生产与运作管理教材

生产与运作管理

Production&OperationsManagement华中科技大学管理学院TheSchoolofManagement，HUST陈荣秋马士华RongqiuChenandShihuaMa14.1引言4.2产品设计与开发过程4.3产品设计与开发的组织方法第4章产品/服务设计和

技术选择24.1引言4.1.1

产品设计的背景特征4.1.2新产品/服务开发的重要性4.1.3现代企业的研究与开发34.1.1产品设计的背景特征20世纪90年代以来，企业所处的市场竞争环境日趋严峻，正面临着前所未有的压力：新产品/服务开发是实现企业竞争战略的需要。技术进步越来越快。用户的要求越来越苛刻，用户需求呈现出多样化、个性化的特点。产品研制开发的难度越来越大。可持续发展的要求。44.1.2新产品/服务开发的

重要性重要性产品更新换代的需要有利于增强企业的市场竞争力工业有利于扩大市场份额适应个性化定制生产的需要

54.1.3现代企业的研究与方法

研究与方法的分类

研究与方法（ResearchandDevelopment，简称R&D）包括基础研究、应用研究和技术开发。基础研究进行的是探索新的规律、创建基础性只是的工作。应用研究是将基础理论研究中开发的新知识、新理论应用与具体领域。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、新系统和新工程的科研活动。

