课件：章--产品开发xin_

1、生产与运作管理Production & Operations Management中北大学经济与管理学院Business School ，NUC中北大学经济与管理学院1第2章 产品设计开发第一节 新产品设计与开发过程第二节 产品设计与开发风险及管理中北大学经济与管理学院2学习目标理解新产品开发的重要性； 掌握产品设计和工艺设计的过程及基本内容； 掌握并行工程的含义和基本思想； 了解串行产品设计方法和并行产品设计方法的区别。中北大学经济与管理学院3第一节 产品设计与开发过程第一部分 新产品开发原因第二部分 新产品设计与开发过程一、产品构思二、结构设计过程三、工艺设计过程四、产品设计的原则中北大学

2、经济与管理学院4中北大学经济与管理学院5第一部分 新产品开发原因1 顾客（Customer）需求3 变化（Change）：政治、经济、社会环境发生变化 新技术的产生2 竞争（Competition）：加剧新产品开发直接影响企业竞争力1） R&D影响企业产品市场接受度2） R&D直接影响企业产品质量3）R&D直接影响产品生产和上市时间4） R&D直接影响企业成本中北大学经济与管理学院6动态管理： 采取“以变应变”的管理决策。市场是不断变化的，具有随机性和不确定性，有太多因素会造成市场的改变，而且变化的速度非常快，所以企业领导必须时刻留意外界环境的改变以及同行与非同行的竞争态势，做到“以变应变”。

3、动态管理理论有三个要点： 竞争优势是一面不断移动的靶子，不仅企业的领导者要有这个观念，所有员工都应该树立这个观念， 成功所仰仗的是持续地开发一系列的短暂优势，是主动打破现状，并积极地转移到下一个优势。所以企业不能满足于维持现状，而应该不断探索新的发展途径，不断进步。 没有永恒的企业，过去的优势可能已经不适合目前形势的要求，或者已成为劣势，竞争的一个策略重点就是不断寻求新的优势。中北大学经济与管理学院7第二部分 新产品设计与开发过程 一般由以下三阶段构成:产品构思结构设计（总体设计、技术设计、详细设计）工艺设计中北大学经济与管理学院8一 产品构思中北大学经济与管理学院9产品开发过程构思R&D对市

4、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图2:产品构思来源图中北大学经济与管理学院101、新产品开发的动力模式 1）技术导向型：指按照被称为Seed Theory的方式进行新产品开发，即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。2）市场导向型：是按照所谓Need Theory方式，从市场需求出发进行新产品开发。即通过市场调查来了解市场需要什么样的新产品，然后对其作为商品来说在生产技术、价格、性能等方面的特性进行研究，进而再通过该新产品商品化后的销售预测来决定是否开发。市场导向型产品是以“市场研究开发生产市场”的模式出现的，即把市场需求代入研究。中北

5、大学经济与管理学院11 技术导向型虽可以先发制人，创造一个大市场。但是，市场一旦从潜在转为现实，就开始分化，顾客在花色、性能、品种和价格上不断产生新的愿望，形成不同层次的市场，造成需求的差别化、细分化，谁能够满足不同层次的期望谁就能够“后发之人”。 例如：美国的奇尼恩公司开发了收音机、电视机、调频立体声系统等多个品种，在六十年代一直是收音机和电视机市场的最大供货商，但70年代末却不得不退出整个家用广播电视行业。 例如：日本汽车企业：小型、耗油量低。当今市场导向型和技术导向型同样重要，一方面技术进步日新月异，另一方面市场需求日益多样化。企业要根据其特点以及内外部环境决定自己的策略。从概念构思到产

6、品选定的影响因素：用户对产品特性的需求；目标市场的需求量；目标消费者购买力水平；目标市场竞争对手产品情况；资源供应情况；销售渠道情况；目标市场的社会环境；企业本身的实力等。中北大学经济与管理学院122、新产品的分类中北大学经济与管理学院131）全新产品：具有新原理、新技术、新结构、行哦能够以、新材料等特征，与现有任何产品毫无共同之处。2）改进新产品：对现有产品改进性能，提高质量，或求得规格型号的扩展，款式花色的变化而产生的新品种。（同时单缸的，增加不同的功能。）3）换代新产品：适合新用途、满足新需要、在原有产品的基础上，部分地采用新技术、新材料、新元件而制造出来的产品。（如洗衣机、单缸、双缸、

7、全自动）中北大学经济与管理学院143、R&D的分类与特征1）基础研究：指探索新的规律、创建基础性知识的工作。2）应用研究：指将基础理论研究中开发的新知识、新理论应用于具体领域的科研工作，即运用通过基础研究所获得的知识，为创造新产品、新技术、新材料的技术基础而进行的研究。3）技术开发研究：指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。中北大学经济与管理学院15 基础研究：目的就是寻求真理、扩展知识；成功率一般很低。所以自由度大，没有严格的指标限制。应用研究：目的是探索新知识应用的可能性，进而发明新事物（如纳米技术、新材料的发明），成功率较高，这种研究在计划上有弹性，有战

