第04章 产品开发和技术选择

1、生产与运作管理山西大学管理学院山西大学管理学院范建平范建平 博士博士Production & Operations ManagementProduction & Operations Management 公司使命公司使命公司战略公司战略工厂选址工厂选址产品研发产品研发经营范围经营范围资源配置资源配置竞争优势竞争优势协同作用协同作用设施布置设施布置工作设计工作设计生产运作系统设计生产运作系统设计 4.1 4.1 引言引言 4.2 4.2 产品设计与开发过程产品设计与开发过程 4.3 4.3 生产流程设计与选择生产流程设计与选择 4.4 4.4 产品设计组织新方法产品设计组织新方

2、法- -并行工程并行工程 4.5 4.5 计算机辅助设计计算机辅助设计第四章第四章 产品开发和技术选择产品开发和技术选择4.1 引言引言4.1.1 产品设计的背景特征产品设计的背景特征4.1.2 新产品开发的重要性新产品开发的重要性4.1.3 现代企业的研究与开发现代企业的研究与开发4.1.1 4.1.1 产品设计的背景特征产品设计的背景特征 信息爆炸的压力信息爆炸的压力 技术进步越来越快技术进步越来越快 高新技术的使用范围越来越大高新技术的使用范围越来越大 市场和劳务竞争全球化市场和劳务竞争全球化 产品研制开发的难度越来越大产品研制开发的难度越来越大 可持续发展的要求可持续发展的要求 全球性

3、技术支持和售后服务全球性技术支持和售后服务 用户的要求越来越苛刻用户的要求越来越苛刻 2121世纪企业面临环境的主要特征世纪企业面临环境的主要特征 ： 有利于增强企业的市场竞争力；有利于增强企业的市场竞争力； 有利于扩大市场份额；有利于扩大市场份额； 适应个性化定制生产的需要；适应个性化定制生产的需要； 产品更新换代的需要产品更新换代的需要4.1.2 4.1.2 新产品开发的重要性新产品开发的重要性研发的效率直接影响企业在时间上的竞争能力研发的效率直接影响企业在时间上的竞争能力0 5 10 15 20 25 时间（月）时间（月）行业行业化妆品化妆品玩具玩具机床机床食品食品药品药品50年前现在

4、产品生命周期缩短产品生命周期缩短 设计时间占据产品开发时间的主要位置设计时间占据产品开发时间的主要位置设计时间设计时间 55%制造时间制造时间 22%装配时间装配时间 23%产品开发时间产品开发时间 100%研发的效率直接影响企业在时间上的竞争能力研发的效率直接影响企业在时间上的竞争能力 VA/VE(value VA/VE(value analysis/value engineering) analysis/value engineering)降低产品成本降低产品成本70%20%7%3%6%36%40%18% 设计阶段设计阶段 制造阶段制造阶段 材料阶段材料阶段 其它阶段其它阶段成成本本比比例

5、例成本的决定因素成本的决定因素实际成本消耗实际成本消耗研发直接影响产品成本研发直接影响产品成本 产品开发决定因素构成及实际成本消耗比较产品开发决定因素构成及实际成本消耗比较 变更设计对成本的影响变更设计对成本的影响 改变改变设计设计引起引起的成的成本本概念设计概念设计 设计开发设计开发 设计使用设计使用 制造装配制造装配新产品开发阶段新产品开发阶段4.1.3 4.1.3 现代企业的研究与开发现代企业的研究与开发（一）研究与开发的分类（一）研究与开发的分类 研究与开发（研究与开发（Research and Development，简称，简称R&D）p基础研究基础研究:进行的是探索新的规律

6、、创建基础性知识的工作。进行的是探索新的规律、创建基础性知识的工作。p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。于具体领域。p技术开发技术开发:研究是将应用研究的成果经设计、试验而发展成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。为新产品、新系统和新工程的科研活动。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寻求真理, ,扩广知识扩广知识探讨新知识应用的可能性探讨新知识应用的可能性将研究成果应用于生产实践将研究成果应用于生产实践性质性质探求发现新

