产品、服务设计和技术选择.ppt

第三章第三章产品产品/服务设计服务设计和技术选择和技术选择引言 Sohlennius对波音公司的研究表明，产品成本的83%由设计阶段决定，而这一阶段本身的费用仅占产品全部成本的7%！设计对于运营的效率与效果及组织的竞争力起着核心作用。Sun认为，制造生产率的70%-80%是在（产品）设计和工艺阶段决定的！多一个零部件，就多一次组装;日本汽车的螺母是通用的n 所有质量问题的40%可以归因于低劣的设计和工艺（设计）！换一种陶土n 产品与服务均需要设计。服务的设计与开发相对非正式，而产品设计则相当正式。引例：铱星铱星是一种移动通讯网络，它通过卫星系统可以传递任何形式的电信信号（声音、数据、传真和传呼）。依星系统由66 个卫星和一系列地面卫星站组成，用户可以在地球的任何一个位置接收到信号。构建铱星系统的全部成本大约是50亿美元。尽管有持续的财务支持，但铱星却没有如想象的那样红火起来。铱星相对于蜂窝式电话de的数字模拟技术有一定的优势。但是，这些优点很明显不够充分，让大量的用户以高于蜂窝式电话20 倍的价格去购买一个手机。铱星还面临着一系列的技术问题和财务问题。铱星还活着吗？铱卫星公司2000 年12 月，一群私人投资者以仅2,500 万美元的价格收购了铱星的资产，改名为铱卫星公司（Iridium Satellite）。2001 年3 月，铱星的商业服务又开始重新启动。新公司的收入主要有两个来源与美国国防部签定的价值3,600 万美元一年的协议，以及在海运、石油和航空等行业的大公司。2004年七月新公司用户达到10万户，实现运营收入超过运营成本。目前，由普通电话打到卫星手机费用大约每分钟3到14元美金，由铱卫星打到普通电话大约每分钟1.5元美金，铱卫星手机网内互打每分钟少于1元美金。本章内容3.1 引述3.2 产品研究与开发管理3.3 生产流程设计与选择3.4 并行工程：产品开发组织的新方法 3.5 产品设计技术3.6 服务设计 3.1 3.1 引述引述3.1.1 21世纪企业面临环境的主要特征 n信息爆炸的压力 n技术进步越来越快 n高新技术的使用范围越来越大 n市场和劳务竞争全球化 n产品研制开发的难度越来越大 n可持续发展的要求 n全球性技术支持和售后服务 n用户的要求越来越苛刻 3.1.2 现代企业的研究与开发 研究与开发的分类和特征研究与开发的分类和特征 基础研究基础研究应用研究应用研究技术开发技术开发目的目的寻求真理,扩广知识探讨新知识应用的可能性将研究成果应用于生产实践性质性质探求发现新事物,新规律发明新事物完成新产品,新工艺,使之实用化,商品化内容内容发现新事物,新现象探求基础研究应用的可能性运用基础研究,应用研究成果从事产品设计,产品试制,工艺改进成果成果论文论文或专利专利设计书,图纸,样品成功成功成功率低成功率较高成功率大经费经费较少费用较大,控制松费用大,控制严人员人员理论水平高,基础雄厚的科学家创造能力强,应用能力强的发明家知识和经验丰富,动手能力强的技术专家管理管理原则原则尊重科学家意见,支持个人成果,采用同行评议尊重集体意见,支持研究组织在适当事作出评价尊重和支持团体合作计划计划自由度大,没有严格的指标和期限弹性,有战略方向,期限较长硬性,有明确目标,较短期限 新产品开发面临的压力新产品开发面临的压力新产品失败的三个关键原因新产品失败的三个关键原因没有潜在的用户和需求，设计人员想像开发出来的 新产品与当前的需求不匹配，或不能满足需求或功能过剩 营销工作（与顾客的相互沟通）不得力 新产品开发的动力新产品开发的动力（1）技术推动（2）市场牵引（3）同行竞争 新产品开发的关键新产品开发的关键了解和确定人们的需求，将这种需求用技术实现，提高产品在研究与开发过程中的管理水平。技术与市场匹配产品和服务设计中的法律、道德和环境问题*汽车业玩具设计建筑业产品责任产品责任产品责任产品责任意味着一个制造商要对一个加工或设计粗劣的有缺陷的产品所造成的任何伤害或损失负责。产品研究与开发产品研究与开发(R&D)(R&D)管理管理 3.23.2产品开发过程一般产品开发过程由以下阶段构成:n需求分析 n产品构思 n可行性论证 n结构设计（总体设计、技术设计、详细设计）n工艺设计需求分析需求分析结构设计结构设计协调协调工艺设计工艺设计协调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产品开发过程描述产品开发过程描述产品开发阶段与时间进度表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时间构成示意图产品生命周期的缩短产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成示意图产品开发过程-成本曲线(波音)技术活动的过程技术活动的过程需求环境功能需求 设计参数结构设计过程工艺需求 工艺变量工艺设计过程生产指令生产过程顾客域功能域物理域制造域生产活动技术活动技术活动过程分析技术活动过程分析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结构设计过程结构设计过程工艺过程设计的内容工艺过程设计的内容 