生产运作与管理

1、1第三章 产品开发与生产运作流程选择2本章重点：本章重点： 新产品开发程序 产品开发与生产成本 产品设计原则 服务设计 流程选择设计中的几个重要问题 流程的节拍与瓶颈 流程的通过能力及其平衡 流程的分析改进方法本章难点：本章难点： 产品设计原则 流程的通过能力及其平衡31 产品开发一、企业技术系统活动1、产品开发过程与开发方法 创意市场需求分析功能说明产品说明设计审查市场测试引入成功吗？产品开发小组的职责可生产性设计与价值工程小组的职责范围创意来源：技术革新，人口/社会/文化，经济变迁，政治变 动，顾客，供应商、分销商，修理工等 （为了符合市场要求，这种方法是必不可少的） （产品是如何发挥作用

2、的） （如何制造的） 如何经济的生产产品，并保证其质量稳定可靠 （该产品是否符合市场要求？） （交付使用） （评估） 图1 产品开发各阶段 42、企业技术系统的构成 企业技术系统是承担技术开发任务的子系统，属R&D中的技术开发范畴。 “Y”模型中右边 是，左边是。产品开发过程主要体现在“Y”模型中的工程链的前段。订货控制成本估计 主生产计划物料管理 能力需求计划 能力调整 任务投放M R P J I T O P T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NC、CNC和DNC机床及机器人控制传送控制装配控制设备维修质量保证产品构思产品设计 工艺设计NC编程 C AD

3、C A PPCAQ计划与控制的管理职能计划与控制的管理职能 设计与制造的工程职能设计与制造的工程职能计划计划执行执行计划计划执行执行数据库图2 企业系统结构模型CAM5二、产品开发对生产过程成本的影响 产品生命周期的缩短、研制周期的稍长（图3）1. 产品开发时间的构成及其优化（图4）图3 产品的开发周期与生命周期周期时间（年）产品平均生命周期产品平均开发周期年份79 80 82 84 86 88 90 92 9454321 20% 13% 22% 5%（33%） （22%） （37%） （8%） 并行模型 图4 设计优化对产品上市的影响节约40% 27% 55% 15%3%概念设计详细设计修改

4、和反复 产量的提升6 产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成（图5）结论： 产品设计和工艺设计在产品开发中作用重大，它几乎占用了60%的开发时间，决定了70%的成本。10080604020 0 概念 设计 检验 工艺规划 生产 图5 产品寿命周期的各个阶段 成本确定的时间消耗成本决策成本7三、产品设计原则（不同方式） 考虑产品的寿命周期，设计用户需要的产品 制造设计制造设计：面向可制造性的设计与装配（DFM/DFA） 再循环设计（DFR） 再制造再制造：指拆卸下旧产品中的某些部件，在新产品中再度使用。20世纪工业的标志是装配线，21 世工业的标志可能是拆卸线。 稳健性设计稳健性设计田口方法：

5、指那些由于生产或装配的小变化不会严重影响产品质量的设计；或是由于产品使用环境的变化而故障率很低的设计。 并行工程并行工程（CE） 计算机辅助设计计算机辅助设计（CAD） 快速原型技术快速原型技术（Fast prototyping） 模块化设计模块化设计 81、新产品开发的串行与并行方法概念设计详细设计过程设计原型制造与测试生产制造概念设计详细设计过程设计原型制造与测试生产制造减少反馈次数并行开发流程串行开发流程修改反馈频繁产品结构功能对结构、功能的改进意见几何特征工艺过程解决方案定性定量可行性评估可加工性、经济、资金评估9并行工程的关键技术 过程管理与集成技术 过程建模、过程管理 、过程评估、

6、 过程分析、过程集成 团队技术 企业组织演变 IPT的概念、组建、角色定义、管理模式、决策模式 协同工作环境 10 产品数据管理(PDM)是集成并管理与产品有关的信息、过程及人与组织。具体地说，PDM技术是对工程数据管理(EDM)、文档管理(DM)、产品信息管理(PIM)、技术数据管理(TDM)、技术信息管理(TIM)、图像管理(IM)以及其它产品定义信息管理技术的一种概括与扩展。u实现并行工程的平台产品数据管理11 DFM是在并行工程的思想下，摒弃了传统的“隔墙”设计，实现产品设计与产品制造的集成。在设计阶段尽早的考虑与制造有关的约束（加工时间，加工成本，可制造性），全面评价产品设计，尽早发

