第3章-产品开发设计选择(ppt课件).ppt

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1、第第 三三 章章产品开发和技术选择2/12/20231世界级制造业特写世界级制造业特写世界级制造业特写世界级制造业特写飞利浦公司飞利浦公司产品开发带来竞争优势产品开发带来竞争优势19141914年年-发明内置聚光镜的投影灯；发明内置聚光镜的投影灯；19651965年年-电子记忆系统；电子记忆系统；19171917年年-第一只无线电真空管；第一只无线电真空管；19701970年年-LOCOS-LOCOS高密度集成电路生高密度集成电路生产程序；产程序；19221922年年-第一只第一只X X光管；光管；19721972年年-激光视盘技术；激光视盘技术；19261926年年-五级真空管；五级真空管；

2、19801980年年-医用核磁共振系统；医用核磁共振系统；19321932年年-钼灯；钼灯；19861986年年-影像感应器；影像感应器；19491949年年-非金属磁体；非金属磁体；19901990年年-红绿激光技术；红绿激光技术；19571957年年-全新铅光导摄像管；全新铅光导摄像管；19911991年年-感应照明系统；感应照明系统；19601960年年-推基式晶体管；推基式晶体管；2/12/20232第一节第一节 新产品开发与企业新产品开发与企业R&DR&D一、产品、服务设计的背景特征一、产品、服务设计的背景特征1 1、竞争的需要、竞争的需要2 2、技术发展的要求、技术发展的要求3 3

3、、顾客需求、顾客需求4 4、产品研制开发的难度加大、产品研制开发的难度加大5 5、可持续发展的要求、可持续发展的要求 2/12/20233二、研发的重要性n扩大市场份额n开拓新的经营领域n调整结构适应需求n制定行业标准、获得溢价2/12/20234新产品开发与企业的地位新产品开发与企业的地位个性化定制生产个性化定制生产的出现的出现 行业中各类企业的地位 统计结果表明，企业的新产品在销售中占的比例越高，则越有可能成为领导者。最近5年新产品占销售额的比重2/12/20235三、现代企业的研究与开发三、现代企业的研究与开发n研究与开发研究与开发(Research and development，R&

4、D)分类分类:基础研究基础研究进行的是探索新的规律、创建基础性知识的工作;应用研究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;技术开发研究技术开发研究是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。（企业化研究）2/12/20236三种研究开发类型的比较三种研究开发类型的比较2/12/20237当今各国对当今各国对R&DR&D的投入情况的投入情况 在世界经济渐趋一体化的现代社会，市场经济的激烈竞争，迫使越来越多的企业在R&D上投入大量的资金和人力。我国在R&D经费投入上尽管逐年增长，但总量仍然很低，而且占GDP的比重也较 低。相比一些发达国家，它们平均

5、的R&D/GDP在2%以上，而且正逐步向2.5%一3.0%发展。而我国近年来R&D/GDP在1.5%左右。2/12/20238中国和部分国家R&D投入及其占GDP比重中国2000/4年美国2004年日本1998年英国1998年法国1998年德国1998年韩国1998年R&D投入（10亿本国货币单位）89.6/187.3227.9314850.4114.70186.9187.5411336.62占GDP比重（%）1.0/1.352.612.991.802.182.332.722/12/202392/12/202310新产品开发面临的压力 n目前，新产品开发面临着费用高、成功率低、风险大、回报率下

6、降等压力nGreg Greg A.A.StevensStevens 和James James BurleyBurley调查统计后提出：3000个新产品的原始构想，只有一个能够成功。AlbalaAlbala在总结以往研究的基础上，指出新产品开发的死亡率为98.2%。新产品的分类创新产品、换代产品、派生产品2/12/202311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装配23%制造22%设计时间55%产品开发时间100%2/12/202312产品成本决定因素构成及实际成本产品成本决定因素构成及实际成本消耗构成示意图：消耗构成示意图：2/12/202313新产品失败可以归纳为三个关键

