生产系统设计 1

1、-1-(Nov. 2005)生产系统设计陆志强陆志强上海交通大学动力与机械工程学院上海交通大学动力与机械工程学院工业工程系工业工程系生产系统设计生产系统设计-2-(Nov. 2005)生产系统设计绪论绪论几个概念几个概念生产研究发展史生产研究发展史生产系统建模生产系统建模-3-(Nov. 2005)生产系统设计几个概念几个概念什么是生产？什么是生产？生产生产是将是将自然（或精神）资源自然（或精神）资源转化为转化为有用物（产品有用物（产品或服务）或服务）的活动。的活动。 生产是人类谋求生存的一种活动。生产是人类谋求生存的一种活动。 有用物有用物便是财富。因此，人类的生产活动为社会便是财富。因此，

2、人类的生产活动为社会创造了巨大的物质和精神财富。创造了巨大的物质和精神财富。-4-(Nov. 2005)生产系统设计几个概念几个概念什么是产品？什么是产品？产品产品是生产的目的物或结果。是生产的目的物或结果。具有规定功能与性能的成品。具有规定功能与性能的成品。 产品可以是产品可以是物质的物质的，如机器、日用品等。，如机器、日用品等。 产品也可以是产品也可以是精神的精神的，如娱乐、服务等。，如娱乐、服务等。 有形的有形的财富称作财富称作产品产品。 无形的无形的财富称为财富称为服务服务。对于有用物，实际上存在着对于有用物，实际上存在着争论争论： 凡是凡是可出售的可出售的，就是有用的。，就是有用的。

3、 凡是凡是有用的有用的，它就隐含着是，它就隐含着是有益的有益的。 其实这两种说法都不正确。所谓有益或有用，还和人们其实这两种说法都不正确。所谓有益或有用，还和人们的道德和法律观念相关。的道德和法律观念相关。-5-(Nov. 2005)生产系统设计几个概念几个概念什么是生产过程？什么是生产过程？生产过程生产过程就是将资源转化为有用物的过程。就是将资源转化为有用物的过程。 过程则是上述转化的一种过程则是上述转化的一种有组织有组织的工作步序。的工作步序。 生产过程不只是在工厂，也可以在实验室、办公生产过程不只是在工厂，也可以在实验室、办公室、大棚下，露天或田野上进行。室、大棚下，露天或田野上进行。

4、生产过程可以由一个人或一群人协同进行。生产过程可以由一个人或一群人协同进行。-6-(Nov. 2005)生产系统设计几个概念几个概念什么是生产过程？什么是生产过程？当前人类正面临着当前人类正面临着严峻的生存问题严峻的生存问题 资源严重短缺资源严重短缺 环境急剧恶化环境急剧恶化为此，必须立即贯彻为此，必须立即贯彻“可持续发展可持续发展”的战略方针；也即：的战略方针；也即：必须严格必须严格节约资源节约资源，杜绝浪费；，杜绝浪费；保护环境保护环境，不使污染。，不使污染。否则，生产难以为继。否则，生产难以为继。-7-(Nov. 2005)生产系统设计几个概念几个概念什么是生产系统？什么是生产系统？生产

5、系统是一种策划过程。经过生产系统才能使生产要素转生产系统是一种策划过程。经过生产系统才能使生产要素转化成有用的产品。化成有用的产品。系统系统是为达到一定目的，由两个以上相互联系的组成要素是为达到一定目的，由两个以上相互联系的组成要素所构成的有机整体。系统的特点：所构成的有机整体。系统的特点：目的性目的性：系统各要素须为共同目的而联结成一体。：系统各要素须为共同目的而联结成一体。整体性整体性：表现为系统的整体功能，而非要素各自功能。：表现为系统的整体功能，而非要素各自功能。关联性关联性：各要素能组成一系统，实乃彼此互相联系，：各要素能组成一系统，实乃彼此互相联系，互相作用，互相影响的结果。互相作

6、用，互相影响的结果。适应性适应性：能适应外部环境变化，并保持系统最佳状态。：能适应外部环境变化，并保持系统最佳状态。-8-(Nov. 2005)生产系统设计几个概念几个概念什么是生产系统？什么是生产系统？转化过程转化过程输入输入输出输出岁入岁入不变成本不变成本可变成本可变成本服务技能能量知识，服务处理数据产品机床材料有用物有用物转变转变要素要素生产系统示意生产系统示意-9-(Nov. 2005)生产系统设计几个概念几个概念什么是生产系统？什么是生产系统？-10-(Nov. 2005)生产系统设计生产系统生产系统使生产活动与变换过程得以实现的手段。它的使生产活动与变换过程得以实现的手段。它的构成

