第二節 制造業產品的開發設計與工藝管理

一、新產品開發過程

制造業的產品活動主要包括市場管理、產品開發和生產制造三個功能。市場管理的職能是為新產品開發提供新的概念，為現有的產品線制定規范。產品開發的職能是將產品的技術概念實現為最終的設計的產品。生產制造的職能是選擇和構造制造產品的工藝。

新產品開發（NPD）流程涉及了多個職能部門。營銷部門識別市場目標，預測顧客需求；研發部門開發新技術并設計產品；生產與運營部門選擇供應商，設計制造流程等。這三個主要的職能部門采用了串行的工作方式，前一項職能完成了，后一項職能才能開始。

一般來講，一個完整的新產品開發過程包括產品創意、產品設計、工藝設計與流程選擇，以及市場導入等一系列活動。

產品設計過程包括產品的需求分析、產品構思、可行性論證、結構設計。

工藝設計是指按產品設計要求，安排或規劃出從原材料加工成產品所需要的一系列加工過程、工時消耗、設備和工藝裝備要求等的說明。

市場導入則是將所開發的產品引入市場。

新產品創意的主要任務是識別客戶需求，從市場需求中產生并評估一個或一系列概念產品，一般由產品創意與可行性研究兩個階段組成。產品創意不僅是一個創造性的過程，也是一個學習性的過程，它來源于不同的渠道。例如，企業的研究與開發部門的創新與變革，市場營銷部門的市場調研，客戶的抱怨或要求，生產運營管理人員的建議，銷售代理、供應商甚至是競爭者的行為等都有可能催生新產品創意。市場營銷部門通過與顧客交流，傾聽顧客心聲來挖掘創意并開發新產品，即需求拉動型，這意味著“顧客的心聲”把新產品從企業中拉向市場。新產品創意的另一個來源是技術推動，當顧客還沒有意識到對新產品的需求時，企業研發部門將其開發出來并推向市場。

產品創意的結果是構思出對產品外觀、功能和特性的描述，即“產品概念”。通常，為了避免市場風險和過高的開發成本，只有2%的新產品概念可以轉化為“概念產品”。根據Greg A. Stevens and James Burley的調查統計，3000個新產品概念中只有1個能夠成功。所以，進一步篩選和評價新產品概念，對新產品概念的經濟性、適用性和市場競爭能力進行可行性研究，對于企業來說是一個具有戰略意義的決策過程。一般來說，需要從企業的市場條件、財務條件和生產運營條件三個方面考慮。

（1）市場條件包括產品的上市能力、預期銷售增長的可能、對現有產品的影響、產品的競爭狀況以及競爭力等。

（2）財務條件包括投資需求、投資回報率、對企業總獲利能力的貢獻率以及預計的現金流等。

（3）生產運營條件包括產品開發時間、質量、技術的可行性、組織生產或交付產品的能力、現有設施與管理狀況、對相關規章與法律問題乃至倫理道德問題的考慮程度等。

在產品概念開發勾勒出新產品的骨架之后，就進入初步產品設計階段。在這個階段，要對概念產品進行全面的定義，初步確定產品的性能指標、總體結構和布局，并確定產品設計的基本原則。為了適應動態變化的環境，設計出具有市場競爭力的產品，企業應遵循以下產品設計的基本原則：

（1）設計顧客需要的產品（服務、體驗），強調顧客的滿意度。

（2）設計出可制造性強的產品，強調快速響應。

（3）設計出強壯性強的產品（服務），強調產品責任。

（4）設計綠色產品，強調商業道德。

經企業主管部門審核、認可了初步設計之后，就可以開始產品的定型設計了。對其中關鍵技術課題要進行原型設計、測試和試制。據統計，目前在100項新產品構思中平均只有6項能夠進入樣品原型設計。因此，為了評估和檢驗新產品的市場業績和技術性能，以進一步確認產品構思的市場價值與競爭力，原型設計也是一個重要的篩選環節。汽車制造行業經常采用黏土原型設計新汽車。例如，1994年美國福特汽車公司通過原型設計推出全新的第二代RANGE ROVER，發動機設計成可選裝4.0升和4.6升V8或2.5升六缸渦輪增壓柴油發動機，車內空間布局得更加寬敞，車身造型也做了重新設計，并將多功能電子空氣懸架（EAS）與電子牽引力（ETC）和H形導槽式自動變速器都進行了標準化設計。新型車一投入市場就備受消費者青睞，一年后被《WHAT CAR》雜志評為“最佳越野汽車”。又如在服務業中，著名的餐飲連鎖企業麥當勞餐館起初就是在加利福尼亞的圣巴納迪諾建立了一個原型餐館。它的特征是干凈的門面、獨特的紅白兩色的裝飾、有限的菜單、低廉的價格等。當麥當勞開始連鎖擴張時，復制了這些服務設施和服務理念，取得了成功。

