河科大生产运作与管理3

生产计划与控制第3讲产品设计和技术选择Contents企业的研究与开发新产品的研究与开发产品设计与开发的过程产品开发对生产过程的影响产品设计与开发的组织2022/12/2821企业的研究与开发研究开发（R&D）的分类1基础研究2应用研究3技术开发研究2022/12/2831企业的研究与开发基础研究是对新理论、新原理的探讨，属探讨性的科学研究，指为获得关于现象和可观察事实的基本原理及新知识而进行的实验性和理论性工作，它不以任何专门或特定的应用或使用为目的。基础研究可划分为纯基础研究（人称自由基础研究）和定向基础研究（又称目标基础研究），前者没有特定的实际应用目的，后者是针对某一领域中带有普遍性的技术问题进行的基础研究，具有间接实际应用目的。基础研究的成果不但能扩大科学理论的领域，提高应用研究的水平，而且对于技术和生产的发展具有难以估量的作用。

2022/12/2841企业的研究与开发应用研究指为获得新知识而进行的创造性的研究，它主要是针对某一特定的实际目的或目标。研究结果一般只影响科学技术的有限范围，并具有专门的性质，针对具体的领域、问题或情况。区分基础研究与应用研究的主要准则

基础研究是为了认识现象，获取关于现象和事实的基本原理的知识，而不考虑其直接的应用，应用研究在获得知识的过程中具有特定的应用目的。2022/12/2851企业的研究与开发技术开发研究是将应用研究的成果经设计、试验而发展成为新产品、新系统核心工程的科研活动。R&D的重要性它在宏观上影响着一个国家的技术进步，在微观上决定着一个企业的生产与发展。2022/12/286对于企业而言，研究开发主要分为以下几种类型局部革新电脑机箱立式——卧式小革新小发明创新发明电子管——晶体管1231企业的研究与开发2022/12/2871企业的研究与开发企业R&D途径独创型引进（转移）型综合与延伸型总结提高型2022/12/2881企业的研究与开发企业R&D策略进攻型防卫型技术引进型争夺科技人才型“填空隙”型2022/12/2892新产品的研究与开发新产品一般来讲，新产品是指在技术、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。2022/12/28102新产品的的研究与与开发新产品的的分类改进型换代产品创新产品新型汽车车性能更高高的计算算机第一部手手机2022/12/25112新产品的的研究与与开发新产品开开发的重重要性是企业获获得竞争争优势的的源泉可以加强强或改变变企业的的战略方方向能提高企企业形象象能为投资资提供长长期的财财务收益益可以提供供研究开开发的资资金，形形成新产产品开发发的良性性循环可以利用用企业的的生产和和经营资资源，提提高资源源利用率率可以充分分利用和和提高营营销效果果和品牌牌效益可以影响响企业的的人力资资源适应个性性化定制制生产的的需要产品更新新换代的的需要2022/12/25122新产品的的研究与与开发是企业获获得竞争争优势的的源泉取得技术术领先地地位，建建立产品品标准优先控制制关键资资源，获获得成本本优势获得领先先者的声声誉，抢抢先与顾顾客建立立伙伴关关系根据对34大类日常常消费品品的研究究表明：：新产品品开发领领先企业业作为市市场第一一进入者者，市场场第二进进入者的的平均市市场份额额只有它它的71%，而第三三进入者者的市场场份额只只有它的的58%。2022/12/25132新产品的的研究与与开发可以利用用企业的的生产和和经营资资源，提提高资源源利用率率例：（1）邮电部部门利用用投递业业务，增增加了生生日电报报、代送送鲜花和和代送小小孩上学学等新的的服务。。（2）梅林正正广和集集团开始始时是一一个以食食品、饮饮料加工工和销售售为主业业的国有有企业正正广和饮饮用水公公司，现现在在总总部上海海，“85818，送货到到你家””已成为为市民生生活的组组成部分分，在大大桶纯净净水的基基础上，，梅林正正广和的的配送网网络收放放自如，，可以承承载的商商品空间间非常之之大。2022/12/25142新产品的的研究与与开发可以充分分利用和和提高营营销效果果和品牌牌效益例：（1）海尔公司司把冰箱箱、洗衣衣机上的的品牌延延伸到新新产品的的海尔空空调和海海尔彩电电上。（2）二十世世纪的调调查显示示，全球球最流行行的三个个词分别别是上帝帝、她和和可口可可乐。以以可口可可乐为标标志的logo构成了公司的的旗舰商标，，另外还有超超过160个其他的不同同品牌在可口口可乐公司生生产或销售，，象芬达、雪雪碧等。