3-产品开发、工艺设计和技术选择

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20世纪90年代以后竞争形势的特征
· 基于时间的竞争 · 产品品种急剧增加 · 及时生产 · 区域经营 · 持续改进 · 产品生命周期缩短 · 市场驱动的质量 · 全球化 · 网络组织 · 微型市场 · 定制化的提高 · 精益生产 · 周期缩短 · 全面质量管理 · 层次扁平化 · 计算机集成制造 · 过程重组 · 服务重要性的提高 · 分化的市场 · 快速响应 · 柔性制造系统 · 数据资源经营
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技术设计
技术设计——输出总图、系统图、材料明细 表、设计说明书等 。 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。
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工作图设计
主要内容： ① 绘制全部零件的工作图，详细注明尺寸、 公差配合、材料和技术条件； ② 绘制产品总图、部件装配图、包装图和 安装图； ③ 编写零件一览表； ④编制产品说明书、维护保养规程等。
R&D与产品开发组织
企业技术系统的活动 产品开发对生产过程成本的影响 技术活动的过程 产品设计过程 工艺过程设计的基本内容 产品设计的原则和绩效评价
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一、企业技术系统的活动
1、产品开发的过程 一般产品开发过程，包括：产品构思、产品设计、 工艺设计等一系列活动。 产品设计过程，包括：总体设计、技术设计、详细 设计等。 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。
20
3、技术系统与其它系统的关系
基础和依据
制造分系统 经营分系统
决定行为
技术分系统 技术分系统
目标和任务
经营策略 保障
组织分系统
调整方向
技术分系统
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二、产品开发对生产过程 成本的影响
装配23% 制造22% 设计时间55% 产品开发时间 100% 产品开发时间构成图
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产品生命周期的缩短
行业 化妆品 玩具 机床 食品 药品 0 5 10 15 20 25
产品设计一般可分为三个阶段：
总体设计 技术设计 工作图设计

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产品设计过程
开始
市场需求分析 资料和图形库
总体设计
初步设计
N
原型产品
三维几何造型
Y
原型修改
结构设计 有限元设计
C A D
N
评估决策
优化设计
计算机绘图 28
Y
工作图设计
总体设计
总体设计——输出技术任务书(选型阶段) 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 经济指标和进行产品设计方案的经济效果 分析。
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一、生产流程分类
2、按加工路线进行的生产流程
以所要完成的加工工艺内容为依据来构成生产流 程，不论是何种产品或服务对象。 这种生产流程，设备和人力按工艺内容组织成一个 生产单位。每一个生产单位只完成相同或相似工艺内容 的加工任务。 也称为工艺专业化生产。
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一、生产流程分类
３、按项目组织进行的生产流程
顾客/竞争对手的响应时间 设计的质量——接近市场的程度 实际效果与计划效果的差异来自新产品的 项目的频率——模型的寿命 销售比例 每一个项目的研究开发周期 项目数量——新产品设计与开发的频率 生产率 每一个项目的材料及工具费用 项目的频率——开发的经济性 实际与计划的差异 舒适度——使用的可靠性 信誉——用户的忠诚度 质量 设计质量——绩效和用户的满意度 对用户的相对吸引力——市场份额 生产质量——工厂和车间的反映 利润率
一、个性化定制生产的出现
随着全球化市场的形成，企业竞争的 焦点已经集中于怎样才能更好地满足多样 化的、个性化的客户需求。 为了赢得竞争，企业必须对其生产方 式进行变革，以便其能生产出满足客户需 求的个性化产品，因此，企业必须能组织 定制生产。
3
一、个性化定制生产的出现
大规模生产时代，产品是标准化的，市场是 统一的，产品生产周期和开发周期也比较长，一 切都是有规律的，没有意外发生。 现在，一个新的管理模式——大规模定制模 式浮出水面，多样化和定制化的产品代替了标准 化产品，多样化市场从统一的市场中迅速成长， 产品生产周期和开发周期日益缩短。
成果
成功 经费 人员 管理 原则 计划
论文
成功率低 较少
论文或专利
成功率较高 费用较大，控制松
专利设计书、图纸、样品
成功率高 费用大，控制严
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
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 织在适当时候做出评价 弹性,有战略方向,期限较长
