产品设计与开发过程

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,生产与运作管理Production&Operation Management,第三章 产品/服务设计和技术选择,3.1 引言,3.2 产品设计与开发过程,3.3 产品设计与开发的组织方法,3.1 引言,21世纪企业产品/服务设计的背景特征,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：,新产品/服务开发是实现企业竞争战略的需要,技术进步越来越快,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,产品研制开发的难度越来越大,可持续发展的要求,新产品/服务开发的重要性,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,现代企业的研究与方法,1.研究与方法的分类,研究与方法（Research and Development，简称R&D）包括基础研究、应用研究和技术开发。,基础研究进行的是探索新的规律、创建基础性只是的工作。,应用研究是将基础理论研究中开发的新知识、新理论应用与具体领域。,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。,新产品的分类,新产品是指在技术、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。,改进型产品 （对老产品的改进与完善，创新程度最小的一类新产品）,换代产品 （产品基本原理不变，因部分采用新技术使 产品性能有重大突破）,创新产品 （采用科学技术的新发明所开发的产品，它是创新程度最高的一类新产品）,3.2 产品设计与开发过程,一般产品开发过程由以下三阶段构成:,产品构思,结构设计（总体设计、技术设计、详细设计）,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,协调结果,中间结果,中间结果,干预指令,图34：产品设计过程描述,产品构思,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35:产品构思来源图,结构设计过程,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，（见图36）,结构设计,过,过程,市场需求,分,分析,工作图设,计,计,结构设计,优化设计,三维几何,造,造型,计算机绘,图,图,有限元设,计,计,资料和图,形,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,Y,Y,CAD,图36,：,：结构设,计,计过程,结构设计,过,过程,总体设计,通过市场,需,需求分析,，,，确定产,品,品的性能,、,、设计原,则,则、技术,参,参数、概,略,略计算产,品,品的技术,经,经济指标,和,和进行产,品,品设计方,案,案的经济,效,效果的分,析,析。,技术设计,将技术任务,书,书中确定的,基,基本结构和,主,主要参数具,体,体化，根据,技,技术任务书,所,所规定的原,则,则，进一步,确,确定产品结,构,构和技术经,济,济指标，以,总,总图、系统,图,图、明细表,、,、说明书等,总,总括形式表,现,现出来。,结构设计过,程,程,工作图设计,根据技术设,计,计阶段确定,的,的结构布置,和,和主要尺寸,，,，进一步作,结,结构的细节,设,设计，逐步,修,修改和完善,，,，绘制全套,工,工作图样和,编,编制必要的,技,技术文件，,为,为产品制造,和,和装配提供,确,确定的依据,。,。,工艺过程设,计,计,工艺设计是,指,指按产品设,计,计要求，安,排,排或规,划,划出从原材,料,料加工成产,品,品所需要的,一,一系列,加,加工过程、,工,工时消耗、,设,设备和工艺,装,装备需求等,的,的说明。,是结构设计,过,过程和制造,过,过程之间的,桥,桥梁,工艺过程的,结,结果一方面,反,反馈给产品,设,设计用 以,改,改进产品设,计,计；另一方,法,法作为生产,的,的依据。