7、与变换过程中的物质转化过程和管理过程相对应，构成与变换过程中的物质转化过程和管理过程相对应，包括一个包括一个物质系统和一个管理系统物质系统和一个管理系统。 物质系统是一个实物质系统是一个实体系统，主要由各种设施、机械、运输工具、仓库、信体系统，主要由各种设施、机械、运输工具、仓库、信息传递媒介等等组成。管理系统主要是指生产运作系统息传递媒介等等组成。管理系统主要是指生产运作系统的计划和控制系统，以及物质系统的设计、配置等问题。的计划和控制系统，以及物质系统的设计、配置等问题。其中的主要内容是信息的收集、传递、控制和反馈。其中的主要内容是信息的收集、传递、控制和反馈。 以它的以它的效率、效益与效

8、用效率、效益与效用来衡量。来衡量。 企业组织企业组织创造的价值创造的价值就是通过其产出的产品或提供的就是通过其产出的产品或提供的服务体现出来的。服务体现出来的。 什么是生产系统？什么是生产系统？几个概念几个概念-11-(Nov. 2005)生产系统设计什么是生产系统？什么是生产系统？几个概念几个概念生产系统中的生产系统中的输入、转化和输出输入、转化和输出 一种一种输出输出，通常需要，通常需要若干类型的输入若干类型的输入； 工业生产过程中的工业生产过程中的输入输入，往往属于，往往属于可变费用可变费用； 它的它的转化转化设施，则与设施，则与不变费用不变费用有关有关； 它的它的输出输出产生产生岁入岁

9、入。所谓所谓利润利润便是便是： 取决于不变与可变两者费用对岁入的关系取决于不变与可变两者费用对岁入的关系； 换言之，是输入与转化对输出的关系。换言之，是输入与转化对输出的关系。 利润利润 岁入岁入（不变费用不变费用可变费用可变费用） 总收入总收入总支出总支出。-12-(Nov. 2005)生产系统设计什么是生产系统？什么是生产系统？几个概念几个概念生产系统生产系统运作所需的资源运作所需的资源 5P 人员人员( (P People) eople) 直接与间接参与生产的人员。直接与间接参与生产的人员。 工厂工厂( (P Plant) lant) 包括直接与间接的生产部门。包括直接与间接的生产部门。

10、 零件零件( (P Parts) arts) 指生产进程中的所有物料。指生产进程中的所有物料。 工艺工艺( (P Process) rocess) 完成生产所需的设备和工艺过程完成生产所需的设备和工艺过程 计划控制计划控制( (P Planning & Control) lanning & Control) 系统运行所需的系统运行所需的过程控制和信息管理。过程控制和信息管理。-13-(Nov. 2005)生产系统设计什么是生产系统？什么是生产系统？几个概念几个概念生产系统中的生产系统中的转化转化 物理的转化，如：产品制造；物理的转化，如：产品制造； 位置的转化，如：物料运输；位

11、置的转化，如：物料运输； 交换的转化，如：零售买卖；交换的转化，如：零售买卖； 储存的转化，如；仓库存放；储存的转化，如；仓库存放； 生理的转化，如：医疗保健；生理的转化，如：医疗保健； 信息的转化，如：远程通讯。信息的转化，如：远程通讯。-14-(Nov. 2005)生产系统设计什么是生产系统？什么是生产系统？几个概念几个概念上述各种转化，并非互斥。有时一个系统可能上述各种转化，并非互斥。有时一个系统可能同时兼有几种转化。例如：同时兼有几种转化。例如：百货公司百货公司可以有：可以有： 信息转化信息转化：购物者向售货员询问商品价：购物者向售货员询问商品价格和质量。格和质量。 储存转化储存转化：

12、商品以库存形式存：商品以库存形式存放在仓库内，需要时取出。放在仓库内，需要时取出。 交换转化交换转化：售货员将商品出售给顾客。：售货员将商品出售给顾客。 位置转化位置转化：将商品从仓库取出后陈列在：将商品从仓库取出后陈列在货架上。货架上。-15-(Nov. 2005)生产系统设计什么是生产系统？什么是生产系统？几个概念几个概念输入输入系统基本输入运作资源基本转化典型输出医院病人医生，护士，设备，药物保健治疗恢复健康的人餐厅饥饿的顾客食物，厨师，设备，餐具，服务员烹饪，环境吃饱了的顾客汽车厂原材料设备，工具，工人，制造装配高品质的汽车大学高中毕业生教师，教材，教室，设备传授知识有教养的人百货公司

