生产及运作管理(产品设计)课件.ppt

1、第1页，共52页。一、产品开发程序 可分为四个阶段：1、预先研究或产品选择阶段 2、设计性试制阶段 3、生产性试制阶段 4、试生产阶段 第2页，共52页。二、产品设计的组织方式 （一）两种不同的产品开发模式 1、串行工程(SE,sequential engineering)串行工程串行工程是指产品开发各阶段是由企业内不同职能部门的人员依次进行的。见图3-1(a)在传统的串行工程的产品开发模式中，产品设计过程与制造产品设计过程与制造加工过程脱节加工过程脱节使产品的可制造性、可装配性和可维护性较差，从而导致设计改动量大、产品开发周期长、产品开发周期长、产品成本产品成本高和产品高和产品质量难以保证质

2、量难以保证，甚至有大量的设计无法投入生产，从而造成了人力和物力的巨大浪费。第3页，共52页。预先研究或产品选择阶段设计性试制阶段生产性试制阶段试生产图3-1(a)串行工程预先研究或产品选择阶段设计性试制阶段生产性试制阶段试生产图3-1(b)并行工程第4页，共52页。第5页，共52页。2、并行工程（CE，concurrent engineering）并行工程并行工程是指集成地、并行地设计产品和其零部件及相关过程的一种系统方法。这种方法要求产品设计人员与其他人员一起工作，在产品设计开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到设计、制造和使用全过程的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求等。并行工

3、程实际上是一种团队工作方式，强调设计过程的系统性、平行性。并行工程大大缩短了产品开发和准备时大大缩短了产品开发和准备时间，有利于降低成本、提高质量、增强企业的竞争力间，有利于降低成本、提高质量、增强企业的竞争力。见图3-1(b)。第6页，共52页。并行设计并行设计产品功能产品功能环境保护环境保护可靠性可靠性顾客满意顾客满意质量保证质量保证可装配性可制造性图3-2 并行设计要考虑的因素第7页，共52页。并行工程的特点：（1）分布式的组织结构，将组织结构从层次式转变为平面式 基本组织结构：产品开发团队 （2）集成化的产品设计、制造、经销过程 既注重企业内部的集成，又知识与外部供应商、用户、经销商等

4、的集成。（3）强调人的作用的管理体制 并行工程实质上是合作、协同的过程，人的相互合作与协同是最重要的。第8页，共52页。开发小组开发小组质量人员质量人员环保人员环保人员供应商供应商顾客顾客 营销员营销员设计人员制造人员图3-3 集成产品设计团队第9页，共52页。三、DFX（designing for x)技术 产品设计是企业产品开发的重要环节。产品设计应遵循以下原则：设计顾客需要的产品；设计可制造性强的产品；设计绿色产品 根据这些原则，目前产品设计的新思路有：面向顾客的设计、面向可制造的设计、面向环境的设计，简称DFX（designing for X）技术。DFC系列方法的提出为企业降低生产成

5、本，缩短产品开发周期，提高企业效益提供了一条可行之路。第10页，共52页。1、面向顾客的设计(DFC,designing for customers)（1）质量功能配置（QFD,quality function deployment）运用这种方法，可以将顾客的要求转化为产品设计和工程设计特征，并配置到产品制造过程的各工序和生产计划中，从而保证最终产品最大限度地满足用户的要求。经验表明，运用此法可使成本消减50%，开发时间缩短30%。第11页，共52页。质量功能配置（QFD）的基本思想是倾听用户的意见和要求，用一种逻辑的体系去确定如何最好的通过可能的渠道实现这些要求。这个逻辑体系就是质量屋的传递

6、过程。第12页，共52页。图3-2 质量功能展开的结构第13页，共52页。图3-3 质量屋的传递过程第14页，共52页。顾客要求易于关闭山坡上能停住易于打开不漏雨隔音效果好重要程度技术性能6363452762775332XXXXX相关:强烈正相关正相关负相关强烈负相关X*竞争性评估X=我们A=竞争者 AB=竞争者 B(5分最好)1 2 3 4 5XABX ABXABA X BX A B重要度:强烈=9中等=3小=1目标值技术评估（5最好）54321BAXBAXBAXBXABXABAX对顾客的需要防水性能降低能量等级到7.5 ft/lb保持现有等级将力量减小到9lb降低能量等级到7.5ft/lb

