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生產(chǎn)與運(yùn)作管理
Production&OperationsManagement2/3/20231生產(chǎn)與運(yùn)作管理第3章產(chǎn)品/服務(wù)設(shè)計(jì)和技術(shù)選擇2/3/20232生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.1引言
3.1.1
產(chǎn)品設(shè)計(jì)的背景特征
3.1.2新產(chǎn)品/服務(wù)開發(fā)的重要性
3.1.3現(xiàn)代企業(yè)的研究與開發(fā)2/3/20233生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.1.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)的背景特征20世紀(jì)90年代以來(lái),企業(yè)所處的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境日趨嚴(yán)峻,正面臨著前所未有的壓力:新產(chǎn)品/服務(wù)開發(fā)是實(shí)現(xiàn)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略的需要。技術(shù)進(jìn)步越來(lái)越快。用戶的要求越來(lái)越苛刻,用戶需求呈現(xiàn)出多樣化、個(gè)性化的特點(diǎn)。產(chǎn)品研制開發(fā)的難度越來(lái)越大。可持續(xù)發(fā)展的要求。2/3/20234生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.1.2新產(chǎn)品/服務(wù)開發(fā)的
重要性重要性產(chǎn)品更新?lián)Q代的需要有利于增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力有利于擴(kuò)大市場(chǎng)份額適應(yīng)個(gè)性化定制生產(chǎn)的需要
2/3/20235生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.1.3現(xiàn)代企業(yè)的研究與方法
研究與方法的分類
研究與方法(ResearchandDevelopment,簡(jiǎn)稱R&D)包括基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和技術(shù)開發(fā)。基礎(chǔ)研究進(jìn)行的是探索新的規(guī)律、創(chuàng)建基礎(chǔ)性只是的工作。應(yīng)用研究是將基礎(chǔ)理論研究中開發(fā)的新知識(shí)、新理論應(yīng)用與具體領(lǐng)域。技術(shù)開發(fā)研究是將應(yīng)用研究的成果經(jīng)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)而發(fā)展成為新產(chǎn)品、新系統(tǒng)和新工程的科研活動(dòng)。
2/3/20236生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.1.3現(xiàn)代企業(yè)的研究
與方法(續(xù))新產(chǎn)品的分類新產(chǎn)品是指在技術(shù)、性能、功能、結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等一方面或幾方面具有先進(jìn)性或獨(dú)創(chuàng)性的產(chǎn)品。改進(jìn)型產(chǎn)品(對(duì)老產(chǎn)品的改進(jìn)與完善,創(chuàng)新程度最小的一類新產(chǎn)品)換代產(chǎn)品(產(chǎn)品基本原理不變,因部分采用新技術(shù)使產(chǎn)品性能有重大突破)創(chuàng)新產(chǎn)品(采用科學(xué)技術(shù)的新發(fā)明所開發(fā)的產(chǎn)品,它是創(chuàng)新程度最高的一類新產(chǎn)品)2/3/20237生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)過(guò)程
3.2.1產(chǎn)品構(gòu)思
3.2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程
3.2.3工藝設(shè)計(jì)過(guò)程
3.2.4產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原則和績(jī)效評(píng)價(jià)2/3/20238生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.2.1產(chǎn)品構(gòu)思一般產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程由以下三階段構(gòu)成:產(chǎn)品構(gòu)思結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(總體設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì))工藝設(shè)計(jì)2/3/20239生產(chǎn)與運(yùn)作管理需求分析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)工藝設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)輸入產(chǎn)品功能中間結(jié)果協(xié)調(diào)結(jié)果產(chǎn)品規(guī)格干預(yù)指令協(xié)調(diào)結(jié)果工藝計(jì)劃協(xié)調(diào)結(jié)果中間結(jié)果中間結(jié)果干預(yù)指令圖4-1:產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程描述3.2.1產(chǎn)品構(gòu)思(續(xù))2/3/202310生產(chǎn)與運(yùn)作管理產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程構(gòu)思R&D對(duì)市場(chǎng)需求的分析技術(shù)的推動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品和服務(wù)來(lái)源于來(lái)源于開始圖4-2:產(chǎn)品構(gòu)思來(lái)源圖3.2.1產(chǎn)品構(gòu)思(續(xù))2/3/202311生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程包括從明確設(shè)計(jì)任務(wù)開始,到確定產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)為止的一系列活動(dòng)。設(shè)計(jì)階段決定了產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、成本。產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般分為總體設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)。