質(zhì)量功能展開在滾動軸承質(zhì)量改進中的應(yīng)用

呂鋒，羅天宇，姜科

(河南科技大學(xué) 機電工程學(xué)院，河南 洛陽 471003)

滾動軸承是軸和其他旋轉(zhuǎn)部件的重要支承[1]，對設(shè)備的正常運行起著至關(guān)重要的作用。為保證產(chǎn)品滿足顧客要求，必須尋找一種可以系統(tǒng)分析顧客需求的方法，實施根源上的質(zhì)量改進，從而徹底解決軸承質(zhì)量問題。因此，將質(zhì)量功能展開(Quality Function Deployment，QFD) 理論應(yīng)用到軸承質(zhì)量改進中，將顧客需求投射到生產(chǎn)制造過程中，確立過程的關(guān)鍵控制點，探索為滿足顧客需求應(yīng)采取的措施，為提高產(chǎn)品質(zhì)量水平、增強產(chǎn)品競爭力提供方法。

1 方法原理與基本理論

1.1 質(zhì)量功能展開

質(zhì)量功能展開是一種把顧客需求轉(zhuǎn)化為設(shè)計要求、零部件特性、工藝要求、生產(chǎn)要求的多層次演繹分析方法[2]。QFD的核心內(nèi)容是顧客需求轉(zhuǎn)換，質(zhì)量屋是具體實現(xiàn)這種需求轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)工具[3]。

構(gòu)建軸承質(zhì)量改進的質(zhì)量屋如圖1所示。

圖1 軸承質(zhì)量改進的質(zhì)量屋

1.2 層次分析法

層次分析法(Analytical Hierarchy Process，AHP)是美國運籌學(xué)家Saaty于20世紀70年代提出的一種系統(tǒng)分析方法[4]，其基本思想是建立梯階層次結(jié)構(gòu)，通過兩兩比較因素的相對重要性，給出相應(yīng)的比例標度，確定相關(guān)因素之間的相對重要序列。

構(gòu)建軸承質(zhì)量的顧客需求指標體系，通過兩兩比較顧客需求的相對重要性，建立顧客需求重要度判斷矩陣C

(1)

(2)

將特征向量歸一化后，記為W

W=[w1,w2,…wi,…,wn]T，

(3)

由于對顧客需求重要度判斷矩陣的主觀評定可能存在偏差，應(yīng)進行一致性檢驗。為此，計算一致性指數(shù)CI和隨機一致性比率CR。

(4)

(5)

式中：n為顧客需求重要度判斷矩陣階數(shù)；RI為平均隨機一致性指數(shù)，取值由顧客需求重要度判斷矩陣階數(shù)確定。

如果CR<0.1，則矩陣通過一致性檢驗，判斷矩陣的一致性被接受，wi即為顧客需求重要度;否則需要對顧客需求重要度判斷矩陣進行修正。

應(yīng)用AHP確定QFD中的顧客需求重要度，既可避免重要度預(yù)測與實際情況的不一致性，又可克服比較時的主觀性和不確定性，使結(jié)果更具科學(xué)性和準確性。

2 軸承質(zhì)量的顧客需求指標體系建立

顧客需求是進行QFD規(guī)劃和決策的重要依據(jù)。因此，必須科學(xué)地選擇調(diào)研對象、調(diào)研方法以及對顧客需求的分析方法，以全面準確地獲取顧客需求。文中采用詢問調(diào)查及問卷調(diào)查2種方式，調(diào)研設(shè)計、制造、銷售、維修、使用等軸承全生命期內(nèi)的相關(guān)人員和專家。為了有效地分析顧客需求信息，依據(jù)GB/T 307.2—2005《滾動軸承 測量和檢測的原則和方法》和GB/T 307.3—2005《滾動軸承 通用技術(shù)條件》，以及相關(guān)產(chǎn)品標準規(guī)定，采用親和圖法[5]將顧客的需求信息分層，建立了包含12個顧客基礎(chǔ)需求的滾動軸承質(zhì)量顧客需求遞階層次結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 滾動軸承質(zhì)量顧客需求層次結(jié)構(gòu)圖

3 軸承質(zhì)量提升的質(zhì)量功能展開

3.1 基于差異模型的軸承質(zhì)量顧客需求指標簡化

選取某軸承企業(yè)的軸承為質(zhì)量改進對象，以期使新產(chǎn)品質(zhì)量能夠與顧客需求相一致。軸承質(zhì)量的顧客需求指標較多，而現(xiàn)實中顧客可能僅對某幾項需求指標不滿意。因此，采用滿意度的差異模型[6]，簡化處理數(shù)據(jù)。

(6)

若iv<0，即顧客滿意程度低于期望值，顧客表現(xiàn)為不滿意，則該質(zhì)量需求指標需要改進；若iv≥0，則不需要改進。通過顧客調(diào)研和數(shù)據(jù)處理，尺寸精度、旋轉(zhuǎn)精度、游隙等級、振動噪聲水平和油脂5項質(zhì)量需求指標需要改進。

3.2 軸承質(zhì)量需求重要度確定

兩兩比較需要改進的5個質(zhì)量需求指標的相對重要性，以C=|cij|n×n表示由此形成需要改進的軸承質(zhì)量需求的重要度判斷矩陣。cij表示質(zhì)量需求i相對于需求j對實現(xiàn)客戶滿意的重要度。

