《生产运作管理》第四章

1、第四章 产品开发、工艺设计与技术选择第一节 产品开发与企业R&D一、关于定制生产1.原因满足需要；增加收益；降低库存；提升能力。2. 对企业的要求研发能力强；（投入、设备、人员）生产制造系统柔性好：设备先进、柔性好、效率高。研发、生产、营销界面管理能力强3.优缺点优点：满足用户需要；货款回收通常不是问题；削减企业库存。不足：单品种批量小，单位成本高。从手工作业到大量生产是个跨越，从大量生产到大量定制生产又是一次跨越。它将生产者和顾客最好地结合起来。二、研发的含义研究开发的统称。研究包括基础研究和应用研究，开发是指试验与发展。基础研究是关于一些基本理论的研究和探索；应用研究是某些应用技术的探索和

2、创新；试验与发展是指新产品开发。我国企业基础研究投入严重不足，技术创新主要集中在试验与发展方面。三、新产品开发1.新品开发动因（1）需求拉动；（2）竞争推动；产品优势？技术优势？竞争优势？持续的优势？为什么新产品开发愈发重要？2.产品开发过程（1）产品构思：创意与筛选；（2）产品设计：总体设计和具体加工单元设计；（3）工艺设计：毛坯选择，设备选择，工装、工艺、工时消耗确定等。国家日本美国法国英国韩国中国巴西印度R&D/GDP2.72.92.62.72.422.082.00.50.71.10.93.新产品开发特点周期长投入大风险高收益不确定？，为何国内企业不愿意搞研发？ 0 1 2 3 4 5

3、6 阶段4.新产品研发成功曲线0-1：3000个原始想法；1-2：300个提议；2-3：125个小项目；3-4：9项开发；4-5：4项重点；5-6：1.7项启动；最后仅有一项成功！新品研发成功曲线N3M公司知道千万个新产品构思可能只能成功一二个。一个有价值的口号是“为了发现王子，你必须与无数个青蛙接吻。接吻青蛙“经常意味着失败，但3M公司把失败和走进死胡同作为创新工作的一部分。其哲学是”如果你不想犯错误，那么什么也别干”。5.新品开发失败（商业化）的几个原因（1）设计缺陷产品设计缺陷，工艺设计缺陷（2）使用成本高（功能缺陷/费用高）实际价格=购买价格+使用成本；（3）生产瓶颈设备或工艺方面，人

4、员方面。不能制造或不能便于制造。（4）营销不力。好酒也怕巷子深结合新品开发的步骤进行分析第二节 研发与产品研发组织一、研发（创新）主体演化路径：个体组织网络企业家主体论国家主体论企业主体主体论大企业主体论多主体论企业是研发或技术创新的天然主体。但是我国特殊国情导致目前我国企业的技术创新主体地位不是很明确。二、企业系统构成1.制造子系统2.经营子系统3.组织子系统4.技术子系统技术创新子系统是指企业整个系统中承担技术开发任务的子系统，包括产品构思、产品设计、工艺计划制定等主要工作的系统。以产品设计和工艺设计为主。三、技术子系统与其他子系统关系1.制造子系统是技术系统的基础和依据，技术子系统运转应

5、考虑制造资源约束。2.经营子系统反映市场供求信息，产品研发源于市场需求预测并影响企业的经营发展，产品研发也要考虑上游供给资源的约束。3.组织子系统贯穿于各企业子系统当中，它是技术子系统有效运转的保证：建立组织架构，协调资源。四、产品开发与成本1.产品/工艺设计时间占整个产品开发时间（100%）的比例设计时间：55%制造22%装配23%注意：这里的产品开发过程也包括了制造和装配阶段！2.产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成示意图注释：1. 设计阶段实际消耗成本很少，但其对成本的影响程度却很大。2.材料采购阶段对成本的影响作用（权重）很小，但其本身消耗的成本很高。3.产品开发过程成本曲线（成本

6、累积曲线）：波音公司成本%100 80 60 40 200 产品设计 工艺设计 制造 装配 产品研发阶段决策成本消耗成本A决策成本与实际消耗成本的累积曲线4.在不同的产品开发阶段改变设计对成本的影响 0 概念设计 产品设计 工艺设计 制造装配改变设计引发的成本具体设计阶段相对于营销、生产而言，研发往往难以程序化、标准化，其复杂性、专业性和整合性日益提高，因此，研发环节往往更为容易确立竞争优势，这也是技术创新为何愈发重要的一个原因。五、产品开发活动的主要内容1.产品设计产品整体设计与具体加工单元的设计。2.工艺过程设计内容包括毛坯、加工设备、加工人员、加工工艺、工装等的确定。六、产品设计过程1.

7、总体设计根据需求确定产品的主要性能、大致图样、主要技术参数。2.具体单元设计确定产品基本结构和参数具体化（光洁度、园角、倒角等）。3.工作图设计根据总体设计和技术设计，确定主要尺寸和设计细节，逐步完善，最终绘制产品和零件构成图样以及有关技术文件，为制造装配提供依据。 P92，图410七、产品设计的几个要求1.多方位满足用户需要2.符合采购方面的要求3.便于制造和形成规模4.环保要求：制造使用用后环保5.生命周期长和需求旺盛 效果差 效果好0 T 0 TQQ八、工艺设计的基本内容1.工艺设计的作用它是产品设计过程和制造过程之间的桥梁，它把产品结构数据转化为生产指令数据。2.工艺设计的前提工艺设计

