QFD在并行工程中的功能配置
作者: 来源: 文字大小:[大][中][小]
并行工程中的质量管理要考虑两个方面的问题。首先是要使设计尽量满足上游市场顾客的需求，增强产品的竞争能力，质量功能部署（quality function deployment,
QFD）就是当前最重要的方法之一。另外，还要使产品的设计考虑企业内部下游制造装配的要求，使产品设计修改返工次数尽量减少，尽快开发新产品，并占领市场。这其中，面向制造的设计（design for manufacturing:DFM）是常用的方法。并行工程的质量管理能满足这两方面要求。下面我们就分别对质量功能部署（QFD）和面向制造的设计（DFM）进行论述。
１、质量功能部署
质量功能部署（QFD）是日本三菱重工在神户造船厂1972年最早使用的。QFD是一个跨专业的团队过程，用于设计开发新的产品（服务）或改进原有的产品（服务），它主要是将目光放在顾客需求上，将“软”而“模糊的”顾客需求转化成可以量测的目标，保证正确的产品（服务）迅速地进入市场。QFD是一个非常结构化（structured)的、矩阵驱动（matrix-driven）的过程，其运行包括4个阶段：
（1）将顾客需求（customer requirements）转化成设计需求（design requirements）。
（2）将设计需求转化成产品/零部件特性（product/part characteristics）。
（3）将产品/零部件特性转化成制造操作步骤（manufacturing operations）。
（4）将制造操作步骤转化成具体的操作/控制（operations/controls）。
转化过程中4个相联系的矩阵，如图6-1所示。下面就对这4个矩阵作一简单论述。由于QFD是一个非常复杂的过程，因此为了使大家了解其基本方法，这里我们将以简单的蜡烛产品QFD矩阵的建立为例加以论述。
QFD过程开始于顾客需求，顾客需求又被称为VOC（voice of customer），它在QFD中通常用顾客的原话来表示，目的是保证对顾客需求的客观反映，避免设计人员理解上产生的误差。我们下面先介绍3种用于分析和处理定量数据的结构化工具，它们可用来建立QFD中的各种矩阵。
第一种工具称为“亲密度图”（affinity diagram）。它可用来大量地收集定量数据，并根据数据之间的近似程度进行分组。例如，某QFD小组收集了顾客对产品X的需求，每个顾客的需求都写在卡片上，所有卡片都杂乱地摆放在桌上。这时，顾客需求是非结构化的，因为这些写在卡片上的顾客需求是随机的。根据直觉和经验，首先我们可以对这些需求按照其特性的相似性进行分类，然后进行分组，每个组代表一个一般意义上的主题。一般地，需求被分为5~10个组，每个组包含1~15个项目。有时，这5~10个组还可以被进一步分组。
我们以“蜡烛”为例来说明“亲密度图”的做法。根据市场调查、面谈或头脑风暴法，我们得到每个顾客的需求并将其记录在卡片上。为了简化，本例中的项目数被大幅度地减少到6个，而通常情况下会有20~80个。这些卡片被小组成员重新整理。如图6-3所示，研究小组认为“视觉上吸引人”和“有香味”应同属于“审美”的范畴。同样，其他的顾客需求也被分组。请注意，小组并没有事先命名组的标题（如“审美”），然后再把顾客需求分配到某个组，而是先对顾客需求进行分组，然后再指定每个组的标题（如“审美”、“亮度”、“方便性”、“效率”等。）
视觉上吸引人 有香味 不滴蜡 火焰大 无烟 燃烧时间长
审美 亮度 视觉上吸引人有香味 火焰大 方便性 效率 无烟不滴蜡 燃烧时间长
如果将来源于“亲密度图”的顾客需求分组水平地排列，我们就开始采用第二种工具——树图（tree diagram，图6-4）。树图也可用来寻找亲密度图中的缺陷和遗漏。例如，小组通常会发现上次调查漏掉的顾客需求，有时也会发现有增加分枝和重新分组的必要。树图允许小组添加、摒弃或解释顾客需求（VOC），以获得一个完整的结构。
