产品开发和技术选择

1、第四章产品开发和技术选择产品开发和技术选择产品开发和技术选择产品开发和技术选择 讨论讨论你用过产品吗？你用过产品吗？为什么选择这款？为什么选择这款？对于一个企业来讲，产品开发重要不？对于一个企业来讲，产品开发重要不？款式款式功能功能设计设计技术技术苹果优势苹果大部分的零件也都不是自己生产的，比如苹果大部分的零件也都不是自己生产的，比如内存就是东芝或者三星产的，液晶屏也是三星内存就是东芝或者三星产的，液晶屏也是三星的，但是注意触屏不是！的，但是注意触屏不是！苹果之所以贵的第一个理由：苹果之所以贵的第一个理由：外观外观 ，我想，我想这个是毋庸置疑的，也就是你说的这个是毋庸置疑的，也就是你说的精致精

2、致。触感极好，苹果的触感和普通的电容屏的机器触感极好，苹果的触感和普通的电容屏的机器有明显区别的。有明显区别的。唯一性。唯一性。Iphone os操作系统操作系统，苹果的自己，苹果的自己设计机器自己设计系统，整合度是相当完美的设计机器自己设计系统，整合度是相当完美的所有的都是一个风格。所有的都是一个风格。智能手机遭遇电池瓶颈，电池或成移动终端发展的绊脚石。本章学习目的本章学习目的1.1.理解产品开发对生产过程成本的影响；理解产品开发对生产过程成本的影响；2.2.理解新产品的概念及分类；产品结构及其选理解新产品的概念及分类；产品结构及其选择；择；3.3.掌握新产品研发的一般原则、方向；了解新掌握

3、新产品研发的一般原则、方向；了解新产品研发的动力模式；产品研发的动力模式；4.4.了解产品设计与开发过程；了解产品设计与开发过程；5.5.了解新产品的设计方法。了解新产品的设计方法。 4.1引言 4.2产品设计与开发过程 4.3生产流程设计与选择 4.4产品设计与开发的组织方法 4.5价值工程本章主要内容4.1引言n 4.1.1 产品设计的背景特征n 4.1.2 新产品开发的重要性n 4.1.3 现代企业的研究与开发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：n新产品/服务开发是实现企业竞争战略的需要。n技术进步越来越快。n用户的

4、要求越来越苛刻，用户需求呈现出多样 化、个性化的特点。n产品研制开发的难度越来越大。n可持续发展的要求。10不创新，就死亡。 艾柯卡22 25 38 46 54日日创新。 日本索尼公司 11一个新产品从构思、设计、试制到商业性投产新产品开发周期大大缩短40年左右年左右20年左右年左右5-10年年3年或更短年或更短二次大战期间二次大战期间战后到战后到60年代年代70年代以后年代以后现在现在70年左右年左右19世纪世纪120 5 10 15 20 25行业化妆品玩具机床食品药品50年前现在时间(年)产品的寿命周期越来越短，革新换代越来越快。实践证明：若产品寿命周期为5年，产品开发时间每延长6个月，

5、利润就损失1/3。产品寿命周期的缩短产品寿命周期的缩短13扩大市场份额扩大市场份额溢价溢价快速响应竞争快速响应竞争制定行业标准制定行业标准4.1.2 新产品开发的重要性新产品开发的重要性案例：海尔产品研发案例：海尔产品研发不断创新，满足消费者的需求不断创新，满足消费者的需求多年来，海尔洗衣机致力于节水、节能、环保洗衣机技术多年来，海尔洗衣机致力于节水、节能、环保洗衣机技术的创新研发，通过关注消费者需求，不断以创新产品消除的创新研发，通过关注消费者需求，不断以创新产品消除用户的抱怨，满足消费者的潜在需求。用户的抱怨，满足消费者的潜在需求。20032003年，海尔开发出可以分公斤洗涤的自选档滚筒洗

6、衣机，年，海尔开发出可以分公斤洗涤的自选档滚筒洗衣机，实现按照洗衣量多少进行洗涤的突破；实现按照洗衣量多少进行洗涤的突破；20042004年，海尔将自选档技术升级，开发出我国首款具备自年，海尔将自选档技术升级，开发出我国首款具备自主知识产权的自动档系列滚筒洗衣机，同年，又开发出不主知识产权的自动档系列滚筒洗衣机，同年，又开发出不用洗衣粉的环保洗衣机；用洗衣粉的环保洗衣机；20052005年，海尔将自动档再次升级为自动档洗干一体机，不年，海尔将自动档再次升级为自动档洗干一体机，不仅通过了国家权威的仅通过了国家权威的6A6A检测，还达到了国际领先水平。检测，还达到了国际领先水平。不仅如此，由海尔发

7、明的世界第四种洗衣机不仅如此，由海尔发明的世界第四种洗衣机双动双动力洗衣机也是一个成功的案例。力洗衣机也是一个成功的案例。双动力洗衣机把波轮式、滚筒式、搅拌式三种洗衣机双动力洗衣机把波轮式、滚筒式、搅拌式三种洗衣机的优点集于一身，创造了一种全新的洗涤方式，满足的优点集于一身，创造了一种全新的洗涤方式，满足了人们健康环保的现代洗衣需求了人们健康环保的现代洗衣需求. .这款洗衣机不但获得了法国列宾国际唯一发明金奖，这款洗衣机不但获得了法国列宾国际唯一发明金奖，而且成功入围国际而且成功入围国际IECIEC标准提案，海尔也由此成为我国标准提案，海尔也由此成为我国第一个也是唯一获此世界荣誉的厂家。第一个

