模糊质量功能配置FQFD决策技术研究

河北工业大学硕士学位论文模糊质量功能配置（FQFD）决策技术研究姓名：崔高杰申请学位级别：硕士专业：管理科学与工程指导教师：孔造杰20081201河北工业大学硕士学位论文i模糊质量功能配置(FQFD)决策技术研究摘要质量功能配置是面向用户的系统化产品设计方法，通过质量屋矩阵转换方式，将用户需求逐层分解为各阶段设计和制造要求，实现产品的并行开发。为了解决产品早期设计阶段质量功能配置中存在的输入信息不确定性和判断的主观性所带来的本质模糊性问题，本文以质量屋信息模糊化处理为主线，对模糊环境下的质量屋分析与决策技术进行了深入系统的研究。本文在分析传统质量功能配置方法采用精确数字标度无法有效处理模糊性问题的不足基础上，基于质量屋输入信息的语言变量表达形式和质量屋构建过程的主观评估方式，建立了完整的模糊质量屋理论框架。用户需求的提取与分析是质量功能配置的关键环节，规范化流程和结构化表达是信息获取的有效方法，本文在用户需求的提取和分析上运用了动态模糊聚类的方法，对用户需求项进行了合并，简化了用户需求项的数目，大大简化了计算矩阵，增强了质量功能配置技术在实际运用中的可行性。技术特征目标值的确定是一个复杂的多变量、多目标决策过程，本文在完全模糊信息条件下，建立了以用户需求满意度为目标函数、以开发时间和开发成本为约束条件的模糊线性规划模型，同时本文运用一种再特定模糊数据下的基于可能度理论的模糊线性规划方法的简化算法来计算完全模糊数据环境下的技术特征目标值，仿真研究验证了方法的可行性和有效性。关键词：质量功能配置；模糊质量屋理论：动态模糊聚类；可能度理论模糊质量功能配置(FQFD)决策技术研究iiTHESTUDYONFUZZYQUALITYFUNCTIONDEPLOYMENTTECHNOLOGYABSTRACTQualityfunctiondeployment(QFD)isasystematiccustomer-orientedmethodofProductdesign.Throughmatricesnamed‘HouseofQuality’(HOQ)translation,Customerrequirementsarebrokendownintoeachstageofdesigningandmanufacturingrequirementsstepbystep,andthentheconcurrentengineeringofProductdevelopmentisPutintoPractice.TosolvetheintrinsicfuzzinessProblemthatisbroughtaboutbyindefiniteinputinformationandsubjectiveevaluationintheearlystageofProductdesignthroughfuzzinginformationinHOQwhichisthemainclueofthisarticle，theanalyticanddecision-makingtechnologyofHOQinfuzzyenvironmentisstudieddeeplyandsystematically.BasedonanalyzingthedeficiencythattraditionalQFDwhichadoptedexactdigitalscalecannottacklethefuzzyproblemeffectively,accordingtolinguisticvariableexpressionstyleofHOQinputinformationandsubjectiveevaluationwayofHOQconstructingprocess,thecomprehensivetheoreticframeworkoffuzzyHOQisfounded.SurroundingeachpartofdatafuzzinginbuildingandanalyzingprocessofHOQanddecision-makingresearchofHOQinthefuzzyenvironment,resolutionmethodsarestudied.DrawingandanalyzingthecustomerrequirementsisthecriticalstepinQFD.Normalizedprocessandconstructedexpressionmethodaretheeffectiveway.Utilizingfuzzyanalyticclustermethodondrawingandanalyzingthecustomerrequirementstomergercustomerrequirements,tosimplifythenumberofcustomerrequirements,tosimplifythecalculationofmatrix.ThismethodenhancesfeasibilityofQualityfunctiondeploymentonpracticalapplication.Thedeploymentoftechnicalcharacteristictargetvalueisacomplicatedprocesswithmultiplevariablesandmultipleobjectives．