品质结构转化（QFD、质量屋）：基于全向思维，面向整个过程

QFD，Quality Function Deployment, 质量功能配置，与DoDAF、CAS一样，可以归类于建模方法。

笔者以为，可以把QFD理解为“品质结构转化”，或者叫“属性结构转化”的过程和方法，是在概念设计阶段实现从需求至求解Transformation过程的设计思维和设计方法。工业界将其视为一种质量管理方法，实在是一种极大的误解。

在前文模糊前端的设计理念：概念构思与总体方案设计中说过，在概念构思阶段要能够：

运用逆向思维来思考：哪个概念最有可能满足系统目标？

运用正向思维来思考：哪个概念最有可能做出好的架构？

这是自下而上和自上而下相结合的一个示例。

逆向工程，是面对一个已有的系统，也就是研究对象系统，然后试着理解系统是什么（结构与形式）以及系统怎样运作（功能与过程）。

而任何设计工作的开展过程，都是以正向工程开实施的。在总体方案设计阶段，有两个重要的理念：一个是与特定解决方案无关的功能，另一个是与特定解决方案有关的概念概念。

一、过程是由能量流、信息流和物质流组成的，逆向工程通过解析流动而理解功能（《机械设计过程》第7章）

逆向工程是用于理解产品如何工作的一种方法，是通过分解过程来理解产品的部件、装配及其功能。有些装置的工作原理很明显，一目了然；而有些却很模糊，需要采用以下步骤来解析透彻：

步骤1：检查整体装置与其他对象的界面

由于装置的功能是通过装置对能量流、信息流和物质流的作用定义的，对装置检查的出发点应是检查流人与流出装置的流动。

步骤2：拆下一个零件详细研究

从装置中拆下一个零件或组件，要认真记它原来是怎么与装置上的其他部分固定的。同时也要注意它和其他可能不接触的部件的关系。例如，由于功能的需要，它也许与其他部件之间留有间隙。它也许用于为其他零件遮挡视线、遮光或辐射，它也许要引导流体的流动。

步骤3:检查零件的每一个界面，寻找能量流、信息流或物质流

这里的目的是真正理解在步骤1中所确定的功能是怎样通过装置进行转换的，同时也要理解部件之间是如何固定在一起的，力是如何从一个部件传递到另一个部件的，以及每一个零件特征的用途。在观察每一处连接时要牢记在零件间可能传递三个方向（ x , y , z ）的力和绕三个轴的转矩。

二、使用正向工程开发复杂产品系统（《系统架构 》第七章）

上图是各种架构的简要示意。然而，这种档次的系统复杂度，与真实工作中遇到的相比，毕竟还是少了很多。如果仅仅从逆向工程的角度来分析如此简单的系统，那是不可能掌握系统架构技术的。

《系统架构》第7章提出了一组问题，作为指引来进行讲解，整理成一套方法，如下表所示。

任何的系统分析，都要面向需求，基于价值，透析过程，细化方案，统筹属性。

三、品质结构转化（QFD）需要全向思维，贯穿整个开发过程

QFD方法鼓励研究现有产品，以此作为寻求市场机会并设定规格目标的基础。

1、QFD应用于开发过程的四个阶段

QFD贯穿于产品规划、零件设计、工艺规划和生产流程四个阶段，是通用的工作内容和工作方法。

2、QFD转化过程的八个步骤

系统工程是个全向思维过程，可以有五个方向的延伸脉络，“正向”自上而下、自外而内，“逆向”的自下而上、自里而外，“升维”的换域思考：

应用 QFD 方法的八个步骤构成了下图所示的"质量屋"。这个房型图中包括许多房间，每间房子都包括有价值的信息。八个步骤需要回答至少八个问题，寻求答案的过程就是应用全向思维的系统分析过程。

图中的数字表示了下面的步骤：

1）、信息的展开从确定"谁"是顾客（第一步）；

2）、他们希望产品有"什么"作用（第二步）；

3）、确定什么对顾客是重要的﹣-"谁"对应"什么"（第三步）。

4）、确定"当前"如何来解决这个问题（第四步），换句话说，竞争对手是如何来设计"当前"这个产品的。把这个信息和顾客的需要进行比较﹣-"当前"对应"什么"（仍然是第四步），以发现在哪些方面可以进一步改进产品。

