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质量功能配置(QFD)(3)

3顾客需求的瀑布式分解过程

3.1概述

上节中我们详细地讨论了在顾客需求的获取过程中所要解决的一些基本问题。通过市场调查收集到的顾客信息是QFD过程的基本输入。本节将重点讨论如何将这些需求转换成产品和零部件的关键特征以及配置到制造过程的各工序中去即顾客需求的瀑布式分解过程。

严格地说，QFD是一种思想，一种产品开发和质量保证的方法论。它要求我们产品开发直接面向顾客需求，在产品设计阶段考虑工艺和制造问题。而由美国学者J.R.HAUSER与D.CLAUSING于1988年提出的质量屋（HOQ，HOUSE OF QUALITY）则是在产品开发中具体实现这种方法论的工具，它提供了一种将顾客需求转换成产品和零部件特征并配置到制造过程的结构，如图11-4所示。中国1）是顾客需求及其权重，是质量屋的“什么”；2）是技术需求（最终产品特征），是质量屋的“如何”；3）顾客需求和技术需求之间的关系矩阵；4）是顾客竞争性评估，从顾客的角度评估产品在市场上的竞争力；5）技术需求相关关系矩阵；6）包括技术竞争性评估，技术需求重要度和目标值的确定等，用来确定应优先配置的项目。

QFD的分解方法有许多种。常用的方法是ASI（AMERICAN SUPPLIER INSTITUTE）提介的四阶段的分解方法，如图11-1所示。本章以后各节将说明顾客需求的四阶段分解过程。

3.2 QFD的产品规划阶段

第一个质量屋——产品规划质量屋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的角度对市场上同类产品进行评估，在分析质量屋的各部分信息的基础上，确定各个技术需求的目标值以及在零件配置阶段所需的技术需求。图11-5显示了减速箱的产品规划质量屋。

3.2.1建立产品规划质量屋步骤

1.确定顾客需求及其权重顾客需求及其权重是质量屋最基本的输入，它们都是通过市场调查获得。在确定顾客需求时应避免主观想象，注意全面性和真实性。图11-5左上部分减速箱的部分顾客需求。

2.顾客需求到技术需求的转换根据调查获取的顾客需求，确定最终产品所产应具有的工程特征（技术需求），它们直接与顾客需求有关，并将有选择性地配置到设计、制造、装配和服务中去。在确定技术需求时应注意它应满足以下三个条件：

（1）针对性，即技术需求是针对对应的顾客需求而确定的。

（2）可测量性，即为了对技术需求进行控制，它们应是可测量的产品特征。

（3）全局性，即技术需求不能涉及到具体的设计方案。

上述三个条件中，尤其要注意的是技术需求的全局性。技术需求只是为以后选择设计方案提供了一些评价准则，而不牵涉到具体的产品设计方案。通常这是产品规划质量屋的最难部分。因为当顾客提出某项需求时，产品设计人员往往就想到具体的设计方案。例如，当顾客说：“我希望使用的汽车必要时能立即制动”，通常设计人员就想到对制动系统作必要的改进，以使制动更为迅速。如果按照上述三个条件来选择技术需求，在产品规划质量屋中，为响应该顾客需求，其对应的技术需求应为汽车“制动时间”。这是一种衡量顾客满意度的方式。汽车制动时间越短，顾客越满意。图11-5上方显示了减速箱的某些典型的技术需求，如寿命、噪音、外形尺寸、承载能力等。

3.决定顾客需求和技术需求的关系通常采用一组符号来表示顾客需求与技术需求这间的相关程度，例如，用双圆圈来表示“强”关系，即改善某个技术需求与满足其对应的顾客需求中等相关；用单圆来表示“中等”关系，即改善某个技术需求与满足其对应的顾客需求中等相关；用三角形来表示“弱”关系，即改善某个技术需求与满足其对应的顾客需求弱相关。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。如果关系矩阵中关系符号很少或大部分是“关系微弱”符号，则表示技术需求没有足够地满足顾客需求，应对它进行修改。

以技术需求“使用寿命”为例，QFD小组认为，如果采取措施提高减速器的寿命，它对“使用寿命长”有重大的影响，另外提高寿命有助于提高安全可靠性，但同时使减速器成本上升。因此，技术需求“使用寿命”与这两个顾客需求“中等”相关。

