1、生产计划与控制,第3讲 产品设计和技术选择,第3讲,2,2019/8/24,Contents,企业的研究与开发,产品开发对生产过程的影响,第3讲,3,2019/8/24,1企业的研究与开发,研究开发（R&D）的分类,第3讲,4,2019/8/24,1企业的研究与开发,基础研究 是对新理论、新原理的探讨，属探讨性的科学研究，指为获得关于现象和可观察事实的基本原理及新知识而进行的实验性和理论性工作，它不以任何专门或特定的应用或使用为目的。 基础研究可划分为纯基础研究（人称自由基础研究）和定向基础研究（又称目标基础研究），前者没有特定的实际应用目的，后者是针对某一领域中带有普遍性的技术问题进行的基础
2、研究，具有间接实际应用目的。基础研究的成果不但能扩大科学理论的领域，提高应用研究的水平，而且对于技术和生产的发展具有难以估量的作用。,第3讲,5,2019/8/24,1企业的研究与开发,应用研究 指为获得新知识而进行的创造性的研究，它主要是针对某一特定的实际目的或目标。研究结果一般只影响科学技术的有限范围，并具有专门的性质，针对具体的领域、问题或情况。 区分基础研究与应用研究的主要准则 基础研究是为了认识现象，获取关于现象和事实的基本原理的知识，而不考虑其直接的应用，应用研究在获得知识的过程中具有特定的应用目的。,第3讲,6,2019/8/24,1企业的研究与开发,技术开发研究 是将应用研究的
3、成果经设计、试验而发展成为新产品、新系统核心工程的科研活动。 R&D的重要性 它在宏观上影响着一个国家的技术进步，在微观上决定着一个企业的生产与发展。,第3讲,7,2019/8/24,对于企业而言，研究开发主要分为以下几种类型,局部革新 电脑机箱 立式卧式,小革新 小发明,创新 发明 电子管晶体管,1,2,3,1企业的研究与开发,第3讲,8,2019/8/24,1企业的研究与开发,企业R&D途径 独创型 引进（转移）型 综合与延伸型 总结提高型,第3讲,9,2019/8/24,1企业的研究与开发,企业R&D策略 进攻型 防卫型 技术引进型 争夺科技人才型 “填空隙”型,第3讲,10,2019/
4、8/24,2新产品的研究与开发,新产品 一般来讲，新产品是指在技术、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。,第3讲,11,2019/8/24,2新产品的研究与开发,新产品的分类,新型汽车,性能更高的计算机,第一部手机,第3讲,12,2019/8/24,2新产品的研究与开发,新产品开发的重要性 是企业获得竞争优势的源泉 可以加强或改变企业的战略方向 能提高企业形象 能为投资提供长期的财务收益 可以提供研究开发的资金，形成新产品开发的良性循环 可以利用企业的生产和经营资源，提高资源利用率 可以充分利用和提高营销效果和品牌效益 可以影响企业的人力资源 适应个性化定制生产的需
5、要 产品更新换代的需要,第3讲,13,2019/8/24,2新产品的研究与开发,是企业获得竞争优势的源泉 取得技术领先地位，建立产品标准 优先控制关键资源，获得成本优势 获得领先者的声誉，抢先与顾客建立伙伴关系根据对34大类日常消费品的研究表明：新产品开发领先企业作为市场第一进入者，市场第二进入者的平均市场份额只有它的71%，而第三进入者的市场份额只有它的58%。,第3讲,14,2019/8/24,2新产品的研究与开发,可以利用企业的生产和经营资源，提高资源利用率例：（1）邮电部门利用投递业务，增加了生日电报、代送鲜花和代送小孩上学等新的服务。（2）梅林正广和集团开始时是一个以食品、饮料加工和
6、销售为主业的国有企业正广和饮用水公司，现在在总部上海，“85818，送货到你家”已成为市民生活的组成部分，在大桶纯净水的基础上，梅林正广和的配送网络收放自如，可以承载的商品空间非常之大。,第3讲,15,2019/8/24,2新产品的研究与开发,可以充分利用和提高营销效果和品牌效益 例： （1）海尔公司把冰箱、洗衣机上的品牌延伸到新产品的海尔空调和海尔彩电上。（2）二十世纪的调查显示，全球最流行的三个词分别是上帝、她和可口可乐。以可口可乐为标志的logo构成了公司的旗舰商标，另外还有超过160个其他的不同品牌在可口可乐公司生产或销售，象芬达、雪碧等。,第3讲,16,2019/8/24,2新产品的
7、研究与开发,可以影响企业的人力资源例如：苹果计算机公司开发了价格和利润较大的新产品Macintosh，但新产品的销售量远远低于预测结果，导致公司的利润快速下滑，最终导致公司裁员，但不论成功与否，新产品的研究与开发可以维持和提高开发人员的知识水平和能力。,第3讲,17,2019/8/24,2新产品的研究与开发,产品更新换代的需要随着技术的进步和需求的变化，产品的生命周期越来越短，更新换代速度加快，这就要求企业要有很强的产品研发能力，以不断地改进产品。 根据管理学中ABC分类思想，企业技术活动时企业快速响应客户需求的瓶颈，是提高企业竞争力的关键所在。,第3讲,18,2019/8/24,2新产品的研
