产品开发(生产与运作管理,丁斌)

第二篇生产运作系统设计第三章产品开发、工艺设计与技术选择第四章生产和服务设施选址第五章生产和服务设施布置3.1产品开发、工艺设计与技术选择现代企业中的研究与开发(R&D)R&D中的基本问题及其管理企业的R&D与新产品开发新产品开发管理并行工程—产品开发组织的新方法生产运作技术的选择决策制造业中的新技术选择与管理服务业中的新技术选择与管理1.现代企业中的研究与开发R&D—对企业未来的投保

R&D，一种投资R&D的分类与特征基础研究：纯基础，目的基础（应用基础）应用研究：产业化研究开发研究：与新产品、新技术联系起来，企业化研究企业R&D的性质和主要内容主要内容：新产品开发，新技术开发性质：企业内属于一种实现企业经营目标的经济性活动，企业外多属于非经济性活动2.R&D中的基本问题及其管理R&D领域的选择R&D方式的选择R&D规模和费用范围的决定方法R&D的评价

R&D领域的选择R&D方式的选择独立研究开发

优点：独享利益，独担风险委托研究开发优点：开发周期短，风险小，见效快，但易受制于人共同研究开发关键问题：如何确定投入的分担与利益的分享

R&D规模和费用范围的决定方法定率法（销售额的比率）

简单而不稳定定额法稳定而不灵活比较法竞争对抗法，信息了解是前提经济评价法对于每个项目，预测R&D的投入、收益，进行决策

R&D的评价评价的实施方法R&D开始前的评价R&D过程中的评价R&D结束时的评价跟踪评价

3.企业的R&D与新产品开发个性化定制生产的出现3C现象产品生产任务的变化产品性能的变化R&D与产品的寿命周期产品引入期：R&D着重改进产品功能特征产品成长期：R&D侧重产品的标准化和工艺的合理化产品成熟期：R&D集中于技术服务和工艺改进新产品开发面临的压力费用高、成功率低、风险大、回报下降失败的原因没有潜在的用户和需求与当前需求不匹配（不能满足需求或功能过剩）营销方面在将产品介绍给顾客的相互沟通方面工作不得力4.新产品开发管理新产品的概念

新产品开发的动力模式

新产品开发程序

新产品开发的要求新产品的概念新产品的概念全新产品改进新产品换代新产品本企业新产品

新产品发展方向的特点多功能化复合化小型化智能化、知识化艺术化、品位化新产品开发的动力模式产品开发的动力：需求的拉动技术的推动（先发制人、后发制人）市场需求→市场分析质量功能展开（QFD）根据顾客需求设计产品的成功实例：凌志产品设计的改进─一个持续的过程（Chase，pp90）

新产品开发程序产品开发活动是顾客的需要和期望与产品制造要求之间的桥梁

新产品开发的要求产品与生产工艺技术的同时开发为制造与装配而设计产品设计者的传统设计方法---“隔墙方法”

