产品、服务设计和技术选择.ppt

第三章第三章 产品产品/ /服务设计服务设计 和技术选择和技术选择 引言引言 Sohlennius对波音公司的研究表明，产品成本的83%由 设计阶 段决定，而这一阶段本身的费用仅占产品全部成 本的7%！设计对 于运营的效率与效果及组织的竞争力起着核心作用。 Sun认为，制造生产率的70%-80%是在（产品）设计和 工艺阶段决定的！ 多一个零部件，就多一次组装; 日本汽车的螺母是通用的 n 所有质量问题的40%可以归因于低劣的设计和工艺（设 计）！ 换一种陶土 n 产品与服务均需要设计。服务的设计与开发相对非正式 ，而产品设计则相当正式。 引例：铱星引例：铱星 铱星是一种移动通讯网络，它通过卫星系统可以传递任 何形式的电信信号（声音、数据、传真和传呼）。依星 系统由66 个卫星和一系列地面卫星站组成，用户可以在 地球的任何一个位置接收到信号。构建铱星系统的全部 成本大约是50亿美元。尽管有持续的财务支持，但铱星 却没有如想象的那样红火起来。 铱星相对于蜂窝式电话de的数字模拟技术有一定的优势。 但是，这些优点很明显不够充分，让大量的用户以高于蜂 窝式电话20 倍的价格去购买一个手机。 铱星还面临着一系列的技术问题和财务问题。 铱星还活着吗？ 铱卫星公司2000 年12 月，一群私人投资者以仅2,500 万 美元的价格收购了铱星的资产，改名为铱卫星公司（ Iridium Satellite）。2001 年3 月，铱星的商业服务又 开始重新启动。 新公司的收入主要有两个来源与美国国防部签定的价 值3,600 万美元一年的协议，以及在海运、石油和航空等 行业的大公司。 2004年七月新公司用户达到10万户，实现运营收入超过运 营成本。 目前，由普通电话打到卫星手机费用大约每分钟3到14元 美金，由铱卫星打到普通电话大约每分钟1.5元美金，铱 卫星手机网内互打每分钟少于1元美金。 本章内容本章内容 3.1 引述 3.2 产品研究与开发管理 3.3 生产流程设计与选择 3.4 并行工程：产品开发组织的新方法 3.5 产品设计技术 3.6 服务设计 3.1 3.1 引述引述 3.1.1 213.1.1 21世纪企业面临环境的主要特征世纪企业面临环境的主要特征 n信息爆炸的压力 n技术进步越来越快 n高新技术的使用范围越来越大 n市场和劳务竞争全球化 n产品研制开发的难度越来越大 n可持续发展的要求 n全球性技术支持和售后服务 n用户的要求越来越苛刻 3.1.2 3.1.2 现代企业的研究与开发现代企业的研究与开发 研究与开发的分类和特征 基础研究应用研究技术开发 目的 寻求真理,扩广知识探讨新知识应用的可能性将研究成果应用于生产实践 性质 探求发现新事物,新规律发明新事物 完成新产品,新工艺, 使之实用化,商品化 内容 发现新事物,新现象探求基础研究应用的可能性 运用基础研究,应用研究成果 从事产品设计,产品试制,工艺改进 成果 论文论文或专利专利设计书,图纸,样品 成功 成功率低成功率较高成功率大 经费 较少费用较大,控制松费用大,控制严 人员 理论水平高, 基础雄厚的科学家 创造能力强, 应用能力强的发明家 知识和经验丰富, 动手能力强的技术专家 管理 原则 尊重科学家意见,支持 个人成果,采用同行评议 尊重集体意见,支持研究组织 在适当事作出评价 尊重和支持团体合作 计划 自由度大, 没有严格的指标和期限 弹性,有战略方向,期限较长硬性,有明确目标,较短期限 新产品开发面临的压力 新产品失败的三个关键原因 没有潜在的用户和需求，设计人员想像开发出来的 新产品与当前的需求不匹配，或不能满足需求或功能过剩 营销工作（与顾客的相互沟通）不得力 新产品开发的动力 （1）技术推动 （2）市场牵引 （3）同行竞争 新产品开发的关键 了解和确定人们的需求，将这种需求用技术实现，提高产 品在研究与开发过程中的管理水平。技术与市场匹配 产品和服务设计中的产品和服务设计中的 法律、道德和环境问题法律、道德和环境问题* * 汽车业 玩具设计 建筑业 产品责任产品责任意味着一个制造商要对一个加 工或设计粗劣的有缺陷的产品所造成的 任何伤害或损失负责。 