产品开发和技术选择

第 三 章产 品 开 发 和 技 术 选 择 第 一 节 引 言 第 二 节 产 品 设 计 与 开 发 过 程 第 三 节 生 产 流 程 设 计 与 选 择 第 四 节 产 品 设 计 与 开 发 的 组 织 方 法 第 五 节 价 值 工 程本 章 主 要 内 容 第 一 节 引 言n一 、 产 品 设 计 的 背 景 特 征n二 、 新 产 品 开 发 的 重 要 性n三 、 现 代 企 业 的 研 究 与 开 发 一 、 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 。 美 国 研 究 与 开 发 的 费 用 占 GDP2.6我 国 ： 0.5 GDP工 业 企 业 的 R&D占 总 投 入 的 的 65 以 上20世 纪 60年 代 在 美 国 ， 通 信 、 电 子 仪 器 、 飞 机 制 造 业等 十 个 领 域 当 中 ， 用 于 R&D的 平 均 费 用 达 到 其 年 销 售 总额 的 4 以 上 ， 其 中 飞 机 制 造 业 以 及 电 子 通 信 仪 器 行 业都 超 过 了 10 。研 究 与 开 发 的 费 用 不 再 是 一 项 费 用 ， 而 认 为 是 对 企 业未 来 的 一 项 投 资 ， 是 “ 对 企 业 未 来 的 投 保 ”二 、 新 产 品 开 发 的 重 要 性 组 装 质 量零 部 件 的 加 工 质 量产 品 的 设 计 质 量R&D质 量 中 的 应 用 什 么 原 理 来 运 作 的 问 题产 品 质 量R&D的 质 量 直 接 影 响 企 业 的 产 品 质 量 time to marketn 新 产 品 的 开 发 周 期n 试 生 产 和 生 产 准 备 期 成 为 现 代 时 间 竞 争 的 主要 着 眼 点并 行 工 程 （ concurrent engineering）缩 短 产 品 开 发 周 期 的 方 法 与 技 巧 同 样 的 产 品 、 同 样 的 功 能 ， 采 用 的 零 部 件 和 材 料不 同 ， 会 使 产 品 成 本 截 然 不 同 。VA/VE(value analysis/value engineering)降低 产 品 成 本n“价值分析”和“价值工程”这两个词在某些语境里可互换。n价值分析集中于现有产品和系统的管理流程相关。它调整营运中的所有功能，着眼于降低生产和产品销售中的整体成本。 n价值工程是分析新产品的功能性需求的系统一生产过程中的设备、工具和流程，以及组成它的原材料，以达到原有绩效、质量和可靠性基础上的最低成本。 R&D直 接 影 响 产 品 成 本 设 计 阶 段 制 造 阶 段 材 料 采 购 其 它 阶 段费用 产 品 成 本 的 决 定 因 素 构 成 及 实 际 成 本 消 耗 构 成 示 意 图70% 6% 20% 36% 7% 40% 3% 18%成 本 的 决 定 因 素实 际 成 本 消 耗 此 外 ： （ 1） 产 品 制 造 效 率 的 70%80%是 在 设 计 和 工 艺 阶 段 决 定 的 ； （ 2） 所 有 质 量 的 40%可 以 归 因 于 低 劣 的 设 计 和 工 艺 。结 论 ： 企 业 的 技 术 活 动 影 响 着 产 品 的 成 本 、 质 量和 制 造 的 效 率 。 尤 其 产 品 设 计 和 工 艺 设 计 在 产品 开 发 中 作 用 重 大 ， 它 几 乎 占 用 了 60%的 开 发时 间 ， 决 定 了 70%的 成 本 。 因 此 ， 根 据 管 理 学中 的 ABC分 类 思 想 ， 企 业 技 术 活 动 ， 尤 其 是企 业 的 产 品 设 计 和 工 艺 设 计 是 企 业 快 速 响 应 客户 要 求 的 瓶 颈 ， 是 提 高 企 业 竞 争 力 的 关 键 。 市 场 导 向 R&D使 企 业 立 于 不 败采 用 质 量 功 能 部 署 QFD(quality function deployment)把 顾 客 的 要 求 转 化 为 企 业 在 产 品 中所 要 采 用 的 技 术 及 其 规 格 ， 发 现 新 产 品 开 发 中的 核 心 技 术 问 题 R&D直 接 影 响 顾 客 满 意 度 （ customer satisfaction） 有 利 于 增 强 企 业 的 市 场 竞 争 力 ；有 利 于 扩 大 市 场 份 额 ；适 应 个 性 化 定 制 生 产 的 需 要 ；产 品 更 新 换 代 的 需 要 三 、 现 代 企 业 的 研 究 与 开 发（ 一 ） 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 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 。 （ 二 ） 新 产 品 的 概 念 与 分 类你 觉 得 什 么 样 的 产 品才 算 是 新 产 品 ？ 1. 新 产 品 的 概 念从 生 产 技 术 角 度 来 看 ：n 采 用 新 技 术 、 新 材 料 ， 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 。n 显 著 提 高 性 能 、 扩 大 功 能从 市 场 营 销 角 度 来 看 ： 首 次 投 入 市 场 按 新 产 品 的 新 颖 程 度 ：n 改 进 型 产 品n 换 代 产 品n 创 新 产 品 按 新 产 品 的 地 域 特 征 ： 国 际 新 产 品 国 内 新 产 品 地 区 新 产 品2.新 产 品 的 分 类 （ 1） 创 新 产 品 ： 具 有 新 原 理 、 新 技 术 、 新 结 构 、 新 材 料 等特 征 ， 与 现 有 任 何 产 品 毫 无 共 同 之 处 。（ 2） 换 代 产 品 ： 适 合 新 用 途 、 满 足 新 需 要 、 在 原 有 产 品 的基 础 上 ， 部 分 地 采 用 新 技 术 、 新 材 料 、 新 元件 而 制 造 出 来 的 产 品 。 （ 如 洗 衣 机 、 单 缸 、双 缸 、 全 自 动 ）（ 3） 改 进 型 产 品 ： 对 现 有 产 品 改 进 性 能 ， 提 高 质 量 ， 或 求得 规 格 型 号 的 扩 展 ， 款 式 花 色 的 变 化 而 产 生的 新 品 种 。 （ 三 ） 新 产 品 开 发 面 临 的 压 力新 产 品 开 发 面 临 着 费 用 高 、 成 功 率 低 、风 险 大 、 回 报 下 降 等 压 力n 国 外 学 者 研 究 ： 3000个 原 始 想 法 ， 只 有 1个能 成 功n 新 产 品 开 发 的 死 亡 率 为 98.2你 认 为 有 哪 些 因 素 会 影 响新 产 品 研 发 的 成 败 ？ 据 调 查 产 品 开 发 失 败 的 原 因 ， 大 致 归 纳为 以 下 几 点 ：1. 市 场 调 查 不 细 致 ， 预 测 发 生 错 误 。2. 构 思 、 设 计 和 制 造 方 面 的 问 题 。3. 成 本 过 高 。4. 产 品 开 发 时 间 过 长 ， 失 去 占 领 市 场 的 好时 机 。 （ 四 ） 产 品 生 命 周 期 各 阶 段 的 开 发 策 略低高 销 售 收 入现 金 流 量投 入 期 成 长 期 成 熟 期 衰 退 期开 发 和 制 造 成 本 1、 投 入 期n R&D着 重 于 改 进 产 品 的 功 能 和 特 征n 从 多 种 新 型 号 中 筛 选 出 最 好 的 ， 确 定 产 品 的基 型 设 计2、 成 长 期n 产 品 创 新 转 向 工 艺 创 新n 致 力 于 产 品 的 标 准 化 和 工 艺 的 合 理 化3、 成 熟 期 n 产 品 创 新 和 工 艺 创 新 减 少 趋 于 稳 定n R&D集 中 在 技 术 服 务 和 工 艺 改 进 第 二 节 产 品 设 计 与 开 发 阶 段n一 、 产 品 构 思n二 、 结 构 设 计 过 程n三 、 工 艺 设 计 过 程n四 、 产 品 设 计 的 原 则 和 绩 效 评 价 新产品开发程序一 、 创 意二 、 筛 选 三 、 产 品 概 念 形 成 和 检 验四 、 经 营 分 析五 、 产 品 发 展六 、 试 销七 、 商 业 性 投 产 产 品 构 思产 品 设 计工 艺 设 计 一 般 产 品 开 发 过 程 由 三 个 阶 段 构 成w产 品 构 思w结 构 设 计w工 艺 设 计 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 协调结果产品规格干预指令协调结果工艺计划 中间结果中间结果 干预指令图41：产品设计过程描述 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 4 2:产 品 构 思 来 源 图一 、 产 品 构 思 二 、 结 构 设 计 过 程l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 。l设 计 阶 段 决 定 了 产 品 的 性 能 、 质 量 、 成 本 。