产品设计和过程选择.

第三部分产品设计与过程选择建立生产系统所要做的决策：第一，选择或设计将要生产的产品或提供的服务；第二，确定进行生产运作所需要的过程技术或组织机构；第三，建立质量哲学并将其融入企业运作中。讨论的内容有：制造业的产品设计与过程选择；运作技术；服务行业的产品设计和过程选择；排队论；质量管理；统计质量控制方法。第四章制造业的产品设计与过程选择关键词并行工程（ConcurrentEngineering）装配过程（Assemblyprocesses）产品-过程矩阵（Product-ProcessMatrix）工业设计（IndustrialDesign）检测过程（TestingProcesses）虚拟工厂（VirtualFactory）质量功能展开（QualityFunctionDeployment）过程流程结构（ProcessFlowStructure）损益平衡分析（Break-EvenAnalysis）质量屋（HouseofQuality）工艺专业化生产（JobShop）过程流程图（ProcessFlowDiagram）价值分析与价值工程（ValueAnalysis/ValueEngineering）合资企业（JointVenture）批量（Batch）转化过程（ConversionProcesses）战略供应商（StrategicSuppliers）装配线（AssemblyLine）连续流程（ContinuousFlow）制造过程（FabricationProcesses）设计顾客满意的产品是一门艺术，生产产品是一门科学，将产品由设计转移至顾客是管理，将这些过程快速而灵活地综合在一起，关键是团队工作，它不仅包括营销、产品开发、制造与分销，也包括供应商和顾客。开发新产品并迅速投放市场是制造商都必须面临的挑战。怎样设计产品和采用哪种过程制造？如图4-1所示，产品开发活动将顾客需求及期望与制造产品所需的活动联系在一起。这些活动包括三个主要职能：市场营销：为新产品开发提供新概念，为现有产品制定规范；产品开发：将产品技术概念转移至最终设计；制造：选择和构造制造产品的过程。符合现代需求的快速开发过程，应该达到：一是必须对变动的顾客期望与技术进步迅速做出响应；二是必须迎合全球市场范围内不同的地域倾向性。顾客市场系统产品响应产品开发制造过程规划生产新产品概念市场营销先进研究营销与销售顾客市场系统销售需求技术概念促销产品规范生产订单顾客订单营销与销售响应图4-1产品开发与制造过程一、产品设计过程阶段投放市场时间进度表市场导入提前期项目开始36271890概念计划通过产品第一个完整原型概念开发产品框架概念设计目标市场产品规划市场建立小规模测试投资/财务产品/过程工程产品详细设计和设备/工具建立/测试原型小规模生产/增量生产大量生产工厂启动生产量增长至商业目标设计/规划最终实施过程市场导入增量生产小规模生产图4-2产品开发的典型过程为了加速产品开发过程，一项新的技术被广泛应用于对项目进行组织，即并行工程（concurrentengineering----CE）。CE不是由一个阶段进入另一个阶段的简单系列方法，而是侧重于交叉职能的集成、产品的同步开发以及相应的实现过程。CE最基本的综合机制是团队。有三种常见形式：计划管理团队技术团队若干个设计—建造团队综合协调/特殊团队（根据项目的复杂性而设立）CE方法的优点------节约了完成项目的时间。并行包括项目阶段的各项工作平行完成，共享整体设计数据库是CE成功的重要因素。