本文作者:
杰克费尔斯-库柏金斯机械工程师和项目经理。有创业、制造和硬件设计方面的背景。
克里斯McCaslin-库柏金斯机械工程师和项目经理。15年将消费品和新技术推向市场的经验。
开发硬产品涉及许多不同的、潜在的压倒一切的方面，所有这些都需要在你将原型转变为可销售产品时加以考虑。设计要批量生产的物理产品的总称是可制造性设计它涵盖了设计的各个方面，以降低制造的难度(从而降低制造的成本)。DfM中一个经常被忽视的主题是设计组装(DfA)，它涵盖了您的产品在生产过程中是如何实际组装的。
在一个完美的DfA世界中，生产供应链的关键变量将在过程的早期被理解，设计决策将围绕这些知识构建。每个部分将被优化以执行尽可能多的功能，每个部分将只以一种方式运行(防错)，整个装配将直观、快速地组装在一起，并有明显的成功或失败的每一个装配步骤中和后。这一切都将发生在目标产量，并与正确的人力、夹具和机器人装配组合。
在这个不那么完美的世界里，许多大型成熟公司在这方面都有困难，更不用说初创公司了。如今，许多公司的工程师都在一个时间紧迫、产品可行性极低的环境中工作，投资者、客户和支持者都渴望把成品拿到自己手中。那么多少DfA是合适的呢?它不需要成为一个沉重的负担，但它不能是你只在开始时决定或只在结束时解决的事情。从开始到结束，DfA是设计过程中不可分割的一部分。
一个有用的DfA流程包括考虑如何构建您的产品，评估潜在的故障模式，然后进行原型设计以确保计划的组装工作。在实践中，这个过程是迭代的，一开始很简单，然后随着设计的推进而增加分辨率。如果已经确定了合同制造商(CM)，那么他们在DfA中的早期参与将有助于为成功的产品发布构建必要的工具。
装配工具的基本设计
在库珀帕金斯我们使用了许多DFA工具。这里有三个很容易应用的方法:
1.构建一个生产流程(PFlow)
PFlow是显示程序集的每个步骤的流程图。它是一份工作文件，一开始是一个概念性的指导方针或草图，但随着设计的推进，它应该开始包含尽可能多的细节(例如:如何完成组装，在哪里，由谁完成，如何验证每个步骤是否正确完成)。具体地绘制过程通常会很快揭示低效、部件可以或需要组合的位置、所需的子组装步骤以及组装过程中的任何不可能。
在确定和选择生产厂商时，PFlow也是一个很好的工具，因为它提供了厂商所需的能力、容量和可重复性的概念。它还提供了一种结构化的方法来识别组装步骤并在两个方向上提供反馈。
2.迭代装配失效模式与影响分析(aFMEA)
aFMEA通常由PFlow构建，它是与每个装配步骤及其下游影响相关的可能故障模式的列表。例如，如果一个螺栓在装配过程中没有拧紧，可能会导致产品在使用中出现故障。对于每一种与高风险影响相关的故障模式(例如，产品故障)，都应确定缓解措施，以消除故障的来源(例如，用扭矩扳手测试螺栓密封性，并添加螺纹锁定化合物)。常见的缓解措施是添加fixture以确保正确的组装、测试和验证步骤，以及防止错误组装的poka-yoke功能。你从aFMEA中得到的东西很大程度上取决于设计的分辨率，所以应该尽早开始并随着零部件和功能的完善而改进。
aFMEA可以也应该包括其他相关考虑，如如何验证和测试组装，是否可以拆卸，以及如何对产品进行服务。它通常是一个有用的工具，有助于在设计过程的早期评估明显具有挑战性的部件/组件，并找出可以消除组装的哪些方面，以及必须通过缓解措施解决哪些问题。在每一个重大的设计变化，走一遍组装，看看aFMEA是否仍然适用。
3.原型和测试
虽然构建PFlow和执行aFMEA是降低组装过程中风险的好方法，但没有什么能取代所有部件的原型并将它们组装在一起。这可能会暴露在其他分析中不明显的实际问题，例如各种组件的相对大小、手指和工具的可访问性，以及特性是否太大或太小而无法有效地作为验证或缓解工作。您能看到验证特性或组件本身吗?构建一个完整的3D原型也可以阐明装配公差，并提供有价值的直观力量和感觉的成品。
组装的另一个重要而经常被忽视的部分是有目的地尝试将产品组装在一起不正确．你能向后插入一个零件然后卡住吗?你能把装配特征分解出来吗?如果一个零件是倒装的，你能看出这是一个完整的装配吗?视觉线索对正确组装是非常有用的，但是无法mis-assemble一组部件可以产生积极的下游分支。
DfA规划和战略
严格的DfA可能非常有效，但也可能非常耗时;因为它涉及到设计和供应链的细节，它经常需要在每次主要的设计迭代或供应链或量的变化中重新完成。在产品设计生命周期中，一个关键的决定是硬件是早期的、测试硬件，还是用于多代细化和产品演进的平台。在创业的世界里，压力往往是两者兼而有之:在不偏离长期产品平台的情况下，向外界提供即时反馈。
无论设计的目的是测试硬件还是长期存在的平台，都需要回答基本的制造问题(它是如何组装的，在哪里组装的，由谁组装的，以及有多少个)。如果产品发布的目标是首先在国内建造少量的设备，然后将生产转移到亚洲，以更大的数量，那么DfA过程应该从一开始就关注在亚洲的建造，以防止重大的返工。为亚洲设计小批量产品所产生的额外成本，很可能会被生产准备转移到海外时的最小重新设计时间所抵消。
主要收获
你的产品是否为组装而设计，对其质量、价格和设计寿命都至关重要，但DfA往往是设计过程中被忽视的一个步骤。设计可验证和无误的装配步骤可以提高产品的成品率和成品的质量。通过提高每一步的成品率来消除废品率，降低成本，使每一步更容易，可以大大减少人工费用。通常，商品销售成本的很大一部分是劳动力，即使在亚洲也是如此。
初创公司在开发早期就内化DfA策略，以防止未来重新设计整个产品，这一点很重要。早期和迭代地使用基本工具，如PFlow、aFMEA和装配的战略原型，可以对成功设计的开发有很长的路要走，这些设计可以作为平台在未来几年进一步开发。
