摘要：本文介绍了质量功能展开（QFD）方法的主要原理，发展历史及优缺点，结合ISO 16355及汽车零部件设计介绍探讨了QFD的策略计划，展开步骤及展示了质量功能展开的实际利用，最后总结了实际应用经验为QFD的实际应用提供了借鉴。

关键词：质量功能展开；QFD原理；QFD策略；ISO 16355; 汽车零部件；电动助力转向系统；

20世纪70年代QFD在日本提出后得到了广泛的推广应用，此后的80年代在美国供应商协会（ASI）及劳伦斯成长机会联盟/质量与生产力中心(GOAL/QPC) 的推动下许多美国公司及机构纷纷采用QFD方法同样也获得了成功。QFD作为一项重要工具，成为了连接客户、市场、开发、工艺、制造的桥梁被广泛应用在许多国家及地区的许多行业，日本规格协会及国际标准化组织特意为其制定了标准规范JIS Q9025及ISO 16355。本文结合ISO 16355的最新指导及汽车零部件的实际情况，探讨了QFD的基本原理、策略计划、实例应用及一些注意事项等。

1  质量功能展开概述

    质量功能展开是一个系统化及结构化的方法来确保客户或者利益相关方对于新产品或者既有产品的满意和价值。它从不同的层次及不同的角度来针对客户及利益相关方的重要需求通过定量或者非定量工具或者方法来分析需求进而产生正确的设计及流程，提高了在设计或开发阶段的决策信心从而可以缩短开发周期及保证质量。

     20世纪60年代赤尾洋二和水野滋提出的QFD在形式上以大量的系统展开表和矩阵图为特征，集合价值工程或价值分析（VE或VA），FMEA的思路，在生产中可能出现的问题尽可能的提前予以揭示，以期达到多元设计、多元改善和多元保证的目的。

赤尾洋二定义质量功能展开是一种系统化的技术方法将顾客的需求转化成代用质量特性，进而确定产品的设计质量（标准），再将这些设计质量系统（或关联）地展开到各个功能部件的质量，零件的质量或服务项目的质量上，以及制造工序各要素或服务过程各要素的互相关系上，使产品或服务事前就完成质量保证、符合顾客要求。

水野滋认为质量功能展开一种系统化地管理方法，将形成质量保证的职能或者业务按照目的系统地进行详细展开，通过企业管理职能的展开，实施质量保证活动，从而确保质量的需求得到满足。

质量功能展开遵循一定的工作原理如下图1形成了系统化地科学方法。展开与变换的原理即在客户或者利益相关方需求的时候逐层分析到一次水平，二次水平及三次水平等，再次把质量需求逐层次的并行分析到质量规划，设计质量，功能质量，零部件质量，生产工艺流程质量及生产管控等。再次可以采用自顶向下的从系统对象，零部件、子系统，及零件等分析质量相关要素。在展开的过程中，结构化的考虑技术领域的方案怎么来满足客户领域的需求即从客户领域向技术领域的转化。

   细分化与统合化的原理即客户及利益相关方有很多甚至是相互矛盾的期望及需求，如果不进行市场客户市场细分特别是目前市场上越来越多的产品或者服务转向了小批量、个性化的时代，质量规划及设计方案根本无法开展下去。但仅靠细分无法得到整体的质量需求，因此也需要将细分的质量要素进行归纳总结、构建平台化及模块化设计。

    多角度分析及可视化的原理即借鉴工程制图的投影原理从不同的视角来分析研究对象从而得到全面的信息，而同时跨职能部门合作亦可从不同专业维度进行分析以避免盲区。在质量功能展开过程中，工程师个人头脑中的设计分析被系统化及结构化的清晰表达在一定的图表中，可以使其他人比较容易及快速的获得“Know-How（如何工作）”。通过透明及可视化可以或逐步破除头脑中的设计分析“黑盒子“，如果没有良好的透明化，必然有很多困难实现标准化或良好的控制。

面向重点的原理即在展开的过程中质量要素容易变得膨大，必须时刻关注重点事项才能提高效率及实现预期效果。在QFD中强调定量及非定量的方法来评估分析重要程度、优劣程度、相关程度、交互影响等从而得到优先级别及规格参数等。

在展开的过程中质量规划、设计方案、生产规划及控制可以遵循并行工作的原则，在设计开发的早期就可以分析出下游制造、装配及测试的风险等及时调整质量规划、设计方案等从而保证“一次做对”。

