第3章 产品开发与工艺设计

第3章产品开发与工艺设计
一、产品开发概述
1.1 新产品
（1）定义：在性能、结构、材质和技术特征等某一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。

（2）分类
（3）新产品开发面临的压力
费用高风险大成功率低回报下降侵权等
失败原因:无潜在需求、新产品与当前需求不匹配、营销不利。

开发动力:技术推动、市场牵引、同行竞争。

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
（4）产品开发与营销、生产的关系
（5）产品的全生命周期
市场需求→概念设计→产品设计→生产计划→制造→销售→使用→维护→回收
（6）产品生命周期各阶段的开发与运作关注重点
◆引入期
（i）缩短开发周期迅速投入市场
（ii）产品和工艺过程的设计改动频繁，消除设计缺陷
（iii）产能富裕，注重人员技能要求的提高
（iv）生产成本高，产品规格有限
（v）设计改进迅速，完善产品性能
◆成长期
（i）工艺改进及可靠性
（ii）产品结构标准化与合理化
（iii）扩能批量生产，降低成本
（iv）稳定质量，树立产品形象
（v）调整价格
（vi）强化市场销售预测能力
◆成熟期
（i）产品系列标准化
（ii）生产（工艺）过程的稳定性
（iii）大批量生产，专业化程高，改进生产作业，低成本
（iv）质量与服务创新
◆衰退期
（i）成本控制产品差异化小
（ii）精简产品系列，停止生产非盈利产品
（iii）削减生产能力
（7）产品开发的驱动模式
◆市场驱动的产品开发
根据市场的需要进行产品开发，通过对市场需求的调查分析，对产品的生产成本、技术要求、企业的盈利水平等进行评估后决定是否进行产品开发
◆技术驱动的产品开发
根据技术发展与企业的技术创新结果来进行产品开发，以技术引导消费。

（8）产品开发的一般过程
（9）国际企业产品开发的新特点
（i）技术外包
（ii）合作开发
（iii）全球化与虚拟化
（iv）强调环保意识
（v）定制化产品开发：生产的柔性、设计的柔性
二、产品设计
2.1．产品设计是产品开发的核心，包括从明确设计任务书开始，到确定产品的具体结构为止的一系列活动。

2.2．遵循原则：
（i）设计用户需要的产品（服务）
（ii）设计出可制造性强的产品
（iii）设计强壮型（robustness）的产品（服务）
（iv）设计绿色的产品
2.3．面向顾客的设计
质量功能展开（QFD）
1、质量功能展开：是一种将顾客心声引入产品设计和工程设计过程的方法。

是市场营销、设计工程、制造工程等职能交叉的团队活动。

2、基本思想
（i）倾听顾客想法，定义顾客对产品的要求并进行分类；
（ii）确定顾客对不同要求的相对重要程度，分别对其赋予权重；
（iii）顾客对公司及竞争者产品进行比较与排序。

该过程有助于公司确定对顾客重要的产品特性和衡量其产品与其他公司产品
的相对关系。

最终结果是更好地理解与关注那些需要改进的产品特征。

3、QFD的基本结构
4、质量屋
5、顾客需求(Customer Requirements, CRs)
它是用顾客语言描述顾客对产品的实际需求，是最基本的输入。

系统考虑客需求并将其融入整个开发过程，对新产品开发成败至关重要。

6、顾客需求权重(Weights of CRs)
顾客需求权重是QFD规划过程中有效地分配资源和进行决策的重要依据，一般采用AHP，关联分析和模糊加权平均的方法确定
7、评价矩阵(Competitive Evaluation)
它是用来认识目标市场上各竞争企业的产品在满足某个顾客需求方面的差别。

通常以“很满意”、“满意”、“不满意”等语言术语来评价结果
8、工程特性(Engineering Characteristics, ECs)
它是用工程技术人员的语言描述产品或服务的技术特征。

如果顾客需求是目标，
则工程特性就是手段。

工程特性不必是技术方案, 但必须是可以度量的(有目标值).
一般分为两类: 越大越好和越小越好
9、关联矩阵(Relationship Matrix)
它是顾客需求与工程特性之间关系的判断矩阵，反映“Whats—Hows”一种映射关系。

通常以“弱相关”、“中等相关”、“强相关”等语言术语来描述
顾客需求与工程特性之间相关程度。

10、自相关矩阵(Correlation Matrix)
它是QFD的最有特色的部分之一，表征了改善某一工程特性对其它工程特性所产生的影响，可以帮助QFD小组利用同一资源实现多种设计目标，或者产生新的设计方案解决冲突，实现设计创新。

通常以“强正相关”、“强负相关”等语言术语来表达这种自相关性
11、工程特性权重(Weights of ECs)
它可由每个工程特性满足各个顾客需求的总和来获得。

在不考虑开发资源的情况下，权重大的工程特性将首先被改进。

12、技术评价矩阵(Technical evaluation)
它是从技术角度针对目标市场上的竞争企业同类产品的每个工程特性的技术能力进行评价，一般通过试验获得。

13、工程特性目标值(Target Values of ECs)
确定工程特性目标值是一个复杂的优化过程，目前主要依靠产品开发人员经验，采用主观的、启发式方法来确定。

