【文档说明】生产及运作管理(产品设计)课件.ppt，共(52)页，1.275 MB，由小橙橙上传

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第三章产品设计11/15/2022第1页，共52页。一、产品开发程序可分为四个阶段：1、预先研究或产品选择阶段2、设计性试制阶段3、生产性试制阶段4、试生产阶段11/15/2022第2页，共52页。二、产品设计的组织方式（一）两种不同的产品开发模式1、串行工程(SE,sequentialengi

neering)串行工程—是指产品开发各阶段是由企业内不同职能部门的人员依次进行的。见图3-1(a)在传统的串行工程的产品开发模式中，产品设计过程与制造加工过程脱节．使产品的可制造性、可装配性和可维护性较差，从而导致设计改动量大、产品开发周期长、产品成本高和产品质量难以保证，甚至有大

量的设计无法投入生产，从而造成了人力和物力的巨大浪费。11/15/2022第3页，共52页。预先研究或产品选择阶段设计性试制阶段生产性试制阶段试生产图3-1(a)串行工程预先研究或产品选择阶段设计性试制阶段生产性试制阶段试生产图3-1(b)并行工程11/15/2022

第4页，共52页。11/15/2022第5页，共52页。2、并行工程（CE，concurrentengineering）并行工程—是指集成地、并行地设计产品和其零部件及相关过程的一种系统方法。这种方法要求产品设计人员与其他人员一起工作，在产品设计开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到设计、制造和

使用全过程的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求等。并行工程实际上是一种团队工作方式，强调设计过程的系统性、平行性。并行工程大大缩短了产品开发和准备时间，有利于降低成本、提高质量、增强企业的竞争力。见图3-1(b)。11/15/2022第6页，共52页。

并行设计产品功能环境保护可靠性顾客满意质量保证可装配性可制造性图3-2并行设计要考虑的因素11/15/2022第7页，共52页。并行工程的特点：（1）分布式的组织结构，将组织结构从层次式转变为平面式基本组织结构：产品开发团队（2）集成化的产品设计、制造、经销过

程既注重企业内部的集成，又知识与外部供应商、用户、经销商等的集成。（3）强调人的作用的管理体制并行工程实质上是合作、协同的过程，人的相互合作与协同是最重要的。11/15/2022第8页，共52页。开发小组质量人员环保人员供应商顾客营销员设计人员制造人

员图3-3集成产品设计团队11/15/2022第9页，共52页。三、DFX（designingforx)技术产品设计是企业产品开发的重要环节。产品设计应遵循以下原则：·设计顾客需要的产品；·设计可制造性强的产品；·设计绿色产品根据这些原则，目前产品设计的新思

路有：面向顾客的设计、面向可制造的设计、面向环境的设计，简称DFX（designingforX）技术。DFC系列方法的提出为企业降低生产成本，缩短产品开发周期，提高企业效益提供了一条可行之路。11/15/2022

第10页，共52页。1、面向顾客的设计(DFC,designingforcustomers)（1）质量功能配置（QFD,qualityfunctiondeployment）运用这种方法，可以将顾客的要求转化为产品设计和工程设计特征，并配置到产

品制造过程的各工序和生产计划中，从而保证最终产品最大限度地满足用户的要求。经验表明，运用此法可使成本消减50%，开发时间缩短30%。11/15/2022第11页，共52页。质量功能配置（QFD）的基本思想是倾听用户的意见和要求，用一种逻辑的体系去确定如何最好的通过可能的渠道实

现这些要求。这个逻辑体系就是质量屋的传递过程。11/15/2022第12页，共52页。图3-2质量功能展开的结构11/15/2022第13页，共52页。图3-3质量屋的传递过程11/15/2022第14页，共52页。顾客要求易于关闭山坡上能停住易于打开不漏雨隔音效果好重要程度技术性能6

363452762775332XXXXX相关:强烈正相关正相关负相关强烈负相关X*竞争性评估X=我们A=竞争者AB=竞争者B(5分最好)12345XABXABXABAXBXAB重要度:强烈=9中等=3小=1目标值技术评估（5最好）543

21BAXBAXBAXBXABXABAX防水性能降低能量等级到7.5ft/lb保持现有等级将力量减小到9lb降低能量等级到7.5ft/lb保持现有等级保持现有等级图3-4轿车门的质量质量矩阵-质量屋隔音性开

门用力水平止动力门条密封性关门用力11/15/2022第15页，共52页。（2）价值工程（VE,valueengineering）价值工程(VE)—是通过对产品功能和费用的系统分析，寻求功能与成本之

间的合理匹配，以最低的寿命周期成本，可靠地实现产品必要功能，最大限度提高产品价值的有组织的活动。在产品设计中应用价值工程，可以将产品的过剩功能和不必要的成本费用及时地消除在产品设计阶段，从而取得最佳的产品设计效果。价值工程的基本关系是：F价值V=