7、现设计中存在的与制造有关的问题，并提供改进的反馈信息，及时修改设计信息，保证产品设计和制造的一次成功，以达到减低生产成本，提高产品质量，缩短新产品开发周期。2、面向制造的设计（DFM）12DFM的典型过程13l 借助计算机、激光、精密传动和数控的现代手段，将CAD和CAM集成一体，根据在计算机上构造的三维模型，在很短的时间内直接制造产品样品，无须传统的机械加工机床和模具。l 其原理是通过CAD或实体反求方法采集到有关信息或零件的几何形状、结构和材料的组合信息，从而获得目标原型的概念并以此建立数字化描述模型，之后将这些信息输出到计算机控制的机电集成系统，通过逐点逐面进行材料的三维堆砌成形，再经过

8、必要的处理，使其在外观、强度和性能等方面达到设计要求，快速准确地制造原型或实际零部件。3、快速原型技术（Fast prototyping）14四、服务设计1、服务设计与产品设计的区别、服务设计与产品设计的区别 服务设计更重视不触摸因素（如思维的清醒程度、气氛） 服务的创造与传递很多是同时的，这时抢在顾客之前发现和改正服务中的错误更难。因此，员工培训、流程设计及与顾客的关系显得特别重要。 服务不能有存货，这限制了它的柔性，并使生产能力设计显得非常重要。 服务的高度可见性，给流程设计增加了额外要求。 有些服务业进退阻力小，这给服务设计增加了额外压力，必须进行创新并考虑成本效果。 便利性是服务设计的

9、一个主要因素，因此选址对服务设计很重要。15 2、服务设计法则、服务设计法则 服务策略决定服务的性质和重点及目标市场，也决定了服务设计。服务设计者应根据组织提供服务的能力、目标市场顾客的要求和期望等信息设计服务传递系统（即工具、流程、提供服务所需的全体人员。 遵循一条简单、统一的主题如便利性或速度，有助于全体人员共同协作。 确定系统能够处理服务要求中的任何预期变化。 要有设计特征，进行检查确保服务是可靠和始终优质的。 系统设计要方便用户，这对自我服务系统更有用。16 服务要求的变化程度； 与顾客接触并卷入传递系统的程度。它们会影响到服务的标准化或必须定制的程度。高中低无网络购买无电话定购低零售

10、店买中定购高与顾客接触程度服务要求的变化性高度标准化高度定制3、服务设计的两个关键点：表117 QFD是将顾客的要求融入产品或服务开发流程的一种结构性方法。把顾客的要求顾客的要求（是什么）转化为与产品或服与产品或服务有关的技术指标务有关的技术指标（如何解决）形成一个矩阵（图6）。在主体矩阵上增加附加特征（如重要性衡量或竞争性评估等）以拓宽分析范围，这就形成了质量屋质量屋（图7）五、质量功能展开（QFD） 对顾客的 技术要 求顾客 重要性要求关系矩阵图6 QFD主体矩阵设计要求关系矩阵特殊规格或目标值竞争性评估顾客要求 相关矩阵图7 质量屋18六、可靠性提高可靠性的方法： 改善零件设计 提高生产

11、和/或装配技术 增加检测 利用备用部件 改善防护维修程序 提高用户受教育程度 改善系统设计 可靠性是衡量在一系列给定条件下，一种产品、零件或系统执行目标功能的能力。它与故障常常联在一起。19在产品和服务设计领域的运作战略中，有4点最有助于提高竞争力：v 加大R&D的投资v 将某些侧重点从短期行为转向长期行为v 致力于连续的提高，而不是采用“大爆炸” 的方法。 好比v 努力缩短产品开发周期“龟兔赛跑”203 生产运作流程的选择与设计 流程选择是一个组织用来生产产品和提供服务的方法。即选择和设计把投入变换成产出所需的资源、资源组合方式、任务进行方式、物流和信息流的流动方式等方案。它在生产系