借助于計算機技術與互聯網，可以在虛擬原型設計環境對產品與服務進行原型設計、測試。波音飛機公司采用虛擬原型技術在計算機上建立了波音777飛機的最終模型，其整機設計、部件測試、整機裝配以及各種環境下的試飛都是在計算機上模擬進行的，這樣使得開發的周期從過去的8年縮短為5年，從而抓住了寶貴的市場先機。

最終設計階段的任務是繪出全套工作的圖紙并給出說明書。在這一階段，產品基本定型，緊接著就要進行工藝設計與流程選擇。

閱讀資料4－1 福特汽車公司開發“神童”項目

新產品開發部門有時候要按政府要求開發產品。1993年，美國政府要求美國汽車生產商在今后10年中大幅度提高汽車的節能性。到了2000年，福特汽車公司已經生產了一輛測試汽車，取名為“神童”，該車有著與金牛座轎車同樣大的空間和方便性。金牛座轎車由于許多高科技的改進而達到使用1升汽油能行駛超過30千米。

“神童”是為新一代汽車合作項目開發的、由汽車生產商和聯邦政府共同設計和生產可容納5位乘客的汽車測試模型。1999年，美國政府在這個項目上花了240萬美元，其中大部分花在了政府和大學實驗室的研究上。福特估計同年它們與通用公司和戴姆勒－克萊斯勒公司一起在這個項目上花掉了980萬美元。

為了使“神童”達到每升汽油行駛25千米，福特在它早期的測試模型中安裝了一種小型增強內燃機引擎和一種帶電池的電動發動機。為了達到每升汽油行駛30千米，福特的工程師設計了一種在后視鏡、平滑的底部、特殊的輪胎蓋子、只在引擎需要額外空氣時才打開的前面的格柵上的通氣孔等位置上使用攝像機的光滑的新外形。測試模型主要用鋁制成，配以少量的鎂和鈦零件。總重量為1084千克，這大約比其他中型轎車輕了454千克。

雖然每升汽油行駛34千米的新愿望還沒有實現，但福特公司將繼續完善“神童”的設計，它們對達到此目標充滿信心。

資料來源：NORMAN GAITHER, GREG FRAZIER. Operations Management［M］. Ed. 9th. South－Western Thomson Learning, USA,2002.

二、制造業產品的設計

按過程分析的方法，產品開發由許多過程組成。過程中存在兩種類型的活動：一類是專業活動，如需求分析、結構設計、工藝設計；另一類是協調活動，通過協調顧客域、功能域、物理域、制造域的方案和建議，取得各方面一致認可的決策。

在產品設計時，通常有面向顧客和面向可制造性兩種設計思想。

（一）面向顧客的產品設計

顧客的需求是市場拉動的最直接動力，因此從用戶的觀點來反映產品設計的問題是非常有用的。

1．質量功能展開（Duality Function Deployment, QFD）

質量功能展開是一種將顧客需求轉換為產品設計標準的規范方法。這種方法采用來自于市場營銷部門、設計工程部門、制造部門的跨職能團隊的方式設計產品。豐田汽車集團曾經使用QFD的方法大幅度縮短設計時間，降低了60%的汽車成本，QFD也因此名聲大噪。

QFD以研究和傾聽顧客的想法，確定一個優良的產品特征為起點。通過市場研究，將顧客對產品的需求和偏好定義下來并進行分類，稱之為顧客需求。以汽車制造業改進車門的設計為例，通過顧客調查得知，顧客的重要需求是“汽車在坡道上也能打開門”和“從外面關門很方便”；顧客的需求確定之后，根據這些需求對于顧客的相對重要程度，分別賦予它們權重。接下來，請顧客對公司的這一產品與其競爭者的產品進行比較，從而得出產品競爭性評價。這個過程有助于公司從顧客的角度，確定對顧客重要的產品特性，并能與其他公司產品的特性做出綜合比較，因而能夠幫助企業更好地理解與關注那些需要改進的產品特征。

