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關鍵詞:規劃設計;產品線;標準化;研究
住宅項目產品開發過程中,我們經常會遇到各種難題,比如:對產品配置決策時間過長,缺乏市場競爭力;項目的經驗借鑒缺乏有效途徑;各開發參與方對產品性能標準缺乏統一理解。這些問題迫切需要通過一種工具來解決,規劃設計產品線標準化為解決上述問題提供了方案。
1規劃設計產品線標準化的意義及特點
規劃設計產品線標準化是針對不同產品系列制定產品模板及產品性能標準,供房地產開發中菜單式調用,從而達到產品快速復制的目的。規劃設計產品線標準化工作是落實房地產企業產品戰略、實現“又好又快”開發的有效途徑。標準化成果可以通過信息化手段實現“數字化移交”,打造地產綠色住宅產品開發的新模式。技術上,為產品開發各參與方提供統一接口,能夠大大提高產品開發效率、保障產品品質、降低產品成本和統一品牌認知,在公司快速擴大規模的過程中起著決定性的作用。據統計,當企業的標準化率達到40%時,產品開發成本可降低5%,開發周期可縮短2-3個月,產品利潤率增加可達7%以上。管理上,將有效開發方法和經驗程序化、普及化,普通員工通過借鑒成熟經驗可以創造出不凡的業績。規劃設計產品線標準化工作涉及內容廣泛全面,產品隨時展需要持續更新,相應的標準化成果也需要不斷完善。
2規劃設計產品線標準化的開展策略
根據標準化工作的特點,住宅項目規劃設計產品線標準化工作的開展宜采取以下策略:“分步開展,成熟先行”,“能模塊的先模塊,能標準的先標準”。首先,完成“產品系列”制定;其次,建立“制定技術標準”的工作模式,示意成果內容的廣度、深度,建立應用工具;再次,發動一線公司和各業務線條協同,逐條為規劃設計產品線建立標準;此后,結合公司管理制度制定“實施標準”,通過“信息化工具”推廣應用標準化成果,將部分成果轉化為4D模型;最后,形成建設標準化應用示范項目,通過項目后評估總結經驗和教訓,并提出對策來充實完善標準化成果。這樣就形成了標準化工作的回環,在此過程中實現標準化成果質量和工作方法的螺旋上升。
3規劃設計產品線標準化的開展步驟
3.1形成系列,通過規劃設計產品線規劃落實產品戰略
分析標桿企業案例,梳理內部項目,制定出產品戰略與規劃設計產品線規劃方案。將住宅產品規劃為不同系列,并針對每個系列設計產品體系模型,明確各類項目的投資比例、數量比例、城市等級選擇、產品特征以及品牌名稱等規劃設計產品線的各類屬性,繼而實現現金流項目與高利潤項目的結構平衡,以確保資金鏈安全。
3.2制定標準,對不同規劃設計產品線分別制定產品標準、建立產品模板
內容上,既有產品開發技術標準,又有產品開發實施標準。產品開發過程中,技術上調用技術標準模塊,管理上執行實施標準模塊,將標準化成果運用到項目實踐當中,實現項目的標準化。產品開發實施標準:從開發管理角度出發研究,制定住宅規劃設計產品線開發實施標準,統一項目開發實施過程中各關鍵環節的工作模式標準,實施標準的建立應與公司的管理制度結合。方法上,“分對象、分階段、分層次”。分對象:指標準化內容根據不同業務線條的需求制定。對象主要包括設計管理、工程管理、成本與采購、市場營銷等線條。目前的標準化工作主要針對設計線條,率先解決圖紙和做法等方面的問題。分階段:指標準化工作的開展圍繞開發的四個主要階段,即產品策劃、產品設計、產品建造、銷售運營。首要解決開發前期策劃和設計對產品的配置定位和產品雛形的問題。
3.3實施推廣,建立“信息化平臺”應用推廣產品標準,并建設示范項目檢驗完善產品標準
規劃設計產品線標準化雖然為開發各參與方提供了統一接口,但各參與方調用紙質文件、圖紙難以確保信息的準確性和完整性,同時對于標準化成果的反饋、監督也缺乏有效途徑。在傳統紙介質規劃設計產品線技術標準化基礎上建立住宅產品研發數據平臺,最終與住宅產品數字化移交平臺整合,可以形成產品快速復制的有力工具。以信息化手段實現菜單式調用標準化成果,可以提高應用效率和準確率。用戶可多種方式分類瀏覽、檢索、下載、反饋。以4D形式表達標準化成果,模型附帶產品“部品”“設計”“成本”等技術信息,具有“參數化、可視化和模擬化”的特點。
4結語
一、個人信貸產品管理的定義及內容
商業銀行個人信貸產品是指以符合條件的自然人為客戶的信貸產品,主要包括用于個人消費、生產經營等用途的本外幣貸款,如傳統的個人住房按揭貸款、個人汽車消費貸款、個人經營性貸款等。信貸產品如同一般的實體產品,也要經歷投入-成長-成熟-衰退四個階段,因此信貸產品管理涵蓋了產品自投入市場開始直到被市場淘汰的整個過程,不能簡單地把產品管理等同于產品開發。個人信貸產品管理可以歸納為構建控制環境、新產品開發、新產品推廣、存量產品管理等環節,以下將逐一進行分析。
二、個人信貸產品管理的內部控制
1.構建控制環境。控制環境提供了內部控制的基本規則和構架,是其他四要素的基礎。因此在建立個人信貸產品管理的內控體系、規范產品管理流程時,有必要強調控制環境的作用。
(1)確定個人信貸產品管理策略、辦法和流程。控制措施主要包括確定個人信貸產品管理策略(包含產品開發、推廣、維護和淘汰決策的原則、依據等),制定具體的管理辦法和操作流程。
(2)確立組織架構。控制措施主要包括明確個人信貸產品的審批、管理、開發、營銷等部門或人員,確定各部門和崗位職責。以上均須形成書面文件予以傳達。
