第4章 產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)和工藝管理

1第4章產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)

設(shè)計(jì)和工藝管理

廣義的開(kāi)發(fā)狹義的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工藝試制商品化whathow（構(gòu)思）本章結(jié)構(gòu)框架2什么是新產(chǎn)品？新產(chǎn)品可分為哪幾種？新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的動(dòng)力模式分幾種？產(chǎn)品開(kāi)發(fā)有哪幾個(gè)基本步驟？說(shuō)明新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容。說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化的內(nèi)容。說(shuō)明生產(chǎn)工藝管理的內(nèi)容和程序。新產(chǎn)品試制的程序一般包括哪幾個(gè)階段?3新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)面臨的壓力：1.新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)面臨著費(fèi)用高、風(fēng)險(xiǎn)大、成功率低、回報(bào)下降等壓力。2.失敗原因:無(wú)潛在需求、新產(chǎn)品與當(dāng)前需求不匹配、營(yíng)銷不利。3.開(kāi)發(fā)動(dòng)力:技術(shù)推動(dòng)、市場(chǎng)牽引、同行競(jìng)爭(zhēng)。4.新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵:找到需求,用技術(shù)實(shí)現(xiàn)需求.5.原則:技術(shù)與市場(chǎng)匹配.3000原始想法300提議125小項(xiàng)目9項(xiàng)開(kāi)發(fā)4項(xiàng)重大1.7啟動(dòng)1成功1234567**產(chǎn)品死亡率：98.2%44.1新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)

4.1.1新產(chǎn)品的概念和發(fā)展方向1.新產(chǎn)品的概念新產(chǎn)品應(yīng)在產(chǎn)品性能、材料、和技術(shù)性能等方面（或僅一方面）具有先進(jìn)性和獨(dú)創(chuàng)性，或優(yōu)于老產(chǎn)品。新產(chǎn)品分類：（1）全新產(chǎn)品；（2）改進(jìn)新產(chǎn)品；（3）換代新產(chǎn)品；（4）本企業(yè)新產(chǎn)品。

54.1.2新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的動(dòng)力模式1.技術(shù)推動(dòng)型：

按照被稱為原始理論（seedtheory）的方式進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，也就是說(shuō)從最初的科學(xué)探索出發(fā)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。技術(shù)推動(dòng)型的產(chǎn)品也被稱為產(chǎn)品導(dǎo)向型（productionoriented）產(chǎn)品，是以“技術(shù)→生產(chǎn)→市場(chǎng)”的模式出現(xiàn)，即“將研究結(jié)果推向市場(chǎng)”

62.市場(chǎng)導(dǎo)向型：是按照所謂需求理論（needtheory）方式，從市場(chǎng)需求出發(fā)進(jìn)行新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。這種被稱為市場(chǎng)導(dǎo)向型（salesoriented）產(chǎn)品，是以“市場(chǎng)→研究與開(kāi)發(fā)→生產(chǎn)→市場(chǎng)”的模式出現(xiàn)，即“把市場(chǎng)需求帶入研究”。74.1.3新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)策略1.從消費(fèi)者需求出發(fā)2.從挖掘產(chǎn)品功能出發(fā)3.從提高新產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力出發(fā)84.1.4新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方式和開(kāi)發(fā)步驟1、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方式（1）完全采用新技術(shù)、新材料。（2）新技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)的綜合。（3）改進(jìn)技術(shù)或改進(jìn)技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)的綜合。（4）現(xiàn)有技術(shù)或現(xiàn)有技術(shù)的綜合（包括引進(jìn)技術(shù)）。94.1.4新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方式和開(kāi)發(fā)步驟2、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)步驟（1）構(gòu)思、計(jì)劃階段；（2）先行開(kāi)發(fā)階段；（3）設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段；（4）生產(chǎn)準(zhǔn)備階段（包含工藝設(shè)計(jì)）；（5）生產(chǎn)階段（進(jìn)入市場(chǎng)）。104.2新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)4.2.1新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要性決定產(chǎn)品的可靠性；控制成本；控制質(zhì)量。

