新产品开发和工艺选择

第三章新产品开发和工艺选择

建立生产与运作系统必须首先在企业经营战略的指导下进行产品或服务的设计和选择、生产工艺的设计和选择，以及生产与运作管理系统的设计，要为生产与运作系统选址、设施布置、生产能力规划等。本章学习内容第一节新产品开发概述第二节产品结构及其选择第三节产品设计与开发过程第四节产品设计与开发的组织方法案例分析:百灵公司的产品设计理念本章学习目的1.理解产品开发对生产过程成本的影响；2.理解新产品的概念及分类；产品结构及其选择；3.掌握新产品研发的一般原则、方向；了解新产品研发的动力模式；4.了解产品设计与开发过程；5.了解新产品的设计方法本章学习重点与难点产品开发对生产过程成本的影响；新产品的概念及分类；新产品研发的一般原则、研发的方向和研发的动力模式；产品设计与开发过程；产品结构及其选择；并行工程、协同产品商务。一、21世纪企业产品设计的背景特征1.新产品开发是实现企业竞争战略的需要2.技术进步越来越快3.用户的需求呈现出多样化、个性化的特点4.产品研制开发的难度越来越大5.可持续发展的需要第一节新产品开发概述二、新产品/服务开发的重要性1.有利于增强企业的市场竞争力2.有利于扩大市场分额3.适应个性化定制生产的需要4.产品更新换代的需要

1.产品开发的时间构成

据统计，产品设计时间占产品开发时间的近60%（如图）。因此，为缩短产品上市时间，必须缩短产品设计时间，产品设计和工艺设计影响着产品的创新速度。产品研发等技术活动影响着产品的成本、质量和制造的效率。产品开发时间100%设计时间55%制造22%装配23%三、产品开发对生产过程成本的影响0510152025行业化妆品玩具机床食品药品50年前现在时间(年)产品的寿命周期越来越短，更新换代越来越快（如图）。实践证明：若产品寿命周期为5年，产品开发时间每延长6个月，利润就损失1/3。AT&T:电话2年1年；HP公司：打印机4.5年22个月2.产品寿命周期的缩短一般产品成本的70%以上由设计阶段决定,而这一阶段本身所占用的费用仅为产品成本的6%以下(如图)。70%6%20%36%7%40%3%18%设计阶段制造阶段材料采购其它阶段费用成本的决定因素实际成本消耗3.产品成本的决定研究表明：（1）制造过程中生产效率的70%—80%是在产品设计和工艺阶段决定的；（2）所有质量问题的40%可以归因于低劣的设计和工艺。

企业的技术活动影响着产品的成本、质量和制造的效率。由此可见：产品设计和工艺设计在产品开发中作用重大，它几乎占用了60%的开发时间，决定了70%的成本。因此，根据管理学中的ABC分类思想，企业技术活动，尤其是企业的产品设计和工艺设计是企业快速响应客户需求的瓶颈，是提高企业竞争力的关键。4.结论：四、新产品开发面临的压力

新产品开发面临着费用高、风险大、成功率低、回报下降等压力。新产品开发的关键:找到需求,用技术实现需求。原则:技术与市场匹配。3000原始想法300提议125小项目9项开发4项重大1.7启动1成功1234567

产品死亡率：98.2%产品开发的成功曲线图阶段新品开发失败的原因

新品失败的真正原因在于内部：新品缺乏市场需求，所以没有销路；新品没有达到用户要求，如功能、款式和好处不足，所以无人青睐。其它原因包括某些外部因素，如对手竞争过于激烈，政府管制过于严厉，经济形势严重滑坡等。西方学者认为，新品失败的最根本原因还在于没有协调好新品开发过程内在的三大矛盾:1.产品的质量与产品的成本形成的矛盾；2.产品的质量与创新产品的时间限制形成的矛盾；3.产品成本与有限时间之间形成的矛盾。如：铱星计划的失败五、研究与开发的内涵及分类研究与开发（Researchand

