产品设计和生产运作流程生产与运作管理

第四章产品设计和生产运作流程选择设计

产品设计生产运作流程的选择设计生产运作流程的具体设计生产运作流程的分析与改进业务流程重组产品生命周期理论

产品生命周期是指从产品研制成功投放市场开始一直到最后被淘汰退出市场为止所经历的时间。产品生命周期大致分为导入期、成长期、成熟期和衰退期四个阶段。

成长期

成熟期

衰退期导入期销售额曲线利润曲线利润、销售额0时间/年产品生命周期示意图第一节产品设计产品设计的基本内容产品设计是企业产品开发工作的核心，必须保证技术上的先进性和经济上的合理性。三种形式：创新设计、改进设计和变形设计第一节产品设计一、产品流程的基本步骤

构想和方案的产生可行性研究产品设计工艺设计需求分析结构设计协调工艺设计协调输入产品功能中间结果协调结果产品规格干预指令协调结果工艺计划

协调结果中间结果中间结果干预指令图4－1：产品设计过程描述产品构思产品开发过程构思R&D对市场需求的分析技术的推动竞争对手的产品和服务来源于来源于开始图4－2:产品构思来源图产品构思第一节产品设计产品——工艺矩阵什么是工艺？

工艺是指一个组织将输入品转化为输出品的过程中的任何一个环节，经过这些环节转化之后的价值比原始输入品的价值要高。结构设计过程

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。设计阶段决定了产品的性能、质量、成本。产品设计一般分为总体设计、技术设计。工作图设计三个阶段，（见图4－3）结构设计过程市场需求分析工作图设计结构设计优化设计三维几何造型计算机绘图有限元设计资料和图形库原型修改总体设计开始初步设计原型产品评估决策NNYYCAD图4－3：结构设计过程结构设计过程

总体设计通过市场需求分析，确定产品的性能、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案的经济效果的分析。技术设计将技术任务书中确定的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、说明书等总括形式表现出来。结构设计过程

工作图设计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。工艺设计过程

工艺过程设计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、设备和工艺装备需求等的说明。是结构设计过程和制造过程之间的桥梁。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。工艺设计过程工艺过程设计的程序包括：产品图纸的工艺分析和审查产品图纸的工艺分析和审查拟订工艺方案编制工艺规程工艺装备的设计与制造决定加工毛坯（材料和尺寸）选定加工条件计算加工时间制定加工工艺选择机床决定加工工序内的操作顺序选择工装零件图产品－工艺矩阵示意图一样一件较低产量较高的产量大宗商品产品方向混杂的流动多任务车间间断的顺序流动成批生产连续的顺序流动流动装配线连续流动

商业印刷机

重型机器设备汽车组装制糖工业不可行域不可行域产品－工艺矩阵示意图

两个启示：1、根据产品结构性质，沿对角线选择和配置工艺过程，可以达到最好的技术经济性2、那种传统的根据市场需求变化仅仅调整产品结构的战略，往往不能达到预期目标，因为它忽视了同步调整工艺过程的重要性

二、产品设计方法

串行方法1、串行方法一般顺序：开发——设计——样品试制

——修改设计——工艺准备——试生产——生产2、部门之间独立地按顺序进行二、产品设计方法

串行方法3、设计过程中不能及早考虑其下游各个制造过程及支持过程的问题4、修改有很大循环，产品开发周期长，成本高、质量难以保障串行的产品设计方法

需求

结构设计

工艺设计

制造b)并行过程a)串行过程

图3－8：产品开发的两种方式第一节产品设计

产品设计的新方法——并行工程并行工程是对产品设计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的工作模式。这种工作模式力图使开发者从设计一开始就考虑产品在生命周期中的所有因素，包括质量成本、进度及用户需求。并行的产品

设计方法

并行工程

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、质量控制等问题同时加以考虑，以减少产品早期设计阶段的盲目性，进可能早地避免不合理因素的影响，缩短研制周期。并行设计可制造性可装配性质量保证顾客满意可靠性环境保护功能并行工程的本质分析1、强调产品设计的“可制造性”、“可装配性”和“可检测性”2、强调产品的“可生产性”3、强调产品的“可使用性”、“可维护性”和“可报废性”并行工程的本质分析4、强调产品开发各种活动的并行交叉5、强调技术人员要学会在信息不完备的情况下进行设计6、强调面向过程和面向对象7、强调系统集成与整体优化并行工程的优势各项工作同时并进——缩短设计周期运用“价格减法”——易于实现目标成本注意一点——有些设计任务必须有先后顺序并行工程技术

虚拟技术面向并行工程的DFx设计模式体现了开发的集成过程PDM发展成为CAD/CAPP/CAM系统的集成平台Internet使设计集成的范围更加广泛STEP标准作为设计开发集成的标准接口并行工程技术（续）

产品数据管理（ProductDataManagement）PDM。产品系列化、零部件标准化、通用化。成组技术（GroupTechnology,GT）。减少变化的方案（VarietyReductionProgram，VRP）。并行工程技术（续）

并行工程的人员构成开发小组质量人员环保人员供应商顾客营销人员设计人员制造人员第一节产品设计三、产品设计与制造工艺设计的结合——DFM1、基本概念DFM（designformanufacturing):把产品设计作为产品制造工艺设计的第一步2、基本原则使产品的零件数量尽量少进行模块化设计尽量使一种零件有多种用途尽量使用标准件尽量使操作简单化使零件具有可替代性尽量使装配流程简单化使用可重复、易懂的工艺流程3、主要工具装配设计（DFA）缺陷树分析（FTA）价值分析（VA）

