教案—第3章-产品开发与设计(N)课件

第三章 产品开发与设计 u 产品开发的决策u 产品设计u 工艺设计u 新产品试制和鉴定u 计算机及信息技术在产品开发中的应用u 战略联盟在产品开发中的应用1第三章 产品开发与设计 产品开发的决策1产品的选择及其影响因素产品的选择及其影响因素v 产品选择产品选择 是指根据市场行情筛选那些能够顺应和满足顾客需是指根据市场行情筛选那些能够顺应和满足顾客需求的产品和服务，同时又能够为企业创造利润并保持竞争优势求的产品和服务，同时又能够为企业创造利润并保持竞争优势得以继续发展的策略。得以继续发展的策略。v 产品选择应考虑的因素产品选择应考虑的因素 产品的市场潜力产品的市场潜力 产品的收益性产品的收益性 市场竞争性市场竞争性 可利用的资源条件可利用的资源条件 技术水平和生产能力技术水平和生产能力 经销能力经销能力 国家政策、法律、法规等要求国家政策、法律、法规等要求2产品的选择及其影响因素 产品选择 是指根据市场行情筛选那些产品开发与设计工作的主要内容产品开发与设计工作的主要内容 产品开发决策产品开发决策 调查与预测分析调查与预测分析 产品构思创意及筛产品构思创意及筛选选 产品寿命周期分析产品寿命周期分析 产品开发时机选择产品开发时机选择 产品开发的策略选产品开发的策略选择择 产品开发的方式选产品开发的方式选择择试制鉴定试制鉴定 正正式式生生产产产品设计产品设计 工艺设计工艺设计编制技术任编制技术任务书务书 方案设计方案设计 技术设计技术设计 工作图设计工作图设计工艺分析与工艺分析与审查审查 拟定工艺方拟定工艺方案案 编制工艺规编制工艺规程程 工装设计与工装设计与制造制造样品试制和样品试制和鉴定鉴定小批试制和小批试制和鉴定鉴定反馈反馈 反馈反馈 3产品开发与设计工作的主要内容 产品开发决策 调查与预测分析 个性化定制生产个性化定制生产研究与开发研究与开发“一对多一对多”“一对一一对一”增强企业柔性增强企业柔性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现代企业的现代企业的R&D生产柔性生产柔性：顾客对产品规格、型号、数量、质量和交货：顾客对产品规格、型号、数量、质量和交货期等要求的独立性和随机性导致企业生产任务不断变动。期等要求的独立性和随机性导致企业生产任务不断变动。设计柔性设计柔性：指快速开发新产品和改造老产品的能力。：指快速开发新产品和改造老产品的能力。4个性化定制生产研究与开发“一对多”“一对一”增强企业柔第一节第一节 产品开发的决策产品开发的决策 新产品是什么？新产品是什么？新产品是指在原理、用途、性能、结构、新产品是指在原理、用途、性能、结构、材质和技术特征等方面或多方面比老产品有显材质和技术特征等方面或多方面比老产品有显著改进和提高著改进和提高,或独创的、具有使用价值和推广或独创的、具有使用价值和推广价值，可产生明显经济效益的产品。价值，可产生明显经济效益的产品。特征：新颖性、先进性、经济性、风险性特征：新颖性、先进性、经济性、风险性 新产品新产品5第一节 产品开发的决策 新产品是什么？新产品是指在原全新产品全新产品换代产品换代产品改进产品改进产品采用新原理、新结构、新技术、新材料采用新原理、新结构、新技术、新材料等制成，应用新的科学发现和有关的基等制成，应用新的科学发现和有关的基础研究、应用研究的成果，具有某种科础研究、应用研究的成果，具有某种科学技术突破而形成的新产品。学技术突破而形成的新产品。产品基本原理不变，因部分采用新材产品基本原理不变，因部分采用新材料、新元器件和新技术制成，性能有料、新元器件和新技术制成，性能有飞跃提高的新产品。飞跃提高的新产品。采用各种改进技术制造，对老产品进采用各种改进技术制造，对老产品进行改进和完善，使性能、功能、质量、行改进和完善，使性能、功能、质量、外观等有一定提高的产品。外观等有一定提高的产品。新产品新产品6全新产品换代产品改进产品采用新原理、新结构、新技术、新材料等产品开发是什么？产品开发是什么？产品开发就是企业在开发新产品、改造老产品、产品开发就是企业在开发新产品、改造老产品、采用新技术和改变生产组织时所进行的一系列技术采用新技术和改变生产组织时所进行的一系列技术活动。活动。产品开发产品开发 生产方法开发生产方法开发 生产手段开发生产手段开发 产品开发产品开发7产品开发是什么？产品开发就是企业在开发新产品、改造老产品开发的动力产品开发的动力 n 外部环境因素外部环境因素l 技术推动技术推动 l 市场牵引市场牵引 l 同行竞争同行竞争 l 政府政策激励政府政策激励 产业政策产业政策 投资政策投资政策 税收政策税收政策n 内部环境因素内部环境因素 l 企业的主体地位企业的主体地位 l 企业家的创新精神企业家的创新精神新产品开发的构思创意新产品开发的构思创意8产品开发的动力 外部环境因素 内部环境因素 新产品开发创意的来源创意的来源 n 企业外部企业外部l 经销商经销商 l 产品许可经营者产品许可经营者 l 发明者发明者n 企业内部企业内部 l 公司经理公司经理l 公司员工公司员工 l 研发部门研发部门新产品开发的构思创意新产品开发的构思创意9创意的来源 企业外部 企业内部 新产品开发的构思创意9构思创意的方法构思创意的方法 收集法问题分析法 功能分析法系统方法创造性方法l文献、资料l 技术发明、专利、许可证l 替代产品l 用户的意见和建议l 企业内部的产品改进建议l 故障分析l功能分析l功效分析l属性扩展l 形态学方法l 关联树方法l 替代方案分析l 类推法l 集思广益法l 书面意见收集法l 德尔菲法新产品开发的构思创意新产品开发的构思创意10构思创意的方法 收集法问题分析法功能分析法系统方法创造性方法 技术推动型（技术推动型（Technology and Innovation)科学科学 研究研究产品构思创意的模式产品构思创意的模式新产品开发的构思创意新产品开发的构思创意 构思构思 创意创意 成果成果 产品产品 开发开发 成果成果 产品产品 制造制造 销售销售 市场市场(顾客顾客)根据科研人员的发明成果提出产品构思，并进而促使用根据科研人员的发明成果提出产品构思，并进而促使用户产生新的需求。户产生新的需求。