8、也是唯一获此世界荣誉的厂家。这一全新的洗衣机以旺盛的市场生命力给世界洗衣机这一全新的洗衣机以旺盛的市场生命力给世界洗衣机行业注入了前所未有的生机，上市两年多，销量突破行业注入了前所未有的生机，上市两年多，销量突破了了100100万台。万台。多年来，海尔正是把对社会、对用户的责任感多年来，海尔正是把对社会、对用户的责任感深深地融入节能、环保产品的创新研发中，才深深地融入节能、环保产品的创新研发中，才使海尔洗衣机赢得了社会的尊重和用户的忠诚，使海尔洗衣机赢得了社会的尊重和用户的忠诚，最终赢得了市场回报。最终赢得了市场回报。据统计，据统计，20042004年在洗衣机行业增长不到年在洗衣机行业增长不到

9、4 4的的大环境下，海尔增幅高达大环境下，海尔增幅高达5757；20052005年上半年，海尔洗衣机市场份额月月递增，年上半年，海尔洗衣机市场份额月月递增，销售额是第二、三、四名加起来的总和，成为销售额是第二、三、四名加起来的总和，成为行业独树一帜的领跑者。行业独树一帜的领跑者。设计阶段设计阶段制造阶段制造阶段材料采购材料采购其它阶段其它阶段费费用用 产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成示意图产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成示意图70%70%6%6%20%20%36%36%7%7%40%40%3%3%18%18%成本的决定因素成本的决定因素实际成本消耗实际成本消耗此外： （1）产品

10、制造效率的70%80%是在设计和工艺阶段决定的； （2）所有质量的40%可以归因于低劣的设计和工艺。结论： 企业的技术活动影响着产品的成本、质量和制造的效率。尤其产品设计和工艺设计在产品开发中作用重大，它几乎占用了60%的开发时间，决定了70%的成本。因此，根据管理学中的ABC分类思想，企业技术活动，尤其是企业的产品设计和工艺设计是企业快速响应客户要求的瓶颈，是提高企业竞争力的关键。4.1.3 4.1.3 现代企业的研究与开发现代企业的研究与开发研究与开发（Research andDevelopment，简称R&D）是指企业所做的新产品和产品生产技术的研究和开发。研究与开发的三种类型研

11、究与开发的三种类型 1.基础研究。进行的是探索新的规律、创建基础性知识的工作。（）纯基础研究。是以探索新的自然规律、创造学术性知识为使命，与特定的应用、用途无关。（）目标基础研究。是指为取得特定的应用、用途所需的新知识或新规律而运用基础研究的方法所进行的研究。.应用研究。也称产业化研究，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。3.技术开发研究。又叫企业化研究，是将应用研究的成果经设计、试验而发展为新产品、新系统和新工程的科研活动。产品生命周期各阶段的开发策略产品生命周期各阶段的开发策略低高销售收入现金流量投入期成长期成熟期衰退期开发和制造成本1、投入期nR&DR&

12、D着重于改进产品的功能和特征n从多种新型号中筛选出最好的，确定产品的基型设计2、成长期n产品创新转向工艺创新n致力于产品的标准化和工艺的合理化3、成熟期n产品创新和工艺创新减少趋于稳定nR&DR&D集中在技术服务和工艺改进二、新产品的概念与分类二、新产品的概念与分类你觉得什么样的产品你觉得什么样的产品才算是新产品？才算是新产品？（一）（一） 新产品的概念新产品的概念从生产技术角度来看：从生产技术角度来看：n采用新技术、新材料，采用新技术、新材料，在技术、性能、在技术、性能、功能、结构、材质等一方面或几方面功能、结构、材质等一方面或几方面具有先进性或独创性的产品。具有先进性或独创

13、性的产品。n显著提高性能、扩大功能显著提高性能、扩大功能从市场营销角度来看：首次投入市场从市场营销角度来看：首次投入市场25三、新产品的分类三、新产品的分类按产品的新颖程度可分为四类按产品的新颖程度可分为四类n仿制型产品仿制型产品n改进型产品改进型产品n换代型产品换代型产品n全新型产品全新型产品26仿制型产品仿制型产品n指根据外来样机或技术专利制造的产品。指根据外来样机或技术专利制造的产品。n有时在仿制时也可能有局部的改进和创新，但基有时在仿制时也可能有局部的改进和创新，但基本原理和结构是仿制的。本原理和结构是仿制的。别看你们的样子千差万别，“心”都是我的哦！27改进型产品改进型产品n指在原有

