新产品研发项目中的质量管理活动
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时间、质量、成本是项目管理最关心的三个问题。关于产品质量，创立田口方法(TaguchiMethod)的田口玄一博士认为“所谓产品质量，是指产品上市后给社会造成的损失大小，但是由于功能本身造成的损失除外。”笔者认为，一方面，质量的概念不仅发生在产品上市之后，它还贯穿于整个产品研发过程中，在这个过程里，上游工序对下游工序的输出，给下游工序带来的损失大小即可理解为质量。损失意味着成本的增加，因此控制上游工序的质量，可以有效地控制整个项目的总成本。另一方面，为了缩短项目周期，项目实践通常会采用大量的并行工程。但任何一项活动，在一定的技术条件下，总有其合理的执行时间，并行工程并不能无限制地压缩项目周期。因此，提高每一道工序的质量，提高开发一次成功率，能进一步地缩短研发周期。所以，在任何一个项目里，时间、成本、质量三者是捆绑在一起的，成功的质量管理是新产品研发项目管理成功的保证。
先期产品质量策划及控制计划(AdvantedProductQualilyPlanning&ControlPlan，
APQP)认为，产品质量主要由产品设计决定，因此将质量管理活动从生产阶段提前到研发阶段更为重要。本文将根据新产品研发项目的5个工作步骤，分别讨论每个步骤应该开展的质量管理活动。
1新产品研发项目的5个工作步骤
新产品研发项目一般包含产品定义、产品设计、产品验证、设计认可和产品发布5个工作步骤:
(1)“产品定义”的主要任务是明确新产品研发任务，即提出新产品概念并具体化？
(2)“产品设计”将新产品概念变为技术方案，形成数模、图样等一系列技术文件。
(3)“设计验证”则通过虚拟验证和实物验证手段，对技术方案进行验证试验，并出具试验报告。
(4)“设计认可”根据试验报告，审查技术方案是否合格并是否满足最初的新产品概念要求，若满足，则进入下一步骤，若不满足，则要启动设计变更流程，修改设计。
(5)“产品发布”指产品经过设计认可程序，确认已满足最初的新产品概念要求后，向生产、销售部门发放必要的技术档案。
2新产品研发项目中的质量管理活动
根据新产品研发项目中不同步骤的不同工作目的和内容，5个工作步骤分别有着不同的质量管理活动。
2.1第一步：产品定义
开发一款新产品，首先要弄清楚要开发一款什么样的产品，即新产品概念。开发新产品的目的是要填补市场空白，攫取利润，因此新产品概念必须来自于市场，来自于顾客的需求。了解市场和顾客的手段就是市场调研，比如“顾客的声音”(VoiceofCustomer，VOC)。市场调研活动至少要能够回答以下3个问题：一是顾客的功能需求和心理需求是什么，二是如何与现有的竞争产品形成差异，三是市场未来预期可以接受的产品价位是多少。这3个问题的答案多数情况下是不精确的定性描述，必须转化为工程技术“语言”，才能指导工程师开展设计工作。这个转化活动称之为目标设定(TargetSetting)。而科学地完成这项转化的质量管理活动是“质量功能展开”(QualityFunctionDeployment，
QFD)。QFD实际上就是将市场反馈的3个定性答案，通过层次分析法(AnalyticHierarchyProcess，AHP)，层层分解为产品特性、部件特性、过程特性和生产特性。QFD的简略示意如图2所示。但作为产品定义，目前只需要分解到部件特性就可以了。例如顾客希望他的汽车起步要快，那么“翻译”成产品特性就是汽车动力性要好，再往部件一级“翻译”就是需要一台低速大扭矩的发动机。
但是顾客的需求是多种多样的，并不是每样需求对顾客都同等重要，因此需要使用KANO模型对顾客的需求进行区分。KANO模型将顾客需求分为基本型需求、期望型需求和兴奋型需求3种。
基本型需求是顾客要求产品“必须有”的属性或功能。当需求不满足时，顾客很不满意；当需求满足时，顾客就无所谓满意不满意了。期望型需求指顾客希望得到的，但不是必须的需求。这类需求的满足和顾客的满意度基本呈线性正相关关系。
兴奋型需求指产品具备一些完全出乎顾客意料，能使顾客产生惊喜的属性或功能。当这类需求不满足时，顾客无所谓，但如果满足时，顾客的满意度将会得到极大的提高。
根据这3个类型，不同的顾客需求被赋予不同的权重，其中基本型需求应该被赋予最高的权重，兴奋性需求次之，期望型需求最低。KANO模型为QFD将顾客需求向产品特性转化提供了权重输入。