40%
18% 3% 其它阶段
材料采购
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三、技术活动的过程
技术活动包括新产品开发中的产品设计阶段的 结构设计和工艺设计活动。
需求
顾客域 功能域
环境 FR 功能需求 设计参数 结构设计过程 DP 技 术 活 动
物理域
工艺需求 工艺变量 工艺设计过程 PV
制造域
生产指令
生产过程
生产活 动
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四、产品设计过程
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1、产品开发的过程
输入 中间结果
需求分析
中间结果 产品功能
结构设计 工艺设计
协调 产品规格
干预指令 协调结果 协调 协调结果 工艺计划
中间结果
干预指令
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2、企业技术系统的构成
企业系统的结构可以用图所示的“Y” 模型来描述。
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企业系统结构模型
计划与控制的管理职能
订货控制
数据库
设计与制造的工程职能
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第三节
生产流程设计与选择
产品-流程矩阵（Product-process matrix） 影响生产流程设计的主要因素 生产流程选择决策
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一、生产流程分类
1、按产品进行的生产流程
以产品或提供的服务为对象按照生产产品或提供 服务的生产要求，组织相应的生产设备或设施，形成流 水般的连续生产。 如汽车装配线、电视机装配线及连续型生产企业。 也称为流水线生产、对象专业化生产、产品专业化 生产。
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基础研究、应用研究技术开发研究的比较
基础研究 目的 性质 ห้องสมุดไป่ตู้容 寻求真理，扩展知识 探求发现新事物、新规律 发现新事物、新现象 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 技术开发研究 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
O P T
库存控制 生产数量、时间及 成本检查 作业分派
C A Q
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企业的技术活动
企业的技术活动属于R＆D中的技术开发 范畴，由企业系统中的技术子系统承担。 其任务是：在企业内部储备技术创新的 潜力，并不失时机地将这种潜力转化为有竞 争力的新产品。 企业的R＆D内容包括：新产品开发与新 技术开发（即新生产工艺技术开发）。
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三者的关系
顾客需求 的个性化
个性化定制 生产或服务
产品开 发能力
顾客需求的多样化、个性化，要求企 业提高产品生产柔性（如组合柔性、产量 柔性、交货期柔性、质量柔性）和产品设 计柔性。
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二、现代企业的研究与开发
1、研究与开发的分类与特征 研究与开发（Research and Development,R&D） 包括：
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产品-流程矩阵
生产流程 单件生产 顾客化 (低产量)
广告 重型机器
多品种 品种较多 标准化产品 高 (中低产量) (中批生产) (大量生产) 柔 性 及 单 位 成 本
食糖 面粉
成批生产 大生产 连续生产
中型机器 食品加工
汽车装配 电视机
低
在产品-流程矩阵中,根据产品结构性质，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。
50年前 现在
23
产品开发过程-成本曲线（波音）
成本%
100 80 60 40
决策成本
20
0
产品设计 过程设计 设计过程 制造
消耗成本
装配与维护
产品生命周期
原型制造阶段
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产品成本的决定因素构成 及实际成本消耗构成示意图
100% 成本核算的决定因素 实际成本消耗
70%
36% 20% 6% 0% 设计阶段 制造阶段 7%
产品生命周期与R&D
投入期
R&D的内容
R&D的重点
产品基型设计
改进产品的功 能和特征
R&D的组织
生气勃勃、富 有创新精神、 灵活
产品生命周期阶段 成长期 成熟期 产品标准化、工 技术服务和 艺合理化 工艺改进 工艺创新和改进 技术服务和 工艺改进 要求那些同市场、 R&D、规划及生产 稳定 有关的职能部门 之间加强合作与 协调
产品构思 设计 工艺计划 NC编程
M R