C式中，V—价值F—产品功能C—寿命周期成本价值—是指某一事物（产品、零件、工序、服务）的功能（或效用）与获得此种功能所支付的成本（或耗费）之间的比例。功能—是指某一事物（产品、零件、工序、服务）的具体用途和作用。成本—是指为获得功能所支付的总费用，它包括产品寿命周期的全

部费用，即生产费用与使用费用之和。11/15/2022第16页，共52页。提高产品价值的途径：⑴功能不变，降低成本F，CV⑵成本不变，提高功能C，FV⑶提高功能，降低成本C，FV⑷成本略有提高而功能有较大改善C，F

V⑸功能稍有下降而成本大幅度下降C，FV11/15/2022第17页，共52页。价值工程的特点1、以提高产品价值为目的2、以功能分析为核心3、是一种有组织有领导的活动11/15/2022第18页，共52页。价值工程的一般程序如

下：1、选择价值工程的对象；2、收集对象的有关资料；3、功能分析；4、成本分析；5、价值分析；6、提出改进的方案，并实施改进措施。11/15/2022第19页，共52页。价值工程的工作程序价值工程工作阶段设计程序工作步

骤价值工程对应问题基本步骤详细步骤准备阶段制定工作计划确定目标1.对象选择1.这是什么?2.信息搜集分析阶段规定评价(功能要求事项实现程度的)标准功能分析3.功能定义2.这是干什么用的?4.功能整理功能评价5.功能成本分析3.它的成本

是多少?6.功能评价4.它的价值是多少?7.确定改进范围创新阶段初步设计(提出各种设计方案)制定改进方案8.方案创造5.有其它方法实现这一功能吗?评价各设计方案，对方案进行改进、选优9.概略评价6.新方案的成本是

多少?10.调整完善11.详细评价书面化12.提出提案7.新方案能满足功能要求吗?实施阶段检查实施情况并评价活动成果实施评价成果13.审批8.偏离目标了吗?14.实施与检查15.成果鉴定11/15/2022第2

0页，共52页。VE对象选择1.选择产品作为VE对象的一般原则主要是根据本企业的发展方向，经营目的，存在的问题，薄弱环节，以提高生产率，提高质量，降低成本，提高价值和提高经济效益为目标。•市场方面：选择用户意见大、退货索赔多

、竞争力差、销售量下降或市场占有率低的产品。•设计方面：选择结构复杂、造型不好、性能差、技术落后、设计存在严重缺陷的产品。•生产制造方面：选择产量大、工序烦琐、工艺复杂、工装落后、废品率高的产品。•成本方面：选择成本

高、利润低的产品或在成本构成中比重大的产品。11/15/2022第21页，共52页。2.选择零部件作为VE对象的方法（1）A.B.C.分析法基本原理：处理任何事情都要分清主次轻重，区别关键的少数和次要的多数，根据不同情况进行分析。是应用数理统计分析方法来选择对象，即按局部成本在总成本中所占比重的大

小来选择对象。通过成本分析发现：占零件数10%左右的零件，其成本往往占整个产品的60～70%，这类零件归入A类；占零件数20%左右的零件，其成本也占整个产品的20%，这类零件归入B类；占零件数70%左右

的零件，其成本仅占整个产品的10～20%，这类零件归入C类。占零件总数（%）020406080100占总成本（%）20406080100ABC70%90%11/15/2022第22页，共52页。【例】中型异步电动机成本AB

C分类计算序号零部件名称件数累计零部件成本累计分类件数%金额（元）%1定子线圈112.27556.00556.0021.85A类2转子冲片124.55548.871104.8743.423定子冲片136.82521.781626.6563.934端盖149.09196.941823.

5971.675机座1511.36174.841998.4378.54B类…………………16定子压圈11636.36502417.9695.0517轴承内盖11738.64202437.9695.82C类…………………44M12垫圈14

41000.022544.4210011/15/2022第23页，共52页。ABC分析曲线ABC成本累计（%）零件数累计（%）71.6795.051009.0936.36100步骤：a.将零部件按成本大小依此排队b.根据零件排队的累计件数，求出占全部零件总

数的百分比c.根据零件累计成本，求出占总成本的百分比d.将全部零件划分为ABC三类e.首先以A类，其次再以B类为VE对象11/15/2022第24页，共52页。（2）强制确定法(FD法，Forceddecisionmethod)又称价值系数判别法①基本思想产品

