Złoto ukryte u konstruktorów, czyli Design For Assembly (DFA)

Realia pracy konstruktorów zwykle wyglądają tak, że menadżerowie oczekują od nich sporego tempa. Bo każda godzina pracy projektanta kosztuje. Jednak niedopracowana konstrukcja kosztuje o wiele więcej.

Konstrukcja, która nie została wystarczająco dopracowana na wczesnym etapie, generuje większe koszty produkcji i braków jakościowych. Większe niż gdyby zastosowano zasady projektowania pod montaż, czyli DFA (Design For Assembly).

Współczynnik zrozumiały dla wszystkich

Menadżerowie, którzy nie są inżynierami, najczęściej nie dysponują miarą, która pozwalałaby im ocenić, czy dana konstrukcja jest wystarczająco dobrze zaprojektowana. A na koszt montowanego wyrobu największy wpływ mają właśnie efekty pracy inżynierów projektantów.

Na poniższej infografice przedstawione są cztery obszary, na które finansiści zwykle dzielą koszty produkcji: projekt (5%), materiał (50%), robocizna (15%) i narzuty (30%). Ponieważ koszt projektowania rozkłada się na większą liczbę egzemplarzy, to jednostkowo ma najmniejszy udział w produkcie. Rzeczywistą wielkość wpływu tych czynników na koszty produkcji ilustrują rzucane przez nie cienie. Największy wpływ na przyszły koszt mają właśnie inżynierowie projektujący przyszłe urządzenie.

Rys.1. Ford Motor Co. zbadał u siebie nie tylko koszty produkcji, ale też to, co ma największy wpływ na tworzenie tych kosztów (Infografika - GRUPA ODITK, prawa zastrzeżone).

Design For Assembly (DFA) to inżynierskie podejście i zestaw narzędzi do projektowania wyrobów tak, by składały się z mniejszej liczby części i były łatwiejsze w montażu, co ma znaczący wpływ na całkowite koszty.

DFA wdrażane jest w celu obniżki kosztów i polepszenia jakości. Często pomijanym atutem DFA jest wprowadzenie zrozumiałej przez wszystkich miary określającej, jak dobrze zaprojektowana jest dana konstrukcja.

Taką miarą jest Współczynnik Złożoności (Wsp.Złoż.), wyrażany w procentach. Jest to teoretycznie najmniejsza liczba elementów, z jakiej da się zrobić złożenie, w stosunku do aktualnej liczby elementów. Niezależnie któremu inżynierowi znającemu DFA zlecimy wyliczenie współczynnika - wyjdzie to samo.

Prześledźmy to na przykładzie:

Początkowo rowerek biegowy składał się z 86 części. Po przeprojektowaniu, które wymagało wielu kreatywnych pomysłów, udało się osiągnąć tę samą funkcjonalność przy zaledwie 13 częściach. Współczynnik Złożoności wzrósł z 8,5% do 53%. Uproszczenie konstrukcji ma za każdym razem wpływ na ilość czasu potrzebną do zmontowania wyrobu oraz na późniejszą niezawodność produktu (prostsze produkty rzadziej zawodzą).

Rys.2. Redukcja liczby części składowych rowerka biegowego dzięki przeprojektowaniu zgodnie z DFA (materiały szkoleniowe GRUPY ODITK).

Współczynnik złożoności poniżej 10% wskazuje na zbyt skomplikowaną i trudną w montażu konstrukcję. Korzystając z narzędzi DFA, inżynierowie potrafią zachować funkcjonalność wyrobu przy mniejszej liczbie części, co widzimy przez rosnący Współczynnik Złożoności. Najwyższe współczynniki w praktyce mogą przekroczyć 50% - jest to "mistrzostwo świata" i w przypadku opatentowania taki wyrób trudno będzie podrobić tańszą wersją, ponieważ cena silnie wiąże się z prostotą.

Rys.3. Wpływ dobrego zaprojektowania (Wsp.Złoż.) na liczbę defektów oraz ramowe wskazówki działań w zależności od Współczynnika Złożoności (materiały szkoleniowe GRUPY ODITK).

