第四章产品开发和技术选择

第四章产品开发和技术选择4.1引言4.1.1产品设计的背景特征4.1.2新产品开发的重要性4.1.3现代企业的研究与开发4.1.1产品设计的背景特征20世纪90年代以来，企业所处的市场竞争环境日趋严峻，正面临着前所未有的压力：新产品/服务开发是实现企业竞争战略的需要。技术进步越来越快。用户的要求越来越苛刻，用户需求呈现出多样化、个性化的特点。产品研制开发的难度越来越大。可持续发展的要求。1990西方七国：3000亿美元，每天近10亿美元美国1997年：占GDP2.6％我国：0.5％GDP“十一五”20102%工业企业的R&D占总投入的的65％以上20世纪60年代在美国，通信、电子仪器、飞机制造业等十个领域当中，用于R&D的平均费用达到其年销售总额的4％以上，其中飞机制造业以及电子通信仪器行业都超过了10％。研究与开发的费用不再是一项费用，而认为是对企业未来的一项投资，是“对企业未来的投保”4.1.2新产品开发的重要性有利于增强企业的市场竞争力；有利于扩大市场份额；适应个性化定制生产的需要；产品更新换代的需要案例：海尔产品研发——不断创新，满足消费者的需求多年来，海尔洗衣机致力于节水、节能、环保洗衣机技术的创新研发，通过关注消费者需求，不断以创新产品消除用户的抱怨，满足消费者的潜在需求。2003年，海尔开发出可以分公斤洗涤的自选档滚筒洗衣机，实现按照洗衣量多少进行洗涤的突破；2004年，海尔将自选档技术升级，开发出我国首款具备自主知识产权的自动档系列滚筒洗衣机，同年，又开发出不用洗衣粉的环保洗衣机；2005年，海尔将自动档再次升级为自动档洗干一体机，不仅通过了国家权威的6A检测，还达到了国际领先水平。不仅如此，由海尔发明的世界第四种洗衣机——双动力洗衣机也是一个成功的案例。双动力洗衣机把波轮式、滚筒式、搅拌式三种洗衣机的优点集于一身，创造了一种全新的洗涤方式，满足了人们健康环保的现代洗衣需求.这款洗衣机不但获得了法国列宾国际唯一发明金奖，而且成功入围国际IEC标准提案，海尔也由此成为我国第一个也是唯一获此世界荣誉的厂家。这一全新的洗衣机以旺盛的市场生命力给世界洗衣机行业注入了前所未有的生机，上市两年多，销量突破了100万台。多年来，海尔正是把对社会、对用户的责任感深深地融入节能、环保产品的创新研发中，才使海尔洗衣机赢得了社会的尊重和用户的忠诚，最终赢得了市场回报。据统计，2004年在洗衣机行业增长不到4％的大环境下，海尔增幅高达57％；2005年上半年，海尔洗衣机市场份额月月递增，销售额是第二、三、四名加起来的总和，成为行业独树一帜的领跑者。组装质量零部件的加工质量产品的设计质量R&D质量中的应用什么原理来运作的问题产品质量R&D的质量直接影响企业的产品质量R&D的效率直接影响企业在时间上的竞争能力timetomarket新产品的开发周期试生产和生产准备期）成为现代时间竞争的主要着眼点并行工程（concurrentengineering）缩短产品开发周期的方法与技巧同样的产品同样的功能，采用的零部件和材料不同，会使产品成本截然不同。VA/VE(valueanalysis/valueengineering)降低产品成本R&D直接影响产品成本市场导向R&D使企业立于不败采用质量功能部署QFD(qualityfunctiondeployment)把顾客的要求转化为企业在产品中所要采用的技术及其规格，发现新产品开发中的核心技术问题R&D直接影响顾客满意度（customersatisfaction）4.1.3现代企业的研究与开发一、研究与开发的分类研究与开发（ResearchandDevelopment，简称R&D）包括基础研究、应用研究和技术开发。基础研究进行的是探索新的规律、创建基础性知识的工作。应用研究是将基础理论研究中开发的新知识、新理论应用于具体领域。技术开发研究是将应用研究的成果经设计、试验而发展成为新产品、新系统和新工程的科研活动。二、新产品的概念与分类你觉得什么样的产品才算是新产品？（一）新产品的概念从生产技术角度来看：采用新技术、新材料，在技术、性能、功能、结构、材质等一方面或几方面具有先进性或独创性的产品。显著提高性能、扩大功能从市场营销角度来看：首次投入市场•按新产品的新颖程度：改进型产品换代产品创新产品•按新产品的地域特征：•国际新产品•国内新产品•地区新产品（二）新产品的分类三、新产品开发面临的压力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国外学者研究：3000个原始想法，只有1个能成功新产品开发的死亡率为98.2％你认为有哪些因素会影响新产品研发的成败？据调查产品开发失败的原因，大致归纳为以下几点：1.市场调查不细致，预测发生错误。2.构思、设计和制造方面的问题。3.成本过高。4.产品开发时间过长，失去占领市场的好时机。