14、产品基础上，根据用户的需要，局部改指在原有产品基础上，根据用户的需要，局部改进产品性能，增加型号、规格、花色品种。进产品性能，增加型号、规格、花色品种。n在基本原理、技术水平和产品结构等方面并无突在基本原理、技术水平和产品结构等方面并无突破性改变的产品破性改变的产品n其开发难度不很大，是企业经常采用的一种形式。其开发难度不很大，是企业经常采用的一种形式。你信不，我不但能洗衣服，你信不，我不但能洗衣服，还能洗还能洗，地瓜！，地瓜！28换代型产品换代型产品n指在原有产品基础上，部分采用新原理、新技术、指在原有产品基础上，部分采用新原理、新技术、新材料、新结构，使产品性能有重大突破的产品。新材料、新

15、结构，使产品性能有重大突破的产品。n其开发难度较全新型产品小，是企业进行新产品开其开发难度较全新型产品小，是企业进行新产品开发的重要形式。发的重要形式。Motorala DynaTac 8000Nokia 6110 SumSung SGH M10029Nokia 6610 SumSung SGH-V200 HTC Touch Apple iPhone 对于创新来说，方法就是新的世界，最重要的不是知识，而是思路。 郎加明创新的奥秘30全新型产品全新型产品n指采用科学技术的新发明所生产的产品指采用科学技术的新发明所生产的产品n它具有新原理、新结构、新工艺、新材料等特它具有新原理、新结构、新工艺、新

16、材料等特征，有明显的技术经济优势征，有明显的技术经济优势n其研制要有基础研究和应用研究的配合，要花其研制要有基础研究和应用研究的配合，要花费较长的时间，较多的人力、物力和财力才能费较长的时间，较多的人力、物力和财力才能奏效。奏效。31新产品开发的动力模式技术导向型技术导向型n从最初的科学探索出发开发新产品，以供给的变化带动需求的产从最初的科学探索出发开发新产品，以供给的变化带动需求的产生和变化生和变化n晶体管、汽车、飞机、电视、计算机、晶体管、汽车、飞机、电视、计算机、市场导向型市场导向型n从市场需求出发进行新产品开发，从市场需求出发进行新产品开发， “市场市场研究开发研究开发生产生产市市场场

17、”n日本汽车企业：小型、耗油量低日本汽车企业：小型、耗油量低面临着费用高、风险大、成功率低、回报下降等压力。面临着费用高、风险大、成功率低、回报下降等压力。新产品开发的关键：找到需求新产品开发的关键：找到需求, ,用技术实现需求。用技术实现需求。原则原则: :技术与市场匹配。技术与市场匹配。国外学者研究：国外学者研究：3000个原始想法，只有个原始想法，只有1个能成功个能成功新产品开发的死亡率为新产品开发的死亡率为98.23000原始想法300提议125小项目9项开发4项重大1.7启动1成功1 2 3 4 5 6 7 产品死亡率：98.2%产品开发的成功曲线图阶段四、新产品开发面临的压力四、新

18、产品开发面临的压力你认为有哪些因素会影响你认为有哪些因素会影响新产品研发的成败？新产品研发的成败？据调查产品开发失败的原因，大致归纳为以下几点：1.市场调查不细致，预测发生错误。2.构思、设计和制造方面的问题。3.成本过高。4.产品开发时间过长，失去占领市场的好时机。 西方学者认为，新品失败的最根本原因还在于没有协调好新品开发过程内在的三大矛盾:1.产品的质量与产品的成本形成的矛盾；2.产品的质量与创新产品的时间限制形成的矛盾；3.产品成本与有限时间之间形成的矛盾。 如：铱星计划的失败4.2 产品设计与开发阶段n 4.2.1 产品构思n 4.2.2 结构设计过程n 4.2.3 工艺设计过程n

19、4.2.4 产品设计的原则和绩效评价 一般产品开发过程由三个阶段构成w产品构思w结构设计w工艺设计需求分析需求分析结构设计结构设计协调协调工艺设计工艺设计协调协调输输入入产品功能产品功能中间结果中间结果协调结果协调结果产品规格产品规格干预指令干预指令协调结果协调结果工艺计划工艺计划 中间结果中间结果中间结果中间结果干预指令干预指令图图41：产品设计过程描述：产品设计过程描述产品开产品开发过程发过程构构思思R&DR&D对市场需求的分析对市场需求的分析技术的推动技术的推动竞争对手的产品和服务竞争对手的产品和服务来源于来源于来源于来源于开始开始图图4 42:2:产品构思来源图产品构思

20、来源图4.2.1 产品构思奇瑞奇瑞QQ雪佛兰雪佛兰spark比亚迪F3丰田花冠比亚迪F0丰田aygo比亚迪F6本田雅阁双环CEO宝马X5飞碟UFO丰田RAV44.2.2 结构设计过程l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。l设计阶段决定了产品的性能、质量、成 本。l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市场需求分析工作图设计工作图设计结构设计结构设计优化设计优化设计三维几何造型三维几何造型计算机绘图计算机绘图有限元设计有限元设计资料和图形库资料和图形库原型修改原型修改总体设计总体设计开始开始初步设计初步设计原型产品原型产品评估

21、决策评估决策NNYYCAD图图4 43 3：结构设计过程：结构设计过程 总体设计n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n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。 工作图设计n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。4.2.3 工艺设计过程 工艺过程设计n工艺设计是指按产品设计要求

