生产计划与控制培训教材课件

2023/7/20生产计划与控制培训教材Contents企业的研究与开发新产品的研究与开发产品设计与开发的过程产品开发对生产过程的影响产品设计与开发的组织7/20/20232第三讲产品设计和技术选择3讲1企业的研究与开发研究开发（R&D）的分类1基础研究2应用研究3技术开发研究7/20/20233第三讲产品设计和技术选择3讲1企业的研究与开发基础研究是对新理论、新原理的探讨，属探讨性的科学研究，指为获得关于现象和可观察事实的基本原理及新知识而进行的实验性和理论性工作，它不以任何专门或特定的应用或使用为目的。基础研究可划分为纯基础研究（人称自由基础研究）和定向基础研究（又称目标基础研究），前者没有特定的实际应用目的，后者是针对某一领域中带有普遍性的技术问题进行的基础研究，具有间接实际应用目的。基础研究的成果不但能扩大科学理论的领域，提高应用研究的水平，而且对于技术和生产的发展具有难以估量的作用。

7/20/20234第三讲产品设计和技术选择3讲1企业的研究与开发应用研究指为获得新知识而进行的创造性的研究，它主要是针对某一特定的实际目的或目标。研究结果一般只影响科学技术的有限范围，并具有专门的性质，针对具体的领域、问题或情况。区分基础研究与应用研究的主要准则

