1 DFC的原理
质量、进度和成本三者之间存在着永恒的矛盾,DFX技术可以帮助我们兼顾三者,寻找既能提高质量与可靠性,又能缩短周期、降低成本的先进的设计方案。如DFMA技术以及后面要介绍的DFRM, DFT, DFS, DFE等技术中,都要考虑成本的因素。设计、制造技术的重大进步更是大幅度降低产品成本的重要途径。例如,微电子设计技术和加工工艺的突飞猛进带来计算机类产品的迅速更新换代和成本的快速下降。本节所要介绍的面向成本的设计是针对已经形成的设计方案具体地分析研究降低产品成本的方法。
DFC是指在满足用户需求的前提下,通过分析和研究产品在设计、制造、装配、试验检验、使用、维修、回收或报废的全寿命周期中各个部分的成本组成情况并进行评估后,对原设计中成本过高的部分进行修改,以降低产品成本的设计方法。
根据文献报道。产品全寿命周期成本包括设计成本(约占10%-15%)、制造成本(约占30%35%)、使用和维修成本(约占50%-60%),以及其他成本(所占比例一般小于5%)。需要指出的是,产品设计方案将影响几乎所有的成本因素,在很大程度上决定了产品全寿命周期的成本。例如,对罗尔斯·罗伊斯公司(Rolls Royce)的调查表明,2 000个部件在产品设计阶段决定了最终产品成本的80%;据通用汽车公司(General Motors)经理称卡车变速器70%的制造成本是由设计决定的;福特汽车公司(Ford Motor)估计在设计、材料、劳动力和制造费用四个因素中,70%的生产节约源于设计的改进。因此,DFC有着广阔的用武之地。
2 DFC的主要工作内容
(1)建立基于并行工程的全寿命周期成本模型.此模型应能在产品的不同设计阶段对成本进行相应的估算。
(2)成本数据的收集与成本估算。应建立成本数据收集与评估系统。不同的估算方法有可能产生不同的结果,怎样合理地确定估算方法是值得研究的问题。一般来说在并行工程中,由于不同的设计阶段所产生的信息的完整程度不同,所采用的成本估算方法也不同。例如,在设计的初期,可采用参数化估算、神经网络等方法;在详细设计阶段,可采用手册估算、详细估算等方法。而且,生产批量、产品类型、产品生命周期长短的不同在选择估算方法时也是需要考虑的因素,同时所选方法应该是灵活易用、可靠准确的。
(3)与其他DFX工具的集成。由于DFC是面向产品全寿命周期的,这就要求它必须能够与其他DFX(如DFM, DFA, DFT, DFS等)工具协调一致进行工作,即需要建立不同评价标准的协调原则和方法。
(4)设计结果评价和改进设计建议的生成。这一工作需要在其他DFX技术的支持下进行,即不能只考虑成本一个要素,需综合考虑其他DFX的评价模型提供的评价结论,才能生成合理的设计建议。
(5)目标成本的确定。对于顾客有明确的价格限制要求或企业将产品的售价作为参与市场竞争的重要筹码时,应设置产品目标成本.在目前还缺乏精确方法的情况下,一般考虑市场、利润、工厂条件和生产批量等因素,利用历史资料来确定目标成本。
3 估算制造成本的主要方法
(1)成组技术的应用。将品种繁多的机械零件,按其形状、尺寸、工艺等相似性分类归组,进行成组编码和识别,利用相似性原理进行成本估算,以便充分利用产品成本的历史信息,并增加成本信息处理时的样本量。
(2)作业成本法(activity based cost, ABC)。以作业为核算对象,通过成本动因来确认和计算作业量,进而以作业量为基础分配间接费用的成本计算方法。作业成本包括产品单位成本(如原材料、能耗、直接人工等)、生产批次成本(如工装夹具、模具、检测装置研制、产品例行试验等)、产品维持成本(如获取生产许可、生产线维护等)、工厂级成本(如生产线折旧、厂房维护等)。
4 估算非制造成本的主要方法
非制造成本主要包括:
R&D成本:产品预研、技术储备和样机研制等方面的费用;
设计成本:用于市场调研和顾客需求分析、可行性研究、总体方案设计、初步设计、详细设计(完成产品和保障资源的成套生产图样和技术条件)、研制试验、设计更改、鉴定试验等的费用;
销售成本:用于广告宜传、促销、包装、储存、运输以及有关税金等费用。
保修成本:在保修期内提供 产品维修,包括更换零件的费用;
使用成本:用于培训、能耗、耗材、维护保养、更换备件、保修期外的维修、环境控制、操作人员等的费用;
回收报废成本:产品报废处理和再生的费用;
管理费用:用于非直接制造人员的办公和试验费用(包括设施折旧)及工资,全体人员的通信、福利、文化等方面的费用等。
非制造成本主要通过历史成本信息的收集、分析和统计获得。
5 减少成本设计
在不改变总体设计方案的前提下,除了应用各种DFX技术外,还可以采用最低消耗设计,即在满足顾客需求,保证安全、强度和适当的设计裕度的原则下,采用合适的材料、最小的尺寸、最低的功耗、最低的加工精度等,以实现最低消耗设计。避免过功能、过强度、过寿命设计。