22、，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。n是结构设计过程和制造过程之间的桥梁。n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。工艺过程设计的程序包括：n产品图纸的工艺分析和审查n拟订工艺方案n编制工艺规程n工艺装备的设计与制造决定加工毛坯决定加工毛坯（材料和尺寸）（材料和尺寸）选定加工条件选定加工条件计算加工时间计算加工时间制定加制定加工工艺工工艺选择机床选择机床决定加工工序决定加工工序内的操作顺序内的操作顺序选择工装选择工装零件图零件图麦当劳的新产品麦当劳的结构设计肉饼的原料必须由肉饼的原料必须由838

23、3的肩肉与的肩肉与1717的五花肉混制而成；的五花肉混制而成；面包的规格在面包的规格在1717厘米（指直径），面包中的气泡全部为厘米（指直径），面包中的气泡全部为5 5厘米厘米汉堡包从制作到出炉必须有汉堡包从制作到出炉必须有5 5秒钟；秒钟；一个汉堡包净重一个汉堡包净重1.81.8盎司，其中洋葱的重量为盎司，其中洋葱的重量为0.250.25盎司；盎司；产品制作超过一定的期限（其中汉堡包出炉后的时限为产品制作超过一定的期限（其中汉堡包出炉后的时限为1212分钟，分钟，薯条炸好后是薯条炸好后是7 7分钟），一律不准再卖给顾客；分钟），一律不准再卖给顾客；汉堡包饼面上若有人工手压的轻微凹痕，必须丢弃

24、；汉堡包饼面上若有人工手压的轻微凹痕，必须丢弃；与汉堡包一起卖出的与汉堡包一起卖出的 可口可乐必须是可口可乐必须是444.2.4 4.2.4 产品设计的原则和绩效评价产品设计的原则和绩效评价 产品设计和选择应该遵循的原则：n设计用户需要的产品（服务）。n设计可制造性（Manufacturability）强的产品。n设计鲁棒性（Robustness）强的产品。n设计绿色产品（考虑环保要求）。鲁棒性就是系统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生鲁棒性就是系统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网存的关键。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网

25、络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软络过载或有意攻击情况下，能否不死机、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。件的鲁棒性。 绩效指标绩效指标度量度量对竞争力的影响对竞争力的影响上市时间上市时间新产品引入频率新产品引入频率从新产品构思到上市的时间从新产品构思到上市的时间构思数量和最终成功数量构思数量和最终成功数量实际效果与计划效果的差异实际效果与计划效果的差异来自新产品的销售比例来自新产品的销售比例顾客顾客/ /竞争对手的响应时间竞争对手的响应时间设计的质量接近市场的程度设计的质量接近市场的程度项目的频率模型的寿命项目的频率模型的寿命生产率生产率每一个项目的研究发展周期每一个项目的研究发展

26、周期每一个项目的材料及工具费用每一个项目的材料及工具费用实际与计划的差异实际与计划的差异项目数量新产品设计与开发的项目数量新产品设计与开发的频率频率项目的频率开发的经济性项目的频率开发的经济性质量质量舒适度使用的可靠性舒适度使用的可靠性设计质量绩效和用户的满意设计质量绩效和用户的满意度度生产质量工产和车间的反映生产质量工产和车间的反映信誉用户的忠诚度信誉用户的忠诚度对用户的相对吸引力市场份额对用户的相对吸引力市场份额利润率利润率表表4 41 1：产品开发绩效评价指标：产品开发绩效评价指标4.34.3生产流程设计与选择生产流程设计与选择一、生产流程分类二、产品流程矩阵三、影响生产流程设计的主要因

27、素四、生产流程选择决策一、生产流程分类一、生产流程分类生产过程设计（Production Process Design），或称生产流程设计。就是根据产品或服务的特点，详细描述生产过程的具体步骤。根据生产类型的不同，生产流程有三种基本类型：n按产品进行的生产流程n按加工路线进行的生产流程n按项目进行的生产流程 按产品进行的生产流程n按产品/服务形成过程的要求组织设备，形成流水般的连续过程，又称为流水线（Flow Line）。这种形式适用于大量大批生产类型按工艺特点的生产流程n面对多品种产品或服务，只能将完成相同工艺的设备组织到一起。又称作工艺专业化形式，适用于多品种中小批量或单件生产类型按项目进

28、行的生产流程n项目是一次性的，且不重复。二、产品二、产品流程矩阵流程矩阵使生产系统的组织与市场需求相适应单件生产单件生产成批生产成批生产大量生产大量生产连续生产连续生产低低生产流程生产流程广告广告重型机器重型机器中型机器中型机器食品加工食品加工汽车装配汽车装配电视机电视机酒、饮料酒、饮料面粉面粉高高柔性柔性单位成本单位成本顾客化顾客化(低产量低产量)多品种多品种(中低产量中低产量)品种较多品种较多(中批生产中批生产)标准化产品标准化产品(大量生产大量生产)三、影响生产流程设计的主要因素三、影响生产流程设计的主要因素产品/服务需求性质：数量、品种、季节波动性；自制外购决策生产柔性：品种柔性和产量

