生产计划_产品服务设计与工艺设计教材

第4章产品 服务设计与工艺设计 产品开发的内容产品设计的工作内容和程序产品设计中的应用技术工艺设计的内容和程序服务蓝图设计产品开发组织模式 本章要点 第4章产品 服务设计与工艺设计 4 1产品开发概述4 2产品设计4 3工艺设计4 4新产品的试制与鉴定4 5服务设计4 6产品开发的组织管理 本章内容 4 1产品开发概述 4 1 1新产品与产品开发 产品 原始 是指人类为了生存和发展 通过有目的的生产劳动所创造的物质资料 现代 现代产品的含义一般由三个部分组成 即实质产品 形式产品和延伸产品 实质产品 即构成产品概念最本质的部分 能够满足用户的特定欲望和需要 如功能 利益等 形式产品 是指产品在市场上出现的物质实体外形 包括产品的品质 特征 造型 商标和包装等 延伸产品 是指产品在销售和服务过程中必须提供给顾客的一系列服务活动 包括运送 安装 使用培训 维修等 新产品 指在结构 材质 工艺等一方面或几方面比老产品有明显改善 或采用新技术原理 新设计构思 从而显著提高产品性能或扩大使用功能的产品 指在技术性能上和使用功能上有较大改变的产品 新产品应具备下列一个以上的特点 具有新的原理 构思或设计 采用了新材料 使产品的性能有较大幅度的提高 产品的结构有了明显的改进 扩大了产品的使用范围 全新产品 换代新产品 改进新产品 满足市场需求为企业创造利益 产品开发 就是企业在开发新产品 改造老产品 采用新技术和改变生产组织时所进行的一系列技术活动 产品开发 生产方法开发 生产手段开发 企业的研究开发分为 产品革新 工艺革新 生产设备 设施革新 降低产品成本提高生产效率 研究与开发 基础研究 应用研究 开发研究 纯基础研究 工业化研究 以生产为目标 特定目标基础研究 大学 研究院 某些企业 将基础研究所获得的成果应用于产业或工业上 将基础研究和应用研究的结果为创造新产品 新技术 新材料 新工艺或改变现有的产品 工艺 技术而进行的研究 4 1 2产品开发决策 产品开发的主要内容 市场技术 4 1 2产品开发决策 产品开发的主要内容 市场技术 研发人员用户本企业职工竞争者 产品构思创意到产品开发方案形成的过程 4 1 2产品开发决策 产品开发的主要内容 市场技术 研发人员用户本企业职工竞争者 引入期成长期成熟期衰退期 产品生命周期曲线 4 1 2产品开发决策 主要销售阶段 延长成熟期 影响因素 技术进步的推动消费者需求与偏好变化市场竞争的压力企业追求经济利益的驱动 延长产品生命周期的途径 4 1 2产品开发决策 4 1 2产品开发决策 产品开发的主要内容 市场技术 研发人员用户本企业职工竞争者 引入期成长期成熟期衰退期 领先型策略跟随型策略 制造 5 电子 10 4 1 2产品开发决策 产品开发的主要内容 市场技术 研发人员用户本企业职工竞争者 引入期成长期成熟期衰退期 领先型策略跟随型策略 制造 5 电子 10 独立开发技术引进二者结合联合开发委托开发仿制 4 2产品设计 4 2 1产品设计的重要性 是指从确定产品设计任务开始 到确定产品的具体结构为止的一系列技术工作和管理活动 产品的性能 机能 主要取决于设计阶段 产品成本的主要责任在于设计阶段 一项研究表明 产品成本的80 取决于设计开发部门和生产技术部门 产品设计影响产品的制造工艺性 设计阶段对控制产品质量有重要的意义 重要性 设计开发中的产品成本责任 4 2 2产品设计的原则 新技术的出现对新产品的形成有重要影响 企业是否真正把用户放在第一位 产品设计和选择应该遵循的原则 设计创新性的产品 服务 继承的基础上创新 设计可制造性 