13、购物者橱窗，货架，柜台，售货员吸引顾客满意的购物者配售中心待分配物品货架，周转箱，运输车存储分配受货单位-16-(Nov. 2005)生产系统设计生产研究生产研究对生产活动和变换过程及它的组织、计划与控对生产活动和变换过程及它的组织、计划与控制的研究。制的研究。 生产研究的生产研究的主要内容主要内容为：为： 研究生产活动的效率，效益和效用。研究生产活动的效率，效益和效用。 研究从低值投入到高值产出的转化过程。研究从低值投入到高值产出的转化过程。 研究投入产出，产生效用，变成财富。研究投入产出，产生效用，变成财富。 并行工程（并行工程（Concurrent Engineering, CE)、MR

14、P、MRPII、OR、CAD/CAM 改善（改善（Continuous Improvement, CI)、统计过程、统计过程控制（控制（Statistical Process Control, SPC)、全面质量管、全面质量管理（理（Total Quality Management, TQM)什么是生产研究？什么是生产研究？几个概念几个概念-17-(Nov. 2005)生产系统设计-18-(Nov. 2005)生产系统设计-19-(Nov. 2005)生产系统设计生产系统及其研究内容生产系统及其研究内容顾客与市场顾客与市场顾客与市场顾客与市场市市 场场销销 售售研究开发研究开发产品设计产品设计

15、市场营销市场营销产品设计产品设计工艺设计工艺设计生生 产产生产生产顾客订货顾客订货需需 求求促销促销响应响应生产订单生产订单产品产品技术规格技术规格新产品概念新产品概念生产系统生产系统工艺过程设计工艺过程设计设施平面布置设施平面布置工作设计工作设计几个概念几个概念-20-(Nov. 2005)生产系统设计生产研究史的简要回顾生产研究史的简要回顾几个概念几个概念人类之有今天的生产成就，主要得益于自古至今坚持不懈人类之有今天的生产成就，主要得益于自古至今坚持不懈的的生产研究生产研究。只要有生产活动，就一定会有生产研究。学。只要有生产活动，就一定会有生产研究。学习生产系统设计，应该了解习生产系统设计

16、，应该了解生产及其研究的发展史生产及其研究的发展史。 中世纪生产的特点中世纪生产的特点个体个体为主的为主的体力劳动体力劳动。 1818世纪生产的特点世纪生产的特点蒸汽机的出现，有可能使蒸汽机的出现，有可能使机器代替体力机器代替体力。出现以零件出现以零件互换性制造互换性制造为特征的为特征的工厂制度工厂制度。产业革命的崛起，引发出许多产业革命的崛起，引发出许多现代管理问题现代管理问题。-21-(Nov. 2005)生产系统设计生产研究史的简要回顾生产研究史的简要回顾几个概念几个概念1919世纪初叶世纪初叶，当时的生产情形：，当时的生产情形： 广泛使用童工（广泛使用童工（5 5 1212岁），每天工

17、作岁），每天工作12121313小时，甚至小时，甚至还要加班。还要加班。 工作地单调乏味，缺乏安全。工作地单调乏味，缺乏安全。 管理部门把人的柔性等同于机器。管理部门把人的柔性等同于机器。 用极其残暴的方式强制实行降低成本的方针。用极其残暴的方式强制实行降低成本的方针。这时也产生许多新的生产理念：这时也产生许多新的生产理念： 按车间布置工厂。按车间布置工厂。 劳动有了分工。劳动有了分工。 物流有序化。物流有序化。 改善成本核算。改善成本核算。 实行激励工资。实行激励工资。-22-(Nov. 2005)生产系统设计生产研究史的简要回顾生产研究史的简要回顾几个概念几个概念2020世纪，世纪，奠定了

18、生产研究的科学基础。其中许多人作出巨大奠定了生产研究的科学基础。其中许多人作出巨大贡献：贡献： Frederick W. Taylor，他把自己的生产研究称作他把自己的生产研究称作科学管理科学管理。其中的要点为：其中的要点为： 按科学管理原理，确定工人的按科学管理原理，确定工人的每日工作定额每日工作定额。 将管理与劳动区分开来，前者如计划、组织、人事、控制将管理与劳动区分开来，前者如计划、组织、人事、控制等；后者是指体力劳动。使雇员与工作相适应；提供适当的等；后者是指体力劳动。使雇员与工作相适应；提供适当的训练；提供正确的工作方法与工具；建适当的激励机制。管训练；提供正确的工作方法与工具；建适