l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 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N N YY CAD图 4 3： 结 构 设 计 过 程 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 。 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 件 ， 为 产 品 制 造 和 装 配 提 供 确 定 的 依 据 。 麦 当 劳 的 结 构 设 计肉 饼 的 原 料 必 须 由 83 的 肩 肉 与 17 的 五 花 肉 混 制 而 成 ；面 包 的 规 格 在 17厘 米 （ 指 直 径 ） ， 面 包 中 的 气 泡 全 部 为 5厘 米汉 堡 包 从 制 作 到 出 炉 必 须 有 5秒 钟 ；一 个 汉 堡 包 净 重 1.8盎 司 ， 其 中 洋 葱 的 重 量 为 0.25盎 司 ；产 品 制 作 超 过 一 定 的 期 限 （ 其 中 汉 堡 包 出 炉 后 的 时 限 为 12分 钟 ，薯 条 炸 好 后 是 7分 钟 ） ， 一 律 不 准 再 卖 给 顾 客 ；汉 堡 包 饼 面 上 若 有 人 工 手 压 的 轻 微 凹 痕 ， 必 须 丢 弃 ；与 汉 堡 包 一 起 卖 出 的 可 口 可 乐 必 须 是 4 三 、 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 。 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“工装”一词还有一层意义，在工业界，对某一特定产品加工、所涉及的专用加工设备的设计、制造；专用刀具、专用夹具、专用辅具、专用检具、专用模具、专用量具等专用工位器具的设计、制造都称为“工装”。 汽 车 的 车 身 板 材 切 断 组 装涂 覆 焊 接成 型 搬 入 构 件点焊自动焊 检查制品放 好 构 件 A放 好 构 件 B进 行 焊 接 取 构 件 B搬 到 夹 具取 出 成 品 安 放 好 搬 运校 正 位 置运送制品 四 、 产 品 设 计 的 原 则 和 绩 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 ） 。 鲁棒性就是系统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。 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 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 4 1： 产 品 开 发 绩 效 评 价 指 标 第 三 节 生 产 流 程 设 计 与 选 择一 、 生 产 流 程 分 类二 、 产 品 流 程 矩 阵三 、 影 响 生 产 流 程 设 计 的 主 要 因 素四 、 生 产 流 程 选 择 决 策 一 、 生 产 流 程 分 类生 产 过 程 设 计 （ Production Process Design） ， 或 称 生 产 流 程 设 计 。 就 是 根据 产 品 或 服 务 的 特 点 ， 详 细 描 述 生 产 过程 的 具 体 步 骤 。根 据 生 产 类 型 的 不 同 ， 生 产 流 程 有 三 种基 本 类 型 ：n 按 产 品 进 行 的 生 产 流 程 n 按 加 工 路 线 进 行 的 生 产 流 程n 按 项 目 进 行 的 生 产 流 程 按 产 品 进 行 的 生 产 流 程n 按 产 品 /服 务 形 成 过 程 的 要 求 组 织 设 备 ， 形成 流 水 般 的 连 续 过 程 ， 又 称 为 流 水 线 （ Flow Line） 。 这 种 形 式 适 用 于 大 量 大 批 生 产 类 型按 工 艺 特 点 的 生 产 流 程n 面 对 多 品 种 产 品 或 服 务 ， 只 能 将 完 成 相 同 工艺 的 设 备 组 织 到 一 起 。 又 称 作 工 艺 专 业 化 形式 ， 适 用 于 多 品 种 中 小 批 量 或 单 件 生 产 类 型按 项 目 进 行 的 生 产 流 程 n 项 目 是 一 次 性 的 ， 且 不 重 复 。 按 产 品 进 行 的 生 产 流 程对象专业化形式 简称对象式或产品式（Product-focused），指按照产品（或零件、部件）建立的生产单位。又称产品专业原则。三不同一同（不同类设备、不同工种的工人、不相同的工艺方法，只是加工对象相同）按照这种原则组成的车间，叫对象专业化车间，又称为“封闭式”车间。 