吉大MBA管理课教材

1、 Operations ManagementOperations Management第三章 产品设计 沈颂东 教授2014.023.1 产品设计过程3.2 产品开发过程3.3 产品开发项目的经济分析3.4 面向顾客的设计3.5 面向制造与装配的产品设计3.6 服务产品设计3.7 生态设计3.8 产品开发的绩效评估案例导入 加州IDEO产品开发公司是世界最著名的设计公司，它最大的创造就是实行创造过程的本身。对于IDEO创始人David kelley和他的同事而言，工作就是娱乐，头脑风暴是一门科学，而最重要的规则就是打破规则。 “IDEO是个动物园”，办公室里有各个领域的专家，看起来更像喧闹的幼

2、儿园教室，而不是全球最成功的设计公司的办公室。桌子上散乱地堆着设计作品和夜宵的残羹。到处都堆着处于不同开发阶段的设计产品。比如，新潮台灯的模型、制造出特殊电影效果的设备、高科技的血液分析仪等，这些都显示了他们无穷无尽的想象力。在世界最发达的工作站中，最先进的电脑软件将地球上未知的人 和地点连接起来，24小时不停地运作。 客户和外行人有条不紊地来回穿梭，交流声音永远不会停止，头脑风暴法不断推动着不同的观点发生碰撞，这些都需要保持注意力的高度集中。自行车排放在大厅内，有趣的奖品桂满了每一面墙。 公司最基本的要求是，必须按时、按计划并且富有创造力地完成工作。 IDEO独特的设计流程主要体现在两个不断

3、被重复的过程。 IDEO独特的设计流程主要体现在以下两个不断被重复的过程中 1 头脑风暴-会议中严格遵守的规则 （1）不妄下结论，避免一些好的想法受到限制 （2）考虑其它人的想法，因为这些比局限于自己的想法更有效 （3）讨论仅限于议题，不允许跑题 （4） 每个人都有发言时间，以免忽视了那些不善言辞，只安静地坐在墙角的人。 （5）追求数量-最好在30分钟到45分钟内能产生150个创意。 （6）鼓励异想天开 （7）让创意变得生动形象。如绘制相应图形，帮助其它人理解。 2 快速建立模型 在讨论问题之前先建立一个模型，无论有多简单，要点为粗略、迅速、准确。 设计新产品并让产品尽快进入市场是各行业生产商

4、共同面对的挑战。因此本章的主题是怎样设计适应社会变化要求的产品及其生产流程。3.1 产品设计过程 当今世界，企业经常把主要产品的功能部件外包，而不是自己生产这些元件。专门为其它公司生产产品的公司获得了很大的成功。这些公司被称为合同制造商，它们在生产方面取得了很大成就。在简单定义中，合同制造商是一个组织，它能够制造或购买成品的设备所需要的所有元件。 合同制造商的兴起很大程度上改变了传统制造商的运作模式。基于这种情况，合同制造商将在一个企业中扮演多种角色。例如，在汽车行业中，合同制造商生产许多零部件，如座位和其它内部零件、汽车前灯和尾灯、收音机/CD和GPS导航系统等电子设备。 为了降低运输成本并

5、有效控制风险，现在的汽车行业通常都建造在同一地区、依靠紧密的合作来成功管理各个装配工厂和合同制造商间的协作网络。 与生产外包一样，许多公司还将产品设计的职能外包。除了拥有与合同制造商以及专业设计公司合作的潜在优势外，企业还必须确定他们的核心竞争力。企业的核心竞争力就是它能比其它竞争者做的更好的那些方面。核心竞争力可以是任何方面。比如公司员工的持续奉献精神。 本章首先讨论普通产品设计的过程。这里先开发一个一般的过程，并说明怎样把它应用到不同类型的普通产品中。之后讨论如何评估产品的经济效应及顾客的喜好，最后是评估产品的开发绩效。3.2 产品开发过程 我们定义从一般产品的开发过程开始，描述产品设计的

6、基本步骤。这些过程再现了一个公司提出构思、设计产品，最终投放市场的基本流程活动。大部分任务涉及的是知识活动而不是体力活动。某些公司制定了一套明确而详细的流程并严格遵循，而其它一些公司可能无法描述其设计过程。事实上每个组织的工作流程都与任何组织有所不同，同一个组织也会针对不同的产品采取不同的流程。 下面介绍的产品开发过程包括六个阶段。它从计划阶段开始，计划阶段包括前期研究的技术开发活动，计划阶段的工作成果是项目陈述，它是概念开发阶段的必要信息。产品设计阶段之后是产品投放，这时产品成为市场上可购买的产品。下表将显示公司在各个开发阶段不同职能的关键活动和责任。随着过程的不断深入，我们描述了市场、设计

