质量功能展开

质量管理学第五章 质量功能展开质量功能展开(Quality Function Deployment, QFD)是一种立足于在产品开发过程中最大限度地满足顾客需求的系统化、用户驱动式的质量保证与改进方法。它于七十年代初起源于日本，由日本东京技术学院的Shigeru Mizuno博士提出。进入八十年代以后逐步得到欧美各发达国家的重视并得到广泛应用。为了保证产品能为顾客所接受，一个组织（企业）必须认真研究和分析顾客的需求，将顾客的需求转化为可以进行和实施产品设计的质量特性。因为产品质量可以用多种质量特性，比如物理特性、性能特性、经济特性、使用特性等来体现，只有将这些特性落实到产品的研制和生产的整个过程中，最终转换成产品特征，才能真正体现顾客提出的需求。QFD要求产品承制者在听取顾客对产品的意见和需求后，通过合适的方法和措施将顾客需求进行量化，采用工程计算的方法将其一步步地展开，将顾客需求落实到产品的研制和生产的整个过程中，从而最终在研制的产品中体现顾客的需求，同时在实现顾客的需求过程中，帮助企业各职能部门制定出相应的技术要求和措施，使他们之间能够协调一致的工作。QFD是在产品策划和设计阶段就实施质量保证与改进的一种有效的方法，能够以最快的速度、最低的成本和优良的质量满足顾客的最大需求，已成为组织（企业）进行全面质量管理的重要工具和实施产品质量改进有效的工具。由于强调从产品设计的初期就同时考虑质量保证与改进的要求及其实施措施，QFD被认为是先进生产模式及并行工程(Concurrent Engineering, CE)环境下质量保证与改进的最热门研究领域及CE环境下面向质量设计(Design For Quality, DFQ)的最有力工具，对企业提高产品质量、缩短开发周期、降低生产成本和增加顾客的满意程度有极大的帮助。丰田公司于70年代采用了QFD以后，取得了巨大的经济效益，其新产品开发成本下降了61%，开发周期缩短了1/3，产品质量也得到了相应的改进。世界上著名的公司如福特公司、通用汽车公司、克莱思勒公司、惠普公司、麦道公司、施乐公司、电报电话公司、国际数字设备公司及加拿大的通用汽车公司等也都相继采用了QFD。从QFD的产生到现在二十年来，其应用已涉及汽车、家用电器、服装、集成电路、合成橡胶、建筑设备、农业机械、船舶、自动购货系统、软件开发、教育、医疗等各个领域。3.1 质量功能展开原理目前尚一个没有统一的QFD定义。但对QFD的一些认识是共同的。例如：一、 QFD的定义1. 将用户的要求变换成代用特性，确定产品的设计质量，然后经过各功能部件的质量，从而至各部分的质量和工序要素，对其中的关系进行系统地展开。2. QFD的最显著的特点是要求企业不断地倾听顾客的意见和需求，并通过合适的方法、采取适当的措施在产品形成的全过程中予以体现这些需求。3. QFD是在实现顾客需求的过程中，帮助在产品形成过程中所涉及到的企业各职能部门制订出各自相应的技术要求的实施措施，并使各职能部门协同地工作，共同采取措施保证和提高产品质量。4. QFD的应用涉及了产品形成全过程的各个阶段，尤其是产品的设计和生产规划阶段。被认为是一种在产品开发阶段进行质量保证的方法。总之，QFD从质量的保证和不断提高的角度出发，通过一定的市场调查方法获取顾客需求，并采用矩阵图解法和质量屋的方法将顾客的需求分解到产品开发的各个过程和各个职能部门中去，以实现对各职能部门和各个过程工作的协调和统一部署，使它们能够共同努力、一起采取措施，最终保证产品质量，使设计和制造的产品能真正满足顾客的需求。故QFD是一种由顾客需求所驱动的产品开发管理方法。二、 QFD瀑布式分解模型图5-1 典型的QFD瀑布式分解模型示意图调查和分析顾客需求是QFD的最初输入，而产品是最终的输出。这种输出是由使用他们的顾客的满意度确定的，并取决于形成及支持他们的过程的效果。由此可以看出，正确理解顾客需求对于实施QFD是十分重要的。顾客需求确定之后，采用科学、实用的工具和方法，将顾客需求一步步地分解展开，分别转换成产品的技术需求等，并最终确定出产品质量控制办法。相关矩阵（也称质量屋）是实施QFD展开的基本工具，瀑布式分解模型则是QFD的展开方式和整体实施思想的描述。图5-1是一个由4个质量屋矩阵组成的典型QFD瀑布式分解模型。实施QFD的关键是获取顾客需求并将顾客需求分解到产品形成的各个过程，将顾客需求转换成产品开发过程具体的技术要求和质量控制要求。通过对这些技术和质量控制要求的实现来满足顾客的需求。因此，严格地说，QFD是一种思想，一种产品开发管理和质量保证与改进的方法论。对于如何将顾客需求一步一步地分解和配置到产品开发的各个过程中，需要采用QFD瀑布式分解模型。但是，针对具体的产品和实例，没有固定的模式和分解模型，可以根据不同目的按照不同路线、模式和分解模型进行分解和配置。下面是几种典型的QFD瀑布式分解模型。1. 按顾客需求产品技术需求关键零件特性关键工序关键工艺及质量控制参数将顾客需求，分解为4个质量屋矩阵，如图5-1所示；2. 按顾客需求供应商详细技术要求系统详细技术要求子系统详细技术要求制造过程详细技术要求零件详细技术要求，分解为5个质量屋矩阵； 3. 按顾客需求技术需求(重要、困难和新的产品性能技术要求）子系统/零部件特性(重要、困难和新的子系统/零部件技术要求)制造过程需求(重要、困难和新的制造过程技术要求)统计过程控制(重要、困难和新的过程控制参数)，分解为5个质量屋矩阵；4. 