特征： 缩短运输路线、减少运输费用、提高生产效率、缩短生产周期、简化生产管理； 对产品品种变化的适应能力很差 适合于大量生产 产品对象专业化形式A B D产品1产品1D E C产品2产品2E F A产品3产品3 对象专业化布置的齿轮车间热处理C齿轮生产线 C齿轮生产线锯床车床滚床磨床车床包装锯床滚床车床车床磨床包装A齿轮B齿轮车间门A齿轮B齿轮车间门车间门 按 工 艺 特 点 的 生 产 流 程工艺专业化形式 简称工艺式（Process-focused)，指按照工艺特征建立的生产单位。“三同一不同”同类设备、同工种的工人、相同的工艺方法，只是加工对象不同按这种原则布置的车间叫做工艺专业化车间，又称“机群式”、“开放式车间。 特征： 具有对产品品种变化适应能力强、生产系统可靠性高、工艺管理方便等优点； 加工路线长、运输量大、运输成本高、生产周期长、组织管理工作复杂等缺点。 适合于单件生产或小批量生产 工艺对象专业化形式A B CD E F产品1产品2产品3产品1产品2产品3 铸造车间锻造车间下料车间金工车间冲压车间焊接车间热处理车间装配车间工艺专业化生产单位组织形式 工艺专业化布置的齿轮车间锯床组包装组 车床组磨床组滚齿组热处理车间门1 2 3 456 78车间门 案例：TACO的厂区新布置降低了库存和产出时间TACO是一家老牌的新英格兰制造企业，从20世纪早期创业以来就一直生产循环机泵（用于热水加热系统中把冷水推到管子中），包括民用和工业用的循环机泵，前者的生产量很大，后者则少很多，通常是根据顾客特定的需求来设计和生产。 20世纪90年代早期，约翰怀特成为TACO的新总裁，他发现厂区堆满了存货而且产品的交货要花数周甚至数月时间，同时，产品在厂区的产出时间即从开始生产到完成为止也要花费大量时间。 厂区布置是根据工艺原则设计的，即所有的机加工设备集中放在一个地方，所有的装配设备集中放在一个地方，所有的喷漆设备集中放在一个地方，其他类型相同的设备依此类推。因此，TACO的产品从一个地方传送到另外一个地方要花费很多时间，而且经常在完成所需加工过程之前要等待很长时间，这些长时间的等待是因过多存货积压造成的。 在分析了企业生产的各种产品之后，TACO按照对象原则而非工艺原则重新设计了厂区布置，三个主要的生产车间被分成三个主产品线。第一个生产车间建了一条装配线来大批量生产民用泵。第二个车间建立了成组技术制造单元，每一个单元用于生产定制的家用产品，并且按照生产泵的顺序采用U型布置来摆放设备。第三个车间生产小批量产品，通常是一些体积较大的工业品，采用单一流程布置，每个工作站都设计得很灵活，以适应不同产品的生产需要。 TACO的对象专业化布置减少了30的在制品库存，减低了50的产品平均产出时间。以前产品的产出时间要以周计甚至以月计，而现在只要以天来计，必要的话，甚至可以以小时来计。新布置带来的另一个好处是TACO能够增加超过50的产出量而不必额外增加厂区空间。TACO的新设施布置是使企业能够成为产品市场主要占领者的重要原因之一。 二 、 产 品 流 程 矩 阵使 生 产 系 统 的 组 织 与 市 场 需 求 相 适 应单 件 生 产成 批 生 产大 量 生 产 连 续 生 产 低生 产 流 程 广 告重 型 机 器 中 型 机 器食 品 加 工 汽 车 装 配电 视 机 食 糖面 粉 高柔 性单 位 成 本顾 客 化(低 产 量 ) 多 品 种(中 低 产 量 ) 品 种 较 多(中 批 生 产 ) 标 准 化 产 品(大 量 生 产 ) 三 、 影 响 生 产 流 程 设 计 的 主 要 因 素产 品 /服 务 需 求 性 质 ： 数 量 、 品 种 、 季 节波 动 性 ；自 制 外 购 决 策生 产 柔 性 ： 品 种 柔 性 和 产 量 柔 性产 品 /服 务 质 量 水 平接 触 顾 客 的 程 度 四 、 生 产 流 程 选 择 决 策在 选 择 生 产 单 位 形 式 时 ， 影 响 最 大 的 是品 种 数 的 多 少 和 每 种 产 品 产 量 的 大 小对 象 专 业 化形 式 ， 大 量生 产 对 象 专 业 化形 式 ， 批 量生 产 成 组 生 产 单 元和 工 艺 专 业 化混 合 形 式 工 艺 专 业 化 形 式批 量 品 种 对 选 择 的 方 案 进 行 经 济 上 的 分 析 10 25产量（万件）O50111225对象（产品）式成组生产单元工艺式 费用（万元）不同生产过程方案的费用变化 运 用 “ 经 营 杠 杆 ” 进 行 经 济 分析 EP2 产 量对 象 式成 组 生 产 单 元销 售 收 入 费 用 不 同 生 产 流 程 方 案 的 经 营 杠 杆EP EP1 第 四 节 产 品 设 计 与 开 发 的 组 织 方 法n 一 、 串 行 的 产 品 设 计 方 法n 二 、 并 行 的 产 品 设 计 方 法n 三 、 并 行 工 程 的 实 施 和 技 术 一 、 串 行 的 产 品 设 计 方 法需 求 分 析 结 构 设 计 工 艺 设 计 制 造b)并 行 过 程a)串 行 过 程 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 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 思 考 一 下 ：串 行 产 品 开 发 存 在 什 么 问 题 ？ 