(论文)工业工程专业设计最新优秀毕业论文资料搜集呕血奉献

工业工程专业毕业设计1 绪论在新产品开发过程中，规划和设计部门应该基于何种思路，进行怎样的质量保证活动才能使顾客满意呢？针对这个问题的两点疑问是赤尾洋二博士（当时日本山梨大学教授）萌发质量机能展开（QFD）想法的起因。质量功能展开（Quality Function Deployment）于20世纪70年代初起源于日本的三菱重工，由日本质量管理大师赤尾洋二(Yoji Akao)和水野滋(Shigeru Mizuno)提出，旨在时刻确保产品设计满足顾客需求和价值。后来被日本其他公司广泛采用，现己成为一种重要的质量设计控制技术，得到世界各国的普遍重视，认为它是满足顾客要求、赢得市场竟争、提高企业经济效益的有效技术。质量功能展开首先成功地应用于船舶设计与制造，现在已扩展到汽车、家电、服装、集成电路、建筑机械、农业机械等行业。质量功能配置是能过一定的市场调查方法获取顾客需求，并采用矩阵图解法将顾客需求分解到产品开发的各个阶段和各职能部门中，通过协调各部门的工作以保证最终产品的质量，使得设计和制造的产品能真正满足顾客需求。因此QFD是一种顾客驱动的产品开发方法，是一种在产品设计阶段进行质量保证的方法，也是使产品开发各职能部门协调工作的方法。其目的是使产品能以最快速度，低成本和高质量占领市场。三菱重工的神户造船厂于1972年应用这一技术，并取得了很大成效，此后相继被日本其他公司所采用。丰田公司于19771984年间使用了QFD，使得新产品开发周期缩短了1/3，新产品开发的成本降低了60%，取得了惊人的巨大效益。目前国内外许多公司都有采用了QFD方法，在汽车，家用电器，船舶，软件开发等方面取得了显著成效。因此QFD受到各国企业界和质量学术界的极大关注，并在许多国家得到了广泛传播和实践。以QFD为主线，使用一系列方法（情景分析法、KJ法、AHP法）获取、变换、提炼和挖掘用户的真正需求，以QFD中的质量屋(HOQ)系列矩阵为工具，描述产品需求属性之间的交互关系、进行可视化分析，客观地使需求充分化和完整化。通过构建产品“顾客需求技术特性”质量屋，将顾客需求的重要度传递到设计人员的技术特性重要度，从而为设计人员提供设计指南，使得产品设计方案能真正的满足用户要求。同时，通过基于HOQ中的质量规划矩阵的产品概念选择方法和基于HOQ中的需求展开矩阵的产品概念创意开发方法，激发产品概念创意，提升产品概念开发水平。能够提高产品的适应性，并且减少后期的设计更改，缩短研发周期，保证所生产的全部产品具有相同、稳定的质量，最终研制出高质量、低成本且性能稳定可靠的产品。11 课题来源及研究方法传统的生产质量控制是通过对生产的物质性检查-用观察与测试的手段来取得的，这种措施通常也被归于检验质量的方法。QFD方法则帮助公司从检验产品转向检查产品设计的内在质量，因为设计质量是工程质量的基石，所有在设计阶段，QFD早在产品或服务设计成为蓝图之前就已经引进了许多无形的要素，使质量融人生产和服务及其工程的设计之中。简单地说，QFD把客户的要求转换成相应的技术要求，帮助企业的研究小组系统化地达成共识：做什么?什么样的方法最好?怎样用最好的指令去完成工作? 对员工与资源有什么要求? 在产品开发设计中，QFD主要功能是对顾客需求进行分析，在对顾客需求逐步分析的过程中，QFD主要采用质量屋。质量屋是由顾客矩阵，工程特性矩阵，顾客评价矩阵，关系矩阵，相关矩阵，竞争力评价矩阵和设计要求矩阵七个部分构成。顾客需求：顾客需求是QFD的出发点，顾客需求的获取是QFD过程中最为关键也最为困难的一步，需要通过市场调查准确全面的地搜集顾客需求，然后进行汇集，分类，整理，确定顾客需求的相对重要性。工程特征：工程特性是顾客需求在产品设计上的体现，主要确定产品，服务，业务流程的具体要求。质量功能配置的第二步工作是将顾客需求转化成工程特性，考虑产品如何设计才能满足每种需求。关系矩阵：关系矩阵描述了各工程特性与顾客需求项目之间的相关关系及这种关系的密切程度：一般有强正相关，一般正相关，一般负相关，强负相关，不相关五种密切程度。相关矩阵：相关矩阵位于工程特性矩阵之上，是一个三角形，是质量屋的“屋顶”。相关矩阵描述的是各工程特性之间的关系。顾客评价：顾客评价是顾客对于企业及其竞争对手在顾客需求项目现状的评价。竞争力评价矩阵：竞争力评价是对企业实现工程特征能力方面的评价，竞争力评价矩阵位于关系矩阵之下。竞争力评价一般由相关专家打分进行，一般采用5分制。设计要求：经上述步骤之后，便可以分析新产品的设计要求。设计要求矩阵位于质量屋的最底层，设计要求是将顾客需求的重要性，顾客评价和竞争力评价三者综合起来，结合企业期望的新产品性能来确定。通过编制质量屋进行需求分解，可促使产品开发人员在产品设计阶段就考虑制造问题，产品设计和工艺设计交叉并行进行，因此很大程度上减少了工程设计的更改，缩短了产品开发的周期。QFD强调在产品早期概念设计阶段的有效规划，因此，可以使产品开发和试制成本降低。