第二篇生產運作系統設計第三章產品開發、工藝設計與技術選擇第四章生產和服務設施選址第五章生產和服務設施布置3.1產品開發、工藝設計與技術選擇現代企業中的研究與開發(R&D)R&D中的基本問題及其管理企業的R&D與新產品開發新產品開發管理并行工程—產品開發組織的新方法生產運作技術的選擇決策制造業中的新技術選擇與管理服務業中的新技術選擇與管理1.現代企業中的研究與開發R&D—對企業未來的投保

R&D，一種投資R&D的分類與特征基礎研究：純基礎，目的基礎（應用基礎）應用研究：產業化研究開發研究：與新產品、新技術聯系起來，企業化研究企業R&D的性質和主要內容主要內容：新產品開發，新技術開發性質：企業內屬于一種實現企業經營目標的經濟性活動，企業外多屬于非經濟性活動2.R&D中的基本問題及其管理R&D領域的選擇R&D方式的選擇R&D規模和費用范圍的決定方法R&D的評價

R&D領域的選擇R&D方式的選擇獨立研究開發

優點：獨享利益，獨擔風險委托研究開發優點：開發周期短，風險小，見效快，但易受制于人共同研究開發關鍵問題：如何確定投入的分擔與利益的分享

R&D規模和費用范圍的決定方法定率法（銷售額的比率）

簡單而不穩定定額法穩定而不靈活比較法競爭對抗法，信息了解是前提經濟評價法對于每個項目，預測R&D的投入、收益，進行決策

R&D的評價評價的實施方法R&D開始前的評價R&D過程中的評價R&D結束時的評價跟蹤評價

3.企業的R&D與新產品開發個性化定制生產的出現3C現象產品生產任務的變化產品性能的變化R&D與產品的壽命周期產品引入期：R&D著重改進產品功能特征產品成長期：R&D側重產品的標準化和工藝的合理化產品成熟期：R&D集中于技術服務和工藝改進新產品開發面臨的壓力費用高、成功率低、風險大、回報下降失敗的原因沒有潛在的用戶和需求與當前需求不匹配（不能滿足需求或功能過剩）營銷方面在將產品介紹給顧客的相互溝通方面工作不得力4.新產品開發管理新產品的概念

新產品開發的動力模式

新產品開發程序

新產品開發的要求新產品的概念新產品的概念全新產品改進新產品換代新產品本企業新產品

新產品發展方向的特點多功能化復合化小型化智能化、知識化藝術化、品位化新產品開發的動力模式產品開發的動力：需求的拉動技術的推動（先發制人、后發制人）市場需求→市場分析質量功能展開（QFD）根據顧客需求設計產品的成功實例：凌志產品設計的改進─一個持續的過程（Chase，pp90）

新產品開發程序產品開發活動是顧客的需要和期望與產品制造要求之間的橋梁

新產品開發的要求產品與生產工藝技術的同時開發為制造與裝配而設計產品設計者的傳統設計方法---“隔墻方法”

