Design for Manufacturability and Assembly: Your Guide to a Smarter Manufacture Process

이 글에서는 DFM이 무엇인지 살펴보겠습니다. 그리고 이를 통해 어떻게 시간과 돈을 낭비하고 화를 내는 것을 방지할 수 있는지 살펴볼 것입니다. DFM의 쉬운 규칙을 배우게 됩니다. 이러한 규칙은 좋은 제품 디자인을 돈을 버는 훌륭한 제품으로 바꿀 수 있습니다. 이 가이드는 처음부터 제품을 더 쉽게 제작할 수 있는 방법을 알려드립니다.

제조를 위한 디자인(DFM)이란 정확히 무엇인가요?

그렇다면 제조를 위한 디자인(DFM)이란 무엇일까요? 간단히 말해서 DFM은 제품을 제조하기 쉽도록 설계하는 작업입니다. 쉬운 개념이지만 매우 강력한 개념입니다. DFM의 주요 목표는 제조 공정을 최대한 쉽고 저렴하게 만드는 것입니다. 이는 제품 디자인 프로세스의 주요 부분입니다. 이러한 작업 방식은 제조 및 조립을 위한 설계(DFMA)라고도 합니다.

장난감 블록으로 조립한다고 생각하세요. 조립을 시작하기 전에 가지고 있는 블록에 대해 생각하죠. 또한 블록이 어떻게 서로 맞을지도 생각하죠. 가지고 있지 않은 특별한 블록이 필요한 탑을 디자인하지는 않죠. DFM도 마찬가지입니다. 디자이너는 "블록"에 대해 생각하게 됩니다. 이러한 "블록"은 초기 디자인을 완성하기 전에 사용할 수 있는 도구, 재료 및 제조 방법입니다. 여기서 디자인의 개념은 디자인 프로세스의 창의적인 부분을 공장에서 실제로 할 수 있는 것과 연결하는 것입니다.

DFM은 설계 엔지니어와 제조 엔지니어가 함께 일하는 방식입니다. 이들은 프로젝트 초기에 서로 이야기를 나누고 자주 대화를 나눕니다. 함께 이야기를 나누면 제품 제작에 있어 문제를 발견하고 해결하는 데 도움이 됩니다. 이를 제조 가능성 문제라고 합니다. 생산 공정에서 제품이 만들어지기 훨씬 전에 문제를 해결할 수 있습니다. 이 쉬운 공동 작업 단계는 최고의 디자인을 만들기 위한 좋은 DFM 계획에서 가장 중요한 부분입니다. 이것이 바로 제조 가능성을 고려한 디자인의 핵심입니다.

제품 개발에서 DFM이 중요한 이유는 무엇인가요?

모든 제품 개발 프로젝트에서 많은 비용이 설계 프로세스 초기에 결정됩니다. 실제로 연구 결과에 따르면 제품 제조 비용의 최대 80%가 설계 단계에서 결정된다고 합니다. 이것이 바로 DFM이 중요한 이유입니다. 설계가 완료될 때까지 기다렸다가 제조 방법을 고민한다면 비용과 시간을 절약할 수 있는 매우 큰 기회를 놓치는 것입니다. DFM을 구현하면 상황이 달라집니다.

DFM에 집중하지 않으면 큰 문제가 발생할 수 있습니다. 단순하지 않은 부품은 제조하기 어려울 수 있습니다. 이로 인해 실수와 낭비가 발생할 수 있습니다. 특수 재료를 사용하거나 매우 정확한 치수를 측정해야 하는 경우 제품 제조 비용이 상승할 수 있습니다. 이러한 제조 문제로 인해 작업이 늦어지고 수익이 줄어들 수 있습니다. 저는 부품 하나를 제조하는 데 드는 비용이 너무 높아서 프로젝트가 실패하는 것을 본 적이 있습니다. 초기 디자인은 서류상으로는 훌륭해 보였지만 실제로는 큰 문제였습니다.