(3)配備個人信貸從業人員。控制措施主要包括根據各崗位適任條件,配備適當資質和數量的個人信貸從業人員;不相容的崗位不得兼任;根據業務發展需要和人員專業素質,合理制定培訓計劃,并對培訓目的、時間、人員、方式和預算等作出適當安排;合理制定并有效實施從業人員考核辦法,并建立暢通的人員流動機制。
2.新產品開發。新產品開發和存量產品管理構成了產品管理決策的主要內容。其中,新產品開發流程主要可分為需求發起、評審立項、設計開發、測試驗收等階段。各階段的控制目標和具體控制措施如下:
(1)需求發起。控制措施為通過充分的市場調研、同業交流、行業先進經驗研究和存量產品分析,在總結市場需求和銀行發展戰略的基礎上,確定目標市場和目標客戶,提出初步的個人信貸新產品開發需求;需求發起可以自上而下,也可以自下而上。
(2)開展可行性分析和立項評審。主要包括個人信貸管理部門或專司產品創新活動的管理部門針對新產品開發需求,全面開展包括市場、技術、管理、效益等內容的可行性分析與論證,并完成可行性分析報告和立項報告;組織個人信貸業務和相關業務條線(如風險、法律、科技、財務等)的負責人、業務骨干或外部專家等進行立項評審。
(3)開發項目立項。主要包括立項評審完成后,立項報告報適當的部門或人員審批,審批通過后正式立項;成立專門的項目開發小組,并配備適當的業務人員、技術人員和管理人員;對于重大項目,成立負責項目組織、協調、檢查、監督工作的領導小組,并指定負責人。
(4)制定產品設計方案和項目需求說明書。主要包括針對開發需求,深入分析個人信貸新產品及附加服務的市場和客戶定位、功能、操作流程、風險控制和技術要求,并擬定產品設計方案和項目需求說明書;向個人信貸經營、管理和法律等部門征詢意見,對新產品存在的風險及解決方案進行評估,并對產品設計方案和項目需求說明書作適當修改。
(5)進行產品開發和流程設計。主要包括:①品牌設計。在銀行整體品牌戰略的架構下,開展包括新產品定位、名稱、標識、產品和服務整合方案等內容的品牌設計。②系統開發。根據產品設計方案和項目需求說明書,編制項目功能說明書,并制定適當的技術解決方案和開發進程安排,經評審通過后,進入程序編寫階段;如系統開發采用外包方式,需充分審查評估承包方的經營狀況、財務實力、誠信歷史、安全資質、技術服務能力和實際風險控制與責任承擔水平,并與之簽訂權責明確的合同;定期監控開發進度,適時調整開發方案,確保開發效率和質量。③流程設計。制定新產品管理暫行辦法、操作流程、會計核算辦法和系統操作手冊等,經法律部門審核后,報適當的部門或人員審批。④合同設計。有關業務部門與法律部門一同制定新產品的合同文本。
(6)完成測試與驗收。控制措施主要包括安排適當的人員進行功能測試、安全性測試、壓力測試、適應性測試等,根據測試結果修正系統功能和缺陷,并修訂系統操作手冊;個人信貸管理部門或產品創新管理部門組成驗收小組,組織驗收測試,驗收合格后由適當的人員簽署項目驗收報告。
3.新產品推廣。新產品營銷推廣大致分為產品報批、產品定價、試點推廣、全面推廣等階段。各階段的控制目標和具體控制措施如下:
(1)落實新產品的市場準入手續。根據監管部門對商業銀行個人信貸產品市場準入管理的有關規定,及時完成必要的新產品報批或備案手續。
(2)完善新產品定價管理。根據外部監管規定、風險水平、資金成本、管理成本、貸款目標收益、資本回報要求以及當地市場利率水平等因素,合理制定新產品定價方案。
(3)完成新產品試點推廣。主要包括在個人信貸新產品全面推向市場前,選擇適當地區、渠道和方式進行充分的試點推廣;針對目標市場和目標客戶,制定包括新產品定位及品牌設計、新產品定價方案、營銷流程設計、費用及效益預算等內容的試點推廣方案;在產品推廣前,就新產品管理辦法、操作流程、風險控制要點和營銷推廣方案,對從業人員進行適當培訓;在產品推廣過程中,向客戶準確、公平、沒有誤導地進行信息披露,充分揭示與新產品和服務有關的權利、義務和風險。
關鍵詞:機械產品;方案設計方法;發展趨勢
引言
科學技術的飛速發展,產品功能要求的日益增多,復雜性增加,壽命期縮短,更新換代速度加快。然而,產品的設計,尤其是機械產品方案的設計手段,則顯得力不從心,跟不上時展的需要。目前,計算機輔助產品的設計繪圖、設計計算、加工制造、生產規劃已得到了比較廣泛和深入的研究,并初見成效,而產品開發初期方案的計算機輔助設計卻遠遠不能滿足設計的需要。為此,作者在閱讀了大量文獻的基礎上,概括總結了國內外設計學者進行方案設計時采用的方法,并討論了各種方法之間的有機聯系和機械產品方案設計計算機實現的發展趨勢。
根據目前國內外設計學者進行機械產品方案設計所用方法的主要特征,可以將方案的現代設計方法概括為下述四大類型。
1、系統化設計方法
系統化設計方法的主要特點是:將設計看成由若干個設計要素組成的一個系統,每個設計要素具有獨立性,各個要素間存在著有機的聯系,并具有層次性,所有的設計要素結合后,即可實現設計系統所需完成的任務。
系統化設計思想于70年代由德國學者Pahl和Beitz教授提出,他們以系統理論為基礎,制訂了設計的一般模式,倡導設計工作應具備條理性。德國工程師協會在這一設計思想的基礎上,制訂出標準VDI2221“技術系統和產品的開發設計方法。
制定的機械產品方案設計進程模式,基本上沿用了德國標準VDI2221的設計方式。除此之外,我國許多設計學者在進行產品方案設計時還借鑒和引用了其他發達國家的系統化設計思想,其中具有代表性的是:
(1)將用戶需求作為產品功能特征構思、結構設計和零件設計、工藝規劃、作業控制等的基礎,從產品開發的宏觀過程出發,利用質量功能布置方法,系統地將用戶需求信息合理而有效地轉換為產品開發各階段的技術目標和作業控制規程的方法。
