质量职能展开在选煤产品设计中的应用.pdf

中国矿业大学学报990 2 12 中国矿业大学学报 JO U RNA L O F CH I NA U NI VERSI T Y O F M I NI NG T D 94 Re s e a r c h o n A p p l i c a t i o n o f Q FD i n Pr e p a r a t i o n Pr o d u c t Ex p l o i t a t i o n G o n g D u n w e i Xu Sh i f a n G u o Xi j i n Sh i Yo u q u n W a n g Xu e s o n g （ Co l l e g e o f I n f o r m a t i o n a n d El e c t r i c a l En g i n e e r i n g , CU M T ， Xu z h o u 2 2 10 0 8 ） A b s t r a c t T h e c o n c e p t , e s s e n c e a n d a d v a n t a g e o f q u a l i t y f u n c t i o n d e p l o y m e n t a r e g i v e n f i r s t l y , t h e n t h e f o u r s t a g e s t o e x p l o i t p r e p a r a t i o n p r o d u c t s i n q u a l i t y f u n c t i o n d e p l o y m e n t a n d t h e s t e p s t o c a r r y o u t e a c h s t a g e a r e e x p o u n d e d i n d e t a i l . T h e m e t h o d i s u s e d t o e x p l o i t p r e p a r a t i o n p r o d u c t s i n a c o a l p r e p a r a t i o n p l a n t s u c c e s s f u l l y . T h e p r o c e e d i n g s t h a t s h o u l d p a y a t t e n t i o n t o i n u s i n g t h i s m e t h o d s u c c e s s f u l l y a r e a l s o g i v e n f i n a l l y . K e y w o r d s q u a l i t y f u n c t i o n d e p l o y m e n t Q FD ， p r e p a r a t i o n p r o d u c t ， e x p l o i t a t i o n m e t h o d a n d s t a g e 选煤产品种类繁多，用途各异. 随着经济的发展和市场全球化，用户对其要求越来 越高，越来越具有个性化. 基于不同的应用目的，用户往往直接提出多个产品特性指标 来要求选煤厂家满足，而且要求尽快生产出来. 但一般来讲，选煤厂由于受所属矿井原 煤质量特性和本厂工艺流程的限制往往只能洗二三大类精煤产品，而且产品的特性常 常难以控制，这样就难以满足用户的要求. 因此，现今选煤厂在生产经营过程中遇到前 所未有的挑战，即如何以较低成本尽早、尽快地开发出用户需求的、本厂可以生产的 产品. 选煤厂要想在激烈的市场竞争中获胜，传统的产品设计方法已经不能满足要求， 必须使用新的产品设计方法质量职能展开法. f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 2 / 990 2 12 . h t m （第 1／5 页）2 0 10 -3-2 3 15 57 11 中国矿业大学学报990 2 12 1 质量职能展开 质量职能展开（Q u a l i t y Fu n c t i o n D e p l o y m e n t ，Q FD ）［1］或称质量功能配置，于 6 0 年代末由日本水野滋教授和赤尾洋二教授提出，是一种旨在产品设计阶段就对其适 用性实施全方位保证的系统方法. 它认为产品质量主要是设计出来的，其含义有广义与 狭义之分，本文研究广义的Q FD . Q FD 自提出以来得到了广泛的应用［2 ］，日本丰田公司于7 0 年代后期使用Q FD 后 新产品开发启动成本累计下降了6 1，而设计周期减少了1/ 3；美国福特公司于198 5年 应用Q FD 后也使产品市场占有率得到明显改善. 