生产与运作管理产品开发与工艺选择.docx
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生产与运作管理产品开发与工艺选择
第三章产品开发及工艺选择
产品开发及工艺选择是在企业经营战略指导下进行的。
产品开发工作需要根据市场需求对产品系列、产品功能、质量特性、产品的成本和产品发展的步骤等作出决策。
企业为了适应顾客的个性化需求和市场的多变性，必须加强产品开发和产品生产过程的设计及优化工作。
本章将以此为中心，阐述现代企业研究及开发（R﹠D）组织、产品开发对生产成本的影响、生产流程的种类和特点、影响生产流程设计和决策的主要因素等问题。
第一节新产品开发及企业R﹠D
一、新产品的概念及分类
（一）新产品的概念
新产品是指及老产品相比，在产品结构、性能、材质等方面（或仅一方面）具有新的改进的产品。
新产品是一个相对的概念，在不同的时间、地点和条件下具有不同的含义。
为了加强对新产品的管理，我国政府根据管理上的需要，对新产品的条件、范围作了相应的规定。
作为新产品必须同时满足以下四个条件：
①产品在结构、性能、材质和技术特征等某一方面或几方面比老产品有显著改进和提高，或有独创的；②具有先进性、实用性，能提高经济效益，有推广价值的；③在一个省、市、自治区范围内第一次试制成功的；④经过有关部门鉴定确认的产品。
产品的结构、性能没有改变，而只是在花色、外观、表面装饰、包装装潢等方面有改进提高的，不能算作新产品。
新产品具有相对性、时间性和空间性等特性。
相对性是相对于老产品而言的，即除了开发新产品外，还包括改进老产品；时间性是指某个新产品只存在于一个特定的时间；空间性是相对于一个地区而言的，即必须是在一个省、直辖市、自治区范围内第一次试制成功的产品，并经有关部门鉴定确认。
（二）新产品的分类
常见的新产品分类方法主要有以下几种：
1、按新产品的新颖程度可分为全新产品、改进产品和换代新产品。
全新产品是指采用科学技术的新发明所生产的，及原有产品不同的产品，一般具有新原理、新结构、新技术和新材料等特征；改进新产品是指对原有产品性能、型号和花色进行局部改进而制成的产品，包括在基型产品基础上派生出来的变型产品，改进新产品因其开发难度较小而成为企业常用的新产品开发方式；换代新产品是指产品的基本原理不变，部分地采用新技术、新结构或新材料，从而使产品的功能、性能或经济指标有显著改变的产品。
2、按照新产品的地域特征可分为国际新产品、国家新产品、地区性新产品和企业新产品。
国际新产品是指在世界范围内首次生产和销售的产品；国家新产品是指国外已有，但在国内是首次生产和销售的产品；地区性新产品或企业新产品是指国内已有而本地区或本企业首次生产和销售的产品。
二、新产品的开发管理
（一）新产品开发的方向
新产品的开发要从适应国民经济发展和提高人民生活水平的需要出发，在把握科学技术发展趋势的基础上，努力做到市场上需要，技术上适宜，生产上可行，经济上合理，时间上及时。
企业不论采用何种方式开发新产品，都要把握住新产品开发的方向。
具体说，新产品开发有如下可供选择的方向：
1、多能化。
是指提高产品的性能，增加产品的功能，由单功能发展成为多功能，达到一物多用，一机多能。
2、高能化。
是指开发性能高的，即高效率，高精度的产品。
3、小型化。
是指要开发小巧轻便的，即体积、重量比同类产品小（轻）的产品。
4、简化。
是指要开发在结构等方面简化的产品。
减少产品基型、系列，对于生产产品品种过多的企业，也应通过新产品开发加以简化。
5、多样化。
是指要开发多品种、型号的产品，以满足多方面的需要。
6、标准化。
是指产品的结构、零件要实行标准化，以减少专用件的种数，加速产品的设计和发展。
7、节能化。
是指要开发节能的新产品。
8、美化。
是指产品设计要注意美化，外形要美观大方，色调要柔和，款式要新颖。
9、环保化。
是指产品符合环保的要求。