29、柔性产品/服务质量水平接触顾客的程度四、生产流程选择决策四、生产流程选择决策在选择生产单位形式时，影响最大的是品种数的多少和每种产品产量的大小对象专业化对象专业化形式，大量形式，大量生产生产对象专业化对象专业化形式，批量形式，批量生产生产成组生产单元成组生产单元和工艺专业化和工艺专业化混合形式混合形式工艺专业化工艺专业化形式形式批量批量品种品种对选择的方案进行经济上的分析1025产量（万件）O50111225对象（产品）式成组生产单元工艺式 费用（万元）不同生产过程方案的费用变化不同生产过程方案的费用变化运用“经营杠杆”进行经济分析EP2产量对象式成组生产单元销售收入 费用 不同生产流程方案的

30、经营杠杆不同生产流程方案的经营杠杆EPEP14.4 产品设计与开发的组织方法n 4.4.1 串行的产品设计方法n 4.4.2 并行的产品设计方法n 4.4.3 并行工程的实施和技术4.4.1串行的产品设计方法需求分析需求分析结构设计结构设计 工艺设计工艺设计制造制造b)b)并行过程并行过程a)a)串行过程串行过程 串行的产品设计方法n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。n产品开发工作流程：市场人员提市场人员提产品构想产品构想质量控制人员作质量控制人员作质量保证计划质量保证计划确定产品总费确定产品总费用和生产周期用和生产周期制造工程师确定

31、制造工程师确定工艺工程工艺工程设计人员完成设计人员完成产品定义产品定义思考一下：思考一下：串行产品开发存在什么问题？串行产品开发存在什么问题？各下游开发部门所具有的知识难以加入到早期设计。各部门目标和评价标准的差异和矛盾降低了整体效率。部门之间难沟通；设计改动量大；产品开发周期长；产品成本高。概而言之：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串行产品开发过程存在的问题：串行产品开发过程存在的问题：4.4.2 并行的产品设计方法一、并行的产品设计方法并行工程n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；n其目的在于将产品的设计和产品的可制造性、可维护性、质量控制等

32、问题同时加以考虑，以减少产品早期设计阶段的盲目性，尽可能早地避免不合理因素的影响，缩短研制周期。二、并行工程的主要思想n1、设计时同时考虑产品生命周期的所有因素。n2、设计过程中各活动并行交叉进行。n3、不同领域技术人员的全面参与和协同工作。n4、高效率的组织机构。并行设计并行设计可制造性可制造性可装配性可装配性质量保证质量保证顾客满意顾客满意可靠性可靠性环境保护环境保护功能功能过程 需求阶段设计阶段制造阶段营销阶段使用阶段终止阶段考虑的因素顾客需求产品功能减低成本提高效率易制造易装配竞争力（低成本、标新立异）可靠性可维护性操作简便环境保护 设计时同时考虑产品生命周期的所有因素设计时同时考虑产

33、品生命周期的所有因素概念设计概念设计初步设计初步设计详细设计详细设计产品详产品详细方案细方案工艺初工艺初步方案步方案产品初产品初步方案步方案工艺详工艺详细方案细方案结构概结构概念方案念方案工艺概工艺概念方案念方案 设计过程中各活设计过程中各活动并行交叉进行动并行交叉进行n产品设计的各阶段是一个递阶渐进的连续过程，概念设计、初步设计、详细设计等只标志着产品和设计的粒度和清晰度。n产品设计过程和产品信息模型经历着从定性到定量、从模糊到清晰地渐进演化。n产品设计过程和工艺设计过程不是顺序进行，而是并行展开，同时进行。开发小组开发小组质量人员质量人员环保人员环保人员供应商供应商顾客顾客营销人员营销人员

34、设计人员设计人员制造人员制造人员 不同领域技术人员全面参与，组建高效率的组织不同领域技术人员全面参与，组建高效率的组织机构；机构；三、并行工程技术三、并行工程技术n虚拟设计n产品数据管理（PDM）n产品系列化，零部件标准化、通用化n成组技术n减少变化的方案 并行工程技术并行工程技术 虚拟技术n面向并行工程的DFx设计模式体现了开发的集成过程nPDM发展成为CAD/CAPP/CAM系统的集成平台nInternet使设计集成的范围更加广泛nSTEP标准作为设计开发集成的标准接口产品数据管理（Product Data Management，PDM ）产品系列化、零部件标准化、通用化。成组技术（Gro

35、up Technology, GT）。减少变化的方案（Variety Reduction Program，VRP）DFx技术DFxDFx技术是并行工程的支持工具之一。它是一种新的设技术是并行工程的支持工具之一。它是一种新的设计技术，在设计阶段尽可能早地考虑产品的性能、质计技术，在设计阶段尽可能早地考虑产品的性能、质量、可制造性、可装配性、可测试性、产品服务和价量、可制造性、可装配性、可测试性、产品服务和价格等因素，对产品进行优化设计或再设计。最常见的格等因素，对产品进行优化设计或再设计。最常见的DFxDFx技术有：技术有：面向装配的设计（面向装配的设计（DesignDesignforforAs

