在Ｅｘｃｅｌ表格內的質量功能展開

[摘 要]本文論述了在Excel中進行質量功能展開的方法與步驟，并結合實例進行較詳細的說明。本文論述的方法與質量屋相比，在某種程度上更具有優越性。

[關鍵詞]表格；質量功能展開；質量屋

[中圖分類號]F270.7；F273.2

[文獻標識碼]A

[文章編號]1673-0194(2009)05-0071-03

一、問題的提出

質量功能展開(QFD)是把顧客或市場的需求通過清晰的圖表和科學的加權評價方法轉化為產品設計標準(產品特征、特性及規范)，零部件特性，工藝要求，監控及檢測要求，售后服務措施等多層次演繹及確定工程和質量關鍵的分析方法。其中心思想就是將顧客的需求注入產品的設計、制造的整個過程。

理論與實踐都充分證明了QFD方法對于恰當地滿足顧客需求，提高產品質量具有非常重要的作用。因為它可以解決以下3個問題：

(1)將用戶需求逐層轉化為產品和制造過程的技術要求。

(2)將所研究的對象作為一個系統，從整體的角度綜合研究系統的各個方面和層次，使各子系統的目標支持系統的整體目標。

(3)將QFD方法與并行工程綜合應用，可有效地降低研制費用，縮短研制周期^[1][2]。

為了有效地解決上述3個問題，在應用QFD方法時需要有相應的表現形式，以便更方便、更快速地解決問題。特別是在當今Excel普遍流行，為QFD的表現形式提供了更方便的工具。正是因為人們在利用傳統的QFD表現形式——質量屋解決上述問題時感到了某些局限，同時又看到了更為方便的工具——電子表格，所以提出了在一個矩形表內的QFD分析方法，暫且稱之為QFD電子表格。

從以后的論述中可以看出，本方法解決了影響QFD廣泛應用的兩大問題：一是使工程技術人員可以較為方便地從整體角度出發對各層面的相關技術參數綜合調整；二是不必利用專門的QFD軟件。

二、QFD的兩種表現形式

傳統的QFD表現形式是質量屋，在進行多層級展開時，將上一級的工程指標作為下一級的顧客需求項，由頂向下直至最底層。現舉一例說明。在X型電冰箱的改型過程中，采用了QFD質量屋的方法，文獻[1]用質量屋的形式對X型電冰箱進行了4級展開。本文只從中選取了幾項指標作為示意說明。

質量屋形式明顯存在兩處局限：

(1)在設計中常常需要從整體的角度綜合調整各級的工程指標和參數，各指標和參數一般具有內在聯系。而質量屋的各層級在形式上表現為分立的圖，從而在某些方面有所不便。

(2)質量屋需要專門的軟件來分析，使QFD的廣泛應用受到阻礙：一是專門軟件的成本及便利性等因素；二是這種非標準軟件一般難與現在的一些分析工具兼容。

表1為QFD的電子表格形式舉例，是由文獻[1]中的“X型電冰箱改型一級質量屋”和“X型電冰箱改型二級質量屋”兩張圖轉化而成，這是用流行的電子表格Excel所作。表1只是在形式上與原質量屋的形式不同，將原來的兩張圖用1張表來代替，而其中的內容、符號和數據均不變，因而原有的分析方法均不受影響。

根據文獻[1]，以C_i表示顧客需求項目，P_j表示為滿足顧客的各項需求必須采取的工程措施項目。第1級的顧客需求項目由調查研究而得，第1級的工程措施項目由工程技術人員確定，同時作為第2級的顧客需求項目，依此類推，由頂向下逐層展開。表中K_i為顧客需求重要程度，H_i為工程措施實現的重要程度。關系矩陣中的數據，表示第i項顧客需求與第j項工程措施關系的密切程度。相關矩陣中的符號表示工程措施項目之間的相關關系，例如：○表示正相關；×表示負相關；表示強正相關；#表示強負相關；空格表示無關。由表1中看出，第1級的P₂與C₂的關系度為9；與C₃的關系度為1；與P₁無關；與P₃正相關。競爭能力表明本產品、改進后產品、國內對手產品、國際對手產品對顧客需求的滿足程度或技術措施的技術先進程度，共分為5個等級。競爭能力指數表示競爭對手之間在競爭能力方面的相對位置和差距。

QFD電子表格的特點是在一個矩形框內包含了多層的QFD展開，代表了QFD矩陣的整個體系。與質量屋相比，它有3點優越性：

(1)利于系統的整體分析和優化設計。在一個矩形表內，既可以由頂向下地分解總目標，又可以從最底層開始對現行的工程指標和參數向上層進行推算，觀察對頂層顧客需求的滿足程度。在縱向與橫向上同時考慮各指標間的相互關系及參數間的函數關系，從整體上全面地優化參數。