11產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間構(gòu)成據(jù)統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間占產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間的近60%（如圖）。因此，為縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，必須縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)間，產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)影響著產(chǎn)品的創(chuàng)新速度。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間100%設(shè)計(jì)時(shí)間55%制造22%裝配23%12產(chǎn)品成本的決定一般產(chǎn)品成本的70%以上由設(shè)計(jì)階段決定,而這一階段本身所占用的費(fèi)用僅為產(chǎn)品成本的6%以下(如圖)。70%6%20%36%7%40%3%18%設(shè)計(jì)階段制造階段材料采購(gòu)其它階段費(fèi)用成本的決定因素實(shí)際成本消耗134.2.2新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的程序和內(nèi)容設(shè)計(jì)的程序：編制設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、技術(shù)設(shè)計(jì)和工作圖設(shè)計(jì)，稱為“三段設(shè)計(jì)”。1.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)又稱“技術(shù)任務(wù)書(shū)”，是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)文件。主要任務(wù)是對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行選型，確定最佳設(shè)計(jì)方案…142.技術(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，確定新產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和零部件結(jié)構(gòu)、尺寸以及確定總體和部件的結(jié)構(gòu)、尺寸配合關(guān)系和技術(shù)條件等。3.工作圖設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)和繪制施工所需要的全套文件和使用的技術(shù)文件。154.2.3新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化1.標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化：指產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和零部件標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是為某一類產(chǎn)品或某一種產(chǎn)品的型式、尺寸、主要性能參數(shù)、質(zhì)量指標(biāo)、檢驗(yàn)方法以至包裝、貯存、運(yùn)輸、使用、維修等方面所制訂的標(biāo)準(zhǔn)。零部件標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)通用程度高，或需要量大的零部件規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)件/零件總數(shù)162.系列化系列化是標(biāo)準(zhǔn)化的高級(jí)形式。是對(duì)相同的設(shè)計(jì)依據(jù)、相同的結(jié)構(gòu)性和相同使用條件的產(chǎn)品，將其基本尺寸和參數(shù)按一定規(guī)律編排，建立產(chǎn)品系列型譜。

系列化工作的內(nèi)容有以下三個(gè)方面：（1）制訂產(chǎn)品基本參數(shù)系列①選擇主參數(shù)②確定主參數(shù)和基本參數(shù)的上下限。17③確定參數(shù)系列a.等差數(shù)列Nn—Nn-1=d式中Nn為數(shù)列中第n項(xiàng)的值，d為級(jí)數(shù)公差相對(duì)差=優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)成簡(jiǎn)單，便于分級(jí)，但主要缺點(diǎn)是相鄰兩項(xiàng)的相對(duì)差不均勻。18b.階梯式等差數(shù)列可使等差數(shù)列中的各數(shù)值段有不同的公差

。如：螺紋直徑系列：1~1.4~2.6~3~6~12~24各數(shù)值段公差0.20.30.40.512階梯式等差數(shù)列可使數(shù)值大的參數(shù)之間的差值增大，從而使整個(gè)系列保持適當(dāng)?shù)拿芏取?9c.幾何級(jí)數(shù)（等比級(jí)數(shù)）幾何級(jí)數(shù)的特點(diǎn)是任意相鄰二項(xiàng)之比為一常數(shù)，即：又可證得：所以：即相對(duì)差：