8、略方向，但期限较长。技术开发研究：将研究成果用于实践，完成新产品、新工艺，使之实用化、商品花，成功率高，计划是硬性的，有明确的目标。4、三者区别二、 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，（见图43）中北大学经济与管理学院16中北大学经济与管理学院17市场需求分析工作图设计技术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NNYYCAD图43：结构设计过程 总体设计通过市场需求分析，确定产

9、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。中北大学经济与管理学院18 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。中北大学经济与管理学院19中北大学经济与管理学院20（一般为订货式单件小批生产）三、工艺设计过程（一）工艺过程设计的要求工艺过程劳动者按照产品设计图纸

10、，利用劳动工具对各种原材料、半成品进行加工或处理使之成为产成品的生产运作程序和方法的总体安排工艺过程是工艺路线和工艺方法的总和，前者解决原材料、半成品按照什么路线、经过哪些工序转变为产成品；后者解决用什么生产运作手段和操作方法来实现各工序的功能中北大学经济与管理学院21产品设计是工艺过程设计的依据，但在产品设计时应密切结合工艺过程进行（DFM、DFA）多数情况下，不是设计不出来好的产品，而是生产运作不出来或生产运作成本过高工艺过程设计应满足以下要求：优先采用先进的工艺从企业实际情况出发控制工艺路线倒流突出经济性注意人机协调中北大学经济与管理学院22总之：工艺设计是指按产品设计要求，安排或规划出

11、把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。中北大学经济与管理学院23（二）工艺过程设计的程序 1、产品图纸的工艺分析和审查从产品的装配图入手，明确产品的零部件组成及其相互关系，明确零部件何时、何地、以何种方式结合到整个产品中去。 2、拟定工艺方案3、编制工艺规程4、工艺装备的设计和制造中北大学经济与管理学院24中北大学经济与管理学院25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（四）工艺过程的选择与分析工艺成本实现工艺过程或个别工序的费用总额，可分为可变费用和不变费用两大类年度工艺成本计算公

12、式：Ct=QDB Ct年度工艺成本 Q产品年产量 D单位产品的可变费用 B年度不变费用总额单位产品工艺成本C的计算公式：C=DB/Q中北大学经济与管理学院26当年产量很小时，固定费用B对单位产品工艺成本C的影响很大；当年产量很大时，固定费用B对单位产品工艺成本C的影响很小单件小批生产运作条件下，应避免采用专用设备和工装，以免增大不变费用，提高成本；大批大量生产运作条件下，应尽量采用专用设备和工装，以降低单位产品的可变费用，降低成本当产量达到一定水平时，单位产品工艺成本中不变费用的比重已经很小，该产量可作为大批量的起点；而当产量低于一定水平时，单位产品工艺成本中不变费用的比重将急剧增长，意味着应

13、按单件小批生产运作来选择工艺中北大学经济与管理学院27四 产品设计的原则 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）。中北大学经济与管理学院28第二节 产品设计与开发的 风险及管理一、 产品设计与开发过程的风险二、 产品选择三、 并行产品设计方法 中北大学经济与管理学院29中北大学经济与管理学院30一、 产品设计与开发过程的风险1、产品开发的时间构成（单件小批生产类型企业）设计时间 55制造时间 22装配时间 23产品开发时间 100%中北大学经济

14、与管理学院312、企业技术活动影响着产品的开发周期、成本、质量和制造的效率 （1）产品生命周期在缩短，开发周期响应也在缩短。（2）许多大企业（如福特、波音、Sun等）均认为设计阶段决定着产品成本的70以上，尽管设计阶段的成本不会超过10。根据ABC分类法的思想，应加强设计阶段的管理。下面举例进一步说明中北大学经济与管理学院32设计阶段制造阶段材料采购其它阶段费用 产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成示意图70%6%20%36%7%40%3%18%成本的决定因素实际成本消耗Boothroyd引用福特公司的报告表明，尽管产品设计和工艺费用只 占整个产品费用的6%，却影响了总费用的70%以上，见

15、下图。中北大学经济与管理学院33 Sohlenius G.以波音公司为例进行分析后指出：一般产品成本的83%以上由产品设计阶段决定，而这一阶段本身所占有的费用仅为产品全部成本的7%以下，见下图。 Sun认为制造生产率的70%80%是在设计和工艺阶段决定的。中北大学经济与管理学院34决策成本消耗成本产品设计过程设计制造装配与维护O20406080100产品生命周期设计阶段原形制造阶段产品开发过程成本曲线（波音）中北大学经济与管理学院35O概念设计设计开发设计使用制造装配新产品开发阶段改变设计引起的成本 在不同的产品开发阶段改变设计对成本的影响示意图中北大学经济与管理学院36国家日本美国法国英国韩

16、国中国巴西印度R&D/GDP2.72.92.62.72.422.082.00.50.71.10.9表 近年来各国R&DGDP比较值各国非常重视R&D一般都占到销售收入的4以上。在美国，制药业达到15。3、新产品开发面临的压力费用高成功率低风险大回报下降中北大学经济与管理学院37没有潜在的客户需求新产品和当前的需求不匹配营销方面不得力二、 并行产品设计方法1、传统的串行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：中北大学经济与管理学院38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