7、事物探求发现新事物, ,新规律新规律发明新事物发明新事物完成新产品完成新产品, ,新工艺新工艺, ,使之实用化使之实用化, ,商商品化品化内容内容发现新事物发现新事物, ,新现象新现象探求基础研究应用的可能性探求基础研究应用的可能性运用基础研究运用基础研究, ,应用研究成果从事产应用研究成果从事产品设计品设计, ,产品试制产品试制, ,工艺改进工艺改进成果成果论文论文论文或专利论文或专利专利设计书专利设计书, ,图纸图纸, ,样品样品成功成功成功率低成功率低成功率较高成功率较高成功率大成功率大经费经费较少较少费用较大费用较大, ,控制松控制松费用大费用大, ,控制严控制严人员人员理论水平高理论

8、水平高, ,基础雄厚的科学家基础雄厚的科学家创造能力强创造能力强, ,应用能力强的发明家应用能力强的发明家知识和经验丰富知识和经验丰富, ,动手能力强的技术专家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尊重科学家意见, ,支持支持个人成果个人成果, ,采用同行评议采用同行评议尊重集体意见尊重集体意见, ,支持研究组织支持研究组织在适当事作出评价在适当事作出评价尊重和支持团体合作尊重和支持团体合作计划计划自由度大自由度大, ,没有严格的指没有严格的指标和期限标和期限弹性弹性, ,有战略方向有战略方向, ,期限较长期限较长硬性硬性, ,有明确目标有明确目标, ,较短期限较短期限（二）（二）

9、 新产品的概念新产品的概念 从生产技术角度来看：从生产技术角度来看：p采用新技术、新材料，在技术、性能、功能、结构、采用新技术、新材料，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。材质等一方面或几方面具有先进性或独创性的产品。p显著提高性能、扩大功能显著提高性能、扩大功能 从市场营销角度来看：首次投入市场从市场营销角度来看：首次投入市场二、新产品的概念与分类按新产品的新颖程度：按新产品的新颖程度：p改进型产品改进型产品:在现有产品的基础上对某种功能、质量和外观在现有产品的基础上对某种功能、质量和外观进行了不同程度的改进，使产品的功能、质量有了某些变化进行了不同程度的

10、改进，使产品的功能、质量有了某些变化和提高。和提高。p换代产品换代产品:产品的原理不改变，但是部分的采用了一些新技产品的原理不改变，但是部分的采用了一些新技术使产品的功能发生了极大的突破。术使产品的功能发生了极大的突破。p创新产品创新产品:采用最新的科学技术成果开发出来的新产品，它采用最新的科学技术成果开发出来的新产品，它是创新程度最高的新产品。例如是创新程度最高的新产品。例如IBM公司推出的世界上第一公司推出的世界上第一台个人计算机台个人计算机（二）新产品的分类（二）新产品的分类( (三三) ) 新产品开发面临的压力新产品开发面临的压力 新产品开发面临着费用高、成功率低、风险大、回报下降等新

11、产品开发面临着费用高、成功率低、风险大、回报下降等压力压力 。 格雷格格雷格 A. 史蒂文斯（史蒂文斯（Greg A. Stevens）和詹姆斯）和詹姆斯伯利伯利（James Burley）调查统计后提出：）调查统计后提出：3000个新产品的原始想个新产品的原始想法，只有法，只有1个能成功。个能成功。 阿尔巴拉（阿尔巴拉（Albala）在总结以往研究的基础上，指出新产品）在总结以往研究的基础上，指出新产品开发的死亡率为开发的死亡率为98.2%。初期项目中只有。初期项目中只有2%可以进入市场可以进入市场 你认为有哪些因素会影响你认为有哪些因素会影响新产品研发的成败？新产品研发的成败？ （1）没有

12、潜在的用户和需求）没有潜在的用户和需求 （2）新产品与当前的需求不匹配）新产品与当前的需求不匹配 （3）营销工作不得力）营销工作不得力新产品失败的原因新产品失败的原因4.2 产品设计与开发阶段产品设计与开发阶段 4.2.1 产品构思产品构思 4.2.2 结构设计过程结构设计过程 4.2.3 工艺设计过程工艺设计过程 4.2.4 产品设计的原则和绩效评价产品设计的原则和绩效评价一般产品开发过程由以下阶段构成一般产品开发过程由以下阶段构成: :n产品构思产品构思 n结构设计结构设计（总体设计、技术设计、详细设计）（总体设计、技术设计、详细设计）n工艺设计工艺设计4.2 4.2 产品设计与开发阶段产

