第二章产品设计

第二章产品开发和技术选择第二章产品开发和技术选择 本章要求：了解产品和服务设计过程，生本章要求：了解产品和服务设计过程，生产工艺或服务流程设计过程，掌握生产流产工艺或服务流程设计过程，掌握生产流程设计及分类，生产流程选择，并行工程程设计及分类，生产流程选择，并行工程概念和组织。概念和组织。第一节引言第一节引言 第二节产品设计与开发阶段第二节产品设计与开发阶段 第三节生产流程设计与选择第三节生产流程设计与选择 第四节并行工程第四节并行工程2022-10-21第一节第一节 引言引言 一、一、2121世纪企业产品世纪企业产品/服务设计的背景服务设计的背景（一）新产品（一）新产品/服务开发是实现企业竞争服务开发是实现企业竞争 战略的需要战略的需要 （二）技术进步越来越快（二）技术进步越来越快 （三）用户的要求越来越苛刻，用户需求（三）用户的要求越来越苛刻，用户需求呈现出多样化、个性化的特点呈现出多样化、个性化的特点 （四）产品研制开发的难度越来越大（四）产品研制开发的难度越来越大 （五）可持续发展的要求（五）可持续发展的要求 2022-10-22 二、新产品二、新产品/服务开发的重要性服务开发的重要性（一）有利于增强企业的市场竞争力（一）有利于增强企业的市场竞争力 （二）有利于扩大市场份额（二）有利于扩大市场份额 （三）适应个性化定制生产的需要（三）适应个性化定制生产的需要 （四）产品更新换代的需要（四）产品更新换代的需要 2022-10-230 5 10 15 20 25行业化妆品玩具机床食品药品50年前现在时间(年)产品寿命周期的缩短产品寿命周期的缩短产品的寿命周期越来越短，更新换代越来越快。产品的寿命周期越来越短，更新换代越来越快。实践证明：若产品寿命周期为实践证明：若产品寿命周期为5 5年，产品开发时间年，产品开发时间每延长每延长6 6个月，利润就损失个月，利润就损失1/31/3。2022-10-24 产品设计对产品成本和质量的影响产品设计对产品成本和质量的影响:一般产品成本的一般产品成本的70%70%以上由设计阶段决定以上由设计阶段决定,而这一阶段而这一阶段所占费用仅为产品成本的所占费用仅为产品成本的6%6%以下。而以下。而40%40%的质量问题归因的质量问题归因于低劣的设计和工艺（波音）于低劣的设计和工艺（波音）70%70%6%6%20%20%36%36%7%7%40%40%3%3%18%18%设计阶段 制造阶段 材料采购 其它阶段费用成本的决定因素成本的决定因素实际成本消耗实际成本消耗2022-10-25 产品开发对生产过程时间的影响产品开发对生产过程时间的影响 产品开发的时间构成：产品开发的时间构成：产品设计时间占产品开发时间的近产品设计时间占产品开发时间的近60%（如图）。因此，为（如图）。因此，为缩短产品上市时间，必须缩短产品设计时间，产品设计和工艺设缩短产品上市时间，必须缩短产品设计时间，产品设计和工艺设计影响着产品的创新速度。计影响着产品的创新速度。产品开发时间 100%设计时间 55%制造 22%装配 23%2022-10-26三、现代企业的研究与开发三、现代企业的研究与开发（一）研究与开发的分类：（一）研究与开发的分类：基础研究基础研究 应用研究应用研究 技术开发研究技术开发研究 各国对各国对R&DR&D的投入情况：的投入情况：趋势：加大力度趋势：加大力度总体：发达国家多；发展中国家少；我国偏低总体：发达国家多；发展中国家少；我国偏低（二）新产品的分类：（二）新产品的分类：全新产品全新产品 改进新产品改进新产品 换代新产品换代新产品 本企业新产品本企业新产品 2022-10-27三、现代企业的研究与开发三、现代企业的研究与开发（三）新产品的发展方向：（三）新产品的发展方向：多功能多功能 复合化复合化 小型化、轻便化小型化、轻便化 智能化、知识化智能化、知识化 艺术化、品位化艺术化、品位化 2022-10-28(四四)新产品开发面临的压力新产品开发面临的压力 3000原始想法300提议125小项目9项开发4项重大1.7启动1成功1 2 3 4 5 6 7 *新产品开发的死亡率：新产品开发的死亡率：98.2%98.2%，。在初期的项目中只，。在初期的项目中只有有2%2%可以进入市场，其他都半途而废了。据统计：可以进入市场，其他都半途而废了。据统计：25%25%的工业新产品、的工业新产品、30-35%30-35%的消费品与开发者的愿望相去甚的消费品与开发者的愿望相去甚远远2022-10-29 压力：压力：费用高、风险大、成功率低、回报下降费用高、风险大、成功率低、回报下降 失败原因：失败原因：无潜在需求、新产品与当前需求不无潜在需求、新产品与当前需求不匹配、营销不利。匹配、营销不利。