8、究与开发,新产品的研究开发策略,1,2,3,4,技术领先 策略,紧随领先者 策略,仿制策略 或低成本策略,部分市场策略,第3讲,19,2019/8/24,3产品设计与开发的过程,一般产品开发过程,工艺设计,结构设计,产品构思,第3讲,20,2019/8/24,3产品设计与开发的过程,产品构思,新产品,顾客,供应商,R&D,竞争对手,第3讲,21,2019/8/24,3产品设计与开发的过程,结构设计过程,开始,市场需求分析,总体设计,原型设计,原型修改,结构设计,评估决策,工作图设计,资料和图形库,三维几何造型,有限元设计,优化设计,计算机绘图,初步设计,N,N,Y,Y,CAD,第3讲,22,2
9、019/8/24,3产品设计与开发的过程,结构设计过程大体分为三个部分,第3讲,23,2019/8/24,3产品设计与开发的过程,工艺设计过程 工艺过程设计难度大，是技术系统中的瓶颈环节。,D,产品图纸的工艺分析和审查,拟定工艺方案,编制工艺规程,工艺装备的设计与制造,工艺设计的 程序,第3讲,24,2019/8/24,3产品设计与开发的过程,新产品设计的原则和绩效评价,第3讲,25,2019/8/24,3产品设计与开发的过程,鲁棒性（Robust）原是统计学中的一个专门术语，指控制系统在其特性或参数发生摄动时仍可使品质指标保持不变的性能。 20世纪70年代初开始在控制理论的研究中流行起来，用
10、以表征控制系统对特性或参数摄动的不敏感性。在实际问题中，系统特性或参数的摄动常常是不可避免的。产生摄动的原因主要有两个方面，一个是由于量测的不精确使特性或参数的实际值会偏离它的设计值（标称值），另一个是系统运行过程中受环境因素的影响而引起特性或参数的缓慢漂移。因此，鲁棒性已成为控制理论中的一个重要的研究课题，也是一切类型的控制系统的设计中所必须考虑的一个基本问题。,第3讲,26,2019/8/24,3产品设计与开发的过程,产品开发的绩效评价 根据企业在市场上的竞争要素，通常用上市时间、生产率、服务等作为绩效指标来评价新产品的绩效。,第3讲,27,2019/8/24,4产品开发对生产过程的影响,
11、产品开发对生产过程的影响（时间方面：）,产品开发时间 100%,设计时间 55%,制造时间 22%,装配时间 23%,据统计，产品设计时间占总开发时间的近60%。 目前国外的新产品研制周期大大缩短： AT&T从2年缩短为1年 HP从4.5年缩短为22个月,第3讲,28,2019/8/24,4产品开发对生产过程的影响,产品开发对生产过程的影响（利润方面）,实践证明：若生命周期为5年，产品开发时间每延长6个月，利润损失1/3。,0,5,10,15,20,25,行业,化妆品,玩具,机床,食品,药品,50年前,现在,第3讲,29,2019/8/24,4产品开发对生产过程的影响,产品成本的决定因素构成及
12、实际成本消耗,70%,6%,20%,36%,7%,40%,3%,18%,设计阶段,制造阶段,材料采购,其它阶段,费用,成本的决定因素,实际成本消耗,第3讲,30,2019/8/24,4产品开发对生产过程的影响,另外，据研究表明： 制造生产率的70%-80%是在设计和工艺阶段决定的； 所有的质量问题的40%可以归因于低劣的设计和工艺,第3讲,31,2019/8/24,4产品开发对生产过程的影响,21世纪企业产品设计的背景特征 新产品开发是实现企业竞争战略的需要 技术进步越来越快 用户的要求越来越苛刻，并呈现多样化、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,第3讲,32,2019
13、/8/24,4产品开发对生产过程的影响,产品研制开发的难度越来越大目前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。有研究数据表明：3000个新产品的原始构想，只有一个能够成功，新产品开发的死亡率为98.2%，在初期的项目中只有2%可以进入市场，其它都半途而废。,第3讲,33,2019/8/24,5产品设计与开发的组织,产品开发的两种方式,需求,结构设计,工艺设计,制造,需求,结构设计,工艺设计,制造,串行过程,并行过程,第3讲,34,2019/8/24,5产品设计与开发的组织,串行的产品设计方法,各个下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计。,问题,各部门对其它部门的需求和能力缺
