基于质量屋的LED路灯关键质量特征研究
2014-09-04
(西华大学机械工程与自动化学院，四川 成都 610039)
在全球积极响应节能减排的新形势下，大力推广节能光源已成为当今世界的潮流和趋势。LED(lighting emitting diode)照明具有发光效率高、耗电量少、使用寿命长、安全可靠性强、有利于环保等优点[1]；但目前在LED灯具的标准化建设方面却相对滞后，尤其缺乏能满足用户需求的统一LED灯具质量性能指标体系。质量功能展开(quality function deployment， QFD)是以用户需求为驱动，通过质量屋(house of quality ，HOQ)的建立来实现用户需求向产品质量性能指标的转化，并借助用户竞争性评估和技术竞争性评估，从而获得产品关键质量性能指标[2]。本文以LED路灯为研究对象，在调查、分析和整理用户需求的基础上，利用QFD软件建立LED路灯质量屋，由质量屋结构化的框架将LED路灯用户信息转换为产品的各种质量特征信息，从而获得LED路灯的关键质量性能特征集，为建立统一LED路灯质量性能指标体系提供参考。
1 质量屋构成
质量功能展开(QFD)的核心内容是用户需求转换。质量屋(HOQ)具有直观的矩阵框架表达形式，它将用户需求转换成产品和零部件质量特征并配置到制造过程，是一种实现用户需求转换的工具[3-4]。质量功能展开过程的第1个质量屋是产品规划质量屋，它是由一系列矩阵组成，其基本构成如图1所示。
图1 质量屋构成图
左墙-WHATS输入项矩阵，是质量屋的“什么”，表示用户需求及其重要度。天花板-HOWS矩阵，是质量屋的“如何”，表示由用户需求转换得到的技术要求，即产品质量性能特征。房间-相关关系矩阵，表示用户需求和技术需求之间的关系，主要描述用户需求与实现这一需求的技术需求之间的关系程度。屋顶-HOWS的相互关系矩阵，表示各项技术需求间的相互关系。右墙-评价矩阵，也称质量规划矩阵，主要从用户的角度评估产品在市场上的竞争力，它包括用户需求权重、本公司产品满意度、竞争对手满意度、用户需求满意度的目标值、产品卖点(特点)、用户需求修正权重、用户需求修正相对权重等。地下室-HOWS输出项矩，表示HOWS项的技术成本评价等情况，包括技术重要度、目标值的确定和技术竞争性评估等，用来确定应优先配置的技术特征项目。
通过上述组成构建质量屋基本框架，以用户需求为基本输入信息，通过分析评价获得对应用户需求的产品质量特征输出信息，从而实现从用户需求到产品质量特征的转换。
2 建立LED路灯质量屋
2.1 建立用户需求与质量特征关系矩阵
在某LED路灯企业对用户需求调查并分析整理的基础上，首先获得LED路灯各项用户需求和各项质量性能特征[1,5-6]，然后建立LED路灯用户需求与产品质量特征二维关系矩阵，如表1所示。
表1 LED路灯用户需求—质量特征二维关系矩阵
注：●表示“强”相关，即产品某项质量特征与满足其对应某项用户需求之间是强相关；○表示“中等”相关，即产品某项质量特征与满足其对应某项用户需求之 间是中等相关；△表示“弱”相关，即产品某项质量特征与满足其对应某项用户需求之间是弱相关。
上述二维关系矩阵表示各个用户需求与各个质量特征项之间所存在的复杂关系，这种错综复杂的关系通常用彼此的相关程度来表示。这些相关程度常用“9” “3” “1”进行量化处理，分别表示●、○、△这3种关系的量化值，空白为不相关，设为0。
2.2 建立质量规划矩阵
质量规划矩阵包括用户需求权重、本公司产品满意度、竞争对手满意度、用户需求满意度的目标值(目标质量)、改善率、产品卖点(特点)、用户需求修正权重、用户需求修正相对权重以及用户竞争性评估图表。