按顾客需求工程技术特性应用技术制造过程步骤制造过程质量控制步骤在线统计过程控制成品的技术特性，分解为6个质量屋矩阵。下面以图5-1所示的QFD瀑布式分解模型为例进一步说明QFD的分解步骤和过程。三、 QFD的分解步骤顾客需求是QFD最基本的输入。顾客需求的获取是QFD实施中最关键也是最困难的工作。要通过各种先进的方法、手段和渠道搜集、分析和整理顾客的各种需求，并采用数学的方式加以描述。之后，进一步采用质量屋矩阵的形式，将顾客需求逐步展开，分层地转换为产品的技术需求、关键零件特性、关键工艺步骤和质量控制方法。在展开过程中，上一步的输出是下一步的输入，构成瀑布式分解过程。QFD从顾客需求开始，经过4个阶段，即4步分解，用4个质量屋矩阵产品规划矩阵、零件规划矩阵、工艺规划矩阵和工艺/质量控制矩阵，将顾客的需求配置到产品开发的整个过程。1. 确定顾客的需求由市场研究人员选择合理的顾客对象，利用各种方法和手段，通过市场调查，全面收集顾客对产品的种种需求，然后将其总结、整理并分类，得到正确、全面的顾客需求以及各种需求的权重(相对重要程度)。在确定顾客需求时应避免主观想象，注意全面性和真实性。2. 产品规划产品规划矩阵的构造在QFD中非常重要，Shewart指出，满足顾客需求的第一步是尽可能准确地将顾客需求转换成为通过制造能满足这些需求的物理特性。产品规划的主要任务是将顾客需求转换成设计用的技术特性。通过产品规划矩阵，将顾客需求转换为产品的技术需求，也就是产品的最终技术性能特征，并根据顾客需求的竞争性评估和技术需求的竞争性评估，确定各个技术需求的目标值。QFD具体在产品规划过程要完成下列一些任务：l 完成从顾客需求到技术需求的转换；l 从顾客的角度对市场上同类产品进行评估；l 从技术的角度对市场上同类产品进行评估；l 确定顾客需求和技术需求的关系及相关程度；l 分析并确定各技术需求相互之间制约关系；l 确定各技术需求的目标值。3. 产品设计方案确定依据上一步所确定的产品技术需求目标值，进行产品的概念设计和初步设计，并优选出一个最佳的产品整体设计方案。这些工作主要由产品设计部门及其工作人员负责，产品生命周期中其它各环节、各部门的人员共同参与，协同工作。4. 零件规划基于优选出的产品整体设计方案，并按照在产品规划矩阵所确定的产品技术需求，确定对产品整体组成有重要影响的关键部件/子系统及零件的特性，利用失效模型及效应分析(FMEA)、故障树分析(FTA)等方法对产品可能存在的故障及质量问题进行分析，以便采取预防措施。5. 零件设计及工艺过程设计根据零件规划中所确定的关键零件的特性及已完成的产品初步设计结果等，进行产品的详细设计，完成产品各部件/子系统及零件的设计工作，选择好工艺实施方案，完成产品工艺过程设计，包括制造工艺和装配工艺。6. 工艺规划通过工艺规划矩阵，确定为保证实现关键产品特征和零部件特征所必须给以保证的关键工艺步骤及其特征，即从产品及其零部件的全部工序中选择和确定出对实现零部件特征具有重要作用或影响的关键工序，确定其关键程度。7. 工艺/质量控制通过工艺/质量控制矩阵，将关键零件特性所对应的关键工序及工艺参数转换为具体的工艺/质量控制方法，包括控制参数、控制点、样本容量及检验方法等。四、 QFD的应用QFD的实施和应用也是一个符合PDCA循环的过程。为了有效地应用QFD，必须按照PDCA循环的方法，认真解决好以下六方面的问题。1. 顾客需求的获得是否能够及时地获取顾客需求即用户呼声(Voice of Customer, VOC)以及所获取顾客需求是否全面、详尽、真实，是成功实施和应用QFD的基础。如果不能及时地获取需的顾客需求或所获取顾客需求欠全面、详尽、真实，很难想象采用QFD进行质量管理的效果会好。必须采用科学的方法指导VOC的获取和信息分析。功能分析法(Function Analysis, FA)、KJ法、因果图的方法、排列图的方法以及调查表和分法等都是广泛用于顾客需求信息获取和分析的有效方法。VOC获取后，如存在矛盾和冲突，需要通过合理的分析与综合，对矛盾和冲突进行仲裁、解决。具体的方法有专家仲裁、模糊分析和人工神经网络等。2. 确定瀑布分解模型针对具体的产品和实例，并根据其质量控制要求，确定出它QFD的瀑布分解模型。QFD瀑布分解模型是反映产品或实例的质量功能展开的整体规划，直接决定和指导着QFD的实施方案，并影响着QFD的应用效果。在设计和确定QFD的分解模型时，必须从产品质量控制的整体出发，对于质量控制的关键或薄弱环节，在进行瀑布分解模型设计时，可以考虑分解得细一些；反之，对于质量比较有保证的环节，在设计瀑布分解模型时，可以考虑分解得粗一些。具体分解为几个质量屋矩阵，视具体的产品和实例及其对质量控制的要求而定，不能一概而论。3. 质量功能的分解与展开QFD各质量屋相关矩阵的配置，应该是在包括市场、设计、工艺、制造、质量和销售等部门人员的多功能工作小组(Teamwork)的共同参与下协同完成的。矩阵的展开和分解要贯穿于产品开发过程的各个阶段。从QFD及基于QFD的质量控制的角度出发，应首先进行质量功能的展开和分解，进行质量屋的配置，然后进行产品及其零部件的方案设计、工艺过程设计、质量计划的制订等工作。这一点与PDCA循环的方法不矛盾。在产品研制与开发PDCA循环中，质量功能的展开是其计划制订即P环节。在该环节，通过对产品质量要求及现状进行分析，找出质量保证与改进的关键及可能存在的问题；分析影响产品质量的因素，确定出主要原因，并制订相应的对策和执行计划。4. 