QFD法：一种顾客驱动的先进质量管理应用技术

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QFD法：一种顾客驱动的先进质量管理应用技术

• 1. 概念含义
  • 1.1. 产生与发展
    • QFD（质量功能展开）于20世纪60年代起源于日本，由日本质量管理大师赤尾洋二（Yoji Akao）和水野滋（Shigeru Mizuno）提出。当时日本工业从模仿生产向基于创新的产品发展模式转变，QFD作为全面质量控制下对新产品发展的方法或理念，在20世纪70年代后期日本的汽车、电器领域得到广泛应用，助力日本产品占领世界市场，被视为日本式质量管理的重要特点。
    • 1985年，QFD在美国开始应用，伴随美国6σ质量管理技术的应用，成为重要的质量管理技术。1995年第一届国际质量机能展开研讨会（ISQFD）在东京举行，推动QFD技术走向世界，成为流行的质量管理技术和方法。我国于1994年引进该技术，国家质量技术监督总局质量司邀请赤尾洋二教授讲学和培训中方人员，目前已在制造业等领域应用并取得良好效果。
  • 1.2. 基本定义
    • 质量功能展开（QFD，Quality Function Deployment），也称质量功能配置。日本学者赤尾洋二将其定义为：将用户需求质量特征，通过系统展开转化为最后产品的设计质量，并延伸到每个功能部件、零件及工艺过程的质量。
    • 美国的ASI（美国供应商协会）认为：QFD提供了一种将用户需求转换为产品开发和生产各阶段（包括市场分析、系统规划、产品设计、原型评估、生产过程和销售服务等）相应技术需求的方法，是保证达到用户要求的产品质量所需一切活动的总称。
    • 美国福特汽车公司把QFD定义为：把用户需求和期望转换成公司适合于市场需求的一个规划工具。
    • 综合这些定义，QFD法主要包含以下意义：
    • 是一种用户需求驱动的产品开发和规划方法。
    • 是一种结构化的产品规划和开发方法，有助于产品开发时清晰了解用户需求。
    • 能从满足用户需求角度，对产品或服务性能进行系统评估或比较。
    • 采用系统化方法获取和分析用户需求，并通过结构化（矩阵图解法）转化为各类技术规范及信息（产品特征、工艺特性、质量控制和加工过程等），协调各项工作以保证最终产品质量要求。
  • 1.3. 实际效益
    • QFD法在日本和美国的许多著名企业应用实践证明，它在新产品开发中作用重大，并带来实际效益。可量化的效益包括缩短新产品开发周期、减少设计更改次数、降低产品开发启动经费、减少保单索赔额、增加市场销售量等。
    • 此外，还有一系列不可量化的效益：
    • 在产品开发过程中，帮助产品开发者更准确理解用户需求，开发出令用户真正满意的产品，显著提高用户对新产品的满意度。
    • 综合考虑用户需求、竞争对手、技术特征和工艺成本等因素，既能提高生产率，又能提升产品质量，进而增强企业的市场竞争力。
    • 促进参与产品开发的各部门达成共识并建立信息联系，将自上而下的信息流转变为水平式信息流，建立多功能开发小组协同工作模式，有助于开发成功率更高、获利能力更强的新产品。
    • QFD提供的系统化、结构化分析解题与规划决策方法，能简洁直观地向开发者展示产品设计中的经验、知识和技术，便于企业内部合理分配和利用各类资源，妥善解决产品开发过程中可能出现的矛盾或冲突。
• 2. 工具应用
  • 2.1. 基础工具——质量屋
    • QFD的基本原理是借助“质量屋HOQ（House of Quality）”的形式，量化分析顾客需求与工程措施间的关系度，经数据分析找出对满足顾客需求贡献最大的工程措施，即关键措施，从而指导设计人员抓住主要矛盾，开展稳定性优化设计，开发出顾客满意的产品。质量屋对企业至关重要，产品设计人员、销售人员和高层管理者都能从中获取相关信息。它通常由以下6个部分组成：
