Giới thiệu về DfMA
Thiết kế phục vụ sản xuất và lắp ráp (DfMA) là một phương pháp thiết kế chú trọng vào sự thuận tiện trong quá trình sản xuất và tính hiệu quả trong khâu lắp ráp. Bằng cách đơn giản hóa thiết kế sản phẩm, doanh nghiệp có thể thực hiện việc sản xuất và lắp ráp hiệu quả hơn, trong thời gian ngắn nhất và với chi phí thấp hơn.
Theo truyền thống, DfMA (Thiết kế để sản xuất và lắp ráp) đã được áp dụng trong các lĩnh vực như thiết kế ô tô và sản phẩm tiêu dùng – những ngành đòi hỏi khả năng sản xuất hiệu quả các sản phẩm chất lượng cao với số lượng lớn. Gần đây hơn, các nhà thầu xây dựng đã bắt đầu áp dụng DfMA vào việc chế tạo sẵn các cấu kiện xây dựng tại nhà máy (off-site), chẳng hạn như các tấm sàn bê tông, cột và dầm kết cấu, v.v.
DfMA kết hợp hai phương pháp luận – Thiết kế để sản xuất (DFM) và Thiết kế để lắp ráp (DFA):
Thiết kế để sản xuất (DFM)
DFM (Design for Manufacturing – Thiết kế để sản xuất) bao gồm việc thiết kế các thành phần cấu tạo nên sản phẩm sao cho dễ dàng sản xuất. Phương pháp này tập trung vào việc lựa chọn các loại vật liệu và quy trình sản xuất tối ưu về chi phí, đồng thời giảm thiểu sự phức tạp trong các thao tác sản xuất.
Thiết kế để lắp ráp (DFA)
DFA (Design for Assembly – Thiết kế để lắp ráp) tập trung vào việc thiết kế sản phẩm sao cho dễ lắp ráp. Phương pháp này hướng tới mục tiêu giảm chi phí lắp ráp sản phẩm và tối thiểu hóa số lượng các thao tác lắp ráp.
Cả DFM và DFA đều hướng tới việc giảm chi phí vật liệu, chi phí quản lý và chi phí nhân công.
Các nguyên tắc DfMA
Tương tự như phương pháp xây dựng tinh gọn (lean construction), việc áp dụng DfMA cho phép xác định, định lượng và loại bỏ các yếu tố lãng phí hoặc kém hiệu quả trong quá trình sản xuất và lắp ráp sản phẩm. Phương pháp này cũng có thể được sử dụng như một công cụ đối chuẩn (benchmarking) để nghiên cứu các sản phẩm từ đối thủ cạnh tranh.
Các nguyên tắc chính của DfMA là:
- Giảm thiểu số lượng linh kiện: Qua đó giúp cắt giảm chi phí lắp ráp và đặt hàng, giảm lượng sản phẩm dở dang, đồng thời đơn giản hóa quá trình tự động hóa.
- Thiết kế để dễ chế tạo linh kiện: Hình dạng của các linh kiện cần được đơn giản hóa và loại bỏ những chi tiết không cần thiết.
- Dung sai linh kiện: Các linh kiện cần được thiết kế sao cho nằm trong phạm vi năng lực của quy trình sản xuất.
- Tính rõ ràng: Các linh kiện nên được thiết kế sao cho chỉ có thể lắp ráp theo một cách duy nhất.
- Hạn chế sử dụng các linh kiện linh hoạt: Nên hạn chế các chi tiết làm bằng cao su, gioăng, cáp, v.v., vì việc xử lý và lắp ráp chúng thường khó khăn hơn.
- Thiết kế để dễ lắp ráp: Chẳng hạn, ưu tiên sử dụng các khớp nối nhanh (snap-fit) hoặc chất kết dính thay vì các loại ốc vít, bu-lông. Nếu có thể, sản phẩm nên được thiết kế với một linh kiện nền tảng để định vị các linh kiện khác một cách nhanh chóng và chính xác.
- Loại bỏ hoặc giảm thiểu các thao tác điều chỉnh: Việc thiết kế các chi tiết cần điều chỉnh sẽ làm tăng nguy cơ xảy ra tình trạng sai lệch thông số kỹ thuật trong quá trình sử dụng.
Các ưu điểm của DfMA
Một số ưu điểm chính của DfMA bao gồm:
Tốc độ
Một trong những ưu điểm chính của phương pháp DfMA trong xây dựng là giúp giảm đáng kể tiến độ thi công tại công trường nhờ việc sử dụng các cấu kiện được chế tạo sẵn.
Giảm chi phí lắp ráp
Bằng cách sử dụng ít linh kiện hơn, giảm bớt khối lượng công việc cần thực hiện và cắt giảm số lượng các loại linh kiện khác nhau, DfMA có thể giúp giảm đáng kể chi phí lắp ráp.
Chất lượng cao hơn và tính bền vững
Phương pháp tự động hóa cao có thể nâng cao chất lượng và hiệu quả ở từng giai đoạn.
Cách tiếp cận này có thể giúp giảm thiểu lượng chất thải phát sinh trong giai đoạn thi công, tăng hiệu quả trong công tác hậu cần tại công trường, đồng thời giảm bớt số lượt phương tiện vận chuyển vật liệu đến công trường.
Thời gian lắp ráp ngắn hơn
DFMA rút ngắn thời gian lắp ráp bằng cách tận dụng các phương pháp lắp ráp tiêu chuẩn, chẳng hạn như lắp ráp theo phương thẳng đứng và sử dụng các chi tiết có khả năng tự căn chỉnh. DFMA cũng đảm bảo quá trình chuyển tiếp từ giai đoạn thiết kế sang giai đoạn sản xuất diễn ra một cách suôn sẻ và nhanh chóng nhất có thể.
Độ tin cậy cao hơn
DfMA giúp tăng độ tin cậy bằng cách giảm số lượng linh kiện, từ đó làm giảm nguy cơ xảy ra lỗi.
Độ an toàn
Việc đưa các hoạt động thi công ra khỏi công trường và chuyển vào môi trường nhà máy được kiểm soát có thể tạo ra tác động tích cực đáng kể đối với vấn đề an toàn.