产品研究与开发产品研究与开发(R&D)(R&D)管理管理 3.23.2 产品开发过程产品开发过程 一般产品开发过程由以下阶段构成: n需求分析 n产品构思 n可行性论证 n结构设计（总体设计、技术设计、详细设计） n工艺设计 需求分析需求分析 结构设计结构设计 协调协调 工艺设计工艺设计 协调协调 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 产品开发过程描述 产品开发阶段与时间进度表 产品开发对生产过程成本的影响 产品开发时间构成示意图 产品生命周期的缩短 产品成本的决定因素构成 及实际成本消耗构成示意图 产品开发过程-成本曲线(波音) 技术活动的过程技术活动的过程 需求 环境 功能需求 设计参数 结构设计过程 工艺需求 工艺变量 工艺设计过程 生产指令 生产过程 顾客域 功能域 物理域 制造域 生产活动 技术活动 技术活动过程分析 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 N N Y Y CAD 结构设计过程结构设计过程 工艺过程设计的内容工艺过程设计的内容 n n 工艺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。 n n 程序：程序：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 产品设计的原则和绩效评价产品设计的原则和绩效评价 n 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） 核心竞争力 三洋公司的生意经三洋公司的生意经 在世界500家最大工业公司中排名第107位的日本三洋电机 公司认为，要创造出大获成功的商品，必须具备五个要点 ，而且这五个要点的顺序不能颠倒。 第一、该商品对顾客来说，使用是否方便？ 第二、顾客是否买得起？ 第三、对经销商来说，是否容易得到保修？ 第四、万一出现故障，是否容易修理，即容易得到保修？ 第五、工厂是否易于生产？ 产品开发绩效评价指标 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 生产流程设计与选择生产流程设计与选择 3.33.3 特征标记对象专业化工艺专业化项目型 产品 订货类型 产品流程 产品变化程度 市场类型 产量 批量较大 流水型 低 大批量 高 成批生产 跳跃型 高 顾客化生产 中等 单件、单项定制 无 很高 单一化生产 单件生产 劳动者 技能要求 任务类型 工资 低 重复性 低 高 没有固定形式 高 高 没有固定形式 高 资本 投资 库存 设备 高 低 专用设备 中等 高 通用设备 低 中等 通用设备 目标 柔性 成本 质量 按期交货程度 低 低 均匀一致 高 中等 中等 变化更多 中等 高 高 变化更多 低 计划与控制 生产控制 质量控制 库存控制 容易 容易 容易 困难 困难 困难 困难 困难 困难 产品流程产品流程（product-process matrixproduct-process matrix）矩阵矩阵 生产流程产 品 顾客化 多品种 品种较多 标准化大量生 （低产量） （中低产量） （中批生产） （大量生产） 高 柔性 单位 成本 低 项目型生产 单件生产 成批生产 大量生产 连续生产 航空航天 工业装备 机床工具 特殊化工产品/药品 电子电器 汽车轮胎和橡胶 钢铁产品 普通化工产品/药品 造纸 容器制造 酿酒 石油 钢铁 林产品 影响生产流程设计的主要因素影响生产流程设计的主要因素 产品/服务需求性质 自制-外购决策 生产柔性 产品/服务质量水平 接触顾客的程度 生产流程选择决策生产流程选择决策 品种-产量变化与生产单位形式的关系 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 工艺专业化形式 产量 品种 A A B B C C D D 工艺式 成组生产单元 对象（产品）式 费用 产量 100000250000 50000 1110000 2250000 不同生产过程方案的费用变化 并行工程并行工程 产品开发组织的新方法产品开发组织的新方法 3.43.4 需求 结构设计 工艺设计 制造 串行过程 市场分析 产品设计 工艺设计 采购 制造 检测 装配 销售 维修 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 串行产品设计方法 串行工程产品开发模式 串行的产品设计方法串行的产品设计方法 并行过程 需求 结构设计 工艺设计 制造 市场分析 产品设计 工艺设计 采购 制造 检测 装配 销售 维修 并行的产品设计方法并行的产品设计方法 概念设计 初步设计 详细设计 产品详 细方案 工艺初 步方案 产品初 步方案 工艺详 细方案 结构概 念方案 工艺概 念方案 并 行 的 产 品 设 计 方 法 并行工程产品开发模式 并行工程并行工程 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 温纳（Winner1988）：并行工程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。 