第四章 产品开发和技术选择

新产品失败的原因：
a) 没有潜在的用户和需求，新产品是按照设计人员的想象 开发出来的。
b) 新产品与当前的需求不匹配，要么不能满足需求，要么 功能过剩。
c) 在营销方面，特别是在将产品介绍给顾客的相互沟通方 面所做的工作不得力。
第二节 产品设计与开发阶段
产品开发
产品构思 结构设计 工艺设计
一、产品构思
（根据顾客参与度高低来区别对待，如营业场所、服务的标准 化等）
四、生产流程选择决策
对选择生产单位形式影响最大的：
1、产品品种数 2、每种产品产量的多少
随着A点到D点的变化 ，单位产品成本和产 品品种柔性都是不断 增加的
不同生产方式过程方案的费用变化
费用 （万元）
工艺式 成组式 对象式
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第四章 产品开发和技术选择
第四章 产品开发和技术选择
引言 产品设计与开发阶段 生产流程设计与选择 并行工程
第一节 引言
一、21世纪企业产品/服务设计的背景特征
20世纪90年代以来，企业所处的市场竞争环境日趋严峻， 正面临着前所未有的压力：
1. 新产品/服务开发是实现企业竞争战略的需要 2. 技术进步越来越快 3. 用户要求越来越苛刻，用户需求呈现出多样化、个性化的特点 4. 产品研制开发的难度越来越大 5. 可持续发展的要求
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
初步设计 N
N
开始
市场需求分析
总体设计
原型产品 Y
原型修改
结构设计
评估决策 Y 工作图设计
三维几何造型
资料和图形库
有限元设计 优化设计 计算机绘图
成批生产 大量生产 连续生产
中型机械 食品加工
汽车装配 电视机
食糖面粉
柔性 单位 成本
低
三、影响生产流程设计的因素
（一）产品/服务需求性质
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
本企业的生产流程主要受自制件的影响。自制件种类越多， 批量越大，对生产系统的能力和规模要求越高，不仅投资高， 生产准备周期也长。
时间
三、现代企业的研究与开发
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。
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：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：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。
CAD
利用计算 机及其图 形设备帮 助设计人 员进行设 计工作
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
（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求 （四）产品更新换代的需要
产品寿命周期图
设计的改进使产品更 可靠、成本更低，采 取不同的生产方法以 满足较大的产量要求
需求
新奇事物， 适合于低产 量的生产方 法
设计变化很少 需求停止增长
提高产品的可靠 性、减少生产成 本、重新设计或 更换包装
计划严格，有明确目标， 期限较短，尊重和支持团
体合作
新产品的定义
新产品是指在性能、结构、材质和技术特征 等方面或多方面比老产品有显著改进和提高、或 独创的，具有使用价值和推广价值，可产生明显 经济效益的产品。 特征: 新颖性、先进性、经济性、风险性。
新产品的发展方向
❖ 高效、多能化：即在提高产品的效率和精度的前提下扩大同一产品 的功能和使用范围
计；另一方面作为生产的依据。 工艺过程设计难度大，是技术系统中的瓶颈。
工艺过程设计的程序包括：
（一）产品图纸的工艺分析和审查
生产类型 工艺标准 零件尺寸 材料 技术力量等
（二）拟定工艺方案
质量要求 材料设备利用率 劳动量和制造成本等
（三）编制工艺规程
工艺文件
指导工人进行生产
（四）工艺装备的设计与制造
并行工程及其做法：
市场调查与分析 概念设计 初步设计
（并行工程图示）
详细设计
并行工程的做法：
（1）设计时考虑产品的全生命周期要求； （2）设计各阶段在合适的程度上交叉并行； （3）实现技术、资源、过程在设计中的集成；
并行的产品设计方法
可制造性 可装配性
功能 并行设计
质量保证
顾客满意
环境保护 可靠性
在这种背景下，企业必须变革传统的大批量生产方式，根据顾 客的个性化需求定制产品和服务，即实施个性化生产。
二、新产品/服务开发的重要性
企业为在市场竞争中保持优势和竞争活力，必须 积极开发新产品、改进现有产品、淘汰不适应市场需 要的老产品，新老产品及时换代，不断更新，使产品 链始终保持竞争优势和领先地位。
工艺设计的目的是：在顾客可接受的价格下生产出功能和 结构两方面都满意的产品。
四、产品设计的原则和绩效评价
产品设计和选择应遵循以下几条原则： （一）设计用户需要的产品和服务 （二）设计可制造性强的产品（方便生产） （三）设计鲁棒性强的产品和服务（稳定和可靠性强） （四）设计绿色环保产品（考虑环保要求）
（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。（多品种、中小批量生产情况下）
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。（在产品需求量波动较大或产品不能依靠库存调节供需 矛盾时）
（四）产品/服务质量水平（不同质量采用不同设备）
（五）接触顾客的程度
鲁棒性（robustness）就是指系统的健壮性。它是在异常和危险 情况下系统生存的关键。
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
顾客/竞争对手的响应时间
从新产品构思到上市的时间 设计的质量－接近市场的程度
上市时间 构思数量和最终成功数量
项目的频率－模型的寿命
实际效果与计划效果的差异