19、当的激励机制。管理者则将上述原理运用于生产系统日常运作中，以理者则将上述原理运用于生产系统日常运作中，以不断改进不断改进工作工作。 工人应不折不扣地执行经理的意志。工人应不折不扣地执行经理的意志。-23-(Nov. 2005)生产系统设计生产研究史的简要回顾生产研究史的简要回顾几个概念几个概念 Taylor 的思想曾引起争论；的思想曾引起争论；反对者反对者认为，一味强调工效认为，一味强调工效会使工业陷入非人境地。会使工业陷入非人境地。支持者支持者认为，这是新工业时代必然认为，这是新工业时代必然的逻辑结果。的逻辑结果。 Henry L. Gantt，他是，他是Taylor的助手。运用的助手。运用

20、Taylor的分析的分析方法，他创造了有名的方法，他创造了有名的Gantt图图 又称又称作业进度指示图表作业进度指示图表，使生产作业得以有序化。使生产作业得以有序化。 Frank & Lillian Gilbreth，他们俩是夫妻。一位是机械他们俩是夫妻。一位是机械工程师，一位是心理学家。两人结合，开创了工程师，一位是心理学家。两人结合，开创了工效学工效学。他们。他们进行了进行了时间动作研究时间动作研究( ( Time-Motion Study) )；将；将电影技术电影技术用于用于作业研究作业研究。-24-(Nov. 2005)生产系统设计生产研究史的简要回顾生产研究史的简要回顾几个概

21、念几个概念2020世纪世纪 20 - 3020 - 30年代，年代，生产日益复杂，生产过程并非始终稳生产日益复杂，生产过程并非始终稳定如常，为此，需对其进行控制。定如常，为此，需对其进行控制。 Hawthone，他发现劳动生产率并非与物质刺激及工作条他发现劳动生产率并非与物质刺激及工作条件改善成正比。件改善成正比。精神因素精神因素有时也对有时也对生产率生产率有影响。有影响。 Walter Shewart，提出，提出统计过程控制统计过程控制( (SPC) )法法, ,从而能积从而能积极预防废品产生。极预防废品产生。 Henry Ford，首先提出了大量生产的，首先提出了大量生产的流水作业法流水作

22、业法。-25-(Nov. 2005)生产系统设计生产研究史的简要回顾生产研究史的简要回顾几个概念几个概念2020世纪世纪4040年代（二战期间）年代（二战期间），这时出现多学科协同对系统进，这时出现多学科协同对系统进行研究。行研究。 运筹学运筹学。英国在二战中为解决大兵团作战时的给养补给。英国在二战中为解决大兵团作战时的给养补给问题，聚集多个学科的专家进行集体研究，而发展出一门新问题，聚集多个学科的专家进行集体研究，而发展出一门新的的“运筹学运筹学”（OR: Operations Research）学科。如今用于）学科。如今用于生产管理，供决策时定量分析用。生产管理，供决策时定量分析用。-26

23、-(Nov. 2005)生产系统设计生产研究史的简要回顾生产研究史的简要回顾几个概念几个概念2020世纪世纪5050年代以来年代以来 计算机技术。已经渗入生产活动的各个环节。如：各种计算机技术。已经渗入生产活动的各个环节。如：各种CAX技术已广泛应用于生产中。技术已广泛应用于生产中。自动化技术。自动化技术。单机单机自动化、自动化、系统系统自动化、自动化、柔性柔性自动化。自动化。-27-(Nov. 2005)生产系统设计年代概念工具与方法创建人10 - 20年代科学管理原理流水作业线经济批量时间研究与工作研究动作研究活动规划表订货管理的EOQF.W.TaylorF.Gilbreth夫妇H. Fo

24、rd & H. GanttF.W. Haris30年代质量管理霍桑实验（工人动机）抽样检验与统计表工作活动抽样分析Shewhart, Dodge & RomigMayo & Tippett40年代复杂系统多约束方法线性规划，单纯形法OR研究小组，Dantzig50 60年代运筹学的进一步发展仿真，排队论，决策论，数学规划，PERT, CPM欧美等国众多研究者70年代计算机的广泛应用服务数量与质量车间计划、库存控制、预测、项目管理、MRP服务部门的大量生产计算机制造商倡导Olicky & WightMcDonald 连锁餐馆2020世纪生产研究的发展简史世纪生产研

