河科大生產運作與管理3Contents企業的研究與開發新產品的研究與開發產品設計與開發的過程產品開發對生產過程的影響產品設計與開發的組織Date2第三講產品設計和技術選擇3講1企業的研究與開發研究開發（R&D）的分類1基礎研究2應用研究3技術開發研究Date3第三講產品設計和技術選擇3講1企業的研究與開發基礎研究是對新理論、新原理的探討，屬探討性的科學研究，指為獲得關于現象和可觀察事實的基本原理及新知識而進行的實驗性和理論性工作，它不以任何專門或特定的應用或使用為目的?；A研究可劃分為純基礎研究（人稱自由基礎研究）和定向基礎研究（又稱目標基礎研究），前者沒有特定的實際應用目的，后者是針對某一領域中帶有普遍性的技術問題進行的基礎研究，具有間接實際應用目的?；A研究的成果不但能擴大科學理論的領域，提高應用研究的水平，而且對于技術和生產的發展具有難以估量的作用。

Date4第三講產品設計和技術選擇3講1企業的研究與開發應用研究指為獲得新知識而進行的創造性的研究，它主要是針對某一特定的實際目的或目標。研究結果一般只影響科學技術的有限范圍，并具有專門的性質，針對具體的領域、問題或情況。區分基礎研究與應用研究的主要準則