14、乏理解，降低了产品整体开发过程的效率。,第3讲,35,2019/8/24,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,36,2019/8/24,随着商业飞机的不断发展，波音公司在原有模式下的产品成本不断增加，并且积压的飞机越来越多。,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,37,2019/8/24,在激烈的市场竞争当中，波音公司是如何用较少的费用设计制造高性能的飞机？ 过去的飞机开发大都延用传统的设计方法，按专业部门划分设计小组，采用串行的开发流程。 大型客机从设计到原型制造多则十几年，少则七到八年。,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,38,2019/8/24,波音公司在767X的开发
15、过程中采用了全新的“并行产品定义”的概念，通过优化设计过程集合了最新管理方案，改善设计，提高飞机生产质量，降低成本，改进计划，实现了三年内从设计到一次试飞成功的目标。,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,39,2019/8/24,波音公司在新型767X飞机的开发中，全面应用CAD/CAM系统作为基本设计工具，使得设计人员能够在计算机上设计出所有的零件三维图形，并进行数字化预装配，获得早期的设计反馈，便于及时了解设计的完整性、可靠性、可维修性、可生产性和可操作性。同时，数字化设计文件可以被后续设计部门共享，从而在制造前获得反馈，减少设计更改。,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,40
16、,2019/8/24,波音公司在商业飞机制造领域积累了75年的开发经验，成功地推出了707777等不同型号的飞机。下图表示了这些型号开发的组织模式演变过程。,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,41,2019/8/24,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,42,2019/8/24,（1）工程设计研制过程 设计研制过程起始于3D模型的建立，它是一个反复循环过程。设计人员用数字化预装配检查3D模型，完善设计，直到所有的零件配合满足要求为止。最后，建立零件图、部装图、总装图模型，2D图形完成并发图。设计研制过程需要设计制造团队来协调。 （2）数字化整机预装配过程 数字化预装配利用CAD/
17、CAM系统进行有关3D飞机零部件模型的装配仿真与干涉检查，确定零件的空间位置，根据需要建立临时装配图。,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,43,2019/8/24,（3）数字化样件设计过程 767X利用CAD/CAM系统进行数字化预装配，数字化样件设计过程负责每个零件设计和样件安装检查。 （4）区域设计（AM） 区域设计利用数字化预装配过程设计飞机区域的各类模型。由每个设计组或设计制造团队成员负责，各工程师、设计员、计划员、工装设计员都应参与区域设计。,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,44,2019/8/24,（5）设计制造过程 设计制造团队由各个专业的技术人员组成，在产品设
18、计中起协调作用，最大程度的减少更改、错误和返工。 （6）综合设计检查过程 综合设计检查过程用于检查所有设计部件的分析、部件树、工装、数控曲面的正确性。,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,45,2019/8/24,（7）集成化计划管理过程 集成化计划管理是一个提高联络速度、制定制造工艺计划、测试及飞机交付计划的过程。,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,46,2019/8/24,采用DPA等数字化方法与工具在设计早期尽快发现下游的各种问题 数字化整机预装配（DPA）是一个计算机模拟装配过程，它根据设计员、分析员、计划员、工装设计员要求，利用各个层次中的零件模型进行预装配。,案例：波
19、音767-X并行设计工程,第3讲,47,2019/8/24,大量应用CAD/CAM/CAE技术，做到无图纸生产 （1）采用100数字化技术设计飞机零部件 （2）建立了飞机设计的零件库与标准件库 （3）采用CAE工具进行工程特性分析 （4）计算机辅助制造工程与NC编程 （5）计算机辅助工装设计,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,48,2019/8/24,利用巨型机支持的产品数据管理系统辅助并行设计 767X采用一个大型的综合数据库管理系统，用于存储和提供配置控制，控制多种类型的有关工程、制造和工装数据，以及图形数据、绘图信息、资料属性、产品关系以及电子检字等，同时对所接收的数据进行综合控
