質量功能展開在滾動軸承質量改進中的應用

呂鋒，羅天宇，姜科

(河南科技大學 機電工程學院，河南 洛陽 471003)

滾動軸承是軸和其他旋轉部件的重要支承[1]，對設備的正常運行起著至關重要的作用。為保證產品滿足顧客要求，必須尋找一種可以系統分析顧客需求的方法，實施根源上的質量改進，從而徹底解決軸承質量問題。因此，將質量功能展開(Quality Function Deployment，QFD) 理論應用到軸承質量改進中，將顧客需求投射到生產制造過程中，確立過程的關鍵控制點，探索為滿足顧客需求應采取的措施，為提高產品質量水平、增強產品競爭力提供方法。

1 方法原理與基本理論

1.1 質量功能展開

質量功能展開是一種把顧客需求轉化為設計要求、零部件特性、工藝要求、生產要求的多層次演繹分析方法[2]。QFD的核心內容是顧客需求轉換，質量屋是具體實現這種需求轉換的基礎工具[3]。

構建軸承質量改進的質量屋如圖1所示。

圖1 軸承質量改進的質量屋

1.2 層次分析法

層次分析法(Analytical Hierarchy Process，AHP)是美國運籌學家Saaty于20世紀70年代提出的一種系統分析方法[4]，其基本思想是建立梯階層次結構，通過兩兩比較因素的相對重要性，給出相應的比例標度，確定相關因素之間的相對重要序列。

構建軸承質量的顧客需求指標體系，通過兩兩比較顧客需求的相對重要性，建立顧客需求重要度判斷矩陣C

(1)

(2)

將特征向量歸一化后，記為W

W=[w1,w2,…wi,…,wn]T，

(3)

由于對顧客需求重要度判斷矩陣的主觀評定可能存在偏差，應進行一致性檢驗。為此，計算一致性指數CI和隨機一致性比率CR。

(4)

(5)

式中：n為顧客需求重要度判斷矩陣階數；RI為平均隨機一致性指數，取值由顧客需求重要度判斷矩陣階數確定。

如果CR<0.1，則矩陣通過一致性檢驗，判斷矩陣的一致性被接受，wi即為顧客需求重要度;否則需要對顧客需求重要度判斷矩陣進行修正。

應用AHP確定QFD中的顧客需求重要度，既可避免重要度預測與實際情況的不一致性，又可克服比較時的主觀性和不確定性，使結果更具科學性和準確性。

2 軸承質量的顧客需求指標體系建立

顧客需求是進行QFD規劃和決策的重要依據。因此，必須科學地選擇調研對象、調研方法以及對顧客需求的分析方法，以全面準確地獲取顧客需求。文中采用詢問調查及問卷調查2種方式，調研設計、制造、銷售、維修、使用等軸承全生命期內的相關人員和專家。為了有效地分析顧客需求信息，依據GB/T 307.2—2005《滾動軸承 測量和檢測的原則和方法》和GB/T 307.3—2005《滾動軸承 通用技術條件》，以及相關產品標準規定，采用親和圖法[5]將顧客的需求信息分層，建立了包含12個顧客基礎需求的滾動軸承質量顧客需求遞階層次結構，如圖2所示。

圖2 滾動軸承質量顧客需求層次結構圖

3 軸承質量提升的質量功能展開

3.1 基于差異模型的軸承質量顧客需求指標簡化

選取某軸承企業的軸承為質量改進對象，以期使新產品質量能夠與顧客需求相一致。軸承質量的顧客需求指標較多，而現實中顧客可能僅對某幾項需求指標不滿意。因此，采用滿意度的差異模型[6]，簡化處理數據。

(6)

若iv<0，即顧客滿意程度低于期望值，顧客表現為不滿意，則該質量需求指標需要改進；若iv≥0，則不需要改進。通過顧客調研和數據處理，尺寸精度、旋轉精度、游隙等級、振動噪聲水平和油脂5項質量需求指標需要改進。

