第3章+产品设计和技术选择

第二篇生产运作系统的设计1生产运作系统设计概念筛选概念生成原始设计评价改进原型化与最终设计运作网络设计工艺技术工作设计布置与流程2第三章产品/服务设计和技术选择引导案例：新激光打印机推迟上市•一家国际知名的激光打印机设计制造公司生产的激光打印机的产品生命周期约为16个月。有一次因研发数据管理的混乱及遗失，某一新款打印机比预计晚上市了4个月，结果整个生命周期缩短为12个月（因为竞争对手在预期时间内推出更新的产品），总销货收入比预期减少少了33%，并影响了该产品线年度收入及利润目标的达成。3章节内容第一节引言第二节产品设计与开发阶段第三节生产流程设计与选择第四节并行工程：产品开发组织的新方法第五节计算机技术辅助产品设计案例4本章要点•掌握：–产品设计和工艺设计的过程及基本内容–并行工程的含义和基本思想–生产流程分类和产品—流程矩阵•理解：–典型的R＆D类型及其特征–新产品的类型•了解：–新产品开发背景特征及面临的压力–串行产品设计方法和并行产品设计方法的区别–生产流程设计的主要影响因素5第一节引言•经济发展、技术进步和需求多样化，要求企业能对不断变化的市场做出快速反应，源源不断地开发出满足用户需求的、定制的“个性化产品”去占领市场以赢得竞争，市场竞争也主要围绕新产品的竞争而展开。6一、21世纪企业产品/服务设计的背景特征新产品/服务开发是企业竞争的战略需要产品寿命周期缩短、市场快速响应要求、顾客定制化需求技术进步越来越快新技术迅速应用、产品更新换代加速、获得成本时间优势用户需求呈现出多样化、个性化特点需求结构向高层次发展、不确定性增多、用户设计产品研制开发的难度越来越大资金利用率和投入产出比低、多学科交叉可持续发展的要求环境保护问题、政策法规约束、社会效益7二、新产品/服务开发的重要性有利于增强企业市场竞争力赢得竞争保证、决定产品竞争力重要因素有利于扩大市场份额新产品推迟2-3个月，丧失50%-75%销售额适应个性化定制生产的需要产品开发能力支持个性化定制的有效实施产品更新换代需要产品生命周期缩短，研发设计影响成本、质量和制造效率8二、新产品/服务开发的重要性（续1）成本的决定因素实际成本消耗70%6%20%36%7%40%3%18%设计阶段制造阶段材料采购其他阶段产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成9二、新产品/服务开发的重要性（续2）不同产品阶段改变设计对成本的影响改变设计引起的成本新产品开发阶段概念设计设计开发设计使用制造装配制造过程中生产率的70%-80%是在设计和工艺阶段决定的。所有质量问题的40%可以归因于低劣的设计和工艺。10结论：•企业的技术活动影响着产品的成本、质量和制造的效率。尤其产品设计和工艺设计在产品开发中作用重大，它几乎占用了60%的开发时间，决定了70%的成本。•因此，根据管理学中的ABC分类思想，企业技术活动，尤其是企业的产品设计和工艺设计是企业快速响应客户要求的瓶颈，是提高企业竞争力的关键。11三、现代企业的研究与开发研究与开发（ResearchandDevelopment，简称R&D），是指企业所做的新产品和产品生产技术的研究和开发。•研究与开发的三种类型1.基础研究。进行的是探索新的规律、创建基础性知识的工作。（１）纯基础研究。是以探索新的自然规律、创造学术性知识为使命，与特定的应用、用途无关。（２）目标基础研究。是指为取得特定的应用、用途所需的新知识或新规律而运用基础研究的方法所进行的研究。２.应用研究。也称产业化研究，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。3.技术开发研究。又叫企业化研究，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。