TD电子有限公司可制造性设计研究

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3.0 刘畅 2024-11-07 5 4 1.58MB 87 页 15积分

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TD 电子有限公司可制造性设计研究

摘要

可制造性设计是产品设计与制造连接的一个重要环节，是提升企业竞争力、

降低生产成本、促进行业甚至国家的新产品设计及工艺水平不断提高的重要手段。

与其它行业相比，我国大部分电子组装类企业目前仍然严重依赖大量的人力投入

相比较于掌握先进设计、制造技术的发达国家，可制造性设计的理念及推展程度

尚处于落后水平，我们尚有很多的工作要做。作为行业龙头的 TD 电子有限公司可

携式电源适配器生产厂，受益于全球笔记本电脑市场需求不断增长、国内经济高

速发展等外部条件的推动，其设计制造的可携式电源产品已经稳步向全球顶级系

统厂商供货，并占据半壁江山，不断创造骄人的业绩。随着公司规模和业务的不

断扩大、严峻的招工难题的出现，以及电子消费产品越来越快的更新速度、越来越

短的生命周期，如何缩短产品开发周期，降低生产成本，减少人力的使用并达成

友善快捷的生产工艺，作为支撑公司业务可持续性发展的可制造性设计研究及推

展策略，引发管理者的高度重视。科学规划可制造性设计流程，充分开发和有效

利用可制造性设计工具、方法，推进企业产品开发及生产发展，成为 TD 公司在新

形势下的重要任务之一。

论文阐述了课题的研究背景和意义，梳理了并行工程理论及可制造性设计的

相关理论；通过对 TD 电子有限公司可携式电源厂的产品开发可制造性设计现状

的调查与分析，论证了公司可制造性设计优化的可行性与必要性；以 TD 公司的

发展策略为出发点，基于并行工程及可制造性设计理论，确定公司的可制造性设

计优化的目标及策略；结合公司的内外部环境因素的分析，确定价值链存在的关

键因素，透过分析归纳出公司可制造性设计的主要要求；借助流程分析，构建完

善企业产品可制造性设计优化方案DFM 的管理和运行流程；结合公司的资源，

拟定可制造性设计优化方案DFM 实施方法，以便推动 DFM 的实施。

TD 公司可制造性设计流程及方法的研究，是公司以人力精简，产品设计友

善，制造技术能力提升，从而继续提升产品竞争力，响应节能、环保、爱地球经营

使命发展战略的重要起点，旨在为公司制定推动基于发展战略一致的、适应公司

业务发展需求的系统，通过可制造性设计管理流程和方法，为公司可制造性设计

提供依据及标准。课题的研究成果将为国内电子设计、制造企业，乃至所有含产品

设计及组装的企业提供借鉴和参考作用。

关键词：并行工程可制造性设计 DFM TD 电子有限公司

ABSTRACT

Design for manufacture is an important connection between product design and

manufacture and a key approach to enhance corporation’s competitiveness, reduce cost

of production and promote the industry, even the nation’s new product design and

technological level. At present, comparing with other industry, most of electronic

assembly companies in China are still heavily depending on intense labor force and

falling behind with the developed country of having advanced technology in design and

manufacture when the concept and popularization of design for manufacture are

concerned. As the leading manufacturing corporation of portable power supply-adapter,

the portable power supply designed and manufactured in TD Electronics Co., Ltd has

been steadily supplying to the global top system supplier and occupying half of the

industry, and making great achievement continuously. With the extension of corporate

scale and business, the issue of hard recruitment and the product’s fastest upgrade and

shortest life cycle, the research and implement strategy of design for manufacture has

been brought more attention to management staff, in order to shorten the design cycle,

decrease the production cost of introductory and growth phase, reduce the labor force

and get to the friendly and productive production process. It has been one of the most

important tasks to TD Corporation following the new trend that the company should

scientifically plan for the process of design for manufacture, fully develop and leverage

the tool and method to promote the development and production of the corporate

product.

This essay elaborates the subject’s research background and significance and sorts

out the relative theory of concurrent engineering and design for manufacture, which has

demonstrated the feasibility and necessity of design for manufacture in company

through the research and analysis for the current status of product development of

design for manufacture in the portable power supply plant of TD Electronics Co., Ltd.

Start from the developing strategy of TD Corporation and base on the theory of

concurrent engineering and design for manufacture to define the optimized target and

strategy of corporate design for manufacture. Integrate the analysis of corporate internal

and external environment to define the key element of existence of value chain.

Summarize the major requirement of corporate design for manufacture through analysis.

Structure and refine the management and execution process of design for manufacture

by means of process analysis. Design the implement method of design for manufacture

optimization in assistance of corporate resource to promote the further optimized

implement of design for manufacture.

