1.基于质量功能展开的再制造升级产品需求预测

QFD也就是质量屋（House Of Quality，HOQ）形式的信息模型，被用来将用户需求（Consumer Requirements，CRs）转化为设计需求（Design Requirements，DRs），于20世纪60年代起源于日本，并被三菱重工的神户造船厂成功地应用于船舶设计与制造中，之后被丰田等公司广泛采用，是一种定量地实现用户满意、取得竞争优势的强有力工具^［7］。再制造升级产品需求预测可以借助QFD，及时收集“用户的声音”，明白用户对再制造升级产品的需求并将其转化为再制造升级产品所具有的工程特性，力求使再制造升级后的产品在市场上取得竞争优势。质量屋结构化方法，首先对产品工作环境、使役状况等进行综合分析，确定对旧品进行再制造升级的必要性；根据综合效益情况，从总体上把握再制造升级实施的基本思路；在此基础上，采用过程-功能映射、质量功能部署及仿真等论证方法，针对已获取的资料信息，从结构化、系统化的角度来归纳、总结、预测产品升级后的使用性能；以此进行决策，确定方案排序、性能之间的关系及性能指标。预测与决策过程如图3-11所示。

图3-11 基于质量屋的再制造升级产品需求预测与决策

（1）综合分析 根据旧品现况、使用需求、使役环境、工作条件、技术现状的综合分析，确定旧品再制造升级的基本思路。

（2）过程-功能映射 根据产品系统的使役性能需求，采用过程-功能映射技术获取产品的实际使用性能或功能指标，即分析产品使用将面临什么样的工作过程，在工作过程中，怎样才能保证完成使用要求。

（3）质量功能部署 QFD的核心是质量屋的组建和分析。质量屋是一个结构化的交流工具，它领先质量关系矩阵，将产品使用需求用图形的形式表达出来并体系化，揭示它们与产品质量之间的关系。产品使用需求质量屋一般由以下七个部分组成。

1）升级后产品使役要求。该要求来自于对升级后产品任务剖面及使役使用的分析，它作为已知部分，是质量屋的输入。

2）产品使用性能。升级后产品使用性能由需求分析人员经分析得出，是满足产品使役要求的具体体现手段。

3）产品使役要求的重要性。这是指各种使用要求对于产品使役的重要程度，为产品的性能质量定性、定量要求指出了重点及重要程度排序。

4）评价矩阵。该矩阵通过对现有旧品的分析，来评价将要升级后的产品。矩阵中包括对于产品结构或模块所需的改进以及每个使役功能要求的得分。

5）使役要求与使用性能之间的关系。该矩阵中的数值表示产品使用性能对各个使役功能要求的贡献和影响程度。

6）使用性能中各性能之间的关系。该矩阵用来表示升级后产品使用性能之间的相互影响程度。

7）目标值。该矩阵用来表示需求分析的结论，它集中体现了质量屋中各因素对使用性能的影响结构。

QFD结构化论证方法体现了多学科的综合，需要不同领域的人员共同完成，分别对再制造升级产品的升级参数及方案提出论证意见，并且根据再制造升级实施单位及用户的约束，将需求转化为升级后的性能参数，并进而映射出再制造实施过程。

2.再制造升级产品需求性能特性评价质量屋构建

通常用户对旧品的再制造升级具有多重升级性能需求，但基于产品本身结构、工况、技术发展、费用、环境等外界情况，一般无法满足用户对产品升级的全部需求，因此，需要建立针对升级产品需求性能的重要度评价。根据QFD的应用方法及文献的内容，可以构建基于质量屋的产品升级需求性能重要度的评价方法，并按照重要程度对需求性能特性进行排序，明确升级性能的改进顺序，从而保证再制造升级产品需求性能特性最大程度满足用户要求。基于QFD的方法，按照一定的工作程序一步一步地实现“升级需求”和“评价指标”之间的映射，构建再制造升级产品需求性能特性评价质量屋，计算质量屋中诸如系统功能、可靠性、维修性、精度、寿命、成本、资源和环境等需求特性的重要度，指导实施再制造升级重点提升的需求特性，如图3-12所示。

图3-12 再制造升级产品需求性能重要度评价流程

构建再制造升级产品需求性能特性评价质量屋的步骤如下。

（1）获取用户对升级产品需求性能的重要度排序 通过市场调研，获得用户对再制造升级产品需求的性能，并对需求性能的重要度进行排序，大致划分为五层：非常高（VH）、高（H）、中等（M）、低（L）和非常低（VL）。不同的层次可以用一定的分数表示，如非常高为9分，高为7分，中等为5分，低为3分，非常低为1分，见表3-1。

