新产品研发与工艺选择讲义课件.ppt

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1、1,生产与运作管理 Production and Operations Management,第三章 新产品研发与工艺选择,2,第三章 新产品研发与工艺选择,第一节 新产品研发概述 研发（研究与开发ResearchDevelopment）：企业的研究与开发是指企业所作的新产品研制与现有产品生产技术的研究与改进活动。新产品：指在一定的范围内首次生产、并具有一定新质的产品。,产品的结构、性能、材质、技术特性等的改进、提高、独创,3,一、新产品研发的任务和意义：,任务,研发市场需要的新产品，提高企业竞争力；研发配套的关键件、新材料、新工艺、新技术等，提高企 业技术储备水平；提高企业设计能力。,意义,

2、振兴国家和地方经济的需要；提高人们生活水平的需要；实现企业竞争战略的需要；提高企业效益的需要；技术进步加快和用户要求增加的需要；产品生命周期的必然需要。,4,产品生命周期（PLC）理论,5,二、新产品开发的动力模式技术导向型：seed theory方式,科研生产营销.如青霉素.纳米技术需求牵引型（市场牵引型）：need theory方式,市场-研发生产-市场.如智能洗衣机,6,三、新产品研发的一般原则：,满足顾客的需求；充分发挥本企业的优势；与本企业的中长期发展战略规划一致；综合考虑技术上的先进性、经济上的合理性、实现的可能性及适用性；提高新产品的通用化、标准化、系列化水平；便于使用和制造。,

3、7,四、新产品研发的方向：,高能化与多能化 微型化 简化 多样化 个性化 绿色化 美观化,8,五、新产品研发的策略：,市场策略选择,研发方式选择,研发过程选择,新产品特征,9,先找好现有的和潜在的市场，与顾客或未来的消费群体进行充分沟通，并收集相关信息，理解消费者需求。进行产品的技术预测和市场预测。对国内外的有关产品的先进性、市场现状、市场需求和经济情报进行研究分析。,产品规划部门应对产品研发可行性进行全面的评价：技术评价：成功的可能性、可靠性、结构合理性、适用性及技术领先性。生产评价：生产能力的适应性、原材料的配套性、大量生产的可行性、标准化程度。财务评价：研发与生产成本、投资能力、经济效益

4、。市场评价：新颖性、性价比、市场占有规模、同类及替代品竟争性、产品的预期寿命。管理评价：资源的可利用性、经营目标的贡献度、,（1）要配备研发部门的足够的资源和人员结构，成立研发小组，明确人员的职责并制订好研发计划与进度。（2）研发输入：明确产品的功能和性能要求。（3）确保研发过程受到有效控制，研发结果要符合最初的设计要求。（4）分阶段进行设计验证。包括样品制作、小批试制、批量试产、用户试用、设计定型等过程。先抢市场，后成熟产品的观念风险大！,（1）要有必要的生产工艺技术、制订出工艺方案、工艺规程、检验规程。（2）研发人员要深入生产一线培训生产者。（3）新部件的配套厂要理解设计要求并形成配套的供

5、货能力。（4）市场人员应及时收集用户（顾客）的意见。,（1）设计更改不能由设计人员拍脑壳行事。（2）要经过相关部门充分的论证。（3）更改要有依据。属顾客要求更改的，必需由对方确认。,六、新产品的研发过程,市场调研,产品规划,产品研发,产品实现,设计更改,10,确定产品的质量特性、其目标值、质量要求和约束条件应能满足市场（顾客）及法律法规的全部要求。,确保产品实现各过程所需的资源与设施能得到满足，确定需要建立的文件及所需资料有效。保证产品实现过程有效运行并得到控制。,根据产品的设计要求（输入）有正确的接收准则。并在实施过程中能够采取必要的验证、确认、监视、检验和试验活动。,产品实现过程应有必要的