图1 QFD主要原理

QFD有效地缩短了开发周期，降低了后期的设计变更，提高设计质量及可靠性，同时在开发早期就注意成本控制及降低，形成了产品开发的数据库来进行知识及经验的有效积累及传承，也有利于有效快速开发相近产品及流程，强化了跨职能部门的合作及监督，系统化地保证设计出能满足客户及相关利益方的产品及流程，最终提高客户满意度及自身的竞争力。20世纪70年代后期丰田公司使用QFD使得新产品开发启动成本累计下降了61%，开发周期下降了1/3，其他公司纷纷效仿，帮助日本企业获得了极大的成功，韩国标准化协会随即也做了大力推广。20世纪80年代在美国福特、通用及克莱斯勒公司等纷纷采用QFD方法提高了市场竞争力，随后在家电、船舶、电子等行业都获得了广泛应用。20世纪90年代欧洲、中国等都开始了QFD的学习、推广及使用，在全球逐渐形成了“日本流派”和“美国流派”等主要流派。日本流派（日本工业规格协会的标准JIS Q9025）以设计阶段为中心，由64步工作步骤组成的综合性质量展开包括质量保证的核心质量、技术、成本及可靠性。而美国流派采用ASI（美国供应商协会）的四阶段展开框架从客户需求开始，经过质量规划，设计方案，过程设计及生产控制阶段。

2  质量功能展开的发展

随着QFD理论研究与应用的不断深入，传统QFD理论与方法所存在的缺陷和不足日益暴露出来：

(1) 在产品早期设计阶段，QFD得到的信息太都是模糊型不确定的，基于这些不确定和模糊信息的决策过程如果不加处理，则其结果有很大风险。

(2) QFD太过注重评分机制而忽略了所需解决的真正问题。

(3) QFD的过程过于繁琐和细节化，耗时较多。

(4) QFD矩阵容易展开得过大以至于不易实施或者拉长研发周期。

(5) 产品在生命周期的不同阶段给企业带来的利润是各异的，而传统QFD并没有考虑开发产品的寿命周期，需要进一步完善。

(6) 对于 “瓶颈“问题或负相关问题束手无措。

(7) 标度尺度不统一，展开的精确程度低等问题。

于此同时第四次工业革命的兴起正在引起经济社会的深刻变化：市场变化越来越快、细分领域及群体越来越集中、客户预期交期越来越快、期望或要求也是多样及多变，加上互联网及移动网络的发展，长尾效应越来明显以至于于越来越多的客户定制成为一种趋势。这些对于产品或者过程的要求发生了很大的变化，而人工智能、大数据及云计算对于质量数据的获取、分析及反馈管理都有重大的影响。质量功能展开也需要及必须与时俱进地不断发展及完善，国际标准化组织及时更新了QFD标准规范ISO 163533：

（1）注重与现有流程的整合及适应，针对具体应用及实际情况灵活的扩展或者缩减QFD图表以提高效率，比如针对软件QFD因为关键质量特性很多并不互相影响，那么质量屋顶的交互影响就不需展开分析。

（2）QFD形成一个开放的系统，其不断集成一些工具进行改进：比如AHP来改善评分模糊的问题，利用TRIZ来解决QFD识别出来的负相关矛盾问题，利用田口方法、六西格玛设计、失效模式影响分析等来保证稳健性及可靠性等。

 （3）更加注重QFD的时效性及动态性，比如一些产品的市场机会窗口非常短，如果不能及时完成QFD分析及产品设计快速推向市场，很有可能设计开发出来的产品虽然品质很高但却失去了市场份额。另外随着经济社会的发展，客户的需求越来越多样及多变，例如汽车行业一些 “魅力质量”诸如“网络功能、娱乐功能”等随着市场竞争对手的跟进及行业的发展很快变成了一些车型或厂家的“必备质量”，而QFD必须及时更新及维护。

（4）专业的QFD软件可以大幅度提高QFD文档的创建及修改效率，能够减低团队的工作强度及提高团队推行的积极性。

    （5）IQFD类别可以有功能驱动型，成本驱动型，可靠性驱动型，市场驱动型，技术创新驱动型等（越来越和JISQ9025趋同）。

3  质量功能展开策略

    汽车工业包括整车制造及零部件行业是最早使用QFD的行业之一，而汽车零部件行业有其独特之处。例如其主要客户是主机厂商而并未直接最终消费者，所以零部件企业的客户需求及客户声音（VOC）通常是已经定义清楚的可量测的关键质量特性（CTQ）。在此情况下，QFD的客户声音可以来源于下列：主机厂提出的CTQ、零部件企业自身内部的需求、历史经验及教训等。对于一些产品更新换代趋于稳定的零部件企业，其历史经验及教训对于相近产品的开发及量产保

证往往具有重要意义。零部件供应商如果能够充分分析主机厂的客户声音，了解主机厂为何提出此类需求及其对于最终用户的影响等，甚至可以独立调研最终用户的实际需求等将极大的提高自身掌握“know-know”能力及创新型研发。

