第四章 产品设计和技术选择

2013-5-4
17
4.2
绩效指标 上市时间 度量
•新产品引入频率
产品研究与开发管理
对竞争力的影响
•顾客/竞争对手的响应时间
产品开发绩效评价指标
•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
•设计的质量－接近市场的程度
•项目的频率－模型的寿命
第二篇
•第四章 •第五章 •第六章
生产运作系统的设计
产品/服务设计和技术选择 生产/服务设施选址与布置 工作研究和工作设计
2013-5-4
1
第四章
产品/服务设计和技术选择
2013-5-4
2
本章要点
•了解在当前环境下企业研发工作面临的挑战 •掌握产品研究与开发管理过程及主要内容 •掌握对生产流程进行设计和选择的方法 •了解并掌握并行工程的主要方法及技术 •了解现代计算机技术在产品设计中的运用
2013-5-4
3
4.1
引言
2013-5-4
4
4.1
引言
21世纪企业面临环境的主要特征

信息爆炸的压力 技术进步越来越快 高新技术的使用范围越来越大 市场和劳务竞争全球化 产品研制开发的难度越来越大 可持续发展的要求 全球性技术支持和售后服务 用户的要求越来越苛刻
2013-5-4
2013-5-4
8
4.1
产品开发的成功曲线
引言
格雷格 A. 史蒂文斯、詹姆斯· 伯利
2013-5-4 9
4.1

引言
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
பைடு நூலகம்
论文 成功率低 较少 理论水平高, 基础雄厚的科学家 尊重科学家意见,支持 个人成果,采用同行评议 自由度大,没有严格的指 标和期限
论文或专利 成功率较高 费用较大,控制松 创造能力强, 应用能力强的发明家 尊重集体意见,支持研究组 织在适当事作出评价 弹性,有战略方向,期限较长
硬性,有明确目标,较短期限 7
4.2.3 技术活动过程
产品研究与开发管理
技术活动包括新产品开发中产品设计阶段的结构设计和 工艺设计活动。产品设计阶段的活动，是一个从产品的构思 到产品结构、产品制造工艺的信息转换过程。它可以形象地 描述为信息在顾客域、功能域、物理域之间连续的变换过程。
2013-5-4
15
4.2
顾客域
产品研究与开发管理
连续生产
低
2013-5-4
21
4.3
产品流程设计与选择
影响生产流程设计的主要因素：
– – – – –
产品/服务需求性质 自制-外购决策 生产柔性 产品/服务质量水平 接触顾客的程度
2013-5-4
22
4.4
并行工程
2013-5-4
23
4.4
并行工程
串行过程 需求 结构设计 工艺设计 制造
并行过程
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
•信誉－用户的忠诚度 •对用户的相对吸引力－市场份额
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
2013-5-4
5
4.1
引言
环境的变化导致了产品生产方式革命性的变化：由传 统的“一对多”向满足顾客个性需求的“一对一”定制化 生产和服务方式转变。 与传统的规模化大批量生产相比，个性化定制生产的 优点在于大大削减了库存，但对企业生产组织技术提出了 更高要求，必须具有强有力的处理环境的变化和由此引起 的不确定性的能力（即“柔性”flexibility），才能做到 高质量、低成本、快速响应客户需求。
2013-5-4
26
4.4

并行工程

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。 该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。
需求阶段 设计 阶段 减低成本 提高效率 制造 阶段 易制造 易装配 营销 阶段 使用 阶段 终止 阶段 环境 保护
产品开发的两种方式
2013-5-4 24
4.4
串行的产品设计方法

并行工程

串行设计：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。 产品开发工作流程：
市场人员提产品构想
设计人员完成产品定义
制造工程师确定工艺工程
质量控制人员作 质量保证计划
确定产品总费 用和生产周期
2013-5-4
28
波音公司实施并行工程实例：
2013-5-4
29
2013-5-4
30
4.5