6、表单和记录证实产品能符合最初的要求。,七、新产品研发过程控制要求1、产品实现的策划,确定质量目标,确定实现过程,确定验证和确认活动,确定应建立的文档,11,（1）明确顾客规定的要求。（2）了解顾客潜在的和预期的要求。（3）明白与产品有关的法律法规要求。（4）清楚顾客满意的要求，如售后服务、可维修性、服务业的特色服务等。,（1）产品要求已形成文件并经过确认。（2）与顾客的分歧或合同争议已得到解决，顾客要求没形成文件时，应对其进行确认。（3）生产能力能满足产品要求的性能指标。（4）产品要求发生变化时，有确认的更改文件且相关人员已明白更改项目。,应对以下方面确定，并实施与顾客沟通的有效安排：（1）产

7、品信息。（2）问询、合同或订单处理，包括对其更改。（3）收集顾客意见与抱怨。,2、与顾客有关的过程,与产品有关的要求的确定,与产品有关的要求的评审,与顾客沟通,12,应对产品的设计和开发进行策划和控制并确定：（1）设计和开发阶段（2）适合每个阶段的评审、验证和确认活动（3）设计和开发的职责和权限 对参与设计各开发的不同小组之间的接口实施管理，以确保有效沟通，并明确职责分工。随设计和开发的进展，在适当时，应对策划进行更新。,应确定产品的有关要求并保持记录：（1）功能与性能要求（2）适用的法律法规要求（3）适用时，以前类似设计信息（4）设计和开发所必需的其它要求 应对这些输入进行评审，以确保其充分

8、性与适宜性。要求应完整、清楚、并不能自相矛盾.,输出应以能够针对设计各开发的输入进行验证方式提出，并应在放行前得到批准。设计输出应包括：（1）满足设计各开发输入的要求（2）给出采购、生产和服务提供的适当信息（3）包含各引用产品的接收准则（4）规定对产品的安全和正常使用所必需的产品特性,在适宜的阶段，应依据策划的安排，对设计和开发进行系统的评审，以便：（1）评价设计和开发的结果满足要求的能力。（2）识别任何问题并提出必要的措施。评审的参加者应包括与所评审的设计和开发阶段有关的职能的代表。评审结果及任何必要的记录应保持。,为确保设计与开发输出满足输入的要求，应依据所策划的安排对设计和开发进行验证。

9、验证结果及任何必要措施的记录应保持。,为确保产品能够满足规定的使用要求或已知的预期用途的要求，应依据所策划的安排对设计和开发进行确认。只要可行，确认应在产品交付或实施之前完成。确认结果及任何必要措施的记录应保持。,应识别设计和开发的更改，并保持记录。在适当时，应对设计和开发的更改进行评审、验证和确认，并在实施前得到批准。设计和开发更改的评审应包括评价更改对产品组成部分和已交付产品的影响。更改的评审结果及任何必要措施的记录应保持。,3、设计和开发过程控制,设计与开发策划,设计与开发输入,设计与开发输出,设计与开发评审,设计与开发验证,设计与开发确认,更改控制,13,新产品的“三化”工作,新产品的

10、系列化 零部件的通用化（通用化系数）零部件的标准化（标准化系数）,14,八、新产品工艺流程设计,线性流程 间歇性流程 项目流程,工艺流程类型,产品流程运作顺序,产品定制程度,按订单生产模式 按库存（备货）生产模式,15,工艺流程选择决策,16,影响工艺流程选择的因素,市场与顾客需求 资金供应产量与批量劳动力的供给和成本各种工艺过程对管理技能的要求原材料的供应状况和价格及供应商的忠诚度工艺流程和产品的技术状况,17,设计工艺流程的关键问题（5W1H）,What做什么？目标与内容。Why为什么做？原因。Who谁去做？人员。Where何地做？地点。When何时做？时间。How怎样做？方式和手段。,1

