生產與運作管理Production OperationManagement 第三章產品 服務設計和技術選擇 3 1引言3 2產品設計與開發過程3 3產品設計與開發的組織方法 3 1引言 21世紀企業產品 服務設計的背景特征20世紀90年代以來 企業所處的市場競爭環境日趨嚴峻 正面臨著前所未有的壓力 新產品 服務開發是實現企業競爭戰略的需要技術進步越來越快用戶的要求越來越苛刻 用戶需求呈現出多樣化 個性化的特點產品研制開發的難度越來越大可持續發展的要求 新產品 服務開發的重要性 有利于增強企業的市場競爭力有利于擴大市場份額適應個性化定制生產的需要產品更新換代的需要 現代企業的研究與方法 1 研究與方法的分類研究與方法 ResearchandDevelopment 簡稱R D 包括基礎研究 應用研究和技術開發 基礎研究進行的是探索新的規律 創建基礎性只是的工作 應用研究是將基礎理論研究中開發的新知識 新理論應用與具體領域 技術開發研究是將應用研究的成果經設計 試驗而發展成為新產品 新系統和新工程的科研活動 新產品的分類 新產品是指在技術 性能 功能 結構 材質等一方面或幾方面具有先進性或獨創性的產品 改進型產品 對老產品的改進與完善 創新程度最小的一類新產品 換代產品 產品基本原理不變 因部分采用新技術使產品性能有重大突破 創新產品 采用科學技術的新發明所開發的產品 它是創新程度最高的一類新產品 3 2產品設計與開發過程 一般產品開發過程由以下三階段構成 產品構思結構設計 總體設計 技術設計 詳細設計 工藝設計 需求分析 結構設計 協調 工藝設計 協調 輸入 產品功能 中間結果 協調結果 產品規格干預指令 協調結果 工藝計劃 協調結果 中間結果 中間結果 干預指令 圖3 4 產品設計過程描述 產品構思 產品開發過程 構思 R D 對市場需求的分析技術的推動競爭對手的產品和服務 來源于 來源于 開始 圖3 5 產品構思來源圖 結構設計過程 產品結構設計過程包括從明確設計任務開始 到確定產品的具體結構為止的一系列活動 設計階段決定了產品的性能 質量 成本 產品設計一般分為總體設計 技術設計 工作圖設計三個階段 見圖3 6 結構設計過程 市場需求分析 工作圖設計 結構設計 優化設計 三維幾何造型 計算機繪圖 有限元設計 資料和圖形庫 原型修改 總體設計 開始 初步設計 原型產品 評估決策 N N Y Y CAD 圖3 6 結構設計過程 結構設計過程 總體設計通過市場需求分析 確定產品的性能 設計原則 技術參數 概略計算產品的技術經濟指標和進行產品設計方案的經濟效果的分析 技術設計將技術任務書中確定的基本結構和主要參數具體化 根據技術任務書所規定的原則 進一步確定產品結構和技術經濟指標 以總圖 系統圖 明細表 說明書等總括形式表現出來 結構設計過程 工作圖設計根據技術設計階段確定的結構布置和主要尺寸 進一步作結構的細節設計 逐步修改和完善 繪制全套工作圖樣和編制必要的技術文件 為產品制造和裝配提供確定的依據 工藝過程設計 工藝設計是指按產品設計要求 安排或規劃出從原材料加工成產品所需要的一系列加工過程 工時消耗 設備和工藝裝備需求等的說明 是結構設計過程和制造過程之間的橋梁工藝過程的結果一方面反饋給產品設計用以改進產品設計 另一方法作為生產的依據 工藝過程設計 工藝過程設計的程序包括 產品圖紙的工藝分析和審查擬訂工藝方案編制工藝規程工藝裝備的設計與制造 產品設計的原則和績效評價 產品設計和選擇應該遵循的原則 設計用戶需要的產品 服務 設計可制造性 Manufacturability 強的產品設計魯棒性 Robustness 強的產品設計綠色產品 考慮環保要求 產品設計的原則和績效評價 表3 1 產品開發績效評價指標 3 3產品設計與開發的組織方法 b 并行過程 a 串行過程 需求 結構設計 工藝設計 制造 圖3 8 產品開發的兩種方式 串行的產品設計方法串行設計 從需求分析 產品結構設計 工藝設計一直到加工制造和裝配是一步步在各部門之間順序進行 產品開發工作流程 關于串行產品開發過程 存在的首要問題是以部門為基礎的組織機構嚴重地妨礙了產品開發的速度和質量 存在的問題主要有 各下游開發部門所具有的知識難以加入早期設計 加入設計的階段越早 降低費用的機會越大 各部門對其他部門的需求和能力缺乏理解 目標和評價標準的差異和矛盾降低了產品整體開發過程的效率 并行的產品設計方法 并行工程是對產品及其相關過程 包括制造過程和支持過程 進行并行 一體化設計的一種系統化方法 該方法力圖使產品開發者從一開始就考慮到產品全生命周期從概念形成到產品報廢的所有因素 包括質量 成本 進度和用戶需求 并行工程 并行工程是一種強調各階段領域專家共同參加的系統化產品設計方法 其目的在于將產品的設計和產品的可制造性 可維護性 質量控制等問題同時加以考慮 以減少產品早期設計階段的盲目性 進可能早地避免不合理因素的影響 縮短研制周期 并行設計 可制造性 可裝配性 質量保證 顧客滿意 可靠性 環境保護 功能 并行工程的主要思想 設計時同時考慮產品生命周期的所有因素設計結果產生產品設計規格和相應的制造工藝和生產準備文件 設計過程中各活動并行交叉進行不同領域技術人員的全面參與和協同工作高效率的組織機構 并行產品開發流程特點 產品設計的各階段是一個遞階漸進的連續過程 注意粒度和清晰度產品設計過程和產品信息模型經歷從定性到定量 從模糊到清晰的演化產品設計過程和工藝設計過程是并行展開 同時進行 概念設計 初步設計 詳細設計 產品詳細方案 工藝初步方案 產品初步方案 工藝詳細方案 結構概念方案 工藝概念方案 并行工程技術 1 虛擬設計面向并行工程的DFx設計模式體現了開發的集成過程PDM發展成為CAD CAPP CAM系統的集成平臺Internet使設計集成的范圍更加廣泛STEP標準作為設計開發集成的標準接口 2 產品數據管理 ProductDataManagement PDM3 產品系列化 零部件標準化 通用化4 成組技術 GroupTechnology GT 5 減少