11 技术推动型（Technology and Innovati 需求拉动型（市场导向型，需求拉动型（市场导向型，Market Driven)产品构思创意的模式产品构思创意的模式新产品开发的构思创意新产品开发的构思创意 要求要求根据市场用户需求而引发出新产品的设想。根据市场用户需求而引发出新产品的设想。要求要求 科学科学 研究研究 构思构思 创意创意 成果成果 产品产品 开发开发 成果成果 产品产品 制造制造 销售销售 市场市场(顾客顾客)12 需求拉动型（市场导向型，Market Driven)产品构创意的筛选创意的筛选新产品开发的构思创意新产品开发的构思创意失败原因：失败原因：1 1、无、无潜在用户和需求潜在用户和需求 2 2、新产品与当前需求不匹配、新产品与当前需求不匹配 3 3、营销不利、营销不利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 *产品死亡率：98.2%13创意的筛选新产品开发的构思创意失败原因：1、无潜在用户和需求引入期引入期 成长期成长期 成熟期成熟期 衰退期衰退期 产品寿命周期产品寿命周期寿命周期：寿命周期：指从产品研制成功投放市场开始，一直到最后被淘汰退出市场为止所经历的时间。14引入期 成长期 成熟期 衰退期 产品寿命引引 入入 期期产品寿命周期产品寿命周期特点与策略特点与策略策略目标：建立广泛品牌知名度策略目标：建立广泛品牌知名度 竞争目标：无利润，竞争者不会进入竞争目标：无利润，竞争者不会进入 产品设计目标：最少的学习成本产品设计目标：最少的学习成本 价格目标：高交易折扣价格目标：高交易折扣 推广目标：创造知名度（试用）推广目标：创造知名度（试用）渠道目标：单一渠道目标：单一/选择性代理商选择性代理商 引入期引入期 成长期成长期 成熟期成熟期 衰退期衰退期 15引 入 期产品寿命周期特点与策略策略目标：建立广泛品牌知成成 长长 期期产品寿命周期产品寿命周期特点与策略特点与策略策略目标：建立强有力的市场地位策略目标：建立强有力的市场地位 竞争策略：注意早期进入的竞争者竞争策略：注意早期进入的竞争者 产品设计目标：进入新市场区域或使用新的系统产品设计目标：进入新市场区域或使用新的系统 价格目标：积极的促销定价策略价格目标：积极的促销定价策略 推广目标：强化品牌偏好推广目标：强化品牌偏好 渠道目标：密集渠道目标：密集/广泛的营销渠道广泛的营销渠道 引入期引入期 成长期成长期 成熟期成熟期 衰退期衰退期 16成 长 期产品寿命周期特点与策略策略目标：建立强有力的市成成 熟熟 期期产品寿命周期产品寿命周期特点与策略特点与策略策略目标：保卫市场地位策略目标：保卫市场地位 竞争策略：以价格或通路打压竞争者竞争策略：以价格或通路打压竞争者 产品设计目标：加强产品改良、降低成本产品设计目标：加强产品改良、降低成本 价格目标：扩大促销性定价策略价格目标：扩大促销性定价策略 推广目标：加强与经销商的合作推广目标：加强与经销商的合作 渠道目标：密集渠道目标：密集/广泛的配销，存货成本低广泛的配销，存货成本低 引入期引入期 成长期成长期 成熟期成熟期 衰退期衰退期 17成 熟 期产品寿命周期特点与策略策略目标：保卫市场地位 衰衰 退退 期期产品寿命周期产品寿命周期特点与策略特点与策略策略目标：榨取所有可能的利润策略目标：榨取所有可能的利润 竞争策略：相似的竞争手法或退出竞争策略：相似的竞争手法或退出 产品设计目标：删除没有投资报酬率的产品项目产品设计目标：删除没有投资报酬率的产品项目 价格目标：维持性的定价策略价格目标：维持性的定价策略 推广目标：退出市场推广目标：退出市场 渠道目标：退出市场渠道目标：退出市场 引入期引入期 成长期成长期 成熟期成熟期 衰退期衰退期 18衰 退 期产品寿命周期特点与策略策略目标：榨取所有可能的产品寿命周期产品寿命周期产品寿命周期预测产品寿命周期预测 销售增长率分析法销售增长率分析法 直线上升：成长阶段直线上升：成长阶段 稳定且增长幅度趋于疲软：成熟阶段稳定且增长幅度趋于疲软：成熟阶段 连续下降：衰退阶段连续下降：衰退阶段 19产品寿命周期产品寿命周期预测 销售增长率分析法19产品寿命周期产品寿命周期产品寿命周期预测产品寿命周期预测 例：某企业生产一种包装材料产品例：某企业生产一种包装材料产品,根据以下数据根据以下数据,判断产品处判断产品处于哪一时期于哪一时期?效益指效益指标当年情况当年情况(百万元百万元)与上一年相比与上一年相比变动(%)(%)过去四年去四年平均平均变动(%)(%)年年销售售额30.8+1.0+15.8单位价格位价格1.12+2.2+8.5单位位边际利利润0.16-0.3+3.2总利利润4.4+1.5+22.520产品寿命周期产品寿命周期预测 例：某企业生产一种包装材料产品产品开发的时机选择产品开发的时机选择市场进入市场进入退出产品战略退出产品战略 产品战略产品战略市场进入时阶段市场进入时阶段市场退出时阶段市场退出时阶段对生产经营的对生产经营的涵义涵义早期进入早期进入晚期退出晚期退出产品引入阶段产品引入阶段产品衰退阶段产品衰退阶段小批量小批量 灵活性灵活性大批量大批量 低成本低成本早期进入早期进入早期退出早期退出产品引入阶段产品引入阶段产品成熟阶段产品成熟阶段小批量小批量 灵活性灵活性晚期进入晚期进入晚期退出晚期退出产品成长阶段产品成长阶段产品衰退阶段产品衰退阶段大批量大批量 低成本低成本21产品开发的时机选择市场进入退出产品战略 产品战略市场进入时产品开发的时机选择产品开发的时机选择产品更新换代规律曲线产品更新换代规律曲线 B寿命周期峰点寿命周期峰点C80%销售额时点销售额时点D70%销售额时点销售额时点E50%销售额时点销售额时点22产品开发的时机选择产品更新换代规律曲线 B寿命周期峰点22产品开发的策略选择产品开发的策略选择 领先型开发策略：领先型开发策略：追求产品技术的先进性和最终用途的新颖追求产品技术的先进性和最终用途的新颖性，以争取技术优势和垄断利润。风险大。性，以争取技术优势和垄断利润。风险大。要求：企业具有独立研发机构、有较强的研发能力和雄厚资要求：企业具有独立研发机构、有较强的研发能力和雄厚资金金 追随型开发策略：追随型开发策略：当市场出现成功的新产品后立即对产品当市场出现成功的新产品后立即对产品进行改进，与对手竞争。