产品设计和过程选择

装配线（Assembly Line）
连续流程（Continuous Flow）
制造过程（Fabrication Processes）
设计顾客满意的产品是一门艺术，生产产品是一门科学，将产品由设计转移至 顾客是管理，将这些过程快速而灵活地综合在一起，关键是团队工作，它不仅包括 营销、产品开发、制造与分销，也包括供应商和顾客。
CE最基本的综合机制是团队。有三种常见形式： 计划管理团队 技术团队 若干个设计—建造团队 综合协调/特殊团队（根据项目的复杂性而设立）
CE方法的优点------节约了完成项目的时间。并行包括项目阶段的各项工作平 行完成，共享整体设计数据库是CE 成功的重要因素。
表4-1表示的是产品开发过程“交叉职能的集成活动”
➢ 专用设备选择 专用设备选择必须服从过程结构一般类型选择。企业可同时配置通用设备和 专用设备。下表4-2列出了选择决策中的一些关键因素。
决策变量
最初投资 产出率 产出质量 运行要求 劳动力需求
柔性 生产准备要求
维护 陈旧 在制品库存 系统范围内的影响
表4-2 设备选择中主要决策变 量
阶段1
阶段2
试生产/增量生产
投放市场
产品详细设计和 与过程交互作用； 建立完整的原型； 进行原型测试
产品设计细节改进； 参与建立第二阶段 原型
评价、测试小规模 生产产品；解决问 题
用产品评价；生产 商业系统
进行原型顾客测 试；参与评价原 型
执行第二阶段顾客 测试；评价原型； 市场扩展计划；建 立分销计划
项目开始
36
时间进度表 市场导入提前期
27
18
概念
计划通过
投放市场
9
0
设计/规划 第一个完整原型
最终实施
产品
过程
市场导入
小规模生产/增量生产 大量生产 工厂启动 生产量增长至商业目标
小规模生产
增量生产
图4-2 产品开发的典型过程
为了加速产品开发过程，一项新的技术被广泛应用于对项目进行组织，即并 行工程（concurrent engineering----CE）。CE不是由一个阶段进入另一个阶 段的简单系列方法，而是侧重于交叉职能的集成、产品的同步开发以及相应的 实现过程。
过程流程图（Process Flow Diagram）
价值分析与价值工程（Value Analysis/Value Engineering ）
合资企业（Joint Venture）
批量（Batch）
转化过程（Conversion Processes）
战略供应商（Strategic Suppliers）
➢ 产品--过程矩阵 过程结构与产量要求间的关系常用产品--过程矩阵表示。见图4-3。
过程结构 过程生命周期
Ⅰ 低产量-低标准 化，单件生产
产品结构 产品生命周期阶段
Ⅱ 多品种
小批量
Ⅲ 主要产品较 少，高产量
Ⅰ 工艺专业化生产
商业印刷厂 法国餐厅
Ⅳ 高产量-高标准 化，商品产品
无 不可行
效率测量
柔性（高） 单件成本（高）
表4-1 交叉职能的集成活动
功 能
活 概念开发 动
产品规划
产 提出新技 选择零部件及与
品 术；开发； 供应商联系建立
开 建立仿真 早期系统原型；
发 模型
定义产品构架
市 场 营 销
提供市场 投入；产 品概念的 提出与调 查
定义目标顾客参 数；估计销售与 毛利；建立与顾 客的关系
开 发 阶段
详细产品/过程技术
原 因：制造和装配工程师以及技术人员没有参与设计工作 解决途径：改动、变更设计，甚至是对设计做重大变更 影 响：增加数量可观的额外费用，造成最终产品交付使用的时间延误
DFMA的思想：在设计阶段就与制造、装配工程师进行协商探讨，从实际使用、技 术、经济的角度考虑，以团队协作设计避免生产、制造和装配过程可能产生的问 题。DFMA提出几条标准，装配中添加到最终产品上的每个零部件都要用这些标 准检验： 在产品使用中，该部件与其他已经装配的部件间是否发生相对运动？ 该部件是否必须使用不同的原材料或与已装配部件分离？ 该零部件是否必须使用特殊或专用加工工具？ 在调整与维护时，零部件是否必须与其他零部件相分离？
开发新产品并迅速投放市场是制造商都必须面临的挑战。 怎样设计产品和采用哪种过程制造？
