4个最常用的DFC方法及案例！

分享题目：我对DFC的理解！

分享时间：2020.07.08

分享人：钟元

图文编辑：小刚几

全文字数：4995字/阅读时间8分钟

去年6月初，LX给大家分享了

内容相当丰富，还记得那一次听的童鞋们都很激动，小编也连夜整理出了课程的内容，隔天就发表了文章，只为能够更早的让大家看到这次精彩的分享。而文章发出后反响真的非常热烈，因此紧接的一周又进行了一轮座谈会

，可以感受出大家对于DFC这一概念的关注。而我们的DFC实验室也在此时孕育而生。时隔一年，这次分享我们想通过案例告诉大家DFC降本设计的魅力是什么。

面向成本的产品设计(DesignforCost，简称DFC或降本设计)，是指在产品设计阶段，通过准确定义产品规格，从产品成本的角度，选择最优的产品内部结构、零部件材料及其制造和装配工艺，设计产品满足产品功能、外观、可靠性、可制造性和可装配性等要求，并在整个产品开发阶段进行目标成本管理，包括设定目标成本和成本计算与核算等，从而到达降低产品成本的目的，保障企业能够获得足够的利润和投资回报。

想要实现降本设计的目标，灵活运用各种方法和工具是必要的。分享人将降本设计的注意要点按照不同维度细分为如下几个部分：

问：假设生产线总共约20个工人，那么这条生产线的1秒钟值多少钱？如果1年生产1千万台产品，请问如果把生产节拍时间从7秒钟缩短为6秒钟，节省1秒钟，能够节省多少钱？

答：假设生产线上每个工人的费率为30元/小时，这条生产线的1秒钟值：30÷3600÷90%*20=0.185元。(90%为设备综合稼动率，为简化计算，此处仅考虑工人费率，其实还需要考虑整条生产线的费率)

那么1年生产1千万台，节省1秒钟就可以节省：0.185*10,000,000=1,850,000元，即185万元。即使产量只有1百万台，那也有18.5万的节约了。同时由于节约了时间，产线的产能也提升了，可以做出更多的产品，这也是一种节约。

再更进一步思考，谁负责去节省这一秒？是产品设计工程师还是装配工程师？

个人认为产品设计工程师首先负主要的责任，设计从一定程度上决定了装配的方法，因此在设计产品时，产品设计工程师可以通过面向装配的产品设计(DFA)确保每一个装配工序的时间是最节省的。

除了上述的比较通用的降本设计考量点，针对不同的产品类型，每个都会有其特殊的需要考虑的部分。本次分享会通过塑胶件和冲压件来进行举例。

需要注意的是上面的这些要点并非独立的，而是一环扣一环的。例如在选择材料时，不同的材料会可能导致完全不同的制造工艺，从而达到了材料和制造两方面同时的降本。

如上节所说，零部件材料的使用不是一成不变的，而是向前进化的。以飞机举例，1903年，莱特兄弟发明世界上第一架载人飞机，主体结构以木材为主，然而适合做飞机的好木材很难得，外加对于飞机性能要求越来越高，木布结构已经不能满足人们的要求，由木质飞机过渡到全金属飞机是大势所趋。此时一种牢固、质轻、易得且价格合理的新材料出现了，也就是铝合金。但当人类跨入了超音速时代之后，飞机越来越快，在飞行过程中飞机蒙皮的温度也随着飞行速度的上升而快速上升，铝合金已经不能满足需求了。于是出现了航空专用的既坚固又耐热的钛合金和不锈钢。然而随着材料科学的进步，新一代航空材料—复合材料出现了。它相当于一种掺进加强纤维的“塑料”，比如将玻璃丝纤维掺和在环氧树脂内。复合材料具有比强度高、刚度高、质量轻的特点，并具有抗疲劳、减振、耐高温、可设计等一系列优点。例如波音747飞机结构重量的50%(体积的80%)就是复合材料。

飞机的例子好像有点不贴近生活，那让我们来看一下下面这个汽车电动机悬挂架的例子。当材料由铝合金优化为塑料尼龙(含60%玻璃纤维)后，成本降低了40%以上，而重量减小74%，同时耐污染和抗化学性提高，材料本身还可以吸声和降振。

下图的灯具，将材料由金属优化为导热材料，不仅是材料成本上有节省，还减少了零件数量，使得装配变得更加简单，整体成本降低。当然啦，在换材料时对于性能的考量和相关测试还是需要的。

制造工艺也并非一成不变的，也是会向前进化的。例如下图的零件，一开始的制造工艺为钣金冲压，零件之间还需要焊接。而当将制造工艺改成熔模铸造之后，成本可以降低30%以上，且省了焊接的工序。

除了传统工艺，新工艺的产生也会带来制造上的降本。下图为座椅支架，过去的设计共有八个零件，需要使用钣金冲压加螺丝紧固，而当3D打印出来之后，8个零件可合并为1个零件，同时零件重量可以减轻40%，强度却可以增强20%。

如前文所说，制造工艺的变化有时候也需要依托于材料的变化。例如下图的水阀，将材料由铜合金变为了塑料，制造工艺就从压铸和机加工变成了注塑成型，不仅工艺更简单了，材料成本也更便宜了，整体成本降低了50%以上，并且零件重量也降低了70%。

