计算机辅助质量功能展开QFD.docx
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计算机辅助质量功能展开QFD
计算机辅助质量功能展开QFD
1.QFD概述
2.QFD的产生与发展
3.QFD的实施
4.QFD的工作程序
5.加权评分准则
3.QFD的实施
4.QFD的工作程序
5.加权评分准则
4.QFD的工作程序
5.加权评分准则
5.加权评分准则
1.QFD概述
质量功能展开（QualityFunctionDeployment，缩写为QFD）是把顾客（用户、使用方）对产品的需求进行多层次的演绎分析，转化为产品的设计要求、零部件特性、工艺要求、生产要求的质量工程工具，用来指导产品的开发和健壮设计。
采用这一技术可以将顾客的需求（包括潜在需求）与产品质量特性和工程措施之间的关系进行矩阵展开和量化评估分析，找出对顾客需求影响最大的质量特性/工程措施，把握开发重点，使企业把人力物力用到关键的地方，最大可能地缩短开发周期，降低成本，从而可能在激烈的市场竞争中率先推出满足顾客需要的产品，获得可观的效益。
据日本、美国的文献报导，成功地运用QFD，可使产品开发周期缩短三分之一，成本减少二分之一，质量大幅度提高，产量成倍增加。
另一方面，QFD也向管理、服务等非制造业渗透，表现出广泛的适应性。
QFD方法体现了以市场为导向，以顾客需求（包括潜在需求）为产品开发依据的指导思想。
在质量工程中，QFD有着重要的地位与作用。
2.QFD的产生与发展
QFD产生于日本。
日本在上世纪六十年代的经济繁荣期进一步发展了质量管理方法，努力推进全面质量管理（TQC）。
随着TQC的深入，开始考虑能否在产品的设计阶段即确定制造过程中的质量控制要点，减少生产初期大量错误的发生。
为解决这个问题，1966年出现了质量表的雏形；1972年，三菱重工业有限公司神户造船厂首先使用质量表（相当于质量屋）的形式进行质量展开，标志着QFD的问世。
七十年代以来，该技术受到日本企业界的重视，得到广泛应用。
八十年代前期，QFD技术作为日本赢得国际市场竞争的秘密武器之一传入美国，并根据美国国情推广应用，使其得到更深入的发展。
在这两国的带动下，经过二十多年的发展，QFD技术已趋于成熟，并在工程实践中积累了大量成功经验。
目前，质量功能展开已在全球几十个国家得到应用。
在我国，成都飞机设计研究所于1990年率先向国内引入QFD，在国防科工委、国家技术监督局、航空总公司、各级质协及四川省航空航天学会质量与可靠性专委会等领导机关的大力支持下，十余年来，通过各种途径跟踪美国、日本QFD的最新进展，开展与国外的学术交流，将QFD技术中国化、开发QFD的计算机辅助软件，并以多种方式在国内推广应用这一技术，作出了不懈努力；经过多年的工程实践，已完成了二十余个案例的研究。
近年来，QFD技术已引起国内许多企业、科研院所的重视，开始在许多领域获得应用。
3.QFD的实施
下面以圆珠笔的开发为例，使读者对QFD有一个初步了解。
圆珠笔在国外是最通用的书写工具，其书写的字迹质量与用炭素墨水钢笔书写的接近，字迹流畅、均匀、牢固、不褪色，适于长期或永久保留，因此可在任何正式场合使用。
国产圆珠笔的质量与国外先进水平相比，还有很大差距。
为了提高国产圆珠笔质量，进军国际市场，采用质量功能展开方法进行出口圆珠笔的开发。
3.1质量屋的建立
为了用QFD指导圆珠笔的开发，首先要明确质量屋的概念。
质量屋（见图1）在日本也称质量表（QualityChart），是一种形象直观的二元矩阵展开形式。
其基本结构要素如下:
（1） 左墙 ──────顾客需求及其重要度；
（2） 天花板─────工程措施（设计要求或质量特性）；
（3） 房间 ──────关系矩阵；
（4） 地板 ──────工程措施的指标及其重要度；
（5） 屋顶 ──────相关矩阵；
（6） 右墙 ──────市场竞争能力评估矩阵；
（7） 地下室 ─────技术竞争能力评估矩阵。
在实践中，质量屋的结构可以灵活地进行剪裁或扩充。
3.2顾客需求与工程措施的设定
顾客或市场的需求往往比较笼统、定性和朴素,有些意见可能比较片面。
另外,随着时间的推移、经济和技术的发展、消费环境的变化,市场需求也是不断变化的。
应当尽可能完整、及时地收集第一手的市场信息。
在此基础上,对这些原始信息进行整理、加工和提炼,形成系统的、有层次、有条理、有前瞻性的顾客需求。
这项工作是极其重要的,它是一个企业正确地制定产品开发战略,设定产品质量目标的基础。
经过广泛调研，顾客对圆珠笔的要求主要有：
书写要流利；字迹永不褪色；外形美观；使用方便；价格适中；有适当的耐用性。
将这六条作为顾客需求填入质量屋左墙。
（5）
顾客需求重要度
Ki
I
j
（2）
本
产
品
改
进
后
国内对手
国际对手
1
1
2
3
...