7、原因：n没有潜在的用户和需求 n新产品与当前的需求不匹配，要么不能满足需求，要么功能过剩 n在营销方面，特别是在将产品介绍给顾客的相互沟通方面的工作不得力 2/12/202314三、西方企业的三、西方企业的R&DR&D及模式的演进及模式的演进v将将R&DR&D重重点点转转移移至至经经济济领域领域v制制定定科科技技发发展展中中长长期期规规划划，促促使使基基础础研研究究和和应应用用的的协协调调发发展展是是各各国国加加强强宏宏观观调调控控的的主主要要手手段段。v各国政府加大对企各国政府加大对企业业R&DR&D的扶持力度的扶持力度摒弃过去那种政府不摒弃过去那种政府不干预企业干预企业R&DR&D的做法，

8、的做法，加强政府的引导和支加强政府的引导和支持，是当前各国政府持，是当前各国政府的一个显著变化的一个显著变化。2/12/202315vR&DR&D的投入增长迅速的投入增长迅速 R&D与技术创新，离不开巨额的资金投入。当前，全世界每年的R&D经费达上万亿美元以上，并以年均5-10%的速度递增，这其中的90%集中于西方工业发达国家。在不同行业中，企业 R&D投入所占销售额的比重有很大差别。一般来说，高新技术领域所占比例较高（如美航空与航天业占18.3%，而制造业只占3.7%）2/12/202316vR&DR&D机构组织形式的变化机构组织形式的变化1 1、R&DR&D机构趋向小型化机构趋向小型化。对

9、美国120个主要大公司的调查发现，它们中的63%除了一个中心研究实验室外，还支持一个或多个小型研究组;27%的公司则只有中心研究机构;另有10%的公司设有中心研究实验室，其有关工作是分散进行的。2 2、R&DR&D实现手段多样化实现手段多样化组织内的R&D组织间的R&D联合，这种联合可以是在一国之内的，亦可以是跨国的。2/12/202317v企业企业R&DR&D全球化成为新趋势全球化成为新趋势国际国际R&DR&D管理与视野的新变化管理与视野的新变化（1）跨国公司的海外R&D投入逐年增加；（2）设立在本国的R&D机构更多担负着的是公司全球R&D网络的协调工作；（3）企业中心实验室的基础性研究逐步

10、缩减;（4）美 日、欧的跨国公司相互渗透，形成交叉纵横的R&D国际网络，企业R&D全球化已经成为主流趋势。2/12/202318企业企业R&DR&D全球化的方式全球化的方式（1）母公司向子公司所在国度进行R&D投资。这是最主要的一种方式。通过投资雇佣子公司所在国的科学家和工程师，与外国大学及专门的R&D机构共同进行R&D研究，共同确定R&D的课题和内容；（2）在所在国兴建或收购R&D机构；（3）通过合资、互相持股、颁发交叉许可证等方式进行R&D合作。2/12/202319研发模式的演进研发模式的演进2/12/202320第二节 新产品开发过程一、企业系统结构模型图一、企业系统结构模型图计划与控

11、制管理职能设计与制造工程职能订货控制成本估计主生产计划物料管理能力需求计划任务投放产品构思设计工艺计划NC编程NC、CNC、DNC传送控制装配控制设备维修质量保证生产控制工况数据收集库存控制生产数量、时间及成本检查作业分派数据库MRPIIJITOPTCAQCADCAPP计划计划执行执行2/12/202321二、新产品开发的程序二、新产品开发的程序2/12/202322（一）创意（一）创意生产工业品的企业新产品的创意更多的依生产工业品的企业新产品的创意更多的依赖内部来源，而生产消费品的企业新产品赖内部来源，而生产消费品的企业新产品的创意更多的依赖外部来源的创意更多的依赖外部来源。2/12/202

12、323（二）筛选和经济分析（二）筛选和经济分析创意筛选的三项标准创意筛选的三项标准（1）生产标准生产标准。包括技术可行性、利用现有设施和经验、生产能力和原料供应的可能性、有无专利或其它法律问题等;（2）销售标准销售标准。包括上市能力、预期的销售增长可能、对现有产品的影响以及竞争力等;（3）财务标准财务标准。包括投资需求、投资回报率、对企业总获利能力的贡献大小以及预计的现金流等。2/12/202324创意评价标准系统创意评价标准系统2/12/202325事事 例例惠普：轰动市场的喷墨打印机准确定义顾客需求：准确定义顾客需求：速度可以慢一些，但必须像激打效果那样清晰，而价格只是激光打印机的一半。研