应用QFD及其质量屋配置，指导产品研制与开发工作质量功能分解与展开完成之后，瀑布分解模型中涉及到的所有环节和工作，应该在QFD及其质量屋配置结果的指导下，开展产品的研制与开发工作。否则，就失去QFD进行质量控制的意义。对于一个具体产品或实例的质量管理，其QFD的分解及质量屋配置结果，是指导该产品研制与开发工作的法规性文件和行动指南，该产品的一切设计、制造工作，应以它的QFD分解及其质量屋的配置结果为依据。5. 基于QFD及其质量屋配置，监控产品研制与开发工作依据QFD的分解及其质量屋的配置，对产品研制与开发工作进行监控。检查这些工作是否按QFD的分解及其质量屋的配置结果进行实施。寻找并发现执行过程中的问题。问题将可能涉及两个主要方面，一是产品的研制与开发人员，没有按照QFD的分解及其质量屋的配置开展工作；二是在产品的设计和制造过程中，由于对质量管理认识的提高、设计和制造能力的提高，或者设计制造质量管理水平的变化等，使得当初所做的QFD的分解及其质量屋的配置已不再适合企业的现状。这时，必须及时对QFD的分解及其质量屋的配置进行实时优化、调整。6. 改进对存在的问题进行深入的剖析，确定原因，制订措施。在此基础上，对QFD的分解及其质量屋的配置结果进行改进。通过改进，使产品质量持续提高，使质量控制水平不断提高。3.2 质量屋质量屋(House of Quality, HOQ) 的概念是由美国学者J. R. Hauser和Don Clausing在1988年提出的。质量屋为将顾客需求转换为产品技术需求以及进一步将产品技术需求转换为关键零件特性、将关键零件特性转换为关键工艺步骤和将关键工艺步骤转换为关键工艺/质量控制参数等QFD的一系列瀑布式的分解提供了一个基本工具。一、 质量屋结构质量屋结构如图5-2所示，一个完整的质量屋包括6个部分，即顾客需求、技术需求、关系矩阵、竞争分析、屋顶和技术评估。竞争分析和技术评估又都由若干项组成。在实际应用中，视具体要求的不同，质量屋结构可能会略有不同。例如，有的时候，可能不设置屋顶；有的时候，竞争分析和技术评估这两部分的组成项目会有所增删等。1. 顾客需求及其需求类型，即质量屋的“什么(What)”。各项顾客需求可简单地采用图示列表的方式，将顾客需求1、顾客需求2、顾客需求nc，填入质量屋中。也可采用类似于分层式调查表的方式，或采用树图表示，见图5-5和表5-4。竞争分析屋顶 技术需求产品特性1产品特性2产品特性3产品特性4产品特性np企业A企业B本企业U目标T改进比例Ri销售考虑Si重要程度 Ii绝对权重Wai相对权重Wi顾客需求KANO顾客需求1R11r12r13r14r1,np顾客需求2R21r22r23r24r2,np顾客需求3R31r32r33r34r3,np顾客需求4r41r42r43r44r4,np顾客需求ncrnc,1rnc,2rnc,3rnc,4rnc,np技术评估企业A关系矩阵企业B本企业技术指标值重要程度Taj相对重要程度Tj注： 1) 关系矩阵一般用“、和”表示，它们分别对应数字“9，3和1”，没有表示无关系，对应数字0； 2) 销售考虑用“和”表示，“”表示强销售考虑；“”表示可能销售考虑，没有表示不是销售考虑。分别用对应数字1.5,1.2和1.0。图5-2 质量屋结构形式示意图KANO是指顾客需求的性质或类型。KANO一般有三种类型，即基本型、期望型和兴奋型，分别用字符B、O和E表示。KANO的取值及其意义将在第三节做详细说明。2. 技术需求(最终产品特性)，即质量屋的“如何(How)”。技术需求也可采用简单的列表、树图、分层调查表或系统图的方式描述。技术需求是用以满足顾客需求的手段，是由顾客需求推演出的，必须用标准化的形式表述。技术需求可以是一个产品的特性或技术指标，也可以是指产品的零件特性或技术指标，或者是一个零件的关键工序及属性等。根据质量屋用于描述的关系矩阵不同而不同。在图5-1所示的产品规划矩阵中，它是指产品技术需求；同样在图5-1所示的零件规划矩阵中，它是指关键零件特性。3. 关系矩阵，即顾客需求和技术需求之间的相关程度关系矩阵。这是质量屋的本体部分，它用于描述技术需求（产品特性）对各个顾客需求的贡献和影响程度。图5-2所示质量屋关系矩阵可采用数学表达式R= rijnc x np表示。rij是指第j个技术需求（产品特性）对第i个顾客需求的贡献和影响程度。rij的取值可以是数值域0，1内的任何一个数值，或从0，1，3，9中取值。取值越大，说明第j个技术需求（产品特性）对第i个顾客需求的贡献和影响程度越大；反之，越小。4. 竞争分析，站在顾客的角度，对本企业的产品和市场上其它竞争者的产品在满足顾客需求方面进行评估。(1) 本企业及其它企业情况主要用于描述产品的提供商在多在的程度上满足了所列的各项顾客需求。企业A、企业B等是指这些企业当前的产品在多在程度上满足了那些顾客需求。本企业U则是对本企业产品在这方面的评价。可以采用折线图的方式，将各企业相对于所有各项顾客需求的取值连接成一条折线，以便直观比较各企业的竞争力，尤其是本企业相对于其它企业的竞争力。(2) 未来的改进目标通过与市场上其它企业的产品进行分析、比较，分析各企业的产品满足顾客需求的程度，并对本企业的现状进行深入剖析，在充分考虑和尊重顾客需求的前提下，设计和确定出本企业产品未来的改进目标。确定的目标在激烈的市场要有竞争力。(3) 改进比例改进比例Ri是改进目标Ti 与本企业现状Ui之比。(4) 销售考虑销售考虑Si用于评价产品的改进对销售情况的影响。例如，我们可以用1.5，1.2，1.0来描述销售考虑Si。