CHAPT4 产品开发、工艺设计与技术选择
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（四）并行产品开发的流程特点
（1）产品设计的各阶段是一个交叉渐进的连续过 程。 （2）产品设计过程和产品信息模型经历从定性到 定量、从模糊到清晰的演进。 （3）产品设计过程和工艺设计过程并行展开，同 时推进。
CHAPT 4 产品开发、工艺设计与 技术选择
2013-7-31
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4.3.2 并行产品设计法
（一）并行产品设计法
（1）并行设计法：对产品及其相关过程，包括 制造过程和支持过程，进行并行的、一体化设 计的一种系统化方法。 （2）设计方法特点：力图使产品开发者从一开 始就考虑到产品整个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。 ——并行产品设计过程及阶段参与因素见表4-2。
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4.1.3 现代企业的研究与开发
◆新产品研发的分类
——研究与开发（Research and Development，简称 R&D）包括基础研究、应用研究和技术开发。
（1）基础研究：探索新的自然规律，创建基础性知 识的工作。
（2）应用研究：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）技术研究：将应用研究的成果经设计、试验而 发展成为新产品、新系统和新工程的科研活动。
第4章 产品开发、 工艺设计和技术选择
4.1 产品开发概述 4.2 产品设计与开发过程 4.3 产品设计与开发组织方法
2013-7-31
CHAPT 4 产品开发、工艺设计与 技术选择
1
本章重点
1.新产品开发对企业发展的意义； 2.新产品开发的基本过程； 3.产品结构设计和工艺设计的程序； 4.新产品开发——并行工程法。
2013-7-31
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4.2.2 结构设计过程（续）
（1）总体设计
通过市场需求分析，确定产品的功能、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。
将技术任务书中确定的产品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 明书等形式表现出来。
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4.1 产品开发概述
4.1.1 4.1.2 4.1.3 产品开发的背景 新产品/服务开发的意义 现代企业的研究与开发（R&D)
2013-7-31
CHAPT 4 产品开发、工艺设计与 技术选择
3
4.1.1 产品开发的背景
◆20世纪90年代以来，企业所处的市场竞争环境日 趋严峻，面临前所未有的压力。
2013-7-31 CHAPT 4 产品开发、工艺设计与 技术选择 27
4.3.2 并行产设计法（续）
可制造性
产品功能 环境保护 并行设计 可靠性 顾客满意
质量保证
可装配性
图4-6 产品开发并行工程运行网络图
2013-7-31 CHAPT 4 产品开发、工艺设计与 技术选择 28
4.3.2 并行产品设计法（续）
CHAPT 4 产品开发、工艺设计与 技术选择
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4.2.2 结构设计过程（续）
图4－3 结构设计过程
开始
市场需求分析 资料和图形库
总体设计
N
初步设计
Y
原型产品 原型修改
三维几何造型 CAD 有限元设计 优化设计 计算机绘图
15
结构设计
N
评估决策
Y
工作图设计
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4.3 产品设计与开发的组织方法
4.3.1 串行产品设计法 4.3.2 并行产品设计法 4.3.3 并行工程技术
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4.3.1 串行产品设计法
◆产品设计2种方法
a)串行过程
需求分析
结构设计 工艺设计
制造
需求分析 工艺设计 t
结构设计 制造 b)并行过程 t＜T，周期缩短 T 图4-5 产品开发的两种方式
4.2.4 产品设计的原则 和绩效评价
（一）产品设计和选择的原则
（1）用户需要的产品（服务）。 （2）可制造性（Manufacturing ability）强 产品。 （3）牢固性（Robustness）强的产品。 （4）绿色产品：考虑环保要求。
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4.2.1 产品构思（续）
输 入 中间结果
◆图4-1 产品设计过程图
中间结果
需求分析
产品功能
结构设计
产品规格
中间结果
工艺设计
工艺方案
源自文库协调
干预指令
协调
干预指令
协调结果
协调结果
图4－1 产品设计过程图
2013-7-31 CHAPT 4 产品开发、工艺设计与 技术选择 10
4.2.1 产品构思（续）
（1）用户越来越“难侍候” ——顾客需求变化加快，并呈现出多样化、个性化的特点；
（2）技术进步越来越快
——产品生命周期缩短；抢占市场先机变得尤为重要； （3）产品研发难度越来越大
——需求、技术和竞争等综合平衡难度加大。
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4.1.2 新产品/服务开发的意义
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4.2 产品设计与开发过程
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 产品构思 结构设计 工艺设计 产品设计的原则和绩效评价
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4.2.1 产品构思
（一）产品开发过程三阶段
（2）技术设计
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4.2 结构设计过程（续）
（3）详细设计或工作图设计 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，绘制全套零件工作图、部件装 配图及产品总装图，并编制必要的技术文 件，为零件加工和产品装配提供明确的依 据。 产品结构设计见图4－3。
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4.2.3 工艺设计过程（续）
零件图
