Bežnou a osudnou chybou neskúsených hardvérových tímov je sústrediť sa iba na funkčný prototyp v laboratóriu. Navrhnú brilantný, komplikovaný PCB natesnane do krásneho šasi a odošlú CAD súbory do zmluvného výrobcu (CM) s požiadavkou na 10 000 kusov. Továreň im odpovie, že produkt je v danej podobe nevyrobiteľný — alebo bude stáť o 400 % viac, než bol plánovaný rozpočet.
Stáva sa to preto, lebo produkt nebol navrhnutý s ohľadom na DFM (Design for Manufacturing) a DFA (Design for Assembly).
Design for Manufacturing (DFM)
DFM sa zameriava striktne na fyzickú výrobu jednotlivých dielov — najčastejšie holej dosky plošných spojov (PCB) a mechanickej krycej konštrukcie (vstrekované plasty alebo CNC frézovaný hliník).
Cieľom DFM je navrhnúť diely tak, aby ich továrňové stroje dokázali vyrábať s vysokou výťažnosťou (minimum nepodarkov) a minimálnym ručným zásahom.
Príklady porušenia DFM na PCB:
- Šírky vodivých ciest a medzery: Príliš tenké alebo blízko vedené cesty môžu byť pri chemickom leptaní prerezané alebo skratované.
- Via-in-Pad: Umiestnenie prekovov priamo v spájkovacích plôškach komponentov spôsobí kapilárny jav pri reflow — cín „vteká” dolu miesto na pin.
- Panelizácia: Tvar PCB by mal umožniť efektívne dlaždicovanie viacerých dosiek na jeden výrobný panel s minimom odpadu.
Príklady DFM v mechanike (vstrekované plasty):
- Úkosové uhly (Draft Angles): Mierne zúženie kolmých stien umožní dielu vyskočiť z formy bez poškodenia.
- Jednotná hrúbka stien: Rovnomerná hrúbka zabraňuje prepadlinám a deformáciám pri chladnutí plastu.
Design for Assembly (DFA)
Kým DFM rieši výrobu dielov, DFA rieši, ako ľahko sa tieto diely poskladajú — pracovníkmi alebo robotickými ramenami na linke. Každá sekunda strávená navádzaním, skrutkovaním alebo lepením stojí peniaze.
Zlaté pravidlo DFA: Redukcia a zjednodušenie počtu dielov.
Príklady DFA:
- Snap-fit namiesto skrutiek: 8 maličkých kovových skrutiek (každá vyžaduje manipuláciu a screwdriver) → jeden cvaknutý plastový uzáver (1 sekunda).
- Poka-Yoke (odolnosť voči omylom): Asymetrický dizajn konektorov, ktorý fyzicky znemožní ich otočenie naopak.
- Montáž zhora nadol: Všetky komponenty sa vkladajú do šasi zo smeru osi Z — pracovník nemusí otáčať ťažký prístroj na montáž spodku.
Krivka nákladov na zmeny dizajnu
Základná filozofia DFM/DFA je „Pravidlo 10”:
| Fáza | Cena opravy chyby |
|---|---|
| CAD obrazovka | 10 € |
| Po prototypovaní | 100 € |
| Po výrobe oceľovej formy (20 000 €) | 10 000 € |
| Po výpadku 10 % kusov na linke | 100 000 € |