生产运作管理第3章产品—服务设计与技术选择

1、生产运作管理第3章产品服 务设计与技术选择 生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 本章重点本章重点 1.1.新产品开发对企业发展的意义；新产品开发对企业发展的意义； 2.2.新产品开发的基本过程；新产品开发的基本过程； 3.3.产品结构设计和工艺设计的程序；产品结构设计和工艺设计的程序； 4.4.新产品开发的并行工程法。新产品开发的并行工程法。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 2 3.1 3.1 产品开发概述产品开发概述 3.1.1 3.1.1 产品开发的背景产品开发的背景 3.1.2 3.1.2 新产品新产品/ /服务开发的意义服务开发的意义 3.1.3

2、3.1.3 现代企业的研究与开发（现代企业的研究与开发（R&D)R&D) 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 3 3.1.1 3.1.1 产品开发的背景产品开发的背景 2020世纪世纪9090年代以来，企业面临前所未有的压力。年代以来，企业面临前所未有的压力。 （1 1）用户越来越）用户越来越“难侍候难侍候”：顾客需求变化加快，：顾客需求变化加快， 并呈现出多样化、个性化的特点；并呈现出多样化、个性化的特点； （2 2）技术进步越来越快：产品生命周期缩短；抢占）技术进步越来越快：产品生命周期缩短；抢占 市场先机变得尤为重要；市场先机变得尤为重要； （3 3）行业竞争愈

3、来愈激烈：全球化竞争、竞争手段）行业竞争愈来愈激烈：全球化竞争、竞争手段 趋同、竞争信息保密难度加大。趋同、竞争信息保密难度加大。 （4 4）产品研发难度越来越大：需求、技术和竞争等）产品研发难度越来越大：需求、技术和竞争等 综合平衡难度加大。综合平衡难度加大。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 4 3.1.2 3.1.2 新产品新产品/ /服务开发的意义服务开发的意义 企业新产品开发的重要意义企业新产品开发的重要意义 （1 1）有利于产品更新换代，满足市场结构的变化，提升）有利于产品更新换代，满足市场结构的变化，提升 产品竞争力，扩大市场份额；产品竞争力，扩大市场

4、份额； （2 2）有利于企业进入新的市场，拓展经营领域，促进企）有利于企业进入新的市场，拓展经营领域，促进企 业不断发展壮大；业不断发展壮大； （3 3）有利于调整产品结构、经营结构和投资结构：优化）有利于调整产品结构、经营结构和投资结构：优化 企业发展方向和经营状态，实现企业战略目标。企业发展方向和经营状态，实现企业战略目标。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 5 3.1.3 3.1.3 现代企业的研究与开发现代企业的研究与开发 新产品研发的分类新产品研发的分类 研究与开发（研究与开发（Research and DevelopmentResearch and De

5、velopment，简称，简称R&DR&D） 包括基础研究、应用研究和技术开发。包括基础研究、应用研究和技术开发。 （1 1）基础研究：探索新的自然规律，创建基础性的知识）基础研究：探索新的自然规律，创建基础性的知识 和理论。和理论。 （2 2）应用研究：将基础理论研究中开发的新知识、新理）应用研究：将基础理论研究中开发的新知识、新理 论应用于具体领域。论应用于具体领域。 （3 3）技术研究：将应用研究的成果经设计、试验而发展）技术研究：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。成为新产品、新系统和新工程的科研活动。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服

6、务设计与技术选择 6 3.1.3 3.1.3 现代企业的研究现代企业的研究 与方法（续）与方法（续） 企业企业技术分类 （1 1）产品技术：材料、实现功能、性能的技术。）产品技术：材料、实现功能、性能的技术。 （2 2）制造技术：工艺、设备、工装。）制造技术：工艺、设备、工装。 （3 3）管理技术：）管理技术：ERPERP、CRMCRM等。等。 技术的双重特性 （1 1）开发新产品、新工艺，提升企业竞争力。）开发新产品、新工艺，提升企业竞争力。 （2 2）淘汰现有产品和工艺，使企业失去市场。）淘汰现有产品和工艺，使企业失去市场。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 7