   QFD策略计划主要是系统筹划质量功能展开的类型（功能展开、成本展开、可靠性展开、综合性展开等），展开的路径方向（自顶向下、自底向上或两者综合），展开深度（四阶段全部展开还是部分展开），评判准则等，为后边的展开执行提供了重要的指导。QFD作为一种结构化的分析方法从理论上适用于任何实体产品、流程及服务，但是基于实际应用的效率及效果通常可以因地制宜的使用：例如对于产品需求已知且相对稳定的情况下，投入很多的人力及资源在客户声音的收集上没有太大意义，而应将重点放在展开及特性参数传递方面；而对于产品需求已知且相对稳定、同时稳定生产的微型改动型设计通常不需要QFD这种复杂的工具。

   下列一些零部件行业的实际经验作为使用QFD的参考依据：下划线情形下通常可以不用考虑采用QFD，粗斜体情形下通常推荐必须采用QFD来分析，也可以综合几种情况来综合决定是否采用QFD。例如汽车行业里边三级开发项目，但是部分设计属于新颖、独特或困难的情况，对于这些部分同样推荐用QFD。例如一些项目或者设计属于一级开发项目，但是工厂管理体系成熟，已经有许多分析措施（风险分析、过程设计分析、控制计划、自动检测控制、标准指导书等）及

管理措施来确保设计要求的良好实现，那么可以不必考虑过程设计方面的QFD。

表1 QFD适用范围的指导

   策略规划步骤可参考如下：

1. 根据实际产品应用建立其分析目标及关注的范围或重点-质量功能展开、可靠性展开、技术展开，成本展开还是综合展开等。

2. 根据实际产品应用建立跨职能团队-新业务部门，市场销售部门，项目管理部门，技术专家，质量部门，制造部门等。

3. 通过质量功能框图、质量功能树图或失效树图来分析质量功能展开的主要路径或思路。

4. 确立QFD1，QFD2，QFD3，QFD4及系统，子系统，零部件的开始及结束的关键事件节点。

5. 确定合适的质量屋、质量表的模板格式：对于机械、电子类的产品建议用质量屋的格式，对于软件产品的建议质量矩阵表格。同时也需要考虑QFD文件实现的软件手段：专用软件效率高、维护及更新也方便，但需要投入一定的资金购买软件及学习使用，而通常的基于Excel的QFD文件虽然价格便宜，但是效率低、后期的修改及维护都比较麻烦。

6. 建立工作进度计划，追踪及反馈及具体的工作会议频率、会议考勤、会议记录、文档保存等。QFD的分析必须展开到可采取行动的执行层级才能取得更大效果：例如产品第二阶段QFD（设计领域分析）CTQ必须开展到相应的规格参数及公差分析，通过试验设计（DOE），公差设计分析及试验验证等获得最佳设置。如果没有这些将不能保证最终质量的实现，同时也可能使团队误认为QFD仅仅一些“圈圈点点”的五颜六色的漂亮图表从而丧失兴趣。

4  EPS质量功能展开策略计划实践

     电动助力转向机（EPS）是汽车零部件的关键核心之一（如表2所示为常见管柱式EPS的主要零部件结构图） 关系到整车的安全性、稳定性、可靠性及操控性等，同时也是机电及软件综合的产品。为了满足主机厂客户的开发周期及高质量及可靠性的交付，需要研究客户需求进而展开产品设计方案及过程设计来确保其质量。参考上文的策略计划可以按照图2的展开途径进行综合展开，在本例中软件开发有专门的需求管理系统DOOS及汽车软件质量体系-ASPICE管理故重点研究机械及电子系统。在电子系统中重点研究电路版级及重要模块级别的QFD，而对于直接采购的机械零部件及电子料件未进行QFD分析。图3为利用六西格玛设计软件Qualica2017建立的管柱系统级别的QFD示例。

表2 电动助力转向器（管柱式）系统

图2 质量功能展开路径

图3 管柱质量功能展开示例（部分）

6 结论

在电子转向机QFD实例过程中，不同职能部门提出了许多意见从而及时修正了设计方案及图纸，保证了客户要求及特性参数的正确传递，同时在设计早期进行了过程设计及评审从而保证了良好的可制造性。QFD分析使团队正向考虑设计-“怎样满足客户要求或者功能等而不是逆向怎么避免失效”从而使目标更聚焦及效率更高。系统化、并行化及结构化地设计分析能够极大提高研发早期的设计信心从而提高了设计决策效率。QFD数据文件诸如功能结构框图、功能树图等为失效模式影响及分析（FMEA）提供了很好的输入，也可应用于同一系列或类似的其他产品上，透明化的显示了设计分析过程从而为组织的知识及经验的积累与传承提供了很好的载体，系统地强化了企业的质量管理能力。

参考文献：

[1] 刘建勇.中国质量协会DFSS企业试点课程.2013

[2] 熊伟 质量功能展开-从理论到实践，科学出版社

[3] ISO 16355-2017 ，国际标准化组织（ISO），2017.

[4] 马林，何桢，六西格玛管理，第二版，中国人民大学出版社