13、品设计与开发阶段产品构思产品构思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干预指令干预指令协调结果协调结果工艺计划工艺计划 中间结果中间结果中间结果中间结果干预指令干预指令产品设计过程描述产品设计过程描述产品开产品开发过程发过程构构思思R&DR&Du对市场需求的分析对市场需求的分析u技术的推动技术的推动u竞争对手的产品和服务竞争对手的产品和服务u供应链合作伙伴供应链合作伙伴来源于来源于来源于来源于开始开始产品构思来源产品构思来源4.2.1 4.2.1 产品构思产品构思4.2.2 4.2.2 结构设计过

14、程结构设计过程 制造型企业：制造型企业：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。 服务型企业：服务型企业：产品结构设计就是服务内容和服务过程的设计。产品结构设计就是服务内容和服务过程的设计。 设计阶段决定了产品的特征、性能、质量、成设计阶段决定了产品的特征、性能、质量、成 本。本。 产品设计一般分为产品设计一般分为总体设计、技术设计、工作图设计总体设计、技术设计、工作图设计三个阶三个阶段段 总体设计总体设计p通过市场通过市场需求分析需求分析，确定产品的性能、设计原则、技术，确定产

15、品的性能、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的分析。案的经济效果的分析。 技术设计技术设计p将技术任务书中确定的基本结构和主要参数具体化将技术任务书中确定的基本结构和主要参数具体化，根，根据技术任务书所规定的原则，进一步确定产品结构和技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、系统图、明细表、说明书等总括术经济指标，以总图、系统图、明细表、说明书等总括形式表现出来。形式表现出来。4.2.2 4.2.2 结构设计过程结构设计过程 工作图设计工作图设计p根据技术设计阶段确定的结构布置和

16、主要尺寸，进一根据技术设计阶段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，绘制全套工步作结构的细节设计，逐步修改和完善，绘制全套工作图样和编制必要的技术文件，为产品制造和装配提作图样和编制必要的技术文件，为产品制造和装配提供确定的依据。供确定的依据。4.2.2 4.2.2 结构设计过程结构设计过程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NNYYCAD4.2.2 4

17、.2.2 结构设计过程结构设计过程4.2.3 4.2.3 工艺设计过程工艺设计过程 工艺过程设计工艺过程设计p工艺设计是指按产品设计要求，安排或规划出从原材料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。和工艺装备需求等的说明。p是结构设计过程和制造过程之间的桥梁。是结构设计过程和制造过程之间的桥梁。p工艺过程的结果一方面反馈给产品设计用以改进产品设工艺过程的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。计；另一方法作为生产的依据。决定加工毛坯决定加工毛

18、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工工艺制定加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艺选择工艺装备装备零件图零件图4.2.3 4.2.3 工艺设计过程工艺设计过程4.2.3 4.2.3 工艺设计过程工艺设计过程产品图纸的工艺分析和审查。产品图纸的工艺分析和审查。是保证产品结构工艺性的重要是保证产品结构工艺性的重要措施。措施。p 1、产品结构是否与生产类型相适应；、产品结构是否与生产类型相适应；p 2、是否充分利用了现有的工艺标准；、是否充分利用了现有的工艺标准；p 3、零件的形状、尺寸和配合是否适当；、零件

19、的形状、尺寸和配合是否适当；p 4、所选择是材料是否恰当；、所选择是材料是否恰当；p 5、企业现有的技术装备能否适应工艺要求；、企业现有的技术装备能否适应工艺要求；4.2.3 4.2.3 工艺设计过程工艺设计过程拟订工艺方案。拟订工艺方案。要明确在产品制造过程中会出现哪些主要问要明确在产品制造过程中会出现哪些主要问题，关键件用什么方法加工，工艺路线怎样安排，工艺装备题，关键件用什么方法加工，工艺路线怎样安排，工艺装备的原则和系数如何确定等重大原则问题。的原则和系数如何确定等重大原则问题。p 1、确定工艺原则；、确定工艺原则；p 2、确定质量标准、材料利用率、制造成本；、确定质量标准、材料利用率

