基于QFD的产品概念设计与应用

摘要：当今市场，产品设计与制造水平的竞争已成为了现代产品竞争的主要因素，只有在设计中使用新的思维和思想，并运用更新的原理、方式与方法，才能提升产品的设计质量，营造出持续的竞争优势。QFD在产品创新中兼顾了客户满意的定量实现技术，能够高效构造出产品开发的总体设计方案，让客户真正满意于产品。

关键词：QFD 产品质量 概念设计 QFD应用

由于竞争在整个市场不断地加剧，商家们都使出各种方式来抢夺市场，而能否成功的研制开发出新产品成为了能不能打赢这场战争的关键因素之一。产品的概念设计开发是一个极其纷繁的过程，不但要满足来自顾客的要求，还要满足来自制造方面的要求。新产品的概念设计的最终目标应使顾客满意。

传统的产品概念设计过程，需要从新产品的立案策划开始，经过可行性的报告、原始研制设计、一定实验、最后的产品设计、试制、投入使用等几个阶段，在这个设计研制过程中有太多主观因素存在，对于新产品的研制是不利的，并且还有过长的开发周期，较差的产品竞争力等缺陷。将QFD（Quality Function Deployment，质量功能展开，以下简称QFD）引进到新产品的概念设计当中，能够提升产品的质量，提高产品在国际市场当中的竞争力。

1、QFD简介

QFD是一个将顾客的声音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。

QFD是采用一定的规范化方法将顾客所需特性转化为一系列工程特性，运用的基本工具是质量屋（HOQ，House of Quality），这是一种矩阵框架表达式，很形象直观。QFD不但可以建立用户需求与设计要求之间的关系，而且可以支持设计及制造全过程。用设计要求代替顾客需求，然后用零件特性代替设计要求，依此类推，将上一个质量屋的输出作为下一个质量屋的输入，就得到QFD的质量屋系列。

2、产品概念设计与QFD的重要性

对于一些复杂的机械产品，属于大量的零部件，复杂的运动关系与系统装配，如果使用传统的产品设计方法，即使有丰富设计经验的设计人员，在末期阶段的工作中会因为缺乏足够的预见性，而进行大量重复的设计更改才能完成。这种设计过程不仅工作效率低下、周期过长、成本太高，而且难以保证设计质量。

随着市场竞争的不断加剧，想要在竞争中取胜，关键就是怎样才能更多更好地去满足客户需求。而概念设计是产品设计的初始阶段，也是极其重要的阶段，产品的质量、成本、性能、交货时间、结构、维护性能和可制造性等等，很大程度上都取决于该阶段。因此概念设计阶段如果出现错误，那么后期想更正便十分困难，且改正错误的代价也是十分巨大的。所以概念设计的好坏直接决定了产品在整个市场当中的竞争性与质量本身的品质。因此，如何更好地保证产品概念设计阶段的质量，是当前设计人员们最需解决的。

现阶段为止，大概有三百种概念设计的方法已经应用到了新产品的各项活动当中，例如生成概念设计、评价选择与测试等活动。而有着多年历史的QFD的方法因为它所具有的系统性和已经取得的成效使其与其他众多方法相比，效果更加突出。

3、QFD技术在产品概念设计中的应用

本文中，笔者以柴油机的概念设计为例，详细阐述QFD技术在产品概念设计当中的应用。

（1）用户需求与技术特性的矩阵分析

质量屋HOQ的最基本的输入为质量需求表，这就需要前期的市场调查，只有全面真实的且公正客观的市场调查，才能保证QFD后面工作的顺利进行。

对于柴油机的设计，第一步要从用户需求当中获取信息，再把这些信息进行分类与汇总，使用亲和图法（KJ法）来整理这些需求，把用户的需求变为三个层次。要确定质量需求展开表当中不同项目的重要程度，这就要通过详细的调查，然后根据调查结果来标记各个项目的重要度。

根据QFD理论，前面的工作在完成之后，就需要构造质量特性与质量需求的二维矩阵表，来分析柴油机每个质量要求和质量特性的相关度，并标记，而对于功效性能和机动性等较重要的项目需格外关注。

