生产运作系统的设计课件

第二篇第二篇生产运作系统的设计生产运作系统的设计第五章第五章产品选择、开发与设计产品选择、开发与设计 5.1产品的选择产品的选择5.2现代企业的现代企业的R&D5.3 产品设计与开发过程5.4 5.4 生产流程设计与选择生产流程设计与选择5.5 5.5 并行工程并行工程第二篇 生产运作系统的设计第五章 产品选择、开发与设计15.1产品的选择产品的选择产品的选择方法产品的选择方法（1）产品的寿命周期法；）产品的寿命周期法；（2）波士顿矩阵法；波士顿矩阵法；（3）收入利润分析法：有些企业采用收入）收入利润分析法：有些企业采用收入利润分析法对原有产品进行选择。利润分析法对原有产品进行选择。5.1 产品的选择产品的选择方法2（1）产品的寿命周期法）产品的寿命周期法（1）产品的寿命周期法3明星产品明星产品问号产品问号产品金牛产品金牛产品瘦狗产品瘦狗产品销售增长率销售增长率相对市场占有率相对市场占有率低低高高高高低低（2）波士顿矩阵法波士顿矩阵法明星产品问号产品金牛产品瘦狗产品销售增长率相对市场占有率低高4n问号产品区：成长期。问号产品区：成长期。n明明星星产产品品区区：成成熟熟期期，两两率率均均高高，应应采采取取发发展展战略，多投资以扩大产量。战略，多投资以扩大产量。n金金牛牛产产品品区区：成成熟熟期期后后期期。市市场场占占有有率率高高，销销量量大大，加加速速了了企企业业的的资资金金周周转转，为为企企业业其其他他产产品的发展提供了资金，应引起企业足够的重视。品的发展提供了资金，应引起企业足够的重视。n瘦瘦狗狗产产品品区区：衰衰退退期期，是是亏亏本本或或仅仅能能保保本本的的产产品品，企企业业应应根根据据产产品品销销售售量量的的高高低低和和盈盈利利状状况况采用不同的策略。采用不同的策略。问号产品区：成长期。5(3)(3)收入利润分析法收入利润分析法 1 2 3 4 5 6销售收入排序销售收入排序高高低低利润排序利润排序低低高高654321ABEFDC(3)收入利润分析法 1 2 6n对角线上方：收入位次较高，利润位次较低对角线上方：收入位次较高，利润位次较低措施：改进产品或收缩产量。措施：改进产品或收缩产量。n对角线下方：利润位次较高，收入位次较低对角线下方：利润位次较高，收入位次较低措施：重点发展。措施：重点发展。n对两指标都低的产品，企业可考虑放弃。对两指标都低的产品，企业可考虑放弃。n对角线上的产品可根据实际情况进行考虑。对角线上的产品可根据实际情况进行考虑。对角线上方：收入位次较高，利润位次较低75-2现代企业的现代企业的R&D产品概念产品概念目标市场目标市场产品选择产品选择营销营销生产组织生产组织计划与控制计划与控制检验出厂检验出厂生产生产技术研究技术研究产品设计产品设计工艺设计工艺设计产品开发（生产准备）产品开发（生产准备）5-2 现代企业的R&D产品概念目标市场产品选择 营8一、一、R&DR&D对企业未来的投保对企业未来的投保1、企业面临着3C的环境顾客（Customer）：需求多样化竞争（Competition）：加剧变化（Change）：政治、经济、社会环境发生变化2、大量客户化生产（Mass Customization)大量生产的方式生产批量很小的产品，需要在设备、技术、生产组织方面予以保证。企业要根据市场要求开发新产品，同时要根据市场情况主动开发产品，以求得竞争优势。一、R&D对企业未来的投保93、各国非常重视R&D一般都占到销售收入的4以上。在美国，制药业达到15。近年来各国R&DGDP比较值国家国家日本日本美国美国法国法国英国英国韩国韩国中国中国巴西巴西印度印度R&D/GDP2.72.92.62.72.422.082.00.50.71.10.93、各国非常重视R&D国家日本美国法国英国韩国中国巴西印度R10二、二、R&DR&D的分类与特征的分类与特征1 1、基础研究：指探索新的规律、创建基础性知识的工作。、基础研究：指探索新的规律、创建基础性知识的工作。纯基础研究：以探索新的规律，创造学术性知识为使纯基础研究：以探索新的规律，创造学术性知识为使命，与特定的应用、用途无关。命，与特定的应用、用途无关。又称纯理论研究，没有特又称纯理论研究，没有特定的商业目的；定的商业目的；目的基础研究：指为取得特定的应用、用途所需的新目的基础研究：指为取得特定的应用、用途所需的新知识或新规律而运用基础研究的方法所进行的研究。知识或新规律而运用基础研究的方法所进行的研究。2 2、应用研究：、应用研究：指将基础理论研究中开发的新知识、新理论应用于指将基础理论研究中开发的新知识、新理论应用于具体领域的科研工作，即运用通过基础研究所获得的知具体领域的科研工作，即运用通过基础研究所获得的知识，为创造新产品、新技术、新材料的技术基础而进行识，为创造新产品、新技术、新材料的技术基础而进行的研究。的研究。二、R&D的分类与特征1、基础研究：指探索新的规律、创建基113 3、技术开发研究：指将应用研究的成果经设计、试验而发展为新产品、技术开发研究：指将应用研究的成果经设计、试验而发展为新产品、新系统和新工程的科研活动。新系统和新工程的科研活动。4 4、三者区别、三者区别基础研究：目的就是寻求真理、扩展知识；成功率一般很低。