12研究与开发的分类和特征基础研究应用研究技术开发目的寻求真理,扩广知识探讨新知识应用的可能性将研究成果应用于生产实践性质探求发现新事物,新规律发明新事物完成新产品,新工艺,使之实用化,商品化内容发现新事物,新现象探求基础研究应用的可能性运用基础研究,应用研究成果从事产品设计,产品试制,工艺改进成果论文论文或专利专利设计书,图纸,样品成功成功率低成功率较高成功率大经费较少费用较大,控制松费用大,控制严人员理论水平高,基础雄厚的科学家创造能力强,应用能力强的发明家知识和经验丰富,动手能力强的技术专家管理原则尊重科学家意见,支持个人成果,采用同行评议尊重集体意见,支持研究组织在适当事作出评价尊重和支持团体合作计划自由度大,没有严格的指标和期限弹性,有战略方向,期限较长硬性,有明确目标,较短期限关注对象政府部门和科技界政府部门和科技界企业13新产品的分类•按产品的新颖程度可分为三类–改进型产品–换代产品–创新产品14新产品分类改进型产品换代产品创新产品特点对老产品的改进基本原理不变，部分采用新技术采用学技术的新发明所开发出的产品创新程度低，功能、性能、质量、外观上有一定改进提高中等，产品性能有重大突破最高生产变动稍微改变生产制造流程需引进新技术，采用新设备对产品设计和生产流程进行重大改动作用改进和延伸产品线，在短期内保持市场份额扩宽产品族，延长生命周期，保持市场和利润增长成功推向市场将成为核心优势业务，带来高额回报15新产品开发面临的压力•新产品开发面临着费用高、成功率低、风险大、回报下降等压力。•格雷格A.史蒂文斯（GregA.Stevens）和詹姆斯·伯利（JamesBurley）调查统计后提出：3000个新产品的原始想法，只有1个能成功。•阿尔巴拉（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%。初期项目中只有2%可以进入市场16•新产品失败可归纳为三个关键原因：（1）没有潜在的用户和需求（2）新产品与当前的需求不匹配（3）营销工作不得力•新产品开发的动力：（1）技术推动（2）市场牵引（3）同行竞争•了解和确定人们的需求，将这种需求用技术实现，提高产品在研究与开发过程中的管理水平，是新产品开发的关键。17产品开发过程产品设计过程包括新产品的需求分析、产品构思、结构设计过程（总体设计、技术设计、详细设计），工艺设计过程。产品开发时间100%设计时间55%制造22%装配23%产品开发时间构成示意图第二节产品设计与开发阶段18产品开发过程需求分析结构设计协调工艺设计协调输入产品功能中间结果协调结果产品规格干预指令协调结果工艺计划中间结果中间结果干预指令图4－4产品设计过程描述19一、产品构思产品开发过程构思R&D•对市场需求的分析•技术的推动•竞争对手的产品和服务来源于来源于开始图4－5产品构思来源图20比亚迪F3——丰田花冠21双环小贵族——奔驰smart22双环CEO——宝马X523飞碟UFO——丰田RAV424二、结构设计过程对不同企业有不同内容：（1）制造型企业：从明确设计任务开始，到确定产品的具体结构为止的一系列活动。（2）服务型企业：服务内容和服务过程设计。产品结构设计阶段决定了产品或服务的特征、性能、质量、成本。产品设计一般分为总体设计、技术设计、工作图设计三个阶段。25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、进行产品设计方案的经济效果的分析。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。工作图设计根据技术设计阶段确定的结构布置和主要尺寸，进一步作结构的细节设计，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。结构设计过程——三个阶段26市场需求分析工作图设计结构设计优化设计三维几何造型计算机绘图有限元设计资料和图形库原型修改总体设计开始初步设计原型产品评估决策NNYYCAD图4-5产品结构设计过程图27三、工艺设计过程n工艺设计是指按产品设计要求，安排或规划出从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。