小组也可以用相同的方法来生成产品特性，这些产品特性也被作成树图。
将上面两个树图垂直交叉，这样我们就得到了第三种工具——矩阵（matrix，图6-5）。它是由这两个树图中最底层的水平项目交叉形成的。交叉处就是放置矩阵元素的地方，这个元素通常表示两个指标之间的关系。
行列元素之间的关系可以用符号来表示。例如，我们可以用◎代表强关系，分值为9；○代表中等关系，分值为3；△代表弱关系，分值为1；空格代表无关系，分值为0。这个由两个树图交叉形成的矩阵就是我们QFD中的第一个矩阵——质量层（house of quality:HOQ)的基础部分。之所以称之为质量层，是因为该矩阵形状像一间屋子。
1.质量屋（HOQ）的概念
质量屋（HOQ）是驱动整个QFD过程的核心，它是一个大型的矩阵，由7个不同的部分组成（图6-6）。这7个组成部分分别是：
（1）顾客需求（customer requirements）。即VOC，通常它们可用亲密度图和树图表示。不同的产品有不同的顾客需求。例如，对于汽车来说，顾客需求可能是车门容易开启；对于银行来说，顾客需求可能是取款不用排队等。QFD就是用来部署（deploy）VOC的，而不是用来收集VOC的。收集VOC则是另一个相对独立的过程。
（2）产品特性（product features)。它们也可以用亲密度图和树图表示。产品特性是我们用以满足顾客需求的手段，产品特性也因产品不同而有差异。如对于车门，产品特性可能是关门所需的力量；对于割草机，产品特性可能是转动轴所需的推力。产品特性必须用标准化的表述。QFD中是利用顾客需求来产生产品特性的。
（3）顾客需求的重要性（importance of customer requirements）。我们不仅需要知道顾客需求些什么，还要知道这些需求对于顾客的重要程度。
（4）计划矩阵（planning matrix）。该矩阵包含一个对主要竞争对手产品的竞争性分析。矩阵中包括3列，分别代表对于现有产品所需的改进（改进率）、改进后可能增加的销售量（销售点）以及每个顾客需求的得分。
（5）顾客需求与产品特性之间的关系。这是矩阵的本体（中间部分），表示产品特性对各个顾客需求的贡献和影响程度。
（6）特性与特性之间的关系。一般地，一个特性的改变往往影响另一个特性。通常这种影响是负向的，即一个特性的改进往往导致另一个特性变坏。该特性关系图使我们能辨别这些特性之间的影响，以求得折衷方案。
（7）目标值。这是上述各部分对产品特性影响的结果。
2.建立质量屋（HOQ）
建立HOQ的各个步骤（仍沿用上文“蜡烛”的例子）如下：
（1）顾客需求。研究小组收集了大量关于顾客对蜡烛的需求数据，并作出亲密度图和树图。
（2）顾客需求重要性。研究小组使用尺度1~5对顾客需求重要性进行分级，5表示非常重要，1表示不重要。当然也可以选用1~10的尺度。这里要思考的问题是：某个特性对于顾客来说的重要性究竟有多大？在对顾客需求评级的过程中，小组成员之间需要进行大量建设性的讨论，这期间将会有许多新观点提出来。绝大多数QFD和HOQ的研究者认为，小组成员最终应该达成一致，这当然是一个理想的状态，但需要花费大量的时间。一个很好的折衷办法是采用少数服从多数的民主原则，而将少数人的意见附在后面。评价重要性时，小组必须清楚这个评价是针对哪部分市场（顾客）而作出的。有时，也可邀请顾客加入到QFD小组中，以协助评价顾客需求的重要性。
（3）竞争性分析。产品也需要按每种顾客的需求进行评价，仍可使用1~5或1~10的尺度。这里要思考的问题是：制造商多大程度上满足了所列的顾客需求，也就是说，当前的产品在多大程度上满足了顾客需求。在图6-7中，我们是用标有“今天的我们”的列表示对本企业产品的评价。接下来，对竞争对手的产品也进行同样的评价（即制造商1列、制造商2列）。
（4）未来目标（未来值）。仍使用与上述相同的评价尺度，小组按每个顾客需求对虹烛的未来进行评价（标有“将来的我们”的列）。这里要思考的问题是：将来我们打算在多大程度上满足顾客需求。在本例中对照图6-7，情况如下。
