基于質量功能配置法的產品開發研究

　　摘要：QFD是一個實踐全面質量管理的重要工具，可以引導其它質量工具或方法的有效使用。將QFD應用于產品開發過程中，通過將用戶要求的質量逐步轉化為生產要求的質量，從而保證了企業最終能生產出符合市場需要的產品。
　　關鍵詞：QFD；產品開發；質量
　　當前，對于企業來說，質量的定義己經發生根本性的轉變，即從“滿足設計要求”轉變為“滿足顧客需求”，如何保證產品概念設計階段的質量，使產品設計始終不偏離顧客需求，己經成為現階段設計人員必須面對的問題。由此產生客戶驅動的產品開發方法，其中又以質量功能配置（Quality Function Deployment，QFD）的方法使用最為廣泛。
　　
　　一、QFD簡介
　　
　　日本學者Mitsubishi在1972年提出了QFD理論，將產品設計看作一個自頂向下瀑布式的分解過程，它從保證產品質量的角度出發進行產品設計，將實施質量保證的措施貫穿于產品設計的始終，QFD理論是進行并行設計的有效支持理論。實施QFD技術后，企業受到效益是巨大的。例如豐田公司使用QFD系統，從1979年10月到1984年4月，開發新的集裝箱車輛起動費用累計降低61%，產品開發周期（上市的時間）減少1/3。
　　QFD的核心內容是需求轉換，采用的是質量屋（House of Quality）形式，它是一種直觀的矩陣框架表達形式，是QFD 方法的工具。建立質量屋的基本框架，給以輸入信息，通過分析評價得到輸出信息，從而實現一種需求轉換。
　　
　　通常的質量屋如圖1所示，其由以下幾個廣義矩陣部分組成：
　　左墻是WHATS矩陣，表示用戶要求質量是什么、排出相對優先級；
　　天花板是工程特性清單，稱為HOWS矩陣，表示針對需求怎樣去做；
　　屋頂是工程特征相互關系矩陣；
　　房間是顧客要求與工程特征相關關系，表示WHATS項與HOWS各項目的關聯關系；
　　右墻是競爭性或可行性分析比較，用來估價市場上的相對競爭力。
　　地下室是技術和成本評估矩陣，表示HOWS項的組織度或技術成本評價情況；用來確定系統各元素中能提供最大效益的資源，它是利用相對優先級與工程難度等來確定的。
　　
　　二、基于QFD的產品開發流程
　　
　　一般的產品開發過程包括規劃階段、零部件階段、工藝設計階段和生產階段。在應用QFD方法時要先建立各階段的質量屋，再進行需求變換，最后形成明確的生產要求，從而完成產品開發的質量功能配置的全過程。應用質量屋開發產品的流程如圖2所示。
　　
　　（一）產品規劃階段質量屋
　　該質量屋是從顧客需求向關鍵產品特征的配置過程，即產品規劃決策過程，因此這個質量屋的配置質量是最為重要的，見圖2（a）。
　　第一部分是一個若干行一列的列陣，此列陣所反映的內容是用戶對產品的各種需求（WHATS項）。顧客的需求是各種各樣的，此項矩陣的建立應盡量充分、準確和合理，否則將導致后續的所有需求變換工作失真。就顧客的要求而言，亦有主次、輕重之分，QFD方法中對此的處理是：對顧客的各項需求給以權重因子以便進行排序，定義權重因子的總和為100％。
　　第二部分是一個一行若干列的行矩陣，是用來描述對應于顧客需求的工程特征要求（HOWS項），即有什么樣的顧客需求就應有什么樣的工程特征要求來對應保證。這種對應是多相關性的，顧客的某種需求可能對應著若干項工程特征要求，若干種工程特征要求有機結合才能滿足某種顧客需求項。反過來講，某種工程特征也可以同時滿足若干項顧客的需求。工程特征要求是顧客需求的映射變換結果。這一階段的HOWS項將作為下一階段質量屋的WHATS項。
　　第三部分稱為質量屋的屋頂，在數學上是一個三角形矩陣，它表示的是工程特征之間的相關關系。在QFD技術中以三種形式來定性地描述工程特征之間的相關影響關系。
　　第四部分是一個關系矩陣，該矩陣的行數與第一部分相同，列數與第二部分相同。表示各個工程特征項與各個幣場顧客需求項的相互關系。
　　關系矩陣的項值X是通過專家打分的方法得到的，因此可以定量地表示出質量要素的重要度。其計算方法如下：
　　
　　根據上式結果就可以得到按權數大小排列的質量要素的重要度。
　　第五部分是一個產品可行性評價矩陣，又稱為市場評估矩陣，其行數與顧客需求矩陣相同，列數可以是一列，其中的內容表示要開發的產品針對各項顧客需求的競爭能力估價值。同時可以引人若干個市場上同類產品作為競爭對象進行比較，以判斷產品的市場競爭力，由此在產品開發初期找出不足以進行調整改進。