n n工艺设计工艺设计工艺设计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 n程序：程序：程序：程序：产品图纸的工艺分析和审查；拟订工艺方案；编制工艺规程；工艺装备的设计与制造决定加工毛坯决定加工毛坯（材料和尺寸）（材料和尺寸）选定加工条件选定加工条件计算加工时间计算加工时间制定加制定加工工艺工工艺选择机床选择机床决定加工工序决定加工工序内的操作顺序内的操作顺序选择工装选择工装零件图零件图产品设计的原则和绩效评价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：设计用户需要的产品（服务）设计可制造性（Manufacturability）强的产品设计鲁棒性（Robustness）强的产品设计绿色产品（考虑环保要求）核心竞争力三洋公司的生意经在世界在世界500500家最大工业公司中排名第家最大工业公司中排名第107107位的日本三洋电机位的日本三洋电机公司认为，要创造出大获成功的商品，必须具备五个要点，公司认为，要创造出大获成功的商品，必须具备五个要点，而且这五个要点的顺序不能颠倒。而且这五个要点的顺序不能颠倒。第一、该商品对顾客来说，使用是否方便？第一、该商品对顾客来说，使用是否方便？第二、顾客是否买得起？第二、顾客是否买得起？第三、对经销商来说，是否容易得到保修？第三、对经销商来说，是否容易得到保修？第四、万一出现故障，是否容易修理，即容易得到保修？第四、万一出现故障，是否容易修理，即容易得到保修？第五、工厂是否易于生产？第五、工厂是否易于生产？产品开发绩效评价指标产品开发绩效评价指标 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生产流程设计与选择生产流程设计与选择 3.33.3特征标记特征标记对象专业化对象专业化工艺专业化工艺专业化项目型项目型产品产品 订货类型 产品流程 产品变化程度 市场类型 产量批量较大流水型 低大批量高成批生产跳跃型高顾客化生产中等单件、单项定制无很高单一化生产单件生产劳动者劳动者 技能要求 任务类型 工资低重复性低高没有固定形式高高没有固定形式高资本资本 投资 库存 设备高低专用设备中等高通用设备低中等通用设备目标目标 柔性 成本 质量 按期交货程度低低均匀一致高中等中等变化更多中等高高变化更多低计划与控制计划与控制 生产控制 质量控制 库存控制容易容易容易困难困难困难困难困难困难产品流程（product-process matrixproduct-process matrix）矩阵生产流程生产流程产产 品品 顾客化顾客化 多品种多品种 品种较多品种较多 标准化大量生标准化大量生（低产量）（低产量）（中低产量）（中低产量）（中批生产）（中批生产）（大量生产）（大量生产）高高柔性柔性单位单位成本成本低低项目型生产项目型生产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 航空航天航空航天 工业装备工业装备 机床工具机床工具 特殊化工产品特殊化工产品/药品药品 电子电器电子电器 汽车轮胎和橡胶汽车轮胎和橡胶 钢铁产品钢铁产品 普通化工产品普通化工产品/药品药品 造纸造纸 容器制造容器制造 酿酒酿酒 石油石油 钢铁钢铁 林产品林产品影响生产流程设计的主要因素 产品/服务需求性质 自制-外购决策 生产柔性 产品/服务质量水平 接触顾客的程度 生产流程选择决策品种-产量变化与生产单位形式的关系 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工艺专业化形式产量品种A AB BC CD D工艺式成组生产单元对象（产品）式费用产量1000002500005000011100002250000不同生产过程方案的费用变化并行工程并行工程 产品开发组织的新方法产品开发组织的新方法3.43.4需求 结构设计 工艺设计 制造 串行过程市场分析产品设计工艺设计采购制造检测装配销售维修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串行产品设计方法串行工程产品开发模式串行的产品设计方法 并行过程需求 结构设计 工艺设计 制造市场分析产品设计工艺设计采购制造检测装配销售维修并行的产品设计方法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的产品设计方法并行工程产品开发模式并行工程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 温纳（Winner1988）：并行工程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。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。设计结果产生产品设计规格和相应的制造工艺和生产准备文件。设计过程中各活动并行交叉进行。不同领域技术人员的全面参与和协同工作。高效率的组织机构。