unit-bot更新记 PLANTS价值设计流程

· fifteenbao

昨天听了一个分享《AI时代的产品创新与设计降本》 分享会,主要是智慧芽利用专利数据库整合 TRIZ 流程做的,赶紧来优化一下我的 unit-bot, 其实之前这个 /dfma 部分就是从朱老师的《降本设计:面向产品成本的创新设计之路》改过来的,不晓得是不是国内只有他们在做这个……出现的频率也太高了。

这次更新明确了 PLANTS价值设计流程,将 5个节点 【现状研究-精益设计-先进裁剪 · TRIZ-价值创新-体系建设】分配为 12个 子agent,将之前的 竞品产品调研、拆机成本核算、降本优化建议脚本分配到了5个对应节点下面。 顺便还找到了2023年科理咨询给公司做的 workshop 的资料,参考了一下数据库的配置,在之前市场数据库、拆机数据库、标准组件库 的基础上补充了 材料数据库、工艺数据库、模具数据库、加工工具数据库、供应商应该成本数据库。

PLANS 价值设计流程


P 现状研究  →  L 精益设计  →  A 先进裁剪  →  N 价值创新  →  S 体系建设
3 agent       2 agent (DFMA)  2 agent (TRIZ)  3 agent       2 agent

PLANS 价值设计流程

一条从现状研究到体系建设的极致降本路径。

阶段 全称 核心方法 关键活动 产出
P 现状研究 拆解分析 · 对标研究 · MVP 分析 产品定位与需求分析 → 竞品对标 → 实物拆解 → 装配流程逆向 → 质量/维修问题归集 事实基线文档、拆解报告、最少件清单、问题清单
L 精益设计 DFA 9 项 · DFM 5 项 · Should Cost DFA:最小件合并→紧固件消除→防呆自定位→约束优化→装配动作精简→焊接/紧固替代→人体工学→标准化
DFM:材料替代→工艺降级→公差放宽→表面处理简化→结构简化 → 采购降本(应该成本建模)
DFA/DFM 优化方案、降本潜力估算、采购谈判数据
A 先进裁剪 · TRIZ 功能分析 · 三级裁剪 · 矛盾矩阵 逆向功能建模→功能价值分析→功能缺陷识别→三级裁剪(缺陷→低价值→激进替换)→TRIZ 矛盾解决(技术矛盾39×39 / 物理矛盾分离) 裁剪路径方案、矛盾解决方向
N 价值创新 FOS · 专利规避 · S 曲线 跨领域功能替代搜索(FOS)→ 专利规避设计 → 四新方案(新材料/新工艺/新造型/新控制)→ 技术趋势判断 创新机会地图、替代方案池
S 体系建设 平台化 · 复杂性管理 · 五维成本体系 产品复杂性分析→平台化模块化设计→组织/设施/能力/数据/流程五维成本体系建设→PLANS 嵌入 NPI 流程 平台化方案、成本管理流程、组织能力固化方案

命令一览

命令统一接受 <品牌> <型号> 格式(如 石头 G30 Pro追觅 X50 Ultra)。

PLANS 12 子 agent — 每个 agent 单一职责

阶段 命令 Agent 角色 上游依赖
P 现状研究 /research <品牌> <型号> 产品研究员
/teardown <品牌> <型号> 拆解分析师
/issues <品牌> <型号> 问题诊断师
L 精益设计 /dfa <品牌> <型号> DFA 优化师 /teardown + /issues
/dfm <品牌> <型号> DFM 优化师(含 Should Cost) /teardown
A 先进裁剪 /function <品牌> <型号> 功能建模师(TRIZ) /dfa + /dfm
/trim <品牌> <型号> 裁剪策略师(TRIZ 矛盾) /function
N 价值创新 /fos <品牌> <型号> 功能创新搜索师 /trim
/patent <品牌> <型号> 专利规避师 ⚠️非法律意见 /fos
/trend <品牌> <型号> 趋势分析师(S 曲线)
S 体系建设 /platform <品牌> <型号> 平台架构师 /trim + /fos
/costsystem <品牌> <型号> 成本体系构建师 /trim + /fos

数据架构

系统维护 9 个数据库,分工明确:

# 数据库 文件 回答的问题
产品规格库 data/products/products_db.json 这台机器是什么
拆机档案 data/teardowns/{slug}_*.csv + fcc/{slug}/ 这台机器用了什么件
标准件库 data/lib/components_lib.csv 这类件值多少钱
材料库 data/lib/materials.csv 原材料怎么定价
供应商应该成本库 data/lib/suppliers.csv 谁在供货、应该成本是多少
工艺库 data/lib/processes.csv (待建) 这个件怎么做出来、工时多少
模具库 data/lib/molds.csv (待建) 模具摊销多少、寿命多少
加工工具库 data/lib/tooling.csv (待建) 用什么夹具/刀具、单件折旧多少
PLANS 研究库 data/plans/plans_db.json + {slug}/*.md 我们做过哪些降本研究

