产品开发和技术选择课件.ppt

1、产品开发和技术选择产品开发和技术选择主要内容：主要内容：引言产品设计与开发阶段 生产流程设计与选择 并行工程产品开发组织的新方法 顾客个性化需求和市场的多变性加剧了市场竞争的剧烈程度。也给企业新产品开发和个性化定制生产带来压力。第一节第一节 引引 言言一、一、2121世纪企业产品世纪企业产品/服务设计的背景特征服务设计的背景特征（一）新产品/服务开发是实现企业竞争战略的需要（二）技术进步越来越快（三）用户要求越来越苛刻，且需求呈多样化、个性化的特点（四）产品研制开发难度越来越大（五）可持续发展的要求 主要研究：产品开发过程、产品设计过程、工艺设计与选择的组织与管理问题及生产流程的种类和特点、影

2、响生产流程设计和决策的主要因素等问题。二、新产品二、新产品/服务开发的重要性服务开发的重要性（一）有利于增强企业的市场竞争力（二）有利于 扩大市场份额（三）适应个性化定制生产的需要（四）产品更新换代的需要 企业的研发等技术活动影响着产品的成本、质量和制造效率。70%6%36%7%40%3%18%20%设计阶段制造阶段材料采购其他阶段%成本的决定因素实际成本消耗成本%产品开发周期产品设计 过程设计 制造 装配与维护决策成本消耗成本下图：产品开发过程成本曲线（波音）三、现代企业的研究与开发三、现代企业的研究与开发（一）研究与开发的分类（一）研究与开发的分类 （R&D）包括基础研究、应用研究和技术开

3、发研究。基础研究：基础研究：进行的是探索新的规律、创建基础知识的工作；应用研究：应用研究：是将基础理论研究中开发的新知识、新理论应用于具体领域；技术开发研究：技术开发研究：是将应用研究的成果经设计、试验而发展为新产品、新系统和新工程的科研活动。三者具有不同的特征。（二）新产品的分类（二）新产品的分类 新产品是指在技术、性能、功能、结构、材质等一方面或几方面具有先进性或独创性的产品。有以下三类：改进型产品。换代产品。创新产品。（三）新产品开发面临的压力（三）新产品开发面临的压力 美国的统计：企业的销售额和利润的30%-40%来自本企业最近5年推出的新产品，新产品的开发面临着费用高、成功率低、风险

4、大、回报下降等压力。Greg A.Stevens和James Burley统计结果：3000个新产品的原始想法，只有1个能成功。Albala 在总结以往研究的基础上，指出新产品开发的死亡率为98.2%。新产品失败有三个关键原因：（1）没有潜在的用户和需求；（2）新产品与当前的需求不匹配，要么不能满足需求，要么功能过剩；（3）在营销方面，特别是在将产品介绍给顾客的相互沟通方面的工作不努力。第二节第二节 产品设计与开发阶段产品设计与开发阶段 产品开发过程：它包括产品构思、结构设计、（包括总体设计、技术设计、详细设计）、工艺设计几个阶段构成。见图44一、产品构思一、产品构思产品构思来源于：对市场的分

5、析 技术的推动（R&D）竞争对手的产品或服务来自供应链管理环境下的合作伙伴。二、结构设计过程二、结构设计过程 产品结构设计过程包括从明确设计任务开始，到确定产品具体结构为止的一系列活动。图：P106科学的设计程序包括：（一）总体设计（一）总体设计 通过市场需求分析，确定产品的性能、设计原则、技术参数，概略计算产品的技术经济指标和进行产品设计方案的经济效果分析。（二）技术设计（二）技术设计 将技术任务书中确定的基本结构和主要参数具体化，根据技术任务书所规定的原则，进一步确定产品结构和技术经济指标，以总图、系统图、明细表、说明书等总括形式表现出来。（三）工作图设计（三）工作图设计 根据技术设计阶段

6、确定的结构布置和主要尺寸、作进一步的结构细节设计，逐步修改和完善，绘制全套工作图样和编制必要的技术文件，为产品制造和装配提供确定的依据。三、工艺设计过程三、工艺设计过程 工艺设计是指按产品设计要求，安排或规划出把原材料加工成产品所需要的一系列加工过程、工时消耗、设备和工艺装备需求等的说明。决定加工毛坯（材料和尺寸）选择机床制定加工工艺选择加工条件计算加工时间选择工装决定加工工序内的操作程序零件图工艺过程设计的内容：工艺过程设计的程序包括：（一）产品图纸的工艺分析和审查（二）拟定工艺方案（三）编制工艺规程（四）工艺装备的设计与制造。四、产品设计的原则和绩效评价四、产品设计的原则和绩效评价 原则：

