生产运作管理-产品开发和技术选择课件(PPT 66页).ppt

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 2产品设计与开发阶段4 3生产流程设计与选择4 4并行工程 产品开发组织的新方法 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 1 新产品 服务开发是实现企业竞争战略的需要 2 技术进步越来越快 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 3 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 4 产品研制开发的难度越来越大 5 可持续发展的要求 第四章产品开发和技术选择 定制的历史 据 左传 定公十年 记载 有礼仪之大 故称夏 有服章之美 谓之华 简单来说 马王堆汉墓中的那两件素纱禅衣就该是中国最早的定制服 袖长1 9米 衣长1 28米 重量不超过一两 薄如蝉翼 轻若烟雾 要知道丝绸是动物蛋白质的编织物 极易腐烂 所以除此以外 这个世界上还没有像素纱禅衣一样完整保存2000年的丝织品 所以说中国自汉代以来就有了定制 这种定制 从面料 工艺 时间和服务上都要求甚严 只有达官贵人们才能购买和享受定制的衣服 4 1 2新产品 服务开发的重要性 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 4 1 2新产品 服务开发的重要性 产品设计占总开发时间的比例 60 企业的产品研发等技术活动影响着产品的成本 质量和制造的效率 不同的产品开发阶段改变设计对成本的影响 4 1 3现代企业的研究与方法 1 研究与方法的分类研究与方法 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 创建基础性只是的工作 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 4 1 3现代企业的研究与方法 R D领域的选择 其目的是发现能够最适度发挥企业资本收益 提高企业竞争力的事业领域 并对如何发挥新产品 新事业的各种机会进行探索 如下图所示 从企业的现有技术和现有市场向新事业领域的探索可以分为4种类型 1 在现有事业领域 依靠现有的技术开发多种类型或规格产品 以扩大现有的市场 2 向现有市场推出用新技术开发的新产品 将市场细分为不同的层次或群体 3 将利用现有技术的产品打入新市场 4 用新技术开发新产品 并开辟新的市场 R D领域选择类型示意图 从两个坐标轴来看 产品研发的动力有两种 市场驱动型和技术驱动型 市场驱动型是指按照needtheory方式 根据市场的需求开发新产品 即通过市场调查了解需要什么样功能和技术内容的新产品 按照新产品的要求 对其生产技术 价格 性能等方面的特性进行研究 再通过对该新产品的销售预测决定如何研发 技术驱动型是指按照seedtheory的方式进行新产品的研发 即从最初的科学探索出发 按照新发现的科学原理来开发新产品 不同的研发项目其影响因素是不同的 采用的策略和方式也就不尽相同 一般来说 R D可以采用以下3种方式 1 独立研发方式2 委托研发方式3 共同研发方式 2 新产品的分类新产品的概念新产品 就是指在产品性能 结构 材质 用途或技术性能等一方面或几方面具有先进性或独创性的产品 先进性是指运用了新原理 新结构 新技术 新材料产生的先进性 或是由已有技术 经验技术和改进技术综合产生的先进性 独创性是指运用新技术 新结构 新材料所产生的全新产品 或在某一市场范围内属于全新产品 4 1 3现代企业的研究与方法 2 新产品的分类新产品是指在技术 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 模仿新产品 是指市场上已经存在而企业没有生产过的产品 或其他地区已经存在而在本地是第一次生产的产品 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 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 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 4 1 3现代企业的研究与方法 3 新产品开发面临的压力 障碍 3000 1缺乏大量有效的新产品构思 资金短缺 市场细分而导致市场难以达到必要的市场规模 激烈的市场竞争使新产品开发的风险增大 仿制和假冒产品的迅速出现 给新产品的开发效益将会带来很大损失 4 1 3现代企业的研究与方法 4 2产品设计与开发阶段 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 4 2产品设计与开发过程 产品设计的定义产品设计是指确定产品的用途 功能 规格 结构 技术指标和经济指标的一系列活动 其结果通过图纸 产品规格书 制造规格书 零件和材料明细表及其他技术文件表现出来 作为企业组织产品生产的技术依据 4 2产品设计与开发阶段 