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1、,产品创新设计技术 现状与发展趋势,机械工程系 2011年5月8日，杭州,产品创新设计技术现状与发展趋势,2,4,3,5,产品创新设计的重要性,我国产品开发设计现状,产品开发设计技术发展 趋势,总结,1,引言,产品创新设计技术现状与发展趋势,2,4,3,5,产品创新设计的重要性,我国产品开发设计现状,产品开发设计技术发展 趋势,总结,1,引言,经济竞争将成为21世纪世界各国竞争的焦点和社会发展的主要动力。 对于制造业来说，竞争的核心将是产品创新能力的竞争。 我国要想参与这场经济竞争，并在21世纪中叶达到中等发达国家水平，必须提高我国制造业的综合竞争能力和产品创新能力，尤其是产品创新开发设计能力
2、。,引言,产品创新设计技术现状与发展趋势,2,4,3,5,产品创新设计的重要性,我国产品开发设计现状,产品开发设计技术发展 趋势,总结,1,引言,1，现代产品的特点,产品结构的特点： 知识技术产品的时间越来越来短、 结构越来越复杂 1782年摄影原理到1838年照相机 56年 1831年电机原理到1872年发动机 41年 1948年半导体到1954年半导体收音机 6年 现在市场上的电子产品更新周期 半年,产品的批量： 更小 产品价格的特点： 取决于独占知识的含量 产品的市场特点：顾客对产品功能、性能、质量、服务 更高参与全球竞争更加激烈 环保意识、绿色制造： 更强,现代产品的特点,产品生命周期
3、缩短； 交货期成为主要竞争因素； 大市场和大竞争，竞争的知识化； 顾客需求个性化, 多品种小批量生产比例增大； Internet 产生了巨大的影响。,现代产品的特点,产品生命周期缩短； 交货期成为主要竞争因素； 大市场和大竞争，竞争的知识化； 顾客需求个性化, 多品种小批量生产比例增大； Internet 产生了巨大的影响。,时间作为竞争的决定性因素,Prof.Dr.-Ing Bullinger,78,80,82,84,86,88,90,92,94 96,2,时间,4,6,8,10,平均产品寿命 TL,平均开发时间 TD,TD TL,年数,现代产品的特点,产品生命周期缩短； 交货期成为主要竞争
4、因素； 大市场和大竞争，竞争的知识化； 顾客需求个性化, 多品种小批量生产比例增大； Internet 产生了巨大的影响。,产品上市时间对企业利润的重要性,假设： 5 年的产品寿命;20%的市场增长率; 每年 2% 的价格降低。,利润减少,4 %,22 %,33 %,原因,开发成本增加 50%,制造成本增加 10%,产品上市延迟6个月,现代产品的特点,产品生命周期缩短； 交货期成为主要竞争因素； 大市场和大竞争，竞争的知识化； 顾客需求个性化, 多品种小批量生产比例增大； Internet 产生了巨大的影响。,21世纪的“无国界经济”,跨国公司的生产总值占资本主义世界生产总值的 40%； 跨国
5、公司的贸易额占世界贸易总值的 50%； 跨国公司的产品研制费占世界总值的 80%； 跨国公司操纵了世界技术转让的 75%； 跨国公司操纵了对发展中国家技术贸易的 90%。,跨国公司的规模（1）,跨国公司中最大的200家“巨头” 的年销售总额（7万多亿美元），比全世界除了美、日、德、法、意、英、中国、加拿大、巴西 9个经济大国之外的180多个国家的GDP总和（6.9万亿美元）还多。,产品独占知识的价值（黄金与知识）,现代产品的特点,产品生命周期缩短； 交货期成为主要竞争因素； 大市场和大竞争，竞争的知识化； 顾客需求个性化, 多品种小批量生产比例增大； Internet 产生了巨大的影响。,“中
6、心”的变化,以产品为中心,以顾客为中心,以市场为中心,将核心工作放在本企业 两头在内，中间在外 动态协作，知识联网,开发设计,制造,市场销售,流动领域中的升值和品牌效应 adidas,成本中国 福建70元,销售价美国140美元,中国的合资企业大多没有自己的品牌,现代制造企业环境的变化,产品生命周期缩短； 交货期成为主要竞争因素； 大市场和大竞争，竞争的知识化； 顾客需求个性化, 多品种小批量生产比例增大； Internet 产生了巨大的影响。,信息高速公路,资料来源：SAP,换一个角度看世界,时间,成本（C）,质量（Q）,交货期（T）,环境清洁（E）,服务（S）,知识创新 (K),70年代,9
7、0年代,80年代,70年代以前,21世纪,90年代后半期,企 业 的 竞 争 要 素,企业竞争要素的变化,成功企业的关键因素,上市时间 T质量 Q产品成本 C服务 S环境 E灵活性 F,发达国家的产品设计技术发展迅速,例：波音777的设计和制造是20世纪90年代制造业的标志性进展 全数字化定义无纸生产； 数字化预装配无金属样机的生产(虚拟) 广域网上的异地设计、异地制造； 基于的数据交换； 协同工作小组（Team work) 238 设计制造周期大大缩短：波音757,767 9-10年波音77缩短到4.5年，并获得巨大的独占性利润，每架波音777要价1.4亿美元。,产品创新设计技术现状与发展趋
