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江苏泰隆减速机股份有限公司蔡云龙

【摘要】根据企业的产品研发方向，提出产品设计观念的转变，着重讨论在核电立式行星齿轮箱产品研发规划中运用QFD对顾客需求进行调查、整理、分析，运用头脑风暴法对工程措施进行确定、市场竞争力分析及技术竞争力分析，对关系矩阵及相关矩阵进行相关性评估，最后确定工程措施指标，找出了关键措施与瓶颈技术。最后总结了QFD的实施促进了质量工具在设计中的应用，实现了产品设计一次性成功。

【关键词】设计观念；QFD；质量屋；质量工具

江苏泰隆减速机股份有限公司是专业从事减速机的科研、销售、制造一体的企业，经过30多年的改革创新发展，研发能力、工艺装备、生产规模、经济总量在全国同行业中均处于领先水平，各类齿轮箱产品的品种数量居全国同行业第一，是中国机械工业500强企业和全国最大的减速机专业化生产基地。在同行业中首家率先获得“中国驰名商标”、“中国名牌产品”两项桂冠，成为全国减变速机行业排头兵企业、国家高新技术企业、工信部品牌培育试点企业、江苏省百家重点民营科技企业、泰州市和泰兴市重点骨干企业、泰州市专利十强企业。

公司的主导产品为减速机，技术创新中始终瞄准国内外先进技术和前沿领域，强化核心技术的研究开发。一方面，引入新的模块化设计理念，加快推进传统产品更新换代，重点发展轻量化、低噪音、高精度、高效率的节能环保型产品。另一方面，积极参与国家鼓励类的重点领域、重点行业、重大装备等方面的协作配套，着力发展重载、大型、特种减速机产品。代表产品包括风电、水电、核电等领域配套的高端齿轮箱。现公司拥有近百件专利成果，实现了产品由“泰隆制造”向“泰隆创造”的根本性转变。

1产品设计观念的转变

质量功能展开（QFD)是一种能够制造出符合顾客需求的产品，并且能在实施过程中，透过企业内部的市场营销、产品开发、质量设计及生产制造等相关部门的整合与协调，提升跨部门间相互沟通与资源共享的质量管理方法。QFD方法起源于日本，后在美国得到了进一步发展，并在世界范围内得到广泛应用，成为了丰田公司、本田公司、福特公司、通用汽车公司、克莱斯勒公司等世界上许多著名公司进行产品开发、取得竞争优势的一个强有力的工具。根据日美等工业先进国家的文献报道，应用QFD方法不仅能够提高产品质量，保证产品质量一次开发成功，而且能使产品开发周期缩短1/3，成本减少1/2，绩效十分显著。

QFD是顾客驱动的产品或服务设计方法论，同时也是用于产品设计阶段的系统方法，代表了传动的设计方式（设计——试制——调整——投产——发现缺陷——调整）向现代设计方式（主动预防——一次成功）的转变。QFD可以保证顾客的需求早在产品设计阶段就被结合到产品开发过程中，并且追求产品的首次质量，争取一次成功。QFD的实质就是从顾客的需求出发，把顾客的语言转换为工程设计人员的语言的过程。

核电齿轮箱机组是核电站核岛、常规岛冷却系统的关键设备。由于其高可靠性，30年的使用寿命和噪声低于82dB(A)、振动低于65μm的高性能指标要求，长期被美国、英国、德国、法国等少数几个发达国家所垄断。随着我国核电发展速度的加快，以及国际发展中国家对核能发展的重视，加之水电、建材、船舶等其它特殊行业发展对重大装备需求的不断扩大，本项目的需求量将快速提高，深入研究开发并迅速实现项目的产业化已成为当务之急。

