基于dematel-anp的质量屋中产品功能需求重要度分析-邱华清.pdf

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1、第22卷第6期2017年12月工业工程与管理Industrial Engineering and ManagementV0122 No6Dec2017文章编号：10075429(2017)06001510 DOI：1019495jcnki10075429201706003基于DEMATELANP的质量屋中产品功能需求重要度分析邱华清，耿秀丽(上海理工大学管理学院，上海200093)摘要：采用质量功能展开(Quality Function Deployment，QFD)将顾客需求转化为功能需求过程中，为综合考虑顾客需求自相关关系和功能需求自相关关系，构建了基于网络分析法(Analytic Net

2、work Process，ANP)的QFD模型。采用三角模糊数处理QFD中的语义评价信息。采用模糊决策试验与实验评估法获取顾客需求自相关矩阵和功能需求自相关矩阵；利用对数最小二乘法求解模糊两两比较矩阵获取顾客需求重要度；然后建立ANP-QFD模型计算功能需求初始重要度。基于技术竞争性模糊评估信息，采用熵值法对初始重要度进行修正，计算功能需求的最终重要度。最后以某装载机功能需求重要度计算为例，验证了所提方法的有效性。关键词：质量功能展开；自相关关系；决策试验与实验评估法；网络分析法中图分类号：TH24；N94 文献标识码：AAnalysis of Product Function Require

3、ments Importance Degrees inHouse of Quality Based on DEMATEL-ANPQIU Hua-qingGENG Xiu-li(Business School，University of Shanghai for Scienceand Technology，Shanghai 200093，China)Abstract： In order to comprehensively consider the self_correlation among customerrequirements(CRs)and the self-correlation a

4、mong function requirements(FRs)when the QualityFunction Deployment(QFD)was employed to translate CRs into FRs，the QFD model based onAnalytic Network Process(ANP)was establishedTriangular fuzzy number was applied to dealwith the 1inguistic estimation information in QFDFuzzy Decision Making Trial and

5、EvaluationLaboratory(DEMATEL)was provided to obtain the self-correlation matrix of CRs and FRsrespectivelyLogarithmic Least Squares Method(LLSM)was used to calculate the pairwisecomparison matrices to acquire the CRs importance degreesThen the ANP-QFD model wasestablished to calculate the initial FR

6、s importance degreesThe entropy was applied to modify theinitial FRs importance degrees and calculate the final FRs importance degrees based on thetechnical competitive fuzzy evaluation informationFinally，an example of analyzing the FRsimportance degrees of a loader was given out to demonstrate the

7、effectiveness of the proposedapproach收稿日期：20170616；修回日期：20170629基金项目：国家自然科学基金资助项目(71301104，71271138)；高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(20133120120002)；上海市教育委员会科研创新项目(14YZ088)；上海市一流学科项目资助(S1201YLXK)；沪江基金资助项目(A14006)作者简介：邱华清(1992一)，山东泰安人，硕士研究生，主要研究方向为管理科学与工程等，E-mail：qhq_sunny163com。耿秀丽(联系人)，副教授，E-mail：xiuliforever1

8、63tom。一15万方数据第22卷 邱华清，等：基于DEMATEL-ANP的质量屋中产品功能需求重要度分析Key words：quality function deployment；evaluation laboratory；analytic network process1 引言随着科学技术的发展和消费意识的增强，如何有效地满足日益多样化、个性化的顾客需求成为产品开发的主要关注点。QFD作为一种顾客需求驱动的产品规划方法，其核心是在获取和分析顾客需求的基础上，通过质量屋(House of Quality，HOQ)将顾客需求转化为功能需求。HOQ的准确构建是QFD方法第一阶段的主要过程，HOQ

9、的关键输入包括顾客需求和功能需求信息、技术竞争性评估信息、顾客需求与功能需求的关联关系信息、功能需求自相关信息1。文献2-1考虑了功能需求间对称的自相关关系计算功能需求重要度，但功能需求间的关系是非对称的。文献3提出了确定功能需求自相关关系的系统分析方法，而通过专家评估确定功能需求自相关因子的方法主观性强。文献4采用比例标度法确定功能需求自相关强度，该方法随意性大，易产生较大偏差。文献E5采用DEMATEL分析顾客需求自相关关系，而在产品规划过程中，顾客需求自相关关系和功能需求自相关关系是同时存在的，且均是非对称的。传统HOQ多采用矩阵运算的方法计算功能需求重要度睁8l，缺少系统的建模方法。A

