基于模糊質量功能展開的產品設計特性優先度研究

高新棟 楊梅枝

火箭軍工程大學

一、引言

在產品前期設計階段進行設計特性優先度分析不僅可以幫助企業有效確定產品設計研發的正確方向，避免在后期生產開發階段中出現進度拖延和資源浪費現象，還可以使企業新產品的關鍵功能和綜合質量得到保證，提高產品的顧客滿意度和企業市場競爭力。以往企業對產品設計特性優先度的確定大多直接依賴于顧客語言信息、專家經驗和組織中決策者的主觀判斷三個方面，具有較強的模糊性和主觀性。質量功能展開是一種能夠將企業顧客需求作為驅動力的產品設計開發方法，通過其核心工具——質量屋可以將顧客多樣化的需求轉化為不同的產品技術特征和功能特性要求[1]。為了更好的達到降低企業成本、提高企業產品經濟效益的目標，可以在傳統質量功能展開理論的基礎上，運用模糊理論對主觀信息轉化的準確性進行提高，建立基于模糊質量功能展開的產品設計特性優先度確定模型，以減少信息在傳遞過程中的失真，從而使得到的產品設計特性優先度結果更加準確有效。

二、理論基礎

質量功能展開（QFD）是20 世紀60年代由日本質量決策專家水野滋和赤尾洋二提出的一種以顧客需求為導向進行產品開發或功能改進的方法，其基本思想是以顧客需求為出發點，聽取顧客意見，理解顧客的需求，并將其逐級轉化為產品的質量特性要求[2]。隨著質量功能展開理論的不斷發展，它已不僅僅應用于產品的質量和技術特性領域，還被廣泛應用于設計方案或供應商的選擇、服務標準和要求的生成等方面。質量功能展開思想的核心工具是質量屋[3]。傳統的質量屋在確定顧客需求重要程度、顧客需求與產品技術特征或功能特性要求之間的關系程度時，采用兩種離散標度，而實踐中無論是顧客需求的提取還是相關關系的確定，都是基于一種模糊語言的形式，使用簡單的離散數據可能會遺漏部分信息，最終導致結果準確性不高。模糊集合理論強調人類的思維、推理以及對周圍事物的認知其概念都是相當模糊的，許多傳統的非常精確的數量方法已經無法有效解決復雜的以人為中心的問題，必須以模糊的邏輯觀念來描述現實活動中的事物，以糾正過去以二值邏輯傳遞信息時存在的不足[4]。通過將模糊理論與質量功能展開相結合的方法，可以有效消除傳統的質量功能展開在信息處理和轉化時存在的主觀性和不確定性的缺陷，從而提高最終結果的準確性。

三、基于模糊質量功能展開的產品設計特性優先度確定模型

為了達到降低企業成本、提高企業產品經濟效益的目標，在傳統質量功能展開理論的基礎上，運用模糊理論對主觀信息轉化的準確性進行提高，減少信息傳遞過程中的失真，從而使得到的產品設計特性優先度更加準確。這一過程主要包括設定模糊集合、確定顧客需求權重、確定顧客需求與產品設計特性之間的關系程度、構建質量屋、確定產品設計特性優先度五個步驟。

（一）設定模糊集合

模糊理論即是以隸屬函數的概念，來表達近似人類自然語言所經常使用的形容詞程度問題以及各種生活上所遇到的不明確或含糊性等不確定性問題的解決方法。到目前為止，有多種模糊語意的表達形式，如三角隸屬函數、高斯隸屬函數、梯形隸屬函數、鐘形隸屬函數等，上述方法各有其適應性。本模型采用三角模糊數對顧客需求重要程度、顧客需求與產品設計特性之間的關系程度以及產品設計特性重要程度進行評價。設模糊集合U={VL，L，ML，M，MH，H，VH}是一系列評價結果，其中，VL=非常弱，L=弱，ML=較弱，M=一般，MH=較強，H=強，VH=非常強；VL→(0，0，1)，L→(0，1，3)，ML→(1，3，5)，M→(3，5，7)，MH→(5，7，9)，H→(7，9，10)，VH→(9，10，10)。

（二）確定顧客需求權重

顧客需求權重可以很好的反映顧客對企業產品各項需求的重要程度。對企業某一產品或某一將要開發的產品，設有n類顧客需求，分別針對這n類顧客需求的重要程度組織顧客代表、公司高管、技術專家等共m人（）進行評價，并將所獲取的模糊的語言信息用上述模糊集合中的元素進行歸類，利用模糊集合的映射關系將所有評價結果轉化為三角模糊數形式，并利用公式 計算出每一類顧客需求重要程度的均值，進而作出顧客需求權重表。