产品开发与服务设计的同时重视新产品=有形产品+必要服务

5.并行工程ConcurrentEngineering

—产品开发组织的新方法

重点讲概述关键技术实施方法典型应用CE概述（1）70年代中期以来，竞争加剧迫使企业通过应用信息技术实现了柔性化、集成化以提高产品质量，降低生产成本，缩短产品开发周期。实践证明，改进产品开发过程会比单纯改进生产过程获得更大的效益。传统设计方法有设计改动量大、产品开发周期长、开发成本很高等问题，并行工程（ConcurrentEngineering，简称CE）方法是解决这些问题的最佳方法，它通过集成企业内的一切资源，可使一切产品开发活动尽早开始，在设计的早期阶段就考虑影响产品生命周期的各种因素，并力争一次获得成功。串行开发与并行开发CE概述（2）1986年PackardCommission最终报告AQuestforExcellence:FinalReporttothePresidentbythePresident'sBlueRibbonCommissiononDefenseManagement80年代末以设计数据库为基础，提出了并行设计环境概念。即：所有软件均可并行工作，存取于统一设计数据库。并行工程支持设计过程，工具集成与开发。有了并行设计环境，设计中各阶段的问题和错误，可及时发现与修正，大大加快了设计迭代过程。CE概述（3）美国的CE发展较快，已形成了多层次的集成软件框架产品，目前正致力于开发产品总开发过程的软件框架。设计工具正从CAX向DFX（DesignforX）方向发展。目前，机械产品的设计集成，则是利用产品数据管理（PDM）系统达到数据共享而实现的。基于STEP的标准集成发展也较迅速，已经从CAD扩展到全过程，并正在发展和完善之中。并行工程典型应用航空领域：波音777、737-X，麦道NorthropB-2轰炸机等航天领域：Lockheed/Thaad导弹开发汽车领域：Ford2000C3/P、ChryslerViper、Renault等电子领域：Simens、DEC、HP、IBM、GE等机械领域：ABBCE概述（4）经济效益，平均缩短产品开发周期30%~70%，同时大幅度降低产品开发成本，提高产品质量未来各种新技术和方法将不断为并行工程实现带来强大的支持，促进并行工程的应用，如可持续发展的产品开发方法、网络上的异地协同设计技术、拟实制造技术、Internet/Intranet技术等并行工程：通过组成多学科产品开发队伍、使改进产品开发流程尽量并发优化、并利用各种信息化的设计、制造与支持工具，使产品开发的早期阶段能够充分考虑产品生命周期中的各环节的可实现性，力争产品开发一次成功，达到缩短产品开发周期，提高产品质量，降低产品成本，从而增强企业竞争能力的目标CE关键技术过程管理与集成技术过程建模、过程管理、过程评估、过程分析、过程集成

团队技术企业组织演变IPT的概念、组建、角色定义、管理模式、决策模式

协同工作环境CE实施方法（1）问题分析组成集成产品开发团队产品生命周期数字化定义产品开发过程定义产品数据管理与过程集成“并行工程”研究攻关与应用实施的基本经验问题分析重点分析企业现有产品开发流程中对影响时间、质量、成本的各种因素设计过程中的信息集成关键产品开发人员是否隶属于独立的功能部门，使信息交换存在障碍产品开发过程中是否存在不增值的活动，延误产品开发周期设计过程早期的评价是否缺少一些计算机辅助工具的支持，致使下游对上游的更改反馈频繁组织管理是否得力，或者是否缺少严密的开发计划问题分析在分析产品开发所存在的问题后企业决策者必须下决心对传统的产品开发模式进行改革，组建并行工程所需要的集成产品开发团队(IPT)，赋予他们相应的权力，采用改进的产品开发流程完成新产品开发，并对此负责企业决策者还必须接受一些新技术的培训，了解IPT在实施过程中的真正需求功能部门和IPT的主管部门必须为IPT配置必要的计算机设备和支持环境组成集成产品开发团队组成IPT的三个步骤IPT组织结构定义任命IPT组长,在更高一级的行政关系上组成支持IPT工作的领导小组IPT负责人定义产品开发计划、分解任务、定义任务承担角色、定义实现任务的必备资源领导小组协助IPT组长得到IPT工作所需要的各种资源,包括人、财、物等

IPT工作计划和任务分配IPT组长将计划提交领导小组与功能部门协商确定IPT成员，签定任务书IPT成员必须被功能部门授予权力代表功能部门作出决策，他们将按照定义了的计划执行具有资源约束的任务组成集成产品开发团队IPT的管理与运行模式IPT不再实行递阶结构的审签制度，而是从上下游之间的需求出发实行集体负责的决策模式设计结果可靠性可以通过质量控制因素、相关过程的IPT成员、及IPT组长共同确认功能部门的有关技术负责人和专家的意见可作为IPT决策的参考依据产品生命周期数字化定义并行工程产品开发过程中的信息模型基于广义的范围，可以从以下几个方面描述全局信息模型按照CIMS的思想定义产品开发过程的功能模型，构造数据流图和全局信息模型。可用的工具包括IDEF0，IDEF1X，EXPRESS等