这“九化”是新产品开发的方向，企业要根据自己的条件，选择某“一化”或“几化”作为方向，制订出有阶段目标、长远要求的新产品开发规划，以指导行动。
（二）新产品的开发方式
针对不同的新产品和企业的研究和开发能力，可以选择不同的开发方式。
一般有以下几种可供选择的开发方式：
1、自行研制。
这是一种独创性的研制，采用这种方式开发的产品一般是更新换代或者全新的产品，具有三种情况：
一种是从基础理论研究到应用技术研究，再到产品开发研究，全部过程都靠自己进行；另一种是利用社会上基础理论研究的成果，只进行应用技术研究和产品开发研究；还有一种就是利用社会上应用技术的研究成果，自己只进行产品的开发研究。
2、技术引进。
它是指工业企业开发某种主要产品时，在国际市场上已有成熟的制造技术可供借鉴，为了节约时间，迅速掌握这种产品的制造技术，尽快地把产品制造出来以填补国内空白，而通过及外商进行技术合作、“三来一补”、购买专利或购买关键设备等，从国外引进制造技术，复制图纸和技术文件的一种方式。
3、自行研制及技术引进相结合。
它是在对引进技术的充分消化和吸收的基础上，结合本企业科研，进行产品开发。
其又有两种情况：
一是通过对引进技术的学习、消化和进一步研究，创造符合我国国情的别具一格的新产品；二是直接把引进技术和我国的研究成果结合起来，创造出新的产品。
（三）新产品开发的程序
产品开发程序，是指从新产品的总体设想、调查研究、设计、工艺、试制、鉴定到正式投产销售所经历的阶段和步骤。
如图3—1所示。
由于新产品的种类，行业差别和企业生产类型等不同，尤其是所选的新产品开发的方式不同，新产品开发程序不可能完全一样，但一般来说新产品开发可归纳为四个阶段：
1、调查研究和前期开发阶段
这一阶段的主要任务是进行新产品开发决策，其工作内容主要有：
产品开发创意、调查和预测、提出方案和方案的评价选择。
①产品开发创意。
产品开发创意是企业根据市场需求和本身条件，在一定范围内首次提出发展新产品的设想或构思。
创意是新产品诞生的开始，如方便面，就是源于“开水一冲可食用”的创意设想开发而来的。
新产品要新，就必须要有打破常规的创意，创意的过程实质就是创造性思维的过程。
企业新产品构思创意主要来自于两个方面：
第一，企业的外部来源：
政府、学校、科研部门、专利机构、竞争者和顾客。
第二，企业的内部来源：
内部的企业员工、干部、技术人员、管理人员、财务人员和推销人员等。
②调查和预测。
企业在收集了各种创意后，通过去粗取精从多个创意中选择出具有开发价值的产品。
为此必须进行调查和预测，它包括以下三个方面内容：
第一，技术调查和预测，即了解产品的技术发展状况，本企业达到的水平，国内和国际先进水平以及预测技术发展趋势。
第二，市场调查和预测，
图3—1新产品开发程序图
即了解对老产品的改进意见和对新产品品种、质量、数量、价格和规格等方面的要求，进行市场预测。
第三，行业调查和预测，了解本行业的生产现状及发展趋势和竞争对手的情况等。
③提出方案和方案评价选择
在调查和预测的基础上，提出切实可行的方案并对方案进行评价和选择。
方案评价是指对所提到的方案进行技术经济评价。
对新产品是否可行，其先进性、性能用途是否为用户欢迎，新产品的价格是否合理等问题进行评价。
把一些不合理的条件、未成熟的方案筛去，这一步是新产品开发成败的关键。
④编制新产品开发技术建议书
新产品开发技术建议书的内容要比产品开发方案具体，它应包括：
新开发产品的结构、特征和技术规格，产品的性能、用途和使用范围，及国内外同类产品的分析比较，开发这一产品的理由和根据等。
这是决策性的文件。
2、新产品设计、评价、鉴定和试制阶段
新产品设计分为初步设计、技术设计和工作图设计三个阶段。
新产品设计出来后，在正式生产前进行试验性生产，目的是避免将存在缺陷的设计和工艺投入正式生产而造成人、财、物的浪费，保证新产品开发尽快获得成功。
新产品试制一般分为样品试制和小批试制。
