质量功能展开在某飞行器总体设计中的应用研究

王鹏+邢柳+顾鑫

摘要：本文针对小型通用空间飞行器平台研制中面临的问题，应用质量功能展开技术将多方面的顾客需求逐步转换为总体技术特性、分系统功能特性、关键技术，有效提高了小型通用空间飞行器平臺的设计质量。

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.

关键词：空间飞行器；质量功能展开；顾客需求

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

中图分类号：E926.399 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）01-0111-04

0 引言

质量功能展开（Quality Function Deployment，QFD）是一种直观地对客户需求进行分析、转换和展开的分析方法。通过一系列矩阵式图形进行权重计算和相关分析，对多因素进行系统展开和综合权衡，对客户需求的分解和转换，把客户需求通过设计要求、零件要求、工艺要求、生产要求等依次覆盖到产品的开发过程[1]。最终实现由客户需求为引导的产品开发过程，能够有效提高产品设计质量。

近年来，随着空间碎片清除、在轨服务等空间新技术验证的需求不断增加，研制小型通用空间飞行器平台的需求也变得越来越迫切[2]。但是由于此类飞行器的用户需求多、技术难度大、创新性强，因此在总体设计上往往难以兼顾多方要求，任务适应性不强。

本文针对小型通用空间飞行器平台总体设计中遇到的问题，应用QFD方法将多方的用户需求转化为定量的技术特性，构建多层次质量屋，明确关键技术特性，有效提高了设计质量。

1 QFD分解步骤和流程设计

在某小型通用空间飞行器平台总体方案设计中，针对多维度的客户需求及任务特性，将质量功能展开流程确定为四级，包括需求分析屋、总体方案展开屋、分系统方案展开屋、关键技术展开屋[3]。通过建立四个层级的质量屋，确定了某小型通用空间飞行器平台总体技术特性、分系统功能特性、项目关键技术；同时将质量功能展开与项目研制流程的不同阶段紧密结合，明确了不同设计阶段的研制工作重点和关键技术难点，并制定了相应的解决措施。

2 基于QFD的某飞行器总体设计

2.1 顾客需求识别及分析

某小型通用空间飞行器平台主要用于验证空间碎片清除、在轨服务、新技术科学试验载荷等空间新技术，必须满足验证关键技术、降低研制风险、降低研制投入资源等基本的客户需求，此外还需要满足小型化、轻质化、通用化等潜在客户需求。利用Kano分析对得到的顾客需求进行识别和分析，明确了基本需求、期望需求和兴奋需求，并进行了重要度综合评分。

2.2 QFD一级展开

在明确了客户需求后，由专家提出了该小型通用空间飞行器平台的14项技术特性及其目标值，然后确定了客户需求和技术特性之间的相关程度，建立了相关关系矩阵，此外还建立了技术特性的自相关关系矩阵，明确了技术特性的重要度和技术特性的难度。

技术重要度是由客户需求重要度和相关关系评分来确定的，其相关关系矩阵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项技术特性的重要度Zj的计算公式为：

Zj=Wirij（j=1 2… n）

其中，Wi为第i项客户需求的重要度评分，rij为上述矩阵中第i项客户需求和第j项技术特性的关系度，m为客户需求总数，n为设计特性总数。对于本项目，m=15，n=14。通过计算，得到了技术特性的重要度。

技术特性的难度表示达到各个技术特性目标值的困难程度，用数字1-5表示，数字越大，则难度越大。通过专家综合评判，得到了技术特性的难度。

在上述分析的基础上，得到了小型通用空间飞行器平台的一级质量屋，见图2。此外，分别对小型通用空间飞行器平台改进前（目前水平）、改进后（预期水平）以及国内外先进水平的市场竞争能力和技术竞争能力进行了打分，计算出市场竞争能力指数M、技术竞争能力指数T、综合竞争能力指数C。通过分析可以看出，预计改进设计后，小型通用空间飞行器平台的市场竞争能力和技术竞争能力均能接近国内外先进水平，具备较好的综合竞争力。

2.3 QFD二级展开

根据功能分析结果，细化了某小型通用空间飞行器平台的功能特，将一级质量屋中重要的设计特性作为质量屋的左墙，将系统功能特性作为质量屋的天花板，开展相关性分析，确定功能特性的重要程度，建立了二级质量屋（图3）。

2.4 QFD三级展开

将二级质量功能展开的结果作为初步设计的重要依据，进一步开展三级质量功能展开。根据分析结果，小型通用空间飞行器平台由控制系统、测控通信系统、动力系统、电源系统、结构系统等分系统组成，根据总体功能特性的分析结果，确定了各分系统技术方案。根据分系统技术方案，开展三级质量功能展开，将二级质量屋中的功能特性作为质量屋的左墙，将分系统技术方案作为质量屋的天花板，并开展了相关性分析，确定其重要程度。（图4）

2.5 QFD四级展开

根据分系统技术方案分析结果，确定了各分系统关键技术项目。根据分系统关键技术项目，开展四级质量功能展开，将三级质量屋中的分系统技术方案作为质量屋的左墙，将分系统关键技术作为质量屋的天花板，开展相关性分析，确定关键技术的重要程度。（图5）

3 结束语

本项目以顾客需求为导向，使用质量功能展开技术，通过从顾客需求到关键技术特性、从关键技术特性到功能特性、从功能特性到分系统方案、从分系统方案到关键技术四个层次的QFD展开，完成了某小型通用空间飞行器平台的总体设计。飞行器总体性能满足客户需求，缩短研制周期5个月并节约设计成本150万元。

参考文献：

[1]熊伟.质量功能展开-理论与方法[M].北京：科学出版社，2012：7-9.

[2]李怡勇，李智，沈怀荣.临近空间飞行器发展与应用分析[J].装备指挥技术学院学报，2008（4）：63-64.

[3]沈墩彪，沈迪，贺平.基于QFD的作战部队演练任务需求分析[J].指挥控制与仿真，2005（4）：68.endprint