20、、制造成本；p 3、列出各类关键零件、确定工艺路线，评价工艺方案、列出各类关键零件、确定工艺路线，评价工艺方案;4.2.3 4.2.3 工艺设计过程工艺设计过程编制工艺规程。编制工艺规程。p 1、产品制造的具体方法和顺序的确定、设备的选择；、产品制造的具体方法和顺序的确定、设备的选择；p 2、工艺规范、工艺规范(标准标准)的选择、工艺装备的确定；的选择、工艺装备的确定；p 3、设备调整方案的选择；、设备调整方案的选择；p 4、产品装配与零件加工技术条件的确定；、产品装配与零件加工技术条件的确定；4.2.3 4.2.3 工艺设计过程工艺设计过程工艺装备的设计与制造工艺装备的设计与制造p实现工艺过

21、程所需要的各种工具、卡具、夹具、刃具、实现工艺过程所需要的各种工具、卡具、夹具、刃具、量具和模具，统称为量具和模具，统称为工艺装备工艺装备。p它的设计和制造对于贯彻工艺规程、保证加工质量、提它的设计和制造对于贯彻工艺规程、保证加工质量、提高生产效率有重要作用。高生产效率有重要作用。4.2.4 4.2.4 产品设计的原则和绩效评价产品设计的原则和绩效评价 产品设计和选择应该遵循的原则：产品设计和选择应该遵循的原则：p设计用户需要的产品（服务）。设计用户需要的产品（服务）。p设计可制造性（设计可制造性（Manufacturability）强的产品。）强的产品。p设计鲁棒性（设计鲁棒性（Robust

22、ness）强的产品。）强的产品。p设计绿色产品（考虑环保要求）。设计绿色产品（考虑环保要求）。鲁棒性鲁棒性就是系统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生就是系统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网存的关键。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。件的鲁棒性。 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上市时间上市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

23、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与计划的差异实际与计划的差异项目数量新产品设计与开发的项目数量新产品设计与开发的频率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

24、产和车间的反映生产质量工产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产品开发绩效评价指标产品开发绩效评价指标4.3 生产流程设计与选择生产流程设计与选择4.3.1 生产流程分类生产流程分类4.3.2 产品产品流程矩阵流程矩阵4.3.3 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4.3.4 生产流程选择决策生产流程选择决策4.3.1 生产流程分类 根据生产类型的不同，生产流程有三种基本类型：根据生产类型的不同，生产流程有三种基本类型：p按产品进行的生产流程按产品进行的生产流程p按加工路线进行的生产流程按加工路线进行的生产

25、流程p按项目进行的生产流程按项目进行的生产流程 按产品进行的生产流程按产品进行的生产流程p按产品按产品/服务形成过程的要求组织设备，形成流水般的连服务形成过程的要求组织设备，形成流水般的连续过程，又称为流水线（续过程，又称为流水线（Flow Line）。这种形式适用于）。这种形式适用于大量大批生产类型（大量大批生产类型（对象专业化对象专业化） 按工艺特点的生产流程按工艺特点的生产流程p面对多品种产品或服务，只能将完成相同工艺的设备组面对多品种产品或服务，只能将完成相同工艺的设备组织到一起。又称作工艺专业化形式，适用于多品种中小织到一起。又称作工艺专业化形式，适用于多品种中小批量或单件生产类型（

26、批量或单件生产类型（工艺专业化工艺专业化） 按项目进行的生产流程按项目进行的生产流程p项目是一次性的，且不重复。项目是一次性的，且不重复。4.3.1 生产流程分类 加工设备加工设备加工设备加工设备按产品（对象）布置的示意图按产品（对象）布置的示意图 按产品进行的生产流程按产品进行的生产流程 按对象专业化原则布置有关机器和设备，常见的如流水生产按对象专业化原则布置有关机器和设备，常见的如流水生产线或产品装配线。如图所示。线或产品装配线。如图所示。 LLLDDDDGG接收和转运接收和转运LDG 车床组车床组镗床组镗床组磨床组磨床组磨床磨床钻床钻床车床车床按工艺过程布置示意图按工艺过程布置示意图按加