基础研究是为了认识现象，获取关于现象和事实的基本原理的知识，而不考虑其直接的应用，应用研究在获得知识的过程中具有特定的应用目的。7/20/20235第三讲产品设计和技术选择3讲1企业的研究与开发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、新系统核心工程的科研活动。R&D的重要性它在宏观上影响着一个国家的技术进步，在微观上决定着一个企业的生产与发展。7/20/20236第三讲产品设计和技术选择3讲对于企业而言，研究开发主要分为以下几种类型局部革新电脑机箱立式——卧式小革新小发明创新发明电子管——晶体管1231企业的研究与开发7/20/20237第三讲产品设计和技术选择3讲1企业的研究与开发企业R&D途径独创型引进（转移）型综合与延伸型总结提高型7/20/20238第三讲产品设计和技术选择3讲1企业的研究与开发企业R&D策略进攻型防卫型技术引进型争夺科技人才型“填空隙”型7/20/20239第三讲产品设计和技术选择3讲2新产品的研究与开发新产品一般来讲，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。7/20/202310第三讲产品设计和技术选择3讲2新产品的研究与开发新产品的分类改进型换代产品创新产品新型汽车性能更高的计算机第一部手机7/20/202311第三讲产品设计和技术选择3讲2新产品的研究与开发新产品开发的重要性是企业获得竞争优势的源泉可以加强或改变企业的战略方向能提高企业形象能为投资提供长期的财务收益可以提供研究开发的资金，形成新产品开发的良性循环可以利用企业的生产和经营资源，提高资源利用率可以充分利用和提高营销效果和品牌效益可以影响企业的人力资源适应个性化定制生产的需要产品更新换代的需要7/20/202312第三讲产品设计和技术选择3讲2新产品的研究与开发是企业获得竞争优势的源泉取得技术领先地位，建立产品标准优先控制关键资源，获得成本优势获得领先者的声誉，抢先与顾客建立伙伴关系根据对34大类日常消费品的研究表明：新产品开发领先企业作为市场第一进入者，市场第二进入者的平均市场份额只有它的71%，而第三进入者的市场份额只有它的58%。7/20/202313第三讲产品设计和技术选择3讲2新产品的研究与开发可以利用企业的生产和经营资源，提高资源利用率例：（1）邮电部门利用投递业务，增加了生日电报、代送鲜花和代送小孩上学等新的服务。（2）梅林正广和集团开始时是一个以食品、饮料加工和销售为主业的国有企业正广和饮用水公司，现在在总部上海，“85818，送货到你家”已成为市民生活的组成部分，在大桶纯净水的基础上，梅林正广和的配送网络收放自如，可以承载的商品空间非常之大。7/20/202314第三讲产品设计和技术选择3讲2新产品的研究与开发可以充分利用和提高营销效果和品牌效益例：（1）海尔公司把冰箱、洗衣机上的品牌延伸到新产品的海尔空调和海尔彩电上。（2）二十世纪的调查显示，全球最流行的三个词分别是上帝、她和可口可乐。以可口可乐为标志的logo构成了公司的旗舰商标，另外还有超过160个其他的不同品牌在可口可乐公司生产或销售，象芬达、雪碧等。7/20/202315第三讲产品设计和技术选择3讲2新产品的研究与开发可以影响企业的人力资源例如：苹果计算机公司开发了价格和利润较大的新产品Macintosh，但新产品的销售量远远低于预测结果，导致公司的利润快速下滑，最终导致公司裁员，但不论成功与否，新产品的研究与开发可以维持和提高开发人员的知识水平和能力。7/20/202316第三讲产品设计和技术选择3讲2新产品的研究与开发产品更新换代的需要随着技术的进步和需求的变化，产品的生命周期越来越短，更新换代速度加快，这就要求企业要有很强的产品研发能力，以不断地改进产品。根据管理学中ABC分类思想，企业技术活动时企业快速响应客户需求的瓶颈，是提高企业竞争力的关键所在。7/20/202317第三讲产品设计和技术选择3讲2新产品的研究与开发新产品的研究开发策略1234技术领先策略紧随领先者策略仿制策略或低成本策略部分市场策略7/20/202318第三讲产品设计和技术选择3讲3产品设计与开发的过程一般产品开发过程工艺设计结构设计产品构思7/20/202319第三讲产品设计和技术选择3讲3产品设计与开发的过程产品构思新产品BDCA顾客供应商R&D竞争对手7/20/202320第三讲产品设计和技术选择3讲3产品设计与开发的过程结构设计过程开始市场需求分析总体设计原型设计原型修改结构设计评估决策工作图设计资料和图形库三维几何造型有限元设计优化设计计算机绘图初步设计NNYYCAD7/20/202321第三讲产品设计和技术选择3讲3产品设计与开发的过程结构设计过程大体分为三个部分1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，概略计算技术经济指标等2技术设计：确定产品结构和技术经济指标。3工作图设计：逐步修改和完善，为产品制造和装配提供确定的依据。7/20/202322第三讲产品设计和技术选择3讲3产品设计与开发的过程工艺设计过程工艺过程设计难度大，是技术系统中的瓶颈环节。DBCA产品图纸的工艺分析和审查拟定工艺方案编制工艺规程工艺装备的设计与制造工艺设计的程序7/20/202323第三讲产品设计和技术选择3讲3产品设计与开发的过程新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用户需要可制造性强鲁棒性强绿色化7/20/202324第三讲产品设计和技术选择3讲3产品设计与开发的过程鲁棒性（Robust）原是统计学中的一个专门术语，指控制系统在其特性或参数发生摄动时仍可使品质指标保持不变的性能。20世纪70年代初开始在控制理论的研究中流行起来，用以表征控制系统对特性或参数摄动的不敏感性。在实际问题中，系统特性或参数的摄动常常是不可避免的。产生摄动的原因主要有两个方面，一个是由于量测的不精确使特性或参数的实际值会偏离它的设计值（标称值），另一个是系统运行过程中受环境因素的影响而引起特性或参数的缓慢漂移。因此，鲁棒性已成为控制理论中的一个重要的研究课题，也是一切类型的控制系统的设计中所必须考虑的一个基本问题。7/20/202325第三讲产品设计和技术选择3讲3产品设计与开发的过程产品开发的绩效评价根据企业在市场上的竞争要素，通常用上市时间、生产率、服务等作为绩效指标来评价新产品的绩效。7/20/202326第三讲产品设计和技术选择3讲4产品开发对生产过程的影响产品开发对生产过程的影响（时间方面：）产品开发时间100%设计时间55%制造时间22%装配时间23%据统计，产品设计时间占总开发时间的近60%。目前国外的新产品研制周期大大缩短：AT&T从2年缩短为1年HP从4.5年缩短为22个月7/20/202327第三讲产品设计和技术选择3讲4产品开发对生产过程的影响产品开发对生产过程的影响（利润方面）实践证明：若生命周期为5年，产品开发时间每延长6个月，利润损失1/3。0510152025行业化妆品玩具机床食品药品50年前现在7/20/202328第三讲产品设计和技术选择3讲4产品开发对生产过程的影响产品成本的决定因素构成及实际成本消耗70%6%20%36%7%40%3%18%设计阶段制造阶段材料采购其它阶段费用成本的决定因素实际成本消耗7/20/202329第三讲产品设计和技术选择3讲4产品开发对生产过程的影响另外，据研究表明：制造生产率的70%-80%是在设计和工艺阶段决定的；所有的质量问题的40%可以归因于低劣的设计和工艺7/20/202330第三讲产品设计和技术选择3讲4产品开发对生产过程的影响21世纪企业产品设计的背景特征新产品开发是实现企业竞争战略的需要技术进步越来越快用户的要求越来越苛刻，并呈现多样化、个性化的特点产品研制开发的难度越来越大可持续发展的要求