64.1.3现代企业的研究

与方法（续）新产品的分类新产品是指在技术、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。改进型产品（对老产品的改进与完善，创新程度最小的一类新产品）换代产品（产品基本原理不变，因部分采用新技术使产品性能有重大突破）创新产品（采用科学技术的新发明所开发的产品，它是创新程度最高的一类新产品）74.2产品设计与开发过程4.2.1产品构思4.2.2结构设计过程4.2.3工艺设计过程4.2.4产品设计的原则和绩效评价84.2.1产品构思一般产品开发过程由以下三阶段构成:产品构思结构设计（总体设计、技术设计、详细设计）工艺设计9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4.2.1产品构思（续）10产品开发过程构思R&D对市场需求求的分析技术的推动动竞争对手的的产品和服务务来源于来源于开始图4－2:产品构思思来源图4.2.1产品构构思（续））114.2.2结构设设计过程产品结构设设计过程包包括从明确确设计任务务开始，到到确定产品品的具体结结构为止的的一系列活活动。设计阶段决决定了产品品的性能、、质量、成成本本。产品设计一一般分为总总体设计、、技术设计计。工作图图设计三个个阶段，（（见图4－－3）124.2.2结构设设计过程（（续）市场需求分分析工作图设计计结构设计优化设计三维几何造造型计算机绘图图有限元设计计资料和图形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：：结构设计计过程134.2.2结构设设计过程（（续）总体设计通过市场需需求分析，，确定产品品的性能、、设计原则则、技术参参数、概略略计算产品品的技术经经济指标和和进行产品品设计方案案的经济效效果的分析析。技术设计将技术任务务书中确定定的基本结结构和主要要参数具体体化，根据据技术任务务书所规定定的原则，，进一步确确定产品结结构和技术术经济指标标，以总图图、系统图图、明细表表、说明书书等总括形形式表现出出来。144.2结结构设计过过程（续））工作图设计计根据技术设设计阶段确确定的结构构布置和主主要尺寸，，进一步作作结构的细细节设计，，逐步修改改和完善，，绘制全套套工作图样样和编制必必要的技术术文件，为为产品制造造和装配提提供确定的的依据。154.2.3工艺设设计过程工艺过程设设计工艺设计是是指按产品品设计要求求，安排或或规划划出从原材材料加工成成产品所需需要的一系系列加加工过程、、工时消耗耗、设备和和工艺装备备需求等的的说明。是结构设计计过程和制制造过程之之间的桥梁梁。工艺过程的的结果一方方面反馈给给产品设计计用以改改进产品设设计；另一一方法作为为生产的依依据。164.2.3工艺设设计过程（（续）工艺过程设设计的程序序包括：产品图纸的的工艺分析析和审查产品图纸的的工艺分析析和审查拟订工艺方方案编制工艺规规程工艺装备的的设计与制制造决定加工毛毛坯（材料和尺尺寸）选定加工条条件计算加工时时间制定加工工艺选择机床决定加工工工序内的操作顺顺序选择工装零件图174.2.4产品设设计的原则则和和绩效评价价产品设计和和选择应该该遵循的原原则：设计用户需需要的产品品（服务））。设计可制造造性（Manufacturability）强的产品品。设计鲁棒性性（Robustness）强的产品品。设计绿色产产品（考虑虑环保要求求）。184.2.4产品设设计的原则则和和绩效评价价绩效指标度量对竞争力的影响上市时间新产品引入频率从新产品构思到上市的时间构思数量和最终成功数量实际效果与计划效果的差异来自新产品的销售比例顾客/竞争对手的响应时间设计的质量－接近市场的程度项目的频率－模型的寿命生产率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实际与计划的差异项目数量－新产品设计与开发的频率项目的频率－开发的经济性质量舒适度－使用的可靠性设计质量－绩效和用户的满意度生产质量－工产和车间的反映信誉－用户的忠诚度对用户的相对吸引力－市场份额利润率表4－1：：产品开发发绩效评价价指标194.3产产品设计与与开发的组组织方法法4.3.1串行的的产品设计计方法4.3.2并行的的产品设计计方法4.3.3并行工工程技术204.3.1串行的产产品设计方方法需求结构设计工艺设计制造b)并行过过程a)串行过过程图3－8：：产品开发发的两种方方式21串行的产品品设计方法法串行设计：：从需求分分析、产品品结构设计计、工艺设设计一直到到加工制造造和装配是是一步步在在各部门之之间顺序进进行。产品开发工工作流程：：市场人员提提产品构想想质量控制人人员作质量保证计计划确定产品总总费用和生产周周期制造工程师师确定工艺艺工程设计人员完完成产品定定义4.3.1串行的产产品设设计方法法（续）224.3.1串行的产产品设设计方法法（续）关于串行产产品开发过过程存在的首要要问题是以以部门为基基础的组织织机构严重重地妨碍了了产品开发发的速度和和质量存在的问问题主要要有：各下游开开发部门门所具有有的知识识难以加加入早期期设计，，加入设设计的阶阶段越早早，降低低费用的的机会越越大。各部门对对其他部部门的需需求和能能力缺乏乏理解，，目标和和评价标标准的差差异和矛矛盾降低低了产品品整体开开发过程程的效率率。234.3.2并并行的产产品设计计方法并行的产产品设计计方法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。。该方法力力图使产产品开发发者从一一开始就就考虑到到产品全全生命过程需求阶段设计阶段制造阶段营销阶段使用阶段终止阶段考虑的因素顾客需求产品功能减低成本提高效率易制造易装配竞争力（低成本、标新立异）可靠性可维护性，操作简便环境保护244.3.2并并行的产产品设设计方方法（续续）并行工程程并行工程程是一种种强调各各阶段领领域专家家共同参参加的系系统化产产品设计计方法，，其目的的在于将将产品的的设计和和产品的的可制造造性、可可维护性性、质量量控制等等问题同同时加以以考虑，，以减少少产品早早期设计计阶段的的盲目性性，进可可能早地地避免不不合理因因素的影影响，缩缩短研制制周期。。并行设计计可制造性性可装配性性质量保证证顾客满意意可靠性环境保护护功能254.3.2并并行的产产品设设计方方法（续续）并行工程程的主要要思想设计时同同时考虑虑产品生生命周期期的所有有因素。。设计结果果产生产产品设计计规格和和相应的的制造工工艺和生生产准备备文件。设计过程程中各活活动并行行交叉进进行。不同领域域技术人人员的全全面参与与和协同同工作。。高效率的的组织机机构。264.3.2并并行的产产品设设计方方法（续续）并行产品品开发的的流程特特点产品设计计的各阶阶段是一一个递阶阶渐进的的连续过过程，注注意粒度度和清晰晰度。产品设计计过程和和产品信信息模型型经历从从定性到到定量、、从模糊糊到清晰晰的演化化。产品设计计过程和和工艺设设计过程程是并行行展开，，同时进进行。27概念设计计初步设计计详细设计计产品详细方案工艺初步方案产品初步方案工艺详细方案结构概念方案工艺概念方案284.3.3并并行工程程技术虚拟技术术面向并行行工程的的DFx设计模式式体现了了开发的的集成过过程PDM发展成为为CAD/CAPP/CAM系统的集集成平台台Internet使设计集集成的范范围更加加广泛STEP标准作为为设计开开发集成成的标准准接口294.3.3并并行工程程技术（（续）产品数据据管理（（ProductDataManagement）PDM。。产品系列列化、零零部件标标准化、、通用化化。成组技术术（GroupTechnology,GT）。减少变化化的方案案（VarietyReductionProgram，VRP））。304.3.3并并行工程程技术（（续）企业实施施并行工工程技术术给企业业带来的的好处：：减少产品品设计中中出现的的错误的的概率。。节省了修修补