7、和制造的不同作用。 第0阶段：计划。计划活动通常被称为“第0阶段”。它发生在项目批准和产品开发过程启动之前。是项目的陈述。主要考虑目标市场、经济性等。 第1阶段：概念开发。这个阶段必须明确目标市场的需求，开发并评估新产品概念。主要从产品形状、功能和特征进行描述。它通常包含规格、竞争性产品分析和项目的经济情况分析。 第2阶段:系统设计。包括产品结构的定义、产品子系统和零部件的分解及生产的最终装配图。 第3阶段：细节设计。包括对平面图、原材料、每个产品独特部件的公差进行说明。对于需要供应商处购买的特殊零部件，必须给出鉴定。建立流程计划，以及为等待装配的每一个零件确定生产设备。这个阶段的成果是一些图

8、表或计算机文档、采购部件的说明书及产品制造的过程。 第4阶段：测试和完善。它涉及各种样品的试验和评估。 第5阶段：投入生产。在投入生产阶段，将用预定的生产设备制造产品，目的是培训劳动力并解决产生过程中出现的问题，逐步从投入生产发展到提升产量，最后在某个时刻推出产品并大力销售。 上述描述的是符合市场拉动下的一般产品开发过程。除此之外还有技术推动型产品、平台产品、面向顾客的产品等等。 一般产品的开发过程（包括关键活动的任务和责任）第0阶段计划第1阶段概念开发第2阶段系统设计第3阶段细节设计第4阶段测试和完善第5阶段投入生产市场营销分析市场机会，定义市场部门 收集客户需求 ，确定主要用户 ，确定竞争

9、者的产品产品选择和延伸产品的开发计划，设定销售目标 开发市场计划开发促销方式和推出原材料，在小范围内进行测试证关键客户试用样品设计平台的构建评估新技术调查产品概念的可行性，设计产生过程，建立并测试实验原型设计新产品的结构，定义主要的系统接口，完善工业设计定义部件平面图形 ，选择原材料，设定误差允许量，完成工业设计评估早期的 产品样品生产确定工艺规格,建立供应链战略估计制造成本,评估生产的可能性确定关键部件的供应商,进行外包分析,定义最终装配图表,建立目标成本定义零部件生产过程,设计安装工具,定义质量保证过程,开始为长期生产采购设备不断为供应商提供便利,完善生产和组装过程,培训劳动力,完善质量保

10、证过程开始整个生产系统的运行可靠性测试,生命周期测试,性能测试,获得审批手续,进行设计修改 一般产品的开发过程（包括关键活动的任务和责任）(续)第0阶段计划第1阶段概念开发第2阶段系统设计第3阶段细节设计第4阶段测试和完善第5阶段投入生产其它职能*调查:证实技术的有效性*财务:提供计划目标*一般管理:分配项目资源*财务:进行经济分析*法律:调查专利问题*财务:招待外包分析*服务:确定服务问题*销售:开发销售计划 一般产品开发过程的衍生总结过程类型描述鲜明特征举例一般(市场拉动型产品)从市场机会出发开发合适的产品以满足顾客的需要一般性过程包括计划、概念开发、系统设计、细节设计、测试完善、投入生产

11、6个阶段体育用品、家具、设备等技术推动型产品从新技术出发，寻找合适的市场计划阶段包括技术和市场的匹配，概念开发阶段采用现有的技术塑性涂料的雨衣、聚乙烯信封平台产品假定新产品将建立在已有的技术系统上概念开发建立在的技术平台上消费型电子产品、电脑、打印机工艺集中的产品特征是产品生产过程高度集中一开始就要明确规定生产过程，产品和流程的设计在初始阶段就要同时进行点心食品、早餐谷类食品、化学药品、半导体 一般产品开发过程的衍生总结（续）过程类型描述鲜明特征举例定制化产品新产品是对现有产品的小改动产品的相似性允许用同一条流水线和高度集成的开发过程发动机、手表、电池、集装箱高风险产品技术或市场的不确定性导致

12、失败的不确定性在早期就发现风险并在过程中解决。尽可能早地采取分析的测试活动医药品、航空系统速成品模型和原型的快速建立、加快设计制造测试的循环重复细节设计和测试直到产品完成或时间和预算用完软件、手机、电话复杂系统系统必须分解成几个子系统和许多部件子系统和部件的开发是依靠许多开发团队同时工作，然后进行系统整合与测试飞机、喷气式发动机、汽车 1.技术推动型产品 在技术推动型产品的开发过程中，公司从新技术出发，寻找适合应用该技术的市场。 2.平台产品 它是应用现有技术平台开发的产品。由于企业在开发这些平台过程中投入了大量资金，因此必须想尽一切办法把这些技术平台应用到不同产品发展中，对公司而言基于现有平

