第五章产品开发与设计

第二篇生产运作系统的设计第五章产品选择、开发与设计5.1产品的选择5.2现代企业的R&D5.3产品设计与开发过程5.4生产流程设计与选择5.5并行工程5.1产品的选择产品的选择方法（1）产品的寿命周期法；（2）波士顿矩阵法；（3）收入利润分析法：有些企业采用收入利润分析法对原有产品进行选择。（1）产品的寿命周期法明星产品问号产品金牛产品瘦狗产品销售增长率相对市场占有率低高高低（2）波士顿矩阵法问号产品区：成长期。明星产品区：成熟期，两率均高，应采取发展战略，多投资以扩大产量。金牛产品区：成熟期后期。市场占有率高，销量大，加速了企业的资金周转，为企业其他产品的发展提供了资金，应引起企业足够的重视。瘦狗产品区：衰退期，是亏本或仅能保本的产品，企业应根据产品销售量的高低和盈利状况采用不同的策略。(3)收入利润分析法123456销售收入排序高低利润排序低高654321ABEFDC对角线上方：收入位次较高，利润位次较低措施：改进产品或收缩产量。对角线下方：利润位次较高，收入位次较低措施：重点发展。对两指标都低的产品，企业可考虑放弃。对角线上的产品可根据实际情况进行考虑。5-2现代企业的R&D产品概念目标市场产品选择营销生产组织计划与控制检验出厂生产技术研究产品设计工艺设计产品开发（生产准备）一、R&D—对企业未来的投保1、企业面临着3C的环境顾客（Customer）：需求多样化竞争（Competition）：加剧变化（Change）：政治、经济、社会环境发生变化2、大量客户化生产（MassCustomization)大量生产的方式生产批量很小的产品，需要在设备、技术、生产组织方面予以保证。企业要根据市场要求开发新产品，同时要根据市场情况主动开发产品，以求得竞争优势。3、各国非常重视R&D一般都占到销售收入的4％以上。在美国，制药业达到15％。近年来各国R&D／GDP比较值国家日本美国法国英国韩国中国巴西印度R&D/GDP2.7~2.92.6~2.72.422.082.00.5~0.71.10.9二、R&D的分类与特征1、基础研究：指探索新的规律、创建基础性知识的工作。纯基础研究：以探索新的规律，创造学术性知识为使命，与特定的应用、用途无关。又称纯理论研究，没有特定的商业目的；目的基础研究：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：指将基础理论研究中开发的新知识、新理论应用于具体领域的科研工作，即运用通过基础研究所获得的知识，为创造新产品、新技术、新材料的技术基础而进行的研究。3、技术开发研究：指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。4、三者区别基础研究：目的就是寻求真理、扩展知识；成功率一般很低。所以自由度大，没有严格的指标限制。应用研究：目的是探索新知识应用的可能性，进而发明新事物（如纳米技术、新材料的发明），成功率较高，这种研究在计划上有弹性，有战略方向，但期限较长。技术开发研究：将研究成果用于实践，完成新产品、新工艺，使之实用化、商品化，成功率高，计划是硬性的，有明确的目标。基础研究、应用研究和开发研究的对比说明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，称为基础研究。有特定目标运用基础研究的方法，进行的基础研究，称为定向基础研究，或称目标基础研究。此类研究多在企业进行。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，但尚不能应用。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。三、产品生命周期与R&D新产品的开发、企业R&D活动的开展和产品生命周期有着密切联系。