12、统设计中的作用（图8）。 一个组织如何进行流程选择取决于该组织的流程战略，其关键点有：资本集约度资源柔性顾客参与资金预算预测流程选择生产能力计划设施和装备布置工作设计产品和服务设计技术变化图8 流程选择与系统设计21生产运作流程的具体设计流程的节拍、瓶颈与空闲时间 节拍（cycle time）：连续完成相同的两个产品（或两次服务、两批产品）之间的时间间隔。 瓶颈（bottleneck）：一个流程中生产节拍最慢的环节，及流程中生产能力最薄弱环节。瓶颈的“漂移” 空闲时间（idle time）：工作时间内没有执行有效工作任务的那段时间（包括设备和人的时间）22二、流程的生产能力及其平衡 生产能力（

13、capacity）：指一个设施的最大产出率 设施：可以是一个工序、一台设备，或若干工序与设备组成的一个流程。 流程的平衡（balance）：一个流程中各个工序的生产能力基本相同。 生产运作流程设计的一个重要任务，就是要尽量取得整个流程的平衡，缓解瓶颈，减少空闲时间。 23三、生产周期、生产批量与作业交换时间 生产周期（lead time） 生产批量（lot size）：一批生产的数量，即用一次准备与结束时间（作业交换时间）所完成的产品数量 作业交换时间（setup time）：设备从一种产品的生产更换到另一种产品的生产时所花费的时间（如：设备清洗、调整，更换模具，准备工具等）。 作业交换时间与

14、批量大小无关。应当关注的是设备有效运行时间，它与批量成正比。因而，作业交换时间长，批量就应该大，以便分摊到每个产品上的作业交换时间小，提高设备有效利用率。244 生产运作流程的分析与改进 流程分析改进的基本步骤 定义：定义一个需要加以分析和改进的流程。即找出问题比较突出的流程。 评价：确定衡量流程的关键指标 分析：找出存在问题和差距的原因 改进：提出可行的改进方案并比较 实施：实施改进方案 流程分析的工具流程图25 流程分析和改进的其他工具5W1H分析法VA/NVA分析因果图和相关图“四巧”（ECRS）技术要做什么（What）？做的理由（Why）？应该什么时候做（When）？应该由谁做（Who

15、）？应该在什么地方做（Where）？如何做（How）？应对每一个问题问“Why”分析流程中的各项活动： VA：增值活动 NVA：非增值活动 浪费：本身不增值也不会有助于增值的活动Elimination：取消Combination：合并Rearrangement：重排Simplification：简化26u大规模定制（Mass customization）生产 是在高效率的大规模生产的基础上，通过产品结构和制造过程的重组，运用现代信息技术、新材料技术、柔性技术等一系列高新技术，以大规模生产的成本和速度，为单个顾客或小批量多品种市场定制任意数量的产品的一种生产模式。它标志着灵捷制造（AM）、虚拟工

16、厂和全面质量管理的积累和综合。工厂近化工厂很快将在面向顾客的能力方面超过手工作坊工厂重点 大批量生产 柔性生产 大规模定制生产 时间 19001970 19712000 20012020典型工具数量 150 50到30 25到20生产产品 10到15 100到1000 无限次品及工率 25%以上 0.02%以下 少与0.0005%27四、流程选择与运作战略 流程选择流程选择需要一定的工程专业知识。从长远来看，要雇用和选拔有管理和技术双重知识的人来从事生产经理的职位。而从短期来看，经理要与技术专家协作，搞清复杂的工艺设备和技术的优缺点，最终自己作出决策。 自动化程度自动化程度增加的一个重要结果是其对企业成本结构的影响。经理做决策时要谨慎。 柔性在流程选择柔性在流程选择中并不总是最好的选择。柔性的系统和装备通常更昂贵，而生产效率不如柔性低的装备。在某种情况下，由于产品处于成熟期，设计变动少，产量稳定，过分的柔性是不必要的。 决策者选择柔性系统有两条理由决策者选择柔性系统有两条理由：需求多变或者需求存在着不确定性，两条都可以通过提高预测的准确性来消除。28作业： 准备一张类似表1的表。把下列银行交易、邮政交易的每一项放入表中的正确的位置。1、 A、从一个自动取款机提取现