n
2
（1）
（3）
关系rij
（6）
m
工程措施重要度hj
（4）
市场
竞争
能力
MI
本产品
技术
改进后
竞争
国内对手
（7）
能力
国际对手
Tj
图1 质量屋的结构
从技术的角度出发，应针对顾客的需求，将产品的质量特性（设计要求）加以展开。
需要时可以把质量特性划分层次，按树状系统整理成表格，形成质量屋中的天花板部分。
圆珠笔的设计要求包括：
笔尖组件设计；油墨浓度选择；油墨成分的确定；收放机构设计；外形设计；成本控制；材料。
这七项要求没有层次上的隶属关系，作为工程措施并列填入质量屋的天花板。
3.3关键措施与瓶颈技术的确定
为了从上述七条工程措施中挑选出具有关键意义的几条，首先要对顾客需求进行评估，给出各项需求的重要度系数；然后，建立顾客需求与工程措施两两之间的相互关系（关系矩阵），最后通过分别计算每项工程措施与全部顾客需求的加权关系度之和进行比较。
加权系数即相应的顾客需求的重要度。
加权关系度之和大（亦即对满足顾客需求贡献大）的那些工程措施就是所谓的关键措施。
我们将每项工程措施对顾客需求的加权关系度之和称作工程措施的重要度，根据该重要度明确重点，集中力量实现关键的工程措施，把好钢用在刀刃上，最大限度地发挥人力、物力的作用。
关键措施的重要度应明显高于一般工程措施的重要度。
例如可将重要度高于所有工程措施平均重要度1.25倍以上的工程措施列为关键措施。
关于加权评分的具体实施准则，可见第5节。
图2给出了开发优质圆珠笔的质量屋。
通过建立质量屋确定了两项关键措施:
油墨成分和笔尖组件设计。
在该质量屋中，对新产品预期的竞争能力（市场竞争能力和技术竞争能力）也作了分析，帮助决策者了解产品的竞争态势。
具体可见第5节。
关键措施从质量角度来说必须予以保证,并从严控制,但在技术上不一定难以实现。
我们将现有技术很难解决的技术关键称为"瓶颈技术",在质量功能展开的过程中必须找出瓶颈,并攻克瓶颈技术。
3.4四个阶段的质量功能展开
找出圆珠笔开发的关键工程措施只是为产品设计明确了重点。
由于产品开发一般要经过产品规划、零部件展开、工艺计划、生产计划四个阶段。
因此有必要进行四个阶段质量功能展开。
根据下一道工序就是上一道工序的"顾客"的原理，各个开发阶段均可建立质量屋，且各阶段的质量屋内容上有内在的联系。
上一阶段质量屋天花板的主要项目（关键工程措施）将转换为下一阶段质量屋的左墙。
质量屋的结构要素，各个阶段大体通用，但可根据具
○ ◎ ＃
工程措施
（一级）
顾客需求
（一级）
笔尖组件设计
油墨浓度
油墨成份
收放机构
外形设计
成本控制
材料
市场竞争能力Mi
重要度Ki
本产品
改进后
国内对手
国外对手
书写流利
5
9
5
5
1
2
4
5
4
5
永不褪色
4
2
9
1
3
4
3
5
外形美观
3
1
3
9
1
2
4
5
4
5
使用方便
3
1
8
1
4
5
5
5
价格适中
1
1
2
2
9
4
5
4
4
适度耐用
2
2
3
1
7
5
5
5
5
圆珠与珠座间隙适当
出油流畅，不漏油
色彩自然，不褪色，不变质
收放简便，可靠
美观大方，适合不同消费者
售价不高于一美元
选用合适的笔尖和笔杆材料
0.78
0.96
0.81
0.99
市场竞争能力指数M
工程措施重要度hj
56
33
63
41
30
23
30
技术竞争能力Tj
本产品
4
4
3
3
5
4
3
0.72
技术竞争能力指数T
改进后
5
4
4
5
5
5
4
0.91
国内对手
4
4
3
4
5
4
4
0.78
国外对手
5
5
5
5
5
4
5
0.98
图2开发优质圆珠笔一级质量屋
体情况适当剪裁和扩充。
第一阶段（产品规划阶段）质量屋一般是最完整的，
其它阶段的质量屋有可能将右墙、地下室等要素剪裁。
对圆珠笔的开发而言，可以将"油墨成分"、"笔尖组件设计"作为下一阶段即零部件展开阶段的质量屋的左墙，进一步展开对零部件设计的分析，以便将顾客的要求深入地贯彻到产品的详细设计中去。