Development，简称R&D）是指企业所做的新产品和产品生产技术的研究和开发。(一）研究与开发的分类研究与开发的三种类型

1.基础研究。进行的是探索新的规律、创建基础性知识的工作。（１）纯基础研究。是以探索新的自然规律、创造学术性知识为使命，与特定的应用、用途无关。（２）目标基础研究。是指为取得特定的应用、用途所需的新知识或新规律而运用基础研究的方法所进行的研究。２.应用研究。也称产业化研究，是将基础理论研究中开发的新知识、新理论应用于具体领域。3.技术开发研究。又叫企业化研究，是将应用研究的成果经设计、试验而发展为新产品、新系统和新工程的科研活动。（二）新产品的分类企业的产品开发就是指开发新产品。新产品是指在技术、性能、功能、结构、材质、用途等一方面或几方面具有先进性或独创性的产品。新产品的分类：（1）改进型产品（2）换代产品（3）创新产品案例：英特尔变副业为主业的决策六、新产品研发的一般原则1.从满足顾客需要出发2.充分发挥企业优势3.与企业中长期发展战略规划协调一致4.把技术上的先进性、经济上的合理性与实现的可能性，以及适用性相结合5.提高通用化、标准化、系列化水平6.便于使用和制造七、新产品研发的方向1.高能化与多能化2.微型化3.简化4.多样化5.个性化6.绿色化7.美观化八、新产品研发的动力模式１.静态模式新产品研发的静态模式及其途径类型模式途径技术推动型(顾客导向型)将研究成果推行市场,开发潜在需求基础理论研究-概念与设想形成-可行性筛选-商业分析-产品研发-市场(技术-生产-市场)市场导向型将市场需求带入研究市场调查-研究开发-生产-市场创新率

第一阶段第二阶段第三阶段不协调的工艺技术集成的工艺技术功能最大化成本最小化产品创新曲线需求刺激工艺技术创新曲线产出率刺激技术刺激成本刺激2.动态模式第一阶段:强调产品功能最大化。产品创新率很高，产品多样化。生产与运作系统可能是工艺专业化。第二阶段：生产系统设计强调成本最小化。资本在工艺技术中更加密集，工艺技术创新占优势。第三阶段：强调成本最小化战略，资本在工艺技术中进一步密集，生产与运作系统变成产品专业化。第二节产品结构及其选择产品结构是指企业能向市场提供的产品的种类和各种产品所包含的品种数量所构成的组合，产品结构用产品线来衡量。产品线是指企业能够生产不同品种产品的数量。产品线的多寡称为产品线的宽度；每条产品线包含的系列产品的数量称为产品线的深度。企业拥有的产品线越宽，经营失败的风险越小，但产品线越宽，资源的使用越分散，经营利润率就越低。一、产品结构的概念产品线越宽资源越分散，经营利润率就越低。例如，某企业产品线宽度为2，分别占企业资源为40%和60%，利润率分别为15%和20%，则企业平均利润率为：15%×40%+20%×60%=18%如企业为3条产品线，分别占资源为30%，30%，40%，利润率分别为15%，20%，10%，则企业平均利润率为：15%×30%+20%×30%+10%×40%=14.5%因此，应减少产品线宽度，将资源集中用于1、2个最盈利的产品上，有利于企业在短期内获利。增加产品线的深度，可以加大企业的市场覆盖面。例如，某家电企业电冰箱的深度有150升和180升，可满足60%消费者；再增加100升、120升、200升、220升、240升，可满足90%的消费者。现假设竞争对手推出了一种新型电冰箱有30%的消费者不再购买传统冰箱，则对深度为7的产品线仍然占有（90%-30%）=60%的市场；对深度为2的产品线失去一半的市场。2.产品生命周期的分布二、产品结构选择应考虑的因素（一）产品线宽度3.市场竞争的激烈程度人均收入增加的速度5.供应商推陈出新的速度企业应变能力的大小1.产品生命周期的长短4.6.2.加深产品线增加的投入与增加的收入比较☺二、产品结构选择应考虑的因素（二）产品线深度3.产品线深度的延伸方向企业应变能力的大小1.目标市场的消费层次☺收入差距大，产品线可深一些例：产品规格销量比列（%）普及型20标准型30豪华型35超豪华型15则4种产品规格都应保留。产品规格销量比列（%）普及型20标准型45豪华型33超豪华型2则超豪华型不批量生产而是接受订单，产品线深度为3。2.加深产品线增加的投入与增加的收入比较☺二、产品结构选择应考虑的因素（二）产品线深度3.产品线深度的延伸方向企业应变能力的大小1.目标市场的消费层次☺增量成本与增量收入比较决定是否加深产品线例：某数码照相机厂商的一条相机产品线拟增加一个型号，则须在2年内增加的固定成本如下表：成本金额（元）模具费用550000人员工资120000试制费用400000其他费用350000固定成本合计1420000