新产品开发的关键：新产品开发的关键：找到需求找到需求,用技术实现需用技术实现需求求.原则：原则：技术与市场匹配技术与市场匹配.2022-10-210第二节第二节 产品设计与开发阶段产品设计与开发阶段 一、产品构思一、产品构思二、结构设计过程二、结构设计过程三、工艺设计三、工艺设计四、产品设计的原则和绩效评价四、产品设计的原则和绩效评价 2022-10-211 1 1.来源来源:企业内部：公司经理、员工和研究开发部门。企业内部：公司经理、员工和研究开发部门。企业外部：供应商、经销商、产品许可经营者企业外部：供应商、经销商、产品许可经营者 和发明者。和发明者。2 2.构思模式：构思模式：市场导向型（市场导向型（Market Driven)Market Driven)技术推动型技术推动型 （Technology and Innovation)Technology and Innovation)混合模式混合模式 一、产品构思2022-10-212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产品构思2022-10-213 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二、产品结构设计二、产品结构设计2022-10-214结构设计过程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NNYYCAD2022-10-215二、产品结构设计二、产品结构设计 1 1.总体设计：总体设计：确定产品的性能、设计原则、技确定产品的性能、设计原则、技术参数，产品的技术经济指标和设计方案的经术参数，产品的技术经济指标和设计方案的经济效果分析。济效果分析。2 2.技术设计：技术设计：设计任务书基本结构和主要参数设计任务书基本结构和主要参数的具体化（总图、系统图、明细表、说明书）。的具体化（总图、系统图、明细表、说明书）。3 3.工作图设计：工作图设计：结构细节设计结构细节设计2022-10-216n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。三、工艺设计过程三、工艺设计过程2022-10-217三、工艺设计过程三、工艺设计过程零件图零件图决定加工毛坯选择机床制定加工工艺选择加工条件计算加工时间选择工艺装备决定加工工序内的操作顺序2022-10-218四、产品设计的原则和绩效评价（一）原则：（一）原则：设计用户需要的产品设计用户需要的产品 设计可制造性强的产品设计可制造性强的产品 设计鲁棒性强的产品（服务）设计鲁棒性强的产品（服务）设计绿色产品（考虑环保要求）设计绿色产品（考虑环保要求）（二）绩效评价指标：（二）绩效评价指标：上市时间、生产率、质量上市时间、生产率、质量 2022-10-219产品设计的原则和绩效评价绩效指标绩效指标度量度量对竞争力的影响对竞争力的影响上市上市时间时间新产品引入频率新产品引入频率从新产品构思到上市的时间从新产品构思到上市的时间构思数量和最终成功数量构思数量和最终成功数量实际效果与计划效果的差异实际效果与计划效果的差异来自新产品的销售比例来自新产品的销售比例顾客顾客/竞争对手的响应时间竞争对手的响应时间设计的质量接近市场的程度设计的质量接近市场的程度项目的频率模型的寿命项目的频率模型的寿命生产率生产率每一个项目的研究发展周期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每一个项目的材料及工具费用实际与计划的差异实际与计划的差异项目数量新产品设计与开发的频项目数量新产品设计与开发的频率率项目的频率开发的经济性项目的频率开发的经济性质量质量舒适度使用的可靠性舒适度使用的可靠性设计质量绩效和用户的满意设计质量绩效和用户的满意度度生产质量工产和车间的反映生产质量工产和车间的反映信誉用户的忠诚度信誉用户的忠诚度对用户的相对吸引力市场份额对用户的相对吸引力市场份额利润率利润率2022-10-220一、生产流程分类（一、生产流程分类（P109P109）（一）按产品进行的生产流程（一）按产品进行的生产流程 （对象专业化对象专业化）（二）按加工路线进行的生产流程（二）按加工路线进行的生产流程 （工艺专业化工艺专业化）（三）按项目进行的生产流程（三）按项目进行的生产流程 （单项目组织生产单项目组织生产）第三节 生产流程设计与选择2022-10-221二、影响生产流程设计的因素（一）产品（一）产品/服务需求性质（最主要）服务需求性质（最主要）从需求的品种、数量、季节波动性等方面考虑对生从需求的品种、数量、季节波动性等方面考虑对生产能力的影响，从而决定选择哪种类型的生产流程。产能力的影响，从而决定选择哪种类型的生产流程。