①顾客需求“视觉上吸引人”上“今天的我们”的分数是9，与“将来的我们”的分数相同，强于竞争对手（制造商1和制造商2），所以我们在这一顾客需求上没有必要改进未来的产品。
②顾客需求“不滴蜡”尽管满足顾客需求（本企业产品现在评分值为8），但是弱于竞争对手2（评分值为10），因此，我们将该项未来值设定为9，因为小组认为竞争对手2的产品超过了顾客的需求，属于质量过剩。
③顾客需求“燃烧时间长”上我们当前的产品没有满足（分数只有3），我们的蜡烛燃烧得太快，而竞争对手的蜡烛燃烧时间却长得多，我们应该在这个顾客需求上做显著的改进，所以研究小组将未来值设定为9，这样我们就可以与竞争对手持平了。之所以不超过对手，同样是因为研究小组认为设定未来值为10是没有必要的。
④顾客需求“有香味”的评分低于竞争对手，所以未来值设定为8。
（5）改进率：改进率=未来值/现在值。本例中，顾客需求“有香味”的改进率为2（8/4），顾客需求“燃烧时间长”的改进率为3（9/3）。这些都是对现有设计的显著改变。
（6）销售点。销售点用于评价产品的改进对销售量的影响。销售点1.5表示影响显著，1.2代表中等，1.0表示无影响。这里要思考的问题是：如果我们改进这一特性（更好地满足这一顾客需求），产品销售量究竟能够提高多少。
（7）计分。将顾客需求重要性、改进率和销售点3个数值相乘即可得每个顾客需求的得分。这个得分提供了一个研究小组评价的顾客需求等级，即为顾客需求排序。为了清楚地反映相对大小，得分以百分比来计（“得分%”列）。此时尽管HOQ还没有最终完成，但到目前为止，公司内部的信息交流已经超过了许多公司平常的水平，即使就此停止工作，所花的时间也是值得的。
（8）产品/工程特性（product features/engineering characteristics,PFEC,简称为产品特性）。使用头脑风暴法，我们可以得到一张产品特性表，这个表也可通过亲密度图和树图进行整理。进行至此，我们建议为每个产品特性设计一个词汇表。这样将使研究小组成员之间交流更容易一些。有的小组还为顾客需求设计词汇表。
（9）顾客需求——产品特性关系。产品特性与顾客需求这两个树图交叉就产生了一个关系矩阵（图6-6，图6-7）。对于关系矩阵中的每一个元素，研究小组都要估计先烈之间是否有关系。这里要思考的问题是：这个产品特性对满足顾客需求有多大的贡献和影响。
（10）产品特性（PFEC）得分。将顾客需求——产品特性关系值（1，3或9）与对应的顾客需求（即“得分%”列）相乘，即可得出该产品特性的得分。在我们的蜡烛例子中，产品特性“形状”对顾客需求“视觉上吸引人”的得分为16×9=144。同样可得其他产品特性的得分。最后的产品特性得分是该列上的所有得分之和，这个得分代表该产品特性的重要性。
（11）产品特性相互关系矩阵。这种关系矩阵使研究小组能量化一种产品特性的变化对其他产品特性的影响。因为它呈三角形，正好又在质量屋HOQ的正上方，所以也被称为屋顶矩阵（见图6-6和图6-7）。我们仍用双环代表强关系，单环代表中等关系，三角代表弱关系。填充屋顶矩阵时要思考的问题是：当改变某个产品特性时会影响其他产品特性吗？有的小组还要求进一步指出，影响是正向的还是反向的。屋顶矩阵中的高分值对于研究小组来说将是一个强烈的信号。有时一个产品特性的变动可能损害许多其他的产品特性，这时最好不要变动该产品特性。譬如，对产品特性“蜡烛直径”的改变将影响其他6项产品特性，所以，尽管它是一个重要的产品特性而且影响4种顾客需求，在进行改进之前一定要加倍小心。作为一种较为理想情况的产品特性是：产品特性得分高（重要）、其变动对其他产品特性影响小，而且还能改进多种顾客需求，因此改变起来成本低，几乎没有负作用等等。如在我们蜡烛的例子中，产品特性“烛芯处理”的改变除了稍微影响产品特性“烛芯数目”外，对其他产品特性则基本没有影响。