每台相机的变动成本为40元，售价100元，估计年销量为6000台，该型号相机的生命周期为2年，问是否应增加这个型号的相机？解：2年内需增加固定成本为：FC=14200002年内边际贡献：MC=(100-40)×6000×2=720000可获利润：P=MC-FC=-700000(元）不应增加这个型号2.加深产品线增加的投入与增加的收入比较☺二、产品结构选择应考虑的因素（二）产品线深度3.产品线深度的延伸方向企业应变能力的大小1.目标市场的消费层次☺第三节产品设计与开发过程

一、产品设计与制造工艺设计的结合（DFM)

DFM(designformanufacturing)又称为面向可制造性设计。DFM的基本概念是把产品设计作为产品制造工艺设计的第一步，产品设计必须从“易于制造”和“经济地制造”的角度出发，对于零件设计必须考虑“易于装配”。

DFM的主要方法工具包括以下几个部分：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。1.DFM的基本原则DFA可以用来减少产品装配所需的零件数量，评价装配方法和决定装配顺序。DFA提供了一种根据装配方法和所需装配时间分类的通用零件产品目录。2.装配设计（designforassembly,DFA)

它用树状图来表示产品的缺陷，引起缺陷的原因及采取的措施。月牙形表示“或”3.缺陷树分析（faulttreeanalysis,FTA)薯片易碎薯片太脆薯片太薄增加湿度减少拱度改变流程增加厚度减少尺寸××××××改变油温改变时间长度解决解决解决4.价值工程（valueAnalysis,VA)价值工程是通过功能/成本分析，以最低的生命周期成本，提交其附加价值的管理技术。

生命周期成本包括产品从开发、设计、制造、使用、维护直至报废为止的整个生命周期所发生的费用。产品生命周期成本=生产成本+使用成本即：成本F*必要功能C生命周期成本C生产成本C1使用成本C2成本与功能之间的关系二、产品设计新产品研发的一般流程图（如下图）方案收集概念设计/机理研究、方案筛选、总体构思方案评选、可行性研究员工、供应商、顾客产品研发策略、中长期经营目标样机或模拟产品设计/工艺设计样机或模拟产品试制/试验与测试市场销售试验、鉴定定型工艺文件制定小批量试制市场投入准备批量试产、销售使用技术预测与市场预测试制计划工作图设计工艺装备制造工艺装备设计设计试制阶段生产技术准备阶段市场调查构思研发阶段投产销售阶段反馈反馈1.市场调查、构思与研发阶段

(1）方案收集阶段:对产品的国内外技术、市场、经济情况调查分析，制定长远发展规划。（2）总体构思阶段：根据市场和经济情报及技术分析情况，提出满足需要的一些设想。这种设想称为“概念产品”或“概念设计”。对新方案中设计的新结构、新技术、新工艺、新材料、新计算方法等进行实验、试验、模拟以获取数据等，称为机理研究。提出新产品研发的结构、性能、可靠性和经济性方面的总体构思。

（3）方案评审与评选：

通过技术经济分析，对方案进行综合性评审，选取最优方案。下达技术任务书。产品设计２.设计试制阶段（１）试制计划：包括产品设计、试制和鉴定的日程安排、时间进度、人员配备、物质条件等。（２）产品技术设计：组织设计人员根据确定的总体方案进行产品的具体结构设计和技术设计。（３）产品试制：是一个反复进行设计－试制－试验的循环过程。（４）产品的技术鉴定：确认是否满足技术任务书要求和有关标准、设计资料是否齐全、技术经济指标是否先进。３.生产技术准备阶段（１）工作图设计：绘制全套工作图样和编写技术文件。（２）工艺文件制定：进行产品图纸的工艺分析与审查，拟定工艺流程方案，编制工艺规程，编制自制零件的工艺过程卡、工艺卡和工序卡。（３）工艺装备的设计与制造：工艺装备是工具、夹具、量具、摸具和工位器具等。（４）小批量生产鉴定阶段：除包括样品试制鉴定外，还要鉴定工艺文件是否齐全、工装是否齐全、质量是否符合生产要求。４.投产销售阶段（１）批量生产：在进行批量生产前还需补充设计和制造部分工艺装满足批量生产，并在批量生产中发现的问题反馈到控制环节。（２）销售使用：做好销售服务工作，对产品使用情况跟踪调查，反馈用户信息，为产品的改进设计提供依据。5.产品开发绩效评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—工厂和车间的反映信誉—用户的忠诚度对用户的相对吸引力—市场份额利润率产品开发绩效评价指标三、工艺设计