⑥/⑦/⑧ 三库是 /dfm 应该成本(Should Cost)建模的关键输入: 应该成本 = 材料(④)+ 加工工时×费率(⑥工艺)+ 模具摊销(⑦)+ 工具折旧(⑧)+ 合理利润 三库 schema 设计中,先以 /dfm 子 agent 推理 + 行业基准估算填充,逐步沉淀。

PLANS 多 Agent 执行方案

参照 unit-bot 的命令驱动 Agent 模式设计——每个 Agent 边界清晰(做什么 / 不做什么),下游依赖上游产出,形成一条可编排的降本分析流水线。

架构总览

                    ┌──────────────────────┐
                    │   /plans <product>    │  ← 编排器
                    │   全流程串联执行        │
                    └──────────┬───────────┘
                               │
        ┌──────────────────────┼──────────────────────┐
        ▼                      ▼                      ▼
   ┌─────────┐           ┌─────────┐           ┌─────────┐
   │ P 阶段   │           │ L 阶段   │           │ A 阶段   │
   │ 3 Agent │ ────────▶ │ 2 Agent │ ────────▶ │ 2 Agent │
   └─────────┘           └─────────┘           └─────────┘
        │                      │                      │
        └──────────────────────┼──────────────────────┘
                               │
                    ┌──────────┴───────────┐
                    ▼                      ▼
               ┌─────────┐           ┌─────────┐
               │ N 阶段   │           │ S 阶段   │
               │ 3 Agent │ ────────▶ │ 2 Agent │
               └─────────┘           └─────────┘

Agent 清单

P 阶段(现状研究)— 3 Agent

命令Agent做什么不做什么
/research <product> 产品研究员 多源采集产品定位、客户需求(MVP 分析)、对标竞品、关键指标 不做成本分析、不做拆解
/teardown <product> 拆解分析师 产品拆解流程记录、装配流程逆向分析、最少件清单、装配问题清单 不计算成本、不给优化建议
/issues <product> 问题诊断师 质量问题清单、维修维护问题清单、改善机会识别 不给解决方案

L 阶段(精益设计)— 2 Agent

⚠️ 上游依赖:需先跑过 P 阶段的 /teardown/issues

命令Agent做什么不做什么
/dfa <product> DFA 优化师 最小件合并、紧固件减少、自定位防呆、自固定设计、过约束/欠约束检查、装配动作消除、焊接粘接螺纹紧固替代、人体工学评估、标准化建议 不做材料/工艺分析(那是 DFM 的活)
/dfm <product> DFM 优化师 材料替代方案、工艺改变评估、加工精度放宽建议、表面处理简化、结构简化 不做装配分析(那是 DFA 的活)

A 阶段(先进裁剪 · TRIZ)— 2 Agent

⚠️ 上游依赖:需先跑过 L 阶段的 /dfa/dfm 💡 方法论:A 阶段以 TRIZ 为核心方法论,包含功能分析、裁剪(Trimming)、技术矛盾(矛盾矩阵 39×39)、物理矛盾(时间/空间/条件分离)、物场分析等工具。

命令Agent做什么不做什么
/function <product> 功能建模师 功能建模(逆向)、功能价值分析(价值/成本比)、功能缺陷识别 不做具体裁剪决策
/trim <product> 裁剪策略师 裁剪功能缺陷、裁剪价值<1 的组件、激进裁剪路线规划、技术矛盾分析(TRIZ)、物理矛盾分析、关键功能缺陷补救方案 不做新材料/新工艺推荐(那是 N 阶段的活)

N 阶段(价值创新)— 3 Agent

⚠️ 上游依赖:需先跑过 A 阶段的 /function/trim

命令Agent做什么不做什么
/fos <function> 功能创新搜索师 跨领域搜索功能替代方案(FOS)、筛选可行方案、落实功能实现新方案 不做专利法律判断
/patent <solution> 专利规避师 专利检索、权利要求映射、规避方案设计 不提供法律意见、不判断侵权
/trend <tech> 趋势分析师 S 曲线分析(判断技术成熟度)、系统进化趋势分析、创新方向规划、四新设计机会(新材料/新工艺/新造型/新控制) 不评价具体供应商