13、台开发产品要容易的多。 3.工艺集中型产品 典型例子有半导体、食品、药品、报纸等。对于这些产品来说，生产工艺对生产产品的属性有很大的影响，以致于不能把产品的设计与生产工艺的设计分开。一般它的产量都很大，生产与工艺要同时设计。 4.面向顾客的产品 面向顾客的产品是对标准配置的细微改动，通常必须根据顾客的特殊要求生产，如开关、发动机、电池以及集装箱等。这些产品的开发主要包括确定发生了变化的数值，如物理特性和材料。 5.高风险产品 高风险的产品在技术与市场方面都有较大的不确定性，因此在这两个方面都存在较高的风险。 6.速成品 有此产品开发，比如软件和许多电子产品，模型的建立和测试已经变成一个十分迅速

14、的过程，设计建立测试这一循环不断重复。如软件、手机、电话等产品。 7 .复杂系统 由许多相互作用子系统和构成的复杂系统。经常应用项目组及并行工程。 全球新产品开发流程有效产品开发中推迟冻结过程的两种模式a. 传统模式项目概念 投放 开始 冻结 市场 概念 产品 开发 开发概念投产准备时间开发投产准备时间b. 灵活的模式项目概念 投放 开始 冻结 市场概念开发实施概念投产准备时间开发投产准备时间实施时间比较短，且技术、市场和内部优先少有变化时，这种模式发挥作用。推迟对最不稳定、最昂贵的产品部件作出决策。其中还会对概念本身进行频繁的早期检验。客户从一开始就加入该过程，能够看到这一原型。全球新产品开

15、发流程计算机辅助设计可能进行的频繁测试三维表示法模拟快速确定原型模块产品结构 创新速度加快，因为各单位能够同时对设计进行独立的实验。 结构一旦确定下来，各单位便可同时执行该项设计。 在各集团之间交流的必要性大大减少的情况下，公司可在全球范围内找出最佳地点进行设计 3.3 产品开发项目的经济分析 经济分析只能基于那些可量化的因素，而且项目几乎都包含了不可量化的因素。这会同时带来正面影响和负面影响，经济分析通常难以准确把握动态和竞争环境特征，但经济分析至少在两个不同的情况下是有用的： （1）做与不做之间的选择。 （2）可行性设计和开发决定。如为提前2个月设计出产品多投入20万元是否可行？3.3.1

16、 建立经济模型 包括评估未来的现金的时间和规模，主要计算这些现金的净现值（NPV）。主要内容是开成本、提升产量的成本、市场成本与支持费用、销售收入。现金流量表如下：主要成本： 开发成本 产量增加成本 销售与服务成本 单位产生成本 主要收入： 销售收入 （与单价及销量有关）序分期建设期生产期项 目年度2001200220032004200520062007200820092010号编号12345678910一现金流入240.0 2400.0 2400.0 2400.0 2400.0 2400.0 2400.0 2400.0 2400.0 2675.0 1收入240.0 2400.0 2400.0

17、 2400.0 2400.0 2400.0 2400.0 2400.0 2400.0 2400.0 2固定资产余值0.0 3回收流动资金275.0 二现金流出335.4 2095.2 2095.2 2095.2 2095.2 2096.8 2096.8 2096.8 2096.8 2096.8 1固定资产投资24.0 2流动资金50.0 0.0 3经营成本249.4 1827.4 1827.4 1827.4 1827.4 1827.4 1827.4 1827.4 1827.4 1827.4 4经营税金12.0 120.0 120.0 120.0 120.0 120.0 120.0 120.0

18、120.0 120.0 5所得税147.8 147.8 147.8 147.8 149.4 149.4 149.4 149.4 149.4 三净现金量-95.4 304.8 304.8 304.8 304.8 303.2 303.2 303.2 303.2 578.2 四累计净现金流量-95.4 209.4 514.2 819.0 1123.8 1427.0 1730.2 2033.4 2336.6 2914.8 五净现值-90.9 185.6 448.9 699.7 938.5 938.5 1154.0 1359.2 1554.6 4469.4 i=5%的贴现系数0.9523810.9070