通过各种试验，不断进行改进直到鉴定。
这是从技术、经济和生产准备等方面对新产品做出全面评价，并确定是否进行下一阶段开发工作。
产品鉴定能及时发现问题，采取措施解决问题，以避免造成损失。
3、新产品的市场开发阶段
产品的市场开发既是新产品开发进程的终点，又是下一代新产品再开发的起点。
通过市场开发，可确切地了解开发的产品是否适应需要以及适应程度，分析新产品市场需求情况及开发产品有关的市场情况，为开发决策提供依据。
新产品的市场开发工作主要有：
市场分析、样品试用、市场试销和产品投放市场。
4、正式生产和销售阶段
经过小批试产试销后，确认有市场，就可进行正式生产和销售了，在正式投入销售前要做以下几项工作：
第一，必备的生产条件（技术、工艺和设备等）；第二，切实可靠的原材料、动力和外协配套的供应；第三，销售渠道和市场。
（四）新产品开发的组织计划管理
强有力的组织领导是新产品开发的保证。
产品设计的组织形式有以下几种：
1、单线式。
它是按产品成立设计组，在一名主任设计师领导下负责全部设计工作，并参及试制、试验活动。
2、复线式。
这种组织形式是把新产品设计分成两类：
一类是独立开发性，一类是一般性，分别组织设计组进行设计。
3、矩阵式。
这种组织形式是既按产品设置综合设计组，又按不同专业设有很多专业设计组，每个专业设计组都要承担不同产品的相同或相似的设计任务。
4、项目中心式。
这种组织形式是按新产品开发项目将车间（分厂）里的设计、工艺和试验等有关人员都集中起来，及企业产品设计人员一起组成开发中心。
一个企业采取哪种产品设计组织形式，要依开发的新产品多少、复杂程度以及设计人员的素质等而定。
新产品开发涉及很多部门，是一个复杂的延续过程，有的产品开发过程要延续多年。
因此，企业需要制订新产品开发计划，用计划把开发活动从空间和时间上协调起来，以取得预期成效。
新产品开发计划工作主要包括以下各项内容：
（1）搜集资料。
包括：
国家有关技术政策和法令等；计划期内市场对新产品的需求情况、销售价格和功能要求等方面的预测分析资料；企业内部人力、物力、财力和技术状况分析资料；材料、设备和协作配套件等的供应前景分析资料；国内外同行业技术、产品发展动向等的分析资料等。
（2）制订目标。
制订新产品开发的计划目标，企业预定计划期内新产品开发应当达到的目标，它包括：
①产品目标，即在计划期内要研制成功多少，试制多少，预研多少，以及这些产品要达到的技术水平等；②销售目标，即在计划期内要有多少种新产品投入市场，要达到多大销售量；③利润目标，即在计划期内要从新产品开发中获得多少收益等。
（3）提出措施。
实现计划目标需要增加多少设计、生产和销售人员；需要增添多少设备、仪器和其他物质条件；需要多少资金等，以及解决它们的途径和办法。
（4）开发方式。
在计划中要规定出新产品开发方法，即在开发方式上是采取技术引进、引进和自行研制相结合，还是独立研制；在组织形式方面是及外单位联合开发，还是本企业独立开发；在开发手段上，所需仪器设备是自制，还是外购等等。
（5）安排进度。
按产品安排各开发阶段的日程进度，以及围绕着新产品开发进度对其它工作的进度要求。
（6）明确责任。
每个待开发的产品，在产品开发中将进行的每项独立工作，每项重要措施，都要确定出负责单位和个人。
三、新产品开发策略
新产品开发策略就是把有限的资源有效地运用到最适宜的产品上去，以求得最佳经济效益。
开发产品要消耗和占用企业资源。
产品生产出来后投放市场，各种资源可以用于不同的产品，各种产品亦可投入不同的目标市场。
把资源、产品和市场组合起来，就形成一系列产品发展策略，企业管理部门的任务，是从多种产品发展策略中做出最佳决策。
（一）产品线策略
一个企业生产具有相同的使用性能但规格不同的一组产品，构成一条产品线。
一条产品线包含的同类产品数目称为产品线的深度，一个企业拥有产品线的数目称为产品线的宽度。