2．構造質量屋矩陣

顧客的需求信息可用特定的矩陣形式表示出來，此矩陣稱為質量屋（House Of Quality）矩陣，如圖4.1所示。通過建立質量屋矩陣，跨職能的團隊能夠利用顧客反饋信息來進行工程設計、營銷和運營的決策。矩陣幫助團隊將顧客需求轉換為具體運營或技術目標，要改進的重要的產品特征與目標在質量屋矩陣中得到認同與詳細說明。這一過程鼓勵各部門之間緊密合作，并且使各部門的目標和意見得到充分的理解。當然，質量屋矩陣最大的優點在于它幫助團隊致力于設計出滿足顧客需求的產品。

構造質量屋矩陣的第一步是列出顧客對產品的要求，這些要求應該按照重要性排序。接下來，請顧客將本公司的產品與競爭者的產品進行比較，最后確定開發產品的一系列技術特征。這些技術特征應直接與顧客的要求相關，對這些特征的評價應該是“符合或不符合顧客對產品的要求”。

（二）面向可制造性設計

當今產品的市場壽命周期越來越短，產品開發設計周期的長短顯得越來越重要。傳統的產品設計結果往往導致圖紙上設計的產品難以制造，或者即使能夠制造，也會帶來高昂的成本。鑒于對產品制造可行性和經濟性的考慮，需要一種新的方法在產品的初始階段從制造難度及成本的觀點出發研究設計方案。面向可制造性設計（Design For Manufacturing, DFM）就是這樣一種新概念、新方法。DFM從易于制造和經濟性出發，把產品設計作為產品制造工藝設計的第一步；從易于裝配的角度出發，進行零部件的設計。這樣，就把產品設計和制造工藝設計有機地結合起來，不僅可以改進產品的設計質量，而且縮短了整個產品設計周期和制造工藝設計周期，同時贏得了時間，降低了成本。

（1）DFM的基本原則。DFM的基本原則給出了從制造角度出發進行產品設計的基本思想。這些基本原則是：把不可拆分的零部件數量降到最低，進行模塊化設計，盡量使一種零件有多種用途，盡量使用標準件，盡量使操作簡單化，使零件具有可替代性，盡量使裝配流程簡單化，使用可重復、易懂的工藝流程。在設計產品的時候，要有意識地把這些原則作為指導思想。事實證明，這些原則對于節省勞動時間、降低人工成本有著重大的作用。

（2）裝配設計（Design For Assembly, DFA）。DFA是DFM的一個重要工具，它可以用來減少產品裝配所需的零部件數量，評價裝配方法，決定裝配順序。DFA提供了一種根據裝配方法和所需裝配時間來分類的通用零部件產品目錄。例如，某一類部件的裝配方法是推進去，另一類部件是邊推邊擰，還有一類部件可用自動螺絲刀等，這些產品目錄可以幫助設計者在不妨礙產品性能的情況下盡量選用易于裝配的通用零部件。DFA還給出了一些裝配指導原則。例如，如何選擇手動和自動裝配；如何避免零部件運送工位時容易引起的混淆和錯位運送；如何簡化裝配操作；如何選擇不易出錯的裝配順序等。此外，DFA還包括了一種裝配線評價方法。這種方法用點數來評價裝配中每一步操作的難易程度。例如，用螺絲刀擰兩圈的操作難度大于直接推進去，因此前者的點數就高。運用這種方法，可以預先給定整個裝配流程的最大點數，如果在現有產品設計下裝配方式的點數超過了這個最大點數，就要重新設計。

（3）缺陷樹分析（Fault Tree Analysis, FTA）。在產品設計中，如果在試制樣品中發現了問題或缺陷，就需要有一種有效的方法分析這些缺陷，以便改正。FTA就是這樣一種方法，它用一個樹狀圖來表示產品的缺陷、引起產品缺陷的可能原因以及可能采取的措施，以從中找到最合適的改正缺陷的方法。

三、制造業產品的生產工藝管理

（一）生產工藝管理的內容及意義

產品的設計解決了生產什么樣的產品（做什么）的問題，至于采用什么樣的設備和工藝裝備，按照怎樣的加工順序和方法來生產這種產品（怎樣做），還有待于生產工藝管理工作來解決。生產工藝管理涉及的因素眾多，包括的范圍也很廣，其包括的具體工作內容與生產類型、產品的產量及質量以及企業的具體生產條件等因素有關。一般來說，生產工藝管理的內容主要有：

