新產品研發(fā)項目中的質量管理活動
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時間、質量、成本是項目管理最關心的三個問題。關于產品質量，創(chuàng)立田口方法(TaguchiMethod)的田口玄一博士認為“所謂產品質量，是指產品上市后給社會造成的損失大小，但是由于功能本身造成的損失除外。”筆者認為，一方面，質量的概念不僅發(fā)生在產品上市之后，它還貫穿于整個產品研發(fā)過程中，在這個過程里，上游工序對下游工序的輸出，給下游工序帶來的損失大小即可理解為質量。損失意味著成本的增加，因此控制上游工序的質量，可以有效地控制整個項目的總成本。另一方面，為了縮短項目周期，項目實踐通常會采用大量的并行工程。但任何一項活動，在一定的技術條件下，總有其合理的執(zhí)行時間，并行工程并不能無限制地壓縮項目周期。因此，提高每一道工序的質量，提高開發(fā)一次成功率，能進一步地縮短研發(fā)周期。所以，在任何一個項目里，時間、成本、質量三者是捆綁在一起的，成功的質量管理是新產品研發(fā)項目管理成功的保證。
先期產品質量策劃及控制計劃(AdvantedProductQualilyPlanning&ControlPlan，
APQP)認為，產品質量主要由產品設計決定，因此將質量管理活動從生產階段提前到研發(fā)階段更為重要。本文將根據(jù)新產品研發(fā)項目的5個工作步驟，分別討論每個步驟應該開展的質量管理活動。
1新產品研發(fā)項目的5個工作步驟
新產品研發(fā)項目一般包含產品定義、產品設計、產品驗證、設計認可和產品發(fā)布5個工作步驟:
(1)“產品定義”的主要任務是明確新產品研發(fā)任務，即提出新產品概念并具體化？
(2)“產品設計”將新產品概念變?yōu)榧夹g方案，形成數(shù)模、圖樣等一系列技術文件。
(3)“設計驗證”則通過虛擬驗證和實物驗證手段，對技術方案進行驗證試驗，并出具試驗報告。
(4)“設計認可”根據(jù)試驗報告，審查技術方案是否合格并是否滿足最初的新產品概念要求，若滿足，則進入下一步驟，若不滿足，則要啟動設計變更流程，修改設計。
(5)“產品發(fā)布”指產品經(jīng)過設計認可程序，確認已滿足最初的新產品概念要求后，向生產、銷售部門發(fā)放必要的技術檔案。
2新產品研發(fā)項目中的質量管理活動
根據(jù)新產品研發(fā)項目中不同步驟的不同工作目的和內容，5個工作步驟分別有著不同的質量管理活動。
2.1第一步：產品定義
開發(fā)一款新產品，首先要弄清楚要開發(fā)一款什么樣的產品，即新產品概念。開發(fā)新產品的目的是要填補市場空白，攫取利潤，因此新產品概念必須來自于市場，來自于顧客的需求。了解市場和顧客的手段就是市場調研，比如“顧客的聲音”(VoiceofCustomer，VOC)。市場調研活動至少要能夠回答以下3個問題：一是顧客的功能需求和心理需求是什么，二是如何與現(xiàn)有的競爭產品形成差異，三是市場未來預期可以接受的產品價位是多少。這3個問題的答案多數(shù)情況下是不精確的定性描述，必須轉化為工程技術“語言”，才能指導工程師開展設計工作。這個轉化活動稱之為目標設定(TargetSetting)。而科學地完成這項轉化的質量管理活動是“質量功能展開”(QualityFunctionDeployment，
