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1、产品开发和技术选择,4.1引言 4.2产品设计与开发过程 4.3产品设计与开发的组织方法,本章主要内容,4.1引言,产品设计的背景特征 4.1.2 新产品开发的重要性 4.1.3 现代企业的研究与开发,4.1.1 产品设计的背景特征,20世纪90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：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。新产品/服务开发是实现企业竞争战略的需要。,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、回报下降等压力国外学者研究：3000个原始想法，只有1个能
2、成功新产品开发的死亡率为98.2大约25的工业新产品与开发者的愿望相去甚远，同时3035的消费品也是如此。,你认为有哪些因素会影响新产品研发的成败？,据调查产品开发失败的原因，大致归纳为以下几点：市场调查不细致，预测发生错误。构思、设计和制造方面的问题。成本过高。产品开发时间过长，失去占领市场的好时机。,例如：玛泰公司的巴比娃娃；海尔按定单生产的战略 个性定制生产的优点：快速相应客户的个性化需求，大大消减库存，做到高质量、低成本。（例如宝马公司在欧洲所销售的汽车的60%都是根据订单制造的，其销售商在每一笔这样的交易中可以在存货上节省450美元。）个性定制生产的要求：很强的产品开发能力（品种、上
3、市时间）、先进的制造和生产组织技术,大批量生产方式 个性定制生产,1990西方七国：3000亿美元，每天近10亿美元(各国和经济发展组织的统计)美国1997年：占GDP2.6工业企业的R&D占总投入的的65以上我国：0.5GDP20世纪60年代在美国，通信、电子仪器、飞机制造业等十个领域当中，用于R&D的平均费用达到其年销售总额的4以上，其中飞机制造业以及电子通信仪器行业都超过了10。研究与开发的费用不再是一项费用，而认为是对企业未来的一项投资，是“对企业未来的投保”,4.1.2 新产品开发的重要性,新产品开发的重要性,有利于增强企业的市场竞争力；有利于扩大市场份额；（如果个人计算机制造企业承
4、包的新产品延迟6-8个月,就将丧失50-75%的销售份额。）适应个性化定制生产的需要；产品更新换代的需要(国外新产品的研制周期大大缩短.)影响着产品的成本、质量和制造的效率,飞利浦公司有百年的历史，企业老的产品却不老。飞利浦公司 1914 年发明了内置聚光镜的投射灯；1917 年生产了世界上第一只无线电真空管；1922 年第一只 X 光管在飞利浦公司问世；1926 年五极真空管诞生；1932 年生产路灯钼灯；1949 年发明了非金属磁体；1957 年生产了全新的铅光导摄像管；1960 年生产出全新的推基式晶体管；1965 年全新的电脑电子记忆系统研究成功；1970 年研制出 LOCOS 高密度
5、集成电路生产程序；1972 年推出光学录像激光视盘技术；1980 将核磁共振成像系统应用于医疗诊断仪器中；1986 年推出了硅片摄录影像管所用的影像感应器；1990 年开发了红绿激光技术；1991 年发明了 QI 感应照明系统。这就是飞利浦公司产品开发的宏观年表。如细分到每一年，年年都有多种新产品上市。正是由于重视新产品开发，使飞利浦这一老牌公司长盛不衰。,案例：海尔产品研发不断创新，满足消费者的需求,多年来，海尔洗衣机致力于节水、节能、环保洗衣机技术的创新研发，通过关注消费者需求，不断以创新产品消除用户的抱怨，满足消费者的潜在需求。2003年，海尔开发出可以分公斤洗涤的自选档滚筒洗衣机，实现
6、按照洗衣量多少进行洗涤的突破；2004年，海尔将自选档技术升级，开发出我国首款具备自主知识产权的自动档系列滚筒洗衣机，同年，又开发出不用洗衣粉的环保洗衣机；2005年，海尔将自动档再次升级为自动档洗干一体机，不仅通过了国家权威的6A检测，还达到了国际领先水平。,不仅如此，由海尔发明的世界第四种洗衣机双动力洗衣机也是一个成功的案例。双动力洗衣机把波轮式、滚筒式、搅拌式三种洗衣机的优点集于一身，创造了一种全新的洗涤方式，满足了人们健康环保的现代洗衣需求.这款洗衣机不但获得了法国列宾国际唯一发明金奖，而且成功入围国际IEC标准提案，海尔也由此成为我国第一个也是唯一获此世界荣誉的厂家。这一全新的洗衣机
7、以旺盛的市场生命力给世界洗衣机行业注入了前所未有的生机，上市两年多，销量突破了100万台。,多年来，海尔正是把对社会、对用户的责任感深深地融入节能、环保产品的创新研发中，才使海尔洗衣机赢得了社会的尊重和用户的忠诚，最终赢得了市场回报。据统计，2004年在洗衣机行业增长不到4的大环境下，海尔增幅高达57；2005年上半年，海尔洗衣机市场份额月月递增，销售额是第二、三、四名加起来的总和，成为行业独树一帜的领跑者。,也正是由于这些源源不断开发出的新产品，使该公司的产品结构适应市场需求的变化不断得到改善，提高了产品的附加价值，给该公司带来丰厚的利润，成为当今该类产品市场上的大生产商。,目前，国外新产品
8、的研制周期大大缩短：ATT公司新电话的开发时间从过去2年缩短为1年；HP公司新打印机的开发时间从过去的4.5年缩短到22个月。与此同时，产品的生命周期越来越短，革新换代速度加快。实践证明：若产品生命周期为5年，产品开发时间每延长6个月，利润就损失13。,企业的技术活动影响着产品的成本、质量和制造的效率。,Boothroyd引用福特汽车公司的报告表明，尽管产品设计和工艺费用只占整个产品费用的6，却影响了总费用的70以上。SohleniusG.以波音公司为例进行分析后指出：一般产品成本的83以上由产品设计阶段决定，而这一阶段本身所占有的费用仅为产品全部成本的7以下。Sun认为制造生产率的70-80
9、是在设计和工艺阶段决定的。所有质量问题的40可以归因于低劣的设计和工艺。Huthwaite强调产品设计对各组织的影响力，形象地称产品设计的影响为“波动效应”。,4.1.3 现代企业的研究与开发,一、研究与开发的分类 研究与开发（Research and Development，简称R&D）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。,二、新产品的概念与分类,你觉得什么样的产品才算是新产品？,（一）新产品的概