11、8,进入上个世纪90 年代以来，电子领域的发展日新月异，各种产品的设计开发以及市场的推广进入了一个全新的时期。电子产品设计师正面临着比以往更艰巨的挑战：客户要求产品价格更低、产品质量更高同时交货周期更短。如何更快地去设计更多功能、更小体积、性价比更高、能够最大程度满足客户需求的产品成为各电子设计师努力追求的目标。,第二节 DFX技术,19,但由于长期以来的思维和操作定式，产品在开发与制造环节之间始终存在“间隙”，设计出来的产品往往面临：(1)不符合制造能力的要求，从而需要大量维修工作，导致产品质量低下，产品设计需求多次修改；(2)产品根本无法制造，设计人员必须另起炉灶、从头开始，浪费了大量的人

12、力、物力，严重削弱了企业在同行业中的竞争实力；(3)产品可靠性差，客户投诉多，售后服务投入大，企业入不敷出，产品生命周期缩短，最终导致企业无以为继。,20,种种问题，都与产品的可制造性联系在一起，这是现代电子产品和设计中必须考虑的重要因素。众所周知，设计阶段决定了一个产品约80%左右的制造成本。根据对国内外企业的调查可以发现，凡是企业产品开发持续力好，成果转化能力强，产品质量稳定，必然与企业对研发的观念和推行的保障体系相关，最关键的问题在于企业是否有一套针对新产品设计开发的产业化技术研究。DFX 工程技术是世界上比较先进的新产品开发可制造性分析技术。这项技术在欧美企业中应用比较广泛，在国内则起

13、步较晚，目前正在推广之中。,21,所谓DFX 是Design for X(面向产品生命周期各/某环节的设计)的缩写。其中，X 可以代表产品生命周期或其中某一环节，如装配(M-制造，T-测试)、加工、使用、维修、回收、报废等，也可以代表产品竞争力或决定产品竞争力的因素，如质量、成本(C)、时间等等。主要包括：,22,DFM：Design for Manufacture 可制造性的设计DFC：Design for Cost 面向成本的设计DFE：Design for Environment 绿色设计DFP：Design for Procurement 可采购设计DFT：Design for Tes

14、t 可测试设计DFD：Design for Diagnosibility 可诊断分析设计DFA：Design for Assembly 可组装设计DFF：Design for Fabrication of the PCB 为PCB 可制造而设计DFS：Design for Serviceability 可服务设计DFR：Design for Reliability 为可靠性而设计,23,DFM（design for manufacturing)可制造性设计满足对工艺要求满足对原材料要求满足对加工条件要求满足对人员的要求,24,DFC(design for cost)-面向成本的设计与产品生命周

15、期成本有关的因素:产品材质重量、尺寸、形状装配操作数、接触面数、紧固件数、装配路径操作和检测方法、工具所用公用工程介质、使用环境可回收利用情况,25,DFE(design for environment)-绿色设计，面向环境的设计或环境友好设计涵义：在保证产品的性能、质量的前提下，考虑产品在其整个生命周期中对资源和环境的影响，使产品对环境的总体影响减到最小原则Reduce(减量化)Reuse(再利用)Recycle(再循环)最大化可回收利用,26,基本要求优良的环境友好性最大限度地减少资源消耗排放最小基本内容绿色设计材料的选择与管理产品的可拆卸性与可回收性设计绿色产品成本分析绿色产品设计数据库

16、与知识库管理,27,第三节 生产流程设计,一、生产流程的类型 不同企业的产品有不同的特点，顾客的需求也不尽相同，其生产流程也就不同。生产流程一般有三种基本类型：按产品进行的生产流程 按加工路线进行的生产流程 按项目组织的生产流程,28,（一）按产品进行的生产流程 按产品进行的生产流程就是以产品或提供的服务为对象，按照生产产品或提供服务的生产要求，组织相应的生产设备或设施，形成流水般的连续生产，有时又称为流水线生产。例如汽车装配线、电视机装配线等就是典型的流水式生产。连续型企业的生产一般都是按产品组织的生产流程。由于是以产品为对象组织的生产流程，又叫对象专业化形式。这种形式适用于大批量生产。,2