基础研究：目的就是寻求真理、扩展知识；成功率一般很低。所以自由度大，没有严格的指标限制。所以自由度大，没有严格的指标限制。应用研究：目的是探索新知识应用的可能性，进而发明新事物（如应用研究：目的是探索新知识应用的可能性，进而发明新事物（如 纳米技术、新材料的发明），成功率较高，这种研究在纳米技术、新材料的发明），成功率较高，这种研究在 计划上有弹性，有战略方向，但期限较长。计划上有弹性，有战略方向，但期限较长。技术开发研究：将研究成果用于实践，完成新产品、新工艺，使之技术开发研究：将研究成果用于实践，完成新产品、新工艺，使之 实用化、商品化，成功率高，计划是硬性的，有明确的目标。实用化、商品化，成功率高，计划是硬性的，有明确的目标。3、技术开发研究：指将应用研究的成果经设计、试验而发展为新产12基础研究、应用研究和开发研究的对比说明基础研究、应用研究和开发研究的对比说明类别类别基础研究基础研究应用研究应用研究开发研究开发研究概念概念定义定义性质性质没有特定商业目的，以没有特定商业目的，以创新探索知识为目标的创新探索知识为目标的研究，称为基础研究。研究，称为基础研究。有特定目标运用基础研有特定目标运用基础研究的方法，进行的基础究的方法，进行的基础研究，称为定向基础研研究，称为定向基础研究，或称目标基础研究。究，或称目标基础研究。此类研究多在企业进行。此类研究多在企业进行。运用基础研究成果和有关运用基础研究成果和有关知识为创造新产品、新方法知识为创造新产品、新方法、新技术、新材料的技术基、新技术、新材料的技术基础所进行的研究础所进行的研究。利用基础研究、应利用基础研究、应用研究成果和现有用研究成果和现有知识为创造新产品、知识为创造新产品、新方法、新技术、新方法、新技术、新材料，以生产产新材料，以生产产品或完成工程任务品或完成工程任务而进行的技术研究而进行的技术研究活动活动。典型典型事例事例说明说明1法拉第发现电磁感法拉第发现电磁感应原理（发电原理）应原理（发电原理）；2麦克斯韦提出电磁麦克斯韦提出电磁波理论。波理论。1西门子制成励磁电机，西门子制成励磁电机，可以发电，但尚不能应用可以发电，但尚不能应用。2赫兹发现电磁波，制成赫兹发现电磁波，制成电磁波发生装置，使无线电电磁波发生装置，使无线电通信成为可能。通信成为可能。1爱迪生制成电爱迪生制成电机，建成电厂，建机，建成电厂，建立电力技术体系，立电力技术体系，迎来电世界迎来电世界。2.波波夫与马可尼波波夫与马可尼进行无线电通信获进行无线电通信获得成功，实现跨越得成功，实现跨越大洋的无线电通信，大洋的无线电通信，迎来电信时代。迎来电信时代。基础研究、应用研究和开发研究的对比说明基础研究应用研究开发研13三、产品生命周期与三、产品生命周期与R&DR&D 新产品的开发、企业新产品的开发、企业R&D活动的开活动的开展和产品生命周期有着密切联系。在产品展和产品生命周期有着密切联系。在产品生命周期的各阶段，生命周期的各阶段，R&D的内容、重点的内容、重点及数量都有不同变化。企业必须在整个产及数量都有不同变化。企业必须在整个产品生命周期各阶段进行相应的组织调整与品生命周期各阶段进行相应的组织调整与改革，以及按照产品生命周期不同阶段制改革，以及按照产品生命周期不同阶段制定的定的R&D策略。策略。三、产品生命周期与R&D 新产品的开发、企业14四、新产品的概念四、新产品的概念 何谓新产品？从不同的角度出发，可以对新产何谓新产品？从不同的角度出发，可以对新产品的概念作出不同的描述。一般来说，新产品应在品的概念作出不同的描述。一般来说，新产品应在产品性能、材料和技术性能等方面（或仅一方面）产品性能、材料和技术性能等方面（或仅一方面）具有先进性或独创性，或优于老产品。所谓先进具有先进性或独创性，或优于老产品。所谓先进性，指用新技术新材料产生的先进性，或由已有技性，指用新技术新材料产生的先进性，或由已有技术、经验技术和改进技术综合产生的先进性，所谓术、经验技术和改进技术综合产生的先进性，所谓独创性，一般是指产品由于采用新技术、新材料或独创性，一般是指产品由于采用新技术、新材料或引进技术所产生的全新产品或在某一市场范围内属引进技术所产生的全新产品或在某一市场范围内属于全新产品。于全新产品。四、新产品的概念 何谓新产品？从不同的角度出发15一）新产品的分类一）新产品的分类1、按新产品性质不同可分为：、按新产品性质不同可分为：创新新产品创新新产品改进新产品改进新产品换代新产品换代新产品一）新产品的分类1、按新产品性质不同可分为：161 1）全新产品：具有新原理、新技术、新结构、新工艺、）全新产品：具有新原理、新技术、新结构、新工艺、新材料等特征，与现有任何产品毫无共同之处。新材料等特征，与现有任何产品毫无共同之处。2 2）改进新产品：对现有产品改进性能，提高质量，或求）改进新产品：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。得规格型号的扩展，款式花色的变化而产生的新品种。（同时单缸的，增加不同的功能。）（同时单缸的，增加不同的功能。）