基于QFD法探討電動窗簾控制電機的選型

周大偉，謝述雙

（北海職業(yè)學(xué)院，廣西 北海536000）

0 概述

電動窗簾是一種智能家居設(shè)備，當前我國智能家居行業(yè)仍處在技術(shù)推廣階段。許多企業(yè)在銷售電動窗簾的過程中都過于重視產(chǎn)品技術(shù)先進性的解釋，從而忽略了產(chǎn)品的實用性和易用性。但對顧客而言，更關(guān)心的是電動窗簾到底能給自己帶來什么樣的便利。因此，現(xiàn)階段應(yīng)該重點提升顧客對產(chǎn)品滿意度，利用顧客口碑價值對產(chǎn)品的推廣產(chǎn)生積極作用。對生產(chǎn)者而言，將顧客對產(chǎn)品的要求融入到生產(chǎn)中，在滿足顧客要求的同時，能以更低的成本獲得更高的產(chǎn)品競爭力。

西方發(fā)達國家對電動窗簾的應(yīng)用非常廣泛，在現(xiàn)代高檔場所中基本成為了標準配置。電動窗簾在十年前進入國內(nèi)市場，現(xiàn)在正是其快速發(fā)展和推廣的時期。目前市面上電動窗簾產(chǎn)品眾多，對外形和控制性能的研究較多，但如何將顧客的要求融入到控制電機的選擇中，這方面的介紹和研究尚有很大空間。本文就以電動窗簾為例，運用質(zhì)量功能配置法，將顧客的要求和控制電機的技術(shù)性能進行量化分析，進而選出最合適的電機，從而達到提高設(shè)備功能性能、降低成本和滿足顧客要求的目的。

1 電動窗簾種類、結(jié)構(gòu)

目前我國市場上主流的電動窗簾種類較多，按機構(gòu)動作形式可分為電動開合簾、電動升降簾、電動天棚簾等；按裝飾效果可分為電動百葉簾、電動卷簾、電動羅馬簾等。其主要組成部分包括電機、控制器、傳動裝置。其主要工作原理是：通過控制電機的正反轉(zhuǎn)來帶動窗簾沿著軌道往返運動，從而實現(xiàn)窗簾的開合動作，其中的核心就是電機。市面上種類繁多的電動窗簾，其工作環(huán)境的不同，對電機的要求也就不同。如家用室內(nèi)的電動窗簾，對電機的靜音性有一定的要求；寫字樓、廠房采光用的電動天棚簾，對電機的壽命和穩(wěn)定性有一定的要求；從消費者角度考慮，對電機造價和控制成本有一定的要求。為了滿足需求，不同的電動窗簾應(yīng)該選用什么類型的電機，應(yīng)該是電動窗簾設(shè)計者首先考慮的問題。市面上電動窗簾用得較多的電機主要是步進電機、交流伺服電機和直流伺服電機。

2 控制電機的對比分析

2.1 步進電機

步進電機是一種利用電脈沖來實現(xiàn)機械轉(zhuǎn)動的控制電機[1]。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動器技術(shù)成熟，可以實現(xiàn)微型化控制精度較高，可靠性好，壽命長，維護簡單，控制成本低，響應(yīng)速度快，停轉(zhuǎn)時具有最大轉(zhuǎn)矩。其缺陷主要是高轉(zhuǎn)速下扭矩小，在超負載的情況下會破壞同步，工作效率較低。

2.2 交流伺服電機

交流伺服電機是指在伺服系統(tǒng)控制下的交流電動機，是一種利用交流電通入定子側(cè)繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，從而使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)將交流電的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置[2]。其優(yōu)點是自身結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，可靠性高，維護方便，慣性量較小，便于實現(xiàn)系統(tǒng)的快速響應(yīng)。定子繞組散熱比較方便，適應(yīng)于高速大力矩的工作狀態(tài)。其缺陷主要是啟動性能較差，啟動力矩小，電流大，調(diào)速性能較差，調(diào)速方式復(fù)雜，成本較高。

