改进型汽车产品设计的需求转化研究

机械设计与制造MACHINERYDESIGNMANUFACTURE第7期2010年7月文章编号10013997201007024603改进型汽车产品设计的需求转化研究术曾富洪周兰花郭钢攀枝花学院先进制造技术研究所，攀枝花617000重庆大学，重庆400044STUDYONCONVERSIONOFCUSTOMERFORIMPROVEDDESIGNOFMOTORCARZENGFUHONG1,ZHOULANHUA1,GUOGANGPANZHIHUAUNIVERSITY，PANZHIHUA617000，CHINACHONGQINGUNIVERSITY，CHONGQING400044，CHINA“TTO,611J_1II_I_JI1_JI1_I_1_II_I“1IJ“JH_“I_I【摘要】为了准确将改进型设计汽车产品的顾客需求转化为确切的产品技术要求，从顾客需求出发，确定出需要改进的技术项目；进而利用开发团队的经验和竞争对手的信息确定出改进型设计汽车产品的顾客目标需求满意度，以此为目标，以技术要求计划改进率变化范围和开发成本为约束函数，建立了多目标规划决策模型，并给出了基于MATLAB模型求解算法，利用该算法确定出技术要求设计目标值。通过实例运行表明该需求转换优化决策模型是有效的、可行的。I关键词质量屋；汽车设计；多目标规划【ABSTRACT】NORDERTOTRANSLATETHECUSTOMERNEEDSOFIMPROVEDDESIGNOFMOTORCARIDMINTOERIGHTTECHNICALCHARACTERISTICS，ANEWOPTIMIZINGDECISIONMODELWASCONSTRUCTEDBASEDONHOUSEOFQUALITYFHOQTHETECHNICALCHARACTERISTICSWHICHNEEDEDTOBEIMPROVEDWEREOBTAINEDBYTHECUSTOMERNEEDSJPMULTIOBJECTIVEDECISIONMAKINGMODELHADBEENCONSTRUCTEDWITHMAKINGFULLUSEOFTHEINFORMATIONOFEVERYPARTINNOQ，DESIGNINGTARGETVOJUESOFTECHNICALCHARACTERISTICSWEREOBTAINEDBYALGORITHMFOR胁MODEZBASEDONMATLABTHEMODEFWASPROVEDTOBEREASONABLEANDEFFECTIVEBYBEINGAPPLIEDTOIDMKEYWORDSHOUSEOFQUALITY；DESIGNOFMOTORCAR；MULTIOBJECTIVEDECISIONMAKINGMODELII”1I1I。L_L_”II”_IIII1I1LIL”1”_。中图分类号TH12。U674702文献标识码A作为当今世界第一大商品的汽车，在全球进出口贸易中有着无与伦比的重要地位，汽车工业在某种意义上可以说是衡量一个国家工业化水平和科技水平高低的重要标志之一。在汽车产品的时间T、质量Q、成本C、环境E、服务S等竞争要素中，快速响应市场需求的能力T已经成为竞争的第一要素，快速响应市场需求的实质是保证产品能满足顾客的需求。为此企业必须从分析顾客需求人手，准确获取顾客需求，并将这些需求转换成产品的技术要求用于产品的设计制造上。用于需求转换的主要工具是质量屋HOUSEOFQUALI，GOQ，现有文献在进行需求转化研究时，一般通过确定工程特性的重要度，并利用竞争对手的工程特性信息，凭领域专家的经验确定工程杼I生目标值。下面将以质量屋模型为基础，以某改进型汽车产品设计为例，根据顾客需求由开发团队确定需要改进的技术项目，进而建立目标规划模型确定出改进技术项目的改进率。从而实现在有限的资源下、能根据企业的实际晴况、最优最合理配置汽车产品的技术要求指标以满足顾客需求。1目标规划模型UOQ基本信息建立HOQ基本信息建立一般要经历如下过程顾客需求项目及其重要度的确定，选取与顾客需求项相关的技术要求项，确定顾客需求与技术要求之间的相关关系。某公司对某型号汽车改进设计时，在收集用户反馈意见的基础上，采用文献【】所述的因子分析法FACTORANALYSIS，FA找出调研产品高度浓缩的影响因素，以此来概括包含几乎所有顾客需要的信息。