产品线的深度及宽度构成企业产品的组合。
产品组合又称为产品线的组合，从纵向分为产品线的宽度；从横向分为产品的深度，如图3—2所示：
由于科学技术的进步和商品生产的高度发展，以及社会需求的多样化。
企业需科学地分析影响产品结构的因素，采取相应的策略，影响企业组成何种产品结构的因素有：
（1）社会需要及企业经营环境的
产品线1a1b1c1d1
产品线2a2b2c2d2e2
产品线3a3b3c3d3e3f3
图3—2产品的深度和宽度
相对稳定；
（2）竞争对手及企业实力的对比；（3）资源条件、资金筹集及盈利大小的分析。
产品线策略分为产品线宽度策略和产品线深度策略。
（1）产品线宽度策略。
分为产品线扩充策略和产品线简化策略。
产品线的扩充策略是指增加产品线；产品线简化策略是减少产品的种类，而放弃一些疲软的产品。
（2）产品线深度策略。
分为向上延伸、向下延伸和上下延伸三种策略。
向上延伸策略是指原来生产的是中、低档产品，现在发展成也生产高档产品；向下延伸策略是原来生产高档产品，现在发展成也生产中、低档产品；上下延伸策略，是指原来生产中档产品，现在发展成也生产高档和低档产品。
（二）新产品的价格策略
1、质量定价组合策略
质量定价组合策略即综合考虑产品质量及价格的关系，分别制订不同的价格策略。
如表3—1所示。
表3—1质量定价组合策略表
策略价格
质量高中低
高优质优价渗透倾销
中高价投放常规进占
低侥幸试探常规
2、价格促销组合策略
产品在导入期，可以采用以下不同的价格及促销组合策略。
如图3—3所示。
高低
双高策略低促销策略
密集式策略双低策略
图3—3价格及促销组合
（三）提高竞争力的策略
在市场经济条件下，影响产品竞争力的因素包括产品品种、质量、交货期、价格和服务等。
这些因素构成一个统一的有机整体，并表现为动态平衡。
如图3—4所示。
为了提高新产品的竞争能力，企业可采用以下策略：
1、抢先策略。
指企业开发新产品，要在其他企业还未开发成功，或还未投入市场前
抢先开发、抢先投入市场，使企业的某些产品处于领先地位。
2、紧跟策略。
指企业发现市场上竞争力量强的产品，或
者发现刚露脸的畅销产品，就不失时机地进行仿制，并迅速地
将仿制的新产品投放市场。
3、最低成本策略。
指企业大力降低新产品成本，使新
产品的价格具有竞争力。
4、周到服务策略。
指加强新产品的售前和售后服务，提高
产品的竞争力。
图3—4产品竞争因素
第二节R﹠D及产品开发组织
一、企业R﹠D
（一）企业R﹠D的分类
研究及开发（,简称R﹠D）包括基础研究、应用研究和技术开发研究。
基础研究进行的是探索新的规律、创建基础性知识的工作；应用研究是将基础理论研究中的新知识、新理论应用于具体领域；技术开发研究是将应用研究的成果经设计、试验而发展为新产品、新系统和新工程的科研活动。
为了更好地理解这三类不同工作，我们将这三者的目的、性质、内容及其它计划及管理上的不同特点比较如下，见表3—2。
表3—2三种类型研究的比较
基础研究应用研究技术开发研究
目的寻求真理，扩展知识探讨新知识应用可能性将研究成果应用于实践
性质探求发现新事物、新规律发明新事物完成新产品、新工艺，使之实用化、商品化
内容发现新事物、新现象探求基础研究应用的可能性运用基础研究、应用研究成果从事产品设计、产品试制、工艺改进
成果论文论文或专利专利设计书、图纸、样品
成功率成功率低成功率较高成功率高
经费较少费用较大，控制松费用大，控制严
人员理论水平高，基础雄厚的科学家创造能力强、应用能力强的发明家知识和经验丰富、动手能力强的技术专家
管理
原则尊重科学家意见，支持个人成果，采用同行评议尊重集体意见，支持研究组织在适当时候作出评价尊重和支持团体合作
计划自由度大，没有严格的指标和期限弹性，有战略方向，期限较长硬性，有明确目标，较短期限
（二）企业R﹠D的意义
进入21世纪，科学技术的发展突飞猛进，市场需求的变化日新月异，消费需求的多样化和个性化特征越来越明显。
