生产运作与管理3产品开发课件

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1、生产与运作管理生产与运作管理Production & Operations Management工商管理学院刘爱英1第3章 产品开发和技术选择美国PRTM公司创始人迈克尔 E 麦克哥拉斯1986年在PACE-Product And Cycle Excellence一书中指出“正如制造是七、八十年代企业竞争的关键领域，产品开发是九十年代乃至二十一世纪的企业竞争的主战场。” 今天看来，这不仅仅是个预测，而成为了企业竞争活生生的现实。 2Ericsson（爱立信）一度是手机市场上的领先者， 92年推出了当时世界上最小的手机，此时的Nokia还是名不见经传。但是Nokia自96年以来加快产品开发，通过

2、不断推出一系列技术领先、款式新颖并不断小型化的手机，占领市场，终于成为在手机市场上的霸主。曾经是中国家电龙头的科龙公司，错误地判断企业面临的根本经营问题，请来了“空降兵”抓公司的电子商务战略和营销，而忽视了产品的创新和制造环节的重整，最终变成上市公司的亏损状元，亏损额达15亿元之巨。相反，美的集团在重视营销的同时，加快产品的更新换代，那怕在外观上也不断改进，取得较好的经营效果。 3 3.1引言 3.2产品设计与开发过程 3.3产品设计与开发的组织方法 第3章 产品开发和技术选择43.1引言n 产品设计的背景特征n 3.1.2 新产品/服务开发的重要性n 3.1.3 现代企业的研究与开发53.1

3、.1 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：n新产品/服务开发是实现企业竞争战略的需要。n技术进步越来越快。n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。n产品研制开发的难度越来越大。n可持续发展的要求。63.1.2 新产品/服务开发的 重要性 重要性n产品更新换代的需要n有利于增强企业的市场竞争力n有利于扩大市场份额n适应个性化定制生产的需要 73.1.3 现代企业的研究与开发 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。n基础研究进行的

4、是探索新的规律、创建基础性知识的工作。n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。n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。 8现代企业的研究与开发 研究与开发的分类和特征研究与开发的分类和特征 基基础础研究研究应应用研究用研究技技术术开开发发目的目的寻求真理,扩广知识探讨新知识应用的可能性将研究成果应用于生产实践性性质质探求发现新事物,新规律发明新事物完成新产品,新工艺,使之实用化,商品化内容内容发现新事物,新现象探求基础研究应用的可能性运用基础研究,应用研究成果从事产品设计,产品试制,工艺改进成果成果论文论文或专利专利设计书

5、,图纸,样品成功成功成功率低成功率较高成功率大经费经费较少费用较大,控制松费用大,控制严人人员员理论水平高,基础雄厚的科学家创造能力强,应用能力强的发明家知识和经验丰富,动手能力强的技术专家管理管理原则原则尊重科学家意见,支持个人成果,采用同行评议尊重集体意见,支持研究组织在适当事作出评价尊重和支持团体合作计计划划自由度大,没有严格的指标和期限弹性,有战略方向,期限较长硬性,有明确目标,较短期限93.1.3 现代企业的研究 与开发（续） 新产品的概念 新产品是指在技术、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。狭义：从技术方面来认定新产品，他是指在产品结构、性能、材质、技

6、术特征等某一方面或几个方面有显著改进、提高或独创性的产品。广义：从技术和市场两个方面认定的新产品，凡是能给顾客带来某种新的满足、新的利益的产品，都可称为新产品。103.1.3 现代企业的研究 与开发（续）新产品的分类 1、从新产品区域范围分类：国际新产品、国内新产品、地区新产品、企业新产品。2、从新产品的创新程度分类：全新产品、换代产品、改进产品。n改进型产品（对老产品的改进与完善，创新程度最小的一类新产品） n换代产品 （产品基本原理不变，因部分采用新技术使产品性能有重大突破）n创新产品 （采用科学技术的新发明所开发的产品，它是创新程度最高的一类新产品）11新产品开发面临的压力 新产品开发面

7、临着费用高、成功率低、风险大、回报下降等压力 。格雷格 A. 史蒂文斯（Greg A. Stevens）和詹姆斯伯利（James Burley）调查统计后提出：3 000个新产品的原始想法，只有1个能成功。 阿尔巴拉（Albala）在总结以往研究的基础上，指出新产品开发的死亡率为98.2%。初期项目中只有2%可以进入市场 12新产品失败可归纳为三个关键原因 ：（1）没有潜在的用户和需求 （2）新产品与当前的需求不匹配 （3）营销工作不得力 新产品开发的动力 ：（1）技术推动 （2）市场牵引 （3）同行竞争 了解和确定人们的需求，将这种需求用技术实现，提高产品在研究与开发过程中的管理水平，是新产