表4-1表示的是产品开发过程“交叉职能的集成活动”表4-1交叉职能的集成活动功能活动开发阶段概念开发产品规划详细产品/过程技术试生产/增量生产投放市场阶段1阶段2产品开发提出新技术；开发；建立仿真模型选择零部件及与供应商联系建立早期系统原型；定义产品构架产品详细设计和与过程交互作用；建立完整的原型；进行原型测试产品设计细节改进；参与建立第二阶段原型评价、测试小规模生产产品；解决问题用产品评价；生产商业系统市场营销提供市场投入；产品概念的提出与调查定义目标顾客参数；估计销售与毛利；建立与顾客的关系进行原型顾客测试；参与评价原型执行第二阶段顾客测试；评价原型；市场扩展计划；建立分销计划市场扩展准备；培训销售人员与服务人员准备订货项目/过程系统占领销售渠道；销售、促销；与关键顾客沟通制造过程概念的提出与调查成本估计；确定过程结构；进行过程模拟；确定供应商进行过程详细设计；设计开发工具与设备；参与建立完整原型测试与实验工具、设备；建立第二阶段原型；安装准备；提出新程序在商业过程中进行小规模生产；基于小规模生产经验改进过程、培训人员，验证供货渠道增量生产至目标产量；达到质量、产量、成本目标关键事件关键决策为定义产品与过程的概念确定产品与过程的框架定义参数建立测试完成原理验证产品设计建立第二阶段原型验证过程工具和设计进行小规模生产商业系统运作与测试增量生产至批量生产达到最初商业目标概念批准规划批准详细设计的批准产品和过程的批准批准第一批商业的销售全面商业化的批准功能活动开发阶段概念开发产品规划详细产品/过程技术试生产/增量生产投放市场阶段1阶段2产品开发提出新技术；开发；建立仿真模型选择零部件及与供应商联系建立早期系统原型；定义产品构架产品详细设计和与过程交互作用；建立完整的原型；进行原型测试产品设计细节改进；参与建立第二阶段原型评价、测试小规模生产产品；解决问题用产品评价；生产商业系统市场营销提供市场投入；产品概念的提出与调查定义目标顾客参数；估计销售与毛利；建立与顾客的关系进行原型顾客测试；参与评价原型执行第二阶段顾客测试；评价原型；市场扩展计划；建立分销计划市场扩展准备；培训销售人员与服务人员准备订货项目/过程系统占领销售渠道；销售、促销；与关键顾客沟通制造过程概念的提出与调查成本估计；确定过程结构；进行过程模拟；确定供应商进行过程详细设计；设计开发工具与设备；参与建立完整原型测试与实验工具、设备；建立第二阶段原型；安装准备；提出新程序在商业过程中进行小规模生产；基于小规模生产经验改进过程、培训人员，验证供货渠道增量生产至目标产量；达到质量、产量、成本目标关键事件关键决策为定义产品与过程的概念确定产品与过程的框架定义参数建立测试完成原理验证产品设计建立第二阶段原型验证过程工具和设计进行小规模生产商业系统运作与测试增量生产至批量生产达到最初商业目标概念批准规划批准详细设计的批准产品和过程的批准批准第一批商业的销售全面商业化的批准二、面向顾客的产品设计我们常听到的一句话，“设计这玩意的人应该自己来用用它就明白了。”两个非常严重而且经常发生的问题：一是：“企业对技术成就及技术超前关注备至，以至于有时他们无暇顾及顾客”，如零部件不易装卸、操作太复杂、安装与控制没有逻辑、严重的安全隐患等等；二是：许多产品的技术功能太多——远远超过必要，购买者不能完全操作它，仅使用了可用功能的一小部分。工业设计必须是面向美学和面向使用者的设计，是一个连续（不断）改进的过程。例如：凌志汽车加速器脚踏板的设计改进质量功能展开（QFD）是一种将顾客心声引入产品设计规范的方法。该方法利用市场营销部门、设计工程部门、制造部门的职能交叉的团队，以研究和倾听顾客想法，确定一个优良的产品特征为起点，将顾客对产品的需求和偏好进行定义、分类以及对于顾客的相对重要度，请顾客对公司及竞争者产品进行比较与排序，最终结果是更好地理解与关注那些需要改进的产品特征。价值分析与价值工程（VA/VE）目的是在满足所有顾客要求的同时，以更低成本达到相同或更好的水平，一般是通过确定、消除不必要的成本达到目标。从技术角度讲，价值分析往往处理已投产的产品，用于分析工艺文件和购货要求上的产品规范与要求，采购部门通常将价值分析作为降低成本的技术；价值工程应用在产品开发阶段，被认为是削减成本的方法。价值分析与价值工程分析方法会用到“头脑风暴法”讨论如下问题：这个零部件是否有不必要的功能？