,工艺过程设,计,计,工艺过程设,计,计的程序包,括,括：,产品图纸的,工,工艺分析和,审,审查,拟订工艺方,案,案,编制工艺规,程,程,工艺装备的,设,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,产品设计的,原,原则和绩效,评,评价,产品设计和,选,选择应该遵,循,循的原则：,设计用户需,要,要的产品（,服,服务）,设计可制造,性,性（Manufacturability）,强,强的产品,设计鲁棒性,（,（Robustness）强的产,品,品,设计绿色产,品,品（考虑环,保,保要求）,产品设计的,原,原则和绩效,评,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31：,产,产品开发绩,效,效评价指标,3.3,产,产品设计与,开,开发的组织,方,方法,b)并行过,程,程,a)串行过,程,程,需求,结构设计,工艺设计,制造,图38：,产,产品开发的,两,两种方式,串行的产品,设,设计方法,串行设计：,从,从需求分析,、,、产品结构,设,设计、工艺,设,设计一直到,加,加工制造和,装,装配是一步,步,步在各部门,之,之间顺序进,行,行。,产品开发工,作,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,关于串行产,品,品开发过程,存在的首要,问,问题是以部,门,门为基础的,组,组织机构严,重,重地妨碍了,产,产品开发的,速,速度和质量,。,。,存在的问题,主,主要有：,各下游开发,部,部门所具有,的,的知识难以,加,加入早期设,计,计，加入设,计,计的阶段越,早,早，降低费,用,用的机会越,大,大。,各部门 对,其,其他部门的,需,需求和能力,缺,缺乏理解，,目,目标和评价,标,标准的差异,和,和矛盾降低,了,了产品整体,开,开发过程的,效,效率。,并行的产品,设,设计方法,并行工程是,对,对产品及其,相,相关过程，,包,包括制造过,程,程和支持过,程,程，进行并,行,行、一体化,设,设计的一种,系,系统化方法,。,。,该方法力图,使,使产品开发,者,者从一开始,就,就考虑到产,品,品全生命周,期,期从概念形,成,成到产品报,废,废的所有因,素,素，包括质,量,量、成本、,进,进度和用户,需,需求。,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,并行工程,并行工程是,一,一种强调各,阶,阶段领域专,家,家共同参加,的,的系统化产,品,品设计方法,，,，其目的在,于,于将产品的,设,设计和产品,的,的可制造性,、,、可维护性,、,、质量控制,等,等问题同时,加,加以考虑，,以,以减少产品,早,早期设计阶,段,段的盲目性,，,，进可能早,地,地避免不合,理,理因素的影,响,响，缩短研,制,制周期。,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,并行工程的,主,主要思想,设计时同时,考,考虑产品生,命,命周期的所,有,有因素,设计结果产,生,生产品设计,规,规格和相应,的,的制造工艺,和,和生产准备,文,文件。,设计过程中,各,各活动并行,交,交叉进行,不同领域技,术,术人员的全,面,面参与和协,同,同工作,高效率的组,织,织机构,并行产品开,发,发流程特点,产品设计的,各,各阶段是一,个,个递阶渐进,的,的连续过程,，,，注意粒度,和,和清晰度,产品设计过,程,程和产品信,息,息模型经历,从,从定性到定,量,量、从模糊,到,到清晰的演,化,化,产品设计过,程,程和工艺设,计,计过程是并,行,行展开，同,时,时进行。,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,并行工程技,术,术,1.虚,拟,拟设计,面向并行工,程,程的DFx,设,设计模式体,现,现了开发的,集,集成过程,PDM发展,成,成为CAD/CAPP/CAM系,统,统的集成平,台,台,Internet使设,计,计集成的范,围,围更加广泛,STEP,标,标准作为设,计,计开发集成,的,的标准接口,2.产,品,品数据管理,（,（Product Data Management）PDM,3.产,品,品系列化、,零,零部件标准,化,化、通用化,4.成,组,组技术（GroupTechnology,GT）,5.减,少,少变化的方,案,案（VarietyReductionProgram，VRP）,应用并行工,程,程的思想，,在,在产品设计,的,的不同阶段,采,采取不同的,措,措施，如下,表,表所示，可,以,以减少产品,设,设计中出现,的,的错误的概,率,率，节省了,修,修补失误所,消,消耗的时间,，,，从而降低,了,了开发周期,，,，提高响应,速,速度。,需求,阶段,设计阶段,制造,阶段,营销,阶段,使用,阶段,终止,阶段,采取的措施,顾客参与质量功能部署,CAD/CAPPVRP、GT,DFM。DFA,价值工程CE,工业工程IE,绿色,制造,并行工程的,人,人员构成,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,The end!,演讲完毕，,谢,谢谢观看！,