质量特性设为yi（j=1，2，…J），用户的需求是ri，定义ri和yi的关系的系数是Rij，而Rij代表了质量改善特性yi满足用户需求ri的大小。由于满足程度的不相同，依次定义Rij为0，1，3，5。Rij=0意为质量改善特性yi对于满足ri没有任何关系。

而定义R是质量特性与顾客的需求所构成的关系矩阵

定义wy（yi）为yi的权重，其计算的公式是

（1）

而Tj是质量特性yj进行改善后的目标值。yjc是在分析竞争对手的产品与本公司现有的产品质量特性值yj0的基础上，联系公司内部财政与资源的状况来确立。因此得出质量特性yj的实现难度Pj，列出：

（2）

该式子中，yj0是现产品拥有的质量特性值，yjc是使用现阶段技术改变后达到的值。

通过用户的质量需求与已经成熟的技术，做出了关于工程技术特性的展开表，如图1所示：

与此同时，这个阶段需要使用到概念设计结构化的功能结构法，来分析与联系柴油机的主要功能，辅助功能，与次要的功能。通过构造结构矩阵的方法来进行概念结构化。而定量结构化设计则是通过数量化理论来进行的。可以理解为对柴油机概念设计的结构化与QFD功能展开。

要想构造出系统和技术的QFD模型，需要在概念设计的最开始阶段进行瓶颈技术、瓶颈原始材料、瓶颈的制造方式与瓶颈工序的研发和探究。探究有关的技术准则，联系系统的原理来展开，最后便得出了技术和系统的QFD模型与功能和系统的QFD的模型。

（2）柴油机的质量规划

选择国内与国外两个不同的研发机构作为相互的竞争对手，对每项要求的满意程度来评估它们的市场竞争性。仔细的说，用户的竞争性预测、用户的需求重要度预测、质量计划、需求重要度的权重等都是包含在柴油机质量规划当中。通过不同重要度的需求和竞争性的预测的分析结果，能够设置本单位的差异化程度与目标质量的预测值。至于有着较高重要度并且国内的比国外的水平更高的客户要求，就可以直接的把其作为自己研究单位的特点和特色，致力于差异化战略。

（3）柴油机的质量设计

在产品的规划阶段依据其技术与成本能够构建成关于柴油机质量设计的评估矩阵，它的质量特性和矩阵的行列数一一对应。而在质量设计进行之前，需要使用质量屋的相对应的各个关系来把市场所规范的质量需要的重要度转变成关于技术特性的质量特性重要度。通过矩阵的运算便可得到质量特性重要度的变换。如需设计柴油机的质量，第一步要来进行技术竞争性评测，以便确立质量特性的目标值。设计一个新产品要强调总体性能完整，因此工程设计当中必须要让各个设计要素能相互协调工作。

4、总结

QFD的根本是“围绕客户”，把客户的需求在复杂的设计环节中一一展开，保证设计是以用户为基准的。QFD运用看得见的连续的方式将客户的需求演化分析，通过更加科学的设计决策，表现出了一种“防患于未然”的思想，所以成为了一种提升设计质量的强有力工具。

以后高质量的精品产品的设计保证产品的全寿命周期要求，利用好质量工程技术――QFD，以客户的需求为根本，建立一个产品概念设计的QFD模型，构造出相关产品的概念设计方案，并将其在现实中运用，为广大的企业们对新产品的研发提供了新的道路。

参考文献：

[1]杨德林.新产品概念设计[M]. 北京：清华大学出版社，2008.

[2]马怀宇.基于TRIZ/qfd/FA的产品概念设计过程模型[J].清华大学学报，2004，41（11）：56-59.

[3]刘广第.质量管理学[M]（第三版）.北京：清华大学出版社，2010

[4]熊伟.质量基能展开[M]北京：化学工业出版社，2005.

作者简介：

张俊梅（1969.11―― ），女（汉族），甘肃白银人，本科，主要研究方向：质量管理，先进制造技术、企业管理等。