顧客質(zhì)量需求重要度判斷矩陣元素采用1～9及其倒數(shù)的標度方法，其賦值準則見表1。

將顧客質(zhì)量需求指標兩兩相比，通過評定建立顧客質(zhì)量需求重要度判斷矩陣。

表1 顧客需求矩陣賦值及其意義

應(yīng)用AHP法，得到質(zhì)量需求指標重要度見表2,一致性檢驗結(jié)果為λmax=5，CI=0，RI=1.12，CR=0<0.1。

表2 指標重要度

3.3 市場競爭能力評估

市場競爭能力指數(shù)為

式中:Mi為市場競爭能力評分(1 代表無競爭能力；2 代表競爭能力低下；3 代表沒有競爭優(yōu)勢；4 代表有一定的優(yōu)勢；5 代表有較大的優(yōu)勢)。

通過對國內(nèi)和國際市場上同類軸承與公司目標產(chǎn)品進行水平比較，對改進前、后產(chǎn)品和競爭對手產(chǎn)品的市場競爭力進行評定，結(jié)果見表3。

3.4 實現(xiàn)顧客需求的技術(shù)措施及技術(shù)競爭性評估

考慮到能夠影響軸承質(zhì)量高低的要素，結(jié)合本企業(yè)特點，選取了工藝參數(shù)設(shè)定、裝配質(zhì)量、清洗質(zhì)量、設(shè)備穩(wěn)定性、油脂成分用量、現(xiàn)場控制能力6個技術(shù)措施。同時根據(jù)顧客對軸承的質(zhì)量需求與技術(shù)措施的關(guān)聯(lián)程度，由QFD小組的專家根據(jù)實踐經(jīng)驗經(jīng)打分得到關(guān)系矩陣為

表3 市場競爭能力分析表

其中，rik表示第i個質(zhì)量需求和第k個技術(shù)措施之間的關(guān)系，并用{9,7,5,3,1,0}分別代表{強相關(guān)，較強相關(guān)，相關(guān)，較弱相關(guān)，弱相關(guān)，不相關(guān)}；8，6，4，2代表的關(guān)聯(lián)程度介于各自相鄰的2個分值代表的相關(guān)程度之間。

各個技術(shù)措施的相對重要度為

技術(shù)競爭力指數(shù)為

式中：Tk為各技術(shù)措施的競爭能力評分(1 代表技術(shù)水平低下；2 代表一般；3 代表行業(yè)先進水平；4 代表國內(nèi)先進水平；5 代表國際先進水平)；m為技術(shù)措施的數(shù)目。

3.5 技術(shù)措施之間的相關(guān)關(guān)系確定

QFD 中以正相關(guān)、不相關(guān)和負相關(guān)3種形式定性描述技術(shù)措施之間的相互關(guān)系，并用○表示正相關(guān)，×表示負相關(guān)。目的是使QFD小組可直觀地看出負相關(guān)的技術(shù)措施，避免某項技術(shù)措施的實施對其他技術(shù)措施產(chǎn)生負面影響。文中的技術(shù)措施之間無負相關(guān)關(guān)系，質(zhì)量屋屋頂可裁減簡化。軸承質(zhì)量改進的簡化質(zhì)量屋見表4。

表4 滾動軸承質(zhì)量改進的簡化質(zhì)量屋

由表4可知，改進前企業(yè)軸承技術(shù)競爭能力指數(shù)僅0.43，改進后技術(shù)競爭能力指數(shù)提升至0.78，高于國內(nèi)同類產(chǎn)品的0.73，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。

3.6 具體改進措施

依據(jù)各項技術(shù)措施的重要度(表4)，為滿足顧客質(zhì)量需求，應(yīng)著重從以下方面進行改進：

1)增強質(zhì)量控制意識，應(yīng)用科學(xué)的方法對生產(chǎn)現(xiàn)場的人、機、料、法、環(huán)等生產(chǎn)要素，進行有效的計劃、組織、協(xié)調(diào)、控制和檢測，使其處于良好的狀態(tài)；

2)改善裝配環(huán)境，提高裝配工的裝配水平和熟練程度，控制產(chǎn)品不良率；

3)工藝參數(shù)必須依據(jù)顧客需求和國家標準，由技術(shù)部門科學(xué)嚴格地制定，控制尺寸、旋轉(zhuǎn)偏差以及其他技術(shù)條件；

4)保證生產(chǎn)設(shè)備性能穩(wěn)定，及時對機床進行調(diào)整，消除偏差；

5)合套前、后對軸承進行徹底清洗，清洗液定期過濾，及時更換；

6)應(yīng)用高質(zhì)量的油脂。

4 結(jié)束語

基于QFD方法深入挖掘顧客對滾動軸承質(zhì)量需求，引入AHP法，對顧客需求重要度的確定進行有效修正，借助于質(zhì)量屋模型對顧客的質(zhì)量需求進行轉(zhuǎn)化，同時結(jié)合企業(yè)的特點，提出了為滿足顧客的質(zhì)量需求，企業(yè)應(yīng)采取具體的改進措施，為提高軸承產(chǎn)品質(zhì)量，提升顧客滿意度提供了一種理論方法。