n工艺过程的结果一方面反馈给产品设计用以改进产品设计；另一方法作为生产的依据。n作用：–确定制造工艺及相应的后勤支持活动。–设计加工产品所需加工步骤、方法和设备、工具–是结构设计过程和制造过程之间的桥梁。28工艺过程设计——程序和内容产品图纸的工艺分析和审查拟订工艺方案编制工艺规程工艺装备的设计与制造决定加工毛坯（材料和尺寸）选定加工条件计算加工时间制定加工工艺选择机床决定加工工序内的操作顺序选择工装零件图图4-6工艺过程设计的内容291.产品图纸的工艺分析和审查•产品结构的继承性、工艺性、标准化程度•工艺基准面选择是否方便、可靠•材料选择是否合适、经济、标准规格•精度、光洁度及技术要求是否合适•是否适合本企业生产设备，便于高效率加工302.拟定工艺方案•同一零件有不同的加工方法；•据各项技术经济指标确定工艺路线，评价工艺效果•关键问题：–制造过程中会存在哪些问题；–关键件用什么方法、设备加工；–工艺装备系数的确定：•为制造某种产品而设计的专用工艺装备的种类与所制造产品的专用零件种类之比。313.编制工艺规程•工艺规程的内容–产品及各个部分的制造方法与顺序、设备的选择、切削用量的选择、工艺装备的确定、劳动量及工作等级的确定，设备的调整方法、产品装配与零件加工的技术条件•工艺规程的形式–工艺路线卡（工艺过程卡）：•零件经过的车间、工序的名称，使用的设备和工艺装备等；•车间分工、生产调度的工具；323.编制工艺规程（续）•工艺规程的形式–工艺卡（零件卡）•各工序所用设备、工艺装备、切削用量、工时定额及材料规格；•指导车间生产活动。–操作卡（工序卡）•各工序详细操作方法、技术要求和注意事项；•指导工人操作。–工艺守则（操作规程）•对重点和关键工序制定；•同类工艺的操作要领和基本注意事项，不受工厂具体条件限制。334.设计工艺装备•工艺装备：–按工艺规程制造产品所需的各种工具、夹具、卡具、模具、量具等的总称。•按使用范围分为标准的和专用。–标准工艺装备：适用于制造各种产品，可订购；–专用工艺装备：适用于一定产品，需自制，需一系列的生产技术准备；•推行产品三化：通用化、系列化、组合化34麦当劳的新产品35麦当劳的结构设计•肉饼的原料必须由83％的肩肉与17％的五花肉混制而成；•面包的规格在17厘米（指直径），面包中的气泡全部为5厘米；•汉堡包从制作到出炉必须有5秒钟；•一个汉堡包净重1.8盎司，其中洋葱的重量为0.25盎司；•产品制作超过一定的期限（其中汉堡包出炉后的时限为12分钟，薯条炸好后是7分钟），一律不准再卖给顾客；•汉堡包饼面上若有人工手压的轻微凹痕，必须丢弃；•与汉堡包一起卖出的可口可乐必须是4℃。36四、产品设计的原则和绩效评价产品设计和选择应该遵循的原则：设计用户需要的产品（服务）设计可制造性（Manufacturability）强的产品设计鲁棒性（Robustness）强的产品设计绿色产品（考虑环保要求）37产品开发绩效评价指标绩效指标度量对竞争力的影响上市时间•新产品引入频率•从新产品构思到上市的时间•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•每一个项目的研究发展周期•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－开发的经济性质量•舒适度－使用的可靠性•设计质量－绩效和用户的满意度•生产质量－工产和车间的反映•信誉－用户的忠诚度•对用户的相对吸引力－市场份额•利润率38第三节生产流程设计与选择•什么是生产流程设计？•生产流程设计是为产品和生产选择所需要的资源投入、操作工艺、物流形式和加工方法，并对它们的设置与搭配组合进行合理的确定。39流程Process（美）斯蒂芬.罗宾斯《管理学》第四版人大出版？Whatisprocess做事的方式产品或服务提供的方式生产组织的方式40（美）斯蒂芬.罗宾斯《管理学》第