DFMA
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DFMA란?
제품을 단순화하고, 부품수를 줄이고, 조립비를 낮추기 위한 방법으로서,
조직적이고 체계적으로 전체의 제조 및 조립 공정에 적용하여, 최종 제품의
질과 성능을 향상 시키고, 원가를 절감 할 수 있는 기법.
DFMA의 원가 절감 방법
기존의 방법에서 주로 사용하는 제품두께의 감소나 부분적인 형상 변경보다는,
부품을 기능상의 문제가 없게하면서, 여러 부품을 하나로 합치는 (Consolidation)
방법을 사용하여 부품수를 감소시켜 조립시간 과 비용을 줄인다.
DFMA의 기능
* DFMA는 기술자의 일자리나 그들의 창조성을 대신하는 것이 아니고,
그들의 업무를 도와 준다.
* DFMA는 CR, VE, CE, QFD등과 무관한 원가 절감 도구가 아니고,
이것을 보완하고 지원한다.
DFMA의 장점
* 기능상의 문제는 발생 시키지 않고, 부품수를 줄이므로,
구조해석이나 시험을 통한 검증이 불필요하여 빠른 설계에의 반영이 가능
* DFMA를 적용하여 얻는 효과는 원가 절감 이외에, 빠른 시간내에
최적의 설계안을 얻을 수 있으므로, 전체적인 개발 기간을 줄일 수 있다
DFMA 사용 효과
* 부품 단순화 / 일체화를 통한 조립 시간, 조립 비용, 제조비 절약 등을 이루어 원가를
줄이고 제품의 경쟁력을 높이고 기업이윤의 극대화를 달성
* 제품 개발 시, 엔지니어를 도와서, 그들의 업무 능룔을 향상
* 제품 개발 기간을 줄여, 적기에 제품을 시장에 공급
DFMA S/W Modules
- DFA (조립을 위한 설계)
- DFM (가공을 위한 설계) - 5가지 모듈로 이루어져 있다.
( Machining, Injection Molding, Sheet Metal Working,
Die Casting, Powder Metal Working )
- DFS (애프터 써비스를 위한 설계)
- DFE (환경영향을 고려한 설계)
로 구성
Design for Manufacture (DFM)
- 5가지의 초기 원가 계산을 위한 모듈로 구성
( Injection Molding, Machining, Sheet Metalworking, Die Casting, Powder Metal Parts)
- 각 모듈은 초기 설계 단계에서의 부품 원가에 대한 정보 제공
- 각 모듈은 방대한 양의 재료와 장비에 대한 easy-to-edit 데이타 베이스 제공
- 데이타 베이스는 성형에 필요한 최적의 장비 선정과 서로 다른 재료가 원가에 미치는
영향을 평가
- 제품 설계를 최적화 하도록 설계팀과 사용자를 정확히 유도
- 제품가에 대한 정보를 갖고 임의의 성형 조건에 대한 유익한 정보 제공
Machining
- Machining 공정의 Visual Library 제공
- 제한된 Machining 지식으로, 제품가공에 소요되는 비용을 빠르고 쉽게 산정
- 사용자가 정의한 변수를 도식적으로 보여주어, Process Chart를 작성
- 임의의 변수가 정의되면, S/W는 성형과 재료에 대한 최적의 속도, feed, 가격등을 계산
- 위의 정보들은 자동으로 Process chart에 삽입되고, 사용자는 계속하여 Machining
Sequence를 추가한다