(2)將產品看作有機體層次上的生命系統,并借助于生命系統理論,把產品的設計過程劃分成功能需求層次、實現功能要求的概念層次和產品的具體設計層次。同時采用了生命系統圖符抽象地表達產品的功能要求,形成產品功能系統結構。
(3)將機械設計中系統科學的應用歸納為兩個基本問題:一是把要設計的產品作為一個系統處理,最佳地確定其組成部分(單元)及其相互關系;二是將產品設計過程看成一個系統,根據設計目標,正確、合理地確定設計中各個方面的工作和各個不同的設計階段。
由于每個設計者研究問題的角度以及考慮問題的側重點不同,進行方案設計時采用的具體研究方法亦存在差異。下面介紹一些具有代表性的系統化設計方法。
1.1設計元素法
用五個設計元素(功能、效應、效應載體、形狀元素和表面參數)描述“產品解”,認為一個產品的五個設計元素值確定之后,產品的所有特征和特征值即已確定。我國亦有設計學者采用了類似方法描述產品的原理解。
1.2圖形建模法
研制的“設計分析和引導系統”KALEIT,用層次清楚的圖形描述出產品的功能結構及其相關的抽象信息,實現了系統結構、功能關系的圖形化建模,以及功能層之間的聯接。
將設計劃分成輔助方法和信息交換兩個方面,利用Nijssen信息分析方法可以采用圖形符號、具有內容豐富的語義模型結構、可以描述集成條件、可以劃分約束類型、可以實現關系間的任意結合等特點,將設計方法解與信息技術進行集成,實現了設計過程中不同抽象層間信息關系的圖形化建模。
文獻[11]將語義設計網作為設計工具,在其開發的活性語義設計網ASK中,采用結點和線條組成的網絡描述設計,結點表示元件化的單元(如設計任務、功能、構件或加工設備等),線條用以調整和定義結點間不同的語義關系,由此為設計過程中的所有活動和結果預先建立模型,使早期設計要求的定義到每一個結構的具體描述均可由關系間的定義表達,實現了計算機輔助設計過程由抽象到具體的飛躍。
1.3“構思”—“設計”法
將產品的方案設計分成“構思”和“設計”兩個階段。“構思”階段的任務是尋求、選擇和組合滿足設計任務要求的原理解。“設計”階段的工作則是具體實現構思階段的原理解。
將方案的“構思”具體描述為:根據合適的功能結構,尋求滿足設計任務要求的原理解。即功能結構中的分功能由“結構元素”實現,并將“結構元素”間的物理聯接定義為“功能載體”,“功能載體”和“結構元素”間的相互作用又形成了功能示意圖(機械運動簡圖)。方案的“設計”是根據功能示意圖,先定性地描述所有的“功能載體”和“結構元素”,再定量地描述所有“結構元素”和聯接件(“功能載體”)的形狀及位置,得到結構示意圖。Roper,H.利用圖論理論,借助于由他定義的“總設計單元(GE)”、“結構元素(KE)”、“功能結構元素(FKE)”、“聯接結構元素(VKE)”、“結構零件(KT)”、“結構元素零件(KET)”等概念,以及描述結構元素尺寸、位置和傳動參數間相互關系的若干種簡圖,把設計專家憑直覺設計的方法做了形式化的描述,形成了有效地應用現有知識的方法,并將其應用于“構思”和“設計”階段。
從設計方法學的觀點出發,將明確了設計任務后的設計工作分為三步:1)獲取功能和功能結構(簡稱為“功能”);2)尋找效應(簡稱為“效應”);3)尋找結構(簡稱為“構形規則”)。并用下述四種策略描述機械產品構思階段的工作流程:策略1:分別考慮“功能”、“效應”和“構形規則”。因此,可以在各個工作步驟中分別創建變型方案,由此產生廣泛的原理解譜。策略2:“效應”與“構形規則”(包括設計者創建的規則)關聯,單獨考慮功能(通常與設計任務相關)。此時,辨別典型的構形規則及其所屬效應需要有豐富的經驗,產生的方案譜遠遠少于策略1的方案譜。策略3:“功能”、“效應”、“構形規則”三者密切相關。適用于功能、效應和構形規則間沒有選擇余地、具有特殊要求的領域,如超小型機械、特大型機械、價值高的功能零件,以及有特殊功能要求的零部件等等。策略4:針對設計要求進行結構化求解。該策略從已有的零件出發,通過零件間不同的排序和連接,獲得預期功能。
1.4矩陣設計法
在方案設計過程中采用“要求—功能”邏輯樹(“與或”樹)描述要求、功能之間的相互關系,得到滿足要求的功能設計解集,形成不同的設計方案。再根據“要求—功能”邏輯樹建立“要求—功能”關聯矩陣,以描述滿足要求所需功能之間的復雜關系,表示出要求與功能間一一對應的關系。
Kotaetal將矩陣作為機械系統方案設計的基礎,把機械系統的設計空間分解為功能子空間,每個子空間只表示方案設計的一個模塊,在抽象階段的高層,每個設計模塊用運動轉換矩陣和一個可進行操作的約束矢量表示;在抽象階段的低層,每個設計模塊被表示為參數矩陣和一個運動方程。
1.5鍵合圖法
將組成系統元件的功能分成產生能量、消耗能量、轉變能量形式、傳遞能量等各種類型,并借用鍵合圖表達元件的功能解,希望將基于功能的模型與鍵合圖結合,實現功能結構的自動生成和功能結構與鍵合圖之間的自動轉換,尋求由鍵合圖產生多個設計方案的方法。
2、結構模塊化設計方法
從規劃產品的角度提出:定義設計任務時以功能化的產品結構為基礎,引用已有的產品解(如通用零件部件等)描述設計任務,即分解任務時就考慮每個分任務是否存在對應的產品解,這樣,能夠在產品規劃階段就消除設計任務中可能存在的矛盾,早期預測生產能力、費用,以及開發設計過程中計劃的可調整性,由此提高設計效率和設計的可靠性,同時也降低新產品的成本。Feldmann將描述設計任務的功能化產品結構分為四層,(1)產品(2)功能組成(3)主要功能組件(4)功能元件。并采用面向應用的結構化特征目錄,對功能元件進行更為具體的定性和定量描述。同時研制出適合于產品開發早期和設計初期使用的工具軟件STRAT。