7、 3.1.3 3.1.3 现代企业的研究现代企业的研究 与方法（续）与方法（续） 新产品的分类新产品的分类 新产品是指在技术、功能、性能、结构、材新产品是指在技术、功能、性能、结构、材 质等一方面或几方面具有先进性或独创性的产品。质等一方面或几方面具有先进性或独创性的产品。 （1 1）改进型产品：对老产品的改进与完善，创新程度最小）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。的一类新产品。 （2 2）换代产品：产品基本原理不变，因部分采用新技术使）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，如电视机技术的不断升级。产品性能有重大突破，如电视机技术的不断

8、升级。 （3 3）创新产品：采用科学技术的新发明所开发的产品，它）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，如互联网、是创新程度最高的一类新产品，如互联网、iPADiPAD、太空旅、太空旅 游等。游等。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 8 3.2 3.2 产品设计与开发过程产品设计与开发过程 3.2.1 3.2.1 产品构思产品构思 3.2.2 3.2.2 结构设计结构设计 3.2.3 3.2.3 工艺设计工艺设计 3.2.4 3.2.4 产品设计的原则和绩效评价产品设计的原则和绩效评价 4/27/2021生产运作管理第3章产品

9、服务设计与技术选择 9 3.2.1 3.2.1 产品构思产品构思 （一）（一）产品开发过程三阶段产品开发过程三阶段 （1 1）产品构思：依据顾客需求、产品技术和对）产品构思：依据顾客需求、产品技术和对 手产品三大要素，形成产品的特定功能。手产品三大要素，形成产品的特定功能。 （2 2）结构设计：包括总体设计、技术设计和详）结构设计：包括总体设计、技术设计和详 细设计三部分，完成产品全套图纸，实现构思细设计三部分，完成产品全套图纸，实现构思 所需功能；所需功能； （3 3）工艺设计：包括加工过程、加工方法和加）工艺设计：包括加工过程、加工方法和加 工设备三部分，使结构设计的产品能实现加工工设备三

10、部分，使结构设计的产品能实现加工 制造。制造。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 10 3.2.1 3.2.1 产品构思（续）产品构思（续） 图图3-13-1 产品设计过程图产品设计过程图 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 11 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 输输 入入 产品功能产品功能 中间结果中间结果 协调结果协调结果 产品规格产品规格 协调结果协调结果 工艺方案工艺方案 中间结果中间结果 中间结果中间结果 干预指令干预指令 图图3 31 1 产品设计过程图产品设计过程图 干预指令干预指令

11、3.2.1 3.2.1 产品构思（续）产品构思（续） 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 12 产产 品品 开开 发发 过过 程程 产产 品品 构构 思思 R&DR&D计划计划 市场需求分析市场需求分析 技术进步和创新技术进步和创新 竞争对手产品和服务竞争对手产品和服务 来源于来源于 来源于来源于 开始开始 图图3 32 2 产品构思来源图产品构思来源图 图图3-23-2 产品构思来源图产品构思来源图 3.2.2 3.2.2 结构设计过程结构设计过程 （一）产品结构设计（一）产品结构设计 （1 1）产品结构设计过程：包括从明确设计任务开始，）产品结构设计过程：包括从明

12、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。到确定产品的具体结构为止的一系列活动。 （2 2）设计阶段地位：决定产品的性能、质量和主要）设计阶段地位：决定产品的性能、质量和主要 成本。成本。 （3 3）产品设计内容：一般分为总体设计、技术设计）产品设计内容：一般分为总体设计、技术设计 和详细设计（工作图）三个阶段。和详细设计（工作图）三个阶段。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 13 3.2.2 3.2.2 结构设计过程（续）结构设计过程（续） （1 1）总体设计）总体设计 通过市场需求分析，确定产品的功能、性能、通过市场需求分析，确定产品的功能、性能、

13、 设计原则、技术参数、概略计算产品的技术经设计原则、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分析。济指标和进行产品设计方案的经济效果分析。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 14 3.2.2 3.2.2 结构设计过程（续）结构设计过程（续） （2 2）技术设计）技术设计 将技术任务书中确定的产品基本结构和主要将技术任务书中确定的产品基本结构和主要 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、说明书等形

14、式表现出来。统图、明细表、说明书等形式表现出来。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 15 3.2 3.2 结构设计过程（续）结构设计过程（续） （3 3）详细设计或工作图设计）详细设计或工作图设计 根据结构设计确定的结构布置和主要尺寸，进根据结构设计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，绘一步作结构的细节设计，逐步修改和完善，绘 制全套零件工作图、部件装配图及产品总装图，制全套零件工作图、部件装配图及产品总装图， 并编制必要的技术文件，为零件加工和产品装并编制必要的技术文件，为零件加工和产品装 配提供明确的依据配提供明确的依据。 产品结

