第章产品开发和技术选择

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1、第三章,产品开发和技术选择,第一节 引言 第二节 产品设计与开发过程 第三节 生产流程设计与选择 第四节 产品设计与开发的组织方法 第五节 价值工程,本章主要内容,第一节 引言,一、产品设计的背景特征 二、新产品开发的重要性 三、现代企业的研究与开发,一、产品设计的背景特征,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： 新产品/服务开发是实现企业竞争战略的需要。 技术进步越来越快。 用户的要求越来越苛刻，用户需求呈现出多样 化、个性化的特点。 产品研制开发的难度越来越大。 可持续发展的要求。,美国研究与开发的费用占GDP2.6 我国：0.5GDP 工业企业的R

2、&D占总投入的的65以上 20世纪60年代在美国，通信、电子仪器、飞机制造业等十个领域当中，用于R&D的平均费用达到其年销售总额的4以上，其中飞机制造业以及电子通信仪器行业都超过了10。 研究与开发的费用不再是一项费用，而认为是对企业未来的一项投资，是“对企业未来的投保”,二、新产品开发的重要性,组装质量,零部件的加工质量,产品的设计质量,R&D质量中的应用什么原理来运作的问题,产品质量,R&D的质量直接影响企业的产品质量,R&D的效率直接影响企业在时间上的竞争能力,time to market 新产品的开发周期 试生产和生产准备期成为现代时间竞争的主要着眼点 并行工程（concurrent

3、engineering）缩短产品开发周期的方法与技巧,同样的产品、同样的功能，采用的零部件和材料不同，会使产品成本截然不同。 VA/VE(value analysis/value engineering)降低产品成本 “价值分析”和“价值工程”这两个词在某些语境里可互换。 价值分析集中于现有产品和系统的管理流程相关。它调整营运中的所有功能，着眼于降低生产和产品销售中的整体成本。 价值工程是分析新产品的功能性需求的系统一生产过程中的设备、工具和流程，以及组成它的原材料，以达到原有绩效、质量和可靠性基础上的最低成本。,R&D直接影响产品成本,此外： （1）产品制造效率的70%80%是在设计和工艺阶

4、段决定的； （2）所有质量的40%可以归因于低劣的设计和工艺。 结论：,企业的技术活动影响着产品的成本、质量和制造的效率。尤其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。因此，根据管理学中的ABC分类思想，企业技术活动，尤其是企业的产品设计和工艺设计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。,市场导向R&D使企业立于不败 采用质量功能部署QFD(quality function deployment)把顾客的要求转化为企业在产品中所要采用的技术及其规格，发现新产品开发中的核心技术问题,R&D直接影响顾客满意度（customer sati

5、sfaction）,有利于增强企业的市场竞争力； 有利于扩大市场份额； 适应个性化定制生产的需要； 产品更新换代的需要,三、现代企业的研究与开发,（一）研究与开发的分类 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。 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、试验而发展成为新产品、新系统和新工程的科研活动。,（二）新产品的概念与分类,你觉得什么样的产品才算是新产品？,1. 新产品的概念,从生产技术角度来看： 采用新技术、

6、新材料，在技术、性能、功能、结构、材质等一方面或几方面具有先进性或独创性的产品。 显著提高性能、扩大功能 从市场营销角度来看：首次投入市场,按新产品的新颖程度： 改进型产品 换代产品 创新产品 按新产品的地域特征： 国际新产品 国内新产品 地区新产品,2.新产品的分类,（1）创新产品：具有新原理、新技术、新结构、新材料等特征，与现有任何产品毫无共同之处。,（2）换代产品：适合新用途、满足新需要、在原有产品的基础上，部分地采用新技术、新材料、新元件而制造出来的产品。（如洗衣机、单缸、双缸、全自动） （3）改进型产品：对现有产品改进性能，提高质量，或求得规格型号的扩展，款式花色的变化而产生的新品种

7、。,（三）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 国外学者研究：3000个原始想法，只有1个能成功 新产品开发的死亡率为98.2,你认为有哪些因素会影响 新产品研发的成败？,据调查产品开发失败的原因，大致归纳为以下几点： 市场调查不细致，预测发生错误。 构思、设计和制造方面的问题。 成本过高。 产品开发时间过长，失去占领市场的好时机。,（四）产品生命周期各阶段的开发策略,低,高,销售收入,现金流量,投入期,成长期,成熟期,衰退期,开发和制造成本,1、投入期 R&D着重于改进产品的功能和特征 从多种新型号中筛选出最好的，确定产品的基型设计 2、成长期 产品

8、创新转向工艺创新 致力于产品的标准化和工艺的合理化 3、成熟期 产品创新和工艺创新减少趋于稳定 R&D集中在技术服务和工艺改进,第二节 产品设计与开发阶段,一、产品构思 二、结构设计过程 三、工艺设计过程 四、产品设计的原则和绩效评价,新产品开发程序,一、创意 二、筛选 三、产品概念形成和检验 四、经营分析 五、产品发展 六、试销 七、商业性投产,产品构思,产品设计,工艺设计,一般产品开发过程由三个阶段构成 产品构思 结构设计 工艺设计,需求分析,结构设计,协调,工艺设计,协调,输入,产品功能,中间结果,协调结果,产品规格 干预指令,协调结果,工艺计划,中间结果,中间结果,干预指令,图41：产

