新产品开发和工艺选择课件

新產品開發和工藝選擇

建立生產與運作系統必須首先在企業經營戰略的指導下進行產品或服務的設計和選擇、生產工藝的設計和選擇，以及生產與運作管理系統的設計，要為生產與運作系統選址、設施佈置、生產能力規劃等。一、21世紀企業產品設計的背景特徵1.新產品開發是實現企業競爭戰略的需要2.技術進步越來越快3.用戶的需求呈現出多樣化、個性化的特點4.產品研製開發的難度越來越大5.可持續發展的需要第一節新產品開發概述二、新產品/服務開發的重要性1.有利於增強企業的市場競爭力2.有利於擴大市場分額3.適應個性化定制生產的需要4.產品更新換代的需要

1.產品開發的時間構成

據統計，產品設計時間占產品開發時間的近60%（如圖）。因此，為縮短產品上市時間，必須縮短產品設計時間，產品設計和工藝設計影響著產品的創新速度。產品研發等技術活動影響著產品的成本、品質和製造的效率。產品開發時間100%設計時間55%製造22%裝配23%三、產品開發對生產過程成本的影響0510152025行業化妝品玩具機床食品藥品50年前現在時間(年)產品的壽命週期越來越短，更新換代越來越快（如圖）。實踐證明：若產品壽命週期為5年，產品開發時間每延長6個月，利潤就損失1/3。AT&T:電話2年1年；HP公司：印表機4.5年22個月2.產品壽命週期的縮短一般產品成本的70%以上由設計階段決定,而這一階段本身所佔用的費用僅為產品成本的6%以下(如圖)。70%6%20%36%7%40%3%18%設計階段製造階段材料採購其他階段費用成本的決定因素實際成本消耗3.產品成本的決定研究表明：（1）製造過程中生產效率的70%—80%是在產品設計和工藝階段決定的；（2）所有品質問題的40%可以歸因於低劣的設計和工藝。

企業的技術活動影響著產品的成本、品質和製造的效率。由此可見：產品設計和工藝設計在產品開發中作用重大，它幾乎佔用了60%的開發時間，決定了70%的成本。因此，根據管理學中的ABC分類思想，企業技術活動，尤其是企業的產品設計和工藝設計是企業快速回應客戶需求的瓶頸，是提高企業競爭力的關鍵。4.結論：四、新產品開發面臨的壓力

新產品開發面臨著費用高、風險大、成功率低、回報下降等壓力。新產品開發的關鍵:找到需求,用技術實現需求。原則:技術與市場匹配。3000原始想法300提議125小專案9項開發4項重大1.7啟動1成功1234567

產品死亡率：98.2%產品開發的成功曲線圖階段新品開發失敗的原因

新品失敗的真正原因在於內部：新品缺乏市場需求，所以沒有銷路；新品沒有達到用戶要求，如功能、款式和好處不足，所以無人青睞。其他原因包括某些外部因素，如對手競爭過於激烈，政府管制過於嚴厲，經濟形勢嚴重滑坡等。西方學者認為，新品失敗的最根本原因還在於沒有協調好新品開發過程內在的三大矛盾:1.產品的品質與產品的成本形成的矛盾；2.產品的品質與創新產品的時間限制形成的矛盾；3.產品成本與有限時間之間形成的矛盾。如：銥星計畫的失敗五、研究與開發的內涵及分類研究與開發（Researchand

Development，簡稱R&D）是指企業所做的新產品和產品生產技術的研究和開發。(一）研究與開發的分類研究與開發的三種類型

1.基礎研究。進行的是探索新的規律、創建基礎性知識的工作。（１）純基礎研究。是以探索新的自然規律、創造學術性知識為使命，與特定的應用、用途無關。（２）目標基礎研究。是指為取得特定的應用、用途所需的新知識或新規律而運用基礎研究的方法所進行的研究。２.應用研究。也稱產業化研究，是將基礎理論研究中開發的新知識、新理論應用於具體領域。3.技術開發研究。又叫企業化研究，是將應用研究的成果經設計、試驗而發展為新產品、新系統和新工程的科研活動。（二）新產品的分類企業的產品開發就是指開發新產品。新產品是指在技術、性能、功能、結構、材質、用途等一方面或幾方面具有先進性或獨創性的產品。新產品的分類：（1）改進型產品（2）換代產品（3）創新產品案例：英特爾變副業為主業的決策六、新產品研發的一般原則1.從滿足顧客需要出發2.充分發揮企業優勢3.與企業中長期發展戰略規劃協調一致4.把技術上的先進性、經濟上的合理性與實現的可能性，以及適用性相結合5.提高通用化、標準化、系列化水準6.便於使用和製造七、新產品研發的方向1.高能化與多能化2.微型化3.簡化4.多樣化5.個性化6.綠色化7.美觀化八、新產品研發的動力模式１.靜態模式新產品研發的靜態模式及其途徑類型模式途徑技術推動型(顧客導向型)將研究成果推行市場,開發潛在需求基礎理論研究-概念與設想形成-可行性篩選-商業分析-產品研發-市場(技術-生產-市場)市場導向型將市場需求帶入研究市場調查-研究開發-生產-市場創新率

