Was ist DFMA?

Was ist Design for Manufacture and Assembly (DFMA)?

Die Anforderungen des Marktes an die Produktentwicklung bedeuten heute, dass der Produktentwicklungsprozess Schritte zur Sicherstellung des Designs für die Fertigung (DFM) sowie des Designs für die Montage (DFA) umfassen muss, die beide unter dem Begriff DFMA (Design for Manufacture and Assembly) zusammengefasst werden. Ein modernes DFMA-Programm kann Schritte zur Analyse der Montagekosten, der Montagefreundlichkeit, der Montagezeit und der damit verbundenen Herstellungskosten für jeden Fertigungsprozess umfassen. Wenn man dann noch die Optimierung für die eigene Lieferkette und die Nachhaltigkeitsziele mit einbezieht, ist das eine beachtliche Kalkulation, die durchgeführt werden muss, bevor ein Prototyp überhaupt die Fabrikhalle erreicht.

Eine Fallstudie zur DFMA

Aus diesem Grund birgt eine digitale Lösung für DFMA ein enormes Potenzial für Kosteneinsparungen und Produktivitätssteigerungen in Echtzeit, die sicherstellen, dass Sie Ihre Time-to-Market-Ziele erreichen.

Heute schauen wir uns eine Live-Fallstudie an, die zeigt, wie ein Unternehmen seine Konstruktions-, Fertigungs- und Montagemethodik durch eine digitale Zwillingslösung vereinfacht hat.

Die Dana Corporation hat sich vor einem Jahr für aPriori entschieden und innerhalb kurzer Zeit eine astronomische Anzahl von Teilen analysiert, was zu niedrigeren Kosten und mehr Einblick in die DFMA in der Konstruktionsphase führte. Terry Hammer, Vice President of Engineering bei Dana Light Vehicle Systems, ist hier, um mit mir über dieses Thema zu sprechen. Terry Hammer ist der Held, der die Dana Corporation zu mehr Einsparungen und einem gestrafften Prozess für DFMA in ihren Leichtfahrzeugantriebssystemen geführt hat. Ich habe ihn zunächst gebeten, das Unternehmen und seine Rolle dort vorzustellen und zu erläutern, wie die DFMA-Reise begann.

Terry Hammer: Ich heiße Terry Hammer. Ich bin der Vizepräsident für Technik für den Bereich Light Vehicle Drive Systems der Dana Corporation. Wir sind im Automobilsektor tätig, hauptsächlich für leichte und schwere Lkw. Wir stellen Achsen, Kardanwellen, Getriebe, E-Antriebssysteme und Motoren her. Wir sagen, wir bewegen, was zählt.

Leah Archibald: Und was genau ist Ihre Aufgabe bei Dana, wofür sind Sie im Tagesgeschäft zuständig?

Terry Hammer: Meine Aufgabe ist die Produktentwicklung. Ich nehme Kundenanfragen entgegen, schlage ein Produkt vor, das diesen Anforderungen entspricht, entwerfe es nach diesen Vorgaben, teste es und bringe es zur Produktion. Wir arbeiten wirklich von der Wiege bis zur Bahre. Das heißt, vom Konzept bis zum Ende der Lebensdauer, einschließlich der Serviceanforderungen und allem anderen.

Leah Archibald: Sie haben vor etwa einem Jahr begonnen, mit aPriori zusammenzuarbeiten. Was war das Problem, das Sie zu lösen versuchten, als Sie sich nach einer Lösung für die digitale Transformation und den digitalen Faden umsahen?

Terry Hammer: Es ging wirklich um Design for Manufacturing and Assembly (DFMA). Wir begannen mit den grundlegenden Fragen.

Fragen für die DFMA-Analyse:

Was ist für das Unternehmen wichtig und was nicht?
Was werden wir strategisch herstellen oder kaufen?
In welchen Regionen der Welt wollen wir das einkaufen?
Kosten (DTC) und DFMA

Terry Hammer: Wir sprechen wirklich über Kosten, wenn wir über Design for Manufacturing oder Montage sprechen. Wir versuchen, das Wissen aus der Fertigung in das Produkt und in die Hände der Konstrukteure zu legen, damit sie die Beziehung zwischen dem, was sie in die Zeichnung und in die Spezifikation geschrieben haben, und dem damit verbundenen Geldbetrag verstehen.

