產(chǎn)品開發(fā)工藝設計和技術選擇

第3章產(chǎn)品開發(fā)、工藝設計

和技術選擇第一節(jié)

新產(chǎn)品開發(fā)與企業(yè)R&D第二節(jié)

R&D與產(chǎn)品開發(fā)組織第三節(jié)

生產(chǎn)流程設計與選擇第四節(jié)

并行工程——產(chǎn)品開發(fā)組織的新方法1第一節(jié)新產(chǎn)品開發(fā)與企業(yè)R&D個性化定制生產(chǎn)的出現(xiàn)現(xiàn)代企業(yè)的研究與開發(fā)產(chǎn)品生命周期與R&D新產(chǎn)品開發(fā)面臨的壓力2一、個性化定制生產(chǎn)的出現(xiàn)隨著全球化市場的形成，企業(yè)競爭的焦點已經(jīng)集中于怎樣才能更好地滿足多樣化的、個性化的客戶需求。為了贏得競爭，企業(yè)必須對其生產(chǎn)方式進行變革，以便其能生產(chǎn)出滿足客戶需求的個性化產(chǎn)品，因此，企業(yè)必須能組織定制生產(chǎn)。3一、個性化定制生產(chǎn)的出現(xiàn)

大規(guī)模生產(chǎn)時代，產(chǎn)品是標準化的，市場是統(tǒng)一的，產(chǎn)品生產(chǎn)周期和開發(fā)周期也比較長，一切都是有規(guī)律的，沒有意外發(fā)生。現(xiàn)在，一個新的管理模式——大規(guī)模定制模式浮出水面，多樣化和定制化的產(chǎn)品代替了標準化產(chǎn)品，多樣化市場從統(tǒng)一的市場中迅速成長，產(chǎn)品生產(chǎn)周期和開發(fā)周期日益縮短。420世紀90年代以后競爭形勢的特征

·基于時間的競爭·精益生產(chǎn)·產(chǎn)品品種急劇增加·周期縮短·及時生產(chǎn)·全面質(zhì)量管理·區(qū)域經(jīng)營·層次扁平化·持續(xù)改進·計算機集成制造·產(chǎn)品生命周期縮短·過程重組·市場驅動的質(zhì)量·服務重要性的提高·全球化·分化的市場·網(wǎng)絡組織·快速響應·微型市場·柔性制造系統(tǒng)·定制化的提高·數(shù)據(jù)資源經(jīng)營5大規(guī)模定制模式與大規(guī)模生產(chǎn)模式的對照大規(guī)模生產(chǎn)

大規(guī)模定制

焦點通過穩(wěn)定性和控制力取得高效率

通過靈活性和快速響應來實現(xiàn)多樣化和定制化目標以幾乎人人買得起的低價格開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、交付產(chǎn)品和服務開發(fā)、生產(chǎn)、銷售、交付買得起的產(chǎn)品和服務，這些產(chǎn)品和服務具有足夠的多樣化和定制化，差不多人人都能買得到自己所想要的產(chǎn)品關鍵特征穩(wěn)定的需求統(tǒng)一的大市場低成本、質(zhì)量穩(wěn)定、標準化的產(chǎn)品和服務產(chǎn)品開發(fā)周期長產(chǎn)品生命周期長

分化的需求多元化的細分市場低成本、高質(zhì)量、定制化的產(chǎn)品和服務產(chǎn)品開發(fā)周期短產(chǎn)品生命周期短

6三者的關系顧客需求的個性化個性化定制生產(chǎn)或服務產(chǎn)品開發(fā)能力顧客需求的多樣化、個性化，要求企業(yè)提高產(chǎn)品生產(chǎn)柔性（如組合柔性、產(chǎn)量柔性、交貨期柔性、質(zhì)量柔性）和產(chǎn)品設計柔性。7二、現(xiàn)代企業(yè)的研究與開發(fā)1、研究與開發(fā)的分類與特征