当Si=1.5时，指产品的改进对销售量的提高影响显著；当Si=1.2时，指产品的改进对销售量的提高影响中等；当Si=1.0时，指产品的改进对销售量的提高无影响。质量的改进必须考虑其经济性问题。如果我们要改进某一特性，以更好地满足这一顾客需求，改进之后，产品的销售量会不会有所提高，究竟能提高多少值得认真考虑。偏面地追求质量至善论是不正确的。(5) 重要程度顾客需求的重要程度Ii是指按各顾客需求的重要性进行排队而得到的一个数值。该值越大，说明该项需求对于顾客具有越重要的价值；反之，则重要程度越低。(6) 绝对权重绝对权重Iai是改进比例Ri、重要程度Ii及销售考虑Si之积，是各项顾客需求的绝对计分。通过这个计分，提供了一个定量评价顾客需求的等级或排序。(7) 相对权重为了清楚地反映各顾客需求的排序情况，采用相对权重Ii的计分方法，即(Iai /Iai)100 %。5. 技术需求相关关系矩阵，质量屋的屋项。技术需求相关关系矩阵主要用于反映一种技术需求如产品特性对其它产品特性的影响。它呈三角形，又位于质量屋的上方，故被称为质量屋的屋顶。例如，在图5-2中，若某一零件特性i与另一零件特性j之间存在一种制约关系，即如果提高零件特性i指标，零件特性j指标必然下降；反之，亦然。我们可以用一个符号如X来表示这种情况，并称之为负相关。若某一零件特性i与另一零件特性j之间存在一种促进关系，即如果提高零件特性i指标，零件特性j指标必然是跟着提高；反之，亦然。我们可以用一个符号如来表示这种情况，并称之为正相关。我们也可进一步采用不同的符号或数值来描述相关（正相关和负相关）的强弱程度。6. 技术评估，对技术需求进行竞争性评估，确定技术需求的重要度和目标值等(1) 本企业及其它企业情况针对各项技术需求，描述产品的提供商所达到的技术水平或能力。企业A、企业B等是指这些企业针对于各项技术需求，能够达到的技术水平或具有的质量保证能力。本企业U则是对本企业在这方面的评价。可采用折线图的方式，将各企业相对于所有各项技术需求所具有的能力或技术水平的取值连接成一条折线，以便直观评估各企业的技术实力和水平，尤其是本企业相对于其它企业在技术水平和能力上竞争力。(2) 技术指标值具体给出各项技术需求如产品特性的技术指标值。(3) 重要程度Taj对各项技术需求的重要程度进行评估、排队，找出其中的关键项。关键项是指：若该项技术需求得不到保证，将对能否满足顾客需求产生重大消极影响；该项技术需求对整个产品特性具有重要影响；是关键的技术；或是质量保证的薄弱环节等。对确定为关键的技术需求，要采取有效措施，加大质量管理力度，重点予以关注和保证。技术需求的重要程度Taj是指按各技术需求的重要性进行排队而得到的一个数值。该值越大，说明该项需求越关键；反之，则越不关键。Taj是各项技术需求的一个绝对计分。通过这个计分，提供了一个定量评价技术需求的等级或排序。(4) 相对重要程度Tj为了清楚地反映各技术需求的排序情况，采用相对重要程度Tj，即(Taj / Taj )100 %。以上是针对QFD瀑布式分解过程中的第一个质量屋，即产品规划矩阵(图5-2所示)来描述质量屋的结构。对于QFD瀑布式分解过程中的其它配置矩阵，其结构完全相同。所不同的是顾客需求中的顾客已变成了广义的顾客，技术需求也进一步扩展为引伸了其它技术方面的需求，但仍是质量屋中的“什么”和“如何”。这时，QFD瀑布式分解过程中的上一级质量屋，如图5-2中的产品规划矩阵，就变成了其下一级质量屋零件规划矩阵的顾客，相应地，下一级质量屋零件规划矩阵的技术需求也就具体地变为关键零件特性。以此类推。二、 质量屋中参数的配置及计算下面以产品规划矩阵为例说明质量屋中参数的配置及计算。1. 顾客需求及权重首先，对顾客需求按照性能(功能)、可信性(包括可用性、可靠性和维修性等)、安全性、适应性、经济性(设计成本、制造成本和使用成本)和时间性(产品寿命和及时交货)等进行分类，并根据分类结果将获取的顾客需求直接配置至产品规划质量屋中相应的位置。然后，对各需求按相互间的相对重要度进行标定。具体可采用19数字分10个级别标定各需求的重要度。数值越大，说明重要度越高；反之，说明重要度低。2. 技术需求在配置技术需求时，应注意满足以下三个条件：(1) 针对性，即技术需求要针对所配置的顾客需求。(2) 可测量性。为了便于实施对技术需求的控制，技术需求应可测定。(3) 宏观性。技术需求只是为以后的产品设计提供指导和评价准则，而不是具体的产品整体方案设计。对于技术需求，要从宏观上以技术性能的形成来描述。例如，当顾客提出“希望使用的汽车在必要时能立即制动”这一顾客需求时，相应的技术需求应配置为“制动时间”。汽车的制动时间越短，顾客就越满意。又如，当顾客提出“希望产品的使用寿命长”时，对应的技术需求要配置为“使用寿命”。3. 关系矩阵通常采用一组符号来表示顾客需求与技术需求之间的相关程度。例如，用双圆圈来表示“强”相关，用单圆圈来表示“中等”相关，而用三角来表示“弱”相关。顾客需求与技术需求之间的相关程度越强，说明改善技术需求会越强烈地影响到对顾客需求的满足情况。顾客需求与技术需求之间的关系矩阵直观地说明了技术需求是否适当地覆盖了顾客需求。如果关系矩阵中相关符号很少或大部分是“弱”相关符号，则表示技术需求没有足够地满足顾客需求，应对它进行修正。对关系矩阵中的相关符号可以按“强”相关为9、“中等”相关为3、“弱”相关为1，直接配置成数字形式。也可按百分制的形式配置成 0, 1 范围内的小数或用其它方式描述。