生产运作-生产计划与控制培训教材(ppt 72页)

生产计划与控制 第3讲 产品设计和技术选择 Contents 企业的研究与开发 新产品的研究与开发 产品设计与开发的过程 产品开发对生产过程的影响 产品设计与开发的组织 Date 2 第三讲 产品设计和技术选择3讲 1企业的研究与开发 v研究开发（R&D）的分类 1 基础研究 2 应用研究 3 技术开发研究 Date 3 第三讲 产品设计和技术选择3讲 1企业的研究与开发 v 基础研究 v 是对新理论、新原理的探讨，属探讨性的科学研究， 指为获得关于现象和可观察事实的基本原理及新知识 而进行的实验性和理论性工作，它不以任何专门或特 定的应用或使用为目的。 v 基础研究可划分为纯基础研究（人称自由基础研究） 和定向基础研究（又称目标基础研究），前者没有特 定的实际应用目的，后者是针对某一领域中带有普遍 性的技术问题进行的基础研究，具有间接实际应用目 的。基础研究的成果不但能扩大科学理论的领域，提 高应用研究的水平，而且对于技术和生产的发展具有 难以估量的作用。 Date 4 第三讲 产品设计和技术选择3讲 1企业的研究与开发 v应用研究 v指为获得新知识而进行的创造性的研究，它主 要是针对某一特定的实际目的或目标。研究结 果一般只影响科学技术的有限范围，并具有专 门的性质，针对具体的领域、问题或情况。 v区分基础研究与应用研究的主要准则 基础研究是为了认识现象，获取关于现象和 事实的基本原理的知识，而不考虑其直接的应 用，应用研究在获得知识的过程中具有特定的 应用目的。 Date 5 第三讲 产品设计和技术选择3讲 1企业的研究与开发 v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、新系统核心工程的科研活动。 vR&D的重要性 它在宏观上影响着一个国家的技术进步，在 微观上决定着一个企业的生产与发展。 Date 6 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v对于企业而言，研究开发主要分为以下几种类 型 局部革新 电脑机箱 立式卧式 小革新 小发明 创新 发明 电子管晶体管 123 1企业的研究与开发 Date 7 第三讲 产品设计和技术选择3讲 1企业的研究与开发 v企业R&D途径 n独创型 n引进（转移）型 n综合与延伸型 n总结提高型 Date 8 第三讲 产品设计和技术选择3讲 1企业的研究与开发 v企业R&D策略 n进攻型 n防卫型 n技术引进型 n争夺科技人才型 n“填空隙”型 Date 9 第三讲 产品设计和技术选择3讲 2新产品的研究与开发 v新产品 一般来讲，新产品是指在技术、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。 Date 10 第三讲 产品设计和技术选择3讲 2新产品的研究与开发 v新产品的分类 改进型换代产品创新产品 新型汽车 性能更高的 计算机 第一部手机 Date 11 第三讲 产品设计和技术选择3讲 2新产品的研究与开发 v新产品开发的重要性 是企业获得竞争优势的源泉 可以加强或改变企业的战略方向 能提高企业形象 能为投资提供长期的财务收益 可以提供研究开发的资金，形成新产品开发的良 性循环 可以利用企业的生产和经营资源，提高资源利用 率 可以充分利用和提高营销效果和品牌效益 可以影响企业的人力资源 适应个性化定制生产的需要 产品更新换代的需要 Date 12 第三讲 产品设计和技术选择3讲 2新产品的研究与开发 v是企业获得竞争优势的源泉 n取得技术领先地位，建立产品标准 n优先控制关键资源，获得成本优势 n获得领先者的声誉，抢先与顾客建立伙伴关 系 根据对34大类日常消费品的研究表明： 新产品开发领先企业作为市场第一进入者， 市场第二进入者的平均市场份额只有它的 71%，而第三进入者的市场份额只有它的 58%。 Date 13 第三讲 产品设计和技术选择3讲 2新产品的研究与开发 v可以利用企业的生产和经营资源，提高资源 利用率 例： （1）邮电部门利用投递业务，增加了生日电 报、代送鲜花和代送小孩上学等新的服务。 （2）梅林正广和集团开始时是一个以食品、 饮料加工和销售为主业的国有企业正广和饮用 水公司，现在在总部上海，“85818，送货到 你家”已成为市民生活的组成部分，在大桶纯 净水的基础上，梅林正广和的配送网络收放自 如，可以承载的商品空间非常之大。 Date 14 第三讲 产品设计和技术选择3讲 2新产品的研究与开发 v可以充分利用和提高营销效果和品牌效益 例： （1）海尔公司把冰箱、洗衣机上的品牌延伸到 新产品的海尔空调和海尔彩电上。 （2）二十世纪的调查显示，全球最流行的三 个词分别是上帝、她和可口可乐。以可口可乐 为标志的logo构成了公司的旗舰商标，另外还 有超过160个其他的不同品牌在可口可乐公司 生产或销售，象芬达、雪碧等。 Date 15 第三讲 产品设计和技术选择3讲 2新产品的研究与开发 v可以影响企业的人力资源 例如：苹果计算机公司开发了价格和利润较大 的新产品Macintosh，但新产品的销售量远 远低于预测结果，导致公司的利润快速下滑 ，最终导致公司裁员，但不论成功与否，新 产品的研究与开发可以维持和提高开发人员 的知识水平和能力。 Date 16 第三讲 产品设计和技术选择3讲 2新产品的研究与开发 v产品更新换代的需要 v随着技术的进步和需求的变化，产品的生命 周期越来越短，更新换代速度加快，这就要 求企业要有很强的产品研发能力，以不断地 改进产品。 