基于AHP和QFD的分拣设备质量评估方法与流程
本发明属于质量工程技术领域，具体地说是涉及一种基于ahp和qfd的分拣设备质量评估方法。
背景技术
在现代企业制造过程中，用户满意已成为企业质量战略的核心目标，也是质量设计的重要基础。随着用户需求的多样化，个性化定制模式已经逐渐成为制造企业的核心竞争力。围绕个性化定制设备设计质量改进问题，不同方法得以应用。
现代技术中，针对非标设备承制厂商的综合能力定量评估，运用系统分析的方法，通过建立预测模型、优化模型、协调模型分别对宏观协调能力、工艺与加工顺序、制造加工能力进行分析；模块化和可适应设计技术相结合来实现非标设备新产品的开发；通过质量功能展开(qfd)获取质量特性之间相关关系，运用系统创新方法(sit)对负关系进行求解，是一种行之有效的产品创新设计解决方案；结合qfd、triz理论和田口方法的综合设计方法同样可以实现质量创新设计。运用层次分析法(ahp)建立产品设计质量中基本功能和辅助功能等各组成要素层次模型，计算得到各要素权重分配系数。但这些方法不能够将用户需求转化为设计需求，不能避免主观经验对用户需求评价的影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述缺点而提供一种能够将用户需求转化为设计需求，提高个性化定制的用户满意度的基于ahp和qfd的分拣设备质量评估方法。
本发明的一种基于ahp和qfd的分拣设备质量评估方法，包括下述步骤：
(1)自动分拣设备定制需求体系建立：从满足用户最基本需求入手，确定自动分拣设备定制用户需求指标；建立自动分拣设备定制需求递阶层次结构体系；
(2)确定各项用户需求权重：运用层次分析法(ahp)，确定每一层次各用户需求相对于上一层次用户需求的权重系数，和最底层各用户需求相对总目标层的权重系数；
(3)确定质量特性及其目标值：将用户需求语言转化为工程设计语言，选取与自动分拣设备定制用户需求密切相关联的质量特性，依据用户需求调查资料并结合相关标准，合理分析各项质量特性的目标值；
(4)引入对比设备并进行专家打分评估：引入需要质量改进的自动分拣设备和同类产品中的优秀设备，结合用户需求和质量特性目标值对两对比设备进行专家评估打分；
(5)运用质量功能展开(qfd)构建质量屋(hoq)：结合上述步骤中的结果，运用质量功能展开(qfd)工具构建质量屋(hoq)；
(6)对两对比设备进行比较分析：结合上述步骤的计算结果，对两对比自动分拣设备进行市场竞争能力评估和技术能力评估，并提出自动分拣设备定制质量改进方向。
上述基于ahp和qfd的分拣设备质量评估方法，其中：所述步骤(1)中的自动分拣设备定制需求递阶层次结构体系：第一层是自动分拣设备定制总需求；第二层是将自动分拣设备定制总需求分为5类分需求：经济、质量、性能、效率、品牌；第三层是5类分需求细化的用户需求。
上述基于ahp和qfd的分拣设备质量评估方法，其中：所述步骤(2)中的运用层次分析法(ahp)，确定各项用户需求权重，包括以下步骤：
1)分析需求体系中各元素间的从属关系，建立需求体系的递阶层次结构；
2)对同一层次中各元素相对上一层次中某一元素构造权重判断矩阵；由判断矩阵计算该层各元素相对上一层元素的相对权重；在构造判断矩阵时采用专家打分法；
所述专家打分法是一种定性描述定量化方法，采用1-9级重要度标度法为成对比较判断矩阵中的各项用户需求重要度赋值—1表示需求i与需求j同等重要；3表示需求i比需求j稍微重要；5表示需求i比需求j明显重要；7表示需求i比需求j强烈重要；9表示需求i比需求j极端重要；2、4、6、8相邻两判断的中间值；1/3、1/5、1/7、1/9表示两对比项颠倒比较的结果；
3)对每层判断矩阵单排序权重并进行一致性检验；
4)计算最底层各元素相对于最高层元素的层次总排序；
层次总排序是指最底层所有元素对于最高层(即第一层)相对重要性的排序权重，即aij＝bi×cij(i＝1,2,…,5；j＝1,2,…,6)，设与b层中任一元素bj对应的c层中判断矩阵的一致性指标为cij，平均随机一致性指标为rij，则c层总排序随机一致性比率cr为：
5)对层次总排序进行一致性检验。
上述基于ahp和qfd的分拣设备质量评估方法，其中：所述步骤(5)中的运用质量功能展开(qfd)构建质量屋(hoq)，包括以下步骤：
