产品设计及其对成本的影响

新产品设计对于大多数公司的生存至关重要。尽管有些公司的产品变化很小，但大多数公司应不断对其进行审查。

在快速变化的行业中，引入新产品是一种生活方式，并且已经开发了非常复杂的引入新产品的方法。

制造成本以及保修和维修成本受产品设计的影响很大。

因此，发现在通用电气公司，其制造成本的75％是由设计决定的，在其他公司中也发现了类似的比例。

例如，劳斯莱斯公司的设计确定了最终生产成本的80％，而通用汽车公司的设计影响了其70％的卡车变速箱生产成本。

现在，上面的含义是什么？这些统计数据清楚地表明，如果更多地关注设计，则可以大幅降低制造成本。

设计期间做出的决定对产品成本，满足规格的能力以及将新产品推向市场所需的时间构成主要影响。

一旦做出这些决定，设计变更的成本可能是巨大的。

由于简化了设计，因此在成本和质量方面均取得了显着改善，因为它使制造和组装任务变得更加容易。

通过减少零件数量，减少了材料成本，同时减少了库存，供应商数量并缩短了生产时间。

另一个直接影响是减少了采购，供应商和仓库的管理成本。

进行的各种研究表明，组装的时间和成本与组装的零件数量成正比。

IBM通过设计一种称为Proprinter的新型点阵打印机获得了许多重要的好处。

在此之前，IBM一直在采购精工爱普生公司（Seiko Epson Corporation）生产的打印机，该公司被认为是低成本的全球供应商。IBM做了什么？我设计的打印机零件减少了65％。

它们的设计方式是，无需使用螺钉即可在压力下组装零件和子组件。这使组装时间减少了大约90％，并且在成本方面有了显着的减少。

设计必须与制造相协调，以生产质量一致且浪费最少的物品。例如，对于一家公司来说，用更复杂的等同物替换在产品测试期间损坏的零件是正常的。

此动作只会增加制造成本。选项是根据最便宜的零件重新设计产品。因此，日本的钟表匠发现，使用便宜的电容器，可以补偿价格较低的晶体中的变化，并且仍然非常准确。

产品设计的许多方面，除了相应的质量外，还会对制造的简易性产生负面影响。

在传统的公司中，忽视设计决策产生的后果是非常普遍的，考虑到那些附属于范式的事物已不再与科学，技术，社会和经济问题的新现实保持一致。在这些组织中，设计产品时缺乏良好的意识，因此给生产区域带来了一系列问题。

在不考虑可用过程能力的情况下给组件提供公差。

用于单个组件的组件太多，这些组件缺乏合适的设计来利用过程产生的力；导致机械化，组装和不同类型的紧固工作失败。

简单的设计细节可以最大程度地改变制造所需的投资水平。设计对生产成本的影响如下所示，这是在美国和欧洲的公司中进行的各种研究的结果。

通过集成产品开发来实现世界一流的设计，该产品结合了所有相关人员的需求和经验。

最终产品的成本是必须由部门或负责设计的人员接受的事项，它是与其他因素一样重要的因素。

新产品开发对运营功能产生重大影响，因为任何设计的新产品都必须由运营部门生产。现有的操作可能会限制新产品的开发。

产品决策是生产的前提。在开始生产之前以及在做出一些重要决定之前，必须给产品指定产品规格。

诸如工艺设计之类的操作决策不应等到产品规格最终确定后再进行，因为它们必须在设计产品的同时进行。

设计简化

诸如群体技术，价值分析，因果分析，田口方法，同步工程，生产设计，装配和自动化设计之类的系统，都汇聚在一个单一的重要目标中，即简单。

这种简化的产品设计具有两个独特之处：

产品组成部分数量的减少；以及使用标准零件。

当实现这两个特征时，就可以实现：

降低生产成本。减少交货时间减少不确定性更好地平衡运营。减少库存。减少用于用品和组件库存的实际空间。表面上提高质量水平。增加可靠性。简化维护。增加适应性。自动化活动和流程。简化输入和组件的流程。更好地监控材料。