的每一个零部件成本应该与该零部件功能的重要性相称②FD法相关的系数全部零件总分零件的累计得分功能评价系数产品（部件）现实成本各零件现实成本成本系数成本系数功能评价系数价值系数11/15/2022第25页，共52页。③步骤a.求出每个零件的功能评价系数

b.求出每个零件的成本系数c.求出每个零件的价值系数d.将价值系数>1或价值系数<1的零件列为VE的对象11/15/2022第26页，共52页。价值系数的三种情况①价值系数小于1功能不重要而成本高。设法降低成本。②价值系数大于1功能重要

但成本分摊的太少。原因：费用投入太少，必要功能得不到实现；或者存在富余功能。设法改进功能。③价值系数接近1功能与成本匹配合理。不作为VE对象。11/15/2022第27页，共52页。【例】某产品有８个零部件，从８个零部件中选择ＶE

对象，其具体做法是：１）把构成产品的零部件排列起来，各零部件之间就其功能的重要性，进行一对一的比较，重要的一方得一分，次要的一方得０分，把每个零件的累计得分除以全部零件总分(28分),得出每个零件的功能评价系数。功能评价系数的大小，表示该零件在全部零件中的重要性比重，

系数大的重要性大。11/15/2022第28页，共52页。零件名称ABCDEFGH得分功能评价系数ABCDEFGH65371204总分281.00×1101111×101111×01110111×1111×0101×10×010111×0.2

140.1790.1070.2500.0360.07100.143功能评价系数11/15/2022第29页，共52页。零件名称功能评价系数现实成本（元）成本系数价值系数ABCDEFGH0.2140.1790.1070.2500.0360.07100.14318183000

285284612407827200.2520.4160.0400.0400.0850.0560.0110.1000.850.432.686.410.421.3001.43合计1.00072081.000─２）计算

每个零件的成本系数３）计算每个零件的价值系数4）原则上可将价值系数>1或价值系数<1的零部件列为VE的对象11/15/2022第30页，共52页。功能分析是价值工程的核心，是对VE对象的总体及其组成部分的功能进行系统地分析，通过功能与成本的匹配关系计算对象价值大小，确定改

进对象的过程。功能分析一般包括：功能定义、功能整理、功能评价功能分类（1）基本功能和辅助功能（按重要程度分）（2）使用功能和美学功能（按功能性质分）（3）上位功能和下位功能（目的功能和手段功能）（承担任务）（4）总体功能和局部功能（按范围）（5）必要功

能和不必要功能（按用户要求）价值工程的核心内容即着重功能分析，需要专业技术人员。功能分析与评价11/15/2022第31页，共52页。●功能的分类：功能—是指产品的具体用途和作用。按照功能的重要程度可划分为：1

、基本功能是产品的主要功能，是实现产品使用价值必不可少的功能。如手表的基本功能是显示时间。2、辅助功能是对实现基本功能起辅助作用的功能，常表现为实现基本功能的某些手段。如手表除显示时间外，还有防水、防磁、防震等辅助功能。按照

功能的特点可划分为：1、使用功能是指产品在使用过程中所具备的功能，即指产品的实际用途和使用价值。2、外观功能是指为满足用户的美学欣赏，外观要求而使之乐于购买的功能。有的产品只有使用功能，如地下管道。有的

则主要是外观功能，如工艺品。一般的产品则二者兼而有之。11/15/2022第32页，共52页。上述几种功能中，基本功能和使用功能是必要的功能，而辅助功能和外观功能，则有的属于必要功能，有的属于不必要功能。区分哪些是必要功能，哪些是不必要功能，消除不必要功能，即可以是用户避免支付不

必要的费用，就可以增强产品的竞争力。11/15/2022第33页，共52页。一、功能定义功能定义：就是指出产品或零部件的本质属性，也就是说把对象或产品所具有的效用，逐一加以区分和限定。功能定义的目的：准确把握产品功能的本质，满足用户的需要。功能是设计的依据开拓设计思想便于功

能评价功能分析与评价作用：11/15/2022第34页，共52页。功能定义的方法用动词和名词把功能简洁地表达出来定义对象功能主语(名词)谓语(动词)宾语(名词)手表杯子电线传动轴机床日光灯指示盛传递传递切削照时间水电流扭矩工件明11/15/2022第35页，

共52页。【例】保温瓶零件的功能定义序号零件名称功能定义1底托支承容器底部减振2三眼容纳支承件调节支承位置3瓶底支承支承构件形成外观保护容器方便装配4筒衬方便装配5铆钉固定构件6提把方便使用形成外观7铁筒保护容器连接支承构件形成外观8瓶胆贮水防止热对流防止热传导防止热辐射9瓶肩

保护容器容纳支承构件支承防尘罩方便装配形成外观10瓶盖防尘形成外观11口圈支承容器颈部12瓶嘴容纳支承件形成外观保护容器减振13瓶塞防尘防止热对流防止热传导11/15/2022第36页，共52页。二、功能整理功能整理就是按照一定的逻辑体系，把各个构成要素的功能相互连接起