19、2950.86383760.82270250.7835261660.71068130.67683940.64460890.6139133净现金流量现值-90.9 276.5 263.3 250.8 238.8 0.0 215.5 205.2 195.4 355.0 3.3.2 通过敏感性分析来了解项目的情况变化% 20 15 10 5 0 5 10 15 20 NPV收入成本投资 3.4 面向顾客的设计 近年来企业对技术进步及技术成就十分关注，尤其在电子领域，以致于在某种程度上无暇顾及顾客的需求。面向美学和面向顾客的设计统称为工业设计。 工业设计也是制造商们最糟糕的一个领域。当用户为使用产品而

20、苦恼时，大多数的人都会说应当叫设计者自己来用这些产品。最常见的问题是，零部件不易装卸，操作过于复杂。许多产品的技术功能太多远远没有这个必要。事实上，大部分电子产品购买者没有使用其全部功能，仅使用了一小部分。这种发生的有因是计算机芯片比较便宜，多添加一些功能的成本完全可以忽略。如在微波炉上增加计算器或闹钟的功能几乎不必增加成本，但你需要它吗？当你丢失了这些复杂设计的使用手册时，应当如何做？3.4.1 质量功能展开 将顾客的需求融入产品设计中的一个方法是质量功能展开（quality function deployment ,QFD) 这种方法是营销部门、设计部门、制造部门三个职能交叉的部门开发出来

21、的，丰田公司曾用这个方法大幅度缩短了设计时间，从而将汽车成本降低了60%。 质量功能展开过程从倾听了解顾客需求入手，以确定一个好的产品应有哪些功能。下面是一家汽车公司改进车门的例子： 通过顾客调查与访问，明确了顾客对车门的两个重要的要求在斜坡上依然可以维持打开状态、容易从外面关上。根据顾客需求重要程度，分别赋予它们权重。接下来，对公司与竞争者的产品进行排序。最后，确定产品的技术特征，评估产品优势和劣势。 顾客的需求信息可以用一个特殊的矩阵表示，这个矩阵称为质量屋。如下图所示。它鼓励QFD团队在项目决策、营销决策、设计决策等多部门之间的合作。关闭车门所需能量密封性在水平地面测量力量开启车门所需能

22、量声音传动车窗防水性1066923将能量水平下降75%保持现有水平将能量减小到X将能量缩减到Y保持现有水平保持现有水平容易关闭7在山上保持开启5容易开启3在雨中不漏3没有公路噪音2重要性权重目标值技术评估（5为最佳）54321XXXXXXABABABABABAB竞争力评价1 2 3 4 5重要性等级重要9中等3次要1ABABA X BABX A BXXXXAB相关性： 强正相关 正相关 负相关 强负相关技术特点顾客需求对顾客而言重要性汽车车门完整的质量屋矩阵质量特性关系矩阵技术评估竞争分析顾客需求相关矩阵 3.4.2 价值分析与价值工程 考虑顾客需求的另一个途径是在设计产品分析最终产品的“价值

23、”。在产品设计中考虑价值是点非常重要的。所以我们简要地描述价值分析和价值工程。 价值分析或价值工程（value analysis/value engineering ,VA/VE）的目的是简化产品的生产过程。它的目标是以更低的成本获得同样的甚至于更好的性能，同时顾客需要的所有功能保持不变，价值分析与价值工程通过发现并去除不必要的成本来实现这一目标。采购部门通常将价值分析作为降低成本的途径。在生产之前，价值工程被看做降低成本的方法。然而实际上，对于一个既定的产品，在价值分析和价值工程之间存在一个循环。因为新技术、新工艺、新材料等情况，对已经进行过的价值工程的产品需要再次应用价值分析技术，使用头脑

24、风暴法来讨论价值分析与价值工程方法，问题如下： 这个产品有任何不必要的设计吗？ 能否可把两个部件合并起来？ 如何才能减轻重量？ 讨论题：牛肉面的成本 通常牛肉面的成本是由三个部分组成：其一，牛肉面的直接成本（面+牛肉+加工费）；其二，硬件费用，包括房间、设施等；其三，软件费，主要是人工服务费。 这里已知，长春地区一份牛肉面的直接成本是3.5元，请你用价值分析方法，分别分析出来一份牛肉面的总成本及其它两部分成成本，对你的系统进行说明，如果把你分析的牛肉面店开设在吉林大学边上，对应每份牛肉面价格应当是多少才符合你所分析的情况？请分组讨论并发言。 3.5 面向制造与装配的产品设计 传统上设计者与装配