各 下 游 开 发 部 门 所 具 有 的 知 识 难 以 加 入 到 早 期 设 计 。各 部 门 目 标 和 评 价 标 准 的 差 异 和 矛 盾 降 低 了 整 体 效 率 。部 门 之 间 难 沟 通 ； 设 计 改 动 量 大 ；产 品 开 发 周 期 长 ； 产 品 成 本 高 。概 而 言 之 ： 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 量串 行 产 品 开 发 过 程 存 在 的 问 题 ： 二 、 并 行 的 产 品 设 计 方 法（ 一 ） 并 行 的 产 品 设 计 方 法 并 行 工 程n 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 ； n 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 ， 尽 可 能 早 地 避 免 不 合 理 因 素 的 影响 ， 缩 短 研 制 周 期 。 （ 二 ） 并 行 工 程 的 主 要 思 想n 1、 设 计 时 同 时 考 虑 产 品 生 命 周 期 的 所 有 因 素 。n n 2、 设 计 过 程 中 各 活 动 并 行 交 叉 进 行 。n 3、 不 同 领 域 技 术 人 员 的 全 面 参 与 和 协 同 工 作 。 n 4、 高 效 率 的 组 织 机 构 。 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 设 计 时 同 时 考 虑 产 品 生 命 周 期 的 所 有 因 素 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 设 计 过 程 中 各 活动 并 行 交 叉 进 行 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 不 同 领 域 技 术 人 员 全 面 参 与 ， 组 建 高 效 率 的 组 织机 构 ； （ 三 ） 并 行 工 程 的 实 施 和 技 术1、 管 理 方 面n 组 织 形 式 ： 采 用 跨 部 门 、 多 专 业 的 团 队 组 织n 管 理 方 式 ： 采 用 项 目 管 理 和 网 络 计 划 方 法 设 计 部 企 业 经 理 财 务 部生 产 部 营 销 部B产 品 组A产 品 组 2 技 术 方 面n （ 1） 采 用 DFx技 术 ， 如 可 加 工 性 设 计 DFM、可 装 配 性 设 计 DFA、 可 检 测 性 设 计 DFT等n （ 2） 采 用 CAX计 算 机 辅 助 技 术 如 CAD、 CAPP、CAE等n （ 3） 采 用 统 一 的 产 品 数 据 交 换 标 准 和 建 立产 品 全 生 命 周 期 的 数 据 库 DFx技 术DFx技 术 是 并 行 工 程 的 支 持 工 具 之 一 。 它 是 一 种 新 的 设计 技 术 ， 在 设 计 阶 段 尽 可 能 早 地 考 虑 产 品 的 性 能 、 质量 、 可 制 造 性 、 可 装 配 性 、 可 测 试 性 、 产 品 服 务 和 价格 等 因 素 ， 对 产 品 进 行 优 化 设 计 或 再 设 计 。 最 常 见 的DFx技 术 有 ：面 向 装 配 的 设 计 （ Design for Assembly， DFA）面 向 制 造 的 设 计 （ Design for Manufacturability， DFM）面 向 性 能 的 设 计 （ Design for Compatibility， DFC）面 向 耐 用 性 的 设 计 （ Design for Serviceability， DFS）面 向 互 换 的 设 计 （ Design for Interchangeability， DFI）面 向 回 收 的 设 计 （ Design for Recyclability， DFR）面 向 方 案 的 设 计 （ Design for Variety， DFV） 绿 色 设 计 （ Design for Green， DFG）后 勤 设 计 （ Design for Logistics， DFL） 等 。 