进行改进，与对手竞争。要求：充分了解竞争对手、较强的研发能力。减少开发风险要求：充分了解竞争对手、较强的研发能力。减少开发风险和投入，后发制人。受专利限制、市场局限性。和投入，后发制人。受专利限制、市场局限性。23产品开发的策略选择 领先型开发策略：追求产品技术的先进性和最产品开发的方式选择产品开发的方式选择独立开发独立开发技术引进技术引进技术引进与技术引进与独立开发独立开发相结合相结合联合联合开发开发委托委托开发开发24产品开发的方式选择独立开发技术引进技术引进与联合开发委托开发国际企业产品开发的新特点国际企业产品开发的新特点 技术外包：技术外包：把一些不是本企业专长的非核心技术外包给其他把一些不是本企业专长的非核心技术外包给其他企业，而自己集中力量于产品的核心技术开发。企业，而自己集中力量于产品的核心技术开发。合作开发：合作开发：合作的对象包括供应商与用户，特别是供应商参合作的对象包括供应商与用户，特别是供应商参与产品开发是目前供应链管理的一个新趋势。与产品开发是目前供应链管理的一个新趋势。全球化与虚拟化：全球化与虚拟化：跨国合作开发产品。跨国合作开发产品。定制化产品开发：定制化产品开发：增强企业的柔性（增强企业的柔性（FlexibilityFlexibility）产品生产柔性：组合柔性、产量柔性、质量柔性、交货期产品生产柔性：组合柔性、产量柔性、质量柔性、交货期柔性柔性 产品设计柔性：快速开发新产品和改造老产品的能力。产品设计柔性：快速开发新产品和改造老产品的能力。强调环保意识强调环保意识25国际企业产品开发的新特点 技术外包：把一些不是本企业专长的非产品开发对生产过程成本的影响产品开发对生产过程成本的影响 产品开发周期变化趋势产品开发周期变化趋势 产品开发的时间构成产品开发的时间构成 产品成本的决定因素产品成本的决定因素 26产品开发对生产过程成本的影响 产品开发周期变化趋势 0 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：若产品寿命周期为越快。实践证明：若产品寿命周期为5 5年，产品开发时间每延长年，产品开发时间每延长6 6个月，利润就损失个月，利润就损失1/31/3。AT&TAT&T公司电话：公司电话：2 2年年11年年 HP HP公司打印机：公司打印机：4.5 4.5年年2222个月个月产品开发周期的变化趋势产品开发周期的变化趋势270 5 据统计，产品设计时间占产品开发时间的近据统计，产品设计时间占产品开发时间的近60%60%。因此，为缩短产品上市时间，必须缩短产品设计时间，产品设因此，为缩短产品上市时间，必须缩短产品设计时间，产品设计和工艺设计影响着产品的创新速度。计和工艺设计影响着产品的创新速度。产品开发的时间构成产品开发的时间构成产品开发时间产品开发时间 100%100%设计时间设计时间 55%55%制造制造 22%22%装配装配 23%23%28据统计，产品设计时间占产品开发时间的近60%。产品开发的时间总要求：技术上先进、经济上合理总要求：技术上先进、经济上合理产品功能设计产品功能设计注重产品的性能和质量，充分考虑顾客要求，体现产品注重产品的性能和质量，充分考虑顾客要求，体现产品的经济价值。包括：配合度精确、性能优良而稳定、耐的经济价值。包括：配合度精确、性能优良而稳定、耐用性能以及售后维护的便利程度。用性能以及售后维护的便利程度。采用的技术手段：价值工程、装配过程模拟、装配设计、采用的技术手段：价值工程、装配过程模拟、装配设计、质量功能选择和计算机辅助设计等。质量功能选择和计算机辅助设计等。产品制造设计产品制造设计产品设计要满足产品制造工艺要求。表现为：产品设计要满足产品制造工艺要求。表现为：l 产品设计要便于加工制造产品设计要便于加工制造 l 设计更新的频繁程度低设计更新的频繁程度低l 产品成本低产品成本低l 产品技术参数选择合理产品技术参数选择合理l 设计与制造工艺过程保持相互衔接，实施协同作业设计与制造工艺过程保持相互衔接，实施协同作业 第二节第二节 产品设计产品设计 29总要求：技术上先进、经济上合理产品功能设计产品制造设计第二节产品设计的方式产品设计的方式产品设计的方式产品设计的方式创新设计（开放性设计）创新设计（开放性设计）改进设计（适应性设计）改进设计（适应性设计）变形设计（变参数设计）变形设计（变参数设计）30产品设计的方式产品设计的方式创新设计（开放性设计）改进设计（福特汽车公司的报告表明，尽管产品设计和工艺费用只占福特汽车公司的报告表明，尽管产品设计和工艺费用只占整个产品费用的整个产品费用的6%6%，却影响了产品总成本的，却影响了产品总成本的70%70%以上以上 。产品成本的决定因素产品成本的决定因素31福特汽车公司的报告表明，尽管产品设计和工艺费用只占整个产品费产品设计的程序产品设计的程序编制技术任务书编制技术任务书方案设计方案设计技术设计技术设计工作图设计工作图设计32产品设计的程序编制技术任务书方案设计技术设计工作图设计32产品设计的程序产品设计的程序编制技术任务书编制技术任务书主要内容：主要内容：产品用途、设计依据；选型依据；基本性能、产品用途、设计依据；选型依据；基本性能、结构特征和主要技术参数；技术经济指标等。结构特征和主要技术参数；技术经济指标等。33产品设计的程序编制技术任务书主要内容：产品用途、设计依据；选产品设计的程序产品设计的程序方案设计方案设计主要任务：主要任务：确定产品的功能和使用范围、总体方案设计确定产品的功能和使用范围、总体方案设计和外观造型设计、原理结构图、传动系统图、电气系统和外观造型设计、原理结构图、传动系统图、电气系统图、产品型号、尺寸、性能参数标准等，计算每个方案图、产品型号、尺寸、性能参数标准等，计算每个方案的技术经济指标、进行经济效果分析。的技术经济指标、进行经济效果分析。34产品设计的程序方案设计主要任务：确定产品的功能和使用范围、总产品设计的程序产品设计的程序技术设计技术设计主要任务：主要任务：根据技术任务书的要求，将确定的设计方案进一根据技术任务书的要求，将确定的设计方案进一步细化，确定新产品的结构和技术经济指标，以总图、系统步细化，确定新产品的结构和技术经济指标，以总图、系统图、明细表、说明书等形式表现出来。