通过QFD和KANO模型可准确地解读顾客需求，但新产品又该如何与其他竞争产品形成差异化呢?这个问题的答案很难通过一个简单的产品市场定位和目标客户定位来进行描述。大量满足顾客的期望型需求和兴奋型需求固然可以领先于竞争产品，但在成本约束下，新产品不可能为了形成产品差异，无限制地满足顾客的这两类需求。对标分析(Benchmarking)则可以量化地解答这个问题。对标分析指对新产品的竞争产品进行各种功能、性能试验，甚至拆借和测量，以了解竞争产品所处的技术状态，包括结构形式和技术参数。比如前面举到的例子，顾客需要一台低速大扭矩的发动机，那么如何设定转速和该转速下的扭矩输出才合适呢？通过调查竞争产品的现状，结合部件特性的权重，为权重高的部件设定优于竞争产品的技术方案，对权重低的部件则设定和竞争产品持平甚至略低于竞争产品的技术方案，这样新产品和竞争产品之间就可以形成差异了。
这时，另一个问题又出现了——新产品按照QFD提出的方向，参考对标分析的结果，提出了能够准确满足市场需求，并有别于竞争产品的技术方案，但最后这个新产品有可能突破了既定的成本约束，或者说，新产品能否在满足顾客部分需求就能赢得市场的前提下，适当地削减某些功能，降低成本，增加利润？这时项目应该导入“
价值工程”(ValueEngineering，VE)来进行成本分解和控制。价值工程从生产、工艺、包装、物流、材料、精度等多种角度对技术方案展开功能成本分析。QFD得出的产品特性权重和部件特性权重，为价值工程的成本分解提供了依据。为了保证新产品最终能满足顾客的需求，那些权重更高的产品特性和部件特性将会被分配更多的成本预算。
上述的讨论说明，新产品定义是一个非常严谨的过程，有效的产品定义是新产品质量保证的前提。这一步骤的质量管理活动的核心是提高市场调研结果向产品定义转化的准确度。
2.2第二步：产品设计
第二步的工作是根据产品定义开展详细的产品设计。此时项目关注的重点不再是设计一个什么样的产品，而是怎样设计才能实现产品定义的功能，以及怎样设计才能提高产品的
可靠性。因此有必要在设计过程中应用稳健性设计方法——田口方法。
田口方法可以用图4进行简要说明。x是输入参数，y是输出结果，m是y的目标值，△x是x的波动范围，△y是y受Δx影响后的输出波动范围。从图4可以看出，当将系统的输入参数设为x1时，y可以达到目标值m。当输入参数设为x2时，即使z的波动范围△x不变，y的波动范围会比输人参数设为x1时要小，因此在设定系统参数时，为了保证输出结果的稳定，会选择使用参数x2。但输入参数设为x2时，y偏离了目标值m，如果能找到一个与y成线形负相关的因素z，设定为z2，就可以将y值调整回m。
以汽车电动车窗升降按钮为例。电动按钮中有一个触头弹簧，当顾客拨起或按下按钮，即开关闭合时，触头间需要保持足够的接触压力。稳定而适度的压力决定了按钮的有效性，而压力又取决于弹簧的结构形式、尺寸和材料等。根据田口方法的3个设计阶段，假定在最初的系统设计阶段，工程师选用了平列双扭转弹簧方案，那么弹簧的尺寸、材料、旋转角度等参数有多种的组合可达到系统要求的压力。此时工程师需要开展田口方法的第2阶段工作——参数设计。工程师首先建立弹簧的压力特性模型，然后用正交试验设计方法，对所有参数组合进行挑选和计算，最终选用输出压力最稳定的一组参数。
但如果设计电动按钮的目的是为了保证车窗升降的稳定性，而车窗升降的稳定性不仅和按钮触头的接触稳定性有关，还和玻璃导轨对车窗升降阻力的稳定性有关？这时就要开展田口方法的第3阶段工作——容差设计，即决定提高按钮触头的稳定性还是提高玻璃导轨的稳定性，哪种方案对于保证车窗升降稳定性的成本更低．又或者两者都需要提高，并接受这种稳定性提高所带来的成本提高。
正如车窗升降的稳定性不仅和按钮触头相关，还和玻璃导轨相关一样，一个产品，特别是如汽车一般的复杂机电一体化，托品，产品在使用过程中出现故障的原因是多种多样的，甚至是多个诱因同时并发所造成的，如果能在设计过程中对这些故障和原因做出预测，并在设计中加以防范和改善，则可以进一步提高产品的可靠性。这种预防设计缺陷的质量管理活动有“设计潜在失效模式及后果分析”(DesignFailureModeandEffectsAnalysis，D