R﹠D能力决定了企业的兴衰成败，R﹠D的效率影响了企业抢占市场的能力，R﹠D的质量决定了企业产品质量，R﹠D的成果影响产品成本。
为了在激烈的市场竞争中生存和发展，企业必须有足够的能力不断推出新产品、开发新技术，以满足不断变化的消费需求，可见，R﹠D在企业经营中具有十分重要的意义。
二、产品开发过程
产品开发过程包括产品构思、产品设计和工艺设计等一系列活动。
产品设计过程包括新产品的需求分析、产品构思、可行性论证、结构设计（包括总体设计、技术设计和详细设计等）以及工艺设计过程。
工艺设计是指按产品设计要求，安排或规划从原材料加工成产品所需要的一系列加工过程、工时消耗、设备和工艺装备需求等的说明。
三、企业R﹠D技术系统
企业R﹠D技术系统由两部分组成：
一部分是工程技术，一部分是管理技术。
工程技术从事由产品构思到产品实施过程中的工程制造技术活动，是企业中技术构成的主要内容；管理技术从事由产品构思到产品实施过程中的生产指挥活动，是企业中组织构成的主要内容。
企业R﹠D系统的结构可以用图3—5所示的“Y”模型来描述。
产品设计过程主要体现在“Y”模型中工程技术的前段，即产品形成的信息流程之中，最终提供给制造分系统的是产品方案。
图3—5企业R﹠D系统结构模型
由企业系统结构及R﹠D的特征可以看出，企业技术活动主要属于R﹠D中的技术开发范畴。
在企业整个系统中，承担技术开发任务的子系统称为技术系统，是企业系统中的一个重要组成部分。
技术系统的任务是在企业内部储备技术创新的潜力，并不失时机地将这种潜力转化为有竞争力的新产品。
因此，有时也称为新产品开发或产品创新活动。
技术系统及制造系统、经营系统和组织系统共同构成了企业系统。
技术系统及其它系统存在着如下关系：
1、制造分系统是技术系统的基础和依据，是技术分系统运转时必须考虑的资源约束，技术分系统的活动确定了制造分系统的行为。
2、经营分系统反映市场的需求导向，为技术分系统确定了工作的目标和任务，技术分系统中的R﹠D的研究就依赖于经营分系统中的市场预测，新产品开发直接影响着企业的经营发展策略。
3、组织分系统贯穿于各分系统之中，是技术分系统有效运转的保障，也是企业系统中软柔性的关键所在。
企业技术活动，在产品的整个生命周期过程中起着关键作用。
一方面，要通过产品设计和工艺设计来满足产品的功能，对外满足顾客需求；另一方面，产品设计和工艺设计直接决定着产品质量、成本等因素，同时也影响物资供应、生产组织调整等一系列生产技术准备活动，以及产品投产后的生产活动。
四、产品设计过程
产品设计过程指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。
无论是新产品开发、老产品改进，还是外来产品的仿制、顾客产品定制，产品设计始终是企业生产活动中的重要环节。
设计阶段决定了产品的性能、质量和成本。
因此，产品的设计阶段决定了产品的前途和命运，一旦设计出了错误或设计不合理，将导致产品的先天不足，工艺和生产上的一切努力都将无济于事。
为了保证设计质量，缩短设计周期，减低设计费用，产品设计必须遵循科学的设计程序。
产品设计一般分为总体设计、技术设计和工作图设计三个阶段
（一）总体设计
通过市场需求分析，确定产品的性能、设计原则和技术参数，概略计算产品的技术经济指标和进行产品设计方案的经济效果分析。
（二）技术设计
将技术设计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、明细表和说明书等形式表现出来。
（三）工作图设计
根据技术设计阶段确定的结构布置和主要尺寸，进一步作结构的细节设计，逐步修改和完善，绘制全套工作图样，编制必要的技术文件，为产品制造和装配提供确定的依据。
产品设计是一个递阶、渐进的过程。
产品设计是从产品要实现的总体功能出发，系统构思产品方案，然后逐步细化，划分成不同的子系统、组件、部件和零件，最后确定设计参数。