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n PDM发 展 成 为 CAD/CAPP/CAM系 统 的 集 成 平 台n Internet使 设 计 集 成 的 范 围 更 加 广 泛n STEP标 准 作 为 设 计 开 发 集 成 的 标 准 接 口产 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） 在 大 批 量 生 产 中 ， 由 于 采 用 专 用 、 高 效 和 自 动 化 的 生产 设 备 ， 可 以 获 得 高 的 生 产 率 ， 低 的 生 产 成 本 ， 短 的 生产 周 期 ； 而 多 品 种 、 小 批 量 生 产 则 相 反 。 例 ： CA6140 车 床 ， 最 大 加 工 直 径 400 ， 实 际 加 工 90 以 上 工 件 直 径 不 足 100m m ， 机 床 利 用 率 极 低 。 在 多 品 种 、 中 小 批 量 生 产 中 ， 加 工 时 间 仅 占 生 产 时 间的 约 5 ， 其 余 95 均 为 周 转 等 待 时 间 ； 加 工 时 间 中 真 正 进 行 切 削 的 时 间 不 足 30% 。 目 前 ， 单 件 小 批 量 生 产 的 产 品 占 机 械 产 品 总 数 的 70 以 上 ， 并 有 继 续 增 大 的 趋 势 。 解 决 多 品 种 、 中 小 批 量 生 产的 有 效 途 径 是 采 用 GT。 5 95调 整 、 装 夹 、 对 刀 、 检 测 等切 削30 70加 工 时 间 运 输 与 等 待 时 间制 造 周 期加 工 时 间 图 1-13 多 品 种 、 中 小 批 量 生 产 的 时 间 分 配 二 次 相 似 性结 构 （ 形 状 、 尺 寸 、 精 度 ）材 料 （ 材 质 、 毛 坯 、 热 处 理 ）工 艺 （ 加 工 方 法 、 加 工 设 备 ） 一 次 相 似 性这 种 相 似 性 主 要 表 现 在 三 个 方 面 ： 标 准 件 复 杂 件相 似 件2025% 70% 510%零 件 复 杂 程 度零 件 出现 频 数 图 1-14 机 械 产 品 中 不 同 复 杂 程 度 零 件 分 布 规 律 图 1-15 结 构 相 似 零 件 组 图 1-16 工 艺 相 似 零 件 组 图 1-17 成 组 技 术 基 本 原 理产 品部 件零 件零 件 组 A B CA1 A2 A3 B1 B2 C1 C2 C3 C4 名称类别粗分类012345678 9回转类零件非回转类零件轮盘类环套类销杆轴齿轮类异形件专用件杆条类板块类座架类箱体类 名称类别细分类012345678 9盘盖防护盖法兰盘带轮手轮离合器分度盘滚轮活塞其它 回转类零件的形状及加工码外部形状加工基本形状功能要素内部形状加工基本形状功能要素平面曲面加工外平面内平面辅助孔成形刻线辅助码 材 料 毛坯原始形状 热处理主要尺寸 精度 直径或宽度 长度非回转类零件形状及加工码 图 1-219 JLBM-1 分 类 编 码 系 统 特征矩阵综合零件成组工艺过程卡车间零件组代号页工序号工 序 名 称 及 内 容机 床 适 用 零 件车 右 端 面 ,打 中 心 孔 ,车 外 圆 (留 磨 量 )车 螺 纹 ,倒 角 ,切 槽 ,切 断1 C6132 A B C D E2 车 左 端 面 ,打 中 心 孔 ,倒 角铣 键 槽 （ 铣 横 槽 ,铣 扁 ）3 C6132X51W4 调 质5 研 中 心 孔 C61326 磨 外 圆 M121 1 2 3 4 5 6 7 8 90123456789 1） 加 工 单 元 组 织 形 式 成 组 单 机 成 组 单 元 成 组 流 水 线 成 组 柔 性 制 造 系 统 图 1-24 成 组 单 元 布 置 形 式a） 机 群 式 布 局 G G GD DM M进 出 料 口 L L L L L L A AM M b） 成 组 单 元 布 局 L L L M M D D G G A出 料 口进 料 口 图 1-25 FMS 自 动仓 库 工 厂 计 算 机中 央 计 算 机 物 流 控 制 计 算 机信 息 传 输 网 络加 工单 元1 加 工单 元2 加 工单 元n运 输 小 车工 夹 具 站 在 产 品 设 计 不 同 阶 段 所 采 用 的 不 同 技 术需 求 阶 段 顾 客 参 与 质 量 功 能 部 署设 计 阶 段 CAD/CAPP/VRP、GT、VE制 造 阶 段 DFM,DFA营 销 阶 段 价 值 分 析 VA使 用 阶 段 工 业 工 程 IE终 止 阶 段 绿 色 制 造 3、 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 率 。