認為專用機械中多數功能可以采用已有的產品解,而具有新型解的專用功能只是少數,因此,在專用機械設計中采用功能化的產品結構,對于評價專用機械的設計、制造風險十分有利。
提倡在產品功能分析的基礎上,將產品分解成具有某種功能的一個或幾個模塊化的基本結構,通過選擇和組合這些模塊化基本結構組建成不同的產品。這些基本結構可以是零件、部件,甚至是一個系統。理想的模塊化基本結構應該具有標準化的接口(聯接和配合部),并且是系列化、通用化、集成化、層次化、靈便化、經濟化,具有互換性、相容性和相關性。我國結合軟件構件技術和CAD技術,將變形設計與組合設計相結合,根據分級模塊化原理,將加工中心機床由大到小分為產品級、部件級、組件級和元件級,并利用專家知識和CAD技術將它們組合成不同品種、不同規格的功能模塊,再由這些功能模塊組合成不同的加工中心總體方案。
以設計為目錄作為選擇變異機械結構的工具,提出將設計的解元素進行完整的、結構化的編排,形成解集設計目錄。并在解集設計目錄中列出評論每一個解的附加信息,非常有利于設計工程師選擇解元素。
根據機械零部件的聯接特征,將其歸納成四種類型:1)元件間直接定位,并具有自調整性的部件;2)結構上具有共性的組合件;3)具有嵌套式結構及嵌套式元件的聯接;4)具有模塊化結構和模塊化元件的聯接。并采用準符號表示典型元件和元件間的連接規則,由此實現元件間聯接的算法化和概念的可視化。
在進行機械系統的方案設計中,用“功能建立”模塊對功能進行分解,并規定功能分解的最佳“粒化”程度是功能與機構型式的一一對應。“結構建立”模塊則作為功能解的選擇對象以便于實現映射算法。
3、基于產品特征知識的設計方法
基于產品特征知識設計方法的主要特點是:用計算機能夠識別的語言描述產品的特征及其設計領域專家的知識和經驗,建立相應的知識庫及推理機,再利用已存儲的領域知識和建立的推理機制實現計算機輔助產品的方案設計。
機械系統的方案設計主要是依據產品所具有的特征,以及設計領域專家的知識和經驗進行推量和決策,完成機構的型、數綜合。欲實現這一階段的計算機輔助設計,必須研究知識的自動獲取、表達、集成、協調、管理和使用。為此,國內外設計學者針對機械系統方案設計知識的自動化處理做了大量的研究工作,采用的方法可歸納為下述幾種。
3.1編碼法
根據“運動轉換”功能(簡稱功能元)將機構進行分類,并利用代碼描述功能元和機構類別,由此建立起“機構系統方案設計專家系統”知識庫。在此基礎上,將二元邏輯推理與模糊綜合評判原理相結合,建立了該“專家系統”的推理機制,并用于四工位專用機床的方案設計中。
利用生物進化理論,通過自然選擇和有性繁殖使生物體得以演化的原理,在機構方案設計中,運用網絡圖論方法將機構的結構表達為拓撲圖,再通過編碼技術,把機構的結構和性能轉化為個體染色體的二進制數串,并根據設計要求編制適應值,運用生物進化理論控制繁殖機制,通過選擇、交叉、突然變異等手段,淘汰適應值低的不適應個體,以極快的進化過程得到適應性最優的個體,即最符合設計要求的機構方案。
3.2知識的混合型表達法
針對復雜機械系統的方案設計,采用混合型的知識表達方式描述設計中的各類知識尤為適合,這一點已得到我國許多設計學者的共識。
在研制復雜產品方案設計智能決策支持系統DMDSS中,將規則、框架、過程和神經網絡等知識表示方法有機地結合在一起,以適應設計中不同類型知識的描述。將多種單一的知識表達方法(規則、框架和過程),按面向對象的編程原則,用框架的槽表示對象的屬性,用規則表示對象的動態特征,用過程表示知識的處理,組成一種混合型的知識表達型式,并成功地研制出“面向對象的數控龍門銑床變速箱方案設計智能系統GBCDIS”和“變速箱結構設計專家系統GBSDES”。
3.3利用基于知識的開發工具
在聯軸器的CAD系統中,利用基于知識的開發工具NEXPERT-OBJECT,借助于面向對象的方法,創建了面向對象的設計方法數據庫,為設計者進行聯軸器的方案設計和結構設計提供了廣泛且可靠的設計方法譜。則利用NEXPERT描述直線導軌設計中需要基于知識進行設計的內容,由此尋求出基于知識的解,并開發出直線導軌設計專家系統。
3.4設計目錄法
構造了“功能模塊”、“功能元解”和“機構組”三級遞進式設計目錄,并將這三級遞進式設計目錄作為機械傳動原理方案智能設計系統的知識庫和開發設計的輔助工具。
3.5基于實例的方法
在研制設計型專家系統的知識庫中,采用基本謂詞描述設計要求、設計條件和選取的方案,用框架結構描述“工程實例”和各種“概念實體”,通過基于實例的推理技術產生候選解來配匹產品的設計要求。
4、智能化設計方法
智能化設計方法的主要特點是:根據設計方法學理論,借助于三維圖形軟件、智能化設計軟件和虛擬現實技術,以及多媒體、超媒體工具進行產品的開發設計、表達產品的構思、描述產品的結構。
在利用數學系統理論的同時,考慮了系統工程理論、產品設計技術和系統開發方法學VDI2221,研制出適合于產品設計初期使用的多媒體開發系統軟件MUSE。