v根据管理学中ABC分类思想，企业技术活动 时企业快速响应客户需求的瓶颈，是提高企 业竞争力的关键所在。 Date 17 第三讲 产品设计和技术选择3讲 2新产品的研究与开发 v新产品的研究开发策略 1234 技术领先 策略 紧随领先者 策略 仿制策略 或低成本策略 部分市场策略 Date 18 第三讲 产品设计和技术选择3讲 3产品设计与开发的过程 v一般产品开发过程 工艺设计 结构设计 产品构思 Date 19 第三讲 产品设计和技术选择3讲 3产品设计与开发的过程 v产品构思 新产品新产品 BB DD C C AA 顾客 供应商 R&D 竞争对手 Date 20 第三讲 产品设计和技术选择3讲 3产品设计与开发的过程 v结构设计过程 开始 市场需求分析 总体设计 原型设计 原型修改 结构设计 评估决策 工作图设计 资料和图形库 三维几何造型 有限元设计 优化设计 计算机绘图 初步设计 N N Y Y CAD Date 21 第三讲 产品设计和技术选择3讲 3产品设计与开发的过程 v结构设计过程大体分为三个部分 1 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 略计算技术经济 指标等 2 技术设计： 确定产品结构 和技术经济指 标。 3 工作图设计： 逐步修改和完 善，为产品制 造和装配提供 确定的依据。 Date 22 第三讲 产品设计和技术选择3讲 3产品设计与开发的过程 v工艺设计过程 v 工艺过程设计难度大，是技术系统中的瓶颈环节。 DD BB C C AA 产品图纸的工艺分析和审查 拟定工艺方案 编制工艺规程 工艺装备的设计与制造 工艺设计的 程序 Date 23 第三讲 产品设计和技术选择3讲 3产品设计与开发的过程 v新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 用户需要用户需要可制造性 可制造性 强强 鲁棒性强鲁棒性强 绿色化绿色化 Date 24 第三讲 产品设计和技术选择3讲 3产品设计与开发的过程 v 鲁棒性（Robust）原是统计学中的一个专门术语，指 控制系统在其特性或参数发生摄动时仍可使品质指标 保持不变的性能。 v 20世纪70年代初开始在控制理论的研究中流行起来， 用以表征控制系统对特性或参数摄动的不敏感性。在 实际问题中，系统特性或参数的摄动常常是不可避免 的。产生摄动的原因主要有两个方面，一个是由于量 测的不精确使特性或参数的实际值会偏离它的设计值 （标称值），另一个是系统运行过程中受环境因素的 影响而引起特性或参数的缓慢漂移。因此，鲁棒性已 成为控制理论中的一个重要的研究课题，也是一切类 型的控制系统的设计中所必须考虑的一个基本问题。 Date 25 第三讲 产品设计和技术选择3讲 3产品设计与开发的过程 v产品开发的绩效评价 根据企业在市场上的竞争要素，通常用上市时间、 生产率、服务等作为绩效指标来评价新产品的绩效 。 Date 26 第三讲 产品设计和技术选择3讲 4产品开发对生产过程的影响 v产品开发对生产过程的影响（时间方面：） 产品开发时间 100% 设计时间 55% 制造时间 22% 装配时间 23% 据统计，产品设计时间占总开发时间的近60%。 目前国外的新产品研制周期大大缩短： AT&T从2年缩短为1年 HP从4.5年缩短为22个月 Date 27 第三讲 产品设计和技术选择3讲 4产品开发对生产过程的影响 v产品开发对生产过程的影响（利润方面） 实践证明：若生命周期为5年，产品开发时间每延长6个月，利润损失1/3。 0510152025 行业 化妆品 玩具 机床 食品 药品 50年前 现在 Date 28 第三讲 产品设计和技术选择3讲 4产品开发对生产过程的影响 v产品成本的决定因素构成及实际成本消耗 70% 6% 20% 36% 7% 40% 3% 18% 设计阶段制造阶段材料采购其它阶段 费用 成本的决定因素 实际成本消耗 Date 29 第三讲 产品设计和技术选择3讲 4产品开发对生产过程的影响 v另外，据研究表明： n制造生产率的70%-80%是在设计和工艺阶 段决定的； n所有的质量问题的40%可以归因于低劣的设 计和工艺 Date 30 第三讲 产品设计和技术选择3讲 4产品开发对生产过程的影响 v21世纪企业产品设计的背景特征 新产品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，并呈现多样化 、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 Date 31 第三讲 产品设计和技术选择3讲 4产品开发对生产过程的影响 v产品研制开发的难度越来越大 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。 有研究数据表明：3000个新产品的原始构 想，只有一个能够成功，新产品开发的死亡 率为98.2%，在初期的项目中只有2%可以 进入市场，其它都半途而废。 Date 32 第三讲 产品设计和技术选择3讲 5产品设计与开发的组织 v产品开发的两种方式 需求结构设计工艺设计制造 需求 结构设计 工艺设计 制造 串行过程 并行过程 Date 33 第三讲 产品设计和技术选择3讲 5产品设计与开发的组织 v串行的产品设计方法 各个下游开发部 门所具有的知识 难以加入早期设 计。 