生产管理CHAPT4 产品开发、工艺设计与技术选择.ppt

2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 1 4 1产品开发概述4 2产品设计与开发过程4 3产品设计与开发组织方法 第4章产品开发 工艺设计和技术选择 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 2 本章重点 1 新产品开发对企业发展的意义 2 新产品开发的基本过程 3 产品结构设计和工艺设计的程序 4 新产品开发 并行工程法 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 3 4 1产品开发概述 4 1 1产品开发的背景4 1 2新产品 服务开发的意义4 1 3现代企业的研究与开发 R D 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 4 4 1 1产品开发的背景 20世纪90年代以来 企业所处的市场竞争环境日趋严峻 面临前所未有的压力 1 用户越来越 难侍候 顾客需求变化加快 并呈现出多样化 个性化的特点 2 技术进步越来越快 产品生命周期缩短 3 产品研发难度越来越大 需求 技术和竞争等综合平衡难度加大 然而 为了满足顾客需求和提升竞争力 企业仍重视不断开发新产品 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 5 4 1 2新产品 服务开发的意义 企业新产品开发的意义 1 有利于产品更新换代 适应个性化定制需要 提升产品竞争力 扩大市场份额 2 有利于企业进入新的市场 拓展经营领域 促进企业不断发展壮大 3 有利于调整产品结构 经营结构和投资结构 优化企业发展方向和经营状态 实现企业战略目标 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 6 4 1 3现代企业的研究与开发 新产品研发的分类 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 1 基础研究 探索新的自然规律 创建基础性知识的工作 2 应用研究 将基础理论研究中开发的新知识 新理论应用于具体领域 3 技术研究 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 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 7 4 1 3现代企业的研究与方法 续 新产品的分类 新产品是指在技术 功能 性能 结构 材质等一方面或几方面具有先进性或独创性的产品 1 改进型产品 对老产品的改进与完善 创新程度最小的一类新产品 2 换代产品 产品基本原理不变 因部分采用新技术使产品性能有重大突破 3 创新产品 采用科学技术的新发明所开发的产品 它是创新程度最高的一类新产品 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 8 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4 2 3工艺设计4 2 4产品设计的原则和绩效评价 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 9 4 2 1产品构思 一 产品开发过程三阶段 1 产品构思 依据顾客需求 产品技术和对手产品三大要素 形成产品的特定功能 2 结构设计 包括总体设计 技术设计和详细设计三部分 使产品实现所需功能 3 工艺设计 包括加工过程 加工方法和加工设备三部分 使产品实现加工制造 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 10 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 协调结果 工艺方案 图4 1产品设计过程图 中间结果 中间结果 干预指令 图4 1产品设计过程图 4 2 1产品构思 续 干预指令 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 11 产品开发过程 产品构思 R D计划 市场需求分析技术进步和创新竞争对手产品和服务 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 续 图4 2产品构思来源图 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 12 4 2 2结构设计过程 一 产品结构设计 1 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 2 设计阶段地位 决定产品的性能 质量和主要成本 3 产品设计内容 一般分为总体设计 技术设计和 详细设计 工作图设计三个阶段 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 13 4 2 2结构设计过程 续 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 概略计算产品的技术经济指标和进行产品设计方案的经济效果分析 2 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 说明书等形式表现出来 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 14 4 2结构设计过程 续 3 详细设计或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 绘制全套零件工作图 部件装配图及产品总装图 并编制必要的技术文件 为零件加工和产品装配提供明确的依据 产品结构设计见图4 3 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 15 4 2 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 N N Y Y CAD 图4 3结构设计过程 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 16 4 2 3工艺设计过程 一 工艺设计 1 工艺设计 指按产品设计要求 安排或规划出将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规定与说明 2 工艺设计作用 是结构设计过程和制造过程之间的桥梁 3 工艺设计结果 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 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 17 4 2 3工艺设计过程 续 二 工艺设计程序 1 