2.3 直流伺服電機

直流伺服電機是指在伺服系統(tǒng)控制下的直流電動機，是一種通過向轉(zhuǎn)子電樞繞組通入直流電源，在電樞產(chǎn)生特定磁場，在磁場力的作用下，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)將直流電的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置。直流電機分為有刷和無刷兩種，前者采用機械換向，壽命較短，后者采取電子換向，壽命長。其優(yōu)點是啟動特性好，啟動力矩大，調(diào)速特性優(yōu)秀，調(diào)速方式簡單，調(diào)速范圍寬，運行噪音非常小。其缺陷主要是結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本較高，體積難以做到微型化[2]。

以上分析可以發(fā)現(xiàn)，不同的電機各有其優(yōu)缺點，電動窗簾設(shè)計者僅從其性能特點很難直觀地判斷出哪種電機能更好地滿足顧客要求，因此可以采用質(zhì)量功能配置的經(jīng)典工具——質(zhì)量屋來對電機進行選型。

3 質(zhì)量功能配置（QFD）

3.1 QFD與質(zhì)量屋

質(zhì)量功能配置（QFD），是一種在產(chǎn)品設(shè)計階段進行質(zhì)量保證的方法，于70年代初起源于日本的三菱重工和石橋輪胎，后被豐田及其供應(yīng)商所采用的[3]。QFD的目標是在滿足顧客要求的同時，以更低的成本獲得同樣甚至更好的性能。質(zhì)量屋是質(zhì)量功能配置的核心，是一種確定顧客要求與相應(yīng)產(chǎn)品或服務(wù)性能之間的聯(lián)系的圖示方法。質(zhì)量屋最大的特點是能以顧客為中心，將產(chǎn)品的各個性能之間、產(chǎn)品性能與顧客要求之間的復(fù)雜聯(lián)系，用一種直觀的矩陣框架形式表達出來，同時其制定過程也較復(fù)雜。

3.2 質(zhì)量屋的制定過程

質(zhì)量屋的制定需綜合考慮顧客對產(chǎn)品要求、技術(shù)要求、市場狀況及其相互之間的作用關(guān)系對產(chǎn)品質(zhì)量功能的影響。一般質(zhì)量屋的構(gòu)造形似房屋的圖形，如圖1所示，其要素主要由以下各個關(guān)系矩陣組成[4]。

圖1 質(zhì)量屋的構(gòu)造

左墻：顧客要求，表示顧客對產(chǎn)品最直觀的要求，即WAHTS矩陣；

天花板：技術(shù)特性，表示針對顧客的要求需要實現(xiàn)哪些技術(shù)，即HOWS矩陣；

房間：關(guān)系矩陣，表示W(wǎng)HATS矩陣與HOWS矩陣的關(guān)系緊密程度；

屋頂：技術(shù)相關(guān)性，表示HOWS各項技術(shù)之間的相互關(guān)系；

地板：技術(shù)指標，表示HOWS項的技術(shù)目標和衡量值；

右墻：市場競爭力評估，表示從顧客的角度來評估產(chǎn)品在市場中的競爭力；

地下室：技術(shù)競爭力評估，表示不同產(chǎn)品間相同HOWS項的競爭評估。

質(zhì)量屋建造完成后，通過定性和定量分析來得出輸出的HOWS項，即完成從“要求什么”到“如何去做”的轉(zhuǎn)化[5]。

3.2.1 左墻

根據(jù)顧客的反饋信息，分析出顧客對產(chǎn)品的主要要求，列入左墻。按顧客要求的重要度進行打分，通過統(tǒng)計，第i項的顧客要求平均值A(chǔ)i（i=1，2，...，n），第i項顧客要求的權(quán)數(shù)ωi為：