决定加工毛坯 （材料和尺寸）
选择机床
制定加 工工艺
选定加工条件
计算加工时间
选择工装
决定加工工序
图4-4
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零件工艺设计过程图
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4.3.1 串行产品设计法（续）
（一）串行产品设计法
（1）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 之间按顺序进行。 （2）产品开发工作流程
市场人员提产品构想 设计工程师完成产品设计 制造工程师确定工艺规程
◆图4-2 产品构思来源图
产 品 开 发 过 程
•市场需求分析 来源于 •技术进步和创新 •竞争对手产品和服务
开始
产 品 构 思 来源于
R&D计划 图4－2 产品构思来源图
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4.2.2 结构设计过程
（一）产品结构设计
（1）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。 （2）设计阶段地位：决定产品的性能、质量和主要成本。 （3）产品设计内容：一般分为总体设计、技术设计和 （详细设计）工作图设计三个阶段。
竞争力： 可靠性、 低成本、 可维护性、 标新立异 操作简便
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4.3.2 并行产设计法（续）
（二）并行工程
（1）并行工程：一种强调各阶段领域专家及顾 客等共同参加的系统化产品设计方法。 （2）优点 A、集思广益，减少盲目性：将产品设计与可制 造性、可维护性、质量控制等问题同时加以 考虑，充分交流、集思广益，以减少产品早 期设计阶段的盲目性。 B、缩短周期，提高成功率：后续阶段提前进入 设计过程，缩短研制周期，提高开发成功率。 ——产品开发并行工程运行图见图4-6。
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4.3.2 并行产品设计法（续）
表4-2 并行产品设计过程及阶段参与因素
过程 需求分析 阶段 设计 阶段 降低成本 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
考虑 因素
顾客需求 产品功能
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4.2.3 工艺设计过程（续）
（二）工艺设计程序
（1）零件工作图的工艺分析和审查； （2）部件、产品装配图的工艺分析和审查； （3）拟订工艺方案——编制加工计划； （4）编制工艺规程——规定具体加工方法和程 序； （5）工艺装备的设计与制造——准备加工装备。 ——零件工艺设计过程图见图4-4。
对竞争力的影响
•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
•项目的数量：新产品设计与开发的频率 •项目的频率：开发的经济性
质量
•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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（1）产品构思：依据顾客需求、产品技术和对手产品 三大要素，形成产品的特定功能。 （2）结构设计：包括总体设计、技术设计和详细设计 三部分，使产品实现所需功能；
（3）工艺设计：包括加工过程、加工方法和加工设备 三部分，使产品实现加工制造。
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◆ 企业新产品开发的意义
（1）有利于产品更新换代，满足市场结构的变 化，提升产品竞争力，扩大市场份额； （2）有利于企业进入新的市场，拓展经营领域， 促进企业不断发展壮大； （3）有利于调整产品结构、经营结构和投资结 构：优化企业发展方向和经营状态，实现企业 战略目标。
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（三）并行工程设计的主要思想
（1）设计时同时考虑产品生命周期的所有因素； （2）设计过程中各活动并行交叉进行； （3）不同领域技术人员的全面参与和协同工作； （4）吸收顾客和供应商的参与； （5）形成高效率的产品开发组织。
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4.3.2 并行产品设计法（续）
4.2.3 工艺设计过程
（一）工艺设计
（1）工艺设计：指按产品设计要求，安排或 规划出将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 等的规定与说明。 （2）工艺设计作用：是结构设计过程和制造 过程之间的桥梁。 （3）工艺设计结果：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。
质量控制人员作出 质量计划
财务人员确定产品 总费用和生产周期
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4.3.1 串行产品设计法（续）
（二）串行产品开发存在的问题
（1）影响开发速度：以部门为基础的组织结构 严重地妨碍了产品开发的速度。 （2）影响开发质量：产品开发的各下游部门所 具有的知识难以加入早期设计，影响开发质量； 加入设计的时间越早，降低费用的机会越大。 （3）影响开发效率：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与矛 盾降低了产品整体开发过程的效率。
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4.1.3 现代企业的研究 与方法（续）
◆新产品的分类
——新产品是指在技术、功能、性能、结构、 材质等一方面或几方面具有先进性或独创性的 产品。
（1）改进型产品：对老产品的改进与完善，创新程度最 小的一类新产品。 （2）换代产品：产品基本原理不变，因部分采用新技术 使产品性能有重大突破，如电视机技术的不断升级。 （3）创新产品：采用科学技术的新发明所开发的产品， 它是创新程度最高的一类新产品，如互联网、iPAD、 太空旅游等。
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4.2.4 产品设计的原则 和绩效评价
表4－1 产品开发绩效评价指标
绩效指标 投放市场 时间 度量
•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 •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：工厂和车间的反映