7/20/202331第三讲产品设计和技术选择3讲4产品开发对生产过程的影响产品研制开发的难度越来越大目前新产品开发面临着费用高、成功率低、风险大、回报下降等压力。有研究数据表明：3000个新产品的原始构想，只有一个能够成功，新产品开发的死亡率为98.2%，在初期的项目中只有2%可以进入市场，其它都半途而废。7/20/202332第三讲产品设计和技术选择3讲5产品设计与开发的组织产品开发的两种方式需求结构设计工艺设计制造需求结构设计工艺设计制造串行过程并行过程7/20/202333第三讲产品设计和技术选择3讲5产品设计与开发的组织串行的产品设计方法各个下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计。问题各部门对其它部门的需求和能力缺乏理解，降低了产品整体开发过程的效率。7/20/202334第三讲产品设计和技术选择3讲案例：波音767-X并行设计工程7/20/202335第三讲产品设计和技术选择3讲随着商业飞机的不断发展，波音公司在原有模式下的产品成本不断增加，并且积压的飞机越来越多。案例：波音767-X并行设计工程7/20/202336第三讲产品设计和技术选择3讲在激烈的市场竞争当中，波音公司是如何用较少的费用设计制造高性能的飞机？

过去的飞机开发大都延用传统的设计方法，按专业部门划分设计小组，采用串行的开发流程。大型客机从设计到原型制造多则十几年，少则七到八年。

案例：波音767-X并行设计工程7/20/202337第三讲产品设计和技术选择3讲波音公司在767－X的开发过程中采用了全新的“并行产品定义”的概念，通过优化设计过程集合了最新管理方案，改善设计，提高飞机生产质量，降低成本，改进计划，实现了三年内从设计到一次试飞成功的目标。

案例：波音767-X并行设计工程7/20/202338第三讲产品设计和技术选择3讲波音公司在新型767－X飞机的开发中，全面应用CAD/CAM系统作为基本设计工具，使得设计人员能够在计算机上设计出所有的零件三维图形，并进行数字化预装配，获得早期的设计反馈，便于及时了解设计的完整性、可靠性、可维修性、可生产性和可操作性。同时，数字化设计文件可以被后续设计部门共享，从而在制造前获得反馈，减少设计更改。

案例：波音767-X并行设计工程7/20/202339第三讲产品设计和技术选择3讲波音公司在商业飞机制造领域积累了75年的开发经验，成功地推出了707~777等不同型号的飞机。下图表示了这些型号开发的组织模式演变过程。案例：波音767-X并行设计工程7/20/202340第三讲产品设计和技术选择3讲案例：波音767-X并行设计工程7/20/202341第三讲产品设计和技术选择3讲（1）工程设计研制过程设计研制过程起始于3D模型的建立，它是一个反复循环过程。设计人员用数字化预装配检查3D模型，完善设计，直到所有的零件配合满足要求为止。最后，建立零件图、部装图、总装图模型，2D图形完成并发图。设计研制过程需要设计制造团队来协调。（2）数字化整机预装配过程数字化预装配利用CAD/CAM系统进行有关3D飞机零部件模型的装配仿真与干涉检查，确定零件的空间位置，根据需要建立临时装配图。案例：波音767-X并行设计工程7/20/202342第三讲产品设计和技术选择3讲（3）数字化样件设计过程767－X利用CAD/CAM系统进行数字化预装配，数字化样件设计过程负责每个零件设计和样件安装检查。（4）区域设计（AM）区域设计利用数字化预装配过程设计飞机区域的各类模型。由每个设计组或设计制造团队成员负责，各工程师、设计员、计划员、工装设计员都应参与区域设计。案例：波音767-X并行设计工程7/20/202343第三讲产品设计和技术选择3讲（5）设计制造过程设计制造团队由各个专业的技术人员组成，在产品设计中起协调作用，最大程度的减少更改、错误和返工。（6）综合设计检查过程综合设计检查过程用于检查所有设计部件的分析、部件树、工装、数控曲面的正确性。案例：波音767-X并行设计工程7/20/202344第三讲产品设计和技术选择3讲（7）集成化计划管理过程集成化计划管理是一个提高联络速度、制定制造工艺计划、测试及飞机交付计划的过程。案例：波音767-X并行设计工程7/20/202345第三讲产品设计和技术选择3讲采用DPA等数字化方法与工具在设计早期尽快发现下游的各种问题数字化整机预装配（DPA）是一个计算机模拟装配过程，它根据设计员、分析员、计划员、工装设计员要求，利用各个层次中的零件模型进行预装配。案例：波音767-X并行设计工程7/20/202346第三讲产品设计和技术选择3讲大量应用CAD/CAM/CAE技术，做到无图纸生产（1）采用100％数字化技术设计飞机零部件（2）建立了飞机设计的零件库与标准件库（3）采用CAE工具进行工程特性分析（4）计算机辅助制造工程与NC编程（5）计算机辅助工装设计案例：波音767-X并行设计工程7/20/202347第三讲产品设计和技术选择3讲利用巨型机支持的产品数据管理系统辅助并行设计767－X采用一个大型的综合数据库管理系统，用于存储和提供配置控制，控制多种类型的有关工程、制造和工装数据，以及图形数据、绘图信息、资料属性、产品关系以及电子检字等，同时对所接收的数据进行综合控制。案例：波音767-X并行设计工程7/20/202348第三讲产品设计和技术选择3讲效益分析①提高设计质量，极大地减少了早期生产中的设计更改；②缩短产品研制周期，和常规的产品设计相比，并行设计明显地加快了设计进程；③降低了制造成本；④优化了设计过程，减少了报废和返工率。案例：波音767-X并行设计工程7/20/202349第三讲产品设计和技术选择3讲并行工程在我国发展的背景