Jak widać, wyliczenie Współczynnika Złożoności nie jest trudne. Dla sukcesu wdrożenia DFA w działach konstrukcyjnych kluczowe jest, by rozumieli go nie tylko inżynierowie. Bez jego znajomości menadżerowie i finansiści zawsze będą naciskali jedynie na szybsze ukończenie projektowania, bo nie mają rozeznania, czy taki projekt jest wystarczająco dobry.

Przedstawienie całościowych przykładów konsekwencji wysokiego i niskiego Współczynnika Złożoności w organizacji jest konieczne, jednak może nie wystarczyć. Bardzo przekonywujące są własne, pilotażowe przykłady przeprojektowania konkretnych wyrobów firmy narzędziami DFA z podaniem miar przed i po tym przeprojektowaniu. Oprócz Współczynnika Złożoności powinny być tam również zmiany dla: całkowitego kosztu produktu (materiał + praca + koszty ogólne), czasu montażu i liczby części.

DFA - korzyści i ryzyka

Wzmianki wdrożeń DFA podają liczne sukcesy - na przykład zmniejszenie kosztu produkcji przecinarki plazmowej o 35% czy trzykrotne zwiększenie zysku z metra kwadratowego powierzchni produkcyjnej (oba przykłady Mike Shipulski - Hyperterm). Jest to spowodowane zmniejszeniem liczby części składowych i ułatwieniem montażu, którego czas można zredukować w ten sposób nawet o połowę. Na tym zalety wdrożenia DFA się nie kończą - statystyki wyraźnie pokazują spadek liczby defektów. Zmniejszenie liczby części oznacza także mniej rysunków, mniej części do prototypowania, mniej ofert i wycen części, mniej stanów magazynowych i mniejszy metraż potrzebny do produkcji.

Wdrażając w organizacji DFA, warto zabezpieczyć ryzyka:

1. Szkolenia z DFA koniecznie muszą być wysokiej jakości. Pierwsze próby wdrożeń DFA w Polsce kończyły się porażką z powodu koncentracji jedynie na samej teorii.

2. Niektórzy konstruktorzy mają opór przed nowymi narzędziami. Tu wskazane są odpowiednie do sytuacji działania rozwojowe (nie tylko coaching) i stworzenie atmosfery bezpieczeństwa.

3. Bardzo ważne jest, by we wdrożeniu nie pominąć menadżerów. Jeśli nie będą przekonani, by dbać o wysoki Współczynnik Złożoności, to szybko spowodują powrót to starych praktyk - mimo że popędzanie konstruktorów zemści się później, urok zwycięstw odtrąbionych w pół drogi ciągle ma dużo słodyczy.

4. Faza koncepcji inżynierskiej bywa w DFA sporo dłuższa i nie każdemu menadżerowi wystarcza cierpliwości, co potrafi zabić całe wdrożenie. Dlatego warto poprosić o wsparcie wdrożeniowe kogoś, kto ma w tym doświadczenie.

Tytułowym ukrytym złotem u konstruktorów jest potencjał do lepszego projektowania wyrobów, co ma ogromny wpływ na koszty produkcji. Sami konstruktorzy potrzebują jednak wsparcia. Jeżeli ich menadżerowie przestaną ich poganiać, a raczej będą namawiali do dalszego uproszczania konstrukcji (co jest mierzone Współczynnikiem Złożoności), to wspólnie osiągnięte rezultaty tak wprowadzonego w życie DFA będą zdumiewać.

"Doskonałość osiąga się nie wtedy, kiedy nie można już nic dodać, ale raczej wtedy, gdy nie można nic ująć" (Antoine de Saint-Exupéry, z książki "Ziemia, planeta ludzi").

Michał Hałas, Trener GRUPY ODITK

Posłuchaj odcinka naszego podcastu "GO UP!"

„Prototypowanie - dos and don'ts”

Gościem specjalnym odcinka jest Aleksander Majorek – Head of Product Development w firmie Franke Foodservice Systems.