五、产品设计原则和经济效益评价
对产品设计方案的评价、选择，必须从技术方面和经济方面来衡量，即产品在功能和质量上应具备有效的技术，在制造成本和使用费用上应具有经济性。
能满足预定的技术要求和达到期望的经济要求的产品设计就是具有技术经济效益的满意设计。
为了满足同一使用目的及要求，可设计出多种产品；为实现同一功能，可设计出多种结构。
由此可以获得在技术上等效、在经济上不等价的各种方案。
因此，要通过对设计方案的技术经济效益分析，进行最佳方案的评价和选择。
（一）产品设计和选择的原则
选择一个真正能为企业带来效益的产品并不容易，关键看产品设计人员是否真正具备市场经济的头脑。
一方面，新技术的不断出现对新产品的形成有重要影响，而另一方面，则主要看企业是否真正把用户放在第一位。
产品设计和选择应该遵循以下几条原则：
（1）必须贯彻国家的技术经济政策；
（2）设计用户需要的产品（或服务）；
（3）设计出制造性强的产品；
（4）设计绿色产品。
（二）技术经济效益分析的指标体系
产品设计的效果可以用数量指标和质量指标来衡量。
产品设计的数量指标主要是指产品的上市时间、生产效率、材料利用率和能源消耗等指标；产品设计的质量指标，主要是指产品满足社会需要的程度，对劳动条件和环保的影响、安全指标等。
第三节生产流程设计及选择
一、生产流程的类型
生产流程一般有三种基本类型：
按产品进行的生产流程、按加工路线进行的生产流程和按项目组织的生产流程。
（一）按产品进行的生产流程
按产品进行的生产流程就是以产品或提供的服务为对象，按照生产产品或提供服务的生产要求，组织相应的生产设备或设施，形成流水般的连续生产，有时又称为流水线生产。
例如汽车装配线、电视机装配线等就是典型的流水式生产。
连续型企业的生产一般都是按产品组织的生产流程。
由于是以产品为对象组织的生产流程，又叫对象专业化形式。
这种形式适用于大批量生产。
（二）按加工路线进行的生产流程
对于多品种生产或服务情况，每一种产品的工艺路线都可能不同，因而不能象流水作业那样以产品为对象组织生产流程，只能以所要完成的加工工艺内容为依据来构成生产流程，而不管是何种产品或服务对象。
设备及人力按工艺内容组织成一个生产单位，每一个生产单位只能完成相同或相似工艺内容的加工任务。
不同的产品有不同的加工路线，它们流经的生产单位取决于产品本身的工艺过程，又叫工艺专业化形式。
这种形式适用于多品种小批量或单件生产。
（三）按项目组织的生产流程
对有些任务，如拍一部电影、组织一场音乐会、生产一件产品和盖一座大楼等，每一项任务都没有重复，所有的工序或作业环节都按一定秩序依次进行，有些工序可以并行作业，有些工序又必须顺序作业。
三种生产流程的特征比较列于表3—3中。
表3—3不同生产流程特征比较
特征标记对象专业化工艺专业化项目型
产品
订货类型
产品流程
产品变化程度
市场类型
产量
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
单件、单项定制
无
很高
单一化生产
单件生产
劳动者
技能要求
任务类型
工资
低
重复性
低
高
没有固定形式
高
高
没有固定形式
高
资本
投资
库存
设备
高
低
专用设备
中等
高
通用设备
低
中等
通用设备
目标
柔性
成本
质量
按期交货程度
低
低
均匀一致
高
中等
中等
变化更多
中等
高
高
变化更多
低
计划及控制
生产控制
质量控制
库存控制
容易
容易
容易
困难
困难
困难
困难
困难
困难
二、生产流程设计的基本内容
生产流程设计所需要的信息包括产品信息、运作系统信息和运作战略，在设计过程中应考虑选择生产流程、垂直一体化研究、生产流程研究、设备研究和设施布局研究等方面的基
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