• DFMA
• valmistusmyötäisyys
• valmistusprosessi

Tuotteen kehitys on monivaiheinen prosessi, jonka lopputulos parhaimmillaan palvelee eri sidosryhmiä valmistajasta asiakkaisiin. DFMA mahdollistaa tuotekehitystyön tekemisen siten, että tuotteiden valmistamista ja kokoonpanoa koskevat kysymykset huomioidaan kokonaisvaltaisesti jo suunnittelijan pöydällä.

DFMA, eli Design for Manufacture and Assembly, tarjoaa työkaluja tuotteiden kehitykseen valmistus- ja kokoonpanoystävällisesti. DFMA:n tutkimus- ja kehitystyön aloittivat professori Geoffrey Boothroyd ja jatko-opiskelija Alan Redford 1960-luvulla Englannissa. Valmistukseen ja kokoonpanoon liittyvien kysymysten huomioiminen tuotekehityksen varhaisessa vaiheessa vähentää myöhemmin havaittavien ongelmien riskiä. DFMA mahdollistaa siis merkittävienkin kustannussäästöjen saavuttamisen, kun valmistukseen ja kokoonpanoon liittyvät ongelmat tulevat esiin ja ne ratkaistaan ajoissa.

Valmistusmyötäisyys tuo säästöjä

Valmistusta ajatellen DFMA tarjoaa erilaisia näkökulmia lopputuotteen optimoimiseksi. Valmistusmyötäisyys (DFM) pyrkii siihen, että jokainen tuotteeseen kuuluva osa olisi mahdollisimman helppo ja kustannustehokas valmistaa. Useimpien osien ja komponenttien valmistaminen vaatii kuitenkin useamman kuin yhden valmistusmenetelmän hyödyntämistä. DFA pyrkii minimoimaan ja optimoimaan näiden menetelmien määrän.

DFM jakaa komponentin valmistusprosessit primääri-, sekundaari- ja tertiääriprosesseihin. Lähtökohtaisesti DFM:n tavoite on saada mahdollisimman iso hyöty tuotteen ensimmäisestä eli primäärivalmistusmenetelmästä. Jos komponenttiin ei saada kaikkia haluttuja ominaisuuksia yhdellä valmistusmenetelmällä, jatketaan prosessia, kunnes komponenttiin saadaan halutut ominaisuudet. 

Valmistusmenetelmien valintaa helpottaa se, että on monia valmistusmenetelmiä, joita ei voi yhdistää samaan valmistusprosessiin. Tämän lisäksi on materiaaleja, joita ei voi yhdistää tiettyihin valmistusmenetelmiin. Menetelmien keskinäinen järjestys puolestaan muodostuu usein itsestään. Erilaiset muodot ja viimeistelyt on toteutettava komponenttiin tietyssä järjestyksessä, jotta lopputulos on halutunlainen.

DFA huomioi asentajien työn

DFMA edistää kokoonpanomyötäisyyttä ja helpottaa asentajien työtä. Kokoonpanomyötäinen suunnittelu (DFA) tuo lisäarvoa erilaisiin tuotekehitysprosesseihin. Se mahdollistaa erilaisten sidosryhmien osallistumisen suunnitteluprosessiin ja edistää suunnittelijoiden ja asentajien yhteistyötä. Kokoonpanoystävällinen suunnittelu huomioi tuotteen visuaalisen ilmeen ja loppukäyttäjän lisäksi tuotteen asentamiseen liittyvät realiteetit. Kokoonpanoystävällisyys lisää tuotteen kilpailukykyä markkinoilla.

Kokoonpanomyötäisen suunnittelun periaatteiden mukaan tuotteessa tulisi olla mahdollisimman vähän irto-osia, esimerkiksi kiinnittimiä. Irto-osien määrää voidaan vähentää lisäämällä yhteen liitettäviin kappaleisiin sovitteita ja viisteitä ruuvikiinnitysten sijaan. Osien yhteen liittäminen helpottuu myös, kun osien välinen kitka ja muut vastukset minimoidaan. Ihannetilanteessa DFA:n mukaan osat asettuvat sujuvasti paikoilleen siinä yhteydessä, kun ne asetetaan omiin paikkoihinsa.

DFA suosittelee osien suunnittelemista joko symmetrisiksi tai selkeästi epäsymmetrisiksi. Symmetriset osat voidaan asentaa tehokkaasti ilman osien pyörittelyä. Selkeästi epäsymmetriset osat on puolestaan helppo tunnistaa ja niitä asentaessa ei ole erehtymisvaaraa osien liittämisasennoissa.

DFMA käytännössä

DFMA:ta voidaan hyödyntää esimerkiksi kierreportaiden tuotekehitystyössä. Kierreportaissa on useita eri kiinnittimiä ja niitä optimoimalla ja minimoimalla voidaan helpottaa asentajien työtä. Yksi tapa vähentää irto-osien määrää, on siirtää pulteilla kiinnitettävissä askelmissa kiinnitys askelman alapuolelle sen sivujen sijaan.

Askelmien muoto puolestaan vaikuttaa porraskaiteen asentamisen sujuvuuteen. Suorapäätyinen ja symmetrinen askelma helpottaa sekä askelman että porraskaiteen asentamista. Askelmien muoto vaikuttaa myös askelman valmistusmyötäisyyteen. Suorapäätyinen askelma helpottaa askelmaritilän valmistamista, sillä suorat linjat on helpompi valmistaa ritilästä kuin kaarevat.

Kaiken kaikkiaan DFMA auttaa tuotteiden ja tuoterakenteiden yksinkertaistamisessa. Valmistus- ja kokoonpanoystävällisiä tuotekehitysmenetelmien käyttäminen vaikuttaa tuotteen koko elinkaaren aikaisiin kustannuksiin suunnitteluvaiheesta alkaen. Se edistää vuoropuhelua eri sidosryhmien välillä ja tarjoaa työkaluja menestyksekkääseen tuotekehitykseen.

Lähteet:

Pahikkala, Noora. 2025. Teollisuuden ja julkisten tilojen kierreportaiden modulaarisuuden kehittäminen. Opinnäytetyö (AMK). Konetekniikka.

Kuva: Noora Pahikkala