25、究的发展简史几个概念几个概念-28-(Nov. 2005)生产系统设计-29-(Nov. 2005)生产系统设计-30-(Nov. 2005)生产系统设计-31-(Nov. 2005)生产系统设计年代理念工具与方法创始人80年代制造策略JIT, TQC, 工厂自动化同步制造作为竞争武器的策略方法看板管理, 全面质量管理CIM, 机器人,CAD/CAM瓶颈分析，约束优化理论Harvard 商学院Toyoda, Deming, Juran美，德，日等国工程师Glouyad(（以）90年代全面质量管理(TQM)企业过程重组(BPR)电子企业供应链管理ISO9000, CE, CI基本变化图Inter

26、net, WWWSAP/R3, 客户/服务器软件ISO, ASQCMichael Harmer美国政府, 微软公司NetscapeSAP与ORACLE公司2020世纪生产研究的发展简史世纪生产研究的发展简史( (续续) )几个概念几个概念-32-(Nov. 2005)生产系统设计概述概述生产系统建模生产系统建模生产发展导致生产系统日益复杂。为要更精确、更科学地进生产发展导致生产系统日益复杂。为要更精确、更科学地进行研究，人们将物理学中所用的研究方法引入生产研究中。行研究，人们将物理学中所用的研究方法引入生产研究中。 物理学的研究方法：物理学的研究方法： 将物理学的研究方法转化为将物理学的研究方

27、法转化为系统科学系统科学的研究方法：的研究方法： 实实 验验观观 察察假假 设设验验 证证实实 验验构造模型构造模型操操 纵纵解解 释释-33-(Nov. 2005)生产系统设计概述概述生产系统建模生产系统建模模型模型是客观真实世界的复映是客观真实世界的复映(Replica)或抽象或抽象(Abstraction)。模型应该表现出模型应该表现出原因与结果原因与结果或或目标与约束目标与约束之间的关系。之间的关系。 模型的类型：物理模型模型的类型：物理模型(Physical Model) 、图形模型、图形模型(Schematic Model) 、数学模型、数学模型(Mathematical Mode

28、l) 。 物理模型物理模型，把实物结构的尺寸放大或缩小。微观结构可以，把实物结构的尺寸放大或缩小。微观结构可以放大，宏观结构可以缩小，以便于研究。放大，宏观结构可以缩小，以便于研究。 图形模型图形模型，用图形形式表达现实世界。如：各种组织图、，用图形形式表达现实世界。如：各种组织图、流程图、直方图、活动图、路线图等。流程图、直方图、活动图、路线图等。 数学模型数学模型，属于，属于高度抽象高度抽象的模型。它能的模型。它能定量定量表达，因此是表达，因此是最有用的模型。数学表达式过去是为物理学服务，如今则也最有用的模型。数学表达式过去是为物理学服务，如今则也可为管理科学所用。由于数学模型能精确表达问

29、题的现状，可为管理科学所用。由于数学模型能精确表达问题的现状，所以便成为一种有用的研究工具。如果数学模型所以便成为一种有用的研究工具。如果数学模型产生差错产生差错，这主要是由于建模时的这主要是由于建模时的假设和前提条件以及数据有误所致假设和前提条件以及数据有误所致。-34-(Nov. 2005)生产系统设计概述概述生产系统建模生产系统建模模型应用举例模型应用举例 车间内的车间内的设备平面布置设备平面布置，采用，采用物理模型物理模型。 铁路列车铁路列车运行路线运行路线，采用的是，采用的是图形模型图形模型。 研究研究生产计划生产计划问题问题，采用采用数学模型。数学模型。-35-(Nov. 2005

30、)生产系统设计概述概述生产系统建模生产系统建模a) 车间设备平面布置图车间设备平面布置图-36-(Nov. 2005)生产系统设计概述概述生产系统建模生产系统建模上海上海南京南京蚌埠蚌埠徐州徐州济南济南青岛青岛北京北京西安西安合肥合肥b) 铁路列车运行路线图铁路列车运行路线图-37-(Nov. 2005)生产系统设计生产系统建模生产系统建模计划的层次概念模型计划的层次概念模型Strategic planningAggregate levelLocation model at product type 3yearTactical levelAggregate levelFlow opt. mod

31、elsAt product type12MonthsSystem parameters(instruction)Based on production distribution integrated system Operational planning生产系统建模生产系统建模-38-(Nov. 2005)生产系统设计战术层计划概念模型战术层计划概念模型21431345627860045700445003055035100150175125180140120160Supply NodesDemand Nodesjtkpjfithjtcpjitctjtcs生产系统建模生产系统建模-39-(Nov

