Che cos'è il Design for Manufacturing (DFM)?

Con il termine Design for Manufacturing si intende il processo di progettazione che tiene conto dei vincoli o dei problemi legati alla produzione.

Questo processo permette di esaminare le procedure di assemblaggio, i test e i potenziali problemi in fabbrica sin dalle prime fasi della progettazione, aiutando a prevenire gli errori e a rendere più efficiente l'intero processo produttivo. Si tratta di un aspetto di fondamentale importanza per tutti i produttori che cercano di migliorare la loro efficienza e di fornire prodotti di qualità superiore. Grazie a questa pratica, i tecnici del reparto R&S e della produzione possono lavorare in modo coordinato e collaborativo, contribuendo a eliminare i problemi che ostacolano l'immissione sul mercato di prodotti innovativi in tempi più rapidi.

Vantaggi del Design for Manufacturing

Grazie a questa collaborazione, i prodotti vengono realizzati in maniera corretta già al primo tentativo. Questo porta a:

• Percentuali di riuscita del prodotto più elevate
• Riduzione del lead time
• Soluzioni più convenienti
• Trasparenza nella progettazione e nella produzione

Perché il Design for Manufacturing è importante?

In un tipico ambiente di produzione, gli ingegneri non vedono l'impatto che i loro progetti possono avere sul processo e sulla linea di produzione. Molti produttori non sono coinvolti nella progettazione, il che li porta a non tenere conto delle caratteristiche produttive nelle decisioni tecniche. Ciò comporta costi e tempi aggiuntivi per i produttori, soprattutto in fase di avvio e di commercializzazione.

In altre parole, spesso la produzione viene colta di sorpresa da progetti complessi, lunghi e/o costosi da implementare perché non può accedere alle informazioni sulla progettazione del prodotto sin dalle prime fasi del processo. A complicare le cose c'è il fatto che progettazione e pianificazione della produzione utilizzano sistemi, strumenti e formati di file diversi. In più, il processo di trasferimento del progetto alla produzione varia da stabilimento a stabilimento.

Questa mancanza di uniformità e interoperabilità fa sì che la produzione debba ricorrere a diverse risorse per ottenere i dati necessari, per esempio distinte base (Bills of Materials), disegni CAD (Computer Aided Design), mock-up digitali (DMU), ecc. Senza strumenti che forniscano una visione olistica di queste risorse, trasformarle in una MBOM (distinta base di produzione) diventa un esercizio frustrante e lungo.

Poiché ogni reparto e stabilimento utilizza processi specifici e isolati per creare e gestire i propri prodotti, il risultato è un notevole lavoro manuale per tradurre i progetti tecnici in piani di produzione.

Design for Manufacturing: 5 princìpi chiave

Il Design for Manufacturing aiuta a risolvere questi problemi consentendo di ottenere i dati giusti al momento giusto. E lo fa rispettando cinque princìpi chiave:

1. Prendere decisioni in ambito tecnico che siano supportate dalla produzione. . Coinvolgete gli ingegneri di produzione già nelle prime fasi di sviluppo del prodotto in modo strutturato. Ciò significa collegare in modo chiaro le attività ai processi e migliorare la condivisione delle informazioni tra i progettisti e la produzione, fino al livello del progetto e del sito. A tal fine è fondamentale l’utilizzo di sistemi di modellazione o prototipazione virtuali e di personalizzazione di massa.
2. Aumentare la visibilità tra le varie discipline, compresa una maggiore collaborazione in fase iniziale e nelle attività in parallelo. . Riducete il lead time e il tempo di produzione grazie alla realizzazione di prodotti corretti già dalle prime fasi della progettazione. Questo è possibile grazie a mock-up digitali e a processi, prodotti e risorse connessi che aiutano a prendere decisioni basate sui fatti.
3. Semplificare la conversione della distinta base dalla progettazione alla pianificazione della produzione, comprese le strutture, le trasformazioni 3D e la logica di configurazione. . Migliorate la tracciabilità e l'associabilità tra le MBOM specifiche d'impianto e semplificate la riconciliazione delle BOM sfruttando l'associabilità delle MBOM specifiche d'impianto e un processo di modifiche univoco. Ciò consente di migliorare il riutilizzo e di aumentare i tassi di successo dei prodotti.
4. Creare uno scambio di dati basato su standard tra il reparto di sviluppo prodotti e gli altri sistemi aziendali. . Tra questi vi sono sistemi come ERP (Enterprise Resource Planning), APS (Advanced Planning and Scheduling), MES (Manufacturing Execution System), QMS (Quality Management System) e sistemi di manufacturing intelligence. Utilizzando informazioni comuni e omogenee sulla progettazione e sui componenti tra i vari processi aziendali e le persone, i produttori possono creare e gestire i deliverable a valle, come documenti, piani di processo e istruzioni, aumentando l'efficienza e la qualità dell'azienda.
5. Unificare la gestione delle modifiche tra reparto tecnico e produzione. . Qualsiasi modifica apportata dai progettisti, ad esempio a una procedura di lavoro o a un pezzo di ricambio, ha un impatto a valle in fabbrica. Con una maggiore visibilità sul processo di modifica, i produttori possono valutare meglio l'impatto di tale variazione subito nelle prime fasi del processo. Ottimizzando l'implementazione di queste modifiche si ridurrà notevolmente la quantità di rilavorazioni e scarti.

Fattori che influenzano il Design for Manufacturing

Per rispettare questi principi e realizzare le finalità del Design for Manufacturing, i produttori devono essere in grado di gestire le variazioni dei processi di lavorazione e/o dei metodi di produzione per lo stesso pezzo o prodotto in stabilimenti diversi. Ciò implica la capacità di:

• Gestire i file di progettazione, i dati operativi, i processi, le componenti, le competenze, i documenti e le istruzioni di lavoro per lo stabilimento utilizzati, dalla fase progettuale fino alla produzione.
• Sfruttare la logica delle distinte base configurabili quando si utilizza la pianificazione dei processi.
• Supportare la gestione della configurazione nella pianificazione del processo produttivo
• Supportare la gestione delle modifiche tecniche nel contesto della pianificazione della produzione.
• Integrare i sistemi APS, MES, QMS e di manufacturing intelligence.
• Supportare la produzione a ciclo chiuso, ad esempio, incorporando la pianificazione e la programmazione avanzate e la gestione delle operazioni di produzione.
• Simulare diversi metodi di produzione o processi nei centri di lavoro produttivi.

Il ruolo del PLM

I produttori possono rispondere a tutti questi requisiti e rispettare tutti e cinque i principi utilizzando un software di gestione del ciclo di vita dei prodotti (Product Lifecycle Management, PLM). Un software PLM unisce i mondi della progettazione e della produzione, fornendo una visione comune dei dati condivisi. In particolare, consente di collegare i requisiti di produzione ai prodotti, ai processi e alle risorse, rendendoli facilmente accessibili e visualizzabili.

Grazie alla capacità di pianificazione dei processi produttivi del software PLM di PTC, Windchill, i produttori possono creare e gestire le descrizioni dei processi in un repository affidabile e che tiene conto delle modifiche. I piani di processo, creati a partire da una BOM di produzione associativa, consentono di visualizzare le modalità di assemblaggio di un prodotto (risorse e processi). Sfruttando dati 3D e in rete, la produzione può definire e convalidare i processi incorporando opzioni e regole.

Con Windchill, i produttori possono ridurre drasticamente il time to market, poiché gli sviluppatori possono riutilizzare i progetti precedenti. I processi produttivi diventano più fluidi grazie a procedure specifiche per la configurazione o per l'impianto che includono sequenze multiple di operazioni. I progettisti possono creare flussi ottimali che migliorano l'efficienza e forniscono prodotti di qualità superiore grazie al feedback e alla facilità di produzione.