称为“可制造性设计”的技术专注于简化设计以使其可行。

重点在于减少零件总数，不同零件的数目以及制造操作的总数。为此，可使用软件来分析设计并确定简化产品组装的机会。

这类软件会逐步分离装配，询问有关零件和子装配的问题，并提供零件数量，装配时间以及零件和子装配的最小理论数量的摘要。

使用该软件可使设计人员学习简单的制造原理，类似于可靠性，可维护性和安全性分析。

在一个示例中，使用可制造性设计软件（DPM）分析了新电子收银机的建议设计。结果是零件数量减少了65％。不使用螺丝或螺母的人可以在大约一分三十秒内组装调速器。

这款简化的终端仅在24个月内就投放市场。设计的这种简化减少了制造过程中的组装错误和其他质量问题。

因此，简化产品设计可以使公司更具竞争力。零件数量的减少及其标准化是能够在全球化市场中竞争的基本特征。

设计项目的阶段及其重要性

每个设计项目必须包括五个阶段，这些阶段如下：

构想。包括准备规范初稿。验收。它表明通过数学计算，草图，实验模型，模型或实验室测试达到了规格。执行。在上一阶段工作的基础上，准备了几个模型，并建立了试验工厂，作为实验室实验的延续。充足性。项目获得可将其集成到组织中并调整为最终规格的表格的阶段。试生产。当产生足够的数量来验证设计，工具和规格时。

关于上面列出的每个阶段与成本的关系，特别要注意以下几个方面：

设计的估计成本必须是在设计验收阶段要考虑的数字之一。关于概念，要考虑的最低和基本要素包括：技术或性能要求，包括有关质量和可靠性的明确声明；预期的销售价格或生产价格；所需的可能数量，对设计和随后的初始成本产生重大影响；关于适应阶段，必须始终提出以下问题：“这件作品的成本不应该超过……..可以用这么多的数量制造吗？如果没有，如何重新设计？”

应考虑“降低设计工作量的性能法则”，根据该法则，花在设计上的时间越长，设计价值的增加就越少，除非重大的技术进步。

设计工作很昂贵：合格的工程师或科学家不仅底薪高，而且会吸引大量的辅助人员，有时还会需要大量的工业设备。通常，可以通过购买设计工作来避免常设技术团队的沉重固定费用。

最常见的错误

产品设计的许多方面都会对制造过程的简便性产生不利影响，从而影响其质量水平。一些零件的设计具有难以重复制造的特征，或者具有不必要的紧密公差。

某些零件可能缺少自动对齐的细节，或者缺少防止插入错误位置的功能。

在其他情况下，零件可能会太脆或容易受到腐蚀或污染，以致零件的一部分可能在运输或内部处理中损坏。

有时，由于缺乏维护，设计仅具有比执行所需功能所需的零件更多的零件，因此组装和后续操作中出现错误的可能性更大。

因此，在制造，组装，测试，运输和最终使用期间，错误，性能差，损坏或故障等形式的不良设计问题都可能出现。

设计与品质

产品的设计会在两个主要方面影响质量：在供应商的工厂和制造商自身。给供应商带来不便的常见原因是与他们必须提供的物品有关的规格不完整和不准确。

这通常在定制组件中发生，并且既发生在工程师设计过程中的薄弱环节，也发生在采购和订单管理中的薄弱环节。

因此，不同方的数量越多，供应商的数量越多，供应商收到的规格不完整和不准确的可能性就越大。

通过设计零件数量少，标准化程度高的产品以及从很少的可靠供应商中选择产品，可以减少这些缺陷。

在制造和组装过程中，存在许多问题和缺点。

例如，在具有很多零件的设计中，零件可能混合在一起，缺少零件，并且在执行的测试中出现大量的故障或错误。

如果某些零件相似但不相同，则船东使用错误零件的机会会增加。缺少细节以防止未正确插入或方向错误的零件或组件会导致放错位置或组装。

复杂的组装步骤或使用技巧的加入过程可能会导致错误，不完整，不可靠或其他方式的组装失败。

最后，由于未适当考虑设计，零件在组装过程中必须经受的条件（例如湿度，温度，振动水平，静电和灰尘）可能在随后的测试中产生故障，并且利用率。

为了便于制造而进行的设计是一种设计产品的过程，该产品可以用最少的工作，金钱和浪费以及最高的质量来生产。

主要目标是提高产品质量，提高生产率，缩短产品准备时间并保持灵活性以适应未来的市场条件。

此过程的目的是避免产品设计仅简化组装操作，但需要更复杂和昂贵的组件，或者简化组件的制造，但使组装过程复杂化的产品设计，以及简单易行的廉价设计支持和服务困难或昂贵的产品。