表3-1 用户对升级产品需求性能的重要度

（2）确定再制造升级产品的需求性能特性 一个升级后产品的需求性能可能对应几个性能特性，一个性能特性也可同时对应几项用户需求。

（3）表达再制造升级产品需求性能特性的相互关系 它们相互之间的关系可以有以下几种形式：正相关、不相关和负相关。当一个产品性能特性变化时，另一个性能特性也跟着同向变化，则称为正相关，反之为负相关。该关系可进一步细分为正强相关、正弱相关、负强相关和负弱相关。其对应分数及图形表示方法见表3-2。

表3-2 性能特性自相关矩阵

（4）表示产品需求性能特性和用户性能需求之间的相互关系 这种关系也可分为三种形式：强相关、中等相关和弱相关。其对应的分数及图形表示方法见表3-3。

表3-3 性能特性和性能需求相关矩阵

（5）计算各需求性能特性的相对权重和绝对权重 按照上述步骤，构建的再制造升级产品需求性能特性评价质量屋如图3-13所示。其中第①部分反映用户对升级产品性能的需求及其重要度v_i（VH、H、M、L和VL）；第②部分反映再制造升级后产品的需求性能特性；第③部分反映各个需求性能特性间的相互关系，用表3-2中的相关符号表示；第④部分表示产品需求性能特性和用户性能需求之间的相互关系，用表3-3中的相关符号表示；第⑤部分表示计算出的各需求性能特性的绝对权重ww j和相对权重rw j。

3.再制造升级产品需求性能特性的重要度计算

根据用户对再制造升级产品需求性能的重要度、再制造升级产品需求性能特性与用户对性能需求的相关关系、再制造升级产品需求性能特性的自相关关系，需要计算再制造升级产品需求性能特性的绝对权重和相对权重，将绝对权重总和进行归一化，得到相对权重，即再制造升级产品需求性能特性重要度。计算步骤如下。

1）计算再制造升级产品需求性能特性的权重重要度w j。计算再制造升级产品需求性能特性与用户性能需求之间的相关程度r ij和用户需求重要度v_i乘积的总和，即得到再制造升级产品需求性能特性的权重重要度w_j为

图3-13 再制造升级产品需求性能特性评价质量屋

式中 w_j———再制造升级产品需求性能特性的权重重要度；

r_ij———再制造升级产品需求性能特性与用户性能需求之间的相关程度；

v_i———用户对升级产品需求性能的重要度；

m———用户需求的个数。

2）根据再制造升级产品需求性能特性的自相关关系，计算绝对权重。再制造升级产品需求性能特性的自相关关系在一定程度上反映其重要度，一个升级产品需求性能特性所影响的需求特性越多、越重要，其重要程度也就越大，相应的绝对权重也就越大。绝对权重ww_j为

式中 ww_j———再制造升级产品需求性能特性的绝对权重；

w_i———需求性能特性的权重重要度；

u_ij———需求性能特性的自相互关系值；

n———需求性能特性的个数。

3）计算再制造升级产品需求性能特性相对权重，即需求特性的重要度。将需求特性的绝对权重进行归一化处理，即得到相对权重rw_j为：

(www.daowen.com)

4）对再制造升级产品的需求性能特性进行评价。按照计算出的重要度大小对需求性能特性进行排序，重要度越大，需求性能特性越重要，以此可得到相对重要的需求性能特性，为产品再制造升级设计及各个工艺的改进提供数据参考，保证再制造升级产品需求性能的提高。

4.基于QFD的机床数控化再制造升级需求性能重要度评价

在老旧机床进行再制造升级前，首先需要评价其升级后性能的需求程度，通过制订科学的再制造升级方案，来满足需要度最高的项目。按照基于QFD的再制造升级产品需求性能特性评价方法，可以机床再制造升级为例计算各客户对待升级产品的各性能需求重要度。首先构建机床再制造升级需求性能特性评价质量屋。

1）获取用户需求性能的重要度排序。经过专家分析，质量屋中用户需求性能包括：数控化（VH）、精度高（VH）、噪声低（VH）、价格适中（H）、可靠度高（VH）、环境污染小（M）、维修方便（H）、振动小（H）、安全性能高（VH）。

2）列出再制造升级产品需求性能特性。根据用户需求调查，对应的再制造升级产品的需求性能特性包括：机床的数控性能、可靠性、机械振动、运动配合、耐磨性、售后服务、耐腐蚀性、噪声、能源消耗、成本、摩擦副间隙等，这些方面应达到或超过原型新机床。