价值工程
1、定义
通过集体智慧和有组织的活动对产品或服务进行功能分析，目标是以最低的
总费用（寿命周期费用），可靠地实现产品或服务的必要功能，从而提高产品
或服务的价值。

2、商品的功能与成本之间的关系
用户需要的不是产品本身，而是它的功能，并且是按照功能的必要程度来付
款的，因此要以研究用对产品所要求的功能为基础进行产品设计。

3、价值及提高价值的途径
4、价值工程的程序
5、 价值分析
6、 运用价值工程的方法对设计、施工方案进行评价的基本步骤：
STEP1:确定各项功能重要系数（功能的权重值，此步骤常给出）
其计算公式为：=该方案成本（造价）
某方案成本系数各个方案成本（造价）之和
STEP2:计算方案功能评价系数
其计算公式为：=该方案评定总分
某方案功能评价系数各方案评定总分之和
=⨯∑某方案评定总分（各功能重要系数该方案对各功能的满足程度得分）
STEP3:计算各方案的价值系数 其计算公式为：=该方案功能评价系数
某方案价值系数该方案成本系数
STEP4:方案评价
以价值系数最高的方案为最佳方案。

7、例题
8、练习：某企业为了对风扇产品进行改造，决定采用价值工程方法对其电风扇
进行价值分析。

电风扇主要由机头、网叶、控制系统和座柱四个部分组成，
电风扇的功能主要有四个方面：鼓风、节能、美观、定时。

目前该型号电风
扇的总成本是200元，公司希望根据电风扇的功能进行成本的调整，要求把
成本降低到150元，请完成下表的空白处，并根据结果指出价值工程活动的
重点与方向。

2.4 面向可制造可装配性的设计
（1）公理一
在设计中必须保持产品及零部件功能的独立性
（2）公理二
在设计中必须使产品及零部件的信息量为最少
（3）主要做法
使构成产品的零件数量最少，使每个零件的功能尽可能多；发展模块化的设计；使设计标准化；选择易于装配的紧固件，在装配中尽量减少调整；使设计的零件易于定位……（4）如何进行面向可制造与可装配性的设计
减少零部件数，简化产品结构
（5）三条检验标准
（i）在产品使用过程中，该部件与其他已装配的部件间是否发生相对运动？
（ii）该部件是否必须使用不同的原材料或与已装配部件分离？
（iii）在调整与维护时，零部件是否必须与其他零部件相分离？
2.4 面向环境的产品设计
产品生命周期利用，再利用，再循环等不同策略的彗星图
三、工艺设计
3.1工艺方案制定
（1）确定工艺原则
（2）确定工艺上达到的技术指标
（3）确定产品的各类加工的关键、必须具备的物质条件和所采取的措施
（4）确定产品加工的工艺路线、产品加工车间的划分和零件的分布等
（5）规定工艺规划编制的要求、形式
（6）确定产品加工的组织方式与外协关系
（7）工艺方案的有关技术经济分析
3.2工艺规程编制
（1）工艺过程卡
对零件的全部制造过程进行粗略的描述，包括工艺路线、车间与工序的名称、使用的设备与工艺装备等
（2）工序卡片
按零件的每一道工序编写，详细规定了每一道工序的操作细节与要求。

（3）工艺守则
规定了操作的要领与注意事项。

3.3工艺装备的设计与制造
工艺装备包括工具，夹具，模具，量具等
注意事项：
（1）尽量采用标准化或通用化工装
（2）提高工装的继承性，尽可能利用现有工装
（3）尽可能利用外购或租用方式，减少本企业的工装制造与使用成本
（4）加强工装的使用与保管工作，做到常备无患
四、并行工程
4.1 并行工程
对产品及其相关过程(包括制造和支持过程)进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。

这种方法要求产品开发人员从产品设计开始就考虑产品整个生命周期（从概念构思到产品报废）的各个阶段的所有因素，它强调产品设计、工艺设计、分析、制造、装配、市场销售和其他各种活动之间的信息集成与功能集成。

4.2 并行工程的基本思想
（1）设计时同时考虑产品生命周期的所有因素。

（2）设计过程中各种活动并行交叉进行。

（3）与产品生命周期有关的不同领域的技术人员的全面参与
4.3 并行工程的基本原则
（1）用短的信息反馈取代长信息反馈。

（2）用并行渐进取代串行渐进。

（3）用系统的思考方法取代孤立的思考方法。

4.4 串行过程与并行工程对比
4.5 并行工程产品开发团队
4.6 并行工程的支撑技术
五、产品设计和工艺设计的联系
在工业设计行业，产品设计与工艺设计历来就分不开。

从广义上讲，产品设计与工艺设计相互依赖，互为反馈;工艺设计得支持产品设计，实现产品设计确定的产品功能，同时反馈产品设计的不足;产品设计得考虑生产工艺的实现能力，确保产品能以适当的成本、交期和质量生产出来。

六、产品设计与工艺设计的区别
产品设计就是设计出想要的产品，而工艺设计就是从工程上考虑如何制作出想要的产品，设计出加工流程。

首先产品设计，这是一个创造性的综合信息处理过程，通过多种元素如线条、符号、数字、色彩等方式的组合把产品的形状以平面或立体的形式展现出来。

而工艺设计是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。