第一階段第二階段第三階段不協調的工藝技術集成的工藝技術功能最大化成本最小化產品創新曲線需求刺激工藝技術創新曲線產出率刺激技術刺激成本刺激2.動態模式第一階段:強調產品功能最大化。產品創新率很高，產品多樣化。生產與運作系統可能是工藝專業化。第二階段：生產系統設計強調成本最小化。資本在工藝技術中更加密集，工藝技術創新佔優勢。第三階段：強調成本最小化戰略，資本在工藝技術中進一步密集，生產與運作系統變成產品專業化。第二節產品結構及其選擇產品結構是指企業能向市場提供的產品的種類和各種產品所包含的品種數量所構成的組合，產品結構用產品線來衡量。產品線是指企業能夠生產不同品種產品的數量。產品線的多寡稱為產品線的寬度；每條產品線包含的系列產品的數量稱為產品線的深度。企業擁有的產品線越寬，經營失敗的風險越小，但產品線越寬，資源的使用越分散，經營利潤率就越低。一、產品結構的概念產品線越寬資源越分散，經營利潤率就越低。例如，某企業產品線寬度為2，分別占企業資源為40%和60%，利潤率分別為15%和20%，則企業平均利潤率為：15%×40%+20%×60%=18%如企業為3條產品線，分別占資源為30%，30%，40%，利潤率分別為15%，20%，10%，則企業平均利潤率為：15%×30%+20%×30%+10%×40%=14.5%因此，應減少產品線寬度，將資源集中用於1、2個最盈利的產品上，有利於企業在短期內獲利。增加產品線的深度，可以加大企業的市場覆蓋面。例如，某家電企業電冰箱的深度有150升和180升，可滿足60%消費者；再增加100升、120升、200升、220升、240升，可滿足90%的消費者。現假設競爭對手推出了一種新型電冰箱有30%的消費者不再購買傳統冰箱，則對深度為7的產品線仍然佔有（90%-30%）=60%的市場；對深度為2的產品線失去一半的市場。2.產品生命週期的分佈二、產品結構選擇應考慮的因素（一）產品線寬度3.市場競爭的激烈程度人均收入增加的速度5.供應商推陳出新的速度企業應變能力的大小1.產品生命週期的長短4.6.2.加深產品線增加的投入與增加的收入比較☺二、產品結構選擇應考慮的因素（二）產品線深度3.產品線深度的延伸方向企業應變能力的大小1.目標市場的消費層次☺收入差距大，產品線可深一些例：產品規格銷量比列（%）普及型20標準型30豪華型35超豪華型15則4種產品規格都應保留。產品規格銷量比列（%）普及型20標準型45豪華型33超豪華型2則超豪華型不批量生產而是接受訂單，產品線深度為3。2.加深產品線增加的投入與增加的收入比較☺二、產品結構選擇應考慮的因素（二）產品線深度3.產品線深度的延伸方向企業應變能力的大小1.目標市場的消費層次☺增量成本與增量收入比較決定是否加深產品線例：某數碼照相機廠商的一條相機產品線擬增加一個型號，則須在2年內增加的固定成本如下表：成本金額（元）模具費用550000人員工資120000試製費用400000其他費用350000固定成本合計1420000

每臺相機的變動成本為40元，售價100元，估計年銷量為6000臺，該型號相機的生命週期為2年，問是否應增加這個型號的相機？解：2年內需增加固定成本為：FC=14200002年內邊際貢獻：MC=(100-40)×6000×2=720000可獲利潤：P=MC-FC=-700000(元）不應增加這個型號2.加深產品線增加的投入與增加的收入比較☺二、產品結構選擇應考慮的因素（二）產品線深度3.產品線深度的延伸方向企業應變能力的大小1.目標市場的消費層次☺第三節產品設計與開發過程

一、產品設計與製造工藝設計的結合（DFM)

DFM(designformanufacturing)又稱為面向可製造性設計。DFM的基本概念是把產品設計作為產品製造工藝設計的第一步，產品設計必須從“易於製造”和“經濟地製造”的角度出發，對於零件設計必須考慮“易於裝配”。