研究與開發(fā)（ResearchandDevelopment,R&D）包括：基礎研究應用研究技術開發(fā)研究81、研究與開發(fā)的分類與特征基礎研究——進行的是探索新的規(guī)律、創(chuàng)建基礎性知識的工作。應用研究——是將基礎理論研究中開發(fā)的新知識、新理論應用于具體領域。技術開發(fā)研究——是將應用研究的成果經(jīng)設計、試驗而發(fā)展為新產(chǎn)品、新系統(tǒng)和新工程的科研活動。9基礎研究、應用研究技術開發(fā)研究的比較基礎研究應用研究技術開發(fā)研究目的尋求真理，擴展知識探討新知識應用的可能性將研究成果應用于生產(chǎn)實踐性質(zhì)探求發(fā)現(xiàn)新事物、新規(guī)律發(fā)明新事物完成新產(chǎn)品、新工藝，使之實用化、商品化內(nèi)容發(fā)現(xiàn)新事物、新現(xiàn)象探求基礎研究應用的可能性運用基礎研究、應用研究成果從事產(chǎn)品設計、產(chǎn)品試制、工藝改進成果論文論文或專利專利設計書、圖紙、樣品成功成功率低成功率較高成功率高經(jīng)費較少費用較大，控制松費用大，控制嚴人員理論水平高，基礎雄厚的科學家創(chuàng)造能力強、應用能力強的發(fā)明家知識和經(jīng)驗豐富、動手能力強的技術專家管理原則尊重科學家意見，支持個人成果，采用同行評議尊重集體意見，支持研究組織在適當時候做出評價尊重和支持團體合作計劃自由度大，沒有嚴格的指標和期限彈性,有戰(zhàn)略方向,期限較長硬性，有明確目標，較短期限10各國對對R&D的投入入情況況2020年中國國研發(fā)發(fā)投入入目標標世界主主要國國家研研發(fā)和和教育育投入入占GDP的比重重11三、產(chǎn)產(chǎn)品生生命周周期與與R&D產(chǎn)品生生命周周期———是指新新產(chǎn)品品從開發(fā)成成功投放市市場開開始，，直到到被市場淘淘汰為止所所經(jīng)歷歷的時時間。。12產(chǎn)品生生命周周期與與R&D產(chǎn)品生命周期階段投入期成長期成熟期衰退期R&D的內(nèi)容產(chǎn)品基型設計產(chǎn)品標準化、工藝合理化技術服務和工藝改進開發(fā)新的產(chǎn)品R&D的重點改進產(chǎn)品的功能和特征工藝創(chuàng)新和改進技術服務和工藝改進產(chǎn)品創(chuàng)新R&D的組織生氣勃勃、富有創(chuàng)新精神、靈活要求那些同市場、R&D、規(guī)劃及生產(chǎn)有關的職能部門之間加強合作與協(xié)調(diào)穩(wěn)定重新組建R&D工作小組13四、新產(chǎn)品品開發(fā)發(fā)面臨臨的壓壓力新產(chǎn)品品開發(fā)發(fā)面臨臨的壓壓力:費用高高、成功率率低、風險大大、回報下下降新產(chǎn)品品失敗敗的主主要原原因：：①沒有有潛在在的用戶和和需求求；②新產(chǎn)品品與當前前的需求不匹配配；③營銷不力。。新產(chǎn)品品開發(fā)發(fā)的動動力：：技術推推動、、市場場拉動動、同同行競競爭。。14第二節(jié)節(jié)R&D與產(chǎn)品品開發(fā)發(fā)組織織企業(yè)技技術系系統(tǒng)的的活動動產(chǎn)品開開發(fā)對對生產(chǎn)產(chǎn)過程程成本本的影影響技術活活動的的過程程產(chǎn)品設設計過過程工藝過過程設設計的的基本本內(nèi)容容產(chǎn)品設設計的的原則則和績績效評評價15一、企業(yè)技技術系系統(tǒng)的的活動動1、產(chǎn)產(chǎn)品開開發(fā)的的過程程一般產(chǎn)產(chǎn)品開開發(fā)過過程，，包括括：產(chǎn)品構構思、、產(chǎn)品品設計計、工工藝設設計等一系系列活活動。。產(chǎn)品設設計過過程，，包括括：總體設設計、、技術術設計計、詳詳細設設計等。工藝設設計：：是指按按產(chǎn)品品設計計要求求，安安排或或規(guī)劃劃出從從原材材料加加工成成產(chǎn)品品所需需要的的一系系列加加工過過程、、工時時消耗耗、設設備和和工藝藝裝備備需求求等的的說明明。161、產(chǎn)產(chǎn)品開開發(fā)的的過程程需求分析工藝設計結構設計輸入產(chǎn)品功能干預指令協(xié)調(diào)結果協(xié)調(diào)結果協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)產(chǎn)品規(guī)格干預指令工藝計劃中間結果中間結果中間結果172、企企業(yè)技技術系系統(tǒng)的的構成成企業(yè)系系統(tǒng)的的結構構可以以用圖圖所示示的““Y”模型來來描述述。18企業(yè)系系統(tǒng)結結構模模型設計與制造的工程職能計劃與控制的管理職能