제조 공정을 위한 좋은 디자인은 다리와 같은 역할을 합니다. 설계 팀과 생산 팀을 연결합니다. 설계가 선택한 제조 공정에 최적화되도록 도와줍니다. DFM 프로세스는 나중에 변경해야 하는 설계 변경 횟수를 줄여줍니다. 변경 횟수가 적다는 것은 제품을 더 빨리 시장에 출시할 수 있다는 뜻입니다. 또한 팀원들의 만족도도 높아집니다. 전체 제품 개발 여정이 더 쉬워집니다.

제조를 위한 디자인의 핵심 원칙은 무엇인가요?

DFM을 잘 수행하려면 몇 가지 간단한 규칙을 따라야 합니다. 이러한 제조를 위한 디자인 원칙은 올바른 디자인 결정을 내리는 데 도움이 됩니다. 또한 제품을 제조할 팀이 일을 더 쉽게 할 수 있도록 도와줍니다. 저는 이를 스마트 제품 디자인의 황금률이라고 부릅니다. 이러한 핵심 원칙은 제품을 얼마나 쉽고 저렴하게 제조할 수 있는지에 큰 차이를 만듭니다.

첫 번째 규칙은 더 적은 수의 부품을 사용하는 것입니다. 부품 수가 적으면 구매해야 할 부품도 적고 관리해야 할 부품도 줄어듭니다. 또한 조립 과정이 더 간단해집니다. 따라서 제조 비용이 당장 낮아집니다. DFM 원칙의 또 다른 주요 아이디어는 가능하면 공통 부품을 사용하자는 것입니다. 특수 맞춤형 부품은 비용이 많이 들고 구하는 데 시간이 오래 걸립니다. 일반적인 나사, 볼트, 브래킷을 사용하면 항상 제품을 더 쉽게 제조할 수 있습니다. 또한 제조 및 조립 과정도 간소화됩니다. 이러한 제조 원칙을 위한 디자인은 작업의 기본입니다.

다음은 작업을 안내하는 데 도움이 되는 DFM의 가장 중요한 몇 가지 원칙입니다.

DFM 프로세스는 실제로 어떻게 작동하나요?

제조 공정 설계는 단순한 한 단계가 아닙니다. 제품 개발 과정에서 발생하는 일련의 단계와 점검 사항입니다. 초기 디자인에 대한 아이디어가 떠오르는 순간부터 시작됩니다. 첫 번째 단계는 디자이너와 제조 전문가가 대화를 나누는 것입니다. 이 메인 DFM 팀은 처음부터 끝까지 함께 작업합니다.

다음으로 팀은 DFM 분석을 수행합니다. 제품 설계를 살펴보고 어려운 질문을 던집니다. 이 부품을 제조할 수 있을까? 더 간단한 방법은 없을까? 어떤 문제가 발생할 수 있는가? 이 설계 검토에는 특수 컴퓨터 프로그램이나 간단한 체크리스트와 같은 DFM 도구가 사용됩니다. 이러한 도구는 잠재적인 제조 가능성 문제를 파악하는 데 도움이 됩니다. 이 DFM 분석의 목표는 이러한 문제를 아직 저렴하고 쉽게 해결할 수 있을 때 찾아내는 것입니다. DFM은 더 나은 제조를 목표로 합니다.

DFM 분석 과정에서 팀은 모든 것을 확인합니다. 부품의 모양, 선택한 재료, 치수를 확인합니다. 제조 및 조립에 대한 전체 계획을 확인합니다. 이 DFM 분석의 결과는 제안 목록입니다. 그런 다음 설계 엔지니어는 이 정보를 사용하여 설계를 최적화합니다. 이러한 설계, 확인, 개선의 패턴은 설계가 손쉬운 제조를 위해 최적화될 때까지 계속됩니다. 이것이 바로 강력한 DFM 관행의 모습입니다.

DFM이 정말 제조 공정을 간소화할 수 있을까요?

네, 가능합니다. 이것이 DFM의 주요 목표 중 하나입니다. 제조 공정이 간단하면 비용이 저렴합니다. 또한 더 빠르고 더 신뢰할 수 있습니다. DFM을 염두에 두고 제품을 설계하면 생산 공정에서 어려운 단계를 적극적으로 제거하게 됩니다. 제품을 실제로 제조할 사람들의 삶을 더 편하게 만드는 것입니다.