用户需求通过市场调查获得，各项用户需求权重采用层次分析法获得。
产品用户需求满意度和竞争对手满意度，采用数字1—5来评价，其中，1 代表很不满意，5 代表完全满意。
用户需求满意度的目标值，即目标质量是在同时考虑用户需求权重和用户竞争性评价结果的基础上获得，目标值设置为3—5。
用户需求改进率反映某项用户需求的改进程度，计算公式为
(1)
式中：Ti表示第i项用户需求改进率；Pi表示第i项用户需求满意度目标值；Qi表示本公司产品第i项用户需求满意度。
产品卖点(特点)反映本公司生产或销售的产品在某项用户需求的竞争优势。根据竞争优势的大小分为以下3类：强卖点，设为数值1.5；弱卖点，设为数值1.2；非卖点，设为数值1.0。
用户需求修正权重综合考虑了用户需求的重要度、改善率和卖点等3个重要因素，其值为
Vi=Ui·Ti·Si(i=1,2,…，13)
(2)
式中：Vi为第i项用户需求修正权重；Ui为第i项用户需求重要度；Si为第i项用户需求改善率。
对用户需求修正权重Vi作归一化处理，得到用户需求修正相对权重，为
(3)
用户竞争性评估图表是以图表方式形象地表示本公司产品和竞争对手同类产品的用户需求满意度评价结果。
在某LED路灯企业对市场调查和分析的基础上，建立的质量规划矩阵，如表2所示。
表2 LED路灯质量规划矩阵
2.3 构建LED灯具质量屋
依据上述建立的LED路灯用户需求与质量特征关系矩阵和质量规划矩阵，借助QFD软件构建LED路灯质量屋。首先创建一个新质量屋框架，按照编辑功能填写质量屋相关内容；然后将上述用户需求—质量特征二维矩阵表、质量特性自相关矩阵、质量规划矩阵等信息输入质量屋中；最后完成LED路灯质量屋构建，如图2所示。
图2 LED路灯质量屋
图2的质量特征自相关矩阵中：●表示正相关，反映2种技术特性之间相互支持；×表示负相关，反映2种技术特性之间两两相斥；空白处表示2种技术特性之间无任何必然联系。
2.4 建立LED路灯关键质量性能特征集
上述LED路灯质量屋中各个质量特征的重要度为
(4)
式中：Wj表示第j个质量特征重要度；Rij表示第i个用户需求和第j个质量特征之间关系强度值，其值为9、3、1，分别对应强相关、中等相关和弱相关。
对质量特征重要度Wj作归一化处理，得质量特征相对重要度，为
(5)
由QFD软件直接导出LED路灯质量特征相对重要度，如图3所示。
图3 LED路灯质量特征相对重要度
由图3可得到LED路灯按照质量特征相对重要度由大到小的排序，为发光效率、光通量、使用寿命、色温、稳定性、防护等级、适应湿度、适应温度、显色指数。若选取相对重要度的阈值为10%，则对应的LED路灯关键质量性能特征集为[发光效率，光通量，使用寿命，色温]。
由此可知，按照不同的用户需求，选取不同的质量特征相对重要度阈值，就可获取相对应的LED路灯的关键质量性能特征集。
3 结束语
在产品设计与开发过程中，如何将不同重要程度的用户需求转换为产品的质量性能特征，利用QFD软件建立产品质量屋不失为一种有效手段。依据质量屋输出的产品质量特征信息，按照不同的用户需求，选择对应的质量特征相对重要度阈值，则可获得相对应的产品关键质量性能特征集。在此基础上，进一步设置产品关键质量性能特征目标值，最后可形成产品质量性能指标体系。这样不仅为产品设计与开发人员提供设计依据，而且为产品开发的系列化、标准化打下基础，为新产品开发指明方向。值得注意的是，质量屋的建立需要大量综合信息，包括用户需求信息、产品市场信息以及相关专家的评估信息等，这些信息的准确获取对最终建立产品质量性能指标体系至关重要。
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