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3.2 新产品开发的流程与管理

3.2.1 新产品开发流程

1.新产品构思

新产品构思包括两方面的思维活动:一是根据市场调研收集信息,明确顾客需要什么样功能的产品,结合未来发展趋势,提出产品设想方案;二是根据各种信息,发挥人的想象力,提出产品初步设想线索。产品构思是把各类信息与人的创造力相结合。据美国6家大公司调查,成功的新产品设想有60%到80%来自顾客的建议。一种新产品的设想,可以提出许多的方案,但一个好的构思必须同时兼备两条:一是构思要奇特,创造性思维,有点异想天开,富有想象力的构思才会形成具有生命力的新产品。二是构思要接近于可行,包括技术和经济上的可行性。

2.新产品筛选

新产品筛选是指从各种新产品设想的方案中选择有价值的方案进行分析、论证。筛选的目的是看方案与顾客需要、企业战略目标是否相吻合,并进行可行性分析。筛选要避免两种偏差:一是误弃。不能把有开发前途的产品设想放弃了,失去了成功的机会。二是误选。不能把没有开发价值的产品设想误选了,以致仓促投产,招致失败。筛选时要根据一定的标准对各种产品的设想方案逐项进行审核。据统计,企业只有1/4的设想方案可以通过筛选阶段,大约只有7%的设想方案在经过筛选后形成新产品,并获得成功。

3.编制新产品计划书

编制新产品计划书是指在已经选定的新产品设想方案基础上,具体确定产品开发的各项经济、技术性能指标,以及各种必要的参数,它包括产品开发的投资规模、利润分析及市场目标,产品设计的各项技术规范与原则要求,产品开发的方式和实施方案等。这是制定新产品开发计划的决策性、全局性工作,需要领导者与各有关方面的专业技术、管理人员共同合作完成。

4.新产品设计

新产品设计是指从技术经济上把新产品设想变成现实的重要阶段,是实现社会或用户对产品的特定性能要求的创造性劳动。新产品的设计直接影响到产品的质量、功能、成本、效益,影响到产品的竞争力。统计资料表明,产品的成功与否、质量好坏,60%~70%取决于产品的设计工作,因而产品设计在新产品开发的程序中占有十分重要的地位。

设计要有明确目标,从顾客需要和建立产品竞争优势来考虑。现在许多企业为了做好新产品的设计,十分重视采用现代化的设计方法,如价值工程、可靠性设计、优化设计、计算机辅助设计、正交设计法等。

5.新产品试制

新产品试制是指按照一定的技术模式实现产品具体化或样品化的过程。它包括新产品试制、样品试制和小批试制等几方面的工作。新产品试制是为实现产品大批量投产的一种准备或实验性的工作,因而无论是工艺准备、技术设施、生产组织,都要考虑实行大批量生产的可能性,否则产品试制出来只能成为样品、展品。新产品试制也是对设计方案可行性的检验,因此设计、试制产品要与新产品开发方案目标要求相吻合。

6.新产品评价

新产品评价是指新产品试制出来以后要从技术、经济上对产品进行全面的试验、检测和鉴定。从技术上评价包括系统模拟实验、主要零部件功能的试验以及环境适应性、可靠性与使用寿命的试验测试,操作、振动、噪音的试验测试等。从产品经济效益上评价包括对产品功能、成本的分析,对产品投资规模和目标利润的分析,对产品社会效益的分析等,根据以上分析结果确定产品全面投产的价值和发展前途。对新产品的评价,实际上贯穿整个开发过程的始终。新产品评价,不仅有利于完善产品的设计,消除未来可能存在的隐患,而且可避免产品大批量投产后可能带来的巨大损失。

7.新产品试销

新产品试销是指在限定的市场范围内对新产品的一次市场实验。通过试销可以实地检查新产品正式投放市场以后,顾客是否愿意购买,制定在市场变化的条件下,新产品进入市场应该采取的决策或措施。通过试销一是可以比较可靠地测试或掌握新产品销路的各种数据资料,从而对新产品的经营目标做出适当的修正;二是可以根据不同地区进行不同销售因素组合的比较,根据市场变化趋势选择销售策略;三是可以根据新产品的市场“试购率”和“再购率”,对新产品正式投产的批量和规模做出决策等。