产品的整个开发过程以顾客需求为驱动，因此，顾客对产品的满意度将大大提高。12 工厂背景及产品简介陕西沃克齿轮有限公司是陕西黄工集团齿轮有限责任公司与陕西省投资公司于2007年2月共同投资组建的。专业生产齿轮、花键轴及传动部件总成。同时具有给合肥叉车公司TCM2.5t、3t、6t叉车液力变速箱的配套，合肥矿山机器厂A922挖掘机变速器及减速器的配套能力，并形成批量生产。公司组建后，以陕西黄工集团齿轮有限责任公司的产品、技术、设备为依托，加快了设备更新步伐，使公司的生产能力大幅度提高已经形成了大批量生产的能力。陕西沃克齿轮有限公司现有职工1376人。各类工程技术人员76人，其中：中高级技术职称45人，公司位于西安市北郊泾阳之滨的泾阳县永乐镇，距西安市区及咸阳国际机场均约30余公里，距西铜铁路永乐火车站2公里，西铜一级公路（210国道）从镇东穿过，交通运输方便，水电资源充沛。厂区占地面积17.92公顷，其中东厂区占地面积7.98公顷；建筑面积64634m。主要生产设备356台。本公司拥有一支专业化、年轻化、高素质的员工队伍，他们秉承“诚信、协作、创新、服务”的管理理念，以良好的企业信誉，高质量的配套产口，谒诚满足顾客的要求，为我国基础件行业做出更大的贡献。减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作的需要。减速器种类繁多，按齿轮形状分为圆柱齿轮减速成器、圆锥齿轮减速器、圆锥-圆柱齿轮减速器。我们在此主要以圆柱齿轮减速器为研究对像，它主要由传动零件（齿轮或蜗杆），轴，轴承，箱体及其附件组成。121 圆柱齿轮减速器的结构 这类减速器是渐开线圆柱（Z）齿轮减速器，分单级（D）、两级（L）、三级（S）共三个系列。主要适用于冶金、矿山、运输、水泥、建筑、化工、纺织、轻工等行业。减速器高速轴转速不大于1500r/min,齿轮的圆周速度不大于20m/s；工作环境的温度范围-4045，低于0时，起动前润滑油应预热。减速器的承载能力受机械强度和热平衡许用功率两方面的限制。圆柱齿轮减速器的结构有三大部分（主要零部件详见附录1中的示意图），圆柱齿轮减速器的结构示意图见下图1-1。1箱座 8大齿轮 17放油螺塞 24检查孔盖2透盖 10调整环 18油尺 25通气孔3毡圈油封 11端盖 19启动吊钩 26起重吊耳4，9，14键 12轴承 20箱盖 27销5轴 13挡油环 21起盖螺钉 28联接螺栓6斜槽 15齿轮 22垫片7回油沟 16垫圈 23螺钉图1-1 圆柱齿轮减速器结构示意图1）齿轮、轴和轴承组合小齿轮与轴制成一体称为齿轮轴。这种结构用于齿轮直径与轴的直径相差不大的情况下。如果轴的直径为d,齿根圆的直径为d1,则d1-d67m时采用齿轮与轴分开为两个零件的结构，如低速轴与大齿轮。2）箱体箱体是减速器的重要组成部件。它是传动零件的基座，应有足够的强度和刚度。箱体通常采用灰铸铁制造，灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。对于重载荷或有冲击载荷的减速器也可采用铸钢箱体。单件生产的减速器，为了简化工艺，降低成本，可采用钢板焊接的箱体。3）附件为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外还应考到为减速器的润滑油池注油、排油、检查油面高度，加工及拆装检修时箱座与箱盖的精确定位，吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。122 减速器研究的主要内容齿轮减速器在各行各业中十分广泛地使用着，是一种不可缺少的机械传动装置。当前减速器普遍存在着体积大、重量大、或者传动比大而机械效率过低的问题，不能真正满足顾客的多种需求。特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长，另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点。国内使用的大型减速器（500kw以上），多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。国外的减速器，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，减速器工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好，也不能很好的满足顾客要求。因此我们要在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面有所突破，从根本上解决传递功率小、传动比小、体积大、重量不轻、机械效率不高等这些基本缺陷。