27、工路线进行的生产流程按加工路线进行的生产流程 又称工艺专业化布置。即按照工艺专业化原则将同类机器又称工艺专业化布置。即按照工艺专业化原则将同类机器集中在一起，完成相同工艺加工任务。集中在一起，完成相同工艺加工任务。LDDGGLGGLL原原材材料料成成品品库库单元单元1单元单元2单元单元3GDL车床车床钻床钻床磨床磨床成组生产单元布置示意图成组生产单元布置示意图 按成组制造单元进行的流程按成组制造单元进行的流程不同生产流程的特征比较不同生产流程的特征比较 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 订货类型订货类型 产品流程产品流程 产品变化程度产品变化程度 市

28、场类型市场类型 产量产量批量较大批量较大流水型流水型 低低大批量大批量高高成批生产成批生产跳跃型跳跃型高高顾客化生产顾客化生产中等中等单件、单项定制单件、单项定制无无很高很高单一化生产单一化生产单件生产单件生产劳动者劳动者 技能要求技能要求 任务类型任务类型 工资工资低低重复性重复性低低高高没有固定形式没有固定形式高高高高没有固定形式没有固定形式高高资本资本 投资投资 库存库存 设备设备高高低低专用设备专用设备中等中等高高通用设备通用设备低低中等中等通用设备通用设备目标目标 柔性柔性 成本成本 质量质量 按期交货程度按期交货程度低低低低均匀一致均匀一致高高中等中等中等中等变化更多变化更多中等中

29、等高高高高变化更多变化更多低低计划与控制计划与控制 生产控制生产控制 质量控制质量控制 库存控制库存控制容易容易容易容易容易容易困难困难困难困难困难困难困难困难困难困难困难困难使生产系统的组织与市场需求相适应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低低生产流程生产流程广告广告重型机器重型机器中型机器中型机器食品加工食品加工汽车装配汽车装配电视机电视机食糖食糖面粉面粉高高柔性柔性单位成本单位成本顾客化顾客化(低产量低产量)多品种多品种(中低产量中低产量)品种较多品种较多(中批生产中批生产)标准化产品标准化产品(大量生产大量生产)4.3.2 产品流程矩阵4.3.2 产品流程

30、矩阵产品产品流程矩阵的原理流程矩阵的原理:根据产品产量结构的特征根据产品产量结构的特征,沿对角线方向选择和配备沿对角线方向选择和配备相应的生产流程相应的生产流程,如果偏离对角线方向来选择生产流如果偏离对角线方向来选择生产流程程,就不能取得很好的经济效果就不能取得很好的经济效果;产品产品流程矩阵较好的解决了市场需求的变化与企流程矩阵较好的解决了市场需求的变化与企业内部生产系统调整之间的矛盾业内部生产系统调整之间的矛盾,对于生产管理人员对于生产管理人员选择生产流程、制定生产战略具有很大的作用；选择生产流程、制定生产战略具有很大的作用；4.3.3 影响生产流程设计的主要因素 产品产品/服务需求性质：

31、数量、品种、季节波动性；服务需求性质：数量、品种、季节波动性； 自制外购决策自制外购决策 生产柔性生产柔性p品种柔性品种柔性：品种柔性是指生产系统从一种产品的生产状态迅速地转：品种柔性是指生产系统从一种产品的生产状态迅速地转变为另外一种产品的生产状态的能力。提高品种柔性的途径是采用变为另外一种产品的生产状态的能力。提高品种柔性的途径是采用数控机床、加工中心和计算机制造系统等；数控机床、加工中心和计算机制造系统等；p产量柔性产量柔性：产量柔性是指生产系统能够快速增加和减少产量的能力。：产量柔性是指生产系统能够快速增加和减少产量的能力。采用可以快速重构的生产单元。采用可以快速重构的生产单元。 产品