QFD)。QFD實際上就是將市場反饋的3個定性答案，通過層次分析法(AnalyticHierarchyProcess，AHP)，層層分解為產品特性、部件特性、過程特性和生產特性。QFD的簡略示意如圖2所示。但作為產品定義，目前只需要分解到部件特性就可以了。例如顧客希望他的汽車起步要快，那么“翻譯”成產品特性就是汽車動力性要好，再往部件一級“翻譯”就是需要一臺低速大扭矩的發(fā)動機。
但是顧客的需求是多種多樣的，并不是每樣需求對顧客都同等重要，因此需要使用KANO模型對顧客的需求進行區(qū)分。KANO模型將顧客需求分為基本型需求、期望型需求和興奮型需求3種。
基本型需求是顧客要求產品“必須有”的屬性或功能。當需求不滿足時，顧客很不滿意；當需求滿足時，顧客就無所謂滿意不滿意了。期望型需求指顧客希望得到的，但不是必須的需求。這類需求的滿足和顧客的滿意度基本呈線性正相關關系。
興奮型需求指產品具備一些完全出乎顧客意料，能使顧客產生驚喜的屬性或功能。當這類需求不滿足時，顧客無所謂，但如果滿足時，顧客的滿意度將會得到極大的提高。
根據(jù)這3個類型，不同的顧客需求被賦予不同的權重，其中基本型需求應該被賦予最高的權重，興奮性需求次之，期望型需求最低。KANO模型為QFD將顧客需求向產品特性轉化提供了權重輸入。
通過QFD和KANO模型可準確地解讀顧客需求，但新產品又該如何與其他競爭產品形成差異化呢?這個問題的答案很難通過一個簡單的產品市場定位和目標客戶定位來進行描述。大量滿足顧客的期望型需求和興奮型需求固然可以領先于競爭產品，但在成本約束下，新產品不可能為了形成產品差異，無限制地滿足顧客的這兩類需求。對標分析(Benchmarking)則可以量化地解答這個問題。對標分析指對新產品的競爭產品進行各種功能、性能試驗，甚至拆借和測量，以了解競爭產品所處的技術狀態(tài)，包括結構形式和技術參數(shù)。比如前面舉到的例子，顧客需要一臺低速大扭矩的發(fā)動機，那么如何設定轉速和該轉速下的扭矩輸出才合適呢？通過調查競爭產品的現(xiàn)狀，結合部件特性的權重，為權重高的部件設定優(yōu)于競爭產品的技術方案，對權重低的部件則設定和競爭產品持平甚至略低于競爭產品的技術方案，這樣新產品和競爭產品之間就可以形成差異了。
這時，另一個問題又出現(xiàn)了——新產品按照QFD提出的方向，參考對標分析的結果，提出了能夠準確滿足市場需求，并有別于競爭產品的技術方案，但最后這個新產品有可能突破了既定的成本約束，或者說，新產品能否在滿足顧客部分需求就能贏得市場的前提下，適當?shù)叵鳒p某些功能，降低成本，增加利潤？這時項目應該導入“
價值工程”(ValueEngineering，VE)來進行成本分解和控制。價值工程從生產、工藝、包裝、物流、材料、精度等多種角度對技術方案展開功能成本分析。QFD得出的產品特性權重和部件特性權重，為價值工程的成本分解提供了依據(jù)。為了保證新產品最終能滿足顧客的需求，那些權重更高的產品特性和部件特性將會被分配更多的成本預算。
上述的討論說明，新產品定義是一個非常嚴謹?shù)倪^程，有效的產品定義是新產品質量保證的前提。這一步驟的質量管理活動的核心是提高市場調研結果向產品定義轉化的準確度。
2.2第二步：產品設計
第二步的工作是根據(jù)產品定義開展詳細的產品設計。此時項目關注的重點不再是設計一個什么樣的產品，而是怎樣設計才能實現(xiàn)產品定義的功能，以及怎樣設計才能提高產品的
可靠性。因此有必要在設計過程中應用穩(wěn)健性設計方法——田口方法。