The study of the process and method of design for manufacture in TD Corporation

is under the background of labor force simplifying, friendly design, manufacture

technology enhancing in order to promote product’s competitiveness, respond to the

important starting point of development strategy of operation mission which are power

saving, environment friendly and loving the earth, and regulate the system which is

accordant to development strategy and suitable for corporate business development, and

provide basis and standard for corporate design for manufacture. The research of this

subject will provide reference for national electronic design, manufacturing company,

even all the corporations with product design and assembly.

Key word: Concurrent Engineering, Design for Manufacture, DFM,

TD Electronics Co., Ltd.

目  录
中文摘要
ABSTRACT
第一章　绪　论....................................................1
1 选题背景及研究意义............................................1
2 国内外研究现状................................................3
3 论文的研究方法、目的、内容及框架..............................7
第二章　相关理论综述..............................................8
1 并行工程理论..................................................8
2 面向产品生命周期各环节的设计 DFX.............................11
3 可制造性设计 DFM.............................................11
第三章　TD 企业产品可制造性设计的现状及问题......................16
1 TD 企业概况..................................................16
2 TD 企业环境分析..............................................18
2.1 宏观环境分析............................................18
2.2 内部环境分析............................................19
3 产品可制造性设计的现状.......................................22
3.1 产品可制造性设计的流程..................................22
3.2 产品可制造性设计的方法..................................23
3.3 产品可制造性设计的实施..................................25
4 产品可制造性设计的问题.......................................36
第四章 TD 企业产品可制造性设计的优化方案DFM....................40
1 推行 DFM 的总体思路..........................................40
1.1 DFM 的总体目标.........................................40
1.2 DFM 的必要性...........................................41
1.3 DFM 的正确认识.........................................41
2 推行 DFM 的实施策略..........................................42
2.1 建立配套的组织架构......................................43
2.2 编写完整的DFM 规范.....................................45
2.3 建立科学的 DFM 管理运行流程.............................50
2.4 培养称职的员工..........................................53
第五章　TD 企业产品 DFM 实施方法................................54
1 虚拟产品 DFM 分析（3D）......................................54