32、. 2005)生产系统设计生产系统建模生产系统建模战术层计划数学模型战术层计划数学模型1001,.)( jtjitjtjtitjjitjtjtjtijtjitjtjttjjjijitjitjtjtjtjtjjtjYTSXhTYkpXSTXStsTctScsXcpYfMin-40-(Nov. 2005)生产系统设计 填充下列基本概念定义填充下列基本概念定义a. 生产是生产是_。b. 产品是产品是_。c. 生产运作活动是指生产运作活动是指_。d. 生产系统是生产系统是_ 。概述概述思考题思考题2. 写出下列英文缩写词的中文术语写出下列英文缩写词的中文术语CI、CE、SPC、TQM、MRP、OR3.

33、 生产研究的核心内容是生产研究的核心内容是_。4. 请描述航空公司客运系统的基本输入、运作资源、基本转化和典请描述航空公司客运系统的基本输入、运作资源、基本转化和典型输出。型输出。-41-(Nov. 2005)生产系统设计 产品与服务设计产品与服务设计2. 工艺选择和生产能力规划工艺选择和生产能力规划3. 设施布置设施布置4. 工作系统设计工作系统设计5. 选址规划选址规划课程内容课程内容-42-(Nov. 2005)生产系统设计产品与服务设计的重要性产品与服务设计的重要性产品的研究开发产品的研究开发成本结构成本结构产品生命周期产品生命周期标准化与模块化标准化与模块化一些现代设计方法一些现代设

34、计方法产品与服务设计产品与服务设计-43-(Nov. 2005)生产系统设计重要性重要性产品与服务设计产品与服务设计任何企业存在的基础是它向社会所提供的产品或服任何企业存在的基础是它向社会所提供的产品或服务（企业的基本任务是提供产品或服务；产品或服务的务（企业的基本任务是提供产品或服务；产品或服务的优劣将影响企业的成败）。优劣将影响企业的成败）。 产品与服务的设计决定了企业的生产与运作活动。产品与服务的设计决定了企业的生产与运作活动。 产品和服务设计是影响用户满意度（顾客是产品设产品和服务设计是影响用户满意度（顾客是产品设计的推动力）、产品质量及生产成本的主要因素计的推动力）、产品质量及生产成

35、本的主要因素(可制造可制造性；一般而言，性；一般而言，8085%的成本是在产品设计阶段决的成本是在产品设计阶段决定的定的)。 增强竞争力，提高利润。增强竞争力，提高利润。 -44-(Nov. 2005)生产系统设计开发产品的原因开发产品的原因产品与服务设计产品与服务设计提高企业竞争力提高企业竞争力增加企业市场份额和利润增加企业市场份额和利润保持就业岗位保持就业岗位-45-(Nov. 2005)生产系统设计改进设计的原因改进设计的原因产品与服务设计产品与服务设计产品需求下降产品需求下降产品的可靠性差产品的可靠性差解决顾客对产品的不满意度解决顾客对产品的不满意度进一步降低产品的生产成本（材料、劳动

36、力等费用）进一步降低产品的生产成本（材料、劳动力等费用）-46-(Nov. 2005)生产系统设计产品的研究开发产品的研究开发产品与服务设计产品与服务设计包括基础研究和应用研究或开发。包括基础研究和应用研究或开发。产品的选择及确定新产品的机会。产品的选择及确定新产品的机会。研究与开发不能仅限于产品设计本身，而应同时兼顾其生研究与开发不能仅限于产品设计本身，而应同时兼顾其生 产技术。产技术。 美国的经验教训：美国具有产品设计方面的优势，能够设美国的经验教训：美国具有产品设计方面的优势，能够设 计出精美绝伦的创新产品；但在产品生产技术上却处计出精美绝伦的创新产品；但在产品生产技术上却处 于劣势，无

37、法使自己的创新产品迅速推向市场。于劣势，无法使自己的创新产品迅速推向市场。 趋势：趋势：强调顾客满意度和产品竞争力。强调顾客满意度和产品竞争力。减少产品研发周期。减少产品研发周期。减少制造与交付时间，更注意企业的生产与交付能力。减少制造与交付时间，更注意企业的生产与交付能力。更关注环境。更关注环境。强调产品或服务对用户的方便性。强调产品或服务对用户的方便性。致力于减少单位产品所用的材料（包括包装材料）。致力于减少单位产品所用的材料（包括包装材料）。-47-(Nov. 2005)生产系统设计产品设计的目的产品设计的目的产品与服务设计产品与服务设计获取合理的利润。获取合理的利润。让顾客满意。让顾客