4.顾客竞争性评估顾客竞争性评估是指从顾客的角度对本公司产品和竞争者产品在满足他们需求方面的评估。它反映了市场上现有产品的优势和弱点以及产品需要改进的地方。顾客竞争性评估数据是通过市场调查得到的。一般用数字1-5来表示顾客对某类产品的某项顾客需求的满意度，其中5表示顾客对某产品的某项顾客需求非常满意，1表示顾客对某产品的某项顾客需求非常不满意。

5.技术竞争性评估确定技术需求后，QFD小组就应安排对技术需求的测试过程。这里所说的测试是指通过试验，查阅有关文献等方式确定本公司产品和竞争者产品的技术需求指标。例如，对于减速器的技术需求“承载能力”来说，通过查阅有关文献或试验确定某类减速器的最大承载能力为多少牛顿?米。由于各个技术需求的测量标度不一定相同，为了便于评估，必须将它们转换成统一的规范标度。一般用数字1-5来衡量评估结果的好坏。如图11-5所示，与顾客竞争性评估不同，技术竞争性评估是从技术的角度对产品的市场竞争力进行评估。
6.确定技术需求之间的相互关系技术需求之间常常也是互相有关系的。如果改善某一技术需求的措施有助于改善另外一个技术需求，则我们定义这两个技术需求正相关；反之，如果改善某一技术需求，将对另外一个技术需求产生负面影响，则我们定义这两个技术需求负相关。以汽车为例，减轻汽车重量将对单位体积油的里程数和加速性能产生有益的影响，因此它们之间正相关；另一方面，提高单位体积没里程数将对改善加速性能产生负面影响，因此它们之间是负相关。一般用单圆圈表示两个技术需求正相关，用X表示两个技术需求负相关，如图11-5顶部所示。

从相关矩阵（质量屋屋顶）中，我们可直观地看出哪些技术需求负相关。在产品开发过程中，开发人员首先应仔细分析互为负相关的哪些技术需求，因为改善其中某一技术需求将对一个或更多个技术需求产生负面影响，其次，应采取有关措施尽量消除或减少这种负面影响。如果不能满意地解决这些问题，将会使顾客对产品的某些方面不满意。

7.确定技术需求目标值通常根据顾客需求的权重，顾客需求与技术需求的关系矩阵和当前产品的优势和弱点来确定技术需求的目标值，我们以减速器技术需求“使用寿命”为例，来说明在不同的情况下如何决定技术需求的目标值。

（1）第一种情况，顾客认为某公司产品优于其他两个主要的竞争者。顾客需求为“使用寿命长”。其重要度很高，为9，并且在该顾客需求和技术需求“使用寿命”之间存在“强”关系。技术竞争性评估也表明某公司减速器的使用寿命最长，一般来说，顾客竞争性评估同技术竞争性评估是一致的。顾客竞争性评估表明，他们对市场上减速箱使用寿命都不太满意。这表明在此存在一个竞争机会，如果哪家企业能够生产出使用寿命更长的减速器，那么它可把“使用寿命”作为减速器的“销售点”（即值得做广告的产品特征）来宣传。通过调查发现，顾客对使用寿命为6年的减速器较满意，因此将“使用寿命”的目标值设置为6年。

（2）第二种情况，某公司仍被顾客认为最佳，顾客评估某公司为4.4（满刻度为5）。技术评估数据也支持该评估结论。某公司减速器寿命为5.5年，而竞争者A和B分别具有2.5年和4年。QFD小组经过讨论决定仍将减速器使用寿命设置为5.5年，因为该公司领先于竞争者，且顾客对其产品也很满意，采取措施提高该项技术需求目标值，不会获得明显的经济效益。

（3）第三种情况，顾客认为在减速器使用寿命上，某公司产品最差，A公司和B公司产品都优于它。技术评估数据同顾客评估结果一致。该公司处于“追赶”位置，必须采取有关措施，从顾客竞争性评估可知，顾客对A公司和B公司也不是很满意。为此，可将“使用寿命”的近期目标定为5年，远景目标定为6年。