1)用户需求和质量特性填补质量屋：根据用户需求及其重要度，构建hoq的左墙，即列矩阵；根据主要质量特性和质量改进方向构建hoq的天花板，即行矩阵；
2)构建关系矩阵，确定质量特性重要度：对用户需求与相应的质量特性的关系进行分析评估，定义sxy(x＝1,2,3,…,e；y＝1,2,3,…,f)表示第x个质量特性和第y个用户需求之间的关系系数，强、中、弱关系分别取值9、3、1，建立关系矩阵，即hoq房间；
3)竞争能力评估：参考实际用户调查资料，确定各设备满足用户需求达到的程度，采用打分方法，构建竞争能力评估矩阵，作为hoq的右墙；
4)确定质量特性目标值：依据用户需求调查资料并结合相关标准，合理分析各项质量特性的目标值，作为hoq的地板；
5)技术能力评估：由专家对两分拣设备制造企业进行分析，采用打分方法，对两企业进行技术能力评估，构建技术能力评估矩阵；
6)评价质量特性间相关关系：分析评价质量特性间相关关系建立相关矩阵(正相关、负相关、无相关)，作为hoq屋顶。
本发明与现有技术的相比，具有明显的可行性效果，由以上方案可知，从满足用户最基本需求入手，确定自动分拣设备定制用户需求指标；建立自动分拣设备定制需求递阶层次结构体系；运用层次分析法(ahp)，可确定各项用户需求权重，从而能结合定性和定量，解决质量评估的问题。自动分拣设备定制需求质量屋构建，作为产品开发过程中连接用户需求与产品质量特性的经典工具，反映了用户需求与产品工程特征之间的相互关系。总之，本发明结合ahp和qfd方法，能够将用户需求转化为设计需求，提高个性化定制的用户满意度，且具有较强可操作性和通用性。
以下通过具体实施方式，进一步说明本发明的有益效果。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为实施例中的需求层次结构图；
图3为实施例中的质量屋结构示意图；
图4为实施例中的分拣设备质量屋结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的基于ahp和qfd的分拣设备质量评估方法具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
参见图1，本发明的一种基于案例推理的产品个性化定制方法，包括下述步骤：
(1)自动分拣设备定制需求体系建立：从满足用户最基本需求入手，确定自动分拣设备定制用户需求指标；建立自动分拣设备定制需求递阶层次结构体系；
(2)确定各项用户需求权重：运用层次分析法(ahp)，确定每一层次各用户需求相对于上一层次用户需求的权重系数，和最底层各用户需求相对总目标层的权重系数；
(3)确定质量特性及其目标值：将用户需求语言转化为工程设计语言，选取与自动分拣设备定制用户需求密切相关联的质量特性，依据用户需求调查资料并结合相关标准，合理分析各项质量特性的目标值；
(4)引入对比设备并进行专家打分评估：引入需要质量改进的自动分拣设备和同类产品中的优秀设备，结合用户需求和质量特性目标值对两对比设备进行专家评估打分；
(5)运用质量功能展开(qfd)构建质量屋(hoq)：结合上述步骤中的结果，运用质量功能展开(qfd)工具构建质量屋(hoq)；
(6)对两对比设备进行比较分析：结合上述步骤的计算结果，对两对比自动分拣设备进行市场竞争能力评估和技术能力评估，并提出自动分拣设备定制质量改进方向。
实施例：
1自动分拣设备用户需求体系建立及重要度确定
1.1层次分析法
层次分析法(analytichierarchyprocess,ahp)是一种应用网络系统理论和多目标综合评价方法，结合定性和定量，解决多目标复杂问题的层次权重决策分析方法。
具体分析评价过程如下：
(1)建立自动分拣设备定制用户需求层次结构模型，分为第一层a、第二层b和第三层c；
(2)将用户需求逐层进行两两比较，判断各层元素间的相对重要度，构建各层判断矩阵x＝(xij)n×n。
(3)运用方根法，计算判断矩阵x的特征向量w和最大特征根λmax。特征向量w所对应的分量即为对应元素单排序的权重值，最大特征根λmax用于检验判断矩阵的一致性。其主要步骤如下：
1)计算判断矩阵x每行元素的连乘积，即
2)求mi的n次方根，即
3)对向量
所得向量w＝[w1,w2,l,wn]t便是所求的特征向量。
4)计算最大特征值λmax，即
其中(x·w)i为判断矩阵x与特征向量w乘积的第i项分量。
5)计算一致性指标
1.2自动分拣设备定制需求体系建立