（1）產品設計的工藝性分析與審查；

（2）工藝方案的制訂；

（3）工藝規程的編制；

（4）質量控制計劃的制訂；

（5）工藝裝備的設計與制造；

（6）產品的材料消耗定額和工時定額的審訂；

（7）舊工藝的改進和新工藝的推廣；

（8）工藝管理制度的制定和工藝管理方法的完善；

（9）新產品試制的管理。

企業的生產工藝管理是企業生產管理中的重要內容，它與產品的設計有著緊密的聯系，同時又對產品的生產起著指導作用，因此有人形象地把生產工藝管理比作設計和制造之間的一座橋梁。同時，生產工藝管理工作在企業生產管理中所占的工作量和時間也是很大的。因此，搞好企業生產工藝管理工作對提高生產效率及產品質量、縮短生產周期、降低生產成本和順利組織生產有著十分重要的意義。良好的生產工藝管理工作能給企業帶來諸多的效益：

（1）縮短產品生產周期，提高產品競爭力。工藝準備工作往往要占到生產技術準備工作所需時間的1/4～1/2，甚至達到2/3，完善的生產工藝管理不僅能縮短工藝準備工作本身所用時間，而且還能通過采用先進合理的工藝方法和手段縮短工藝流程，從而縮短整個產品的生產周期，提高產品的市場競爭力。

（2）提高產品質量。完善的工藝方案和合理的操作規程將使產品的質量得到良好保證，而且，許多情況下產品質量的提高正是通過產品制造工藝的不斷改善獲得的。

（3）降低物耗和能耗，節約生產費用，從而降低產品成本。大量的資料表明，通過采用先進的加工方法、選用代用材料、精確核定定額等工藝管理手段和方法能大幅度地降低產品的材料消耗和能源消耗、人工費用及其他生產費用，從而使生產成本下降。

（4）提高勞動生產率。制定完善、合理的工藝規程及詳細合理的工藝管理制度可以使生產得以順利進行，而且通過采用新的工藝、新的制造方法可以使勞動生產率成倍提高，如冷鐓工藝就可使螺栓的加工效率提高幾十倍。

（5）提高工藝設計工作質量，減輕勞動強度。工藝準備工作是企業技術準備工作中最復雜、最繁瑣同時又最難以管理的，完善的生產工藝管理可以通過加強工藝文件的管理、制定相應的工作規范等來提高工作的質量，并減輕工藝設計人員的勞動強度。

（二）實施生產工藝管理的原則和程序

做好生產工藝管理工作，應注意遵循下列原則：

（1）重視搞好工藝情報資料工作，應盡一切可能收集和整理國內外有關的技術發展和先進工藝方法的情報資料并加以充分利用。

（2）重視對現有工藝方法和手段改進的研究，盡可能采用先進工藝和新工藝，要摒棄那種把工藝人員完全埋在日常工藝設計工作中的做法，應組織力量進行工藝方法的研究和改進工作。

（3）重視工藝典型化和標準化工作，減少工藝準備工作量，縮短工藝準備時間。實踐證明，典型工藝和成組工藝在這方面可發揮重要作用。

（4）加強對工藝文件的管理，完整和統一的工藝文件對改進工藝準備工作的質量，提高工藝準備工作的質量和工藝準備工作的標準化都是大有益處的，而且工藝文件的完整和統一對指導生產、順利組織生產的意義也十分重大，應對此予以重視。

（5）采用先進合理的工藝設計方法和管理手段，如采用計算機輔助工藝過程設計，這有利于提高工藝管理工作的水平。

（6）建立合理的工藝管理制度和技術責任制，以確保工藝管理工作的順利進行。

實施生產工藝管理的程序如下：

（1）產品圖紙的工藝分析和審查。在產品設計中除了要達到前節所述的要求外，也要考慮工藝上的經濟性和可能性，因此產品的圖紙要經過工藝分析和審查。其內容有：

①審查零部件的標準化和通用化程度以外，還應審查產品結構的繼承性程度。其指標是：

②審查零件的部件裝配程度，也就是產品結構的部件裝配。其指標是：

③審查產品結構在企業現有設計與技術條件下制造的可能性。

④審查選用的材料的經濟合理性。

⑤審查零件的結構、幾何形狀、尺寸、精度、公差等級的合理性。

（2）工藝方案的制訂。工藝方案是工藝準備工作的總綱，其內容包括產品試制中的技術關鍵和解決方法，以及裝配中的特殊要求，工藝方案制訂的依據是產品的設計性能、產品的方向性以及生產類型和批量大小等。工藝方案的內容有以下幾種：

