第4章产品开发与生产技术准备

管理工程学院第4章产品/服务设计与工艺设计【学习要点】产品开发的内容产品设计的工作内容和程序产品设计中的应用技术工艺设计的内容和程序服务蓝图设计产品开发组织模式管理工程学院4.1产品开发概述4.1.1新产品与产品开发4.1.1.1产品与新产品的概念现代产品的含义一般由实质产品、形式产品和延伸产品。实质产品：即构成产品概念最本质的部分，能够满足用户的特定欲望和需要，如功能、利益等；形式产品：是指产品在市场上出现的物质实体外形，包括产品的品质、特征、造型、商标和包装等；延伸产品：是指产品在销售和服务过程中必须提供给顾客的一系列服务活动，包括运送、安装、使用培训、维修等。管理工程学院所谓新产品，是指在结构、材质、工艺等一方面或几方面比老产品有明显改善，或采用新技术原理、新设计构思，从而显著提高产品性能或扩大使用功能的产品，也就是指在技术性能上和使用功能上有较大改变的产品。具体来说，新产品应具备下列一个以上的特点：(1)具有新的原理、构思或设计；(2)采用了新材料，使产品的性能有较大幅度的提高；(3)产品的结构有了明显的改进；(4)扩大了产品的使用范围。管理工程学院新产品按其具备的新质程度可分为以下几种：(1)全新产品。指在产品的工作原理、产品结构方面具有独创性，与老产品截然不同的产品。全新产品是科学技术上的新发明在生产上的新应用。(2)换代新产品。指产品的基本原理不变，部分地采用新技术、新材料、新元件或新结构，从而使产品的功能、性能或经济指标有显著改变的产品。如计算机的基本运算原理没有变，但是已经更换了很多代了，其运行速度和处理能力大大提高，等等。(3)改进新产品。在同一代产品上添加或使用一些新技术，使产品在性能、结构、包装或款式花色等方面有所改进的产品。在以上三种新产品中，换代新产品和改进新产品在市场上最为居多，也是企业进行新产品开发的重点。管理工程学院4.1.1.2产品开发的概念产品开发就是企业在开发新产品、改造老产品、采用新技术和改变生产组织时所进行的一系列技术活动。企业的研究开发分为产品开发（产品革新）、生产方法开发（工艺革新）和生产手段开发（生产设备、设施革新）等。管理工程学院4.1.1.3研究与开发类别基础研究应用研究开发研究概念定义性质没有特定商业目的，以创新探索知识为目标的研究。运用基础研究成果和有关知识为创造新产品、新方法、新技术、新材料的技术基础所进行的研究利用基础研究、应用研究成果和现有知识为创造新产品、新方法、新技术、新材料，以生产产品或完成工程任务而进行的技术研究活动典型事例说明1.法拉第发现电磁感应原理（发电原理）2.麦克斯韦提出电磁波理论1.西门子制成励磁电机,可以发电,原尚不能应用2.赫兹发现电磁波,制成电磁波发生装置,使无线电通信成为可能1.爱迪生制成电机,建成电厂,建立电力技术体系,迎来电世界2.波波夫与马可尼进行无线电通信获得成功,实现跨越大洋的无线电通信,迎来电信时代管理工程学院4.1.2产品开发决策产品开发的主要过程和内容如图4-1所示·调查与预测分析·构思及创意筛选·产品寿命周期分析·产品开发的策略选择·产品开发的方式选择产品开发决策·编制技术任务书·方案设计·技术设计·工作图设计产品设计·工艺分析与审查·拟定工艺方案·编制工艺规程·工装设计与制造工艺设计正式生产·样品试制和鉴定·小批试制和鉴定试制鉴定反馈反馈图4-1产品开发的主要内容管理工程学院1.调查与预测分析产品开发的调查研究与预测分析包括市场和技术两个方面。2.产品开发的构思创意及其筛选新产品开发的构思创意主要来自以下4个方面：（1）研发人员。（2）用户。（3）本企业职工。（4）竞争者。构思创意形成方案可行方案开发方案技术筛选技术经济评价机会、环境评价图4-2产品构思创意至开发方案形成的过程产品开发决策-1管理工程学院3.