（三）確定顧客需求與產品設計特性之間的關系程度

顧客需求與產品設計特性之間的關系程度是指對于某一特定顧客需求，企業產品各項設計特性分別對其的滿足程度或者消極影響程度。設與上述n類顧客需求相關的產品設計特性共有s種，經過對顧客代表、公司高管、技術專家等人群對各產品設計特性與不同顧客需求之間的關系程度的評價進行分析整理，得到用模糊集合表示的顧客需求與產品設計特性之間的關系，并將其用矩陣的形式表示。矩陣中的元素rji表示第j類產品設計特性S j對第i類顧客需求N i的影響關系程度。

（四）構建質量屋

質量屋是質量功能展開的核心工具，是一種直觀的矩陣框架表達形式。質量屋一般由“左墻”、“天花板”、“房間”、“地板”等基本元素構成。通過建立質量屋的基本矩陣框架，可以在輸入信息后，通過分析評價得到輸出信息，從而實現一種需求轉換。市場顧客的需求是各種各樣的，因此質量屋的建立應盡可能的達到準確與合理，從而盡可能的避免出現信息失真的情況。在傳統質量屋形式的基礎上進行修改和替換，構建用于企業產品設計特性優先度確定的改進質量屋，如圖1。

圖1 質量屋

1“.左墻”——顧客需求及其重要程度；

2“.天花板”——產品設計特性；

3“.房間”——顧客需求與產品設計特性之間的關系矩陣；

4“.地板”——產品設計特性重要程度。

將產品設計特性重要程度矩陣（“地板”）作為關鍵輸出矩陣，并根據上述第二步和第三步中已經得到的結果，利用公式，計算出用三角模糊數表示的各設計特性綜合得分。

（五）確定產品設計特性優先度

最后，利用公式?將上述第四步中得到的三角模糊數結果fj去模糊化，從而轉換為明確的數值。將最終得到的各項產品設計特性重要程度f j按數值大小進行比較，得到各項產品設計特性得分的最終排名，從而確定產品設計特性優先度。

四、應用驗證

A公司為陜西省某小型手機開發公司，經過對一定數量的顧客咨詢和調查結果得知，目前顧客對手機產品的需求主要有造型美觀、性能強大、便于攜帶、隱私安全性高和續航時間長五種，為方便研究，在對手機產品的眾多設計特性進行分析和歸類后，選取較為典型的五種手機產品設計特性屏幕設計、處理器性能、電池容量、指紋識別技術技術、運行內存進行分析。

（一）確定顧客需求權重

將顧客、公司高管、技術專家3類代表（D1，D2，D3）對顧客需求重要性的模糊語義評價進行綜合整理，并采用前述模糊集合中的元素表示，得到表1。

表1 顧客需求評價

將表1中的評價結果通過前述模糊集合元素對應的映射關系轉化為三角模糊數表示，并利用公式 計算出各類顧客需求的權重，如表2所示。

表2 顧客需求權重表

（二）確定顧客需求與產品設計特性之間的關系程度

來自手機生產領域、技術專家領域、A公司高層領導的多位決策者對各種設計特性對于顧客需求的影響程度進行了評價。通過對其模糊語言信息的分析與整理，得到結果如表3。

表3 顧客需求——產品設計特性關系表

（三）構建質量屋

根據上述結果構建質量屋，并將上述兩個表內的評價結果轉化為矩陣的形式表示，如表4所示。矩陣A為顧客需求權重矩陣，矩陣B為顧客需求與產品設計特性之間的關系矩陣，矩陣C為產品設計特性重要程度矩陣。其中，矩陣C的結果通過公式，計算得出。

表4 質量屋

（四）確定產品設計特性優先度

將上述質量屋中的產品設計特性重要程度矩陣（矩陣C）作為關鍵輸出矩陣，利用公式?對其中的三角模糊數f j進行去模糊化處理，得到產品設計特性得分的最終排名，如表5所示，從而確定產品設計特性優先度。

表5 產品設計特性綜合排名

由表5可知，產品設計特性優先度：處理器性能〉運行內存〉屏幕設計〉指紋識別技術〉電池容量，因此得出結論：A公司在對手機產品進行設計開發時，應首先對優先度較高的處理器性能、運行內存給予足夠的重視，從而使產品擁有更廣闊的市場和更高的效益。經與該公司決策者定期交流檢驗得知，此結論符合手機產品設計開發中的實際情況。

五、結語

企業產品設計特性優先度分析為產品設計開發方向的確定提供了決策依據，對企業未來的市場需求和客戶滿意度起著至關重要的作用。本文在傳統質量功能展開理論的基礎上，利用模糊理論提高了企業在處理和轉化客戶信息時的準確性和客觀性，提出了充分考慮用戶需求語言信息模糊性特征的產品設計特性優先度確定模型，主要包括設定模糊集合、確定顧客需求權重、確定顧客需求與產品設計特性之間的關系程度、構建質量屋、確定產品設計特性優先度五個步驟，為降低產品成本、提高企業管理水平和經濟效益提供了新的思路和途徑。