DFM的主要方法工具包括以下幾個部分：使產品的零件數量儘量少；進行模組化設計；儘量使一種零件有多種用途；儘量使用標準件；儘量使操作簡單化；使零件具有可替代性；儘量使裝配流程簡單化；使用可重複、易懂的工藝流程。1.DFM的基本原則DFA可以用來減少產品裝配所需的零件數量，評價裝配方法和決定裝配順序。DFA提供了一種根據裝配方法和所需裝配時間分類的通用零件產品目錄。2.裝配設計（designforassembly,DFA)

它用樹狀圖來表示產品的缺陷，引起缺陷的原因及採取的措施。月牙形表示“或”3.缺陷樹分析（faulttreeanalysis,FTA)薯片易碎薯片太脆薯片太薄增加濕度減少拱度改變流程增加厚度減少尺寸××××××改變油溫改變時間長度解決解決解決4.價值工程（valueAnalysis,VA)價值工程是通過功能/成本分析，以最低的生命週期成本，提交其附加價值的管理技術。

生命週期成本包括產品從開發、設計、製造、使用、維護直至報廢為止的整個生命週期所發生的費用。產品生命週期成本=生產成本+使用成本即：成本F*必要功能C生命週期成本C生產成本C1使用成本C2成本與功能之間的關係二、產品設計新產品研發的一般流程圖（如下圖）方案收集概念設計/機理研究、方案篩選、總體構思方案評選、可行性研究員工、供應商、顧客產品研發策略、中長期經營目標樣機或模擬產品設計/工藝設計樣機或模擬產品試製/試驗與測試市場銷售試驗、鑒定定型工藝檔制定小批量試製市場投入準備批量試產、銷售使用技術預測與市場預測試製計畫工作圖設計工藝裝備製造工藝裝備設計設計試製階段生產技術準備階段市場調查構思研發階段投產銷售階段回饋回饋1.市場調查、構思與研發階段

(1）方案收集階段:對產品的國內外技術、市場、經濟情況調查分析，制定長遠發展規劃。（2）總體構思階段：根據市場和經濟情報及技術分析情況，提出滿足需要的一些設想。這種設想稱為“概念產品”或“概念設計”。對新方案中設計的新結構、新技術、新工藝、新材料、新計算方法等進行實驗、試驗、模擬以獲取數據等，稱為機理研究。提出新產品研發的結構、性能、可靠性和經濟性方面的總體構思。

（3）方案評審與評選：

通過技術經濟分析，對方案進行綜合性評審，選取最優方案。下達技術任務書。產品設計２.設計試製階段（１）試製計畫：包括產品設計、試製和鑒定的日程安排、時間進度、人員配備、物質條件等。（２）產品技術設計：組織設計人員根據確定的總體方案進行產品的具體結構設計和技術設計。（３）產品試製：是一個反復進行設計－試製－試驗的迴圈過程。（４）產品的技術鑒定：確認是否滿足技術任務書要求和有關標準、設計資料是否齊全、技術經濟指標是否先進。３.生產技術準備階段（１）工作圖設計：繪製全套工作圖樣和編寫技術檔。（２）工藝檔制定：進行產品圖紙的工藝分析與審查，擬定工藝流程方案，編制工藝規程，編制自製零件的工藝過程卡、工藝卡和工序卡。（３）工藝裝備的設計與製造：工藝裝備是工具、夾具、量具、摸具和工位器具等。（４）小批量生產鑒定階段：除包括樣品試製鑒定外，還要鑒定工藝檔是否齊全、工裝是否齊全、品質是否符合生產要求。４.投產銷售階段（１）批量生產：在進行批量生產前還需補充設計和製造部分工藝裝滿足批量生產，並在批量生產中發現的問題回饋到控制環節。（２）銷售使用：做好銷售服務工作，對產品使用情況跟蹤調查，回饋用戶資訊，為產品的改進設計提供依據。5.產品開發績效評價績效指標度量對競爭力的影響上市時間新產品引入頻率從新產品構思到上市時間構思數量和最終成功數量實際效果與計畫效果的差異來自新產品的銷售比例顧客/競爭對手的回應時間設計的品質—接近市場的程度專案的頻率—模型壽命生產率每一個專案的研究發展週期每一個專案的材料及工具費用實際與計畫的差異專案數量—新產品設計與開發的頻率專案的頻率—開發的經濟性品質舒適度—使用的可靠性設計品質—績效和用戶的滿意度生產品質—工廠和車間的反映信譽—用戶的忠誠度對用戶的相對吸引力—市場份額利潤率產品開發績效評價指標三、工藝設計