按照上述11个步骤，我们就可以完成质量屋HOQ的建造。但是在具体的实施中，步骤可能有变化，每家公司都可按其具体需要修改HOQ过程。例如，在蜡烛的例子中，我们在产品特性得分列下加了另外的信息：百分比的成本、产品特性的测量单位。
3.使用质量屋HOQ
至此，HOQ已经建立起来了。下一步是怎样使用HOQ。HOQ是一个结构化的交流工具，它是面向设计的，是设计者的一个宝贵资源。工程师可以将HOQ作为一种整理数据并将数据转化成信息的方法；
市场营销人员也可从HOQ获得好处，这是因为HOQ反映了顾客需求；高层管理人员可以利用HOQ来寻找企业的战略机会。使用HOQ可以强化企业中横向和纵向的交流，可以使我们发现一些从前未被发现的问题。通过顾客需求和竞争分析，HOQ帮助我们发现需要改进的产品特性。通过对矩阵的研究，我们可以找出关键的零部件、制造操作环节、质量控制措施等，使我们可以在一个较短的开发周期里设计制造出既满足顾客需求又满足制造厂本身条件的产品。
4.QFD中的其他矩阵
除了质量屋HOQ之外，QFD中还有其他一些矩阵（类似于HOQ的矩阵），它们可以采用与建立HOQ相同的步骤来建立。可以结合HOQ和其他数据，来确定合适的产品零部件、产品制造过程、产品装配操作，以及产品质量控制技术。最终，所有这些相互联系的矩阵群形成一个可以用来指导产品生产的正确的制造计划。下面对这些矩阵做简要分析（见图6-1）。
矩阵2（零部件计划矩阵）里，上面质量屋矩阵（矩阵1）的列（产品特性）变成了行，产品/零部件特性作为列。注意，矩阵1中并非所有的列都转移到第2个矩阵中，只有那些对于产品的市场成功起关键作用的产品特性才被转移过去。矩阵2的作用是：确定关键零部件及其特性，选择正确的设计概念。
矩阵3（工艺计划矩阵）里，矩阵2的列（产品/零部件特性）变成第3个矩阵的行，矩阵3生成的列由影响产品/零部件特性的关键制造操作组成。建立矩阵3的目的，就是通过确定关键制造操作及其参数，以选择最佳制造工艺。
矩阵4（
生产计划矩阵）是QFD的最后一个阶段，矩阵3的列（制造操作）变成矩阵4的行，矩阵4的列是各种生产操作/控制，如统计过程控制（
SPC）步骤、操作员培训、错误预防、预防性维护过程及教育培训过程等。矩阵4的目的是用来确定关键的生产操作、必要的教育培训，以保证主要需求的满足。前3个矩阵建得越完善，最后一个矩阵建起来就越容易。
可见，QFD的涉及面很广，所以它不仅仅是一个质量工具，而更是一种使用多种方法建立产品生命周期中各环节相互关系的规划工具，目的是对未来进行决策。它自始至终强调团队精神和强有力的领导行为。由于QFD开始于产品生命周期的开端，开发小组有更多的机会及早地进入角色和控制产品成本。QFD是一个优于纯成本控制和质量管理的过程。QFD的结果是产生一个对顾客和制造商都有价值的产品。它还可以带来交货期缩短、质量改进、成本降低等多种好处。
二、面向制造的设计（DFM）
在面向制造的设计（DFM）中，开发小组主要是将一些典型的DFM准则应用到其产品和零部件的设计中。下面就列举其中最有代表性的一些准则。
（1）设计中要尽量减少零件的个数和种类，并尽量使用标准件。
（2）产品中相似的特征尽量设计为统一尺寸。
（3）避免内表面加工设计，而优先采用外表面加工设计。
（6）减少装配平面配合数量。
（7）减少或简化装配过程中所需要的调整环节。
（8）减少对零件的搬运次数。
当然，有关DFM的准则还很多，并行工程小组成员要注意搜集。各企业的具体制造能力和条件不同，因此要充分利用各制造部门专家的知识和经验，形成本企业的DFM专家知识库，这对保证质量是十分有益的。另外，DFM应和QFD同时使用，最好的方法是，在QFD将顾客需求转化成设计需求、产品/零部件特性、制造操作步骤、以及具体的操作/控制参数时，以DFM的准则作为其转变过程中的约束条件，这样小组就能将上游顾客和下游生产的要求很好地结合起来，达到平衡，从而可以取得并行工程中质量管理的最佳效果。