（1）产品设计的各阶段是一个交叉渐进的连续过 程。 （2）产品设计过程和产品信息模型经历从定性到 定量、从模糊到清晰的演进。 （3）产品设计过程和工艺设计过程并行展开，同 时推进。
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4.3.2 并行产品设计法
（一）并行产品设计法
（1）并行设计法：对产品及其相关过程，包括 制造过程和支持过程，进行并行的、一体化设 计的一种系统化方法。 （2）设计方法特点：力图使产品开发者从一开 始就考虑到产品整个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。 ——并行产品设计过程及阶段参与因素见表4-2。
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5
4.1.3 现代企业的研究与开发
◆新产品研发的分类
——研究与开发（Research and Development，简称 R&D）包括基础研究、应用研究和技术开发。
（1）基础研究：探索新的自然规律，创建基础性知 识的工作。
（2）应用研究：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）技术研究：将应用研究的成果经设计、试验而 发展成为新产品、新系统和新工程的科研活动。
第4章 产品开发、 工艺设计和技术选择
4.1 产品开发概述 4.2 产品设计与开发过程 4.3 产品设计与开发组织方法
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1
本章重点
1.新产品开发对企业发展的意义； 2.新产品开发的基本过程； 3.产品结构设计和工艺设计的程序； 4.新产品开发——并行工程法。
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4.2.2 结构设计过程（续）
（1）总体设计
通过市场需求分析，确定产品的功能、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。
将技术任务书中确定的产品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 明书等形式表现出来。
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4.1 产品开发概述
4.1.1 4.1.2 4.1.3 产品开发的背景 新产品/服务开发的意义 现代企业的研究与开发（R&D)
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4.1.1 产品开发的背景
◆20世纪90年代以来，企业所处的市场竞争环境日 趋严峻，面临前所未有的压力。
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4.3.2 并行产设计法（续）
可制造性
产品功能 环境保护 并行设计 可靠性 顾客满意
质量保证
可装配性
图4-6 产品开发并行工程运行网络图
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4.3.2 并行产品设计法（续）
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4.2.2 结构设计过程（续）
图4－3 结构设计过程
开始
市场需求分析 资料和图形库
总体设计
N
初步设计
Y
原型产品 原型修改
三维几何造型 CAD 有限元设计 优化设计 计算机绘图
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结构设计
N
评估决策
Y
工作图设计
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4.3 产品设计与开发的组织方法
4.3.1 串行产品设计法 4.3.2 并行产品设计法 4.3.3 并行工程技术
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4.3.1 串行产品设计法
◆产品设计2种方法
a)串行过程
需求分析
结构设计 工艺设计
制造
需求分析 工艺设计 t
结构设计 制造 b)并行过程 t＜T，周期缩短 T 图4-5 产品开发的两种方式
4.2.4 产品设计的原则 和绩效评价
（一）产品设计和选择的原则
（1）用户需要的产品（服务）。 （2）可制造性（Manufacturing ability）强 产品。 （3）牢固性（Robustness）强的产品。 （4）绿色产品：考虑环保要求。
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4.2.1 产品构思（续）
输 入 中间结果
◆图4-1 产品设计过程图
中间结果
需求分析
产品功能
结构设计
产品规格
中间结果
工艺设计
工艺方案
源自文库协调
干预指令
协调
干预指令
协调结果
协调结果
图4－1 产品设计过程图
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4.2.1 产品构思（续）
（1）用户越来越“难侍候” ——顾客需求变化加快，并呈现出多样化、个性化的特点；
（2）技术进步越来越快
——产品生命周期缩短；抢占市场先机变得尤为重要； （3）产品研发难度越来越大
——需求、技术和竞争等综合平衡难度加大。
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4.1.2 新产品/服务开发的意义
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4.2 产品设计与开发过程
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 产品构思 结构设计 工艺设计 产品设计的原则和绩效评价
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4.2.1 产品构思
（一）产品开发过程三阶段
（2）技术设计
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4.2 结构设计过程（续）
（3）详细设计或工作图设计 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，绘制全套零件工作图、部件装 配图及产品总装图，并编制必要的技术文 件，为零件加工和产品装配提供明确的依 据。 产品结构设计见图4－3。
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4.2.3 工艺设计过程（续）
零件图
