传统的QFD将产品开发过程中的客户需求、工程特性、零件工艺特性、生产流程分别用4个向量来描述,每2个向量分别在横向与纵向上相互作用,所产生的矩阵构成一个HOQ. HOQ矩阵一般由若干个组成部分。整个过程需要依次生成客户需求规划、产品特征配置、过程计划与质量控制、生产操作等4个HOQ矩阵。每个HOQ都完成How what转换,他们一起构成QFD的瀑布式分解模型。
从而将产品的开发过程形式化为上述向量的确定与转化过程,向量中各分量的值可通过调查、分析及评估测算取得。通过相关关系的识别分析,发现一系列优化的具体目标和潜在的冲突关系。
但是这种QFD在具体的应用中难以实现,主要难点在于整体优化难以实现,而持续的叠代优化事实上很难计算,而各种项目的评测与量化不仅工作量大,且在多目标的相关性分析中会出现大量“不可能完成的任务”―――项目难以量化。通过递阶型HOQ矩阵可有效地简化相关分析处理的项目关系,且通过逐层级进,可缓解在传统HOQ中存在的各部门间的构建不畅而导致整体目标无法量化、项阶型质量功能配置优化有利于实现电机产品构成与形成过程中的上下层之间(功构、功能与材料等)的有效映射,这种多层次递阶型HOQ中的下一级HOQ的项目指标集是上一级HOQ的方法集,下一级HOQ中的项目指标集的权重均采用上一级HOQ方法集的竞争性评价因子进行评价。其作用是将直接影响到电机产品的可靠性、维修性、及其市场竞争力的技术构成与客户需求相结合,其评价不仅涉及到关键技术的选择、优质材料的使用,并通过产品利润率的优化来优化评价权重,在考虑技术要素的同时,也考虑质量特性和成本因素。
2电机QFD的评价与优化技术
2. 1电机QFD的评价
递阶型电机QFD建立了面向电机设计与制造的三级递阶型HOQ矩阵,其中第一级矩阵主要反映电机客户与产品主要零部件的规划之间的平衡和优化关系,第二级矩阵反映电机主要零部件的配置实现,第三级矩阵反映电机产品流程中的过程计划与质量控制图。假设某电机的一个HOQ矩阵的项目指标集和方法集的关系矩阵为R d = ( r ij)m×n, m为指标项数, n为方法集项数, r ij表示第d级HOQ中第i项指标与第j项方法的相关程度,通常r ij用三个值(α1~α3)指定,分别表示弱相关、中等相关和强相关,α1~α3可分别赋值1,3和9。
该项目指标权重为W d = ( w 1 , d,…, w i, d,…, w m , d) ,且∑m i = 1 w i, d = 1。可得到综合评价模型b j , d =∑n j = 1 w i , d r ij , d | j = 1,2,…, n(1)在获得该电机的项目指标集和技术方法集的关系矩阵及相关指标集的权重后,根据所建立的多级评价模型,可求得该电机的技术方法集的竞争性因子。竞争性评价因子包括绝对竞争性评价因子<4 2 5 > B d = WR = ( b 1 , d,…, b j , d,…, b n, d)(2)该方法的相对竞争性评价因子S j , d = b j , d /∑n j = 1 b j , d(3)利用竞争性评价因子,有利于有效处理模糊信息和定性信息,使之量化,权重选择更利于得对相互的结果对照。
2. 2竞争性评价因子的优化振动电机零部件的质量特性包括刚性,强度,精度和粗糙度等,当质量特性要求提高时,就会出现如所示的情形。当质量特性要求很低时,需求量可能很小,价格也很低。价格的提高不可能完全赶上质量特性的提高,质量特性要求的提高带来的可以接受的价格提高幅度是越来越小的,因此价格必将以一个递减的比率增加。相反,生产成本则完全不同,当质量特性要求提高时,生产成本也跟着提高,并以一个递增的比率增长。当价格与成本相等时(在A点和C点) ,说明利润贡献为零。
随着质量特性要求的提高,利润贡献可从A点的零增加到最大极限的B点。但是过了B点,质量特性要求的提高就没有必要了,因而利润贡献将下降。在A点和C点的外面,利润贡献都是负的,这说明质量特性的要求过高或过低都不足取。为有效描述上述关系,在制造成本中,设成本C m(θ,α)函数为,其中θ为质量特性因子,θ越大表示质量特性越好,产品越可靠;α为综合制造参数,是成本相关因素:设备、人工、材料、返修、报废、检验等的综合参数。
因价格与成本相关,可设价格函数为P c(θ,α) ,则根据以上关系,可得到利润率函数<(θ,α)<(θ,α) = p c(θ,α) - c m(θ,α)(4)基于QFD对第三层HOQ的分析,从第三层HOQ向上推,上一层HOQ中的竞争性评价因子是下一层HOQ的指标集权重,根据公式(1 - 3) ,可依次求得每一层HOQ的指标集权重和竞争性评价因子。
3示例分析
以某型号电机为例,此电机的设计目标包括:启动速度快,电机效率高,可靠性好,稳定性好,噪声低,启动力矩大,经济性好等几个顾客需求。
4结束语
传统的QFD在具体应用中难以实现,主要难点在于整体优化难以实现和项目难以量化。将QFD应用于电机产品的开发,通过构建递阶型电机HOQ ,可有效地简化相关分析处理的项目关系,且通过逐层级进,缓解传统QFD项目难以量化的问题。本文采用竞争性评价因子进行评价,在考虑电机技术要素的同时,考虑质量特性和成本因素,并通过产品利润率的优化来优化竞争性评价因子。