DFM은 몇 가지 면에서 도움이 됩니다. 첫째, 설계를 단순화하여 제조 및 조립에 필요한 단계 수를 줄일 수 있습니다. 단계가 적다는 것은 실수할 가능성이 적다는 것을 의미합니다. 또한 조립 공정이 더 빨라진다는 의미이기도 합니다. 이는 제조 속도를 높이는 데 직접적인 도움이 될 수 있습니다. 둘째, DFM은 단순하고 반복 가능한 제조 작업을 사용하도록 유도합니다. 일반 도구와 기계로 만들 수 있는 부품을 설계할 수 있습니다. 이는 제조 또는 DFM을 위한 설계의 주요 부분입니다.

DFM으로 제조를 간소화하면 낭비도 줄어듭니다. 더 나은 방식으로 재료를 사용할 수 있습니다. 버려지는 부품이 줄어듭니다. 이는 단순히 비용 절감에만 그치지 않습니다. 지구에도 더 좋습니다. 좋은 DFM 계획의 전체 목표는 최적의 설계를 만드는 것입니다. 이 설계는 모든 단계를 거쳐 문제없이 제조되어야 합니다. 문제가 발생하기 전에 미리 제거합니다.

DFM의 주요 장점은 무엇인가요?

DFM 방식을 항상 사용하면 훌륭한 결과를 얻을 수 있습니다. 얻을 수 있는 좋은 점은 단순히 제조를 더 쉽게 만드는 것 이상입니다. 좋은 DFM 계획은 전체 비즈니스를 더 좋게 만들 수 있습니다. 저는 제조 설계와 디자인 계획에 대해 진지하게 고민하는 것만으로도 훨씬 더 많은 돈을 버는 회사를 보았습니다.

가장 먼저 눈에 띄는 장점은 비용 절감입니다. 제품을 더 쉽게 제조할 수 있게 되면 작업자, 재료, 공장에 드는 비용을 직접적으로 낮출 수 있습니다. 제조 비용이 낮아지면 제품을 더 저렴하게 판매하거나 더 많은 수익을 올릴 수 있습니다. 또 다른 큰 장점은 제품을 더 빨리 시장에 출시할 수 있다는 것입니다. 쉽게 제조할 수 있도록 설계된 제품은 생산 프로세스를 훨씬 더 빠르게 진행합니다. 지연과 수정해야 할 문제가 줄어듭니다.

다음은 DFM의 주요 이점 중 일부입니다:

• 제조 비용 절감: 디자인을 더 단순하게 만들고, 공통 부품을 사용하고, 올바른 재료를 선택하면 제조 비용을 절감할 수 있습니다.
• 시장 출시 시간 단축: 제조 공정이 원활하고 돌발 상황이 적으면 고객에게 제품을 더 빨리 제공할 수 있습니다.
• 제품 품질 향상: 부품 수가 적은 단순한 디자인은 종종 잘못될 가능성이 적습니다. DFM은 믿을 수 있는 제품으로 이어집니다.
• 팀워크 향상: DFM은 설계 팀과 제조 팀이 함께 일할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 그룹 간의 벽을 허물고 한 팀으로 일할 수 있습니다.

제조에 디자인을 사용하려면 어떻게 시작해야 할까요?

DFM을 시작하는 것이 어려울 필요는 없습니다. 작은 단계부터 시작할 수 있습니다. 제조를 위한 설계를 구현하는 가장 중요한 단계는 설계 초기부터 대화를 시작하는 것입니다. 설계 엔지니어와 제조 전문가를 같은 공간에 모이게 하세요. 첫 번째 도면과 아이디어를 함께 살펴보도록 하세요.

쉬운 디자인 가이드라인을 만드세요. 한 페이지에 체크리스트를 작성할 수 있습니다. 다음과 같은 질문이 포함될 수 있습니다: 더 적은 수의 부품을 사용할 수 있는가? 일반적인 나사를 사용하고 있는가? 이 부품을 제조하는 데 특별한 도구가 필요한가? 이러한 DFM 가이드라인은 팀이 함께 작업할 수 있는 공유 계획을 제공합니다. 제품 설계에 참여하는 모든 사람이 이러한 기본 DFM 원칙을 이해하도록 하세요.