如图4-1所示，产品开发活动将顾客需求及期望与制造产品所需的活动联系在一 起。这些活动包括三个主要职能：
市场营销：为新产品开发提供新概念，为现有产品制定规范； 产品开发：将产品技术概念转移至最终设计； 制 造：选择和构造制造产品的过程。 符合现代需求的快速开发过程，应该达到： 一是必须对变动的顾客期望与技术进步迅速做出响应； 二是必须迎合全球市场范围内不同的地域倾向性。
第三部分 产品设计与过程选择
建立生产系统所要做的决策：
第一，选择或设计将要生产的产品或提供的服务； 第二，确定进行生产运作所需要的过程技术或组织机构； 第三，建立质量哲学并将其融入企业运作中。
讨论的内容有：制造业的产品设计与过程选择； 运作技术； 服务行业的产品设计和过程选择； 排队论； 质量管理； 统计质量控制方法。
产品和过程的批 准
进行小规模 生产 商业系统运 作与测试
批准第一批商 业的销售
增量生产至批量 生产 达到最初商业目 标
全面商业化的批准
二、面向顾客的产品设计
我们常听到的一句话，“设计这玩意的人应该自己来用用它就明白了。”
两个非常严重而且经常发生的问题： 一是：“企业对技术成就及技术超前关注备至，以至于有时他们无暇顾及顾客”，如零部件不易装卸、操作 太复杂、安装与控制没有逻辑、严重的安全隐患等等； 二是：许多产品的技术功能太多——远远超过必要，购买者不能完全操作它，仅使用了可用功能的一小部分。
四、过程选择
➢ 过程类型 是指选择何种生产过程的战略决策。过程类型基本可分为：
转化过程：如将铁矿石转化为钢板； 制造过程：如将原材ห้องสมุดไป่ตู้加工成特定形状的产品； 装配过程：如将挡拟板安装至汽车上； 测试过程：严格讲这不是一个基本过程，但它作为一个独立的主要活动被广泛提到。
➢ 过程流程结构 是指一个工厂如何利用上述一个或多个过程技术组织物流。贺氏（Hayes） 与威尔莱特（Wheelwright）确定了四种主要流程结构： （1）工艺专业化生产。 多品种小批量产品的生产，大多要求设置不同的或顺序不同的工艺 过程。如商业印刷厂、机械加工厂等就是这类结构的典型。 （2）批量生产。实质是标准的工艺专业化生产。通常用于有相对稳定的产品系列的企业， 每种产品根据顾客订单或库存要求进行周期性生产。多数产品的生产都沿用相同的流程方式， 如重型机械、电子装置、特制化学品等都应用批量生产。 （3）装配线生产。是指按受空速度，零部件按装配顺序从一个工作地到另一个工作地进行 装配生产。当若干工业过程按装配顺序形成线性模式时，通常称之为流水线。 （4）连续流程。无差异原料（如石油、化学品、啤酒）的转化或深加工，像装配线一样， 生产生产按照预先确定的步骤顺序进行，但其流程是连续的，而不是离散的。这种结构通常 是高度自动化的，实际上构成一个综合“机器”每天必须运行24小时，以避免高额的停工与 起动费用。
在商业过程中进行 小规模生产；基于 增量生产至目标产 小规模生产经验改 量；达到质量、产 进过程、培训人员， 量、成本目标 验证供货渠道
关键 事件
关键 决策
为定义产 品与过程 的概念
概念批准
确定产品与 过程的框架 定义参数
规划批准
建立测试 完成原理 验证产品 设计
详细设计的 批准
建立第二阶段 原型 验证过程工具 和设计
三、面向可制造与可装配性的产品设计（DFMA）
“设计”的多重含义 一是设计意味着产品的美学设计（如颜色、结构、外观形状等等）。 二是设计意味着确定一个系统的基本参数。 三是设计意味着详细阐述产品的原材料、形状和零件的公差。
传统的设计态度是“我设计，你制造”，即“隔墙抛砖法”。基本过程如图4-2。
过程：
虚拟工厂（Virtual Factory）
质量功能展开（Quality Function Deployment） 过程流程结构（Process Flow Structure）
损益平衡分析（Break-Even Analysis）
质量屋（House of Quality）
工艺专业化生产（Job Shop ）
设计过程
生产过程
