产品设计与流程选择——制造业

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1、生产与运作管理 Production and Operations Management,主讲教师：石 凤波 Tel : 020-84114619 E-mail : s_,中山大学管理学院 研究生课程班,2,课程内容及安排,第一部分 绪 论 第二部分 业务流程分析及工作设计 第三部分 产品设计与流程选择制造业 第四部分 产品设计与流程选择服务业 第五部分 质量管理 第六部分 库存管理 第七部分 供应链管理 第八部分 项目管理 考 试,Product Design and Process Selection -Manufacturing,第五章 制造业的产品设计与流程选择,4,管 理 主 题,在

2、激烈竞争的环境下，大多数的企 业都面临着产品生命周期越来越短 的压力。为了能够在同行业中保持 竞争力并能够占有市场份额。管理 者们必须集中资源，不断地开发出 新产品，快速而有效地导入市场。,5,从高尔夫运动鞋等时尚品到电脑 等高新技术产品，通常新产品都 占企业销售额的大部分份额，因 此，无法成功地使新产品打入市 场最终会使企业失去市场份额。 失去获利能力。,6,5.1 新产品开发过程,随着产品的生命周期越来越短，企业要 想获得成功必须： (1) 不断地推出新产品概念； (2) 把这些新产品概念转化为顾客需要的 可靠的功能设计； (3) 保证这些功能设计的可生产性； (4) 选择与顾客需求相匹配

3、的流程。,7,一、新产品串行开发模式 新产品开发（New product development， NPD）流程需要涉及多个职能部门的参 与，营销部门、研发部门和运营部门都 起着至关重要的作用。同时、财务、会 计和信息系统部门等也对NPD流程起着 重要的支持作用。,8,图5.1 NPD流程中涉及的主要商业职能,客户 市场,营销,前期 研究,产品 设计,流程 规划,生产,客户 市场,销售,需求,客户,促销,响应,新产品,产品规范,生产订单,产品,技术概念,概念,营销与销售 产品开发 制造,订单,9,二、新产品并行开发模式 为了缩短NPD流程的完成周期，现在都实 行并行工作方式，如图5.2所示。,

4、图5.2 NPD的并行开发模式,营销与销售,产品开发,客户市场,制造,10,这种实现各职能部门协调工作的开发模 式被称为并行工程(Concurrent engineering， CE)，也称为并行设计(Concurrent design) 或同步工程(Simultaneous engineering)。 团队可以为CE计划提供了最基本的综合 机制，它有三种常见的形式： 计划管理 团队、技术团队和若干个“设计建 造”团队。,11,三、产品开发绩效的评价 产品开发绩效的评价指标有如下几个方 面：推出新产品的速度和频率、实际开 发过程的效率、实际引入市场产品的质 量（如表5.1所示）。 综合起来说，

5、时间、质量和生产率确定 了开发水平，且与其他活动销售、 制造、广告、客户服务共同决定了 项目的市场影响和获利性。,12,表5.1 开发项目绩效评价,13,5.2 新产品的设计,一、面向顾客的产品设计 1、产品创意 NPD流程开始于产品创意，新产品创意 的来源有多种渠道。一种主要来源被称 为市场拉动型；另一个主要来源被称为 技术推动型。,14,2、概念产品开发 现在的企业已意识到有必要在NPD各方 面都把顾客考虑进去，如设计、制造、 产品和服务的交付，而过去并非如此。 3、质量功能展开 质量功能展开(Quality function deployment， QFD)是一种将顾客需求转化为产品设计

6、 标准的相当规范、准确的方法。这种方 法运用跨职能部门的团队方式来实行。,15,顾客心声通常是指听取顾客对产品特性 的反馈信息。 顾客需求属性是指通过市场调查，找到 顾客对产品的需求与偏好并加以分类。 如汽车制造业欲改进车门的设计，通过 顾客调查和访问，发现各类重要的有关 车门的顾客需求属性是“汽车在坡道上 也能打开门”和“从外面关门很方便”。,16,顾客的需求信息可用特定的矩阵形式表 示出来，此矩阵被称为质量屋(House of quality)矩阵（如图5.3所示）。 通过构造个质量屋矩阵，交叉职能的 QFD团队能够利用顾客反馈信息来进行 工程、营销和设计的决策。 质量屋矩阵使得团队把顾客