田口方法可以用圖4進行簡要說明。x是輸入?yún)?shù)，y是輸出結果，m是y的目標值，△x是x的波動范圍，△y是y受Δx影響后的輸出波動范圍。從圖4可以看出，當將系統(tǒng)的輸入?yún)?shù)設為x1時，y可以達到目標值m。當輸入?yún)?shù)設為x2時，即使z的波動范圍△x不變，y的波動范圍會比輸人參數(shù)設為x1時要小，因此在設定系統(tǒng)參數(shù)時，為了保證輸出結果的穩(wěn)定，會選擇使用參數(shù)x2。但輸入?yún)?shù)設為x2時，y偏離了目標值m，如果能找到一個與y成線形負相關的因素z，設定為z2，就可以將y值調整回m。
以汽車電動車窗升降按鈕為例。電動按鈕中有一個觸頭彈簧，當顧客撥起或按下按鈕，即開關閉合時，觸頭間需要保持足夠的接觸壓力。穩(wěn)定而適度的壓力決定了按鈕的有效性，而壓力又取決于彈簧的結構形式、尺寸和材料等。根據(jù)田口方法的3個設計階段，假定在最初的系統(tǒng)設計階段，工程師選用了平列雙扭轉彈簧方案，那么彈簧的尺寸、材料、旋轉角度等參數(shù)有多種的組合可達到系統(tǒng)要求的壓力。此時工程師需要開展田口方法的第2階段工作——參數(shù)設計。工程師首先建立彈簧的壓力特性模型，然后用正交試驗設計方法，對所有參數(shù)組合進行挑選和計算，最終選用輸出壓力最穩(wěn)定的一組參數(shù)。
但如果設計電動按鈕的目的是為了保證車窗升降的穩(wěn)定性，而車窗升降的穩(wěn)定性不僅和按鈕觸頭的接觸穩(wěn)定性有關，還和玻璃導軌對車窗升降阻力的穩(wěn)定性有關？這時就要開展田口方法的第3階段工作——容差設計，即決定提高按鈕觸頭的穩(wěn)定性還是提高玻璃導軌的穩(wěn)定性，哪種方案對于保證車窗升降穩(wěn)定性的成本更低．又或者兩者都需要提高，并接受這種穩(wěn)定性提高所帶來的成本提高。
正如車窗升降的穩(wěn)定性不僅和按鈕觸頭相關，還和玻璃導軌相關一樣，一個產品，特別是如汽車一般的復雜機電一體化，托品，產品在使用過程中出現(xiàn)故障的原因是多種多樣的，甚至是多個誘因同時并發(fā)所造成的，如果能在設計過程中對這些故障和原因做出預測，并在設計中加以防范和改善，則可以進一步提高產品的可靠性。這種預防設計缺陷的質量管理活動有“設計潛在失效模式及后果分析”(DesignFailureModeandEffectsAnalysis，D
FMEA)和“故障樹分析”(FaulfTreeAnalysis，F(xiàn)TA)。
DFMEA重在分析影響產品故障的后果和原因，然后提出改進措施防止故障出現(xiàn)。FTA則重在分析造成產品故障的各種原因，以及各種原因間的層次、邏輯和組合關系，最終確定造成產品故障(即FTA中的頂事件)的最根本原因(即FTA中的底事件)。
DFMEA和FTA結合使用有利于預防設計缺陷，提高設計質量。工程師可以在開始產品設計之前事先預測產品在使用過程中可能會出現(xiàn)的故障，即失效模式，或者借鑒競爭產品已發(fā)生的故障，然后用FTA找出各種故障的底事件或底事件組合，再用DFMEA對各種底事件進行成因分析，提出預防、糾正措施并實施在設計中。
可以說，田口方法側重在設計過程中最大化地提高設計方案的穩(wěn)定性。而DFMEA和FTA則重在預防設計方案變?yōu)楝F(xiàn)實后可能出現(xiàn)的故障，反過來指導設計。
2.3第三步：設計驗證
完成設計后，就進入了對設計方案進行驗證的環(huán)節(jié)。設計驗證本身就是一項質量管理活動，它通過量產前的試驗，模擬量產后的實際使用情況，觸發(fā)產品可能發(fā)生的問題，讓工程師有機會在量產前進行產品改良，進一步提高產品的可靠性。