產品開發與服務設計的同時重視新產品=有形產品+必要服務

5.并行工程ConcurrentEngineering

—產品開發組織的新方法

重點講概述關鍵技術實施方法典型應用CE概述（1）70年代中期以來，競爭加劇迫使企業通過應用信息技術實現了柔性化、集成化以提高產品質量，降低生產成本，縮短產品開發周期。實踐證明，改進產品開發過程會比單純改進生產過程獲得更大的效益。傳統設計方法有設計改動量大、產品開發周期長、開發成本很高等問題，并行工程（ConcurrentEngineering，簡稱CE）方法是解決這些問題的最佳方法，它通過集成企業內的一切資源，可使一切產品開發活動盡早開始，在設計的早期階段就考慮影響產品生命周期的各種因素，并力爭一次獲得成功。串行開發與并行開發CE概述（2）1986年PackardCommission最終報告AQuestforExcellence:FinalReporttothePresidentbythePresident'sBlueRibbonCommissiononDefenseManagement80年代末以設計數據庫為基礎，提出了并行設計環境概念。即：所有軟件均可并行工作，存取于統一設計數據庫。并行工程支持設計過程，工具集成與開發。有了并行設計環境，設計中各階段的問題和錯誤，可及時發現與修正，大大加快了設計迭代過程。CE概述（3）美國的CE發展較快，已形成了多層次的集成軟件框架產品，目前正致力于開發產品總開發過程的軟件框架。設計工具正從CAX向DFX（DesignforX）方向發展。目前，機械產品的設計集成，則是利用產品數據管理（PDM）系統達到數據共享而實現的。基于STEP的標準集成發展也較迅速，已經從CAD擴展到全過程，并正在發展和完善之中。并行工程典型應用航空領域：波音777、737-X，麥道NorthropB-2轟炸機等航天領域：Lockheed/Thaad導彈開發汽車領域：Ford2000C3/P、ChryslerViper、Renault等電子領域：Simens、DEC、HP、IBM、GE等機械領域：ABBCE概述（4）經濟效益，平均縮短產品開發周期30%~70%，同時大幅度降低產品開發成本，提高產品質量未來各種新技術和方法將不斷為并行工程實現帶來強大的支持，促進并行工程的應用，如可持續發展的產品開發方法、網絡上的異地協同設計技術、擬實制造技術、Internet/Intranet技術等并行工程：通過組成多學科產品開發隊伍、使改進產品開發流程盡量并發優化、并利用各種信息化的設計、制造與支持工具，使產品開發的早期階段能夠充分考慮產品生命周期中的各環節的可實現性，力爭產品開發一次成功，達到縮短產品開發周期，提高產品質量，降低產品成本，從而增強企業競爭能力的目標CE關鍵技術過程管理與集成技術過程建模、過程管理、過程評估、過程分析、過程集成

團隊技術企業組織演變IPT的概念、組建、角色定義、管理模式、決策模式

協同工作環境CE實施方法（1）問題分析組成集成產品開發團隊產品生命周期數字化定義產品開發過程定義產品數據管理與過程集成“并行工程”研究攻關與應用實施的基本經驗問題分析重點分析企業現有產品開發流程中對影響時間、質量、成本的各種因素設計過程中的信息集成關鍵產品開發人員是否隸屬于獨立的功能部門，使信息交換存在障礙產品開發過程中是否存在不增值的活動，延誤產品開發周期設計過程早期的評價是否缺少一些計算機輔助工具的支持，致使下游對上游的更改反饋頻繁組織管理是否得力，或者是否缺少嚴密的開發計劃問題分析在分析產品開發所存在的問題后企業決策者必須下決心對傳統的產品開發模式進行改革，組建并行工程所需要的集成產品開發團隊(IPT)，賦予他們相應的權力，采用改進的產品開發流程完成新產品開發，并對此負責企業決策者還必須接受一些新技術的培訓，了解IPT在實施過程中的真正需求功能部門和IPT的主管部門必須為IPT配置必要的計算機設備和支持環境組成集成產品開發團隊組成IPT的三個步驟IPT組織結構定義任命IPT組長,在更高一級的行政關系上組成支持IPT工作的領導小組IPT負責人定義產品開發計劃、分解任務、定義任務承擔角色、定義實現任務的必備資源領導小組協助IPT組長得到IPT工作所需要的各種資源,包括人、財、物等

IPT工作計劃和任務分配IPT組長將計劃提交領導小組與功能部門協商確定IPT成員，簽定任務書IPT成員必須被功能部門授予權力代表功能部門作出決策，他們將按照定義了的計劃執行具有資源約束的任務組成集成產品開發團隊IPT的管理與運行模式IPT不再實行遞階結構的審簽制度，而是從上下游之間的需求出發實行集體負責的決策模式設計結果可靠性可以通過質量控制因素、相關過程的IPT成員、及IPT組長共同確認功能部門的有關技術負責人和專家的意見可作為IPT決策的參考依據產品生命周期數字化定義并行工程產品開發過程中的信息模型基于廣義的范圍，可以從以下幾個方面描述全局信息模型按照CIMS的思想定義產品開發過程的功能模型，構造數據流圖和全局信息模型。可用的工具包括IDEF0，IDEF1X，EXPRESS等