38、满意。保证成品应有质量。保证成品应有质量。使所设计的产品与已有生产能力相匹配，从而使所设计的产品与已有生产能力相匹配，从而 保证按时交货。保证按时交货。-48-(Nov. 2005)生产系统设计产品开发的阶段产品开发的阶段创意（动机）市场需求分析功能说明产品说明设计审查市场测试引入成功吗？技术革新、人口/社会/文化、经济变迁、顾客、供应商、分销商、修理工为了符合市场需求产品如何发挥作用如何制造产品可制造性、成本、质量保证是否符合市场需求交付使用评估产品开发小组可制造性与价值工程小组产品与服务设计产品与服务设计-49-(Nov. 2005)生产系统设计成本结构成本结构产品成本的构成产品成本的构成

39、对产品成本的影响对产品成本的影响产品与服务设计产品与服务设计-50-(Nov. 2005)生产系统设计产品生命周期产品生命周期引入期引入期成长期成长期成熟期成熟期饱和期饱和期衰退期衰退期需求需求时时 间间开发与制造成本开发与制造成本产品与服务设计产品与服务设计-51-(Nov. 2005)生产系统设计产品生命周期产品生命周期产品与服务设计产品与服务设计影响产品（市场）生命周期的因素：影响产品（市场）生命周期的因素： 与市场有关与市场有关 无需求，即淘汰；无需求，即淘汰； 与技术进步有关与技术进步有关 技术落后，即淘汰技术落后，即淘汰。产品物理生命周期：产品物理生命周期： 开式（丢弃型经济）开式

40、（丢弃型经济） 闭式（循环型经济工业生态系统）闭式（循环型经济工业生态系统）设计设计制造制造流通流通使用使用维护维护废弃废弃生产生产流通流通消费消费回收回收废弃废弃重用生产生产流通流通消费消费回收回收废弃废弃重用生产生产流通流通消费消费回收回收废弃废弃重用生产生产流通流通消费消费回收回收废弃废弃重用移用产品产品 4产品产品 3产品产品 2产品产品 1移用移用-52-(Nov. 2005)生产系统设计标准化与模块化标准化与模块化标准化指同一种产品、服务的不同个体之间没有差异。标准化指同一种产品、服务的不同个体之间没有差异。 标准化的产品可以大批量生产，降低成本，提高质量，标准化的产品可以大批量生

41、产，降低成本，提高质量，提高生产率。提高生产率。 在制品减少在制品减少 采购、验收更加常规化采购、验收更加常规化 工作安排、财务活动更加常规化工作安排、财务活动更加常规化 产品零件可以互换，便于装配和维修产品零件可以互换，便于装配和维修 在新产品中沿用标准零部件，可节约开发费用、缩短在新产品中沿用标准零部件，可节约开发费用、缩短开发周期、并确保产品质量可靠。开发周期、并确保产品质量可靠。 可能在设计还有缺陷时就固定设计可能在设计还有缺陷时就固定设计 一经标准化，相当一段时间内，产品结构难于改变一经标准化，相当一段时间内，产品结构难于改变 变动设计的高费用变动设计的高费用 产品缺乏多样性导致对顾

42、客吸引力的下降产品缺乏多样性导致对顾客吸引力的下降产品与服务设计产品与服务设计-53-(Nov. 2005)生产系统设计标准化与模块化标准化与模块化模块化是标准化的另一种形式。模块化将一组零件组合为组模块化是标准化的另一种形式。模块化将一组零件组合为组件，直到各单个零件失去他们的边界特性。件，直到各单个零件失去他们的边界特性。 相对更有利于产品的多样性（相对标准化大批量生产相对更有利于产品的多样性（相对标准化大批量生产产品）产品） 采购、库存的控制更加简单采购、库存的控制更加简单 制造和装配更加标准化制造和装配更加标准化 维修、诊断和更换更加容易维修、诊断和更换更加容易产品与服务设计产品与服务

43、设计-54-(Nov. 2005)生产系统设计一些现代设计方法一些现代设计方法并行工程并行工程 (Concurrent Engineering)面向制造的设计（面向制造的设计（Design for manufacture, DFM)再制造再制造 (Remanufacutring)健壮设计健壮设计 (Robust Design)计算机辅助设计计算机辅助设计 (Computer Aided Design)质量功能配置质量功能配置(Quality Function Deployment)产品与服务设计产品与服务设计-55-(Nov. 2005)生产系统设计并行工程并行工程一些现代设计方法一些现代设计