在产品生命周期的各阶段，R&D的内容、重点及数量都有不同变化。企业必须在整个产品生命周期各阶段进行相应的组织调整与改革，以及按照产品生命周期不同阶段制定的R&D策略。四、新产品的概念何谓新产品？从不同的角度出发，可以对新产品的概念作出不同的描述。一般来说，新产品应在产品性能、材料和技术性能等方面（或仅一方面）具有先进性或独创性，或优于老产品。所谓先进性，指用新技术新材料产生的先进性，或由已有技术、经验技术和改进技术综合产生的先进性，所谓独创性，一般是指产品由于采用新技术、新材料或引进技术所产生的全新产品或在某一市场范围内属于全新产品。一）新产品的分类1、按新产品性质不同可分为：创新新产品改进新产品换代新产品1）全新产品：具有新原理、新技术、新结构、新工艺、新材料等特征，与现有任何产品毫无共同之处。2）改进新产品：对现有产品改进性能，提高质量，或求得规格型号的扩展，款式花色的变化而产生的新品种。（同时单缸的，增加不同的功能。）3）换代新产品：适合新用途、满足新需要、在原有产品的基础上，部分地采用新技术、新材料、新元件而制造出来的产品。（如洗衣机、单缸、双缸、全自动）2、按新产品地域范围不同可分为国际新产品国内新产品地区新产品本企业新产品1）国际新产品：是指在国际上第一次生产和销售的产品。2）国内新产品：是指国外已有但在国内是第一次生产和销售的产品。3）地区新产品：是指国内其他地区已有但在本区域尚属第一次生产和销售的产品。4）本企业新产品：对本企业新，对市场来说并不新，但企业不会完全仿照本市场已有产品，而是在造型、外观、零部件等方面作改动后推向市场。二）新产品发展的方向可以有以下几个方面(1)多能化(2)复合化(3)微型化(4）简化五、新产品开发的动力模式1、技术导向型：指按照被称为SeedTheory的方式进行新产品开发，即从最初的科学探索出发开发新产品，以供给的变化带动需求的产生和变化。技术推动：技术研究——生产产品——推向市场2、市场导向型：是按照所谓NeedTheory方式，从市场需求出发进行新产品开发。即通过市场调查来了解市场需要什么样的新产品，然后对其作为商品来说在生产技术、价格、性能等方面的特性进行研究，进而再通过该新产品商品化后的销售预测来决定是否开发。市场导向型产品是以“市场—研究开发—生产—市场”的模式出现的，即把市场需求代入研究。市场调查——研究开发——生产——推向市场其它因素：政府鼓励企业家偏好例子1、技术导向型：美国西屋公司发明了晶体管，日本索尼公司购买了晶体管，创造了世界范围的大市场，但在晶体管之前，市场根本不知道晶体管，这种需求是潜在的。自19世纪以来，前所未有的产品一个接一个地创造出来，从汽车、飞机、大炮到电影、电视、计算机、大哥大，技术导向型产品构成了众多企业的生产内容，每一种新产品都带起一串企业，甚至构成一个行业，创造大规模的市场需求，引发激烈的市场竞争。美国的英特尔、杜邦公司、日本索尼。2、市场导向型技术导向型虽可以先发制人，创造一个大市场。但是，市场一旦从潜在转为现实，就开始分化，顾客在花色、性能、品种和价格上不断产生新的愿望，形成不同层次的市场，造成需求的差别化、细分化，谁能够满足不同层次的期望谁就能够“后发之人”。例如：美国的奇尼恩公司开发了收音机、电视机、调频立体声系统等多个品种，在六十年代一直是收音机和电视机市场的最大供货商，但70年代末却不得不退出整个家用广播电视行业。例如：日本汽车企业：小型、耗油量低。当今市场导向型和技术导向型同样重要，一方面技术进步日新月异，另一方面市场需求日益多样化。企业要根据其特点以及内外部环境决定自己的策略。六、新产品开发面临的压力目前，新产品开发面临着费用高、成功率低、风险大、回报下降等压力。GregA.Stevens和JamesBurley调查统计后提出：3000个新产品的原始想法，只有1个成功。