36、semblyAssembly，DFADFA）面向制造的设计（面向制造的设计（DesignDesignforforMaintainabilityMaintainability，DFMDFM）面向性能的设计（面向性能的设计（DesignDesignforforCompatibilityCompatibility，DFCDFC）面向耐用性的设计（面向耐用性的设计（DesignDesignforforServiceabilityServiceability，DFSDFS）面向互换的设计（面向互换的设计（DesignDesignforforInterchangeabilityInterchangeabi

37、lity，DFIDFI）面向回收的设计（面向回收的设计（DesignDesignforforRecyclabilityRecyclability，DFRDFR）面向方案的设计（面向方案的设计（DesignDesignforforVarietyVariety，DFVDFV）绿色设计（绿色设计（DesignDesignforforGreenGreen，DFGDFG）后勤设计（后勤设计（DesignDesignforforLogisticsLogistics，DFLDFL）等。）等。 CAD/CAPP/CAMCAD/CAPP/CAM一、计算机辅助设计（一、计算机辅助设计（CAD）计算机辅助设计（计算

38、机辅助设计（CAD）是指工程技术人员以计算）是指工程技术人员以计算机为工具，用各自的专业知识对产品进行总体设计、绘机为工具，用各自的专业知识对产品进行总体设计、绘图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。图、分析和编写技术文档等设计活动的总称。1、线框造型2、曲面造型3、实体造型4、特征造型1 1、几何造型功能几何造型功能2 2、有限元分析和优化设计功能、有限元分析和优化设计功能3 3、工程绘图功能、工程绘图功能计算机辅助工艺规程设计（计算机辅助工艺规程设计（CAPP）计算机辅助工艺规程设计方法计算机辅助工艺规程设计方法1、派生式2、创成式3、半创成式派生式计算机辅助工艺规程设计原理派生式计算机

39、辅助工艺规程设计原理1、零件编码矩阵化2、零件组特征的矩阵化3、主样件设计4、零件上各种形面的数字化5、工序工步名称编码6、综合加工工艺路线的数字化7、工序工步内容矩阵1 1、工艺信息数字化工艺信息数字化2 2、CAPPCAPP数据库数据库特征矩阵文件综合工艺路线工序、工步文件工艺数据文件 从广义的角度讲，从广义的角度讲，CAMCAM指利用计算机辅助从毛坯指利用计算机辅助从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的活动，包括计算到产品制造过程中的直接和间接的活动，包括计算机辅助生产计划、计算机辅助工艺设计、计算机数机辅助生产计划、计算机辅助工艺设计、计算机数控编程、计算机控制加工过程等内容。控编程、计

40、算机控制加工过程等内容。 而从狭义的角度讲，而从狭义的角度讲，CAMCAM仅指数控程序的编制，仅指数控程序的编制，包括刀具路径的确定、刀位文件的生成、刀具轨迹包括刀具路径的确定、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及仿真以及NCNC代码的生成等代码的生成等计算机辅助制造（计算机辅助制造（CAMCAM） NC/CAD/CAPP NC/CAD/CAPP集成：集成：NC模块作为CAD的一个组成部分；CAD输出的数据以标准接口的方式传递给数控编程系统；CAD直接产生一个针对特定数控语言的专用零件源程序，由后置处理系统生成数控程序。 CAPPCAPP与与CAMCAM的集成：的集成：CAPP系统生成标准的自动编

41、程程序，由一个后置处理系统将此自动编程程序翻译成数控程序；将刀具路径计算结果转换成特定的数控系统的指令代码，从而生成数控程序。数控编程与数控编程与CADCAD、CAPPCAPP的集成是一个重要发展方向的集成是一个重要发展方向数控编程的内容与步骤数控编程的内容与步骤进行工艺处理进行工艺处理数值计算数值计算编制工件的数控加工程序编制工件的数控加工程序校核加工程序校核加工程序制备控制介质制备控制介质CIMCIM与与CIMSCIMSCIMCIM作为一种组织、管理与进行企业生产的哲作为一种组织、管理与进行企业生产的哲理，它在计算机网络和数据库技术的支撑下，理，它在计算机网络和数据库技术的支撑下，综合运用

42、现代管理、制造、信息、自动化和综合运用现代管理、制造、信息、自动化和系统工程等领域的技术，将企业生产全部过系统工程等领域的技术，将企业生产全部过程中有关人、技术、经营管理要素及其信息程中有关人、技术、经营管理要素及其信息流与物流有机地集成并优化运行，以实现产流与物流有机地集成并优化运行，以实现产品高质量、低成本、上市快，从而使企业赢品高质量、低成本、上市快，从而使企业赢得市场竞争。得市场竞争。简单地说，简单地说，CIMCIM是用计算机通过信息集成实现是用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益现代化的生产制造，求得企业的总体效益”，即以计算机作为工具，制造为其内容的即以计算机

43、作为工具，制造为其内容的CIMCIM，其哲理的核心为信息的其哲理的核心为信息的“集成集成”。CIMCIM CIMCIM是一种组织现代化生产的哲理，而基于是一种组织现代化生产的哲理，而基于这种哲理组成的系统这种哲理组成的系统CIMSCIMS，就是哲理的实，就是哲理的实现。现。CIMSCIMSCIMSCIMS是基于是基于CIMCIM哲理构成的优化运行的企业制造哲理构成的优化运行的企业制造系统系统”。在。在CIMSCIMS的研究和实施中必须强调的研究和实施中必须强调“信信息流息流”和和“系统集成系统集成”这两个最基本观点。这两个最基本观点。CIMSCIMS是一种工程技术系统，是是一种工程技术系统，是

