三产品开发与工艺设计PPT课件

第三章产品开发与工艺设计 1 本章结构 产品开发概述产品设计工艺设计并行工程 2 一 产品开发概述 全新产品采用新原理 新结构 新技术 新材料等制成 应用新的科学发现和有关的基础研究 应用研究的成果 具有某种科学技术突破而形成的新产品 换代产品采用新的材料 元器件和新的技术制成 性能有飞跃提高的新产品 改进产品采用各种改进技术制造 性能有一定提高的产品 仿制产品市场上已出现而本企业尚未生产过 需借鉴别人的产品设计和工艺技术生产的产品 新产品 在性能 结构 材质和技术特征等方面或多方面比老产品有显著改进和提高 或独创的 具有使用价值和推广价值 可产生明显经济效益的产品 3 新产品开发面临的压力 失败原因 无潜在需求 新产品与当前需求不匹配 营销不利 开发动力 技术推动 市场牵引 同行竞争 新产品开发的关键 找到需求 用技术实现需求 原则 技术与市场匹配 费用高风险大成功率低回报下降侵权等 4 vs 可口可乐新配方的失败 5 苹果AppleLisa电脑的失败 6 创新产品 原材料 知识 制造资源 服务 知识形态 物质形态 微笑曲线 7 产品开发与营销 生产的关系 8 产品的全生命周期 9 产品生命周期 10 11 产品开发的驱动模式 市场驱动的产品开发 根据市场的需要进行产品开发 通过对市场需求的调查分析 对产品的生产成本 技术要求 企业的盈利水平等进行评估后决定是否进行产品开发技术驱动的产品开发 根据技术发展与企业的技术创新结果来进行产品开发 以技术引导消费 12 13 顾客需求层级 该有的都有 就是 对 对 对 这就是我要的 哇 帅呆了 连这个也做得到 基本的需求 Basic 期望的需求 Expects 未说出的需求 Unspoken 惊喜的需求 Exciters 14 产品开发的程序 P58图3 3 预先研究 设计性试制 生产性试制 试生产 15 合作开发 全球化与虚拟化 国际企业产品开发的新特点 强调环保意识 16 二 产品设计 产品设计 产品开发的核心 包括从明确设计任务书开始 到确定产品的具体结构为止的一系列活动 遵循原则 设计用户需要的产品 服务 设计出可制造性强的产品设计强壮型 robustness 的产品 服务 设计绿色的产品 17 设计这玩意儿的人应该自己来用用它 这玩意儿的功能太多 有的功能我从来没用过 面向顾客的设计 18 凌志产品设计改进 一个连续过程 此顾客服务案例发生在路易斯安娜 Louisiana 的凌志汽车行 某位女顾客曾在一周前购买了一辆新车 现在却苦恼地回到了汽车行 她穿着订制的某种品牌的鞋 右脚的鞋跟卡在加速器脚踏板下 加速很困难 最后非常不幸是折断了鞋跟 汽车行服务经理记下了这一问题 并提出赔偿这双鞋 该女士说这将是她最后一次与凌志汽车行打交道 然而一周后 一名来自日本凌志的设计工程师出现在她的家门口 他察看了那双鞋 并做了测量 画下了草图 之后他一句话也未说便告辞了 一个月后 凌志汽车行联系到该女士 并请她将车带入车行 工程师重新设计了加速器踏板确保不会再卡住鞋跟 他们更换了她汽车上的加速器踏板 现在向后安装的踏板已成为凌志的生产标准 19 面向顾客的设计 质量功能展开 QualityFunctionDeployment QFD 是一种将顾客心声引入产品设计和工程设计过程的方法 是市场营销 设计工程 制造工程等职能交叉的团队活动 基本内容 倾听顾客想法 定义顾客对产品的要求并进行分类 确定顾客对不同要求的相对重要程度 分别对其赋予权重 顾客对公司及竞争者产品进行比较与排序 该过程有助于公司确定对顾客重要的产品特性和衡量其产品与其他公司产品的相对关系 最终结果是更好地理解与关注那些需要改进的产品特征 20 QFD的基本结构 21 22 质量屋的基本结构 顾客需求 CustomerRequirements CRs CR1 车门容易关上CR2 车门打开后 在斜坡上保持打开状态CR3 车门容易打开CR4 下雨天车门不漏水CR5 开车时车门没有震动噪音它是用顾客语言描述顾客对产品的实际需求 是最基本的输入 系统考虑客需求并将其融入整个开发过程 对新产品开发成败至关重要 23 顾客需求权重 WeightsofCRs 绝对权重相对权重CR1 77 7 5 3 3 2 0 35CR2 55 7 5 3 3 2 0 25CR3 33 7 5 3 3 2 0 15CR4 33 7 5 3 3 2 0 15CR5 22 7 5 3 3 2 0 