訂貨控制成本估計(定價)主生產(chǎn)計劃物料管理能力需求計劃能力調(diào)整任務投放NC編程設計工藝計劃產(chǎn)品構思生產(chǎn)控制NC，CNC和DNC機床及機器人控制工況數(shù)據(jù)收集傳送控制庫存控制

裝配控制生產(chǎn)數(shù)量、時間及成本檢查設備維修作業(yè)分派質(zhì)量保證MRPⅡCADCAPPJITOPTCAQ計劃執(zhí)行計劃執(zhí)行數(shù)據(jù)庫企業(yè)內(nèi)內(nèi)部的的生產(chǎn)產(chǎn)經(jīng)營營活動動可分分為兩兩條鏈鏈路：：一條條是工程鏈鏈；一條條是管理鏈鏈。工程鏈鏈：從事由由產(chǎn)品品構思思到產(chǎn)產(chǎn)品實實施過過程中中的工工程制制造技技術活活動，，是企企業(yè)中中技術術構成成的主主要內(nèi)內(nèi)容。。管理鏈鏈：從事由產(chǎn)品品構思到產(chǎn)產(chǎn)品實施過過程中的生生產(chǎn)指揮活活動，是企企業(yè)中組織織構成的主主要內(nèi)容。。19企業(yè)的技術術活動企業(yè)的技術術活動屬于于R＆D中的技術開開發(fā)范疇，，由企業(yè)系系統(tǒng)中的技術子系統(tǒng)統(tǒng)承擔。其任務是：：在企業(yè)內(nèi)部部儲備技術術創(chuàng)新的潛潛力，并不不失時機地地將這種潛潛力轉化為為有競爭力力的新產(chǎn)品品。企業(yè)的R＆D內(nèi)容包括：新產(chǎn)品開發(fā)發(fā)與新技術開發(fā)發(fā)（即新生產(chǎn)產(chǎn)工藝技術術開發(fā)）。。203、技術系系統(tǒng)與其它它系統(tǒng)的關關系制造分系統(tǒng)技術分系統(tǒng)基礎和依據(jù)決定行為

經(jīng)營分系統(tǒng)技術分系統(tǒng)目標和任務

經(jīng)營策略

組織分系統(tǒng)技術分系統(tǒng)保障調(diào)整方向

21二、產(chǎn)品開開發(fā)對生產(chǎn)產(chǎn)過程成成本的影響響產(chǎn)品開發(fā)時間100%設計時間55%制造22%裝配23%產(chǎn)品開發(fā)時間構成圖22產(chǎn)品生命周周期的縮短短23產(chǎn)品開發(fā)過過程-成本曲線（（波音）成本%產(chǎn)品設計過程設計制造020401008060裝配與維護