企业为什么要进行产品设计 产品设计的压力来源于顾客 竞争者 供应商 政府或企业自己 1 顾客对产品的不满有时可能会直接向企业抱怨 而有时却间接地从销售量下降中反映出来 2 在竞争激烈的市场中 一个企业推出更好的新产品将会影响到其他竞争者的行为 它们必然会重新审视自己产品的设计 持续的竞争就这样展开了 3 供应商推出一种新的材料 零部件或元器件 如果你不采用而你的竞争者采用了 你就会落后 从而失去市场 4 政府的法令法规也会使企业改变产品设计 5 有时候企业自己也会否定自己的产品设计 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 协调结果 中间结果 中间结果 干预指令 4 2产品设计与开发阶段 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 4 2产品设计与开发阶段 4 2 1产品构思 4 2产品设计与开发阶段 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 N N Y Y CAD 4 2产品设计与开发阶段 4 2产品设计与开发阶段 4 2 2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 4 2产品设计与开发阶段 4 2 2结构设计过程 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 产品结构 一 产品结构的概念产品结构是指企业能向市场提供的产品的种类和各种产品所包含的品种数量所构成的组合 产品结构用产品线来衡量 产品线是指企业能够生产不同品种产品的数量 企业能生产多少种产品 就拥有多少条产品线 产品线的多寡称为产品线的宽度 每条产品线包含的系列产品的数量称为产品线的深度 产品结构 1 产品线宽度对企业的影响 1 企业拥有的产品线越宽 经营失败的风险就越小 2 产品线越宽 资源的使用就越分散 经营利润率也就越低 2 企业产品线深度对企业影响 1 增加产品线的深度 可以加大企业的市场覆盖面 增强企业对于市场变化的应变能力 增强了企业的生存能力 2 增加产品线深度使企业不能有效集中资源于最盈利的产品型号上 使企业整体盈利水平的降低 产品结构 二 产品结构选择应考虑的因素1 产品线宽度 1 产品生命周期的长短 2 产品生命周期的分布 3 市场竞争的激烈程度 4 人均收入的增加速度 5 供应商推陈出新的速度 6 企业应变能力的大小 产品结构 二 产品结构选择应考虑的因素2 产品线深度 1 目标市场的消费层次 如果目标市场消费者的收入差距较大 消费层次就比较多 产品线就可深一些 反之 就应该浅一些 2 加深产品线所需增加的投入与所能增加的收入的比较 3 产品线深度的延伸方向 增加产品线的深度 有上延 下延和两端延伸3种型式 产品结构 例如 某种产品有普及型 标准型 豪华型和超豪华型4种规格 分别占总销量的比例如表4 1 4 2所示 表4 2 表4 1 产品结构 例 某数码照相机厂商的一条相机产品线拟增加一个型号 已知若增加该型号产品在两年内需增加固定成本 如表4 3所示 单台相机的变动成本为40元 销售价格100元 估计年销售量为6000台 该型号相机的生命周期为2年 问 是否应该增加这个型号的相机 表4 3 4 2产品设计与开发阶段 4 2 3工艺设计过程 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 4 2产品设计与开发阶段 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 4 2 3工艺设计过程 4 2产品设计与开发阶段 4 2 3产品设计原则和绩效评价 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 4 3生产流程设计与选择 4 3 1生产流程的分类 按产品进行的生产流程例纺织 棉花 粗纱 细纱 布粗纺精纺织布按加工路线进行的生产流程按照工艺特征建立生产系统 将完成相同工艺的同类设备和工人集中在一起 完成相同工艺的加工任务 按项目进行的生产流程 4 3生产流程设计与选择 4 3 2产品 流程矩阵 单件非标准化 多品种小批量 有限品种大批量 大批量标准化 生产流程 产品 多品种小批量型 重复性成批生产型 间歇式 装配流水线型 连续生产型 广告飞机 中型机器食品加工 家用电器 化工造纸 丧失高效率 损失应变能力 柔性单位成本 高 低 4 3生产流程设计与选择 4 3 3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 服务生产系统的选择服务生产系统设计矩阵大低销生售产机效会率小高 隔离式系统 半开放式系统 开放式系统 根据顾客需求提供服务 面对面较深入接触 面对面简单接触 电话接触 现场技术服务 邮政服务 弱强 自制 外购决策 一家企业正在决定是自己生产还是外购某种零件 零件的供应渠道比较稳定 每件12元 若由自己生产 需要投资15万元 单位可变成本是8元 零件的年需要量为20000件 生产期为一年 给定以上数据 该企业应当自制还是外购这种零件 