并行产品开发流程特点并行产品开发流程特点 产品设计的各阶段是一个递阶渐进的连续过程，注意粒度和清晰度 产品设计过程和产品信息模型经历从定性到定量、从模糊到清晰的演化 产品设计过程和工艺设计过程是并行展开，同时进行。并行工程技术1.虚拟设计面向并行工程的DFx设计模式体现了开发的集成过程PDM发展成为CAD/CAPP/CAM系统的集成平台Internet使设计集成的范围更加广泛STEP标准作为设计开发集成的标准接口2.产品数据管理（Product Data Management）PDM3.产品系列化、零部件标准化、通用化4.成组技术（Group Technology,GT）5.减少变化的方案（Variety Reduction Program，VRP）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采取的采取的措施措施顾客参与质量功能展开CAD/CAPPVRP、GTDFM DFA价值工程CE工业工程IE绿色制造并行工程并行工程完整的汽车车门质量屋矩阵并行工程实施实例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。制造。全美1818个地点，个地点，56005600人参与设计。全球一共人参与设计。全球一共238238个设计团个设计团队参与开发。从队参与开发。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，进行试飞，一次成功，即投入运个月就试制成功，进行试飞，一次成功，即投入运营。在实物总装后，用激光测量偏差，飞机全长营。在实物总装后，用激光测量偏差，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。LOGOLOGO产品设计技术产品设计技术3.53.5稳健设计（robust design）与其控制炉温，不如选合适的陶土！参考书目:产品稳健设计、田口品质工程方法的介绍与应用:苏朝墩模块设计（modular designs）有助于增加生产系统的柔性,计算机可现场组装计算机辅助设计（computer-aided design，CAD）计算机辅助制造（computer-aided manufacturing，CAM）虚拟现实技术（virtual reality）价值分析/价价值值工程（工程（value analysis/value engineering）面向环境的设计（design for environment）拆装设计（design for disassemble,DFD）没出生时就得要考虑再生！领 跑 者：施乐、柯达、卡特皮勒 相关概念：再循环、再制造 Robust Design Example:Seat Belt Experiment驾驶室中漫步：测试人员戴3D眼镜评估多种设计方案。来自：服务设计服务设计3.63.6服务过程设计流水线生产常用于快餐业逐件加工方式常用于银行和医院项目方式用于诸如聚会和房屋建筑之类的个性化服务中。好的服务设计系统的特征 威廉威廉史蒂文森史蒂文森（1）与该组织的使命相一致（2）对用户友好（3）稳健设计，以适应情况的多变性（4）有可持续性（5）节约成本（6）具有在顾客看来明显的价值（7）后方运营（即与顾客无接触）和前方运营（即与顾客有直接接触）之间存在有效的联系（8）有简单、统一的主题，如使得性或速度（9）有确保服务可靠和优质的设计特征与检查措施Question BowlWhich of the following is the first phase of the typical phases of product development?a.Product/process engineeringb.Product planningc.Concept developmentd.Demands analysise.Ramp-upAnswer:d.Demands analysisQuestion BowlWhich of the following is primarily focused on getting the voice of the customer into design specifications in product development?a.Concurrent engineeringb.Value engineeringc.DFMAd.Quality function deploymente.None of the aboveAnswer:d.Quality function deploymentQuestion BowlWhich Of the following abbreviated concepts which derive the greatest product improvements as a result of simplification of the product by reducing the number of separate parts?a.CEb.DFMAc.QFDd.VA/VEe.CADAnswer:b.DFMA(Design for Manufacturing and Assembly)