我们把这一系列的问题归类为质量问题，并将其引入到减速器产品的设计阶段考虑顾客要求，在设计阶段就对减速器的设计质量进行控制，对减速器的主要性能和结构参数加以改善详见下表11,考虑减小其体积、减轻重量、提高效率、改善工艺、延长使用寿命和提高承载能力以及降低成本等方面，若在这些方面能有所改进的话，都将会促进资源（包括人力、材料和动力）的节省。可以预见，新型减速器在国内外市场中的潜力是很大的，特别是我国超大型减速器（如水泥生产行业，冶金，矿山行业都需要超大型减速器）大多依靠进口，而新型减速器的研发成功，完全可以填补国内市场的空白，并将具有较大的经济效益和社会效益。表11圆柱齿轮减速器的主要性能和结构参数类别圆柱齿轮减速器级别单级传动比25齿轮直齿渐开线齿廓小齿轮模数/mm3齿数/个20齿形角/（）20精度等级8GJ大齿轮模数/mm3齿数/个80齿形角/（）20精度等级8GJ承载能力/(r/min)1000输入转速/(r/min)1000中心矩/mm150中心高/mm170环境温度-40+45外形尺寸/mm500140350高速轴许用功率/kW200KW以上13 应用QFD方法的功效QFD方法具有很强的功效性，具体表现为：1）QFD有助于企业正确把握顾客的需求 QFD是一种简单的，合乎逻辑的方法，它包含一套矩阵，这些矩阵有助于确定顾客的需求特征，以便于更好地满足和开拓市场，也有助于决定公司是否有力量成功地开拓这些市场，什么是最低的标准等等。2）QFD有助于优选方案 在实施QFD的整个阶段，人人都能按照顾客的要求评价方案。即使在第四阶段，包括生产设备的选用，所有的决定都是以最大程度地满足顾客要求为基础的。当作出一个决定后，该决定必须是有利于顾客的，而不是工程技术部门或生产部门，顾客的观点置于各部门的偏爱之上。QFD方法是建立在产品和服务应该按照顾客要求进行设计的观念基础之上，所以顾客是整个过程中最重要的环节。3）QFD有利于打破组织机构中部门间的功能障碍 QFD主要是由不同专业，不同观点的人来实施的，所以它是解决复杂、多方面业务问题的最好方法。但是实施QFD要求有献身和勤奋精神，要有坚强的领导集体和一心一意的成员，QFD要求并勉励使用具有多种专业的小组，从而为打破功能障碍、改善相互交流提供了合理的方法。4）QFD容易激发员工们的工作热情 实施QFD，打破了不同部门间的隔阂，会使员工感到心满意足，因为他们更愿意在和谐气氛中工作，而不是在矛盾的气氛中工作。另外，当他们看到成功和高质量的产品，他们感到自豪并愿意献身于公司。5）QFD能够更有效地开发产品，提高产品质量和可信度，更大地满足顾客 为了产品开发而采用QFD的公司已经尝到了甜头，成本削减了50，开发时间缩短了30，生产率提高了200。如，采用QFD的日本本田公司和丰田公司已经能够以每三年半时间投放一项新产品，与此相比，美国汽车公司却需要5年时间才能够把一项新产品推向市场。表12表达了应用QFD可能带来的利益。表12 应用QFD可能带来的利益主要特性具体化的好处顾客驱动过程创造以顾客的要求为中心高效率地利用竞争信息排列资源的优先权辨识可起作用的项目构造保留经验与信息的的结构资源配置的时间减少中间过程设计的变化限制后导入的问题避免进一步的冗馀开发识别进一步应用的机遇表面化失踪的假设提升协同工作的能力基于一致（多数人）的意见创造界面的沟通/交流辨识界的活动生成全局观点提供文件证明设计的合理性易于装配附加信息结构适应变化，是一种活的文件为灵敏度分析提供框架14 QFD应用于新产品开发的基本框架设计是产品开发的首要程序，是产品质量的源头，决定了产品的固有质量。应用QFD技术和方法于新产品的研发中，使构建产品的每一个步骤适合于客户的具体要求。QFD是一项从传统的生产质量控制转向设计质量控制的转换典范。传统的生产质量控制是通过对生产过程的实物检验，用观察、测试和检验的手段进行控制的。采用QFD可使检验生产质量转向检查产品的设计质量产品的内在质量，QFD使设计成为现实之前就已引进许多无形的要求，产品质量就融于设计之中。新产品开发的流程和策化工具见下图12。把握需求验证需求产品空间探讨概念创意概念试验决定最优概念与设计相连接设计试制试销群体调查QFD联合分析创意检查表表格创意法定位分析问卷调查法群体调查法需求探讨产生概念设计试制评价图12 产品开发流程与新产品策划的工具QFD包含两层涵义：一是狭义的质量功能展开，即用目的手段，将形式质量的功能乃至业务，以不同的层次展开到具体的部分。二是质量展开，是将顾客的需求转换为图样和设计要求及产品生产过程中各阶段的要求，以确定产品的设计质量，并将其系统地、关联地展开到零部件的质量、零件质量、工艺要求以及工序要求等过程，其运作流程如下图13。图13 QFD展开过程示意图2 质量功能展开（QFD）QFD是一种设计质量控制技术，所有新产品经过质量的设计过程，便形成了设计质量，设计质量是指所设计的产品是否能够满足顾客要求，性能是否易于制造和维护，经济是否合理，对生态环境是否造成危害，风险是否最小等。对产品设计过程中的质量进行有效控制、管理对产品质量的形成起着关键的作用。产品成本的70%-80%取决于产品的设计，因此在产品设计过程中降低成本具有决定性意义。