03-产品创新设计技术现状与发展趋势

1产品创新设计技术现状与发展趋势浙江大学董金祥2产品创新设计技术现状与发展趋势2435现代企业环境的变化我国产品开发设计现状产品开发设计技术发展趋势总结1引言3产品创新设计技术现状与发展趋势2435现代企业环境的变化我国产品开发设计现状产品开发设计技术发展趋势总结1引言4各国间的竞争由冷战时期的军事竞争为主转变成以科技为先导、经济为基础、国防为后盾的综合国力的竞争。90年代以来，随着冷战的结束，美苏争霸的两极格局向多极化方向发展。引言5经济竞争将成为21世纪世界各国竞争的焦点和社会发展的主要动力。对于制造业来说，竞争的核心将是产品创新能力的竞争。我国要想参与这场经济竞争，并在下世纪中叶达到中等发达国家水平，必须提高我国制造业的综合竞争能力和产品创新能力，尤其是产品创新开发设计能力。引言6信息技术在现代企业中的地位党的十五届五中全会指出：以信息化带动工业化，发挥后发优势，实现社会生产力的跨越式发展。企业能持续发展的根本是：有适应市场的创新产品和现代的科学管理。78产品创新设计技术现状与发展趋势2435现代企业环境的变化我国产品开发设计现状产品开发设计技术发展趋势总结1引言91，现代产品的特点产品结构的特点知识--技术--产品的时间越来越来短、结构越来越复杂1782年摄影原理到1838年照相机56年1831年电机原理到1872年发动机41年1948年半导体到1954年半导体收音机6年现在市场上的电子产品更新周期半年10产品的批量更小产品价格的特点取决于独占知识的含量产品的市场特点顾客对产品功能、性能、质量、服务更高参与全球竞争更加激烈环保意识、绿色制造呼声更强一般水平的产品及制造能力严重过剩11发达国家的制造业发展迅速例：波音777的设计和制造是20世纪90年代制造业的标志性进展全数字化定义——无纸生产；数字化预装配——无金属样机的生产(虚拟)广域网上的异地设计、异地制造；基于ＳＴＥＰ的数据交换；协同工作小组（Teamwork)238设计制造周期大大缩短：波音757,767——9-10年波音7７7缩短到4.5年，并获得巨大的独占性利润，每架波音777要价1.4亿美元。122，现代制造企业环境的变化产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争因素；大市场和大竞争，竞争的知识化；顾客需求个性化,多品种小批量生产比例增大；Internet产生了巨大的影响。13现代制造企业环境的变化产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争因素；大市场和大竞争，竞争的知识化；顾客需求个性化,多品种小批量生产比例增大；Internet产生了巨大的影响。14时间作为竞争的决定性因素Prof.Dr.-IngBullinger788082848688909294962时间46810平均产品寿命TL平均开发时间TDTDTL年数15现代制造企业环境的变化产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争因素；大市场和大竞争，竞争的知识化；顾客需求个性化,多品种小批量生产比例增大；Internet产生了巨大的影响。16产品开发周期产品上市时间产品市场寿命=10年X构想SiemensAG17产品上市时间对企业利润的重要性假设：5年的产品寿命;20%的市场增长率;每年2%的价格降低。利润减少4%22%33%原因开发成本增加50%制造成本增加10%产品上市延迟6个月18现代制造企业环境的变化产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争因素；大市场和大竞争，竞争的知识化；顾客需求个性化,多品种小批量生产比例增大；Internet产生了巨大的影响。1921世纪的“无国界经济”跨国公司的生产总值占资本主义世界生产总值的40%；跨国公司的贸易额占世界贸易总值的50%；跨国公司的工业研制费占世界总值的80%；跨国公司操纵了世界技术转让的75%；跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的90%。中国国际竞争力发展报告（1997），中国人民大学出版社，1998年4月第一版20跨国公司的规模（1）跨国公司中最大的200家“巨头”的年销售总额（7万多亿美元），比全世界除了美、日、德、法、意、英、中国、加拿大、巴西9个经济大国之外的180多个国家的GDP总和（6.9万亿美元）还多。21巨型跨国公司的经济规模十分庞大，往往超过一个国家的实力。例如，从经济活动规模来说，三菱公司比全球第四人口大国印尼大，通用汽车公司比丹麦大，福特公司比南非大，丰田公司则超过挪威。跨国公司的规模（2）22黄金与知识0200400600800100012001400单位：10亿美元LucentCiscoIBMMicrosoftNokiaIntel人类社会6000年挖掘的黄金（1998年价）23现代制造企业环境的变化产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争因素；大市场和大竞争，竞争的知识化；顾客需求个性化,多品种小批量生产比例增大；Internet产生了巨大的影响。24市场个性化需求越来越明显0255075100低高扰动程度80年代90年代54503027252236546045382836554651415363535251633964644154627640555674///质量意识价格意识服务水平产品的可替代性产品生命周期经济环境的依赖性流行时尚意识竞争强度消费者需求及愿望的变化程度消费者的购买能力技术发展速度市场饱和水平消费者愿望的一致程度需求水平稳定性需求及消费者愿望的确定性必需品奢侈品价格竞争产品的差异性25“中心”的变化以产品为中心以顾客为中心以市场为中心26两种计算方法卖方市场：价格=成本+利润买方市场：利润=价格–成本推卖方市场拉需求生产企业价格买方市场27将核心工作放在本企业两头在内，中间在外动态协作，知识联网开发设计制造市场销售ABCA+C70%赢利28流动领域中的升值和品牌效应adidas成本中国福建70元销售价美国140美元中国的合资企业大多没有自己的品牌29现代制造企业环境的变化产品生命周期缩短；交货期成为主要竞争因素；大市场和大竞争，竞争的知识化；顾客需求个性化,多品种小批量生产比例增大；Internet产生了巨大的影响。