10、NP充分考虑了系统内各因素的相互影响关系，能对QFD进行精确的分析。文献9基于ANP-QFD模型将顾客需求转化为功能需求，但采用1-9标度法来评价质量屋中的各部分关系偏差较大。文献10建立了模糊ANP-QFD模型计算功能需求重要度，但其认为顾客需求与功能需求各自的自相关关系是对称的，在实际中该关系通常是非对称的。基于ANP-QFD方法计算功能需求重要度，综合考虑了顾客需求重要度、顾客需求与功能需求间的关联关系及各自的自相关关系，能对QFD中的各关系进行综合建模。考虑到专家倾向于采用语义评价术语对HOQ中的信息进行评估，将模糊理论引入QFD更符合实际决策情境中的模糊和不确定性。基于ANP框架的Q

11、FD模型建立以后，ANP矩阵的构建成为计算功能需求重要度的首要问题。ANP矩阵包括四部分：顾客需求重要度向量、顾客需求与功能需求间的关联关系矩阵、顾客需求自相关矩阵以及功能需求自相关矩阵。针对顾客需求和一1 6一功能需求各自的自相关矩阵，传统主观直接评价方法认为其相关关系是对称的，忽视了顾客需求和功能需求各自的自相关关系是非对称的问题，也无法分析因素间的间接影响关系。决策试验与实验评估法(Decision Making Trial and EvaluationLaboratory，DEMATEL)是一种运用图论与矩阵工具分析元素间逻辑关系的方法，可以直观地表示出各因素间关系的强弱和影响与被影响

12、的关系。文献11采用DEMATEL对系统因素的影响关系进行分析，并根据分析结果确定各因素的重要度排序。文献12137采用DEMATEL分析因素间的因果关系并对其进行因果分类。文献14将区间二型模糊集合与DEMATEL相结合，用于分析模糊环境下各因素间的因果关系。DEMATEL既可以分析各因素问的因果关系，且直接关系矩阵经计算即可得出总关系矩阵，计算结果更加客观，可以作为获取顾客需求自相关矩阵和功能需求自相关矩阵的方法。针对顾客需求重要度向量，传统方法是专家给出因素间的模糊两两比较矩阵并对其进行求解。针对模糊两两比较矩阵的求解问题，文献15通过口割集法和扩展原理计算模糊权重。文献16采用修正的对

13、数最小二乘法(Logarithmic Least Squares Method，UShD对顾客需求排序问题中的模糊两两比较矩阵进行求解。I J剐是个非线性优化模型，能够充分利用模糊两两比较矩阵的信息，计算方法相对简捷。本文采用模糊DEMATEL计算顾客需求自相关矩阵和功能需求自相关矩阵；采用LLSM对模糊两两比较矩阵进行求解得出顾客需求重要度；专家通过语义评价给出顾客需求和功能需求间的关联关系矩阵；然后建立姗QFD模型计算功能需求初始重要度。技术竞争性评估信息作为HOQ的关键输信皂之一，基于竞争性评估对功能需求重要度进行修正是十分必要的。本文基于技术竞争性模糊评估信息，采用熵值法对功能需求初始

14、重要度进行修正，计算功能需求的最终重要度。最后以某机械厂装载机功能需求重要度计算为例，验证了所提方法的有效性。2研究框架本文所提出的基于DEMATEL-ANP的功能需求重要度确定方法如图1所示。具体步骤如下：(1)专家采用语义评价术语对HOQ中的各关万方数据工业工程与管理 第6期系进行评估，采用三角模糊数处理专家评价信息。针对产品设计目标，专家给出顾客需求重要性模糊两两比较矩阵；采用LLSM求解模糊两两比较矩阵的模糊权重向量，得出模糊的顾客需求重要度。(2)专家对顾客需求和功能需求间的关联关系进行语义评估，获取顾客需求和功能需求间的模糊关联关系矩阵。(3)专家依次对顾客需求和功能需求的自相关关