8.商业性投产

商业性投产是指新产品的正式批量投入生产和销售工作。在决定产品的商业性投产以前,除了要对实现投产的生产技术条件、资源条件进行充分准备以外,还必须对新产品投放市场的时间、地区、销售渠道、销售对象、销售策略的配合以及销售服务进行全面规划和准备。这些是实现新产品商业性投产的必要条件,否则新产品的开发就难以获得最后成功。

以上描述的是新产品开发一般性的流程,从流程起点来看它是根据顾客的需求来组织新产品开发的,是市场驱动型开发,具体的过程根据企业各自的情况有所变化。

知识延伸

表3-2 一般产品开发过程的衍生形态总结

续 表

(资料来源:F.罗伯特·雅各布斯,理查德B.蔡斯。运营管理。第15版。苏强,霍佳震,邱灿华,译。北京:机械工业出版社)

3.2.2 产品研发对产品成本、质量、制造效率的影响性分析

(1)布斯劳引用福特汽车公司的报告表明,尽管产品设计和工艺费用只占整个产品费用的6%,却影响总费用的70%以上,如图3-1所示。

图3-1 产品成本的决定因素构成及实际成本消耗构成示意图

(2)苏拉尼亚以波音公司为例进行分析后指出:一般产品成本的83%以上在产品设计阶段被决定,而这一阶段的本身所占有的费用仅为产品的全部成本的7%以下。

(3)制造过程中生产率的70%~80%是在设计和工艺阶段决定的。

(4)所有质量问题的40%可以归因于低劣的设计和工艺。

由此可见,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,即产品质量、成本是设计出来的,而且越到设计与制造的后阶段修改成本越高(见图3-2),所以一开始就设计出适应目标市场顾客需要的产品非常重要。

图3-2 不同产品阶段改变设计对成本的影响

3.2.3 提高新产品开发效率的管理方法

1.面向顾客的设计

面向顾客的设计是指在设计和生产产品之前,先从顾客的角度提出一系列产品设计的问题,如顾客的需求是什么,哪些功能满足这些需求,通过什么制造工艺和技术指标甚至于多少成本才能适应顾客的需求。

1)延迟设计

(1)延迟的背景。

在全球市场中面对多样化的需求,产品需要有多个型号和版本来满足各自特定地区客户的特定要求。例如,销往不同国家的计算机电源插座,为适应当地电压、频率和插头有所不同。多样化需求对生产运作有许多消极影响:一是增加需求预测难度。如对计算机的预测错误常常超过400%。二是增加库存成本。一方面利用库存来保持一定的客户服务水平;另一方面技术更新加快使得产品陈旧过时损失巨大;同时还要支付高额的库存费。三是增加制造成本。不同品种规格的产品需要有相应专业化的工艺、物料、技术和质量保证体系做支撑,增加了费用。四是增加资源投入。为了解决上述运作问题,企业投入大量资源以提高供应链效率。如使用包括特殊运载工具的快速运输手段;重新设厂以更接近客户等。

面对多样化造成的负面影响。child等人(1991)发现,制造成本的80%、质量的50%、加工时间的50%受到产品和工艺设计的影响。因此一种“重新设计产品和工艺以使流程中形成多个产品的差异点尽可能向后延迟”的策略应运而生。“延迟”就是在流程下游的某一点(差异点)之前,将不采用特定工艺使在制品转变成具体的产成品。实施恰当的延迟可提升供应链的柔性,降低成本,提高效益,改进顾客服务水平。

(2)延迟设计的概念。

延迟设计就是通过设计产品和生产工艺,在制造某种具体产品时使其差异化的决策延迟到开始生产甚至销售之时,使一类或一系列的产品延迟区分为专门的产成品。例如,benetton公司存储未染色的服装,直到销售季节开始,获得顾客偏好信息后才开始染色。

一般来说多个产品先在生产流程的初始阶段共享一些共同的工艺和(或)零部件,再在工艺流程的某一点或某些点上使用特定的工艺和部件来定制加工半成品,这样从一个通用产品直到工艺流程的这一点之后就成为不同的具体产成品,这一点通常就是产品差异点。延迟的实质就是重新设计产品和工艺以使产品差异点延迟,延迟“程度”是指产品差异点相对位置。