把顧客要求和相應(yīng)的權(quán)數(shù)列入左墻。

3.2.2 天花板

對顧客的要求進行分析后，確定出相應(yīng)的產(chǎn)品技術(shù)特性，將各技術(shù)特性列入天花板中。

3.2.3 房間

房間是質(zhì)量屋的關(guān)系矩陣，需將顧客要求與產(chǎn)品技術(shù)特性之間的關(guān)系以及關(guān)系的強弱程度，用特定的符號表示出來，列入房間中。選用的符號可以多種類，符號如下：

●強關(guān)系；○中等關(guān)系；△弱關(guān)系；空白無關(guān)系

在第i項顧客要求所在行與第j項技術(shù)特性所在列的交會格中，填入表示兩者關(guān)系的符號，就形成了質(zhì)量屋的關(guān)系矩陣。QFD是把顧客要求通過加權(quán)值的方式將重要度進行量化。方法是對關(guān)系符號所代表的關(guān)系強弱程度進行量化賦值，一般根據(jù)實踐情況結(jié)合經(jīng)驗賦值，例如此處賦值為：

● 賦值9；○ 賦值3；△ 賦值1；空白 賦值0

3.2.4 地板

通過量化，關(guān)系矩陣轉(zhuǎn)化為配分矩陣/Rij/，Rij是第i項顧客要求與第j項技術(shù)特性的關(guān)系配分。故第j項技術(shù)特性的重要度mj為各Rij的加權(quán)ωi之和，即：

規(guī)范化為技術(shù)特性重要度的加權(quán)數(shù)，第j項技術(shù)特性的加權(quán)數(shù)Mj為：

把各技術(shù)特性的重要度加權(quán)值Mj記在質(zhì)量屋的地板內(nèi)，根據(jù)這些加權(quán)值可以定出關(guān)鍵的、重要的技術(shù)特性。

3.2.5 右墻

將待評估的產(chǎn)品用字母表示，根據(jù)產(chǎn)品對顧客要求的符合度進行評分，將代表產(chǎn)品的字母填入對應(yīng)得分處。根據(jù)實踐情況結(jié)合經(jīng)驗，分值qi可設(shè)1至5分，根據(jù)顧客要求的權(quán)數(shù)ωi，則產(chǎn)品對第i項顧客要求的符合度Qi可量化為：

則，每個待評估的產(chǎn)品市場競爭力評估總分為：

將各產(chǎn)品的總分填入右墻的底部，根據(jù)這些得分可以判斷出各產(chǎn)品在市場上的競爭力。

3.2.6 地下室

產(chǎn)品的技術(shù)競爭力評估，量化方法同右墻。根據(jù)產(chǎn)品對技術(shù)特性的符合度進行評分，將代表產(chǎn)品的字母填入對應(yīng)得分位置。根據(jù)實踐情況結(jié)合經(jīng)驗，分值tj可設(shè)1至5分，根據(jù)技術(shù)特性的重要度加權(quán)值Mj，則產(chǎn)品對第j項技術(shù)特性的符合度Tj可量化為：

Tj=Mj·tj

技術(shù)競爭力評估反映了產(chǎn)品技術(shù)措施所達到的水平，與同類產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量相比較，分析出該產(chǎn)品在市場上的技術(shù)競爭能力。技術(shù)競爭力是一個相對量，只對在質(zhì)量屋內(nèi)的產(chǎn)品作比較，所以不必進行規(guī)范化。

4 QFD的應(yīng)用過程

以設(shè)計一款家用室內(nèi)電動窗簾為例?，F(xiàn)有A、B、C、D四種控制電機可供選擇，分別是步進電機、交流伺服電機、有刷直流電機和無刷直流電機。

