która zwraca się z nawiązką, a Twoja produkcja będzie Ci za to wdzięczna!

Pozdrawiam Łukasz Szyndrowski