图、明细表、说明书等形式表现出来。35产品设计的程序技术设计主要任务：根据技术任务书的要求，将确定产品设计的程序产品设计的程序工作图设计工作图设计主要任务：主要任务：将技术设计结果进一步细化，绘制全套工作将技术设计结果进一步细化，绘制全套工作图样，编写必要的技术文件，为产品制造和装配提供依图样，编写必要的技术文件，为产品制造和装配提供依据。据。36产品设计的程序工作图设计主要任务：将技术设计结果进一步细化，1 1、价值工程（、价值工程（Value Engineering,VEValue Engineering,VE）产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术价值工程价值工程l 定义：指通过集体智慧和有组织的活动对产品或服务进行定义：指通过集体智慧和有组织的活动对产品或服务进行功能分析，使目标以最低的总成本（寿命周期成本），可靠地功能分析，使目标以最低的总成本（寿命周期成本），可靠地实现产品或服务的必要功能，从而提高产品或服务的价值。实现产品或服务的必要功能，从而提高产品或服务的价值。l 主要思想：是通过对选定研究对象的功能及费用分析，提主要思想：是通过对选定研究对象的功能及费用分析，提高对象的价值高对象的价值 371、价值工程（Value Engineering,VE）产品价值价值=功能成本功能成本 l 根本要求：可靠地实现用户所需的基本功能根本要求：可靠地实现用户所需的基本功能l 目的：以最低的总成本可靠地实现顾客所需的功能。即提高目的：以最低的总成本可靠地实现顾客所需的功能。即提高产品价值，在成本与功能之间寻找一个产品价值，在成本与功能之间寻找一个平衡点平衡点，使得单位总成，使得单位总成本所能提供的功能最大化。本所能提供的功能最大化。l 关键：功能分析关键：功能分析l 价值工程是一项有组织的创造性活动。价值工程是一项有组织的创造性活动。产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术价值工程价值工程38价值=功能成本 根本要求：可靠地实现用户所需的基本功能l 提高产品价值的基本途径：提高产品价值的基本途径：l 功能不变，降低成本，提高价值功能不变，降低成本，提高价值l 功能略有下降，成本大幅度降低，提高价值功能略有下降，成本大幅度降低，提高价值l 功能大幅度提高，适当提高成本，从而提高价值功能大幅度提高，适当提高成本，从而提高价值l 功能有所提高，成本不变，提高价值功能有所提高，成本不变，提高价值l 提高功能，降低成本，大幅度提高价值提高功能，降低成本，大幅度提高价值 价值价值=功能成本功能成本 产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术价值工程价值工程39 提高产品价值的基本途径：价值=功能成本 产品设计中的先进 价值工程的工作程序和步骤价值工程的工作程序和步骤 选定对象选定对象收集情报资料收集情报资料进行功能分析进行功能分析提出改进方案提出改进方案分析和评价方案分析和评价方案实施方案实施方案评价活动成果评价活动成果产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术价值工程价值工程40 价值工程的工作程序和步骤 选定对象收集情报资料进行功能分析2 2、成组技术（、成组技术（Group Technology,GTGroup Technology,GT）l 原理原理：揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类：揭示和利用事物间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组事物能够采用同一方法进行处理，以便提高效益。成组，同组事物能够采用同一方法进行处理，以便提高效益。是合理组织中小批量生产的系统方法。是合理组织中小批量生产的系统方法。l 研究重点研究重点：如何改善多品种、小批量生产的组织管理，以：如何改善多品种、小批量生产的组织管理，以获得如同大批量那样高的经济效益。获得如同大批量那样高的经济效益。产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术成组技术成组技术412、成组技术（Group Technology,GT）原产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术成组技术成组技术l 成组技术的应用成组技术的应用 l 产品设计方面产品设计方面 对零件赋予更大的相似性，为成组技术的实施奠定基础。对零件赋予更大的相似性，为成组技术的实施奠定基础。l 制造工艺方面制造工艺方面 成组工序：加工方法、安装方式、机床调整相近的零件成组成组工序：加工方法、安装方式、机床调整相近的零件成组 成组夹具：用于成组工序的公用夹具成组夹具：用于成组工序的公用夹具 成组工艺过程成组工艺过程 ：工艺过程相似的零件成组：工艺过程相似的零件成组42产品设计中的先进技术成组技术 成组技术的应用 产品设计产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术成组技术成组技术l 制造加工方面制造加工方面：同一零件组中各零件分散的小生产量汇集：同一零件组中各零件分散的小生产量汇集起来，从而扩大了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提起来，从而扩大了批量、减少了品种、便于采用高效方法、提高劳动生产率。高劳动生产率。l 生产组织管理方面生产组织管理方面：采取成组生产单元，即以加工族为生：采取成组生产单元，即以加工族为生产对象的产品专业化或工艺专业化的生产基层单位。产对象的产品专业化或工艺专业化的生产基层单位。43产品设计中的先进技术成组技术 制造加工方面：同一零件组中3 3、三次设计、三次设计(Taguchi Method(Taguchi Method，TM)TM)l 核心思想核心思想：在产品设计阶段就进行质量控制，试图用最低：在产品设计阶段就进行质量控制，试图用最低的价格制造出满足顾客要求的、对社会造成损失最小的产品。