潘集教育信息网公告:面向并行工程的分布式QFD系统研究-并行工程

一、引言

进 入90年代，市场竞争更加激烈，用户对产品的要求越来越高，单纯实现基本功能的产品已远远不能满足人们的要求。产品的多样化、用户化已经成为制造企业追求 的目标。面对瞬息万变的市场需求及越来越多的竞争对手，如何在最短的时间内生产出最受顾客欢迎的产品就成为各个制造厂家迫切需要解决的问题。在这种情况 下，对面向用户的产品开发方法的研究就成为国内外企业界学者普遍关注的问题。

QFD 是一种用户驱动的产品开发方法，它采用系统化、规范化的方法调查和分析顾客需求，并通过质量层(HouseofQuality， HOQ)将其转换为产品特征、零部件特征、工艺特征和生产计划等技术需求，使所开发设计的产品能完全满足顾客需求。目前对QFD的研究主要集中在QFD模 型的改进，而对QFD软件工具、支持多功能小组的协作环境研究不多。本文叙述了面向并行工程的分布式QFD系统研究、开发的进展。

二、面向并行工程的分布式QFD系统总体结构为了支持并行地产品开发工作，系统需求分析表明系统的开发有如下要求：

(1) QFD方法涉及庞大的矩阵操作，有时行和列会超过100×100，使读写量很大，很繁杂，系统应支持行、列的增删和修改，具有自动生成文档及进行文档处理功能。
(2)顾客需求(VoiceoftheCustomer， VOC)提取和分析是QFD的基础也是产品开发的依据，使顾客需求提取规范化、科学化是系统成败的关键。
(3) QFD的实现包括四个相关阶段，上个阶段的输出是下个阶段的输入，因此质量层生成工具应能支持四个阶段的工作，系统应能提供工作流管理，能实现同步操作和和异步操作。
(4)为了有效地实现QFD工作，需要组建多功能小组。多功能小组由不同领域、分布于各地的专家组成，他们能并行地完成QFD的分析工作和技术工作。系统应能提供通讯功能、协同工作环境、协同机制和群体决策机制。
为 了适应上述需求，所开发的分布式QFD系统采用客户／服务器模式，系统的总体结构如图1所示。系统主要由下列部分组成：(1)顾客需求提取与评估工具 (VOCCT／VOCET)。(2)质量层(HOQ)生成工具，支持QFD的四个阶段工作，即产品规划、零件展开、工规划、工艺／质量控制等。(3)分布 式协同工作平台。
系统在Windows／95中文版及VisualBasic3．0环境下开发，数据库管理系统为Oracle7.0，原型系统以冰箱为应用对象。

三、智能的QFD软件工具

1．智能的顾客需求(VOC)提取与评估工具

顾客需求提取与评估工具由两部分组成，即顾客需求提取工具(VoiceoftheCustomerCap— turingToo1， VOCCT)和顾客需求评估工具(Voice of the Customer Evaluation Tool， VOCET)。前者的用户为被调查的顾客，后者的用户为产品开发人员。VOCCT是直接面向顾客的，它主要用于辅助顾客提出他们对所需要的产品的需求，以 有效地
指导产品的设计。系统首先根据顾客的具体要求应用基于事例的推理(CBR)技术产生一个顾客需求模板，同时提供一个界面友好的环境供顾 客进一步修改、完善其对产品的需求。当顾客完成其顾客需求报告时，系统应用模糊成本预测技术自动地对顾客需求报告作一致性检查，必要时自动地建议顾客修改 其对产品的需求。
VOCET是面向产品开发人员的，它主要用于辅助产品开发人员综合、分析通过VOCCT所获取的顾客需求报告。系统首先应用 模糊聚类分析技术将被调查的对象按其需求分成若干个顾客群，针对不同的顾客确定相应的产品策略。利用信息综合技术对通过VOCCT获得的多个顾客需求报
告进行综合，最终生成一个能反映全体顾客群看法的能有效地指导产品开发与设计的顾客需求报告。
VOCCT和VOCET具有丰富的功能。只要更换系统中的知识库和数据库，就可以适合于不同产品类型的企业使用。既可以帮助企业进行新产品开发，也可进行现有产品的改进。

2．质量屋(HOQ)生成工具

质量屋生成工具负责将获取的顾客需求展开到产品开发中去。它支持产品开发过程中产品规划、零件配置、工艺规划、工艺／质 量控制规划四个质量屋和用户自定义质量屋的生成、分析和文档图形输出。质量屋生成工具支持多功能项目组的协同工作，允许多个用户共同编辑质量屋；能够有效 地处理QFD分析过程中大量存在的各种模糊、定性的信息，成功地实现产品开发过程中从模糊化的顾客语言到精确的工程语言的转化。

四、分布式协同工作平台

为了创造TeamWork的环境，提高群体工作的效率，面向并行工程的分布式QFD系统的分布式协同工作平台具有如下功 能：(1)提供在时空上分散的协作者之间通讯与信息集成；(2)支持多种模式的协同工作，即支持同步模式、分布同步模式、异步模式和分布异步模式；(3) 提供
协作过程控制功能。可以对协作的各个阶段(协作发起、协作进行、成员意见形成、知识协同、协作结束)进行控制和转移，同时对参与工作的小 组成员进行设置，对进程状态进行监控等；(4)提供有效的协作管理功能。支持不同类型的协作，对协作的目录信息、成员信息、内容信息提供建立、删除、查询 报表等维护功能。

