学习 | 质量功能展开(QFD)

在如今的商业社会,竞争异常激烈,满足甚至超越顾客的需求和期望,是一条最基本的成功法则,在质量管理七项原则中,排在首位的就是“以客户为关注焦点”。但是,从顾客需求到交付产品的全寿命周期内,都要经历需求调研、方案设计、详细设计、工艺设计、生产制造等多个环节,这些环节又涉及到人、机、料、法、环、测等多种因素,因为这些因素的变化,使得需求偏离/遗漏、进度滞后、质量失控、经费超标等问题成为项目管理和质量管理的瓶颈。

那么有没有一种工具,不管你是搞市场的,还是做产品设计的,或是做工艺开发的,它都能帮助你牢牢地锁定顾客需求,并且将其有效转化为可测量的行动呢?

答案是:有的 !

它就是QFD-Quality Function

Deployment,质量功能展开(也称质量机能展开)。有资料显示,通过采用QFD,丰田公司减少了61%的启动成本损失,马自达公司减少了半数的设计变更……,今天,我们就一起说说QFD的事儿,力争把这个繁琐的工具说清楚。

一、什么是QFD?

QFD(Quality Function

Deployment)质量功能展开,亦称为“质量屋”,是一种“客户需求”驱动的产品开发方法,通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质量,使得设计和制造的产品能真正地满足顾客的需求。目的是使产品能以最快的速度、最低的成本和最优的质量占领市场。

QFD是一种形象直观的二元矩阵展开图表,其基本结构要素包括:① 左墙 — 顾客需求及其重要程度,② 天花板 — 工程措施(设计要求或质量特性),③ 房间 — 关系矩阵,④ 地板 — 工程措施的指标及重要度,⑤ 屋顶 — 相关矩阵,⑥ 右墙 — 市场竞争能力评估矩阵,⑦ 地下室 — 市场竞争能力评估。

图1   质量屋组成示意图

QFD起源于上世纪70年代的日本三菱重工,后被赤尾洋二总结提炼,被传到美国后才正式定名为QFD。丰田公司于70年代后期使用QFD取得了巨大的经济效益,福特汽车公司于1985年在美国率先采用QFD方法,使公司产品市场占有率得到改善。通用汽车公司、克莱斯莱公司、惠普公司、麦道公司、施乐公司、国际电报电话公司等都相继采用了QFD。从QFD的产生到现在五十年来,其应用已涉及汽车、家用电器、服装、集成电路、合成橡胶、建筑设备、农业机械、船舶、自动购货系统、软件开发、教育、医疗等各个领域。

二、怎么开展QFD?

原理很简单,操作很繁琐,我们尽量用通俗的语言来介绍。开展QFD的方法只需要记住两个词,叫做“八个步骤,四个层次”,我们简要进行说明。

2.1 八个步骤

1)第一步 确定顾客

顾客的内涵很广泛,我们最应该关注的包括两类:一是购买产品的人,没有他们就没有人掏钱;二是最终使用产品的人,没有他们就没有人持续掏钱。很多企业就是因为搞不清楚这个问题,要么生意谈不成,要么就是一锤子买卖。我们以一个铅笔设计为例,绘制一个简单的质量屋,详见图2。

图2 质量屋案例示意图

2)第二步 确定顾客需求

顾客需求,就是顾客到底想要什么,这一步至关重要(适用于面向C端,顾客需求不明确的情况,对于已签合同需求明确的情况,直接写上需求即可)。顾客一般都希望产品寿命长、容易维护、有吸引力、有很高的科技含量。本例中,顾客对铅笔要求主要包括:书写舒适、外形美观、切削性能好、使用方便、价格适中、适度耐用、橡皮去污能力强、油漆不含铅等等。

3)第三步 确定需求的重要性

评价每一种需求的重要性,加权评分,再填入质量屋中。本例中,重要度分为5个等级,从1∽5,重要性依次增强,从图2中易知,顾客认为书写舒适和橡皮去污能力强的重要度明显大于价格适中这一项。

4)第四步 评价竞争力

从已有的产品出发,分析自身和竞争对手的产品竞争力(本例中,竞争力分为1∽5五个等级,竞争力依次增强),现有产品已经实现了哪些功能,还有哪些地方有改进的机会,据此找到后续产品设计的重点。敲黑板,这一步不是为了评价而评价,评价的目的是为产品设计提供输入。

5)第五步 提出质量特性

从客户的需求出发,基于这些需求的满足程度,还有哪些可以改进的空间,明确设计产品的质量特性,提出产品改进的技术指标(如:笔芯设计、橡皮去污力等),这些指标应该是可量化的。

6)第六步 明确顾客需求和质量特性的关系

顾客需求和质量特性都包括不止一项内容,不同的质量特性满足不同的顾客需求,所以顾客需求和质量特性之间存在着一定的对应关系(密切、一般、弱、无关等),根据对应关系的强弱,赋予一定的数值,表示顾客需求和质量特性的相关度(本例中,相关度分为1、3、5、7、9几个等级,相关度依次增强)。