5.2 设计失效模式与效应分析(DFMEA)..............................59

第六章　结论和展望...............................................63

附录............................................................65

参考文献.........................................................77

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果...................79

致　谢...........................................................80

第一章绪论

第一章　绪　论

1.1 选题背景及研究意义

近10 年来，我国电子信息产品制造业以 3倍于GDP 增长的速度高速发展，

保持国民经济第一支柱产业的地位，我国已经成为电子信息产品制造业大国，移

动电话、程控交换机、电脑及其周边等产品以及不少电子元器件的生产量均位居世

界第一，成了名副其实的“世界工厂”。

尽管我国信息产品制造能力在上升，然而对于绝大多数劳动密集型制造型企

业而言，成本的压力也不断上升。用工成本不断上升、原材料价格不断上涨，环境

保护投入不断增加、企业承担的社会责任越来越重，市场竞争越来越激烈，利润

不断被蚕食。

2003 年，福建、珠三角逐渐爆出制造业工人“用工荒”，至 2005 年开始蔓延

到长三角地区，现在这已逐渐扩大了到全国。

针对农民工工资，通过劳动保障部门的调查，发现珠三角沿海地区平均工资

在最近 3年出现了连续增长，有的地方增长将近 20%，平均每年提高有近100 多

元，而在2004 年之前近12 年的时间内，平均只有68 元的增长。国务院发展研究

中心也对全国 17 省区做的了抽样调查结果显示，2004 年~2006 年农民工的人均月

工资增幅分别达2.8%、6.5%和11.5%，增速逐年加快。而在2010 年，部分地区的

工资涨幅达到30%～40%。根据预测，年均涨幅还将保持在 20%左右，也就是说

人力成本在未来将继续上升。

虽然无法将从 2010 年以来的十多条富士康员工生命的消失仅仅归咎于工资待

遇方面，但这也确实在一定程度上引起了制造行业的一轮加薪浪潮。这也将对制

造业的成本造成结构性的影响，有的企业为了降低成本，加速北上西进甚至外迁

而有的企业则倒逼着进行升级转型，这对珠三角、长三角产业结构的调整乃至中

国制造业都有着重要的历史性意义。

除了工资以外，随着劳动者权益的基本保证要求及不断完善，在譬如社保、

福利、培训以及假日加班费用等方面的成本也在逐步上升，并且将持续比较长的

一段时期。曾经的“民工潮”，变成了“民工荒”，这有着其深层次的原因，就是

随着人口增长放缓及老年化的趋势，“人口红利”将逐渐枯竭。将对增速下降、产

业结构及减缓城市化速度等方面造成影响。作为中国企业曾经的主要制胜优势之

TD 电子有限公司可制造性设计研究

一，即劳动力成本优势将逐渐的消失，中国生产线的一线工人的每小时报酬从

2007 年开始，已经超越了我们的主要竞争对手，比如泰国、越南、墨西哥等，这对

中国的大部分企业的国际竞争力造成极大的挑战。仅仅依靠模仿且低成本、低价格

方式的大规模制造将不再具有原有的竞争优势。

在严峻的现实面前，受打击最大的是大量中小型加工贸易型企业。各类加工

贸易型企业大都属于劳动密集型企业，人民币升值、政策变化、美国经济衰退，最

重要的是，用人成本的升高已导致许多企业“几乎无利可图”……

中国制造业所能选择的路看似有限，一是产品及结构转型或升级，但对于大

多数的制造企业，尤其是缺乏关键技术的企业，不是那么简单就可达到的事情。

二是继续寻找成本低廉的地方，即向现阶段更落后的地区转移，但面临的问题是

在这些地方，如果没有与当地特色条件的产业结构及配套的产业链，以及缺乏足

够吸引人才的环境，很难引进先进的高新技术产业，更谈不上具有竞争力的产业

优势。要再完全复制二十年前的沿海城市的过程将不太可能无法为继，且也不是

企业长久的生存之道，也就是说如果仅盯着人力成本这个条件，受客观的历史条

件的变化，企业的这种增长模式无法走太久。所以对于企业来讲，依靠廉价劳动

力来继续生存及发展不但不是长久之计，更应该说是迫在眉睫要解决的问题。

作为在“微笑曲线”最底端的组装及制造，其收益远远低于那些靠技术专利

及或者品牌服务的企业，苹果作为敢于打破常规及极具创新精神的公司就是非常

典型高收益的代表，而靠着精细且专业化的生产及产品，德国及日本企业也在品

牌及服务上维持着足够强的优势。

中国作为世界的制造业大国，需要找到自己的出路。在发展的不同阶段，增

长及生产管理模式是不同的，这是对于所有国家都是一样的。透过发达国家的历

程可以看到，不是仅仅依靠劳动力的数量来发展经济，产业结构基本上也是从农

业到工业制造业，再进入服务业的转变。但制造业永远不会消亡，知识创新、技术

进步及生产效率的改善提高才是推动制造业乃至经济持续发展的动力。

简单粗放式的经济增长方式需要得到扭转，在 2012 年，中国经济增长的预期

目标首次降到7年来的最低。政府工作报告指出，这是为了配合对加快经济发展

方式转变及提高经济发展质量合理调整的措施安排，也是为了与“十二五”规划

目标进行衔接，经济增展预期调整为7.5%。透过如此明确的信号，可以看出政府

的结构调整决心，也体现经济“软着陆”的预期。对于中国企业的发展，面临着

困难，也同样是机会，尤其是制造型企业，加快技术升级、转型、效率提升，显得

尤为重要。

在新经济形势下，无论是对劳动密集型产业，还是对于一些高新技术产业，

第一章绪论

劳动力匮乏已是不争的事实。假使这一状态难以得到根本扭转，中国制造还能以

“低廉的劳动力成本”作为一项竞争力吗？

由于上面的这些原因，为了生存及谋求发展，虽然中国的制造型企业面对如

此巨大的压力，仍有众多的企业不断改变，并采取多种方法。为了解决企业理念、