产品数据管理模型

在全局信息模型的基础上进一步构造生命周期中的产品结构配置模型，其中包括产品结构树、数据安全控制模式、产品数据版本和更改权限定义等

工具链定义

计算机工具是产生产品数据的必要手段。在本阶段必须考虑异构计算机辅助系统的信息集成问题，即关键工具的开发和工具之间的信息集成。由于这些工具在PDM平台上必须做到与数据的封装，因此必须对工具本身的接口和操作形式进行定义。产品开发过程定义基于对现有产品开发流程的分析，提出新的产品开发过程模型改进流程分析与定义

根据产品结构分解和产品开发活动功能分解，定义产品数据从产生到终结的生命周期，确定相关活动的逻辑关系及约束条件。

过程仿真与优化

以缩短产品开发周期为目标，优化产品开发活动的关系和组织及资源的配置

协调管理模型

定义产品生命周期中各种活动的状态变量，建立活动之间的约束关系。在产品数据管理系统的基础上，通过约束网络和冲突仲裁方法对产品开发活动进行实时的管理和控制产品数据管理与过程集成并行工程实施的基础是跨平台的产品数据管理系统。上述建立的产品开发过程模型、产品生命周期信息模型、集成产品开发团队组织模型在PDM之上必须得到集成，最终做到人－任务－信息－资源的一一对应。这种基于PDM的开发环境并不是追求自动化，而是为IPT提供可操作的工作平台。实际产品开发过程中还可能不断出现各种新的问题，一般的问题可以通过产品开发过程管理决策支持系统进行协调，更加特殊的问题通过IPT自身的协作可以得到解决。CE应用实施的基本经验并行工程方法是先进技术运用与现代管理体制的结合，是企业开发新产品赢得市场竞争的有效手段并行工程是在CIMS信息集成的基础上进一步强调产品开发过程的集成产品开发全生命周期中各过程间的集成、并发与优化产品开发全过程有关部门、人员的多专业产品开发团队进行协同并发工作设计阶段及早研究分析产品的可装配性、可制造性、可测试性、可维护性、可支持性等建立以集成框架技术为支持的自动化CE支持环境面向并行工程机理的设计、制造、管理及支持的新方法学、新技术更加重视仿真技术/信息技术,敏捷制造、拟实制造技术等在并行工程中的开发及应用研究CE应用实施的基本经验并行工程关键技术的研究发展，为产品开发提供了强有力的方法学和工具支持明确应用背景，将有力地促进并行工程关键技术研究及其转化实施应用并行工程必须与企业的体改、技改相结合，实现人/组织、经营、技术的有机集成建立多学科、多单位结合的团队，是开展大型攻关项目的有效组织方式实施应用并行工程需要一定的条件，避免盲目冒进并行工程不是一蹴而就的，实施并行工程有一定的难度和风险性6.生产运作技术的选择决策技术的含义和分类

技术选择的三个方面

技术选择中的新技术评价和人的因素问题

技术的含义和分类技术：制造一种产品（服务）的系统知识，如产品或工艺的发明、外型设计、一种实用新型动植物新品种，一种设计、布局、维修或管理的专门技能。

按功能划分产品技术生产技术管理技术

按技术的体现形式可分为技术硬件：产品、设备、仪器等技术软件：计算机程序、设计图纸、工艺操作或维护程序等技术技能：特殊的制造、操作或管理技能、专长或诀窍等

技术选择的三个方面技术开发的选择—决定对什么技术进行开发技术引进（购买）的选择—硬件引进、软件引进（消化、吸收再创新）技术地位的选择—追求技术领先地位还是技术跟随地位考虑因素企业核心能力率先创新优势技术领先的持久性