32、产品/服务质量水平服务质量水平 接触顾客的程度接触顾客的程度4.3.4 生产流程选择决策 在选择生产单位形式时，影响最大的是品种数的多少和每种在选择生产单位形式时，影响最大的是品种数的多少和每种产品产量的大小产品产量的大小对象专业化对象专业化形式，大量形式，大量生产生产对象专业化对象专业化形式，批量形式，批量生产生产成组生产单元成组生产单元和工艺专业化和工艺专业化混合形式混合形式工艺专业化工艺专业化形式形式批批量量品种品种 以图中的数字为例，生产同一种产品的对象式系统投资额为以图中的数字为例，生产同一种产品的对象式系统投资额为225万元，万元，成组生产单元为成组生产单元为111万元，工艺式为万

33、元，工艺式为50万元。当产量在万元。当产量在10万件以下时，选择工万件以下时，选择工艺式最经济，当产量在艺式最经济，当产量在10万万25万件之间时，成组生产单元最经济，当产量万件之间时，成组生产单元最经济，当产量在在25万件以上时，对象式最经济。当然还有一种选择，如果以上几种方案都万件以上时，对象式最经济。当然还有一种选择，如果以上几种方案都不能得到满意的投资回报时，则应放弃该产品的生产。不能得到满意的投资回报时，则应放弃该产品的生产。工艺式成组生产单元对象（产品）式费用产量102550111225费用费用销售收入销售收入成组生产单元的成组生产单元的成本曲线成本曲线对象专业化形式对象专业化形式

34、成本曲线成本曲线OBE1EP产量产量BE2不同生产过程方案的经营杠杆不同生产过程方案的经营杠杆经营杠杆经营杠杆。经营杠杆是成本函数与销售收入函数的夹角。他它对生。经营杠杆是成本函数与销售收入函数的夹角。他它对生产流程选择的经济性评价具有十分重要的意义。产流程选择的经济性评价具有十分重要的意义。4.3.4 生产流程选择决策 经营杠杆在选择生产流程时的作用有以下几个方面：经营杠杆在选择生产流程时的作用有以下几个方面：p生产量达到一定水平后（大于盈亏平衡点），生产系统的长期收益生产量达到一定水平后（大于盈亏平衡点），生产系统的长期收益能力就大，未来的预期利润的不确定性也大；能力就大，未来的预期利润的

35、不确定性也大；p如果产量没有达到盈亏平衡点，经营杠杆的作用越大，则长期亏损如果产量没有达到盈亏平衡点，经营杠杆的作用越大，则长期亏损的可能性也越大；的可能性也越大；p经营杠杆作用越大经营杠杆作用越大,未来预期利润的不确定性也越大；未来预期利润的不确定性也越大；p销售预测的不确定性越大，经营杠杆作用大的生产系统产生损失的销售预测的不确定性越大，经营杠杆作用大的生产系统产生损失的风险越大。风险越大。p经营杠杆对于生产系统设计的主要作用是：经营杠杆对于生产系统设计的主要作用是：如果销售预测的不确定如果销售预测的不确定性很大时，则选择经营杠杆作用小的生产系统。性很大时，则选择经营杠杆作用小的生产系统。

36、4.3.4 生产流程选择决策4.4 并行工程产品开发组织新方法p串行的产品设计方法p并行的产品设计方法p并行工程的实施和技术4.4.14.4.1串行的产品设计方法串行的产品设计方法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 串行设计：从需求分析、产品结构设计、工艺设计一直串行设计：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间顺序进行。到加工制造和装配是一步步在各部门之间顺序进行。 产品开发工作流程：产品开发工作流程：市场人员提市场人员提产品构想产品构想质量控制人员作质量控制人员作质量保证计划质量保证计

37、划确定产品总费确定产品总费用和生产周期用和生产周期制造工程师确定制造工程师确定工艺工程工艺工程设计人员完成设计人员完成产品定义产品定义串行的产品设计方法串行的产品设计方法思考一下：思考一下：串行产品开发存在什么问题？串行产品开发存在什么问题？ 以部门为基础的组织机构严重的阻碍了产品开发的速度和以部门为基础的组织机构严重的阻碍了产品开发的速度和质量。各部门的工作都是围绕着本部门的目标来展的，其它质量。各部门的工作都是围绕着本部门的目标来展的，其它部门设计资源和无法介入早期的设计阶段，造成了各阶段在部门设计资源和无法介入早期的设计阶段，造成了各阶段在设计工作上的脱节。设计工作上的脱节。 在上一个问