FMEA)和“故障树分析”(FaulfTreeAnalysis，FTA)。
DFMEA重在分析影响产品故障的后果和原因，然后提出改进措施防止故障出现。FTA则重在分析造成产品故障的各种原因，以及各种原因间的层次、逻辑和组合关系，最终确定造成产品故障(即FTA中的顶事件)的最根本原因(即FTA中的底事件)。
DFMEA和FTA结合使用有利于预防设计缺陷，提高设计质量。工程师可以在开始产品设计之前事先预测产品在使用过程中可能会出现的故障，即失效模式，或者借鉴竞争产品已发生的故障，然后用FTA找出各种故障的底事件或底事件组合，再用DFMEA对各种底事件进行成因分析，提出预防、纠正措施并实施在设计中。
可以说，田口方法侧重在设计过程中最大化地提高设计方案的稳定性。而DFMEA和FTA则重在预防设计方案变为现实后可能出现的故障，反过来指导设计。
2.3第三步：设计验证
完成设计后，就进入了对设计方案进行验证的环节。设计验证本身就是一项质量管理活动，它通过量产前的试验，模拟量产后的实际使用情况，触发产品可能发生的问题，让工程师有机会在量产前进行产品改良，进一步提高产品的可靠性。
设计验证包括虚拟验证和实物验证两种方式。虚拟验证包括“电子数字样机”(DigitalMockup，DMU)分析和“计算机辅助分析”(ComputerAidedEvaluation，CAE)两类。DMU分析可用于动静态干涉、装配可行性、工具可达性、人机关系等一系列物理性的检查。CAE分析则更多进行刚度、强度、模态、流体、力学等性能方面的检查。但很多试验项目是无法或很难用虚拟手段进行模拟的，因此还需要开展实物验证。实物验证分为部件台架试验和产品整机试验。在设计过程中强调质量管理活动的目的就是为了减少实物验证的数量。比如验证汽车产品可靠性的综合耐久试验，完成一轮试验一般需要耗费2～3个月的时间，而且一台样车的制造成本，仅物料就有可能是该车型量产售价的5～6倍，由此可见，尽可能地将质量问题解决在产品物理样机生产之前，将会大大缩短研发周期，降低研发成本。值得一提的是，如果采用正交试验法安排验证计划，将可以有效地缩短验证周期和降低验证成本：
产品验证中所发现的问题，都可以根据此前FTA的解析结果，快速完成原因“定位”和迅速提出改进措施，然后更新1)FMEA文件，为后续产品的设计积累经验。
新产品研发项目走到这一步，也意味着新产品已经定型，产品质量已基本确定，设计验证只不过是对设计结果进行查漏补缺的手段而已。所以。每一个新产品研发项目都应该将质量管理的重心放到设计验证之前，靠设计赢得质量。
2.4第四步：设计认可
设计认可本身也是一项质量管理活动，而且是新产品研发项目中最后一道质量管理活动。它的目的就是通过一套科学的程序，对产品的设计质量进行最后把关？设计认可不仅审查设计方案是否满足设计任务书上的技术要求，还审查基于设计方案生产出来的产品能否满足产品定义中的顾客需求。这套程序表面上看似乎只是一种形式，但它却对产品的质量把关起到了至关重要的作用，它就像一道阀门，如果严格执行检查，那么哪怕有任何一点达不到产品定义的缺陷，都会被勒令修改设计，重新经历一遍前面提到的第二、三步骤。
2.5第五步：产品发布
设计认可通过后，就可以发布设计成果了。研发部门根据生产部门和销售部门的需要，将必要的技术档案如图样、技术要求、认可报告、技术说明等，一起整理打包发给生产部门和销售部门，新产品研发项目结束。
3结语
质量管理作为项目管理几大知识领域中的一个重要组成部分，经过多年的发展，已经形成了成熟的理论体系和方法、工具。如果能在新产品研发项目中有意识地加强使用这些方法和工具，将有利于缩短项目周期和降低项目成本。但是这些方法和工具只有被广大的工程技术人员熟练掌握和应用才能显示出它们对项目强大的促进作用。另外，只有符合市场需求的产品才是“合格”的产品，因此质量管理并不是一种纯粹的事后检查活动，而是在新产品定义之初就开始介入的行为。这种对质量“合格”的理解，要求企业具备尊重市场、尊重顾客需求的意识，愿意为产品定义投入更多的时间和成本。准确、清晰、具体的产品定义是新产品研发项目成功的前提。同时也要求企业学会使用稳健性设计方法和设计缺陷预防手段来提高设计的成功率，用设计验证方法和设计认可程序来保证设计的成功率。最后，质量管理还应该是一种企业文化，只有企业内不同的业务部门都乐于参与研发项目的质量管理活动，才能有效地提高产品研发的质量水平。