①確定產品試制中的技術關鍵及其解決辦法，確定關鍵件和關鍵工序及加工方法；

②確定產品的工藝路線和零部件的加工車間；

③確定工藝裝備的配備原則和系數；

④進行工藝的經濟效果分析比較。

對于自行設計、基型、通用產品的工藝方案的編制應盡可能詳盡，對于仿制、變型、專用產品工藝方案的編制可適當簡單；對于長期生產應盡可能詳盡，短期生產可適當簡單；對于大量連續生產應盡可能詳盡，成批輪番生產可適當簡單。

（3）工藝規程的編制。工藝規程的編制是工藝準備中的一個主要內容，是指導生產的重要工具，也是安排計劃、進行調度、確定勞動組織、進行技術檢查和材料供應等各項工作的主要技術依據。

工藝編定以后，應將有關內容分別填入各種不同的卡片以便執行，并作為生產前的技術準備工作的依據。各種卡片總稱為工藝規程文件。

企業所用工藝規程的具體格式雖不統一，但內容大同小異。一般來說，工藝規程的形式按其內容詳細程度，可分為以下幾種：

①工藝過程卡。這是一種最簡單和最基本的工藝規程形式，它對零件制造全過程做出粗略的描述。卡片按零件編寫，標明零件加工路線、各工序采用的設備和主要工裝以及工時定額。

②工藝卡。它一般是按零件的工藝階段分車間、分零件編寫，包括工藝過程卡的全部內容，只是更詳細地說明了零件的加工步驟。卡片上對毛坯性質、加工順序、各工序所需設備、工藝裝備的要求、切削用量、檢驗工具及方法、工時定額都做出具體規定，有時還需附有零件草圖。

③工序卡。這是一種最詳細的工藝規程，它是以指導工人操作為目的進行編制的，一般按零件分工序編號。卡片上包括本工序的工序草圖、裝夾方式、切削用量、檢驗工具、工藝裝備以及工時定額的詳細說明。

實際生產中，應用什么樣的工藝規程要視產品的生產類型和所加工的零部件具體情況而定。一般而言，單件小批生產的一般零件只編制工藝過程卡，內容比較簡單，個別關鍵零件可編制工藝卡；成批生產的一般零件多采用工藝卡片，對關鍵零件則需編制工序卡片；在大批大量生產中的絕大多數零件，則要求有完整詳細的工藝規程文件，往往需要為每一道工序編制工序卡片。

（4）工藝裝備的設計和制造。工藝裝備是指為實現工藝規程所需的各種刃具、夾具、量具、模具、輔具、工位器具等的總稱。使用工藝裝備的目的：有的是為了制造產品所必不可少的，有的是為了保證加工的質量，有的是為了提高勞動生產率，有的則是為了改善勞動條件。

工藝裝備按它的使用范圍，有專用的和通用的兩種。專用的由企業自己設計和制造，而通用的則由專業廠制造。

工藝裝備的準備，對通用工藝裝備只需開列明細表，交采購部門外購即可。所以，工藝裝備的大量準備工作主要是在專用工藝裝備的設計和制造上。因為專用工藝裝備的準備工作，類似企業產品的生產技術準備工作，它也需要一整套設計、制圖、工藝規程、二類工裝準備、材料、毛坯的準備加工與檢驗等一系列過程。

工藝裝備數量的決定：一般而言，專用工藝裝備的數量與企業的生產類型、產品結構以及產品在使用過程中要求的可靠性等因素有關，在大批大量生產中要求多用專用工藝裝備，而單件小批生產則不宜多采用；產品結構越復雜、技術要求越高，出于加工質量的考慮，也應多采用；產品和工藝裝備的系列化、標準化和通用化程度較高的工廠，專用工藝裝備的數量就可以適當減少。此外，在不同的生產階段對工藝裝備數量的要求也不同，即使是在大批大量生產中，樣品試制階段也只對較復雜的零件設計和制造關鍵工藝裝備；而到了正式生產階段則應設計和制造工藝要求的全部工藝裝備，包括保證質量、提高效率、安全生產以及減輕勞動強度等需用的工藝裝備。

