产品开发及设计.ppt

杭州电子科技大学,第二章 产品开发与设计,第一节 产品开发的决策,杭州电子科技大学,产品的选择及其影响因素,(一)产品选择 是指根据市场行情筛选那些能够顺应和满足顾客需求的产品和服务，同时又能够为企业创造利润并保持竞争优势得以继续发展的策略。(二)产品选择应考虑一下因素：1.产品的市场潜力 2.产品的收益性 销售利润率、资金利润率 3.市场竞争性 应综合考虑市场容量、竞争优势和弱点选择有利于发挥企业核心技术优势的产品进行开发。4.可利用的资源条件 便利程度、经济性、环保要求 5.技术水平和生产能力 6.经销能力 营销渠道、服务能力 7.国家政策法律法规等要求,产品开发的主要内容,新产品的概念,1.概念：新产品是指在性能、结构、材质和技术特征等方面或多方面比老产品有显著改进和提高、或独创的，具有使用价值和推广价值，可产生明显经济效益的产品。2.特征:新颖性、先进性、经济性、风险性。3.类型:(1)全新产品(2)换代产品(3)改进产品,产品开发,现代企业的R增强企业的柔性（Flexibility）：1、产品生产柔性。顾客对产品规格、型号、数量、质量和交货期等 要求的独立性和随机性导致企业生产任务的不断变动。组合柔性、产量柔性、质量柔性、交货期柔性 2、产品设计柔性。当顾客有新产品要求时，也即要求产品性能要发 生变化，即产品的功能、结构、加工工艺等方面要发生变化。产品设计柔 性是指快速开发新产品和改造老产品的能力。新产品的研究和开发能力以及相应的生产技术是企业赢得竞争优势的 根本保证。（二）研究与开发（Research and Development，简称R&D)基础研究、应用研究、技术开发研究,新品开发面临的压力,产品开发的时间构成,据统计，产品设计时间占产品开发时间的近60%（如图）。因此，为缩短产品上市时间，必须缩短产品设计时间，产品设计和工艺设计影响着产品的创新速度。（信雅达案例）,产品开发周期变化趋势,0 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),产品寿命周期的缩短：产品的寿命周期越来越短，革新换代越来越快（如图）。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，利润就损失1/3。AT&T:电话2年 1年 HP公司：打印机 4.5年 22个月,成品成本的决定,一般产品成本的70%以上由设计阶段决定,而这一阶段本身所占用的费用仅为产品成本的6%以下(如图)。,新产品开发系统,产品开发的构思,1.来源（新光设计流程）:（1）企业内部：公司经理、员工和研究开发部门。（2）企业外部：经销商、产品许可经营者和发明者。2.构思模式：（1）市场导向型（Market Driven):（2）技术推动型（Technology and Innovation):（3）混合模式 课本38-39,产品可行性研究,1、市场标准：企业的竞争力、对市场需求的应变能力、新构思的专利状态、产品促销和售后服务要求、以及对现有经销渠道的适应程度。2、生产经营标准：生产实施的技术可行性；、技术状况、管理水平与产品制造技术的匹配程度。3、财务标准：市场标准和生产经营标准两方面的结合。,销售额,产品寿命周期,引入期 成长期 成熟期 衰退期,年销售额,年利润,时间,产品寿命周期预测,销售增长率分析法 一般而言,从相对长期趋势来观察,产品市场销售额呈直线上升时,属于成长阶段;销售额稳定且增长幅度趋于疲软时,属于成熟阶段;销售额连续下降时,属于衰退阶段.例某企业生产一种包装材料产品,根据以下数据,判断产品处于哪一时期?,产品进入和占有市场的时机分析,哈耶（Hayes）、韦瑞特（Wheelright）课本40-41页,市场进入-退出产品战略,产品开发和方式选择,产品开发的策略：领先型开发：争取技术领先优势获取垄断利润追随型开发：减少开发风险和投入，后发制人,产品开发的方式：独立开发：具备较强的科研能力和技术力量以及保持一定的技术储备技术引进：减少投入和开发风险提高企业技术水平缩短产品生命周期技术引进与独立开发相结合：投资少有较成熟的经验可借鉴又可保持 自身特色联合开发：充分利用资源，实现优势互补委托开发：利用具备产品研发优势的外部资源,第二节 产品设计,杭州电子科技大学,产品设计的要求,技术上先进经济上合理：1、产品功能设计 注重的是产品的性能和质量，要求在产品设计中充分考虑顾客要求，体现产品的经济价值，并以此为原则，保证高品质设计，包括：配合度精确、性能优良而稳定、耐用性能以及售后维护的便利程度。