S 阶段(体系建设)— 2 Agent

⚠️ 阶段级依赖:需所有前序阶段产出

命令Agent做什么不做什么
/platform <product> 平台架构师 产品复杂性分析、平台化模块化方案设计、共用模块识别、复杂性管理流程建议 不做具体零件设计
/costsystem <product> 成本体系构建师 组织建设方案、设施建设规划(拆解实验室等)、能力建设路线、成本数据库架构、流程嵌入方案(PLANS → NPI) 不做即时成本核算

数据流与依赖关系

P: /research ─┬─▶ /teardown ─┬─▶ L: /dfa ──┬─▶ A: /function ──┬─▶ N: /fos ──┬─▶ S: /platform
              │              │             │                  │             │
              └─▶ /issues ───┘             ├─▶ /dfm ──┼──────┤             ├─▶ /patent ──┤
                                          │          │      │             │             │
                                          │          └─▶ /trim ───┼─────────┤             ├─▶ /costsystem
                                          │                        │         │             │
                                          │                        │         └─▶ /trend ───┘
                                          │                        │
                                          └─ 采购降本(Should Cost 谈判)◀────────┘

关键约束:每个命令都是幂等的——可单独重新运行而不影响已产出的下游结果,只要上游输入未变。


编排器 /plans 工作流

/plans <product>

  ┌─ Phase P ─────────────────────────────────────────┐
  │  /research <product>  ──→  产品定位 & 对标报告      │
  │  /teardown <product>  ──→  拆解 & 装配流程报告       │
  │  /issues <product>    ──→  问题清单                 │
  │  产出:事实基线文档                                  │
  └────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
  ┌─ Phase L ─────────────────────────────────────────┐
  │  /dfa <product>  ──→  DFA 优化方案                 │
  │  /dfm <product>  ──→  DFM 优化方案                 │
  │  产出:精益设计报告 + 降本潜力估算                    │
  └────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
  ┌─ Phase A ─────────────────────────────────────────┐
  │  /function <product>  ──→  功能价值矩阵             │
  │  /trim <product>      ──→  裁剪方案 + TRIZ 分析     │
  │  产出:裁剪路径 + 矛盾解决方向                        │
  └────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
  ┌─ Phase N ─────────────────────────────────────────┐
  │  /fos <function>  ──→  替代方案池                  │
  │  /patent <solution> ──→  规避方案                   │
  │  /trend <tech>     ──→  技术趋势 + 四新方向          │
  │  产出:创新机会地图                                  │
  └────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
  ┌─ Phase S ─────────────────────────────────────────┐
  │  /platform <product>  ──→  平台化方案               │
  │  /costsystem <product> ──→  体系建设方案             │
  │  产出:组织能力固化方案                               │
  └────────────────────────────────────────────────────┘
                          │
                          ▼
              最终产出:PLANS 综合降本报告

DFMA 学习笔记

DFMA 全称 Design for Manufacture and Assembly(面向制造及装配的设计),是 Boothroyd-Dewhurst 公司 开发的 结构性方法,核心思路是:通过简化设计,实现低成本、高质量的生产制造。

DFMA 包含两个相互协同的子领域:

子领域 全称 关注点 目标
DFM Design for Manufacturing 单个零件的制造工艺性 让每个零件易于加工、成本可控
DFA Design for Assembly 零件之间的装配过程 减少零件数量、简化装配动作

核心数据:产品生命周期成本的 70%~80% 在设计阶段就已锁定。设计一旦冻结,后期再改动的成本是指数级增长的——概念阶段改动成本 = 1×,模具前改动 = 10×,量产后改动 = 100×。

目标:通过 DFA + DFM 双轮驱动,消除一切不必要的复杂度和成本。这是 DFMA 方法论的核心着陆点。

一、内容范围

DFA 优化(面向装配的设计)

# 优化方向 说明
1 最小件为核心的合并 以减少零件数量为核心,合并可合并的零件
2 紧固件的减少 消除不必要的螺钉、螺栓、铆钉
3 自定位及防呆设计 Poka-Yoke,物理上杜绝装错
4 自固定设计 消除额外固定件,零件自身完成固定
5 防止欠约束及过约束 刚好约束,不多不少
6 单独装配动作的消除 合并步骤,减少工时
7 焊接/粘接/螺纹紧固的消除 用卡扣、压配、一体成型替代
8 解决人体工学问题 减少操作疲劳和损伤
9 标准化设计 通用零件、统一接口

DFM 优化(面向制造的设计)