（二）自制（二）自制外购决策外购决策 只抓关键零件的生产和整机产品的装配。只抓关键零件的生产和整机产品的装配。（三）生产柔性（三）生产柔性 品种柔性是指生产系统从生产一种产品快速地转换品种柔性是指生产系统从生产一种产品快速地转换为生产另一种产品的能力。为生产另一种产品的能力。产量柔性是指生产系统快速增加或减少所生产产品产量柔性是指生产系统快速增加或减少所生产产品产量的能力。产量的能力。（四）产品（四）产品/服务质量水平服务质量水平（五）接触顾客的程度（五）接触顾客的程度 顾客是生产流程的一个部分。顾客是生产流程的一个部分。2022-10-222产品产品流程矩阵流程矩阵单件非标准化（）多品种小批量（）有限品种大批（）大批量标准化（）柔性单位成本单件生产成批生产大量生产连续生产 产品结构生产流程单一项目重型机器食品加工自动装配流水线化工、造纸制糖、面粉高低损失应变能力丧失高效率三、生产流程选择决策三、生产流程选择决策2022-10-223第四节第四节 并行工程并行工程一、串行的产品设计方法需求结构设计工艺设计需求制造串行过程并行过程结构设计工艺设计制造2022-10-224串行的产品开发过程存在的主要问题：串行的产品开发过程存在的主要问题：.各下游开发部门所具有的知识难以加入各下游开发部门所具有的知识难以加入 早期设计早期设计.各部门对其它部门的需求和努力缺乏理各部门对其它部门的需求和努力缺乏理解，目标和评价标准的差异和矛盾降低解，目标和评价标准的差异和矛盾降低了产品总体开发过程的效率。了产品总体开发过程的效率。3 3.缺陷：重复、反复、效率低、质量差。缺陷：重复、反复、效率低、质量差。2022-10-225二、并行的产品设计方法二、并行的产品设计方法（一）并行工程（一）并行工程 对产品及其相关过程，包括制造过程和支持过程，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。进行并行、一体化设计的一种系统化方法。（二）并行工程的主要思想（二）并行工程的主要思想.设计时同时考虑产品生命周期的所有因素，作为设计设计时同时考虑产品生命周期的所有因素，作为设计结果，同时产生产品设计规格和相应的制造工艺和生结果，同时产生产品设计规格和相应的制造工艺和生产装备文件。产装备文件。.产品设计过程中各活动并行交叉进行。产品设计过程中各活动并行交叉进行。.与产品生命周期有关的不同领域技术人员的全面参与与产品生命周期有关的不同领域技术人员的全面参与和协同工作，实现生命周期中所有因素在设计阶段的和协同工作，实现生命周期中所有因素在设计阶段的集成，实现技术、资源、过程在设计中的集成。集成，实现技术、资源、过程在设计中的集成。2022-10-226 并行的产品设计方法 该方法力图使产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。过程过程需求需求阶段阶段设计设计阶段阶段制造制造阶段阶段营销营销阶段阶段使用使用阶段阶段终止终止阶段阶段考虑考虑的因素的因素顾客需求顾客需求产品功能产品功能减低成本减低成本提高效率提高效率易制造易制造易装配易装配竞争力竞争力（低成本、（低成本、标新立异）标新立异）可靠性可靠性可维护性，可维护性，操作简便操作简便环境环境保护保护2022-10-227产品设计的并行方法的特点：产品设计的并行方法的特点：.产品设计的各阶段是一个递阶渐进的连续过程、概产品设计的各阶段是一个递阶渐进的连续过程、概念设计、初步设计、详细设计等设计阶段的划分只念设计、初步设计、详细设计等设计阶段的划分只标志着产品和设计的粒度（考虑和处理问题要素的标志着产品和设计的粒度（考虑和处理问题要素的大小）和清晰度（确定性程度）大小）和清晰度（确定性程度）.产品设计过程和产品信息模型经历着从定性到定量、产品设计过程和产品信息模型经历着从定性到定量、从模糊到清晰渐进演化。从模糊到清晰渐进演化。.产品设计过程和工艺设计过程不是顺序进行而是并产品设计过程和工艺设计过程不是顺序进行而是并行展开，同时进行。行展开，同时进行。2022-10-228三、并行工程的主要内容三、并行工程的主要内容（一）过程重构（一）过程重构（二）组织重构（二）组织重构（三）构建技术支持环境（三）构建技术支持环境 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）并行工程在汽车、航空航天等制造业备受并行工程在汽车、航空航天等制造业备受关注并得到具体应用。关注并得到具体应用。2022-10-229四四、并行工程的人员构成、并行工程的人员构成开发小组开发小组质量人员制造人员设计人员环保人员供应商营销人员顾客2022-10-2302022-10-231演讲完毕，谢谢观看！