- 위의 작업이 완료되면 모든 부품에 대한 Process Chart는 완성되고, 제품가격, 최적속도, feed,
그밖의 정보 제공
Injection Molding
- 사출성형 제품의 가격과 금형비, 성형비, 재료비등을 계산
- Cavity 수, Set-up 시간과 비용, 성형시간등과 같은 성형변수를 계산
- 허용오차와 가공기준에 대한 가격 부담 효과도 계산
Sheet Metalworking
- Die-sets, Stamping, Turret Press 사용시, 제품생산 비용을 계산
- Sheet Metal Die, Primary Shaping의 부품당 단가, Forming Cost (Blanking, Bending등),
2차가공비( Deburring, Painting등), 재료비를 계산
- 각 공정을 비교하여 원가 부담을 계산
- 주공정, Die 수, Press Force, Cycle Time, Machine rate, 부품당 가공비, Set-up Time, 금형비
등을 정의한 Cost Breakdown Screen 양식으로 결과 제공
- Sheet Metal Process Spec과 Process Options에 대한 판단기준 자료 제공
Die Casting
- 성형상의 유사성으로 사출성형과 비슷하나, Die Casting 성형에 관한 비용정보 제공
- 부품가, Die 비용, Trim Tool 비용, 성형비, Trimming 비용, Finishing 비용(Polishing, Painting,
Plating등), 재료비등을 계산
Powder Metal Parts
- 이 공정에 대한 지식이 부족해도, S/W가 제조상의 여러 대안을 위한 도구 제공
- Cold Compaction(저온 압밀)이나 Sintering(소결)에 대한 비용 계산
- 금형비, Sintering비용, 2차 가공비(Deburring, Painting, 열처리등), 재료비등을 포함한
Cold Compaction의 부품단가 계산
- 이 성형은 Part Volume, Projected Area, Part Perimeter등이 입력되어야 하므로, 이러한 변수
들을 계산할 수 있는 Built-in 계산기를 제공
- 재료 변경 시의 비용 변화도 계산
Design for Service (DFS)
- 소비자는 제품의 품질외에 A/S에 대한 선호도 증가
- 제조 시, A/S의 용이성을 지원하기 위하여 개발
- 기술자의 관심
기존 : 기능, 품질, 가격, 중량
향후 : 서비스 향상을 위한 설계
- DFS는 초기 설계 시, 제품의 서비스력을 측정하여 최소의 비용으로 제품을 생산하도록 지원
- 조립이 용이 ---> 서비스 용이
조립이 복잡 ---> 서비스 어려움
- 1 단계 : 임의의 서비스에 대한 분해 순서를 정의 (사용자)
한 부품을 교체나 수리하기 위한 개략의 비용이 S/W에 입력 된다
- 2 단계 : S/W가 사용자에게 DFS에 관한 질문에 답하도록 한다
이러한 질문은 분해 시의 어려움, 공구 취득/취급 상의 어려움, 부품 삽입의
어려움, 공구나 부품이 작업을 위하여 움직이는 거리 등을 계산.
- 3 단계 : S/W가 자동으로 분해 순서를 만든다.
* 사용자의 답에 근거하여, S/W는 분해와 재조립 시간을 계산
* 위에서 계산된 시간을 공구 이동 시간, 재조립을 위한 공구 취득시간,
부품 제거/ 준비/ 취득 및 취급 시간, 부품삽입 시간 등으로 나열한다.
