生产运作管理 第7版 课件 第三章 产品、服务设计和技术选择

生产运作管理

Production&OperationsManagement华中科大管理学院陈荣秋华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭第3章产品、服务设计和技术选择3.1产品创新与研发的重要性3.2产品研究与开发管理3.3生产流程设计与选择3.4并行工程：产品开发组织的新方法

3.5先进技术在产品开发中的运用

华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.1产品创新与研发的重要性

经济发展、技术进步和需求多样化，要求企业能对不断变化的市场做出快速反应，源源不断地开发出满足用户需求的、定制的“个性化产品”去占领市场以赢得竞争，市场竞争也主要围绕新产品的竞争而展开。华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.1.121世纪企业面临市场环境的主要特征互联技术迅速普及带来的信息爆炸的压力技术进步越来越快高新技术的使用范围越来越广泛市场和劳务竞争全球化产品研制开发的难度越来越大可持续发展的要求全球性技术支持和售后服务客户的要求越来越苛刻华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.1.2现代企业的研究与开发1）研究与开发的分类和特征

基础研究应用研究技术开发目的寻求真理,扩广知识探讨新知识应用的可能性将研究成果应用于生产实践性质探求发现新事物,新规律发明新事物完成新产品,新工艺,使之实用化,商品化内容发现新事物,新现象探求基础研究应用的可能性运用基础研究,应用研究成果从事产品设计,产品试制,工艺改进成果论文论文或专利专利设计书,图纸,样品成功成功率低成功率较高成功率大经费较少费用较大,控制松费用大,控制严人员理论水平高,基础雄厚的科学家创造能力强,应用能力强的发明家知识和经验丰富,动手能力强的技术专家管理原则尊重科学家意见,支持个人成果,采用同行评议尊重集体意见,支持研究组织在适当事作出评价尊重和支持团体合作计划自由度大,没有严格的指标和期限弹性,战略方向,期限较长硬性,有明确目标,较短期限华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭2）新产品开发面临的压力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。格雷格A.史蒂文斯（GregA.Stevens）和詹姆斯·伯利（JamesBurley）调查统计后提出：3000个新产品的原始想法，只有1个能成功。阿尔巴拉（Albala）在总结以往研究的基础上，指出新产品开发的死亡率为98.2%。初期项目中只有2%可以进入市场华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭新产品失败可归纳为三个关键原因：（1）没有潜在的用户和需求（2）新产品与当前的需求不匹配（3）营销工作不得力

新产品开发的动力：（1）技术推动（2）市场牵引（3）同行竞争了解和确定人们的需求，将这种需求用技术实现，提高产品在研究与开发过程中的管理水平，是新产品开发的关键。华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.2

产品研究与开发管理3.2.1

产品开发过程

一般产品开发过程由以下阶段构成:需求分析产品构思可行性论证结构设计（总体设计、技术设计、详细设计）工艺设计华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭产品设计过程描述华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.2.2

产品开发对生产过程成本的影响

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。根据管理学中ABC分类思想，企业技术活动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。华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭企业的技术活动影响着产品的成本、质量和制造的效率。因此，企业在产品设计时采用许多新的开发手段和方法，以保证产品开发早期阶段能做出正确的决策，从提高产品质量、

降低产品成本，进一步缩短产品开发周期。华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成产品开发过程-成本曲线（波音为例）不同的产品开发阶段改变设计对成本的影响华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.2.3技术活动的过程

技术分系统是企业系统中的一个重要的组成部分，技术活动包括新产品开发中的产品设计阶段的结构设计和工艺设计活动。产品设计阶段的活动，是一个从产品的构思到产品结构、产品制造工艺的信息转换过程。它可以形象地描述为信息在顾客域、功能域、物理域之间连续的变换过程。华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭需求环境功能需求设计参数结构设计过程工艺需求工艺变量工艺设计过程生产指令生产过程顾客域功能域物理域制造域生产活动技术活动技术活动过程分析华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.2.4