3 3）换代新产品：适合新用途、满足新需要、在原有产品）换代新产品：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）造出来的产品。（如洗衣机、单缸、双缸、全自动）1）全新产品：具有新原理、新技术、新结构、新工艺、新材料等特172、按新产品地域范围不同可分为、按新产品地域范围不同可分为 国际新产品国际新产品国内新产品国内新产品地区新产品地区新产品本企业新产品本企业新产品2、按新产品地域范围不同可分为181 1）国际新产品：是指在国际上第一次生产和销）国际新产品：是指在国际上第一次生产和销售的产品。售的产品。2 2）国内新产品：是指国外已有但在国内是第一）国内新产品：是指国外已有但在国内是第一次生产和销售的产品。次生产和销售的产品。3 3）地区新产品：是指国内其他地区已有但在本）地区新产品：是指国内其他地区已有但在本区域尚属第一次生产和销售的产品。区域尚属第一次生产和销售的产品。4 4）本企业新产品：对本企业新，对市场来说并）本企业新产品：对本企业新，对市场来说并不新，但企业不会完全仿照本市场已有产品，而不新，但企业不会完全仿照本市场已有产品，而是在造型、外观、零部件等方面作改动后推向市是在造型、外观、零部件等方面作改动后推向市场。场。1）国际新产品：是指在国际上第一次生产和销19二）新产品发展的方向可以有二）新产品发展的方向可以有以下几个方面以下几个方面(1)多能化多能化(2)复合化复合化(3)微型化微型化(4）简化）简化二）新产品发展的方向可以有以下几个方面(1)多能化20五、新产品开发的动力模式五、新产品开发的动力模式1 1、技术导向型：指按照被称为、技术导向型：指按照被称为Seed TheorySeed Theory的方式的方式进行新产品开发，即从最初的科学探索出发开进行新产品开发，即从最初的科学探索出发开发新产品，以供给的变化带动需求的产生和变发新产品，以供给的变化带动需求的产生和变化。化。技术推动：技术推动：技术研究技术研究生产产品生产产品推向市场推向市场五、新产品开发的动力模式1、技术导向型：指按照被称为Seed212 2、市场导向型：、市场导向型：是按照所谓是按照所谓Need TheoryNeed Theory方式，从市场需求出发进行方式，从市场需求出发进行新产品开发。即通过市场调查来了解市场需要什么样新产品开发。即通过市场调查来了解市场需要什么样的新产品，然后对其作为商品来说在生产技术、价格、的新产品，然后对其作为商品来说在生产技术、价格、性能等方面的特性进行研究，进而再通过该新产品商性能等方面的特性进行研究，进而再通过该新产品商品化后的销售预测来决定是否开发。市场导向型产品品化后的销售预测来决定是否开发。市场导向型产品是以是以“市场市场研究开发研究开发生产生产市场市场”的模式出现的，的模式出现的，即把市场需求代入研究。即把市场需求代入研究。市场调查市场调查研究开发研究开发生产生产推向市场推向市场2、市场导向型：是按照所谓Need Theory方式，22其它因素：政府鼓励其它因素：政府鼓励企业家偏好企业家偏好其它因素：政府鼓励23例子例子1、技术导向型：美国西屋公司发明了晶体管，日本索尼公司购买了晶体管，创造了世界范围的大市场，但在晶体管之前，市场根本不知道晶体管，这种需求是潜在的。自19世纪以来，前所未有的产品一个接一个地创造出来，从汽车、飞机、大炮到电影、电视、计算机、大哥大，技术导向型产品构成了众多企业的生产内容，每一种新产品都带起一串企业，甚至构成一个行业，创造大规模的市场需求，引发激烈的市场竞争。美国的英特尔、杜邦公司、日本索尼。例子1、技术导向型：242 2、市场导向型、市场导向型 技术导向型虽可以先发制人，创造一个大市场。但技术导向型虽可以先发制人，创造一个大市场。但是，市场一旦从潜在转为现实，就开始分化，顾客在花色、是，市场一旦从潜在转为现实，就开始分化，顾客在花色、性能、品种和价格上不断产生新的愿望，形成不同层次的性能、品种和价格上不断产生新的愿望，形成不同层次的市场，造成需求的差别化、细分化，谁能够满足不同层次市场，造成需求的差别化、细分化，谁能够满足不同层次的期望谁就能够的期望谁就能够“后发之人后发之人”。例如：美国的奇尼恩公司开发了收音机、电视机、调例如：美国的奇尼恩公司开发了收音机、电视机、调频立体声系统等多个品种，在六十年代一直是收音机和电频立体声系统等多个品种，在六十年代一直是收音机和电视机市场的最大供货商，但视机市场的最大供货商，但7070年代末却不得不退出整个家年代末却不得不退出整个家用广播电视行业。用广播电视行业。例如：日本汽车企业：小型、耗油量低。例如：日本汽车企业：小型、耗油量低。2、市场导向型 技术导向型虽可以先发制人，创造一个大25当今市场导向型和技术导向型同样重要，一方当今市场导向型和技术导向型同样重要，一方面技术进步日新月异，另一方面市场需求日益多面技术进步日新月异，另一方面市场需求日益多样化。企业要根据其特点以及内外部环境决定自样化。企业要根据其特点以及内外部环境决定自己的策略。己的策略。当今市场导向型和技术导向型同样重要，一方26六、新产品开发面临的压力六、新产品开发面临的压力 目前，新产品开发面临着费用高、成目前，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。