8、势,2,4,3,5,产品创新设计的重要性,国内外产品开发设计 技术现状,产品开发设计技术发展 趋势,总结,1,引言,国内外产品开发设计技术现状,产品开发设计过程的重要性 国外产品开发设计技术现状 我国产品开发设计技术现状,国内外产品开发设计技术现状,产品开发设计过程的重要性 国外产品开发设计技术现状 我国产品开发设计技术现状,产品开发设计过程在整个生产周期 中所占的比重,0,20,40,60,80,100,产品开发设计过程,制造,时间 百分比（%),产品开发设计过程在成本上的重要性,开发设计,生产准备与,加工,原材料与外,购件的采购,管理和销售,0,10,20,30,40,50,60,70,开
9、发设计,生产准备与,加工,原材料与外,购件的采购,管理和销售,对成本的影响,所需的工时成本,修改的成本,美元,概念 设计,详细 设计,生产 准备,测试,生产,时间,100X,X,10X,X = 3500美元/每次修改,0,10,20,30,40,50,60,产品定义,产品开发,工艺规划,制造,检验,应用,成本 %,目标：避免错误或尽早修正错误,越晚修正错误，其造成的影响越大,尽早发现错误，尽快修正错误,国内外产品开发设计技术现状,产品开发设计过程的重要性 国外产品开发设计技术现状 我国产品开发设计技术现状,工业发达国家的21世纪的 制造业发展战略,1 美国先进制造技术计划 2 美国TEAM计划
10、 3 美国NGM 4 美国国家关键技术 5 德国“生产2000”计划 6 德国“生产2000+”计划 7 德国“微系统2000”计划 8 日本智能制造系统计划 9 韩国高级先进技术国家计划（G-7计划）,重点领域之一是： 为产品、工艺过程和 整个企业的设计提供 集成工具,分为5个领域： 产品并行设计、虚拟制造、 制造计划和控制、 智能闭环过程、企业集成,预研项目之一： 全球并行工程技术企业集成,研究重点： 产品开发方法和制造方法,国内外产品开发设计技术现状,产品开发设计过程的重要性 国外产品开发设计技术现状 我国产品开发设计技术现状,我国先进制造技术计划,863/CIMS计划-自动化领域 2
11、国家科技攻关计划-CAD应用工程技术开发与应用示范 3 各部委、省市科技攻关计划 4 ,我国产品创新开发能力与国际先进水平的差距,根据世界经济黄皮书的统计数字，我国机械工业主导产品达到90年代国际水平的仅占30%；美国制造业的新产品贡献率已达到国内生产总值的52%左右，而我国仅为6%；美国、西欧诸国及日本机械工业企业的专业化水平为75%-95%，而中国仅为15%-30%等。 我国技术来源主要依赖国外技术，企业技术创新能力低下，是把“引进”作为长期的依靠必然会产生恶果。,产品创新设计技术现状与发展趋势,2,4,3,5,现代企业环境的变化,国内外产品开发设计 技术现状,产品开发设计技术发展 趋势,
12、总结,1,引言, 集成化 智能化 敏捷化 网络化 虚拟化,产品开发设计技术发展趋势, 集成化 智能化 敏捷化 网络化 虚拟化,产品开发设计技术发展趋势,产品开发设计过程集成技术的发展历程, 集成化 智能化 敏捷化 网络化 虚拟化,产品开发设计技术发展趋势,基于知识的产品开发技术,产品概念设计 产品优化设计 产品配置设计 产品工艺设计 产品装配设计,基于知识的产品开发技术,智能技术-Ontologies知识表达知识共享知识集成,产品的智能化、数字化,嵌入式软件技术 机电一体化技术,DEMO, 集成化 智能化 敏捷化 网络化 虚拟化,产品开发设计技术发展趋势,大规模定制 Mass Customiz
13、ation,大规模定制生产模式的提出大规模定制的概念与实质大规模定制的基本思想大规模定制与大批量生产的比较 大规模定制分类相关的关键技术大规模定制生产实例,大规模定制生产模式的提出,用户需求多样化、个性化 市场竞争日益激烈，要求产品的价格越来越低，交货期越来越短。 为了迎合这样的市场需求，出现了大规模定制生产方式，它将定制和大量生产完美地结合在一起。,大规模定制的概念与实质,定制生产：在产品的设计制造过程中不断融入客户的个性化需求。 大规模定制：以大规模生产的效益（包括低成本、短交货期、高质量）进行定制型的产品的生产。实质：根据每个用户的特殊需求，用大规模生产的效益完成定制产品的生产，从而实现
14、用户的个性化和大规模生产的有机结合。,大规模定制的基本思想,将定制产品的生产问题，通过产品结构和制造过程的重组全部或部分转化为批量生产。对客户而言，所得到的产品是定制的、个性化的；对企业而言，该产品是采用大批量生产方式制造的成熟产品。,大规模定制与大批量生产的比较,关键 稳定的需求 动态的需求 特征 大而统一的市场 分散的市场 低成本、一致的质量、 低成本、高质量、定制的产品标准化的商品和服务 和服务 产品开发周期长 产品开发周期短 产品生命周期长 产品生命周期短,大批量生产 大规模定制,核心 通过稳定性和控制获得效率 通过柔性和快速反映实现产品变型和客户化,目标 以几乎每个客户都能承受的 以足够的变异性和客户化程度开发、低成本开发、生产、销售、 生产、销售、运送几乎是每个客户运送和提供服务 都正想要的商品和提供服务,大规模定制分类,MTO,ATO,ETO,大批量生产,定制生产,供货商,顾客,MTS,分离点,按定单制造,按定单装配,按库存生产,按定单设计,