来，绘制功能系统图，从局部功能和整体功能的相互关系上分析研究问题，以便掌握必要功能，发现和消除不必要功能，明确功能改善区域。功能整理的目的掌握必要的功能发现和消除不必要的功能审查功能定义的正确性明确功能区域明确变革的着手点11/15/2022第37页，共52页。

螺旋千斤顶：搬力杆、升降丝杠、支承座11/15/2022第38页，共52页。顶起重物升降丝杠旋转丝杠施加搬力目的（上位功能）手段目的（上位功能）手段目的（上位功能）手段（下位功能）螺旋千斤顶功能系统图11/15/2022第39页，共52页。“目的—手段”的关

系绘制功能系统图：F11F1F12(功能区域1)F13F0F21F2(功能区域2)F22目的手段目的手段上位功能是目的，下位功能是手段。11/15/2022第40页，共52页。⒊功能评价功能评价：就是对已明确的具

体功能和功能领域进行数量化，定量地评价功能价值，进一步确定功能改善的具体目标。它的价值是多少?功能成本分析….它的成本是多少?功能评价选择对象区域功能评价11/15/2022第41页，共52页。功能评价步骤确定功能值F确定成本值C计算价值V确定目标成

本并计算功能费用改善期望值C-F；选择V低，C-F大的功能或功能区域，作为VE对象。功能评价的目的制订目标成本选择低价值功能区11/15/2022第42页，共52页。功能评价系数法iiiCFV功能成本系数功能评价系数

功能价值系数)(主要特点是：用功能系数度量功能大小，用成本系数度量成本大小。由于功能与成本都用相对数表示，故称为相对值法。11/15/2022第43页，共52页。三种情况V=1，实现功能的现实成本与目标成本相符合，理想情况；V<1，实现功能的

现实成本高于功能评价值，应设法降低其功能现实成本，提高其价值；V>1，先检查功能是否恰当，再检查成本低的原因，如由功能不足造成，应提高功能。11/15/2022第44页，共52页。零部件功能重要性系数①现实成本②成本系数③价值系数④=①/③ABCDE0.270.180.180.3707.04.0

2.01.80.2合计1.0015.0价值系数计算表0.470.270.130.120.011.000.570.671.383.08011/15/2022第45页，共52页。•价值评价：①V=1或≈1，表明功能比重

与成本比重相平衡，匹配合理，一般无需改进；②V<1，表明功能比重小于成本比重，目前所占成本偏高。分析原因，成本结构不合理，有功能过剩的现象；或是由于内外部条件不佳、经营管理不善而发生了不合理的成本，对此，应列为重点改进对象。③V>1，表明功能比重大于成本比重。其原因可

能有：（1）现有成本太低，应适当增加成本，使V→1；（2）存在过剩功能，应剔除多余功能。11/15/2022第46页，共52页。2、面向可制造可装配性的产品设计(DFMA)产品设计除了考虑顾客的需求外，还要考虑企业内部的生产制造条件是否能实现设计要求、是否

可制造、加工是否方便与可行、能否装配等问题。这些问题就是面向制造设计（DFM，designingformanufacturing）和面向装配设计（DFA,designingforassembly），合并起来就是DFMA。11/15/2022第47页，共52页

。（1）面向可制造的设计——DFM（DesignforManufacturing)产品设计作为产品制造的第一步，必须从“易于制造”，“经济制造”，“易于装配”的角度出发。DFM的基本原则：1、使产品的零件数尽量少；2、进行模块化设计3、尽量使一种零件

有多种用途4、尽量使用标准件；5、尽量使操作简单6、使零件具有可替代性7、尽量使装配流程简化8、使用重复易懂的工艺流程11/15/2022第48页，共52页。（2）面向可装配的设计——DFA（DesignforAssem

bly)DFA的基本方法：1、建立根据装配方法和装配时间分类的通用零部件目录2、简化装配操作3、选择不易出错的装配顺序11/15/2022第49页，共52页。(c)最终设计设计成推-卡式装配(b)改进后的设计设计简化(a)

最初设计整体底部&紧固件的减少装配时用普通的紧固件11/15/2022第50页，共52页。3、面向环境的制造——DFE（DesignforEnvironment)1）防止污染2）原材料、零部件的重复利用3）使用最小限度的包装4）制造过程和使用过程节能和节省物资例如：易拉罐、汽车、空调等。11

/15/2022第51页，共52页。生态汽车SmartSmart车85%以上的零部件都能回收，经处理后的材料可用于装配新车。例如用于制作Smart车仪表盘的材料里，有12%再生塑料。另外，生产厂使用一种无损环境的涂刷技术用粉末来涂刷汽车表面

，这样既减少了油漆的使用量，同时并没有降低保护层的质量。11/15/2022第52页，共52页。