2022/12/25152新产品的研究究与开发可以影响企业业的人力资源源例如：苹果计计算机公司开开发了价格和和利润较大的的新产品Macintosh，但新产品的的销售量远远远低于预测结结果，导致公公司的利润快快速下滑，最最终导致公司司裁员，但不不论成功与否否，新产品的的研究与开发发可以维持和和提高开发人人员的知识水水平和能力。。2022/12/25162新产品的研究究与开发产品更新换代代的需要随着技术的进进步和需求的的变化，产品品的生命周期期越来越短，，更新换代速速度加快，这这就要求企业业要有很强的的产品研发能能力，以不断断地改进产品品。根据管理学中中ABC分类思想，，企业技术术活动时企企业快速响响应客户需需求的瓶颈颈，是提高高企业竞争争力的关键键所在。2022/12/25172新产品的研研究与开发发新产品的研研究开发策策略1234技术领先策略紧随领先者者策略仿制策略或低成本策策略部分市场策策略2022/12/25183产品设计与与开发的过过程一般产品开开发过程工艺设计结构设计产品构思2022/12/25193产品设计与与开发的过过程产品构思新产品BDCA顾客供应商R&D竞争对手2022/12/25203产品设计与与开发的过过程结构设计过过程开始市场需求分分析总体设计原型设计原型修改结构设计评估决策工作图设计计资料和图形形库三维几何造造型有限限元元设设计计优化化设设计计计算算机机绘绘图图初步步设设计计NNYYCAD2022/12/25213产品品设设计计与与开开发发的的过过程程结构构设设计计过过程程大大体体分分为为三三个个部部分分1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，概略计算技术经济指标等2技术设计：确定产品结构和技术经济指标。3工作图设计：逐步修改和完善，为产品制造和装配提供确定的依据。2022/12/25223产品品设设计计与与开开发发的的过过程程工艺艺设设计计过过程程工艺艺过过程程设设计计难难度度大大，，是是技技术术系系统统中中的的瓶瓶颈颈环环节节。。DBCA产品品图图纸纸的的工工艺艺分分析析和和审审查查拟定定工工艺艺方方案案编制制工工艺艺规规程程工艺艺装装备备的的设设计计与与制制造造工艺艺设设计计的的程序2022/12/25233产品设计计与开发发的过程程新产品设设计的原原则和绩绩效评价价产品设计和选择应该遵循的原则用户需要可制造性强鲁棒性强绿色化2022/12/25243产品设计计与开发发的过程程鲁棒性（Robust）原是统统计学中中的一个个专门术术语，指指控制系系统在其其特性或或参数发发生摄动动时仍可可使品质质指标保保持不变变的性能能。20世纪70年代初初开始始在控控制理理论的的研究究中流流行起起来，，用以以表征征控制制系统统对特特性或或参数数摄动动的不不敏感感性。。在实实际问问题中中，系系统特特性或或参数数的摄摄动常常常是是不可可避免免的。。产生生摄动动的原原因主主要有有两个个方面面，一一个是是由于于量测测的不不精确确使特特性或或参数数的实实际值值会偏偏离它它的设设计值值（标标称值值），，另一一个是是系统统运行行过程程中受受环境境因素素的影影响而而引起起特性性或参参数的的缓慢慢漂移移。因因此，，鲁棒性性已成为为控制制理论论中的的一个个重要要的研研究课课题，，也是是一切切类型型的控控制系系统的的设计计中所所必须须考虑虑的一一个基基本问问题。。2022/12/25253产品设计计与开发发的过程程产品开发发的绩效效评价根据企业业在市场场上的竞竞争要素素，通常常用上市市时间、、生产率率、服务务等作为为绩效指指标来评评价新产产品的绩绩效。2022/12/25264产品开发对生生产过程的影影响产品品开开发发对对生生产产过过程程的的影影响响（（时时间间方方面面：：））产品品开开发发时时间间100%设计计时时间间55%制造造时时间间22%装配配时时间间23%据统统计计，，产产品品设设计计时时间间占占总总开开发发时时间间的的近近60%。目前前国国外外的的新新产产品品研研制制周周期期大大大大缩缩短短：：AT&T从2年缩缩短短为为1年HP从4.5年缩缩短短为为22个月月2022/12/25274产品品开开发发对对生生产产过过程程的的影影响响产品品开开发发对对生生产产过过程程的的影影响响（（利利润润方方面面））实践践证证明明：：若若生生命命周周期期为为5年，，产产品品开开发发时时间间每每延延长长6个月月，，利利润润损损失失1/3。