说明：一般来说，顾客竞争性评估和技术竞争性评估是一致的，当两者不一致时，应分析其原因，消除其不一致性，我们将在下一节中进行详细分析。

8.确定质量屋的其它项目在QFD矩阵中，顾客需求、技术需求、关系矩阵、竞争性评估和技术需求目标值是产品规划矩阵的基本部分。其它项目，如技术难度评估、技术需求重要度等都是可选项。它们通常有助于产品规划中的决策过程。QFD小组可根据实际情况决定是否在其开发的矩阵中加入上述项目。

在上述列举的这些项目中，以技术需求重要度应用最广。技术需求重要度是通过矩阵运算得到的。设CIRi为第i个顾客需求的重要度，Rij为第i个顾客需求和第j个技术需求之间关系符号所对应的数字值（9，3，1）为第j个技术需求的重要度，则以第一个技术需求“使用寿命”为例，共有三个顾客需求与之相关，它们的重要度分别为9，9，8，其对应的关系值分别为9，3，3。这样，“使用寿命”的重要度为 TIR1 =9*9+9*3+8*3=132。通过矩阵运算获得的重要度值被记录于矩阵低部。

1.关系矩阵的评审当完成顾客需求和技术需求之间的关系矩阵后，应对其进行仔细的分析和评审，例如检查关系矩阵的每一行或每一列，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”关系符号，则表示已有技术需求没有足够地满足该顾客需求，应补充新的技术需求；如果某一列无关系符号或只有“弱”关系符号，则意味着其对应的技术需求是多余的，应予以剔除。另外，还要分析关系矩阵中关系符号的填充率，它表示技术需求是否足够地覆盖了顾客需求。一般要求关系符号的填充率在25%-40%之间。

2.校核顾客竞争性评估和技术竞争性评估一般来说，顾客竞争性评估同技术竞争性评估结果是一致的。但是，在某些情况下，两者也可能互相矛盾。当出现这种情况时，QFD小组应认真地进行调查和分析，找出其原因。通常造成两种评估互相矛盾主要有以下几个原因：

（1）技术需求测试并没有真正反映顾客需求。

（2）除了已选择的技术需求外，还有某些尚未列入的技术需求存在“强”关系。此时，应补充进新的技术需求。

（3）顾客使用产品的方式可能和测试不一致。因此，需要增加其它技术需求和技术测试。
在找出产生这种不一致性的原因后，应采取有关措施消除它。

3.选择应重点配置的技术需求开发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条件下确定零件配置阶段的技术需求以使顾客满意度最大。一般来说，不必选择太多的配置项。在选择应优先配置的项目时，要综合考虑技术需求重要度、顾客竞争性评估、技术竞争性评估、技术实施难度和成本、技术需求相关矩阵等各种因素。这是产品规划质量屋中最复杂也是最关键的决策过程。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生产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配置到下一阶段中去。相反，当顾客对本公司产品的某项技术需求不太满意时，QFD小组应权衡利弊，综合考虑后决定是否将该技术需求配置到下一阶段中去。

3.3零件配置阶段

在产品规划阶段，应用QRD方法将大大地提高企业在激烈的市场竞争中取得成功的机会。同时，对于产品开发的后续阶段——零件配置、工艺规划、质量控制规划，QFD过程也是一个非常有效的规划工具。

与产品规划矩阵不同，零件配置矩阵要简单得多。它仅包含了矩阵的几个枯本组成部分：技术需求，关键零件特征，关系矩阵及关键零件特征目标值。零件配置矩阵的开发过程同产品规划质量屋基本相同，值得注意的是，关键零件特征只有在产品设计方案确定后才能确定。例如，采用蜗杆传动的减速器零件特征与采用瞪轮传动的减速器零件特征就不一样。因此，首先应选择能满足顾客需求的最佳设计方案。

3.3.1 选择最佳设计方案

许多研究表明，设计方案选择和规划对产品成本和制造难度影响很大。英国航天公司所作的研究表明：产品设计的最初5%的工作决定了85%的产品质量、成本及可制造性。美国通用汽车公司估计，卡车减速器制造成本的70%在设计阶段决定。实践证明有必要使用某些结构化过程来评估和选择设计方案。进行方案评估有许多种技术，其中最基本的方法是首先建立评价准则的设计方[杂，根据评价准则分别语汇估各个设计方案，经过讨论后协同各个方案综合出一个最佳方案。