Manufacturability 强的产品 设计可靠性强的产品 服务 无故障运行时间设计绿色产品 4 2 3产品设计的内容和程序 编制技术任务书 方案设计 技术设计 工作图设计 产品设计的指导文件 目的在于正确地确定产品最佳总体设计防范 主要技术性能参数 工作原理 系统和主体结构 选型阶段 主要任务是确定产品的基本功能 性能 结构和参数等 定型阶段 主要任务是将方案中确定的基本结构和主要技术参数进一步具体化 主要任务是将技术设计进一步具体化 在技术设计的基础上绘制相关图纸及编写必要的文件 4 2 4产品设计中的应用技术 价值工程 是一种以提高产品附加价值为目的的定量分析方法 是一种现代管理技术 价值工程运用集体的智慧和有组织的活动 通过对产品 或服务 进行功能成本分析 用最低的寿命周期成本 实现必要的功能 特点 价值工程采取多种途径来提高价值 价值工程以功能分析为核心 价值工程强调有组织地运用集体智慧 成本 功能 ECRS 相互协作 博采众长 成组技术 一种利用零件的相似性原理来组织零件的设计 生产的方法 成组技术涉及企业的产品设计 标准化 制造工艺 生产组织 投资规划 设备选择和布置等许多方面 其基本内容包括以下几个方面 对企业生产的所有零件 按照几何形状 尺寸大小 加工方法 精度和光洁度的要求 以及毛坯种类的相似性 进行分类编码并划分零件组 零件组编制成组工艺规程 设计制造成组工艺装备 根据零件的划分情况 建立成组生产单元和成组流水线 按照成组技术的分类编码进行产品设计与零件选择 按成组技术进行零部件设计的过程 稳健设计 就是通过试验设计来提高产品稳健性的方法 以80年代田口玄一创立的三次设计法为代表 它通过产品的系统设计 参数设计和容差设计三个阶段来提高质量的稳健性 稳健设计通过对所开发产品的分析 找出影响产品质量及其稳定性的主要因素 用先进的试验设计技术对产品开发研究所需进行的试验进行规划 通过试验或计算机模拟计算 来考察波动情况下各种不同配方或工艺参数组合时的产品质量及其稳定性 用科学方法分析数据 找出主要因素及其对产品质量的影响规律 再用有效的优化方法对产品配方或工艺参数进行调整或优化 最后找出使产品的平均质量 稳定性 产品成本均令人满意的产品配方或工艺参数 稳健设计最显著的特点 1 是把产品质量与经济损失联系在一起 2 应用三次设计方法 即系统设计 参数设计和容差设计 系统设计阶段 是应用专业技术进行产品的功能设计和结构设计的阶段 是从定性角度考虑各参数对产品质量的综合影响 参数设计阶段 力图通过调整可控制因素 寻找一组最佳的设计参数组合 减少噪声因素对产品质量性能的干扰 达到提高产品质量的目的 常用方法有正交实验设计方法 方差分析 综合误差因素法等 容差设计阶段 容差也就是容许偏差 通过参数设计确定了系统各构件参数的最佳组合之后 需要进一步确定这些设计参数波动的容许范围 标准化设计 标准化是国家在产品设计方面的重要法规 要求产品设计贯彻 三化 标准化 系列化 通用化 原则 标准化可以减少设计工作量 促进设计合理化 可以提高产品质量和经济效益 保障人和设备的安全 标准化基本原则 统一 简化 最优 同类产品统一参数 统一计量单位 采用优先数列 简化规格品种 进行优化设计 取得最好经济效益 国际标准 国家标准 行业标准 企业标准 模块化设计 模块可以被定义为一组具有同一功能和接合要素 指连接方式和连接部分的结构 尺寸 配合等 的 但性能 规格或结构不同的可以互换的单元 由模块组成的产品称为模块化产品 模块化产品分为 即纯模块化产品和混合模块化产品 特定的功能 具有通用接口 模块化设计 在对产品进行功能分析的基础上 划分出一系列通用的功能模块 