功率低、风险大、回报下降等压力。GregA.Stevens和和JamesBurley调查统调查统计后提出：计后提出：3000个新产品的原始想法，只个新产品的原始想法，只有有1个成功。个成功。六、新产品开发面临的压力 目前，新产品开发面临着27七、西方企业七、西方企业R&D的新动向的新动向 1R&D发展战略由军用转向民用为主。发展战略由军用转向民用为主。2各国政府加大对企业各国政府加大对企业R&D的扶持力度。的扶持力度。3充分审视充分审视R&D机构建设和人员选拔。机构建设和人员选拔。4R&D实现手段更加多样化。实现手段更加多样化。5形成企业形成企业R&D全球化新趋势。全球化新趋势。七、西方企业R&D的新动向 1R&D发展战略由军用转向民用285.3 产品设计与开发过程n 4.3.1 产品构思n 4.3.2 结构设计过程n 4.3.3 工艺设计过程n 4.3.4 产品设计的原则和绩效评价5.3 产品设计与开发过程 4.3.1 产品构思295.3.1 产品构思n 一般产品开发过程由以下三阶段构成:n产品构思n结构设计（总体设计、技术设计、详细设计）n工艺设计5.3.1 产品构思 一般产品开发过程由以下三阶段构成:30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 协调结果中间结果中间结果干预指令图图41：产品设计过程描述：产品设计过程描述5.3.1产品构思（续）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31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图42:产品构思来源图产品构思来源图5.3.1 产品构思（续）产品开构R&D对市场需求来源于来源于开始图42:产品构思来325.3.2 结构设计过程n 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。n 设计阶段决定了产品的性能、质量、成 本。n 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，（见图43）5.3.2 结构设计过程 产品结构设计过程包括从明确设计任务335.3.2 结构设计过程（续）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NNYYCAD图图43：结构设计过程：结构设计过程5.3.2 结构设计过程（续）市场需求分析工作图设计结构设计345.3.2 结构设计过程（续）n 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。n 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。5.3.2 结构设计过程（续）总体设计355.3 结构设计过程（续）n 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。5.3 结构设计过程（续）工作图设计365.3.3 工艺设计过程n 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。5.3.3 工艺设计过程 工艺过程设计375.3.3 工艺设计过程（续）n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5.3.3 工艺设计过程（续）工艺过程设计的程序包括：决定加385.3.4 产品设计的原则 和绩效评价n 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）。5.3.4 产品设计的原则 和绩效评价 39有些人是这样看待我们n设计师俯身在桌上，设计师俯身在桌上，n奇异的东西在他脑中蕴藏，奇异的东西在他脑中蕴藏，n他边擦着晃动的脑袋边嘟哝：他边擦着晃动的脑袋边嘟哝：n“我怎样才能把这东西弄得难以加工我怎样才能把这东西弄得难以加工?n如果这个部件在这里画得笔直，如果这个部件在这里画得笔直，n我肯定这东西会加工得很出色，我肯定这东西会加工得很出色，n它会易于车削和钻孔，它会易于车削和钻孔，n它决不会使机械师头痛。它决不会使机械师头痛。n我最好在那里弄成一个直角，我最好在那里弄成一个直角，有些人是这样看待我们设计师俯身在桌上，40续n再来看看这些小子怎样急得直跺脚。再来看看这些小子怎样急得直跺脚。n现在我来设计那个安放盖子的洞，现在我来设计那个安放盖子的洞，n把它放在这里他们将难以钻孔。把它放在这里他们将难以钻孔。n现在这零件将无法加工，我敢打赌，现在这零件将无法加工，我敢打赌，n因为它既放不进闸瓦，又放不进卡盘，因为它既放不进闸瓦，又放不进卡盘，n它既不能钻，又不能磨，它既不能钻，又不能磨，n这个设计，真是第一流。这个设计，真是第一流。”n他又看了一下，欢呼道：他又看了一下，欢呼道：n“最后一一胜利是属于我的最后一一胜利是属于我的n它甚至连铸造也不能够。它甚至连铸造也不能够。”