15、系进行语义评估，分别获取顾客需求和产品功能需求的模糊初始直接关系矩阵；采用模糊DEMATEL计算顾客需求自相关矩阵和功能需求自相关矩阵。(4)将采用三角模糊数表达的关系信息进行反模糊化，得出顾客需求重要度向量、顾客需求与功能需求的关联关系矩阵、顾客需求自相关矩阵及功能需求自相关矩阵，基于ANP-QFD方法计算功能需求初始重要度。(5)专家对各功能需求进行技术竞争性评估，将模糊评估信息反模糊化后采用熵值法对功能需求初始重要度进行修正，计算功能需求的最终重要度。顾客需求初始直接关系矩阵飞乩功能需求初始l直接关系矩阵l飞EL功能需求自相关矩阵功能需求顾客需求关联关系矩阵，专家给出顾客需求的重要性模糊

16、两两比较矩阵土垒塑功能需求初始重要度二二工匦功能需求最终重要度图1本文研究思路3 基于模糊DEMA7mL和ANP的功能需求初始重要度计算31基于模糊DEMATEL计算顾客需求和功能需求各自的自相关矩阵假设通过市场调研和顾客访谈所获取的顾客需求为CNi(i一1，2，3，m)，功能需求为FRi(i一1，2，3，行)，由专家E(志一1，2，3，P)采用语义评价术语对顾客需求自相关关系和功能需求自相关关系进行评价，采用三角模糊数对专家给出的语义评价信息进行处理。以顾客需求为例，基于模糊DEMATEL方法计算顾客需求自相关矩阵的步骤如下所示，采用同样方法可得出功能需求的自相关矩阵。步骤一专家对顾客需求间

17、的影响关系进行评价，Z表示由专家E。评价得到的模糊初始直接关系矩阵，即：。Z2m：O其中，z：一(恐，或，砖)表示顾客需求CN，对CN。的影响强度，且主对角线上：的值恒为(o，0，o)。步骤二计算规范化的模糊初始直接关系矩阵X。设，为直接关系矩阵Z各行元素2。：一(恐，或，砖)右端值“：之和的最大值，规范化的初始直接关系矩阵文t一：。，即：一max(“：) (2)：一警一(箬乒等) (3)步骤三计算模糊的直接关系矩阵X。采用算术平均法计算模糊初始直接关系矩阵的群决策值。i一，。，。一壹：，。一(乙，凰，“口)。x一o(x 1x 2X。) (4)步骤四 计算模糊的总关系矩阵Y一多。mn，；。一(

18、z7。，97。，“7。)。为计算模糊总关系矩阵哥，需要提前保证limi”一0，i”一岁。根据文献10，将X”分解为三个矩阵：X尹一tr-1，霹一Egr7，研一“。以XF一瑶为例，通过证明limXF一0得出lim(I+Xz+X+淞)一(卜一K)，从而得出矩阵z7。一X，(卜一X，)。1 7一魂：魂。魂；魂lfZ茸相关矩阵万方数据第22卷 邱华清，等：基于DEMATEL-ANP的质量屋中产品功能需求重要度分析同理得出：97。一鼍(卜一Xg)，Eu7。一X。(卜一Xu)。模糊总关系矩阵y为Ylim(X+X 2+X”)一X(JX)_1 (5)通过DEMATEL得到的总关系矩阵是由三角模糊数进行表达，需

19、要反模糊化为精确数值，反模糊化后的顾客需求总关系矩阵为yEy。洲“。文献-17提出了基于模糊概率和期望值的反模糊化方法，三角模糊数硼一(z，g，“)的反模糊化公式为1叫一专(z+49+“) (6)步骤五计算标准化的顾客需求总关系矩阵y，一Ey7。洲”，即：Y7。一L (7)g 2一 L，Y。i=132 基于模糊ANP-QFD计算功能需求初始重要度QFD与ANP相结合能够同时考虑到顾客需求与功能需求的关联关系以及两者内部的自相关关A一l(口11f，口llg，口11。)；(口袅1f，口袅19，口袅l。)系，着眼于顾客满意度和各因素间的影响关系两个层面计算产品功能需求重要度。ANP-QFD模型所对应