基本设计实践

为以下实践留出空间可产生更有效的设计，这有助于新的管理实践。

分析设计要求，尤其侧重于统计研究；确定既定规格和公差范围内制造设计组件的过程的实际可能性；识别和评估潜在的质量问题；过程选择将生产过程中的技术风险降至最低的生产过程，对实际生产条件下所选过程的系统评估。

质量改进设计指南

减少零件或组件的数量。尽量减少零件编号。为实现效率而设计。田口法。消除调整。便于组装以及故障和错误的证明。使用可重复且清楚理解的程序。选择可以在流程操作中保留下来的组件。设计有效和适当的测试。零件分配可靠地完成了过程。避免在市场上对产品进行工程更改。

杠杆效应

将设计工作中的时间，资源和工作量加倍，以一致且系统的方式表明，这将显着降低总制造成本。

因此，我们面临着基本的战略成本。这是一种可以通过以下方式增加的成本：培训，计划，团队合作，基准测试，价值分析，逆向工程，产品再工程和同步工程；减少从设计过程开始到产品投放市场之间的时间，通过使目标成本可行来持续降低成本，并提高资产的盈利能力，同时实现更高的满意度。客户，消费者和用户。

就创造性地改进产品设计而言，在所谓的知识和智力资产管理中进行培训和教育至关重要且至关重要。

设计可靠性，可维护性，安全性和其他参数时，应同时实现最小化成本的目标。在性能和成本之间实现最佳平衡的正式技术包括定量和定性方法。

定量方法使用与性能和成本相关的比率。该比率说明了每花费一个货币单位可获得的收益。该比率非常有用，特别是在比较替代设计方法以实现所需功能时非常有用。

已经开发出各种方法来在性能和成本之间取得平衡。

价值工程是一种评估产品设计以确保其以最低的总体成本为制造商或用户提供基本功能的技术。

一种补充技术是“成本设计”方法。首先定义产品的目标成本和所需功能，然后继续开发和评估替代设计。

工程基于可验证的特性和经济的一致性来定义产品和零件，过程，材料，工具和表面处理所需的性能标准。

您必须设计产品和制造程序。希望所有可知因素均能完全按预期运行，但不包括所有其他可能因素。

但是技术项目，运营和措施并非无懈可击。生产要素的设计和规格很复杂，很少完成。

相同的因素通常是不稳定的，设计有时在本质上是进化的，需求往往会发展到当前的结果。

由于大规模操作的势头以及操作控制的完全不灵敏性，与标准的不明确偏差导致大量废金属和变相成本，被错误的管理人员重复认为是正常和不可避免的负载。

在一家年净产值为10,000,000美元的公司中，精密产品的普遍接受的20％的降低代表着直接制造成本的损失，因此实施了分析控制。

因此，在第一年中，用于此概念的每个货币单位将废物形式的损失减少了15美元。在这里，我们再次看到将注意力集中在战略活动和成本上的效果。

方法工程与产品工程

虽然方法工程旨在针对给定的产品设计以及可用的设备和工具来创建最佳的工作站设计，但产品工程的目标是生成最可制造的产品设计。通过使用现有或购买的设备和工具，或者在需要时制作新的设备和工具，然后提供最佳的工作站设计。

基于此，我们可以列出两种系统的方法，如下所示：

方法工程方法

给出了产品设计（即相对冻结）。制造和方法工程遵循产品设计。选择和布置设备和工具以最适合给定产品设计的制造过程。通常从当前可用的设备中选择设备。购买或设计了适合所选设备的工具。

产品工程方法

可以更改产品设计，以最低的成本满足产品所需的最终功能。可生产性工程师是产品设计团队的成员，并就可用的制造替代方案及其相对影响和成本向产品设计师提供建议。产品设计和过程设计是同时且相互依赖的活动。可以修改产品以满足加工要求，以降低制造成本。关于确定影响设备功能/限制，公差，材料选择和过程控制的设计特征，可生产性工程师相对于所需功能优化了最低的产品设计成本。设计团队可以指定对现有或购买的设备或工具的修改，或者提供用于购买或开发新设备或工具的设计标准。