10、念,从生产技术角度来看：采用新技术、新材料，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。显著提高性能、扩大功能从市场营销角度来看：首次投入市场,按新产品的新颖程度：改进型产品换代产品（286、386、486等处理器；电子管、晶体管、集成电路等计算机）创新产品（IBM公司的第一台电脑、东芝的第一台笔记本、摩托罗拉的第一部手机）按新产品的地域特征：国际新产品国内新产品地区新产品,（二）新产品的分类,三、新产品开发的动力,技术推动市场牵引同行竞争,新产品开发的关键？,四、产品生命周期各阶段的开发策略,低,高,销售收入,现金流量,投入期,成长期,成熟期,衰退期,开发和制造成
11、本,产品生命周期是1950年由乔尔.迪安首先提出的。,4.2 产品设计与开发过程,4.2.1 产品构思 4.2.2 结构设计过程 4.2.3 工艺设计过程 4.2.4 产品设计的原则和绩效评价,新产品开发程序,一、创意二、筛选 三、产品概念形成和检验四、经营分析五、产品发展六、试销七、商业性投产,产品构思,产品设计,工艺设计,一般产品开发过程由三个阶段构成产品构思结构设计工艺设计,需求分析,结构设计,协调,工艺设计,协调,输入,产品功能,中间结果,协调结果,产品规格干预指令,协调结果,工艺计划,中间结果,中间结果,干预指令,图41：产品设计过程描述,产品开发过程,构思,R&D,对市场需求的分析
12、技术的推动竞争对手的产品和服务,来源于,来源于,开始,图42:产品构思来源图,4.2.1 产品构思,4.2.2 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,市场需求分析,工作图设计,技术设计,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,N,N,Y,Y,CAD,图43：结构设计过程,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
13、经济效果的分析。,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。,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 工艺设计过程,工艺过程设计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；另一方法作为生产
14、的依据。,工艺过程设计的程序包括：产品图纸的工艺分析和审查拟订工艺方案编制工艺规程工艺装备的设计与制造,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 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）。设计可制造性（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）。,鲁棒性就是系统的健壮性。它是在异常和危险情况下系统生存的关键。比如说，计算机软件在输入错误、磁盘故障、网络过载或有意攻击情况下，能否不死机、
15、不崩溃，就是该软件的鲁棒性。,表41：产品开发绩效评价指标,4.3 产品设计与开发的组织方法,4.3.1 串行的产品设计方法 4.3.2 并行的产品设计方法 4.3.3 并行工程的实施和技术,4.3.1串行的产品设计方法,需求分析,结构设计,工艺设计,制造,b)并行过程,a)串行过程,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。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,思考一下：串行产品开发存在什么问题？,各下游开发部门所具有的知
16、识难以加入到早期设计。各部门目标和评价标准的差异和矛盾降低了整体效率。部门之间难沟通；设计改动量大；产品开发周期长；产品成本高。概而言之：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,串行产品开发过程存在的问题：,4.3.2 并行的产品设计方法,一、并行的产品设计方法并行工程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，尽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,设计时同时考虑产品生
17、命周期的所有因素,二、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。2、设计过程中各活动并行交叉进行。3、不同领域技术人员的全面参与和协同工作。4、高效率的组织机构。,概念设计,初步设计,详细设计,产品详细方案,工艺初步方案,产品初步方案,工艺详细方案,结构概念方案,工艺概念方案,设计过程中各活动并行交叉进行,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,不同领域技术人员全面参与，组建高效率的组织机构；,三、并行工程的实施和技术,1、管理方面组织形式：采用跨部门、多专业的团队组织管理方式：采用项目管理和网络计划方法,设计部,企业经理,财务部,生产部,营
18、销部,B产品组,A产品组,2 技术方面（1）采用DFX技术，如可加工性设计DFM、可装配性设计DFA、可检测性设计DFT等（2）采用CAX计算机辅助技术 如CAD、CAPP、CAE等（3）采用统一的产品数据交换标准和建立产品全生命周期的数据库,并行工程技术,虚拟技术面向并行工程的DFx设计模式体现了开发的集成过程PDM发展成为CAD/CAPP/CAM系统的集成平台Internet使设计集成的范围更加广泛STEP标准作为设计开发集成的标准接口产品数据管理（Product Data Management，PDM）产品系列化、零部件标准化、通用化。成组技术（Group Technology,GT）。减少变化的方案（Variety Reduction Program，VRP）,3、企业实施并行工程技术给企业带来的好处：减少产品设计中出现的错误的概率。节省了修补失误所消耗的时间。降低了开发周期和成本，提高了响应速度。,
