Design for Manufacture and Assemblyの開発
Design for Assembly Analysis
Boothroyd Dewhurst DFA手法の開発は、米国のナショナル・サイエンス・ファンデーション（ＮＳＦ）から資金の提供を受けて１９７７年に始められました。この手法は、ハンドブック形式で１９８０年に初めて紹介されました。それは、K.G.Swift氏が著したハンドブックをサルフォード大学の産業センターでイギリス版に作成したものでした。このハンドブックには、手作業の組立てと高速の自動組立に対する両方の解析手法とデータベースを含んでいました。それぞれの手順について、部品の取扱いとそれらの挿入が別々に考慮されていました。Design
for automatic assemblyの最初の手順がGeoff BoothroydとA.H.Redford氏とK.G.Swift氏のサルフォード大学における協力の成果でした。
最初の作業から、Geoff Boothroydと彼の同僚のPeter Dewhurstは、１９８２年に発表されたＤＦＡのパーソナル・コンピューター・プログラムを米国で開発しました。１９８３年、製造業でＤＦＡ手法を実施しながら知り得た経験をもとに新しいハンドブックが発表され、その後、Design
for robot assemblyとDesign for PCB assemblyが追加されました。
ＤＦＡによる最大の改善は、個々の部品数を削減することにより製品構造が簡単になる傾向があることです。部品点数を削減する指導をするために、Boothroyd
Dewhurst DFA手法はそれぞれの部品を組み立てられている製品に追加する時に、調査しなければならない３つの基準を設けています。
１．その部品は既に組立てられた他の全ての部品と相対的に動きますか？
例：シリンダー内のピストン
２．その部品は、既に組立てられた他の全ての部品と異なる材料にしなければ
ならないか、電気的な絶縁をしなければなりませんか？
例：ケーブルのコネクタ
３．その部品は、組立または分解のために他の部品とわけておく必要性があるか？
例：乾電池などを交換するため蓋、精密部品のカバー
これらの質問のどれかに該当すると、部品は分けられる要素−必要部品にしなければなりません。必要部品の数は設計に対する理論最少部品数とみなされます。その他の全ての部品は、理論的に削除もしくはこれらの必要部品と一体化できます。その結果としてＤＦＡチームは、もしこれらの基準のいずれにも該当しない場合、設計上で別部品として追加するために適切な理由を付けなければなりません。
この評価方法は、如何にして製品を簡単にするかのアイデアを導きだしてくれます。この段階では、原価の見積りや解析はされていないので、現実的でないこともあります。しかし、ここからいろいろなアイデアが生まれます。
次の段階は、製品設計に対する組立時間の見積りと、組立ての難易度で効果を確定することです。図面上の各部品は、ふたつのことを調査されます。「部品が挿入時にどのようにつかまれたり、回転したりするか」と、「どのように挿入され、製品に締結されるか」です。
これらの動作の難易度が評価され、この評価から各部品を組立てるために必要な全ての作業に対する標準時間が決定されます。ＤＦＡの標準時間は、部品の組立てに影響する設計の特徴の分類です。それは、多年にわたる実験で開発され、生産工学におけるＭＴＭと同じように設計者が使うシステムです。使用しているうちに、データは全ての時間に対してかなり正確であることが判明しました。
製品の合計組立時間が見積もられ、標準の労務費を使うことにより組立てコストの見積もりができます。また、組立ての観点から"容易さ"で設計の効果が見積もられます。
「全ての必要部品は、それぞれ３秒で簡単に組み立てられるはずである」という仮定をもとに、最少組立時間（ＭＡＴ）は理論最少部品に３を掛けることと同じになります。組立て効果の割合は、ＭＡＴを見積もられた合計組立時間で割り、１００を掛けた値と等しくなります。
