前言
橋梁是重要的公共交通設(shè)施，最重要的是必須滿足業(yè)主和使用者的正常運(yùn)營(yíng)和安全使用要求。一座橋梁的設(shè)計(jì)、施工和使用是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。傳統(tǒng)的橋梁設(shè)計(jì)階段的工作一般被分為幾個(gè)部分，并分別由不同的人員或者小組來(lái)完成結(jié)構(gòu)和各個(gè)部件的設(shè)計(jì);施工則是承包商的責(zé)任。
其主要問(wèn)題之一是各部件的設(shè)計(jì)者之間缺乏有效的交流。結(jié)果是導(dǎo)致設(shè)計(jì)的各子過(guò)程接口模糊，信息得不到傳遞或者被錯(cuò)誤地傳遞。某些顧客要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中被遺漏或篡改，比如，前一設(shè)計(jì)者的意圖沒(méi)有與后面的設(shè)計(jì)者很好地溝通而被后者無(wú)意破壞。質(zhì)量功能展開(kāi)(quality function deployment，簡(jiǎn)稱QFD)法是一種把顧客的需求引人設(shè)計(jì)過(guò)程的方法，可以有效地改善設(shè)計(jì)過(guò)程，可以極大地提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和降低成本、減少不必要的浪費(fèi)〔‘〕。本文將在對(duì)QFD方法分析的基礎(chǔ)上，探討其在橋梁工程，尤其是橋梁設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，以改善橋梁設(shè)計(jì)過(guò)程、更好地滿足業(yè)主和使用者的需求。在美國(guó)、歐洲乃至全世界都得到應(yīng)用。到目前為止，它主要應(yīng)用在機(jī)械、電子，在建行業(yè)也有應(yīng)用〔3I，但在橋梁工程中的應(yīng)用卻還沒(méi)有先例。
在1998年澳大利亞悉尼召開(kāi)的第四屆國(guó)際質(zhì)量功能展開(kāi)大會(huì)上，香港Y. K. Fung在論文中評(píng)價(jià)"QFD被認(rèn)為是一種最成功的能把顧客的需求變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的工具”。日本的吉澤在其論文中指出:"Q FD的特征之一是強(qiáng)調(diào)顧客的需求，并進(jìn)一步簡(jiǎn)化到明確的需求，其目的是使工程師從大量設(shè)計(jì)特性中優(yōu)化出一個(gè)解決方案:。因此，質(zhì)量功能展開(kāi)是一種理念，也是一種方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和質(zhì)量保證的方法論。
1質(zhì)f功能展開(kāi)(QFD)法
1. 1質(zhì)t功能展開(kāi)(QFD)法的概念質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)法在20世紀(jì)60年代廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。目前最早公開(kāi)發(fā)表的QFD方法是日本提出的，早在1972年第一次應(yīng)用于三菱重工的神戶造船廠閱。Yoji Akao將QFD定義為:針對(duì)滿足顧客而去發(fā)展設(shè)計(jì)品質(zhì)的一種方法，然后經(jīng)由生產(chǎn)接口將顧客需求轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)目標(biāo)與主要的品質(zhì)保證川。
從那之后，QFD方法在日本得以推廣，從80年代起，顧客需求圖1 QFD 4個(gè)階段的關(guān)系質(zhì)量功能展開(kāi)(QFD)法提供一個(gè)空白的矩陣(即
“質(zhì)量屋”，圖2)，將顧客的要求及其重要性填人矩陣左邊欄目里，同時(shí)把各方案的特性列在頂部欄目里，中心部分代表了要求和相應(yīng)方案之間的矩陣關(guān)系。重要性的度量(即加權(quán)因數(shù))則列在底部，圖右側(cè)列出了對(duì)競(jìng)爭(zhēng)方案的評(píng)估。圖2質(zhì)f且的結(jié)構(gòu)
