如何定義一個零件的復雜度，一直是工程師持續在思考和探討的話題，那么今天我們來聊一聊零件的復雜度。
前面文章已經介紹過何謂復雜度，復雜度即數量多少的問題。產品的復雜度有：零件數量、裝配關系、裝配時間、DFA指數等。那么在零件層級有哪些屬性可以進行數量多少的分析呢？我們今天來深入聊一聊零件的DFM設計。DFM即Design for Manufacturing，翻譯為中文叫“面向制造的設計”，應用的場景為零件的可制造性，通過分析零件的復雜度，從而降低零件的復雜度，以達到減少零件的制造時間和制造錯誤，從而達成零件成本降低的目標。
如下圖1，有金屬件，有塑料件，有些零件是注塑的，有些零件是壓鑄的，有些零件是鈑金沖壓的，且不同零件之間有不同的結構即幾何形狀。
由此，我們可以將零件的復雜度歸納總結為零件的材料、工藝、結構（幾何形狀）、材料和工藝、工藝和結構的復雜度的分析，通過零件這些屬性的分析，減少零件的制造時間。那么我們一一來分析一下這些屬性的復雜度。
第一，什么是材料的復雜度。前面說過，復雜度即數量多少的問題。對于材料來說，材料用量的多少以及加工這個材料時間的多少即為材料的復雜度。
首先，材料用得越少，通常情況下對應該材料的加工時間也會越少。為了讓零件材料盡量少，我們通常會從3方面進行零件的輕量化設計，①使用競品對標分析，進行零件小型化設計，確保零件的厚度和尺寸是最優的；②評價零件的表面是否有價值，如果無價值盡量進行鏤空設計（只適用于模具加工的零件）；③家族零件設計，也就是一套模具同時生產出多個零件。
其次，當我們完成輕量化設計優化之后，我們進行材料可制造性的評價，材料加工得越快，那么該材料的可制造性越好。材料屬性里面，什么是影響材料加工速度的因子呢？當然就是材料的硬度或材料的熔點。在滿足零件場景使用的材料選擇下，材料的硬度越小或者是材料的熔點越低，那么該材料越容易加工，即該材料的復雜度越小。
金屬里面鋁或常用鋁合金的硬度是非常易于加工的，如果用于模具加工例如壓鑄，鋁的熔點也是相對低的，所以鋁合金被廣泛應用于各類產品。塑料里面熔點比較低的有PP等材料，在模具加工的時候能耗低且較快達到熔點問答進行模具加工。
第二，什么是工藝的復雜度。工藝的復雜度我們可以簡單理解為哪些工藝加工更高效，工藝時間短工藝步驟少。首先，我們對常見的零件加工工藝進行匯總及歸類總結如圖2：
當前常見的零件加工工藝分為5大類，分別為冷凝工藝、變形工藝、鈑金加工工藝、輪廓加工工藝及金屬去除工藝。僅從加工速度來看，效率最高的為冷凝工藝……效率最低的為金屬去除工藝，也就是說工藝最簡單的為冷凝工藝，最復雜的為金屬去除工藝即機械加工工藝。當然我們選擇零件加工工藝需要考慮的因素不僅僅是加工效率，還有很多其他因素例如產量、精度、尺寸……成本等因素。
第三，怎么定義零件結構的復雜度。按照以上邏輯，我們把結構的復雜度轉化為加工效率來分析，那么影響加工效率的結構因素有哪些呢？其一，盡量避免異形面，異形面即為形狀不規則面，反之方形、圓形等形狀稱之為規則形狀；其二，盡量少的零件表面塊，表面塊越少零件越易于加工，何為表面塊？見下圖3：
圖3
從左到右表面塊分別為10、6、3、3，這些零件結構對應的表面塊越少，零件越容易加工，我們可以想想一下，如果零件的加工工藝是機加工、注塑、壓鑄，那么他們對應的加工速度最快的應該就是表面塊最少的零件；其三，基準面要少，盡量只有一個基準面，這樣可以避免零件加工的時候反復的裝夾、工序過多帶來的加工時間過長，且累計公差大；其四，零件長徑比居中。什么是長徑比？見下圖4，即為L/D：
圖4
長徑最佳的比值在0.5~3之間。小于0.5，比值過小，意味著零件很短但是直徑很大，帶來的零件加工難題是不容易裝夾，或容易帶來加工誤差。大于3，意味者零件很細長，為了解決加工過程中可能的零件變形，我們通常會選用剛度更好的材料或者是使用工裝夾具，不管是哪一種情況，毫無疑問，都會帶來過長的零件加工時間；最后，零件的公差要求盡量放寬。嚴格的公差很容易讓工程師誤認為是高質量高品質，其實答案是不確定的，有些嚴格的公差會帶來高品質，有些反之會帶來質量問題，例如內應力。但是嚴格的公差肯定會帶來過長的加工時間、過高的零件報廢率、以及昂貴的加工設備等問題。
至此，我們已經詳細介紹了零件復雜度的分析，但相信小伙伴們的腦袋里面有一個大大的問號：那么多維度的零件復雜度分析，看起來就很復雜。為了消除到這個打問號，我們要引入DFM指數的概念。前面介紹的零件復雜性分析維度，都轉化為加工速度的問題，而加工速度最終會與零件成本掛鉤，那么DFM指數公式如圖5：
DFM指數范圍為0~100，指數越大越好，越大代表零件越容易加工制造，甚至不需要加工，那么零件就越簡單。建議將此方法引入到公司的設計規則指引里面去，長期以往，公司的零件極簡設計將越來越具有競爭力。你學會了嗎？
科理咨詢，歷經33載的沉淀與積累，始終致力于企業創新與智能制造能力的深度提升，運用先進科學的工具和嚴謹的方法論，已成功助力眾多企業實現全面成本優化。科理擁有四大核心事業部—創新、制造、服務及AI人工智能，它們相互協同共同為客戶提供全方位的解決方案。同時，我們在全國多地設立對標創新中心，這不僅是與客戶溝通的橋梁，也是近距離了解創新降本最新應用的基地。