8、前检查产品设计工作，若产品设计本身不好或者制造装配阶段难以实现，则反馈给产品设计阶段进行产品设计的改进；若产品设计无问题，进行工艺设计，同时工艺设计转为生产指令的依据。决定毛坯材料和尺寸选择机床零件图制定加工工艺选择加工条件计算加工时间选择工艺装备确定加工工序的操作顺序3.工艺设计的内容（以零件加工为例）工艺装备简称工装，它是为实现工艺过程所需的工具、夹具、卡具、量具、模具等的总称。其作用是为了保证加工质量和提高生产效率。4.工艺设计的程序（1）产品图纸的工艺分析和审查产品结构是否合理，零件形状尺寸和配合是否合理，企业在现有技术力量、设备条件下生产制造的可行性（是否能够制造与便于制造）。（2）

9、拟定大体工艺方案确定工艺及要求，确定关键件的加工方法和加工路线等。（3）编制具体工艺规程（方案）是指导工人加工的具体文件。包括零部件制造方法（零件图及加工说明）、加工顺序、毛坯与设备选择、工装的确定等。第三节 生产流程设计与选择一、生产流程的分类1.对象专业化形式（流水线形式）即流水线生产，又称对象专业化生产。该流程形式适合大批量生产类型。生产流程：工件加工所经由的路线或工艺过程。罐装封盖打码单一工作地2.工艺专业化形式专业化生产。该形式适用于多品种中小批量或单件产品的生产类型。设备1设备2设备1设备2设备3设备1设备2设备3工作地1 工作地2 工作地3二、影响流程设计的主要因素1.产品特性标

10、准化产品？个性化的产品？2.产品/服务的质量要求质量要求决定设备选择和流程设计标准。3.顾客参与程度顾客参与十分重要。如研发、理发。三、生产流程的选择决策1.品种产量与流程形式的关系品种少、批量大的标准化产品可以采用对象专业化形式；品种多而批量小的个性化产品通常采用工艺专业化形式；零件有众多相似性的可以进行成组生产。对象专业化形式成组生产单元工艺专业化形式品种/产量与生产流程（加工单位）形式之间的关系品种0批量工艺专业化形式成组生产单元对象专业化形式 0 Q1 Q2 Q3 产量成本费用工艺专业化：总固定成本低，单位变动成本高；对象专业化：总固定成本高，单位变动成本低；成组生产：适中。成本曲线2

11、.不同生产流程形式下产量与费用关系3.不同生产流程下的经营杠杆经营杠杆：由于固定成本的存在引起的EBIT（earnings before interesting and tax，息税前收益）的变动大于销售收入变动的现象。注：总固定成本不变，单位固定成本随产量上升而下降；单位变动成本不变，总变动成本随产量上升而上升。 P-单价;b-单位变动成本；Q-销量；F-固定成本；EBIT0-基期（大于0）；EBIT1-计划期。EBIT0=PQ-bQ-F=(P-b)Q-F 令:R=PQ/PQ= Q/Q,即销售量（收入）增长率; 有：(1+R)EBIT0=(1+R)(P-b)Q(1+R)F即：(P-b)(1+

12、R)Q=(1+R)EBIT0+(1+R)F又因：EBIT1=(P-b)(1+R)QF，故：EBIT1=(1+R)EBIT0+RF=EBIT0+R(EBIT0+F) EBIT=EBIT1EBIT0=R(EBIT0+F)故：EBIT/EBIT0=R(EBIT0+F)/EBIT0=R+RF/EBIT0R 若F=0，则两者同步增长。经营杠杆大小由杠杆系数（DOL）来衡量，杠杆系数越大则杠杆作用越大。DOL恒大于1，即EBIT变化大于销售收入变化。（上式中的EBIT为基期的，且大于0）DOL大小取决于变量F和EBIT：若EBIT固定，F越大则DOL越大，杠杆作用越大，风险越大；反之则反是。这种情况下，D

13、OL可以近似看成销售收入曲线与成本费用曲线的夹角：固定成本越大，即夹角大，则杠杆作用大，利润或亏损变化率大；固定成本越小，即夹角小，则杠杆作用小，利润或亏损变化率小。见下图。杠杆作用实质就是固定成本在起作用，随着产销量Q增加导致的单位固定成本降低而使得EBIT变化大于销售收入变化。销售收入的增加途径：销量的增加。EBIT增加途径：销量的增加；单位固定成本随着销量的增加而下降。成本F 0 亏损区 Q0 Q2 盈利区 QEBIT 0 Q1 Q成本收入曲线成组生产对象专业化收入曲线成本曲线A这里假定两种布置EBIT相同，DOL取决于各自的固定成本。以A点为轴，顺时针旋转成本曲线，固定成本变大，夹角变

14、大，利润或亏损的变化率大。在Q1点，两者的EBIT相等。当QQ1时，采用成组生产方式；当QQ1时，采用对象专业化方式。F1F2 需求分析 产品设计 工艺设计 制造装配适用于简单产品开发：开发过程简单，一次成功。问题 ：周期长；改变设计成本高。一、产品开发的两种方式1.串行开发过程第四节 并行工程产品开发新方法2.并行开发过程并行开发各项活动交叉进行，阶梯渐进，存在一个动态调整修正的过程：各阶段设计更加合理，返工成本小；开发周期缩短。适用于复杂产品开发。结构概念方案、工艺概念方案产品初步方案、工艺初步方案产品详细方案、工艺详细方案并行的产品设计方法存在一个动态修正或调整的过程制造装配详细设计初步设计概念设计二、并行设计（开发）大体工作思路三、零部件的标准化与成组技术1.标准化有利性零件标准化、系列化、大量生产模式的创始人是福特先生，其发源地是福特汽车。减少零部件种类，减少设计工作量；提高设计与生产质量；并实现大批量生产和降低零件制造成本。2.成组生产技术（Group Technology, GT）成组技术是20世纪50年代中期前苏联最早提出