在圆珠笔的工艺计划和生产计划阶段，也应类似地进行质量功能展开。
零部件展开阶段质量屋的"左墙"（顾客需求）应是产品规划阶段质量屋中关键的工程措施（设计要求）及其技术指标，"天花板"是为实现设计要求而提出的零（部）件特性。
与此相仿，工艺计划阶段质量屋的"左墙"应为零件特性及其技术指标，"天花板"是制造操作；生产阶段质量屋的"左墙"应为制造操作及其具体要求，"天花板"是生产要求。
并不是所有的质量功能展开都需要完整地包括上述四个阶段。
3.5质量屋的迭代与完善
第一轮的质量屋编制完成后，通过实际运行，有时会发现QFD工作小组的认识和推断可能不符合或不完全符合顾客的原意，从而导致一些顾客需求没有在质量屋中体现，或没有正确地体现。
另一方面，有些工程措施考虑不周，或者在实践中可能无法实现。
有时顾客需求也并非都来自最终顾客，还需考虑包括协作单位、产品安装、运输储存、销售、维修保障等各个环节的要求。
为使产品满足最终顾客的需求（包括潜在需求），QFD小组在产品的研制过程中，必须随时发现问题，并及时修改质量屋，使质量屋不断地得到迭代和完善，直到四个阶段的质量屋能够很好地满足产品设计、制定工艺、生产、制造等全过程的需要。
4质量功能展开的工作程序
4.1确定开展QFD的项目
原则上QFD适用于任何产品开发项目及管理、服务项目;对参与国内、国际市场竞争的产品和服务项目，QFD最能发挥其作用，为企业带来高效益。
由于QFD通常需要跨部门合作，实施中有一定工作量，应根据项目工作范围大小，涉及部门的多少，由适当级别的负责人来确定是否应用QFD技术。
一般，对于一项完整的产品（商品），即便是象圆珠笔那样的简单产品，由于其开发涉及企业的所有部门和各方面，应当由企业负责人来决定和批准QFD项目的立项。
对于现产品的质量改进和可靠性增长，以及某个零部件或某道工艺的改进，则可根据其涉及面的大小，由较低级别负责人或直接责任者来提出QFD项目的立项。
4.2成立多功能的、综合的QFD小组
在应用QFD时，必须强调矩阵管理，既要加强纵向（专业方面）的联系,也要加强横向（项目方面）的联系。
就象编织一块布，经线和纬线都要结实，织出的布质地才均匀坚实。
通常工程专业的纵向联系较密切（与行政隶属关系一致），而横向联系则较薄弱。
加强专业横向联系的行之有效的方法是成立一个多功能的、综合的QFD工作小组，这个小组应有项目负责人，有市场营销、设计、工艺、制造、计划管理、质量管理、财务、成品附件、器材、销售、售后服务等各有关部门人员参加。
QFD小组的活动，有助于消除不同部门、不同专业间的壁垒和隔阂，使产品或服务更好地满足顾客的要求。
为了便于小组高效率地完成工作，小组成员不宜过多。
为了更充分地分析和准确地把握顾客的需求（包括潜在的需求），有条件的情况下，应邀请顾客代表参加QFD小组，并充分地利用从各种途径获得的产品质量与可靠性信息。
QFD小组应设负责人1-2人。
当QFD工作对象为某项质量问题的改进，某个故障的纠正，某个部件的设计修改，或某道工艺的改进时，QFD小组成员的范围可适当减少，只要有关人员参加即可。
4.3顾客需求分析
顾客需求的分析是质量功能展开的关键环节，必须给予充分重视。
应注意"顾客的声音"中的"顾客"是一个广义的概念。
除了产品使用者和潜在使用者，必要时还应包括主管部门、分销商、产品维修人员等在产品寿命周期内关系密切的组织和人员，对于大型复杂产品的开发，顾客的声音将来自更多的方面。
在市场调查时，应根据产品的性质倾听各类顾客的声音。
另外，环境法规、安全标准等国家和行业的法令、法规和标准、规范都应列入顾客需求的范畴。
从企业长远的利益考虑，还必须深入地分析研究和考虑顾客的潜在需求和产品的更新换代规划、企业的发展方向和发展战略等。