10顾客需求权重是QFD规划过程中有效地分配资源和进行决策的重要依据 一般采用AHP 关联分析和模糊加权平均的方法确定 24 评价矩阵 CompetitiveEvaluation XABBestWorstCR1 0 35 1 53 23 8BXCR2 0 25 11 82BXCR3 0 15 3 23 54 2BXCR4 0 15 32 53 3BACR5 0 10 1 83 25BX顾客满意度 1 892 793 46它是用来认识目标市场上各竞争企业的产品在满足某个顾客需求方面的差别 通常以 很满意 满意 不满意 等语言术语来评价结果 25 工程特性 EngineeringCharacteristics ECs EC1 减少关门所需能量 ft lb EC2 增加车门密封性 lb EC3 减少10度斜坡车门保持开放所受力 lb EC4 减少开门所需能量 lb ft EC5 减少车窗噪音 db EC6 提高车门防水性 psi 它是用工程技术人员的语言描述产品或服务的技术特征 如果顾客需求是目标 则工程特性就是手段 工程特性不必是技术方案 但必须是可以度量的 有目标值 一般分为两类 越大越好和越小越好 26 关联矩阵 RelationshipMatrix EC1EC2EC3EC4EC5EC6CR193CR29CR339CR499CR533它是顾客需求与工程特性之间关系的判断矩阵 反映 Whats Hows 一种映射关系 通常以 弱相关 中等相关 强相关 等语言术语来描述顾客需求与工程特性之间相关程度 27 自相关矩阵 CorrelationMatrix EC1EC2EC3EC4EC5EC6EC1 3 39 3EC23EC3 3EC4 3EC5EC6它是QFD的最有特色的部分之一 表征了改善某一工程特性对其它工程特性所产生的影响 可以帮助QFD小组利用同一资源实现多种设计目标 或者产生新的设计方案解决冲突 实现设计创新 通常以 强正相关 强负相关 等语言术语来表达这种自相关性 28 工程特性权重 WeightsofECs EC1EC2EC3EC4EC5EC6CR1 0 35 93CR2 0 25 9CR3 0 15 39CR4 0 15 99CR5 0 10 33绝对权重3 153 152 251 350 301 35相对权重0 270 270 190 120 030 12它可由每个工程特性满足各个顾客需求的总和来获得 在不考虑开发资源的情况下 权重大的工程特性将首先被改进 29 技术评价矩阵 Technicalevaluation EC1EC2EC3EC4EC5EC6X1 5422 83 53 8A3 54 6323 54 3B4 54 844 23 54 4它是从技术角度针对目标市场上的竞争企业同类产品的每个工程特性的技术能力进行评价 一般通过试验获得 30 工程特性目标值 TargetValuesofECs EC1EC2EC3EC4EC5EC6X new1112637063 ft lb lb lb lb ft db psi 确定工程特性目标值是一个复杂的优化过程 目前主要依靠产品开发人员经验 采用主观的 启发式方法来确定 31 价值工程 定义 通过集体智慧和有组织的活动对产品或服务进行功能分析 使目标以最低的总费用 寿命周期费用 可靠地实现产品或服务的必要功能 从而提高产品或服务的价值 商品的功能与成本之间的关系要设计出物美价廉的产品 必须认识到 用户需要的不是产品本身 而是它的功能 并且是按照功能的必要程度来付款的 因此要以研究用户对产品所要求的功能为基础进行产品设计 美国通用电器公司采购工程师麦尔斯 L D Miles 32 产品的寿命周期费用用最低的寿命周期费用实现产品的必要功能 使用户和企业都得到最大的经济效益 产品的寿命周期费用是指产品从开发 设计 制造 使用 维修直至报废的经济寿命周期的总费用 33 生产费用曲线 使用费用曲线 F 寿命周期总费用曲线 O C 费用 F 功能 Cmin 34 功能不变 降低成本 成本不变 提高功能 功能提高 同时降低成本 功能与成本同时提高 但功能提高的幅度比成本大 功能与成本同时降低 但成本降低的幅度比功能大 价值及提高价值的途径 V F C V F C 35 基本步骤 详细步骤 对应的问题 功能定义 l 对象选择2 收集情报3 功能定义4 功能整理 1 这是什么 2 这是干什么用的 功能评价 5 功能成本分析6 功能评价7 选定功能改进对象 3 它的成本是多少 4 它的价值是多少 