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。华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭市场需求分析工作图设计结构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华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭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、概略计算产品的技术经济指标、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。工作图设计进一步进行产品结构的细节设计，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。华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.2.5工艺设计过程工艺设计是指按产品设计要求，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。工艺设计过程是结构设计过程和制造过程之间的桥梁。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。华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭工艺过程设计的内容

分析和审查产品图样的工艺拟订工艺方案编制工艺规程设计与制造工艺装备决定加工毛坯（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华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.2.6

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：设计用户需要的产品（服务）设计制造性（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）华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭产品开发绩效评价指标绩效指标度量对竞争力的影响上市时间新产品引入频率从新产品构思到上市的时间构思数量和最终成功数量实际效果与计划效果的差异来自新产品的销售比例顾客/竞争对手的响应时间设计的质量－接近市场的程度项目的频率－模型的寿命生产率每一个项目的研究发展周期每一个项目的材料及工具费用实际与计划的差异项目数量－新产品设计与开发的频率项目的频率－开发的经济性质量舒适度－使用的可靠性设计质量－绩效和用户的满意度生产质量－工产和车间的反映信誉－用户的忠诚度对用户的相对吸引力－市场份额利润率华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.3

生产流程设计与选择3.3.1生产流程分类根据生产类型的不同，生产流程有三种基本类型：按产品（product-focused）进行的生产流程、按加工路线（process-focused）进行的生产流程和按项目(project)进行的生产流程1）按产品进行的生产流程（对象专业化）2）按加工路线进行的生产流程（工艺专业化）3）按项目进行的生产流程（项目型）华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭不同生产流程的特征比较特征标记对象专业化工艺专业化项目型产品订货类型产品流程产品变化程度市场类型产量批量较大流水型低大批量高成批生产跳跃型

高顾客化生产中等单件、单项定制无很高单一化生产单件生产劳动者技能要求任务类型工资低重复性低高没有固定形式高高没有固定形式高资本投资库存设备高低专用设备中等高通用设备低中等通用设备目标柔性成本质量按期交货程度低低均匀一致高中等中等变化更多中等高高变化更多低计划与控制生产控制质量控制库存控制容易容易容易困难困难困难困难困难困难华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.3.2产品－生产流程矩阵产品-生产流程矩阵的基本指导原则：根据产品结构性质，沿对角线选择和配置生产流程可以达到最好的技术经济性。换言之，偏离对角线的产品结构-生产流程匹配战略无法获得最佳的效益华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.3.3

影响生产流程设计的主要因素1）产品或服务的特征2）自制-外购决策3）生产柔性4）产品或服务的质量水平5）接触客户的程度华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.3.4

生产流程选择决策品种-产量变化与生产单位形式的关系华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭以图中的数字为例，生产同一种产品的对象式系统投资额为225万元，成组生产单元为111万元，工艺式为50万元。当产量在10万件以下时，选择工艺式最经济，当产量在10万～25万件之间时，成组生产单元最经济，当产量在25万件以上时，对象式最经济。当然还有一种选择，如果以上几种方案都不能得到满意的投资回报时，则应放弃该产品的生产。工艺式成组生产单元对象（产品）式费用产量1000002500005000011100002250000华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.4并行工程：产品开发组织的新方法

需求

结构设计

工艺设计

制造

并行过程

串行过程产品开发组织常见的两种方式：华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭串行设计：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：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确定工艺工程设计人员完成产品定义3.4.1

串行的产品设计方法华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭关于串行产品开发过程的问题：

存在的首要问题是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。存在的问题主要有：

各下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计，加入设计的阶段越早，降低费用的机会越大。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。华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭3.4.2并行的产品设计方法

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。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，操作简便环境保护华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭并行工程的概念

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。并行设计可制造性可装配性质量保证顾客满意可靠性环境保护功能华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭并行工程的主要思想

并行的活动和过程。

连续的信息转化。连续地完成各阶段的工作。高效率的组织机构。华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭并行产品开发流程特点

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。华中科大管理学院陈荣秋马士华崔南方关旭概念设计