7、需求属性信 息转化为具体运营或技术设计的目标。,17,关车门 所需能量,门密封 阻力,水平路面 刹车力,开门所 需能量,声音传播 窗户,水阻力,7,3,3,2,5,易关,停在坡道仍,易关,不漏雨,无路面噪声,权重,10,6,9,6,2,3,能量减至,7.5ft/1b,维持现 在水平,力降至,顾客需求,对顾客重要程度,技术特征,竞争性评价,X=自己,A(B)=竞争者A(B),(5分最优),保持打开状态,*, 不相关,91b,维持现 在水平,维持现 在水平,目标价值,技术评价 (5分制),1 2 3 4 5,能量减至,7.5ft/1b,5,4,3,2,1,重要度 强=9 中等=3 小=1,相关性,

8、强相关,相关,强不相关,图5.3 汽车门改进的完整的质量屋矩阵,AB,AB,A,B,A,B,BA,BA,B A,B A,B,A,B,A,18,构造质量屋的第一步是列出顾客对产 品的要求，并按照重要性将这些要求 排序；第二步是请顾客将本公司的产 品与竞争者的产品进行比较，最后确 定开发产品的一系列与顾客的要求直 接相关的技术特征。 对这些特征的评价应该是符合或不符 合顾客对产品的要求。,19,二、面向可制造与可装配性设计 把一个功能性的产品设计转化为可制造 的产品，产品设计师们必须考虑许多方 面。他们可以选择不同的方法和不同的 材料。 面向可制造与可装配性设计(DFMA)还 要求把不可拆分的零部

9、件数降到最低。,20,最终设计阶段要拿出产品的全套工作图 纸和说明书。在这一阶段，产品基本定 型，紧接着就要开始进行工艺设计与流 程选择。 最终设计阶段还要拿出产品详细设计说 明书。产品详细设计说明书是与产品生 产相关决策的基础，如物料的采购，设 备的选择、员工的分配以及生产设施的 规模及其布置。,21,流程选择则是指选择何种生产工序的战略决策。 一、流程类型 1、项目型(Project process) 项目型通常是指单件产品的生产组织过 程，如电影的制作或摩天大楼的建造。 项目型的优势是以其强大的柔性能充分 满足顾客定制化的需求。,5.3 流程选择,22,项目型通常运用互联网解决问题的方式

10、 进行分析。 项目型的可变成本相对而言非常高；反 过来说，固定成本可以忽略甚至不存在。 项目型需要技能熟练的员工，因为他们 必须在最少的引导和监督下独立工作。 此外，针对不同的定制化工作员工需要 接受专门的培训。,23,2、离散加工型(Intermittent process) 离散加工型还可以进一步细分为工艺专业化生产与批量生产。 工艺专业化生产是指多品种小批量产品 的生产组织过程。一幅画的限量仿制、 音乐会的组织等都是工艺专业化生产方 式的好例子。 批量生产是指重复生产同一品种产品， 通常批量比较大，其实质上是标准的工 艺专业化生产。,24,3、流水线(Line-flowprocess)

11、流水线也可以进一步细分为两种：装配线 生产方式与流程式生产。 装配线生产方式是指按照一定速率，零部 件按装配顺序从一个工作地到另一个工作 地进行装配生产。如录像机等电子产品、 汽车、厨房用品等等。 流程式生产是按照预先确定的步骤连续进 行产品的生产。石油精炼与化工企业正是 采用了流程式生产。,25,二、产品流程矩阵 产品产出流程组织方式与产品结构性质 之间的匹配关系通常用海斯(Hayes)和惠 尔莱特(Wheelwright)提出的 产品流 程矩阵(Product-process matrix，PPM)来 表示，如图5.4所示。,26,图5.4 产品流程矩阵,电影制片厂,商业印刷厂,快餐店,自