在進行自動取款機設計時,把產品的整個開發過程概括為“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”三個階段,并且充分利用了現有的CAD尖端技術——虛擬現實技術。1)產品規劃—構思產品。其任務是確定產品的外部特性,如色彩、形狀、表面質量、人機工程等等,并將最初的設想用CAD立體模型表示出,建立能夠體現整個產品外形的簡單模型,該模型可以在虛擬環境中建立,借助于數據帽和三維鼠標,用戶還可在一定程度上參與到這一環境中,并且能夠迅速地生成不同的造型和色彩。立體模型是檢測外部形狀效果的依據,也是幾何圖形顯示設計變量的依據,同時還是開發過程中各類分析的基礎。2)開發—設計產品。該階段主要根據“系統合成”原理,在立體模型上配置和集成解元素,解元素根據設計目標的不同有不同的含義:可以是基本元素,如螺栓、軸或輪轂聯接等;也可以是復合元素,如機、電、電子部件、控制技術或軟件組成的傳動系統;還可以是要求、特性、形狀等等。將實現功能的關鍵性解元素配置到立體模型上之后,即可對產品的配置(設計模型中解元素間的關系)進行分析,產品配置分析是綜合“產品規劃”和“開發”結果的重要手段。3)生產規劃—加工和裝配產品。在這一階段中,主要論述了裝配過程中CAD技術的應用,提出用計算機圖像顯示解元素在相應位置的裝配過程,即通過虛擬裝配模型揭示造形和裝配間的關系,由此發現難點和問題,并找出解決問題的方法,并認為將CAD技術綜合應用于產品開發的三個階段,可以使設計過程的綜合與分析在“產品規劃”、“開發”和“生產規劃”中連續地交替進行。因此,可以較早地發現各個階段中存在的問題,使產品在開發進程中不斷地細化和完善。
我國利用虛擬現實技術進行設計還處于剛剛起步階段。利用面向對象的技術,重點研究了按時序合成的機構組合方案設計專家系統,并借助于具有高性能圖形和交換處理能力的OpenGL技術,在三維環境中從各個角度對專家系統設計出的方案進行觀察,如運動中機構間的銜接狀況是否產生沖突等等。
將構造標準模塊、產品整體構造及其制造工藝和使用說明的擬訂(見圖1)稱之為快速成型技術。建議在產品開發過程中將快速成型技術、多媒體技術以及虛擬表達與神經網絡(應用于各個階段求解過程需要的場合)結合應用。指出隨著計算機軟、硬件的不斷完善,應盡可能地將多媒體圖形處理技術應用于產品開發中,例如三維圖形(立體模型)代替裝配、拆卸和設計聯接件時所需的立體結構想象力等等。
利用智能型CAD系統SIGRAPH-DESIGN作為開發平臺,將產品的開發過程分為概念設計、裝配設計和零件設計,并以變量設計技術為基礎,建立了膠印機凸輪連桿機構的概念模型。從文獻介紹的研究工作看,其概念模型是在確定了機構型、數綜合的基礎上,借助于軟件SIGRAPH-DESIGN提供的變量設計功能,使原理圖隨著機構的結構參數變化而變化,并將概念模型的參數傳遞給下一級的裝配模型、零件設計。
5、各類設計方法評述及發展趨勢
綜上所述,系統化設計方法將設計任務由抽象到具體(由設計的任務要求到實現該任務的方案或結構)進行層次劃分,擬定出每一層欲實現的目標和方法,由淺入深、由抽象至具體地將各層有機地聯系在一起,使整個設計過程系統化,使設計有規律可循,有方法可依,易于設計過程的計算機輔助實現。
結構模塊化設計方法視具有某種功能的實現為一個結構模塊,通過結構模塊的組合,實現產品的方案設計。對于特定種類的機械產品,由于其組成部分的功能較為明確且相對穩定,結構模塊的劃分比較容易,因此,采用結構模塊化方法進行方案設計較為合適。由于實體與功能之間并非是一一對應的關系,一個實體通常可以實現若干種功能,一個功能往往又可通過若干種實體予以實現。因此,若將結構模塊化設計方法用于一般意義的產品方案設計,結構模塊的劃分和選用都比較困難,而且要求設計人員具有相當豐富的設計經驗和廣博的多學科領域知識。
機械產品的方案設計通常無法采用純數學演算的方法進行,也難以用數學模型進行完整的描述,而需根據產品特征進行形式化的描述,借助于設計專家的知識和經驗進行推理和決策。因此,欲實現計算機輔助產品的方案設計,必須解決計算機存儲和運用產品設計知識和專家設計決策等有關方面的問題,由此形成基于產品特征知識的設計方法。
目前,智能化設計方法主要是利用三維圖形軟件和虛擬現實技術進行設計,直觀性較好,開發初期用戶可以在一定程度上直接參與到設計中,但系統性較差,且零部件的結構、形狀、尺寸、位置的合理確定,要求軟件具有較高的智能化程度,或者有豐富經驗的設計者參與。
值得一提的是:上述各種方法并不是完全孤立的,各類方法之間都存在一定程度上的聯系,如結構模塊化設計方法中,劃分結構模塊時就蘊含有系統化思想,建立產品特征及設計方法知識庫和推理機時,通常也需運用系統化和結構模塊化方法,此外,基于產品特征知識的設計同時又是方案智能化設計的基礎之一。在機械產品方案設計中,視能夠實現特定功能的通用零件、部件或常用機構為結構模塊,并將其應用到系統化設計有關層次的具體設計中,即將結構模塊化方法融于系統化設計方法中,不僅可以保證設計的規范化,而且可以簡化設計過程,提高設計效率和質量,降低設計成本。
設計是人類改造自然的基本活動之一,設計是復雜的思維過程,設計過程蘊含著創新和發明的機會。設計的目的是將預定的目標,經過一系列規劃與分析決策,產生一定的信息(文字、數據、圖形) ,形成設計,并通過制造,使設計成為產品,造福人類。
設計過程是指明確設計任務到編制技術文件所進行的整個設計工作的流程。一般來說,整個設計過程可分為明確設計任務要求、原理方案設計、技術設計和施工設計四個主要階段。
1.1產品設計的分類