產(chǎn)品生命周期

設計過程原型制造階段決策成本消耗成本24產(chǎn)品成本的的決定因素素構成及及實際成本本消耗構成成示意圖25三、技術活活動的過程程技術活動包包括新產(chǎn)品品開發(fā)發(fā)中的的產(chǎn)品品設計計階段段的結構設設計和工藝設設計活動。功能需求

設計參數(shù)結構設計過程工藝需求

工藝變量工藝設計過程生產(chǎn)指令生產(chǎn)過程顧客域功能域物理域制造域技術活動生產(chǎn)活動需求環(huán)境FRDPPV26四、產(chǎn)品設設計過過程產(chǎn)品設設計一一般可可分為為三個個階段段：總體設設計技術設設計工作圖圖設計計27產(chǎn)品設設計過過程開始市場需求分析總體設計原型修改初步設計結構設計工作圖設計原型產(chǎn)品

評估決策YYNN資料和圖形庫三維幾何造型優(yōu)化設計計算機繪圖有限元設計CAD28總體設設計總體設設計———輸輸出技技術任任務書書(選選型階階段)通過市市場需需求分分析，，確定定產(chǎn)品品的性性能、、設計計原則則、技技術參參數(shù)，，概略略計算算產(chǎn)品品的技技術經(jīng)經(jīng)濟指指標和和進行行產(chǎn)品品設計計方案案的經(jīng)經(jīng)濟效效果分分析。。29技術設設計技術設設計———輸輸出總總圖、、系統(tǒng)統(tǒng)圖、、材料料明細細表、、設計計說明明書等等。將技術術任務務書中中確定定的基基本結結構和和主要要參數(shù)數(shù)具體體化，，根據(jù)據(jù)技術術任務務書所所規(guī)定定的原原則，，進一一步確確定產(chǎn)產(chǎn)品結結構和和技術術經(jīng)濟濟指標標。30工作圖圖設計計主要內(nèi)內(nèi)容：：①繪制全部零零件的工作作圖，詳細細注明尺寸寸、公差配配合、材料料和技術條條件；②繪制產(chǎn)品總總圖、部件件裝配圖、、包裝圖和和安裝圖；；③編寫零件一一覽表；④編制產(chǎn)品品說明書、、維護保養(yǎng)養(yǎng)規(guī)程等。。31五、工藝過過程設計的的基本內(nèi)容容工藝設計———是指按產(chǎn)品品設計要求求，安排或或規(guī)劃出由由原材料加加工出產(chǎn)品品所需要的的一系列加加工步驟和和設備、工工裝需求的的過程。決定加工毛坯(材料和尺寸)

制定加工工藝選擇機床選定加工條件計算加工時間選擇工裝決定加工順序內(nèi)的操作順序零件圖32工藝過程設設計的程序序包括：產(chǎn)品圖紙的的工藝分析析和審查擬定工藝方方案編制工藝規(guī)規(guī)程工藝裝備的的設計與制制造33六、產(chǎn)品設設計的原則則和績效評評價產(chǎn)品設計的的原則：①設計用戶戶需要的產(chǎn)產(chǎn)品——適適用原則②設計出制制造性強的的產(chǎn)品———可制造性性原則③設計強壯壯性強的產(chǎn)產(chǎn)品——④設計綠色色產(chǎn)品———環(huán)保原則則34產(chǎn)品設計的的績效評價價產(chǎn)品開發(fā)績效評價指標績效指標度量

對競爭力的影響上市時間新產(chǎn)品引入頻率從新產(chǎn)品構思到上市的時間構思數(shù)量和最終成功數(shù)量實際效果與計劃效果的差異來自新產(chǎn)品的銷售比例