的价格制造出满足顾客要求的、对社会造成损失最小的产品。产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术三次设计三次设计系统设计系统设计参数设计参数设计公差设计公差设计443、三次设计(Taguchi Method，TM)核心思产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术三次设计三次设计l 系统设计（一次设计）系统设计（一次设计）即传统的设计，是依据技术文件进行的。系统设计的质量即传统的设计，是依据技术文件进行的。系统设计的质量取决于专业技术的高低，是整个设计的基础，为选择需要考察取决于专业技术的高低，是整个设计的基础，为选择需要考察的因素和待定的水平提供了依据。的因素和待定的水平提供了依据。45产品设计中的先进技术三次设计 系统设计（一次设计）45产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术三次设计三次设计l 参数设计（二次设计）参数设计（二次设计）是三次设计的重点。是三次设计的重点。传统的系统设计是凭专业知识推定出待考察的因素和水平，传统的系统设计是凭专业知识推定出待考察的因素和水平，无法综合考虑减小质量波动，降低成本等因素。而产品设计中无法综合考虑减小质量波动，降低成本等因素。而产品设计中的波动情况是复杂的，很多产品的输出特性与因素组合之间并的波动情况是复杂的，很多产品的输出特性与因素组合之间并不是线性关系。不是线性关系。参数设计是一种非线性设计，它运用参数设计是一种非线性设计，它运用正交试验、方差分析正交试验、方差分析等方法来研究各种参数组合与输出特性之间的关系，以便使用等方法来研究各种参数组合与输出特性之间的关系，以便使用公差范围较宽的廉价元器件组装出高质量的产品。也称公差范围较宽的廉价元器件组装出高质量的产品。也称“参数参数组合的中心值设计组合的中心值设计”。好的参数组合不一定是以每件零部件最优为条件的，而是好的参数组合不一定是以每件零部件最优为条件的，而是一种不同档次、不同质量水平的低成本的组合，从而实现低成一种不同档次、不同质量水平的低成本的组合，从而实现低成本高质量的设计要求。本高质量的设计要求。46产品设计中的先进技术三次设计 参数设计（二次设计）46产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术三次设计三次设计l 公差设计（三次设计）公差设计（三次设计）公差是从经济角度考虑允许质量特性值的波动范围，即要公差是从经济角度考虑允许质量特性值的波动范围，即要确定各个参数误差范围的大小。确定各个参数误差范围的大小。系统要素的中心值决定后，便进入决定这些因素波动范围系统要素的中心值决定后，便进入决定这些因素波动范围的公差设计。公差设计通过研究公差范围与质量成本之间的关的公差设计。公差设计通过研究公差范围与质量成本之间的关系，对质量和成本进行系，对质量和成本进行综合平衡综合平衡。公差设计是在决定了最佳参。公差设计是在决定了最佳参数组合的中心值后，根据质量损失函数，在综合平衡用户与制数组合的中心值后，根据质量损失函数，在综合平衡用户与制造厂质量费用的情况下，选定合理的公差范围。造厂质量费用的情况下，选定合理的公差范围。47产品设计中的先进技术三次设计 公差设计（三次设计）474 4、质量功能配置、质量功能配置(Quality Function Deployment,QFD)(Quality Function Deployment,QFD)面向顾客的产品设计面向顾客的产品设计l 定义定义：是将顾客的需求引入产品设计规范，将其转化为设计：是将顾客的需求引入产品设计规范，将其转化为设计要求、产品特性、工艺要求、制造要求的多次分析法。要求、产品特性、工艺要求、制造要求的多次分析法。l 目的目的：使产品以最快速度、最低成本、最高质量占领市场。：使产品以最快速度、最低成本、最高质量占领市场。l 功能功能：对顾客需求进行分析。：对顾客需求进行分析。产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术质量功能配置质量功能配置484、质量功能配置(Quality Function Depll 做法做法产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术质量功能配置质量功能配置市场调查与访问市场调查与访问赋予权重赋予权重分解需求分解需求（质量屋）（质量屋）协调工作协调工作49 做法产品设计中的先进技术质量功能配置市场调查与访问赋予产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术质量功能配置质量功能配置l 质量屋矩阵质量屋矩阵顾客需求顾客需求需求与技术的关系矩阵需求与技术的关系矩阵技术特性技术特性相关矩阵相关矩阵顾客评价顾客评价竞争力评价竞争力评价设计要求设计要求通过市场调查，通过市场调查，搜集顾客需求，搜集顾客需求，将顾客对产品将顾客对产品的各种需求项的各种需求项目的重要程度目的重要程度以分值形式列以分值形式列出。出。50产品设计中的先进技术质量功能配置 质量屋矩阵顾客需求产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术质量功能配置质量功能配置顾客需求的重要程度顾客需求的重要程度 顾客需求的性客需求的性质顾客需求的重要程度客需求的重要程度不影响功能不影响功能实现的要求的要求1不影响主要功能不影响主要功能实现的要求的要求2比比较重要地影响功能重要地影响功能实现的要求的要求3严重地影响功能重地影响功能实现的要求的要求4基本的、涉及安全的、特基本的、涉及安全的、特别重要的要求重要的要求551产品设计中的先进技术质量功能配置顾客需求的重要程度 顾客产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术质量功能配置质量功能配置l 质量屋矩阵质量屋矩阵顾客需求顾客需求需求与技术的关系矩阵需求与技术的关系矩阵技术特性技术特性相关矩阵相关矩阵顾客评价顾客评价竞争力评价竞争力评价设计要求设计要求工程特性（质工程特性（质量特性、技术量特性、技术特征）：特征）：指产指产品所具有的各品所具有的各种技术指标、种技术指标、特性特性关系矩阵（中心矩阵）：关系矩阵（中心矩阵）：表达技术特性与顾客需求表达技术特性与顾客需求之间的关系密切程度，从之间的关系密切程度，从而找出满足顾客需求的技而找出满足顾客需求的技术改进目标和方式。