質量功能展開在某飛行器總體設計中的應用研究

王鵬+邢柳+顧鑫

摘要：本文針對小型通用空間飛行器平臺研制中面臨的問題，應用質量功能展開技術將多方面的顧客需求逐步轉換為總體技術特性、分系統功能特性、關鍵技術，有效提高了小型通用空間飛行器平臺的設計質量。

Abstract： Quality function deployment is applied to solve the problem in developing small space vehicle， by transforming the Voice of Custom into the technical characteristic and the key technology. It can greatly inhance the quality of the resolution of small space vehicle.

關鍵詞：空間飛行器；質量功能展開；顧客需求

Key words： space vehicle；quality function deployment；voice of customer

中圖分類號：E926.399 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）01-0111-04

0 引言

質量功能展開（Quality Function Deployment，QFD）是一種直觀地對客戶需求進行分析、轉換和展開的分析方法。通過一系列矩陣式圖形進行權重計算和相關分析，對多因素進行系統展開和綜合權衡，對客戶需求的分解和轉換，把客戶需求通過設計要求、零件要求、工藝要求、生產要求等依次覆蓋到產品的開發過程[1]。最終實現由客戶需求為引導的產品開發過程，能夠有效提高產品設計質量。

近年來，隨著空間碎片清除、在軌服務等空間新技術驗證的需求不斷增加，研制小型通用空間飛行器平臺的需求也變得越來越迫切[2]。但是由于此類飛行器的用戶需求多、技術難度大、創新性強，因此在總體設計上往往難以兼顧多方要求，任務適應性不強。

本文針對小型通用空間飛行器平臺總體設計中遇到的問題，應用QFD方法將多方的用戶需求轉化為定量的技術特性，構建多層次質量屋，明確關鍵技術特性，有效提高了設計質量。

1 QFD分解步驟和流程設計

在某小型通用空間飛行器平臺總體方案設計中，針對多維度的客戶需求及任務特性，將質量功能展開流程確定為四級，包括需求分析屋、總體方案展開屋、分系統方案展開屋、關鍵技術展開屋[3]。通過建立四個層級的質量屋，確定了某小型通用空間飛行器平臺總體技術特性、分系統功能特性、項目關鍵技術；同時將質量功能展開與項目研制流程的不同階段緊密結合，明確了不同設計階段的研制工作重點和關鍵技術難點，并制定了相應的解決措施。

2 基于QFD的某飛行器總體設計

2.1 顧客需求識別及分析

某小型通用空間飛行器平臺主要用于驗證空間碎片清除、在軌服務、新技術科學試驗載荷等空間新技術，必須滿足驗證關鍵技術、降低研制風險、降低研制投入資源等基本的客戶需求，此外還需要滿足小型化、輕質化、通用化等潛在客戶需求。利用Kano分析對得到的顧客需求進行識別和分析，明確了基本需求、期望需求和興奮需求，并進行了重要度綜合評分。

2.2 QFD一級展開

在明確了客戶需求后，由專家提出了該小型通用空間飛行器平臺的14項技術特性及其目標值，然后確定了客戶需求和技術特性之間的相關程度，建立了相關關系矩陣，此外還建立了技術特性的自相關關系矩陣，明確了技術特性的重要度和技術特性的難度。

技術重要度是由客戶需求重要度和相關關系評分來確定的，其相關關系矩陣rij如下所示：

rij=9 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 09 9 3 0 0 3 0 0 0 0 0 3 3 00 0 3 3 0 0 0 0 9 0 0 0 9 09 9 3 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 00 0 9 3 0 0 0 0 0 0 0 0 9 30 0 1 0 0 9 0 0 0 1 3 0 0 30 0 0 3 9 0 0 3 0 0 0 0 0 00 3 0 0 0 0 0 0 0 9 9 3 0 00 0 3 9 0 0 0 3 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 3 0 0 9 0 1 3 9 00 0 9 0 0 0 0 0 9 0 0 0 9 09 9 9 1 0 3 9 9 0 3 0 3 3 00 0 0 0 0 0 0 0 1 3 0 3 0 90 0 3 3 9 9 9 0 0 0 0 0 3 00 0 3 3 9 9 9 0 0 0 0 0 3 0

第j項技術特性的重要度Zj的計算公式為：

Zj=Wirij（j=1 2… n）

其中，Wi為第i項客戶需求的重要度評分，rij為上述矩陣中第i項客戶需求和第j項技術特性的關系度，m為客戶需求總數，n為設計特性總數。對于本項目，m=15，n=14。通過計算，得到了技術特性的重要度。

技術特性的難度表示達到各個技術特性目標值的困難程度，用數字1-5表示，數字越大，則難度越大。通過專家綜合評判，得到了技術特性的難度。

在上述分析的基礎上，得到了小型通用空間飛行器平臺的一級質量屋，見圖2。此外，分別對小型通用空間飛行器平臺改進前（目前水平）、改進后（預期水平）以及國內外先進水平的市場競爭能力和技術競爭能力進行了打分，計算出市場競爭能力指數M、技術競爭能力指數T、綜合競爭能力指數C。通過分析可以看出，預計改進設計后，小型通用空間飛行器平臺的市場競爭能力和技術競爭能力均能接近國內外先進水平，具備較好的綜合競爭力。

2.3 QFD二級展開

根據功能分析結果，細化了某小型通用空間飛行器平臺的功能特，將一級質量屋中重要的設計特性作為質量屋的左墻，將系統功能特性作為質量屋的天花板，開展相關性分析，確定功能特性的重要程度，建立了二級質量屋（圖3）。

2.4 QFD三級展開

將二級質量功能展開的結果作為初步設計的重要依據，進一步開展三級質量功能展開。根據分析結果，小型通用空間飛行器平臺由控制系統、測控通信系統、動力系統、電源系統、結構系統等分系統組成，根據總體功能特性的分析結果，確定了各分系統技術方案。根據分系統技術方案，開展三級質量功能展開，將二級質量屋中的功能特性作為質量屋的左墻，將分系統技術方案作為質量屋的天花板，并開展了相關性分析，確定其重要程度。（圖4）

2.5 QFD四級展開

根據分系統技術方案分析結果，確定了各分系統關鍵技術項目。根據分系統關鍵技術項目，開展四級質量功能展開，將三級質量屋中的分系統技術方案作為質量屋的左墻，將分系統關鍵技術作為質量屋的天花板，開展相關性分析，確定關鍵技術的重要程度。（圖5）

3 結束語

本項目以顧客需求為導向，使用質量功能展開技術，通過從顧客需求到關鍵技術特性、從關鍵技術特性到功能特性、從功能特性到分系統方案、從分系統方案到關鍵技術四個層次的QFD展開，完成了某小型通用空間飛行器平臺的總體設計。飛行器總體性能滿足客戶需求，縮短研制周期5個月并節約設計成本150萬元。

參考文獻：

[1]熊偉.質量功能展開-理論與方法[M].北京：科學出版社，2012：7-9.

[2]李怡勇，李智，沈懷榮.臨近空間飛行器發展與應用分析[J].裝備指揮技術學院學報，2008（4）：63-64.

[3]沈墩彪，沈迪，賀平.基于QFD的作戰部隊演練任務需求分析[J].指揮控制與仿真，2005（4）：68.endprint