    • 顾客需求及其权重：即质量屋的“什么（What）”，是质量屋的输入信息。顾客需求大多需通过问卷对顾客进行市场调查获取，将顾客的声音转化为真正需求，再转化为产品特性。用户需求信息提取包括合理确定调查对象、确定合理调研方法、开展全面市场调查。
    • 技术需求（最终产品特性）：即质量屋的“如何（How）”，是为满足用户需求必须保证实现的技术特征，也是实现需求的手段或措施。技术特征的确立要满足针对性（针对用户需求提出）、可测性（便于测量和控制）、全局性（为选择设计方案提供评价标准，不涉及具体设计方案，且至少能满足一项用户需求）这3个条件。
    • 关系矩阵：反映顾客需求和技术需求之间的相关程度，体现从用户需求到产品技术特征的映射关系。开发小组需判断每个设计要求对所有顾客要求的影响程度。
    • 技术需求相关关系矩阵：位于质量屋的屋顶，记录设计要求之间支持、冲突和相关的程度。
    • 评价矩阵：竞争分析：站在顾客角度，对本企业产品和市场上其他竞争者的产品在满足顾客需求方面进行评估。目的是确定本公司产品的竞争优势和劣势，寻找突破性的改进方向和领域，设置新产品或服务的战略目标。
    • 技术评估：对技术需求进行竞争性评估，确定技术需求的重要度和目标值等。包括根据顾客要求的重要度和关系矩阵确定设计要求的权重；从公司角度对本公司及其主要竞争对手进行技术能力评估；综合相关矩阵、技术竞争性分析和设计要求的权重，确定设计要求的目标值。
  • 2.2. 基本过程
    • QFD常用的方法是4阶段分解法，将用户需求分解为4个阶段：产品规划、零部件配置、工艺规划和生产规划。通过四个矩阵，得出产品的工艺和质量控制参数。应用QFD方法时，需先建立各阶段的质量屋，再进行需求变换，最终形成明确的生产要求，完成产品开发的质量机能展开全过程。
    • 产品规划矩阵：将顾客需求转换为产品技术特征，并根据顾客竞争性评估（从顾客角度对市场上同类产品的评估）和技术竞争性评估（从技术角度对市场上同类产品的评估）结果，确定产品各个技术需求的目标值。
    • 产品/零件配置矩阵：以产品规划阶段定义的产品技术特征为输入，确定最佳产品设计方案，进行产品结构设计，然后将产品技术特征转化为关键的零部件特征。对于复杂产品，可分成几个子阶段完成。
    • 工艺规划矩阵：在确定工艺方案的基础上，通过工艺规划的“质量屋”，确定为保证实现重要的产品技术特征和零部件特征所必须保证的关键工艺操作及工艺参数。
    • 生产规划矩阵：将关键的工艺操作及工艺参数转化为具体可行的生产及质量控制方法和手段，包括控制参数、控制点、样本容量及检验方法等。
  • 2.3. 主要工具
    • 亲和图（Affinity Diagrams）：使具有深层结构特征的顾客需求“浮出水面”。
    • 关系图（Relations Diagrams）：用以发现优先需求、造成产品质量流程问题的根本原因以及沉默顾客的需求。
    • 树图（Hierarchy Trees）：用来寻找亲和图和树图中的缺陷和遗漏。
    • 各种矩阵（Various Matrixes）：用来表示各指标之间的关系、优先项以及责任等。
    • 流程决策程序图（Process Decision Program Diagrams）：用以分析可能造成新产品或服务失败的潜在因素。
    • 层级分析法（Analytic Hierarchy Process）：对一系列的顾客需求进行优先排列，并选出满足这些需求的设计、生产方案。
    • 蓝图（Blueprinting）：对提供产品或服务的整个流程进行分析、描述。
