1 绪论
1.1选题背景及意义
随着经济的持续发展和技术的不断进步，如何使自身产品可以紧随时代潮流并经久不衰，成为企业越来越重视的话题。需求是经济发展的动力，面对顾客需求的多变性和多样化，企业应该不断创新、改进自己的产品，增加产品功能，提升产品质量，以动态、持续地满足顾客需求，扩大市场份额，提升产品市场竞争力。质量功能展开（QFD）作为在产品设计和生产过程中分析顾客需求与技术特性、为产品质量改进和优化提供方向的一种技术方法理论，被应用于诸多企业的质量管理中。它通过质量屋（HOQ）将顾客需求分层次展开，确定需求重要度，并进行重要性排序；构建顾客需求-技术特性相关矩阵，以及技术特性自相关矩阵，依照需求重要度和技术特性相关关系，进行工艺改进和质量优化，实现产品创新。为了增强质量功能展开理论应用过程中的客观性和科学性，诸多学者将 QFD 与各种理论方法（如模糊集理论、AHP、RAHP、KANO 模型、田口方法、TRIZ 理论等）相结合，以便更加深入分析、抽取顾客需求，找出需要改进的技术特性，为产品创新提供方向。创新是一切进步的源泉！国家对创新的重视和制定的相关政策，既引领着企业的发展道路，也推动了创新技术方法在国内的推广和应用。发明问题解决理论（TRIZ）作为创新方法中的一种，与其他方法相比具有打破思维定势，提升创新效率的优势，已逐步在我国得到推广和应用，并日益受到企业的重视[1]。它是阿奇舒勒审阅世界 250 万份专利后，总结出来的发明规律和发明问题解决模式，是最切合企业实际和行之有效的创新方法。TRIZ 理论现已在美国、日本、韩国、欧洲等地得到广泛应用，并在企业应用中取得了成效。但在我国，该理论只是在近几年才得到重视，应用于少数省份和企业。目前，国内外学者逐步加强了对 TRIZ 理论的应用拓展研究，并结合企业实际，将其与诸如计算机辅助创新技术、六西格玛、QFD、冲突解决图表等结合使用，以提升创新的效率。但众多成功应用 TRIZ 的企业案例以国外居多，国内屈指可数。
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1.2国内外研究状况
质量功能展开（QFD）主要应用于产品设计阶段，确定客户需求与质量特性的关系，以最大限度提升顾客满意度为目的，进行产品的优化设计与改进。国外学者对质量功能展开的定义有不同的理解：20 世纪 70 年代，赤尾洋二教授第一次提出了质量展开(Quality Development, QD)的概念：将顾客的需求转换为质量属性，将产品质量标准系统地展开到影响各个零部件和生产工艺的要素上，使产品或服务预先实现质量保证，符合客户需求[2]。水野滋博士认为，QFD 是将保证质量的职能或业务，按照目的、手段系统展开，以确保满足客户需求，它是一种体系化的管理方法[2]。Mazur 和 Glenn 认为，QFD 就是用于提高产品/服务顾客满意水平的工具[3]。Joachim K. 和 Feng J. W 等人认为，QFD 是将顾客需求进行分解、展开和转化，通过一系列的量化评分表和相关矩阵组合，对影响质量的主要因素和指标进行详细分析，最后实现系统化[4]。Lou Colen 认为，QFD 是一种评价和衡量方法，使得产品开发小组能够清晰了解客户的需求，并对产品或服务的性能满足客户需求的程度进行系统地评价[5]。20 世纪 50 年代企业质量控制活动在日本得到广泛开展，人们意识到生产过程需要进行质量控制，设计过程更需要进行质量控制，提前控制产品质量，可以减少原材料损耗，进而降低企业成本。质量功能展开（QFD）最早产生于日本，在质量展开的概念被提出后，日本的神户造船厂开发出了质量表的雏形，弥补了质量展开的不足。
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2 相关理论概述
2.1 质量功能展开（QFD）理论
如何了解客户对企业产品的需求，发现顾客的魅力型需求，以及产品应如何改进才能更好地满足顾客需求是企业在产品设计与质量优化中的重点。质量功能展开可通过质量屋技术细化顾客需求，识别需要改进的技术特性和工艺，为产品质量优化提供方向。赤尾洋二教授对 QFD 的定义在国外比较具有代表性，而国内具有代表性的观点认为 QFD 既是一种直观的、系统的、强有力的产品规划工具，又是一种以顾客需求为依据、综合产品开发阶段的各项技术要素进行系统创新的方法[22]。其基本思想是将顾客的需求贯穿到产品开发与生产的全过程。综合国内外学者的研究，本文认为质量功能展开（QFD）是指结合市场、成本等因素，综合各种量化方法和管理思想分析客户的当然需求，挖掘客户的魅力型需求，寻找符合客户需求的产品技术特性及产品关键控制点进行产品设计，以提升客户满意度和产品市场竞争力的系统性的技术与方法。四个阶段的矩阵相当于简易的质量屋，各个阶段的质量屋存在内在联系，即下一道工序使上一道工序的“顾客”，将上一道工序的顾客需求转变为下一道工序的技术特性。产品规划矩阵将客户需求转化为技术特性；零部件开发阶段将产品规划阶段的技术特性作为顾客需求，分析影响该技术特性的零部件特性（如技术参数、大小尺寸、材料等），进行产品设计，并利用最重要的零件特征构建产品质量屋。前两个阶段是产品设计阶段的质量屋构建，本文主要应用的是 QFD 的前两个阶段，即通过分析顾客需求，确定需要改进的技术特性，并进一步具体到与需要改进的技术特性相关联的零件生产和加工工艺。
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2.2 灰色关联分析