材料选择设计 零部件设计 工艺过程设计 装配草图设计
材料说明书 详细零件图 装配图 工艺要求及说明 装配说明书
目标：
优化的材料选择和优化的设计
材料选择
零部件制造
装配、安装
产品
优化的生产过 制程 造和 过最 程终 和产 最品 终设 产计 品
图4-2 传统的设计、制造过程
传统设计态度常常遇到许多问题，特别是生产和装配问题。如： 零部件加工制造的工具、工艺无法实现； 装配操作、工艺和公差无法达到要求； 结构、形状复杂，等等。
➢ 价值分析与价值工程（VA/VE） 目的是在满足所有顾客要求的同时，以更低成本达到相同或 更好的水平，一般是通过确定、消除不必要的成本达到目标。从技术角度讲，价值分析往往处 理已投产的产品，用于分析工艺文件和购货要求上的产品规范与要求，采购部门通常将价值分 析作为降低成本的技术；价值工程应用在产品开发阶段，被认为是削减成本的方法。价值分析 与价值工程分析方法会用到“头脑风暴法”讨论如下问题： 这个零部件是否有不必要的功能？ 两个或更多零部件能否合并？ 能减少重量吗？ 有无可删除的非标准部件？
营销与销售
产品开发
新产品
需求
概念
市场营销
先进研究
促销
顾客市 场系统 响应
技术 概念
产品规范
营销与销售
过程 规划
顾客订单
销售
生产订单
图4-1 产品开发与制造过程
制造
产
生 品 顾客市
产
场系统
一、产品设计过程
阶段
概念开发 产品框架 概念设计 目标市场
产品规划 市场建立 小规模测试 投资/财务
产品/过程工程 产品详细设计和设备/工具 建立/测试原型
矩阵中所列出的产业是理想化类型，都能在矩阵中找出相应于其结构的恰当 位置。当然，产业选择矩阵中的其他位置也是可行的，也有可能处于两个过程结 构的交界处。
当今生产系统的一个主要论点是：寻求由阶段Ⅰ工艺专业化阶段的柔性以及 阶段Ⅲ的装配线甚至阶段Ⅳ的连续流程结构的成本优势共同形成的利益。
➢ 虚拟工厂（ virtual factory） 指生产活动不在一个中心工厂进行，而是由多地点 的、作为战略联盟一部分的 供应商和伙伴企业完成。管理者必须对生产网络内所 有组成部分的制造能力例如，一个汽车制造商的角色，由仅管理一个中心工厂的 生产活动，转移到管理制造过程中所有步骤——无论生产活动在哪里发生。
第四章 制造业的产品设计与过程选择
关键词
并行工程（Concurrent Engineering）
装配过程（Assembly processes）
产品-过程矩阵（Product-Process Matrix）
工业设计（Industrial Design）
检测过程（Testing Processes）
市场扩展准备；培 训销售人员与服务 人员准备订货项目 /过程系统
占领销售渠道；销 售、促销；与关键 顾客沟通
制 造
过程概念 的提出与 调查
成本估计；确定 过程结构；进行 过程模拟；确定 供应商
进行过程详细设 计；设计开发工 具与设备；参与 建立完整原型
测试与实验工具、 设备；建立第二阶 段原型；安装准备； 提出新程序
Ⅱ 批量生产
重型机械装备 咖啡厅
Ⅲ 装配线生产
Ⅳ 连续流程
无 不可行
汽车装配 汉堡包店
制糖
柔性（低） 单件成本（低）
图4-3 产品与过程主要生命周期阶段比较
解释与理解：
如图4-3所示，随着产量的增加和产品结构（水平方向）的变窄，专用设备和 标准物流（垂直方向）变得经济可行。由于过程结构的这种发展常与产品生命周 期各个阶段（引入、成长、成熟期）有关，所以它有利于营销策略与制造策略的 相互协调。
工业设计必须是面向美学和面向使用者的设计，是一个连续（不断）改进的过程。 例如：凌志汽车加速器脚踏板的设计改进
➢ 质量功能展开（QFD） 是一种将顾客心声引入产品设计规范的方法。该方法利用市场营销部 门、设计工程部门、制造部门的职能交叉的团队，以研究和倾听顾客想法，确定一个优良的产 品特征为起点，将顾客对产品的需求和偏好进行定义、分类以及对于顾客的相对重要度，请顾 客对公司及竞争者产品进行比较与排序，最终结果是更好地理解与关注那些需要改进的产品特 征。