基于QFD的个性化定制产品规划模型

李强 刘计良 张迎楠

摘 要： 针对顾客之间需求的差异性对企业经营决策带来的影响，提出基于QFD的个性化定制产品规划模型。结合个性化定制的特点，对传统质量屋进行改进，并阐述了改进后质量屋的构建过程。在此基础上，建立以顾客满意度最大为目标，以生产成本与生产时间为约束函数的规划模型。最后，以洗衣机的定制作为研究实例，通过建立规划质量屋和规划模型，并应用Matlab软件求解得到规划结果，论证了该模型的有效性与科学性。

关键词： QFD; 个性化定制; 规划模型; 用户需求; 满意度; 功能模块

中图分类号： TN99?34; F406.3 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）09?0137?05

Abstract： According to the impact of customers′ demands difference on enterprise operating decision?making， a QFD （quality function deployment） based product planning model with personalized customization is proposed. In combination with the characteristics of personalized customization， the traditional house of quality is improved， and its construction process is described. On this basis， a planning model was established， which takes the maximum customer satisfaction degree as the objective， and the production cost and production time as the constraint function. The customization of washing machine is taken as the research instance. The planning quality house and planning model are constructed， and the Matlab software is used to solve the planning results. The validity and scientificity of the model are demonstrated.

Keywords： QFD; personalized customization; planning model; user demand; satisfaction degree; functional module

0 引 言

個性化定制作为一种企业新的生产理念和经营方式，为企业在复杂多变、产品新旧交替频繁的市场环境中带来了新的竞争优势。企业通过生产定制产品使其更好地满足顾客的需求，进而获取更高的利润，占领更广阔的市场[1]。但与此同时，个性化定制也使得企业的生产制造过程变得更为复杂。个性化定制的差异性、不确定性、及时性的特点使得企业在组织生产时充满了许多不确定性，严重影响着企业的经营战略决策。为此，寻找一种能够建立企业生产计划与顾客定制需求关系的方法就显得尤为重要。基于此，本文以QFD作为规划工具，构建了面向个性化定制产品的规划模型，并以此为基础探讨企业实施个性化定制生产的组织策略，为顾客订单分解与任务分配提供参考依据。

1 个性化定制产品规划质量屋建立

QFD（Quality Function Deployment）是一种顾客驱动的产品规划与决策方法，被广泛地应用于产品及其开发过程的规划中[2]。QFD通过质量屋来有效规划产品，它包括质量屋建立和质量屋决策两个基本过程。质量屋建立是指根据确定的顾客需求和企业资源建立质量屋的各组成部分。质量屋决策是指利用已建立的质量屋进行决策，是一个复杂的、多变量的决策过程。QFD技术产生于大规模生产时期，传统的产品规划质量屋由顾客需求及其权重、工程特性、用户需求与技术需求之间的关系矩阵、用户竞争性评估、工程特性相关关系矩阵、技术竞争性评估六部分组成[3?4]，如图1所示。

传统质量屋各要素侧重的是如何根据顾客需求确定产品工程技术。而个性化产品是根据顾客需求进行生产，生产过程是由顾客驱动的，追求如何快速满足顾客的需求，这使得传统质量屋很难满足个性化产品规划要求，需要对传统质量屋要素进行适当地裁剪和补充。现对传统质量屋进行以下改进：

1） 用产品功能模块替换传统质量屋的工程特性。通过功能模块能够有效实现顾客需求、功能、结构和技术的集成，可以使设计、加工、装配过程得到简化，这样便于制造资源的高效利用。

2） 由于模块之间满足独立性原理[5]，模块间的相互影响较弱，因此模块间的相关矩阵可以忽略。

3） 个性化定制是快速定制，顾客对产品的价格和交货期限都有明确要求，因而，有限的资源要求企业在产品规划时必须考虑产品的生产时间和成本。因此，需要在质量屋中添加时间和成本约束。

4） 由于个性化定制产品都是物有所属的产品，因而市场竞争力评估以及技术竞争力评估对产品影响不大，可以忽略传统质量屋中的这两项指标。

改进后的质量屋如图2所示。

2 质量屋各部分的确定

2.1 产品功能模块确定

产品功能模块划分是建立在功能分析的基础上，以功能实现为主要划分依据，首先，根据流特性原理找出产品的主要功能和辅助功能;其次，根据产品的结构特性找出各个功能对应的功能模块;最后，根据产品功能的层级特性构建功能结构图，完成功能模块的划分。

2.2 顾客需求及权重

QFD中的顾客需求可以通过企业提供的顾客需求定制模板得到。其权重的确定是QFD规划过程中的关键步骤，它体现了顾客对产品的重视程度。它是设计人员确定工程特性的主要依据之一。但是，在个性化定制环境下，顾客在产品需求上存在着显著差异，需求不同的顾客对其重视程度不同。为了简化需求信息处理过程，提升设计效率以及实现产品制造的批量化，有必要根据需求相同或相近程度对顾客进行适当的分类。因而，需求权重应按类确定。

