1、第四章第四章 产品开发和技术选择产品开发和技术选择引言引言1产品设计与开发阶段产品设计与开发阶段 23并行工程并行工程v4.1.1 214.1.1 21世纪企业产品世纪企业产品/服务设计的背景特征服务设计的背景特征 20 20世纪世纪9090年代以来，企业所处的市场竞争环境日趋严峻，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：正面临着前所未有的压力：新产品/服务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，用户需求呈现出多样 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。v4.1.24.1.2新产品新产品/服务开发的重要性服务开发
2、的重要性 产品更新换代的需要 有利于增强企业的市场竞争力 有利于扩大市场份额 适应个性化定制生产的需要 v 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 研究与开发的分类研究与开发的分类 研究与开发（研究与开发（Research and Development，简称，简称R&D）包括基础研究、应用研究和技术开发。）包括基础研究、应用研究和技术开发。基础研究进行的是探索新的规律、创建基础性知识的工作。应用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。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、新系统和新工程的科研活动。v 新产品的分类新产品的分类
3、新产品是指在技术、性能、功能、结构、材质等一新产品是指在技术、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。方面或几方面具有先进性或独创性的产品。改进型产品 （对老产品的改进与完善，创新程度最小的一类新产品）换代产品 （产品基本原理不变，因部分采用新技术使 产品性能有重大突破）创新产品 （采用科学技术的新发明所开发的产品，它是创新程度最高的一类新产品）v 新产品开发面临的压力新产品开发面临的压力 现象：目前新产品开发面临着费用高、成功率低、风险大、回报率低等压力 3000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 原因：没有潜在的用户和需求 产品与需求不匹
4、配 营销时与用户的沟通、产品介绍不够 办法：满足技术与市场匹配原则，了解人们的需求，将需求用技术实现。v4.2 4.2 产品设计与开发过程产品设计与开发过程 一般产品开发过程由以下三阶段构成一般产品开发过程由以下三阶段构成:产品构思 结构设计（总体设计、技术设计、详细设计）工艺设计产品开发过程构思R&D对市场需求 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图41:产品构思来源图产品构思来源图4.2.1 产品构思（续）4.2.1产品构思产品构思4.2.2 结构设计过程结构设计过程v产品结构设计过程包括从明确设计任务开始，到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
5、为止的一系列活动。确定产品的具体结构为止的一系列活动。v设计阶段决定了产品的性能、质量、成本。设计阶段决定了产品的性能、质量、成本。v产品设计一般分为总体设计、技术设计。工作图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，（见图设计三个阶段，（见图4 42 2）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图图42：结构设计过程：结构设计过程v 总体设计总体设计 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和进行产品设计方案的经济效果的分析。v 技术设计技
6、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。v 工作图设计工作图设计 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。4.2.3 4.2.3 工艺设计过程工艺设计过程 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。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
7、；另一方法作为生产的依据。v 工艺过程设计的程序包括：工艺过程设计的程序包括：n产品图纸的工艺分析和审查（准备条件）n拟订工艺方案（用什么方式来生产）n编制工艺规程（用什么顺序来生产）n工艺装备的设计与制造（用什么设备来生产）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4.2.4 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v 产品设计和选择应该遵循的原则：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
8、的产品。n设计绿色产品（考虑环保要求）。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周期每一个项目的材料及工具费每一个项目的材料及工具费用用实际与计划的差异实际与计划的差异项目数
9、量新产品设计与开发项目数量新产品设计与开发的频率的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设计质量绩效和用户的满意度意度生产质量工产和车间的反生产质量工产和车间的反映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对用户的相对吸引力市场份额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 需求 结构设计4.34.3并行设计并行设计4.3.14.3.1串行的产品设计方法串行的产品设计方法 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。工艺设
10、计 制造 a)串行过程v 关于串行产品开发过程关于串行产品开发过程n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v 存在的问题主要有：存在的问题主要有：n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。n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。4.3.24.3.2并行的产品设计方法（并行工程）并行的产品设计方法（并行工程）n 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。b)并行过程 需求 结构设计 工艺设计 制造n该方法力图使产品开
11、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。过程过程需求阶段需求阶段设计设计阶段阶段制造制造阶段阶段营销营销阶段阶段使用使用阶段阶段终止终止阶段阶段考虑考虑的因素的因素顾客需求顾客需求产品功能产品功能减低成本减低成本提高效率提高效率易制造易制造易装配易装配竞争力（低竞争力（低成本、标新成本、标新立异）立异）可靠性可靠性可维护性，操作可维护性，操作简便简便环境环境保护保护 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，
12、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v 并行工程的人员构成并行工程的人员构成开发小组质量人员环保人员供应商顾客营销人员设计人员制造人员v 并行工程的主要思想并行工程的主要思想 设计时同时考虑产品生命周期的所有因素。设计过程中各活动并行交叉进行。不同领域技术人员的全面参与和协同工作。高效率的组织机构。v 并行工程技术之并行工程技术之虚拟技术虚拟技术 参见案例参见案例“波音波音767”v企业实施并行工程技术给企业带来的好处：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，提高响应速度。n 虚拟技术的运用节约了制造成本