* 다른 설계안과 비교할 수 있는 자료 제시
* 서비스 향상을 위하여, 강조하고 우선 순위를 갖는 분야에 대한 재설계 보고서 제시
* 품질보증비용 절감, 고객만족 증가, 오랜 수명에 의한 환경 친화(폐기량 감소)
Design for Environment (DFE)
- 전세계적으로 환경오염 방지법규 강화
- 제품이 환경에 친화될 수 있도록 개선하기 위한 도구 필요
- 몇몇 나라에서는 폐기부담을 제조자에게 부여 (폐기처리비용, 재활용비율 의무화)
- DFE는 제품의 수명이 끝난 후 제품 분해 시, 필요한 비용과 환경에 미치는 영향 등을
정량적으로 계산하여, 초기 설계 시 활용
- DFE는 DFA와 함께 사용할 수 있다
* 초기 분해순서는 DFA의 조립 순서로부터 자동적으로 작성
* 분해순서에 기준하여, 다음의 2가지 분석을 수행
1) 분해, 폐기, 재활용 시 비용 산출
2) 제품의 제조, 폐기, 재활용에 의한 환경 영향 평가
- 비용 평가는 분해 시 각 단계의 비용 영향을 제시
- 서로 다른 분해방법에 대한 비용을 상호 비교하여 최적의 설계방안 수립
- DFE는 비용 측면에서 유리한 분해 순서를 결정하여, 재설계가 좋은 지 아니면 새로운
제품 설계가 좋은 지를 계산
- 제품의 환경영향 평가 방법은 네델란드의 TNO사에서 개발한
Value Assessment Metric (가치 평가 측정)을 사용
- 이것은 MET(Material, Energy, Toxicity) 점수를 사용
- LCA(Life Cycle Assessment)에 대한 유럽식 방법에서 유래
- MET 점수
재료 점수 : 지구자원의 소비에 대한 제품과 부품의 영향 평가
에너지 점수 : 온실효과, 산성화, 부영양화, 스모그와 같은 에너지 관련 효과를 평가
유해성 점수 : 인간과 환경 유해 측면에서의 영향 평가
- MET 점수는 각 부품의 제조와 폐기에 대하여 계산 ---> 설계자가 환경 친화적인 제품을
쉽게 확인하여 설계에 반영
- 재활용이 가능하고 제조시 공해 유발이 않되는 부품은 MET점수가 좋다
- DFE의 MET 점수는 사용자가 환경에 대한 특별한 지식이 없어도, 제품설계 시,
환경상의 영향을 알 수 있게 한다
- 비용 분석을 겸한 MET 점수 분석은 사용자가 " 환경친화성 대비 비용"에 대한 가치를
결정하도록 지원
2. DFMA 관련 교육, 세미나 및 Workshop 지원
DFMA 도입 및 활용 시, 관련 기술과 활용 방안에 대한 교육 및 자문 * 세미나 - DFMA의 개념, 목표, 방법에 대한 설명 - 다른 기법 (VE, CE, CR, DFX 등)과의 접목 - DFMA Mind 교육 * 컨설팅 - 4일간의 Workshop을 통한 설계 개선 및 원가 절감을 달성
3. DFMA 관련 자료
(신차 개발 기간 )
DFMA 적용 사례 (FORD)
* 1984년부터 DFMA를 도입
* 수천명의 기술자에게 DFMA S/W의 사용법 및 활용 방안에 대하여 교육하고 있다.
* 제조 원가에서 설계가 차지하는 비용은 5%이나, 생산 원가에 미치는
영향은 70% 이상으로 확인하고, DFMA의 사용을 적극 추진하고 있다
* DFMA의 적용으로, 대당 $700의 원가 절감을 하고 있다
* DFMA를 주로 IP, Door, Trim등에 적용하고 있다
부품 단순화 / 모델 통일을 통하여 얻은 효과는 다음과 같다.
| 차 종 | 절 감 효 과 |
| 97년형 링컨 컨티넨탈 | 4,520 달러 원가 절감 |
| 97년형 마크 VIII | 2,350 달러 원가 절감 |
| 설계 기간 | 절감 효과 | |
| 1994 년 "NEON" | 36 개월 | 16% 원가 절감 |
| 1996 년 "Mini-Van" | 33 개월 | |
| 1998 년 "Dakoda Pick-up Truck" | 28 개월 | 절감 효과 |
부품 수 : 10 % 이상 감소
* DFMA Team을 구성하여 격주로 정기적인 미팅을 하고, 별도의 장소에서 Workshop을 수행
(부품, 차종 공용화/단순화 ---> 96년 10억 달러 절감 )
| 크라이슬러는 "NEON"에 DFMA(부품 단순화)를
적용하여 원가와 개발기간을 크게 단축하였고, 이것을 계기로 향후의 모든 차종에 DFMA를 적용할 계획임을 발표 |