顧客/競爭對手的響應時間設計的質(zhì)量——接近市場的程度項目的頻率——模型的壽命

生產(chǎn)率每一個項目的研究開發(fā)周期每一個項目的材料及工具費用實際與計劃的差異項目數(shù)量——新產(chǎn)品設計與開發(fā)的頻率項目的頻率——開發(fā)的經(jīng)濟性質(zhì)量舒適度——使用的可靠性設計質(zhì)量——績效和用戶的滿意度生產(chǎn)質(zhì)量——工廠和車間的反映信譽——用戶的忠誠度對用戶的相對吸引力——市場份額利潤率35第三節(jié)生生產(chǎn)流程程設計與選選擇產(chǎn)品-流程程矩陣（Product-processmatrix）影響生產(chǎn)流流程設計的的主要因素素生產(chǎn)流程選選擇決策36一、生產(chǎn)流流程分類1、按產(chǎn)品進進行的生產(chǎn)產(chǎn)流程以產(chǎn)品或提提供的服務務為對象按按照生產(chǎn)產(chǎn)產(chǎn)品或提供供服務的生生產(chǎn)要求，，組織相應應的生產(chǎn)設設備或設施施，形成流流水般的連連續(xù)生產(chǎn)。。如汽車裝配配線、電視視機裝配線線及連續(xù)型型生產(chǎn)企業(yè)業(yè)。也稱為流水水線生產(chǎn)、、對象專業(yè)業(yè)化生產(chǎn)、、產(chǎn)品專業(yè)業(yè)化生產(chǎn)。。37一、生產(chǎn)流流程分類2、按加工路線線進行的生生產(chǎn)流程以所要完成成的加工工工藝內(nèi)容為為依據(jù)來構構成生產(chǎn)流流程，不論論是何種產(chǎn)產(chǎn)品或服務務對象。這種生產(chǎn)流流程，設備備和人力按按工藝內(nèi)容容組織成一一個生產(chǎn)單單位。每一一個生產(chǎn)單單位只完成成相同或相相似工藝內(nèi)內(nèi)容的加工工任務。也稱為工藝藝專業(yè)化生生產(chǎn)。38一、生產(chǎn)流流程分類３、按項目組織織進行的生生產(chǎn)流程每一項任務務都沒有重重復，所有有的工序或或作業(yè)環(huán)節(jié)節(jié)都按一定定秩序依次次進行。39二、產(chǎn)品-流程矩陣陣產(chǎn)品-流程程矩陣最初初由Hayes和Wheelwright提出。生產(chǎn)流程設設計的一個個重要內(nèi)容容：就是要要使生產(chǎn)系統(tǒng)統(tǒng)的組織與與市場需求求相適應，即市場需需求特征要要與生產(chǎn)過過程組織相相匹配，產(chǎn)產(chǎn)品-流程程矩陣正好好反映了這這種匹配關關系。40產(chǎn)品-流程程矩陣柔性及單位成本低連續(xù)生產(chǎn)大生產(chǎn)

成批生產(chǎn)單件生產(chǎn)高標準化產(chǎn)品(大量生產(chǎn))品種較多(中批生產(chǎn))多品種(中低產(chǎn)量)顧客化(低產(chǎn)量)生產(chǎn)流程廣告重型機器中型機器食品加工汽車裝配電視機食糖面粉在產(chǎn)品-流流程矩陣中中,根據(jù)產(chǎn)產(chǎn)品結構性性質(zhì)，沿對對角線選擇擇和配置生生產(chǎn)流程，，可以達到到最好的技技術經(jīng)濟性性。41二、影響生生產(chǎn)流程設設計的主要要因素主要因素：：產(chǎn)品/服務務需求性質(zhì)質(zhì)自制、外購購決策生產(chǎn)柔性主主要包包括品種柔柔性和產(chǎn)量量柔性。產(chǎn)品/服務務質(zhì)量水平平接觸顧客的的程度42生產(chǎn)流程設設計的輸入入/輸出信信息輸入生產(chǎn)流程設計輸出1、產(chǎn)品/服務信息產(chǎn)品/報務要求價格/數(shù)量競爭環(huán)境用戶要求所期望的產(chǎn)品特點2、生產(chǎn)系統(tǒng)信息資源供給生產(chǎn)經(jīng)濟分制造技術優(yōu)勢與劣勢3、生產(chǎn)戰(zhàn)略戰(zhàn)略定位競爭武器工廠設置