术改进目标和方式。描述质量特性指标描述质量特性指标之间的相互关系之间的相互关系竞争性比较，竞争性比较，顾顾客为本企业产品客为本企业产品和其他企业产品和其他企业产品在满足各个需求在满足各个需求项目的程度上进项目的程度上进行打分行打分52产品设计中的先进技术质量功能配置 质量屋矩阵顾客需求产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术质量功能配置质量功能配置顾客评价（市场竞争能力评价）准则顾客评价（市场竞争能力评价）准则 顾客评价得分顾客评价得分5 54 43 32 21 1相应的竞争能相应的竞争能力状况分析力状况分析可参与国可参与国际竞争，际竞争，并占用一并占用一定份额定份额在国内市在国内市场占有优场占有优势势在国内市在国内市场竞争力场竞争力一般一般国内市场竞争国内市场竞争力较差，市场力较差，市场占有率呈下降占有率呈下降趋势趋势产品滞产品滞销销53产品设计中的先进技术质量功能配置顾客评价（市场竞争能力评产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术质量功能配置质量功能配置l 质量屋矩阵质量屋矩阵顾客需求顾客需求需求与技术的关系矩阵需求与技术的关系矩阵技术特性技术特性相关矩阵相关矩阵顾客评价顾客评价竞争力评价竞争力评价设计要求设计要求专家为本企业产品和其专家为本企业产品和其他企业产品在实现工程他企业产品在实现工程特性能力上进行打分特性能力上进行打分54产品设计中的先进技术质量功能配置 质量屋矩阵顾客需求产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术质量功能配置质量功能配置技术竞争能力评价准则技术竞争能力评价准则 技术竞争力得分技术竞争力得分5 54 43 32 21 1技术状况和水平技术状况和水平处于国际处于国际先进水平先进水平处于国内处于国内领先水平领先水平在行业内处在行业内处于先进水平于先进水平技术水技术水平一般平一般技术水技术水平较低平较低55产品设计中的先进技术质量功能配置技术竞争能力评价准则 产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术质量功能配置质量功能配置l 质量屋矩阵质量屋矩阵顾客需求顾客需求需求与技术的关系矩阵需求与技术的关系矩阵技术特性技术特性相关矩阵相关矩阵顾客评价顾客评价竞争力评价竞争力评价设计要求设计要求结合企业的技术、结合企业的技术、资金状况，将顾资金状况，将顾客需求的重要程客需求的重要程度、顾客评价、度、顾客评价、技术竞争力三者技术竞争力三者综合起来，确定综合起来，确定出企业开发、引出企业开发、引进和产品设计的进和产品设计的目标及措施目标及措施56产品设计中的先进技术质量功能配置 质量屋矩阵顾客需求实例：车门改进质量屋实例：车门改进质量屋57实例：车门改进质量屋575 5、并行工程、并行工程(Concurrent Engineering(Concurrent Engineering，CE)CE)产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术并行工程并行工程需求需求 结构设计结构设计 工艺设计工艺设计 制造制造串行过程串行过程l 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早期设计。各下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计。各部门对其它部门的需求和能力缺乏理解，目标和评各部门对其它部门的需求和能力缺乏理解，目标和评价标准的差异和矛盾降低了产品整体开发过程的效率。价标准的差异和矛盾降低了产品整体开发过程的效率。585、并行工程(Concurrent Engineering，l 定义定义：所谓并行工程，：所谓并行工程，“是集成地、并行地设计产品及其相关是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程的系统方法。这种方法要求产品开发人员从设计一开的各种过程的系统方法。这种方法要求产品开发人员从设计一开始就要考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所始就要考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和顾客需求。有因素，包括质量、成本、进度计划和顾客需求。”1986”1986年年美国国防部防御分析研究所的美国国防部防御分析研究所的R-338R-338报告首次提出。报告首次提出。产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术并行工程并行工程需求结构设计工艺设计制造并行过程并行过程 59 定义：所谓并行工程，“是集成地、并行地设计产品及其相关的各l 并行工程的主要思想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设计时同时考虑产品生命周期的所有因素(可靠性、可制造可靠性、可制造性性)，作为设计结果，同时产生产品设计规格和相应的制造工，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产准备文件。艺和生产准备文件。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和协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。技术、资源、过程在设计中的集成。