開發性設計:在工作原理、結構等完全未知的情況下,應用成熟的科學技術或經過實驗證明是可行的新技術,設計出過去沒有過的新型機械。這是一種完全創新的設計。
適應性設計:在原理方案基本保持不變的前提下,對產品做局部的變更或設計一個新部件,使產品在質和量方面更能滿足使用要求。
變型設計:在工作原理和功能結構都不變的情況下,變更現有產品的結果配置和尺寸,使之適應更多的容量要求。這里的容量含義很廣,如功率、轉矩、加工對象的尺寸、速比范圍等。
在產品設計中,開發性設計目前還占少數,為了充分發揮現有機械產品的潛力,適應性設計和變型設計就顯得格外重要。但是作為一個設計人員,不論從事哪一類設計,都應該在創新上下功夫。創新可以使開發性設計、適應性設計和變型設計別具一格,耳目一新。市場競爭日益加劇,設計人員必須把新產品的開發放在重要位置上,使產品不斷更新、技術儲備不斷增強,這樣才能在市場競爭中立于不敗之地。
1.2產品設計的一般進程
產品設計的一般進程可分為產品規劃、方案設計、詳細設計和改進設計四個階段。下面介紹其各階段的設計任務。
1. 產品規劃階段
在產品規劃階段的中心任務包括確定設計目的(需求分析、市場預測) 和設計思想、可行性分析,確定設計參數及制約條件,最后給出詳細的設計任務書(或要求表) ,作為設計、評價和決策的依據。
產品開發是從需求識別開始的。優秀的設計人員應該具有敏銳的預感能力,在市場競爭形勢中,分析出社會的需要,并搶在市場需要前完成產品的開發和試制工作。需求有兩種:一種
為顯需求,即人們都知道的需求; 另一種是隱需求,即人們還沒有意識到的、但客觀存在的那種需求。設計人員的任務,不僅僅是不斷改進、提高那些滿足人們顯需求的產品,更重要的是要去開發那些滿足人們隱需求的產品。
需求:發現現有產品中存在的問題(普遍性問題和難點性問題) ,包括產品功能、性能質量、數量等的具體要求; 競爭對手在技術、經濟方面的優缺點; 現有產品的銷售情況等。
對產品開發中的重大問題,經過技術、經濟、社會各方面條件的詳細分析和對開發可能性的綜合研究,提出產品開發的可行性報告,報告一般包括以下內容。
產品開發的必要性,市場需求預測。
有關產品的國內外水平和發展趨勢。
預期達到的最低目標和最高目標,包括設計水平、技術、經濟、社會效益等。
提出設計、工藝等方面需要解決的關鍵問題。
在現有條件下開發的可能性論述及準備采取的措施。
預算投資費用及項目的進度、期限。
2. 方案設計階段
市場需求的滿足或適應,是以產品的功能來體現的。產品功能與產品設計是因果關系,但又不完全相同。體現同一功能的產品,可以多種多樣。因此這一階段就是在功能分析的基礎上,通過創新構思、優化篩選,取得較理想的功能原理方案。對于機械產品來說,機械運動示意圖(機械運動方案圖) 和機械運動簡圖的設計就是方案設計階段的主要內容。產品功能原理方案的好壞決定著產品性能和成本,關系到產品水平及競爭能力,是這一設計階段的關鍵。
方案設計階段要完成產品功能分析、功能原理求解和評價決策得到最佳功能原理方案,也就是初步完成機械運動方案的設計,為進一步進行機械運動簡圖設計打下基礎。
3. 詳細設計階段
使表述功能原理的機械運動簡圖實現功能原理方案,要具體化,成為機器及其零部件的合理結構,這是詳細設計階段的任務。因此,要完成產品總體設計、部件和零件設計、全部生產圖紙,并編制設計說明書等有關技術文件。在此階段中,零部件的結構形狀、裝配關系、材料選擇、尺寸大小、加工要求、表面處理、總體布置等設計合理與否,對產品的技術性能和經濟指標都有著直接的影響。為此,設計人員應注意以下幾點。
零部件設計必須滿足其設計功能要求。
要考慮功能的合理分配和零件結構形狀的合理設計。
從便于制造加工和降低成本考慮,力求零件結構形狀簡單,加工面少,材料利用率高。 常用零件盡可能標準化、通用化、組合化。
總體設計還應滿足總功能、人機工程、造型美學、包裝和運輸等方面的要求。
詳細設計的步驟一般由總裝草圖分拆成部件、零件草圖,經審核無誤后,再由零件工作圖、部件圖繪制出總裝圖。
最后還要編制技術文件,如設計說明書,標準件、外購件明細表,備件、專用工具明細表等。
4. 改進設計階段
試制產品根據試驗、使用、鑒定中所暴露的問題,進一步從設計上完善相應的技術和效能,以確保產品質量。這是改進設計階段的主要任務,是整個設計過程中不可分割的一部分,決不允許可有可無。通過這一階段的工作,產品的效能、可靠性和經濟性提高之后,產品就更具有生命力。
總之,按上述一般進程有步驟地設計,對提高設計質量有較好的效果。
1.3產品設計的基本要求
一個產品,只有在技術性能、經濟指標、整體造型、操作使用和可維修性等方面能夠做到統籌兼顧、協調一致,這樣的設計才是合理的,才會受到用戶的歡迎。因此,如何擬定機械設計的要求,是產品設計中一個重要的前提。
1. 擬定設計要求的原則與方法
設計要求擬定的一般原則是:詳細而明確,合理而先進。詳細就是盡可能列出全部設計要求,編制出一份設計要求明細表; 明確就是對設計要求盡可能定量化。合理就是對設計要求的提出要適度、要實事求是; 先進就是與國內外同類產品相比,產品在功能或技術性能、經濟指標方面具有一定的領先優勢。
設計要求定量化方法,視具體產品的情況而定。有些產品可依據國際標準、國家標準或專業標準來確定; 有些可通過直接計算而得; 有些可通過統計法、類比法、估算法、試驗法等來確定。
2. 設計要求
設計要求可分為主要要求和次要要求。主要要求是指直接關系到產品的功能、性能、技術經濟指標的那些要求,次要要求是指間接關系到產品質量的那些要求。