n 节 省 了 修 补 失 误 所 消 耗 的 时 间 。 n 降 低 了 开 发 周 期 和 成 本 ， 提 高 了 响 应 速 度 。 降 低 成 本 的 手 法 QC方 法10%采 购 杀 价10%VA20% VE 40%IE方 法10%其 它10% 价 值 工 程 起 源 于 二 战 后 的 美 国 。通 用 电 气 公 司 的 工 程 师 麦 尔 斯 发 现 ： 人 们 使 用某 种 材 料 的 目 的 在 于 材 料 所 具 有 的 功 能 。 人 们需 要 的 不 是 产 品 本 身 ， 而 是 产 品 的 功 能 。 因 此可 以 考 虑 用 功 能 相 同 但 价 格 低 廉 的 代 用 品 取 代原 来 昂 贵 的 材 料 。麦 尔 斯 在 研 究 材 料 的 代 用 问 题 中 ， 总 结 了 一 套在 保 证 获 得 同 样 功 能 的 前 提 下 降 低 成 本 的 科 学分 析 方 法 ， 在 当 时 称 为 价 值 分 析 （ VA） 。之 后 美 国 国 防 和 政 府 部 门 制 定 了 一 套 价 值 分 析程 序 ， 并 命 名 为 价 值 工 程 ， 开 展 价 值 工 程 活 动 ，取 得 了 显 著 成 效 。 大 体 经 历 了 以 下 四 个 阶 段 ：1. 降 低 材 料 费 用 ： 如 改 变 产 品 形 式 、 尺 寸 和 材 质 等2. 改 进 现 有 产 品 ： 如 改 变 设 计 、 加 工 方 法 等3. 新 产 品 的 价 值 工 程 ： 在 新 产 品 开 发 时 运 用 价 值 工 程4. 系 统 的 价 值 工 程 ： 对 产 品 以 外 的 有 关 设 备 、 程 序 、工 艺 、 流 通 、 维 修 服 务 、 组 织 体 制 等 整 个 系 统 运 用 价值 工 程 。国 外 发 展 价 值 工 程 的 过 程 VA / VE 适 用 范 围 示 意 图构想产品企划开发设计生产制造销售服务VE（Value Engineering） 价 值 工 程VA(Value Analysis) 价 值 分 析VA/VEVA ： 主 要 是 分 析 现 有 产 品 的 功 能 与 成 本 ,看 是 否 可 以 改 进 VE ： 主 要 在 计 划 进 行 设 计 时 分 析 其 成 本 或 功 能 （ 一 ） 定 义 ： 价 值 工 程 (Value Engineering) 是 在 功能 分 析 的 基 础 上 ， 力 求 以 最 低 的 寿 命 周 期 费用 可 靠 地 实 现 产 品 或 作 业 的 必 要 功 能 （ 用 户所 需 要 的 功 能 ） 的 有 组 织 的 创 造 性 活 动 。1、 功 能 分 析 是 核 心2、 创 造 是 关 键3、 信 息 是 基 础 （ 二 ） 价 值 工 程 的 公 式 V=F/C1.价 值 V 它 是 指 投 入 与 产 出 或 效 用 与 费 用 的 比 值 ， 更接 近 于 人 们 日 常 生 活 常 用 的 “ 合 算 不 合 算 ” “ 值不 值 得 ” 的 意 思 。2.功 能 F 功 能 是 指 产 品 所 具 有 的 特 定 用 途 和 使 用 价 值 。 “ 人 们 需 要 的 不 是 产 品 本 身 ， 而 是 产 品 的 功能 ” 。 功 能 分 类n 按 其 重 要 程 度 可 分 为 ： 基 本 功 能 和 辅 助 功 能n 根 据 用 户 的 要 求 可 分 为 ： 必 要 功 能 和 不 必 要 功 能n 按 其 满 足 需 要 的 性 质 可 分 为 ： 使 用 功 能 和 美 学 功 能n 按 其 功 能 整 理 的 顺 序 可 分 为 ： 上 位 功 能 和 下 位 功 能 手 机 的 主 要 功 能 和 次 要 功 能 分 别 是 什 么 ？ 主 要 功 能 与 次 要 功 能主 要 功 能 基 本 功 能 (失 去 此 功 能 ,产 品 即 无 效 )手 机 : 提 供 通 讯 功 能辅 助 功 能软 件 :闹 铃 ， 游 戏 机 ， 计算 器 ， 音 乐 播 放 次 要 功 能装 饰 功 能 外 层 镀 银 :带 有 银 色 高 质 感 Vertu Constellation Monogram 价格：约7000美元 诺基亚旗下的Vertu可以说是世上公认的奢侈手机品牌，该公司总部位于英国。为了庆祝Vertu成立十周年，该公司在今年4月推出Constellation Monogram系列典藏版手机。