1. 2功能展開(kāi)(QFD)法的主要內(nèi)容QFD是一套以顧客需求為導(dǎo)向的質(zhì)量管理系統(tǒng)[C5.61。其目的是創(chuàng)造更高的顧客滿意度。它在方案設(shè)計(jì)的初期階段就考慮到顧客對(duì)質(zhì)量的需求，并在方案設(shè)計(jì)與建設(shè)的各個(gè)階段都盡力確保這一需求得到實(shí)現(xiàn)。在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)用時(shí)，一套完整的 QFD系統(tǒng)可由4個(gè)階段組成(見(jiàn)圖1)。每一階段的產(chǎn)出(HOWs,
1. 3 QFD中常用的決策方法[(;QFD中常用的決策方法有簡(jiǎn)單加權(quán)法、歐氏距離法、主成分分析法。
簡(jiǎn)單加權(quán)法最常用，且比較簡(jiǎn)單，但顧客的需求與設(shè)計(jì)特性之間的關(guān)系值通常是人為給定的，在具體應(yīng)用中，很難說(shuō)清為什么要采用特定的權(quán)重值。歐氏距
離法是基于被挑選的備選方案應(yīng)當(dāng)距離最優(yōu)解決方案最近，并且距離最差解決方案最遠(yuǎn)的直觀原理。為了消除簡(jiǎn)單加權(quán)法各評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)性，可采用主成分分析法。
簡(jiǎn)單加權(quán)法比后兩種方法的公式要簡(jiǎn)單得多，但對(duì)于一個(gè)特定的決策問(wèn)題，選用哪種方法來(lái)解決的一個(gè)最有效的方法就是對(duì)同一問(wèn)題同時(shí)采用幾種方法，比較它們的結(jié)果，然后做出最終決策。
2 QFD方法在橋梁工程中的應(yīng)用
2. 1 QFD方法在橋梁工程中可能的應(yīng)用情況
從理論上講，QFD的方法論和形式可以有效地改善設(shè)計(jì)過(guò)程，以及設(shè)計(jì)一施工接口。首先，設(shè)計(jì)中存在的一個(gè)主要的問(wèn)題是信息缺乏和信息錯(cuò)誤。QFD是
一種顧客驅(qū)動(dòng)的方法，最顯著的特點(diǎn)是以顧客的要求為輸人，然后，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆椒ê痛胧┰谳敵鲋畜w現(xiàn)這些要求。這種方法使信息在設(shè)計(jì)各子過(guò)程中能夠被有效的傳遞。其次，QFD在其實(shí)施過(guò)程中，要求組建一個(gè)多學(xué)科、多部門(mén)人員組成的小組，在這個(gè)過(guò)程中，QFD為各部件的設(shè)計(jì)人員相互交流和協(xié)作提供了可操作的手段。
QFD的主要作用是將需求轉(zhuǎn)換為功能性或技術(shù)性要求，因此可以作為需求與要求之間的一個(gè)優(yōu)化或選擇連接工具，既可以應(yīng)用于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，也可以用于橋梁結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)和施工等。QFD方法在橋梁工程中可能的應(yīng)用如下:
(1)規(guī)劃:業(yè)主和使用者對(duì)橋梁和設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求;
(2)設(shè)計(jì):設(shè)計(jì)目標(biāo)和施工圖紙;
(3)施工計(jì)劃:施工圖紙和施工計(jì)劃;
(4)施工:施工計(jì)劃和施工階段。
2.2 QFD方法在橋梁工程中應(yīng)用的基本目標(biāo)
(1)確定業(yè)主和使用者的需求;
(2)將業(yè)主和使用者的需求轉(zhuǎn)換為橋梁的要求，先是功能方面的要求，然后是技術(shù)方面的要求;
(3)根據(jù)功能性和技術(shù)性的要求，對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化;
(4)在不同設(shè)計(jì)方案中進(jìn)行選擇。
2.3橋梁設(shè)計(jì)要求的優(yōu)先順序
在采用QFD方法對(duì)功能要求與業(yè)主和使用者需求的關(guān)系、技術(shù)要求與功能要求的關(guān)系以及設(shè)計(jì)方案與技術(shù)要求的關(guān)系進(jìn)行分析的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)遵循如下程序:
(1)確認(rèn)并列出“什么”和“如何”的因數(shù);
(2)對(duì)竺什么”進(jìn)行評(píng)估并列出優(yōu)先性或加權(quán)因數(shù);
(3)對(duì)“什么”與“如何”之間的相關(guān)性進(jìn)行評(píng)估;