目前，国内外大功率重载齿轮箱均采用2K-H行星传动，我国长期以来对大功率重载行星传动的研究不足，市场长期被欧美发达国家所垄断，本项目的研制将要突破关键技术瓶颈，其性能指标达到或超过了发达国家同类产品的指标。本产品的高可靠性要求包含了顾客多项技术及管理类的需求，且每台齿轮箱价格近250万元，加之齿轮箱是立式安装、现场安装要求高，所以确保研发一次性成功成了本项目成功接单的前提。QFD方法正可以指导设计人员抓住主要矛盾，开展稳定性优化设计，以开发出顾客满意的产品。

2QFD在核电立式行星齿轮箱产品研发规划中的应用

2.1成立QFD小组

核电齿轮箱项目因涉及到其配套的泵厂、核电公司及核电站（也称业主），以及一些进口配套件的供应商，产品的研发需要这些相关方来共同攻关，所以我们组建了多功能的QFD小组。设有项目组长1名，副组长2名，其他成员分别为：研发工程师3名，工艺工程师2名，销售、检验、生产、采购、物管、质量控制、售后服务工程师各1名，QFD小组记录员1名，轴承、油泵供应商各1名，泵厂、核电公司代表各一名。小组成员均来自不同的部门或企业，专业能力互为补充，共同运用QFD方法来开展核电齿轮箱的设计、制造的策划。

2.2顾客需求分析及其重要度确定

2.2.1顾客需求调查

（1）小组对业主、核电公司、泵厂分别进行不同型式、不同内容的调查，主要包括会议交流、现场堪查，归纳出顾客对于产品的要求。顾客要求本产品要贯彻核电文化，即在设计阶段应贯输预防为主的设计理念，要将可靠性放在首要位置。

（2）根据同类大功率行星齿轮箱的质量跟踪与售后信息进行归纳。

（3）根据客户提供的项目适用的技术规范书与程序文件，对其中的要求进行提炼。提出振动、噪声、寿命指标。

（4）根据行业及公司产品的发展方向，提出轻量化、低噪音、高精度、高效率的节能环保型需求。

2.2.2顾客需求整理

针对以上情况，QFD小组通过头脑风暴的会议，对以上方式得出的顾客需求进行筛选和补充，通过亲和图法理清了顾客需求间的层次关系，最终形成了以下核电齿轮箱顾客质量需求展开表。

对以上顾客需求进行重要度分析，形成质量屋的左墙。

2.2.3市场竞争能力分析

在顾客需求质量展开表的基础上，对本产品在市场上的定位进行了策划，求出原产品、新产品及竞争对手产品的市场竞争能力。从而形成了质量屋的右墙。

2.3工程措施的确定与瓶颈技术的攻关

2.3.1工程措施的确定

小组成员通过头脑风暴会议，针对顾客需求质量表的内容，提出了一系列工程措施，对众多的措施通过亲和图进行了归类，形成了15项工程措施，完成了质量屋的天花板。

2.3.2与工程措施有关的质量屋要求的量化评估

（1）关系矩阵及工程措施重要度的确定

按量化评估方法对18项顾客需求与对应的15项工程措施的相互关系进行打分，评估分值采用1、3、5、7、9五个等级，完成了质量屋的房间部分——关系矩阵，并计算得出各项工程措施的重要度。

（2）技术竞争能力的评估

通过分析齿轮箱与竞争对手的产品对各项工程措施的满足程度，结合售后服务调查结果，初步确定工程措施指标，形成了质量屋的地板。

结合企业的现有技术能力及技术发展战略，设定新产品对每项工程措施的实现水平，用量化的分值表示，记入质量屋的“地下室”，进行技术竞争能力的评估。得出在改进后技术竞争能力指数为0.91，已远远超过了国内对手，并接近于国际水平。

（3）相关矩阵的确定

将工程措施的交互作用分为了正相关、强正相关、负相关、强负相关和不相关。通过头脑风暴会议分析的各工程措施之间的相关性，形成了质量屋的“屋顶”。其中防振设计与降噪设计具有强相关性，价格与可靠性具有强负相关性。