25、者或制造者是由不同部门人员完成的。通常设计者完成设计图纸后交由其它部门的制造工程师和装配师，这些工程师的工作是优化最终产品的生产流程，并不得不解决由此带来的许多问题。他们常常要求设计者改动设计，并常常是重大的变动，它会导致大量的额外支出，影响最终产品的交付使用。 解决这个问题的方法之一是在设计阶段就与制造工程师进行协商探讨，这种团队的结果避免了许多可能产生的问题。这些并行工程团队需要分析工具帮助他们研究设计方案，并从制造难度及成本的观点出发衡量它们。 下图是一个电机驱动器的着装置图。这个图要求检测和控制两个钢导轨。它也许是某个电动门窗的一个电机。这个电机必须是完全密封的，带有一个可拆卸的盖子，

26、可以调节传感器的位置。主要规格（设计）是用来上下滑动导轨的坚硬基座。这个基座既能支撑发动机又能定位传感器。发动机和传感器通过电线连接到一个电力供应与控制单元。 第二个图展示了一个建议方案。基座有两个套管孔以防会磨损。发动机用两个螺丝钉固定在基座上，基座上有一个孔用来安装柱状传感器，传感器是用固定螺丝固定的。为了安装所需要的盒盖，用两个螺钉将一个底板连接在两个螺母柱上，而这两个螺母柱将固定在基座上。为了防止电线磨损后在金属盖上发生短路，让导线穿过安装在底板上的塑料套管。最后，一个盒子形状的盖子从基座下罩住整个装置，并用四个螺钉安装，两个在底座上，两个在底板上。如何进行面向制造和装配的设计 目前的

27、设计包括了19个部件。它们必须组装起来电机才能正常工作。这些部件包括两个组件电机和传感器，附加8个主要部件（盖板、基座、两个螺母柱、一个塑料套管和底板、两个黄铜套），以及9个螺丝钉。 面向制造和装配的设计的最大改进是减少了零部件的数量，进而简化了产品。为了指导设计者减少零部件数量，这个方法提供了3个标准，装配中添加到产品上的每个零部件都要用这些标准来进行检验： （1）在产品运行时该部件与其它装配者必须装配的部件间是否发生相对运动？ （2）这个零部件必须使用不同材料或者必须与其它已安装的零件隔离开吗？ （3）这个零部件必须与所有的其它零部件分离开以便产品调节或维修时可以方便地拆卸吗？ 可以按以下

28、的步骤把这些标准应用到设计中： （1）基座。因为这是第一个安装的零部件，没有其它部件与它结合，故理论上它是全上必备的部件。 （2）套管（2个）。它不符合第二标准，可以取消。 （3）电机。是外购件，不适用本标准。 （4）电机螺丝（2个）。在大多数时间中不需要独立的紧固件，通常可以在整体设计中统一安排。 （5）传感器。是外购件，不适用本标准。 （6）固定螺丝。与（4）相似，也不需要。 （7）螺母柱（2个）。它不符合第二标准，可合成在基座中。 （8）末端平板。这个是必须独立的，可以拆卸（应用标准3） （9）末端平板螺丝（2个）。这些也是不必要的。 （10）塑料套管。可以与底板同样材料，因此可以与底板

29、结合。 （11）盖子。可以与底板结合。 （12) 覆盖螺丝（4个）。不是必须的。 通过分析，可以看出如果电机和传感器这两个组件能够咬接或紧话固在基座上，且塑料盖子设计成可以咬接的话，则只需要4个独立的部件，而不是19个。它是设计规范的理论最小值。 在实际应用中，应当从技术、经济的角度进行考虑。本例中需要两个螺钉固定电机，一个螺钉紧固传感器。因为这样相对比较经济合理。 最后，重新设计的产品只需7个零部件，新设计的产品更容易安装，价格也由于零部件的减少而更加便宜。 3.6 服务产品设计 由于顾客直接参与到过程之中，因此服务产品有很大的差异。它给服务过程带来了很大的变动性。为此在新服务开发及老服务修改中要考虑三个可以决定适应度的一般因素： （1）服务体验适应 （2）运营适应 （3）经济影响 还要考虑复杂性与多样性，如下表一家餐厅的情况所示。 一间家庭餐厅的可选择结构流程低复杂性和多样性现有流程高复杂性和多样性预订没有预订接受预订可选择具体的座位座位安排顾客自己找座位服务员带引经理带领到相应位置，抽出椅子，并奖餐巾放到顾客的膝盖上菜单没有菜单放在餐桌上服务员可背诵并介绍菜单，能描述主打菜式和特色菜式面包餐桌上不提供面包提供面包和黄油提供程式热面包和开胃小菜点菜顾客在自助台上取接受点