例中：A產(chǎn)品為選擇步進電機作為控制電機的電動窗簾；

B產(chǎn)品為選擇交流伺服電機作為控制電機的電動窗簾；

C產(chǎn)品為選擇有刷直流電機作為控制電機的電動窗簾；

D產(chǎn)品為選擇無刷直流電機作為控制電機的電動窗簾。

為了在四種控制電機中選出最合適的，分別對A、B、C、D四種產(chǎn)品進行分析，制定成質(zhì)量屋，如圖2，分析過程如下。

4.1 顧客要求（左墻）分析

通過咨詢客服和收集顧客的反饋信息可以發(fā)現(xiàn)，顧客不僅關(guān)心產(chǎn)品的價格和質(zhì)量穩(wěn)定性，對電動窗簾的操控性能也是非常關(guān)心的，如電動窗簾是否可調(diào)節(jié)開合的幅度和速度、噪音的大小、耗電量等方面。通過對顧客的回訪調(diào)查和分析，給各項顧客要求的重要度進行給分，并統(tǒng)計出平均值（1至5分）。

其中：顧客對電動窗簾的質(zhì)量要求最高，則可在“質(zhì)量穩(wěn)定可靠”項打5分；

對可調(diào)節(jié)開合幅度有較高要求，則可在“可調(diào)節(jié)開合幅度”項打3分；

對運行噪音有一定的要求，則可在“靜音”項打2分；

對耗電量有較低的要求，則可在“省電節(jié)能”項打1分；

對可調(diào)節(jié)開關(guān)速度有一定的要求，則可在“開關(guān)速度可調(diào)”項打2分；

對價格有較高的要求，則可在“價格低”項打3分。

所有顧客要求項的總分：5+3+2+1+2+3=16，

則各項顧客要求的加權(quán)數(shù)依次為：5/16，3/16，2/16，1/16，2/16，3/16.

將上述各項顧客要求和對應(yīng)的加權(quán)數(shù)填入左墻相應(yīng)的位置。

4.2 技術(shù)特性（天花板）分析

對顧客要求進行分析后，可確定出控制電機的技術(shù)特性要素，如例中有下列8項：電機壽命、扭矩、轉(zhuǎn)速、效率、體積、角度控制、功耗、速度可調(diào)。

4.3 關(guān)系矩陣（房間）分析

通過對顧客要求（左墻）和技術(shù)特性（天花板）進行分析，根據(jù)兩者的關(guān)聯(lián)程度進行填分。

例中：電動窗簾的質(zhì)量穩(wěn)定可靠項與控制電機的壽命和運行效率有一定的關(guān)系，則在兩者交會格中填“○”代表中等關(guān)系；

可調(diào)節(jié)開合幅度項與控制電機的角度控制能力有非常大的關(guān)系，則在兩者交會格中填“●”代表強烈關(guān)系；

以此類推，并對各關(guān)系程度賦值為：

● 賦值9；○ 賦值3；△ 賦值1；空白 賦值0

則可得房間的關(guān)系矩陣例：

4.4 技術(shù)特性加權(quán)值（地板）分析

第j項技術(shù)特性的重要度加權(quán)值mj為各Rij的加權(quán)之和 ωi，即：

同 理可 得 ：m2＝ 0.75，m3＝ 0.13，m4＝ 1.69，m5＝ 0.56，m6=1.69，m7=0.5，m8=1.69

規(guī)范化為技術(shù)特性的重要度的加權(quán)數(shù)，第j項技術(shù)特性的加權(quán)數(shù)Mj為：

同理可得：M2≈0.09，M3≈0.02，M4≈0.21，M5≈0.07，M6≈0.21，M7≈0.06，M8≈0.21

將規(guī)范化后的技術(shù)特性加權(quán)數(shù)列入質(zhì)量屋地板第一行，將產(chǎn)品技術(shù)特性的目標值列入地板第二行作為地下室的評估參考。

4.5 競爭性評估（右墻）分析

根據(jù)產(chǎn)品對顧客要求的符合度進行評分，將代表產(chǎn)品的字母填入右墻第一列對應(yīng)分值位置，并根據(jù)顧客要求的權(quán)數(shù)ωi，則產(chǎn)品對第i項顧客要求的符合度Qi可量化為：

