第二章产品设计

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二、新产品/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
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产品寿命周期的缩短
产品的寿命周期越来越短，更新换代越来越快。 实践证明：若产品寿命周期为5年，产品开发时间 每延长6个月，利润就损失1/3。
行业
化妆品
50年前 现在
玩具
机床
食品 药品
时间 (年)
0
5
10
15 20 25
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第二章产品设计
产品设计对产品成本和质量的影响:
一般产品成本的70%以上由设计阶段决定,而这一阶段 所占费用仅为产品成本的6%以下。而40%的质量问题归因 于低劣的设计和工艺（波音）
费用 70%
成本的决定因素 实际成本消耗
• 产品结构设计过程包括从明确设计任 务开始，到确定产品的具体结构为止的 一系列活动。
• 设计阶段决定了产品的性能、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
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结构设计过程
开始
市场需求分析
初步设计
总体设计
N 原型产品
Y 原型修改
N
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•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
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第二章产品设计
第三节 生产流程设计与选择
一、生产流程分类（P109）
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三、工艺设计过程
零件图
决定加工 毛坯
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 艺装备
决定加工工序 内的操作顺序
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第二章产品设计
四、产品设计的原则和绩效评价
（一）原则： • 设计用户需要的产品 • 设计可制造性强的产品 • 设计鲁棒性强的产品（服务） • 设计绿色产品（考虑环保要求） （二）绩效评价指标： 上市时间、生产率、质量
3.工作图设计：结构细节设计
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第二章产品设计
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。
是结构设计过程和制造过程之间的桥梁。 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。
3.缺陷：重复、反复、效率低、质量差。
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二、并行的产品设计方法
（一）并行工程 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。
（二）并行工程的主要思想 １.设计时同时考虑产品生命周期的所有因素，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 产装备文件。 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。
（一）按产品进行的生产流程 （对象专业化）
（二）按加工路线进行的生产流程 （工艺专业化）
（三）按项目进行的生产流程 （单项目组织生产）
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二、影响生产流程设计的因素
（一）产品/服务需求性质（最主要）
从需求的品种、数量、季节波动性等方面考虑对生产 能力的影响，从而决定选择哪种类型的生产流程。 （二）自制—外购决策
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三、现代企业的研究与开发
（三）新产品的发展方向：
①多功能
②复合化
③小型化、轻便化 ④智能化、知识化
⑤艺术化、品位化
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(四)新产品开发面临的压力
**新产品开发的死亡率：98.2%，。在初期的项目中 只有2%可以进入市场，其他都半途而废了。据统计： 25%的工业新产品、30-35%的消费品与开发者的愿望 相去甚远
PDM。 • 产品系列化、零部件标准化、通用化。 • 成组技术（Group Technology, GT）。 • 减少变化的方案（Variety Reduction Program，
VRP） 并行工程在汽车、航空航天等制造业备受
关注并得到具体应用。
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四、并行工程的人员构成
一、串行的产品设计方法
需求 结构设计 工艺设计 制造
串行过程
需求 结构设计 工艺设计 制造
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并行过程
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串行的产品开发过程存在的主要问题：
１.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努力缺乏理 解，目标和评价标准的差异和矛盾降低 了产品总体开发过程的效率。
市场导向型（Market Driven) 技术推动型 （Technology and Innovation) 混合模式
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产品构思
产品开 开始 发过程
•对市场需求
构
来源于
的分析 •技术的推动
•竞争对手的
产品和服务
思 来源于 R&D
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二、产品结构设计
产品—流程矩阵
产品结构 单件非标 多品种小 有限品种 大批量标 柔性 生产流程 准化（Ⅰ） 批量（Ⅱ） 大批（Ⅲ） 准化（Ⅳ）单位成本
单件生产 单一项目
丧失高
效率
高
成批生产 大量生产
重型机器 食品加工
自动装配 流水线
连续生产 损失应变 能力
化工、造纸
制糖、面粉
低
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第二章产品设计
第四节 并行工程
只抓关键零件的生产和整机产品的装配。 （三）生产柔性
品种柔性是指生产系统从生产一种产品快速地转换为 生产另一种产品的能力。
产量柔性是指生产系统快速增加或减少所生产产品产 量的能力。 （四）产品/服务质量水平 （五）接触顾客的程度
顾客是生产流程的一个部分。
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三、生产流程选择决策
3000原始想法
125小项目
300提议
9项开发
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4项重大
1.7启动
1成功
1 2 3 45 6 7
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• 压力：费用高、风险大、成功率低、回报下降 • 失败原因：无潜在需求、新产品与当前需求不
匹配、营销不利。 • 新产品开发的关键：找到需求,用技术实现需
求. • 原则：技术与市场匹配.
易制造 易装配
竞争力
可靠性
（低成本、 可维护性， 标新立异） 操作简便
环境 保护
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第二章产品设计
产品设计的并行方法的特点：
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（考虑和处理问题要素的大小） 和清晰度（确定性程度）
第二章产品设计
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第二章产品设计
第一节 引言
一、21世纪企业产品/服务设计的背景
（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）用户的要求越来越苛刻，用户需求 呈现出多样化、个性化的特点
（四）产品研制开发的难度越来越大
（五）可持续发展的要求
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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。
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三、并行工程的主要内容
（一）过程重构
（二）组织重构
（三）构建技术支持环境 • 产品数据管理（Product Data Management）
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第二章产品设计
产品设计的原则和绩效评价
绩效指标
度量
对竞争力的影响
上市 时间
生产率
•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
•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
•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
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第二节 产品设计与开发阶段
一、产品构思 二、结构设计过程 三、工艺设计 四、产品设计的原则和绩效评价
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一、产品构思
1.来源: 企业内部：公司经理、员工和研究开发部门。 企业外部：供应商、经销商、产品许可经营者
和发明者。 2.构思模式：
6% 设计阶段
36%
20%
制造阶段
40% 7% 材料采购
18% 3%
其它阶段
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第二章产品设计
产品开发对生产过程时间的影响
产品开发的时间构成：
产品设计时间占产品开发时间的近60%（如图）。因此，为 缩短产品上市时间，必须缩短产品设计时间，产品设计和工艺设 计影响着产品的创新速度。