零件工作图的工艺分析和审查 2 部件 产品装配图的工艺分析和审查 3 拟订工艺方案 编制加工计划 4 编制工艺规程 规定具体加工方法和程序 5 工艺装备的设计与制造 准备加工装备 零件工艺设计过程图见图4 4 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 18 4 2 3工艺设计过程 续 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 选择工装 零件图 图4 4零件工艺设计过程图 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 19 4 2 4产品设计的原则和绩效评价 一 产品设计和选择的原则 1 用户需要的产品 服务 2 可制造性 Manufacturingability 强产品 3 牢固性 Robustness 强的产品 4 绿色产品 考虑环保要求 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 20 4 2 4产品设计的原则和绩效评价 表4 1产品开发绩效评价指标 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 21 4 3产品设计与开发的组织方法 4 3 1串行产品设计法4 3 2并行产品设计法4 3 3并行工程技术 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 22 4 3 1串行产品设计法 需求分析 结构设计 产品设计2种方法 工艺设计 制造 b 并行过程 a 串行过程 图4 5产品开发的两种方式 需求分析 结构设计 工艺设计 制造 T t t T 周期缩短 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 23 一 串行产品设计法 1 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按顺序进行 2 产品开发工作流程 市场人员提产品构想 质量控制人员作出质量计划 财务人员确定产品总费用和生产周期 制造工程师确定工艺规程 设计工程师完成产品设计 4 3 1串行产品设计法 续 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 24 4 3 1串行产品设计法 续 二 串行产品开发存在的问题 1 以部门为基础的组织结构严重地妨碍了产品开发的速度 2 产品开发的各下游部门所具有的知识难以加入早期设计 影响开发质量 加入设计的时间越早 降低费用的机会越大 3 各部门对其他部门的需求和能力缺乏理解 目标和评价标准的差异与矛盾降低了产品整体开发过程的效率 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 25 4 3 2并行产品设计法 一 并行产品设计法 1 并行设计法 对产品及其相关过程 包括制造过程和支持过程 进行并行的 一体化设计的一种系统化方法 2 设计方法特点 力图使产品开发者从一开始就考虑到产品整个生命周期从概念形成到产品报废的所有因素 包括质量 成本 进度和用户需求 并行产品设计过程及阶段参与因素见表4 2 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 26 4 3 2并行产品设计法 续 表4 2并行产品设计过程及阶段参与因素 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 27 4 3 2并行产设计法 续 二 并行工程 1 并行工程 一种强调各阶段领域专家及顾客等共同参加的系统化产品设计方法 2 优点A 将产品设计与可制造性 可维护性 质量控制等问题同时加以考虑 充分交流 集思广益 以减少产品早期设计阶段的盲目性 B 后续阶段提前进入设计过程 缩短研制周期 提高开发成功率 产品开发并行工程运行图见图4 6 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 28 4 3 2并行产设计法 续 并行设计 可制造性 可装配性 顾客满意 可靠性 环境保护 产品功能 质量保证 图4 6产品开发并行工程运行网络图 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 29 4 3 2并行产品设计法 续 三 并行工程设计的主要思想 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 吸收顾客和供应商的参与 5 形成高效率的产品开发组织 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 30 4 3 2并行产品设计法 续 四 并行产品开发的流程特点 1 产品设计的各阶段是一个交叉渐进的连续过程 2 产品设计过程和产品信息模型经历从定性到定量 从模糊到清晰的演进 3 产品设计过程和工艺设计过程并行展开 同时推进 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 31 概念设计 初步设计 详细设计 结构详细方案 工艺初步方案 结构初步方案 工艺详细方案 结构概念方案 工艺概念方案 图4 7并行设计流程 N N N Y Y 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 32 4 3 3并行工程技术 一 并行工程技术分类 1 虚拟技术A 面向并行工程的DFx 面向x的设计 设计模式体现了开发的集成过程 x可以是制造 质量和环境等因素的集合 B PDM ProductDataManagement 发展成为CAD CAPP 计算机辅助工艺过程设计 CAM系统的集成平台 C Internet使设计集成的范围更加广泛 D STEP StandardExchangeofProductdatamodel 标准作为设计开发集成的标准接口 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 33 4 3 3并行工程技术 续 2 产品数据管理 ProductDataManagement PDM 提升产品开发效率 3 产品系列化 零部件标准化 通用化 提高生产效率 4 成组技术 GroupTechnology GT 利用零件相似性组织生产 提高生产效率 5 减少变化的方案 VarietyReductionProgram VRP 提高效率 降低成本 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 34 4 3 3并行工程技术 续 二 并行工程技术优点 1 减少产品设计中出现的错误的概率 2 节省了修补失误所消耗的时间 3 降低了开发周期 提高响应速度 2020 2 14 CHAPT4产品开发 工艺设计与技术选择 35 4 3 3并行