38、题的基础上，设计的产品的可靠性、可装配性较在上一个问题的基础上，设计的产品的可靠性、可装配性较差，在没有进入制造阶段之前，就出现了很多技术问题，设差，在没有进入制造阶段之前，就出现了很多技术问题，设计人员必须耗费很多的精力来解决这些问题，使得产品的开计人员必须耗费很多的精力来解决这些问题，使得产品的开发周期在设计阶段就被延长了。发周期在设计阶段就被延长了。串行产品开发过程存在的问题：串行产品开发过程存在的问题：52 1、各下游部门的资源不能早期介入开发过程；、各下游部门的资源不能早期介入开发过程； 2、各设计阶段由于不了解各自的目标和需求，引、各设计阶段由于不了解各自的目标和需求，引起很多矛，

39、这些矛盾严重的降低了产品开发的效率起很多矛，这些矛盾严重的降低了产品开发的效率和速度。和速度。串行产品开发过程的弊端串行产品开发过程的弊端4.4.2 4.4.2 并行的产品设计方法并行的产品设计方法过程过程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考虑考虑的因素的因素顾客需求顾客需求产品功能产品功能减低成本减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（低成竞争力（低成本、标新立异）本、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 （一）并行工程的产生（一）并行工程的产生p并行工程是对产品及其相关过程，包括

40、制造过程和支持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。过程，进行并行、一体化设计的一种系统化方法。p 该方法力图使产品开发者从一开始就考虑到产品该方法力图使产品开发者从一开始就考虑到产品全生命全生命周期周期从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成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。本、进度和用户需求。并行设计并行设计可制造性可制造性可装配性可装配性质量保证质量保证顾客满意顾客满意可靠性可靠性环境保护环境保护功能功能4.4.2 4.4.2 并行的产品设计方法并行的产品设计方法 并行工程是一种强调各阶段领域专家共同

41、参加的系统化产品设计方法；并行工程是一种强调各阶段领域专家共同参加的系统化产品设计方法； 其目的在于将产品的设计和产品的可制造性、可维护性、质量控制等问其目的在于将产品的设计和产品的可制造性、可维护性、质量控制等问题同时加以考虑，以减少产品早期设计阶段的盲目性，尽可能早地避免题同时加以考虑，以减少产品早期设计阶段的盲目性，尽可能早地避免不合理因素的影响，缩短研制周期。不合理因素的影响，缩短研制周期。（二）并行工程的主要思想（二）并行工程的主要思想p 1、在设计阶段同时要考虑产品生命周期的、在设计阶段同时要考虑产品生命周期的所有因素所有因素，作，作为设计结果，同时产生出设计规格、制造工艺信息和生

42、产为设计结果，同时产生出设计规格、制造工艺信息和生产准备文件；准备文件；p 2、设计过程中的各项活动平行交叉进行；、设计过程中的各项活动平行交叉进行；p 3、各种领域的专业技术人员全面参与和协同工作，实现、各种领域的专业技术人员全面参与和协同工作，实现所有资源在各设计阶段的全面集成（技术、人力、信息）。所有资源在各设计阶段的全面集成（技术、人力、信息）。p 4、高效率的组织机构。、高效率的组织机构。4.4.2 4.4.2 并行的产品设计方法并行的产品设计方法概念设计概念设计初步设计初步设计详细设计详细设计产品详产品详细方案细方案工艺初工艺初步方案步方案产品初产品初步方案步方案工艺详工艺详细方案

43、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（三）并行产品开发流程特点（三）并行产品开发流程特点p产品设计的各阶段是一个递阶渐产品设计的各阶段是一个递阶渐进的连续过程，注意粒度和清晰进的连续过程，注意粒度和清晰度度p 产品设计过程和产品信息模型产品设计过程和产品信息模型经历从定性到定量、从模糊到清经历从定性到定量、从模糊到清晰的演化晰的演化p 产品设计过程和工艺设计产品设计过程和工艺设计过程过程是并行展开，同时进行。是并行展开，同时进行。4.4.2 4.4.2 并行的产品设计方法并行的产品设计方法57（四）并行工程的应用及主要内容（四）并行工程的应用及主要内容 研发过程重构：从传统的