15、构设计见图产品结构设计见图3 33 3。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 16 3.2.2 3.2.2 结构设计过程（续）结构设计过程（续） 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 17 市场需求分析市场需求分析 工作图设计工作图设计 结构设计结构设计 优化设计优化设计 三维几何造型三维几何造型 计算机绘图计算机绘图 有限元设计有限元设计 资料和图形库资料和图形库 原型修改原型修改 总体设计总体设计 开始开始 初步设计初步设计原型产品原型产品 评估决策评估决策 N N Y Y CAD 图图3 33 3 结构设计过程结构设计过程 3.2.3 3

16、.2.3 工艺设计过程工艺设计过程 （一）工艺设计（一）工艺设计 （1 1）工艺设计：指按产品设计要求，安排或规）工艺设计：指按产品设计要求，安排或规 划出将原材料加工成产品所需要的一系列划出将原材料加工成产品所需要的一系列 加加 工过程、工时消耗、设备和工艺装备需求等的工过程、工时消耗、设备和工艺装备需求等的 规定与说明。规定与说明。 （2 2）工艺设计作用：是结构设计过程和制造过）工艺设计作用：是结构设计过程和制造过 程之间的桥梁。程之间的桥梁。 （3 3）工艺设计结果：一方面反馈给产品设计用）工艺设计结果：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。以改进产品设计；另

17、一方法作为生产的依据。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 18 3.2.3 3.2.3 工艺设计过程（续）工艺设计过程（续） （二）工艺设计程序（二）工艺设计程序 （1 1）零件工作图的工艺分析和审查；）零件工作图的工艺分析和审查； （2 2）部件、产品装配图的工艺分析和审查；）部件、产品装配图的工艺分析和审查； （3 3）拟订工艺方案）拟订工艺方案编制加工计划；编制加工计划； （4 4）编制工艺规程）编制工艺规程规定具体加工方法和程序；规定具体加工方法和程序； （5 5）工艺装备的设计与制造）工艺装备的设计与制造准备加工装备。准备加工装备。 零件工艺设计过程图见图

18、零件工艺设计过程图见图4-44-4。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 19 3.2.3 3.2.3 工艺设计过程（续）工艺设计过程（续） 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 20 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选择工装选择工装 零件图工艺零件图工艺 审核审核 图图3-4 3-4 零件工艺设计过程图零件工艺设计过程图 3.2.4 3.2.4 产品设计的原则产品设计的原则 和绩效评价和绩效评价 （一

19、）产品设计和选择的原则（一）产品设计和选择的原则 （1 1）用户需要的产品（服务）。）用户需要的产品（服务）。 （2 2）可制造性（）可制造性（Manufacturing abilityManufacturing ability）强产品。）强产品。 （3 3）牢固性（）牢固性（RobustnessRobustness）强的产品。）强的产品。 （4 4）绿色产品：考虑节能环保要求。）绿色产品：考虑节能环保要求。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 21 3.2.4 3.2.4 产品设计的原则产品设计的原则 和绩效评价和绩效评价 4/27/2021生产运作管理第3章产品

20、服务设计与技术选择 22 绩效指标绩效指标度量度量对竞争力的影响对竞争力的影响 投放市场投放市场 时间时间 新产品引入频率新产品引入频率 从新产品构思到上市的时间从新产品构思到上市的时间 构思数量和最终成功数量构思数量和最终成功数量 实际效果与计划效果的差异实际效果与计划效果的差异 来自新产品的销售比例来自新产品的销售比例 顾客顾客/ /竞争对手的响应时间竞争对手的响应时间 设计的质量：接近市场的程度设计的质量：接近市场的程度 项目的频率：模型的寿命项目的频率：模型的寿命 生产率生产率 每一个项目的研究发展周期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每一个项目的材料及工具费用 实际