技术选择中的新技术评价

和人的因素问题新技术评价

应注意的问题关于节省人力对直接成本以外的其它影响（质量，交货期，库存等）--重要既进行财务分析，又应进行定性分析人的因素

对人的要求与影响

7.制造业中的技术选择与管理工艺过程的分类转化过程、制作过程、装配过程、测试过程工艺流程的结构指工厂按某种技术组织物流的方式，包括工艺专业化成组生产单元混流生产线产品专业化工艺流程设计流程设计：零部件装配组成图（物视），零部件装配序列图（逻辑），操作与路径单（完整明，列表），流程图表（完整说明，标准符号，流程）。流程组成：一集任务，一物流，物料、信息存储。流程分析：机器选择，能力分析，流程的能力灵敏度分析，单位成本分析制造业中的技术选择与管理生产设备选择的决策因素初期投资、产出率、产出质量、操作要求、员工要求、柔性、生产准备要求、维护、先进性、在制品库存、对现有系统的影响8.服务业中的新技术选择与管理

服务设计的三种方法比较

生产线方法自助服务方法顾客指引方法（readingmaterial：Chaseetc，pp157—161）

服务业中的新技术选择与管理服务接触的构造—服务系统设计矩阵

服务业中的新技术选择与管理服务接触的构造—服务系统设计矩阵的作用可系统化的集成运作与营销战略准确地归类企业实际提供的服务便于与其他公司的服务特性作比较指引随公司成长的进化或生命周期变化

第三章习题说明R&D与新产品开发的关系讨论面向顾客的设计思想的重要性举例说明产品工艺矩阵在生产工艺流程选择决策中的作用分析比较并行工程与传统产品开发组织的区别为什么并行工程能实现产品开发过程多阶段的并发工作？下次课准备预习:4章

生产和服务设施选址 5章

生产和服务设施布置

案例准备:印度化工厂选址小组讨论,做ppt,下次抽4人案例分析:

洛克希德新型号导弹开发并行工程背景分析组织综合的产品开发团队（IPT）改进产品开发流程实现信息集成与共享利用产品数据管理系统辅助并行设计为群组工作提供网络通讯环境支持异地的电子评审并行工程技术在LMSC新型号导弹开发中的应用效果背景分析

美国洛克希德（Lockheed）导弹与空间公司（LMSC）于92年10月接受了美国国防部（DOD）用于“战区高空领域防御”（Thaad）的新型号导弹开发计划，经费6.88亿美元，要求在DOD规定的24个月内完成任务，而该公司的导弹开发一般需要5年时间。该项目不仅是设计和开发一种新型导弹，而且要显示和论证一些可用于其它DOD项目的工程应用技术。面对这一挑战，LMSC采用并行工程的方法，最终将产品开发周期缩短60%，完成了合同规定的目标。Thaad项目拦截导弹开发计划的关键是采用并行工程方法，即LMSC所称的集成产品开发（IntegratedProductDevelopment,IPD）。要把导弹开发周期从5年缩短到2年时间，LMSC就必须改变其原有的导弹设计和制造方式。Thaad项目是LMSC第一次将IPD应用于产品开发中，并取得了极大的成功。组织综合的产品开发团队在Thaad项目中，LMSC采用并行的集成化产品开发方法（IPD），建立了以项目开发小组方式的集成产品开发团队，负责开发导弹的前锥、中间舱段、结合部以及推进器。每一小组都包含飞行、动力装置、导航、电子组装、通讯、质量控制、润滑、采购和制造等方面的人员。这种多学科开发小组之间的相互渗透，在提高产品质量和降低成本的同时，大大减少了设计和工艺过程中可能出现的错误和返工现象。这种方法最直接的结果是缩短了项目的开发周期，加快了产品设计和制造的进度，并成功地将设计基本单元集成为一个整体的过程。

项目管理者通过向每个小组成员发送E-mail来进行设计检查。在各成员提供的优先时间，从自己的工作站上，以电子化的方式一项一项地进行检查、评论和表决，避免了过去传统方法中频繁的出差和无谓的时间消耗。到为期两年的Thaad项目开发阶段的最后，进行了这种方式正式的和非正式的6000次左右的设计检查。改进产品开发流程在项目工作的前期，LMSC花费了大量的精力对Thaad开发中的各个过程进行分析，并优化这些过程和开发过程支持系统。LMSC采用集成化的并行设计方法，使已有的产品开发过程发生了很大的变化。