12、动装配线,I,化生产,批量生产,装配线生产,流程式生产,产品结构；产品生命周期阶段,低标准化； 单件定制,多品种； 小批量,主要产品品种 少；中等批量,高标准化；商品化产品；大批量,高机会成本 （高可变成本）,高现金支付成本 （高固定成本）,I II III IV,石化企业,项目型,II,工艺专业,III,IV,V,流程类型,（流程结构；,周期）,流程生命,柔性高,单件成本高,柔性低,单件成本低,27,矩阵中的横坐标表示产品结构与产品生命 周期。随着产品生命周期的演变，市场需 求特性渐趋同一化，产品的产出量增加而 产品结构(水平方向)变窄。 纵坐标表示流程结构与流程生命周期。随 着流程生命周期

13、的发展，生产运营流程的 规模效应与学习效应逐渐凸现，自动化程 度很高的专用设备与标准物流(垂直方向) 变得经济可行。,28,由矩阵的右上角演变到左下角往往是企 业匹配策略的“雷区”。 处于右上角的企业对市场的变化反应很 慢。因此，如果企业又想在需要高产量、 低成本的行业中竞争，而运用的却是高 可变成本、定制化的项目型组织方式， 那么一定会使企业损失市场的机会成本 相当高（因为在项目型组织方式下的高 价会让顾客流失而另谋他所）。,29,处于左下角的企业能够生产出比实际需 求还要多的产品。然而企业的现金支付 成本很高（因为固定成本过高，这与流 程式生产需要投入大型的资本密集型设 备密切相关）。 如

14、果把产品流程矩阵拆分开来，如 图5.5所示，就比较容易理解其逻辑原理。,30,图5.5 产品与流程的生命周期,产品销售量,流程变化频率 (工艺路线、 技术、加工设 备、工具等),产品变化频率 (设计、材料、 特征等),项目型,加工型,流水线,产品生命周期,离散,创意期,导入期,流程类型,成长期,成熟期,衰退期,产品变化,流程变化,时间,时间,时间,(a),(b),(c),31,图5.5(a)显示的是传统的产品生命周期曲 线，从产品创意（产品概念的产生）期 到产品衰退期。 图5.5(b)显示的是产品生命周期的不同阶 段的产品变化频率。,从逻辑上说，大多数产品的变化产生于 正式投产开始前的那段产品

15、生命初期， 也就是说项目型比较适合这一阶段。,32,在正式投产初期，产出流程变化频繁， 因为这一阶段需做出许多有关生产布局、 设备和工具等方面的调整改进。 进入成熟期后，即开始全面生产时，产 品产出流程及产量都能保持稳定。 但到了衰退期又要进行一些改动，主要 是为了适应产量的减少而采用不同的设 施设备。,图5.5(c)所表示的是产出流程变化频率。,33,三、盈亏平衡分析 选择流程或设备的标准方法是盈亏平衡分 析。一张盈亏平衡图实际上表示了基于不 同生产或销售数量的收益与损失。 流程与设备的选择当然要依赖于预测的需 求量。当流程或设备占用了大量初始投资 和固定成本，并且可变成本与生产产品数 量比率合理时，采用这种方法最为适宜。,34,例5.1 盈亏平衡分析 假定一个制造商获得某一机加工零部件， 有三种方案可以选择：以每件200美元的 价格购买(包括材料)；在数控半自动车床 上加工，每件75美元(包括材料)；在加工 中心加工，每件15美元(包括材料)。若采 用购买方式，固定资产损耗可以忽略不计； 半自动车床价值8万美元；加工中心的成 本为20万美元。,35,每项选择的总成本为： 购买成本200美元需求量； 数控车床加工成本8000