常用的方案选择和评估方法有两种：基于KEPNER-TREGOE决策方法的方案评估和PUGH方案选择方法。基于KEPNER-TREGOE决策方法的方案评估将评价准则分为两类：“必须”和“想要”。“必须”准则是指为了使顾客接受产品所必须出现的准则，其它最好有但不是必须的准则被称为“想要”准则。满足“必须”准则的方案称为可行必方案。应用“想要”准则对各个可行性方案进行评估，根据评估结果确定一最佳方案，然后再通过方案“综合”过程产生一个最终设计方案。PUGH方案选择方法首先根据顾客需求知识和企业经验知识，产生一评价准则集，然后开发一组可行的设计方案，选择其中一个可行方案作为其它 方案赖以比较的基准方案，采用矩阵的格式（评价准则列于矩阵左边，设计方案列于矩阵上方）依据评价准则依次评价各个设计方案是好于（+）。坏于（-）。眯中百， 睛（S）基准方案，计算各个设计方案总的+、-、S个数，选择一最佳方案，通过方案，“综合”过程来改善最佳方案，产生最终设计方案。

3.3.2 分析潜在的故障原因

在确定产品设计方案，完成初步设计后，应对产品进行可靠性分析。它能促使企业考虑产品中潜在的故障，产通过设计需求控制，工艺控制和产品质量的检验来控制它。常用的可靠性分析方法有两种：故障模式和效和效应分析（FAILURE MODES AND EFFECTS ANALY-SIS，FMEA）和故障树分析（FAULT TREE ANALYSIS，FTA）。FMEA是从可靠性角度对已完成的设计进行详细评价，对潜在的故障按其影响程度确定等级，并根据需要提出改进设计的意见，完病况设计工作。它的特征为：用表格的形式表示，从低层次开始，逐步向高层次分析。FTA则是追寻不希望发生事件起因的逻辑分析方法。它从不希望的故障（不安全事件向原因分析，把系统分解为树形图，从而对多重故障进行逻辑的、定量的评价的。关于FMEA和FTA的详细描述请参考有关可靠性方面的资料。

3.3.3 完善零件配置矩阵

在完成方案选择和可靠性分析（FMEA或FTA）后，就可开始完成零件配置矩阵的工作。
零件配置矩阵的几个基本组成部分为：

1．技术需求 它们 从产品规划矩阵中选择的、转移到零件配置矩阵的技术需求及目标值，是矩阵的“什么”。

2．关键零件特征QFD小组一般根据在FMEA或FTA分析确定的失效原因，待配置的技术需求和其经验来决定零件配置矩阵的关键零件特征。它们是矩阵的“如何”。

3．技术需求与关键零件的特征的关系矩阵用一组符号来表示技术需求与关键零件特征的关系强弱程度。

4．关键零件特征的技术规范减速器的零件配置矩阵如图11-9所示。为简单起见，我们从产品规划矩阵中选择了三个技术需求——可靠性、使用寿命、价格——作为零件配置矩阵的“什么”。

3.3.4分析零件配置矩阵

首先，QFD小组应认真评审关系矩阵，检查关系矩阵的每一行或每一列，是否存在空行或空列。如果某一行无关系符号或只有“弱”关系符号，则意味着关键零件特征没有足够地满足对应的技术需求，应补充新的关键零件特征；如果某一列无关系符号或只有“弱”关系符号，则意味着其对应的零件特征多余的，应予以剔除。除此之外，还要分析关系符号的填充率，它表示关键零件特征是足够地覆盖了技术需求。
其次，QFD小组应选择需要在工艺规划矩阵中配置的哪些关键零件特征。其决策过程同产品规划质量屋中选择优先配置项目过程基本相同，只是在零件配置矩阵中没有顾客竞争性评估和技术竞争性评估这些数据。QFD小组一般先分析那些“强”相关符号最多的零件特征，然后根据FMEA的风险评估、零件特征的权重和经验知识等因素，选择那些需要配置的关键零件特征。

对于零件配置矩阵，对于齿轮而言，我们选择了齿轮的硬度、强度、精度作为需要配置到工艺规划阶段的关键零件特征。

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