基礎研究是為了認識現象，獲取關于現象和事實的基本原理的知識，而不考慮其直接的應用，應用研究在獲得知識的過程中具有特定的應用目的。Date5第三講產品設計和技術選擇3講1企業的研究與開發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、新系統核心工程的科研活動。R&D的重要性它在宏觀上影響著一個國家的技術進步，在微觀上決定著一個企業的生產與發展。Date6第三講產品設計和技術選擇3講對于企業而言，研究開發主要分為以下幾種類型局部革新電腦機箱立式——臥式小革新小發明創新發明電子管——晶體管1231企業的研究與開發Date7第三講產品設計和技術選擇3講1企業的研究與開發企業R&D途徑獨創型引進（轉移）型綜合與延伸型總結提高型Date8第三講產品設計和技術選擇3講1企業的研究與開發企業R&D策略進攻型防衛型技術引進型爭奪科技人才型“填空隙”型Date9第三講產品設計和技術選擇3講2新產品的研究與開發新產品一般來講，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。Date10第三講產品設計和技術選擇3講2新產品的研究與開發新產品的分類改進型換代產品創新產品新型汽車性能更高的計算機第一部手機Date11第三講產品設計和技術選擇3講2新產品的研究與開發新產品開發的重要性是企業獲得競爭優勢的源泉可以加強或改變企業的戰略方向能提高企業形象能為投資提供長期的財務收益可以提供研究開發的資金，形成新產品開發的良性循環可以利用企業的生產和經營資源，提高資源利用率可以充分利用和提高營銷效果和品牌效益可以影響企業的人力資源適應個性化定制生產的需要產品更新換代的需要Date12第三講產品設計和技術選擇3講2新產品的研究與開發是企業獲得競爭優勢的源泉取得技術領先地位，建立產品標準優先控制關鍵資源，獲得成本優勢獲得領先者的聲譽，搶先與顧客建立伙伴關系根據對34大類日常消費品的研究表明：新產品開發領先企業作為市場第一進入者，市場第二進入者的平均市場份額只有它的71%，而第三進入者的市場份額只有它的58%。Date13第三講產品設計和技術選擇3講2新產品的研究與開發可以利用企業的生產和經營資源，提高資源利用率例：（1）郵電部門利用投遞業務，增加了生日電報、代送鮮花和代送小孩上學等新的服務。（2）梅林正廣和集團開始時是一個以食品、飲料加工和銷售為主業的國有企業正廣和飲用水公司，現在在總部上海，“85818，送貨到你家”已成為市民生活的組成部分，在大桶純凈水的基礎上，梅林正廣和的配送網絡收放自如，可以承載的商品空間非常之大。Date14第三講產品設計和技術選擇3講2新產品的研究與開發可以充分利用和提高營銷效果和品牌效益例：（1）海爾公司把冰箱、洗衣機上的品牌延伸到新產品的海爾空調和海爾彩電上。（2）二十世紀的調查顯示，全球最流行的三個詞分別是上帝、她和可口可樂。以可口可樂為標志的logo構成了公司的旗艦商標，另外還有超過160個其他的不同品牌在可口可樂公司生產或銷售，象芬達、雪碧等。Date15第三講產品設計和技術選擇3講2新產品的研究與開發可以影響企業的人力資源例如：蘋果計算機公司開發了價格和利潤較大的新產品Macintosh，但新產品的銷售量遠遠低于預測結果，導致公司的利潤快速下滑，最終導致公司裁員，但不論成功與否，新產品的研究與開發可以維持和提高開發人員的知識水平和能力。Date16第三講產品設計和技術選擇3講2新產品的研究與開發產品更新換代的需要隨著技術的進步和需求的變化，產品的生命周期越來越短，更新換代速度加快，這就要求企業要有很強的產品研發能力，以不斷地改進產品。根據管理學中ABC分類思想，企業技術活動時企業快速響應客戶需求的瓶頸，是提高企業競爭力的關鍵所在。Date17第三講產品設計和技術選擇3講2新產品的研究與開發新產品的研究開發策略1234技術領先策略緊隨領先者策略仿制策略或低成本策略部分市場策略Date18第三講產品設計和技術選擇3講3產品設計與開發的過程一般產品開發過程工藝設計結構設計產品構思Date19第三講產品設計和技術選擇3講3產品設計與開發的過程產品構思新產品BDCA顧客供應商R&D競爭對手Date20第三講產品設計和技術選擇3講3產品設計與開發的過程結構設計過程開始市場需求分析總體設計原型設計原型修改結構設計評估決策工作圖設計資料和圖形庫三維幾何造型有限元設計優化設計計算機繪圖初步設計NNYYCADDate21第三講產品設計和技術選擇3講3產品設計與開發的過程結構設計過程大體分為三個部分1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，概略計算技術經濟指標等2技術設計：確定產品結構和技術經濟指標。3工作圖設計：逐步修改和完善，為產品制造和裝配提供確定的依據。Date22第三講產品設計和技術選擇3講3產品設計與開發的過程工藝設計過程工藝過程設計難度大，是技術系統中的瓶頸環節。DBCA產品圖紙的工藝分析和審查擬定工藝方案編制工藝規程工藝裝備的設計與制造工藝設計的程序Date23第三講產品設計和技術選擇3講3產品設計與開發的過程新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用戶需要可制造性強魯棒性強綠色化Date24第三講產品設計和技術選擇3講3產品設計與開發的過程魯棒性（Robust）原是統計學中的一個專門術語，指控制系統在其特性或參數發生攝動時仍可使品質指標保持不變的性能。20世紀70年代初開始在控制理論的研究中流行起來，用以表征控制系統對特性或參數攝動的不敏感性。在實際問題中，系統特性或參數的攝動常常是不可避免的。產生攝動的原因主要有兩個方面，一個是由于量測的不精確使特性或參數的實際值會偏離它的設計值（標稱值），另一個是系統運行過程中受環境因素的影響而引起特性或參數的緩慢漂移。因此，魯棒性已成為控制理論中的一個重要的研究課題，也是一切類型的控制系統的設計中所必須考慮的一個基本問題。Date25第三講產品設計和技術選擇3講3產品設計與開發的過程產品開發的績效評價根據企業在市場上的競爭要素，通常用上市時間、生產率、服務等作為績效指標來評價新產品的績效。Date26第三講產品設計和技術選擇3講4產品開發對生產過程的影響產品開發對生產過程的影響（時間方面：）產品開發時間100%設計時間55%制造時間22%裝配時間23%據統計，產品設計時間占總開發時間的近60%。目前國外的新產品研制周期大大縮短：AT&T從2年縮短為1年HP從4.5年縮短為22個月Date27第三講產品設計和技術選擇3講4產品開發對生產過程的影響產品開發對生產過程的影響（利潤方面）實踐證明：若生命周期為5年，產品開發時間每延長6個月，利潤損失1/3。0510152025行業化妝品玩具機床食品藥品50年前現在Date28第三講產品設計和技術選擇3講4產品開發對生產過程的影響產品成本的決定因素構成及實際成本消耗70%6%20%36%7%40%3%18%設計階段制造階段材料采購其它階段費用成本的決定因素實際成本消耗Date29第三講產品設計和技術選擇3講4產品開發對生產過程的影響另外，據研究表明：制造生產率的70%-80%是在設計和工藝階段決定的；所有的質量問題的40%可以歸因于低劣的設計和工藝Date30第三講產品設計和技術選擇3講4產品開發對生產過程的影響21世紀企業產品設計的背景特征新產品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，并呈現多樣化、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