4 3生产流程设计与选择 4 3 4生产流程选择决策 批量品种品种 产量变化与生产流程形式的关系 对象专业化大量生产 对象专业化批量生产 成组生产单元 工艺专业化 例 对象专业化生产系统投资225万元 成组生产单元投资为111万元 工艺专业化生产系统投资50万元 选择最佳生产流程 费用 万元 22511050产量 万件 不同生产流程方案的费用变化 工艺专业化 成组生产单元 对象专业化 10 25 盈亏平衡点又称零利润点 保本点 盈亏临界点 损益分歧点 收益转折点 通常是指全部销售收入等于全部成本时 销售收入线与总成本线的交点 的产量 以盈亏平衡点的界限 当销售收入高于盈亏平衡点时企业盈利 反之 企业就亏损 盈亏平衡点可以用销售量来表示 即盈亏平衡点的销售量 也可以用销售额来表示 即盈亏平衡点的销售额 公式 按实物单位计算 盈亏平衡点 固定成本 单位产品销售收入 单位产品变动成本 按金额计算 盈亏平衡点 固定成本 1 变动成本 销售收入 固定成本 贡献毛益率 练习 1 企业投资建设一个新的生产设施 投资规模有两种选择 一是固定投资200万元 单位可变成本是50元 二是投资60万元 单位可变成本90元 投资周期一样 单位产品市场价格是150元 请计算 两种方案的盈亏平衡点 如果预期市场需求量是20000件 哪种方案比较好 练习 工厂修建厂房有大 中 小三种投资规模选择 各自的固定成本 可变成本和产出能力如下表所示 产品的销售价格是1500元 吨 大 中 小三种投资规模的盈亏平衡点 如果年需求是20万吨 应该选择哪种工厂规模 经营杠杆对生产过程设计的作用费用产量不同生产流程方案的经营杠杆 销售收入 成组生产单元的成本曲线 对象专业化形式的成本曲线 BE1 EP BE2 需求 结构设计 工艺设计 制造 b 并行过程 a 串行过程 4 4并行工程 4 4 1串行的产品设计方法 4 4并行工程 4 4 1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 4 4并行工程 4 4 1串行的产品设计方法 关于串行产品开发过程存在的首要问题是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存在的问题主要有 各下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计 加入设计的阶段越早 降低费用的机会越大 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和矛盾降低了产品整体开发过程的效率 4 4并行工程 4 4 2并行的产品设计方法 并行的产品设计方法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 该方法力图使产品开发者从一开始就考虑到产品全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 4 4并行工程 4 4 2并行的产品设计方法 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 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 4 4并行工程 4 4 2并行的产品设计方法 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 4 4并行工程 4 4 2并行的产品设计方法 并行产品开发的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 4 4并行工程 4 4 3并行工程技术 虚拟技术面向并行工程的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 4 4并行工程 4 4 3并行工程技术 DFX是DesignforX 面向产品生命周期各环节的设计 的缩写 其中X代表产品生命周期的某一环节或特性 4 4并行工程 4 4 3并行工程技术 DFX主要包括 可制造性设计DFM DesignforManufacturability 可装配性设计DFA DesignforAssembly 可靠性设计DFR DesignforReliability 可服务性设计DFS DesignforServiceability 可测试性设计DFT DesignforTest 面向环保的设计DFE DesignforEnvironment等 4 4并行工程 4 4 3并行工程技术 DFx设计不仅是一个技术工作 还是一个管理工作 因为DFx的实施必须有流程的保证和平台的支撑 只有流程建立了 节点定义了 人员责任明确了 技术积累达到了 DFx的工作才能落实 当我们在产品研发中贯彻了DFx的思想与方法 我们会看到以下的改进 产品研发周期显著缩短 产品成本降低 花费在中途废止项目上的费用明显减少 产品质量与可靠性普遍提高 客户满意度不断提升 电子产品传统设计流程与DFx设计流程的对比 思科公司基于DFX设计的产品开发流程 4 4并行工程 集成产品开发 IntegratedPro