(3)延迟的类型。

①时间延迟。

时间延迟是指将产品差异的任务,包括制造、集成、定制、本地化和包装尽可能在时间上向后推迟。时间延迟使备货生产模式向订货生产模式转化成为可能。

在实施时间延迟中,差异化与地理位置相关。差异化任务可在制造厂、地区配送中心、经销渠道,甚至于客户处实施。最早延迟是指所有差异化任务在工厂实施,而最晚延迟是指所有差异化任务在顾客处实施。在全球市场中,由于从工厂到配送中心海运时间需要数周,如果将产品差异化延迟至配送中心,可以大量节约由于预测错误造成的库存积压和缺货成本。例如,惠普台式打印机本地化阶段由工厂延迟到配送中心。这种“为本地化而设计”已成为惠普分部的行动准则。

②形式延迟。

形式延迟是指在产品上游阶段尽可能实施标准化,同时伴有零部件的标准化。在形式延迟中,既可能是产品形式延迟也可能是工艺形式延迟。两种形式延迟还可能同时存在,形成不同的组合。这样产品的差异点就会被有效地延迟。目前模块化和部件标准化程度的不断提高,使得延迟差异设计更为可行。例如,惠普打印机,两个在集成阶段使用的关键部件使产品区分为黑白和彩色打印机。如果对某些关键部件实行标准化,两种打印机将不会在集成阶段产生差异,因而促成延迟。简而言之,形式延迟可被看作是打破原有产品种类树的分支,使其分支较少的过程。

(4)延迟差异的设计路径。

一是工艺重构(或重新排序),即对产品生产工艺或步骤进行修改和调整,使成为具体产品的差异化生产工序尽可能往后延迟。二是通用化,即采用通用零部件或工艺以减少产品和工艺的复杂性,提高在制品库存的柔性。三是模块化,即将一个完整的产品分解为一些便于组装在一起的模块,而在设计阶段,将各种功能由各个模块完成。四是标准化,即用标准产品替代一个产品系列,方法之一是建立特定顾客可能需要的几个备选方案。

(5)延迟设计的实施。

在当今,制造和配送产品主要是由五阶段构成的产品供应链,即制造、集成、定制、本地化和包装。同时该次序也恰好按递减顺序与所需利用的加工和调试工程资源用量相对应。

①制造是指产品核心部分生产的基础阶段。只生产单一的通用产品或品种很少的产品。

②集成是指将产品的核心部分与关键组件结合在一起的阶段。例如,在打印机生产中,制造阶段生产打印机引擎和机体,而印刷电路板在集成阶段加入引擎中,每个产品在集成阶段和不同的组件组合就成为不同的产品版本。

③定制是指产品进一步与不同的附件装配在一起以形成有明显差异的产品。例如,计算机装入不同的输入输出卡、软件、存储器和附板就构成不同的产成品。

④本地化是指产品实施本地化措施以适应不同国家和地区的本土要求。例如,不同国家有不同的电源要求,说明书要求不同的语言,包装的要求不同使用不同的包装材料等。产品在不同的国家和地区经本地化后,会产生更多的不同的最终产品。

要点总结

“为延迟而设计”的理念是指企业为了达到满足消费者多样化需求的目的,重新设计产品和工艺以使时间延迟或形式延迟,也可通过一种低成本、高效益的方式达到。

2)卡诺模型(KANO模型)

卡诺模型把顾客需求分为三个层次:基本型需求、期望型需求和兴奋型需求。这三种需求根据绩效指标分类就是基本因素、绩效因素和激励因素。

基本型需求,又称必备型需求,是指顾客对提供产品/服务必须满足的基本需求。这是顾客认为产品/服务“必须有”的属性或功能。过度满足这类需求未必使顾客表现出很满意,可当其特性不充足导致需求不被满足时,顾客一定很不满意。例如,夏天顾客使用空调,如正常运行,顾客不会为此而对空调质量感到满意;反之,一旦无法制冷,顾客对该品牌空调的满意度则会明显下降,投诉、抱怨随之而来。