计算机技术在产品设计中的运用
CAD/CAPP系统 计算机支撑技术 （多媒体、网络与通信、分布 式处理等 ） 产品生命周期管理（product lifecycle management，PLM）：对从产品设计、工艺制造、 生产、使用、维护到回收整个产品生命周期中产 生的所有数据进行管理。
过程
考虑 的因素
顾客需求 产品功能
竞争力 可靠性 （低成本、 可维护性， 标新立异） 操作简便
2013-5-4
27
4.4
并行工程
并行工程的主要思想：
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 艺和生产准备文件。 设计过程中各活动并行交叉进行。 不同领域技术人员的全面参与和协同工作。 高效率的组织机构。
2013-5-4
10
4.1

引言
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。
2013-5-4
11
4.2
产品研究与开发管理
2013-5-4
12
4.2
4.2.1 产品开发过程
产品研究与开发管理
一般产品开发过程由以下阶段构成:
（1）需求分析 （2）产品构思 （3）可行性论证 （4）结构设计（总体设计、技术设计、详细设计） （5）工艺设计
2013-5-4
6
4.1
基础研究 目的 性质 内容 成果 成功 经费 人员 管理 原则 计划 2013-5-4
寻求真理,扩广知识 探求发现新事物,新规律 发现新事物,新现象
引言
应用研究
探讨新知识应用的可能性 发明新事物 探求基础研究应用的可能性
研究与开发的分类和特征
技术开发
将研究成果应用于生产实践 完成新产品,新工艺,使之实用化, 商品化 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 专利设计书,图纸,样品 成功率大 费用大,控制严 知识和经验丰富, 动手能力强的技术专家 尊重和支持团体合作
•利润率
18
4.3
产品流程设计与选择
2013-5-4
19
4.3

产品流程设计与选择
流程设计的一个重要内容就是使生产系统的组织 与市场需求相适应 海斯和惠尔赖特提出了产品—生产流程矩阵，认 为根据产品结构特征，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。
2013-5-4
20
4.3
生产流程 顾客化 （低产量） 项目型生产
2013-5-4
32
2013-5-4
33
2013-5-4
25
4.4

并行工程
串行的产品开发过程存在的首要问题是以部门为 基础的组织机构严重地妨碍了产品开发的速度和 质量。 存在的问题主要有：
各下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计，
加入设计的阶段越早，降低费用的机会越大。 各部门对其他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。
2013-5-4
13
4.2
4.2.2
产品研究与开发管理
产品开发对生产过程成本的影响
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。
根据管理学中ABC分类思想，企业技术活动是企业快速响 应客户要求的瓶颈，是提高企业竞争力的关键。
2013-5-4
14
4.2
需求 环境
功能域
功能需求 设计参数 结构设计过程
物理域
工艺需求 工艺变量 工艺设计过程
技 术 活 动
制造域
2013-5-4
生产指令 生产过程
生产活动
16
技术活动过程分析
4.2
4.2.4

产品研究与开发管理
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）
4.1
引言
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（Greg A. Stevens）和詹姆斯·伯 利（James Burley）调查统计后提出：3 000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
2013-5-4
31
吸湿快干织物的技术活动过程
（顾客域）需求：吸湿，快干 （功能域）织物功能：迅速地将皮肤表面湿气与汗水由织物里侧转移至织 物外侧，使其快速干燥，防止由于汗水蒸发而导致体温降低，避免给人体 造成冷湿感，保持皮肤的干燥与舒适 织物结构设计：纤维为异形截面锦纶纤维Aquafresh ，双层凹凸织物 ， 确定纱线细度和捻度要求 （物理域）织物工艺设计：细纱机工艺参数，织布机工艺参数
产品流程设计与选择
产品-生产流程矩阵
品 标准化大量产品 （大量生产） 高
产 多品种 品种较多 （中低产量） （中批生产）
航空航天 工业装备 机床工具 特殊化工产品/药品 电子电器 汽车轮胎和橡胶 钢铁产品 普通化工产品/药品 造纸 容器制造 酿酒 石油 钢铁
单件生产 成批生产 大量生产
柔性 单位 成本