44、串行过程转变为并行过程；研发过程重构：从传统的串行过程转变为并行过程； 组织过程重构：打破以部门为基础的功能式组织机构，组织过程重构：打破以部门为基础的功能式组织机构，建立跨部门、跨专业的开发组织；建立跨部门、跨专业的开发组织； 构建技术支持环境构建技术支持环境4.4.2 4.4.2 并行的产品设计方法并行的产品设计方法58 在汽车设计中与供应商共同参与设计是现代汽车设计制造在汽车设计中与供应商共同参与设计是现代汽车设计制造的普遍做法。汽车作为一种复杂的装配型产品，其零件有的普遍做法。汽车作为一种复杂的装配型产品，其零件有上万个。如果所有零件都由汽车生产商设计制造，其工作上万个。如果所有零件都

45、由汽车生产商设计制造，其工作量是十分巨大的，也会延长设计周期。量是十分巨大的，也会延长设计周期。 上世纪上世纪80年代，美国的汽车生产商忽略了零部件供应商的年代，美国的汽车生产商忽略了零部件供应商的设计能力，没有将其纳入到自己的设计系统中。几乎所有设计能力，没有将其纳入到自己的设计系统中。几乎所有的零部件全部自己设计，然后交由供应商生产制造。的零部件全部自己设计，然后交由供应商生产制造。 一项研究表明：日本的汽车生产商只设计汽车全部零件的一项研究表明：日本的汽车生产商只设计汽车全部零件的30%。美国为。美国为81%。日本的汽车生产商。日本的汽车生产商 在汽车整车设计的在汽车整车设计的早期阶段就

46、开始与零部件供应商展开合作，将大部分零部早期阶段就开始与零部件供应商展开合作，将大部分零部件交由供应商设计制造。汽车生产商只提出零件的技术要件交由供应商设计制造。汽车生产商只提出零件的技术要求与交货期。求与交货期。 汽车设计的并行参与案例汽车设计的并行参与案例59 例如，汽车生产商只提出以下要求：例如，汽车生产商只提出以下要求： 设计一套制动器，可以使设计一套制动器，可以使1100公斤的汽车从时速公斤的汽车从时速100公里公里的行驶状态在的行驶状态在60米的距离内停止；制动器的尺寸为：米的距离内停止；制动器的尺寸为：151525（厘米）；价格为（厘米）；价格为40。其余的设计工作由供。其余的设

47、计工作由供应商自行完成。应商自行完成。 这种做法可以极大的缩短设计周期，提高设计质量，降低这种做法可以极大的缩短设计周期，提高设计质量，降低设计成本。设计成本。 并行的设计思想还可以延伸到汽车的需求分析。例如在设并行的设计思想还可以延伸到汽车的需求分析。例如在设计的早期可以邀请顾客参与设计过程，倾听他们对新产品计的早期可以邀请顾客参与设计过程，倾听他们对新产品的建议和意见。的建议和意见。 运用并行工程的设计方法，日本汽车公司产品开发设计周运用并行工程的设计方法，日本汽车公司产品开发设计周期只是美国公司的一半，竞争力十分明显。期只是美国公司的一半，竞争力十分明显。 汽车设计的并行参与案例汽车设计

48、的并行参与案例4.4.3 4.4.3 并行工程技术并行工程技术1. 虚拟设计虚拟设计p面向并行工程的面向并行工程的DFx设计模式体现了开发的集成设计模式体现了开发的集成过程过程pPDM发展成为发展成为CAD/CAPP/CAM系统的集成平台系统的集成平台pInternet使设计集成的范围更加广泛使设计集成的范围更加广泛pSTEP 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DFX是并行的关键技术，主要包括是并行的关键技术，主要包括:n 面向制造的设计面向制造的设计(Design for Manufacturing, DFM)、n 面向装配的设计面向装配的设计(Design for Assembly, DFA)、面向质量的设、面向质量的设计计(Design for Quality, DFQ)、n 面向可靠性的设计面向可靠性的设计(DF Reliability)、n 面向可维修性的设计面向可维修性的设计(DF Maintainability)n 面向互换