产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术并行工程并行工程60 并行工程的主要思想产品设计中的先进技术并行工程60l 并行工程的特点并行工程的特点 强调团队工作（强调团队工作（Team Work）产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术并行工程并行工程开发小组开发小组质量人员质量人员供应商供应商设计人员设计人员环保人员环保人员顾客顾客营销人员营销人员制造人员制造人员61 并行工程的特点 产品设计中的先进技术并行工程开发小组质l 并行工程的特点并行工程的特点 强调设计过程的并行性强调设计过程的并行性 强调设计过程的快速反馈强调设计过程的快速反馈 强调设计过程的系统性强调设计过程的系统性产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术并行工程并行工程62 并行工程的特点 产品设计中的先进技术并行工程62l 实现并行工程的步骤实现并行工程的步骤 首先把产品设计工作过程划分为不同的阶段；首先把产品设计工作过程划分为不同的阶段；当出现多个阶段的工作所需要的资源不可共事时，可以采当出现多个阶段的工作所需要的资源不可共事时，可以采用并行工程方法；用并行工程方法；后续阶段的工作必须依赖于前阶段的工作结果作为输入条后续阶段的工作必须依赖于前阶段的工作结果作为输入条件时，可以先对前阶段工作做出假设，二者才可并行；但其件时，可以先对前阶段工作做出假设，二者才可并行；但其间必须插入中间协调，并用中间的结果作验证，其验证的结间必须插入中间协调，并用中间的结果作验证，其验证的结果与假定的背离是后续阶段工作调整的依据。果与假定的背离是后续阶段工作调整的依据。产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术并行工程并行工程63 实现并行工程的步骤产品设计中的先进技术并行工程63l 并行工程的效益并行工程的效益 缩短产品投放市场的时间缩短产品投放市场的时间 降低成本降低成本 提高质量提高质量 保证了功能的实用性保证了功能的实用性 增强市场竞争能力增强市场竞争能力 产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术并行工程并行工程64 并行工程的效益产品设计中的先进技术并行工程64产品设计中的先进技术产品设计中的先进技术并行工程并行工程l 实例实例 美国波音飞机制造公司投资美国波音飞机制造公司投资4040多亿美元，研制波音多亿美元，研制波音777777型喷型喷气客机，采用庞大的计算机网络来支持并行设计和网络制造。从气客机，采用庞大的计算机网络来支持并行设计和网络制造。从19901990年年1010月开始设计到月开始设计到19941994年年6 6月仅花了月仅花了3 3年零年零2 2个月就试制成功，个月就试制成功，进行试飞，一次成功，即投入运营。在实物总装后，用激光测量进行试飞，一次成功，即投入运营。在实物总装后，用激光测量偏差，飞机全长偏差，飞机全长63.7m63.7m，从机舱前端到后端，从机舱前端到后端50m50m，最大偏差仅为，最大偏差仅为0.9mm0.9mm。波音波音777777飞机开发、研制、制造一次试飞成功的根本途径就飞机开发、研制、制造一次试飞成功的根本途径就是采用数字化技术和并行工程。主要体现在三个方面，即零部件是采用数字化技术和并行工程。主要体现在三个方面，即零部件的的100%100%三维数字化定义、数字化预装配和以精益制造思想为指导三维数字化定义、数字化预装配和以精益制造思想为指导建立了建立了238238个设计制造团队（个设计制造团队（DBTDBT）实施并行工程。采用数字化预）实施并行工程。采用数字化预装配取消了主要的实物样机，修正了装配取消了主要的实物样机，修正了255255处设计干涉问题，便于处设计干涉问题，便于测定间隙、确定公差以及分析重量、平衡和应力等，使设计更改测定间隙、确定公差以及分析重量、平衡和应力等，使设计更改和返工率减少了和返工率减少了50%50%以上，装配时出现的问题减少了以上，装配时出现的问题减少了50%50%80%80%，使，使波音波音777777飞机于飞机于19941994年年4 4月提前一年上天。月提前一年上天。65产品设计中的先进技术并行工程 实例65设计方案的技术经济分析设计方案的技术经济分析1 1、产品结构工艺性分析、产品结构工艺性分析 分析材料选择是否合理分析材料选择是否合理 分析产品制造的劳动量分析产品制造的劳动量2 2、产品使用质量的技术经济指标分析、产品使用质量的技术经济指标分析 生产率指标生产率指标=合格产品数量合格产品数量/消耗的活劳动消耗的活劳动 可靠性指标可靠性指标 重量系数指标重量系数指标=产品重量产品重量/主要性能指标主要性能指标3 3、设计方案的综合技术经济分析、设计方案的综合技术经济分析 66设计方案的技术经济分析1、产品结构工艺性分析2、产品使用质量产品设计工作的组织产品设计工作的组织1 1、建立设计组织机构、建立设计组织机构 集中组织形式：适于产品复杂、任务多、批量大的企业集中组织形式：适于产品复杂、任务多、批量大的企业 分散组织形式：适于生产规模较小、品种少且不太复杂分散组织形式：适于生产规模较小、品种少且不太复杂的企业的企业“工作团队工作团队”组织形式：适于对重点研究与开发任务进组织形式：适于对重点研究与开发任务进行集中工作，在缩短产品开发周期方面效果显著。行集中工作，在缩短产品开发周期方面效果显著。2 2、建立技术经济责任制、建立技术经济责任制 建立从总工程师、设计部门主管到主管设计师、设计人建立从总工程师、设计部门主管到主管设计师、设计人员等一套严格的技术经济责任制，明确规定各级过程技术人员等一套严格的技术经济责任制，明确规定各级过程技术人员的职责、权限和在技术与经济上应负的责任。员的职责、权限和在技术与经济上应负的责任。