8、品开发的关键。133.1.3 现代企业的研究 与开发（续）创新程度高的产品在开发过程中需要投资的时间、人力和资金数量大，收益大、市场风险大。创新程度低的产品开发风险小、投资少，但容易被竞争对手模仿，难以获得超额利润。14新产品开发的任务新产品开发的任务以市场为导向，通过调查，预测等，提高企业竞争能力。以增强企业技术素质为目标，提高企业技术储备水平。以引进为手段，开发出世界先进水平的产品。15新产品开发的基础：产品寿命周期新产品开发的基础：产品寿命周期（1）产品寿命周期的概念：是指从投入市场到被淘汰为止所经历的时间。影响它的因素有：n市场需求状况。n市场竞争情况。n新技术发展状况。（2）产品寿命

9、周期曲线：反映产品销售量随时间变化的函数关系。它分为四个时期：n投入期。n成长期。n成熟期。n衰退期。（3）产品寿命周期的应用：它反映了科学技术进步状态和不同时期的市场特征。 16生产的技术准备产品开发产品开发的驱动模式：产品开发的驱动模式：市场驱动的产品开发由不特定顾客所构成的市场需求，对产品的式样、品质、规格等先做预估。如食品、服装、汽车、家电等行业。技术驱动的产品开发根据技术发展与企业的技术创新成果进行产品开发。主要是高新技术行业，典型的如：IT企业，银行电子服务，出版行业的电子读物等。同行竞争与政府激励17按组织形式划分：n独自开发：企业自行开发。n委托开发：企业提出要求，由高校，科研

10、单位等受委托开发。n联合开发：有两个以上的企业，或企业与高校共同开发。按技术划分：n独立研制。n引进技术。n独立研制和引进技术相结合按方法：n序列法：按开发活动的先后次序分部门，分专业地进行新产品开发的方法。n一体化法：打破部门，专业之间的界限，把各部门配置起来。n系统集成法：在一体化基础上，把计算机技术等应用于新产品开发过程。开发新产品的方式开发新产品的方式18新产品开发过程（新产品开发过程（8个步骤）个步骤）19新产品开发的风险有人作过统计，从最初的计划进行新产品开发，到最终成为新产品上市，并能在市场上生存下来，成为市场所欢迎的产品，成功率只有10%-30%。20新产品失败的原因 没有潜在

11、的用户和需求；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；在营销方面，特别是在将产品介绍给顾客的相互沟通方面的工作不得力。21产品开发对生产过程成本的影响费用费用其它阶段设计阶段制造阶段材料采购7062073640318成本的决定因素实际成本消耗223.2 产品设计与开发过程n 3.2.1 产品构思n 3.2.2 结构设计过程n 3.2.3 工艺设计过程n 3.2.4 产品设计的原则和绩效评价233.2.1 产品构思 一般产品开发过程由以下三阶段构成:n产品构思n结构设计（总体设计、技术设计、工作图设计）n工艺设计24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

12、品规格干预指令协调结果工艺计划 协调结果中间结果中间结果干预指令图图41：产品设计过程描述：产品设计过程描述产品构思（续）25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图42:产品构思来源图产品构思来源图3.2.1 产品构思（续）263.2.2 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，（见图43）273.2.2 结构设计过程（续）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

13、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NNYYCAD图图43：结构设计过程：结构设计过程283.2.2 结构设计过程（续） 总体设计n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n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。293.2 结构设计过程（续） 工作图设计n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

14、件，为产品制造和装配提供确定的依据。303.2.3 工艺设计过程 工艺过程设计n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。n是结构设计过程和制造过程之间的桥梁。n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。313.2.3 工艺设计过程（续）工艺过程设计的程序包括：n产品图纸的工艺分析和审查n拟订工艺方案n编制工艺规程n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323.2.4 产品设计的原则 和绩

15、效评价 产品设计和选择应该遵循的原则：n设计用户需要的产品（服务）。n设计可制造性（Manufacturability）强的产品。n设计鲁棒性（Robustness）强的产品。n设计绿色产品（考虑环保要求）。333.2.4 产品设计的原则 和绩效评价绩效指标度量对竞争力的影响上市时间新产品引入频率从新产品构思到上市的时间构思数量和最终成功数量实际效果与计划效果的差异来自新产品的销售比例顾客/竞争对手的响应时间设计的质量接近市场的程度项目的频率模型的寿命生产率每一个项目的研究发展周期每一个项目的材料及工具费用实际与计划的差异项目数量新产品设计与开发的频率项目的频率开发的经济性质量舒适度使用的可靠