产品的质量虽然主要取决于设计和制造两个方面的因素，但产品最终能否满足顾客要求，关键取决于产品的设计阶段。设计活动是影响产品质量的一项重要活动，没有设计质量优良的产品，是制造不出质量优良的产品的。新产品的设计质量控制是现代质量管理的核心，决定着企业的经济效益和生存发展。21 QFD的发展质量功能展开（QFD）诞生以后差不多花了十多年的时间才得以传播到了美国。最早向北美传播的是1983年赤尾洋二等向美国质量管理协会（ASQC）会刊“Quality Progress”的投稿，以及在芝加哥举办的“全社质量管理与质量展开”培训班。1986年以来，以Bob King为首的GOAL/QPC和美国供应商协会（ASI）等开展启蒙教育和普及活动的同时，每年举办大规模的专题研讨会。福特汽车公司于1985年在美国率先采用QFD方法，使福特汽车公司的产品市场占有率得到改善。今天，在美国，许多公司都采用了QFD方法，包括福特汽车公司、通用汽车公司、克莱斯勒公司、惠普公司等，在汽车、家用电器、船舶、变速箱、涡轮机、印刷电路板、自动购货系统、软件开发等方面都有成功应用QFD的报道。在意大利1987年以来，由于赤尾洋二的指导，应用质量功能展开的企业迅速增加，1993年第一届欧洲QFD研讨会召开，之后德国等相继成立了QFD研究会。在韩国，1978年至1985年韩国标准化协会每年举办培训班，最近关心度急升，1994年1月成立了QFD研究会。巴西在1989年的ICQC国际会议上介绍了QFD，此后，在大藤正（日本玉川大学副教授）的指导下迅速普及。澳大利亚在1996年First Pacific Rim Symposium on Quality Deployment之后，QFD迅速引起注意。在中国从1991年开始，浙江大学管理学院熊伟教授作为日本科学技术联盟质量功能展开研究会的成员，参与了以创始人赤尾洋二教授为首的QFD研究活动，与新藤久和教授共同开拓了软件质量功能展开研究方向，并在第一届国际QFD研讨会上提出了QFD在软件中应用的理论模型与实现框架，其中一部分内容1994年在中国计算机学会会刊上以“软件质量功能展开法”为题进行了介绍。此后，熊伟教授不断在中国国内刊物世界标准化与质量管理、上海质量、船舶质量、工厂管理、管理工程学报、计算机软件与应用、计算机现代化、计算机应用、软件学报等介绍QFD和发表QFD的研究成果。另外，新藤久和教授在大连、无锡的讲学，赤尾洋二教授应国家质量技术监督总局质量司之邀，在北京（1994年，1997年），上海（1995年），香港（1998年）的QFD培训，以及在日本留学先期回国的张晓东先生以北京科立特公司为中心的咨询服务，邵家骏等专家的推广活动，特别是2005年3月由中国质量协会组织成立了全国QFD研究会（中国质量协会秘书长马林任主任、浙江大学管理学院熊伟教授和张晓东先生任副主任），这些都对QFD在中国的普及和应用起到积极作用。今天，QFD技术已在中国各界引起了广泛的重视。22 QFD的基本原理和方法质量功能展开是一种在设计阶段应用的系统方法，它采用一定的方法保证将来来自顾客或市场的需求精确无误地转移到产品寿命循环每个阶段的有关技术和措施中去。221 QFD的基本原理QFD方法的核心思想是：注重产品从开始的可行性分析研究到产品的生产都是以市场顾客的需求为驱动，强调将市场顾客的需求明确地转变为产品开发的管理者、设计者、制造工艺部门以及生产计划部门等有关人员均能理解执行的各种具体信息，从而来保证企业最终能生产出符合市场顾客需求的产品。1） 质量屋的概念QFD的核心内容是需求转换，采用的是质量屋（House of Quality）形式，它是一种直观的矩阵框架表达形式，是QFD方法的工具。建立质量屋的基本框架，给以输入信息，通过分析评价得到输出信息，从而实现一种需求转换。通常的质量屋（见图21所示），其由以下几个广义矩阵部分组成：WHATS矩阵，表示需求什么；HOWS矩阵，表示针对需求怎样去做；相关关系矩阵，表示WHATS项的相关关系；HOWS的相互关系矩阵，表示HOWS阵内各项目的关联关系；评价矩阵，表示HOWS项的组织度或技术成本评价情况；竞争性或可竞争力或可行性分析比较。质量屋建立完成后，通过定性和定量分析得到输出项HOWS项，即完成了“需求什么”到“怎样去做”的转换。图21 质量屋的基本形式2） QFD的应用过程概述一般的产品开发过程包括产品设计规划阶段，综合设计阶段，工艺计划阶段和生产计划阶段。在应用QFD方法时要先建立各阶段的质量屋，再进行需求变换，最后形成明确的生产要求，从而完成产品开发的质量功能配置的全过程。下面就对质量屋的的建立作详尽的论述以便于对质量屋概念的理解和对QFD系统的认识。（1）产品规划阶段的质量屋产品规划阶段的质量屋的构成形式（见图22所示）由下述几个部分组成。图22产品规划阶段的质量屋第一部分是一个若干行一列的列阵，此列阵所反映的内容是市场顾客对产品的各种需求，（WHATS项）。