（1）CIMS应用工厂具备潜在需求。另据机电部对400家企业进行的一次调查，80%以上的工厂近期将实施MRPII，CAD/CAM等项目。（2）航空航天等型号研制提出了对并行工程的明确需求。

（3）某些企业在实施CIMS项目时,对并行工程提出了明确的需求。（4）现代制造技术的进一步发展需求。

1995年8月，国家科委批准863/CIMS主题重大关键技术攻关项目“并行工程”的立项申请报告，在CIMS信息集成的基础上，将分立的并行工程研究上升为总体技术的突破，并在实际应用中产生效果。5产品设计与开发的组织7/20/202350第三讲产品设计和技术选择3讲案例——长峰机械厂某产品结构件研制过程并行工程”划分成四个互相关联的分系统

7/20/202351第三讲产品设计和技术选择3讲案例——长峰机械厂某产品结构件研制过程7/20/202352第三讲产品设计和技术选择3讲案例——长峰机械厂某产品结构件研制过程7/20/202353第三讲产品设计和技术选择3讲案例——长峰机械厂某产品结构件研制过程7/20/202354第三讲产品设计和技术选择3讲案例——长峰机械厂某产品结构件研制过程网络通讯

7/20/202355第三讲产品设计和技术选择3讲案例——长峰机械厂某产品结构件研制过程数据库7/20/202356第三讲产品设计和技术选择3讲案例——长峰机械厂某产品结构件研制过程产品数据管理系统7/20/202357第三讲产品设计和技术选择3讲案例——长峰机械厂某产品结构件研制过程协同工作环境

7/20/202358第三讲产品设计和技术选择3讲案例——长峰机械厂某产品结构件研制过程过程建模与改进

某结构件开发的现有流程7/20/202359第三讲产品设计和技术选择3讲案例——长峰机械厂某产品结构件研制过程过程建模与改进

改进的产品开发流程7/20/202360第三讲产品设计和技术选择3讲案例——长峰机械厂某产品结构件研制过程经济效益与社会效益

在长峰机械厂的两个复杂结构部件中进行了成功的应用与验证。与这两个部件过去的开发模式相比，取得了三个方面的直接效益：①总体设计周期压缩了60％；工程绘图周期从1～2个月减少为2～3周；工艺检查周期减少50％；更改反馈次数降低50％；工艺规划时间减少30％；工装准备周期减少30％；数控加工编码与调试周期减少50％。这些工作保证了两个复杂部件的总体开发周期均缩短30％。②毛坯成品率由原来的30％～50％提高到70％～80％；③降低产品成本20％。7/20/202361第三讲产品设计和技术选择3讲4产品设计与开发的组织并行的设计方法并行工程的定义：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。7/20/202362第三讲产品设计和技术选择3讲4产品设