4 产品开发和技术选择
概述：新产品开发与企业R&D
产品设计与开发组织
生产流程设计与选择
并行工程——产品开发组织的新方法
新产品开发与企业R&D
个性化定制生产
3C
生产方式的变化
顾客Customer
竞争Competition
变化Change
规模化大批量生产 （“一对多” ）
个性化定制生产（“一对一” ）
企业面临的的变化
产品生产任务的变化
产品性能的变化
柔性
Flexibility：处理环境的变化和由环境引起的不确定性的能力
一、21世纪企业产品/服务设计的背景特征
技术进步越来越快
技术进步快—产品更新换代速度加快—产品生命周期缩短
用户的要求越来约苛刻用户需求呈现多样化、个性化的特点
①产品的品种规格、花色品种、需求数量
②产品的功能、质量和可靠性要求
③产品的价格
产品研制开发的难度越来越大
可持续发展的要求
二、新产品/服务开发的重要性
有利于增强企业的市场竞争力
有利于扩大市场份额
适应个性化定制生产的需要
产品更新换代的需要
三、现代企业的研究与开发
研究与开发的分类和特征
基础研究
应用研究
技术开发研究
R&D投入：R&D/GDP
国内生产总值（GDP）：一个国家或地区范围内的所有常住单位，在一定时期内生产最终产品和提供劳务价值的总和
China 1,70万亿US-Dollar（13亿人口) 人均 1300 US-Dollar
USA 11,5万亿US-Dollar （亿人口） 人均 41000 US-Dollar
Germany 2,1万亿Euro（ 82百万人口） 人均 25000 Euro
我国R&D经费支出特征的国际比较
世界经济合作与发展组织（OECD）出版的《主要科学技术指标》（ 2006/1）公布了各国R&D投入的最新数据
R&D投入的最新数据包括OECD 30个成员国和中国、俄罗斯、阿根廷、南非、以色列、新加坡、罗马尼亚、斯洛文尼亚等8个非OECD国家
38个国家的R&D经费占世界R&D经费总额的90%以上 ，因此，通过这些国家的数据大致看出我国在世界研发体系中的位置和特征。
我国2005年R&D经费支出的规模、结构及其发展变化特征与其他国家进行比较分析。
R&D经费支出总额十年间年均增长率超过百分之二十，继续保持世界第六位
R&D经费占世界的比重超过3%，在世界研发体系中的地位进一步增强
R&D经费投入强度居发展中国家首位，与发达国家的水平还有较大差距
企业是R&D经费的主要来源和R&D活动的主要执行者
基础研究经费在R&D经费中的份额仍需进一步提高
R&D经费支出总额十年间年均增长率超过百分之二十
2005年，我国的R&D经费支出总额继续保持世界第六位。第一至第五位分别是美国、日本、德国、法国和英国
从增长速度来看，1995～2005的10年间，我国的R&D经费支出额以年均22%的速度增长。这使我国的R&D经费支出总额从1995年世界第14位上升到2005年的世界第6位。
表4-1 部分国家R&D经费及年均增长率（前8位）
在世界研发体系中的地位进一步增强
2005年，我国R&D经费支出额占38个国家R&D经费支出总额的%，比上年增加个百分点。美国和日本分别占%和%的比重；德、法两国分别占%和%。
如果按地缘特征进行简单归类，可以发现美国－加拿大、欧盟15国、日本－韩国构成世界R&D经费支出的三极，三方分别占R&D经费支出总额的41%、28%和21%。非常明显，中国在除三极之外的国家中占据着最重要的地位。
图4-1 主要国家和地区R&D经费支出占38个国家总额的比重
R&D经费投入强度居发展中国家首位
1999年以后我国R&D/GDP开始迅速提高，2005年，我国的R&D经费强度为%，在发展中国家中处于首位。
与世界发达国家的水平还有较大差距。绝大多数发达国家的R&D经费强度都在2%以上。高水平的R&D投入强度是这些国家具有较高创新能力的重要保障。
图4-2 部分国家R&D经费支出总额与GDP的比值（单位：%）
企业是R&D经费的主要来源和R&D活动的主要执行者
2005年，我国的R&D经费支出总额中来自企业的资金占%，来自政府的资金占%，其他方面的资金占%，企业是我国R&D活动的资金投入主体。
企业不但是我国R&D经费的最大来源，同时也是R&D活动的主要执行部门，其在我国R&D活动中的主体地位已经确立。大多数发达国家企业R&D经费占全部R&D经费的比重都在60%以上，最高的韩国和日本分别达到%和%；美国为%；加拿大、意大利这一比重在50%左右；而阿根廷、波兰等发展中国家这一比重较低。
以企业资金为主是发达国家R&D活动的普遍特征。同时我们发现，在一些国家中，如英国、澳大利亚和加拿大，政府仍是R&D经费的重要来源。在澳大利亚，来自政府的资金占全国R&D经费支出总额的比重甚至达到了%。说明这些国家的政府对本国R&D活动的支持力度很大。
图4-3 部分国家R&D经费支出按经费来源分布
基础研究经费在R&D经费中的份额仍需进一步提高
2005年，我国R&D经费支出总额中用于基础研究的经费为亿美元，比上年增长了亿美元，在公布数据的17个国家中属中等水平，高于以色列、俄罗斯。但仅为美国的%，日本的%及法国的17%；韩国、西班牙的基础研究经费也分别是我国的倍和倍。