发展、市场拓展、组织运营等问题，透过战略规划、企业改制、组织流程、营销体系

建设等手段进行管理及实力的增强；为了降低营运成本的问题，通过物流改善、

ERP(企业资源规划系统) 、开源节流等来实现；为了提升企业竞争力，采用精益

化生产（LeanProduction, LP）的理念流程或友善的可制造性设计的开发，以达到

不断改善并减少或消除生产过程浪费来降低成本。

从客户角度来说，需求总是存在的，问题是我们如何发掘并以最快的速度，

最适合的成本，最符合客户期望的品质来满足客户的需求。从市场角度来看，在

产品利润的微笑曲线中，在设计、制造、销售这三大环节中，谁掌握了设计或销售

这两部分，谁就有可能掌握最大利润。因此当我们换成成本角度来看，同样道理

如果在产品从开发及试产初期阶段就能做到更加全面的规划及可制造性评价，则

可达成更短的开发周期、更高的品质及更具量产化优势的目的，在未来的生产成

本及品质成本控制上起到事半功倍的效果。

本课题希望以源头管理的思想为指导，透过对并行工程的重要组成部分，即

可制造性设计的研究，以 TD 公司中占据半壁江山的重点产品--可携式电源供应

器产品为例，分析并优化符合企业实际状况的可制造性设计流程及方法，以期望

达到缩短产品开发周期、提升产品品质及降低生产成本，从而提升企业竞争优势

并提供优质可靠的产品，同时也作为中国类似制造企业的有益借鉴。

1.2 国内外研究现状

传统的串行工程，是很长时间以来大多数新产品设计开发一般所采用的方法。

其流程通常是先从概念设计，到具体产品规格设计，然后样品制造，验证试验，

再进行修改的循环，直至生产出货。所经历的部门是线形传递下去的，通常是设

计研发部到生产工艺部，再到加工制造部，最后是系统集成测试部门等，中间没

有同步进行环节，针对产品所需要进行的修改也是各部门依据自己的要求进行。

这种方法流程有着一些比较明显的缺点，比如产品开发周期长而无法适应市场竞

争的要求，主要是因为一一传递导致实效性差，且各部门交集小，没有全面系统

地讨论造成设计变更量增加。然而现在面临的市场环境是，产品功能升级及客户

要求快速变化，实际产品的使用周期不断缩短，可是产品功能及客户要求越来越

高，产品开发周期相对而言有越来越长。因此需要企业在新产品开发时采用更合

TD 电子有限公司可制造性设计研究

理的手段，在开发阶段更早的做出正确的决策，以达到在缩短开发周期的同时还

能兼顾产品质量提升、开发成本及未来大量生产成本的降低。

国内外学者对于并行工程、可制造性及 DFM 在新产品设计开发的管理应用、

实施方法及效果进行了研究和探讨。

(1)并行工程的管理应用

崔剑平等（2006）对于并行工程及实施，认为并行工程强调群众智能，强调

设计、制造的并行性，实施并行工程可以增强功能的实用性、效益明显性，降低生

产成本，提高产品质量，缩短产品投放市场的时间。HP公司采用并行工程来改进

产品质量，实施的结果是公司全部产品的综合故障降低了83%，制造成本减少了

42%，而产品开发周期缩短了35%[1]。熊光楞(2001)对并行工程的定义、特征及实

施做了详细的解释，指出并行交叉及尽早开始是其主要特征[2]。王润孝(2006)针

对产品可制造性中的可加工性提出了基于制造约束规则的加工可行性定性评价和

基于模糊综合评判的加工可行性定量评价两种评价方法,并将此两种评价方法成

功的应用于某型产品的并行设计系统中,取得了良好的效果[3]。杨西惠等

（2009），通过对产品开发流程、评价阶段划分、评价特点以设计管理概念等的探

讨，指出：产品设计项目的质量、评估的过程性、以及管理的科学性是保证产品设

计项目顺利进行、产品设计声誉的有利武器[4]。高雄波等(2008),研究认为并行工

程的核心内容包括过程重组、产品开发队伍重构、数字产品定义和协同工作环境以

及实现这4个方面集成的支撑环境--并行工程集成框架。强调产品设计过程上、下

游协调与控制和多专家系统协同工作，产品信息与交换是并行设计的基础[5]。石

双元（2006）指出，流程管理是一种以规范化地构造一种端到端的卓越业务流程

为中心,以持续地提高组织的业务绩效为目的的系统化方法,在对知识管理和流程

管理分析的基础上,建立了基于知识管理的流程管理模型,初步探讨了如何让知识

管理更好地为流程管理服务[6]。李耀土等（2008）针对并行工程，认为在企业新

产品开发中并行工程实施效果的可能影响因素涉及到战略、团队特征、成员特征、

领导支持、评价奖酬、流程和技术等因素，以上这些因素对最终的实施效果产生显

着的正向影响作用, 其关键因素依次为流程、团队特征和战略[7]。朱泽木（2007）

从流程管理的角度，分析认为流程管理强调的不是制度的多少，而在于这些制度

是否符合流程管理的要求，是否有利于提高流程效率[8]。刘国余（2007）提出关

于设计管理的观点，项目管理是为了实现共同目标，对现有的可资利用的设计资

源进行有效的调用[9]。郑立明等（2006）对流程管理的定义进行概括,指出流程管

理既是一种管理方法,也是一种运作技术。基于流程管理的本质特征,提出了实施

流程管理的一般模型,并分析了流程管理的技术构成[10]。刘胤等（2010）以并行

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TD电子有限公司可制造性设计研究摘要可制造性设计是产品设计与制造连接的一个重要环节，是提升企业竞争力、降低生产成本、促进行业甚至国家的新产品设计及工艺水平不断提高的重要手段。与其它行业相比，我国大部分电子组装类企业目前仍然严重依赖大量的人力投入相比较于掌握先进设计、制造技术的发达国家，可制造性设计的理念及推展程度尚处于落后水平，我们尚有很多的工作要做。作为行业龙头的TD电子有限公司可携式电源适配器生产厂，受益于全球笔记本电脑市场需求不断增长、国内经济高速发展等外部条件的推动，其设计制造的可携式电源产品已经稳步向全球顶级系统厂商供货，并占据半壁江山，不断创造骄人的业绩。随着公司规模和业务的不断扩...

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