質(zhì)量功能展開在某飛行器總體設(shè)計中的應(yīng)用研究

王鵬+邢柳+顧鑫

摘要：本文針對小型通用空間飛行器平臺研制中面臨的問題，應(yīng)用質(zhì)量功能展開技術(shù)將多方面的顧客需求逐步轉(zhuǎn)換為總體技術(shù)特性、分系統(tǒng)功能特性、關(guān)鍵技術(shù)，有效提高了小型通用空間飛行器平臺的設(shè)計質(zhì)量。

Abstract： Quality function deployment is applied to solve the problem in developing small space vehicle， by transforming the Voice of Custom into the technical characteristic and the key technology. It can greatly inhance the quality of the resolution of small space vehicle.

關(guān)鍵詞：空間飛行器；質(zhì)量功能展開；顧客需求

Key words： space vehicle；quality function deployment；voice of customer

中圖分類號：E926.399 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）01-0111-04

0 引言

質(zhì)量功能展開（Quality Function Deployment，QFD）是一種直觀地對客戶需求進行分析、轉(zhuǎn)換和展開的分析方法。通過一系列矩陣式圖形進行權(quán)重計算和相關(guān)分析，對多因素進行系統(tǒng)展開和綜合權(quán)衡，對客戶需求的分解和轉(zhuǎn)換，把客戶需求通過設(shè)計要求、零件要求、工藝要求、生產(chǎn)要求等依次覆蓋到產(chǎn)品的開發(fā)過程[1]。最終實現(xiàn)由客戶需求為引導的產(chǎn)品開發(fā)過程，能夠有效提高產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量。

近年來，隨著空間碎片清除、在軌服務(wù)等空間新技術(shù)驗證的需求不斷增加，研制小型通用空間飛行器平臺的需求也變得越來越迫切[2]。但是由于此類飛行器的用戶需求多、技術(shù)難度大、創(chuàng)新性強，因此在總體設(shè)計上往往難以兼顧多方要求，任務(wù)適應(yīng)性不強。

本文針對小型通用空間飛行器平臺總體設(shè)計中遇到的問題，應(yīng)用QFD方法將多方的用戶需求轉(zhuǎn)化為定量的技術(shù)特性，構(gòu)建多層次質(zhì)量屋，明確關(guān)鍵技術(shù)特性，有效提高了設(shè)計質(zhì)量。

1 QFD分解步驟和流程設(shè)計

在某小型通用空間飛行器平臺總體方案設(shè)計中，針對多維度的客戶需求及任務(wù)特性，將質(zhì)量功能展開流程確定為四級，包括需求分析屋、總體方案展開屋、分系統(tǒng)方案展開屋、關(guān)鍵技術(shù)展開屋[3]。通過建立四個層級的質(zhì)量屋，確定了某小型通用空間飛行器平臺總體技術(shù)特性、分系統(tǒng)功能特性、項目關(guān)鍵技術(shù)；同時將質(zhì)量功能展開與項目研制流程的不同階段緊密結(jié)合，明確了不同設(shè)計階段的研制工作重點和關(guān)鍵技術(shù)難點，并制定了相應(yīng)的解決措施。

2 基于QFD的某飛行器總體設(shè)計

2.1 顧客需求識別及分析

某小型通用空間飛行器平臺主要用于驗證空間碎片清除、在軌服務(wù)、新技術(shù)科學試驗載荷等空間新技術(shù)，必須滿足驗證關(guān)鍵技術(shù)、降低研制風險、降低研制投入資源等基本的客戶需求，此外還需要滿足小型化、輕質(zhì)化、通用化等潛在客戶需求。利用Kano分析對得到的顧客需求進行識別和分析，明確了基本需求、期望需求和興奮需求，并進行了重要度綜合評分。

2.2 QFD一級展開

在明確了客戶需求后，由專家提出了該小型通用空間飛行器平臺的14項技術(shù)特性及其目標值，然后確定了客戶需求和技術(shù)特性之間的相關(guān)程度，建立了相關(guān)關(guān)系矩陣，此外還建立了技術(shù)特性的自相關(guān)關(guān)系矩陣，明確了技術(shù)特性的重要度和技術(shù)特性的難度。

