《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
产品设计过程描述
输 入
需求分析
中间结果
产品功能
结构设计
中间结果 中间结果
工艺设计
干预指令
协调
产品规格 干预指令
协调
工艺计划
协调结果
协调结果
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
3.2.2 产品开发对生产过程成本的影响
产品设计和工艺设计在产品开发中作用重大， 它几乎占用了60%的开发时间，决定了70%的成本。 根据管理学中ABC分类思想，企业技术活动是企业 快速响应客户要求的瓶颈，是提高企业竞争力的关 键。
低 低 均匀一致 高
中等 中等 变化更多 中等
容易
困难
容易
困难
容易
困难
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项目型
单件、单项定制 无 很高 单一化生产 单件生产
高 没有固定形式 高
低 中等 通用设备
高 高 变化更多 低
困难 困难 困难
3.3.2 产品－流程矩阵
生产流 程
产
品
顾客化
多品种 品种较多 标准化大量生
劳动者 技能要求 任务类型 工资
资本 投资 库存 设备
目标 柔性 成本 质量 按期交货程度
计划与控制 生产控制 质量控制 库存控制
不同生产流程的特征比较
对象专业化
工艺专业化
批量较大 流水型 低 大批量 高
成批生产 跳跃型
高 顾客化生产 中等
低 重复性 低
高 没有固定形式 高
高 低 专用设备
中等 高 通用设备
CAD
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总体设计 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、进行产 品设计方案的经济效果的分析。
技术设计 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。
硬性,有明确目标,较短期限
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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 。
▪ 格雷格 A. 史蒂文斯（Greg A. Stevens）和詹姆 斯·伯利（James Burley）调查统计后提出：3 000 个新产品的原始想法，只有1个能成功。
▪ 产品/服务需求性质 ▪ 自制-外购决策 ▪ 生产柔性 ▪ 产品/服务质量水平 ▪ 接触顾客的程度
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3.3.4 生产流程选择决策
▪ 品种-产量变化与生产单位形式的关系
批 量
对象专业化形式 大量生产
对象专业化形式 批量生产
成组生产单元
工艺专业化形式
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
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3.2.3 技术活动的过程
技术分系统是企业系统中的一个重要的组成 部分，技术活动包括新产品开发中的产品设计阶段 的结构设计和工艺设计活动。产品设计阶段的活动， 是一个从产品的构思到产品结构、产品制造工艺的 信息转换过程。它可以形象地描述为信息在顾客域、 功能域、物理域之间连续的变换过程。
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
设计人员完成产品定义
制造工程师确定工艺工程
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
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关于串行产品开发过程的问题：
（低产量） （中低产量） （中批生产） （大量生产）
高
项目型生产 航空航天
工业装备
单件生产 成批生产
机床工具 特殊化工产品/药品 电子电器 汽车轮胎和橡胶 钢铁产品
柔性
单位 成本
大量生产
普通化工产品/药品 造纸
容器制造
酿酒
低
石油
连续生产
钢铁 林产品
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3.3.3 影响生产流程设计的主要因素
品种
▪ 以图中的数字为例，生产同一种产品的对象式系统投资额为225万元，成组 生产单元为111万元，工艺式为50万元。当产量在10万件以下时，选择工艺 式最经济，当产量在10万～25万件之间时，成组生产单元最经济，当产量 在25万件以上时，对象式最经济。当然还有一种选择，如果以上几种方案 都不能得到满意的投资回报时，则应放弃该产品的生产。
可制造性 可装配性
质量保证
功能 并行设计
顾客满意
环境保护 可靠性
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并行工程的主要思想
✓ 设计时同时考虑产品生命周期的所有因素。 设计结果产生产品设计规格和相应的制造工艺和生产 准备文件。
工艺设计过程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；另一方法作为生产的依据。
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工艺过程设计的内容
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
零件图 决定加工毛坯 （材料和尺寸）
研究与开发的分类和特征
基础研究
应用研究
技术开发
寻求真理,扩广知识 探求发现新事物,新规律
发现新事物,新现象 论文
成功率低
探讨新知识应用的可能 性
发明新事物
探求基础研究应用的可 能性
论文或专利 成功率较高
将研究成果应用于生产实践
完成新产品,新工艺,使之实用化,商 品化
运用基础研究,应用研究成果从事 产品设计,产品试制,工艺改进 专利设计书,图纸,样品 成功率大
（1）技术推动 （2）市场牵引 （3）同行竞争
▪ 了解和确定人们的需求，将这种需求用技术实现， 提高产品在研究与开发过程中的管理水平，是新 产品开发的关键。
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3.2 产品研究与开发管理
3.2.1 产品开发过程 一般产品开发过程由以下阶段构成:
需求分析 产品构思 可行性论证 结构设计（总体设计、技术设计、详细设计） 工艺设计
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。
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结构设计过程
初步设计 N
N
开始
市场需求分析
总体设计
原型产品 Y
原型修改
结构设计
评估决策 Y 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
生产运作管理
Production & Operations Management
华中科技大学管理学院 The School of Management，HUST
陈荣秋 马士华 Rongqiu Chen and Shihua Ma
第3章 产品/服务设计和技术选择
3.1 概述 3.2 产品研究与开发管理 3.3 生产流程设计与选择 3.4 并行工程：产品开发组织的新方法 3.5 计算机技术在产品设计中的运用
《生产与运作管理》陈荣秋、马士华编著
3.1 概述
经济发展、技术进步和需求多样化 ，要求 企业能对不断变化的市场做出快速反应， 源源不断地开发出满足用户需求的、定制 的“个性化产品”去占领市场以赢得竞争， 市场竞争也主要围绕新产品的竞争而展开。
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3.1.1 21世纪企业面临市场环境的主要特征
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顾客域 功能域 物理域
技术活动过程分析
需求 环境
功能需求 设计参数
结构设计过程
技
术
活
工艺需求 工艺变量
动
工艺设计过程
制造域
生产指令 生产过程
生产活动
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3.2.4 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。
▪ 阿尔巴拉（Albala）在总结以往研究的基础上， 指出新产品开发的死亡率为98.2%。初期项目中 只有2%可以进入市场
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▪ 新产品失败可归纳为三个关键原因 ：
（1）没有潜在的用户和需求 （2）新产品与当前的需求不匹配 （3）营销工作不得力
▪ 新产品开发的动力 ：
选择机床
制定加 工工艺
选定加工条件
计算加工时间
选择工装
决定加工工序 内的操作顺序
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3.2.6 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）
3.4.2 并行的产品设计方法
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、一体化设计的一种系统化方法。
该方法力图使产品开发者从一开始就考虑到产品全生命 周期从概念形成到产品报废的所有因素，包括质量、成 本、进度和用户需求。
过程 需求阶段
设计 阶段
制造 阶段
营销 阶段
使用 阶段
存在的首要问题是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。
存在的问题主要有：
✓ 各下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计， 加入设计的阶段越早，降低费用的机会越大。