7)第七步 确定设计指标

明确了改进指标,确定了各项指标与顾客需求之间的关系,进一步需要做的就是确定每个工作目标(工程措施)、工作目标(工程措施)的重要度、以及产品的技术竞争力等,用来评价经过产品改进之后,它的功能满不满足顾客的需要,满足需要的程度如何。示例中,工程措施的重要度是按照下式计算:hj=Σkirij,其中,ki表示客户需求的重要性,rij表示 顾客需求和质量特性的相关程度。

技术竞争能力是指产品的水平,可包括设计水平、工艺水平、制造水平、测试水平等,可选区1∽5五个等级,技术水平依次增强。技术竞争能力指数按以下公式计算:T=∑hjTj/5∑hj,其中hj表示工程措施的重要度,Tj表示技术竞争能力。

8)第八步 确定指标关系

我们已经对各项指标做出了质量改进方案,进一步需要明确各项指标之间的关系(正相关、负相关、不相关),完成质量屋的屋顶。示例中,+表示正相关,●表示强正相关,×表示负相关;#表示强负相关(不同的人可能采用不同标识,说清楚即可)。

2.2 四个层次

由于产品开发一般要经过方案设计、详细设计、工艺设计、生产制造四个阶段。因此,有必要对四个阶段质量功能进行展开。根据下一道工序就是上一道工序顾客的原理,各个开发阶段均可建立质量屋,且各阶段的质量屋内容有内在的联系。上一阶段天花板的项目将转化为下一阶段质量屋的左墙等等。

方案设计阶段:根据顾客的需求,确定设计的要求,并进行产品设计规划矩阵,使设计的产品尽量满足顾客的要求。

详细设计阶段:将产品设计的技术指标分解到各零部件,在零部件满足要求的情况下,保证产品技术指标满足要求,同时,充分考虑零部件的装配质量。

工艺设计阶段:做好工艺规划,使过程质量满足六西格玛要求,进行可制造性设计,使成本降到最低。

生产制造阶段:做好工序质量控制,做好先期产品质量控制计划,从技术/质量要求明确、过程质量控制、产品检验把关等方面保证质量。

图3 QFD的四个层次示意图

通过四个层次的QFD展开,就可以把客户需求转换成具体的生产要求,从而生产制造出满足顾客需求甚至超越顾客期望的产品了。

三、QFD与需求跟踪矩阵

在GJB 5000B-2021《军用软件能力成熟度模型》RDM2.6“建立并维护需求双向可追溯性”中,要求建立双向跟踪矩阵。而需求跟踪矩阵是把产品需求从其来源连接到能满足需求的可交付成果的一种表格,跟踪从需求到设计、从设计到编码、从编码到测试,从测试到可交付成果的映射过程。简单来说,就是用来管理需求和验证需求是否已经实现的一个表格工具。

需求跟踪矩阵的核心作用是“跟踪”,防止需求遗留在生产流水线。一方面保证所有的原始需求都有出处,有状态,有责任人,确保所有需求都被实现、被测试;另一方面,在产生变更(需求变更、设计变更、代码变更……)的情况下,可以迅速映射到原始需求,并进行变更影响范围分析,发现需要修改的需求、设计和测试用例,避免出现变更分析遗漏连锁变化的问题。

虽然,需求跟踪矩阵是软件工程化的要求,但它在系统/硬件设计过程中同样适用,QFD就是这样一个工具。从客户需求到设计指标,通过产品规划矩阵跟踪需求;从设计指标到零件特性,通过零件规划矩阵跟踪需求;从零件特性到工艺参数,通过工艺规划矩阵跟踪需求;从工艺参数到生产要求,通过生产控制矩阵跟踪需求,通过这四个跟踪矩阵,保证客户需求不会被遗漏,当出现更改时,也能方便上下游同时进行更新。

四、QFD与关重特性

关键特性和重要特性是装备质量管理提出的概念,是为了在众多的质量特性中选择关键的少数,施加严格的控制,从而保证装备的质量。QFD的方法从三个方面与关重特性的内容一致,分别包括:

1)从产品设计角度上,“工程措施的重要度”对比分析出设计指标的重要性,这也就是未来设计和生产的重点控制方向,从某种意义上说,这就是装备质量的关重特性;

2)在详细设计阶段,通过设计指标向各零部件分解指标的过程中,可为DFMEA风险分析提供输入,识别出可靠性关键产品,进而确定可靠性关键产品的关重特性;

3)在工艺设计阶段,通过零部件指标分解到工艺参数的过程中,识别出关键的制程管控要求,提供PFMEA的输入,识别出关键过程。

不同领域有不同的质量管理方法,但其底层的逻辑都是相通的,都是为了找到关键的少数,施加严格控制,从而保证产品的质量。

五、最后的话

QFD把客户需求变换成产品特性和工序特性,并为后续编织质量防护网提供了很好的输入材料,可以大大减少研制时间,降低设计成本,提高产品的可靠性,减少后期的设计更改等;同时,QFD为质量人提供了很好的质量管理思路,可以为装备质量管理提供很好的借鉴思路。


参考文献:

1)力基咨询《打造强有力的质量工具—质量功能展开QFD | Quality》

2)一鸣《QFD质量功能展开,一个“宝藏”质量工具 | Quality Function Deployment》

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