(4)計(jì)算因數(shù):相關(guān)性乘以每個(gè)“如何”的加權(quán)因數(shù);
(5)標(biāo)準(zhǔn)化因數(shù):“相關(guān)性乘以每個(gè)“如何”的權(quán)”，用作下一階段每個(gè)“如何”的優(yōu)先因數(shù)或加權(quán)因數(shù)。
簡(jiǎn)言之，QFD方法就是須把需求(即“什么”)與設(shè)計(jì)要求(即“如何”)組建成一個(gè)矩陣，同時(shí)還要對(duì)需求的優(yōu)先順序、要求的優(yōu)先順序以及需求之間的相關(guān)性和設(shè)計(jì)要求之間的相關(guān)性進(jìn)行分析。在實(shí)際橋梁初步方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，為保證較好地控制變量，避免對(duì)次要因素投人過(guò)多的精力，應(yīng)僅限于針對(duì)少數(shù)關(guān)鍵需求和要求。在詳圖設(shè)計(jì)中，應(yīng)采取更為詳盡的應(yīng)用。為保證QFD方法的最佳利用，應(yīng)遵循針對(duì)各種類型的設(shè)計(jì)方案，采取不同的關(guān)鍵屬性和參數(shù)的原則。
3實(shí)例分析
某橋在初步方案設(shè)計(jì)時(shí)擬采用QFD方法對(duì)業(yè)主和使用者需求進(jìn)行分析，并把業(yè)主和使用者的需求轉(zhuǎn)變成橋梁的功能性和技術(shù)性要求。其分析步驟如下:
3.1對(duì)業(yè)主、使用者需求進(jìn)行分析，確定需求類屬性
和其優(yōu)先級(jí)別、相關(guān)性設(shè)計(jì)人員在對(duì)區(qū)域規(guī)劃、交通運(yùn)輸體系的規(guī)劃進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)業(yè)主與使用者的實(shí)際要求，并結(jié)合專家意見(jiàn)確定了需要在設(shè)計(jì)中控制實(shí)現(xiàn)的主要需求指標(biāo)為財(cái)務(wù)成本、功能性、環(huán)境成本、安全和美學(xué)要求等5個(gè)關(guān)鍵需求(即“什么，’)，并確定相互間關(guān)系和其優(yōu)先級(jí)別，如表1所示。僅采用簡(jiǎn)單加權(quán)法)。
3. 2確定橋梁主要功能類屬性及其相關(guān)性對(duì)橋梁建成后需要具備的功能屬性進(jìn)行分析，根據(jù)專家調(diào)查意見(jiàn)和業(yè)主、使用者要求確定了壽命周期財(cái)務(wù)成本、壽命周期功能性、壽命周期養(yǎng)護(hù)、壽命周期環(huán)境成本、安全、美學(xué)及舒適等6個(gè)主要功能屬性(即“如何”)并確定相互間關(guān)系，如表1所示。
3. 3計(jì)算確定功能類屬性優(yōu)先級(jí)別采用簡(jiǎn)單加權(quán)法、歐氏距離法、主成分分析法計(jì)算功能類屬性的優(yōu)先級(jí)別，如表1所示(為簡(jiǎn)化計(jì)算這里主要技術(shù)指標(biāo):
1.使用中或未來(lái)變化時(shí)的靈活性指標(biāo);
2.使用壽命指標(biāo);
3.結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件的功能指標(biāo);
4.耐久性指標(biāo);
5.環(huán)境指標(biāo);
6.可養(yǎng)護(hù)性及可維修性;
7.安全指標(biāo);
8.噪聲、防火、防撞等指標(biāo)。
3.4確定橋梁主要技術(shù)指標(biāo)類屬性和功能類屬性及
其相關(guān)性對(duì)實(shí)現(xiàn)橋梁功能屬性所需的主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，根據(jù)專家調(diào)查意見(jiàn)和業(yè)主、使用者要求確定了使用中或未來(lái)變化時(shí)的靈活性指標(biāo)、使用壽命指標(biāo)、結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件的功能指標(biāo)、耐久性指標(biāo)、環(huán)境指標(biāo)、可養(yǎng)護(hù)性及可維修性、安全指標(biāo)、噪聲防火防撞等指標(biāo)8個(gè)主要功能屬性(即“如何，’)并確定相互間關(guān)系，如表2所示。表2功能屬性及其優(yōu)先級(jí)別表1器求及其優(yōu)先級(jí)別
其中主要功能屬性為:1.壽命周期財(cái)務(wù)成本;
2.壽命周期功能性;
3.壽命周期養(yǎng)護(hù);