期望型需求是指顾客的满意状况与需求的满足程度成正比例关系的需求。期望型需求没有基本型需求那样苛刻,其要求提供的产品/服务比较优秀,但并不是“必须”的产品属性或服务行为。企业提供的产品/服务水平超出顾客期望越多,顾客的满意状况越好。例如,烤肉机易于清洗、操作简便,顾客会很满意。

兴奋型需求是指顾客未预料到的需求。兴奋型需求一旦得到满足,顾客表现出的满意状况则是非常高的。对于兴奋型需求,随着满足顾客期望程度的增加,顾客满意也急剧上升;反之,即使在期望不满足时,顾客也不会表现出明显的不满意。这要求企业提供给顾客一些完全出乎意料的产品属性或服务行为,使顾客产生惊喜,顾客就会表现出非常满意,从而提高顾客的忠诚度。例如,一些著名品牌的企业能够定时进行产品的质量跟踪和回访,发布最新的产品信息和促销内容,并为顾客提供最便捷的购物方式。对此,即使另一些企业未提供这些服务,顾客也不会由此表现出不满意(见图3-3)。

在实际操作中,企业首先要全力以赴地满足顾客的基本型需求,保证顾客提出的问题得到认真的解决,重视顾客认为企业有义务做到的事情,尽量为顾客提供方便,以实现顾客最基本的需求被满足。然后企业应尽力去满足顾客的期望型需求,这是产品竞争力的表现,提供顾客喜爱的额外服务或产品功能,使其产品和服务优于竞争对手并有所不同,引导顾客加强对本企业的良好印象,使顾客达到满意。最后,争取实现顾客的兴奋型需求,为企业建立最忠实的客户群。

以酒店行业为例,每种需求满意度如下:基本型需求是清洁的床单、正常工作的钥匙卡、正确的账单、安全等。期望型需求是在承诺的时间内将早餐送到客人房间、提供的服务符合品牌价值。兴奋型需求是正确预计客人的需要,如看到客人在咳嗽,员工能在客人要求之前,主动为客人送上一杯温开水;根据客人的个人习惯布置客房等。

从图3-4中可知,随着时间推移顾客的兴奋型需求会向基本型和期望型转变,因此要不断地了解顾客的需求(包括潜在的需求),并在产品设计中体现出来,以提高市场竞争力。

图3-3 卡诺模型

图3-4 随着时间推移,兴奋型变为期望型,而期望型变为基本型

3)质量功能展开

(1)质量功能展开的产生背景。

当前顾客化的产品已成为潮流,顾客希望能按照他们的需求和偏好来设计生产产品。对于企业来说质量的定义已经发生根本性的转变,即从“满足设计需求”转变为“满足顾客需求设计”。因此为保证产品能为顾客所接受,企业必须认真研究和分析顾客需求,并将这些要求转换成产品的特征以及配置到制造过程的各工序上和生产计划中,此过程称作质量功能展开(Quality Function Development,简称QFD)。

(2)质量功能展开的概念。

质量功能展开是指把顾客需求转化为设计要求、零部件特性、工艺要求和生产要求的多层次演绎分析的一种方法。它体现了以市场为导向,以顾客需求为产品开发唯一依据的指导思想,真正把顾客需求融入产品设计制造中去。它是一种顾客驱动的产品开发方法。

(3)质量功能展开的原理。

①调查和分析顾客需求。顾客需求是质量功能展开的最基本的输入,是最为关键和困难的一步。要通过各种市场调查方法和各种渠道搜集顾客需求,然后进行汇集、分类和整理,并用加权来表示顾客需求的相对重要程度。

②顾客需求的瀑布式分解过程。采用矩阵(也称为质量屋)的形式,将顾客需求逐步展开,分层地转换为产品工程特性、零件特征、工艺特征和质量控制方法。在展开过程中,上一步的输出就是下一步的输入,构成瀑布式分解过程。QFD从顾客需求开始,经过四个阶段即四步分解,用四个矩阵,得出产品的工艺和质量控制参数,如图3-5所示。

这四个阶段具体内容如下:

第一,产品规划阶段。通过产品规划矩阵(也称质量屋),将顾客需求转换为技术需求(最终产品特征),并根据顾客竞争性评估(从顾客的角度对市场上同类产品进行的评估,通过市场调查得到)和技术竞争性评估(从技术的角度对市场上同类产品的评估,通过试验或其他途径得到)结果确定各个技术需求的目标值。

图3-5 QFD瀑布式分解模型

第二,零件配置阶段。利用前一阶段定义的技术需求,从多个设计方案中选择一个最佳的方案,并通过零件配置矩阵将其转换为关键的零件特征。

第三,工艺规划阶段。通过工艺规划矩阵,确定为保证实现关键的产品特征和零件特征所必须保证的关键工艺参数。即从产品及其零部件的全部工序中选择和确定出对实现零部件特征具有重要作用或影响的关键工序,确定其关键特性。

第四,工艺/质量控制规划阶段。通过工艺/质量控制矩阵将关键的零件特征和工艺参数转换为具体的质量控制方法,包括控制参数、控制点、样本容量及检验方法等。

(4)产品质量屋构成。

顾客需求信息可以用一个特殊的矩阵表示出来,称为“质量屋”。通过建立这个矩阵,负责多项职能的QFD团队能利用顾客的反馈信息做出项目决策、营销决策和设计决策。这个矩阵能帮助开发团队把顾客的需求转化成具体的运作或工程目标,设计生产出满足顾客需求的满意产品。

下面以一家汽车制造商改进车门设计为例,通过顾客调查,公司明确了顾客对车门的两个重要要求:“在斜坡上依然可维持门处于打开状态”和“容易从外面关上”。确定顾客需求之后,根据需求重要程度分别赋予它们权重。接下来请顾客对公司及其竞争者的产品进行比较与排序,这个过程有助于公司了解顾客所希望的产品特征,并衡量自己的产品与其他公司产品的相对关系,以便更好地理解需要改进的产品特征。其质量屋如图3-6所示。

依据图3-6所示,一个完整的质量屋包括6个部分。

①顾客需求及其权重,即质量屋的“什么(What)”。

②技术需求(最终产品特性),即质量屋的“如何(How)”。

③关系矩阵,即顾客需求和技术需求之间的相关程度关系矩阵。

图3-6 汽车车门完整的质量屋矩阵

④竞争分析,站在顾客的角度,对本企业的产品和市场上其他竞争者的产品在满足顾客需求方面进行评估。

⑤技术需求相关关系矩阵,即质量屋的屋顶。

⑥技术评估,对技术需求进行竞争性评估,确定技术需求的重要度和目标值等。

要点总结

思维决定一切,面向顾客设计的三种形式对企业开拓产品设计思维、开发出有市场竞争力的产品来讲是非常重要的。

知识链接
价值共创——顾客参与产品价值创造

一、价值共创的概念

21世纪初管理大师Prahalad et al提出的企业未来的竞争将依赖于一种新的价值创造方法——以顾客为中心,由顾客与企业共同创造价值。即顾客参与企业的研发、设计和生产,以及在消费领域贡献自己的知识技能创造更好的消费体验,价值不仅来源于生产者,而是建立在顾客参与的基础上,即来源于顾客与企业或其他相关利益者的共同创造,且价值最终是由顾客来决定的。

二、重要意义

通过让顾客参与价值共创,帮助企业提高服务质量、降低成本、提高效率、发现市场机会、发明新产品、改进现有产品、提高品牌知名度、提升品牌价值等,这些有利于构建企业新优势。顾客通过参与价值共创,可以获得自己满意的产品,获得成就感、荣誉感或奖励,通过整个价值共创的交互获得独特的体验等;这些体验又进一步提高顾客的满意度、忠诚度、购买意愿等。

三、价值共创的开展

1.生产领域的价值共创。在制造业上,通过让顾客参与企业的设计和研发活动,不但会降低成本、提高效率,而且能够开发出合适的产品,制造出让顾客满意的产品。在服务业上,通过让顾客参与新服务开发、顾客参与服务创新、顾客参与自助服务技术等方面设计出顾客满意的服务。