0510152025行业业化妆妆品品玩具具机床床食品品药品品50年前前现在在2022/12/25284产品品开开发发对对生生产产过过程程的的影影响响产品品成成本本的的决决定定因因素素构构成成及及实实际际成成本本消消耗耗70%6%20%36%7%40%3%18%设计计阶阶段段制造造阶阶段段材料料采采购购其它它阶阶段段费用用成本本的的决决定定因因素素实际际成成本本消消耗耗2022/12/25294产品开发对生生产过程的影影响另外，据研究究表明：制造生产率的的70%-80%是在设计和工工艺阶段决定定的；所有的质量问问题的40%可以归因于低低劣的设计和和工艺2022/12/25304产品开发对生生产过程的影影响21世纪企业产品品设计的背景景特征新产品开发是是实现企业竞竞争战略的需需要技术进步越来来越快用户的要求越越来越苛刻，，并呈现多样样化、个性化化的特点产品研制开发发的难度越来来越大可持续发展的的要求2022/12/25314产品开发对生生产过程的影影响产品研制开发发的难度越来来越大目前新产品开开发面临着费费用高、成功功率低、风险险大、回报下下降等压力。。有研究数据表表明：3000个新产品的原原始构想，只只有一个能够够成功，新产产品开发的死死亡率为98.2%，在初期的项项目中只有2%可以进入市场场，其它都半半途而废。2022/12/25325产品设计与开开发的组织产品开发的两两种方式需求结构设计工艺设计制造需求结构设计工艺设计制造串行过程并行过程2022/12/25335产品设计与开开发的组织串行的产品设设计方法各个下游开发发部门所具有有的知识难以以加入早期设设计。问题各部门对其它它部门的需求求和能力缺乏乏理解，降低低了产品整体体开发过程的的效率。2022/12/2534案例：波音767-X并行设计工程程2022/12/2535随着商业飞机机的不断发展展，波音公司司在原有模式式下的产品成成本不断增加加，并且积压压的飞机越来来越多。案例：波音767-X并行设计工程程2022/12/2536在激烈烈的市市场竞竞争当当中，，波音音公司司是如如何用用较少少的费费用设设计制制造高高性能能的飞飞机？？过去的的飞机机开发发大都都延用用传统统的设设计方方法，，按专专业部部门划划分设设计小小组，，采用用串行行的开开发流流程。。大型客客机从从设计计到原原型制制造多多则十十几年年，少少则七七到八八年。。案例：：波音音767-X并行设设计工工程2022/12/2537波音公公司在在767－X的开发发过程程中采采用了了全新新的““并行行产品品定义义”的的概念念，通通过优优化设设计过过程集集合了了最新新管理理方案案，改改善设设计，，提高高飞机机生产产质量量，降降低成成本，，改进进计划划，实实现了了三年年内从从设计计到一一次试试飞成成功的的目标标。案例：：波音音767-X并行设设计工工程2022/12/2538波音公公司在在新型型767－X飞机的的开发发中，，全面面应用用CAD/CAM系统作作为基基本设设计工工具，，使得得设计计人员员能够够在计计算机机上设设计出出所有有的零零件三三维图图形，，并进进行数数字化化预装装配，，获得得早期期的设设计反反馈，，便于于及时时了解解设计计的完完整性性、可可靠性性、可可维修修性、、可生生产性性和可可操作作性。。同时时，数数字化化设计计文件件可以以被后后续设设计部部门共共享，，从而而在制制造前前获得得反馈馈，减减少设设计更更改。。案例：：波音音767-X并行设设计工工程2022/12/2539波音公公司在在商业业飞机机制造造领域域积累累了75年的开开发经经验，，成功功地推推出了了707~777等不同同型号号的飞飞机。。下图图表示示了这这些型型号开开发的的组织织模式式演变变过程程。案例：：波音音767-X并行设设计工工程2022/12/2540案例：：波音音767-X并行设设计工工程2022/12/2541（1）工程程设计计研制制过程程设计研研制过过程起起始于于3D模型的的建立立，它它是一一个反反复循循环过过程。。设计计人员员用数数字化化预装装配检检查3D模型，完善善设计，直直到所有的的零件配合合满足要求求为止。最最后，建立立零件图、、部装图、、总装图模模型，2D图形完成并并发图。设设计研制过过程需要设设计制造团团队来协调调。（2）数字化整整机预装配配过程数字化预装装配利用CAD/CAM系统进行有有关3D飞机零部件件模型的装装配仿真与与干涉检查查，确定零零件的空间间位置，根根据需要建建立临时装装配图。案例：波音音767-X并行设计工工程2022/12/2542（3）数字化样样件设计过过程767－X利用CAD/CAM系统进行数数字化预装装配，数字字化样件设设计过程负负责每个零零件设计和和样件安装装检查。（4）区域设计计（AM）区域设计利利用数字化化预装配过过程设计飞飞机区域的的各类模型型。由每个个设计组或或设计制造造团队成员员负责，各各工程师、、设计员、、计划员、、工装设计计员都应参参与区域设设计。