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)營和安全使用要求。一座橋梁的設(shè)計、施工和使用是一個復(fù)雜的過程。傳統(tǒng)的橋梁設(shè)計階段的工作一般被分為幾個部分，并分別由不同的人員或者小組來完成結(jié)構(gòu)和各個部件的設(shè)計;施工則是承包商的責(zé)任。
其主要問題之一是各部件的設(shè)計者之間缺乏有效的交流。結(jié)果是導(dǎo)致設(shè)計的各子過程接口模糊，信息得不到傳遞或者被錯誤地傳遞。某些顧客要求在設(shè)計過程中被遺漏或篡改，比如，前一設(shè)計者的意圖沒有與后面的設(shè)計者很好地溝通而被后者無意破壞。質(zhì)量功能展開(quality function deployment，簡稱QFD)法是一種把顧客的需求引人設(shè)計過程的方法，可以有效地改善設(shè)計過程，可以極大地提高設(shè)計的質(zhì)量和降低成本、減少不必要的浪費(fèi)〔‘〕。本文將在對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)計中的應(yīng)用，以改善橋梁設(shè)計過程、更好地滿足業(yè)主和使用者的需求。在美國、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)用卻還沒有先例。
在1998年澳大利亞悉尼召開的第四屆國際質(zhì)量功能展開大會上，香港Y. K. Fung在論文中評價"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)一步簡化到明確的需求，其目的是使工程師從大量設(shè)計特性中優(yōu)化出一個解決方案:。因此，質(zhì)量功能展開是一種理念，也是一種方案設(shè)計、產(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量保證的方法論。
1質(zhì)f功能展開(QFD)法
1. 1質(zhì)t功能展開(QFD)法的概念質(zhì)量功能展開(QFD)法在20世紀(jì)60年代廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)。目前最早公開發(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:針對滿足顧客而去發(fā)展設(shè)計品質(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個階段的關(guān)系質(zhì)量功能展開(QFD)法提供一個空白的矩陣(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)列出了對競爭方案的評估。圖2質(zhì)f且的結(jié)構(gòu)
1. 2功能展開(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)計的初期階段就考慮到顧客對質(zhì)量的需求，并在方案設(shè)計與建設(shè)的各個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)計中應(yīng)用時，一套完整的 QFD系統(tǒng)可由4個階段組成(見圖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單加權(quán)法、歐氏距離法、主成分分析法。
簡單加權(quán)法最常用，且比較簡單，但顧客的需求與設(shè)計特性之間的關(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。為了消除簡單加權(quán)法各評價指標(biāo)的相關(guān)性，可采用主成分分析法。
簡單加權(quán)法比后兩種方法的公式要簡單得多，但對于一個特定的決策問題，選用哪種方法來解決的一個最有效的方法就是對同一問題同時采用幾種方法，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)計過程，以及設(shè)計一施工接口。首先，設(shè)計中存在的一個主要的問題是信息缺乏和信息錯誤。QFD是
一種顧客驅(qū)動的方法，最顯著的特點(diǎn)是以顧客的要求為輸人，然后，通過適當(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)計各子過程中能夠被有效的傳遞。其次，QFD在其實(shí)施過程中，要求組建一個多學(xué)科、多部門人員組成的小組，在這個過程中，QFD為各部件的設(shè)計人員相互交流和協(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優(yōu)化或選擇連接工具，既可以應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)，也可以用于橋梁結(jié)構(gòu)物的設(shè)計和施工等。QFD方法在橋梁工程中可能的應(yīng)用如下:
(1)規(guī)劃:業(yè)主和使用者對橋梁和設(shè)計目標(biāo)的要求;
(2)設(shè)計:設(shè)計目標(biāo)和施工圖紙;
(3)施工計劃:施工圖紙和施工計劃;
(4)施工:施工計劃和施工階段。
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，對技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化;
(4)在不同設(shè)計方案中進(jìn)行選擇。
2.3橋梁設(shè)計要求的優(yōu)先順序
在采用QFD方法對功能要求與業(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)計方案與技術(shù)要求的關(guān)系進(jìn)行分析的時候，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)對竺什么”進(jìn)行評估并列出優(yōu)先性或加權(quán)因數(shù);