(2)不必使用專門軟件，使得QFD的應用靈活方便。

(3)電子表格單元格可以調用具有較強大功能的內部程序或常規的外部軟件，或與其他分析工具鏈接，從而拓展QFD的分析能力。

三、以參數調整為主的QFD分析

有一類問題，其顧客需求可明確地轉化為一系列工程參數，而且存在著明確的函數關系，用本方法分析此類問題更具優越性。現舉一個簡單的例子^[3]。一個數據接受器，要求在鄰頻干擾下可工作，應滿足3點要求，即顧客需求C_i如下：

(1)C₁保持每分鐘的比特錯誤率低于1，指標為比特錯誤率。

(2)C₂在出現鄰近頻道信號的時候仍然保持比特錯誤率，指標為可允許的混合頻道功率。

(3)C₃在盡可能大的范圍內接收信號，指標為接收范圍。

這3條需求可被轉化為一系列工程參數，同時這3條需求本身也是互相關聯的。為了滿足這3個需求，選擇對如下參數的調整作為滿足上述3條需求的第一層工程措施P_j：

(1)P₁天線增益；

(2)P₂噪聲極限；

(3)P₃接收器噪聲值；

(4)P₄接收器頻道過濾器頻帶寬度；

(5)P₅頻道過濾器抑制頻帶阻礙。

上述3項需求與這5個工程參數之間可以建立起數學模型(當然需要定義環境參數)，例如其中最簡單的一個數學模型為：

混合頻道功率=頻道過濾器抑制頻帶阻礙+噪聲極限。

按本文方法進行QFD分析(見表2)。分析步驟可因人因事而異，下面是其中一種：

(1)首先設定顧客需求目標值。這些值綜合考慮了顧客需求、競爭分析、可行性等因素。例如，比特錯誤率確定為1.00E-05(1/s)，頻道功率確定為60(dB)，接收范圍確定為1 000(km)。將這些數字填入表中右側標有“目標”的縱列單元格中。

(2)把上述數學模型嵌入從表2中右側標有“目標計算”和“現行”的縱列單元格中，也就是使這些單元格可以調用這些數學模型。然后設定各工程參數的目標值，將其填入表中上側標有“目標”的橫欄單元格中。例如，天線增益目標值暫時確定為0(dB)，可以增加2(dB)，現行為-3(dB)，等等。通過改變目標值，觀察需求指標中標有“目標計算”的縱欄中數值的變化。

(3)反復調整橫行目標值直到“目標計算”列中的計算值可接受為止。

(4)對標有“現行”的行和列中的數值重復這一過程。

(5)將此分析方法依次在下一個層級中展開，可由該下層的參數值計算出上層的工程參數值。

(6)顧客需求可以由頂層向下層的順序分解為一系列工程參數，而現行工程參數值可以由底層向上層計算得出。以此方法可以顯示、比較并調整現行值、目標值、目標計算值之間的差別。

表2中的“+”或“-”號表示了人們希望改變參數的常規方向。“變化”是指在與通過其他參數的具體規定量改變這些參數等同難度下，本參數可被合理改變的大小。例如，天線增益標為“+”號，表示我們希望其數值增加，合理的天線增益增加量應為2dB，難度等同于把接收器噪聲值降低3dB。

下面再進一步研究一下關系矩陣。天線增益與接收范圍是正相關關系，用符號“↑”表示，如果要定量地研究相關程度，可用表3的形式。在表3中，以工程參數的現行值作為變化的基準，當參數值發生了合理的變化后，將計算出的需求指標值填入相應單元格中。例如，接收范圍現行值為793km，顧客希望增加，以“+”表示。當其他條件不變時，若天線增益增加了2dB，則接收范圍增加到998km。

通過上述步驟，使產品的底層設計方案的結果直接顯示了出來，直接顯示了目標值和現行值的發展變化與顧客需求的滿足程度的關系，使問題明朗化，從而有利于對系統整體進行優化設計。

表3定量地標出了工程參數的變化對需求指標的影響。

四、結 論

本方法的價值主要在于豐富了QFD的表現形式和應用方法，在產品開發過程中利用此方法可以較為方便并準確地層層量化顧客的需求并尋找最佳的工程措施和技術參數，從而提高產品質量。具體來說有以下幾點：

(1)在Excel表格內的QFD形式，暫且稱為QFD的Excel表，可以與QFD質量屋并列，同屬于QFD的兩種表現形式。

(2)在某些情況下或某種程度上，QFD的Excel表有利于從整體的角度系統地研究問題。

(3)QFD的Excel表不需要專門軟件，在普及QFD應用上更為靈活。

(4)對于可明確量化并且參數之間可建立數學模型的問題，利用QFD的Excel表更有利于優化設計。

主要參考文獻

[1]曾鳳章.穩健性設計[M].北京：兵器工業出版社，1996：1-18.

[2]張公緒.新編質量管理學[M].北京：高等教育出版社，1998：222-235.

[3]Mark W Maier.Quantitative Engineering Analysis with QFD[J].Quality Engineering，1995，7(4)：733-746.