2.消费领域的价值共创。一是顾客单独创造价值。顾客在自己的消费过程中使用企业提供的产品或服务而创造价值。如疫情期间禁止堂食,饭店提供食材、调料以及加工制作说明,送货上门,让顾客在家亲自烹饪美食享用。二是顾客与企业互动,共同创造价值。例如,装饰公司与房主互动,共同讨论设计室内装潢。这样不但提供了满足顾客需要的产品或服务,而且通过企业与顾客之间真诚和信任的互动给顾客带来了更好的体验。三是顾客与顾客之间互动,共创价值。顾客之间的互动是顾客的重要服务体验,这种体验会影响消费者对企业的满意和忠诚。例如,企业引导鼓励顾客自建各类社群,聘请社群义工进行管理,不仅让顾客享受价值创造体验,而且为企业提供许多服务。

价值共创让顾客参与到企业产品的设计、制造、服务中来,顾客不但享受产品价值创造的体验,而且真正体现了企业按照顾客需求设计和生产产品,提高了顾客的满意度、忠诚度,构建新的竞争优势。

(资料来源:编者根据资料整理)

2.面向可制造性的设计
1)传统设计方法——串行工程

多年来,产品开发一直采用串行的方法(见图3-7),即从需求分析、产品结构设计、工艺设计一直到加工制造和装配,一步一步在各部门之间顺序进行。传统的串行工程方法是基于亚当·斯密的劳动分工理论。该理论认为分工越细,工作效率越高。

图3-7 串行产品开发流程

串行产品开发的工作流程是:由熟悉顾客需求的市场人员提出产品构想,产品设计人员完成产品的精确定义之后,交制造工程师(包括零部件供应商)确定工艺工程计划,确定产品总费用和生产周期,质量控制人员做出相应的质量保证计划,最后形成完整的产品设计制造方案。

(1)串行产品开发流程的弊端:一是工程进度慢。各专业职能部门各自为政,难以形成合力,妨碍了产品开发的速度和质量。二是设计产品可制造性差。产品设计人员在设计过程难以考虑到顾客的需求、制造工艺、质量控制、零部件供应等约束因素,易造成设计和制造脱节,可制造性差。三是周期长、成本高。由于产品可制造性、可装配性差,使产品的开发过程变成了设计、加工、试验、修改的多重循环,从而造成设计改动过大,产品开发周期长,产品成本高。

(2)产生弊端的原因:一是下游开发部门所具有的知识难以融入早期设计中。从前面的内容介绍可知修改发生在设计的早期阶段,修改费用较少;而发现问题的时间越晚,修改费用越大,费用随着时间成指数增加。二是各部门对其他部门的需求和能力缺乏理解,各部门的目标和评价标准的差异易产生冲突,降低了产品整体开发过程的效率。

要提高产品质量、减少产品成本、缩短产品上市时间,必须采用新的产品开发策略,改进新产品开发过程,消除部门间的隔阂,集中企业的所有资源,在产品设计时同步考虑产品生命周期中所有因素,以保证新产品开发一次成功。

2)面向可制造性的设计之一——并行工程

(1)并行工程的概念。

并行工程是指对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行的一体化设计的一种系统化的工作模式。这种工作模式力图使开发者们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)中的所有因素,即质量、成本、价值、功能和工艺需求等(见图3-8)。

并行工程(Concurrent Engineering,CE)是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程(包括制造过程及其他相关过程)的一种系统方法。也就是融合公司的一切资源,在设计新产品时就前瞻性地考虑和设计与产品的全生命周期有关需求内容。在设计阶段就预见到产品的制造、装配、质量检测、可靠性、成本等因素。具体考虑因素如表3-3所示。

图3-8 并行开发产品流程

表3-3 产品设计时考虑的因素

并行工程是基于产品整个生命周期的具备高度预见性和预防性的设计,其最大特点是所有的设计工作要在生产之前完成。

(2)并行工程的实施方法。

从前述可知,在设计阶段就要考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素。要想开展并行的产品开发设计工程,必须从如下几个方面来努力:

①采用团队工作方式。并行工程在设计的开始就应该把产品整个生命周期所涉及的人员都集中起来,依据顾客需求和可制造性要求确定产品性能,对设计方案进行全面评估,集中众人智慧,得到全面优化的结果。这种方式使各方面的知识(包括潜在的用户知识)都汇集在设计小组里,协同工作,以便从一开始就能够设计出便于加工、装配、维修、回收、使用的产品。因此,并行工程需要成员具备团队合作精神,这样不同专业人员才能在一起协同工作,如图3-9所示。

图3-9 并行工程中产品开发团队

这样的工作方式在极大程度上克服了原来串行开发模式的弊病:由于单个设计人员知识经验的局限性,很难全面地考虑到产品生产中各个阶段的要求;加上设备、工艺、材料的复杂性和多样性,难以对多个设计方案进行充分的评价和筛选,在时间紧迫的情况下,设计人员大多选择最方便的方案,而不是最适宜的方案,于是返工现象在所难免。

②构建技术平台。具体步骤如下:

第一,建立一个完整的公共数据库。它必须集成并行设计所需要的各方面的知识、信息和数据,并且以统一的形式加以表达。

第二,建立一个网络系统。它支持各方面人员并行工作,甚至异地工作,它可以实时、在线地提供设计人员之间沟通信息、发现并调解冲突的平台。

第三,建立一套计算机仿真模型和软件。它可以对设计方案进行预测,推断产品的制造及使用过程,发现所隐藏的阻碍并行工程实施的问题。

③开展并行工程管理。技术平台仅仅是并行工程的物质基础,它不会自然而然地产生效益,还要对并行过程进行管理。由于每个专家受其专业知识的限制,往往对产品的某方面因素考虑得较多,而忽视了产品整体,因此要确定一个全面的设计方案,需要各专家多次的交流、沟通和协商。在设计过程中,团队队长发挥领导作用,强化协同合作,按照团队管理模式组织讨论,畅所欲言,对设计出的产品和零件从各个方面进行审查,使产品不仅外观美、成本低、易使用;且便于加工、装配、维修、运送,在产品的综合指标方面达到一个较满意值。

④强调设计过程的系统性。并行设计将设计、制造、管理等过程纳入整体的系统来考虑,比如在设计阶段就可同时进行工艺(包括加工工艺、装配工艺和检验工艺)过程设计,同时考虑质量和成本甚至进度要求等,并对工艺设计的结果进行计算机仿真,直至生产出产品的样件。

⑤基于网络进行快速反馈。并行工程采用团队工作方式,包括虚拟团队。专家成员既有内部专家,也有外部专家。专家利用网络可以对设计结果进行及时审查与反馈。不仅缩短了设计时间,还将错误消灭在“萌芽”状态,因此数据库和网络是并行工程必不可少的支撑环境。

(3)并行工程的实施效益。

①缩短产品投放市场的时间。并行工程技术缩短了产品开发和生产准备时间。由于实施了虚拟产品开发策略,福特和克莱斯勒将新型汽车的开发周期由36个月缩短至24个月,仅为原来的50%。

②降低成本。一是通过将错误限制在设计阶段来降低成本。通过前述可知在产品生命周期中,错误发现的愈早造成的损失就愈小;二是通过“一次达到目的”来降低成本。这种“一次达到目的”的要求是靠软件仿真和快速样件生成实现的,省去了昂贵的样机试制阶段;三是通过产品的整体成本优化来降低。在设计时考虑加工、装配、检验、维修等因素,整体优化,产品的全生命周期成本就降低了,对顾客、制造商均有利。

③提高质量。采用并行工程技术尽可能地将所有质量问题消灭在设计阶段,使所设计的产品便于制造,易于维护,为质量的“零缺陷”打下扎实基础,制造出的产品用不着检验就可上市。验证了质量是设计出来的不是检验出来的理念,从根本上保证了质量的提高。如福特与IBM合作开发的虚拟制造环境用于其新型车的研制。在样车生产之前发现其定位系统控制的设计缺陷,避免了公司损失。