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。工艺过程是结构设计过程和制造过程之间的桥梁，它把产品的结构数据转换为面向制造的指令性数据。工艺设计的主要任务就是按产品设计要求，安排或规划出由原材料加工成产品所需要的一系列加工步骤和设备、工装需求的过程。决定加工毛坯（材料和尺寸）选择机床制定加工工艺选定加工条件计算加工时间选择工装决定加工工序内的操作顺序零件图工艺过程设计的内容示意图工艺过程设计的程序1.产品图纸的工艺分析和审查2.拟订工艺方案3.编制工艺规程4.工艺装备的设计与制造运营典范

福特汽车公司新产品设计流程再造革命，制订了全球一体化的产品计划，为了改进质量和降低成本，基本车辆底盘的种类减少了50%，同时顾客可以得到更多类型和更加个性化的车辆—每种底盘的模型种类增加了45%。利用计算机仿真设计和测试，开发新产品所花时间减少了27%，从33个月减少到24个月。在计算机辅助设计下设计制图和生产工程使产品质量进一步提高了，并且每年可节省5000万美元和节约更多的时间及材料。总之，最新的“五年产品开发计划”增加了速度更高、性能更好的新车型，而且可节省资金投入110亿美元。

1988年美国国防分析研究所提出的并行工程的定义：“并行工程是对产品及其相关过程（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们从一开始就考虑到产品全生命周期（从概念形成到产品报废）中的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求”。第四节

产品设计与开发的组织方法1.并行工程（CE)传统的产品开发模式

1、功能部门制，信息共享存在障碍；

2、串行的流程，设计早期不能全面考虑产品生命周期中的各种因素；

3、基于图纸的手工设计为主，缺少先进的计算机平台，不足以支持协同化产品开发。并行工程模式

1、采用多学科团队和并行过程的集成化产品开发模式。

2、把传统的制造技术与计算机技术、系统工程技术和自动化技术相结合，

3、在产品开发的早期阶段全面考虑产品生命周期中的各种因素，力争使产品开发能够一次获得成功。并行工程圆桌设备财务用户设计工艺生产供应销售…具体做法:图1传统的串行设计方法图2并行设计方法概念设计详细设计工艺设计原形制造及测试生产制造概念设计详细设计工艺设计原形制造及测试生产制造对结构和功能的改进意见产品结构配置功能规范几何特征精度可加工性、经济、质量评估定位装夹可行性减少反复次数并行工程的组织方式协同产品商务（collaborativeproductcommerce,CPC)就是利用Internet技术的发展，在并行工程的基础上建立跨企业的产品开发网络，寻求有效的开发合作伙伴，协同创造产品竞争优势。协同产品商务是一组经济实体（制造商、供应商、合作伙伴、顾客）的动态联盟共同开发市场机会并创造价值的活动的总称。CPC的发展经历了产品数据管理（PDM)、产品全生命周期管理（PLM)和CPC三个阶段。2.协同产品商务协同产品商务的基本构架包括：基于角色的Web访问；CPC的应用逻辑（产品应用财富）；CPC的Web数据存储（产品信息财富）；协同产品商务的核心管理思想：价值链的整体优化；以敏捷的产品创新为目的；以协作为基础；以产品设计为中心进行信息的聚焦和辐射。来自香港利丰集团主席冯国经的访谈问：一般而言，你们获得订单后会怎么做？答：比如说，我们获得了来自欧洲一个零售商的10000件成衣的订单，可能的做法是：我们从韩国买纱并运往中国台湾地区进行纺织和染色；同时，由于日本的拉链和纽扣是最好的，而大部分都是在中国内地生产的，因此，我们会到ＹＫＫ在中国内地的工厂订购拉链；之后再把纱和拉链等运到泰国进行生产。考虑到配额和劳动力的问题，我们认为，在泰国生产是最好的．又由于客户要求迅速交货，我们会在泰国的５家工厂同时进行生产。这样，我们便能够有效地为客户订身量制一条价值链，尽可能满足该客户地需要。在收到订单地５个星期后，10000件衣服就放在欧洲客户的货架上，它们看起来像是从同一家工厂生产出来的，可以想象当中的物流及各工序的协作是如何的完善。案例:百灵公司的产品设计理念

德国百灵公司是世界驰名的欧洲小家电制造商,以其产品的创新与功能导向的设计蜚声国际