产品系统优化理论和方法 第四章 .ppt

浙江大学现代制造工程研究所 顾新建 祁国宁 本章的主要内容和关系 第四章 产品系统优化理论和方法 4.1 产品系统优化概述 4.1.1 几则小故事 4.1.2 产品系统优化概述 4.1.3 产品系统优化模型 4.1.4 产品系统与制造系统的集成优化 4.2 产品系统的空间优化方法 4.2.1 系列产品和组合产品 4.2.2 系列产品的开发方法 4.2.3 组合产品的开发方法 4.3 产品系统的时间优化方法 4.3.1 客户订单分离点及其后移 4.3.2 基于PDM/ERP的过程优化 4.3.3 并行工程和DFX技术 思考题 4.1 产品系统优化概述(4.1.1 几则小故事) 1. 堆垛机的快速设计和制造 2004年，某叉车制造企业接受了一份生产堆垛机的订单。堆垛机的主要功能是把集装箱一个个摞起来，每个集装箱高2.44米，用户要求最高摞到7层。 以前，该叉车制造企业从未生产过堆垛机，但利用三维CAD、CAE、PDM等“软装备”系统，先从PDM中挑选出符合条件的标准件，然后再对个别部件进行研发，仅用几个月时间就将产品交付给顾客，更重要的是在堆垛机设计制造过程中几乎没有发生错误，这在该叉车制造企业发展史上还是第一次。 客观地说，该叉车制造企业所作的原始创新并不多，其创新主要是利用CAD、CAE、PDM等“软装备”，把成熟的叉车技术集成、融合在一起，推出满足客户需求的高附加值产品。 2. 不同的设计理念 某企业生产的某液压元件用于不同压力、温度和介质的液压控制系统。通常的做法是根据不同压力、温度和介质要求，分别采用铸铁、铸铜、铸钢和不锈钢材料的壳体。同时，该液压元件有右侧和左侧两种安装位置。右侧和左侧两种规格的壳体除了5个孔的位置不同以外，其余尺寸完全一样。 传统的做法是生产8种规格的壳体（铸铁、铸铜、铸钢和不锈钢，右侧和左侧）以满足各种不同的需要。但这对生产计划的制定、管理，库存的数量，维修备件的准备等都带来了很大的困难。简单的做法是：对所有压力、温度和介质要求，统一采用不锈钢材料的壳体（简化管理、降低维修备件的库存量）；右侧和左侧两种规格所需要的所有孔用NC加工中心一次加工完成（降低加工成本），在总装时将不需要的孔用螺塞堵上。 采用这种方法，虽然材料成本有所增加，但是管理成本、维修备件的库存量（成本）等间接成本大大降低，大幅度降低了产品的全生命周期成本。 不同的设计理念——一个降低产品全生命周期成本的例子 3. 日本汽车和美国汽车微小差别的背后 价廉物美的日本汽车大举进军美国市场。为此，美国人对日本汽车及其生产模式做了大量的研究，确实发现了许多与众不同的地方。 其中，底特律的一家汽车公司对日本汽车分解后发现，日本汽车在引擎盖上的三处地方，使用相同规格的螺栓以连接不同的部件，而美国汽车同样的装配，却使用了三种不同规格的螺栓，从而使汽车的组装较慢和成本较高。 为什么美国公司要使用三种不同的螺栓呢？因为美国汽车公司的设计部门有三组工程师，每一组工程师只对自己的设计负责，而日本的汽车公司则由一位设计师负责整个引擎或范围更广的装配设计. 4. Boeing 777 飞机客舱舱门 Boeing 777 飞机的客舱共有8个舱门，虽然每个舱门的结构都不一样，但是其98%的机械零件都是通用的，采用这种方法，较好地解决了内部多样化与外部多样化之间的矛盾。 第四章 产品系统优化理论和方法 4.1 产品系统优化概述 4.1.1 几则小故事 4.1.2 产品系统优化概述 4.1.3 产品系统优化模型 4.1.4 产品系统与制造系统的集成优化 4.2 产品系统的空间优化方法 4.2.1 系列产品和组合产品 4.2.2 系列产品的开发方法 4.2.3 组合产品的开发方法 4.3 产品系统的时间优化方法 4.3.1 客户订单分离点及其后移 4.3.2 基于PDM/ERP的过程优化 4.3.3 并行工程和DFX技术 思考题 4.1.2 产品系统优化概述 产品系统的优化是在产品开发过程和产品设计过程中完成的。产品开发设计过程是产品全生命周期的核心组成部分，其对于产品生产周期、产品成本和产品质量等具有决定性的影响。 产品开发设计过程中，在设计方法学和以CAD/PDM系统为代表信息技术的支持下进行产品系统的优化，可以有效缩短产品生产周期、降低产品成本和提高产品质量。 （1）开发设计对产品交货周期的影响 根据统计，由于订单生产型企业的产品必须按照顾客的特殊需求进行开发或设计，所以产品的开发设计周期很长，一些企业甚至超过整个产品交货期的60%。 开发设计周期过长造成了两个严重的后果： 一是产品交货期过长，从而使企业失去很多订单； 二是如果必须保证定制产品在比较短的周期内交货，那么只能压缩产品的制造时间，从而影响了产品的质量，因为从某种程度上可以