P Ⅱ
成本估计(定价) 主生产计划 物料管理 能力需求计划 能力调整 任务投放 生产控制 工况数据收集 NC，CNC和DNC机床 及机器人控制 传送控制 装配控制 设备维修 质量保证
C A D C A P
计划 执行
J I T
P
计划 执行
工程链：从事由产品 管理链：从事由产品 企业内部的生产经营活 构思到产品实施过程 构思到产品实施过程 动可分为两条链路：一 中的工程制造技术活 中的生产指挥活动， 条是工程链；一条是管 动，是企业中技术构 是企业中组织构成的 理链。 成的主要内容。 主要内容。
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六、产品设计的原则和绩效评价
产品设计的原则： ①设计用户需要的产品——适用原则 ②设计出制造性强的产品——可制造性原则 ③设计强壮性强的产品—— ④设计绿色产品——环保原则
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产品设计的绩效评价
产品开发绩效评价指标
绩效指标 度 量 对竞争力的影响
新产品引入频率 从新产品构思到上市的时间 上市时间 构思数量和最终成功数量
衰退期 开发新的产 品 产品创新
重新组建 R&D工作小 组
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四、新产品开发面临的压力
新产品开发面临的压力:
费用高、成功率低、风险大、回 报下降
新产品失败的主要原因： 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营销不力。 新产品开发的动力： 技术推动、市场拉动、同行竞争。
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第二节
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
硬性，有明确目标，较短期限
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各国对R&D的投入情况
世界主要国家研发和教育投入占GDP的比重
2020年中国研发投入目标
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三、产品生命周期与R&D
产品生命周期——是指新产品从开发成功 投放市场开始，直到被市场淘汰为止所经 历的时间。
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五、工艺过程设计的基本内容
工艺设计——是指按产品设计要求，安排 或规划出由原材料加工出产品所需要的一 系列加工步骤和设备、工装需求的过程。
零件图
决定加工毛坯(材料和尺寸) 选择工装
选择机床 计算加工时间
制定加工工艺 选定加工条件
决定加工顺序内的操作顺序
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工艺过程设计的程序
包括： 产品图纸的工艺分析和审查 拟定工艺方案 编制工艺规程 工艺装备的设计与制造
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大规模定制模式与大规模生产模式的对照
大规模生产 焦点 通过稳定性和控制力取得 高效率 以几乎人人买得起的低价 目标 格开发、生产、销售、交 付产品和服务 稳定的需求 统一的大市场 关键 低成本、质量稳定、标 特征 准化的产品和服务 产品开发周期长 产品生命周期长 大规模定制 通过灵活性和快速响应来实现多样 化和定制化 开发、生产、销售、交付买得起的 产品和服务，这些产品和服务具有 足够的多样化和定制化，差不多人 人都能买得到自己所想要的产品 分化的需求 多元化的细分市场 低成本、高质量、定制化的产品 和服务 产品开发周期短 产品生命周期短
每一项任务都没有重复，所有的工序或作业环节 都按一定秩序依次进行。
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二、产品-流程矩阵
产品-流程矩阵最初由Hayes和Wheelwright 提出。 生产流程设计的一个重要内容：就是要使 生产系统的组织与市场需求相适应，即市 场需求特征要与生产过程组织相匹配，产 品-流程矩阵正好反映了这种匹配关系。
基础研究 应用研究
技术开发研究
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1、研究与开发的分类与特征
基础研究——进行的是探索新的规律、创 建基础性知识的工作。 应用研究——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。 技术开发研究——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。
第3章
产品开发、工艺设计 和技术选择
第一节 第二节 第三节 第四节
新产品开发与企业R&D R&D与产品开发组织 生产流程设计与选择 并行工程——产品开发组织的新方法
第一节 新产品开发与企业R&D
个性化定制生产的出现 现代企业的研究与开发 产品生命周期与R&D 新产品开发面临的压力
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