工藝設計是指按產品設計要求，安排或規劃出從原材料加工成產品的一系列加工過程、工時消耗、設備和工藝裝備需求等的說明。工藝過程是結構設計過程和製造過程之間的橋樑，它把產品的結構數據轉換為面向製造的指令性數據。工藝設計的主要任務就是按產品設計要求，安排或規劃出由原材料加工成產品所需要的一系列加工步驟和設備、工裝需求的過程。決定加工毛坯（材料和尺寸）選擇機床制定加工工藝選定加工條件計算加工時間選擇工裝決定加工工序內的操作順序零件圖工藝過程設計的內容示意圖工藝過程設計的程式1.產品圖紙的工藝分析和審查2.擬訂工藝方案3.編制工藝規程4.工藝裝備的設計與製造運營典範

福特汽車公司新產品設計流程再造革命，制訂了全球一體化的產品計畫，為了改進品質和降低成本，基本車輛底盤的種類減少了50%，同時顧客可以得到更多類型和更加個性化的車輛—每種底盤的模型種類增加了45%。利用電腦仿真設計和測試，開發新產品所花時間減少了27%，從33個月減少到24個月。在電腦輔助設計下設計製圖和生產工程使產品品質進一步提高了，並且每年可節省5000萬美元和節約更多的時間及材料。總之，最新的“五年產品開發計畫”增加了速度更高、性能更好的新車型，而且可節省資金投入110億美元。

1988年美國國防分析研究所提出的並行工程的定義：“並行工程是對產品及其相關過程（包括製造過程和支持過程）進行並行、一體化設計的一種系統化的工作模式。這種工作模式力圖使開發者們從一開始就考慮到產品全生命週期（從概念形成到產品報廢）中的所有因素，包括品質、成本、進度和用戶需求”。第四節產品設計與開發的組織方法1.並行工程（CE)傳統的產品開發模式

1、功能部門制，資訊共用存在障礙；

2、串行的流程，設計早期不能全面考慮產品生命週期中的各種因素；

3、基於圖紙的手工設計為主，缺少先進的電腦平臺，不足以支持協同化產品開發。並行工程模式

1、採用多學科團隊和並行過程的集成化產品開發模式。

2、把傳統的製造技術與電腦技術、系統工程技術和自動化技術相結合，

3、在產品開發的早期階段全面考慮產品生命週期中的各種因素，力爭使產品開發能夠一次獲得成功。並行工程圓桌設備財務用戶設計工藝生產供應銷售…具體做法:圖1傳統的串行設計方法圖2並行設計方法概念設計詳細設計工藝設計原形製造及測試生產製造概念設計詳細設計工藝設計原形製造及測試生產製造對結構和功能的改進意見產品結構配置功能規範幾何特徵精度可加工性、經濟、品質評估定位裝夾可行性減少反復次數並行工程的組織方式協同產品商務（collaborativeproductcommerce,CPC)就是利用Internet技術的發展，在並行工程的基礎上建立跨企業的產品開發網路，尋求有效的開發合作夥伴，協同創造產品競爭優勢。協同產品商務是一組經濟實體（製造商、供應商、合作夥伴、顧客）的動態聯盟共同開發市場機會並創造價值的活動的總稱。CPC的發展經歷了產品數據管理（PDM)、產品全生命週期管理（PLM)和CPC三個階段。2.協同產品商務協同產品商務的基本構架包括：基於角色的Web訪問；CPC的應用邏輯（產品應用財富）；CPC的Web數據存儲（產品資訊財富）；協同產品商務的核心管理思想：價值鏈的整體優化；以敏捷的產品創新為目的；以協作為基礎；以產品設計為中心進行資訊的聚焦和輻射。來自香港利豐集團主席馮國經的訪談問：一般而言，你們獲得訂單後會怎麼做？答：比如說，我們獲得了來自歐洲一個零售商的10000件成衣的訂單，可能的做法是：我們從韓國買紗並運往中國臺灣地區進行紡織和染色；同時，由於日本的拉鏈和紐扣是最好的，而大部分都是在中國內地生產的，因此，我們會到ＹＫＫ在中國內地的工廠訂購拉鏈；之後再把紗和拉鏈等運到泰國進行生產。考慮到配額和勞動力的問題，我們認為，在泰國生產是最好的．又由於客戶要求迅速交貨，我們會在泰國的５家工廠同時進行生產。這樣，我們便能夠有效地為客戶訂身量制一條價值鏈，盡可能滿足該客戶地需要。在收到訂單地５個星期後，10000件衣服就放在歐洲客戶的貨架上，它們看起來像是從同一家工廠生產出來的，可以想像當中的物流及各工序的協作是如何的完善。案例:百靈公司的產品設計理念

德國百靈公司是世界馳名的歐洲小家電製造商,以其產品的創新與功能導向的設計蜚聲國際,受到廣大消費者的喜愛。200多種不同類型的產品，每年