Thisarticlebuildsthefuzzylinearprogrammingmodelonfuzzyconditioncompletely,ThisarticleusesaimprovingFuzzylinearprogrammingbasingonpossibledegreetheorytocalculatethetechnicalcharacteristicweights,Simulationauthenticatesfeasibilityandeffectivenessofthismethod.KEYWORDS:Qualityfunctiondeployment,Fuzzyhouseofquality,Fuzzyanalyticclustermethod,Possibledegreetheory河北工业大学硕士学位论文1第一章绪论80年代以来,由于高技术产业迅猛发展,经济发达国家大多数产业处于生产能力大于市场需求的状况,使国际市场竞争日趋激烈。愈来愈多的顾客希望能按照他们的要求来设计和生产产品。对于制造企业来说,只有能昀大限度满足顾客需求的产品才能立于不败之地。质量功能配置(QualityFunctionDeployment,QFD)正是适应这种形势而出现的锐利武器。它是一种用户驱动的产品开发方法,即采用系统化的、规范化的方法调查和分析顾客需求,并将其转换成为产品特征、零部件特征、工艺特征、质量与生产计划等技术需求信息,使所设计和制造的产品能真正地满足顾客需求。QFD代表了从被动的、反应式的传统产品开发模式—“设计—试验—调整”到一种主动的、预防式的现代产品开发模式的转变。它将注意力集中于规划和问题的预防上,而不仅仅集中于问题的解决上。论文利用模糊聚类方法对用户需求项进行了模糊聚类，能够简化质量功能配置技术在实际运用中的计算量，并且利用基于可能度技术的模糊线性规划方法来确定技术特征目标的配置问题。§1-1概述1-1-1基本概念质量功能配置(QFD一QualityFunctionDeployment)是一种用户驱动的产品开发系统化方法。它通过多层次演绎分解，把用户或市场需求逐级展开和转化为产品设计要求、零部件特性、加工工艺要求、质量控制要求，从而保证所设计开发的产品全面满足用户需求[1-3]。QFD的基本思想是产品开发过程中的所有活动都由“用户的呼声”(VOC-VoiceoftheCustomer)所驱动，通过“做什么”(What)到“如何做”(How)的转换把用户的需求、偏好和期望设计到产品和过程中去，从而使产品达到用户的要求。它集中体现了以用户需求为中心进行系统化、规范化的产品开发思想，代表了从被动的、反应式的传统产品开发模式向一种主动的、预防式的现代产品开发模式的转变[4-6]，是系统工程思想在产品设计与开发全过程的具体应用[7]。QFD的核心组成部分为“质量屋”(HouseofQuality，简称HOQ)，如图1.1：质量屋的建立和分析一般包括六个方面的内容:(1)识别“什么”—用户需求，包括用户需求的规范化和用户需求权重的确定；(2)确定“怎样”—技术特性，确定实现用户需求的技术特性列表；(3)确定关系矩阵，包括每一个技术特性是否与用户需求相关，相关程度如何；(4)配置自相关矩阵，即质量屋的屋顶，由于技术特性之间存在正的或负的相关性，确定技术特性时，需进行权衡折中；(5)评价矩阵的配置，包括用户竞争性评价和技术竞争性评价；(6)决策，包括技术特性重要度，技术特性目标值等，这是质量屋的输出。通过“质量屋”结构，可以将“用户的声音”转换为工程人员易于理解的产品技术特性，从而找到满足用户需要的关键因素，指导设计人员抓住主要矛盾。模糊质量功能配置(FQFD)决策技术研究2()图1.1质量屋结构Fig1.1Frameworkofahouseofquality确定关键技术特性只是产品开发的第一步，利用质量屋结构，可以将用户需求逐步展开，分层转化为各种可测量、可操作的内容。QFD分解配置方法模型有多种，本文采用美国ASI(AmericanSupplierInstitute)提出的ASI模型和GOAL/QPC模型为代表。ASI是美国供应商协会(AmericanSupplierInstitute)的简称。这种分解模型将顾客需求的分解过程分为四个阶段进行:产品规划(ProductPlanning)、零部件配置(PartsDeployment)、工艺规划(ProcessPlanning)和生产规划(ProductionPlanning)。每一个分解阶段都将产生一个质量屋。在分解过程中,上一步的输出就是下一步的输入,构成瀑布式分解过程。由美国学者J.R.HauserD.和D.Clausing提出的质量屋(HouseofQuality,HOQ)是ASI分解模型的基础和工具。ASI分解模型[8，9]如图1.2：图1.2QFD四阶段分解过程Fig1.2Four-phasemodelofQFD在制造业产品开发过程中，该模型将用户需求分层转化为产品规划、零部件配置、工艺规划及生产规划四个阶段的质量屋中。在转化过程中，上一层的输出就是下一层的输入，构成瀑布式的分解过程。QFD借助于一系列质量屋，通过定义“做什么”和“如何做”，把用户要求逐步展开，实现以河北工业大学硕士学位论文3用户需求来驱动产品设计。它保证把来自于用户和市场的需求不失真地传递给每一位与产品设计有关的人员，并准确地转移到产品开发各个阶段的有关技术和措施中，有助于从总体上对产品进行优化与设计。1-1-2QFD的产生与发展QFD的概念由日本学者赤尾洋二(YojiAkao)于1966年首次提出[13]。当时的日本企业为了摆脱由第二次世界大战造成重创的局面，急需使日本的产品由模仿、复制状态转变为创新性开发。QFD作为一种新的产品开发方法应运而生，并于1972年在日本三菱重工神户造船厂的船舶设计和制造中得到成功的应用[14]。随后QFD相继被其它许多日本公司所采用，如ISUZU,MATSUSHITA,KOMATSU,NECMICON等。其中，丰田公司在应用QFD的七年间(1977-1984)取得了巨大的经济效益。新产品开发的启动成本下降了60%，在工程设计更改次数的减少使产品质量提高的基础上，开发周期下降了33%。80年代初，QFD被介绍到美国，迅速引起学术界和工业界的重视，并在世界范围内得到广泛研究与应用。美国供应商协会(ASI-AmericanSupplierInstitute)和