供应商集成

因为需求会经常发生变化，为了使供应商能够在LMSC需要支持的时候提供相应的支持，必须让供应商参与到开发小组中来。这个小组中的成员在一个环境下共同工作，从画草图开始，开发每一个模型。这一模型允许人们登记进入、检查、做修改标记，以及在一个集成产品开发环境中传送文件改进产品开发流程设计评审

在传统的开发过程中，一套工程图样被贴在一块公告板上，让有关工程师进行检查并在上面做修改标记。在２～３周的时间内，设计者将这些更改汇总，对初始设计进行修改，然后再次进行上述过程，直到图样最终没有被更动，说明该设计是可以接受的。这样的设计检查时间一般需要两周时间。

在Thaad项目中，采用了一种新的设计评审检查方法。LMSC开发了支持Thaad项目的管理信息系统TIMS，该设计评审及检查系统建立在工作站、网络和电子文件基础上，因此它能支持在线检查，可以将图样以一定方式分发给人们。检查人员在需要的时候可以在各自的络端上查询和检查设计文件。这样就大大缩短了设计评审与检查的时间（一般情况下仅需３个小时），并且提高了检查和设计的质量。Thaad项目中以这种方式进行了4000多次设计检查。改进产品开发流程建立设计过程的知识档案

记录一个完整的检查、评论和表决的设计过程相关档案资料，在设计修改或再次设计导弹系统的主要部件时，不需要重新从头进行开发，而只要花费几个小时将服务器上的数据文件重新调出就行了。这样，在这一轮的设计循环中，工作量就大为减少，设计进度加快。对于项目经理来说，该记录档案有助于他们对项目当前状况的详细了解，根据所掌握最新的项目进展情况，进行相应决策使一些设计活动提前开始。LMSC公司导弹开发的两种方式实现信息集成与共享

Thaad项目中采用了很多应用软件，如文档处理应用软件的字处理系统MicrosofcWord，表处理系统MicrosoftExcxel和演示软件PowerPoint等，工程设计和制造应用软件包括PTC的Pro/Engineer，SDRC的IDEAS以及各种Formtek的软件模块，这些模块支持过程控制，应用通讯（在网络层和应用层），以及文件索引、注释、浏览、划线、扫描、绘图、格式转换和打印。

在线的数据中，大约２０％是文本信息，包含合同文件，设计评注、产品或过程说明，以及其它经过字处理的资料，它们均以原来的方式或PostScript形式存储。大约７５％的数据是以光栅形式存储的工程图样。剩余的５％在线数据包含从用户提供的硬拷贝中获取的扫描图像，通常这些用户不愿意通过电子方式来传送图样和有关资料。为了实现并行化产品开发，各应用系统之间必须达到有效的信息集成与共享。

工程设计一直是开发工作的重点。但工程设计数据必须支持后续的制造过程和维护阶段，即实现产品数据在整个开发周期的信息集成。为此，在设计和实验阶段，一些设计、工程变更、试验和实验等数据，随着项目的不断进展，所有相关的数据都要进入数据库。利用产品数据管理系统辅助并行设计

LMSC采用了一个成熟的工程数据管理系统辅助并行化产品开发。这个系统能够按照一定的方式将工程文件发送给工作在各平台上的工程师，并获取他们在工程检查过程中的评审和输入信息。LMSC通过支持设计和工程信息及其使用的七个基本过程，来有效地管理它的工程数据。这七个关键的工程数据管理系统（EDMS）的基本过程是：数据获取、存储、查询、分配、检查和标记、工作流管理及产品配置管理。为群组工作提供网络通讯环境

支持异地的电子评审

LMSC在以前的导弹开发项目中，一直依赖其基于IBM3090的计算机集成工程的制造系统。然而这种方法很快就暴露出问题，其一是主机服务的费用超出了原计划客户/服务器体系的预算，更重要的问题是原有的主框架系统只适用于局部地区的工作小组，而不能支持Thaad项目中这一高度保密的、地理位置上分散的开发小组。

LMSC选择了Formteck，它提供基于Pittsburgh的工程文件管理系统。为使这一复杂的项目尽可能简单，LMS