趣说百“科”:DFMA方法和软件如何提升卡夫咖啡机的设计

发布时间:2018-08-25 13:19                

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Access Business Group (位于艾达,密歇根州)开发、生产和销售一系列耐用产品,包括拥有专利的水处理和空气过滤系统,以及获奖的咖啡机。作为Alticor公司的一个业务集团,Access Business Group拥有超过40年的产品设计和开发经验。

两年前,Access Business Group希望生产一种高端咖啡机,以支持一系列滤水器和精品口味咖啡。由此产生的卡夫咖啡机在同类咖啡机中是唯一一款得到专业咖啡协会(SCAA,咖啡行业最大的贸易集团)认可的咖啡机。

经过多次设计迭代,并使用Boothroyd Dewhurst(BDI)公司的DFMA软件,Access Business Group评估了替代设计方案,将最少零件数量从122降低到81,从而大大节省了材料和装配成本。

“我们的主要挑战,除了创造风味诱人的咖啡,是将咖啡机设计为一个流线型,高效的机器”,戈德先生说。Access Business Group借助Boothroyd Dewhurst (BDI)公司的面向制造与装配的DFMA®软件实现了其目标。

DFMA软件提供了一种检验产品结构效率和整体可制造性的系统性的手段。面向装配的设计(DFA)分析有助于工程师评估每一个零部件的贡献,因为它涉及到整个设计的成本效率和功能实现。

面向制造的设计(DFM)分析使得设计者和并行工程团队能够提前预测制造成本,并基于此对生产多功能、流线型产品的成本作出最佳权衡。

DFMA分析的主要目标之一是确定设计中必要的最少零件数量。对于Access Business Group来说,这一点已经集成到ITM(Ideas to Market, 从设计想法到入市)流程中,用于有关产品特征和能力、可制造性和公共健康相关问题的标杆研究和头脑风暴。

卡夫咖啡机需要一个马达来驱动旋转的咖啡制作篮。最初,马达是在咖啡机的底部,有一个精致的枢轴和一直贯穿整个马达的支持系统。

这个马达驱动的支持系统将在咖啡制作篮的外缘下转动O形环,并使之快速旋转。一旦咖啡制作周期开始,旋转制作篮将使咖啡提取均匀。

然而,所需的大尺寸马达使整个咖啡机显得很庞大,不符合设计团队对于外形轻盈优雅的设计预期。

DFMA有助于减少马达组件的零件数量,并引导设计者将马达移到咖啡机上端位置,更接近电源接口。

因此,设计师们发现,他们可以使用更小的马布奇马达,它需要更小的动力,并符合大多数消费者期望的流畅型线条设计。“在这种情况下,我们摆脱了一个基本的误区: 一个马达必须定位在咖啡机的底部”,戈德先生说。

Access在咖啡机设计中应用了三轮DFMA 分析。该机器是原始设计和购买组件的组合。第一轮在概念阶段测试了初步的物料清单(BOM),第二轮出现在产品开发中期, 马达被提升了位置。第三轮微调了设计。

DFA软件提供了设计团队衡量设计的客观评价指标,即 DFA指数。随着设计的装配时间和成本的降低,DFA 指数随之增加,零件被整合或取消。这张表展示了DFMA方法和软件如何帮助减少卡夫咖啡机的零件数量、成本和装配时间:

卡夫咖啡机
DFMA分析第一轮
DFMA分析第二轮
DFMA分析第三轮
DFA指数18.621.524.8
部件数量1229081
装配成本$3.20$2.12$1.93
装配时间721.08秒477.35秒433.74秒

Access保留所有先前产品的DFMA基准以供将来比较。该公司目前正在为美国市场开发一款新的咖啡机。作为下一代,它将与“母”产品进行比较。“我们在看外部竞争对手,但我们也把自己看作是我们的竞争对手”,戈德先生说。

有品位的设计得到了认可

专业咖啡协会(SCAA)是最大的咖啡贸易组织,它正式认可卡夫咖啡机在所有重力滴灌型咖啡机中具有最高的可测量的提取均匀度。

SCAA确定了改善咖啡口味的标准,包括均匀的咖啡提取、纯净水和温度控制。旋转的咖啡酿造篮管理者接触时间并最大限度地提取咖啡。纯净水采用双预过滤和专用活性炭过滤技术,获得美国国家卫生基金会的最高评分。卡夫咖啡机是唯一一款被SCAA正式认可的咖啡机。

The SCAA identifies certain criteria forimproving coffee taste, including uniform coffee extraction, clean water, andtemperature control. The spinning brew basket manages contact time andmaximizes coffee extraction. Pure water is achieved with double pre-filtrationand the special activated carbon filtration technology, which received thehighest rating from the National Sanitation Foundation. The Kahve Coffee Makeris the only brewing machine ever to be formally endorsed by SCAA.

另一方面,Access用DFMA达到的设计质量充分满足了高消费的咖啡美食家的需求,加上独有的SCAA认可,这些使得卡夫咖啡机在市场上非常畅销。

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