13、究可行性：研究可行性：成立专门小组，请产品工程师确认惠普是否有该产品的生产能力；设计可测试的原形：设计可测试的原形：必须达到性能、可靠性、成本、可制造性的要求；交付顾客试用、完善、正式投产喷墨打印机。交付顾客试用、完善、正式投产喷墨打印机。从设想到喷墨打印机走向市场，历时从设想到喷墨打印机走向市场，历时2626个个月。立即大获成功，在美国打印机市场的占有月。立即大获成功，在美国打印机市场的占有率从率从2%2%上升至上升至35%35%。2/12/202326（三）产品设计（三）产品设计 产品设计是将产品创意的构思转化为产品的具体结构、尺寸和零部件组成，确定产品及其零部件、材料的技术要求以及完成全

14、部的工作图纸。它是通过绘制产品图纸确定产品结构的工作过程。产品设计的基本要求产品设计的基本要求（1）要设计出具有先进技术水平的新产品；（2）要保证新产品在制造时有良好的经济效果；（3）要尽量提高产品设计的标准化、系列化和通用化水平；（4）产品设计要符合国情和本企业实际。产品设计工作的种类产品设计工作的种类 1 1）自行设计 2）测绘仿制 3）专利引进与自行设计相结合 4）改进设计 5）外来图纸 2/12/202327产品设计过程图产品设计过程图开始市场需求分析总体设计原型产品初步设计原型修改结构设计评估决策工作图设计计算机绘图优化设计有限元设计三维几何造型资料和图形库CADNYNY2/12/2

15、02328产品设计的过程产品设计的过程（1）总体设计 总体设计又称初步设计、方案设计或草图设计，有的叫编制技术任务书(或技术建议书)。总体设计的目的是在调查研究基础上，通过分析比较和技术经济论证，确定产品的总体设计方案、也就是解决产品的选型问题。n它的工作内容主要包括：论证发展这种新产品的必要性和可能性；确定产品的用途、适用范围和主要技术经济性能；说明产品工作原理、确定产品结构特点、工作条件和尺寸重量；确定新产品设计基本原则，并设计产品概略总图；同国内外同类产品进行技术经济比较分析；如果属系列产品，要说明本类产品发展方向、产品系列表以及产品标准化、通用化程度。2/12/202329（2）技术设

16、计 技术设计是产品的定型阶段。技术设计的任务，是根据技术任务书中所规定的原则，进一步确定产品的结构、性能、技术条件和各项技术经济指标，其目的在于使新产品基本定型。技术设计的主要内容是：设计产品总图，重要零部件图以及各种系统图(传动系统、液压系统、电气系统和冷却系统图)；设计产品说明书，包括各种计算数据和技术经济指标；编制产品所需特殊零件明细表和特殊外购件明细表；设计产品制造、验收和交货的技术条件。2/12/202330(3)工作图设计 工作图设计是技术设计的具体化，是设计工作的最后阶段。工作图设计的任务是绘制产品全套图纸和编制所有技术文件，为产品的试制和生产提供确切的依据。工作图设计阶段的任务

17、是：详细绘制所有的零件图、部件图、装配图、总图、产品装图和产品安装图；编制所有零件、部件、附件、配件和外购件明细表；编制需要的各种技术文件；编制产品使用维护说明书。2/12/202331（四）工艺过程设计的基本内容（四）工艺过程设计的基本内容 工艺设计的主要任务确定产品的制造工艺及其相应的后勤支持过程，具体而言是指按产品设计要求，安排或规划出由原材料加工出产品所需要的一系列加工步骤和设备、工装需求的过程。工艺设计的程序:产品图纸的工艺分析和审查、拟定工艺方案、编制工艺规程、工艺装备的设计与制造。2/12/202332工艺过程设计的内容图：零件图决定加工毛坯（材料和尺寸）选择机床制定加工工艺选择