从而确定了以下5个顾客需求1振动噪声低CR1；2动力性能好CR2；3节省汽油CR3；4安全性好CR4；5座位舒适CR5O利用问卷调查得到各顾客需求项重要度分值为3，5，4，5，3，通过归一化处理后得到各顾客需求项的重要度WE为015，025，02，025，015。来稿日期20090915基金项目国家自然科学基金项目7O472O15，G020801，攀枝花市杰出青年技术创新人才培养项目2006DW1_。O,O,O。自的特点和应用范围。在能源日益紧缺的当今世界，节能型的振动送料器的研究日益受到各国科学家的重视，特别是压电振动送料器在国外一些生产线上得到了广泛应用。在全社会倡导节能的背景下，更多新型的振动送料器还有待于我们进一步研究和开发。参考文献1青木登等著，庄恩保译压电式零部件送料器系统及其应用实例自动化技术，198822杜玉明，关志华，吴端压电式振动给料机的技术反求机械设计，199943SPROVIERIJOHRLPIEZOELECTRICFEEDERHANDLESENSITIVEPARTS，ASSEMBLLY，2003，46410。4上羽贞行著，杨志刚译超声波马达的理论与运用上海上海科技出版社，19985TAKEHIROTAKANO，YOSHIROTOMIKAWAEXCITATIONOFAPROGRESSIVEWAVEINLOSSYULTRASONICTRANSMISSIONLINEANDANAPPLICATIONTOAPOWDERFEEDINGDEVICESINARTSTRACT，199874174216姜斌，刘晓论，杨志刚，田丰君，于跃垂直驱动型超声波送料器的研究光学精密工程，2008，16610821086第7期曾富洪等改进型汽车产品设计的需求转化研究247根据汽车标准和公司的技术现状由公司的技术人员确定了5项技术要求作为改进对象1噪声水平TR1；2最大功率TR2；3限定条件下50KMH平均每公里使用燃料消耗量TR3；4初始为50KMH时的紧急制动距离TR4；5座位空间TR5。在此基础上，通过确定技术要求配置项的自相关矩阵、竞争性评价、质量规划和技术性评估来完成目标规划模型NOQ基本信息建立。1确定技术要求配置项的相关关系产品技术要求配置项的关联程度，如图1所示，由公司的技术人员或产品开发团队确定。表示第项技术要求配置项和第K项技术要求配置项之间的关联程度。J一8一TL一L一一一一4一IJL97531013579图1关联程度刻度2竞争性评价通过市场调研获取公司及竞争对手相关产品各顾客需求项的满意度，确定公司的产品特性点，并以此为质量规划的依据。3质量规划包含两个方面的内容设置新产品各顾客需求项满意度AM1，2，5，设定原则为不低于竞争对手在对应项上的顾客需求满足度，对于产品特性点，满意度设置值尽量取上限如CR3O计算新产品各顾客需求项目标提高率M1，2，5，为与公司产品对应顾客需求项满意度的比值，结果如表1所示。表1某款汽车改型设计的目标规划模型HOQTP19儿293JTR339TR4L9TR59瞥星襞CR1O159555557127CR2O25916578133CR3029555675L_50CR4O25955668145CR5位分贝马力加仑千克力立方米本公司9O6500382016A公司L707500342018B公司757000361819最大允许值959000422521最小允许值6O600O271514150138125辚嚣ZSS技蔷荽设71。OZ25Z4技术性评估由公司技术人员或开发团队完成各技术要求配置项的上下限设定，以及公司和竞争对手相关产品各技术要求配置项值的设定。最后形成表1所示的待改型设计汽车的原始质量屋数据。2技术要求配置项设计值的确定技术要求配置项设计值的确定是以目标规划模型UOQ基本信息为基础，通过建立目标规划模型，并对模型进行求解来完成。下面从这两个方面来研究。21目标规划模型的建立211决策变量用技术要求改善率ZI，2，N作为决策变量为两种情况1目标值越小越好，巧，如噪声水平TR1O2目标值越大越好，如最大功率TR3，为技术要求的目标值，为目前公司技术要求的实际值。212约束条件根据HOQ中顾客需求和技术要求的相关矩阵，考虑的实现是通过相应技术要求改进来完成，可以得到和XFLJL，2，N的关系如式1所示。