然后根据用户的要求 对这些模块进行选择组合 就可以构成不同功能或功能相同但性能不同 规格不同的产品 模块化设计的优点 可以明显减少设计工作量 缩短产品设计周期 将新技术融入所设计的模块 有利于加速产品的更新换代 可以提高设计标准化程度 并有利于实现优化设计 可以扩大生产批量 降低生产成本 有利于发展专业化生产 提高生产率 对市场需要的应变能力强 可以在最短的时间内生产出所需的产品 最大程度地满足顾客的要求 可以使生产系统具有较大的柔性 以快速适应市场需求的变化 模块化产品便于维护和更新 延迟差异化设计 在指设计产品和生产工艺时 将流程中形成多个产品的差异点尽可能向后延迟的一种设计技术 在这种技术下 生产产品或服务的程序直到了解到顾客的最终订单后才全部完成 优点 1 降低需求的不确定性 减少企业风险 2 减少库存量 节约资本 企业仅需要生产出在差异点之前的半成品组件 这样可以减少产成品的库存量 节约了存储成本 3 发挥了大规模生产的优势 使得企业的生产成本降低 计算机辅助设计 计算机辅助设计 ComputerAidedDesign CAD 广泛用于机械 电子 电气 建筑 纺织等领域的产品设计和开发之中 优点 快速存取设计数据 对设计进行细节处理以及大幅提升设计效率 DFx设计方法 DFX是DesignforX 面向产品生命周期各环节的设计 的缩写 其中 X可以代表整个产品生命周期或某一环节 如装配 制造 使用 维修 回收 报废等 也可以代表产品竞争力或决定产品竞争力的因素 如质量 成本 时间等等 常见的DFx技术 面向装配的设计 DesignforAssembly DFA 面向制造的设计 DesignforManufacturing DFM 面向成本的设计 DesignforCost DFC 面向服务的设计 DesignforService DFS 等 拟实产品开发 拟实产品开发 Virtual RealityProductDevelopment VPD 是指以数字化方式在计算机上完成包含产品设计 分析 实验和测试各环节的开发过程 从而在实际原型制造出来之前就能对产品的各方面进行评价 减少了对物理模型的依赖 加速了设计进程 拟实产品开发的技术特点包括 1 数字化模型 2 工作小组式组织结构 3 协同工作管理 4 实时性评估 4 3工艺设计 4 3 1工艺设计的重要性 是指根据产品设计要求 设计或规划出从原材料到产成品所需要的一系列加工过程 加工方法 材料消耗和工时消耗 设备和工艺装备需求等技术文件 工艺设计过程是产品结构设计过程和制造过程之间的桥梁 它把产品的结构数据转换为面向制造的工艺过程数据 优良的工艺设计意义在于 1 通过有效的工艺方法和工艺装备保证产品质量 2 通过合理的工艺参数和标准的工艺过程提高生产效率或缩短生产周期 3 通过相应的自动化装置降低劳动强度 4 通过最大限度地利用有效资源 减少生产准备时间和降低生产成本 4 3 2工艺设计的内容和程序 1 产品样图的工艺分析和审查 是从工艺角度检查结构的合理性和经济性 以便使所设计的产品能制造 好制造 并符合本企业制造条件 力求达到最好经济效益 2 拟定工艺方案 是工艺设计的指导文件 是工艺准备工作的总纲 规定工艺制定的原则 规定新产品试制及过渡到成批或大量生产时应达到的生产指标 包括质量 生产率 材料利用率等方面的目标要求 规定工艺装备的设计原则及工艺装备系数 3 制定工艺文件 编制工艺规程 工艺文件包括 工艺路线表 或车间分工明细表 工艺规程 工艺程序图 工艺装备图 工时定额及原材料消耗定额等 工艺路线 是指产品或零部件在生产过程中 