现代家具的装配与拆卸设计

现代家具的装配与拆卸设计
DFA & DFD for Modern Furniture

-- 徐秋鹏  陈立未  张福昌

摘   要
通过对工业产品装配阶段和拆卸及回收利用阶段进行的简要分析，说明了在产品开发设计阶段采取装配设计和拆卸设计对于简化生产工艺、节约产品成本以及对产品维修和回收再利用的重要生态意义。同时简单介绍了拆装家具的起源与发展，分析了家具拆卸性能设计存在的主要问题以及人们对拆装家具存在的一些错误认识，并提出了通过拆装设计提高现代家具生态水平的，从而提高产品竞争力的建议。

Abstract
Through brief analysis of the processes of assembly, disassembly and recycle of industrial products, the significance for the techniques, cost, maintenance and recycle are introduced when DFA&D was utilized at the beginning of industrial design. In addition, the present situation of DFA&D furniture and some misunderstanding about it are also referred. At the end, improving the ability of competition though DFA&D design is offered for modern furniture.

关 键 词：家具；拆卸；装配；设计；回收
Key Words: Furniture; Disassembly; Assembly；Design; Reclaim

随着工业的快速发展和人们生活水平的提高，每年的废弃产品数量在不断增加，根据统计的结果，全世界制造业每年大约生产55亿吨无害废物和7亿吨有害废物[1]。图1是德国每年的汽车、家庭器具、消费电器、控制设备及信息系统的废弃物数量分布情况。工业产品废弃物的数量每年都在增加，而有效的回收利用率却不是很高，这些废弃物不仅造成资源和能源的巨大浪费，同时也对地球的环境造成了极大的压力和危害。要使废弃产品的零部件经过修配或其它处理以后可以再次利用，那么这些零部件就应该能够被方便地拆卸下来。可见产品的拆卸性能是产品能够再生的重要前提，直接影响着产品的可回收和再利用的程度。面向拆卸的设计就成为解决产品回收和再利用的有效设计方法。同时，这种设计方法也是生态设计的重要途径之一。

现代的工业制造中，装配工作量大约要占整个产品生产工作量的20%，装配费用占制造总费用的20~30%，在装配中若发现了问题，费用就会增加50%[1]。法国对355家公司的调查结果表明，通常产品设计是面向功能而不是面向装配的，结果导致产品的装配难度很大，生产周期长，产品成本高，装配质量难以保证，从而使产品的装配性成为制约生产的瓶颈。解决的办法通常是增加装配工人，增加装配机械和检测设备。而这些方法无疑都会导致产品成本的上升。

在目前的产品设计过程中，人们普遍对产品的可制造性关注较多，而对产品的可装配性和拆卸性则考虑的相对较少。因而经常出现设计出来的产品结构不完善或可拆装性能差，从而导致制造出来的零件无法进行安装或拆装难度大，需重新返工的情况。因此，在产品的设计过程中采用拆卸和装配设计，对提高拆装零部件的效率，降低拆装费用和提高产品的回收利用率具有十分重要的意义。

1、 拆卸设计与装配设计概述

装配与拆卸设计（Design for Assembly and Disassembly, DFA&DFD）的基本含义是：在产品设计阶段就同时考虑到产品的可装配性能和可拆卸性能，从装配和拆卸的观点提供一套理论和方法，在产品的设计过程中利用各种技术手段如建模、分析、评价、规划、仿真等，充分考虑产品的装配与拆卸环节以及其相关的各种因素的影响，以便在保证产品功能要求的前提下，使产品装配与拆卸的成本最低。

1．1  DFA 与DFD之间的关系

拆卸与装配正好是相反的两个过程，所以装配设计（DFA）与拆卸设计（DFD）之间既有相同点又有不同点。它们的实质不同：装配的实质是建立零件之间的某种约束关系；拆卸则是解除这些关系。目的不同： DFA针对的是产品的装配阶段，通过简化产品的设计达到减少产品装配费用的目的；DFD则主要是针对产品的维修、报废处理阶段，使产品能够方便地拆卸、循环利用和安全地进行报废处理。而它们的相同点就在于：DFA与DFD可以共享相同的产品设计模型，运用相似的分析和评价方法。

单纯依照装配设计（DFA）设计原则设计出来的产品不一定便于拆卸，反之，依照拆卸设计（DFD）原则设计出来的产品也不一定便于装配，二者之间的不同点使得它们的结合（集成）很必要，而那些共同点使得它们之间的集成也具有可行性。可见，产品的拆卸过程与装配过程是密切相关的，在产品设计的初级阶段同时进行装配设计和拆卸设计，特别有助于产品设计的集成和产品综合质量的提高。

1．2  实施装配与拆卸设计的意义

在产品设计阶段实施装配与拆卸设计具有重要的意义，主要表现在以下几个方面：
（1）有助于提高整个产品开发过程与拆装环节自身的效率，降低生产成本
有关资料表明[1]，产品总成本的70%是在产品设计开发阶段决定的，而设计开发的费用在产品的总成本中只占5%，运用DFA＆DFD方法对产品的整个结构进行优化，可以使错误在早期得到改善，避免后续环节中可能产生的不便，从而提高了整个产品的开发效率和成本；
（2）同时研究DFA＆DFD，有利于产品设计集成和综合质量的提高，同时对产品进行DFA＆DFD的设计，可以有效的协调产品对可装配性能和可拆卸性能的要求，从而系统的提高产设计的综合质量；          
（3）DFA＆DFD中对可拆卸性能的研究，能够方便产品的维修和回收处理，符合可持续发展要求产的品可拆卸性是产品维修和回收利用的前提条件。良好的可拆卸性将方便产品的维修，延长产品的使用周期，从而推迟新的废弃物产生的时间；另外，良好的可拆卸性能还方便废弃物的处理，既可节约资源又有益于环境保护。

家具制造业需要消耗大量的自然资源和能源。近年来家具产业迅速发展，根据意大利米兰CSIL工业研究中心调查，世界家具业目前的年产量是2000亿美元[10]，每年要消耗大量的能源和资源。家具产品随着建筑业的迅猛发展和人们住宅条件的不断改善，淘汰率大幅增长。目前西方国家的富裕阶层每年要扔掉数百万张写字台、椅子、餐桌、橱柜、床垫等家具。但是目前废旧家具的回收利用率很低，其中原因之一，就是设计产品时没有考虑其拆卸回收性能，零部件和材料缺乏必要的标识，结果使有用的和无用的材料及零部件难以拆卸分离，使很多可重复利用的零部件无法有效地再利用，即使有些产品能够拆卸回收，但花费的代价已使其失去了回收利用的价值。