17、确定工艺工程设计人员完成产品定义加工制造装配中北大学经济与管理学院39顾客市 场系统市场营销先进研究产品设计流程 规划生产顾客市场系统销售响应新产品 概念技术 概念生产订单产品顾客订单需求营销与销售产品开发制造新产品的串行开发模式关于串行产品开发过程产品设计阶段，工艺、制造人员不能加入，不能及早发现缺陷，费用高。设计的产品不能满足顾客需求，制造性、装配性差、时间长。部门之间缺乏协调、互相不理解。 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。中北大学经济与管理学院40中北大学经济与管理学院412、并行的产品设计方法（b） 并行过程1）并行工程的定

18、义 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。 并行过程见图b：2）并行工程的主要思想A）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。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42中北大学经济与管理学院 并行工程 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，其目的在于将产品的设计和产品的可制造性、可维护性、质量控制等问题同时加以考虑，以

19、减少产品早期设计阶段的盲目性，进可能早地避免不合理因素的影响，缩短研制周期。中北大学经济与管理学院43顾客满意并行设计可制造性可装配性质量保证可靠性环境保护功能资料：并行工程特征1、并行工程强调设计的“可制造性”、“可装配性”和“可检测性”等2.并行工程强调产品的“可生产性”3.并行工程强调产品的“可使用性”、“可维修性”和“可报废性”并行工程强调面向过程（process-oriented）和面向对象； 并行工程强调系统集成与整体优化。中北大学经济与管理学院44案例：最好的零部件设计是无零件设计美国NCR公司成立于1884年，是一家拥有一百多年历史的世界领先计算机公司。 组装NCR集团新型27

20、60电子现金出纳机的速度是很快的。事实上，威廉 R斯普尔格闭住眼睛也能在不到两分钟内完成。为实现这种简便的装配，NCR的高级制造工程师斯普尔格坚持认为，应设计不用螺钉螺栓便可将零部件组装在一起的销售网点终端。 整个终端仅包括15个供应商生产的零部件。它比公司以前的低档的2160型终端减少了65%的供应商和85%的零部件，而且仅用原来装配时间的25%便可组装完毕。安装和维护也象风阵一样。斯普尔格说：“这完全归功于我们简化了下游的业务活动，包括现场服务。” 中北大学经济与管理学院45 “面向制造设计”DFM（Design For Manufacturability)，是一种新的技术方法。NCR产品

21、是目前因该方法受益的最佳实例之一。其他热衷DFM的企业有福特、通用汽车、IBM、摩托罗拉和惠而浦公司。从1981年起，从主要家用电器到喷气飞机发动机齿轮箱，通用电器公司（GE）在100多个开发项目中应用了DFM。GE公司估计，从成本节约或从市场分额增长中，它利用这一概念净赚了2亿美元。中北大学经济与管理学院46中北大学经济与管理学院47B）产品设计过程中各活动并行交叉进行； 并行交叉 ；尽早开始工作并行工作圆桌制造人员设备人员市场人员财务人员设计人员分析人员信息人员 其 他 顾客供应商C）与产品生命周期有关的不同领域技术人员的全面参与和协同工作。返回 3 、并行产品开发流程中北大学经济与管理学

22、院48中北大学经济与管理学院49概念设计初步设计详细设计产品详细方案工艺初步方案产品初步方案工艺详细方案结构概念方案工艺概念方案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。中北大学经济与管理学院504、并行工程的功能1）缩短产品开发至投入市场的时间；2）提高产品质量；3）降低成本；4）确保用户满意。中北大学经济与管理学院51中北大学经济与管理学院52案例：飞机制造公司采用并行工程 航空武器装备的研制长期以来一直采用传统的串行工作方法，遵循“方案设计初步设计详细初步设计

23、详细设计试制生产试飞鉴定设计修改”的流程。由于在研制设计的早期不能很好地考虑下游可制造性、可装配性、可维护性、质量保证等多种因素，使所研制地产品存在很多缺陷，就必然会要求对设计进行反复更改，造成设计改动量大，研制周期长、成本高，不能快速形成批量生产能力，不能满足国防建设地需要。 如果以飞行整个设计过程中改善工艺性所获得的总效果为100%计，根据俄罗斯实验设计局以前的工作经验，各个设计阶段对改善构造工艺性的作用分别为：初步设计阶段可达35%，详细初步设计阶段可达40%，详细设计阶段约为20%。美国波音公司的研究也表明，在飞机设计阶段改善飞机构造的工艺性，能够减少工程更改、错误和返工，从而极大地降低了飞机研制成本，缩短研制周期。中北大学经济与管理学院53 波音公司在波音777机型的研制过程中成立了238个协同工作小组实施并行工程，采用了全新的“并行产品定义”的概念，并采用全球广域的异地无纸设计和制造技术