问题 各部门对其它部 门的需求和能力 缺乏理解，降低 了产品整体开发 过程的效率。 Date 34 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例：波音767-X并行设计工程 Date 35 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v随着商业飞机的不断发展，波音公司在原有模 式下的产品成本不断增加，并且积压的飞机越 来越多。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 36 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v在激烈的市场竞争当中，波音公司是如何用较 少的费用设计制造高性能的飞机？ v过去的飞机开发大都延用传统的设计方法，按 专业部门划分设计小组，采用串行的开发流程 。 v大型客机从设计到原型制造多则十几年，少则 七到八年。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 37 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v波音公司在767X的开发过程中采用了全新 的“并行产品定义”的概念，通过优化设计过程 集合了最新管理方案，改善设计，提高飞机生 产质量，降低成本，改进计划，实现了三年内 从设计到一次试飞成功的目标。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 38 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v波音公司在新型767X飞机的开发中，全面 应用CAD/CAM系统作为基本设计工具，使得 设计人员能够在计算机上设计出所有的零件三 维图形，并进行数字化预装配，获得早期的设 计反馈，便于及时了解设计的完整性、可靠性 、可维修性、可生产性和可操作性。同时，数 字化设计文件可以被后续设计部门共享，从而 在制造前获得反馈，减少设计更改。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 39 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v波音公司在商业飞机制造领域积累了75年的开 发经验，成功地推出了707777等不同型号 的飞机。下图表示了这些型号开发的组织模式 演变过程。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 40 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例：波音767-X并行设计工程 Date 41 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v （1）工程设计研制过程 设计研制过程起始于3D模型的建立，它是一个反复 循环过程。设计人员用数字化预装配检查3D模型， 完善设计，直到所有的零件配合满足要求为止。最 后，建立零件图、部装图、总装图模型，2D图形完 成并发图。设计研制过程需要设计制造团队来协调 。 v （2）数字化整机预装配过程 数字化预装配利用CAD/CAM系统进行有关3D飞机 零部件模型的装配仿真与干涉检查，确定零件的空 间位置，根据需要建立临时装配图。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 42 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v（3）数字化样件设计过程 767X利用CAD/CAM系统进行数字化预装 配，数字化样件设计过程负责每个零件设计 和样件安装检查。 v（4）区域设计（AM） 区域设计利用数字化预装配过程设计飞机区 域的各类模型。由每个设计组或设计制造团 队成员负责，各工程师、设计员、计划员、 工装设计员都应参与区域设计。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 43 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v（5）设计制造过程 设计制造团队由各个专业的技术人员组成， 在产品设计中起协调作用，最大程度的减少 更改、错误和返工。 v（6）综合设计检查过程 综合设计检查过程用于检查所有设计部件的 分析、部件树、工装、数控曲面的正确性。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 44 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v（7）集成化计划管理过程 集成化计划管理是一个提高联络速度、制定 制造工艺计划、测试及飞机交付计划的过程 。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 45 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v采用DPA等数字化方法与工具在设计早期尽快 发现下游的各种问题 数字化整机预装配（DPA）是一个计算机模 拟装配过程，它根据设计员、分析员、计划 员、工装设计员要求，利用各个层次中的零 件模型进行预装配。