下式是关系矩阵的数学表示式。其中nc和np分别指的是顾客需求和技术需求的个数，rij(i=1,2,3, nc；j=1,2,3, np)指的是第i个顾客需求与第j个技术需求之间的相关程度值。4. 竞争分析通过对其它企业的情况以及本企业的现状进行分析，并根据顾客需求的重要程度以及对技术需求的影响程度等，确定对每项顾客需求是否要进行技术改进以及改进目标。竞争能力用15五个数字表示，1表示最差，5表示最好。然后根据本企业现状和改进目标计算出对顾客需求的改进程度(比例)，最后，再根据改进程度、重要性等计算出顾客需求的权重(绝对值和百分比)。下面各式是竞争分析配置计算过程中的各项计算用式。改进比例Ri = 改进目标Ti /本企业现状Ui(5-1)绝对权重Iai = 改进比例Ri重要度Ii销售考虑Si(5-2)相对权重Ii= (Iai /Iai)100 %(5-3)i表示顾客需求的编号。5. 技术评估技术评估的配置主要是完成对各技术需求的技术水平及其重要性的计算与评估。其任务之一是通过与相关外企业状况的比较，评估本企业所提出的这些技术需求的现有技术水平；任务之二是利用竞争分析的结果和关系矩阵中的信息，计算各项技术需求的重要程度(绝对值和百分比)，以便作为制定技术需求具体技术指标或参数的依据。技术需求的重要程度按下面两式计算：重要程度Taj的绝对值= rijIi(5-4)重要程度Tj的相对值= (Taj / Taj )100 %(5-5)其中i表示顾客需求的编号，j表示技术需求的编号，rij是关系矩阵值，Ii是顾客需求的权重。6. 屋顶屋顶表示出了各技术需求之间的相互关系，这种关系表现为三种形式：无关系、正相关和负相关。在根据各技术需求重要程度等信息确定产品具体技术参数时，不能只单独、片面地提高重要程度高的产品技术需求的技术参数，还要考虑各技术需求之间的相互影响或制约关系。特别要注意那些负相关的技术需求。负相关的技术需求之间存在着反的作用，提高某一技术需求的技术参数则意味着降低另一技术需求的技术参数或性能。此外，对于那些存在正相关的技术需求，可以只提高其中比较容易实现的技术需求的技术指标或参数。屋顶中的内容不需要计算，一般只是用三角符号表示正相关，用符号X表示负相关，标注到质量屋屋顶的相应项上，作为确定各技术需求具体技术参数的参考信息。3.3 QFD中的顾客需求的获取及整理一、 顾客需求的KANO模型卡诺(Noritaki Kano)博士将顾客需求分为三种类型，即基本型、期望型和兴奋型。这种分类有助于对顾客需求的理解、分析和整理。一般将卡诺所提出的描述顾客需求的质量模型称为KANO模型，如图5-3所示。1. 基本型需求基本需求是顾客认为产品应该具有的基本功能，是不言而喻的，一般情况下顾客不会专门提出，除非顾客近期刚好遇到产品失效等特殊事件，牵涉到这些需求或功能。基本需求作为产品应具有的最基本功能，如果没有得到满足，顾客就会很不满意；相反，当完全满足这些基本需求时，顾客也不会表现出特别满意。例如，汽车发动机在发动时的正常运行就属于基本需求，一般顾客还会专门提出这种需求，因为他们认为这是理所当然的。然而，若汽车不能发动或经常熄火，顾客就会非常生气和不满。2. 期望型需求在市场上顾客经常谈论的通常是期望型需求。期望型需求在产品中实现的越多，顾客就越满意；相反，当不能满足这些期望型需求时，顾客就会不满意。企业要不断调查和研究顾客的这种需求，并通过合适的方法在产品中体现这种需求。如汽车的耗油量和驾驶的舒适程度就属于这种需求。满足的越多，顾客就越满意。3. 兴奋型需求兴奋型需求是指令顾客意想不到的产品特性。如果产品没有提供这类需求，顾客不会不满意，因为他们通常就没有想到这类需求；相反，当产品提供了这类需求时，顾客对产品就会表现出非常地满意。随着时间的推移，兴奋型需求会向期望型和基本型需求转变，因此，为了使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地，应该不断地了解顾客的需求，包括潜在的需求，并在产品设计中体现。二、 顾客需求的获取如前所述，顾客需求的提取是QFD实施过程中最为关键也是最难的一步。顾客需求的提取具体包括顾客需求的确定、各需求的相对重要度的确定以及顾客对市场上同类产品在满足他们需求方面的看法等。顾客需求的获取主要通过市场调查，然后整理和分析而得到。顾客需求提取的一般步骤是：1. 选择调查对象对于新产品，应重点调查与该产品相类似的产品的用户；对于现有产品的更新换代，应重点调查现有产品用户。为了把握调查情报的的分布，有必要对调查对象进行定位，要从地理位置、年龄、性别、收入水平、家庭构成、职业、消费形式等不同的角度细分市场。如果产品是通过不同的途径进入市场的，必须了解批发商、零售业的具体要求，例如什么样的产品好销，怎样才能好销，最近顾客对该类产品有什么意见等等。另外，调查对象要以全部的目标消费者为对象，不能仅以购买产品的用户为对象，这样就无法让未买产品的用户纳入到该产品的消费群中来。2. 进行市场调查，收集情报用户对产品的质量要求用文字表达出来就是原始情报，而提出这些质量要求的用户特征(年龄、性别、职业等)数据就是属性资料。对于现有改进型产品，原始情报的属性资料通过问卷调查、访谈研究或收集用户意见、投诉获得。对于全新的产品，向用户了解这些资料就太困难了，甚至根本不可能。这时就要采用一些特殊的技术来达到要求。常用的做法之一是不直接询问顾客，而是通过定点拍摄顾客行动等各种方法，分析调查结果，得出潜在的顾客消费需求。