Qi=ωi·qi

本例中：A產(chǎn)品對第1項顧客要求的符合度為4，則 A 產(chǎn)品的

同理可得B產(chǎn)品的競爭力評估總分為3.81，C產(chǎn)品的競爭力評估總分為3.56，D產(chǎn)品的競爭力評估總分為3.94

將上述競爭性評估得分填入右墻第二列得分欄。

4.6 技術(shù)評估（地下室）分析

根據(jù)產(chǎn)品對技術(shù)特性的符合度進行評分，將代表產(chǎn)品的字母填入地下室第一行對應(yīng)分值位置，根據(jù)技術(shù)特性的重要度加權(quán)值Mj，則產(chǎn)品對第j項技術(shù)特性的符合度Tj可量化為：

Tj=Mj·tj

本例中：A產(chǎn)品對第1項技術(shù)特性的符合度為5，則A產(chǎn)品的T1=M1·t1=0.12×5≈ 0.6

同理可得A產(chǎn)品的T2=0.09，T3=0.02，T4=0.21，T5=0.35，T6=1.05，T7=0.06，T8=1.05

同理可得B產(chǎn)品的技術(shù)評估總分為1.69，C產(chǎn)品的技術(shù)評估總分為2.86，D產(chǎn)品的技術(shù)評估總分為3.97.

將上述技術(shù)評估得分填入地下室第二行得分欄。

4.7 綜合分析

分析質(zhì)量屋的右墻和地下室發(fā)現(xiàn)，在競爭力評估總分中，各產(chǎn)品的得分相近，說明在滿足顧客要求的能力上是相近的；在技術(shù)評估總分中，D產(chǎn)品則相對其它有較大優(yōu)勢，說明其技術(shù)特性更優(yōu)。綜合兩項總分相加有：

A產(chǎn)品的總得分A總＝∑Q+∑T＝7.18.

同理，B產(chǎn)品的總得分為5.5；

C產(chǎn)品的總得分為6.42；

D產(chǎn)品的總得分為7.91.

四種產(chǎn)品中D產(chǎn)品總分最高，充分表明了選用無刷直流伺服電機的優(yōu)勢。見圖2.

圖2 電動窗簾質(zhì)量屋

5 QFD應(yīng)用存在的問題

通過質(zhì)量功能配置法選出的最優(yōu)方案可能存在一下兩方面問題：

5.1 技術(shù)特性的優(yōu)先級改變

在建造質(zhì)量屋的過程中，由于顧客的要求有可能與產(chǎn)品多數(shù)的技術(shù)特性不相關(guān)或弱相關(guān)，通過重要度加權(quán)衡量后，有可能造成重要的技術(shù)特性變成了次要或不重要了，反過來也有可能造成次要或不重要的技術(shù)特性變成較重要的了，這一變化有可能引起評估中的技術(shù)假象，導(dǎo)致評估失誤。

5.2 技術(shù)實現(xiàn)的資源約束

通過質(zhì)量屋的選擇來最大程度地滿足顧客要求時，有可能引起在實現(xiàn)技術(shù)要求過程中的資源浪費。通過消耗巨大的技術(shù)資源來滿足顧客，不是最佳的選擇方案。因此在建造質(zhì)量屋后的綜合評審環(huán)節(jié)應(yīng)該是方案中的重要環(huán)節(jié)。

6 結(jié)束語

本文以電動窗簾為例，提供了一種控制電機選型的方法和思路：運用質(zhì)量功能配置法，通過對顧客要求、技術(shù)特性、關(guān)系強弱程度、產(chǎn)品符合度等進行量化和逐步地分析，最終選出合適的產(chǎn)品。QFD是在市場環(huán)境下，為滿足顧客的真實要求、提升產(chǎn)品的質(zhì)量、提高競爭力而形成的一種質(zhì)量保證方法，非常適用于像電動窗簾等這類直接面向顧客的產(chǎn)品。通過研分析顧客的要求，可以完善產(chǎn)品的功能性能，并降低不必要成本。