=r-1

20以為公比形成的等比數(shù)列：R5數(shù)系：以1.60為公比形成的數(shù)系,R10數(shù)系：以1.25為公比形成的數(shù)系,R20數(shù)系：以1.12為公比形成的數(shù)系,R40數(shù)系：以1.06為公比形成的數(shù)系,以上稱為基本系列。R80數(shù)系：以1.03為公比形成的數(shù)系，稱為補(bǔ)充系列，僅在參數(shù)分級(jí)很細(xì)、基本系列不能適應(yīng)實(shí)際情況時(shí)，才可考慮采用。21（2）編制產(chǎn)品系列型譜（3）產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)①首先在系列內(nèi)選擇基型；②對(duì)基型產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)或施工設(shè)計(jì)；③向橫的方向擴(kuò)展，設(shè)計(jì)全系列的各種規(guī)格；④向縱的方向擴(kuò)展，設(shè)計(jì)變型系列或變型產(chǎn)品。223.通用化通用化的含義是指同一類型不同規(guī)格或不同類型的產(chǎn)品和裝備中，用途相同、結(jié)構(gòu)相近似的零部件，經(jīng)過(guò)統(tǒng)一以后，可以彼此互換的標(biāo)準(zhǔn)化形式。通用化要以互換性為前提，互換性有兩層含義，即尺寸互換性和功能互換性。通用化系數(shù)=234.2.4新產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法及其選用1、常用的設(shè)計(jì)方法①模塊化設(shè)計(jì)是以企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)件、通用件和過(guò)去生產(chǎn)過(guò)的零部件為基礎(chǔ)，用組合方式或稱為堆積木方式來(lái)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化。②內(nèi)插式設(shè)計(jì)（半經(jīng)驗(yàn)性的設(shè)計(jì)）內(nèi)插式設(shè)計(jì)主要用于新產(chǎn)品規(guī)格處于兩種既有產(chǎn)品規(guī)格之間的產(chǎn)品設(shè)計(jì)上。在已知領(lǐng)域內(nèi)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。24③外推式設(shè)計(jì)外推式設(shè)計(jì)是將實(shí)踐和技術(shù)知識(shí)外推，設(shè)計(jì)比它規(guī)格大的類似產(chǎn)品。是在未知領(lǐng)域內(nèi)設(shè)計(jì)新產(chǎn)品。252.先進(jìn)設(shè)計(jì)方法CAD（ComouterAidedDesign，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）；CAM（ComputerAidedManufacturing，計(jì)算機(jī)輔助制造）；CAE（ComputerAidedEngineering，計(jì)算機(jī)輔助工程）其中，CAD的主要機(jī)能是設(shè)計(jì)計(jì)算和制圖。作為其附帶機(jī)能，還可以用來(lái)制作管理零件一覽表，進(jìn)行成本估算等等。264.3生產(chǎn)工藝管理

