AHP-QFD 在復雜產品制造項目質量管理中的應用研究*

黃小榮 陳峰 彭雅文

(湖北理工學院經濟與管理學院，湖北 黃石 435003)

0 引言

復雜產品一般指產品組成復雜、功能復雜、與外界環(huán)境的交互關系復雜、開發(fā)過程復雜的產品，如飛機、汽車、船舶、鐵路裝備等［1］。對復雜產品的制造一般采用項目的方式進行管理。隨著需求的多樣化與個性化的發(fā)展，傳統項目質量管理方式已越來越不能滿足顧客需求，正確把握顧客需求成為實現項目質量的頂層步驟［2-4］。

復雜產品制造項目的質量管理與傳統的質量管理相比，質量管理有其突出的特點，具體表現在系統性、階段性、復雜性和不可逆性上。

(1)系統性。項目是一個大的整體，是由許許多多的小個體組成，所以項目的質量也不是孤立存在的，要受到如資源、成本、工期等因素和目標的制約，但同時也制約著其他因素和目標。

(2)階段性。項目的生命周期從概念直至交付階段，有著完整的生命周期。不同的階段，不僅影響項目質量的因素不同，而且質量管理的內容和目的也不同，因此，項目質量管理的側重點和方法應隨著階段的不同而做出相應的調整。另外，即使是在同一階段，由于時間的不同影響質量的因素也有可能不同，這時同樣需要進行有針對性的質量管理。

(3)復雜性。由于影響項目的因素較多，且經歷的環(huán)節(jié)多，涉及的主體多，質量風險也多，使得項目的質量管理具有復雜性。

(4)不可逆性。項目具有一次性的特點，這就要求項目的每一個環(huán)節(jié)、每一個要素都要有嚴格的質量控制，否則就會造成無法挽回的影響。

這些特點使得項目的質量管理，特別是復雜產品制造項目的質量管理更加困難，產出物的質量難以預測，質量管理工具更加復雜，對項目質量管理人員的要求更高。為使復雜產品制造項目更好地滿足顧客需求，如何通過質量管理來保證和提高項目質量是一個具有現實意義的課題。本文從項目質量管理的角度出發(fā)，利用質量功能展開(Quality Function Deployment，QFD)和層次分析法 (Analytic Hierarchy Process，AHP)，明確顧客需求與產品特性的關系，建立基于AHP的QFD 質量需求管理方法的框架。

1 質量功能展開

QFD［5-6］是一種質量策劃、分析和評估的工具，用于產品設計和生產的質量保證。QFD 將顧客的需求經過多層次的轉化，轉化為產品的設計要求、零部件特征、工藝要求和生產要求，是一種面向市場的產品設計與開發(fā)的計劃過程，是聽取顧客之聲(Voice of Customer)的系統化的方法，是一個總體產品的設計概念，是將顧客需求轉化為對應的產品設計和生產每一個階段技術要求的重要途徑。QFD 把顧客需求轉化為項目設計語言，然后進行橫向和縱向的展開。橫向是質量展開、技術展開、成本展開，縱向是部件零件以及工序的展開。顧客要求策劃矩陣、設計矩陣、最終產品特征展開矩陣、生產/采購矩陣、過程設計和質量控制表、作業(yè)指導書等是常用的QFD工具。

QFD 的核心是質量屋(House of Quality)，它是一種確定顧客要求和相應產品或服務特性之間聯系的圖示方法。質量屋的基本結構如圖1 所示，其中，①屋頂:相關矩陣，設計要求之間的關聯;②天花板:設計要求;③左墻:顧客的需求以及它的重要程度;④房間:顧客期望與設計要求之間的關系矩陣;⑤地板:設計要求的指標及其重要度;⑥右墻:市場競爭能力的評估矩陣;⑦地下室:技術競爭能力評估矩陣。