以p公司物流自动分拣设备为研究对象，参考公司设备研发部门和用户意见得到自动分拣设备定制需求，然后将各项需求进行分类归纳，构建自动分拣设备定制用户需求层次体系，如图2所示。第一层是自动分拣设备定制总需求；第二层是将自动分拣设备定制总需求分为5类分需求：经济、质量、性能、效率、品牌；第三层是5类分需求细化的用户需求，如购置费用合理、设备安全可靠、工作效率满意等具体需求。
1.3自动分拣设备定制需求重要度确定
用户需求重要度是qfd中重要的基础数量指标，即将各项需求进行定量打分，以表示各项需求的重要程度指数。通过专家打分、相关操作人员和用户问卷调查等方式对各项用户需求进行分类评价。对实际用户进行细致调查，由专业设计人员进行分析得到自动分拣设备定制需求判断矩阵，采用1-9级重要度标度法为比较判断矩阵中各项用户需求重要度赋值，运用ahp方法计算第二、三层自动分拣设备各项用户需求权重系数。重要度等级及其含义如表1所示。
表1判断矩阵重要度等级及其含义
通过两两比较得出判断矩阵第二层各项用户需求重要度评分，由方根法算得该层各项元素的权重系数，具体结果如表2所示。
表2b1～b5的判断矩阵及其相关计算结果(bi)
由表2可知，效率指标b4的权重最大，为0.3402，表示工作效率是影响自动分拣设备选择的首要因素；其次是性能指标b3，占比0.2674；质量、经济和品牌指标分别占比
0.2466，0.0882，0.0576。
运用ahp建立判断矩阵，第三层用户需求两两比较确定各自重要度并计算各项权重系数，结果如表3-表7所示。
表3c11～c14判断矩阵及其相关计算结果(cij)
表4c21～c26判断矩阵及其相关计算结果(cij)
表5c31～c36判断矩阵及其相关计算结果(cij)
表6c41判断矩阵及其相关计算结果(cij)
表7c51～c55判断矩阵及其相关计算结果(cij)
进行层次总排序一致性检验。层次总排序是指最底层所有元素对于最高层(即第一层)相对重要性的排序权重，即aij＝bi×cij(i＝1,2,…,5；j＝1,2,…,6)。
设与b层中任一元素bj对应的c层中判断矩阵的一致性指标为cij，平均随机一致性指标为rij，则c层总排序随机一致性比率cr为：
求得总排序随机一致性比率cr＝0.0676<0.1，满足一致性检验。将计算得到的总排序权重进行归整化处理，得到最底层各元素在总目标中的需求重要度，如表8所示。
表8用户需求重要度
2自动分拣设备定制需求质量屋构建
2.1质量功能展开和质量屋
质量功能展开(qualityfunctiondeployment,qfd)作为一种在设计阶段应用的质量控制管理系统方法，把用户需求展开到设计、制造、装配、售后等每项环节中，确保用户需求体现在产品生产之前，创造性地将企业的质量管理思想由后期控制向前期控制转变，最直接的优势就是减少设计时间和设计改动，降低制造成本，提高产品设计质量和用户满意度。
质量屋(houseofquality，hoq)是驱动整个qfd过程的核心部分，作为产品开发过程中连接用户需求与产品质量特性的经典工具，反映了用户需求与产品工程特征之间的相互关系。结构如图3所示。
2.2质量特性提取
自动分拣设备设计与制造过程涉及多个方面，系统结构复杂，其中与自动分拣设备用户需求相关联的质量特性较多，选取与用户需求密切相关的质量特性，包括5个阶段：设计阶段、制造阶段、安装阶段、调试阶段、售后服务等，各阶段具体细分见图4所示。
2.3质量屋搭建
根据以上所得用户需求和其重要度以及质量特性，借助qfd理论构建质量屋。构建质量屋主要包括下列6个步骤：
步骤1：用户需求和质量特性填补质量屋。根据用户需求及其重要度，构建hoq的左墙，即列矩阵；根据主要质量特性和3种改进方向(↑：越大越好；↓：越小越好；—：中间值)，构建hoq的天花板，即行矩阵。
步骤2：构建关系矩阵，确定质量特性重要度。对用户需求与相应的质量特性的关系进行分析评估，定义sxy(x＝1,2,3,…,e；y＝1,2,3,…,f)表示第x个质量特性和第y个用户需求之间的关系系数，强、中、弱关系分别取值9、3、1，建立关系矩阵，即hoq房间。
步骤3：竞争能力评估。参考实际用户调查资料，确定p公司和k公司满足用户需求达到的程度，采用5分制打分(1-5，表示最差到最好)，构建竞争能力评估矩阵，作为hoq的右墙。
步骤4：确定质量特性目标值。依据用户需求