④增强功能的实用性。在设计过程中销售人员、顾客均参加,设计的产品紧贴市场,反映顾客的需求,去除顾客不需要的冗余功能,降低设备的复杂性,提高产品的可靠性和实用性。

案例
并行工程在国内外的应用

一、在国外的应用

AT&T公司在生产计算机配套印刷机产品时,原来设计中未考虑生产工艺问题,试制时产品合格率仅为5%。采用并行设计以后,利用计算机虚拟检测,找出了设计的缺陷,合格率高达90%。

HP公司采用并行工程改进产品质量,实施要点:管理部门支持、对用户的关注、统计过程控制、系统的问题解决过程以及全体人员等。结果是产品综合故障和制造成本分别为83%、42%,开发周期缩短35%。

二、在中国的应用

齐车公司是我国一家专门生产铁路货车的大型工业企业。公司在产品开发中实施并行工程,一是建立开发团队,在原来设计处、冷工艺处、热工艺处的基础上组建产品开发中心,建立包含设计、工艺、制造等部门技术人员的集成化产品开发团队,建立以产品为中心的开发模式;二是建立产品数据管理系统,实现产品数据的集成化管理;三是采用了先进的产品性能分析软件,降低冲压模具和铸造模具制造的返工次数,仅产品试验和模具制造费用就节约129万元,还缩短30%~40%的产品开发周期。

(资料来源:网络收集,编者改写)

3)面向可制造性的设计之二——减少变化方案

在20世纪80年代后期,日本学者Toshio Suzue和Akira Kohdate提出了“减少变化方案(variety reduction program,VRP)”。VRP是一种面向多品种生产的有效方法。其核心思想是变产品的多样性为零部件的少变化,从而达到简化生产和管理、降低成本的目的。它提出了“变化是成本增加的根源”,从产品的变化性入手,分析了产品结构变化性和制造结构变化对产品制造成本的影响,创造性地将产品成本分成“功能成本”“变化成本”和“控制成本”加以考虑,通过三种成本间的均衡来达到控制产品成本、生产多样化产品的目的。

VRP以产品系列为研究对象,系统地归纳了减少变化的五项技术:固定/可变技术、模块化技术、功能复合和集成技术、范围划分技术、趋势分析技术。

(1)固定/可变技术。将零部件划分成固定件和可变件。用固定的零部件来满足产品系列中不同型号产品的某些基本功能,提高零件、工艺的通用性和效率,使用可变零部件满足市场多样化的需求。

(2)模块化技术。按功能将产品分解成若干模块,通过模块的不同组合得到不同品种、规格的产品。

(3)功能复合和集成技术。利用组合、删除和交换等方法,将多个功能的零件复合集成为一个零件,以减少零件的数目和加工工序数,降低成本,如集成电路。

(4)范围划分技术。将零件的各项数值尺寸、设计参数进行分析,使之能在尽可能多的产品中适用。

(5)趋势分析技术。对由品种带来的规格和尺寸的变化进行数据分析,得出产品发展趋势的统计规律,设计和开发符合这一规律的产品系列,保证现有零件在未来产品中的适应性和继承性。

注意点

以上介绍的产品开发策略对提高产品的市场竞争力和开发速度、效率,降低成本均有重要意义。

知识延伸
生态设计

生态设计是在产品或服务的设计和开发过程中加入对环境因素的考虑,是设计过程中要考虑的重要方面(如质量、成本、可制造性等)的延伸。因此,生态设计下的产品是创新型的,有着更好的环境友好性且质量水平至少与市场所要求的标准等同,打造了新的竞争优势。生态设计涉及产品、服务与环境三个层次关系:一是产品与服务全生命周期。产品对环境影响涉及产品制造所需资源的获得和运输、制造、配送、使用和维护以及再利用直至废弃处理。二是将产品视作一个系统。产品功能开发的所有要素(能源消耗、包装)都要考虑。三是多标准权衡。产品系统在生命周期内对环境产生的所有影响(如资源消耗、温室效应等)都要评价,并做权衡。

(资料来源:F.罗伯特·雅各布斯,理查德B.蔡斯。运营管理。第15版。苏强,霍佳震,邱灿华,译。北京:机械工业出版社;编者改写) CjS0TicS5opWxWhe9Zbqqnmzbwwv2+FyAL2a3WJL43RsU+Wyp2ym2NG/01JvORVI

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