Leah Archibald: Hatten Sie früher unterschiedliche Systeme für Design to Cost, DTC, und Design for Manufacturing, DFM?

Terry Hammer: Dana, da es sich um ein 120 Jahre altes Unternehmen handelt, hatten wir früher so genannte Design-Master, Design-Richtlinien, Design-Checklisten. Diese basierten auf der Tatsache, dass die Kernfertigungsprozesse im Grunde schon sehr lange bekannt sind. Mit der Umstellung auf elektrifizierte Fahrzeuge verändert sich nun das Produktportfolio. Wir brauchen also nicht mehr das alte Kernsystem, sondern eine neue Methode zur Bestimmung von DFM und DTC. Denn was wir morgen herstellen, wird nicht mehr so aussehen wie das, was wir heute herstellen. Es ging also darum, das Wissen aus der Welt der Elektrofahrzeuge in die Konzeptauswahl für den Elektroantriebsstrang einzubringen.

Beschaffung erfordert DFMA-Einblicke

Leah Archibald: Während des Zeitraums, in dem Sie diese DFMA-Initiative durchgeführt haben, gab es alle möglichen Engpässe in der Lieferkette. Sie hatten also viel zu tun, nicht nur mit der zweckmäßigen Konstruktion, sondern auch mit der Beschaffung dieser Konstruktionen.

Terry Hammer: Oh, sehr viel sogar. Ich meine, das fängt schon mit der Unsicherheit bei den OEMs an. Es gibt viele Start-up-Unternehmen und viele Leute, die versuchen, auf andere Art und Weise Werte zu schaffen, sei es durch die Art und Weise, wie sie ihre Fahrzeugarchitektur, ihren Antriebsstrang oder ihren Batterieverbrauchsplan angehen wollen. All diese Faktoren werden größtenteils von den OEMs manipuliert. Und dann versuchen Sie, ihnen die beste Lösung zu bieten, die diesen Faktoren entspricht. Und ich würde sagen, dass der beste Ansatz aufgrund der vielen Veränderungen noch ungewiss ist. Was ist also der effizienteste Antriebsstrang? Welches ist die effizienteste Motorkombination? Brauche ich ein einstufiges, zweistufiges oder dreistufiges Getriebe, oder vielleicht sogar einen Direktantrieb?

4 Schritte zur Gewinnung von Marktanteilen mit DFMA

Voraussagen: Was wird der Markt nachfragen?
Bestimmen: Auf welche Weise können Sie Lösungen für diese Anforderungen anbieten?
Machen Sie es gleich beim ersten Mal richtig.
Schnell auf den Markt kommen.

Leah Archibald: Wenn Sie eine Software wie aPriori installiert haben, können Sie die Markteinführung beschleunigen, weil Sie die DFM-Erkenntnisse erhalten, bevor Sie überhaupt einen Prototyp erstellt haben, und gleichzeitig Ihre Kosten senken. Es trifft also beide Seiten.

Terry Hammer: Ja, ich meine, in unserem Geschäft kostet eine Entwicklungsrunde etwa 3 Millionen Dollar pro Komponentenentwicklungszyklus. Wenn ich es also für 3 Millionen Dollar mache und dann kommt jemand und sagt: „Oh, das passt nicht zum Fertigungsprozess“ oder „Das Konzept ist zu teuer“, dann sind das 3 Millionen Dollar, die Sie weggeworfen haben. Dann muss man es eben noch einmal machen.

Leah Archibald: Sie haben also im letzten Jahr 3 Millionen Dollar gespart, seit Sie aPriori eingeführt haben?

ROI: 1 Jahr Amortisation / Zero Net Staffing

Terry Hammer: Wissen Sie, wir haben wirklich mit einem zweigleisigen Ansatz begonnen. Der erste war, den ROI für das aktuelle Produkt zu ermitteln. Wir haben Ausgaben in Höhe von etwa 100 Millionen Dollar analysiert und eine Chance von 8 % aufgezeigt, was eine ziemlich gute Zahl ist. Etwa die Hälfte davon konnten wir tatsächlich realisieren. Also 4 Millionen von 10 Millionen. Also 4 % Rendite.