续再来看看这些小子怎样急得直跺脚。41生产运作系统的设计课件42质量功能配置质量功能配置QFD 质量功能配置质量功能配置，英文简称，英文简称QFD(QualityFunctionDeployment)、运用这种方法，可、运用这种方法，可以将顾客的要求转化为产品设计和工程设计以将顾客的要求转化为产品设计和工程设计特征，并配置到产品制造过程的各工序和生特征，并配置到产品制造过程的各工序和生产过程中，从而保证最终产品最大限度地满产过程中，从而保证最终产品最大限度地满足用户的要求。足用户的要求。质量功能配置QFD 质量功能配置，英文简43质量功能配置质量功能配置QFD的基本结构的基本结构产品特征产品特征顾客需求顾客需求产产品品规规划划矩矩阵阵零件特征零件特征产品特征产品特征零零件件配配置置矩矩阵阵工艺操作工艺操作零件特征零件特征工工艺艺规规划划矩矩阵阵生产要求生产要求工艺操作工艺操作生生产产规规划划矩矩阵阵产品特征产品特征零件特征零件特征工艺操作工艺操作质量功能配置QFD的基本结构产品特征顾客需求产品规划 矩 阵44下图为橡胶鞋制造商为满足顾客的需求，下图为橡胶鞋制造商为满足顾客的需求，进行的质量功能配置过程进行的质量功能配置过程产品品特征特征顾客客需求需求硬硬度度弹性性抗抗断断裂裂强强度度涂涂料料厚厚度度橡橡胶胶厚厚度度橡橡胶胶比比重重我我们与与竞争者争者相比的相比的质量水量水平平不易退色不易退色3111911使用年限使用年限长3339131轻便便5111139舒适舒适5391133重要程度重要程度326240404266技技术规格格我我们与与竞争争相比的技相比的技术水平水平权重权重关系关系9-强强3-中中1-弱弱下图为橡胶鞋制造商为满足顾客的需求，45橡胶鞋的橡胶鞋的QFD质量屋构造过程质量屋构造过程工工艺特征特征产品品特征特征涂涂料料粘粘度度挤压强强度度硫硫含含量量搅拌拌速速度度煮煮炼温温度度硬度硬度涂料厚度涂料厚度抗断裂强度抗断裂强度弹性弹性重要程度重要程度权重权重橡胶鞋的QFD质量屋构造过程 465.3.4 产品设计的原则 和绩效评价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表5 51 1：产品开发绩效评价指标：产品开发绩效评价指标5.3.4 产品设计的原则 和绩效评价绩475.3.5 产品设计方案的技术经济分析产品设计方案的技术经济分析追加投资回收期法追加投资回收期法n1、计算基本投资计算基本投资C：L单位产品的材料费和外购件费；单位产品的材料费和外购件费；G制造单位产品的基本工资；制造单位产品的基本工资；A车间经费车间经费/生产工人基本工资；生产工人基本工资；B企业管理费企业管理费/生产工人基本工资；生产工人基本工资；C=L+G（1+A+B）5.3.5 产品设计方案的技术经济分析 追加投资回收期法48n2、计算年使用费计算年使用费SC0年折旧费；年折旧费；C1年工具费；年工具费；C2年修理费；年修理费；C3年动力费；年动力费；C4其它费用其它费用S=C0+C1+C2+C3+C4追加投资回收期追加投资回收期T=（C2-C1）/（S1-S2）2、计算年使用费S495 54 4 生产流程设计与选择生产流程设计与选择一、生产流程分类一、生产流程分类1 1、按产品（、按产品（ProductfocusedProductfocused）进行的生产流程进行的生产流程2 2、按加工路线（、按加工路线（ProcessfocusedProcessfocused）进行的生产流程进行的生产流程以产品或提供的服务为对象，按照生产或提供服务的生产要求，组织相以产品或提供的服务为对象，按照生产或提供服务的生产要求，组织相应的生产设备或设施，形成流水般的连续生产，有时又称为流水线。应的生产设备或设施，形成流水般的连续生产，有时又称为流水线。汽车装配线、电视机装配线汽车装配线、电视机装配线对象专业化对象专业化以所要完成的加工内容为依据，构成生产流程，设备与人力按照工艺以所要完成的加工内容为依据，构成生产流程，设备与人力按照工艺内容组织成一个生产单位，每一个生产单位只完成相同或相似的工艺内内容组织成一个生产单位，每一个生产单位只完成相同或相似的工艺内容的加工任务。容的加工任务。适用于多品种中小批量生产或单件生产适用于多品种中小批量生产或单件生产工艺专业化工艺专业化3 3、按项目（、按项目（ProjectProject）进行的生产流程进行的生产流程54 生产流程设计与选择一、生产流程分类1、按产品（P50二、产品产品流程矩阵流程矩阵产产 品品生产流程生产流程单件生产单件生产成批生产成批生产大量生产大量生产连续生产连续生产 顾客化顾客化（低产量）（低产量）多品种多品种（中低产量）（中低产量）品种较多品种较多（中批生产）（中批生产）标准化生产标准化生产（大量生产）（大量生产）柔性柔性,单位成单位成本本高高低低 广告广告重型机器重型机器中型机器中型机器食品加工食品加工汽车装配汽车装配 电视机电视机食糖食糖面粉面粉二、产品流程矩阵产 品生产流程单件生产成批生产大51三、影响生产流程设计的主要因素三、影响生产流程设计的主要因素 产品产品/服务需求性质服务需求性质 自制自制外购决策外购决策 生产柔性生产柔性 