21、与计划的差异实际与计划的差异 项目的数量：新产品设计与开发的频率项目的数量：新产品设计与开发的频率 项目的频率：开发的经济性项目的频率：开发的经济性 质量质量 舒适度：使用的可靠性舒适度：使用的可靠性 设计质量：绩效和用户的满意度设计质量：绩效和用户的满意度 生产质量：工厂和车间的反映生产质量：工厂和车间的反映 信誉：用户的忠诚度信誉：用户的忠诚度 对用户的相对吸引力：市场份额对用户的相对吸引力：市场份额 利润率利润率 表表3 31 1 产品开发绩效评价指标产品开发绩效评价指标 3.3 3.3 产品设计与开发的组织方法产品设计与开发的组织方法 3.3.1 3.3.1 串行产品设计法串行产品设计

22、法 3.3.2 3.3.2 并行产品设计法并行产品设计法 3.3.3 3.3.3 并行工程技术并行工程技术 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 23 3.3.1 3.3.1 串行产品设计法串行产品设计法 产品设计产品设计2 2种方法种方法 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 24 需求分析需求分析 结构设计结构设计 工艺设计工艺设计制造制造 b)b)并行过程并行过程 a)a)串行过程串行过程 图图3-5 3-5 产品开发的两种方式产品开发的两种方式 需求分析需求分析 结构设计结构设计 工艺设计工艺设计 制造制造 T t t tT T，周期缩短

23、，周期缩短 3.3.1 3.3.1 串行产品设计法（续）串行产品设计法（续） （一）串行产品设计法（一）串行产品设计法 （1 1）串行设计：从需求分析、产品结构设计、工艺）串行设计：从需求分析、产品结构设计、工艺 设计一直到加工制造和装配是一步步在各部门之设计一直到加工制造和装配是一步步在各部门之 间按顺序进行。间按顺序进行。 （2 2）产品开发工作流程）产品开发工作流程 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 25 市场人员提产品构想市场人员提产品构想 质量控制人员作出质量控制人员作出 质量计划质量计划 财务人员确定产品财务人员确定产品 总费用和生产周期总费用和生产周期

24、 制造工程师确定工艺规程制造工程师确定工艺规程 设计工程师完成产品设计设计工程师完成产品设计 3.3.1 3.3.1 串行产品设计法（续）串行产品设计法（续） （二）串行产品开发（二）串行产品开发存在的问题存在的问题 （1 1）影响开发速度：以部门为基础的组织结构严重）影响开发速度：以部门为基础的组织结构严重 地妨碍了产品开发的速度。地妨碍了产品开发的速度。 （2 2）影响开发质量：产品开发的各下游部门所具有）影响开发质量：产品开发的各下游部门所具有 的知识难以加入早期设计，影响开发质量；加入的知识难以加入早期设计，影响开发质量；加入 设计的时间越早，降低费用的机会越大。设计的时间越早，降低费

25、用的机会越大。 （3 3）影响开发效率：各部门对其他部门的需求和能）影响开发效率：各部门对其他部门的需求和能 力缺乏理解，目标和评价标准的差异与矛盾降低力缺乏理解，目标和评价标准的差异与矛盾降低 了产品整体开发过程的效率。了产品整体开发过程的效率。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 26 3.3.2 3.3.2 并行产品设计法并行产品设计法 （一）并行产品设计法（一）并行产品设计法 （1 1）并行设计法：对产品及其相关过程，包括制造）并行设计法：对产品及其相关过程，包括制造 过程和支持过程，进行并行的、一体化设计的一过程和支持过程，进行并行的、一体化设计的一 种系统

26、化方法。种系统化方法。 （2 2）设计方法特点：力图使产品开发者从一开始就）设计方法特点：力图使产品开发者从一开始就 考虑到产品整个生命周期从概念形成到产品报废考虑到产品整个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。的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求。 并行产品设计过程及阶段参与因素见表并行产品设计过程及阶段参与因素见表4-24-2。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 27 3.3.2 3.3.2 并行产品设计法（续）并行产品设计法（续） 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 28 过程过程需求分析需求

27、分析 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 考虑考虑 因素因素 顾客需求顾客需求 产品功能产品功能 降低成本降低成本 提高效率提高效率 易制造易制造 易装配易装配 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、 可维护性、可维护性、 操作简便操作简便 环境环境 保护保护 表表3-2 3-2 并行产品设计过程及阶段参与因素并行产品设计过程及阶段参与因素 3.3.2 3.3.2 并行产设计法（续）并行产设计法（续） （二）并行工程（二）并行工程 （1 1）并行工程：一种强调各阶段领域专家及顾客等）并行工

