基于QFD的個性化定制產品規劃模型

李強 劉計良 張迎楠

摘 要： 針對顧客之間需求的差異性對企業經營決策帶來的影響，提出基于QFD的個性化定制產品規劃模型。結合個性化定制的特點，對傳統質量屋進行改進，并闡述了改進后質量屋的構建過程。在此基礎上，建立以顧客滿意度最大為目標，以生產成本與生產時間為約束函數的規劃模型。最后，以洗衣機的定制作為研究實例，通過建立規劃質量屋和規劃模型，并應用Matlab軟件求解得到規劃結果，論證了該模型的有效性與科學性。

關鍵詞： QFD; 個性化定制; 規劃模型; 用戶需求; 滿意度; 功能模塊

中圖分類號： TN99?34; F406.3 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2018）09?0137?05

Abstract： According to the impact of customers′ demands difference on enterprise operating decision?making， a QFD （quality function deployment） based product planning model with personalized customization is proposed. In combination with the characteristics of personalized customization， the traditional house of quality is improved， and its construction process is described. On this basis， a planning model was established， which takes the maximum customer satisfaction degree as the objective， and the production cost and production time as the constraint function. The customization of washing machine is taken as the research instance. The planning quality house and planning model are constructed， and the Matlab software is used to solve the planning results. The validity and scientificity of the model are demonstrated.

Keywords： QFD; personalized customization; planning model; user demand; satisfaction degree; functional module

0 引 言

個性化定制作為一種企業新的生產理念和經營方式，為企業在復雜多變、產品新舊交替頻繁的市場環境中帶來了新的競爭優勢。企業通過生產定制產品使其更好地滿足顧客的需求，進而獲取更高的利潤，占領更廣闊的市場[1]。但與此同時，個性化定制也使得企業的生產制造過程變得更為復雜。個性化定制的差異性、不確定性、及時性的特點使得企業在組織生產時充滿了許多不確定性，嚴重影響著企業的經營戰略決策。為此，尋找一種能夠建立企業生產計劃與顧客定制需求關系的方法就顯得尤為重要。基于此，本文以QFD作為規劃工具，構建了面向個性化定制產品的規劃模型，并以此為基礎探討企業實施個性化定制生產的組織策略，為顧客訂單分解與任務分配提供參考依據。

1 個性化定制產品規劃質量屋建立

QFD（Quality Function Deployment）是一種顧客驅動的產品規劃與決策方法，被廣泛地應用于產品及其開發過程的規劃中[2]。QFD通過質量屋來有效規劃產品，它包括質量屋建立和質量屋決策兩個基本過程。質量屋建立是指根據確定的顧客需求和企業資源建立質量屋的各組成部分。質量屋決策是指利用已建立的質量屋進行決策，是一個復雜的、多變量的決策過程。QFD技術產生于大規模生產時期，傳統的產品規劃質量屋由顧客需求及其權重、工程特性、用戶需求與技術需求之間的關系矩陣、用戶競爭性評估、工程特性相關關系矩陣、技術競爭性評估六部分組成[3?4]，如圖1所示。

傳統質量屋各要素側重的是如何根據顧客需求確定產品工程技術。而個性化產品是根據顧客需求進行生產，生產過程是由顧客驅動的，追求如何快速滿足顧客的需求，這使得傳統質量屋很難滿足個性化產品規劃要求，需要對傳統質量屋要素進行適當地裁剪和補充。現對傳統質量屋進行以下改進：

1） 用產品功能模塊替換傳統質量屋的工程特性。通過功能模塊能夠有效實現顧客需求、功能、結構和技術的集成，可以使設計、加工、裝配過程得到簡化，這樣便于制造資源的高效利用。

2） 由于模塊之間滿足獨立性原理[5]，模塊間的相互影響較弱，因此模塊間的相關矩陣可以忽略。

3） 個性化定制是快速定制，顧客對產品的價格和交貨期限都有明確要求，因而，有限的資源要求企業在產品規劃時必須考慮產品的生產時間和成本。因此，需要在質量屋中添加時間和成本約束。

4） 由于個性化定制產品都是物有所屬的產品，因而市場競爭力評估以及技術競爭力評估對產品影響不大，可以忽略傳統質量屋中的這兩項指標。

改進后的質量屋如圖2所示。

2 質量屋各部分的確定

2.1 產品功能模塊確定

產品功能模塊劃分是建立在功能分析的基礎上，以功能實現為主要劃分依據，首先，根據流特性原理找出產品的主要功能和輔助功能;其次，根據產品的結構特性找出各個功能對應的功能模塊;最后，根據產品功能的層級特性構建功能結構圖，完成功能模塊的劃分。

2.2 顧客需求及權重

QFD中的顧客需求可以通過企業提供的顧客需求定制模板得到。其權重的確定是QFD規劃過程中的關鍵步驟，它體現了顧客對產品的重視程度。它是設計人員確定工程特性的主要依據之一。但是，在個性化定制環境下，顧客在產品需求上存在著顯著差異，需求不同的顧客對其重視程度不同。為了簡化需求信息處理過程，提升設計效率以及實現產品制造的批量化，有必要根據需求相同或相近程度對顧客進行適當的分類。因而，需求權重應按類確定。