Leah Archibald: Das ist eine Amortisation der Software innerhalb des ersten Jahres.

Terry Hammer: Und es hat sich nicht nur die Software bezahlt gemacht, sondern auch die Leute, die wir für die Arbeit an der Software abgestellt haben. Es hat sich also nicht nur für die Software, sondern auch für die Personalkosten gelohnt. Wir sind definitiv zu dem übergegangen, was wir als Kostenfunktionsbeziehung bezeichnen, d. h. verschiedene Wege, ein Problem anzugehen, basierend auf den Unterschieden im Herstellungsprozess.

Ich werde versuchen, Ihnen ein Fünf-Sekunden-Beispiel für eine Teilemontage zu geben: Kosten versus Funktion. Wir haben ein Teilschloss genommen und es durch verschiedene Prozesse modelliert. Zuerst haben wir uns die Metalltechnik angesehen. Tolle Kosten, aber schlechte Funktion. Dann gingen wir zu Schmieden, Schmieden und Bearbeitung über. Das sind die höchsten Kosten, aber garantierte Funktion. Dann sind wir zum Feinschneiden übergegangen. Die Kosten sinken, die Funktion ist vielleicht ein wenig riskant. Dann haben wir das Feinschneiden und die Bearbeitung von Schlüsselmerkmalen kombiniert und festgestellt, dass dies das beste Kosten-Nutzen-Verhältnis ist, um die Leistung zu gewährleisten und Ihrem Prozess zu entsprechen. Es geht also wirklich um die Frage, wie viele verschiedene Möglichkeiten es gibt, das Problem vom Standpunkt der Fertigung aus anzugehen.

Leah Archibald: Und Ihr Konstrukteur kann das, weil er aPriori auf seinem System hat, alles an einem Tag am Computerbildschirm erledigen, ohne dass ein Teil in die Fabrik kommt?

Terry Hammer: Oh ja. Das 3D-System ist immer noch flexibel genug. Man kann die Toleranzen ändern oder die Materialspezifikationen je nach dem Prozess, den man verwenden will.

Akzeptanz für eine DFMA-Initiative gewinnen

Leah Archibald: Ihre Initiative läuft noch nicht einmal ein Jahr, und ich weiß, dass es sowohl organisatorische Veränderungen als auch die richtige Software braucht. Denn die Software kann ziemlich schnell einsatzbereit sein, aber dann dauert es oft länger, bis das Team an Bord ist. Welche Erfahrungen haben Sie damit gemacht?

Terry Hammer: Mein Ansatz ist der Leuchtturm-Effekt, der darin besteht, den Wert durch Schlüsselbeispiele sowohl auf der VAVE-Seite als auch auf der Design for Manufacturing-Seite zu zeigen. Und sobald die Leute den Wert erkennen, wie beim Beispiel des Parkschlosses, über das ich vorhin gesprochen habe, sagen die Leute: „Okay, ich habe die Methode verstanden. Ich verstehe den Prozess. Ich verstehe, wie viel Geld das wert war. Ich verstehe, wie schnell es ging. Ich bin dabei.“

Leuchttürme sind also wichtig, sowohl für die Nutzer als auch für das Führungsteam.

Auch Erfolgsmanager sind wichtig. Auf der Seite der angewandten Dienstleistungen stellte Dana einen der aPriori-Mitarbeiter für angewandte Dienstleistungen für ein Jahr ein, holte ihn in die Organisation und sagte: Zeigen Sie uns, wie man es macht. So haben wir unseren ROI durch die angewandten Dienstleistungen und das Erfolgsmanagementteam in die Höhe getrieben. Das war also sehr wichtig.

Leah Archibald: Sie hatten also eine engagierte Person als Vollzeitkraft, die allen zeigte, wie man die Software benutzt, Probleme behebt und sicherstellt, dass Sie diesen Wert liefern.

Terry Hammer: Ja. Wir haben die digitalen Schlüsselfaktoren unserer Produkte priorisiert: Stanzteile, Schmiedeteile, Gussteile und dann die Bearbeitung oder Schweißarbeiten. Die Priorisierung der Fabriken, die für Sie wichtig sind, und aPriori sind wirklich der Schlüssel zu einer schnellen Wertschöpfung.