技术手段：价值工程、装配过程模拟、装配设计、质量功能选择和计算机辅助设计等。2、产品制造设计 产品的可生产性设计，即产品设计要满足产品制造工艺要求。其目的是：在顾客可接受的价格下生产出功能和结构两方面都满意的产品。完美的制造设计代表了成本效益，是通过将产品构思、设计和研制与可生产性相结合得以实现的。为了在竞争价格下，生产出最高质量的产品，制造设计必须与产品功能设计协调进行。（1）产品设计要便于加工制造：基本原则：易于理解，便于制造和装配，易于使用且安全可靠。（2）设计更新的频繁程度（3）产品成本责任（4）产品技术参数选择（5）设计与制造工艺过程保持相互衔接，实施协同作业。,f,产品设计的流程,产品设计过程包括从明确任务开始，到确定产品的具体结构为止的一系列活动，包括创新设计、改进设计和变形设计。该阶段决定了产品的功能质量和成本，决定了产品的前途和命运,CAD,新产品评价方法,（一）多指标评分法例1某公司空调新产品的效益指标权重、分数及得分：,新产品评价方法,（二）盈亏平衡分析法例2某医院考虑增设一项服务项目，每位患者收费1600元，提供该服务需支付年固定费用80万元，单位变动成本为每位患者800元。问每年应至少有多少患者就医该项目才可以上马？,设计审核,1、产品设计审核和最终测试（1）产品设计审核 是在产品生产实施之前，产品项目开发组确保对产品整个设计进行全面的检验和评价。功能设计、制造设计（2）产品最终测试 生产性测试 确保产品的可生产性。,2、产品设计试制中必须注重的方面（1）产品的性能和质量（2）产品开发速度（3）产品成本（4）项目开发费用,企业的技术活动,按过程分析的方法，产品开发由许多过程组成。过程中存在两种类型的活动：一是专业活动，如需求分析、结构设计、工艺设计、另一类是协调活动，通过协调顾客域、功能域、物理域、制造域方案和建议，取得各方面一致认可的决策。,技术活动过程,请结合课本产品设计程序理解,串行过程,多年来，企业的产品开发一直采用串行的方法如图（a），即从需求分析、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。,需求,结构设计,工艺设计,制造,（a）串行过程,串行弊端,串行的产品开发过程存在着许多弊端，首要的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。产品设计人员在设计过程难以考虑到顾客的需求、制造工程、质量控制等约束因素，易造成设计和制造的脱节。,串行的产品开发过程存在的主要问题,1.各下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计。,2.各部门对其它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。,串行的产品开发过程存在的主要问题如下：,并行的产品设计方法,为解决串行的产品设计方法的弊端，减少产品的开发时间和成本，人们提出了并行工程的产品设计方法，它能够并行地集成设计、制造、市场、服务等资源。这种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。,并行过程,（b）并行过程,需求,结构设计,工艺设计,制造,并行工程概述,概述：面向产品的全生命周期的设计是一种在设计阶段就预见到产品的整个生命周期的设计是一种在设计阶段就预见到产品的整个生命周期的设计，是具备高度预见性和预防性的设计。正是基于这种预见性，现代产品设计才能做到“运筹于帷幄之中，决胜与千里之外”。使产品设计具备高度预见性和预防性的技术就称作“并行设计”或“并行工程”。,并行工程定义,定义：并行工程实质就是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程的一种系统方法。这种方法要求产品开发人员与其他人员一起共同工作，在设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户的要求。,并行工程特点,特点：1.强调团队工作（Team work），团队精神和工作方式,2.强调设计过程的并行性,其一是在设计过程中通过专家把关同时考虑产品寿命循环的各个方面；其二是在设计阶段就可同时进行工艺（包括加工工艺、装配工艺和检验工艺）过程设计，并对工艺设计的结果进行计算机仿真，直至用快速原型法产生出产品的样件。这种方式与传统的设计在设计部门进行，工艺在工艺部门进行已大不相同。,并行工程特点,3.