(1)主要要求
功能要求:即產品的功用。可以從人機功能分配、價值工程原理和技術可行性等三方面來分析。
適應性要求:即對作業對象的特征、工作狀況、環境條件等工況發生變化的適應程度。 性能要求:即指產品所具有的工作特征。
生產能力要求:是指產品在單位時間內所能完成工作量的多少。
可靠性要求:是指產品在規定使用條件下,在預期使用壽命內能完成規定功能的概率。 使用壽命:是指正常使用條件下,因磨損等原因引起產品技術性能、經濟指標下降在允許范圍內而無須大修的延續工作的期限。
效率要求:是指輸入量的有效利用程度。
使用經濟性要求:是指單位時間內生產的價值與同時間內使用費用的差值。
成本要求。
人機工程學要求。
安全防護、自動報警要求。
與環境適應的要求。
運輸、包裝的要求。
(2)其他設計要求(為了保證實現主要設計要求而提出的要求)
強度、剛度要求。
制造工藝要求。
零件加工技術要求。
各作業動作間的協調配合要求。
以上的各項設計要求對于各種產品設計都是適用的。但是,某一具體的產品設計,所涉及的設計要求的內容,其主次輕重是不同的。設計人員應做具體分析,以擬訂出詳細、明確、合理而又先進的設計要求。在擬定設計要求時,要著重考慮人、機、材料、成本,一般簡稱為四個M(Man,Machine ,Material ,Money) 。對于機械設計的可靠性、適用性與完善性的考慮,一般可以歸結為:保證功能要求與適當使用壽命下不斷降低成本。
1.4產品設計的基本原則
對于設計過程中普遍適用的基本原則,現簡述如下。
需求原則:產品的功能要求來自于需求。產品要滿足客觀的需求,這是一切設計最基本的出發點。不考慮客觀需要會造成產品的積壓和浪費。客觀需求是隨著時間、地點的不同而發生變化的,這種變化了的需求是設計升級換代產品的依據。客觀需求有顯需求和隱需求之分,顯需求的發展可導致產品的不斷改進、升級、更新、換代; 隱需求的開發會導致創造發明,形成新穎的產品。
信息原則:設計過程中的信息主要有市場信息、科學技術信息、技術測試信息和加工工藝信息等。設計人員應全面、充分、正確和可靠地掌握與設計有關的各種信息。用這些信息來正確引導產品規劃、方案設計與詳細設計,并使設計不斷改進提高。
創新原則:設計人員的大膽創新,有利于沖破各種傳統觀念和慣例的束縛,創造發明出各種各樣原理獨特、結構新穎的機械產品。
系統原則:每個機械產品都可以看做一個待定的技術系統,設計產品就是用系統論的方法來求出功能結構系統,通過分析、綜合與評價決策,使產品達到綜合最優。
收斂原則:為了尋求一個嶄新的產品,在構思功能原理方案時,采用發散思維; 為了得到一個新型產品,則必須綜合多種信息,實行收斂思維。在發散思維基礎上進行收斂思維,通常都會取得很好的效果。
優化原則:這屬于廣義優化,包括方案擇優、設計參數優化、總體方案優化。也就是高效、優質、經濟地完成設計任務。
繼承原則:將前人的成果,有批判地吸收,推陳出新,加以發揚,為我所用,這就是繼承原則。設計人員悟性地掌握繼承原則,可以事半功倍進行創新設計,可以集中主要精力去解決設計中的主要問題。
效益原則:設計中必須講求效益,既要考慮技術經濟效益,又要考慮社會效益。
時間原則:加快設計研制時間,以搶先占領市場。同時,在設計時,要預測產品研制階段內同類產品可能發生的變化,保證設計的產品投入市場后不至于淪為過時貨。
定量原則:在方案評選、造型技術美學、產品技術性能、經濟效益等的評價,都盡量采用科學的定量方法。
簡化原則:在確保產品功能前提下,應力求設計出的產品簡化,以降低產品成本,并確保質量。在產品初步設計階段和改進設計階段,尤應突出運用這個基本原則。
關鍵詞: 客車產品 研發管理體系 研發管理
客車企業自2010年以來發展迅猛,6m以上大、中型客車年銷量穩定在14萬輛以上,2010年累計銷量達到14.3372萬輛,2011年達到17.32萬輛,2012年達到19.9235萬輛。但產品集中度越來越明顯,全國現有生產大、中型客車企業50多家,但排名前15家企業一直占銷售總量的80%,其余30多家企業僅占20%。這30多家企業主要是由于缺少拳頭產品,缺少具有自主知識產權、支撐客車產品開發的產品研發平臺,導致產品缺乏持續競爭力、利潤下滑,并出現庫存積壓現象,雖然企業每年逐漸增加了研發費用投入,研發隊伍也都維持在50~100人。但面對外部競爭,產品缺少競爭力,關鍵在于研發管理和研發能力。
1.客車企業在產品研發管理體系方面普遍存在的問題
1.1研發規劃不明確,缺乏前瞻性。產品研發規劃是客車企業對產品機遇的戰略性認識,一般包括產品戰略愿景、產品平臺戰略及規劃、產品線戰略及規劃、具體產品的開發計劃四個層次。經調查了解,客車企業一般都有遠大的產品發展目標,也制訂了具體的產品開發計劃,但很少在產品平臺戰略和產品線規劃上下工夫,產品平臺規劃和產品線規劃缺乏明確和前瞻性,導致產品開發沒有明確的路線圖,產品研發人員無章可循,不知研發的產品在公司未來規劃中所處的位置情況,在產品開發過程中往往是各個產品相互拼湊,不能形成一條一體化的產品線,產品缺乏個性和特點,常常是看到競爭對手某一車型暢銷時,采用跟隨模仿戰術,而不是從本企業產品線的角度出發開發和改進自己的產品,造成產品研發困難,產品質量下降,生產混亂,企業心態扭曲。目前客車企業在國家發展和改革委員會的產品公告上車型很多,大多在50~70個產品,某些甚至達到上百種,但形成批量的或在線生產的車型確很少。