市场调查的基本方法有两大类，一类是向用户直接了解的问卷调查和访谈研究方法；另一类是利用企业现有的情报，这些情报主要包括用户投诉意见、企业内部行业信息等。这几种方法各的优缺点，必须结合实际情况合理地选择。一般为了收集直接的来自顾客声音，倾向于采用问调查的访谈研究。企业开发新产品时，关心的是该产品能否让用户接受，所以首先必须了解掌握用户的需求。理想的问卷调查应该可能达到以下目的：l 能够断定产品是否满足了用户的需要；l 能够了解到与竞争对手的差距；l 能够了解市场容量；l 能够从中获得策划进入市场战略的启示。在考虑关于对象产品的质量要求时，要详细观察实际在使用时的状况。问卷调查和访谈主要是面对个人进行的，获得的情报和资料对今后的设计将起到重要作用。三、 顾客需求的分析与整理收集到的顾客需求是各种各样的，有要求、意见、抱怨、评价和希望，有关于质量的，有涉及功能的，还有涉及价格的，所以必须对从用户那里收集到的情报进行分类、整理。通过对调查信息的分析与整理，形成QFD配置所需的顾客需求信息及形式。对顾客需求信息的分析整理主要包括下列工作：1. 概括合并顾客需求顾客对其需求的描述经常很长，为了便于在QFD矩阵是输入，必须对它们进行概括。在概括顾客需求时，注意不要歪曲顾客原意。这样，当产品设计人员在阅读QFD产品规划矩阵时就象在同顾客交谈一样。在用简洁明了的语言概括顾客需求后，应将表达同一含义或相似含义的顾客需求进行合并。因为顾客需求总数越少，管理QFD矩阵就越容易。建议将总顾客需求数最好控制在25个以下，最多不要超过50个。2. 将原始资料变换成顾客质量要求原始情报本来是用户的声音，要对用户发出的信息进行翻译，将其变换成规范的质量要求。通常是先将原始资料变换成为要求项目，然后再将要求项目转换为要求质量。表5-1是将一次性打火机的原始资料转换成要求项目并进一步转换为要求质量的一个示例。下面以这一产品为例，简要说明将原始资料变换成为要求项目，再将要求项目转换为要求质量的过程。(1) 将原始资料转换成要求项目从表5-1中可以看出，该变换表包括原始资料、使用场景和要求项目等内容。要求项目是根据原始资料设计或确定的，不拘形式，不局限于抽象的概念，可以是功能，或联想到的、灵机一动的念头，也可以将原始资料直接转记过去。变换的中介是使用场景。从5W1H入手，即从谁使用（Who）、何地使用（Where）、何时（When）、为什么要使用（Why）、使用的预期目的是什么（What）以及如何使用（How）入手，引出要求项目。(2) 将要求项目转换成要求质量在形成要求项目时，重点强调的是让用户有一个宽松的呼声环境，给予用户以充分发表意见的机会，鼓励用户积极提出他们的需求。为了这一目的，要求项目的表达可以非常随意和不拘形式。因此，要求项目的条款设置和内容，难免出现表达不清、用词不准和界定不严格等问题，不便于直接用于质量控制，必须通过进一步的分析、整理，转换为要求质量。在由要求项目向要求质量转换时，要注意语言的简洁、形象、具体和准确。每一项要求质量不要包含两个以上的质量要求，如“能在雨中持久地经受强烈的冲击”，就包含了“能在雨中使用”、“能持久使用”和“能经受强烈的冲击”三个具体的质量要求。表5-1的最后一列是通过分析和整理，由要求项目得到的要求质量。3. 质量要求的分类与展开上述整理后的顾客需求是随意排列的，且存在重复现象和层次不使理等，对它们合理的分类有助于QFD矩阵的方便构造。对顾客需求分类通常采用KJ法。图5-4是利用KJ法对要求质量的分类示意图。表5-3是将分类后的质量要求的展开表。得到顾客的需求后，就可以进行QFD的瀑布分解。图5-4 用KJ法整理用户需求3.4 QFD在减速箱研制过程中的应用减速箱是机械传动中很常用的一种装置，它的质量可以影响到整个设备的工作情况。我们以减速箱为例，说明QFD在其设计质量控制中的应用。一、 顾客需求经过调查、分析和整理后的减速箱顾客需求如图5-5所示。该顾客需求用类似系统图树形结构，图中将顾客的需求按减速箱的功能、经济性、可靠性和维修性分成四大类，每一类又有相应的要求指标。图中所示最后一级需求前的数字是表示顾客需求的重要程度，即权重，它也是通过市场调查、分析并通过式(5-1)、(5-2)和(5-3)计算得到的。二、 产品规划图5-5减速箱和顾客需求展开图图5-6是减速箱的产品规划矩阵，构造该矩阵主要包括下列几个步骤：1. 顾客需求到产品技术需求的转换在将顾客转换成产品技术需求时，要注意所选的技术特性要具有针对性、可测量性和全局性。一般顾客需求和技术需求之间存在交叉性，转换后要进行整理综合，将相同的技术需求合并。该减速箱的顾客需求转换成“外形尺寸”、“密封性”和“承载能力”等11项技术需求。图5-6的上方就是技术需求。2. 关系矩阵的确定技术需求和顾客需求之间的关系程度是不同的，即某项技术需求对顾客需求的影响程度是不一样的，要将技术需求和顾客需求之间的关系密切程度用量化指标表示出来。简单的表示方法是用“强、中、弱”三种级表示，在图中分别用符号“、和”表示，它们分别对应数字“9,3和1”。也可以用更详细的量化方法表示该关系，如用模糊关系和神经网络等方法博表示。图5-6的中间是该关系矩阵。3. 关系矩阵的评审在完成顾客需求和技术需求的关系矩阵需求后，还要对其进行评审和分析，主要检查关系矩阵的每一行和每一列，看是否有空行或空列存在。如果某一行无关系符号或只有“弱”的关系，则表示已有的技术需求没有足够地满足顾客的需求，应补充新的技术需求。如果某一列无关系符号或只有“弱”的关系，则意味着其对应的技术需求是多余的，应予以剔除。