这些市场顾客需求是通过对市场和顾客的需求将按过程驱动产品的QFD过程展开。市场顾客的需求是各种各样的，此项矩阵的建立应尽量充分、准确和合理，否则后续的所有需求变换工作者可能相对于真实的市场顾客需求而失真。就顾客的要求而言，亦有主次、轻重之分，QFD方法中对此的处理是：对市场顾客的各项需求给以权重因子以便进行排序，定义权重因子的总和为100。注意，这里有顾客对象的权重区分，例如有主要客户对象和一般客户对象之分，显然不同客户需求的重要程度是不同的。也有同类市场顾客对产品的诸多质量功能要求排序时要注意避免重大的疏漏，亦要避免产品的冗余功能。这步工作是QFD实施成功的关键。第二部分是一个一行若干列的行矩阵，是用来描述对应于市场顾客需求的工程特征要求，即有什么样的市场顾客需求就应有什么样的工程特征要求来对应保证。这种对应是多相关性的，市场顾客的某种需求可能对应着若干项工程特征要求，若干种工程特征要求有机结合才能满足某种市场顾客需求项。反过来讲，某种工程特征也可以同时满足若干项市场顾客的需求。工程特征要求是市场顾客需求的映射变换结果。这一阶段的工程特征要求将作为下一阶段质量屋的WHATS项。第三部分称为质量屋的屋顶，在数学上是一个三角形矩阵，它表示的是工程特征之间的相关关系。从辩证法的观点来看，实现一个产品的诸多质量功能需求对应着诸多工程特征，各种市场顾客的质量功能需求之间有着相互关联影响，从而各种工程特征之间亦有着相互关联影响，某一种工程特征的改变会影响到其它工程特征跟着变化。为简化问题起见，在QFD技术中以三种形式来定性地描述工程特征之间的相关影响关系，即正相关（向相同方向变化）、不相关和负相关（向相反方向变化）。对相关程度还可以进一步地细分为强相关、一般相关和弱相关几种关系，并给以标度值来表达相关程度。据此可以对工程特征进行分析研究，发现各种工程特征之间可能存在的矛盾，由此重新进行设计，避免矛盾的产生。第四部分是一个关系矩阵，该矩阵的行数与第一部分相同，列数与第二部分相同。表示各个工程特征项与各个市场顾客需求项的相互关系。各个项之间的错综复杂关系可以定量地给以分值来表示。一般分：强相关给九分，可理解成为了满足某种市扬顾客需求必需具备某种工程特征要求；一般相关给三分，可理解成为了满足某种市场顾客需求可以采用不同的工程特征与之对应；弱相关给一分，表示两项之间的关联关系很弱。利用关系矩阵可以明确工程特征与市场顾客需求间的对应关系。第五部分是一个产品可行性评价矩阵，又称为市场评估矩阵，其行数与市场顾客需求矩阵相同，列数可以是一列，其中的内容表示要开发的产品针对各项市场顾客需求的竞争能力估价值。同时引人若干个市场上同类产品作为竞争对象进行比较，以判断产品的市场竞争力，由此在产品开发初期找出不足之处以进行调整改进。第六部分是产品规划阶段的技术和成本评估矩阵，其行列数与工程特征矩阵相对应，其中要建立的内容是各项工程特征的技术和成本评价数据，同时也建立若干个同类产品的相对应的数据信息进行分析对比，找出不足之处，提出改进措施。这六个部分的矩阵构造完成后便形成了产品规划阶段的质量屋，这个质量屋的基本输入是市场顾客需求，针对需求的对策是一组工程特征需求，从而进行了需求变换。通过变换将市场顾客对产品的相对离散和模糊的需求变换为明确的工程特征要求。在这一过程中会不可避免地产生各种矛盾冲突。例如有市场顾客对产品的各种要求的冲突，如质量和成本的冲突，功能间的冲突等；有工程特征间技术上的矛盾关系；还有与同类产品对比而产生的竞争力和技术成本的不协调问题等等。这些矛盾冲突是需要解决的，决定产品规划阶段质量屋的输出工作就是利用质量屋这种形式化的工具进行迭代分析来解决上述的矛盾冲突。对复杂的问题可以采用计算机辅助QFD过程。产品规划阶段质量屋的最终输出是工程特征要求列阵，通过实现工程特征要求来保证市场顾客的需求。（2）零部件设计阶段的质量屋工程特征需求的实现是由综合设计来保证的，在QFD方法中则还要建立体现综合设计内容的零部件设计阶段的质量屋。该阶段质量屋的构成形式与产品规划阶段的质量屋是类同的（见图23所示）。图23 零部件设计阶段的质量屋此阶段质量的输入项（WHATS项）是产品的工程特征要求列阵。实现工程特征要求的对策是若干项零部件特征（HOWS项），以矩阵2来表示。矩阵3表示的是各种零部件特征间的相关性。同样，在工程特征要求矩阵和零部件特征矩阵之间存在的关系矩阵4表示相互关系。矩阵5是可行性评价矩阵，表示零部件特征对应于工程特征要求的可行性评价。矩阵6是技术评价矩阵，针对各项零部件特征进行技术和成本分析。通过零部件设计阶段的质量屋的建立和分析，可以找出实现工程特征要求的难点和薄弱环节，重新进行有关零部件特征的方案设计。零部件设计阶段的质量屋的最终输出是能保证实现工程特征要求的零部件特征要求。（3）工艺规划阶段的质量屋产品的零部件特征要求明确后，可以据此进行零部件的详细设计。为实现零部件特征要求，则要进行工艺规划设计，在QFD方法进程中对应的是工艺规划阶段质量屋的建立。