决定加工毛坯 （材料和尺寸）
选择机床
制定加 工工艺
选定加工条件
计算加工时间
选择工装
决定加工工序
图4-4
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零件工艺设计过程图
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4.3.1 串行产品设计法（续）
（一）串行产品设计法
（1）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 之间按顺序进行。 （2）产品开发工作流程
市场人员提产品构想 设计工程师完成产品设计 制造工程师确定工艺规程
◆图4-2 产品构思来源图
产 品 开 发 过 程
•市场需求分析 来源于 •技术进步和创新 •竞争对手产品和服务
开始
产 品 构 思 来源于
R&D计划 图4－2 产品构思来源图
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4.2.2 结构设计过程
（一）产品结构设计
（1）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。 （2）设计阶段地位：决定产品的性能、质量和主要成本。 （3）产品设计内容：一般分为总体设计、技术设计和 （详细设计）工作图设计三个阶段。
竞争力： 可靠性、 低成本、 可维护性、 标新立异 操作简便
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4.3.2 并行产设计法（续）
（二）并行工程
（1）并行工程：一种强调各阶段领域专家及顾 客等共同参加的系统化产品设计方法。 （2）优点 A、集思广益，减少盲目性：将产品设计与可制 造性、可维护性、质量控制等问题同时加以 考虑，充分交流、集思广益，以减少产品早 期设计阶段的盲目性。 B、缩短周期，提高成功率：后续阶段提前进入 设计过程，缩短研制周期，提高开发成功率。 ——产品开发并行工程运行图见图4-6。
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表4-2 并行产品设计过程及阶段参与因素
过程 需求分析 阶段 设计 阶段 降低成本 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
考虑 因素
顾客需求 产品功能
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4.2.3 工艺设计过程（续）
（二）工艺设计程序
（1）零件工作图的工艺分析和审查； （2）部件、产品装配图的工艺分析和审查； （3）拟订工艺方案——编制加工计划； （4）编制工艺规程——规定具体加工方法和程 序； （5）工艺装备的设计与制造——准备加工装备。 ——零件工艺设计过程图见图4-4。
对竞争力的影响
•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
•项目的数量：新产品设计与开发的频率 •项目的频率：开发的经济性
质量
•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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（1）产品构思：依据顾客需求、产品技术和对手产品 三大要素，形成产品的特定功能。 （2）结构设计：包括总体设计、技术设计和详细设计 三部分，使产品实现所需功能；
（3）工艺设计：包括加工过程、加工方法和加工设备 三部分，使产品实现加工制造。
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◆ 企业新产品开发的意义
（1）有利于产品更新换代，满足市场结构的变 化，提升产品竞争力，扩大市场份额； （2）有利于企业进入新的市场，拓展经营领域， 促进企业不断发展壮大； （3）有利于调整产品结构、经营结构和投资结 构：优化企业发展方向和经营状态，实现企业 战略目标。
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（三）并行工程设计的主要思想
（1）设计时同时考虑产品生命周期的所有因素； （2）设计过程中各活动并行交叉进行； （3）不同领域技术人员的全面参与和协同工作； （4）吸收顾客和供应商的参与； （5）形成高效率的产品开发组织。
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4.3.2 并行产品设计法（续）
4.2.3 工艺设计过程
（一）工艺设计
（1）工艺设计：指按产品设计要求，安排或 规划出将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 等的规定与说明。 （2）工艺设计作用：是结构设计过程和制造 过程之间的桥梁。 （3）工艺设计结果：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。
质量控制人员作出 质量计划
财务人员确定产品 总费用和生产周期
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4.3.1 串行产品设计法（续）
（二）串行产品开发存在的问题
（1）影响开发速度：以部门为基础的组织结构 严重地妨碍了产品开发的速度。 （2）影响开发质量：产品开发的各下游部门所 具有的知识难以加入早期设计，影响开发质量； 加入设计的时间越早，降低费用的机会越大。 （3）影响开发效率：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与矛 盾降低了产品整体开发过程的效率。
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4.1.3 现代企业的研究 与方法（续）
◆新产品的分类
——新产品是指在技术、功能、性能、结构、 材质等一方面或几方面具有先进性或独创性的 产品。
（1）改进型产品：对老产品的改进与完善，创新程度最 小的一类新产品。 （2）换代产品：产品基本原理不变，因部分采用新技术 使产品性能有重大突破，如电视机技术的不断升级。 （3）创新产品：采用科学技术的新发明所开发的产品， 它是创新程度最高的一类新产品，如互联网、iPAD、 太空旅游等。
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4.2.4 产品设计的原则 和绩效评价
表4－1 产品开发绩效评价指标
绩效指标 投放市场 时间 度量
•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 •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：工厂和车间的反映