28、程：一种强调各阶段领域专家及顾客等 共同参加的系统化产品设计方法。共同参加的系统化产品设计方法。 （2 2）两大优点）两大优点 A A、集思广益，减少开发盲目性：将产品设计与可制、集思广益，减少开发盲目性：将产品设计与可制 造性、可维护性、质量控制等问题同时加以考虑，造性、可维护性、质量控制等问题同时加以考虑， 充分交流、集思广益，以减少产品早期设计阶段充分交流、集思广益，以减少产品早期设计阶段 的盲目性。的盲目性。 B B、缩短开发周期，提高成功率：后续阶段提前进入、缩短开发周期，提高成功率：后续阶段提前进入 设计过程，缩短研制周期，提高开发成功率。设计过程，缩短研制周期，提高开发成功率。

29、产品开发并行工程运行图见图产品开发并行工程运行图见图3-63-6。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 29 3.3.2 3.3.2 并行产设计法（续）并行产设计法（续） 质量保证质量保证 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 30 并行设计并行设计 可制造性可制造性 可装配性可装配性 顾客满意顾客满意 可靠性可靠性 环境保护环境保护 产品功能产品功能 图图3-6 3-6 产品开发并行工程运行网络图产品开发并行工程运行网络图 3.3.2 3.3.2 并行产品设计法（续）并行产品设计法（续） （三）并行工程设计的主要思想（三）并行工程设计的主要思

30、想 （1 1）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； （2 2）设计过程中各活动并行交叉进行；）设计过程中各活动并行交叉进行； （3 3）不同领域技术人员的全面参与和协同工作；）不同领域技术人员的全面参与和协同工作； （4 4）吸收顾客和供应商的参与；）吸收顾客和供应商的参与； （5 5）形成高效率的产品开发组织。）形成高效率的产品开发组织。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 31 3.3.2 3.3.2 并行产品设计法（续）并行产品设计法（续） （四）并行产品开发的流程特点（四）并行产品开发的流程特点 （1 1）集思广益：产

31、品设计的各阶段是一个交叉渐进）集思广益：产品设计的各阶段是一个交叉渐进 的连续过程。的连续过程。 （2 2）逐步逼近：产品设计过程和产品信息模型经历）逐步逼近：产品设计过程和产品信息模型经历 从定性到定量、从模糊到清晰的演进。从定性到定量、从模糊到清晰的演进。 （3 3）齐头并进：结构设计过程和工艺设计过程并行）齐头并进：结构设计过程和工艺设计过程并行 展开，同时推进。展开，同时推进。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 32 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 33 概念设计概念设计 初步设计初步设计 详细设计详细设计 结构详结构详 细方案

32、细方案 工艺初工艺初 步方案步方案 结构初结构初 步方案步方案 工艺详工艺详 细方案细方案 结构概结构概 念方案念方案 工艺概工艺概 念方案念方案 图图3-7 3-7 并行设计流程并行设计流程 N N N Y Y 3.3.3 3.3.3 并行工程技术并行工程技术 （一）并行工程技术分类（一）并行工程技术分类 （1 1）虚拟技术）虚拟技术 A A、面向并行工程的、面向并行工程的DFx(DFx(面向面向x x的设计）设计模式体现了的设计）设计模式体现了 开发的集成过程；开发的集成过程；x x可以是制造、质量和环境等因素的可以是制造、质量和环境等因素的 集合。集合。 B B、PDMPDM（Produ

33、ctProduct DataData ManagementManagement）发展成为）发展成为CAD/CAPPCAD/CAPP （计算机辅助工艺过程设计）计算机辅助工艺过程设计）/CAM/CAM系统的集成平台；系统的集成平台； C C、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； D D、STEP(Standard Exchange of Product data model)STEP(Standard Exchange of Product data model) 标准作为设计开发集成的标准接口。标准作为设计开发集成的标准接口。 4/27/2021生产运作管理第3章产品 服务设计与技术选择 34 3.3.3 3.3.3 并行工程技术（续）并行工程技术（续） （2 2）产品数据管理（）产品数据管理（Product Data Management Product Data Management PDMPDM）：提升产品开发效率；）：提升产品开发效率； （3 3）产品系列化、零部件标准化、通用化：提高生）产品系列化、零部件标准化、通用化：提高生 产效率；产效率； （4 4）成组技术（）成组技术（Group Techno