由毛坯准备到成品包装入库所经历的全部生产环节 车间 及其先后顺序 工艺规程 工艺规程形式一般有4种 工艺过程卡片 工艺卡片 工序卡片和工艺守则 操作指导书 除此之外 还有调整卡片和检查卡片等辅助性文件 工艺过程卡片 是按零件编制的 规定工件制造过程所经历的全部工序及其顺序 各道工序名称 加工方法 采用的设备 工装 工时定额等 单件小批生产 产品试制多采用此种卡片 P82 工艺卡片 是为零件加工制造的工艺阶段 车间 编制的 例如铸工 冷作 热处理 机械加工 装配等 工艺卡片列有某一工艺阶段的全部工序 其形式与工艺过程卡片相似 不同点是只针对一个工艺阶段 一般情况下 使用工艺卡片的企业就不用工艺过程卡片了 工序卡片 它是按零件加工的每一道工序编制的 即一序一卡 工序卡片带有工序图 详细标明了工件在该工序的定位方式和加工表面 工序卡片还列出该道工序每一工步的详细操作 包括工步内容 所用工艺装备 切削速度 进给量 吃刀深度 进给次数等详细的工艺参数 对工艺方法和要求都有具体而明确的规定 P83 工序卡片一般与工艺过程卡片或工艺卡片配合使用 工艺守则 它规定了操作的要领及其注意事项 它一般是根据同类工艺操作制定的 不受工厂具体条件限制 通常只对关键工序制定工艺守则 工艺规程卡片编制的一般情况 说明 表示全部零件都编制 表示重要和复杂的零件需编制 表示最重要和复杂的零件需编制 表示只编简单零件 4 工艺装备的设计与制造 工艺装备 是工具 夹具 量具 刀具 模具和工位器具等的总称 简称工装 通用工装 专用工装 该阶段工作量最大 周期最长的阶段 在此阶段应注意以下问题 1 正确地确定工装设计与制造的数量 2 提高工装的继承性 3 加强工装的标准化 通用化 4 加强工装设计和制造的计划管理 4 3 3工艺设计中的先进思想和方法 1 成组工艺 是把分布在不同或相同产品中的零件 按其特征 包括结构特征 工艺特征及管理特征等 的相似性 归类成一个个零件族 组 按零件组设计工艺过程 这样就扩大了批量 成组批量 以便采用高效率的生产方法 为多品种 小批量生产提高经济效益开辟了一条途径 零件分组后 为零件组所设计的综合工艺 就是该零件组的成组工艺 复合零件法 复合工艺路线法 复合零件 复合零件工艺过程 选择能包含全组零件的工艺路线 2 典型工艺 最早的工艺设计标准化思想是典型工艺 原理是以结构特征进行分类的基础上 将结构形状 尺寸和精度等分类标志相同的零件构成典型零件 然后为每一类典型零件编制一套通用的工艺规程 3 计算机辅助工艺过程规划 是连接计算机辅助设计 CAD 与计算机辅助制造 CAM 的桥梁 CAPP系统的输出结果也是管理信息系统 MIS 的重要信息来源和生产计划与调度部门的重要依据 CAPP是企业信息集成中的一个重要环节 4 工艺知识管理 工艺知识就是在企业产品的设计 生产准备 制造和经营管理活动中 贯穿产品全生命周期的与工艺有关的事实 规则 诀窍 各种经验等 显性知识 隐性知识 事实 规律 定律等 经验 诀窍 技巧等 工艺知识管理即对工艺知识进行分类 编码 表达 搜集 存储 检索 发布和挖掘 在此过程中个人和组织可以获得新知识和新经验 为企业技术创新提供技术支持 辅助企业进行决策 工艺知识管理系统框架图 4 2 4材料消耗定额 1 材料消耗定额的组成 是指在一定的生产和技术条件下 生产单位产品或完成单位工作量所必须消耗材料的数量和质量标准 机械产品或零件的材料消耗定额通常是由各种消耗和损耗构成 消耗 损耗 是指在产品的制造过程中 材料有效利用的部分 是指在产品制造过程中损失的部分 工艺性损耗 非工艺性损耗 下料料头 切口损耗等 废品 运输保管过程中的损坏或丢失 