产品产品/服务质量服务质量 接触顾客的程度接触顾客的程度三、影响生产流程设计的主要因素 产品/服务需求性质52四、生产流程选择决策四、生产流程选择决策生产单位形生产单位形式的选择式的选择1 1、分析品种、产量选择方案、分析品种、产量选择方案对象专业化形对象专业化形式，大量生产式，大量生产对象专业化形对象专业化形式，批量生产式，批量生产成组生产成组生产单元单元工艺专业化形式工艺专业化形式ABCDO品种品种批批量量品种产量变化与生产单位形式的关系品种产量变化与生产单位形式的关系四、生产流程选择决策生产单位形式的选择1、分析品种、产量532 2、对选择的方案进行经济上的分析对选择的方案进行经济上的分析1025产量（万件）产量（万件）O50111225对象（产品）式对象（产品）式成组生产单元成组生产单元工艺式工艺式费用费用（万元）（万元）不同生产过程方案的费用变化不同生产过程方案的费用变化2、对选择的方案进行经济上的分析1025产量（万件）O5543、运用运用“经营杠杆经营杠杆”进行经济分析进行经济分析EPEP2 2产量产量对象式对象式成组生产单元成组生产单元销售收销售收入入 不同生产流程方案的经营杠杆不同生产流程方案的经营杠杆EPEPEPEP1 13、运用“经营杠杆”进行经济分析EP2产量对象式成组生产单555-5 并行工程产品开发组织的新并行工程产品开发组织的新方法方法1 1、串行开发流程、串行开发流程需求结构设计工艺设计制造（a）串行过程5-5 并行工程产品开发组织的新 562 2、串行设计的弊端、串行设计的弊端（1 1）部门之间缺乏协调、互相不理解；）部门之间缺乏协调、互相不理解；（2 2）时间长；）时间长；（3 3）设计的产品不能满足顾客需求，制造性、）设计的产品不能满足顾客需求，制造性、装配性差；装配性差；（4 4）产品设计阶段，工艺、制造人员不能加）产品设计阶段，工艺、制造人员不能加 入，不能及早发现缺陷，费用高。入，不能及早发现缺陷，费用高。2、串行设计的弊端（1）部门之间缺乏协调、互相不理解；57二、并行的产品设计方法二、并行的产品设计方法1 1、并行工程的定义、并行工程的定义 并行工程是对产品及其相关过程，包括制造过程和支持并行工程是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。过程，进行并行、一体化设计的一种系统化方法。并行过程见图并行过程见图b b：（b b）并行过程并行过程二、并行的产品设计方法1、并行工程的定义（b）并行过程58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质量人员设计人员设计人员装配人员装配人员营销人员营销人员环保人员环保人员供应人员供应人员顾客顾客制造人员制造人员并行工程的人员构成开发小组质量人员设计人员装配人员营销人员59n案例：飞机制造公司采用并行工程案例：飞机制造公司采用并行工程n航空武器装备的研制长期以来一直采用传航空武器装备的研制长期以来一直采用传统的统的串行工作串行工作方法，遵循方法，遵循“方案设计方案设计初步设初步设计计详细初步设计详细初步设计详细设计详细设计试制生产试制生产试试飞鉴定飞鉴定设计修改设计修改”的流程。由于在研制设计的流程。由于在研制设计的早期不能很好地考虑下游可制造性、可装配的早期不能很好地考虑下游可制造性、可装配性、可维护性、质量保证等多种因素，使所研性、可维护性、质量保证等多种因素，使所研制地产品存在很多缺陷，就必然会要求对设计制地产品存在很多缺陷，就必然会要求对设计进行反复更改，造成设计改动量大，研制周期进行反复更改，造成设计改动量大，研制周期长、成本高，不能快速形成批量生产能力，不长、成本高，不能快速形成批量生产能力，不能满足国防建设地需要。能满足国防建设地需要。案例：飞机制造公司采用并行工程60波音公司在波音波音公司在波音777机型的研制过程中机型的研制过程中成立了成立了238个协同工作小组实施个协同工作小组实施并行工程并行工程，采用了全新的采用了全新的“并行产品定义并行产品定义”的概念，并的概念，并采采用全球广域的异地无纸设计和制造技术（全用全球广域的异地无纸设计和制造技术（全数字化定义和数字化预装配），其结果是使数字化定义和数字化预装配），其结果是使飞机设计制造周期大大缩短，从波音飞机设计制造周期大大缩短，从波音757、767的的910年，缩短到波音年，缩短到波音777的的4.5年，并年，并实现了从设计到试飞一次成功的目标。实现了从设计到试飞一次成功的目标。波音公司在波音777机型的研制过程中612、产品设计时要考虑的因素、产品设计时要考虑的因素并行工程力图从一开始就考虑到从概念形成到产品报废的所并行工程力图从一开始就考虑到从概念形成到产品报废的所有因素。各因素见下表：有因素。各因素见下表：过程过程需求阶段需求阶段设计阶段设计阶段制造阶段制造阶段营销阶段营销阶段使用阶段使用阶段终止阶段终止阶段应考虑应考虑的因素的因素顾客需求顾客需求降低成本降低成本易制造易制造竞争力竞争力（低成本、（低成本、标新立异）标新立异）可靠性可靠性环境保护环境保护可维护性可维护性产品功能产品功能提高效率提高效率易装配易装配操作简便操作简便2、产品设计时要考虑的因素并行工程力图从一开始就考虑到从概623 3、并行工程的主要思想、并行工程的主要思想（1）设计的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及生产准备文件。