1.2跨部門協作困難,研發效率低。客車研發體系由多系統組成的,研發是一項綜合性的研究活動,要求企業所有的職能部門參與,不管組織方式上是采用項目結構、職能結構還是矩陣結構,在產品研發過程中普遍存在部門協作和協調困難問題,主要表現為以下幾個方面:
1.2.1各部門對產品開發的成功標準缺乏一致的認識。技術部門認為只要產品順利轉入小批量生產就算成功了,生產部門理解的成功則是產品制造流程和工藝的穩定,而市場部門則關注產品何時上市、銷量如何。各部門在產品開發過程中缺乏一致的目標是帶來跨部門協作困難的根源之一。更有甚者,認為產品開發是研發部門的事,其他部門只是義務配合一下,這與產品開發活動的本質相差太遠。
1.2.2沒有有效的項目運作原則和機制。雖然目前大數企業采用項目組的方式開發產品,項目經理或項目組組長是一個研發部門的行政管理人員,在產品開發過程中只起協調作用,項目經理權利小于義務,責任劃分模糊,造成決策狹隘性和低效。各部門存在本位主義和,項目推進對跨部門的協作缺少有效約束。在產品開發過程中,除研發中心以外,其他部門參與很少,導致產品開發偏重技術可行性,而在工藝性、可靠性、可維護性等方面考慮較少,產品投放市場后,再要花大量精力來修改前期考慮不周的問題,甚至在小批量試生產后又要重新設計。在技術研發上普遍缺少核心技術,對支持產品開發的技術體系缺乏積累和系統性的建設,每一代產品開發經常都是對前一代產品的否定,沒有繼承性,缺乏技術積累,直接影響到新產品的質量穩定和投放市場的時間。
1.2.3產品開發流程缺乏有效性,產品質量控制尤其薄弱。產品開發流程往往是一些功能流程的集合,而不是所有職能部門的集成總體流程,在產品開發過程中缺乏對各部門工作的統一部署和安排,流程層次不清、操作性不強,加之跨部門協作機制不強,導致產品開發流程在運行中舉步維艱、接口不暢、漏洞百出。
2.客車研發管理一般解決方案
客車研發管理一般是圍繞縮短開發時間和產品重組兩個方面來達到縮短產品上市時間、提高產品利潤、有效進行產品開發、為顧客和企業提供更大價值的目標,一般概括為如下六個方面:
2.1產品開發是一項投資決策:對產品開發進行有效的投資組合分析和管理,優化投資組合,將資源用于最有前途的市場機會和產品組合上;并在產品開發中設置階段性的投資決策評審點,及時砍掉無前途的項目。
2.2基于市場的開發,產品創新一定是基于市場需求和競爭分析的創新。為此,產品開發流程與市場管理流程有機集成,產品開發的第一步是正確定義市場需求和產品概念,一開始就把事情做正確。
2.3跨部門、跨系統的協同:產品開發是一個跨部門的流程,必須有一個跨部門的小組對最終結果負責,協同各項活動,確保溝通、協調和決策的高效,達到盡快將產品推向市場的目的。
2.4異步開發模式:也稱并行工程,將產品開發按照最終產品、平臺、子系統、技術分解為不同層次的任務,并行開發所有層次的任務。通過對每個層次的關注和面向市場的開發,快速、高效、不斷地推出具有競爭力的產品。把原來的許多后續活動提前進行,這樣可以縮短產品上市時間。
2.5產品的繼承性:重用,在不犧牲差異性的情況下盡可能地重用,是實現異步開發的基礎和手段。當產品是基于許多成熟的共享資源和技術搭建或集成而成的話,無疑產品的質量、進度和成本會得到更好的控制和保證。
2.6結構化的流程:在非結構化和過于結構化當中找到平衡,產品開發是復雜的,因為產品開發人員必須完成成千上萬項活動,而這些活動涉及方方面面、各個部門,如何協調這些活動便成為極其復雜的工作。為了管理好這些龐大而復雜的活動,產品開發過程必須成為結構合理、定義清楚的過程。
但產品開發流程不同于生產流程,具有相對的不確定性,理想的生產是拷貝,產品開發是有限度的創新,產品開發流程應該是有限度的結構化。
3.客車產品發展戰略規劃
客車產品發展戰略是對產品機會的戰略性認識,產品(戰略)規劃和產品管理是產品開發的重要組成部分,它將企業的總體經營戰略和產品開發決策聯系起來。企業的產品規劃和產品管理是受企業資源限制的,企業該生產那些產品,不該上那些產品,產品賣給誰?賣點是什么?怎么賣?如何配套自己的產品,如何優化產品結構,已成為企業進一步發展的核心瓶頸,對公司產品戰略的實現關系甚大。
在新產品開發前,必須清楚本企業的產品、產品層級、產品組合、產品族、產品線、產品規格和產品管理。這里涉及兩個方面,本企業產品的現狀和產品管理。比如產品線可以上下延伸,產品線之間可以形成產品族,產品的組合和形成產品族對于用戶可以形成多種選擇,這就需要在產品管理方面下工夫。產品不是死的東西,要把產品看做有生命的東西,讓其活起來,比如在產品推介過程中融入企業文化。
如何構建企業的產品線、產品平臺、產品族、產品系列、產品型號和產品版本,是企業產品開發的大事。企業要在新時期實現新的跨越,尋求解決這些問題的方法已經迫在眉睫。在構建產品發展戰略過程中可以從以下幾個方面考慮:
研發戰略類型:進攻型戰略、跟蹤型戰略、防衛型戰略、復制型戰略、借力型戰略、救火型戰略、蛋糕沫型戰略。
戰略定位:市場定位、技術定位、產品開發方向選擇戰略評價、產品開發方向選擇的戰略定位和行動評價。
產品規劃:客戶價值原則、競爭原則、核心優勢原則、價值鏈協調原則、風險原則、一致性原則。
設計產品(戰略)規劃:基于市場的產品圖譜與產品定位、技術規劃、路標制定、競爭策略和知識產權保護、企業品牌、形象與產品(戰略)規劃的關系、產品利潤、市場占有率及市場影響力。
產品管理體系:市場管理、產品元素的分析與管理、產品公告的版本化管理、新產品的開發與運作管理、營銷管理。