17、9,（二）按加工路线进行的生产流程 对于多品种生产或服务情况，每一种产品的工艺路线都可能不同，因而不能象流水作业那样以产品为对象组织生产流程，只能以所要完成的加工工艺内容为依据来构成生产流程，而不管是何种产品或服务对象。设备与人力按工艺内容组织成一个生产单位，每一个生产单位只能完成相同或相似工艺内容的加工任务。不同的产品有不同的加工路线，它们流经的生产单位取决于产品本身的工艺过程，又叫工艺专业化形式。这种形式适用于多品种小批量或单件生产。,30,（三）按项目组织的生产流程 对有些任务，如拍一部电影、组织一场音乐会、生产一件产品和盖一座大楼等，每一项任务都没有重复，所有的工序或作业环节都按一定秩

18、序依次进行，有些工序可以并行作业，有些工序又必须顺序作业。,31,表33 三种生产流程的特征比较,32,二、生产流程设计的基本内容,生产流程设计所需要的信息包括产品信息、运作系统信息和运作战略，在设计过程中应考虑选择生产流程、垂直一体化研究、生产流程研究、设备研究和设施布局研究等方面的基本问题，慎重思考，合理选择，根据企业现状、产品要求合理配置企业资源，高效、优质和低耗地进行生产，有效满足市场需求。生产流程设计的结果体现为如何进行产品生产的详细文件，对生产运作资源的配置、生产运作过程及方法措施提出明确要求。,33,表34 生产流程设计的内容,34,三、影响生产流程设计的主要因素,影响生产流程设

19、计的因素很多，其中最主要的是产品（服务）的构成特征，因为生产系统就是为生产产品或提供服务而存在的，离开了用户对产品的需求，生产系统也就失去了存在的意义。,35,（一）产品/服务需求的性质,生产系统要有足够的能力满足用户需求。首先要了解产品/服务要求的特点，从需求的数量、品种和季节波动性等方面考虑对生产系统能力的影响，从而决定选择哪种类型的生产流程。有的生产流程具有生产批量大、成本低的特点，而有的生产流程具有适应品种变化快的特点，因此，生产流程设计首先要考虑产品/服务特征。,36,（二）自制外购决策,从产品成本、质量生产周期、生产能力和生产技术等几方面综合来看，企业通常要考虑构成产品所有零件的自

20、制外购问题。本企业的生产流程主要受自制件的影响，不仅企业的投资额高，而且生产准备周期长。企业自己加工的零件种类越多，批量越大，对生产系统的能力和规模要求越高。因此，现代企业为了提高生产系统的响应能力，只抓住关键零件的生产和整机产品的装配，而将大部分零件的生产扩散出去，充分利用其它企业的力量。这样一来既可以降低本企业的生产投资，又可缩短产品设计、开发与生产周期。所以说，自制、外购决策影响着企业的生产流程设计。,37,（三）生产柔性,生产柔性是指生产系统对用户需求变化的响应速度，是对生产系统适应市场变化能力的一种度量，通常从品种柔性和生产柔性两个方面来衡量。品种柔性，是指生产系统从生产一种产品快速

21、地转换为生产另一种产品的能力。在多品种、中小批量生产的情况下，品种柔性具有十分重要的实际意义。为了提高生产系统的品种柔性，生产设备应该具有较大的适应产品品种变化的加工范围。产量柔性，是指生产系统快速增加或减少所生产产品产量的能力。在产品需求数量波动较大，或者产品不能依靠库存调节供需矛盾时，产量柔性具有特别重要的意义。在这种情况下，生产流程的设计必须具有快速且低成本地增加或减少产量的能力。,38,（四）产品/服务质量水平,产品质量是市场竞争的武器，生产流程设计与产品产量水平有着密切关系。生产流程中的每一个加工环节的设计都受到质量水平的约束，不同的质量水平决定了采用什么样的生产设备。,39,（五）