30信息高速公路资料来源：SAP31换一个角度看世界32时间成本（C）质量（Q）交货期（T）环境清洁（E）服务（S）知识创新(K)70年代90年代80年代70年代以前21世纪90年代后半期企业的竞争要素企业竞争要素的变化33成功企业的关键因素上市时间T质量Q产品成本C服务S环境E灵活性F34上市时间T“快鱼”吃“慢鱼”35现代制造系统的模式和哲理成组技术(相似性)CIM(集成)并行工程(同步)JIT(准确)智能制造系统(智能)敏捷制造(灵活)精益生产(简化)CIPE(重组、标准化)业务过程重组BPR(重组)大规模定制生产MC(简化、灵活)电子商务EC网络化制造TQCSEF36产品创新设计技术现状与发展趋势2435现代企业环境的变化国内外产品开发设计技术现状产品开发设计技术发展趋势总结1引言37国内外产品开发设计技术现状产品开发设计过程的重要性国外产品开发设计技术现状我国产品开发设计技术现状38国内外产品开发设计技术现状产品开发设计过程的重要性国外产品开发设计技术现状我国产品开发设计技术现状39产品开发设计过程在整个生产周期中所占的比重020406080100产品开发设计过程制造时间百分比（%)40国内外产品开发设计技术现状产品开发设计过程的重要性国外产品开发设计技术现状我国产品开发设计技术现状41工业发达国家的21世纪的制造业发展战略1美国先进制造技术计划2美国TEAM计划3美国NGM4美国国家关键技术5德国“生产2000”计划6德国“生产2000+”计划7德国“微系统2000”计划8日本智能制造系统计划9韩国高级先进技术国家计划（G-7计划）重点领域之一是：为产品、工艺过程和整个企业的设计提供集成工具分为5个领域：产品并行设计、虚拟制造、制造计划和控制、智能闭环过程、企业集成预研项目之一：全球并行工程技术企业集成研究重点：产品开发方法和制造方法42国内外产品开发设计技术现状产品开发设计过程的重要性国外产品开发设计技术现状我国产品开发设计技术现状43我国先进制造技术计划1863/CIMS计划-----自动化领域2国家科技攻关计划------CAD应用工程技术开发与应用示范3各部委、省市科技攻关计划4……44我国产品开发设计现状------几个统计数据机械行业“九五”期间培育了50家CAD示范企业，直接带动了近500家CAD重点应用企业，全行业重点骨干企业的CAD技术应用面达70％以上，CAD应用水平达到国外工业发达国家20世纪90年代中期水平。建筑行业建筑设计软件已经左右国内市场，目前大、中型设计院的计算机出图率已达到100%。45我国产品创新开发能力与国际先进水平的差距根据世界经济黄皮书的统计数字，我国机械工业主导产品达到90年代国际水平的仅占30%；美国制造业的新产品贡献率已达到国内生产总值的52%左右（1995年），而我国仅为5.9%（1997年）；美国、西欧诸国及日本机械工业企业的专业化水平为75%--95%，而中国仅为15%--30%等。我国技术来源主要依赖国外技术，企业技术创新能力低下，是把“引进”作为长期依靠的必然恶果。46产品创新设计技术现状与发展趋势2435现代企业环境的变化国内外产品开发设计技术现状产品开发设计技术发展趋势总结1引言47集成化智能化敏捷化网络化虚拟化产品开发设计技术发展趋势48集成化智能化敏捷化网络化虚拟化产品开发设计技术发展趋势49PDM-----ProductDataManagement（产品数据管理）计算机应用中迫切需要解决的问题PDM概念PDM工作方式PDM系统功能国内外有名的PDM产品50计算机应用中迫切需要解决的问题庞大的数据流数据和过程缺乏透明性系统集成不充分51计算机应用中迫切需要解决的问题庞大的数据流数据和过程缺乏透明性系统集成不充分52数据和过程缺乏透明性CAD模型质量管理资料数字样机总体设计报告安装说明书NC程序工艺过程规划物料清单CAD工程图计算结果FEM信息产品描述使用说明书53计算机应用中迫切需要解决的问题庞大的数据流数据和过程缺乏透明性系统集成不充分54系统集成不充分•基于统一数据库应用平台实现单元系统的集成，只能实现有限环节的集成，无法支持并行工程。•企业级的PDM系统可以将所有单元系统的数据和过程完整地集成在一起，是真正意义上的集成信息系统的总体解决方案。•单元应用系统在具体领域中的应用产生很好的效果，然而相互独立的信息孤岛处理方式存在产品数据无法共享等缺陷。55PDM-----ProductDataManagement（产品数据管理）计算机应用中迫切需要解决的问题PDM概念PDM工作方式PDM系统功能国内外有名的PDM产品56PDM概念PDM是一门管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关的过程的技术。基本特征：产品数据和相关文档管理产品开发过程管理应用系统集成57PDM-----ProductDataManagement（产品数据管理）计算机应用中迫切需要解决的问题PDM概念PDM工作方式PDM系统功能国内外有名的PDM产品58PDM——多功能工作平台的基础通信图形数据语言文字查找信息编制编辑接收存储重用发送电子工作平台PDM客户端工程图管理零件管理产品结构管理CAx和DMU入口ERP入口档案库入口Intranet/Internet入口电子邮件复制管理传真过程管理文档管理59PDM——支持产品开发设计过程数据库数据库数据库数据库数据库数据库数据库CADCAOERPCAQDMUCAPCAM设计结果发放工艺过程规划工艺过程规划发放制订生产计划加工装配质量控制更改任务单元数据库PDMPDM开发设计60PDM——“虚拟产品开发平台”（将来）顾客虚拟产品地点B地点A地点C供货