    • 质量屋（House of Quality）：QFD的核心工具，用于量化分析顾客需求与工程措施间的关系度。
  • 2.4. 适用范围
    • QFD目前广泛应用于产品设计开发、产品生产、质量改进、计划、管理等方面，且潜在应用领域不断拓展。
    • 产品设计开发：与传统质量控制方式不同，QFD在产品设计之初就将质量作为考虑因素，把产品质量的事后把关转变为事前防范。目前已应用于修枝剪刀、耐高压电子元器件、社会系统、体育用品等产品的设计开发。
    • 产品生产：QFD起源于日本神户造船厂质量控制实践，如今在半导体、电子产品、汽车等产品制造过程中发挥作用。
    • 质量改进：作为全面质量管理的工具之一，QFD在产品质量管理中的应用包括过程改进、过程管理和质量机能展开、过程控制、使用阶段的质量保证等。全面质量管理强调对始于顾客的质量要求到顾客满意的全过程进行管理，QFD有助于实现这一目标。
    • 计划：QFD是一种积极的“顾客驱动计划过程”，在产品开发之初就能发现和解决问题，避免后续阶段质量问题带来的损失。其理念可应用于普通产品计划、过程计划，还可用于综合性计划、战略计划和其他类型的计划，如土木工程、企业资源计划、制造战略计划、投资计划等。
    • 管理：QFD通过分析顾客需求和考虑竞争对手来决定产品的设计参数和规格，是一种顾客驱动和市场导向型的管理过程。具体应用于知识管理、供应商选择、成本控制、时间控制、项目管理、标杆管理等方面。
• 3. 实例分析
  • 3.1. 案例：山地车车架设计开发QFD的质量屋建立
    • 以山地车车架设计开发为例，建立质量屋需经过以下七个步骤：
    • 列出顾客要求：顾客对产品或服务的需要或期望，可分层次定义。如顾客对山地车车架的要求，第一层次为经济性、美观性、性能；第二层次进一步展开，经济性方面要求价格适宜，美观性方面要求外观协调、外表磨光、防腐蚀，性能方面要求轻盈、快速、持久耐用等。
    • 列出技术或措施要求：即工程特性或技术要求，也可分层次定义。山地车车架的技术要求，第一层次为用料选择和制造工艺；第二层次，用料选择有钢材料、铝材料、钛材料，制造工艺有焊接、压力铸造、砂型铸造、锻造和粉末冶金。
    • 顾客要求与技术要求之间相关关系分析：采用特定符号定义相关关系，如“=9”表示强关系，“O=3”表示中等关系，“△=1”表示弱关系，空白表示无关系 。
    • 技术要求各项之间相关关系的分析：同样采用特定符号定义，“=9”表示强正相关，“O=3”表示正相关，“×=-3”表示负相关，“=-9”表示强负相关，空白表示无相关。
    • 竞争性评估与分析：主要包括顾客对产品竞争力的评价和产品技术上竞争力的评价，评分基准均为1 - 5分，1分表示最差，5分表示最好。
    • 开展顾客要求的顺序排列：考虑以下因素：
      • 对顾客的重要度：分数为1 - 10分，1分表示最不重要，10分表示最重要。
      • 目标值：分数为1 - 5分，目标值可以维持不变，也可以改善得比竞争对手更好。
      • 提升值：等于目标值减去顾客对产品竞争力评定分数。
      • 卖点：分数为1.0 - 2.0，1.0表示对销售无帮助，2.0表示对销售帮助最大。
      • 绝对量：等于（对顾客重要度）×（提升值）×（卖点）。通过比较绝对量的数值，排列顾客要求的优先次序，数值越大说明该项顾客要求越重要。
    • 开展技术要求顺序排列：考虑以下因素：
      • 困难程度：评分基准为1 - 10分，1分表示难度很小，10分表示难度很高。
      • 目标值：同步骤六。
      • 绝对量：计算公式为 $\sum[(关系矩阵关联值)×(对顾客的重要度数值)]$。