22、接触顾客的程度,绝大多数的服务业企业和某些制造业企业，顾客是生产流程的一个组成部分，因此，顾客对生产的参与程度也影响着生产流程设计。例如，理发店、卫生所和裁缝店的运作过程，顾客是生产流程的一部分，企业提供的服务就发生在顾客身上。在这种情况下，顾客就成了生产流程设计的中心，营业场所和设备布置都要把方便顾客放在第一位。而另外一些服务业企业，如银行、快餐店等，顾客参与程度很低，企业的服务是标准化的，生产流程的设计则应追求标准、简洁和高效。,40,四、生产流程的选择,图36 品种产量变化与生产单位形式的关系,41,按不同生产流程构造的生产单位形式有不同的特点，企业应根据具体情况选择最为恰当的一种。在选

23、择生产单位形式时，影响最大的是品种数的多少和每种产品产量的大小。图36给出了不同品种产量水平下生产单位形式的选择方案。一般而言，随着图中的A点到D点的变化，单位产品成本和产品品种柔性都是不断增加的。在A点，对应的是单一品种的大量生产，在这种极端的情况下，采用高效自动化专用设备组成的流水线是最佳方案，它的生产效率最高、成本最低，但柔性最差。随着品种的增加及产量的下降（B点），采用对象专业化形式的成批生产比较适宜，品种可以在有限的范围内变化，系统有一定的柔性，而操作上的难度较大。另一个极端是D点，它对应的是单件生产情况，采用工艺专业化形式较为合适。C点表示多品种中小批量生产，采用成组生产单元和工艺

24、专业化混合形式较好。,42,第二节 工艺管理 工艺是产品生产方法的指南，是计划、调度、质量管理、质量检验、原材料供应，工艺装备和设备等工作的技术依据。是优质、高效、低耗和安全生产的重要保证手段。,43,新产品的工艺准备工作：产品设计的工艺性分析和审查 工艺流程设计 工艺方案的编制和经济评价 工艺文件的编制 工艺装备的设计与制造等,44,一、新产品设计的工艺性分析与审查,分析继承系数分析产品结构分析产品的标准化和规范化程度零部件加工方便与质量保证 材料选择的合适、经济产品是否便于制造、装配和分解生产设备和生产条件是否适合产品加工,一切图纸都必须经过工艺性分析与审查,45,二、新产品工艺方案编制的

25、原则与内容,规定应达到的技术经济指标和质量指标确定产品的生产组织形式和工艺路线安排原则确定工艺装备的系数确定生产周期和投料方式 确定工艺堆积编制的原则确定材料利用率其他工艺原则,工艺工作原则,技术方面,装配工艺原则金工工艺原则电气工艺原则工装的设计原则产品包装设计原则等,46,三、新产品工艺流程设计,工艺流程设计的基本要素,产量质量设备,工艺流程设计图,47,四、编制新产品工艺方案,确定产品的工艺原则和工装系数列出各种关键件及应采取的工艺措施确定产品工艺路线、产品零件加工的车间划分原则和零件分布情况进行工艺方案的经济,内容,48,五、编制新产品工艺规程,工艺规程：指用来指导产品加工和操作的技术

26、文件的总称。内容包括：,产品及零部件制造的顺序和方法（车间、工序）；在什么设备上以何种方式进行加工；使用的工装等。,49,五、编制新产品工艺规程,编制外购件、外协件和毛坯件明细表确定零件工艺路线，制定车间零件明细表制定装配系统图制定加工、装配的过程卡、工艺卡或工序卡编制主要工艺装备设计任务书编制自制专用工装明细表及专用工具明细表制定材料消耗定额及汇总表制定工时定额及汇总表编制关键设备的负荷平衡表,编制工艺规程,50,六、新产品工艺文件的编制,工艺文件：工艺规程、检验规程、工时定额表、原材料消耗定额表等。工艺文件是企业安排计划、生产调度、组织劳动和进行技术检查、组织材料供应的主要依据。,51,工