工作圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段,(見(jiàn)圖4-3)2/3/202312生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程(續(xù))市場(chǎng)需求分析工作圖設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)三維幾何造型計(jì)算機(jī)繪圖有限元設(shè)計(jì)資料和圖形庫(kù)原型修改總體設(shè)計(jì)開始初步設(shè)計(jì)原型產(chǎn)品評(píng)估決策NNYYCAD圖4-3:結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程2/3/202313生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程(續(xù))總體設(shè)計(jì)通過(guò)市場(chǎng)需求分析,確定產(chǎn)品的性能、設(shè)計(jì)原則、技術(shù)參數(shù)、概略計(jì)算產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)效果的分析。技術(shù)設(shè)計(jì)將技術(shù)任務(wù)書中確定的基本結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)具體化,根據(jù)技術(shù)任務(wù)書所規(guī)定的原則,進(jìn)一步確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),以總圖、系統(tǒng)圖、明細(xì)表、說(shuō)明書等總括形式表現(xiàn)出來(lái)。2/3/202314生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程(續(xù))工作圖設(shè)計(jì)根據(jù)技術(shù)設(shè)計(jì)階段確定的結(jié)構(gòu)布置和主要尺寸,進(jìn)一步作結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì),逐步修改和完善,繪制全套工作圖樣和編制必要的技術(shù)文件,為產(chǎn)品制造和裝配提供確定的依據(jù)。2/3/202315生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.2.3工藝設(shè)計(jì)過(guò)程
工藝過(guò)程設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)是指按產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求,安排或規(guī)劃出從原材料加工成產(chǎn)品所需要的一系列加工過(guò)程、工時(shí)消耗、設(shè)備和工藝裝備需求等的說(shuō)明。是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程和制造過(guò)程之間的橋梁。工藝過(guò)程的結(jié)果一方面反饋給產(chǎn)品設(shè)計(jì)用以改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì);另一方法作為生產(chǎn)的依據(jù)。2/3/202316生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.2.3工藝設(shè)計(jì)過(guò)程(續(xù))工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的程序包括:產(chǎn)品圖紙的工藝分析和審查擬訂工藝方案編制工藝規(guī)程工藝裝備的設(shè)計(jì)與制造決定加工毛坯(材料和尺寸)選定加工條件計(jì)算加工時(shí)間制定加工工藝選擇機(jī)床決定加工工序內(nèi)的操作順序選擇工裝零件圖2/3/202317生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.2.4產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原則
和績(jī)效評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和選擇應(yīng)該遵循的原則:設(shè)計(jì)用戶需要的產(chǎn)品(服務(wù))。設(shè)計(jì)可制造性(Manufacturability)強(qiáng)的產(chǎn)品。設(shè)計(jì)魯棒性(Robustness)強(qiáng)的產(chǎn)品。設(shè)計(jì)綠色產(chǎn)品(考慮環(huán)保要求)。2/3/202318生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.2.4產(chǎn)品設(shè)計(jì)的原則
和績(jī)效評(píng)價(jià)績(jī)效指標(biāo)度量對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力的影響上市時(shí)間新產(chǎn)品引入頻率從新產(chǎn)品構(gòu)思到上市的時(shí)間構(gòu)思數(shù)量和最終成功數(shù)量實(shí)際效果與計(jì)劃效果的差異來(lái)自新產(chǎn)品的銷售比例顧客/競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的響應(yīng)時(shí)間設(shè)計(jì)的質(zhì)量-接近市場(chǎng)的程度項(xiàng)目的頻率-模型的壽命生產(chǎn)率每一個(gè)項(xiàng)目的研究發(fā)展周期每一個(gè)項(xiàng)目的材料及工具費(fèi)用實(shí)際與計(jì)劃的差異項(xiàng)目數(shù)量-新產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)的頻率項(xiàng)目的頻率-開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性質(zhì)量舒適度-使用的可靠性設(shè)計(jì)質(zhì)量-績(jī)效和用戶的滿意度生產(chǎn)質(zhì)量-工產(chǎn)和車間的反映信譽(yù)-用戶的忠誠(chéng)度對(duì)用戶的相對(duì)吸引力-市場(chǎng)份額利潤(rùn)率表4-1:產(chǎn)品開發(fā)績(jī)效評(píng)價(jià)指標(biāo)2/3/202319生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.3產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開發(fā)的
組織方法
3.3.1串行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法
3.3.2并行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法
3.3.3并行工程技術(shù)2/3/202320生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.3.1串行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法需求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
工藝設(shè)計(jì)制造
b)并行過(guò)程
a)串行過(guò)程