第一代的密封圈，就是把圈按在缝里，安装时间比较长且仍有泄露的可能。

第二代密封圈是现场发泡成型，通过点胶设备直接在壳体上发泡，形成密封条，相对上一代来说，粘结强度高，生产效率高，可靠性更好。

到了第三代，则是将注射成型和现场发泡结合成了一个制造单元，在注射完成之后立刻发泡，把两种工艺集成在了一起。通过这种技术，壳体从注射成型到发泡成型之间没有停顿，生产效率高；过程中仅用一台机械手，节省了设备投资；而在刚注射完的壳体马上发泡，由于壳体的温度还较高，有利于缩短泡沫硬化时间。

让我们用胶带封箱器为例来说明装配件的降本设计。先来看一下前后对比，咋一看区别不是太大。

当我们将产品拆开，发现原始的设计竟然足足有31个零件，而优化后的设计只有8个零件。

毫无疑问，更少的零件数量意味着更短的装配过程。由于零件数量减少，组装工序由原来的38步减少到了11步。具体过程就不详细叙述了，但是通过降本设计，优化后的产品成本仅有原始成本的22%。

上面的例子可能会让大家产生一个疑问，是不是只有复杂的零件才能降本设计？并不是这样的，只有想不到没有做不到，即使是日常生活中已经司空见怪的物件，也是可以挖掘出它的潜力的。例如下图的米袋把手，非常常见，是不是感觉已经没有进步空间了？

答案当然是不啦~可以发现当前的设计中，扣手虽然从外侧看起来两面都一样，实际是由两个零件组成的。这意味着需要有两套模具，或者是1+1的模具，同时由于两个零件很像，产线的防错也很重要，一不留神就有可能在注塑成型时把模具弄错了，或者是在组装时领错了零件。而经过降本设计之后，将原来的两边的阴阳设计变成了单个零件的阴阳设计(阴阳设计是小编胡诌的说法，不专业轻拍)。

首先省了模具费；其次两个零件变为一个零件，对工程师来说工作量也降低了，比如减轻了三维图和二维图的设计工作，对应的零件测试和验证工作也少了；而零件种类的减少更利于库存管理和质量管控；同时没有了相似的零件，产线防错的需求也大大降低了。

以数码相机外壳为例，通过减小塑胶件最大壁厚，从而缩短冷却时间，继而缩短了成型周期，降低了塑胶件加工成本。

模具为四穴，通过公式计算，知道将壁厚全部减少到1.5mm后可以缩短9秒冷却时间。童鞋们可以自己算一下，由于注塑时间，缩短单个零件可以省多少钱，想想就激动呢。

对于冲压件来说，有的时候仅仅是形状的简单优化，就可以节省25%的材料成本。下图的零件，两侧的凹凸处本来是一样宽的，这就导致了步距需要80，而当我们进行一个简单的更改，就使得步距缩短到了60，也因此节省了25%的材料。

DFC与普通改善的最大区别就是起始的时间点。DFC是从产品设计阶段就开始的，甚至可以提早到产品的构思和架构阶段，相对来说考虑的问题更多，能够改善的部分也更加的自由和灵活。而普通改善是在产品设计好之后才开始优化，由于产品设计已经确定了，因此在优化的过程中会发现有很多限制，而当我们把改善这件事情提前到设计阶段来做，会发现收到的限制更少，实施改善更容易。另外改善带有一定随机性，多半是通过头脑风暴形成点子，结果比较随机；而DFC是一个系统化的工程，通过系列的方法和手段来寻找优化点。

DFC是需要应该由产品设计工程师来主导，但是要求工程师必须有很好的成本意识，知道一定的成本计算方法，也懂DFC。培养这样的人才不容易，但我们要坚持向工程师灌输成本意识，让他们在日常的工作中能够进行多维度的思考。

这是一个比较难但会经常面临的疑问。有一种做法是在传统的产品开发部门以外设立一个新的小部门，这个部门主要负责前沿产品开发，专门做新材料或者新工艺的开发和验证，当他们将新事物吃透，并且验证通过后才开始推向整个研发部门，应用到新项目中。开发过程中需要进行多方位的综合考虑，例如降本的金额是多少，是否有足够的经济效益；技术上是否可行；如果技术可行，那么公司是否有能力实现这个技术。当然这需要公司配置一定的资源，同时要有一定程度的失败准备。

就像精益、VEVA一样，在最初没有人懂这些的时候，要么招有经验的人，要么借助外部团队来培训或者实施DFC，但最终目的是需要在公司内部形成一个良性循环。在实施DFC的过程中，通过多轮的报告，将DFC的点子金额化，从而让管理层知道DFC是可以产生经济效益的，由此从上往下推行DFC。而工程师则可以通过多轮的DFC培训和案例展示让在研发部门内逐渐形成DFC的氛围，让研发工程师逐渐具备DFC的意识，并在参与实施的过程中真正的将DFC用起来，掌握了方法和工具，最终将这些方法和工具和新产品开发结合起来。

DFC流程的建立需要一个合适的契机，当公司面临着迫切的降本需求，如果这个时候DFC能够解决这个问题，那么管理层和公司上上下下就能够感受到DFC的重要性，从而接受、学习和应用DFC，也就是以实战来出成绩。当然管理层需要有一个可容忍的失败范围，而当的确产生了降本效益时，需要有对应的激励机制来保持员工的积极性。