27、艺路线卡：按产品的每个零件编制，规定该零件在整个制造过程中所经过的车间、小组以及各道工序的名称、使用设备和工装。工艺卡片：按产品的每个零件的每一个工艺阶段（车间、工段）编制的。规定加工对象在一个工艺阶段所经过的各道工序，以及各首工序所有的设备、工装、切削时和工时定额，并规定了所用材料的型号规格等。用于指导车间的生产活动。工序卡片：按产品或零件所经过的每一道工序编制的工艺规程。规定了这一道工序的详细操作方法技术要求和注意事项等。用于具体指导工人操作加工。,工艺规程的文件形式有三种：工艺路线卡、工艺卡片、工序卡片。,52,七、工艺方案的评价,产品或零件的工艺成本计算：S=VN+CS 产品或零件的年

28、工艺成本；V 单位产品或零件工艺成本中的可变费用；N 产品或零件的年产量；C 产品或零件工艺成本中的固定费用。例子见P57 图3-4。,1、先天下之忧而忧；后天下之乐而乐。范仲淹2、捐躯赴国难，视死忽如归。曹植3、近乡情更切，不敢问来人。宋之问4、气蒸云梦泽；波撼岳阳城。孟浩然5、中夜四五叹，常为大国忧。李白6、国耻未雪，何由成名？李白7、当须徇忠义，身死报国恩。李希仲8、科学虽没有国界，但是学者却有他自己的国家。巴斯德9、虚荣的人注视着自己的名字，光荣的人注视着祖国的事业。马蒂10、爱国主义就是千百年来固定下来的对自己的祖国的一种最深厚的感情。列宁11、利于国者爱之，害于国者恶之。晏婴12、

29、常思奋不顾身，而殉国家之急。司马迁13、爱国如饥渴。班固14、一身报国有万死，双鬓向人无再青。陆游15、死去原知万事空，但悲不见九州同。王师北定中原日，家祭无忘告乃翁。陆游16、人生自古谁无死，留取丹心照汗青。文天祥17、天下兴亡，匹夫有责。顾炎武18、南北驱驰报主情，江花边草笑平生。一年三百六十日，都是横戈马上行。戚继光19、瞒人之事弗为，害人之心弗存，有益国家之事虽死弗避。吕坤20、各出所学，各尽所知，使国家富强不受外侮，足以自立于地球之上。詹天佑21、做人最大的事情是什么呢？就是要知道怎样爱国。孙中山22、我们爱我们的民族，这是我们自信心的泉源。周恩来23、为中华之崛起而读书。周恩来24

30、、以身许国，何事不敢为？岳飞25、夜视太白收光芒，报国欲死无战场！陆游26、位卑不敢忘忧国。陆游27、寄意寒星荃不察，我以我血荐轩辕。鲁迅28、中国自古以来，就有埋头苦干的人，就有拼命硬干的人，就有为民请命的人，就有舍身求法的人。他们是中国的脊梁。鲁迅29、惟有民魂是值得宝贵的，惟有它发扬起来，中国人才有真进步。鲁迅30、我们中华民族有同自己的敌人血战到底的气概，有在自力更生的基础上光复旧物的决心，有自立于世界民族之林的能力。毛泽东31、与其忍辱生，毋宁报国死。何香凝32、锦绣河山收拾好，万民尽作主人翁。朱德33、人民不仅有权爱国，而且爱国是个义务，是一种光荣。徐特立34、爱国的主要方法，就是要爱自己所从事的事业。谢觉哉35、中国是古老的民族，也是勇敢的民族。中华民族有两大优点：勇敢，勤劳。这样的民族多么可爱，我们爱我们民族（当然其他民族也有他们可爱之处，我们决不忽视这一点），这是我们自信心的泉源。周恩来36、真正的爱国者是爱人类的，爱国决不是排外。马铁丁37、爱国主义就是千百年来巩固起来的对自己的祖国的一种最深厚的感情。列宁38、必须经过祖国这一层楼，然后更上一层楼，达到人类的高度。罗曼罗兰39、黄金诚然是宝贵的，但是生气蓬勃的勇敢的爱国者却比黄金更为宝贵。林肯,