调查资料并结合相关标准，合理分析各项质量特性的目标值，作为hoq的地板。
步骤5：技术能力评估。由专家对两物流分拣设备制造企业进行分析，采用5分制打分(1-5表示，1最差，5最好)，对p公司和k公司两企业进行技术能力评估，构建技术能力评估矩阵。
依据质量特性与相应用户需求的关系，确定质量特性重要度：定义tx＝∑(sxy×uy)为第x项质量特性的绝对重要度，sxy为第x项质量特性与第y项用户需求的关系系数，uy为第y项用户需求重要度取值。定义vx为第x项质量特性相对重要度，则
步骤6：评价质量特性间相关关系。分析评价质量特性间相关关系建立相关矩阵(正相关、负相关、无相关)，作为hoq屋顶。定义
构建完整的质量屋如图4所示。
3质量屋分析
3.1竞争能力评估对比分析
由表9结果所示，k公司物流自动分拣装备总得分高于p公司物流自动分拣装备总得分，说明k公司物流装备相对p公司具有更高的用户竞争能力。在设备安全可靠性、自动化程度和工作效率上，k公司得分明显高于p公司。除此以外，k公司具有相对较高的创新能力，设备更易于拆卸组装，制作工艺更为精良，而且设备零部件可替换性强，能够适应多种工作环境。
但是在购置、运输、安装和维护等经济费用上，p公司高于k公司，而且其组合更加合理，易于检查维修，故障率明显较低，容错性更好，同时节约能源，售后服务更优，因此，具有一定的市场份额。现有的物流自动分拣设备需求逐步趋向于效率更高、设备更优、服务更好的方向发展，由此，p公司应该保证成本合理、设备组合合理和低能耗的前提下，提高企业创新能力，进而提高设备可靠性和工作效率。
表9市场竞争能力评估比较结果
3.2技术能力评估对比分析
由表10结果显示，k公司总得分明显高于p公司总得分。从企业角度来看，k公司相比p公司具有更高的技术优势，尤其是在草图方案和预期方案的确定、标准件的应用、设备运行效率、反馈信息的收集和故障的解决方案等方面，但是在费用预算、设备安全可靠性、设备的组合和安装等方面存在不足。
3.3市场竞争和技术评估综合分析
综合市场竞争和技术能力评估分析，与p公司相比，k公司以较高的技术指标获得了较好的市场评估。为了进一步提高p公司物流自动分拣设备的市场竞争力，在今后的规划建设中，核心是增强企业自身的创新能力，引导企业不断创新物流设备服务与技术，满足多元化的物流分拣需求。p公司可以通过以下方法提高市场竞争力：①积极挖掘用户需求，深层次与用户沟通交流，详尽了解用户最本质需求点；②结合国家相关标准，应用标准零部件，提高生产速度和设备可替换性；③引进技术人才，创新设备，提高工作效率，提高用户满意度；④收集反馈信息，减少故障发生，培训维修人员，提高维修效率。p公司可以通过制定长远的用户需求管理目标、建立健全设备标准制造体系、实施设备创新机制和效率机制、培训售后服务人员等方法来提高企业运营管理和技术能力。
3.4质量特性间相关关系分析
分析图3构建完成的hoq的屋顶，可以发现标准产品结构和通用零部件的应用与费用预算之间呈现强负相关关系。此外，设备的安全性、稳定性与可靠性与用户反馈信息的收集呈负相关关系。因此，可以通过提高技术创新水平来弱化部分质量特性间的负相关，但是单纯依靠技术创新水平的提高势必会增加费用预算，不易达到改善的目的，所以，在确保工作效率的前提下，综合考量成本和收益之间的平衡，争取达到双赢的结果。
总之，本发明结合ahp和qfd方法，对p公司和k公司物流自动分拣设备进行评价和改进。由数据结果显示，k公司物流设备的市场竞争能力略高于p公司，技术能力明显高于p公司。在今后的设计规划中，p公司应增强企业自身的创新能力，引导企业不断创新物流装备服务与技术，满足多元化的物流分拣需求。为改进物流自动分拣设备服务质量水平，在与用户需求紧密关联的工程质量特性方面，可以通过技术创新来提高设备生产速度和运行效率。同时，p公司可以通过制定长远的用户需求管理和设备标准制造体系、实施设备创新机制和效率机制、培训售后服务人员等方法来提高企业运营管理。采用qfd对p公司物流自动分拣设备服务系统进行评价分析、提出改进方法有一定的局限性，尤其当指标过大时不易分析，但该方法仍对问题的改善具有一定的现实意义。
表10技术能力评估比较结果
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
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