44、CIMCIM的具体实施，的具体实施，可以把可以把CIMSCIMS看成是未来生产自动化系统的一种看成是未来生产自动化系统的一种模式，但这种模式不是单纯的技术上的模式，但这种模式不是单纯的技术上的“自动自动化化”，它所强调的是用集成来提高企业竞争力。，它所强调的是用集成来提高企业竞争力。CIMSCIMS的核心在于集成的核心在于集成1 1、人员集成、人员集成2 2、信息集成、信息集成3 3、功能集成、功能集成4 4、技术集成、技术集成 在大批量生产中，由于采用专用、高效和自动化的生产设备，可以获得高的生产率，低的生产成本，短的生产周期；而多品种、小批量生产则相反。 例：CA6140 车床，最大加工直

45、径400 ，实际加工 90 以上工件直径不足 100mm，机床利用率极低。 在多品种、中小批量生产中，加工时间仅占生产时间的约5，其余 95均为周转等待时间；加工时间中真正进行切削的时间不足30% 。 目前，单件小批量生产的产品占机械产品总数的 70 以上，并有继续增大的趋势。解决多品种、中小批量生产的有效途径是采用 GT。 5 95调整、装夹、对刀、检测等切削30 70加工时间 运输与等待时间制造周期加工时间图1-13 多品种、中小批量生产的时间分配二次相似性结构（形状、尺寸、精度）材料（材质、毛坯、热处理）工艺（加工方法、加工设备）一次相似性这种相似性主要表现在三个方面： 标准件复杂件相似

46、件相似件2025%70%510%零件复杂程度零件出现频数图1-14 机械产品中不同复杂程度零件分布规律 图1-15 结构相似零件组图1-16 工艺相似零件组 图1-17 成组技术基本原理产品部件零件零件组ABCA1A2A3B1B2C1C2C3C4名称类别粗名称类别粗分类分类0123456789回回转转类类零零件件非非回回转转类类零零件件轮盘类轮盘类环套类环套类销杆轴销杆轴齿轮类齿轮类异形件异形件专用件专用件杆条类杆条类板块类板块类座架类座架类箱体类箱体类名称类别名称类别细分类细分类0123456789盘盖盘盖防护盖防护盖法兰盘法兰盘带轮带轮手轮手轮离合器离合器分度盘分度盘滚轮滚轮活塞活塞其它其

47、它回转类零件的形状及加工码回转类零件的形状及加工码外部外部形状形状加工加工基基本本形形状状功功能能要要素素内部内部形状形状加工加工基基本本形形状状功功能能要要素素平面平面曲面曲面加工加工外外平平面面内内平平面面辅辅助助孔孔成成形形刻刻线线辅助码辅助码材材料料毛毛坯坯原原始始形形状状热热处处理理主要主要尺寸尺寸精精度度直直径径或或宽宽度度长长度度非回转类零件形状及加工码非回转类零件形状及加工码图1-219 JLBM-1 分类编码系统 特征矩阵特征矩阵综合零件综合零件成组工艺过程卡成组工艺过程卡车间车间零件组代号零件组代号页页工序号工序号工工序序名名称称及及内内容容机机床床适适用用零零件件车右端面

48、,打中心孔,车外圆(留磨量)车螺纹,倒角,切槽,切断1C6132ABCDE2车左端面,打中心孔,倒角铣键槽（铣横槽,铣扁）3C6132X51W4调质5研中心孔C61326磨外圆M12112345678901234567891）加工单元组织形式 成组单机 成组单元 成组流水线 成组柔性制造系统图1-24 成组单元布置形式a）机群式布局GGGDDMM进出料口LLLLLLAAMMb）成组单元布局LLLMMDDGGA出料口进料口 图1-25FMS自动仓库工厂计算机中央计算机物流控制计算机信 息 传 输 网 络加工单元1加工单元2加工单元n运输小车工夹具站VRPVariety Reduction Pro

49、gramVRP原理原理根据以下五种原理来削减零部件变量根据以下五种原理来削减零部件变量固定与变动。产品可分为可视部分和不可视的内在部固定与变动。产品可分为可视部分和不可视的内在部分，在新产品开发中，变动外部零件，但尽量保持内分，在新产品开发中，变动外部零件，但尽量保持内部零件不变。部零件不变。模块化。通过组装的想办法，尽量用较少种类的部件模块化。通过组装的想办法，尽量用较少种类的部件生产更多种类的成品。生产更多种类的成品。多功能化。将单一零件设计成具有多功能的产品。多功能化。将单一零件设计成具有多功能的产品。范围。产品档次划分粗略化，扩大了每个产品的使用范围。产品档次划分粗略化，扩大了每个产品