(3)對“什么”與“如何”之間的相關(guān)性進(jìn)行評估;
(4)計算因數(shù):相關(guān)性乘以每個“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“如何”的權(quán)”，用作下一階段每個“如何”的優(yōu)先因數(shù)或加權(quán)因數(shù)。
簡言之，QFD方法就是須把需求(即“什么”)與設(shè)計要求(即“如何”)組建成一個矩陣，同時還要對需求的優(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)計過程中，為保證較好地控制變量，避免對次要因素投人過多的精力，應(yīng)僅限于針對少數(shù)關(guān)鍵需求和要求。在詳圖設(shè)計中，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)遵循針對各種類型的設(shè)計方案，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)計時擬采用QFD方法對業(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)先級別、相關(guān)性設(shè)計人員在對區(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)合專家意見確定了需要在設(shè)計中控制實(shí)現(xiàn)的主要需求指標(biāo)為財務(wù)成本、功能性、環(huán)境成本、安全和美學(xué)要求等5個關(guān)鍵需求(即“什么，’)，并確定相互間關(guān)系和其優(yōu)先級別，如表1所示。僅采用簡單加權(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)查意見和業(yè)主、使用者要求確定了壽命周期財務(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計算確定功能類屬性優(yōu)先級別采用簡單加權(quán)法、歐氏距離法、主成分分析法計算功能類屬性的優(yōu)先級別，如表1所示(為簡化計算這里主要技術(shù)指標(biāo):
1.使用中或未來變化時的靈活性指標(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)查意見和業(yè)主、使用者要求確定了使用中或未來變化時的靈活性指標(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)先級別表1器求及其優(yōu)先級別
其中主要功能屬性為:1.壽命周期財務(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計算確定主要技術(shù)指標(biāo)類屬性優(yōu)先級別
采用簡單加權(quán)法、歐氏距離法、主成分分析法等計算主要技術(shù)指標(biāo)類屬性的優(yōu)先級別，如表2所示(為簡化計算這里僅采用簡單加權(quán)法)。
3.6確定關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)
通過對前面計算得到的優(yōu)先級別進(jìn)行比較，確定了橋梁設(shè)計中最關(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)計方案的財務(wù)成本和功能性是2個最重要的指標(biāo)。通過QFD分析可知，在橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要功能屬性中，壽命周期
財務(wù)成本和壽命周期功能性也是最重要的指標(biāo)，同時還要考慮壽命周期養(yǎng)護(hù)問題，也就是說必須在設(shè)計時對壽命周期養(yǎng)護(hù)方案也進(jìn)行設(shè)計。進(jìn)一步可以計算得到橋梁主要技術(shù)指標(biāo)間的優(yōu)先級別，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)計時首先滿足其要求?？绅B(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，通過應(yīng)用QFD方法可以為橋梁設(shè)計確定關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，避免把時間過多花在設(shè)計滿足一些業(yè)主和使用者不太關(guān)心的結(jié)構(gòu)指標(biāo)方面。
此外，計算得到的技術(shù)要求的優(yōu)先級別可以再次作為加權(quán)因數(shù)，用來在不同的設(shè)計方案之間根據(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)先級別可以再次作為加權(quán)因數(shù)，用來在不同的設(shè)計方案之間根據(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，“如何”與“什么”之間的相關(guān)性目前主要靠專家意見確定，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，并通過實(shí)例進(jìn)行了分析驗(yàn)證?，F(xiàn)結(jié)論如下:
(1)QFD方法可以用于橋梁的規(guī)劃、設(shè)計、施工計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)計中的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，從而改進(jìn)橋梁設(shè)計的質(zhì)量。
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