除此之外，还要分析关系矩阵中关系符号和填充率，它表示技术需求是否足够地覆盖了所有的顾客需求，一般填充率应大于25%-40%。4. 顾客竞争评估图5-6 减速箱产品规划矩阵顾客竞争评估是从顾客的角度对本公司的产品和竞争者的产品的满足他们需求方面的的评估。它反映了市场现有产品的优势和弱点以及产品的需要改进的地方。其数据也是通过市场调查得到的。一般将顾客对某类产品的满意程度用量化指标表示，分为5个等级，分别用数字1-5表示。5表示满意程度最高，1表示最不满意。进行顾客竞争评估的目的是为确定本公司产品的技术指标和对产品的改进目标，以便确定本公司产品的销售重点。图5-6中和右方是减速箱的顾客竞争评估。图中的“”表示其它公司。“”表示本公司。5. 技术竞争评估技术竞争评估是QFD产品规划矩阵是的重要部分，它包括技术需求目标值的确定、技术竞争的评估和技术需求重要度的计算。(1) 技术竞争评估由于各技术需求采用的测量单位不同，为了便于评估，要将它们转换成统一的规范，一般也用数字1-5表示技术竞争评估的级别，分别表示其它公司和本公司产品在市场中的竞争能力的大小。5表示最好，1表示最差。这些数据也是通过市场调查和分析整理得到的。(2) 技术需求目标值的确定产品技术指标一般可分三类，一是越大越好，如传动效率、承载能力和使用寿命等，就要对它们规定下限值；二是越小越好，如外形尺寸、速度变化范围和噪声等，要对这些指标规定上限值；第三种是要求一个中间合适的值，如输出电压、油的粘度等，这就要对它们的上下限都要做出规定，该减速箱中没有这种情况。技术指标的通常根据顾客的需求的权重、顾客需求与技术需求的关系矩阵和当前 产品优势和弱点(技术竞争评估和顾客竞争评估结果)来确定。这里以减速箱的“使用寿命”这一技术需求为例，说明技术需求目标值的确定方法。(3) 技术需求的重要度计算技术需求重要度的计算采用式(5-4)和(5-5)计算。例如在图5-5中，技术需求“承载能力”影响到三项顾客需求(外形尺寸、承载能力和价格适中)，其对应的重要程度分别为3,9,1，权重为4,9,8。则其技术需求重要程度为：Taj= rijIi = 34 + 99 + 18 = 101图5-6下方表示减速箱的技术竞争评估结果。(4) 技术需求之间的关系确定(屋顶)各技术需求之间的关系用符号“和X”表示，分别表示技术需求之间的正相关和负相关。例如“外形尺寸”和“承载能力”是负相关的，意味着增大承载能力则可能增加外形尺寸。又如“可靠性”和“使用寿命”是正相关的，意味着可靠性和提高也同时延长了使用寿命。6. 下一级展开的技术需求的选择开发QFD矩阵主要是为了促使企业同顾客进行接触，了解他们的需求，同时帮助企业在有限的资源约束下确定零件规划阶段的技术需求以使顾客的满意度最大。一般来说，不必选择太多的技术需求项进入下一阶段的展开。选择进入下一阶段展开的技术需求时，原则上是根据以上所计算的技术需求的重要程度进行，选择一些重要度在的技术需求进入下一阶段的展开。实际上要综合考虑多种因素，这些因素包括技术需求的重要度、顾客竞争性评估、技术竞争评估、技术实施难度和成本和技术需求相关矩阵等。它主要凭借QFD小组成员的经验进行。例如，如果顾客竞争性评估和技术竞争性评估表明某公司产品的某项技术需求在现有的条件下就能使顾客较为满意，在此情况下就没有必要将该技术需求展开到下一阶段去。相反，当顾客对公司产品的某项技术需求不太满意时，QFD小组成员应权衡利弊，综合考虑后决定是否将该技术需求展开到下一阶段。三、 零件规划与产品规划矩阵不同，零件规划矩阵要简单得多。它仅包括了矩阵的几个基本组成部分，即技术需求、关键零件特性、关系矩阵和关键零件特性目标值。零件规划矩阵的开发过程同产品规划矩阵基本相同。值得注意的是：由于QFD的分解过程同产品设计的相关过程是并行交叉进行的，关键零件特性只有在产品设计方案确定之后才能确定。例如，采用蜗轮蜗杆机构传动的减速箱零件特性与采用齿轮传动的减速箱的零件特性就不一样。因此，在进行零件规划之前先应选择能满足顾客需求的产品最佳设计方案。至于产品最佳方案的设计与选择，则是产品设计理论与技术的工作，在此不多叙述。减速箱的零件规划矩阵如图5-7所示，它主要由以下几个部分组成：1. 技术需求。从产品规划矩阵中选择后转移到该矩阵，为了简单起见，我们从产品规划矩阵是选取了“可靠性”、“使用寿命”和“价格”三项技术需求进入该阶段展开；2. 关键零件特性。由QFD小组根据可靠性分析结果等因素决定；3. 技术需求与关键零件特性的关系矩阵；4. 关键零件特性的技术规范。在零件规划阶段同样要对关系矩阵进行评审，按要求补充新的零件特性可去除多余的零件特性。图5-7减速箱零件规划矩阵完成该矩阵的构造与有关参数计算后，就要选择需要在进入工艺规划矩阵的关键零件特性。选择关键零件特性的决策过程与产品规划矩阵中关键技术的选择基本相同，只是该矩阵没有顾客竞争性评估和技术竞争性评估。QFD小组一般应先分析那些“强”相关符号较多的零件特性，结合零件特性的权重、可靠性分析、风险分析及经验知识等选择就应进入下一阶段也就是工艺规划矩阵的展开。四、 工艺规划工艺规划矩阵的开发步骤同零件规划矩阵也是基本类似，从零件规划矩阵是选择的关键零件特性被配置到工艺规划矩阵中，成为工艺规划矩阵的输入。下一步就是决定关键工艺步骤及其对应的特性(工艺/质量控制参数)。它们是为了保证满足待展开的零件特性和企业内部需求所必须控制的参数。然后决定相关关系矩阵并建立工艺规范。