对于多品种生产或服务情况，每一种产品的工艺路线都可能不 同，因而不能像流水线作业那样以产品为对象组织生产流程，只能 以所要完成的加工工艺内容为依据来构成生产流程，而不管是何种 产品或服务对象。 设备与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。 适用于多品种中小批量或单件生产类型
3、按项目进行的生产流程：项目型
所有工序或作业环节都按一定秩序依次进行，有些工序可以并 行作业，有些工序又必须顺序作业。
单件单项定制 如：拍电影、音乐会、盖大楼等
二、产品——流程矩阵
顾客话
多品种
品种较多 标准化产品
生产流程
（低产量） （中低产量） （中批生产） （大量生产）
高
单件生产
广告 重型机械
二、并行的产品设计方法
1、定义： 产品设计过程中各阶段领域专家共同参加的系统化产品设
计方法。其目的在于产品的设计和产品的可制造性、可维护性、 质量控制等问题同时加以考虑，以减少产品早期设计阶段的盲 目性，尽可能早地预防和避免产品设计阶段不合理因素而对产 品生命周期后续阶段造成不良影响，缩短研制周期。 2、主要思想： （1）设计时同时考虑产品生命周期的所有因素 （2）产品设计过程中各活动并行交叉进行 （3）不同领域技术人员全面参与和协同工作 （4）建立跨职能的产品开发小组
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经营杠杆
费用
（万元）
假定采用成组式方式时
1、BE1为盈亏平衡点，做出 为亏损区，右侧为盈利区
2、经营杠杆就是成本函数 与销售收入之间的夹角。夹 角小，经营杠杆的作用小， 利润和亏损的变化率也小。 反之则越大。
销售收入
b a
成组式 对象式
3、销售预测的不确定越高，
经营杠杆作用大的生产系统 的风险越高。
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
成功率 经费 人员
管理原 则
低
少
理论水平高、 基础雄厚的科
学家
自由度大，管 理时采用同行
评议
较高 较多，控制松 创造能力强、应用能力 强的发明家
计划有弹性，期限较长 ，研究组织在适当时做
出评价
高 多，控制严 知识和经验丰富、动用能 力强的技术专家
来自新产品的销售比例
生产率
每一个项目的研究发展周期 项目数量－新产品设计与开发的
每一个项目的材料及工具费 频率
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 对用户的相对吸引力－市场份额
意度
利润率
生 产 质 量 － 工 产 和 车 间 的 反
映
第三节 生产流程设计与选择
一、生产流程分类
1、按产品进行的生产流程：对象专业化 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。
离散型制造业企业的汽车装配线、电视机装配线 适用于大批量生产类型
2、按加工路线的生产流程：工艺专业化
❖ 复合化：即把功能上相互关联的不同单体产品发展为复合产品。 ❖ 小型化、轻便化：即改进产品结构，减少产品的零、部件，缩小产
品的体积，减轻其重量，使之便于操作、携带、运输以及安装。 ❖ 智能化、知识化：即把一般人需要长期学习才能掌握的知识和技术
转化到产品中去，使产品功能“傻瓜化”。这可使许多专业性产品 发展成大众产品，从而大大扩大这些产品的市场。 ❖ 艺术化、个性化：即从产品的造型、色彩、质感和包装等方面使产 品款式翻新，风格各异，体现独特的艺术品味。
构思模式：
（1）市场导向型：来自市场未被满足的需求。 （2）技术推动型：来原于技术的推动。 （3）其它模式： 来源于竞争对手的产品和服务。
二、结构设计过程
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和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
基础研究、应用研究和开发研究的比较
基础研究
应用研究
开发研究
目的
寻求真理，扩 探讨新知识应用的可能 将研究成果用于生产领域
展知识
性
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
探求基础应用研究的可 能性
运用基础研究、应用研究 的成果从事产品设计、产
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BE2 BE1 EP
经营杠杆的作用：预测所要生产的产品销售的不确定性很大时， 则选用经营杠杆作用小的生产方式为好。
第四节 并行工程Байду номын сангаас
一、串行的产品设计方法
1、定义：产品开发各个步骤在各部门之间顺序进行。 2、流程：首先由熟悉顾客需求的市场人员提出产品构想，再由
产品设计人员完成产品的精确定义之后，交制造工程师确定工艺工 程计划，确定产品总费用和生产周期，质量控制人员做出相应的质 量保证计划。
新产品的分类
根据新产品与现有产品的创新程度，可分为： 改进型产品: 对现有产品的功能的综合和改进。在产品设计与
制造流程中稍作改动，投入资源少。保持市场份额，确保近期 现金流。 如：当年推出的新款汽车。 换代产品：更新的解决方案，拓宽产品系列，保持市场活力， 延长产品系列的生命周期，确保利润增长。 如：汽车新车型 创新产品（突破产品）：全新产品，市场先入，需要对产品设 计或流程进行革命性的变动，有利于企业保持持续的竞争力。 如：第一台个人电脑
产品设计时要考虑的因素表
需求阶 设计 制造 营销
过程 段
阶段 阶段
阶段
使用 阶段
终止 阶段
考虑 因素
顾客需 求
产品功 能
减低成 本
提高效 率
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
3、流程：
当初步的需求规划确定后，以产品设计人员为主，其他专业领 域的人员为辅，共同进行产品的概念设计。
3、缺点：
（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。
串行工程（原有研发方式）及其弊端：
市场调查与分析
概念设计
初步设计
（串行工程图示）
详细设计
串行工程的弊端：
（1）各下游部门知识难以加入早期设计； （2）各部门衔接松散，容易脱节，形成局限性。