50、的使用范围，进而减少产品的种类。范围，进而减少产品的种类。趋势分析技术。对由品种带来的规格和尺寸的变化进趋势分析技术。对由品种带来的规格和尺寸的变化进行数据分析，得出产品发展趋势的统计规律，设计和行数据分析，得出产品发展趋势的统计规律，设计和开发符合这一规律的产品系列，保证现有零件在未来开发符合这一规律的产品系列，保证现有零件在未来产品中的适应性和继承性。产品中的适应性和继承性。在产品设计不同阶段所采用的不同技术在产品设计不同阶段所采用的不同技术需求阶段需求阶段顾客参与质量功能部署顾客参与质量功能部署设计阶段设计阶段CAD/CAPP/VRP、GT、VE制造阶段制造阶段DFM,DFA营销阶段营销

51、阶段价值分析价值分析VAVA使用阶段使用阶段工业工程工业工程IEIE终止阶段终止阶段绿色制造绿色制造3、企业实施并行工程技术给企业带来的好处：n 减少产品设计中出现的错误的概率。n 节省了修补失误所消耗的时间。 n 降低了开发周期和成本，提高了响应速度。降低成本的手法降低成本的手法QC方法方法10%采购杀价采购杀价10%VA20%VE40%IE 方法方法10%其它其它10%价值工程起源于二战后的美国。通用电气公司的工程师麦尔斯发现：人们使用某种材料的目的在于材料所具有的功能。人们需要的不是产品本身，而是产品的功能。因此可以考虑用功能相同但价格低廉的代用品取代原来昂贵的材料。麦尔斯在研究材料的代

52、用问题中，总结了一套在保证获得同样功能的前提下降低成本的科学分析方法，在当时称为价值分析（VA）。之后美国国防和政府部门制定了一套价值分析程序，并命名为价值工程，开展价值工程活动，取得了显著成效。大体经历了以下四个阶段：1.降低材料费用：如改变产品形式、尺寸和材质等2.改进现有产品：如改变设计、加工方法等3.新产品的价值工程：在新产品开发时运用价值工程4.系统的价值工程：对产品以外的有关设备、程序、工艺、流通、维修服务、组织体制等整个系统运用价值工程。国外发展价值工程的过程国外发展价值工程的过程VA / VE 适用范围示意图构想构想产品企划产品企划 开发设计开发设计 生产制造生产制造 销售服务

53、销售服务VE（Value Engineering） 价值工程价值工程VA(Value Analysis)价值价值分析分析VA/VEVA VA ： 主要是分析主要是分析现有产品的功能与现有产品的功能与成本成本, ,看看是否可以是否可以改进改进VE VE ： 主要在主要在计划进行设计时分析计划进行设计时分析其成本或其成本或功能功能（一）定义： 价值工程(Value Engineering) 是在功是在功能分析的基础上，力求以最低的寿命周期费能分析的基础上，力求以最低的寿命周期费用可靠地实现产品或作业的必要功能（用户用可靠地实现产品或作业的必要功能（用户所需要的功能）的有组织的创造性活动。所需要的功

54、能）的有组织的创造性活动。1 1、功能分析是核心、功能分析是核心2 2、创造是关键、创造是关键3 3、信息是基础、信息是基础（二）价值工程的公式（二）价值工程的公式 V=F/CV=F/C1.1.价值价值V V 它是指投入与产出或效用与费用的比值，更它是指投入与产出或效用与费用的比值，更接近于人们日常生活常用的接近于人们日常生活常用的“合算不合算合算不合算”“”“值值不值得不值得”的意思的意思。2.2.功能功能F F 功能是指产品所具有的特定用途和使用价值。功能是指产品所具有的特定用途和使用价值。 “人们需要的不是产品本身，而是产品的功人们需要的不是产品本身，而是产品的功能能” 。 功能分类n按

55、其重要程度可分为：基本功能和辅助功能n根据用户的要求可分为：必要功能和不必要功能n按其满足需要的性质可分为：使用功能和美学功能n按其功能整理的顺序可分为：上位功能和下位功能手机的主要功能和次要功能分别是什么？主要功能与次要功能主要功能基本功能 (失去此功能,产品即无效)手机: 提供 通讯功能辅助功能软件:闹铃，游戏机，计算器，音乐播放次要功能装饰功能 外层镀银:带有银色高质感Vertu Constellation Monogram 价格：约价格：约7000美元美元 诺基亚旗下的诺基亚旗下的Vertu可以说可以说是世上公认的奢侈手机品是世上公认的奢侈手机品牌，该公司总部位于英国。牌，该公司总部位

56、于英国。为了庆祝为了庆祝Vertu成立十周年，成立十周年，该公司在今年该公司在今年4月推出月推出Constellation Monogram系列典藏版手系列典藏版手机。和其他机。和其他Vertu产品一样，产品一样，Constellation Monogram都在欧洲手工都在欧洲手工制作而成。机身采用不锈制作而成。机身采用不锈钢制作，机身背面采用压钢制作，机身背面采用压花真皮，全手工印制，仅花真皮，全手工印制，仅对压花真皮进行防护处理对压花真皮进行防护处理的时间就长达四个小时。的时间就长达四个小时。苹果苹果 Amosu版版iPhone 价格：价格：2万英镑（约万英镑（约3.96万美元）万美元） 来自伦敦的著名设计师来自伦敦的著名设计