3.2 軸承質量需求重要度確定

兩兩比較需要改進的5個質量需求指標的相對重要性，以C=|cij|n×n表示由此形成需要改進的軸承質量需求的重要度判斷矩陣。cij表示質量需求i相對于需求j對實現客戶滿意的重要度。

顧客質量需求重要度判斷矩陣元素采用1～9及其倒數的標度方法，其賦值準則見表1。

將顧客質量需求指標兩兩相比，通過評定建立顧客質量需求重要度判斷矩陣。

表1 顧客需求矩陣賦值及其意義

應用AHP法，得到質量需求指標重要度見表2,一致性檢驗結果為λmax=5，CI=0，RI=1.12，CR=0<0.1。

表2 指標重要度

3.3 市場競爭能力評估

市場競爭能力指數為

式中:Mi為市場競爭能力評分(1 代表無競爭能力；2 代表競爭能力低下；3 代表沒有競爭優勢；4 代表有一定的優勢；5 代表有較大的優勢)。

通過對國內和國際市場上同類軸承與公司目標產品進行水平比較，對改進前、后產品和競爭對手產品的市場競爭力進行評定，結果見表3。

3.4 實現顧客需求的技術措施及技術競爭性評估

考慮到能夠影響軸承質量高低的要素，結合本企業特點，選取了工藝參數設定、裝配質量、清洗質量、設備穩定性、油脂成分用量、現場控制能力6個技術措施。同時根據顧客對軸承的質量需求與技術措施的關聯程度，由QFD小組的專家根據實踐經驗經打分得到關系矩陣為

表3 市場競爭能力分析表

其中，rik表示第i個質量需求和第k個技術措施之間的關系，并用{9,7,5,3,1,0}分別代表{強相關，較強相關，相關，較弱相關，弱相關，不相關}；8，6，4，2代表的關聯程度介于各自相鄰的2個分值代表的相關程度之間。

各個技術措施的相對重要度為

技術競爭力指數為

式中：Tk為各技術措施的競爭能力評分(1 代表技術水平低下；2 代表一般；3 代表行業先進水平；4 代表國內先進水平；5 代表國際先進水平)；m為技術措施的數目。

3.5 技術措施之間的相關關系確定

QFD 中以正相關、不相關和負相關3種形式定性描述技術措施之間的相互關系，并用○表示正相關，×表示負相關。目的是使QFD小組可直觀地看出負相關的技術措施，避免某項技術措施的實施對其他技術措施產生負面影響。文中的技術措施之間無負相關關系，質量屋屋頂可裁減簡化。軸承質量改進的簡化質量屋見表4。

表4 滾動軸承質量改進的簡化質量屋

由表4可知，改進前企業軸承技術競爭能力指數僅0.43，改進后技術競爭能力指數提升至0.78，高于國內同類產品的0.73，處于國內領先地位。

3.6 具體改進措施

依據各項技術措施的重要度(表4)，為滿足顧客質量需求，應著重從以下方面進行改進：

1)增強質量控制意識，應用科學的方法對生產現場的人、機、料、法、環等生產要素，進行有效的計劃、組織、協調、控制和檢測，使其處于良好的狀態；

2)改善裝配環境，提高裝配工的裝配水平和熟練程度，控制產品不良率；

3)工藝參數必須依據顧客需求和國家標準，由技術部門科學嚴格地制定，控制尺寸、旋轉偏差以及其他技術條件；

4)保證生產設備性能穩定，及時對機床進行調整，消除偏差；

5)合套前、后對軸承進行徹底清洗，清洗液定期過濾，及時更換；

6)應用高質量的油脂。

4 結束語

基于QFD方法深入挖掘顧客對滾動軸承質量需求，引入AHP法，對顧客需求重要度的確定進行有效修正，借助于質量屋模型對顧客的質量需求進行轉化，同時結合企業的特點，提出了為滿足顧客的質量需求，企業應采取具體的改進措施，為提高軸承產品質量，提升顧客滿意度提供了一種理論方法。