資源配置

1、選擇生產(chǎn)流程與生產(chǎn)戰(zhàn)略相適應2、自制、外購研究自制、外購決策3、生產(chǎn)流程研究主要技術路線標準化和系列化設計產(chǎn)品設計的可加工性4、設備研究自動化水平機器之間的連接方式設備選擇工藝裝備

5、布局研究廠址選擇與廠房設計設備與設施布置

1．生產(chǎn)技術流程工藝設計方案工藝流程之間的聯(lián)系2．布置方案廠房設計方案設備、設施布置方案設備選購方案3．人力資源技術水平要求人員數(shù)量培訓計劃管理制度

43三、生產(chǎn)流流程選擇決決策1、定性分分析方法對象專業(yè)化形式，大量生產(chǎn)對象專業(yè)化形式，批量生產(chǎn)成組生產(chǎn)單元工藝專業(yè)化形式批量品種ABCD品種-產(chǎn)量變化與生產(chǎn)單位形式的關系442、定量分分析方法①不同生產(chǎn)產(chǎn)過程方案案的費用變變化分析②經(jīng)營杠桿桿分析經(jīng)營杠桿———是成本函數(shù)數(shù)和銷售收收入之間的的夾角。它它反映年總總費用在一一定的情況況下和銷售售收入的關關系?？傎M費用在銷售售收入中所所占比重越越高，則經(jīng)經(jīng)營杠桿的的作用越大大。45定量分析方方法費用(萬元)產(chǎn)量(萬件)2251115001025工藝式成組生產(chǎn)單元對象(產(chǎn)品)式費用銷售收入成組生產(chǎn)單元對象式產(chǎn)量0EP2EP1EP不同生產(chǎn)過程方案的費用變化

不同生產(chǎn)流程方案的經(jīng)營杠桿

46第四節(jié)并并行行工程———產(chǎn)品開開發(fā)組織的的新方法串行的產(chǎn)品品設計方法法并行的產(chǎn)品品設計方法法并行工程技技術并行工程的的人員構成成47一、串行的的產(chǎn)品設計計方法串行設計方方法——設計活動從從需求分析析、產(chǎn)品結結構設計、、工藝設計計一直到加加工制造和和裝配是一一步步在各各部門之間間順序進行行。需求分析結構設計工藝設計制造48串行的產(chǎn)品品開發(fā)方式式存在的主主要問題各下游開發(fā)發(fā)部門所具具有的知識識難以加入入早期設計計。各部門對其其它部門的的需求和能能力缺乏理理解，目標標和評價標標準的差異異和矛盾降降低了產(chǎn)品品整體開發(fā)發(fā)過程的效效率。49并行過程需求分析結構設計工藝設計制造50二、并行的的產(chǎn)品設計計方法1、并行工工程的概念念并行工程也也稱同步工工程，是相相對于傳統(tǒng)統(tǒng)的“串行行工程”而而言。并行工程———是對產(chǎn)品及及其相關過過程，包括括制造過程程和支持過過程，進行行并行、一一體化設計計的一種系系統(tǒng)化方法法。這種方法法力圖使產(chǎn)產(chǎn)品開發(fā)者者從一開始始就考慮到到產(chǎn)品生命命周期從概概念形成到到產(chǎn)品報廢廢的所有因因素，包括括質(zhì)量、成成本、進度度和用戶需需求。51產(chǎn)品設計時時要考慮的