圖1 項目質量屋

QFD 作為顧客需求導向的質量保證方法被應用到項目質量管理之中。QFD 在項目質量管理中的應用主要是對顧客要求與質量要素、質量要素與質量影響之間的關系進行深入的分析，構建基于顧客要求的項目質量管理的模型［7］。QFD 的具體應用表現為:QFD 可以確定項目的質量要求［8］，QFD 可以作方案評價研究［9］，基于QFD的質量需求管理方法。基于QFD 的質量需求管理方法主要包括質量需求的獲取和質量需求的分析與映射兩個部分。學者提出運用感性工學的思想挖掘顧客感性需求和潛在需求，將感性工學與QFD 結合，而且同時提出運用數量化理論3 類(Quantification Method of Type3，QM3)，對質量需求作定量的解析，然后再通過質量屋的運用建立顧客需求和設計要求的映射關系［10］。

2 QFD 在項目質量管理中運用的優(yōu)點和缺陷

2.1 QFD 的優(yōu)勢

(1)QFD 以顧客需求為基礎，有利于顧客滿意的實現，有利于項目質量的實現。QFD 能最大程度地滿足顧客要求，建立質量屋可以對顧客的要求進行分析。顧客要求是形成質量屋的前提，按照正確的程序，根據顧客要求所分析出來的顧客需求必然是滿足顧客的需求。而復雜產品的顧客需求復雜，利用QFD 對其顧客需求進行分析可提高復雜產品的制造質量。

(2)QFD 有助于打破部門之間的障礙，有利于激發(fā)員工的工作積極性。在對項目立項前，首先須建立跨功能、跨部門的項目小組。項目小組的組員來自企業(yè)或組織的不同部門，打破了各個部門各做各事，互不交流的局面。站在不同角度的人看相同的事總會給出不同的答案，QFD 提高了信息溝通的效率，能讓組員對項目的了解加深，組員的工作難題得到有效的解決。

(3)可在一定的程度上縮短設計周期，提高項目設計的可靠性。設計周期長的原因是在設計中出現的變動較多。利用QFD 則可以減少設計中出現變動的次數。

(4)可幫助實施正確的戰(zhàn)略定位。在QFD 中左墻和地下室涉及的就是市場競爭力和技術競爭力。通過對QFD 中的左墻和地下室的分析，了解本企業(yè)在市場競爭和技術競爭中的地位，從而調整企業(yè)的戰(zhàn)略定位，有利于企業(yè)的長期發(fā)展。

2.2 QFD 的劣勢

(1)在質量屋中的顧客需求可能不全是顧客真正滿意的需求。顧客需求是通過各方面的調查得來的，如果調查結果的可信度不高，則建立的質量屋都是無效的。所以在調查顧客需求時不能單靠對一個調查者的感性認識，更要通過調查小組對被調查者的需求進行系統分析，從中得出哪些是基本需求，哪些是期望需求，哪些是興奮需求，然后給出一個可信度較高的顧客需求。

(2)精確度較低。QFD 中在評估顧客需求重要度時，按照1、2、3、4、5 這5 個標準打分，這個標準本身就很模糊，重要度出現偏差的可能性加大。另外，在確定顧客需求與設計要求之間的關系強度時采用0 ～9 這10 個標準，這些標準的絕對性較強，在與顧客需求的重要度進行加權后，對設計要求的重要度精確度降低。

通過全面的調查分析，可以較為全面地了解到顧客需求，從而為質量屋建立準確的輸入。但復雜產品顧客需求多，需求層次復雜，需求重要度確定的難度大。同時，由于標準本身的模糊性以及標準各權重的主觀性，導致QFD 方法在復雜產品項目質量管理中的應用比較困難。為克服QFD 中的這一缺陷，本文在確定復雜產品顧客需求權重時引入了AHP。

AHP 作為一種計算顧客需求權重的工具被引入到QFD 之中，被稱為改進型的質量功能展開［11］。運用AHP 劃分需求優(yōu)先級，然后再實現顧客需求到項目特征的轉換［12］。經AHP 計算的結果是接近顧客真實需求的權重，其真實性和可靠性遠遠高于未改進的QFD［13］。在QFD 中運用AHP 也是對項目質量創(chuàng)新的一種工具和手段［14］。