目前常用的聚类方法有两大类[6]：一类叫作硬划分，分类边界分明，非此即彼，例如基于层次的聚类方法、基于划分的聚类方法等;另一类叫作软划分，分类边界模糊，例如模糊聚类方法。软划分相比硬划分，考虑了事物之间的模糊性，对于处理在性态和类属方面存在着中介性的对象具有显著效果，考虑到顾客在需求描述上往往存在一些模糊信息。因而，采用模糊聚类方法进行分类更能反映客观的分类情况。而划分得到的各个类可以利用层次分析法来确定权重。层次分析法是一种结合了定性分析与定量分析的决策分析方法[7]，它能把复杂系统的决策思维进行决策层次化，能够利用建立的数学模型得到具有说服力的评价结果。

2.3 顾客需求与模块关联关系确定

顾客需求与模块之间的关联关系是识别每一项顾客需求与每一个模块耦合强度的一种手段。顾客需求与产品模块之间可能存在不相关、弱强度相关、中强度相关、强强度相关。质量屋中顾客需求和模块之间的关系程度也可以使用相对标度0?1?3?9规则表示：0表示不相关，1表示弱强度相关，3表示中强度相关，9表示强强度相关。设计人员根据设计经验可以得到顾客需求与模块关联关系矩阵[U。]

2.4 产品模块绝对权重确定

产品规划中模块权重是关键，个性化定制产品规划的目标是快速响应不同顾客的多种需求，而产品模块权重排序可以作为个性化定制生产准备的依据。模块的绝对权重是由顾客需求的重要度与顾客需求与工程特性之间的关联关系共同决定的。令[Uij]表示模块[j]对需求[i]的贡献值，则产品模块绝对权重为：

3 个性化产品规划模型建立

在已建立的质量屋的基础上，建立个性化产品规划模型。在个性化定制的市场环境下，顾客满意度最大化是企业追求的目标。因而，以满意度最大为目标函数建立基于QFD的非线性规划模型：设模块EC可定制度矢量为[X，]元素[Xj]为模块[CEj]的可定制度，顾客满意度矢量为[Y，]元素[yi]为[CRi]的满意度，顾客需求与模块之间的关系矩阵记为[U，][uij]为[CRi]与[CEj]的關联系数，顾客需求满意度的提高是通过与之相关的模块的定制度来实现的，所以不失一般性，设[yi]与各模块的可定制度之间为线性关系，即：

4 实例分析

以波轮洗衣机[8]为例，阐述个性化产品模块化规划模型的构建过程及决策分析。洗衣机的运作主要包括进水、洗涤、排水、脱水四个过程。根据洗衣机的功能和结构特点可将洗衣机分为五大功能模块，如图3所示。

4.1 个性化洗衣机规划质量屋建立

4.1.1 顾客定制需求确定及聚类

洗衣机作为一种家用电器，具有双重作用，既可用来室内装饰，也可用来清洗衣物。作为装饰物，顾客会对洗衣机的样式、颜色有所要求，作为清洗衣物的工具，顾客会对洗衣机的功能和能耗有所要求。图4为波轮洗衣机的顾客定制需求分析。为了叙述方便，同时，不失一般性，假设有21位顾客对洗衣机的洗衣容量、洗衣时间、耗电量、用水量、颜色、洗涤模式提出了定制要求，定制数据如表1所示。

模糊聚类基本过程包括提取聚类特征→样本数据规范化处理→构造相似矩阵→建立模糊等价矩阵→进行聚类5个基本步骤[9]。聚类过程此处不再赘述，可详见文献[9]。以表1为依据，对顾客进行聚类的结果如表2所示。结合实际，当[λ=0.91]时，顾客聚类结果最好。

4.1.2 确定顾客需求权重

以图4作为评价模型，根据表3中某类顾客给出的需求重要性评价结果，利用层次分析法[10]确定顾客需求权重为：

4.2 个性化洗衣机规划模型建立

表5与表6是某洗衣机生产企业根据自身资源情况和利润目标给出的生产各产品模块的最短开发时间和所能承受的最大成本（综合性成本）。根据以上得到的数据可以构造出洗衣机的规划矩阵，如表7所示。

5 结 论

本文针对个性化定制生产的需要，在对传统质量屋改进的基础上，提出基于QFD的个性化产品规划模型，该模型以顾客满意度最大为目标函数，以成本和时间为约束条件。通过实例分析，证明该模型能够有效地为产品规划人员根据顾客的定制需求合理制定企业生产计划提供理论依据。但同时，该模型也存在一定的缺陷，在利用该模型进行分析前，需要产品规划人员对企业生产能力做出正确的评估，过程较为繁琐。

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