2.3.3工程措施指标的确定

根据相关矩阵，评估和完善工程措施指标。对其中的强相关的防振设计与降噪设计可以同时考虑，所以对于振动小于65μm与噪声小于82dB(A)的技术标准值是相适应的，只要控制好振动就可以大大控制了噪声，反之，若噪声大，也会产生振动。对强负相关的价格与可靠性需要慎重考虑。可靠性设计需要投入，会不同程度地产生如样机试验等费用，所以需要根据产品的价格来决定投入。其他的工程措施指标都能达到要求。

2.3.4质量屋的全面评估

小组组长组织副组长、QFD工程师等4人根据头脑风暴会议的讨论意见，进行分析，整理出完整的产品第一阶段质量屋。

2.3.5关键措施与瓶颈技术的确定

通过对工程措施相对重要程度的计算，明显可以看出关键的工程措施包括润滑设计、承载能力设计、防振设计、降噪设计、可靠性与寿命设计以及价格。

在这些关键措施中根据现有的技术水平、工艺水平、制造水平、测试水平等，对超过5000KW以上的立式大功率齿轮箱，其防振设计、降噪设计成为了需要突破的瓶颈技术。所以公司通过利用产学研合作的关系，首先从理论上进行突破，采用有限元和边界元分析，给出了大功率齿轮箱的振动和噪声的预测方法，并通过制造样机，通过DOE进行试验的设计，最终确定了设计中各环节最佳的技术指标，确保整体的振动与噪声符合顾客要求。

在其他关键措施的控制中都采用了先进的质量工具及先进的技术理论分析、可靠的计算机软件分析。在可靠性设计中，就应用了FMEA工具。另外针对产品的加工精度、装配精度、测试环境与条件、制造条件的满足都进一步运用QFD工具进行了进一步的分解，直至使相关的措施都足以满足顾客的最终需求。

质量屋见图1。

3QFD的实施促进质量工具在设计中的应用

实验设计（DOE）、亲和图、故障模式与影响分析（FMEA）方法对于提高产品的质量都是极为重要的。QFD有助于企业规划这些质量工具的有效应用。使用QFD方法后，在齿轮箱开发过程何时和何处使用这些方法都将由顾客需求来决定。对设计质量而言，QFD和FMEA、DOE方法也是互补的，QFD的目的是使产品开发面向顾客需求，极大地满足顾客需求；而FMEA方法是在产品和过程的开发阶段减小风险提高可靠性的一种有效方法。也就是说，FMEA方法保证产品可靠地满足顾客需求；DOE方法采用统计方法设计实验，以帮助设计者找到一些可控因素的参数设定，这些设定可使产品的振动、噪声等重要特性不管是否出现噪声干扰都始终十分接近理想值，从而最大限度地满足了顾客需求。总的来说，通过QFD可以对失效模式进行分析，根据失效模式的分析来确定特殊特性，根据特殊特性来制定控制计划，根据控制计划来编制作业指导书，通过这一系列的质量控制方法来保证产品的质量。

4QFD的实施，实现了产品设计一次性成功

企业应用QFD后，由于其在齿轮箱设计阶段考虑制造问题，产品设计和工艺设计交叉并行进行，因此可使工程设计更改大大减少，产品开发周期大大缩短；QFD更强调在产品早期概念设计阶段的有效规划，因此可使项目的启动成本大大降低；将公司各种活动集中于以顾客为主的目标，产品整个开发过程直接由顾客需求驱动，因此顾客对产品和服务的满意度将大大提高；通过对市场上同类产品的竞争性评估，有利于发现其它同类产品的优劣势，为公司的产品设计和决策更好的服务。QFD实施与运行，对企业的发展有着不可估量的作用。

图1

参考文献：

[1]韩之俊.江苏省企业首席质量官培训教材（上册）.

[2]熊伟.质量机能展开，北京：化学工业出版社，2005