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 46 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v大量应用CAD/CAM/CAE技术，做到无图纸 生产 （1）采用100数字化技术设计飞机零部件 （2）建立了飞机设计的零件库与标准件库 （3）采用CAE工具进行工程特性分析 （4）计算机辅助制造工程与NC编程 （5）计算机辅助工装设计 案例：波音767-X并行设计工程 Date 47 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v利用巨型机支持的产品数据管理系统辅助并行 设计 767X采用一个大型的综合数据库管理系 统，用于存储和提供配置控制，控制多种类 型的有关工程、制造和工装数据，以及图形 数据、绘图信息、资料属性、产品关系以及 电子检字等，同时对所接收的数据进行综合 控制。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 48 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v效益分析 提高设计质量，极大地减少了早期生产中 的设计更改； 缩短产品研制周期，和常规的产品设计相 比，并行设计明显地加快了设计进程； 降低了制造成本； 优化了设计过程，减少了报废和返工率。 案例：波音767-X并行设计工程 Date 49 第三讲 产品设计和技术选择3讲 v 并行工程在我国发展的背景 n（1）CIMS应用工厂具备潜在需求。另据机电部对400家企业 进行的一次调查，80%以上的工厂近期将实施MRPII， CAD/CAM等项目。 n（2）航空航天等型号研制提出了对并行工程的明确需求。 n（3）某些企业在实施CIMS项目时, 对并行工程提出了明确的 需求。 n（4）现代制造技术的进一步发展需求。 n1995年8月，国家科委批准863/CIMS主题重大关键技术攻关 项目“并行工程”的立项申请报告，在CIMS信息集成的基础上 ，将分立的并行工程研究上升为总体技术的突破，并在实际 应用中产生效果。 5产品设计与开发的组织 Date 50 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例长峰机械厂某产品结构件研制过程 v并行工程”划分成四个互相关联的分系统 Date 51 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例长峰机械厂某产品结构件研制过程 Date 52 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例长峰机械厂某产品结构件研制过程 Date 53 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例长峰机械厂某产品结构件研制过程 Date 54 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例长峰机械厂某产品结构件研制过程 n网络通讯 Date 55 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例长峰机械厂某产品结构件研制过程 n数据库 Date 56 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例长峰机械厂某产品结构件研制过程 n产品数据管理系统 Date 57 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例长峰机械厂某产品结构件研制过程 n协同工作环境 Date 58 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例长峰机械厂某产品结构件研制过程 v过程建 模与改 进 n某结构 件开发 的现有 流程 Date 59 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例长峰机械厂某产品结构件研制过程 v过 程 建 模 与 改 进 n改 进 的 产 品 开 发 流 程 Date 60 第三讲 产品设计和技术选择3讲 案例长峰机械厂某产品结构件研制过程 v 经济效益与社会效益 n在长峰机械厂的两个复杂结构部件中进行了成功的应 用与验证。与这两个部件过去的开发模式相比，取得 了三个方面的直接效益： 总体设计周期压缩了60；工程绘图周期从12 个月减少为23周；工艺检查周期减少50；更改反 馈次数降低50；工艺规划时间减少30；工装准备 周期减少30；数控加工编码与调试周期减少50。 这些工作保证了两个复杂部件的总体开发周期均缩短 30。 毛坯成品率由原来的3050提高到70 80； 降低产品成本20。 Date 61 第三讲 产品设计和技术选择3讲 4产品设计与开发的组织 v并行的设计方法 并行工程的定义： 并行工程是对产品及其相关过程，包括制造过程 和支持过程，进行并行、一体化设计的一种系统 化方法。 Date 62 第三讲 产品设计和技术选择3讲 4产品设计与开发的组织 阶 段 需求设计制造营销使用终止 考 虑 的 因 素 顾客需 求，产 品功能 等