顾客需求的分析方法包括市场调研，产品质量跟踪和售后服务信息分析，媒体上相关信息的收集，国家政策法规和行业发展战略的研究、分析，产品发展前景与顾客潜在需求分析，召开顾客代表座谈会，召开QFD小组的智慧风暴（BrainStorming）会议等，以了解顾客对未来产品的需求（包括潜在需求），对现有产品的评价，及对产品的改进意见。
为了较好地进行市场调研，可以设计相应的表格。
市场调查收集到的信息往往不规范，并且可能比较杂乱，应科学地加以整理，从中提取顾客需求。
每项顾客需求要单独地采用简洁具体的语言描述，如"书写流利"。
由于顾客提供的信息往往忽略了对产品的最基本要求，例如强调汽车轮胎防滑而忽略了轮胎应有足够的承载能力，QFD小组应把这一类要求补充入顾客需求中。
对于顾客需求的整理，亲和图法是一个形象有效的手段。
方法是：
a. 把每项顾客需求分别填在一张小纸条上，去掉内容重复的纸条，再把所有纸条排列起来；
b. 把内容相近的纸条聚为一堆，起一个可以概括其内容的名字，作为高一级的顾客要求，另外写在纸条上；
c. 将新写的纸条按内容相近程度聚堆，起名，作为更高一级的顾客要求，并另外写在纸条上；
d. 如有必要，继续上一过程，直到顾客需求被系统而分层次地组织起来。
在圆珠笔的例子中顾客需求只有一级。
对于稍复杂一些的产品，为了深入细致地分析顾客对产品的要求，可能会建立多级顾客需求，应将它们填入需求质量展开表中（见表1）。
建立质量屋时，提取前两级或前三级顾客需求即可。
质量屋中顾客需求和工程措施的项数都不宜过多，否则影响工作效率。
必要时，可增加质量屋的层次或划分为几个并列的质量屋加以展开；或删除一些影响轻微的顾客需求和工程措施，或将它们作一定的归并，以减小质量屋的规模。
表1给出了需求质量展开表的例子。
在需求质量展开表的基础上，进一步征询意见，调查研究，通过与竞争对手的产品进行对比分析（即BenchMarking）及水平提高率与修正系数的确定，计算每项需求质量的绝对和相对权值，从而设定计划质量。
表2是某无线电远距操纵装置的计划质量设定表：
首先，进行市场竞争能力比较分析，评定现有产品的竞争力，为新产品进行竞争能力定位。
在此基础上计算对应于每项顾客需求的水平提高率Li：
Li=新产品的市场竞争能力/现有产品的市场竞争能力
对新产品的市场竞争能力定位及水平提高率的确认是质量计划的主要内容。
表1某无线电远距操纵装置的需求质量展开表
1次
2次
1 操作方便
1.1 携带方便
1.2 操作中不感觉疲劳
1.3 对操作易于理解
1.4 能轻松愉快地操作
1.5 能处理复杂问题
......
......
5 安全
5.1 无误动作
......
......
为了取得竞争优势，可能需要在设计中突出对某项顾客需求的满足程度，使产品具有鲜明的特色，为此引入修正系数αi。
如果要重点突出对某项顾客需求的满足程度，可将该系数值定为1.5；如果只是一般的突出，可将值定为1.2。
最后，对各项顾客需求的重要度进行修正，修正后重要度的绝对权值为重要度Ki、水平提高率Li和修正系数αi三者的乘积。
相对权值是每项绝对权值占绝对权值总和的百分比。
在质量屋中可以用修正后的顾客需求的权值进行圆整后代替原有的重要度值，进行质量表的分析计算。
4.4工程措施的确定与瓶颈技术的攻关
（1）智慧风暴会议
质量屋中工程措施主要通过召开智慧风暴会议来确定。
召开智慧风暴会议时应有以下要求:
表2 计划质量设定表
需求质量
重要度Ki
市场竞争能力分析
水平提高率Li
修正系数αi
权值
本公司
X公司
Y公司
绝
对
权
值
相对权值
1次
2次
现有产品
新产品
1 操作方便
1.1 携带方便
3
3
5
4
4
1.67
1.5
7.5
8.4
1.2 操作中不感觉疲劳
3
4
5
5
4
1.25
3.8
4.2
1.3 对操作易于理解
3
4
5
5
3
1.25
1.2
4.5
5.1
1.4 能轻松愉快地操作
3
3
4
3
3
1.33
4.0
4.5
1.5 能处理复杂的问题
3
4
5
4
3
1.25
1.2
4.5
5.1
......