两个或更多零部件能否合并？能减少重量吗？有无可删除的非标准部件？三、面向可制造与可装配性的产品设计（DFMA）“设计”的多重含义一是设计意味着产品的美学设计（如颜色、结构、外观形状等等）。二是设计意味着确定一个系统的基本参数。三是设计意味着详细阐述产品的原材料、形状和零件的公差。传统的设计态度是“我设计，你制造”，即“隔墙抛砖法”。基本过程如图4-2。图4-2传统的设计、制造过程过程：优化的材料选择和优化的设计过程：过程：过程：材料选择设计零部件设计工艺过程设计零部件制造材料说明书详细零件图装配图工艺要求及说明装配说明书装配、安装产品设计过程材料选择生产过程目标：装配草图设计优化的生产过程和最终产品设计过程：材料选择设计零部件设计工艺过程设计零部件制造材料说明书详细零件图装配图工艺要求及说明装配说明书装配、安装产品设计过程材料选择生产过程目标：装配草图设计优化的生产制造过程和最终产品过程：传统设计态度常常遇到许多问题，特别是生产和装配问题。如：零部件加工制造的工具、工艺无法实现；装配操作、工艺和公差无法达到要求；结构、形状复杂，等等。原因：制造和装配工程师以及技术人员没有参与设计工作解决途径：改动、变更设计，甚至是对设计做重大变更影响：增加数量可观的额外费用，造成最终产品交付使用的时间延误DFMA的思想：在设计阶段就与制造、装配工程师进行协商探讨，从实际使用、技术、经济的角度考虑，以团队协作设计避免生产、制造和装配过程可能产生的问题。DFMA提出几条标准，装配中添加到最终产品上的每个零部件都要用这些标准检验：在产品使用中，该部件与其他已经装配的部件间是否发生相对运动？该部件是否必须使用不同的原材料或与已装配部件分离？该零部件是否必须使用特殊或专用加工工具？在调整与维护时，零部件是否必须与其他零部件相分离？四、过程选择过程类型是指选择何种生产过程的战略决策。过程类型基本可分为：转化过程：如将铁矿石转化为钢板；制造过程：如将原材料加工成特定形状的产品；装配过程：如将挡拟板安装至汽车上；测试过程：严格讲这不是一个基本过程，但它作为一个独立的主要活动被广泛提到。过程流程结构是指一个工厂如何利用上述一个或多个过程技术组织物流。贺氏（Hayes）与威尔莱特（Wheelwright）确定了四种主要流程结构：（1）工艺专业化生产。多品种小批量产品的生产，大多要求设置不同的或顺序不同的工艺过程。如商业印刷厂、机械加工厂等就是这类结构的典型。（2）批量生产。实质是标准的工艺专业化生产。通常用于有相对稳定的产品系列的企业，每种产品根据顾客订单或库存要求进行周期性生产。多数产品的生产都沿用相同的流程方式，如重型机械、电子装置、特制化学品等都应用批量生产。（3）装配线生产。是指按受空速度，零部件按装配顺序从一个工作地到另一个工作地进行装配生产。当若干工业过程按装配顺序形成线性模式时，通常称之为流水线。（4）连续流程。无差异原料（如石油、化学品、啤酒）的转化或深加工，像装配线一样，生产生产按照预先确定的步骤顺序进行，但其流程是连续的，而不是离散的。这种结构通常是高度自动化的，实际上构成一个综合“机器”每天必须运行24小时，以避免高额的停工与起动费用。产品--过程矩阵过程结构与产量要求间的关系常用产品--过程矩阵表示。见图4-3。无不可行无不可行产品结构产品生命周期阶段Ⅰ低产量-低标准化，单件生产Ⅱ多品种小批量过程结构过程生命周期Ⅲ主要产品较少，高产量Ⅳ高产量-高标准化，商品产品Ⅰ工艺专业化生产Ⅱ批量生产Ⅲ装配线生产Ⅳ连续流程商业印刷厂法国餐厅重型机械装备咖啡厅汽车装配汉堡包店制糖柔性（高）单件成本（高）效率测量柔性（低）单件成本（低）图4-3产品与过程主要生命周期阶段比较解释与理解：如图4-3所示，随着产量的增加和产品结构（水平方向）的变窄，专用设备和标准物流（垂直方向）变得经济可行。由于过程结构的这种发展常与产品生命周期各个阶段（引入、成长、成熟期）有关，所以它有利于营销策略与制造