四、产品生命周期各阶段的开发策略低高销售收入现金流量投入期成长期成熟期衰退期开发和制造成本1、投入期R&D着重于改进产品的功能和特征从多种新型号中筛选出最好的，确定产品的基型设计2、成长期产品创新转向工艺创新致力于产品的标准化和工艺的合理化3、成熟期产品创新和工艺创新减少趋于稳定R&D集中在技术服务和工艺改进4.2产品设计与开发过程4.2.1产品构思4.2.2结构设计过程4.2.3工艺设计过程4.2.4产品设计的原则和绩效评价新产品开发程序一、创意二、筛选三、产品概念形成和检验四、经营分析五、产品发展六、试销七、商业性投产产品构思产品设计工艺设计一般产品开发过程由三个阶段构成产品构思结构设计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中间结果中间结果干预指令图4－1：产品设计过程描述产品开发过程构思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4.2.1产品构思4.2.2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。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。4.2.3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。工艺过程设计的程序包括：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汽车的车身板材切断组装涂覆焊接成型搬入构件点焊自动焊检查制品放好构件A放好构件B进行焊接取构件B搬到夹具取出成品安放好搬运校正位置运送制品4.2.4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）。鲁棒性就是系统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。绩效指标度量对竞争力的影响上市时间•新产品引入频率•从新产品构思到上市的时间•构思数量和最终成功数量•实际效果与计划效果的差异•来自新产品的销售比例•顾客/竞争对手的响应时间•设计的质量－接近市场的程度•项目的频率－模型的寿命生产率•每一个项目的研究发展周期•每一个项目的材料及工具费用•实际与计划的差异•项目数量－新产品设计与开发的频率•项目的频率－开发的经济性质量•舒适度－使用的可靠性•设计质量－绩效和用户的满意度•生产质量－工产和车间的反映•信誉－用户的忠诚度•对用户的相对吸引力－市场份额•利润率表4－1：产品开发绩效评价指标4.3生产流程设计与选择一、生产流程分类二、产品——流程矩阵三、影响生产流程设计的主要因素四、生产流程选择决策一、生产流程分类生产过程设计（ProductionProcessDesign），或称生产流程设计。就是根据产品或服务的特点，详细描述生产过程的具体步骤。根据生产类型的不同，生产流程有三种基本类型：按产品进行的生产流程按加工路线进行的生产流程按项目进行的生产流程按产品进行的生产流程按产品/服务形成过程的要求组织设备，形成流水般的连续过程，又称为流水线（FlowLine）。这种形式适用于大量大批生产类型按工艺特点的生产流程面对多品种产品或服务，只能将完成相同工艺的设备组织到一起。又称作工艺专业化形式，适用于多品种中小批量或单件生产类型按项目进行的生产流程项目是一次性的，且不重复。二、产品——流程矩阵使生产系统的组织与市场需求相适应单件生产成批生产大量生产连续生产低生产流程广告重型机器中型机器食品加工汽车装配电视机食糖面粉高柔性单位成本顾客化(低产量)多品种(中低产量)品种较多(中批生产)标准化产品(大量生产)三、影响生产流程设计的主要因素产品/服务需求性质：数量、品种、季节波动性；自制－外购决策生产柔性：品种柔性和产量柔性产品/服务质量水平接触顾客的程度四、生产流程选择决策在选择生产单位形式时，影响最大的是品种数的多少和每种产品产量的大小对象专业化形式，大量生产对象专业化形式，批量生产成组生产单元和工艺专业化混合形式工艺专业化形式批量品种0盈亏平衡点VoV1V2产（销）量成本FC2FC1TC1TC2收入利润4.4并行工程需求分析结构设计串行的产品设计方法工艺设计制造b)并行过程a)串行过程串行的产品设计方法串行设计：从需求分析、产品结构设计、工艺设计一直到加工制造和装配是一步步在各部门之间顺序进行。产品开发工作流程：市场人员提产品构想质量控制人员作质量保证计划确定产品总费用和生产周期制造工程师确定工艺工程设计人员完成产品定义思考一下：串行产品开发存在什么问题？各下游开发部门所具有的知识难以加入到早期设计。各部门目标和评价标准的差异和矛盾降低了整体效率。部门之间难沟通；设计改动量大；产品开发周期长；产品成本高。概而言之：以部门为基础的组织机构严重地妨碍了产品开发的速度和质量串行产品开发过程存在的问题：4.3.2并行的产品设计方法一、并行的产品设计方法——并行工程并行工程是一种强调各阶段领域专家共同参加的系统化产品设计方法；其目的在于将产品的设计和产品的可制造性、可维护性、质量控制等问题同时加以考虑，以减少产品早期设计阶段的盲目性，尽可能早地避免不合理因素的影响，缩短研制周期。二、并行工程的主要思想1、设计时同时考虑产品生命周期的所有因素。2、设计过程中各活动并行交叉进行。3、不同领域技术人员的全面参与和协同工作。4、高效率的组织机构。并行设计可制造性可装配性质量保证顾客满意可靠性环境保护功能过程需求阶段设计阶段制造阶段营销阶段使用阶段终止阶段考虑的因素顾客需求产品功能减低成本提高效率易制造易装配竞争力（低成本、标新立异）可靠性可维护性操作简便环境保护•设计时同时考虑产品生命周期