强调设计过程的系统性 设计、制造、管理等过程不再是一个个相互独立的单元，而要将它们纳入一个整体的系统来考虑，设计过程不仅出图纸和其它设计资料，还要进行质量控制、成本核算，也要产生进度计划等。这种工作方式是对传统管理机构的一种挑战。4.强调设计过程的快速反馈 并行工程强调对设计结果及时进行审查，并及时反馈给设计人员。这样可以大大缩短设计时间，还可以保证将错误消灭在“萌芽”状态。,并行工程的主要思想,1.设计时同时考虑产品生命周期的所有因素(可靠性、可制造性)，作为设计结果，同时产生产品设计规格和相应的制造工艺和生产准备文件。,并行工程的主要思想有：,2.产品设计过程中各活动并行交叉进行,并行工程的主要思想,3.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，实现生命周期中所有因素在设计阶段的集成，实现技术、资源、过程在设计中的集成。,并行工程的目的,并行工程的目的是在设计阶段就能周密考虑产品生命周期各阶段的各种因素，以减少产品早期设计阶段的盲目性，尽早避免因产品设计的不合理对产品生命周期后续阶段的影响，缩短研制周期，更好地满中用户需求。,并行工程技术,(一)虚拟设计,(二)产品数据管理（Product data management,PDM）,(三)产品系列化、零部件标准化、通用化,(四)成组技术（Group technology,GT）,(五)减少变化方案（VRP）,并行工程的效益,缩短产品投放市场的时间 并行工程技术的主要特点就是可以大大缩短产品开发和生产准备时间，使两者部分相重合。而对于正式批量生产时间的缩短是有限的。2.降低成本 并行工程可在三个方面降低成本：首先，它可以将错误限制在设计阶段。其次，并行工程不同于传统的“反复试制样机”的作法，强调“一次达到目的”。其三，由于在设计时最考虑到加工、装配、检验、维修等因素，产品在上市前的成本将会降低。同时，在上市后的运行费用也会降低,并行工程的效益,3.提高质量 采用并行工程技术，尽可能将所有质量问题消灭在设计阶段，使所设计的产品便于制造易于维护。这就为质量的“零缺陷”提供了基础，使得制造出来的产品甚至用不着检验就可上市。4.保证了功能的实用性 5.增强市场竞争能力 由于并行工程可以较快地推出适销对路的产品并投放市场，能够降低生产制造成本，能够保证产品质量，提高了企业的生产柔性，因而，企业的市场竞争能力将会得到加强。,实例,美国波音飞机制造公司投资40多亿美元，研制波音777型喷气客机，采用庞大的计算机网络来支持并行设计和网络制造。从1990年10月开始设计到1994年6月仅花了3年零2个月就试制成功，进行试飞，一次成功，即投入运营。在实物总装后，用激光测量偏差，飞机全长63.7m，从机舱前端到后端50m，最大偏差仅为0.9mm。HP公司采用并行工程来改进产品质量，其实施要点包括管理部门的支持、对用户的关注、统计过程控制、系统的问题解决过程以及全体人员参与五个方面。实施的结果是公司全部产品的综合故障降低了83%，制造成本减少了42%，而产品开发周期缩短了35%。,第三节 工艺设计,杭州电子科技大学,工艺设计的基本内容,1、产品图纸的工艺分析和审查,2、拟订工艺方案,3、编制工艺规程,4、工装的设计和制造,零件图,决定加工毛坯材料和尺寸,选择机床,制定加工工艺,选定加工条件,计算加工时间,选择工装,决定加工工序内的操作顺序,新产品的试制和鉴定,试制的内容取决于生产类型和产品结构的复 杂程度和设计方法明确样品试制的基本任务做好组织工作：技术交底、技术追随样品鉴定内容：是否符合技术任务书、是否符合国家标准和其他技术要求、设计资料是否齐全、技术经济指标是否合理、结构的工艺性是否良好、主要的工艺技术能否实现、工装能否保证产品的加工质量,小批产品的试制和鉴定,小批试制的基本任务,小批试制的组织工作,小批试制的鉴定工作,验证大批生产工艺规程、检查和调整工装、保证产品质量符合规定的技术条件、做好辅助和调整工作,主任工艺师领导，为大批量生产积累经验，帮助工人熟悉图纸和工艺试制前总结样品试制的经验补充和验证批量生产所需的工艺规程、检验规程和工艺设计；试制过程中对每一工序的工艺、定额、工装和加工质量进行验证,除了包括样品试制的鉴定内容，还包括鉴定工艺文件、工装的齐全性；质量是否符合要求，是否能够保持稳定；检查原材料的消耗情况；验证产品结构的工艺性；检查投产前的生产准备情况,作业,1、分析产品生命周期各个阶段的特点,2、比较分析并行工程与传统的产品开发方式的区别,3、企业R&D的主要策略,4、产品选择应该考虑那些因素,5、新产品开发的方式和主要流程,The end,杭州电子科技大学,