7、保持现有等级保持现有等级图3-4 轿车门的质量质量矩阵-质量屋隔音性开门用力水平止动力门条密封性关门用力第15页，共52页。（2）价值工程（VE,value engineering）价值工程(VE)是通过对产品功能和费用的系统分析，寻求功能与成本之间的合理匹配，以最低的寿命周期成本，可靠地实现产品必要功能，最大限度提高产品价值的有组织的活动。在产品设计中应用价值工程，可以将产品的过剩功能和不必要的成本费用及时地消除在在产品设计中应用价值工程，可以将产品的过剩功能和不必要的成本费用及时地消除在产品设计阶段，从而取得最佳的产品设计效果。产品设计阶段，从而取得最佳的产品设计效果。价值工程的基本关系是

8、：F 价值V=C 式中，V价值 F产品功能 C寿命周期成本 价值价值是指某一事物（产品、零件、工序、服务）的功能（或效用）与获得是指某一事物（产品、零件、工序、服务）的功能（或效用）与获得此种功能所支付的成本（或耗费）之间的比例。此种功能所支付的成本（或耗费）之间的比例。功能功能是指某一事物（产品、零件、工序、服务）的具体用途和作用。是指某一事物（产品、零件、工序、服务）的具体用途和作用。成本成本是指为获得功能所支付的总费用，它包括产品寿命周期的全部费用，是指为获得功能所支付的总费用，它包括产品寿命周期的全部费用，即生产费用与使用费用之和。即生产费用与使用费用之和。第16页，共52页。功能不变

9、，降低成本 F，C V 成本不变，提高功能 C，F V 提高功能，降低成本 C，F V 成本略有提高而功能有较大改善 C，F V 功能稍有下降而成本大幅度下降 C，F V 第17页，共52页。价值工程的特点 1、以提高产品价值为目的 2、以功能分析为核心 3、是一种有组织有领导的活动 第18页，共52页。价值工程的一般程序如下：1、选择价值工程的对象；2、收集对象的有关资料；3、功能分析；4、成本分析；5、价值分析；6、提出改进的方案，并实施改进措施。第19页，共52页。价值工价值工程工作程工作阶段阶段设计程序设计程序工作步骤工作步骤价值工程对应问题价值工程对应问题基本步骤基本步骤详细步骤详细

10、步骤准备阶段制定工作计划确定目标1.对象选择对象选择1.这是什么?2.信息搜集分析阶段规定评价(功能要求事项实现程度的)标准功能分析功能分析3.功能定义2.这是干什么用的?4.功能整理功能评价功能评价5.功能成本分析3.它的成本是多少?6.功能评价4.它的价值是多少?7.确定改进范围创新阶段初步设计(提出各种设计方案)制定改进方案 8.方案创造方案创造5.有其它方法实现这一功能吗?评价各设计方案，对方案进行改进、选优9.概略评价概略评价6.新方案的成本是多少?10.调整完善11.详细评价详细评价书面化12.提出提案7.新方案能满足功能要求吗?实施阶段检查实施情况并评价活动成果实施评价成果13.

11、审批8.偏离目标了吗?14.实施与检查实施与检查15.成果鉴定成果鉴定第20页，共52页。VE对象选择对象选择1.1.选择产品作为选择产品作为VEVE对象的一般原则对象的一般原则主要是根据本企业的发展方向，经营目的，存在的问题，薄弱主要是根据本企业的发展方向，经营目的，存在的问题，薄弱环节，以提高生产率，提高质量，降低成本，提高价值和提高环节，以提高生产率，提高质量，降低成本，提高价值和提高经济效益为目标。经济效益为目标。市场方面：市场方面：选择用户意见大、退货索赔多、竞争力差、销售量选择用户意见大、退货索赔多、竞争力差、销售量下降或市场占有率低的产品。下降或市场占有率低的产品。设计方面：设计