目前常用的聚類方法有兩大類[6]：一類叫作硬劃分，分類邊界分明，非此即彼，例如基于層次的聚類方法、基于劃分的聚類方法等;另一類叫作軟劃分，分類邊界模糊，例如模糊聚類方法。軟劃分相比硬劃分，考慮了事物之間的模糊性，對于處理在性態和類屬方面存在著中介性的對象具有顯著效果，考慮到顧客在需求描述上往往存在一些模糊信息。因而，采用模糊聚類方法進行分類更能反映客觀的分類情況。而劃分得到的各個類可以利用層次分析法來確定權重。層次分析法是一種結合了定性分析與定量分析的決策分析方法[7]，它能把復雜系統的決策思維進行決策層次化，能夠利用建立的數學模型得到具有說服力的評價結果。

2.3 顧客需求與模塊關聯關系確定

顧客需求與模塊之間的關聯關系是識別每一項顧客需求與每一個模塊耦合強度的一種手段。顧客需求與產品模塊之間可能存在不相關、弱強度相關、中強度相關、強強度相關。質量屋中顧客需求和模塊之間的關系程度也可以使用相對標度0?1?3?9規則表示：0表示不相關，1表示弱強度相關，3表示中強度相關，9表示強強度相關。設計人員根據設計經驗可以得到顧客需求與模塊關聯關系矩陣[U。]

2.4 產品模塊絕對權重確定

產品規劃中模塊權重是關鍵，個性化定制產品規劃的目標是快速響應不同顧客的多種需求，而產品模塊權重排序可以作為個性化定制生產準備的依據。模塊的絕對權重是由顧客需求的重要度與顧客需求與工程特性之間的關聯關系共同決定的。令[Uij]表示模塊[j]對需求[i]的貢獻值，則產品模塊絕對權重為：

3 個性化產品規劃模型建立

在已建立的質量屋的基礎上，建立個性化產品規劃模型。在個性化定制的市場環境下，顧客滿意度最大化是企業追求的目標。因而，以滿意度最大為目標函數建立基于QFD的非線性規劃模型：設模塊EC可定制度矢量為[X，]元素[Xj]為模塊[CEj]的可定制度，顧客滿意度矢量為[Y，]元素[yi]為[CRi]的滿意度，顧客需求與模塊之間的關系矩陣記為[U，][uij]為[CRi]與[CEj]的關聯系數，顧客需求滿意度的提高是通過與之相關的模塊的定制度來實現的，所以不失一般性，設[yi]與各模塊的可定制度之間為線性關系，即：

4 實例分析

以波輪洗衣機[8]為例，闡述個性化產品模塊化規劃模型的構建過程及決策分析。洗衣機的運作主要包括進水、洗滌、排水、脫水四個過程。根據洗衣機的功能和結構特點可將洗衣機分為五大功能模塊，如圖3所示。

4.1 個性化洗衣機規劃質量屋建立

4.1.1 顧客定制需求確定及聚類

洗衣機作為一種家用電器，具有雙重作用，既可用來室內裝飾，也可用來清洗衣物。作為裝飾物，顧客會對洗衣機的樣式、顏色有所要求，作為清洗衣物的工具，顧客會對洗衣機的功能和能耗有所要求。圖4為波輪洗衣機的顧客定制需求分析。為了敘述方便，同時，不失一般性，假設有21位顧客對洗衣機的洗衣容量、洗衣時間、耗電量、用水量、顏色、洗滌模式提出了定制要求，定制數據如表1所示。

模糊聚類基本過程包括提取聚類特征→樣本數據規范化處理→構造相似矩陣→建立模糊等價矩陣→進行聚類5個基本步驟[9]。聚類過程此處不再贅述，可詳見文獻[9]。以表1為依據，對顧客進行聚類的結果如表2所示。結合實際，當[λ=0.91]時，顧客聚類結果最好。

4.1.2 確定顧客需求權重

以圖4作為評價模型，根據表3中某類顧客給出的需求重要性評價結果，利用層次分析法[10]確定顧客需求權重為：

4.2 個性化洗衣機規劃模型建立

表5與表6是某洗衣機生產企業根據自身資源情況和利潤目標給出的生產各產品模塊的最短開發時間和所能承受的最大成本（綜合性成本）。根據以上得到的數據可以構造出洗衣機的規劃矩陣，如表7所示。

5 結 論

本文針對個性化定制生產的需要，在對傳統質量屋改進的基礎上，提出基于QFD的個性化產品規劃模型，該模型以顧客滿意度最大為目標函數，以成本和時間為約束條件。通過實例分析，證明該模型能夠有效地為產品規劃人員根據顧客的定制需求合理制定企業生產計劃提供理論依據。但同時，該模型也存在一定的缺陷，在利用該模型進行分析前，需要產品規劃人員對企業生產能力做出正確的評估，過程較為繁瑣。

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