20、的矩阵表示如下：G CN FRG f 0 0 0 1wCN W】W3 0 )】 3职【o w2肌J其中：W。表示顾客需求重要度向量；W。表示顾客需求与功能需求间的关联关系矩阵；W。、玑分别表示顾客需求自相关矩阵和功能需求自相关关系矩阵。专家B采用语义评价术语对QFD中的各部分关系进行评估，采用三角模糊数对评价结果进行处理。基于ANP-QFD方法计算产品功能需求重要度的具体步骤如下。步骤一假设顾客需求间不存在自相关关系，针对产品设计目标，建立顾客需求重要度模糊两两比较矩阵，计算顾客需求重要度向量W。假设口：一(口刍，口k，口：。)表示专家E给出的顾客需求CN，相比于CN。的重要性程度，则由专家E

21、评价得到的顾客需求重要性模糊两两矩阵A6一口：表示如下：(口i2f，ni29，口2。)1：(a砣k，口，a池k)其中，s时，(azt,aag，ast u)一(去，石1，去)；s2时，(n。，a。g，n。)一(1，1，1)。采用LLSM计算模糊两两比较矩阵A的模糊权重向量D，D一(讲，dl，兹)T=(旄，矗匕，斫。)，(d乞，dk锯，d乞)，(以，磙，dL)T。模糊LLSM的优化模型如下：MinJ一(1以：一ln施一lnd：t)2+(1nd釜一ln4一l以铅)2+(1n矗乞一1n彩一lndL)2)(10)st戤+d乞1以+d：1壤一11R一(口“，口碟，n，。)(at“，ak。愕，at。)：1(

22、9)：(磁+以)一2j0o表示CNi为原因因素，DiRO，属于原因因素。其中灵活高效(CN。)的原因度最高，对动力强劲(CNl)、易操控(CN。)、低能耗(CN6)三个因素均有影响。同理，从图3中可以看出，发动机额定功率(FR，)、最大崛起力(FRz)、最大卸载高度(FRt)、变速操纵方式(FR，)、服务完成效率(FR，。)、尾气排放标准(FR。)的原因度D一尺o，属于原因因素。其中，发动机额定功率(FR。)原因度最高，对最大崛起力(FRz)和节能方案(FR。，)均有影响。采用DEMATEL方法计算顾客需求和功能需求各自的自相关矩阵，能直观地看出顾客需求和功能需求内部的间接影响关系，提高专家决

23、策的准确性和客观性。为了进一步表明本文所提方法的有效性，将由几种不同方法计算得到的功能需求重要度进行了对比如图4所示。其中，Mo表示采用本文方法计算得到的功能需求重要度；M。表示未考虑顾客需求和功能需求各自的自相关关系，采用传统QFD方法计算得到的功能需求重要度；M：表示单独采用ANPQFD计算得到的功能需求重要度；M。表示基于DEMATELANP方法而未采用熵值法进行修正计算得到的产品功能需求重要度。功能需求图4产品功能需求重要度对比分析由图4可知，本文所提方法Mo与方法M，相比，考虑顾客需求和产品功能需求各自的自相关关系条件下，发动机额定功率(FR。)、服务完成效率(FR，o)、尾气排放标

24、准(FR-z)的重要度明显增大，服务响应效率(FR。)、节能方案(FR。，)重要度明显减小。通过图3可知发动机额定功率(FR。)、服务完成效率(FR。)、尾气排放标准(FR。：)t0为原因因素，对系统中的其他因素施加较大的影响，因而重要度提高。同理，服务响应效率(FR。)、节能方案(FR，)属于结果因素，在系统中的影响度较小，因而重要度减小。与方法M。相比，采用DEMATEL方法分析顾客需求和产品功能需求各自的自相关关系后，发动机额定功率(FR，)、最大崛起力(FR。)、服务完成效率(FR。)重要度明显增加，斗容量(FRs)、变速操纵方式(FR，)、节能方案(FR，。)重要度明显减小。这是因为

25、单独采用ANP-QFD方法计算得到的结果未反应客观性的因素重要度，专家一23一H他m吃O万方数据第22卷 邱华清，等：基于DEMATEL-ANP的质量屋中产品功能需求重要度分析主观直接评价法难以对各因素之间的间接影响程度进行准确地评价；与方法M。相比，基于竞争性评估对产品功能需求进行修正后，发动机额定功率(FR。)、服务完成效率(FR。)重要度显著提高。其中，服务完成效率(FR，。)从功能需求初始重要度排名第8变为最终重要度的排名第2，说明企业应重视服务完成效率，减少服务完成时间。优化服务质量既可以提高顾客满意度又有利于增加企业竞争力，这与目前制造与服务相融合成为一种新型产业形态的现状一致。6