灰色关联分析（Grey Relational Analysis, GRA）是根据各因素变化曲线几何形状的相似程度，来判断因素之间关联程度的方法[23]。此方法主要用于计算比较数列和参考数列的相关关系；灰色关联度越大，表示比较数列与参考数列的关系越密切[24]。故障模式与影响分析（Failure Mode and Effect Analysis,FMEA）是在一项产品出厂之前，确认、消除产品整个设计、生产过程中已知的和潜在的问题与错误的技术方法，也称作潜在失效模式及后果分析[25]。该方法是通过 FMEA 表格分析产品或服务的零部件或工艺流程的故障模式及其影响，预先查找产品质量缺陷或故障，降低产品生产风险和成本，提升顾客满意度。FMEA 一般分为设计 FMEA 和过程 FMEA，其中设计 FMEA 的表格构成为：设计功能、潜在故障模式、潜在故障影响、关键特性、严重度（SEV）、故障原因、发生度（OCC）、检测方法、检测度（DET）、风险顺序数（RPN）、建议措施、责任人/责任范围/完成日期、落实措施的结果[25]。
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3 矛盾分析与系统优化模型的构建 ............ 21
3.1 构建基于灰色关联分析与 FMEA 的质量屋模型 ...... 21
3.2 建立系统优化模型.......... 29
3.2.1 确定矛盾冲突 ............ 29
3.2.2 解决矛盾冲突 ............ 30
3.2.3 系统优化模型 ............ 32
4 汽车安全气囊发生器质量优化实证分析 .......... 34
4.1 分析 A15 汽车安全气囊发生器组件的顾客需求 ...... 34
4.2 构建 A15 汽车安全气囊发生器质量屋 ............ 354
4.3 基于 TRIZ 的 A15 汽车安全气囊发生器质量优化方案设计........ 47
5 结论与展望............. 50
5.1 研究工作与结论.............. 50
5.2 研究展望........... 50
4 汽车安全气囊发生器质量优化实证分析
安全气囊是汽车必不可少的一部分，它的质量和可靠性与乘员的生命安危息息相关。汽车在行驶中出现安全事故时，会产生两次碰撞，第一次是汽车和外部事物的碰撞，导致汽车行驶的速度迅速下降；第二次是由于汽车速度急速下降所产生的惯性使乘员和汽车内部构件之间发生碰撞。汽车安全气囊的主要作用是：在两次碰撞之间，安全气囊迅速弹出、膨胀，降低乘员的碰撞程度，以起到保护作用。汽车安全气囊的工作原理为：当汽车发生碰撞事故时，安全气囊控制系统检测到冲击力（减速度）超过设定值时，安全气囊电子控制装置立即接通充气元件中的传爆管电路，点燃传爆管内的点火介质，火焰引燃点火药粉和气体发生剂，产生大量气体，在 0.03s的时间内即将气囊充气，使气囊急剧膨胀，冲破方向盘，缓冲碰撞对驾驶员和乘员的冲击，随后又将气囊中的气体放出[26]。X 汽车安全系统有限公司主要从事汽车主、被动安全技术和产品的研发、设计和制造，是国内最大的自主品牌安全气囊和安全带的供应商。公司在生产过程中实行ISO/TS16949 质量保证体系，并通过了 ISO14001 环境体系认证。公司根据顾客对不同车型安全气囊发生器的需求，进行产品的创新设计和质量优化，以最大限度满足顾客需求，赢得市场份额。本文选择 X 公司的 A15 汽车安全气囊发生器组件作为研究对象，通过 QFD 与 TRIZ 的集成应用，帮助企业分析顾客需求，实现产品创新设计和质量优化。
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结论
本文基于 FMEA 与灰色关联分析构建了质量屋规划模型，并利用 TRIZ 对 A15 汽车安全气囊发生器进行优化设计和改进。其中所做的研究工作主要有：
（1）对 QFD、TRIZ 的拓展研究以及 QFD 与 TRIZ 的集成应用做了国内外研究现状评价和总结，并提出了自己对 QFD 定义的理解；
（2）介绍了 QFD 的相关理论知识和内容及其核心技术——质量屋技术，并对质量屋的组成部分和构建过程进行了详细、重点介绍；
（3）对 QFD 质量屋构建过程中使用的灰色关联分析和故障模式与影响分析（FMEA）进行详细介绍，通过灰色关联分析方法计算顾客需求重要度，确定顾客需求与技术特性相关关系矩阵，利用 FMEA 修正技术特性重要度，既消除了数据获取的主观性和随意性，又尽量避免了产品优化过程中的质量缺陷和成本、资源浪费，使产品在提升顾客满意度的前提下实现质量优化。
（4）QFD 的质量屋构建过程是根据顾客需求发现产品或系统中存在的冲突，而TRIZ 则是根据发现的冲突，运用固有的技术方法解决冲突和问题。QFD 与 TRIZ 的集成应用实现了优势互补，将发现问题、分析问题和解决问题结合起来，推动产品创新设计与质量优化。
（5）本文将 X 公司的 A15 汽车安全气囊发生器作为研究和模型应用对象，通过灰色关联分析和 FMEA 将安全气囊发生器进行质量功能展开，发现产品设计与优化过程中的冲突和问题，并用 TRIZ 分析问题，提出相应的解决思路，以实现该类汽车安全气囊发生器的优化设计，为 X 公司和类似公司产品的质量优化提供借鉴。
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参考文献(略)