3 3、建立技术文件和图纸的审查制度、建立技术文件和图纸的审查制度67产品设计工作的组织1、建立设计组织机构67第三节第三节 工艺设计工艺设计 68第三节 工艺设计 68产品开发与设计工作的主要内容产品开发与设计工作的主要内容 产品开发决策产品开发决策 调查与预测分析调查与预测分析 产品构思创意及筛产品构思创意及筛选选 产品寿命周期分析产品寿命周期分析 产品开发时机选择产品开发时机选择 产品开发的策略选产品开发的策略选择择 产品开发的方式选产品开发的方式选择择试制鉴定试制鉴定 正正式式生生产产产品设计产品设计 编制技术任编制技术任务书务书 方案设计方案设计 技术设计技术设计 工作图设计工作图设计样品试制和样品试制和鉴定鉴定小批试制和小批试制和鉴定鉴定反馈反馈 反馈反馈 工艺设计工艺设计工艺分析与工艺分析与审查审查 拟定工艺方拟定工艺方案案 编制工艺规编制工艺规程程 工装设计与工装设计与制造制造69产品开发与设计工作的主要内容 产品开发决策 调查与预测分析 工艺设计的基本内容工艺设计的基本内容l工艺分析与审查工艺分析与审查 l拟定工艺方案拟定工艺方案 l编制工艺规程编制工艺规程 l工装设计与制造工装设计与制造 产品结构是否与生产类型相适应产品结构是否与生产类型相适应 图纸设计是否充分利用已有的工图纸设计是否充分利用已有的工艺标准艺标准 零部件标准化通用化程度零部件标准化通用化程度 零件的形状尺寸和配合是否合适零件的形状尺寸和配合是否合适 材料是否合适材料是否合适 产品的零件制造与装配是否方便产品的零件制造与装配是否方便 零部件在企业现有设备、技术力零部件在企业现有设备、技术力量等条件下的加工可能性量等条件下的加工可能性 确定工艺原则确定工艺原则 技术经济指标技术经济指标(质量要求、制造成质量要求、制造成本、材料利用率、劳动量等本、材料利用率、劳动量等)关键工序的加工条件关键工序的加工条件 确定工艺路线确定工艺路线 单件小批量：粗略，编制过程卡，单件小批量：粗略，编制过程卡，对关键零件编制工艺卡片对关键零件编制工艺卡片 大量生产：对绝大多数零件均需大量生产：对绝大多数零件均需编制工艺卡片编制工艺卡片 要求要求:采用新发明、新技术和先采用新发明、新技术和先进经验进经验;尽量利用现有设备尽量利用现有设备;消除生消除生产薄弱环节产薄弱环节;缩短工艺设计周期、缩短工艺设计周期、节约工艺设计费用、提高产品质量、节约工艺设计费用、提高产品质量、安全生产安全生产 组织好会审、会签工作组织好会审、会签工作 工艺装备简称工装，是工具、夹工艺装备简称工装，是工具、夹具、量具、模具和工位器具等的总具、量具、模具和工位器具等的总称称 通用工装通用工装:用于加工不同产品用于加工不同产品 专用工装专用工装:用于加工特定产品。用于加工特定产品。70工艺设计的基本内容工艺分析与审查 产品结构是否与生产类型相第四节第四节 新产品试制和鉴定新产品试制和鉴定 目的目的 检验产品设计的正确性和加工工艺的可行性检验产品设计的正确性和加工工艺的可行性 及时发现和解决设计中的问题，进一步改进设计和工艺，及时发现和解决设计中的问题，进一步改进设计和工艺，避免在正式投产后可能发生的人力、物力、财力和时间的避免在正式投产后可能发生的人力、物力、财力和时间的浪费。浪费。71第四节 新产品试制和鉴定 目的71 成批和大量生产成批和大量生产 样品试制：样品试制：通过一件或少数几件样品的制造和试验来考通过一件或少数几件样品的制造和试验来考核产品的设计质量、产品结构与性能及其主要工艺。核产品的设计质量、产品结构与性能及其主要工艺。小批试制：检验产品设计的工艺性，验证全部工艺文件和小批试制：检验产品设计的工艺性，验证全部工艺文件和工艺装备，考察它们是否能保证产品质量及预期的生产率。工艺装备，考察它们是否能保证产品质量及预期的生产率。通过小批试制掌握新产品的生产工艺，完成从试制到正式通过小批试制掌握新产品的生产工艺，完成从试制到正式生产的过渡。生产的过渡。72 成批和大量生产72 小批量生产小批量生产 先试制一台样品验证图纸和工艺的准确性，然后根据获取先试制一台样品验证图纸和工艺的准确性，然后根据获取的经验生产其余产品；或者，试制关键零部件并加以鉴定的经验生产其余产品；或者，试制关键零部件并加以鉴定 单件生产单件生产 第一件产品就要按样品试制的步骤和要求进行第一件产品就要按样品试制的步骤和要求进行 73 小批量生产 单件生产73 样品试制样品试制 目的：通过一件或少数几件样品的制造和试验来检验产目的：通过一件或少数几件样品的制造和试验来检验产品结构、性能和主要工艺品结构、性能和主要工艺 基本任务：通过试制，找出缺陷，对设计图纸作必要修基本任务：通过试制，找出缺陷，对设计图纸作必要修改，使设计基本定型。改，使设计基本定型。组织：编制试制零件的工艺过程卡组织：编制试制零件的工艺过程卡设计制造必要的工设计制造必要的工装装技术交底技术交底技术追随技术追随74 样品试制74 样品鉴定样品鉴定 新产品是否符合技术任务书新产品是否符合技术任务书 是否符合国家标准和其他技术要求是否符合国家标准和其他技术要求 设计资料是否齐全设计资料是否齐全 技术经济指标是否合理技术经济指标是否合理 结构的工艺性是否良好结构的工艺性是否良好 主要的工艺技术能否实现主要的工艺技术能否实现 工装能否保证产品的加工质量等工装能否保证产品的加工质量等 75 样品鉴定75 小批量试制和鉴定小批量试制和鉴定 基本任务：验证或修改批量生产工艺规程；检查和调整工基本任务：验证或修改批量生产工艺规程；检查和调整工装；保证产品质量符合规定的技术条件；做好辅助和调整工装；保证产品质量符合规定的技术条件；做好辅助和调整工作。作。组织管理：主任工艺师领导，在该生产车间按正常生产条组织管理：主任工艺师领导，在该生产车间按正常生产条件进行试制件进行试制 鉴定鉴定76 小批量试制和鉴定76第五节第五节 计算机及信息技术在产品开发中的应用计算机及信息技术在产品开发中的应用一、计算机辅助设计一、计算机辅助设计(Computer Aided Design，CAD)概念及内容概念及内容 计算机辅助设计是指利用计算机进行产品以及零部件的结计算机辅助设计是指利用计算机进行产品以及零部件的结构设计并绘制出图样的技术。包括概念设计、优化设计、有限构设计并绘制出图样的技术。包括概念设计、优化设计、有限元分析、计算机仿真、计算机辅助绘图、计算机辅助设计过程元分析、计算机仿真、计算机辅助绘图、计算机辅助设计过程管理等内容。管理等内容。77第五节 计算机及信息技术在产品开发中的应用一、计算机辅助设计计算机辅助设计计算机辅助设计CAD 系统组成