具體的專用工藝裝備的數量可在工藝方案制訂時，根據各行業生產和產品的特點、企業的實際情況，參考經驗數據，采用專用工藝裝備系數來計算確定，即：

專用工藝裝備套數＝專用工藝裝備系數×專用零件種數

專用工藝裝備系數隨著生產類型的不同和產品的不同差別是極大的，讀者可參考表4.1和表4.2。

（三）生產運營工藝設計工具——產品－工藝矩陣

生產運營工藝（Process）是指能夠把企業從外部獲得各種資源的投入（包括資金、人才、技術、物資、設備以及房屋土地等）轉換成為企業一定的產出（包括產品和服務）的一系列任務，這些任務通過物流和信息流有機地組織在一起。企業再將這些產品和服務投入市場獲得相應的收入，然后再將部分收入轉化為資源，開始新的一輪生產運營工藝。由此可見，生產運營工藝創造了價值（包括產品和服務），但這些產品和服務只有通過市場進入流通渠道才能實現其價值。因此，生產運營工藝的組織必須與其產出的產品和服務的市場需求相適應，什么樣的市場需求特征，就應該配置什么樣的生產運營工藝。為了解決這個問題，海斯（Robert H. Hayes）和惠爾萊特（Steven C. Wheelwright）于1979年提出了一個戰略分析工具——產品－工藝矩陣（Product－Process Matrix, PPM），如圖4.2所示。

產品－工藝矩陣是一個兩維矩陣，橫坐標表示產品結構與產品生命周期，隨著產品生命周期的發展（由導入期到成長期到成熟期），市場需求特性漸趨同一化，產品的產量增加而產品結構（水平方向）變窄，縱坐標表示工藝結構與工藝生命周期，隨著工藝生命周期的發展（由導入期到成長期到成熟期），生產運營工藝由單件生產（Job Shop）到成批生產（Batch Production）到大量生產（Mass Prodution），乃至連續流程式（Continuous Process），生產運營工藝的規模效應與學習效應逐漸突顯，自動化程度很高的專用設備與標準物流（垂直方向）變得經濟可行。因此，企業可以根據產品－工藝矩陣進行生產運營工藝的設計與選擇決策。

傳統的根據市場需求變化僅僅調整產品結構的策略，就會把企業的決策限定在矩陣的一個維度上，往往不能達到預期目標，因為它忽視了同步調整生產運營工藝的重要性，使企業生產運營不知不覺地偏離對角線，從而遇到競爭障礙。魏克漢姆·斯金納（Wickham Skinner）把這個現象稱為“運營重點缺乏癥”。

理論上，根據市場需求特性即產品結構與產品生命周期特征，沿著PPM矩陣對角線選擇和配置生產運營工藝，可以達到最好的技術經濟性。換言之，偏離對角線的匹配策略，不能獲得最佳的效益。因為若選擇往對角線以下的策略，顯然具有一定的效率與成本優勢，但同時往往損失了企業的定制能力與市場反應的靈活性。如果市場需求發生變化，生產運營工藝的轉換成本可能會很高；反之，若選擇往對角線以上的策略，企業雖然改善了定制能力與市場反應的靈活性，但同時也失去了一定的效率與成本優勢。

隨著互聯網技術與自動化技術的發展，企業有可能恰當地利用偏離對角線的匹配策略，提升自身的競爭優勢，以出奇制勝。如DELL公司就是采用這種“以奇制勝”的偏離策略成功的典范。一般來說，個人電腦（PC機）的裝配應選擇大量生產方式，但DELL公司在創業之初就采取了往對角線以上的偏離策略——即按照顧客的需要定制PC機，從而使DELL公司獲得了巨大成功，從一家幾個人的小公司發展成世界前三位的PC制造商。DELL公司的成功依賴于兩個條件：一是雖然DELL公司的PC機的顧客需求差異較大，但其產品零部件標準化程度高，因為PC機行業的產品標準是公開的，為DELL公司低成本生產個性化PC機提供了條件；二是PC機市場保持了長期高速增長，同時互聯網的出現和應用大大提高了與顧客溝通的效率。