产品寿命周期分析0销售额时间引入期成长期成熟期衰退期销售收入曲线利润曲线图4-3产品寿命周期曲线产品开发决策-2管理工程学院时间销售额广告宣传改革产品开拓新市场寻找新用途图4-4延长产品寿命周期的途径产品开发决策-3管理工程学院产品开发决策-41、策略领先型策略追随型策略2、产品开发的方式独立开发技术引进独立开发与技术引进结合联合开发委托开发仿制与逆向工程管理工程学院奇瑞QQ通用Spark：狭路相逢谁能胜SparkMatizQQ管理工程学院管理工程学院管理工程学院·调查与预测分析·构思及创意筛选·产品寿命周期分析·产品开发的策略选择·产品开发的方式选择产品开发决策·编制技术任务书·方案设计·技术设计·工作图设计产品设计·工艺分析与审查·拟定工艺方案·编制工艺规程·工装设计与制造工艺设计正式生产·样品试制和鉴定·小批试制和鉴定试制鉴定反馈反馈管理工程学院4.2产品设计4.2.1产品设计的重要性产品设计是指从确定产品设计任务开始，到确定产品的具体结构为止的一系列技术工作和管理活动。由于产品设计阶段要全面确定整个产品的具体结构和规格，从而也就确定了生产该产品的整个生产系统的构成，甚至售后的维修服务工作的构成和报废后的处理工作构成。所以，产品的设计阶段决定了产品的前途和命运，一旦设计出了错误或设计不合理，将导致产品的先天不足，工艺和生产上的一切努力都将无济于事。管理工程学院产品设计的重要性具体体现在以下几个方面：第一，产品的性能、机能，主要取决于设计阶段。第二，产品成本的主要责任在于设计阶段。一项研究表明，产品成本的80%取决于设计开发部门和生产技术部门。图4-4设计开发中的产品成本责任010203040506070概念设计设计开发产品生产材料占用实际成本对总成本的影响管理工程学院第三，产品设计影响产品的制造工艺性。在规定的产量规模条件下，能采用经济的加工方法，制造出合乎质量要求的产品，通常称为产品结构的工艺性。第四，设计阶段对控制产品质量有重要的意义。因为在设计阶段将具体确定产品及其零部件的各种技术参数，如材料型号、公差、配合精度、表面粗糙度等，这些技术参数的设置不仅影响产品的性能、加工工艺性，还影响产品加工质量的保证程度和使用过程中的可靠度。管理工程学院4.2.2产品设计的原则（1）设计创新性的产品（服务）。（2）设计可制造性（Manufacturability）强的产品。（3）设计可靠性强的产品（服务）。（4）设计绿色产品。管理工程学院标准化程度——维修性（MRO）管理工程学院4.2.3产品设计的内容和程序（1）编制技术任务书。（2）方案设计。（3）技术设计。（4）工作图设计。管理工程学院管理工程学院4.2.4.1价值工程价值工程（valueengineering，VE）是一种以提高产品附加价值为目的的定量分析方法，是一种现代管理技术。价值工程运用集体的智慧和有组织的活动，通过对产品（或服务）进行功能成本分析，用最低的寿命周期成本，实现必要的功能。在新产品设计中应用价值工程的目的，是要设计出既能保证所需的特定功能，又能降低产品寿命周期成本的新产品。4.2.4产品设计中的应用技术管理工程学院4.2.4.2成组技术成组技术（GroupTechnology，GT），是一种利用零件的相似性原理来组织零件的设计、生产的方法。从设计属性和工艺属性考虑，许多零件具有相似性，将相似零件归并为一族（组），就可以采用相同或相近的设计和工艺组织方法，从而减少重复工作，节省时间，提高效率。成组技术涉及企业的产品设计、标准化、制造工艺、生产组织、计划管理、劳动定额、投资规划、设备选择和布置等许多方面。其基本内容包括以下几个方面：（1）对企业生产的所有零件，按照几何形状、尺寸大小、加工方法、精度和光洁度的要求，以及毛坯种类的相似性，进行分类编码并划分零件组。（2）零件组编制成组工艺规程，设计制造成组工艺装备。（3）根据零件的划分情况，建立成组生产单元和成组流水线。（4）按照成组技术的分类编码进行产品设计与零件选择。管理工程学院对零件进行编码根据编码搜索典型零件？相似零件？