7、1设计用户需要的产品（服务）。2设计出制造性（Manufacturability）强的产品。3设计强壮性（Robustness）强的产品（服务）。4设计绿色产品（考虑环保要求）。产品开发绩效指标：P109指 标度 量对竞争力的影响上市上市时间时间新产品引入频率从新产品构思到上市时间构思数量和最终成功数量实际效果与计划效果的差异来自新产品的销售比例顾客/竞争对手的响应时间设计的质量接近市场的程度项目的频率模型的寿命生产率生产率每一个项目的研究开发周期每一个项目的材料及工具费用实际与计划的差异。项目数量新产品设计与开发的频率项目的频率开发的经济性质质 量量舒适度使用的可靠性设计质量绩效和用户的满意

8、度生产质量工厂和车间的反映信誉用户的忠诚度对用户的相对吸引力市场份额利润率第三节第三节 生产流程设计与选择生产流程设计与选择一、生产流程分类（一、生产流程分类（Type of processes）（一）按产品（一）按产品（Productfocused）进行的生产流程进行的生产流程 以产品或提供的服务为对象，按照生产产品或提供服务的生产要求，组织相应的生产设备或设施，形成流水般的连续生产，有时又称为流水线（Flow line）。国内又叫对象专业化形式。这种形式适用于大批量生产类型。（如：汽车、电视机）（二）按加工路线（二）按加工路线（Processfocused）进行的生产流程进行的生产流程 对

9、于多品种生产或服务情况，每一种产品的工艺路线都可能不同，因而不能像流水作业那样以产品为对象组织生产流程，只能以所要完成的加工工艺内容为依据来构成生成流程，而不管是何种产品或服务对象。国内又叫工艺专业化形式。适用于多品种中小批量或单件生产类型。（三）按项目（三）按项目（Project）进行的生产流程进行的生产流程 每一项任务都没有重复，所有的工序或作业环节都按一定秩序依次进行，有些工序可以并行作业，有些工序又必须顺序作业。（如拍一部电影、组织一场音乐会、生产一件产品、盖一座大楼等）二、产品二、产品流程矩阵（流程矩阵（process matrix）产品流程矩阵最初由Hayes和Wheelwrigh

10、t提出的，后来得到了广泛应用。具体反映在：其一，根据结构性质，沿对角线选择和配置生产流程，可以达到最好的技术经济性；其二，根据市场需求的变化仅仅调整产品结构的战略，往往不能达到预期目标。应要同时考虑产品结构和生产流程的配合。（见下图）生产流程生产流程产品 高 柔 性，单 位 成 本 低 顾客化 多品种 品种较多 标准化产品（低产量）（中低产量）（中批生产）（大量生产)单件生产成批生产大量生产连续生产广告重型机器中型机器食品加工汽车装配电视机食 糖面 粉三、影响生产流程设计的主要因素三、影响生产流程设计的主要因素（一）产品（一）产品/服务需求性质服务需求性质（二）自制（二）自制外购决策外购决策

11、抓关键零件和整机产品的装配（三）生产柔性（三）生产柔性 是指生产系统对用户需求变化的响应速度，通常从品种柔性和产量柔性两个方向来衡量。（四）产品（四）产品/服务质量水平服务质量水平 （五）接触顾客的程度（五）接触顾客的程度四、生产流程选择决策四、生产流程选择决策 下图给出了不同品种产量水平下生产单位形式的选择方案。对象专业化形式 大量生产对象专业化形式批量生产成组生产单元工艺专业化形式品种批量0对上述方案还应该进一步作经济分析。（见下图）ABCD0 10 25 产量（万件）产量（万件）费用费用（万元）（万元）工艺式工艺式成组生产单元成组生产单元对象（产品式）对象（产品式）经营杠杆（Operat

12、ing leverage）反映年总费用在一定的情况下和销售收入的关系。总费用在销售收入中所占比重越高，则经营杠杆的作用越大。经营杠杆是成本函数和销售收入之间的夹角。夹角小，经营杠杆的作用小，利润或亏损的变化率也小；反之，则相反。费用费用 销售收入销售收入成组生产单元成组生产单元对象式对象式EP2 EP EP1产量经营杠杆在选择生产系统方式时的作用时：1产品产量达到一定水平（大于盈亏平衡产量）后，如图 点，经营杠杆作用越大，从生产系统获得的长期收益越大。2如果产量没有达到盈亏平衡点（如图 点，经营杠杆作用越大，则长期损失越大。3经营杠杆作用越大，未来预期的不确定性也越大。4销售预测的不确定性越高

13、，经营杠杆作用大的生产系统产生的损失的风险越高。1EP2EP第四节第四节 并行工程并行工程产品开发组织的新方法产品开发组织的新方法一、串行的产品设计方法一、串行的产品设计方法 产品开发存在着两类活动：一是专业活动，如需求分析、结构设计、工艺设计，另一类是协调活动，通过协调顾客域、功能域、物理域、制造域的方案和建议，取得各方面一致认可的决策。多年来，企业的产品开发一直采用串行的方法，即从需求分析，产品结构设计、工艺设计一直到加工制造和装配是一步步在各部门之间顺序进行。其主要存在的问题如下：需求制造工艺设计结构设计需求制造工艺设计结构设计（a）串行过程（b）并行过程图4-12 产品开发的两种方式1