2 材料消耗定额的制定 工艺消耗定额 工艺定额W 是指产品净重与工艺性消耗量之和 即有效消耗和工艺性损耗之和 其计算公式为 构成产品或零部件净重所消耗的材料 3 不同毛坯种类的材料消耗定额的制定 主要原材料消耗定额是按毛坯的种类分别计算的 常见的毛坯种类有以下几种 型材材料 棒材材料 板材材料 锻件材料 铸件材料等 锻件消耗定额构成图 例 P88 4 4新产品试制与鉴定 4 4 1新产品试制 一般分为样品试制和小批试制两个阶段 样品试制 小批试制 检验产品结构 性能及主要工艺 验证和修正设计图样 结构工艺性 根据暴露的问题修改图样和技术文件 考验产品的结构 工艺 验证全部工艺文件和全部工作 并对涉及图样再一次进行审查与修改 它是在样品试制的基础上 通过鉴定和修改 根据成批和大量生产的要求 编制全部工艺规程和设计制造全部工装 以保证正式投产的应用 4 4 2新产品鉴定 样品鉴定的主要内容 1 检查产品设计的完整及样品是否符合标准的技术任务书 2 检查样品精度是否符合精度标准 3 检查外观质量 4 检查零件的制造质量 装配质量 磨损情况和材料选用情况 5 检查空运转试验和负荷试验情况 6 对样品的结构 性能 工艺性 可靠性 包括安全和寿命 经济合理性等做出总评价 7 对样品的优缺点做出总评价 小批试制鉴定 还需检查工艺文件的完整性 正确性 统一性以及工艺规程为工艺服务的验证情况 以确定工艺准备工作的完善性 4 5服务设计 4 5 1服务设计概述 服务系统的本质特征 服务不能够存储 接受服务是即时的 服务系统的设计与制造业的差别 1 服务的过程即为产品 制造业不是 2 服务不受到知识产品的保护 3 提供服务者需要接受培训并取得证书 4 服务业改变服务内容快 而制造业不行 5 服务也提供服务时间长 6 服务是可变的 不同的服务人员与不同的顾客效果不同 4 5 2服务系统及其设计 服务系统分类 1 高接触度服务系统 2 低接触度服务系统 3 混合型服务系统 导游 保险等 服务企业的行政管理 银行出纳 服务系统设计的指导原则 1 一致性要求 2 便利性要求 3 稳定性要求 4 结构化要求 与企业运作核心一致 顾客易于与系统交流 有效应对突发状况 具有结构化的特点 服务系统设计矩阵 服务系统矩阵 4 5 3服务蓝图的设计 服务蓝图的概念 就是以简洁明确的方式将服务理念和设计思路转化为服务系统的图示方法 服务系统是指服务组织向顾客提供服务的整个过程和完成这个过程所需要的组合方式 它不仅仅包括前台服务活动的顺序安排 而且还应将后台的支持性活动考虑在内 不仅要将服务者 服务组织的活动列入设计范畴 还把顾客活动及顾客与服务者的相互影响作为重要组成部分 服务蓝图的绘制 服务必须将 流程 与 结构 联系起来考虑 同时也应将顾客的参与和服务提供的系统结合起来 这是服务蓝图的总体设计思路 流程 是由水平方向上的从左至右按时间先后顺序排列起来的行为框表示 结构 在蓝图的垂直方向上表示出来 蓝图的结构层次刚好是传统组织机构图的倒置 一线员工在上 而管理者在下 这体现出直接服务者在服务组织中的作用 某汽车修理厂的服务蓝图 服务蓝图设计要符合两个要求 1 经济性要求经济性是指图上任何两点之间的距离是最短的且无多余路线或行为框 2 对称性要求 对称性则要求把与决策框相关的重要性相等的逻辑路线放在同一行 即每个决策框引出的所有逻辑线都必须平行排列 4 6产品开发的组织管理 4 6 1产品开发组织模式 传统的产品开发模式 1 手工作坊式 2 部门制组织模式 3 矩阵式组织模式 项目管理 就是以项目为对象的系统管理方法 通过一个临时性的专门的柔性组织 对项目进行高效率的计划