该阶段的质量屋的内容（见图24所示），质量屋的输入是零部件特征要求（质量屋的WHATS项）。输出是制造工艺特征要求（HOWS项）。通过这一过程完成产品的零部件设计要求向工艺流程设计的转换。图24工艺规划阶段的质量屋（4）生产计划阶段的质量屋 工艺规划阶段质量屋的输出是制造工艺特征要求。为满足这些要求，要有生产计划安排以形成明确的生产要求。对应地建立QFD的生产计划阶段的质量屋，其形式（见图25所示）。此阶段质量屋的输入是产品的制造工艺特征要求，为实现制造工艺特征要求则要有明确的生产计划安排，在生产计划安排中包含诸多的生产要求。按这些要求就可以去组织产品的具体生产了。生产计划阶段质量屋的输出就是生产要求信息。 图25生产计划阶段的质量屋222 QFD方法的应用要使用QFD，首先应该拟定一个QFD模式，该模式主要由以下几个部分组成： 目标陈述； 由顾客决定的产品、工序或服务的系列特征； 顾客竞争性评价； 实现顾客要求的方式； 技术评价与困难分析； 关系矩阵。这个关系矩阵用来明确产品或服务特性(顾客要求)与实现这个特性方法(方式)之间的关系程度，包括纵列的要求和横列的方式。实施QFD要经过从设计到生产的整个过程，可将这个过程分为四个阶段，即设计、细节、工序和生产。这四个阶段有助于把来自顾客对产品的要求传送到设计小组和生产操作者手中。每个阶段都有一个矩阵，包括纵列的要求和横列的方式，在各个阶段，方式是重要的，它需要新技术，或冒较大的风险才能过渡到下一阶段。具体说来： 设计。在设计阶段，顾客帮助确定对产品或服务的要求，QFD有助于各研究小组把顾客的需求反映到顾客要求的矩阵中去。 细节。由第一阶段过渡来的方式成了该阶段的要求，在此阶段，对生产的产品或服务所必须的细节和各种组成部分得到了确定，该阶段出现的细节同顾客特定的产品要求之间存在最强烈的关系。 工序。在第三阶段，拟定一个矩阵，说明生产产品所要求的工序，从第二阶段过渡来的方式成了该阶段矩阵中的要求，该阶段中出现的工序将最佳地实现顾客对产品的特定要求。 生产。在该阶段，对产品的生产要求形成了，从第三阶段过渡来的方式成为本阶段的要求，这样决定的生产方式将使公司生产出能满足顾客要求的高质量产品。223 QFD分解模式的四个阶段 根据下一道工序就是上一道工序的“顾客”的原理，从产品设计到生产的各个过程均可建立质量屋，且各阶段的质量屋内容上有内在的联系。上一阶段的质量屋天花板的主要项目（关键工程措施）将转换为下一阶段质量屋的左墙。QFD要将顾客的需求逐层分解，直至可以量化度量。 QFD最早被日本提出的时候有27个阶段，被美国引进后简化为四个阶段。质量屋的部署有以下几点注意事项:1）质量屋的结构可以剪裁和扩充：从图21中可以看出，质量屋的结构要素，各个阶段大体通用，但可根据具体情况，每个阶段可以适当剪裁和扩充。2）QFD的四阶段可以剪裁和扩充：并不是所有的质量功能部署都需要严格的按照上述四个阶段。根据具体的情况，QFD的四个阶段可以进行剪裁或扩充。例如，若“产品计划”阶段质量屋中关键的工程措施不够具体和详细，可能需要在进行零部件部署前增加一层质量屋。反之，若产品计划阶段工程措施对于过程计划阶段已足够详细，则可省略产品设计阶段。3）质量屋的规模不宜过大：质量屋的规模不宜过大，以便于操作。4）QFD各阶段质量屋的建造要遵循并行工程的原则要特别指出，四阶段的质量屋必须按照并行工程的原理在产品方案论证阶段同步完成，以便同步地规划产品在整个开发过程中应该进行的所有的工作，确保产品开发一次成功。QFD作为一种强有力的工具被广泛用于各领域。它带给我们的最直接的益处是缩短周期、降低成本、提高质量。更重要的是，它改变了传统的质量管理思想，即从后期的反应式的质量控制向早期的预防式质量控制的转变。你还会发现，他能帮助我们冲破部门间的壁垒，使公司上下成为团结协作的集体，因为开展QFD决不是质量部门、开发部门或制造部门某一个部门能够独立完成的，它需要集体的智慧和团队精神。23 QFD实施的的基本过程一个典型的QFD流程一般包括以下几个步骤：1） 通过运用产品规划矩阵，发掘顾客的产品需求、或者是这些需求表现出来的技术特征。2） 通过顾客需求，形成产品概念。3） 运用概念选择矩阵，对产品概念进行评估，选择最佳概念。4） 将系统概念或结构分割为次级系统结构，并将顾客的高级需求及其需求的技术特征分配给这些分割开的次级系统结构。5） 通过运用零部件展开矩阵，将次级系统需求转化为低级的产品/零部件需求和属性。6） 对于关键的零部件，将产品/零部件属性转化为制造操作流程规划。7） 确定这些零部件的生产流程。根据以上这些步骤，确定生产组织结构需求，流程控制以及质量控制，从而确保合格制造出这些关键性的零部件，或者说满足零部件属性的需求。24 质量屋（HOQ）（一）质量屋介绍质量屋（HOQ）是驱动整个QFD过程的核心，它是一个大型的矩阵，由7个不同的部分组成（图26）。这7个组成部分分别是：1）顾客需求（customer requirements）。即VOC，通常它们可用亲密度图和树图表示。