经过分析，用户需求重要度、性能特性间的相互关系以及需求特性与用户需求间的关系如图3-14所示。

图3-14 机床数控化再制造升级需求性能特性评价质量屋

根据上述信息，计算各需求性能特性的绝对权重ww_j和相对权重rw_j。

1）基于用户需求程度和需求性能特性之间的关系，根据式（3-9）计算升级产品各需求性能特性的权重重要度。

w₁＝9×9＋9×9＋9×1＋7×9＋5×1＋9×9＝320

w₂＝9×9＋9×3＋9×3＋9×9＋7×3＋9×9＝318

w₃＝9×3＋9×3＋7×9＋9×1＝126

w₄＝9×3＋9×3＋9×3＋9×1＝90

w₅＝9×3＋9×3＝54

w₆＝9×1＋7×1＝16

w₇＝9×1＋9×3＝36

w₈＝9×9＋5×3＋7×3＝117

w₉＝9×1＝9

w₁₀＝9×3＋9×9＋7×9＋9×3＝198

w₁₁＝9×1＋9×1＋9×3＝45

2）结合各需求特性的自相关关系，根据式（3-10）分别计算其绝对权重ww_j。

ww₁＝320＋318×0.3＋16×0.1＋9×｜－0.1｜＋198×｜－0.3｜＋45×｜－0.3｜＝490.8

ww₂＝318＋320×0.3＋126×｜－0.1｜＋90×｜－0.1｜＋54×0.1＋16×0.3＋36×0.1＋9×｜－0.3｜＋198×｜－0.1｜＋45×｜－0.3｜＝318＋96＋12.6＋9＋5.4＋4.8＋3.6＋2.7＋19.8＋13.5＝485.4

ww₃＝126＋318×｜－0.1｜＋90×0.3＋54×0.1＋117×0.1＋45×0.1＝206.4

ww₄＝90＋318×｜－0.1｜＋126×0.3＋54×0.1＋117×0.1＋45×0.1＝181.2

ww₅＝54＋318×0.1＋126×0.1＋90×0.1＋45×0.1＝111.9

ww₆＝16＋320×0.1＋318×0.3＋198×0.1＝48＋95.4＋19.8＝163.2

ww₇＝36＋318×0.1＝67.8

ww₈＝117＋126×0.1＋90×0.1＋198×0.1＝158.4

ww₉＝9＋320×｜－0.1｜＋318×｜－0.3｜＋198×0.1＝156.2

ww₁₀＝198＋320×｜－0.3｜＋318×｜－0.1｜＋16×0.1＋117×0.1＋9×0.1＝340

ww₁₁＝45＋320×｜－0.3｜＋318×｜－0.3｜＋126×0.1＋90×0.1＋54×0.1＝263.4

ww₀＝ww₁＋ww₂＋ww₃＋ww₄＋ww₅＋ww₆＋ww₇＋ww₈＋ww₉＋ww₁₀＋ww₁₁＝2624.7

3）根据式（3-11）计算各升级需求性能特性的相对权重rw_j，即重要度。

rw₁＝ww₁／ww₀＝490.8／2622.6＝0.1872＝18.71％

rw₂＝ww₂／ww₀＝485.4／2622.6＝0.1851＝18.51％

rw₃＝ww₃／ww₀＝206.4／2622.6＝0.0787＝7.87％

rw₄＝ww₄／ww₀＝181.2／2622.6＝0.0691＝6.91％

rw₅＝ww₅／ww₀＝111.9／2622.6＝0.0427＝4.27％

rw₆＝ww₆／ww₀＝163.2／2622.6＝0.0622＝6.22％

rw₇＝ww₇／ww₀＝67.8／2622.6＝0.0259＝2.59％

rw₈＝ww₈／ww₀＝158.4／2622.6＝0.0604＝6.04％

rw₉＝ww₉／ww₀＝156.2／2622.6＝0.0596＝5.96％

rw₁₀＝ww₁₀／ww₀＝340／2622.6＝0.1296＝12.96％

rw₁₁＝ww₁₁／ww₀＝263.4／2622.6＝0.1004＝10.04％

4）评价机床数控化再制造产品重要的需求性能特性。将计算出的需求性能特性的重要度按照从大到小进行排序：rw₁＞rw₂＞rw₁₀＞rw₁₁＞rw₃＞rw₄＞rw₆＞rw₈＞rw₉＞rw₅＞rw₇。重要度越高，需求性能特性越重要，可得到相对重要的升级需求性能特性，即老旧机床在再制造升级中，需要按以下顺序考虑其升级的性能：数控性能＞可靠性＞成本＞摩擦副间隙＞机械振动＞运动配合＞售后服务＞噪声＞能源消耗＞耐磨性＞耐腐蚀性。

根据以上评价结果，可知老旧机床再制造升级要优先依次满足用户对机床数控性能、可靠性和升级成本的性能要求，并以此为依据进行再制造升级技术方案的制订。