（四）計算機輔助生產工藝管理

1．傳統工藝管理存在的問題

如前所述，生產工藝管理是生產技術準備管理乃至生產管理中涉及因素較多、內容比較繁瑣、復雜程度較高、需要大量時間和經驗的工作。然而，在傳統工藝管理中，絕大部分工作需依靠工藝人員手工或半手工完成，其工作的質量亦多依賴于工藝管理人員和有關技術人員的經驗和努力程度。綜合來看，這樣的傳統工藝管理存在下列主要問題：

（1）生產工藝準備周期過長。由于工藝準備工作和工藝管理工作絕大部分依靠手工完成，而生產工藝準備工作又較為復雜和繁瑣，所以往往造成生產工藝準備工作周期過長，有時甚至占到整個生產技術準備周期的60%～80%，導致企業產品生產周期過長，市場競爭能力減弱。

（2）工藝準備管理工作質量低。這里所說的質量包括兩方面的內容：一是工藝準備工作本身的質量，由于工藝準備管理所采用的方法和手段較為落后，所以其工作質量亦難以保證；二是工藝準備工作的成果——最主要的就是工藝規程的質量。由于工藝準備工作本身的質量較低，工藝管理水平較低，因而工藝規程的質量也較差，主要表現在工藝設計的穩定性、一致性差，標準化程度低，很難做到工藝設計的優化。

（3）工藝設計人員日常忙于簡單、重復、繁雜的日常工藝設計工作中，無法集中力量去解決諸如新產品開發、工藝方法和技術的改進等重大問題，因而影響了生產工藝技術水平和管理水平的提高。

（4）采用常規手工管理工藝文件，使得工藝文件的保管和查閱工作十分麻煩和費時，工藝文件的規范化和標準化工作也十分困難，從而造成作為企業重要技術和管理依據的工藝文件資料無法有效利用，影響了工藝設計工作和其他工作的進行。

（5）傳統的工藝設計一般均以單個具體零件的單獨工藝為主，有多少個零件就設計多少個工藝規程和相應數量的工藝裝備，每一個工藝文件及有關工藝裝備都為該零件工序所專用，因而缺乏系統性，容易造成人力、物力和財力的浪費。

（6）傳統的工藝設計往往過分依賴工藝設計人員的個人經驗，隨意性大，所以造成工藝設計的多樣性，設計出來的工藝規程往往因人、因時、因地而很不一致，這與現代化生產的基本要求很不協調。

2．計算機輔助工藝過程設計

計算機在生產管理領域的應用日益廣泛，其在生產工藝管理方面的應用也越來越受到重視。工藝管理人員和工藝設計人員在利用計算機來幫助提高工藝管理工作的效率和質量方面傾注了極大的努力，目前已取得了許多成果，計算機輔助工藝過程設計（Computer Aided Process Planning, CAPP）就是其中的一個重要方面。

（1）CAPP的基本原理。簡單地說，計算機輔助工藝過程設計就是“在工藝過程設計中使用計算機”，它是在工藝過程設計中應用計算機以幫助提高其標準化和自動化的一種技術，目的是將產品的設計信息和企業的生產數據歸并到一個計算機系統中，使該系統能產生可用的工藝規程。

CAPP的研究開發相對于計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）和計算機輔助生產管理（CAPM）這些領域內的計算機應用來說，起步較晚。直至1960年，世界上第一個CAPP系統AUTOPROS才在挪威問世，但由于CAPP的重要性和所能帶來的巨大效益，因而在其起步后的短短的時間內，許多國家已投入了大量的人力、物力和財力進行了研究和開發，取得了很大的成果。我國的CAPP研究和開發在20世紀60年代末即已起步，但由于種種原因，直至80年代以后才相繼取得了一定成果。

由于工藝準備工作的復雜性，因而在應用自動化的工藝準備管理技術方面還存在許多人為的和技術上的困難，CAPP的發展仍然存在著許多亟待解決的問題。可以預見，高水平的CAPP必然是未來工藝過程設計自動化的一個發展方向，其在生產管理自動化中占有重要地位。

（2）CAPP的主要構成形式。CAPP系統各種各樣，使用目的、服務對象、采用的技術都不盡相同。從結構上看，現有的CAPP系統大致可分為以下三種基本形式：

①檢索式（Retrial Method System）或派生式（Variant System）。它是應用成組技術的原理，對現有零件進行編碼、分類、按照工藝相似性組成不同的零件族（組），然后為每一族（組）編制一份族（組）內所有零件通用的標準工藝規程，將標準工藝規程存入計算機中。在編制新零件的加工工藝時，首先將新零件編碼，依據編碼找到其所屬的零件族（組）并檢索出該零件（組）對應的標準工工藝規程，然后由工藝設計人員根據該零件的設計要求對標準工藝規程進行修改和調整，即得該零件的工藝規程。