16、性设计质量绩效和用户的满意度生产质量工产和车间的反映信誉用户的忠诚度对用户的相对吸引力市场份额利润率表表3 31 1：产品开发绩效评价指标：产品开发绩效评价指标343.3 产品设计与开发的 组织方法n 3.3.1 串行的产品设计方法n 3.3.2 并行的产品设计方法n 3.3.3 并行工程技术35串行的产品设计方法 需求 结构设计 工艺设计 制造 b)并行过程 a)串行过程 图图38：产品开发的两种方式：产品开发的两种方式36 串行的产品设计方法n 串行设计：从需求分析、产品结构设计、工艺设计一直到加工制造和装配是一步步在各部门之间顺序进行。n 产品开发工作流程：市场人员提产品构想质量控制人员

17、作质量保证计划确定产品总费用和生产周期制造工程师确定工艺工程设计人员完成产品定义串行的产品 设计方法（续）37串行的产品 设计方法（续） 关于串行产品开发过程 存在的首要问题是以部门为基础的组织机构严重地妨碍了产品开发的速度和质量 存在的问题主要有：n各下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计，加入设计的阶段越早，降低费用的机会越大。n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。383.3.2 并行的产品设计方法w并行的产品设计方法n 并行工程是对产品及其相关过程，包括制造过程和支持过程，进行并行、一体化设计的一种系统化方法。n 该方法力图使产

18、品开发者从一开始就考虑到产品全生命周期从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求。过程需求阶段设计阶段制造阶段营销阶段使用阶段终止阶段考虑的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（低成本、标新立异）可靠性可维护性，操作简便环境保护393.3.2 并行的产品 设计方法（续） 并行工程 并行工程是一种强调各阶段领域专家共同参加的系统化产品设计方法，其目的在于将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，进可能早地避免不合理因素的影响，缩短研制周期。并行设计可制造性可装配性质量保证顾客满意可靠性环境保护功能40

19、3.3.2 并行的产品 设计方法（续） 并行工程的主要思想n设计时同时考虑产品生命周期的所有因素。 设计结果产生产品设计规格和相应的制造工艺和生产准备文件。n设计过程中各活动并行交叉进行。n不同领域技术人员的全面参与和协同工作。n高效率的组织机构。413.3.2 并行的产品 设计方法（续） 并行产品开发的流程特点n产品设计的各阶段是一个递阶渐进的连续过程，注意粒度和清晰度。n产品设计过程和产品信息模型经历从定性到定量、从模糊到清晰的演化。n产品设计过程和工艺设计过程是并行展开，同时进行。42概念设计初步设计详细设计产品详细方案工艺初步方案产品初步方案工艺详细方案结构概念方案工艺概念方案433.

20、3.3 并行工程技术 虚拟技术n面向并行工程的DFx设计模式体现了开发的集成过程nPDM发展成为CAD/CAPP/CAM系统的集成平台nInternet使设计集成的范围更加广泛nSTEP标准作为设计开发集成的标准接口443.3.3 并行工程技术（续） 产品数据管理（Product Data Management）PDM。 产品系列化、零部件标准化、通用化。 成组技术（Group Technology, GT）。 减少变化的方案（Variety Reduction Program，VRP）。453.3.3 并行工程技术（续）w企业实施并行工程技术给企业带来的好处：n 减少产品设计中出现的错误的概

21、率。n 节省了修补失误所消耗的时间。 n 降低了开发周期，提高响应速度。在产品设计不同阶段所采用的不同措施需求阶段设计阶段制造阶段营销阶段使用阶段终止阶段采取的措施顾客参与质量功能部署CAD/CAPPVRP、GTDFM,DFA价值工程CE工业工程IE绿色制造463.3.3 并行工程技术（续） 并行工程的人员构成开发小组质量人员环保人员供应商顾客营销人员设计人员制造人员47思考题1讨论面向顾客设计思想的重要性。2讨论产品开发在企业战略中的重要地位。3如何组织好与产品开发有关的技术系统和生产系统之间的关系。4研究产品开发过程对产品成本的影响，并讨论科学和合理地组织产品开发过程的重要性。5讨论工艺设计在产品开发中地位。6影响生产流程选择的主要因素有那些？7分析几种生产流程形式的特征，说明其适用条件。8说明产品-生产流程矩阵在生产流程选择决策中的作用。9比较分析并行工程与传统的产品开发组织的区别。10并行工程的实现技术有哪些？11计算机和信息技术从哪些方面支持企业产品开发过程。48