新零件直接采用修改设计重新设计生产准备开始是是否否图4-5按成组技术进行零部件设计的过程管理工程学院4.2.4.3稳健性设计稳健设计（RobustDesign），通过产品的系统设计、参数设计和容差设计三个阶段来提高质量的稳健性。稳健设计通过对所开发产品的分析，找出影响产品质量及其稳定性的主要因素，用先进的试验设计技术对产品开发研究所需进行的试验进行规划，通过试验或计算机模拟计算，来考察波动情况下各种不同配方或工艺参数组合时的产品质量及其稳定性。用科学方法分析数据，找出主要因素及其对产品质量的影响规律，再对产品配方或工艺参数进行调整或优化，最后找出使产品的平均质量、稳定性、产品成本均令人满意的产品配方或工艺参数。管理工程学院4.2.4.4标准化设计标准化是国家在产品设计方面的重要法规，要求产品设计贯彻“三化”(标准化，系列化，通用化)原则。标准化可以减少设计工作量，促进设计合理化。标准化基本原则是：统一、简化、最优。零部件的标准化是在不同类型、不同规格的各种机器中，将相同的零部件加以标准化，并按尺寸不同加以系列化，设计者无须重复设计，可直接从有关于手册标准中选用。管理工程学院4.2.4.5模块化设计模块可以被定义为一组具有同一功能和接合要素(指连接方式和连接部分的结构、尺寸、配合等)的，但性能、规格或结构不同的可以互换的单元。模块化设计可以定义为：在对产品进行功能分析的基础上，划分出一系列通用的功能模块，然后根据用户的要求，对这些模块进行选择组合，就可以构成不同功能或功能相同但性能不同、规格不同的产品。管理工程学院4.2.4.6.延迟差异化设计延迟差异化设计就是在设计产品和生产工艺时，将流程中形成多个产品的差异点尽可能向后延迟的一种设计技术。在这种技术下，生产产品或服务的程序直到了解到顾客的最终订单后才全部完成。烹饪混合交付顾客下达订单原料成品烹饪混合交付顾客下达订单原料成品管理工程学院4.2.4.7.计算机辅助设计计算机辅助设计（ComputerAidedDesign，CAD）广泛用于机械、电子、电气、建筑、纺织等领域的产品设计和开发之中。计算机辅助设计涉及的范围很广，如概念设计、优化设计、计算机辅助绘图、工艺规划、设计过程管理等。管理工程学院4.2.4.8.DFX设计方法指适合于企业特点的设计。相关概念有：DFM——面向制造的设计DFA——面向装配的设计DFD——面向可拆装的设计；DFR——面向循环使用的设计；DFT——面向测试的设计；DFQ——面向质量检验的设计；管理工程学院4.2.4.9.拟实产品开发拟实产品开发（Virtual-RealityProductDevelopment,VPD）是指以数字化方式在计算机上完成包含产品设计、分析、实验和测试各环节的开发过程，从而在实际原型制造出来之前就能对产品的各方面进行评价，减少了对物理模型的依赖，加速了设计进程。管理工程学院虚拟现实（VirtualReality，VR）技术，融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而大大推进了计算机技术的发展。虚拟现实系统就是要利用各种先进的硬件技术及软件工具，设计出合理的硬件、软件及交互手段，使参与者能交互式地观察和操纵系统生成的虚拟世界。管理工程学院·调查与预测分析·构思及创意筛选·产品寿命周期分析·产品开发的策略选择·产品开发的方式选择产品开发决策·编制技术任务书·方案设计·技术设计·工作图设计产品设计·工艺分析与审查·拟定工艺方案·编制工艺规程·工装设计与制造工艺设计正式生产·样品试制和鉴定·小批试制和鉴定试制鉴定反馈反馈管理工程学院过去美国的制造业在本土。美国是令人羡慕的创新者、无可辩驳的世界经济领导者，制造业引擎带来了进步，创造了稳定的、高收入的中产阶层和繁荣的经济。由于美国对制造业的忽视（事实上，完全是敌视），美国正处于丧失这一切的边缘。利伟诚在《美国制造》中用具有说服力的事实说明，本土制造业对整个美国经济的长远健康至关重要。他及时为重振美国制造业基础敲响