# 优化方向 说明
1 材料替代 更便宜、更易加工的材料
2 工艺改变 从高成本工艺转向低成本工艺
3 加工精度放宽 只保留功能必要的公差
4 表面处理简化 减少不必要的涂装/电镀
5 结构简化 减少加工步骤和装夹次数

采购降本

基于 DFM 优化结果,精确计算零部件「应该成本」(Should Cost),在供应商谈判中获得数据主动权,驱动采购价格向理论成本收敛。

二、三大降本途径

DFMA 提供了一套 数据驱动的工具集合,主要通过以下三种方式实现降本:

1. 设计简化降本

通过分析装配环节,寻找减少零件数量的机会。

维度 说明
做法 对现有设计进行 DFA 分析,逐一审视每个零件存在的必要性
工具 Boothroyd-Dewhurst 三问法、装配流程图
案例 某产品零件数从 19 个减至 7 个,产品总成本降低 46%
2. 材料及工艺优化降本

计算并比较不同工艺和材料的成本,找到直接生产环节的省钱空间。

维度 说明
做法 对不同工艺路线(如砂铸 vs 压铸)进行成本建模和对比
工具 工艺成本模型、材料单价数据库、制造周期估算
关键 在概念阶段做出正确的工艺选择,避免后期被迫接受高成本方案
3. 商务谈判降本(应该成本计算)

精确计算出零部件的「应该成本(Should Cost)」,使企业在供应商谈判中获得主动权和竞争优势。

维度 说明
做法 基于材料成本 + 加工工时 + 合理利润,从零建模零件的理论成本
价值 不再是「供应商报多少是多少」,而是拿着数据去谈判
效果 识别报价虚高、推动供应商优化、建立长期定价基准

三者关系:设计简化解决「能不能不做」的问题,工艺优化解决「怎么做更便宜」的问题,应该成本解决「花多少钱才合理」的问题——三层递进,覆盖产品从设计到采购的全链路降本。

三、DFA 核心原则

1. 最小化零件数量(最重要原则)

这是 DFMA 中影响最大的单一技术。

使用 Boothroyd-Dewhurst 三问法 审视每一个零件:

# 问题 如果「否」则考虑合并/消除
1 该零件是否相对相邻零件有运动? 可合并
2 该零件是否必须使用不同材料? 可合并
3 该零件是否必须分离以便装配或维修? 可合并

效果:行业数据表明,零件数量通常可减少 30%~70%

案例:某产品原有 200+ 个零件,经过 DFA 分析后减少到 80 个,装配时间缩短了 60%。

2. 自上而下(Z 轴)装配

维度 说明
原则 零件沿着重力方向从上向下堆叠
好处 利用重力自动定位、减少翻转和重新定向
关键 尽量让所有零件在同一方向装配

实例:电子产品的「三明治」堆叠结构——底壳 → PCB → 屏幕 → 面板 → 顶壳,全部自上而下装配。

3. 防错设计 (Poka-Yoke)

通过物理结构让错误装配变得不可能。

技术 说明 示例
不对称几何 只有正确方向才能装进去 USB-A 接口(仅单向插入)
键位/缺口 用不同凸起防错位 不同 PIN 数的排针对应不同孔位
导引特征 倒角、喇叭口引导装配 连接器上的导引槽
颜色/标识 视觉区分接口 不同颜色的线束接头

4. 减少紧固件

传统方式 替代方案 优势
螺钉/螺栓 卡扣 (Snap-fit) 免工具、快速
螺母+垫圈 压配合 (Press-fit) 减少零件
金属支架 一体成型的塑料结构 消除 + 减轻重量
螺钉固定盖板 活铰链 (Living hinge) 零额外的零件

经验法则:每个螺钉的装配时间约 6~10 秒,一个产品有 20 颗螺钉就意味着近 3 分钟的装配成本。

5. 标准化与模块化

策略 做法 价值
标准化 使用通用紧固件、轴承、弹簧等 减少 SKU、批量采购折扣
优选零件库 建立经验证的标准件清单 减少设计时间、降低错误
模块化 公共子组件跨产品复用 规模效应、简化维修

实例:汽车平台化——大众 MQB 平台,不同车型共享大量子组件,大幅降低开发和制造成本。

四、DFM 核心原则

1. 功能公差 (Functional Tolerancing)

只在功能必要的特征上施加严格公差。过度标注公差是最常见的成本驱动因素之一。

公差等级 加工方法 相对成本
±0.5mm 通用加工
±0.1mm 精密加工 3~5×
±0.01mm 研磨/精磨 10~20×
±0.001mm 超精密加工 50×+

关键问题:这个公差真的影响功能吗?还是只是「习惯性标注」?