設計驗證包括虛擬驗證和實物驗證兩種方式。虛擬驗證包括“電子數(shù)字樣機”(DigitalMockup，DMU)分析和“計算機輔助分析”(ComputerAidedEvaluation，CAE)兩類。DMU分析可用于動靜態(tài)干涉、裝配可行性、工具可達性、人機關系等一系列物理性的檢查。CAE分析則更多進行剛度、強度、模態(tài)、流體、力學等性能方面的檢查。但很多試驗項目是無法或很難用虛擬手段進行模擬的，因此還需要開展實物驗證。實物驗證分為部件臺架試驗和產品整機試驗。在設計過程中強調質量管理活動的目的就是為了減少實物驗證的數(shù)量。比如驗證汽車產品可靠性的綜合耐久試驗，完成一輪試驗一般需要耗費2～3個月的時間，而且一臺樣車的制造成本，僅物料就有可能是該車型量產售價的5～6倍，由此可見，盡可能地將質量問題解決在產品物理樣機生產之前，將會大大縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。值得一提的是，如果采用正交試驗法安排驗證計劃，將可以有效地縮短驗證周期和降低驗證成本：
產品驗證中所發(fā)現(xiàn)的問題，都可以根據(jù)此前FTA的解析結果，快速完成原因“定位”和迅速提出改進措施，然后更新1)FMEA文件，為后續(xù)產品的設計積累經(jīng)驗。
新產品研發(fā)項目走到這一步，也意味著新產品已經(jīng)定型，產品質量已基本確定，設計驗證只不過是對設計結果進行查漏補缺的手段而已。所以。每一個新產品研發(fā)項目都應該將質量管理的重心放到設計驗證之前，靠設計贏得質量。
2.4第四步：設計認可
設計認可本身也是一項質量管理活動，而且是新產品研發(fā)項目中最后一道質量管理活動。它的目的就是通過一套科學的程序，對產品的設計質量進行最后把關？設計認可不僅審查設計方案是否滿足設計任務書上的技術要求，還審查基于設計方案生產出來的產品能否滿足產品定義中的顧客需求。這套程序表面上看似乎只是一種形式，但它卻對產品的質量把關起到了至關重要的作用，它就像一道閥門，如果嚴格執(zhí)行檢查，那么哪怕有任何一點達不到產品定義的缺陷，都會被勒令修改設計，重新經(jīng)歷一遍前面提到的第二、三步驟。
2.5第五步：產品發(fā)布
設計認可通過后，就可以發(fā)布設計成果了。研發(fā)部門根據(jù)生產部門和銷售部門的需要，將必要的技術檔案如圖樣、技術要求、認可報告、技術說明等，一起整理打包發(fā)給生產部門和銷售部門，新產品研發(fā)項目結束。
3結語
質量管理作為項目管理幾大知識領域中的一個重要組成部分，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)形成了成熟的理論體系和方法、工具。如果能在新產品研發(fā)項目中有意識地加強使用這些方法和工具，將有利于縮短項目周期和降低項目成本。但是這些方法和工具只有被廣大的工程技術人員熟練掌握和應用才能顯示出它們對項目強大的促進作用。另外，只有符合市場需求的產品才是“合格”的產品，因此質量管理并不是一種純粹的事后檢查活動，而是在新產品定義之初就開始介入的行為。這種對質量“合格”的理解，要求企業(yè)具備尊重市場、尊重顧客需求的意識，愿意為產品定義投入更多的時間和成本。準確、清晰、具體的產品定義是新產品研發(fā)項目成功的前提。同時也要求企業(yè)學會使用穩(wěn)健性設計方法和設計缺陷預防手段來提高設計的成功率，用設計驗證方法和設計認可程序來保證設計的成功率。最后，質量管理還應該是一種企業(yè)文化，只有企業(yè)內不同的業(yè)務部門都樂于參與研發(fā)項目的質量管理活動，才能有效地提高產品研發(fā)的質量水平。