目前，Q FD 已成功地应用于汽车、家用 电器、船舶、印刷板电路、自动购货系统和软件开发等行业的产品设计. 应用Q FD 有以下优点 1） 从市场销售到产品计划制定、计划实施，市场销售战略贯穿始终，用户需求 就是产品开发的目标，从而可使生产的产品真正满足用户的要求； 2 ） 重视关键的生产工序及控制点，为获得希望的产品所做的每一件事都已被人 们真正理解并安排到位； 3） 由于将市场战略、产品目标及主要生产工序和控制点把握得比较清楚，可最 大限度地减少重复设计次数，降低了产品的设计成本. 2 应用Q FD 设计选煤产品的方法与步骤 实施Q FD 的有效方法是质量屋（H o u s e o f Q u a l i t y ）［3］, 该方法由美国学者J. R. H a u s e r D . Cl a u s i n g 于198 8 年提出. 利用质量屋可以将用户需求逐步展开，分层转换为可 测量、可操作的项目，在展开过程中，上一步的输出就是下一步的输入，构成瀑布分 解过程. 在设计选煤产品时，用质量屋进行质量职能展开. 该方法可分解为4个阶段. 第1阶段是产品规划阶段，由用户需求确定产品特性，实际上是产品定位. 本阶段 分如下7 步实现第1步，确定用户需求. 某大型动力煤选煤厂采用单一跳汰混合入洗的 工艺流程可洗选动力精煤和配焦煤等多种产品, 图1左边是该厂通过销售部门获得的某 国外用户对动力精煤的质量需求及其质量特性的重要程度. 第2 步，针对用户需求，确 定产品特性，即从哪几个方面满足用户的需求. 考虑到动力精煤发热量与其灰分有关， 故通过设计动力精煤的灰分、发热量、硫分、水分等质量特性来满足该用户需求，如 图1上边所示. 第3步，确定用户需求与产品特性的关系，即产品规划矩阵. 用户需求与产 品特性有强相关的用●表示，中等相关的用●表示，弱相关的用△表示，图1中间是该 选煤厂针对该用户需求的动力精煤的规划矩阵. 第4步，用户竞争性评估，即从用户的 角度对该厂生产的产品与市场上主要竞争者生产的产品相比较，用数字5，4，⋯，1表 示用户对产品满意度的高低. 图1右边是评价结果，其中表示该厂，□表示某竞争者， 从评价结果可以看出，用户对该厂动力精煤的发热量比较满意，但水分稍不满意. 第5 步，技术竞争性评估，即从技术的角度由本厂人员对本厂及该竞争者进行评价，仍用 数字5，4，⋯，1表示评价的优劣. 图1下面是技术竞争性评估结果. 由评价结果可以看出 在该动力精煤的设计中灰分和发热量控制得比较好，从而导致用户对该产品的发热量 比较满意. 第6 步，确定产品特性间的关系，是正相关还是负相关，还是没有关系. 如在 该动力精煤的上述特性中，灰分与发热量正相关，与硫分负相关，因此灰分不能太高. 第7 步，确定质量特性目标值. 因灰分与发热量、硫分和价格都中等相关，故在动力精 煤的设计中是一个很重要的质量特性. 现以确定该动力精煤的灰分目标值为例，假设当 前该厂生产的某种煤的灰分不超过10 ，该竞争者的灰分为9～11，从用户竞争性评估来 f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 2 / 990 2 12 . h t m （第 2 ／5 页）2 0 10 -3-2 3 15 57 11 中国矿业大学学报990 2 12 看，用户对于灰分对发热量特性的影响比较满意，技术竞争性评估亦不错，且维持现 指标的成本不太高，因此，仍可将精煤的灰分目标值定为不超过10 图1 . 图1 由用户需求确定产品特性 Fi g . 1 D e t e r m i n i n g t h e c h a r a c t e r s o f p r o d u c t b a s e d o n t h e r e q u i r e m e n t o f c u s t o m e r s 第2 阶段是中间产物配置阶段，由产品特性值确定中间产物特性值. 该阶段分为3步. 第1步，由产品特性确定中间产物特性，即该产品特性与哪些中间产物特性相关. 以动 力精煤灰分为例，影响动力精煤灰分的有入洗原煤的灰分、粒度和密度组成以及跳汰 机处理后的精煤（简称跳汰机精煤）的灰分 见图2 . 第2 步，确定中间产物配置矩阵， 即该产品特性与中间产物特性的相关关系. 因动力精煤灰分主要由跳汰机精煤灰分决 定，因此与之强相关，如图2 中间所示. 类似地，与入洗原煤灰分和密度组成中等相 关，与入洗原煤粒度弱相关. 第3步，确定中间产物特性目标值. 