44、方法并行工程设计要求着眼于整个产品的生命周期，对生命周期并行工程设计要求着眼于整个产品的生命周期，对生命周期中各环节所要求的信息在设计阶段先行加以优化，从而获得中各环节所要求的信息在设计阶段先行加以优化，从而获得全局最优的设计结果，提高生产率、降低成本、提高质量。全局最优的设计结果，提高生产率、降低成本、提高质量。DFM, DFA (Design For Assembly), DFD (Design For Disassembly), DFR(Design For Recycling)产品开发项目团队产品开发项目团队 设计人员、制造工程师、质量保证人设计人员、制造工程师、质量保证人员、材料专家

45、、供应商、用户代表、维护人员及市场营销等员、材料专家、供应商、用户代表、维护人员及市场营销等 可以将重点放在解决问题而不是解决部门之间的矛盾上可以将重点放在解决问题而不是解决部门之间的矛盾上 减少产品开发的周期、成本减少产品开发的周期、成本 提高生产率、提高质量提高生产率、提高质量-56-(Nov. 2005)生产系统设计面向制造、装配的设计面向制造、装配的设计DFM（DFA）要求在产品的设计阶段就充分考虑到制造（装配）要求在产品的设计阶段就充分考虑到制造（装配）中将出现的问题，并进行优选设计来避免。中将出现的问题，并进行优选设计来避免。（1）考虑生产能力、生产（装配）技术与工艺）考虑生产能力

46、、生产（装配）技术与工艺（2）便于制造，成本最少）便于制造，成本最少（3）减少产品结构中零件数，减少所需装配工序与装配方法）减少产品结构中零件数，减少所需装配工序与装配方法（4）关键工具的设计或采购）关键工具的设计或采购（5）考虑特殊设计的技术）考虑特殊设计的技术(制造制造/装配装配)可行性可行性（6）减少产品开发的周期及成本，进行经济性考察）减少产品开发的周期及成本，进行经济性考察（7）生产与装配的效率，提高生产率）生产与装配的效率，提高生产率（8）提高质量）提高质量（9）制造部门人员能够指明生产能力）制造部门人员能够指明生产能力（10）可以将重点放在解决问题而不是解决部门之间的矛盾上）可以

47、将重点放在解决问题而不是解决部门之间的矛盾上一些现代设计方法一些现代设计方法-57-(Nov. 2005)生产系统设计面向制造、装配的设计面向制造、装配的设计功能要求功能要求市场销售市场销售零件装配零件装配工艺设计工艺设计DFM/A设计设计概念设计概念设计零件设计零件设计材料输送材料输送材料选择材料选择DFM/A 设计方法的应用环境设计方法的应用环境设计公理：设计公理：（1） 在设计中必须保持功能的独立性。功能不足和过多不必在设计中必须保持功能的独立性。功能不足和过多不必要的功能要求都是不好的设计。要的功能要求都是不好的设计。（2）在设计中必须使信息量最少。）在设计中必须使信息量最少。一些现代

48、设计方法一些现代设计方法-58-(Nov. 2005)生产系统设计再制造再制造环境保护、能源与原材料、经济性、法律法规环境保护、能源与原材料、经济性、法律法规废旧产品回收后，拆卸出其中零部件，经再制造（修复与翻废旧产品回收后，拆卸出其中零部件，经再制造（修复与翻新）而重新用于产品中。新）而重新用于产品中。 再制造产品的成本明显比全新的产品成本低。再制造产品的成本明显比全新的产品成本低。显著节省劳动力，并可使用不熟练工人。显著节省劳动力，并可使用不熟练工人。节约资源，杜绝浪费，实现节约资源，杜绝浪费，实现“物尽其用物尽其用”。 减少丢弃后掩埋所需场地，并可防止环境污染。减少丢弃后掩埋所需场地，并可防止环境污染。面向拆卸的设计（面向拆卸的设计（Design For Disassembly, DFD), 面向回面向回收的设计（收的设计（Design For Recycling) 产品结构设计要考虑到便于拆卸；产品结构标准化。产品结构设计要考虑到便于拆卸；产品结构标准化。一些现代设计方法一些现代设计方法-59-(Nov. 2005)生产系统设计健壮设计健壮设计产品在不利的或多变的环境条件下也能实现其设计功能产品在不利的或多变的环境条件下也能实现其设计功能的设计就是健壮设计。的设计就是健壮设计。健