圖3-8:產(chǎn)品開發(fā)的兩種方式2/3/202321生產(chǎn)與運(yùn)作管理串行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法串行設(shè)計(jì):從需求分析、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)一直到加工制造和裝配是一步步在各部門之間順序進(jìn)行。產(chǎn)品開發(fā)工作流程:市場(chǎng)人員提產(chǎn)品構(gòu)想質(zhì)量控制人員作質(zhì)量保證計(jì)劃確定產(chǎn)品總費(fèi)用和生產(chǎn)周期制造工程師確定工藝工程設(shè)計(jì)人員完成產(chǎn)品定義3.3.1串行的產(chǎn)品
設(shè)計(jì)方法(續(xù))2/3/202322生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.3.1串行的產(chǎn)品
設(shè)計(jì)方法(續(xù))關(guān)于串行產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程存在的首要問(wèn)題是以部門為基礎(chǔ)的組織機(jī)構(gòu)嚴(yán)重地妨礙了產(chǎn)品開發(fā)的速度和質(zhì)量存在的問(wèn)題主要有:各下游開發(fā)部門所具有的知識(shí)難以加入早期設(shè)計(jì),加入設(shè)計(jì)的階段越早,降低費(fèi)用的機(jī)會(huì)越大。各部門對(duì)其他部門的需求和能力缺乏理解,目標(biāo)和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的差異和矛盾降低了產(chǎn)品整體開發(fā)過(guò)程的效率。2/3/202323生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.3.2并行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法并行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法并行工程是對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程,包括制造過(guò)程和支持過(guò)程,進(jìn)行并行、一體化設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)化方法。該方法力圖使產(chǎn)品開發(fā)者從一開始就考慮到產(chǎn)品全生命周期從概念形成到產(chǎn)品報(bào)廢的所有因素,包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度和用戶需求。過(guò)程需求階段設(shè)計(jì)階段制造階段營(yíng)銷階段使用階段終止階段考慮的因素顧客需求產(chǎn)品功能減低成本提高效率易制造易裝配競(jìng)爭(zhēng)力(低成本、標(biāo)新立異)可靠性可維護(hù)性,操作簡(jiǎn)便環(huán)境保護(hù)2/3/202324生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.3.2并行的產(chǎn)品
設(shè)計(jì)方法(續(xù))并行工程
并行工程是一種強(qiáng)調(diào)各階段領(lǐng)域?qū)<夜餐瑓⒓拥南到y(tǒng)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法,其目的在于將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和產(chǎn)品的可制造性、可維護(hù)性、質(zhì)量控制等問(wèn)題同時(shí)加以考慮,以減少產(chǎn)品早期設(shè)計(jì)階段的盲目性,進(jìn)可能早地避免不合理因素的影響,縮短研制周期。并行設(shè)計(jì)可制造性可裝配性質(zhì)量保證顧客滿意可靠性環(huán)境保護(hù)功能2/3/202325生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.3.2并行的產(chǎn)品
設(shè)計(jì)方法(續(xù))并行工程的主要思想設(shè)計(jì)時(shí)同時(shí)考慮產(chǎn)品生命周期的所有因素。設(shè)計(jì)結(jié)果產(chǎn)生產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)格和相應(yīng)的制造工藝和生產(chǎn)準(zhǔn)備文件。設(shè)計(jì)過(guò)程中各活動(dòng)并行交叉進(jìn)行。不同領(lǐng)域技術(shù)人員的全面參與和協(xié)同工作。高效率的組織機(jī)構(gòu)。2/3/202326生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.3.2并行的產(chǎn)品
設(shè)計(jì)方法(續(xù))并行產(chǎn)品開發(fā)的流程特點(diǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各階段是一個(gè)遞階漸進(jìn)的連續(xù)過(guò)程,注意粒度和清晰度。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程和產(chǎn)品信息模型經(jīng)歷從定性到定量、從模糊到清晰的演化。產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程和工藝設(shè)計(jì)過(guò)程是并行展開,同時(shí)進(jìn)行。2/3/202327生產(chǎn)與運(yùn)作管理概念設(shè)計(jì)初步設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)產(chǎn)品詳細(xì)方案工藝初步方案產(chǎn)品初步方案工藝詳細(xì)方案結(jié)構(gòu)概念方案工藝概念方案2/3/202328生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.3.3并行工程技術(shù)
虛擬技術(shù)面向并行工程的DFx設(shè)計(jì)模式體現(xiàn)了開發(fā)的集成過(guò)程PDM發(fā)展成為CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)的集成平臺(tái)Internet使設(shè)計(jì)集成的范圍更加廣泛STEP標(biāo)準(zhǔn)作為設(shè)計(jì)開發(fā)集成的標(biāo)準(zhǔn)接口2/3/202329生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.3.3并行工程技術(shù)(續(xù))產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(ProductDataManagement)PDM。
產(chǎn)品系列化、零部件標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。成組技術(shù)(GroupTechnology,GT)。
減少變化的方案(VarietyReductionProgram,VRP)。2/3/202330生產(chǎn)與運(yùn)作管理3.3.3并行工程技術(shù)(續(xù))企業(yè)實(shí)施并行工程技術(shù)給企業(yè)帶來(lái)的好處:減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤的概率。節(jié)省了修補(bǔ)失誤所
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