4.壽命周期環(huán)境成本;
5.安全;
6.美學(xué)及舒適。
3.5計(jì)算確定主要技術(shù)指標(biāo)類屬性優(yōu)先級(jí)別
采用簡(jiǎn)單加權(quán)法、歐氏距離法、主成分分析法等計(jì)算主要技術(shù)指標(biāo)類屬性的優(yōu)先級(jí)別，如表2所示(為簡(jiǎn)化計(jì)算這里僅采用簡(jiǎn)單加權(quán)法)。
3.6確定關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)
通過(guò)對(duì)前面計(jì)算得到的優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行比較，確定了橋梁設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)為結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件的功能指標(biāo)，同時(shí)也要優(yōu)先考慮結(jié)構(gòu)的可養(yǎng)護(hù)性及可維修性、安全指標(biāo)。
顯然，根據(jù)業(yè)主和使用者的需求，橋梁設(shè)計(jì)方案的財(cái)務(wù)成本和功能性是2個(gè)最重要的指標(biāo)。通過(guò)QFD分析可知，在橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要功能屬性中，壽命周期
財(cái)務(wù)成本和壽命周期功能性也是最重要的指標(biāo)，同時(shí)還要考慮壽命周期養(yǎng)護(hù)問(wèn)題，也就是說(shuō)必須在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)壽命周期養(yǎng)護(hù)方案也進(jìn)行設(shè)計(jì)。進(jìn)一步可以計(jì)算得到橋梁主要技術(shù)指標(biāo)間的優(yōu)先級(jí)別，其中結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件的功能指標(biāo)是最重要的指標(biāo)，必須在設(shè)計(jì)時(shí)首先滿足其要求。可養(yǎng)護(hù)性及可維護(hù)性、安全指標(biāo)也很重要，必須在滿足功能性指標(biāo)要求后優(yōu)先考慮。相比之下，噪聲、防火、防撞等指標(biāo)就顯得不太重要了。因此，通過(guò)應(yīng)用QFD方法可以為橋梁設(shè)計(jì)確定關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，避免把時(shí)間過(guò)多花在設(shè)計(jì)滿足一些業(yè)主和使用者不太關(guān)心的結(jié)構(gòu)指標(biāo)方面。
此外，計(jì)算得到的技術(shù)要求的優(yōu)先級(jí)別可以再次作為加權(quán)因數(shù)，用來(lái)在不同的設(shè)計(jì)方案之間根據(jù)業(yè)主和使用者的需求和要求進(jìn)行比較。更好地滿足業(yè)主和使用者的要求。
(3)技術(shù)要求的優(yōu)先級(jí)別可以再次作為加權(quán)因數(shù)，用來(lái)在不同的設(shè)計(jì)方案之間根據(jù)業(yè)主和使用者的需求和要求進(jìn)行比較。
(4)但在QFD方法應(yīng)用時(shí)，“如何”與“什么”之間的相關(guān)性目前主要靠專家意見(jiàn)確定，人為性很大，需要在以后的研究中尋求適當(dāng)方法進(jìn)一步改進(jìn)。
4結(jié)論
本文探討了QFD方法在橋梁工程中可能的應(yīng)用及在橋梁工程中的應(yīng)用步驟，并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行了分析驗(yàn)證。現(xiàn)結(jié)論如下:
(1)QFD方法可以用于橋梁的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工計(jì)劃和施工的分析和決策。
(2)QFD方法可以很方便地將業(yè)主和使用者的需求轉(zhuǎn)變成橋梁方案的功能屬性和主要技術(shù)指標(biāo)，確定橋梁設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，從而改進(jìn)橋梁設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
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