12、方面：选择结构复杂、造型不好、性能差、技术落后、选择结构复杂、造型不好、性能差、技术落后、设计存在严重缺陷的产品。设计存在严重缺陷的产品。生产制造方面：生产制造方面：选择产量大、工序烦琐、工艺复杂、工装落选择产量大、工序烦琐、工艺复杂、工装落后、废品率高的产品。后、废品率高的产品。成本方面：成本方面：选择成本高、利润低的产品或在成本构成中比重选择成本高、利润低的产品或在成本构成中比重大的产品。大的产品。第21页，共52页。2.选择零部件作为选择零部件作为VE对象的方法对象的方法（1）A.B.C.分析法分析法基本原理：基本原理：处理任何事情都要分清主次轻重，区别关键的少数和次要的多数，根据不同情

13、况进行分析。是应用数理统计分析方法来选择对象，即按局部成本在总成本中所占比重的大小来选择对象。通过成本分析发现：占零件数10%左右的零件，其成本往往占整个产品的6070%，这类零件归入A类；占零件数20%左右的零件，其成本也占整个产品的20%，这类零件归入B类；占零件数70%左右的零件，其成本仅占整个产品的1020%，这类零件归入C类。占零件总数（%）0 20 40 60 80 100占总成本（%）20 40 60 80 100ABC70%90%第22页，共52页。序号零部件名称件数累计零部件成本累计分类件数%金额（元）%1定子线圈112.27556.00556.0021.85A类2转子冲片1

14、24.55548.871104.8743.423定子冲片136.82521.781626.6563.934端 盖149.09196.941823.5971.675机 座1511.36174.841998.4378.54B类16定子压圈11636.36502417.9695.0517轴承内盖11738.64202437.9695.82C类44M12垫圈1441000.022544.42100第23页，共52页。ABC分析曲线分析曲线ABC71.6771.6795.0595.051001009.09 9.09 36.36 10036.36 100步骤：步骤：a.将零部件按成本大小将零部件按成本大小

15、依此排队依此排队b.根据零件排队的累计件根据零件排队的累计件数，求出占全部零件总数数，求出占全部零件总数的百分比的百分比c.根据零件累计成本，求出占根据零件累计成本，求出占总成本的百分比总成本的百分比d d.将全部零件划分为将全部零件划分为ABCABC三类三类e.首先以首先以A类，其次再以类，其次再以B类为类为VE对象对象第24页，共52页。（2）强制确定法）强制确定法(FD法，法，Forced decision method)又称价值系数判别法又称价值系数判别法基本思想产品的每一个零部件成本应该与该零部件功能的重要性相称FD法相关的系数全部零件总分零件的累计得分功能评价系数产品（部件）现实成

16、本各零件现实成本成本系数成本系数功能评价系数价值系数 第25页，共52页。步骤步骤a.求出每个零件的功能评价系数求出每个零件的功能评价系数b b.求出每个零件的成本系数求出每个零件的成本系数c c.求出每个零件的价值系数求出每个零件的价值系数d d.将价值系数将价值系数11或价值系数或价值系数11或价值系数1的零部件列为VE的对象第30页，共52页。功能分析功能分析是价值工程的核心，是对是价值工程的核心，是对VE对象的总体及其组成部分的功能进对象的总体及其组成部分的功能进行系统地分析，通过功能与成本的匹配关系计算对象价值大小，确定改行系统地分析，通过功能与成本的匹配关系计算对象价值大小，确定改

17、进对象的过程。进对象的过程。功能分析一般包括：功能分析一般包括：功能定义、功能整理、功能评价功能定义、功能整理、功能评价功能分类功能分类 （1）基本功能和辅助功能（按重要程度分）基本功能和辅助功能（按重要程度分）（2）使用功能和美学功能（按功能性质分）使用功能和美学功能（按功能性质分）（3）上位功能和下位功能）上位功能和下位功能（目的功能和手段功能）（承担任务）（目的功能和手段功能）（承担任务）（4）总体功能和局部功能（按范围）总体功能和局部功能（按范围）（5）必要功能和不必要功能（按用户要求）必要功能和不必要功能（按用户要求）价值工程的核心内容即着重功能分析，需要专业技术人员。功能分析与评价