또한 팀원들에게 교육을 제공해야 합니다. 설계 엔지니어에게 다양한 제조 공정 선택에 대해 교육하세요. 설계자가 부품이 어떻게 만들어지는지 이해하면 더 나은 선택을 할 수 있습니다. 그들은 제조 전문가처럼 생각하기 시작합니다. 이러한 공유 지식을 구축하는 것은 DFM을 회사 운영 방식의 효과적인 일부로 만드는 데 매우 중요합니다. 이것이 바로 훌륭한 DFM 프로그램을 구축하는 방법입니다.

적층 가공이 제조 설계에 변화를 가져올까요?

네, 큰 의미에서 그렇습니다. 많은 사람들이 3D 프린팅이라고 부르는 적층 제조는 기존의 DFM 규칙 중 일부를 변경합니다. 금속 절삭과 같은 기존의 제조 방식은 종종 재료를 떼어내는 방식으로 작동합니다. 이러한 방식으로는 복잡한 형상을 제조하기 어렵고 비용이 많이 들 수 있습니다. 하지만 적층 제조는 부품을 한 층씩 쌓아 올립니다. 이를 통해 새롭고 흥미로운 일을 할 수 있습니다.

이로 인해 적층 제조를 위한 설계(DFAM)라는 새로운 연구 분야가 탄생했습니다. DFAM을 사용하면 복잡한 부품을 만드는 데 추가 비용이 거의 들지 않습니다. 부품 내부에 복잡한 모양을 만들 수 있습니다. 또는 여러 부품을 하나의 복잡한 부품으로 결합할 수도 있습니다. 다른 방식으로는 불가능할 것입니다. DFM의 목표는 여전히 동일합니다. 제조 품질을 최대한 높이는 것이 목표입니다. 하지만 따르는 정확한 규칙은 달라질 것입니다.

예를 들어, DFM의 핵심 원칙은 더 적은 수의 부품을 사용하는 것입니다. 적층 제조는 이를 매우 잘 활용합니다. 10개의 서로 다른 부품으로 구성된 그룹을 하나의 부품으로 인쇄할 수 있습니다. 이렇게 하면 제조 및 조립 프로세스가 훨씬 더 간단해집니다. 하지만 새로운 것에 대해서도 생각해야 합니다. 지지 구조와 프린팅 방향에 대해 생각해야 합니다. 따라서 도구는 다르지만 DFM의 주요 아이디어는 동일합니다. 특정 제조 공정에 맞게 설계하는 것입니다. 여전히 매우 중요합니다.

좋은 DFM 플랜을 해치는 일반적인 실수는 무엇인가요?

최선을 다해도 일이 잘못될 수 있습니다. 저는 DFM 계획을 약하게 만들 수 있는 몇 가지 일반적인 실수를 보았습니다. 가장 큰 실수는 시작을 너무 오래 기다리는 것입니다. 설계 단계가 거의 완료된 후에 DFM 분석을 수행하면 너무 늦습니다. 변경에 따른 비용이 많이 듭니다. 사람들은 되돌아가서 다시 시작하고 싶어하지 않습니다. 성공적인 DFM은 첫날부터 시작해야 합니다.

또 다른 실수는 사람들이 서로 대화하지 않는 경우입니다. DFM은 팀 활동입니다. 디자이너와 제조 전문가가 대화하지 않으면 프로세스가 실패합니다. 또는 서로의 말을 듣지 않는다면 이 또한 실패할 것입니다. DFM 프로세스는 서로를 존중하는 파트너십이어야 합니다. 디자이너는 아이디어를 들을 준비가 되어 있어야 합니다. 그리고 제조 팀은 유용한 조언을 제공해야 합니다. 설계와 제조 프로세스 간의 이러한 연결은 매우 중요합니다.