      • 相对量：计算公式为 $\sum[(关系矩阵关联值)×(顾客顺序排列值)]$。
    • 完成这七个步骤，就构建出一个完整的质量屋，实现产品设计开发中的需求转换。通过分析质量屋的结构和各项数值关系可知，满足顾客最关注要求且具备技术工艺可行性的产品设计开发，需综合考虑绝对值/相对值大小（数值越大越优先考虑）、技术困难程度（越低越优先考虑）、HOWS之间的相关性（正相关或强正相关可考虑） 。在山地车车架设计案例中，综合分析得出，在用材选择上，铝材料因技术难度较低是首选；在制造工艺上，砂型铸造技术难度低且与铝材料正相关，是可行选择。但由于数据收集可能存在偏差，研发人员只能将这些输出信息作为设计开发输入信息的重要参考，而非绝对依据。
• 4. 作用功能
  • 4.1. 作用
    • QFD将顾客或市场的要求转化为设计要求、零部件特性、工艺要求、生产要求，是多层次的演绎分析方法。据文献报道，运用QFD方法，可带来诸多积极效果：
    • 产品开发周期可缩短三分之一，成本可减少二分之一，质量大幅提高，产量成倍增加。
    • 促使产品开发人员在产品设计阶段考虑制造问题，实现产品设计和工艺设计交叉并行，使工程设计更改减少40% - 60% ，产品开发周期缩短30% - 60% 。
    • QFD强调产品早期概念设计阶段的有效规划，可使产品开发和试制成本降低20% - 40% 。
    • 产品开发全过程以顾客需求为驱动，能大大提高顾客对产品的满意度。
    • 通过实施QFD，可增强全体职工满足顾客需求的意识，对企业发展意义重大。
  • 4.2. 功能
    • 顾客驱动的产品开发方法：顾客需求贯穿产品开发全过程，是产品开发的目标。QFD技术能帮助企业开发出顾客真正满意的产品。企业通过研究和分析顾客需求，并将其转化为最终产品特征以及配置到制造过程各工序和生产计划中，确保产品符合顾客期望。QFD的显著特点是持续倾听顾客意见和需求，并在产品中体现这些需求。
    • 各职能部门协调工作的方法：在实现顾客需求的过程中，QFD协助产品开发的各个职能部门制定相关技术要求和措施。它实现了从传统被动、反应式的“设计 - 试验 - 调整”产品开发模式，向主动、预防式的现代产品开发模式转变，注重规划和问题预防，而非仅仅解决问题。
    • 产品设计阶段的质量保证方法：QFD的突出优点是能在产品早期设计阶段有效规划和预防问题，避免产品研制后期出现不必要的返工和重复性工作。在产品规划、零件配置、工艺规划和质量控制规划阶段应用QFD方法，可使制造领域的信息源于用户信息。这意味着产品制造时，若遵守操作指令，生产出的产品应能满足用户需求，与传统仅满足设计要求的观念相比，更具实际意义。
    • 助力产品占领市场的方法：QFD通过市场调查获取顾客需求，采用矩阵图解法将需求分解到产品开发各过程和职能部门，协调各部门工作以保证最终产品质量，使产品能真正满足顾客需求。开发QFD矩阵有助于企业了解顾客需求，在资源有限的情况下确定零件配置阶段的技术需求，提高顾客满意度。选择优先配置项目时，需综合考虑技术需求重要度、用户竞争性评估、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因素 ，从而使产品以最快速度、最低成本和最优质量占领市场。
    • QFD是为满足用户需求、提高产品质量、赢得市场竞争而形成的新产品开发和质量保证技术，在产品开发和服务性行业中已成功应用。它能精准地将顾客和市场需求转移到产品开发各阶段的技术需求和措施中。在市场竞争激烈的环境下，企业需不断了解顾客需求并在产品中体现，以生产出令顾客满意的产品。随着用户化产品需求趋势增强，质量的定义已从“满足设计需求”转变为“满足顾客需求”，QFD在企业发展中的作用愈发重要。