最后一个步骤是分析工艺规划矩阵，决定应进入下一步质量控制规划阶段中的关键工艺特性。同零件规划一样，关键工艺步骤及其参数的决定与具体的工艺方案有关。因此，在确定关键工艺步骤及其参数之前，必须先确定产品的工艺方案。在大多数情况下都使用现有的工艺过程，有时也要考虑工艺方案的改进与优化。这主要是工艺设计人员的工作。关键工艺特性和参数也是根据关键零件特性和经验确定的，它们是那些为了保证零件满足其需求而在制造过程必须加以控制的要素。减速箱工艺规划矩阵如图5-8所示。从严格的QFD观点出发，工艺规划矩阵应只包含以下两个条件的工艺特性：(1) 它们是关键工艺过程中的一些工艺特性；(2) 它们是直接针对工艺规划矩阵的关键零件特性而设置的。但在实际应用时，当企业在进行工艺规划时，它们可能希望对整个工艺进行研究，而不局限于上述范围。一般地，工艺规划矩阵的分析同零件规划矩阵类似，也应选择需要展开到质量控制规划阶段的关键工艺特性。可根据矩阵中每个工艺特性的重要度和经验来选择。对于大多数工艺来说，其工序数和关键工艺特性数不会太多。因此，也可以将所有的工艺特性都转移到质量控制规划矩阵阶段中。图5-8 减速箱工艺规划矩阵五、 质量控制规划前三个阶段的展开矩阵的结构大多基本相似，其构造与分析方法也相似。到了质量控制规划阶段，情况就不一样，从目前的国外应用实践来看，各个企业在质量控制规划阶段所采用的QFD矩阵差别很大，几乎没有形成一个比较规范的格式。出现这种状况其实也是正常的，由于企业生产产品类型、生产规模、技术力量、设备状况以及其它各种因素的影响，其质量控制方法和体系也就大不一样。因此企业在应用QFD进行质量控制规划时，应结合本企业的实际，充分利用在长期生产中积累的一大套行之有效的制造质量控制方法。表5-3是一种在质量控制规划阶段经常使用的QFD矩阵样表。表5-3质量控制规表序号关键工艺步骤关键工艺参数控制点控制方法检验样本大小检验方法顾客需求是产品研制的基础，产品的质量控制是为了满足顾客的需求。经过产品规划、零件规划、工艺规划和质量控制规划的质量功能配置之后，使得制造过程的质量控制要求都与顾客的需求关联起来。在制造过程中，只要制造人员严格遵守操作指令，生产出来的产品就有质量保证，保证满足顾客的需求。实际上，正如本节开始所指出的那样，QFD的矩阵构造与分解方式可以是多种多样的，质量屋的形式也不是固定的一种模式。以上所介绍的只是一种典型的QFD的构造与分解方式。在该瀑布分解模型中，零件规划和工艺规划矩阵质量屋都较图5-2所示的完整质量屋做了一定的简化。质量控制规划矩阵更是选用了更加便于应用的一种形式。与其说QFD是一种方法，倒不如说它是一种思想，是一种在产品开发过程中，将用户的呼声转换为质量特性、产品构型、设计参数和技术特性及制造过程参数等的一种思想。QFD涉及到多方面的理论与方法，如设计、测试、制造、成本、可靠性以及市场学等。同时QFD还涉及企业管理模式、企业文化甚至地域文化习惯等。在企业中要开展QFD，除了技术、设备及人力资源的配备外，还需要进行企业文化的变更以及对企业全体员工的宣传教育。企业在使用QFD后，一定会收到良好的收益。3.5 QFD在机载天线研制过程中的应用天线是辐射体或接收电磁波能量的装置；机载天线是指飞机上使用的所有天线，包括天线、传输线、天线罩和用于匹配、调谐、隔离、安装、连接及防护等所有零部件的完整连接组合。飞机机载天线的种类较多，有中波天线、短波天线、超短波天线、导航天线、微带天线等等。 一般地说，飞机机载天线不仅要有良好的电性能，即在飞机上与所配套的电子设备有满意的工作特性，而且还要满足在使用环境条件下具有良好的气动、强度等项要求。因此，在设计天线时必须综合考虑其物理特性和电器性能。下面进一步以机载天线研制为例，说明QFD在机械电子产品质量控制中的应用。表5-4 机载天线顾客需求功能要求物理特性外形尺寸小良好的气动外形结构坚固抗振动能力强抗弯曲能力强环境适应能力强抗气流和飞行冲击密封性好外表光洁、美观电性能通讯距离远通讯频带宽防雷电、静电通讯、罗盘天线组合电搭接、导电性好可承受电气过载抗电磁干扰能力强经济性价格价格适中效率电传输效率高维修性维修维修简便互换性互换性强可靠性安全性安全可靠寿命使用寿命长一、 顾客需求使用机载天线的顾客大致可以分为三类，一是军方顾客；二是飞机机载产品的配套厂、所；三是民用飞机使用者（民航）。通过信件和询问调查的方式以及面谈调查方式，获取大量顾客需求信息。了解到顾客对机载天线的需求现状、其他生产厂家同类产品的性能和研制动态、以及机载天线维护和故障等信息，经过筛选、整理，“去粗取精，去伪存真”，形成顾客需求的原始资料。采用KJ等统计质量控制方法，进一步对收集到的和现有的顾客需求信息进行分析、整理和概括，将表达同一含义或相似含义的各个顾客需求列于同一类，比如在调查中顾客对天线的抗电磁干扰有几种不同的叙述：一是电磁兼容性要好；二是天线的抗干扰能力强；三是天线环境适应能力强，其他设备不能影响自身的正常工作，天线也不能影响其他设备的正常工作等，实际上三者表达的都是同一种需求，即要求天线要具有抗电磁干扰的能力。经过分析整理，形成4大类、22项顾客质量需求，见表5-4。二、 产品规划天线规划矩阵是用于将顾客需求转换成技术需求（产品特征），并分别从顾客的角度和技术角度对现有同类产品进行评估，配置关系矩阵的取值，确定各个技术需求的目标值，计算各技术需求的重要程度，以及确定零件配置阶段所需的技术要求。1. 顾客需求到产品技术需求的转换由顾客需求配置技术需求，是一项重要的工作。在