2. 材料选择与工艺匹配

工艺 典型材料 设计要点
注塑成型 ABS、PC、PP、PA 均匀壁厚、拔模斜度 1°~3°、避免底切
CNC 加工 铝、钢、黄铜 避免尖内角(加圆角 R≥刀具半径)、深腔用大径刀具
钣金 钢板、铝板 弯曲半径≥板厚、孔边距≥板厚、避免密集孔
压铸 锌合金、铝合金 与注塑类似但有最小壁厚要求
3D 打印 PLA、ABS、树脂、金属粉末 考虑方向效应、支撑移除、封闭空腔排粉

3. 多功能零件

一个精心设计的零件可以承担多个角色,减少额外的分隔件、支架和对齐特征。

实例

  • 电池仓盖同时作为加强筋 → 消除单独的加强件
  • 卡扣同时实现固定 + 定位 + 电气接地
  • 外壳同时是散热器(散热鳍片一体成型)

4. 制造工艺约束优先

工艺 关键约束 设计红线
注塑 模具分型面 避免倒扣(undercut)在分型方向之外
CNC 车削 旋转对称 非轴对称特征需要铣削工序
钣金冲压 材料拉伸极限 深度/直径比不超过材料延伸率
铸造 金属流动 壁厚不能太薄(流动性不足)

五、DFMA 实施流程

阶段 关键活动 产出物
概念设计 工艺路线评估、初始成本建模 制造策略方案
详细设计 零件合并、公差分析、CAD 可制造性检查 优化后的 BOM
原型验证 实物装配试验、工时测定、人机工程测试 装配可行性报告
供应商导入 早期供应商介入 (ESI)、CM 反馈 对齐制造能力的设计

关键时机:DFMA 必须尽早介入,而不是作为设计冻结后的「过关审核」。越早应用,收益越大。

六、DFMA 与其他工具的关系

DFMA + DFMEA + PFMEA 三位一体

工具 关注点 问题
DFMA 可制造性 + 可装配性 「能不能做?能不能装?」
DFMEA 设计失效模式 「设计哪里会出问题?」
PFMEA 过程失效模式 「制造过程中哪里会出问题?」

最佳实践:三者在设计评审中联动使用——DFMA 优化结构和工艺,DFMEA 识别设计风险,PFMEA 保障量产可靠性。

七、常见工艺的 DFMA 速查

注塑件 DFM 要点

  • ✅ 均匀壁厚(±25% 以内),避免缩痕
  • ✅ 拔模斜度 1°~3°(每 25mm 深度至少 1°)
  • ✅ 避免尖角,圆角半径 ≥ 0.5mm
  • ✅ 筋位厚度 ≤ 名义壁厚的 60%
  • ✅ 浇口位置避免影响外观面

钣金件 DFM 要点

  • ✅ 最小弯曲内半径 ≥ 材料厚度
  • ✅ 孔到折弯边距离 ≥ 1.5× 材料厚度 + 弯曲半径
  • ✅ 避免过小的凸台/凸缘
  • ✅ 考虑材料回弹(尤其不锈钢)

CNC 加工 DFM 要点

  • ✅ 内直角加圆角(R ≥ 刀具半径)
  • ✅ 孔深/孔径比 ≤ 4:1(标准),≤ 10:1(深孔钻)
  • ✅ 避免薄壁(最小壁厚 ≥ 0.8mm 金属,≥ 1.5mm 塑料)
  • ✅ 减少装夹次数(尽量一次装夹完成所有加工面)

八、新兴趋势(2025-2026)

趋势 说明
供应链韧性 DFMA 通过标准化和简化 BOM,减少对单一供应商的依赖
回流制造 通过自动化友好设计降低人工占比,支撑制造回流
3D 打印扩展 DFMA 原则延伸到增材制造,考虑打印方向、支撑、排粉
AI + DFMA CAD 集成软件可自动检测可制造性问题并给出改进建议
数字线 全链路数字模型,设计师在设计阶段即可模拟制造过程

九、快速参考表

原则 一句话总结 优先级
减少零件数量 消除一切非必要零件 ⭐⭐⭐ 最高
自上而下装配 重力辅助、单轴堆叠 ⭐⭐⭐
Poka-Yoke 物理防错,杜绝装反 ⭐⭐⭐
功能公差 只在必要时紧公差 ⭐⭐
标准化 通用零件优先 ⭐⭐
减少紧固件 卡扣、压配替代螺钉 ⭐⭐
模块化 子组件跨产品复用 ⭐⭐
多功能零件 一个零件多个角色

扩展阅读

完整文件树和各模块说明见 agents/README.mddocs/agents_architecture.md