14、各下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计。2各部门对其它部门的需求和能力缺乏理解，目标和评价标准的差异和矛盾降低了产品整体开发过程的效率。二、并行的产品设计方法二、并行的产品设计方法（一）并行工程的产生（一）并行工程的产生Winner等人（1998）对并行工程的定义：并行工程是对产品及其相关过程，包括制造过程和支持过程，进行并行、一体化设计的一种系统化方法。这种方法力图使产品开发者从一开始就考虑到产品全生命周期从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求。并行设计质量保证可靠性可装配性环境保护可制造性功能顾客满意过程需求阶段设计阶段制造阶段营销阶段使用阶段终止阶段考虑的因素

15、顾客需求产品功能减低成本提高效率易制造易装配竞争力（低成本、标新立异）可靠性可维护性，操作简便环境保护表表4-3 4-3 产品设计时考虑的因素产品设计时考虑的因素图4-13 并行设计时考虑的因素（二）并行工程的主要思想（二）并行工程的主要思想 1设计的同时考虑产品生命周期的所有因素（可靠性、可制造性）。作为设计结果，同时产生产品设计规格和相应的制造工艺和生产准备文件。2产品设计过程中各活动并行交叉进行。3与产品生命周期有关的不同领域技术人员的全面参与和协同工作。实现生命周期中所有因素在设计阶段的集成，实现技术、资源、过程在设计中的集成。4.高效率的组织结构。（三）并行工程的产品开发流程及其特点

16、（三）并行工程的产品开发流程及其特点 开发流程：概念设计结构概念方案产品初步方案初步设计详细设计工艺概念方案工艺初步方案产品详细方案工艺详细方案其特点是：1产品设计的各阶段是一个递阶渐进的连续过程，概念设计、初步设计、详细设计等设计阶段的划分只标志着产品和设计的粒度和清晰度。2产品设计过程和产品信息模型经历着从定性到定量，从模糊到清晰渐进演化。3产品设计过程和工艺设计过程不是顺序进行，而是并行展开，同时进行。并行工程的目的：是在设计阶段就能周密考虑产品生命各阶段的各种因素，以减少产品早期设计阶段的盲目性，近早避免因产品设计的不合理对产品生命周期后续阶段的影响，缩短研制周期，更好地满足用户需求。

17、（三）并行工程的应用及主要内容（三）并行工程的应用及主要内容 主要内容：1.过程重构：2.组织重构：3.构建技术支持环境。三、并行工程技术三、并行工程技术（一）虚拟设计（一）虚拟设计1面向并行工程的设计模式体现了开发过程的集成，它同时考虑制造、质量、环境等方面的约束，已超越了设计与制造间简单的信息共享，引起了广泛的关注。2PDM（Product data management）发展成为CAD/CAPP/CAM系统的集成平台。3Internet使设计集成的范围更加广泛。4STEP标准作为设计开发集成的标准接口。(二二)产品数据管理产品数据管理（Product data management，PD

18、M）是在数据库基础上发展起来的一门面向工程应用的信息管理技术，它管理所有与产品有关的信息和过程，是支持企业重构、并行工程、虚拟制造、计算机集成制造、IS09000认证的技术。（三）产品系列化、零部件标准化、通用化（三）产品系列化、零部件标准化、通用化 产品系列化，是对相同的设计依据、相同的结构性和相同的使用条件的产品，将其基本尺寸和参数按一定的规律编排，建立产品系列型谱，以减少产品品种，简化设计。零部件标准化，是在产品系列化的基础上，在企业内不同型号的产品之间扩大相同的通用零部件。零部件通用化，是按国家标准生产零部件。（四）成组技术（四）成组技术（Group technology)成组技术是一

19、种利用零件的相似性来组织生产的原理和方法。从设计属性和工艺属性考虑，许多零件具有相似性，将相似零件归并为一族，就可以采用相同或相近的设计和工艺组织方法，从而减少重复工作。（五）减少变化方案（五）减少变化方案 90年代后期，日本学者Toshia Suzue和Akira Kohdate提出的变化减少的方案是一种面向多品种生产的有效方法。其核心思想是变产品的多品种为零部件的小变化，从而达到简化生产和管理，降低成本的目的。四、并行工程的人员构成四、并行工程的人员构成 （一）制造、装配、质量、营销人员 （二）顾客和供应商要注意顾客意见的真实性和代表性 （三）环保人员顾客供应人员营销人员环保人员设计人员制造人员装配人员质量人员开发小组510152025药品食品机床玩具化妆品年行业产品生命周期缩短