不同的产品有不同的顾客需求。例如，对于汽车来说，顾客需求可能是车门容易开启；对于银行来说，顾客需求可能是取款不用排队等。QFD就是用来部署（deploy）VOC的，而不是用来收集VOC的。收集VOC则是另一个相对独立的过程。2）产品特性（product features)。它们也可以用亲密度图和树图表示。产品特性是我们用以满足顾客需求的手段，产品特性也因产品不同而有差异。如对于车门，产品特性可能是关门所需的力量；对于割草机，产品特性可能是转动轴所需的推力。产品特性必须用标准化的表述。QFD中是利用顾客需求来产生产品特性的。3）顾客需求的重要性（importance of customer requirements）。我们不仅需要知道顾客需求些什么，还要知道这些需求对于顾客的重要程度。4）计划矩阵（planning matrix）。该矩阵包含一个对主要竞争对手产品的竞争性分析。矩阵中包括3列，分别代表对于现有产品所需的改进（改进率）、改进后可能增加的销售量（销售点）以及每个顾客需求的得分。5）顾客需求与产品特性之间的关系。这是矩阵的本体（中间部分），表示产品特性对各个顾客需求的贡献和影响程度。6）特性与特性之间的关系。一般地，一个特性的改变往往影响另一个特性。通常这种影响是负向的，即一个特性的改进往往导致另一个特性变坏。该特性关系图使我们能辨别这些特性之间的影响，以求得折衷方案。7）目标值。这是上述各部分对产品特性影响的结果。图26 质量屋（HOQ）矩阵（二）质量屋（HOQ）的建立建立HOQ的各个步骤如下：1）顾客需求。研究小组要收集了大量关于顾客对产品的需求数据，并作出统计，得出真实的顾客需求。2）顾客需求重要性。研究小组使用尺度15对顾客需求重要性进行分级，5表示非常重要，1表示不重要。当然也可以选用110的尺度。这里要思考的问题是：某个特性对于顾客来说的重要性究竟有多大？在对顾客需求评级的过程中，小组成员之间需要进行大量建设性的讨论，这期间将会有许多新观点提出来。绝大多数QFD和HOQ的研究者认为，小组成员最终应该达成一致，这当然是一个理想的状态，但需要花费大量的时间。一个很好的折衷办法是采用少数服从多数的民主原则，而将少数人的意见附在后面。评价重要性时，小组必须清楚这个评价是针对哪部分市场（顾客）而作出的。有时，也可邀请顾客加入到QFD小组中，以协助评价顾客需求的重要性。3）竞争性分析。产品也需要按每种顾客的需求进行评价，仍可使用15或110的尺度。这里要思考的问题是：制造商多大程度上满足了所列的顾客需求，也就是说，当前的产品在多大程度上满足了顾客需求。4）未来目标（未来值）。仍使用与上述相同的评价尺度，小组按每个顾客需求对产品的未来进行评价。这里要思考的问题是：将来我们打算在多大程度上满足顾客需求。5）改进率。改进率=未来值/现在值。6）销售点。销售点用于评价产品的改进对销售量的影响。销售点1.5表示影响显著，1.2代表中等，1.0表示无影响。这里要思考的问题是：如果我们改进这一特性（更好地满足这一顾客需求），产品销售量究竟能够提高多少。7）计分。将顾客需求重要性、改进率和销售点3个数值相乘即可得每个顾客需求的得分。这个得分提供了一个研究小组评价的顾客需求等级，即为顾客需求排序。为了清楚地反映相对大小，得分以百分比来计（“得分%”列）。此时HOQ初步完成。8）产品/工程特性（product features/engineering characteristics,PFEC,简称为产品特性）。使用头脑风暴法，我们可以得到一张产品特性表，这个表也可通过亲密度图和树图进行整理。进行至此，我们建议为每个产品特性设计一个词汇表。这样将使研究小组成员之间交流更容易一些。9）顾客需求产品特性关系。产品特性与顾客需求这两个树图交叉就产生了一个关系矩阵。对于关系矩阵中的每一个元素，研究小组都要估计先后之间是否有关系。这里要思考的问题是：这个产品特性对满足顾客需求有多大的贡献和影响。10）产品特性（PFEC）得分。将顾客需求产品特性关系值与对应的顾客需求（即“得分%”列）相乘，即可得出该产品特性的得分。据此可得其他产品特性的得分。最后的产品特性得分是该列上的所有得分之和，这个得分代表该产品特性的重要性。11）产品特性相互关系矩阵。这种关系矩阵使研究小组能量化一种产品特性的变化对其他产品特性的影响。因为它呈三角形，正好又在质量屋HOQ的正上方，所以也被称为屋顶矩阵。我们仍用双环代表强关系，单环代表中等关系，三角代表弱关系。填充屋顶矩阵时要思考的问题是：当改变某个产品特性时会影响其他产品特性吗？有的小组还要求进一步指出，影响是正向的还是反向的。屋顶矩阵中的高分值对于研究小组来说将是一个强烈的信号。有时一个产品特性的变动可能损害许多其他的产品特性，这时最好不要变动该产品特性。按照上述11个步骤，我们就可以完成质量屋HOQ的建造。但是在具体的实施中，步骤可能有变化，每家企业都可按其具体需要修改HOQ过程。我们在产品特性得分列下加了另外的信息：百分比的成本、产品特性的测量单位。