并行工程的主要思想并行工程的主要思想 设计时同时考虑产品生 命周期的所有因素。 设计结果产生产品设计规格和相应 的制造工艺和生产准备文件。 设计过程中各活动并行 交叉进行。 不同领域技术人员的全 面参与和协同工作。 高效率的组织机构。 并行产品开发流程特点并行产品开发流程特点 产品设计的各阶段是一 个递阶渐进的连续过程， 注意粒度和清晰度 产品设计过程和产品信 息模型经历从定性到定量 、从模糊到清晰的演化 产品设计过程和工艺设 计过程是并行展开，同时 进行。 并行工程技术并行工程技术 1. 虚拟设计 面向并行工程的DFx设计模式体现了开发的集成过程 PDM发展成为CAD/CAPP/CAM系统的集成平台 Internet使设计集成的范围更加广泛 STEP标准作为设计开发集成的标准接口 2. 产品数据管理（Product Data Management）PDM 3. 产品系列化、零部件标准化、通用化 4. 成组技术（Group Technology, GT） 5. 减少变化的方案（Variety Reduction Program，VRP） 需求需求 阶段阶段 设计设计 阶段阶段 制造制造 阶段阶段 营销营销 阶段阶段 使用使用 阶段阶段 终止终止 阶段阶段 采取的采取的 措施措施 顾客参与 质量功能展开 CAD/CAPP VRP、GT DFM DFA 价值工 程CE 工业工程 IE 绿色 制造 并行工程并行工程 完整的汽车车门质量屋矩阵 并行工程实施实例并行工程实施实例 美国波音飞机制造公司投资40多亿美元，研制波音777型 喷气客机，采用庞大的计算机网络来支持并行设计和网络 制造。 全美18个地点，5600人参与设计。全球一共238个设计团 队参与开发。从1990年10月开始设计到1994年6月仅花了3 年零2个月就试制成功，进行试飞，一次成功，即投入运 营。在实物总装后，用激光测量偏差，飞机全长63.7m， 从机舱前端到后端50m，最大偏差仅为0.9mm。 LOGOLOGO 产品设计技术产品设计技术 3.53.5 稳健设计（robust design）与其控制炉温，不如选合适的陶土！ 参考书目:产品稳健设计、田口品质工程方法的介绍与应用:苏朝墩 模块设计 （modular designs）有助于增加生产系统的柔性, 计算机可现场组装 计算机辅助设计（computer-aided design，CAD） 计算机辅助制造（computer-aided manufacturing，CAM） 虚拟现实 技术（virtual reality） 价值分析/价值值工程（value analysis/value engineering） 面向环境的设计（design for environment） 拆装设计（design for disassemble,DFD）没出生时就得要考虑再生！ 领 跑 者：施乐、柯达、卡特皮勒 相关概念：再循环、再制造 Robust Design Example:Seat Belt Experiment 驾驶室中漫步：测试人员戴3D眼镜评估多种设计方案 。 来自： 服务设计服务设计 3.63.6 服务过程设计服务过程设计 流水线生产常用于快餐业 逐件加工方式常用于银行和医院 项目方式用于诸如聚会和房屋建筑之类的 个性化服务中。 好的服务设计系统的特征好的服务设计系统的特征 威廉威廉史蒂文森史蒂文森 （1）与该组织的使命相一致 （2）对用户友好 （3）稳健设计，以适应情况的多变性 （4）有可持续性 （5）节约成本 （6）具有在顾客看来明显的价值 （7）后方运营（即与顾客无接触）和前方运营（即与顾 客有直接接触）之间存在有效的联系 （8）有简单、统一的主题，如使得性或速度 （9）有确保服务可靠和优质的设计特征与检查措施 Question BowlQuestion Bowl Which of the following is the first phase of the typical phases of product development? a. Product/process engineering b. Product planning c. Conce