卢11M2X2，I彻ML，2，肘1式中一系数；一关系系数。根据UOQ中技术要求的自相关矩阵可得XIJL，2，N的相互关系的关系式2PIP2PPJL，2，N2式中P一规范化后的技术要求自相关矩阵对应的相关系数；，修正系数。将式1代入式2中，则应有卢KP。PKPMLMIMI令13，即“IP1PLK1KLML，2，M3为了减少由映射屋中的计算而引起的偏差，应该对映射屋中的关系矩阵进行归一化。对3式中的系数按4式进行归一化处理表1按4式处理得系数矩阵R如5式所示RM一4LLR1000000O00000O0000O6502L014000L0O0025075000000O000100000900O00000000000001O05在4式中令“1U，为第M个顾客需求和第K个技术特征的相关系数，考虑U，U到存在差异，引入目标约束变量，寸其修正。6式约束的可以转化为目标约束6式R仇1L以2R舢Y一，KYML，2，M6其余附加目标约束如式7式所示11丑2DTDIBI1，2，S7式中V一第I个附加目标约束对应的约束矢量；6为第I个附加目标约束对应的资源约束值。某款汽车改型设计时，单项技术要求单位改进率开发成本万元构成的向量为C25，14，20，10，6。由于工程特性之间存在相关1生，实际改善率包含两个部分一部分是其它相关工程特性改进引起的改进，另一部分则是自身改进所引起的，所以单纯的技术改进所引起的成本消耗为一P瓤，则成本的约束系；248机械设计与制造NO7JU12010数计算可以由式8完成。计算可得V25，196，247，84，60。CIVJP一C8一CKP3目标函数FMINFWO厂MWMLI1式中W。、W1，2，S满足顾客需求目标约束和其余S个目标约束两两比较所得到的相对权重。其核心思想是确保各约束在负方向偏离目标值最小。最后建立优化数学模型如式9所示MINFWO附M1I1FMLL“LFTRDX2“LRXYYMKYML2一61，2，NO0，0，IL，2，SABCD式中A一目标函数；B顾客需求目标提高率YI和技术要求改善率之间所形成的目标约束；C其余S个目标约束。D技术特性质量特性水平提高率的上下限约束。第J个技术要求允许的最大改善率。厶第个技术要求允许的最小改善率。三保证顾客需求满意度提高率不小1所决定的极限，Y，Y，。满足顾客需求目标约束和产品改进总预算目标约束两两比较所得到的相对权重W075，025O可以建立优化模型如式1O所示MINF00375YL00625，I05YF00625I037575DI1，1。1127KL065X021X3014X4Y2YF133K025XZ075X3Y3Y3150K01ZO10XY；YS117KL25XL196XZ247X384X46XSD1DL15F1115，10，D1D122目标规划模型的求解用MATLAB求解式10算法流程，如图2所示。说明如下K取M步长为001，同时满足MIND。YY，其目的是保证ML结果偏离目标值最小，研究发现，当K2时，随K的增大，目标函数值越来越大，取K上限为2。求得K05，X，Y。，Y1一，Y，Y3，Y4，Y5，YS,DL，D1127，122，141，125，125，000，064，000，000，000，000，000，052，000，067，651，0OO顾客的满意度提高率修Y爪正按MINJ，进行，其中C。为公司现有该款车型第M项顾客需求的满意度，对应值为55，6，5，55，6。YM修正为164，133，15O，163，15，对应的顾客满意度值为9，8，75，9，9，而预期的顾客需求满意度7，8，75，8，7，所以满足预期设定的目标。最终的技术要求设计值，如表1所示。图2算法流程3结论在改进型汽车产品的设计开发中、针对现有汽车产品的情况、准确将顾客需求转换成汽车产品的技术要求用于汽车产品的设计制造上是汽车产品改型设计成功的关键，上面以质量屋模型为基础，根据顾客需求由开发团队确定需要改进的技术项目，并充分利用开发团队的经验和竞争对手的信息确定开发产品的顾客目标满意度，以此建立目标规划模型定量求取技术要求设计目标值，该目标值符合顾客的需求、适应市场的竞争、并能和企业的战略目标一致。上述方法还可在其它的新产品开发中推广应用。参考文献1LAIKOWCHAN，MINGLUWUASYST