18、加工条件计算加工时间选择工装决定加工工序内的操作顺序2/12/202333产品图纸的工艺分析和审查产品图纸的工艺分析和审查 产产品品结结构构是是否否与与生生产产类类型型相相适适应应，是是否否充充分分地地利利用用了了已已有有的的工工艺艺标标准准；零零件件的的形形状状尺尺寸寸和和配配合合是是否否合合适适；所所选选用用的的材材料料是是否否适适宜宜，以以及及在在企企业业现现有有设设备备、技技术术力力量量等等条条件件下下的的加加工可能性和方便程度。工可能性和方便程度。拟定工艺方案拟定工艺方案 确确定定产产品品所所采采取取的的工工艺艺原原则则，规规定定生生产产时时应应达达到到的的质质量量要要求求、材材料料

19、利利用用率率、设设备备利利用用率率、劳劳动动量量和和制制造造成成本本等等技技术术经经济济指指标标，列列出出产产品品的的各各类类加加工工关关键键件件，确确定定工工艺艺路路线线，进进行行工工艺艺方案的经济效果分析方案的经济效果分析 编制工艺规程编制工艺规程 产品及零部件制造方法和产品及零部件制造方法和顺序的确定，设备的选择，顺序的确定，设备的选择，切削规范的选择，工艺装备切削规范的选择，工艺装备的确定，设备调整方法的选的确定，设备调整方法的选择，产品装配与零件加工的择，产品装配与零件加工的技术条件的确定等。技术条件的确定等。工艺装备的设计与制造工艺装备的设计与制造 为实现工艺过程所需要的为实现工艺

20、过程所需要的工具、夹具、卡具、量具、工具、夹具、卡具、量具、模具等，总称为工艺装备。模具等，总称为工艺装备。工艺装备的设计与制造对贯工艺装备的设计与制造对贯彻工艺规程，保证加工质量，彻工艺规程，保证加工质量，提高生产效率，具有重要作提高生产效率，具有重要作用用。2/12/202334（五）（五）生产流程设计与选择生产流程设计与选择1 1、生生 产产 流流 程程 分分 类类(Type(Type of of processes)processes)按产品进行的生产流程按加工路线进行的生产流程按项目组织的生产流程2/12/202335不同生产流程特征的比较不同生产流程特征的比较2/12/202336

21、2 2、影响生产流程设计的主要因素、影响生产流程设计的主要因素 n产品产品/服务需求性质服务需求性质n自制一外购决策自制一外购决策n生产柔性生产柔性 n产品产品/服务质量水平服务质量水平n接触顾客的程度接触顾客的程度2/12/2023372/12/2023383 3、产品流程矩阵、产品流程矩阵 根据产品结构性质，沿对角线选择和根据产品结构性质，沿对角线选择和配置生产流程，可以达到最好的技术经配置生产流程，可以达到最好的技术经济性。济性。传统的根据市场需求变化仅仅调整产传统的根据市场需求变化仅仅调整产品结构的战略，往往不能达到预期目标品结构的战略，往往不能达到预期目标,它忽视了同步调整生产流程的

22、重要性。它忽视了同步调整生产流程的重要性。2/12/2023392/12/202340三、服务产品的开发和设计n1、新服务的分类n派生服务服务线拓展型（新菜单、新航线、新课程）服务改进型（电子月票）风格转变型（店面新装修、新布局）n创新服务开创型服务（电子银行）挖掘型服务（智能卡）填补型服务（自助银行）2/12/202341n 新服务分类矩阵多样化粉饰型创新型渠道开发型服务内容的变化程度服务传递过程的变化程度2/12/2023422、服务开发过程n定位阶段n分析阶段n开发阶段n全面上市3、设计方法n工业化方法n生产者方法n顾客接触度法2/12/202343 第第 三三 节节 产品开发管理的新方

23、法产品开发管理的新方法2/12/202344一、一、并行工程并行工程 concurrent engineeringconcurrent engineering1 1 1 1、串串串串行行行行的的的的产产产产品品品品开开开开发发发发过过过过程程程程存存存存在在在在的的的的主主主主要要要要问问问问题题题题如如如如下下下下:l各下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计。越是设计的早期阶段，降低费用的机会越大；而发现问题的时间越晚，修改费用越大。费用随时间成指数增加。l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。2 2 2 2、并行工程定义、并行工程定