案例：波音音767-X并行设计工工程2022/12/2543（5）设计制造造过程设计制造团团队由各个个专业的技技术人员组组成，在产产品设计中中起协调作作用，最大大程度的减减少更改、、错误和返返工。（6）综合设计计检查过程程综合设计检检查过程用用于检查所所有设计部部件的分析析、部件树树、工装、、数控曲面面的正确性性。案例：波音音767-X并行设计工工程2022/12/2544（7）集成化计计划管理过过程集成化计划划管理是一一个提高联联络速度、、制定制造造工艺计划划、测试及及飞机交付付计划的过过程。案例：波音音767-X并行设计工工程2022/12/2545采用DPA等数字化方方法与工具具在设计早早期尽快发发现下游的的各种问题题数字化整机机预装配（（DPA）是一个计计算机模拟拟装配过程程，它根据据设计员、、分析员、、计划员、、工装设计计员要求，，利用各个个层次中的的零件模型型进行预装装配。案例：波音音767-X并行设计工工程2022/12/2546大量应用CAD/CAM/CAE技术，做到到无图纸生生产（1）采用100％数字化技技术设计飞飞机零部件件（2）建立了飞飞机设计的的零件库与与标准件库库（3）采用CAE工具进行工工程特性分分析（4）计算机辅辅助制造工工程与NC编程（5）计算机辅辅助工装设设计案例：波音音767-X并行设计工工程2022/12/2547利用巨型机机支持的产产品数据管管理系统辅辅助并行设设计767－X采用一个大大型的综合合数据库管管理系统，，用于存储储和提供配配置控制，，控制多种种类型的有有关工程、、制造和工工装数据，，以及图形形数据、绘绘图信息、、资料属性性、产品关关系以及电电子检字等等，同时对对所接收的的数据进行行综合控制制。案例：波音音767-X并行设计工工程2022/12/2548效益分析①提高设计计质量，极极大地减少少了早期生生产中的设设计更改；；②缩短产品品研制周期期，和常规规的产品设设计相比，，并行设计计明显地加加快了设计计进程；③降低了制制造成本；；④优化了设设计过程，，减少了报报废和返工工率。案例：波音音767-X并行设计工工程2022/12/2549并行工程在在我国发展展的背景（1）CIMS应用工厂具具备潜在需需求。另据据机电部对对400家企业进行行的一次调调查，80%以上的工厂厂近期将实实施MRPII，CAD/CAM等项目。（2）航空航天天等型号研研制提出了了对并行工工程的明确确需求。（3）某些企业业在实施CIMS项目时,对并行工程程提出了明明确的需求求。（4）现代制造造技术的进进一步发展展需求。1995年8月，国家科科委批准863/CIMS主题重大关关键技术攻攻关项目““并行工程程”的立项项申请报告告，在CIMS信息集成的的基础上，，将分立的的并行工程程研究上升升为总体技技术的突破破，并在实实际应用中中产生效果果。5产品设计与与开发的组组织2022/12/2550案例——长峰机械械厂某产产品结构构件研制制过程并行工程程”划分分成四个个互相关关联的分分系统2022/12/2551案例——长峰机械械厂某产产品结构构件研制制过程2022/12/2552案例——长峰机械械厂某产产品结构构件研制制过程2022/12/2553案例——长峰机械厂某某产品结构件件研制过程2022/12/2554案例——长峰机械厂某某产品结构件件研制过程网络通讯2022/12/2555案例——长峰机械厂某某产品结构件件研制过程数据库2022/12/2556案例——长峰机械厂厂某产品结结构件研制制过程产品数据管管理系统2022/12/2557案例——长峰机械厂厂某产品结结构件研制制过程协同工作环环境2022/12/2558案例例———长峰峰机机械械厂厂某某产产品品结结构构件件研研制制过过程程过程程建建模模与与改改进进某结结构构件件开开发发的的现现有有流流程程2022/12/2559案例例———长峰峰机机械械厂厂某某产产品品结结构构件件研研制制过过程程过程程建建模模与与改改进进改进进的的产产品品开开发发流流程程2022/12/2560案例例———长峰峰机机械械厂厂某某产产品品结结构构件件研研制制过过程程经济效益益与社会会效益在长峰机机械厂的的两个复复杂结构构部件中中进行了了成功的的应用与与验证。。与这两两个部件件过去的的开发模模式相比比，取得得了三个个方面的的直接效效益：①总体设设计周期期压缩了了60％；工程程绘图周周期从1～2个月减少少为2～3周；工艺艺检查周周期减少少50％；更改改反馈次次数降低低50％；工艺艺规划时时间减少少30％；工装装准备周周期减少少30％；数控控加工编编码与调调试周期期减少50％。这些些工作保保证了两两个复杂杂部件的的总体开开发周期期均缩短短30％。