產品數據管理模型

在全局信息模型的基礎上進一步構造生命周期中的產品結構配置模型，其中包括產品結構樹、數據安全控制模式、產品數據版本和更改權限定義等

工具鏈定義

計算機工具是產生產品數據的必要手段。在本階段必須考慮異構計算機輔助系統的信息集成問題，即關鍵工具的開發和工具之間的信息集成。由于這些工具在PDM平臺上必須做到與數據的封裝，因此必須對工具本身的接口和操作形式進行定義。產品開發過程定義基于對現有產品開發流程的分析，提出新的產品開發過程模型改進流程分析與定義

根據產品結構分解和產品開發活動功能分解，定義產品數據從產生到終結的生命周期，確定相關活動的邏輯關系及約束條件。

過程仿真與優化

以縮短產品開發周期為目標，優化產品開發活動的關系和組織及資源的配置

協調管理模型

定義產品生命周期中各種活動的狀態變量，建立活動之間的約束關系。在產品數據管理系統的基礎上，通過約束網絡和沖突仲裁方法對產品開發活動進行實時的管理和控制產品數據管理與過程集成并行工程實施的基礎是跨平臺的產品數據管理系統。上述建立的產品開發過程模型、產品生命周期信息模型、集成產品開發團隊組織模型在PDM之上必須得到集成，最終做到人－任務－信息－資源的一一對應。這種基于PDM的開發環境并不是追求自動化，而是為IPT提供可操作的工作平臺。實際產品開發過程中還可能不斷出現各種新的問題，一般的問題可以通過產品開發過程管理決策支持系統進行協調，更加特殊的問題通過IPT自身的協作可以得到解決。CE應用實施的基本經驗并行工程方法是先進技術運用與現代管理體制的結合，是企業開發新產品贏得市場競爭的有效手段并行工程是在CIMS信息集成的基礎上進一步強調產品開發過程的集成產品開發全生命周期中各過程間的集成、并發與優化產品開發全過程有關部門、人員的多專業產品開發團隊進行協同并發工作設計階段及早研究分析產品的可裝配性、可制造性、可測試性、可維護性、可支持性等建立以集成框架技術為支持的自動化CE支持環境面向并行工程機理的設計、制造、管理及支持的新方法學、新技術更加重視仿真技術/信息技術,敏捷制造、擬實制造技術等在并行工程中的開發及應用研究CE應用實施的基本經驗并行工程關鍵技術的研究發展，為產品開發提供了強有力的方法學和工具支持明確應用背景，將有力地促進并行工程關鍵技術研究及其轉化實施應用并行工程必須與企業的體改、技改相結合，實現人/組織、經營、技術的有機集成建立多學科、多單位結合的團隊，是開展大型攻關項目的有效組織方式實施應用并行工程需要一定的條件，避免盲目冒進并行工程不是一蹴而就的，實施并行工程有一定的難度和風險性6.生產運作技術的選擇決策技術的含義和分類

技術選擇的三個方面

技術選擇中的新技術評價和人的因素問題

技術的含義和分類技術：制造一種產品（服務）的系統知識，如產品或工藝的發明、外型設計、一種實用新型動植物新品種，一種設計、布局、維修或管理的專門技能。

按功能劃分產品技術生產技術管理技術

按技術的體現形式可分為技術硬件：產品、設備、儀器等技術軟件：計算機程序、設計圖紙、工藝操作或維護程序等技術技能：特殊的制造、操作或管理技能、專長或訣竅等

技術選擇的三個方面技術開發的選擇—決定對什么技術進行開發技術引進（購買）的選擇—硬件引進、軟件引進（消化、吸收再創新）技術地位的選擇—追求技術領先地位還是技術跟隨地位考慮因素企業核心能力率先創新優勢技術領先的持久性

技術選擇中的新技術評價

和人的因素問題新技術評價

應注意的問題關于節省人力對直接成本以外的其它影響（質量，交貨期，庫存等）--重要既進行財務分析，又應進行定性分析人的因素

對人的要求與影響

7.制造業中的技術選擇與管理工藝過程的分類轉化過程、制作過程、裝配過程、測試過程工藝流程的結構指工廠按某種技術組織物流的方式，包括工藝專業化成組生產單元混流生產線產品專業化工藝流程設計流程設計：零部件裝配組成圖（物視），零部件裝配序列圖（邏輯），操作與路徑單（完整明，列表），流程圖表（完整說明，標準符號，流程）。流程組成：一集任務，一物流，物料、信息存儲。流程分析：機器選擇，能力分析，流程的能力靈敏度分析，單位成本分析制造業中的技術選擇與管理生產設備選擇的決策因素初期投資、產出率、產出質量、操作要求、員工要求、柔性、生產準備要求、維護、先進性、在制品庫存、對現有系統的影響8.服務業中的新技術選擇與管理