第一节产品设计四、产品设计中需要考虑的新问题

——DFE第一节产品设计五、产品设计与服务设计的同时重视完整产品的概念

——产品＋必要的服务服务产品设计与工艺选择

提示：服务产品设计中的一个重要问题

——服务不可存储性第一节产品设计服务设计需要考虑的4个重要因素目标市场——谁是我们的顾客服务概念——怎样做才能使我们的服务与众不同服务策略——我们提供什么服务，如何运作服务传递系统——我们采用什么样的工艺、使用什么样的雇员和设施来完成服务第二节生产运作流程的选择设计

服务设计及开发与典型制造业生产及开发的主要不同之处：1、服务工艺与服务产品必须同时开发2、虽然支持服务的设备和软件受专利和版权保护，但是服务运作过程缺乏像产品生产那样的法律保护服务设计及开发与典型制造业生产及开发的主要不同之处：

3、服务和确定的产品不同，服务构成了产品的主要输出4、很多服务组织提供的服务是全天候的，而且随时可以改变服务企业的运作模式生产线模式自动服务模式个体维护模式第二节生产运作流程的选择设计一、生产运作流程的基本概念

能够把一定投入（input)变换成一定产出（output)的一系列任务，这些任务有物流和信息流有机地连接在一起。流程图：任务（方框）+物流（实践）+信息流（虚线）+库存（三角形）生产运作系统/生产运作组织方式=流程1+流程2+………第二节生产运作流程的选择设计二、生产运作流程的选择设计外部内部环境产生改变生产运作流程选择设计第二节生产运作流程的选择设计三、生产运作流程的构成要素：投入、产出、任务、物流和信息流、库存第二节生产运作流程的选择设计流程设计中需要考虑的几个重要问题资本集约度:哪些任务由人完成、哪些由机器完成；设备成本越高，资本集约度也越高资源柔性：设备柔性和人员柔性顾客参与资金预算第三节生产运作流程的具体设计

一、基本概念：节拍、瓶颈、空闲时间二、流程的生产能力及其平衡生产能力、生产能力的平衡三、生产周期四、生产批量与作业交换时间第三节生产运作流程的具体设计一、基本概念节拍（cycletime):完成一具体工序或环节的单位产出时间，取决于最慢节拍瓶颈（bottleneck):生产节拍最慢的环节空闲时间（idletime):工作时间内没有执行有效工作任务的时间第三节生产运作流程的具体设计二、流程的生产能力及其平衡生产能力（capacity):一个设施的最大产出率（outputrate)；流程生产能力取决于瓶颈流程的平衡（balance)：流程中各个工序生产能力基本相同第三节生产运作流程的具体设计三、生产周期生产周期（leadtime)：产品从进入流程到出来的时间流程生产周期>流程节拍第三节生产运作流程的具体设计四、生产批量与作业交换时间生产批量（lotsize)：自行确定或受物理限制作业交换时间（setuptime):一种产品更换到另一种产品时的准备时间

第三章产品设计和生产运作流程选择设计

第四节生产运作流程的分析与改进第五节业务流程的分析与改进第四节生产运作流程的分析与改进

没有万能的流程——流程需要不断改进流程分析的基本内容流程分析的基本步骤流程图的运用流程分析和改进的其他工具一没有万能的流程——流程需要不断改进

流程需要不断改进不可能一步到位的完美设计环境在不断变化二流程分析的基本内容

流程合理性分析流程经济性分析流程断面分析三流程分析的目的现在何处（现状）？应在何处（改进的目标）？如何到达该处（改进的方法）？四流程分析的基本步骤

定义评价分析定义评价分析改进实施改进实施五流程图的运用

流程图的一般符号流程图的运用绘制流程图的步骤一、准备工作二、定义阶段和顺序三、定义所有流程关系四、绘制流程图一、准备工作1、成立项目小组，培训流程图基本知识与绘图技能2、确定流程图设计或改进的目标和流程图描述的对象，绘制描述现行过程的流程图3、寻找该流程的起点与终点4、确定功能交叉的形式5、识别该流程所涉及的部门6、生成问题清单二、定义阶段和顺序1、定义流程的活动集合2、确定核心流程，并辨明核心流程中的关键活动与非关键活动之间的关系3、简化活动4、规定流程设计目标三、识别所有流程关系1、研究各中业务之间的关系2、定义关键活动的逻辑关系，以及非关键活动的配合关系3、关系分析4、时间分析，确认流程的总运行时间是否满足流程设计的目标要求5、确定全部流程活动的关系、时序以及问题的解决方案6、确定流程图的符号四、绘制流程图1、利用规定的符号正确地绘制流程图2、审核流程图3、找出流程中的瓶颈和问题4、确认流程改进的底限五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因果图：以结果为特性，以原因为因素，用箭头表示因果关系；相关图：两个可能相关的变量数据用点画在坐标上“四巧”（ECRS）技术第五节业务流程重构（BPR）

BPR的界定

BPR得出发点——对劳动分工的反思

BPR的4个原则

BPR的具体方法信息技术在BPR的重要作用从业务流程重构到企业重构BPR的界定哈默的观点：对业务流程进行彻底的、根本性的重新思考和创新设计，从而在成本、质量、服务、响应速度等具有时代特征的关键性指标上取得巨大的、突破性的改善。四个关键词：

彻底、根本、突破、流程BPR的原则1、围绕最终结果而不是具体任务来实施业务流程重构2、后续过程的有关人员较早地参与前端过程3、将