（2）产品设计过程中各活动并行交叉进行。（3）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集成，实现技术、资源、过程在设计中的集成。3、并行工程的主要思想（1）设计的同时考虑产品生命周期的所634、并行的产品开发流程图、并行的产品开发流程图概念设计结构概念方案工艺概念方案初步设计产品初步方案工艺初步方案详细设计产品详细方案工艺详细方案4、并行的产品开发流程图概念设计结构概念方案工艺概念方案初步645、并行设计的特点（1 1）各设计阶段的划分只标志着产品和设计的粒度和清晰度。）各设计阶段的划分只标志着产品和设计的粒度和清晰度。粒度粒度-指设计人员在设计过程中所考虑和处理问题要素的大小；指设计人员在设计过程中所考虑和处理问题要素的大小；清晰度清晰度-指表明设计对象在相应粒度水平上的确定程度的度量。指表明设计对象在相应粒度水平上的确定程度的度量。（2 2）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）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。设计向前循环一次，粒度减少，信息清晰度增到清晰渐进演化。设计向前循环一次，粒度减少，信息清晰度增加。加。（3 3）产品设计过程和工艺设计过程不是顺序进行，而是并行展）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。开，同时进行。5、并行设计的特点（1）各设计阶段的划分只标志着产品和设计656、实施并行工程需要做的变革（1 1）过程重构，建立集成的、并行的产品开发过程。）过程重构，建立集成的、并行的产品开发过程。（2 2）组织的重构，建立跨部门、跨专业的开发小组。）组织的重构，建立跨部门、跨专业的开发小组。（3 3）采取必要的措施。见表：）采取必要的措施。见表：阶段阶段需求阶段需求阶段设计阶段设计阶段制造阶段制造阶段营销阶营销阶段段使用阶段使用阶段终止阶终止阶段段措施措施顾客参与顾客参与质量功能部质量功能部署署CAD/CAPPCAD/CAPPVRPVRP、GTGTDFM/DFADFM/DFA价值工价值工程程工业工程工业工程绿色制绿色制造造6、实施并行工程需要做的变革（1）过程重构，建立集成的、并行66工业工程是什么？工业工程是什么？There is always a Better way工业工程是什么？There is always a Bet67举例举例 美国的吉尔布雷斯砌砖的动作研究：美国的吉尔布雷斯砌砖的动作研究：工人之工作量大增，其砌每一砖之动作工人之工作量大增，其砌每一砖之动作由由1818次减至次减至5 5次，工人经训练后，老法每次，工人经训练后，老法每小时原只能砌小时原只能砌120120块，用新法则可砌块，用新法则可砌350350块，工作效率增加近块，工作效率增加近200200。经过纪氏的。经过纪氏的动作分析，确定了最好的砌砖方法。动作分析，确定了最好的砌砖方法。由此发展成日后的动作研究（由此发展成日后的动作研究（motion motion studystudy）。）。举例 美国的吉尔布雷斯砌砖的动作研究：68并行工程并行工程串行工程串行工程产品质量产品质量 较好较好设计和制造人员之间设计和制造人员之间沟通不足，无法使质沟通不足，无法使质量达到最优量达到最优生产成本生产成本 制造成本低，设计成制造成本低，设计成本高本高制造成本高，设计成制造成本高，设计成本低本低生产柔性生产柔性 适用于多品种，小批适用于多品种，小批量生产；适用于高新量生产；适用于高新技术产业产品技术产业产品适用于品种少，大批适用于品种少，大批量生产量生产,适用于低技术适用于低技术产业产品产业产品产品创新产品创新 创新速度快创新速度快难以适应市场不断变难以适应市场不断变化的需求化的需求并行工程 串行工程产品质量 较好 设计和制造人员之间沟通不足69三、并行工程技术并行工程技术1 1、虚拟设计、虚拟设计 面向并行工程的设计模式体现了开发过程的集成。面向并行工程的设计模式体现了开发过程的集成。PDMPDM发展成为发展成为CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM系统的集成平台。系统的集成平台。InternetInternet使设计集成的范围更加广泛。使设计集成的范围更加广泛。STEPSTEP标准作为设计开发的标准接口。标准作为设计开发的标准接口。三、并行工程技术1、虚拟设计702、产品数据管理（PDM）基于基于Internet/IntranetInternet/Intranet平台的平台的PDMPDM系统，支持全系统，支持全球化虚拟企业的信息管理。球化虚拟企业的信息管理。面向对象技术的应用及信息模型的标准化。面向对象技术的应用及信息模型的标准化。