18、功能分析与评价第31页，共52页。功能的分类：功能 是指产品的具体用途和作用。按照功能的重要程度可划分为：1、基本功能 是产品的主要功能，是实现产品使用价值必不可少的功能。如手表的基本功能是显示时间。2、辅助功能 是对实现基本功能起辅助作用的功能，常表现为实现基本功能的某些手段。如手表除显示时间外，还有防水、防磁、防震等辅助功能。按照功能的特点可划分为：1、使用功能 是指产品在使用过程中所具备的功能，即指产品的实际用途和使用价值。2、外观功能 是指为满足用户的美学欣赏，外观要求而使之乐于购买的功能。有的产品只有使用功能，如地下管道。有的则主要是外观功能，如工艺品。一般的产品则二者兼而有之。第3

19、2页，共52页。上述几种功能中，基本功能和使用功能是必要的功能，而辅助功能和外观功能，则有的属于必要功能，有的属于不必要功能。区分哪些是必要功能，哪些是不必要功能，消除不必要功能，即可以是用户避免支付不必要的费用，就可以增强产品的竞争力。第33页，共52页。一、功能定义功能定义功能定义：功能定义：就是指出产品或零部件的本质属性，也就是说把对象或产品所具有的效用，逐一加以区分和限定。功能定义的目的：准确把握产品功能的本质，满足用户的需要。功能是设计的依据功能是设计的依据开拓设计思想开拓设计思想便于功能评价便于功能评价 功能分析与评价功能分析与评价作用：作用：第34页，共52页。功能定义的方法功能

20、定义的方法用动词和名词把功能简洁地表达出来用动词和名词把功能简洁地表达出来 定义对象定义对象功功 能能主语主语(名词名词)谓语谓语(动词动词)宾语宾语(名词名词)手表手表杯子杯子电线电线传动轴传动轴机床机床日光灯日光灯指示指示盛盛传递传递传递传递切削切削照照时间时间水水电流电流扭矩扭矩工件工件明明第35页，共52页。【例】保温瓶零件的功能定义序号零件名称功能定义1底 托支承容器底部 减振2三 眼容纳支承件 调节支承位置3瓶 底支承支承构件 形成外观 保护容器 方便装配4筒 衬方便装配5铆 钉固定构件6提 把方便使用 形成外观7铁 筒保护容器 连接支承构件 形成外观8瓶 胆贮水 防止热对流 防止

21、热传导 防止热辐射9瓶 肩保护容器 容纳支承构件 支承防尘罩 方便装配 形成外观10瓶 盖防尘 形成外观11口 圈支承容器颈部 12瓶 嘴容纳支承件 形成外观 保护容器 减振13瓶 塞防尘 防止热对流 防止热传导第36页，共52页。二、功能整理二、功能整理功能整理功能整理 就是按照一定的逻辑体系，把各个构成要素的功能相互连就是按照一定的逻辑体系，把各个构成要素的功能相互连接起来，绘制功能系统图，从局部功能和整体功能的相互关系上分接起来，绘制功能系统图，从局部功能和整体功能的相互关系上分析研究问题，以便掌握必要功能，发现和消除不必要功能，明确功析研究问题，以便掌握必要功能，发现和消除不必要功能，

22、明确功能改善区域。能改善区域。功能整理的目的功能整理的目的第37页，共52页。螺旋千斤顶：搬力杆、升降丝杠、支承座 第38页，共52页。顶起重物升降丝杠旋转丝杠施加搬力目的（上位功能）手段目的（上位功能）手段目的（上位功能）手段（下位功能）螺旋千斤顶功能系统图第39页，共52页。“目的目的手段手段”的关系绘制功能系统图：的关系绘制功能系统图：F11 F1 F12 (功能区域1)F13F0 F21 F2 (功能区域2)F22目的 手段 目的 手段上位功能是目的，下位功能是手段。上位功能是目的，下位功能是手段。第40页，共52页。功能评价功能评价功能评价：功能评价：就是对已明确的具体功能和功能领域