9、品设计过程描述,产品开 发过程,构 思,R&D,对市场需求的分析 技术的推动 竞争对手的产品和服务,来源于,来源于,开始,图42:产品构思来源图,一、 产品构思,两种不同背景的设计思路,二、 结构设计过程,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。 设计阶段决定了产品的性能、质量、成 本。 产品设计一般分为总体设计、技术设计、工作图设计三个阶段,市场需求分析,工作图设计,结构设计,优化设计,三维几何造型,计算机绘图,有限元设计,资料和图形库,原型修改,总体设计,开始,初步设计,原型产品,评估决策,N,N,Y,Y,CAD,图43：结构设计过程,总体设计 通过市

10、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 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。,麦当劳的结构设计,肉饼的原料必须由83的肩肉与17的五花肉混制而成； 面包的规格在17厘米（指直径），面包中的气泡全部为5厘米 汉堡包从制作到出炉必须有

11、5秒钟； 一个汉堡包净重1.8盎司，其中洋葱的重量为0.25盎司； 产品制作超过一定的期限（其中汉堡包出炉后的时限为12分钟，薯条炸好后是7分钟），一律不准再卖给顾客； 汉堡包饼面上若有人工手压的轻微凹痕，必须丢弃； 与汉堡包一起卖出的可口可乐必须是4,三、工艺设计过程,工艺过程设计 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 以改进产品设计；另一方法作为生产的依据。,工艺过程设计的程序包括： 产品图纸的工艺分析和审查 拟订工艺方案 编制

12、工艺规程 工艺装备的设计与制造,决定加工毛坯 （材料和尺寸）,选定加工条件,计算加工时间,制定加 工工艺,选择机床,决定加工工序 内的操作顺序,选择工装,零件图,“工装”一词还有一层意义，在工业界，对某一特定产品加工、所涉及的专用加工设备的设计、制造；专用刀具、专用夹具、专用辅具、专用检具、专用模具、专用量具等专用工位器具的设计、制造都称为“工装”。,四、 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）。,鲁棒性就是系

13、统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。,表41：产品开发绩效评价指标,第三节 生产流程设计与选择,一、生产流程分类 二、产品流程矩阵 三、影响生产流程设计的主要因素 四、生产流程选择决策,一、生产流程分类,生产过程设计（Production Process Design），或称生产流程设计。就是根据产品或服务的特点，详细描述生产过程的具体步骤。 根据生产类型的不同，生产流程有三种基本类型： 按产品进行的生产流程 按加工路线进行的生产流程 按项目进行的生产流程,按产品进行的生产流

14、程 按产品/服务形成过程的要求组织设备，形成流水般的连续过程，又称为流水线（Flow Line）。这种形式适用于大量大批生产类型 按工艺特点的生产流程 面对多品种产品或服务，只能将完成相同工艺的设备组织到一起。又称作工艺专业化形式，适用于多品种中小批量或单件生产类型 按项目进行的生产流程 项目是一次性的，且不重复。,按产品进行的生产流程,对象专业化形式 简称对象式或产品式（Product-focused），指按照产品（或零件、部件）建立的生产单位。 又称产品专业原则。 三不同一同（不同类设备、不同工种的工人、不相同的工艺方法，只是加工对象相同） 按照这种原则组成的车间，叫对象专业化车间，又称为

15、“封闭式”车间。 特征： 缩短运输路线、减少运输费用、提高生产效率、缩短生产周期、简化生产管理； 对产品品种变化的适应能力很差 适合于大量生产,产品对象专业化形式,对象专业化布置的齿轮车间,热处理,C齿轮生产线,C齿轮生产线,锯 床,车床,滚床,磨床,车床,包 装,锯 床,滚床,车床,车床,磨床,包 装,A齿轮,B齿轮,车间门,A齿轮,B齿轮,车间门,车间门,按工艺特点的生产流程,工艺专业化形式 简称工艺式（Process-focused)，指按照工艺特征建立的生产单位。 “三同一不同” 同类设备、同工种的工人、相同的工艺方法，只是加工对象不同 按这种原则布置的车间叫做工艺专业化车间，又称“机群式”、“开放式车间。 特征： 具有对产品品种变化适应能力强、生产系统可靠性高、工艺管理方便等优点； 加工路线长、运输量大、运输成本高、生产周期长、组织管理工作复杂等缺点。 适合于单件生产或小批量生产,工艺对象专业化形式,产品1,产品2,产品3,产品1,产品2,产品3,工艺专业化生产单位组织形式,工艺专业化布置的齿轮车间,锯床组,包装组,车床组,磨床组,滚齿组,热处理,车间门,1,2,3,4,5,6,7,8,车间门,案例：TACO的厂区新布置降低了库存和产出时间,TACO是一家老牌的新英格兰制造企业，从20世纪早期创业以来就一直生产循环机泵（用于热水加热系统中把冷水推到管子中），包括民用和工