この段階で、部品の製造コストは解析されていません。しかし、効率の評価や組立て時間の見積もりは、設計変更の繰返し、現在の製品設計に対する以前の見積もり、もしくは競合他社の製品と比較するため基準を提示します。
Design for Manufacture Analysis
ＤＦＡ解析と製品構造のシンプル化が終わると、次の段階は個々の部品の製造性の解析です。
設計者の中には自分がよく知っている材料や製造方法から部品を設計する傾向があります。ＤＦＭ（コスト見積もり手順）の目的は、設計チームでお互いの設計や生産工程、製造コストを比較検討し、部品の一体化と削減された材料や製造のコストを、必要に応じてトレード・オフする決定ができるようにすることです。
ＤＦＭシステムは、さまざまな加工工程を見積もるために実験に基づいたデータを提供しています。例えば、機械加工のコスト見積もりは、成形済みの部品や標準素材を機械加工するために、ＰＥＲＡや他の工作機械協会で編集された標準データを基にしています。
たとえこれらが概算見積もりであっても、開発工程のこの段階におけるコスト見積もりには十分です。実際、この情報をもとにサプライヤーとの交渉をしている企業があります。
１９８５年に、Boothroyd、DewhurstとWinston Knightは、設計者が設計の初期段階で部品や工程のコスト見積もりができる手法を開発しました。ＤＦＭソフトウェアは、機械加工、射出成形（樹脂）、板金加工、ダイカスト、粉末冶金、鋳造、鍛造、ブロー成形、押出成形（樹脂）、発泡射出成形、真空成形に利用できます。このソフトウェアの目的は、設計者や設計チームが、詳細設計をする前にコストに関する情報をより速く得られる手法を提供することです。例として、射出成形されたヒーターカバーの解析の結果を次に紹介します。形状のある部分の肉厚が厚すぎたことが明らかだったので、何ヵ所か一定にするための設計変更により、部品コストが３３％削減できました。もし、この解析が設計のより早い時期に行われていれば、設計者は同一形状の板金加工部品に対するコストも考慮できました。実際、これらの解析技術を使い、設計者や購買担当者がサプライヤーの見積もりに説明を要求できるようになります。事例の中に、「ポラロイド
コーポレーションが射出成形部品の成形コストを16,000〜20,000ドル削減した」というレポートがあります。
改善前 改善後
１個取りキャビティ、コアのコスト $8､032 $11,625
サイクルタイム（ｓ） 42.8 13.3
必要な取り数 6 2
金型のコスト $36､383 $22,925
１個当りの部品コスト 25.1 cents 16.8cents
（材料費として５セントを含む）
Design For Manufature and Assembly（ＤＦＭＡ）は、基本設計の段階で製品の製造性を評価する手法、およびソフトェアです。製品コストの実に８０％は、製品設計の段階で決定してしまうと言われています。下図のようにＤＦＭＡによる生産性の評価を設計の初期に実施することにより、製品の開発サイクルを大幅に短縮することができます。
ＤＦＭＡを用いて製品の生産性を評価するには、まず Design For Assembly（ＤＦＡ）で組立性を評価します。ＤＦＡは、
１）その製品に必要な理論上の最少部品数を算出します。
２）実測値に基づくデータから製品の組立時間を算出し、理想と実際の設計を比較します。
３）再設計への指針を明示します。
ＤＦＡだけでも、改善目標の設定、高品質な製品、組立・部品コストの削減、開発サイクルの短縮などの効果を上げることができます。しかし、生産量が少ない、あるいは生産量が不明な場合など、材料コスト、加工コストを考慮した上で組立コストと部品コストをどのくらい削減できるかを評価することが重要になります。Design
For Manufacture（ＤＦＭ）は製品の加工性を評価します。ＤＦＭは、
１）材料、寸法を変更したときの部品コストをシミュレーションします。
２）加工方法を変更した場合の部品コストを比較します。
例： 射出成形 ｖｓ 板金加工
ＤＦＡとＤＦＭを併用することで組立、および加工の両方の観点から、よりコストを抑えた製品設計を実現させることができます。