24、义、并行工程定义、并行工程定义Winner:Winner:是对产品及其相是对产品及其相关过程，包括制造过程和关过程，包括制造过程和支持过程，进行并行、一支持过程，进行并行、一体化设计的一种系统化方体化设计的一种系统化方法。法。这种方法力图使产品开发者从一开始就考虑到产品全生命周期从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求等。（参见下图）2/12/202345产品设计时要考虑的因素产品设计时要考虑的因素 2/12/2023463 3、并行工程并行工程主要思想主要思想F设计时同时考虑产品生命周期的所有因素(可靠性、可制造性等)，作为设计结果，同时产生产品设计规格和相应的制造工艺

25、和生产准备文件。F产品设计过程中各活动并行交叉进行。F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。CE环保功能可制造性可装配性可靠性质量保证顾客满意市场分析结构设计工艺设计制造销售与服务并行进行2/12/2023474 4、实施并行工程所必须的变革、实施并行工程所必须的变革v过过程程重重构构 从传统的串行过程转变为集成的、并行的产品开发过程；v组组织织的的重重构构 打破功能部门制的组织机构，建立跨部门、跨专业的开发小组。思思考考题题：运运用用并并行行工工程程的的思思想想，设设计计你你所所熟熟悉悉的的企企业

26、业研研发发部部门门机机构构改改革革方方案案，并并分分析析该该方方案案的的可可行行性性及可能遇到的障碍及可能遇到的障碍。2/12/202348产品开发组产品开发组n产品开发小组是并行工程的组织集成模式之一，也是实施并行工程的重要方法。n产品开发小组一般是跨部门、多专业的组成结构，通常包括市场、设计、工艺、生产技术准备、制造、采购、销售、维修服务等各部门人员。即，只要是与产品整个寿命周期有关的，而且对该产品设计有影响的人员都要参加，并要任命开发组负责人，负责整个新产品的开发工作。n采用开发组这种工作方式能大大提高产品寿命周期各阶段人员之间的信息交流和合作，能在产品设计时及早地考虑产品的可制造性、可

27、装配性、可检测性等。2/12/202349n虚拟设计n产品数据管理(Product data management，PDM)n成组技术(Group technology，GT)5 5、并行工程技术、并行工程技术2/12/2023506 6、并行工程的人员构成、并行工程的人员构成 设计人员 制造、装配、质量、营销人员 顾客和供应商 环保人员2/12/202351二、质量功能展开二、质量功能展开QFD(Quality Function Deployment)n 质量功能展开是一种将顾客心声融入产品或服务开发流程的结构性方法。目的是为了确保每个流程的每个方面都考虑顾客的要求。倾听和理解顾客的要求是Q

28、FD得核心特征，顾客的要求经常以一种普遍陈述的形式出现，一旦了解到顾客的要求，这些要求必须转化为与产品和服务有关的技术指标。这种方法利用来自市场营销部门、研发部门、制造部门的职能交叉团队；nQFD的基本方法 就是用“质量屋”(House of Quality)的形式，量化分析顾客需求与工程措施间的关系度，经数据分析处理后找出对顾客需求贡献最大的工程措施，即关键措施，从而指导设计人员抓住主要矛盾，开展稳定性优化设计，开发出满足顾客需要的产品。2/12/2023522/12/2023532/12/202354三、价值工程（三、价值工程（Value Engineering简称）简称）n也称价值分析（Value Analysis，简写VA），是指以促进老产品的改进和新产品的开发为核心内容。通过对产品或作业的功能分析，以提高产品或作业的价值为目的，力求以最低寿命周期成本实现产品或作业使用所要求的必要功能的一项有组织的创造性活动，也称其为功能成本分析。基本思想是以最少的费用换取所需要的功能。价值工程涉及到价值、功能和寿命周期成本等三个基本要素。n价值工程把“价值”定义为：“对象所具有的功能与获得该功能的全部费用之比”，即：/式中，为“价值”，为功能，为成本。2/12/202355