七、西方企业R&D的新动向1．R&D发展战略由军用转向民用为主。2．各国政府加大对企业R&D的扶持力度。3．充分审视R&D机构建设和人员选拔。4．R&D实现手段更加多样化。5．形成企业R&D全球化新趋势。5.3产品设计与开发过程4.3.1产品构思4.3.2结构设计过程4.3.3工艺设计过程4.3.4产品设计的原则和绩效评价5.3.1产品构思一般产品开发过程由以下三阶段构成:产品构思结构设计（总体设计、技术设计、详细设计）工艺设计需求分析结构设计协调工艺设计协调输入产品功能中间结果协调结果产品规格干预指令协调结果工艺计划协调结果中间结果中间结果干预指令图4－1：产品设计过程描述5.3.1产品构思（续）产品开发过程构思R&D•对市场需求的分析•技术的推动•竞争对手的产品和服务来源于来源于开始图4－2:产品构思来源图5.3.1产品构思（续）5.3.2结构设计过程产品结构设计过程包括从明确设计任务开始，到确定产品的具体结构为止的一系列活动。设计阶段决定了产品的性能、质量、成本。产品设计一般分为总体设计、技术设计。工作图设计三个阶段，（见图4－3）5.3.2结构设计过程（续）市场需求分析工作图设计结构设计优化设计三维几何造型计算机绘图有限元设计资料和图形库原型修改总体设计开始初步设计原型产品评估决策NNYYCAD图4－3：结构设计过程5.3.2结构设计过程（续）总体设计通过市场需求分析，确定产品的性能、设计原则、技术参数、概略计算产品的技术经济指标和进行产品设计方案的经济效果的分析。技术设计将技术任务书中确定的基本结构和主要参数具体化，根据技术任务书所规定的原则，进一步确定产品结构和技术经济指标，以总图、系统图、明细表、说明书等总括形式表现出来。5.3结构设计过程（续）工作图设计根据技术设计阶段确定的结构布置和主要尺寸，进一步作结构的细节设计，逐步修改和完善，绘制全套工作图样和编制必要的技术文件，为产品制造和装配提供确定的依据。5.3.3工艺设计过程工艺过程设计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所需要的一系列加工过程、工时消耗、设备和工艺装备需求等的说明。是结构设计过程和制造过程之间的桥梁。工艺过程的结果一方面反馈给产品设计用以改进产品设计；另一方法作为生产的依据。5.3.3工艺设计过程（续）工艺过程设计的程序包括：产品图纸的工艺分析和审查产品图纸的工艺分析和审查拟订工艺方案编制工艺规程工艺装备的设计与制造决定加工毛坯（材料和尺寸）选定加工条件计算加工时间制定加工工艺选择机床决定加工工序内的操作顺序选择工装零件图5.3.4产品设计的原则和绩效评价产品设计和选择应该遵循的原则设计用户需要的产品（服务）。设计可制造性（Manufacturability）强的产品。设计鲁棒性（Robustness）强的产品。设计绿色产品（考虑环保要求）。有些人是这样看待我们设计师俯身在桌上，奇异的东西在他脑中蕴藏，他边擦着晃动的脑袋边嘟哝：“我怎样才能把这东西弄得难以加工?如果这个部件在这里画得笔直，我肯定这东西会加工得很出色，它会易于车削和钻孔，它决不会使机械师头痛。我最好在那里弄成一个直角，续再来看看这些小子怎样急得直跺脚。现在我来设计那个安放盖子的洞，把它放在这里他们将难以钻孔。现在这零件将无法加工，我敢打赌，因为它既放不进闸瓦，又放不进卡盘，它既不能钻，又不能磨，这个设计，真是第一流。”他又看了一下，欢呼道：“最后一一胜利是属于我的它甚至连铸造也不能够。”质量功能配置QFD质量功能配置，英文简称QFD(QualityFunctionDeployment))、运用这种方法，可以将顾客的要求转化为产品设计和工程设计特征，并配置到产品制造过程的各工序和生产过程中，从而保证最终产品最大限度地满足用户的要求。质量功能配置QFD的基本结构产