我国2004年基础研究经费在全国R&D经费支出总额中的比重为%，在公布数据的17个国家中处于最低水平。发达国家这一比重大多在20%左右，相对较低的日本也在10%以上；甚至阿根廷、罗马尼亚等发展中国家也超过了20%。从历史发展来看，我国这一比重长期稳定在5%左右的局面没有改变。
图4-4 部分国家基础研究经费及其占本国R&D经费支出总额的百分比
注：中国为2005年，
澳大利亚为2002年，
法国为2003年，
其他国家为2004年数据
产品生命周期与R&D
基型设计
灵活的组织形式
时间
利润额
销售额
销
售
量
投入期
成长期
成熟期
衰退期
产品标准化和工艺合理化
部门间的合作与协调
技术服务和工艺改进
组织的稳定
新产品开发面临的压力
费用高
成功率低（1/3000，%，2%）
风险大
回报下降
新产品的分类
改进型产品
更新换代产品
创新产品
产品设计与开发组织
企业技术系统的活动
产品开发过程
产品构思（需求分析、R&D）
结构设计（总体设计、技术设计、工作图设计）
工艺设计（工艺分析和审查、工艺方案、工艺规程、工艺设备）
需求分析
结构设计
协调
协调
工艺设计
干预指令
产品功能
输入
中间结果
中间结果
中间结果
工艺计划
协调结果
协调结果
产品规格
干预指令
图4－4 产品设计过程描述
产品开发对生产过程成本的影响
产品开发时间构成
设计55%
制造22%
装配23%
对成本的影响
设计和工艺实际成本消耗
成本的决定因素>70%
技术活动的过程
功能需求设计参数工艺过程变量
客户/最终消费者
接受订单
“完成”订单
生产 – 销售
现金流
供应商
采购 –计划 - PPS - 预测
物资经济
工艺过程设计的基本内容
产品图纸的工艺分析和审查
拟订工艺方案
编制工艺规程
工艺装备的设计与制造
决定加工毛坯
（材料和尺寸）
选择机床
制定加工工艺
选定加工条件
计算加工时间
选择工装
决定加工工序
内的操作顺序
零件图
图4－6 工艺过程设计的内容
产品设计的原则和绩效评价
产品设计的原则
用户需要
可制造性
鲁棒性（Robustness，控制系统在一定（结构，大小）的参数摄动下，维持某些性能的特性）
绿色环保性
产品设计的绩效评价
时间
效率
质量
绿色环保
例1 某企业销售额预测[lz1]
[lz1]
生产流程设计与选择
一、生产流程分类
按产品
按加工路线
按项目
（一）工艺专业化原则
车工段
铣工段
检验组
钻工段
原材料
磨工段
磨工段
半成品库
A B
B
A
（一）工艺专业化原则
车工段
铣工段
检验组
钻工段
原材料
磨工段
磨工段
半成品库
A B
B
A
优点：
1、对产品品种变化的适应能力强
2、生产系统的可靠性较高
3、工艺及设备管理较方便
缺点：
1、运输次数多，运输路线长
2、协作关系复杂，协调任务重
3、只能使用通用工艺设备，生产效率低下
4、在制品量大，生产周期长
（二）对象专业化原则
车 钻 铣 磨 检验
铣 钻 车 磨 检验
A
原材料
B
A
半 成
品
库
B
A生产车间
B生产车间
优点：
运输次数少，运输路线短
协作关系简单
可使用专用高效设备和工艺设备
在制品量少，生产周期短
缺点：
对产品品种变化的适应性差；生产系统的可靠性较差；工艺及设备管理较复杂
不同生产流程特征比较
二、产品—流程矩阵
三、影响生产流程设计的主要因素
需求性质
自制——外购决策
柔性
质量水平
接触顾客的程度
四、生产流程选择决策
品种——产量变化与生产单位形式的关系
不同生产过程方案的费用变化
经营杠杆
费用
225
111
50
10000 25000
产量
工艺式
成组生产单元
对象式
图4-10不同生产过程方案的费用变化
费用
产量
销售收入
成组生产单元
对象专业化
ＢE
２
ＢE
１
ＥP
图4－11 不同生产流程方案的经营杠杆
并行工程
一、串行的产品设计方法
1.各下游开发部门所具有的知识难以加入早期设计。
2.各部门对其它部门的需求和能力缺乏理解。
需求 结构设计 工艺设计 制造
（a）串行过程
（b）并行过程
二、并行的产品设计方法
并行工程的产生
环境保护
可靠性、可维护性，操作简便
竞争力（低成本、标新立异）
易制造
易装配
降低成本
提高效率
顾客需求产品功能
考虑的因素
终止阶段
使用阶段
营销阶段
制造阶段
设计阶段
需求阶段
过程
表4-３ 产品设计时要考虑的因素
并行工程的主要思想
设计时同时考虑产品生命周期的所有因素（可靠性、可制造性），作为设计结果，同时产生产品设计规格和相应的制造工艺和生产准备文件。
产品设计过程中各活动并行交叉进行。
与产品生命周期有关的不同领域技术人员的全面参与和协同工作，实现生命周期中所有因素在设计阶段的集成，实现技术、资源、过程在设计中的集成。
高效率的组织结构
并行工程的产品开发及其特点
产品设计的各阶段是一个递阶渐进的连续过程
产品设计过程和产品信息模型经历着从定性到定量、从模糊到清晰的渐进演化
产品设计过程和工艺设计过程不是顺序进行，而是并行展开同时进行
并行工程的应用及其内容
过程重构，从传统的串行过程转变为集成的、并行的产品开发过程。
组织的重构，打破功能部门制的组织机构，建立跨部门、跨专业的开发小组。
构建技术支持环境
三、并行工程技术
虚拟设计
产品数据管理（PDM）
产品系列化、零部件标准化、通用化
成组技术
减少变化方案
四、并行工程的人员构成
质量人员
制造人员
开发小组
顾客
供应人员
环保人员
营销人员
装配人员
设计人员