技術(shù)重要度是由客戶需求重要度和相關(guān)關(guān)系評分來確定的，其相關(guān)關(guān)系矩陣rij如下所示：

rij=9 9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 09 9 3 0 0 3 0 0 0 0 0 3 3 00 0 3 3 0 0 0 0 9 0 0 0 9 09 9 3 0 0 0 0 0 0 0 0 9 0 00 0 9 3 0 0 0 0 0 0 0 0 9 30 0 1 0 0 9 0 0 0 1 3 0 0 30 0 0 3 9 0 0 3 0 0 0 0 0 00 3 0 0 0 0 0 0 0 9 9 3 0 00 0 3 9 0 0 0 3 0 0 0 0 0 00 0 1 0 0 3 0 0 9 0 1 3 9 00 0 9 0 0 0 0 0 9 0 0 0 9 09 9 9 1 0 3 9 9 0 3 0 3 3 00 0 0 0 0 0 0 0 1 3 0 3 0 90 0 3 3 9 9 9 0 0 0 0 0 3 00 0 3 3 9 9 9 0 0 0 0 0 3 0

第j項技術(shù)特性的重要度Zj的計算公式為：

Zj=Wirij（j=1 2… n）

其中，Wi為第i項客戶需求的重要度評分，rij為上述矩陣中第i項客戶需求和第j項技術(shù)特性的關(guān)系度，m為客戶需求總數(shù)，n為設(shè)計特性總數(shù)。對于本項目，m=15，n=14。通過計算，得到了技術(shù)特性的重要度。

技術(shù)特性的難度表示達到各個技術(shù)特性目標值的困難程度，用數(shù)字1-5表示，數(shù)字越大，則難度越大。通過專家綜合評判，得到了技術(shù)特性的難度。

在上述分析的基礎(chǔ)上，得到了小型通用空間飛行器平臺的一級質(zhì)量屋，見圖2。此外，分別對小型通用空間飛行器平臺改進前（目前水平）、改進后（預期水平）以及國內(nèi)外先進水平的市場競爭能力和技術(shù)競爭能力進行了打分，計算出市場競爭能力指數(shù)M、技術(shù)競爭能力指數(shù)T、綜合競爭能力指數(shù)C。通過分析可以看出，預計改進設(shè)計后，小型通用空間飛行器平臺的市場競爭能力和技術(shù)競爭能力均能接近國內(nèi)外先進水平，具備較好的綜合競爭力。

2.3 QFD二級展開

根據(jù)功能分析結(jié)果，細化了某小型通用空間飛行器平臺的功能特，將一級質(zhì)量屋中重要的設(shè)計特性作為質(zhì)量屋的左墻，將系統(tǒng)功能特性作為質(zhì)量屋的天花板，開展相關(guān)性分析，確定功能特性的重要程度，建立了二級質(zhì)量屋（圖3）。

2.4 QFD三級展開

將二級質(zhì)量功能展開的結(jié)果作為初步設(shè)計的重要依據(jù)，進一步開展三級質(zhì)量功能展開。根據(jù)分析結(jié)果，小型通用空間飛行器平臺由控制系統(tǒng)、測控通信系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等分系統(tǒng)組成，根據(jù)總體功能特性的分析結(jié)果，確定了各分系統(tǒng)技術(shù)方案。根據(jù)分系統(tǒng)技術(shù)方案，開展三級質(zhì)量功能展開，將二級質(zhì)量屋中的功能特性作為質(zhì)量屋的左墻，將分系統(tǒng)技術(shù)方案作為質(zhì)量屋的天花板，并開展了相關(guān)性分析，確定其重要程度。（圖4）

2.5 QFD四級展開

根據(jù)分系統(tǒng)技術(shù)方案分析結(jié)果，確定了各分系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)項目。根據(jù)分系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)項目，開展四級質(zhì)量功能展開，將三級質(zhì)量屋中的分系統(tǒng)技術(shù)方案作為質(zhì)量屋的左墻，將分系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)作為質(zhì)量屋的天花板，開展相關(guān)性分析，確定關(guān)鍵技術(shù)的重要程度。（圖5）

3 結(jié)束語

本項目以顧客需求為導向，使用質(zhì)量功能展開技術(shù)，通過從顧客需求到關(guān)鍵技術(shù)特性、從關(guān)鍵技術(shù)特性到功能特性、從功能特性到分系統(tǒng)方案、從分系統(tǒng)方案到關(guān)鍵技術(shù)四個層次的QFD展開，完成了某小型通用空間飛行器平臺的總體設(shè)計。飛行器總體性能滿足客戶需求，縮短研制周期5個月并節(jié)約設(shè)計成本150萬元。

參考文獻：

[1]熊偉.質(zhì)量功能展開-理論與方法[M].北京：科學出版社，2012：7-9.

[2]李怡勇，李智，沈懷榮.臨近空間飛行器發(fā)展與應(yīng)用分析[J].裝備指揮技術(shù)學院學報，2008（4）：63-64.

[3]沈墩彪，沈迪，賀平.基于QFD的作戰(zhàn)部隊演練任務(wù)需求分析[J].指揮控制與仿真，2005（4）：68.endprint