20、制。,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,49,2019/8/24,效益分析 提高设计质量，极大地减少了早期生产中的设计更改； 缩短产品研制周期，和常规的产品设计相比，并行设计明显地加快了设计进程； 降低了制造成本； 优化了设计过程，减少了报废和返工率。,案例：波音767-X并行设计工程,第3讲,50,2019/8/24,并行工程在我国发展的背景 （1）CIMS应用工厂具备潜在需求。另据机电部对400家企业进行的一次调查，80%以上的工厂近期将实施MRPII，CAD/CAM等项目。 （2）航空航天等型号研制提出了对并行工程的明确需求。 （3）某些企业在实施CIMS项目时, 对并行工程提出
21、了明确的需求。 （4）现代制造技术的进一步发展需求。 1995年8月，国家科委批准863/CIMS主题重大关键技术攻关项目“并行工程”的立项申请报告，在CIMS信息集成的基础上，将分立的并行工程研究上升为总体技术的突破，并在实际应用中产生效果。,5产品设计与开发的组织,第3讲,51,2019/8/24,案例长峰机械厂某产品结构件研制过程,并行工程”划分成四个互相关联的分系统,第3讲,52,2019/8/24,案例长峰机械厂某产品结构件研制过程,第3讲,53,2019/8/24,案例长峰机械厂某产品结构件研制过程,第3讲,54,2019/8/24,案例长峰机械厂某产品结构件研制过程,第3讲,55
22、,2019/8/24,案例长峰机械厂某产品结构件研制过程,网络通讯,第3讲,56,2019/8/24,案例长峰机械厂某产品结构件研制过程,数据库,第3讲,57,2019/8/24,案例长峰机械厂某产品结构件研制过程,产品数据管理系统,第3讲,58,2019/8/24,案例长峰机械厂某产品结构件研制过程,协同工作环境,第3讲,59,2019/8/24,案例长峰机械厂某产品结构件研制过程,过程建模与改进 某结构件开发的现有流程,第3讲,60,2019/8/24,案例长峰机械厂某产品结构件研制过程,过程建模与改进 改进的产品开发流程,第3讲,61,2019/8/24,案例长峰机械厂某产品结构件研制过
23、程,经济效益与社会效益 在长峰机械厂的两个复杂结构部件中进行了成功的应用与验证。与这两个部件过去的开发模式相比，取得了三个方面的直接效益：总体设计周期压缩了60；工程绘图周期从12个月减少为23周；工艺检查周期减少50；更改反馈次数降低50；工艺规划时间减少30；工装准备周期减少30；数控加工编码与调试周期减少50。这些工作保证了两个复杂部件的总体开发周期均缩短30。毛坯成品率由原来的3050提高到7080；降低产品成本20。,第3讲,62,2019/8/24,4产品设计与开发的组织,并行的设计方法 并行工程的定义： 并行工程是对产品及其相关过程，包括制造过程和支持过程，进行并行、一体化设计的
24、一种系统化方法。,第3讲,63,2019/8/24,4产品设计与开发的组织,产品设计时应该考虑的因素,第3讲,64,2019/8/24,4产品设计与开发的组织,并行设计时考虑的因素,Add Your Text,第3讲,65,2019/8/24,4产品设计与开发的组织,并行工程的主要思想 设计时考虑产品生命周期的所有因素； 产品设计过程中各活动并行交叉进行； 不同领域技术人员的全面参与和协同工作，实现产品生命周期中所有因素在设计阶段的集成。 高效率的组织结构,第3讲,66,2019/8/24,4产品设计与开发的组织,并行的产品开发流程 特点： 产品设计的各个阶段是一个递阶渐进的连续过程，阶段的划
25、分只标志着产品和设计的粒度和清晰度。 产品设计过程和产品信息模型经历着从定向到定量、从模糊到清晰渐进演化。 产品设计过程和工艺设计过程不是顺序进行，而是并行展开，同时进行的。,第3讲,67,2019/8/24,4产品设计与开发的组织,并行工程的主要内容 过程重构 组织重构 构建技术支持环境,第3讲,68,2019/8/24,4产品设计与开发的组织,并行工程技术 虚拟设计 产品数据管理（PDM） 产品系列化、零部件标准化、通用化 成组技术（GT） 减少变化的方案（VRP）,第3讲,69,2019/8/24,4产品设计与开发的组织,并行工程人员构成,设计人员,开发小组,环保人员,供应商,顾客,营销人员,质量人员,制造人员,第3讲,70,2019/8/24,思考题： 并行工程的主要思想是什么？ 并行工程的实现技术有哪些？ 举例说明并行工程的优越性。,下一讲内容 需求管理与生产计划,Thank You !,