PDMPDM与与MRPMRP的相互渗透。的相互渗透。流程管理、项目管理和配置管理的功能越来越强。流程管理、项目管理和配置管理的功能越来越强。2、产品数据管理（PDM）基于Internet/Intr713、产品系列化、零件标准化、通用化 产品产品 系列化是对相同的设计依据、相同的结构系列化是对相同的设计依据、相同的结构性和相同使用条件的产品，将其基本尺寸和参数性和相同使用条件的产品，将其基本尺寸和参数按一定的规律编排，建立产品系列型谱，以减少按一定的规律编排，建立产品系列型谱，以减少产品品种，简化设计。产品品种，简化设计。零件标准化是在产品系列化的基础上，在企业零件标准化是在产品系列化的基础上，在企业内不同型号的产品之间扩大相同的通用零部件。内不同型号的产品之间扩大相同的通用零部件。零件通用化是按国家标准生产零部件。零件通用化是按国家标准生产零部件。3、产品系列化、零件标准化、通用化 产品 系列化是对724 4、成组技术、成组技术成组技术是一种利用零件的相似性来组织成组技术是一种利用零件的相似性来组织生产的原理和方法。生产的原理和方法。4、成组技术成组技术是一种利用零件的相似性来组织生产的原理73成组单元成组单元原原材材料料线切割线切割钻钻磨磨铣铣车车铣铣焊接焊接磨磨油漆油漆成成品品成组单元原材料线切割钻磨铣车铣焊接磨油漆成品74(a)运用成组技术之前运用成组技术之前(a)运用成组技术之前 75(b）运用成组技术之后运用成组技术之后(b）运用成组技术之后 765 5、减少变化方案（、减少变化方案（VRPVRP）将产品成本分为功能成本、变化成将产品成本分为功能成本、变化成本和控制成本，通过寻求三种成本本和控制成本，通过寻求三种成本间的均衡来达到控制产品成本、生间的均衡来达到控制产品成本、生产多样化产品的目的。产多样化产品的目的。5、减少变化方案（VRP）将产品成本分为功能成本、变化77VRPVRP以产品系列为研究对象，系统地归纳了减少以产品系列为研究对象，系统地归纳了减少变化的五项技术：变化的五项技术：（1 1）固定）固定/可变技术可变技术（2 2）模块化技术）模块化技术（3 3）功能复合和集成技术）功能复合和集成技术（4 4）范围划分技术）范围划分技术（5 5）趋势分析技术）趋势分析技术VRP以产品系列为研究对象，系统地归纳了减少变化的五项技术：78介绍几种高效的生产流程介绍几种高效的生产流程：1、流水生产：、流水生产：特点：特点：（1）工作地的专业化程度比较高；）工作地的专业化程度比较高；（2）设备（或工作地）按照工艺顺序排列；）设备（或工作地）按照工艺顺序排列；（3）工艺过程是封闭的（按对象专业化原则）；）工艺过程是封闭的（按对象专业化原则）；（4）产的节奏性强（严格按节拍进行生产）。）产的节奏性强（严格按节拍进行生产）。介绍几种高效的生产流程：1、流水生产：79单一对象流水线的组织设计单一对象流水线的组织设计 1）节节拍拍：流流水水线线上上平平均均出出产产一一件件产产品品的的时时间间R=F效效/NF效效：年有效工作时间。：年有效工作时间。N：年产量）年产量）节节奏奏：平平均均出出产产一一批批产产品品的的时时间间，其其值值为为：n.R（n=批量）；批量）；2)工序同期化：工序同期化：r/R10.851.05；3)设备数；设备数；4）流水线上所需工人数：）流水线上所需工人数：（1）以手工操作为主的流水线）以手工操作为主的流水线（2）以机械加工为主的流水线）以机械加工为主的流水线单一对象流水线的组织设计 1）节拍：流水线上平均出产一件产品802、成组技术、成组技术成组技术的概念始于成组技术的概念始于20世纪世纪50年代的前年代的前苏联，由米特洛凡诺夫首先提出。当时苏联，由米特洛凡诺夫首先提出。当时称为成组工艺，目的是解决零件品种多、称为成组工艺，目的是解决零件品种多、批量小带来的问题。他把结构、工艺路批量小带来的问题。他把结构、工艺路线相似的零件构成一个零件组，在零件线相似的零件构成一个零件组，在零件组中选择一个典型零件，并根据典型零组中选择一个典型零件，并根据典型零件选择配套的设备和工艺装备，通过扩件选择配套的设备和工艺装备，通过扩大零件组的大零件组的“组批量组批量”来降低单件小批来降低单件小批生产的成本。生产的成本。2、成组技术 成组技术的概念始于20世纪50年代的813、柔性制造系统（、柔性制造系统（FMS）由计算机控制的，由若干台数控机床由计算机控制的，由若干台数控机床（NC）/加工中心（加工中心（MC）和自动装卸运送系统组和自动装卸运送系统组成的自动化制造系统。成的自动化制造系统。特点：较高的柔性特点：较高的柔性3、柔性制造系统（FMS）由计算机控制的，由若干台数控机床82（1）机器柔性；）机器柔性；（2）加工的柔性，能同时加工多种零件或多零）加工的柔性，能同时加工多种零件或多零件加工；件加工；（3）产品柔性，对不同产品的适应能力强；）产品柔性，对不同产品的适应能力强；（4）流程柔性，可根据需要变更加工流程；）流程柔性，可根据需要变更加工流程；（5）批量柔性，尤其适应多品种、小批量生产；）批量柔性，尤其适应多品种、小批量生产；（6）扩展柔性，便于将来扩展。）扩展柔性，便于将来扩展。（1）机器柔性；83