Date31第三講產品設計和技術選擇3講4產品開發對生產過程的影響產品研制開發的難度越來越大目前新產品開發面臨著費用高、成功率低、風險大、回報下降等壓力。有研究數據表明：3000個新產品的原始構想，只有一個能夠成功，新產品開發的死亡率為98.2%，在初期的項目中只有2%可以進入市場，其它都半途而廢。Date32第三講產品設計和技術選擇3講5產品設計與開發的組織產品開發的兩種方式需求結構設計工藝設計制造需求結構設計工藝設計制造串行過程并行過程Date33第三講產品設計和技術選擇3講5產品設計與開發的組織串行的產品設計方法各個下游開發部門所具有的知識難以加入早期設計。問題各部門對其它部門的需求和能力缺乏理解，降低了產品整體開發過程的效率。Date34第三講產品設計和技術選擇3講案例：波音767-X并行設計工程Date35第三講產品設計和技術選擇3講隨著商業飛機的不斷發展，波音公司在原有模式下的產品成本不斷增加，并且積壓的飛機越來越多。案例：波音767-X并行設計工程Date36第三講產品設計和技術選擇3講在激烈的市場競爭當中，波音公司是如何用較少的費用設計制造高性能的飛機？

過去的飛機開發大都延用傳統的設計方法，按專業部門劃分設計小組，采用串行的開發流程。大型客機從設計到原型制造多則十幾年，少則七到八年。

案例：波音767-X并行設計工程Date37第三講產品設計和技術選擇3講波音公司在767－X的開發過程中采用了全新的“并行產品定義”的概念，通過優化設計過程集合了最新管理方案，改善設計，提高飛機生產質量，降低成本，改進計劃，實現了三年內從設計到一次試飛成功的目標。

案例：波音767-X并行設計工程Date38第三講產品設計和技術選擇3講波音公司在新型767－X飛機的開發中，全面應用CAD/CAM系統作為基本設計工具，使得設計人員能夠在計算機上設計出所有的零件三維圖形，并進行數字化預裝配，獲得早期的設計反饋，便于及時了解設計的完整性、可靠性、可維修性、可生產性和可操作性。同時，數字化設計文件可以被后續設計部門共享，從而在制造前獲得反饋，減少設計更改。

案例：波音767-X并行設計工程Date39第三講產品設計和技術選擇3講波音公司在商業飛機制造領域積累了75年的開發經驗，成功地推出了707~777等不同型號的飛機。下圖表示了這些型號開發的組織模式演變過程。案例：波音767-X并行設計工程Date40第三講產品設計和技術選擇3講案例：波音767-X并行設計工程Date41第三講產品設計和技術選擇3講（1）工程設計研制過程設計研制過程起始于3D模型的建立，它是一個反復循環過程。設計人員用數字化預裝配檢查3D模型，完善設計，直到所有的零件配合滿足要求為止。最后，建立零件圖、部裝圖、總裝圖模型，2D圖形完成并發圖。設計研制過程需要設計制造團隊來協調。（2）數字化整機預裝配過程數字化預裝配利用CAD/CAM系統進行有關3D飛機零部件模型的裝配仿真與干涉檢查，確定零件的空間位置，根據需要建立臨時裝配圖。案例：波音767-X并行設計工程Date42第三講產品設計和技術選擇3講（3）數字化樣件設計過程767－X利用CAD/CAM系統進行數字化預裝配，數字化樣件設計過程負責每個零件設計和樣件安裝檢查。（4）區域設計（AM）區域設計利用數字化預裝配過程設計飛機區域的各類模型。由每個設計組或設計制造團隊成員負責，各工程師、設計員、計劃員、工裝設計員都應參與區域設計。案例：波音767-X并行設計工程Date43第三講產品設計和技術選擇3講（5）設計制造過程設計制造團隊由各個專業的技術人員組成，在產品設計中起協調作用，最大程度的減少更改、錯誤和返工。（6）綜合設計檢查過程綜合設計檢查過程用于檢查所有設計部件的分析、部件樹、工裝、數控曲面的正確性。案例：波音767-X并行設計工程Date44第三講產品設計和技術選擇3講（7）集成化計劃管理過程集成化計劃管理是一個提高聯絡速度、制定制造工藝計劃、測試及飛機交付計劃的過程。案例：波音767-X并行設計工程Date45第三講產品設計和技術選擇3講采用DPA等數字化方法與工具在設計早期盡快發現下游的各種問題數字化整機預裝配（DPA）是一個計算機模擬裝配過程，它根據設計員、分析員、計劃員、工裝設計員要求，利用各個層次中的零件模型進行預裝配。案例：波音767-X并行設計工程Date46第三講產品設計和技術選擇3講大量應用CAD/CAM/CAE技術，做到無圖紙生產（1）采用100％數字化技術設計飛機零部件（2）建立了飛機設計的零件庫與標準件庫（3）采用CAE工具進行工程特性分析（4）計算機輔助制造工程與NC編程（5）計算機輔助工裝設計案例：波音767-X并行設計工程Date47第三講產品設計和技術選擇3講利用巨型機支持的產品數據管理系統輔助并行設計767－X采用一個大型的綜合數據庫管理系統，用于存儲和提供配置控制，控制多種類型的有關工程、制造和工裝數據，以及圖形數據、繪圖信息、資料屬性、產品關系以及電子檢字等，同時對所接收的數據進行綜合控制。案例：波音767-X并行設計工程Date48第三講產品設計和技術選擇3講效益分析①提高設計質量，極大地減少了早期生產中的設計更改；②縮短產品研制周期，和常規的產品設計相比，并行設計明顯地加快了設計進程；③降低了制造成本；④優化了設計過程，減少了報廢和返工率。案例：波音767-X并行設計工程Date49第三講產品設計和技術選擇3講并行工程在我國發展的背景