마지막으로, 실수는 제품 제조의 전체 수명을 생각하지 않는 것입니다. DFM은 제품을 처음 제조할 때만 적용되는 것이 아닙니다. 나중에 조립, 테스트, 배송 및 수리를 위한 설계도 포함됩니다. 예를 들어 6시그마 계획을 위한 설계는 오랜 시간 동안 품질에 대해 생각합니다. 좋은 DFM 프로세스는 이 모든 것을 고려합니다. 제품을 얼마나 쉽게 고칠 수 있는가? 어떻게 하면 더 저렴하게 배송할 수 있을까? 진정으로 효과적인 DFM은 전체 그림을 봅니다. 이러한 모든 것들이 제조를 위한 설계에 영향을 미칩니다.

DFM 프로세스가 더 나은 최종 제품으로 이어지도록 하려면 어떻게 해야 하나요?

DFM의 최종 목표는 단순히 더 저렴한 제품이 아닙니다. 더 나은 제품을 만드는 것이기도 합니다. 이를 실현하려면 DFM 프로세스는 처음부터 품질에 신경을 써야 합니다. 좋은 DFM 공정은 단순히 제조하기 쉬운 디자인이 아니어야 합니다. 또한 튼튼하고 오랫동안 잘 작동해야 합니다. 제품 디자인에 대한 이러한 완벽한 접근 방식은 매우 중요합니다.

DFM 프로세스를 사용하면 제품을 제조할 때 실수를 방지할 수 있습니다. 이를 "포카 요크"라고도 합니다. 부품이 잘못된 방식으로 조립되는 것을 방지하는 디자인 기능을 사용할 수 있습니다. 예를 들어 모든 면이 동일하지 않은 구멍 패턴을 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 부품을 한 가지 방법으로만 장착할 수 있습니다. DFM에 의해 안내되는 이러한 작은 설계 선택은 조립 라인에서 실수를 줄이는 것을 의미합니다. 이는 고객에게 더 높은 품질의 제품으로 이어집니다.

마지막으로, 항상 계속 배워야 합니다. 제품을 제조한 후에는 다시 돌아가서 어떻게 진행되었는지 살펴보세요. DFM 프로세스의 어떤 부분이 잘 작동했나요? 무엇이 잘 안 되었나요? 다음번에는 무엇을 더 잘할 수 있을까요? 이렇게 피드백을 받는 것이 좋은 DFM 프로그램을 훌륭한 프로그램으로 만드는 방법입니다. 피드백은 DFM 가이드라인을 개선하는 데 도움이 됩니다. 또한 시간이 지남에 따라 디자인 팀과 제조 팀의 협업 방식도 개선됩니다. 이러한 지속적인 개선을 통해 DFM은 하나의 훌륭한 제품뿐만 아니라 수많은 제품을 만드는 데 도움을 줍니다. 이것이 바로 제품의 제조 가능성과 성공을 보장하는 방법입니다.

기억해야 할 주요 사항

• 일찍 시작하세요: DFM을 고려하기 가장 좋은 시기는 디자인 프로세스를 처음 시작할 때입니다. 비용과 시간을 가장 많이 절약할 수 있습니다.
• 서로 대화하기: DFM은 설계 엔지니어와 제조 전문가 간의 대화에 중점을 둡니다.
• 단순하게 유지하세요: 최고의 디자인은 일반적으로 가장 쉽게 만들 수 있습니다. 가능한 한 적은 수의 부품과 공통 부품을 사용하세요. 이것이 DFM의 주요 아이디어입니다.
• 공정 파악: 사출 성형, 금속 절단, 적층 가공 등 정확한 제조 공정에 맞게 설계하세요.
• DFM은 비용을 절감합니다: DFM의 가장 큰 장점은 제조 비용이 저렴하다는 점입니다. 이는 더 많은 수익을 창출하는 제품으로 이어집니다.
• 공장 너머를 생각하세요: Good DFM은 제품 조립, 배송 및 수리도 고려합니다. 이는 결국 더 나은 제품을 만드는 데 도움이 됩니다. 이것이 바로 제조 및 조립을 위한 설계의 목표입니다.