製品設計と製造を考慮した設計

製品設計と製造を考慮した設計は、コンセプトを生産可能な製品へと転換するものであり、ユーザーのニーズと材料、プロセス、コスト、組み立ての現実を統合します。

Definition

製品設計と製造を考慮した設計とは、コンセプトから生産に至るまで製品を開発する実践であり、効率的、信頼性高く、経済的に製造できることを保証するものです。

Scope

このトピックでは、ニーズの特定とコンセプトの生成から、具現化、詳細設計、プロトタイピング、生産に至るまでの製品開発プロセスを扱います。製造・組立配慮設計（DFMA）は、設計上の決定が製造可能性、部品点数、コスト、品質にどのように影響するかを扱い、材料選定は機能と形態を材料の特性と加工に結びつけます。

Core questions

• 構造化された開発プロセスは、コンセプトを製造可能な製品へとどのように移行させるのでしょうか？
• 設計上の選択は、製造コスト、部品点数、組み立てにどのように影響するのでしょうか？
• 機能的および美的要件を満たすために、材料とプロセスはどのように選択されるのでしょうか？
• 生産前にリスクを低減するために、プロトタイピングとテストはどのように使用されるのでしょうか？

Key theories

構造化された製品開発プロセス

UlrichとEppingerは、製品開発を、マーケティング、設計、製造を統合する段階的で部門横断的なプロセス（計画、コンセプト開発、システムレベルおよび詳細設計、テスト、立ち上げ）として記述しています。

製造・組立配慮設計

Boothroyd、Dewhurst、Knightは、DFMAを、設計の初期段階で部品点数を体系的に削減し、組み立てを簡素化するための手法として形式化し、製造可能性を事前に考慮することで大幅なコスト削減が実現されることを示しました。

History

20世紀に入り製品がより複雑になるにつれて、企業は製品開発を管理されたプロセスとして形式化しました。1970年代後半からBoothroydとDewhurstによって開発された製造・組立配慮設計手法は、設計上の決定がコストに与える影響を定量化し、その後、コンピュータ支援設計、シミュレーション、積層造形がプロトタイピングと設計と生産の連携を変革しました。

Debates

創造性と製造可能性

初期の設計は、イノベーションを最大化するために制約を設けるべきではないのか、それともDFMAが提唱するように、高価な後期の変更を避けるために、最初から製造およびコストの制約によって規律されるべきなのか、という議論があります。

Key figures

• Karl T. Ulrich
• Steven D. Eppinger
• Geoffrey Boothroyd
• Peter Dewhurst
• Michael Ashby

Seminal works

• ulrich2016
• boothroyd2011
• ashby2014

Frequently asked questions

製造・組立配慮設計（DFMA）とは何ですか？

DFMAは、製品をより簡単かつ安価に製造および組み立てできるように設計するための方法論であり、主に部品点数を削減し、組み立て作業を簡素化することで、これらの決定のほとんどは設計の初期段階で行われます。

製品設計において材料選定が重要なのはなぜですか？

材料の選択は、製品の性能、コスト、外観、製造可能性、環境への影響を決定します。Ashbyの手法のような体系的な選定方法は、材料特性を機能要件と設計目標に適合させます。