（1）CIMS應用工廠具備潛在需求。另據機電部對400家企業進行的一次調查，80%以上的工廠近期將實施MRPII，CAD/CAM等項目。（2）航空航天等型號研制提出了對并行工程的明確需求。

（3）某些企業在實施CIMS項目時,對并行工程提出了明確的需求。（4）現代制造技術的進一步發展需求。

1995年8月，國家科委批準863/CIMS主題重大關鍵技術攻關項目“并行工程”的立項申請報告，在CIMS信息集成的基礎上，將分立的并行工程研究上升為總體技術的突破，并在實際應用中產生效果。5產品設計與開發的組織Date50第三講產品設計和技術選擇3講案例——長峰機械廠某產品結構件研制過程并行工程”劃分成四個互相關聯的分系統

Date51第三講產品設計和技術選擇3講案例——長峰機械廠某產品結構件研制過程Date52第三講產品設計和技術選擇3講案例——長峰機械廠某產品結構件研制過程Date53第三講產品設計和技術選擇3講案例——長峰機械廠某產品結構件研制過程Date54第三講產品設計和技術選擇3講案例——長峰機械廠某產品結構件研制過程網絡通訊

Date55第三講產品設計和技術選擇3講案例——長峰機械廠某產品結構件研制過程數據庫Date56第三講產品設計和技術選擇3講案例——長峰機械廠某產品結構件研制過程產品數據管理系統Date57第三講產品設計和技術選擇3講案例——長峰機械廠某產品結構件研制過程協同工作環境

Date58第三講產品設計和技術選擇3講案例——長峰機械廠某產品結構件研制過程過程建模與改進

某結構件開發的現有流程Date59第三講產品設計和技術選擇3講案例——長峰機械廠某產品結構件研制過程過程建模與改進

改進的產品開發流程Date60第三講產品設計和技術選擇3講案例——長峰機械廠某產品結構件研制過程經濟效益與社會效益

在長峰機械廠的兩個復雜結構部件中進行了成功的應用與驗證。與這兩個部件過去的開發模式相比，取得了三個方面的直接效益：①總體設計周期壓縮了60％；工程繪圖周期從1～2個月減少為2～3周；工藝檢查周期減少50％；更改反饋次數降低50％；工藝規劃時間減少30％；工裝準備周期減少30％；數控加工編碼與調試周期減少50％。這些工作保證了兩個復雜部件的總體開發周期均縮短30％。②毛坯成品率由原來的30％～50％提高到70％～80％；③降低產品成本20％。Date61第三講產品設計和技術選擇3講4產品設計與開發的組織并行的設計方法并行工程的定義：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。Date62第三講產品設計和技術選擇3講