　　第六部分是產品規劃階段的技術和成本評估矩陣，其行列數與工程特征矩陣相對應，其中要建立的內容是各項工程特征的技術和成本評價數據，同時也可以建立若干個同類產品的相對應的數據信息進行分析對比，提出改進措施。
　　這六個部分的矩陣構造完成后便形成了產品規劃階段的質量屋，這個質量屋的基本輸入是市場顧客需求，針對需求的對策是一組工程特征需求，從而進行了需求變換。通過變換將市場顧客對產品的相對離散和模糊的需求變換為明確的工程特征要求。
　　在這一過程中會不可避免地產生各種矛盾沖突如質量和成本的沖突，功能間的沖突等；有工程特征間技術上的矛盾關系；還有與同類產品對比而產生的競爭力和技術成本的不協調問題等等。對復雜的問題可以采用計算機輔助QFD過程。
　?。ǘ┝悴考A段質量屋
　　零部件設計階段的質量屋的最終輸出是能保證實現工程特征要求的零部件特征要求。利用前一階段定義的技術需求，從多個設計方案中選擇一個最佳的方案，并通過零件配置矩陣將其轉換為關鍵的零件特征。見圖2（b）。
　　此階段質量屬的輸入項“系統設計質量”（WHATS項）是上一階段產生的工程特征要求列陣。實現工程特征要求的對策是若干項零部件特征（HOWS項）。屋頂部分表示的是各種零部件特征間的相關性。同樣，在工程特征要求矩陣和零部件特征矩陣之間存在的關系矩陣II表示相互關系。右墻是可行性評價矩陣，表示零部件特征對應于工程特征要求的可行性評價。地下室是技術評價矩陣，針對各項零部件特征進行技術和成本分析。
　　（三）工藝流程設計階段質量屋
　　為實現零部件特征要求，則要進行工藝規劃設計，在QFD方法進程中對應的是工藝規劃階段質量屋的建立。該階段的質量屋的內容如圖2（c）所示，質量屋的輸入是零部件特征要求，輸出是制造工藝特征要求HOWS項。
　　（四）生產階段質量屋
　　為滿足制造工藝特征要求，要有生產計劃安排以形成明確的生產要求，對應地建立QFD的生產計劃階段的質量屋，如圖2（d）中所示。此階段質量屋的輸入是產品的制造工藝特征要求，為實現制造工藝特征要求則要安排生產計劃，生產計劃階段質量屋的輸出就是生產要求信息。
　　
　　三、QFD和其它質量保證方法的關系
　　
　　統計過程控制（SPC）、實驗設計（DOE/TAGUCHI）方法、故障模式和效應分析（FMEA）方法對于提高產品的質量都是極為重要的。QFD有助于制造企業規劃這些質量保證方法的有效應用，即把它們應用到對顧客來說最為重要的問題上。
　　QFD的目的是使產品開發面向顧客需求，極大地滿足顧客需求；而FMEA方法是在產品和過程的開發階段減小風險提高可靠性的一種有效方法；采用統計方法設計實驗可以幫助設計者找到一些可控因素的參數設定。
　　
　　四、QFD的發展趨勢
　　
　　隨著QFD的日趨完善和計算機技術、信息技術等其它相關支撐技術的發展，QFD呈現以下發展趨勢：
　?。ㄒ唬┲悄芑?、集成化計算輔助QFD應用環境的出現
　　在QFD的配置過程中，需要大量的輸入信息，這些輸入信息在許多情況下是人為的判斷、認識等，常常是模糊的；而處理模糊的知識正是模糊集理論的“專長”，所以模糊集理論在QFD的配置過程中大有用武之地。QFD與FMEA（故障模式和效應分析）、DFM/A（面向制造/裝配的設計）、SPC（統計過程控制）這些工具有效地結合起來，將會發揮更大的作用。
　?。ǘ㏎FD的應用領域不斷拓寬
　　盡管QFD主要是針對產品開發而提出來的，但人們已將QFD成功地應用于軟件開發等領域中。隨著QFD的不斷發展，其應用領域必將不斷地拓寬。
　　（三）QFD的標準化、規范化
　　盡管QFD是一種柔性很大的方法。但是，隨著QFD的日趨成熟和其應用的不斷深入，有必要對其中某些共性的東西加以標準化、規范化。
　　
　　參考文獻：
　　
　　1、威廉·J·史蒂文森．生產與運作管理(原書第6版)[M]．機械工業出版社，2000．
　　2、邵家駿.質量功能展開[M].機械工業出版社，2004.
　　3、沈維蕾，謝峰等.基于QFD的產品設計開發技術的研究[J].組合機床與自動化加工技術，2004(4).
　　4、許多，戴穎.QFD在教學課程設計中的應用[J].世界標準化與質量管理，2005(11).
　　（作者單位：中國礦業大學管理學院）
　　“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文?！?br/>