和其他Vertu产品一样，Constellation Monogram都在欧洲手工制作而成。机身采用不锈钢制作，机身背面采用压花真皮，全手工印制，仅对压花真皮进行防护处理的时间就长达四个小时。 苹果 Amosu版iPhone 价格：2万英镑（约3.96万美元） 来自伦敦的著名设计师Amosu说，这是他第一次给iPhone披上豪华的钻石。这款钻石版iPhone售价近4万美元。另外，Amosu也为黑莓的Pearl和诺基亚的N95s推出相应的豪华版。 诺基亚 Peter Aloisson版8800 Arte 价格：8.5万欧元（约13.4万美元） 最耀眼的杰作当属这款由奥地利奢侈品设计大师Peter Aloisson作品诺基亚8800 Arte。该机是在诺基亚8800基础上镶嵌总重超过21克拉的粉色、白色钻石。Peter Aloisson还为摩托罗拉、索尼爱立信以及苹果的iPhone推出豪华版手机。 3.成 本 C VE成 本 是 产 品 的 寿 命 周 期 成 本 ， 即 指 产 品 在整 个 寿 命 周 期 内 发 生 的 全 部 费 用 。 它 既 包 括 产品 前 期 阶 段 研 制 、 设 计 、 制 造 、 实 验 、 销 售 的费 用 ， 又 包 括 使 用 、 保 养 、 维 修 、 能 耗 、 保 险 、报 废 等 使 用 阶 段 的 费 用 。功 能 提 高 需 要 增 大 研 发 费 用 ， 但 是 可 以 降 低 使用 费 用 。如 果 前 期 阶 段 过 于 强 调 制 造 费 用 ， 造 成 质 量 下降 ， 会 引 起 使 用 阶 段 的 费 用 上 升 ， 最 终 造 成 寿命 周 期 成 本 升 高 。 功 能 的 价 值 分 析 基 本 思 路 ：在 一 个 产 品 或 一 个 部 件 里 ， 某 零 件 的 成 本 应 与 该零 件 的 功 能 重 要 性 相 称 （ v 1） 。如 果 零 件 成 本 很 高 ， 但 功 能 却 处 于 次 要 的 地 位 ，则 说 明 零 件 的 成 本 偏 高 ， 需 改 进 （ v1)。 （三）提高价值V的途径 V=F/C， 提 高 F， 同 时 降 低 C F不 变 ， 降 低 C 提 高 F， C不 变 F大 大 提 高 ， C稍 有 提 高 F略 有 下 降 ， C大 幅 度 降 低 新 产 品 的 微 型 化 科 技 新 成 果 在 新 产 品 中 应 用 新 产 品 的 艺 术 化 和 成 套 化 新 产 品 的 多 能 化 新 产 品 的 低 值 易 耗 化 价 值 工 程 可 以 带 来 良 好 的 经 济 效 益 ， 原 因在 于 ：（ 1） 通 过 开 展 VE活 动 可 以 在 研 发 阶 段 就 降 低 成 本 。（ 2） 可 以 克 服 分 头 设 计 的 片 面 性 。（ 3） 可 以 把 不 同 专 业 的 人 集 中 起 来 解 决 某 一 专 业 方 面 人 员 单 独 难 以 解 决 的 问 题 。 7、 新 方 案 能 满 足 要 求 吗 ？10、 方 案 实 施11、 成 果 评 价方 案 实 施 6、 新 方 案 的 成 本 是 多 少 ？6、 概 略 评 价 ； 7、 方 案 具 体 化8、 详 细 评 价 ； 9、 方 案 评 审 ；方 案 评 价 5、 有 其 它 方 法 实 现 这 个 功能 吗 ？5、 方 案 创 造方 案 创 造 3、 它 的 成 本 是 多 少 ？4、 它 的 价 值 是 多 少 ？4、 功 能 评 价功 能 评 价 2、 它 的 作 用 是 什 么 ？3、 功 能 定 义 和 系 统 化功 能 分 析 1、 这 是 什 么 ？1、 选 择 对 象2、 收 集 情 报确 定 VE工 作 对 象 详 细 步 骤基 本 步 骤 价 值 工 程 提 问 VE（ 价 值 工 程 ） 工 作 程 序 举 例：以 铁 皮 外 壳 的 暖 水 瓶 为 例 ， 说 明 功 能 定 义 的 方 法。 暖 水 瓶 功 能 定 义 表 产品及零部件名称 功 能 定 义暖水瓶 保持温度瓶胆 减少热传导，减少热辐射瓶外盖 保持清洁瓶塞 减少对流瓶外壳 支持瓶胆，保护瓶胆，固定瓶胆，增加美观。瓶嘴 方便使用 底托 支持瓶胆，保护瓶胆，固定瓶胆，增加美观。把手 方便使用，增加美观 举 例 ： 暖 水 瓶 功 能 系 统 图保 持 温 度 减 少 散 热维 护 瓶 胆方 便 使 用 方 便 安 装保 持 清 洁增 加 美 观 减 少 热 传 导减 少 对 流减 少 热 辐 射固 定 瓶 胆支 持 瓶 胆保 护 瓶 胆 本 章 重 点 回 顾影 响 生 产 流 程 设 计 的 主 要 因 素