五、顾客需求获取和质量层中的关键技术

1．顾客需求的模糊建模

顾客在表达需求的时候，更多的是采用符合语言习惯的模糊语言形式。为了真实地反应顾客的意图，我们用一模糊集来表达顾客要求。通过具体的分析，我们认为，针对某一需求，顾客要求表现为以下几种方式之一：偏大型、中间型及偏小型，分别用对应的模糊集分布来表示。

2．顾客需求重要性评估

顾客需求重要性评估的主要目的是确定各个顾客需求项的优先次序，以有利于顾客需求在产品开发过程中的有效配置。我们用一 模糊语言术语(对应于一个模糊集)让顾客来表达对某一需求的关心程度，这种方式更容易为顾客所接受，也有利于评估的进行。每个顾客对同一需求的关心程度 (表现为重要度)往往是不相同的。在综合多个顾客意见后得到的最终顾客需求的重要度通常为不规则的模糊集形状，应用模糊集排序理论来对各个顾客需求的模糊 权重进行排序。

3．顾客需求提取过程中顾客需求模板的自动生成技术

为了减少在顾客需求提取过程中对用户的高素质要求，使用基于事例推理(Case—BasedRea—soning， CBR)方法来为受调查用户产生一个初始的顾客需求模板。系统首先向用户提问，让用户回答一些有关产品主特征的参数，然后运用CBR技术从用户需求事例库 中选择一个与用户要求产品最相似的顾客需求集。

4．顾客需求的综合

顾客需求的综合定义为：运用合适的信息综合技术，将多个顾客所提出的各自的顾客需求集综合为一个能代表全体顾客意愿的能有效地指导产品设计的顾客需求集。系统中采用了模糊近拟推理技术来解决顾客需求的综合问题。

5．顾客需求的一致性检查

顾客在确定他们对产品性能指标的要求时，一般总是倾向于使产品性能指标越高越好。针对某一顾客需求报告而言，顾客可能对 大部分需求都提出了相当高的要求，但这直接会导致产品成本和价格的上升，从而隐性地导致顾客不能接受产品价格水平。因此，我们认为，顾客需求的一致性检查 事实上是顾客需求相互之间的协调和折中。在进行顾客需求的一致性检查时，我们的基本思路是：首先根据顾客所提的VOC性能指标要求，进行产品价格模糊估 计，看估计的价格是否在顾客所能接受的范围之内，否则系统自动建议顾客修改其对VOC的性能指标。

6．顾客信息的模糊聚类分析

我们将模糊聚类分析应用于被调查顾客的分类中，根据顾客所输入的对产品的一些总体技术特征信息，将被调查对象分成若干个顾客群，并针对每一顾客群采取不同的策略——开发新产品或投放现有产品。顾客信息的模糊聚类分析有助于产品开发人员针对不同的顾客群采取不同的策略。

7．质量屋中技术特征重要性评估

产品技术特征重性评估是质量屋中的一项重要内容。在技术特征配置决策时，技术特征的权重是一项重要的参考指标。设Wi是 第i个顾客需求权重， Rij为第i个顾客需求和第j个技术特征的相关强度， TIRj为第j个技术特征的权重， Wi， Rij， TIRj均为模糊数，根据模糊扩展原理可知：

(公式)

其中， i＝l，…， k。我们应用模糊数排序理论对技术特征的模糊权重进行排序，从而得到它们之间的相对重要度和重要度次序。

8．QFD的多目标规划模型

将多目标规划模型引入至QFD中质量屋的决策过程中，建立了基于质量屋的多目标规划模型。该模型充分利用了质量屋中各个 组成部分的信息，在优化和权衡QFD 规划过程中存在的各种冲突的基础上确定各个技术特征的目标改善率，从而为技术特征目标值的最终确定提供了有力的依据，使所设计的产品在有限的资源约束下尽 可能使顾客最为满意。

9．分布式QFD中的知识协同处理研究

QFD 是一个基于小组(Team)工作方式的系统化方法。在QFD执行过程中，由于每个知识源所依据的背景知识和所处的观察角度的不同，对于同一个问题，不同的 知识源住往给出不相同的结论，即存在知识协同问题。知识协同处理就是权衡、综合各个知识源对某一问题的看法，最终产生一种能代表全体知识源的统一的看法。 我们已提出了基于信任度和基于模糊数两种不同的知识协同处理方法和算法[2]。

六、结 论

面向并行工程的分布式QFD系统的研究与开发过程中，解决了顾客需求提取和评估工具、质量屋生成工具的开发及分布式协同 工作平台等一系列技术问题，实践证明文中所提出的技术措施是可行的和有效的，为进一步完善分布式QFD系统创造了良好的条件。进一步的工作将研究在统一的 产品数据模型支持下实现QFD、 DFA与FMEA集成。