檢索式或派生式的CAPP系統的開發較為容易，比較實用，但開發工作量大且系統一般沒有決策功能，基本上還依賴于系統操作人員的工藝知識和經驗，計算機所起的作用僅僅是幫助人提高工作效率。早期的CAPP系統大部分屬于這種結構形式，其代表性的系統有國際計算機輔助生產協會（CAM－I）于1976年研制成功的CAPP系統和工業研究組織（OIR）同年開發的MIPL. AN系統等。

②生成式（Generative System）。這種形式的CAPP系統，既不檢索已有的單個零件的工藝，也不檢索零件族（組）的標準工藝，而是根據零件的幾何、物理特性以及現有的工藝手段，綜合技術性與經濟性等因素，根據一系列的加工制造決策邏輯，自動地從有關數據庫中得到信息，在沒有人工干預的條件下創造出一個新零件的優化的工藝規程。

生成式系統比較先進，它能較快地生成一致性好的工藝規程，計算機在這里完全替代了一個熟練的工藝設計人員的工作，從而使工藝過程設計工作對于非熟練工藝設計人員來說也是容易而且可保證質量的。然而由于工藝信息的識別和工藝決策信息的獲取以及其他若干技術上難點的存在，這種系統的開發也是十分困難的。嚴格地說，號稱完全生成式的CAPP系統還沒有一個真正達到在生產中實用的程度。也正是由于這個原因，人們放寬了對生成式系統條件的限制，而把一些具有一定決策邏輯功能但仍需人工干預的系統也歸入了生成式系統中。

③混合式或半生成式（Semi Generative System）。它是采取一種折中的辦法，綜合了檢索式和生成式CAPP系統的特點。它不存儲也不檢索任何單件零件的工藝或零件族（組）的復合工藝，但是，它要考慮工藝上的一系列必然的、基本的、公認的原則。計算機根據零件的形狀及加工要素等一系列原始設計信息進行邏輯判斷，依據由已有零件分類歸組之后總結出來的典型的優化的工藝路線及典型的優化的工藝手段編輯成一個新零件的工藝規程。這種形式的系統的開發工作量不如檢索式大，難度也沒有生成式高，還有一定的決策能力，是一種較易推廣和人們比較樂于接受的CAPP形式。目前，國內外大部分的CAPP系統均屬于這種半生成式的。

（3）CAPP的效益及發展。研究和開發CAPP將給工藝準備管理工作帶來諸多好處：

①可以降低對工藝設計人員技巧和經驗的要求，相應地可使部分熟練的工藝設計人員解脫出來，以進行改進和優化現行工藝設計性能的研究，從而提高工藝設計的技術水平和工藝管理水平。

②可以減少工藝過程設計的時間。計算機處理的速度較快，減少了工藝設計的重復性工作，從而使得工藝過程設計所需的時間大為減少（據統計，利用CAPP系統編制工藝規程甚至可比用手工編制少花95%以上的時間），相應地縮短了生產技術準備周期。這對于工藝準備工作占整個生產技術準備工作很大部分工作量的多品種小批量制造企業來說意義十分重大。

③可以減少工藝過程設計的費用和零件制造的費用，從而降低了產品的成本，提高了產品的競爭力。

④可以設計出比手工設計更準確、質量更高、標準化更好的工藝規程，大大提高了工藝設計工作本身的質量并因此而使產品的制造質量得到了更充分的保證。

⑤可以使CAD、CAPP、CAM有效地結合起來，從而使計算機集成制造（CIM）得以實現。有研究表明，CIM是未來制造業中占主導地位的生產方式，作為其中間環節的CAPP如能得到高水平的實現，并與CAD、CAM有機集成，必然使CIM的發展更為順利。

可以預見，未來CAPP的發展將向著自動化程度更高、人工決策和準備數據的工作更少、集成化程度更高的方向發展。

總之，無論是在工藝過程設計還是在工藝管理工作的其他方面，計算機技術必將會越來越多地介入其中，從而使原來煩瑣、復雜、耗費時日的工藝管理工作變得更加簡單、迅捷和優化。