服務設計的三種方法比較

生產線方法自助服務方法顧客指引方法（readingmaterial：Chaseetc，pp157—161）

服務業中的新技術選擇與管理服務接觸的構造—服務系統設計矩陣

服務業中的新技術選擇與管理服務接觸的構造—服務系統設計矩陣的作用可系統化的集成運作與營銷戰略準確地歸類企業實際提供的服務便于與其他公司的服務特性作比較指引隨公司成長的進化或生命周期變化

第三章習題說明R&D與新產品開發的關系討論面向顧客的設計思想的重要性舉例說明產品工藝矩陣在生產工藝流程選擇決策中的作用分析比較并行工程與傳統產品開發組織的區別為什么并行工程能實現產品開發過程多階段的并發工作？下次課準備預習:4章

生產和服務設施選址 5章

生產和服務設施布置

案例準備:印度化工廠選址小組討論,做ppt,下次抽4人案例分析:

洛克希德新型號導彈開發并行工程背景分析組織綜合的產品開發團隊（IPT）改進產品開發流程實現信息集成與共享利用產品數據管理系統輔助并行設計為群組工作提供網絡通訊環境支持異地的電子評審并行工程技術在LMSC新型號導彈開發中的應用效果背景分析

美國洛克希德（Lockheed）導彈與空間公司（LMSC）于92年10月接受了美國國防部（DOD）用于“戰區高空領域防御”（Thaad）的新型號導彈開發計劃，經費6.88億美元，要求在DOD規定的24個月內完成任務，而該公司的導彈開發一般需要5年時間。該項目不僅是設計和開發一種新型導彈，而且要顯示和論證一些可用于其它DOD項目的工程應用技術。面對這一挑戰，LMSC采用并行工程的方法，最終將產品開發周期縮短60%，完成了合同規定的目標。Thaad項目攔截導彈開發計劃的關鍵是采用并行工程方法，即LMSC所稱的集成產品開發（IntegratedProductDevelopment,IPD）。要把導彈開發周期從5年縮短到2年時間，LMSC就必須改變其原有的導彈設計和制造方式。Thaad項目是LMSC第一次將IPD應用于產品開發中，并取得了極大的成功。組織綜合的產品開發團隊在Thaad項目中，LMSC采用并行的集成化產品開發方法（IPD），建立了以項目開發小組方式的集成產品開發團隊，負責開發導彈的前錐、中間艙段、結合部以及推進器。每一小組都包含飛行、動力裝置、導航、電子組裝、通訊、質量控制、潤滑、采購和制造等方面的人員。這種多學科開發小組之間的相互滲透，在提高產品質量和降低成本的同時，大大減少了設計和工藝過程中可能出現的錯誤和返工現象。這種方法最直接的結果是縮短了項目的開發周期，加快了產品設計和制造的進度，并成功地將設計基本單元集成為一個整體的過程。

項目管理者通過向每個小組成員發送E-mail來進行設計檢查。在各成員提供的優先時間，從自己的工作站上，以電子化的方式一項一項地進行檢查、評論和表決，避免了過去傳統方法中頻繁的出差和無謂的時間消耗。到為期兩年的Thaad項目開發階段的最后，進行了這種方式正式的和非正式的6000次左右的設計檢查。改進產品開發流程在項目工作的前期，LMSC花費了大量的精力對Thaad開發中的各個過程進行分析，并優化這些過程和開發過程支持系統。LMSC采用集成化的并行設計方法，使已有的產品開發過程發生了很大的變化。