26、结束语功能需求重要度的确定是产品开发成败的关键，计算功能需求重要度时要综合考虑HOQ中的各部分关系。本文所提方法的特点如下：(1)同时考虑了顾客需求重要度、顾客需求与功能需求的关联关系以及各自的自相关关系，建立了模糊ANPQFD模型，计算功能需求初始重要度。(2)基于模糊DEMATEL方法计算顾客需求自相关矩阵和功能需求自相关矩阵，更加客观地分析顾客需求和功能需求各自内部的直接影响关系和间接影响关系。(3)充分考虑到产品技术竞争性评估对功能需求重要度的影响，采用熵值法对功能需求的初始重要度进行修正，使功能需求重要度的计算更加准确客观。通过对某企业装载机功能需求重要度的计算分析，表明了所提方法的

27、可行性和有效性。下一步将研究顾客价值映射过程中的动态性和关联性，对企业售后服务进行方案优化。参考文献1Xu J，Xu X，Xie S Q A Comprehensive Renew on RecentDevelopment in Quality Function DeploymentJInternationalJournal of Productivity and Quality Management，2010，6(4)：4574942Wang Y M A Fuzzy-Normalisation-Based Group Decision-Making Approach for Prioriti

28、zing Engineering DesignRequirements in QFD Under UncertaintyJInternationalJournal of Production Research，2012，50(23)：6963697733王增强，郭茜，蒲云，等QFD中工程特性自相关的系统分析方法EJ工业工程与管理，2013，18(6)：6167一24一E43 Chan L K。wu M LA Systematic Approach tO QualityFunction Deployment with a Full Illustrative ExampleJOmega：The I

29、nternational Journal of Management Seience，2005，33(2)：1191405朱春艳，杨明顺，高新勤，等基于DEMATEL和熵的顾客需求重要度修正J工业工程与管理，2012，17(3)：97一1016孙园园，刘飞，李丽基于Kano-QFD的个性化产品属性指标重要度确定方法J计算机集成制造系统，2014，20(11)：269727047徐士东，耿秀丽，叶春明考虑定量KANO分析的产品功能需求优化设计J计算机集成制造系统，2016，22(7)：164516538Wang C H，Chen J NUsing quality function deploym

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31、n A，Yazdani M，et a1An Integrated FuzzyANP-QFD Approach for Green Building AssessmentJJournal of Civil Engineering and Management，2016，22(4)55卜563111Sangaiah A K，Gopal J，Basu A，et a1An Integrated FuzzyDEMATEL，TOPSIS，and ELECTRE Approach for EvaluatingKnowledge Transfer Effectiveness with Reference tO

32、 GSDProject Outcome E JNeural Computing and Applications，2017：28(1)：111-12312Tasi S B，Chen K Y，Zhao H R，et a1Using a Mixed Model tOExplore Evaluation Criteria for Bank Supervision：A BankingSupervisionLawPerspectiveJPlosOne，2016，11(12)：1-1713Govindan K，Khodaverdi R，Vafadarnikjoo八A GreyDEMATEL Approac

33、h tO Develop Third-Party LogisticsProvider Selection CriteriaJIndustrial Management andData Systems，2016，116(4)：69072214Baykasoglu A，llker GNcukDevelopment of an Interval Type-2 Fuzzy Sets Based HierarchicaI MADM Model by combiningDEMATEL and TOPSISJExpert System withApplications，2017，70(4)：37-511-1

34、5Leung L C。Cao n On Consistency and Ranking ofAltematives in Fuzzy AHPJEuropean Journal ofOperational Research，2000，124(1)：1021131-16-1 Zhang Z F，Chu X NFuzzy Group Decision-Making for Multi-Format and Multi-Granularity Linguistic Judgments in QualityFunction DeploymentJExpert System with Applications，2009，36(5)：9150-915817肖钰，李华基于三角模糊数的判断矩阵的改进及其应用J-I模糊系统与数学，2003，17(2)：5964万方数据