4.3.1生產(chǎn)工藝管理的內(nèi)容及意義實(shí)施生產(chǎn)工藝管理的程序（1）產(chǎn)品圖紙的工藝分析和審查要考慮工藝上的經(jīng)濟(jì)性和可能性。繼承性系數(shù)=部件裝配系數(shù)=27（2）工藝方案的制訂工藝方案是工藝準(zhǔn)備工作的總綱，其內(nèi)容包括產(chǎn)品試制中的技術(shù)關(guān)鍵和解決方法，以及裝配中的特殊要求。（3）工藝規(guī)程的編制工藝規(guī)程的編制是工藝準(zhǔn)備中的一個(gè)主要內(nèi)容，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要工具，也是安排計(jì)劃、進(jìn)行調(diào)度、確定勞動(dòng)組織、進(jìn)行技術(shù)檢查和材料供應(yīng)等各項(xiàng)工作的主要技術(shù)依據(jù)。28工藝規(guī)范編定以后，應(yīng)將有關(guān)內(nèi)容分別填入各種不同的卡片以便執(zhí)行。各種卡片總稱為工藝規(guī)范文件。①工藝過(guò)程卡。這是一種最簡(jiǎn)單和最基本的工藝規(guī)程形式，它對(duì)零件制造全過(guò)程作出粗略的描述。②工藝卡。一般是按零件的每一工藝階段分別編寫(xiě)，包括工藝過(guò)程卡的全部?jī)?nèi)容，更詳細(xì)地說(shuō)明了零件的加工步驟。③工序卡。這是一種最詳細(xì)的工藝規(guī)范，它是以指導(dǎo)工人操作為目的進(jìn)行編制的，一般按零件分工序編號(hào)。29一般而言，單件小批生產(chǎn)的一般零件只編制工藝過(guò)程卡，內(nèi)容比較簡(jiǎn)單，個(gè)別關(guān)鍵零件可編制工藝卡；成批生產(chǎn)的一般零件多采用工藝卡片，對(duì)關(guān)鍵零件則需編制工序卡片；在大批大量生產(chǎn)中的絕大多數(shù)零件，則要求有完整詳細(xì)的工藝規(guī)范文件，往往需要為每一道工序編制工序卡片。30（4）工藝裝備的設(shè)計(jì)和制造①工藝裝備的概念工藝裝備是指為實(shí)現(xiàn)工藝規(guī)范所需的各種刃具、夾具、量具、模具、輔具、工位器具等的總稱。使用工藝裝備的目的；有的是為了制造產(chǎn)品所必不可少的，有的是為了保證加工的質(zhì)量，有的是為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，有的是為了改善勞動(dòng)條件。工藝裝備按它的使用范圍，有專用的和通用的兩類。專用的由企業(yè)自己設(shè)計(jì)和制造，而通用的則由專業(yè)廠制造。31專用工裝的數(shù)量采用專用工裝系數(shù)來(lái)計(jì)算確定，即：專用工裝套數(shù)=專用工裝系數(shù)╳專用零件種數(shù)（專用零件種數(shù)＝全部零件數(shù)－標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)—繼承件數(shù)－通用件數(shù)）324.3.2實(shí)施生產(chǎn)工藝管理的原則和程序1.實(shí)施生產(chǎn)工藝管理的原則2.實(shí)施生產(chǎn)工藝管理的程序334.3.3計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)工藝管理計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)（ComputerAidedProcessPlanning，縮寫(xiě)CAPP）（1）CAPP的基本原理簡(jiǎn)單地說(shuō)，計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，就是在工藝過(guò)程設(shè)計(jì)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)，幫助提高其標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化的一種技術(shù)，目的是將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)信息和企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)歸并到一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使該系統(tǒng)能產(chǎn)生可用的工藝規(guī)范。34（２）CAPP的主要構(gòu)成形式CAPP系統(tǒng)大致可分為四種基本形式：①檢索式（RetrialMethodSystem）或派生式（VariantSystem）系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)較為容易，比較實(shí)用，但開(kāi)發(fā)工作量大且系統(tǒng)一般，沒(méi)有決策功能。

35②創(chuàng)成式（GenerativeSystem）是一個(gè)能綜合零件加工信息，自動(dòng)為一個(gè)新零件創(chuàng)造工藝規(guī)范的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)在這里完全替代了一個(gè)熟練的工藝設(shè)計(jì)人員的工作。然而由于系統(tǒng)的自動(dòng)化要求高，因此系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)較為困難。36③混合式或半創(chuàng)成式（Semi-GenerativeSystem）。綜合了檢索式與創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用檢索與自動(dòng)決策相結(jié)合的方法生成工藝規(guī)范。這種形式的系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作量不如檢索式大，難度沒(méi)有創(chuàng)成式高，還有一定的決策能力，有很強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用性。目前，國(guó)內(nèi)外大部分的CAPP系統(tǒng)均屬于這種半創(chuàng)生成式的CAPP系統(tǒng)。37④智能型CAPP系統(tǒng)是一種基于人工智能技術(shù)的CAPP系統(tǒng)，也稱為CAPP專家系統(tǒng)。智能型CAPP系統(tǒng)也以自動(dòng)方式生成工藝規(guī)范。目前，把專家系統(tǒng)的概念和方法應(yīng)用于CAPP已成為制造工程中頗受關(guān)注的課題之一。38

4.3.4新產(chǎn)品試制新產(chǎn)品試制的程序一般包括如下四個(gè)階段：1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)（包括老產(chǎn)品改進(jìn)設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)是試制產(chǎn)品的第一步工作，要根據(jù)用戶要求來(lái)設(shè)計(jì)，提供工作圖紙。