3 應用案例分析

案例企業(yè)屬于鐵路裝備制造業(yè)，該企業(yè)的產品主要有鐵路智能安全監(jiān)控系統、鐵路檢測檢修自動化系統等，其制造方式屬于復雜產品制造，企業(yè)按照項目的方式對每個產品的制造進行管理。

該公司在生產某型號的鐵路檢測檢修自動化系統時，根據調查了解顧客對該設備的需求，并根據顧客的需求建立質量屋。而建立質量屋的核心是確定顧客的需求，即質量屋的左墻。建立左墻的具體步驟如下:

(1)建立需求層次結構圖，如圖2 所示。

(2)建立以顧客總要求為準則的各個功能(第二層)判斷矩陣，并計算權重。建立的判斷矩陣如表1 所示。根據判斷矩陣求得權重向量Wc=(0.461 5，0.130 6，0.085 0，0.275 8，0.047 1)，且λmax=5.378 4，C.R =0.084 5 ＜0.1，一致性檢驗通過。通過計算驗證得出的權重如下:主要性能是0.461 5，輔助性能是0.130 6，適應性能是0.085 0，安 全 性 能 是0.275 8，時 間 性 能 是0.047 1。

表1 顧客總要求(第二層)判斷矩陣

圖2 顧客需求層次結構圖

(3)建立以主要性能為準則的五個因素(第三層)判斷矩陣，并計算權重。建立的判斷矩陣如表2 所示。根據判斷矩陣求得權重向量Wz= (0.115 8，0.537 7，0.158 4，0.144 2，0.043 9)，且λmax=5.169 5，C. R =0.037 8 ＜1，一致性檢驗通過。所以，以主要性能為準則的五個因素(第三層)的兩兩比較的出權重如下:耐腐蝕是0.115 8，滿足生產活動是0.537 7，剛度和穩(wěn)定性是0.158 4，結構強度是0.144 2，隔熱是0.043 9。

表2 主要性能為準則的五個因素(第三層)判斷矩陣

(4)計算相對顧客總需求的耐腐蝕、滿足生產活動、剛度和穩(wěn)定性、結構強度、隔熱這五個因素的權重。

計算可得，相對顧客總需求的耐腐蝕、滿足生產活動、剛度和穩(wěn)定性、結構強度、隔熱這五個因素的權重分別為0.053 4，0.248 2，0.097 3，0.066 6，0.020 2。

(5)按照計算主要功能因素權重的方法(即重復步驟(3)、 (4)中的方法)，再分別求出輔助功能因素權重、適應功能因素權重、安全功能因素權重、時間功能因素權重，結果如下:防火防塵防水是0.032 7，抗震是0.098 0，與環(huán)境協調是0.017 0，適應外部環(huán)境變化是0.068 0，結構安全是0.137 9，無對人危害是0.137 9，使用壽命是0.039 2，交貨時間是0.007 8。

利用AHP 得出的顧客需求權重的精確度明顯要比在QFD 中直接給出的更高。將用AHP 計算出來的權重填入質量屋的重要度一欄中，如圖3 所示，圖中∑Ki = 1 。

圖3 經AHP 計算的質量屋左墻

4 結語

質量需求獲取是開展項目質量管理的重要基礎，如何更加合理有效地獲得質量需求，將成為項目質量管理要解決的首要問題。在獲得質量需求之后，建立質量需求評價體系和改進質量需求重要度的評判方法又成為改進項目質量管理的保證環(huán)節(jié)。AHP 將項目質量需求獲取信息層次化、結構化，建立層次結構模型，然后再構造比較判斷矩陣，最后再進行層次排序和一次性檢驗。AHP 確定的顧客需求的權重接近顧客的實際需求，更具有真實性和可靠性。實例表明，通過AHP 與QFD 在復雜產品制造項目質量管理中的應用，更加規(guī)范了項目質量策劃的質量需求，克服了QFD 中權重難以確定的不足。

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