至此，HOQ已经建立起来了。下一步是怎样使用HOQ。HOQ是一个结构化的交流工具，它是面向设计的，是设计者的一个宝贵资源。工程师可以将HOQ作为一种整理数据并将数据转化成信息的方法；市场营销人员也可从HOQ获得好处，这是因为HOQ反映了顾客需求；高层管理人员可以利用HOQ来寻找企业的战略机会。使用HOQ可以强化企业中横向和纵向的交流，可以使我们发现一些从前未被发现的问题。通过顾客需求和竞争分析，HOQ帮助我们发现需要改进的产品特性。通过对矩阵的研究，我们可以找出关键的零部件、制造操作环节、质量控制措施等，使我们可以在一个较短的开发周期里设计制造出既满足顾客需求又满足制造厂本身条件的产品。2. 5 对我国QFD应用的现状分析QFD是一种集多学科团队工作过程为一体的用于规划和设计开发新产品的方法，它通过收集顾客或市场需求信息，用一系列的矩阵和图表将顾客的需求特性转化为产品设计过程中产品质量特性和设计要求，进而展开为部件和零件质量特性的技术要求和工艺要求。这样来自顾客或市场的需求信息可准确地转移到产品生命周期中的每一个设计阶段中，减少顾客或市场需求和产品设计中制造之间的“隔阂”。保证产品的设计质量满足顾客或市场需求。由于质量功能展开过程加强了各部门的的协调合作，可以大大缩短产品研制设计周期，减少设计和试制过程技术文件的更改，提高工作效率和降低成本。采用QFD法可以集中反映顾客需求，利用竞争环境和市场潜能来优化设计目标，加强各部门团队协作精神，提供柔性的、易于理解的信息，并把顾客的潜在需求或定性需求转化为产品设计的定量目标，从而使设计的产品能在最短的时间内，以合理的价格和质量满足市场需求，赢得商机。然而根据顾客需求确定需要采取的工程技术措施后，QFD在如何解决工程技术措施之间的矛盾方面就显的无能为力了，为此我们要借助发明问题解决理论（TRIZ）来处理它们之间的冲突TRIZ理论是解决QFD存在问题的有利工具，尤其在解决QFD无能为力的“负相关”问题上，详细的TRIZ理论方法与工具见附录2。因此，产品质量设计过程中采用QFD方法能使产品最大限度地满足顾客需求，但无法进一步向设计人员提供可操作的解决产品创新设计的具体方法。3 基于QFD方法的减速器质量设计的处理策略 国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。尤其是陕西沃克齿轮厂的圆柱齿轮减速器更是存在着许多问题,另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些基本要求。本文用QFD的方法对圆柱齿轮减速器的设计质量进行改进和质量控制，实现以最快的速度，最低的成本和优良的指令满足顾客的最大需求。3. 1 减速器顾客需求和重要程度的获取顾客是我们的上帝，是产品开发的源头，顾客从购买到满意，再从满意到忠实，最后向自已的亲朋好友传播，其中的每个过程，都会给企业带来利润。基本需求是顾客认为在产品中应该有的需求或功能。在一般情况下顾客是不会在调查中提到基本需求的，除非顾客近期刚好遇到产品失效事件。按价值工程的术语来说，这些基本需求就是产品应有的功能。如果产品没有满足这些基本需求，顾客就很不满意；相反，当产品完全满足基本需求时，顾客也不会表现出特别满意。因为他们认为这是产品应有的基本功能。例如：汽车发动机发动时正常运行就属于基本需求。一般顾客不会注意到这种需求，因为他们认为这是理所当然的。然而，如果汽车不能发动或经常熄火，顾客就会对其汽车非常不满。在市场调查中顾客所谈论的通常是期望型需求。期望型需求在产品中实一的越多，顾客就越满意；当没有满足这些需求时顾客就不满意。这就迫使企业不断地调查和了解顾客需求，并通过合适的方法在产品中体现这些要求。而兴奋型需求是指令顾客意想不到的产品特征。如果产品没有提供这类需求，顾客不会不满意，因为他们通常没有想到这些需求；相反，当产品提供了这类需求时，顾客对产品就非常满意。兴奋型需求通常是在观察顾客如何使用你的产品时发现的。制造企业应该认识到，随着时间的推移，兴奋型需求会向期望型需求和基本型需求转变。因此，为了使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地，应该不断地了解顾客需求（包括潜在顾客需求），并在产品设计中体现这些需求。 通常一个满意的顾客会：1） 成为企业的长期顾客2） 购买更多的企业新产品和提高购买产品的等级3） 向其他人或潜在顾客传播企业的正面信息4） 忽视竞争品牌和广告，并对价格不敏感5） 向企业提出产品或服务的建议6） 由于交易惯例化而比用于新顾客的服务或成本低下表31和图31分别是顾客角色的演化过程和顾客驱动的质量圈。表31 顾客角色的演化过程顾客作为被动的观众顾客作为积极的参与者劝导那些预先确定的购买者群体与单个购买者交易与单个顾客联盟顾客作为价值的后期创造者时间阶段20世纪70年代到80年代早期20世纪80年代末期到90年代早期20世纪90年代2