......
5 安全
5.1
4
5
5
4
4
1.0
1.5
6.0
6.8
......
......
合计
88.8
100
a. QFD小组成员及其它有关人员（例如顾客代表等）参加会议；
b. 会前应提前通知与会人员作好准备；
c. 智慧风暴的特点是创造一个富于创造力的宽松的环境，鼓励与会人员充分开动脑筋，畅所欲言，知无不言，言无不尽，发挥集体智慧，使每个与会人员的思想高度兴奋，活跃，互相启发，互相激励，迸发出灿烂的智慧的火花，形成智慧的风暴。
会议应由QFD小组负责人主持，会场气氛应活跃，为避免思考的积极性受挫和打消各种顾虑，会议应规定即便对于荒诞可笑的或不切实际的发言，也不得进行反驳或有鄙薄的表示。
会议设专人详细记录所有人的发言，会后应整理会议记录，采用亲和图法，列出各种观点、建议和主意，整理分析，寻找出最有价值的意见。
在智慧风暴会议上，应在分析顾客需求的基础上详细讨论满足顾客需求的工程措施。
按并行工程原理，智慧风暴会议亦应讨论零件展开、工艺计划、生产计划阶段的质量功能展开，建立各级质量屋。
针对每一项顾客需求，考虑产品应具有什么质量特性，技术上应采取何种工程措施。
如圆珠笔开发中，"书写流利"所对应的工程措施为笔尖组件设计、油墨浓度、油墨成分、成本控制等，并相应提出技术指标要求。
用亲和图法把工程措施系统而分层次地组织起来。
（2）瓶颈技术的攻关
工程措施确定以后，由量化评估可找到关键工程措施。
还要按下列准则寻找和确定瓶颈技术:
·现有技术不能实现的关键工程措施;
·成本过高的零、部件;
·质量和可靠性过不了关的零、部件;
·新开发的工艺和原材料等。
找出关键工程措施和瓶颈技术后，应组织力量攻关，使瓶颈技术获得突破，使关键工程措施的设计方案实现稳定性优化，使产品开发中的技术障碍得以解决，以免延误研制周期并给产品的内在质量留下隐患。
4.5各级质量屋的建立
由QFD小组指定1到3人根据智慧风暴会议的讨论意见，进行分析,整理出需求质量（顾客需求）展开表和质量特性（工程措施）展开表，初步建立第一阶段质量屋。
顾客需求重要度、工程措施与顾客需求之间的关系度、工程措施两两之间的相关度、市场竞争能力、技术竞争能力的评定标准等见第5节。
整理完的产品规划阶段质量屋交QFD小组进行讨论、修改，应特别注意对产品的技术关键和竞争能力进行认真、充分的讨论和评估。
通常应与产品规划阶段质量屋一起，按并行工程原理，协调地、同步地建立零部件展开、工艺计划、生产计划阶段质量屋。
在零部件展开阶段，首先要分析设计要求和零部件特性之间的关系，把它们全部列举出来，并筛选出重要的、对产品最终质量特性影响大的零部件特性，建立质量屋。
在零部件展开阶段,应制订出质量保证要求,作为制定质量控制工序表的基础。
在零部件展开阶段的质量屋中，可得到零部件特性重要度，选取加权重要度大的零部件进一步作工艺计划展开，以便在生产过程中能够更好地保证设计质量。
工艺计划质量屋是从设计到生产阶段的转移，其明显的特征是将重要产品的零部件参数作为控制要点（如齿轮叶片的齿宽、齿面硬度、外观等参数对于产品的功能或工序的质量控制十分重要，则该参数就被确定为控制要点），确定相应的工艺参数，并转化为制造操作的工艺装备和具体工艺要求。
在工艺计划阶段，应根据质量保证要求制定出质量控制工序表。
为了满足制造操作要求，就要对生产现场作出具体要求。
生产计划各阶段的质量屋展开主要是对操作者的要求，如何满足制造操作的规定，操作者怎样按工艺流程
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