以确定跳汰机精煤灰分 为例，因本厂采用单一跳汰混合入洗的工艺流程，在跳汰以后工序不再对跳汰机精煤 进行降灰，故其灰分不能高于10 ；又灰分太低必将降低产品产量，故其灰分不能太 低，再考虑到设备生产能力、工人技术水平等原因，最后将其灰分定为9～10 . f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 2 / 990 2 12 . h t m （第 3／5 页）2 0 10 -3-2 3 15 57 11 中国矿业大学学报990 2 12 图2 由产品特性确定中间产物特性 Fi g . 2 D e t e r m i n i n g t h e c h a r a c t e r s o f s e m i f i n i s h e d p r o d u c t b a s e d o n t h e c h a r a c t e r s o f p r o d u c t 第3阶段是工艺规划阶段，由中间产物特性值确定工序参数值（范围）. 一般来 讲，选煤厂的工艺流程是不变的，可变的是工序的参数，在确定工序参数时，应考虑 同一工序间多种参数的相关性［3］. 该阶段分为3步. 第1步，由中间产物特性值确定工序 参数，即中间物特性值与哪些工序参数有关系. 以跳汰机精煤为例，图3给出了决定跳 汰机精煤灰分的工序参数名. 第2 步，建立工艺规划矩阵，即确定中间产物特性与各工 序参数的相关关系. 第3步，确定工序参数值（范围）. 以确定中煤段排料量为例，若入 洗原煤入料量为10 0 t / h ，中煤在3种产品中占的比例为10 ，则中煤段的排料量应为10 t / h . 图3 由中间产物特性值确定工序参数 Fi g . 3 D e t e r m i n i n g t h e p a r a m e t e r s o f w o r k i n g p r o c e d u r e b a s e d o n t h e c h a r a c t e r s o f s e m i - f i n i s h e d p r o d u c t 第4阶段是工序质量控制阶段，本阶段确定各工序参数具体的控制方法. 对不同的 工序参数，其控制方法也不一样. 以控制中煤段的排料量为例，如表1所示，为使中煤 段的排料量为10 t / h 左右，应分别通过变频器调整排料轮的转速和通过电动执行器调 整排料闸板开启的大小，同时应不断检测床层厚度、排料轮速度、闸板开启角度、给 煤机电流等参数以便于调整. f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 2 / 990 2 12 . h t m （第 4／5 页）2 0 10 -3-2 3 15 57 11 中国矿业大学学报990 2 12 表1 确定工序参数的控制方法 T a b l e 1 D e t e r m i n i n g t h e c o n t r o l m e t h o d s o f t h e p a r a m e t e r s 工序 参数名 目标值/ t . h -1 控制方法检测参数异常处理 排中煤量10 控制排料轮的转速、排料闸 板开启的大小 床层厚度、排料轮速度、闸 板开启角度及给煤机电流 根据情况向调度 人员汇报 应用Q FD 方法应注意1） 对问题求解应留有余地，以满足某些突发变化；2 ） 用 Q FD 方法开发煤炭产品具有程序性，因此，可以开发相应的软件包，但迄今还没有适 合于洗选加工企业的软件包；3） 整个开发工作量大，涉及到的专业知识和生产部门 多，因此需要很好的协调. 为成功应用Q FD 方法，应专门成立Q FD 开发小组，采用并行 工程的方法［4］，以减少重复设计次数. 3 结束语 本文结合实例给出了用质量职能展开设计选煤产品的方法和步骤，相应的软件正 在设计中，通过应用该方法，将给选煤产品的设计提供一个新的途径，使选煤产品的 设计上一个新的台阶. *国家“8 6 3”计划项目（国科高字[1996 ]0 52 号） 作者简介 巩敦卫，男，197 0 年生，讲师，工学硕士 作者单位 中国矿业大学信息与电气工程学院 徐州 2 2 10 0 8 参考文献 1 张晓东. 质量职能展开的研究. 中国质量. 1996 9 2 3～2 6 2 林志航. 计算机辅助质量系统. 北京 机械工业出版社, 1997 . 137 ～143 3 张公绪, 郑慧英, 卜祥民. 两种质量多元诊断理论. 中国质量. 1997 2 36 ～39 4 王细洋, 汪叔淳. 并行制造方法的研究. 中国机械工程. 1995, 6 3 11～13 收稿日期 1998 -0 4-0 9 f i l e / / / E| / q k / z g k y d x x b / z g k y 99/ z g k y 990 2 / 990 2 12 . h t m （第 5／5 页）2 0 10 -3-2 3 15 57 11