5）、确定"如何"评定产品的功能以满足顾客要求（第五步）。

6）、这些评定方法包含着工程设计要求，它们与顾客需求之间的关系通过"什么"对应"怎样"来给出（第六步）。

7）、目标信息——"多少" （第七步）-﹣是这个大房子的基础。

8）、最后，工程任务书之间的相互关系"怎样"对应"怎样"（第八步）是此房子的顶楼。

四、矩阵法，是QFD与系统分析的基本手段

矩阵法，根本意义上，就是贯彻了MECE准则，就是穷举法。从几本参考书中，找出几个典型的矩阵法罗列于下，供思考训练。

1、QFD中的关系矩阵（需求-参数转换矩阵）

2、形态矩阵（《系统架构》第7章、第14章）

形态矩阵（morphological matrix），是一种以表格来对决策进行展示和整理的方式。形态矩阵首先是由 Zwicky 定义的，他在研究系统形态学（ system morphology ，也就是系统的总体配置空间"）时，把这种矩阵视为研究方法的一部分。

形态矩阵中，每一列都分为几个概念片段，而每一个概念片段，都选择了一种形式工具，用来承载与该片段相对应的内部过程。

从决策支持的角度来看，形态矩阵是一种既实用又直观的方法，它可以展示出有待决策的问题以及每个问题所具有的选项。这种矩阵构建起来和理解起来，都是比较容易的。

但是，由于它无法表示出衡量决策时所用的标准或决策之间的约束关系，因此，这种工具不能够对决策问题的结构进行规划，不能够对决策的成果进行模拟，也不能够使我们查看决策的结果。

从表中可以看出，汽车分别采用"车轮-车轮-车轮"这三个工具，来实现"提升﹣推进﹣导向"这三个内部过程，而火车在实现这三个内部过程时，则分别以"车轮﹣车轮﹣地面"为工具。汽车与火车在概念上的区别，就在于它们导向时所依赖的工具有所不同。

图14.1中就给出了阿波罗案例所用的形态表格。

形态矩阵可以列出有待决策的问题，以及每个问题的各种选项。要选定一套系统架构，我们就必须对写有决策问题的每一行都逐个做出选择。

3、决策矩阵（Pugh方法）（《机械设计过程》）

这个决策矩阵和质量屋（QFD）有一定的形似，也有一定的关联度，由6个步骤组成：

步骤1：陈述问题

问题不总是明显的，但这里"选择继续开发的概念"很清楚。

步骤2：选择比较备选方案

在概念产生过程中，比较的备选方案由不同的想法所生成，所有概念在相同的抽象水平和用相同的语言比较很重要。这意味着最好用同样的方式表示所有的概念，通常用简图表示最好。在绘制草图时，应确保在每一张图上所表达的关功能的知识、结构、技术和工艺方法是可比较的。

步骤3:选择比较标准

首先要知道对备选方案进行互相比较的基准。使用QFD方法，努力提出一整套关于设计的客户需求。然后根据这些需求提出一套工程需求和目标，通过它们确保设计完成的产品能够满足客户需求。

步骤4：确定相对重要的权重

在 QFD 方法的步骤3中，讨论过如何确定标准的相对重要性。这种方法可以在这里用来度量哪条标准更重要，哪条标准不太重要。对于不同类型的消费者，度量相对重要性通常是很值得的。

步骤5：评价备选方案

从设计开始到现在，每一个设计者都有一个中意的方案，即他或她认为是最应该生成的概念。以这个概念为基准，所有的其他设计方案都针对每一条用户需求与之进行比较。如果设计问题是针对已有产品的改进设计问题，可以将已有产品抽象成与设计概念相同的抽象化水平，并作为比较的基准。

步骤6：计算满意度并决定下一步做什么

在将概念针对各项准则与基准进行比较以后，产生4个分数：正分数的数量，负分数的数量，总分数，加权的总分数。总分数是正分数与负分数之和，这是决策者对备选方案满意度的评价。加权总分数可以计算出，它是每一项得分与权重乘积的总和。

4、N2矩阵——示例之设计结构矩阵（DSM）

笔者也把N2矩阵称为一个系统的要素交互矩阵。

这个要素交互矩阵也被称为设计结构矩阵（DSM）。

5、N2矩阵——示例之《易》之架构矩阵

在《易传通解》书中看到这个《易经》的N方矩阵，在一定程度上，对于传统文化的解构有了一种开朗的感觉。

《易》之逻辑，有了这个矩阵，大体算得上是有了一个结构化框架，助力系统解析与“辞、变、器、占”相映射的形、象、意、境。

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