制定改善方案 8 创造9 概略评价10 具体化11 详细评价12 提案 5 有其他方法实现这个功能吗 6 新方案的成本是多少 7 新方案能满足功能要求吗 价值工程的程序 36 价值分析 V 1时 说明零部件功能与成本相当 是合适的 如果V偏离1较远 则说明功能与成本不相当 需要作为价值工程的改进对象 加以分析研究和改进 V 1 说明成本对于所实现的功能来说偏高 应降低成本 这个零部件可以选为改进对象 V 1 说明零部件功能高 成本低 此时应检查这个零部件的功能是否达到了要求 若未达到 也应作为价值工程的改进对象 37 习题 某企业为了对风扇产品进行改造 决定采用价值工程方法对其电风扇进行价值分析 电风扇主要由机头 网页 控制系统和座柱四个部分组成 电风扇的功能主要有四个方面 鼓风 节能 美观 定时 目前该型号电风扇的总成本是200元 公司希望根据电风扇的功能进行成本的调整 要求把成本降低到150元 请完成下表的空白处 并根据结果指出价值工程活动的重点与方向 38 面向可制造可装配性的设计 公理一 在设计中必须保持产品及零部件功能的独立性公理二 在设计中必须使产品及零部件的信息量为最少主要做法 使构成产品的零件数量最少 使每个零件的功能尽可能多 发展模块化的设计 使设计标准化 选择易于装配的紧固件 在装配中尽量减少调整 使设计的零件易于定位 39 如何进行面向可制造与可装配性的设计 减少零部件数 简化产品结构三条检验标准 在产品使用过程中 该部件与其他已装配的部件间是否发生相对运动 该部件是否必须使用不同的原材料或与已装配部件分离 在调整与维护时 零部件是否必须与其他零部件相分离 40 目前的设计由19个零件组成 两个主要零部件电机和传感器 八个主要零件外壳 基座 两个套管 两个支脚 一个塑料套管和底板 九个螺钉 电机驱动器的设计应用 产品图 41 42 标准检验与分析 基座 由于它是第一个安装的部件 没有其他部件可与其合并 故理论上为必要部件 套管 不符合第二条标准 理论上基座与套管可使用同质材料 电机 电机是向供应商购买的部装件 标准不适用 电机螺钉 2个 在多数情况下 不需要独立的紧固件 因为可以进行紧固设计 如将部件夹到位 传感器 这也是个标准部装件 紧固螺钉 同电机螺钉 它不必要 支座 2个 不符合标准2 应并入基座中 底板 应当是独立的 便于拆卸 底板螺钉 2个 不必要 塑料套 可使用相同材料 因此合入底板中 外壳 与底板合并 外壳螺钉 4 不必要 由上述分析 如果电机与传感器部装件能夹住或固定到基座上 并且设计一个塑料外壳卡在电机上 就会仅有4个零部件 而不是19个 43 面向环境的产品设计 44 45 三 工艺设计 工艺方案制定确定工艺原则确定工艺上达到的技术指标确定产品的各类加工的关键 必须具备的物质条件和所采取的措施确定产品加工的工艺路线 产品加工车间的划分和零件的分布等规定工艺规划编制的要求 形式确定产品加工的组织方式与外协关系工艺方案的有关技术经济分析 46 工艺规程编制工艺过程卡 对零件的全部制造过程进行粗略的描述 包括工艺路线 车间与工序的名称 使用的设备与工艺装备等工序卡片 按零件的每一道工序编写 详细规定了每一道工序的操作细节与要求 工艺守则 规定了操作的要领与注意事项 47 电动机轴 表面3 表面1 表面 表面1和3需要磨削 但首先要进行车削加工 键槽 根据给定的条件采用立铣或卧铣长轴 加工之前要下料 由于是长轴 必须在两端打中心孔 要进行电动机轴的加工 需要选择的加工方法和加工顺序为 下料 钻中心孔 粗车 精车 铣键槽 磨削外圆 48 四 并行工程 并行工程 对产品及其相关过程 包括制造和支持过程 进行并行 一体化设计的一种系统化的工作模式 这种方法要求产品开发人员从产品设计开始就考虑产品整个生命周期 从概念构思到产品报废 的各个阶段的所有因素 它强调产品设计 工艺设计 分析 制造 装配 市场销售和其他各种活动之间的信息集成与功能集成 49 产品生命周期费用分布情况 50 51 并行工程的基本思想 设计时同时考虑产品生命周期的所有因素 设计过程中各种活动并行交叉进行 与产品生命周期有关的不同领域的技术人员的全面参与 并行工程的基本原则 用短的信息反馈取代长信息反馈 用并行渐进取代串行渐进 用系统的思考方法取代孤立的思考方法 52 概念设计 产品设计 工艺设计 试制 概念设计 产品设计 工艺设计 试制 串行过程 并行过程 53 并行工程产品开发团队 54 并行工程的支撑技术 计算机辅助设计