工程师的创新思维

去年，特斯拉超级压铸机将Model Y中的70多个零件缩减为一个零件，刷爆朋友圈。大家再一次被特斯拉的创新精神所折服。

当然，对于绝大多数工程师和企业来说，特斯拉的创新确实够野空，够开放够颠覆，离我们还很远。。。

但是，充分理解特斯拉的创新精神和思维，在产品结构设计中合理应用DFA“减少零部件数量，简化产品设计”的设计指南，也完全有机会做出一些微创新和局部颠覆，也会带来产品成本、质量和可靠性的质变。

产品设计需要有大局观，需要考虑各方面的需求。任何片面的需求都会导致产品开发的失败。接下来，我们先来介绍一下什么是DFX？DFX是Design for X(产品生命周期各环节的设计)的缩写，其中X代表产品生命周期的某个环节或特性，如m-可制造性、A-装配性、R-可靠性等。

Df主要包括:

DFM:可制造性设计，DFA:装配性设计，DFR:可靠性设计，DFS:适用性设计，DFT:测试性设计，DFE:环境性设计等。DFX设计法是国际上先进的新产品开发技术，在欧美大型企业中广泛应用。意味着在产品开发和系统设计过程中，不仅要考虑产品的功能和性能要求，还要考虑与产品全生命周期相关的工程因素。只有具有良好工程特性的产品才能满足客户的需求，具有良好的质量、可靠性和性价比，这样的产品才能得到市场的认可。

DFM是DFX最重要的组成部分。DFM就是要考虑制造的可能性、效率和经济性。DFM的目标是在保证产品质量和可靠性的前提下，缩短产品开发周期，降低产品成本，提高加工效率。

DFX的目的是倡导在产品的早期设计中考虑可制造性、可装配性和其他相关问题。传统的产品开发方法通常是串行完成设计-制造-销售的各个阶段。由于在设计阶段没有充分考虑到制造要求，再加上设计师的工艺知识不足，所以在产品的生产过程中总会出现这样那样的问题，比如元器件选择不当，PCB设计存在缺陷等。，导致设计方案多次修改，PCB不断修改，多次生产验证等。，会延长产品开发周期，增加成本，无法有效保证质量和可靠性。

基于并行设计的思想，DFX在制造过程中综合考虑工艺要求、测试要求、装配合理性，以及维修要求、售后服务要求、可靠性要求等。在产品的概念设计和详细设计阶段，通过设计手段确保产品满足成本、性能和质量的要求。

DFX不再将设计视为孤立的任务，并使用现代设计工具和DFX分析工具来设计具有良好工程特性的产品。

图1显示了电子产品传统设计流程和DFX设计流程之间的对比。DFX设计可以减少产品变更次数，缩短产品上市周期，降低产品成本，提高产品质量和可靠性，将问题解决在设计阶段，而不是让问题产品在被发现之前就进入市场，造成巨大的浪费和损失！

图1电子产品传统设计流程与DFx设计流程的比较

成功实施DFX的关键因素之一是尽快与DFX设计团队沟通。在项目正式开始之前，应经常举行工程讨论。在这个阶段，基本确定了产品特性和组件。通过真正将DFX活动融入到公司文化和每个产品的开发活动中，我们可以实现利益最大化，并确保最终产品具有量产性和盈利性。

当DFX融入到产品开发过程中，其执行力将大大加强。这项工作的基础是公司高层的支持。当管理层确认DFX是产品设计中非常必要的工作时，就很容易推动实施。

在世界领先的公司思科，成立了一个团队来开发“伟大工程方法论”(GEM)的过程。该流程定义了思科开发产品的必要步骤。所有产品开发项目都必须使用此过程模板，其中包括关键里程碑、团队职能和必须实现的文档。

图2显示了思科基于DFX的产品开发流程，描述了一个产品从概念阶段到生命周期结束的整个开发周期。漏斗代表需求的集合，中间部分代表产品的开发，右边部分代表产品的应用周期。

图2思科基于DFX设计的产品开发流程

思科基于DFX设计的产品开发过程是一个并行开发过程。在这个过程中，DFX的评审反馈贯穿了整个开发活动，它们需要尽快地被改变和实现，而不是等到相应的活动结束后才反馈或改变。

华为技术有限公司在产品开发中采用了IPD(Integrated Product Development，集成产品开发)方法，IBM是第一个实施IPD的公司。1992年，在激烈的市场竞争下，IBM遇到了严重的财务困难，公司销售收入停止增长，利润大幅下降。经过分析，IBM发现在RD费用、RD损失费用和产品上市时间方面，他们远远落后于行业中的佼佼者。

为了重获市场竞争优势，IBM提出了在不影响产品开发成果的情况下，将产品上市时间缩短一半，RD费用减少一半的目标。为了实现这一目标，IBM率先应用了集成产品开发的方法(IPD)。在一个整合了业内诸多最佳实践的框架指导下，从流程再造和产品再造两个方面实现了缩短上市时间、增加产品利润、有效开发产品、为客户和股东提供更大价值的目标。

IBM实施IPD的效果在财务指标和质量指标上都得到了验证，最显著的改进在于:(1)产品开发周期明显缩短；(2)降低了产品成本；(3)RD费用占总收入的比例降低，人均产出率大幅提高；(4)产品质量普遍提高；(5)中间取消项目的成本明显降低。

受IBM成功经验的影响，国内外许多高科技公司都采用了集成产品开发(IPD)模式，如美国的波音公司和深圳的华为技术公司。自1998年以来，华为一直要求IBM的咨询团队帮助建立IPD系统。经过10多年的引进、改进和提高，IPD在华为取得了巨大的成功，为华为成为通信行业的巨头奠定了基础。

无论是思科的GEM还是IBM、华为的IPD，其核心思想都是基于并行设计的RD过程，DFx是其重要的核心内容和使能技术。一些国内企业觉得实施IPD后效果不够明显。一个很重要的原因是缺乏DFx技术。没有DFx平台、规范、流程、方法的支持，公司缺乏DFx方面的人才和技术积累。导致RD流程中的DFx设计和评审无法有效实施，这也是IBM、华为、波音实施IPD取得巨大成功，而一些中小公司实施IPD后却没有达到预期效果的主要原因。

DFx设计不仅是一项技术工作，也是一项管理工作，因为DFx的实现必须有流程的保障，有平台的支持。只有建立了流程，明确了节点，明确了人员职责，实现了技术积累，DFX的工作才能落到实处。

最后，在文章的最后附上了完整的培训教材《面向产品生命周期的DFX设计》。欢迎收藏学习！

更多优质文章，请访问质量研究院官网QualityIn。