23、进行数量化，定量地评价功能价值，进一步确定功能改善的具体目标。它的价值是多少?功能成本分析.它的成本是多少?功能评价选择对象区域功能评价功能评价第41页，共52页。功能评价步骤功能评价步骤确定功能值确定功能值F确定成本值确定成本值C计算价值计算价值V确定目标成本并计算功能费用改善期望值确定目标成本并计算功能费用改善期望值C-F；选择选择V低，低，C-F大的功能或功能区域，作为大的功能或功能区域，作为VE对象。对象。功能评价的目的功能评价的目的制订目标成本制订目标成本选择低价值功能区选择低价值功能区第42页，共52页。功能评价系数法功能评价系数法iiiCFV功能成本系数功能评价系数功能价值系数)

24、(主要特点是：用功能系数度量功能大小，用成主要特点是：用功能系数度量功能大小，用成本系数度量成本大小。本系数度量成本大小。由于功能与成本都用相对数表示，故称为相对值法。由于功能与成本都用相对数表示，故称为相对值法。第43页，共52页。V=1，实现功能的现实成本与目标成本相符合，理想情况；，实现功能的现实成本与目标成本相符合，理想情况；V1，先检查功能是否恰当，再检查成本低的原因，如由功能不足，先检查功能是否恰当，再检查成本低的原因，如由功能不足造成，应提高功能。造成，应提高功能。第44页，共52页。零部件零部件功能重要性系功能重要性系数数现实成本现实成本成本系数成本系数价值系数价值系数=/AB

25、CDE0.270.180.180.3707.04.02.01.80.2合计1.0015.00.470.270.130.120.011.000.570.671.383.080第45页，共52页。价值评价：价值评价：V=1V=1或或11，表明功能比重与成本比重相平衡，表明功能比重与成本比重相平衡，匹配合理，一般无需改进；匹配合理，一般无需改进；V1 V1V1，表明功能比重大于成本比重。其原因可，表明功能比重大于成本比重。其原因可能有：（能有：（1 1）现有成本太低，应适当增加成本，现有成本太低，应适当增加成本，使使V1V1；（；（2 2）存在过剩功能，应剔除多余功）存在过剩功能，应剔除多余功能。能

26、。第46页，共52页。产品设计除了考虑顾客的需求外，还要考虑企业内部的生产制造条件是否能实现设计要求、是否可制造、加工是否方便与可行、能否装配等问题。这些问题就是面向制造设计（DFM，designing for manufacturing）和面向装配设计（DFA,designing for assembly），合并起来就是DFMA。第47页，共52页。（1）面向可制造的设计DFM（Design for Manufacturing)产品设计作为产品制造的第一步，必须从“易于制造”，“经济制造”，“易于装配”的角度出发。DFM的基本原则：1、使产品的零件数尽量少；2、进行模块化设计 3、尽量使一种

27、零件有多种用途 4、尽量使用标准件；5、尽量使操作简单 6、使零件具有可替代性 7、尽量使装配流程简化 8、使用重复易懂的工艺流程第48页，共52页。（2）面向可装配的设计DFA（Design for Assembly)DFA的基本方法：1、建立根据装配方法和装配时间分类的通用零部件目录2、简化装配操作3、选择不易出错的装配顺序 第49页，共52页。(c)最终设计最终设计设计成设计成 推推-卡式装卡式装配配(b)改进后的设计改进后的设计(a)最初设计最初设计整体底部整体底部&紧固件紧固件的的减少减少装配时用普通的装配时用普通的 紧固件紧固件第50页，共52页。3、面向环境的制造DFE（Design for Environment)1）防止污染 2）原材料、零部件的重复利用 3）使用最小限度的包装 4）制造过程和使用过程节能和节省物资 例如：易拉罐、汽车、空调等。第51页，共52页。生态汽车SmartSmart车85%以上的零部件都能回收，经处理后的材料可用于装配新车。例如用于制作Smart车仪表盘的材料里，有12%再生塑料。另外，生产厂使用一种无损环境的涂刷技术用粉末来涂刷汽车表面，这样既减少了油漆的使用量，同时并没有降低保护层的质量。第52页，共52页。