供應商集成

因為需求會經常發生變化，為了使供應商能夠在LMSC需要支持的時候提供相應的支持，必須讓供應商參與到開發小組中來。這個小組中的成員在一個環境下共同工作，從畫草圖開始，開發每一個模型。這一模型允許人們登記進入、檢查、做修改標記，以及在一個集成產品開發環境中傳送文件改進產品開發流程設計評審

在傳統的開發過程中，一套工程圖樣被貼在一塊公告板上，讓有關工程師進行檢查并在上面做修改標記。在２～３周的時間內，設計者將這些更改匯總，對初始設計進行修改，然后再次進行上述過程，直到圖樣最終沒有被更動，說明該設計是可以接受的。這樣的設計檢查時間一般需要兩周時間。

在Thaad項目中，采用了一種新的設計評審檢查方法。LMSC開發了支持Thaad項目的管理信息系統TIMS，該設計評審及檢查系統建立在工作站、網絡和電子文件基礎上，因此它能支持在線檢查，可以將圖樣以一定方式分發給人們。檢查人員在需要的時候可以在各自的絡端上查詢和檢查設計文件。這樣就大大縮短了設計評審與檢查的時間（一般情況下僅需３個小時），并且提高了檢查和設計的質量。Thaad項目中以這種方式進行了4000多次設計檢查。改進產品開發流程建立設計過程的知識檔案

記錄一個完整的檢查、評論和表決的設計過程相關檔案資料，在設計修改或再次設計導彈系統的主要部件時，不需要重新從頭進行開發，而只要花費幾個小時將服務器上的數據文件重新調出就行了。這樣，在這一輪的設計循環中，工作量就大為減少，設計進度加快。對于項目經理來說，該記錄檔案有助于他們對項目當前狀況的詳細了解，根據所掌握最新的項目進展情況，進行相應決策使一些設計活動提前開始。LMSC公司導彈開發的兩種方式實現信息集成與共享

Thaad項目中采用了很多應用軟件，如文檔處理應用軟件的字處理系統MicrosofcWord，表處理系統MicrosoftExcxel和演示軟件PowerPoint等，工程設計和制造應用軟件包括PTC的Pro/Engineer，SDRC的IDEAS以及各種Formtek的軟件模塊，這些模塊支持過程控制，應用通訊（在網絡層和應用層），以及文件索引、注釋、瀏覽、劃線、掃描、繪圖、格式轉換和打印。

在線的數據中，大約２０％是文本信息，包含合同文件，設計評注、產品或過程說明，以及其它經過字處理的資料，它們均以原來的方式或PostScript形式存儲。大約７５％的數據是以光柵形式存儲的工程圖樣。剩余的５％在線數據包含從用戶提供的硬拷貝中獲取的掃描圖像，通常這些用戶不愿意通過電子方式來傳送圖樣和有關資料。為了實現并行化產品開發，各應用系統之間必須達到有效的信息集成與共享。

工程設計一直是開發工作的重點。但工程設計數據必須支持后續的制造過程和維護階段，即實現產品數據在整個開發周期的信息集成。為此，在設計和實驗階段，一些設計、工程變更、試驗和實驗等數據，隨著項目的不斷進展，所有相關的數據都要進入數據庫。利用產品數據管理系統輔助并行設計

LMSC采用了一個成熟的工程數據管理系統輔助并行化產品開發。這個系統能夠按照一定的方式將工程文件發送給工作在各平臺上的工程師，并獲取他們在工程檢查過程中的評審和輸入信息。LMSC通過支持設計和工程信息及其使用的七個基本過程，來有效地管理它的工程數據。這七個關鍵的工程數據管理系統（EDMS）的基本過程是：數據獲取、存儲、查詢、分配、檢查和標記、工作流管理及產品配置管理。為群組工作提供網絡通訊環境

支持異地的電子評審

LMSC在以前的導彈開發項目中，一直依賴其基于IBM3090的計算機集成工程的制造系統。然而這種方法很快就暴露出問題，其一是主機服務的費用超出了原計劃客戶/服務器體系的預算，更重要的問題是原有的主框架系統只適用于局部地區的工作小組，而不能支持Thaad項目中這一高度保密的、地理位置上分散的開發小組。

LMSC選擇了Formteck，它提供基于Pittsburgh的工程文件管理系統。為使這一復雜的項目盡可能簡單，LMS