②毛坯成成品率由由原来的的30％～50％提高到到70％～80％；③降低产产品成本本20％。2022/12/25614产品设计计与开发发的组织织并行的设设计方法法并行工程程的定义义：并行工程程是对产产品及其其相关过过程，包包括制造造过程和和支持过过程，进进行并行行、一体体化设计计的一种种系统化化方法。。2022/12/25624产品设计计与开发发的组织织阶段需求设计制造营销使用终止考虑的因素顾客需求，产品功能等降低成本，提高效率等易制造，易装配等竞争力可靠性，可维护性，操作简便环境保护产品设计计时应该该考虑的的因素2022/12/25634产品设计计与开发发的组织织并行设计计时考虑虑的因素素AddYourText可装配性并行设计可制造性质量保证顾客满意可靠性功能环境保护2022/12/25644产品设计计与开发发的组织织并行工程程的主要要思想设计时考考虑产品品生命周周期的所所有因素素；产品设计计过程中中各活动动并行交交叉进行行；不同领域域技术人人员的全全面参与与和协同同工作，，实现产产品生命命周期中中所有因因素在设设计阶段段的集成成。高效率的的组织结结构2022/12/25654产品设设计与与开发发的组组织并行的的产品品开发发流程程特点：：产品设设计的的各个个阶段段是一一个递递阶渐渐进的的连续续过程程，阶阶段的的划分分只标标志着着产品品和设设计的的粒度度和清清晰度度。产品设设计过过程和和产品品信息息模型型经历历着从从定向向到定定量、、从模模糊到到清晰晰渐进进演化化。产品设设计过过程和和工艺艺设计计过程程不是是顺序序进行行，而而是并并行展展开，，同时时进行行的。。2022/12/25664产品设设计与与开发发的组组织并行工工程的的主要要内容容过程重重构组织重重构构建技技术支支持环环境2022/12/25674产品设设计与与开发发的组组织并行工工程技技术虚拟设设计产品数数据管管理（（PDM）产品系系列化化、零零部件件标准准化、、通用用化成组技技术（（GT）减少变变化的的方案案（VRP）2022/12/25684产品设设计与与开发发的组组织并行工工程人人员构构成设计人人员开发小小组环保人人员供应商商顾客营销人人员质量人人员制造人人员2022/12/2569思考题题：并行工工程的的主要要思想想是什什么？？并行工工程的的实现现技术术有哪哪些？？举例说说明并并行工工程的的优越越性。。2022/12/2570下一讲讲内容容需求管管理与与生产产计划划ThankYou!9、静夜四无邻邻，荒居旧业业贫。。12月-2212月-22Sunday,December25,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。03:09:2603:09:2603:0912/25/20223:09:26AM11、以我独独沈久，，愧君相相见频。。。12月-2203:09:2603:09Dec-2225-Dec-2212、故人人江海海别，，几度度隔山山川。。。03:09:2603:09:2603:09Sunday,December25,202213、乍见见翻疑疑梦，，相悲悲各问问年。。。12月月-2212月月-2203:09:2603:09:26December25,202214、他乡乡生白白发，，旧国国见青青山。。。25十十二二月20223:09:26上上午03:09:2612月月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月223:09上上午12月-2203:09December25,202216、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/253:09:2603:09:2625December202217、做做前前，，能能够够环环视视四四周周；；做做时时，，你你只只能能或或者者最最好好沿沿着着以以脚脚为为起起点点的的射射线线向向前前。。。。3:09:26上上午午3:09上上午午03:09:2612月月-229、没没有有失失败败，，只只有有暂暂时时停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Sunday,December25,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有结结果果，，但但是是不不努努力力却却什什么么改改变变也也没没有有。。。。03:09:2603:09:2603:0912/25/20223:09:26AM11、成功就是日日复一日那一一点点小小努努力的积累。。。12月-2203:09:2603:09De