QFD在小家电绿色设计中的应用实例研究

陈海涛(广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院),广东佛山 528300)



QFD在小家电绿色设计中的应用实例研究

陈海涛
(广东顺德工业设计研究院(广东顺德创新设计研究院),广东佛山 528300)

【摘 要】随着工业高速发展，对全球环境带来了很严重污染，这种状况已经直接危及到人类的生存与健康，人们对环境问题越来越重视。本文首先介绍系统地介绍了绿色QFD法的内容，结合讲述了绿色QFD法设计的基本理论和方法，谈及建立矩阵QFD及应用，探讨了绿色QFD法的绿色设计的特点。最后举例说明介绍了绿色烤箱的基于绿色QFD法绿色设计情况，运用此法对电烤箱产品进行了设计。

【关键词】绿色设计 绿色需求 质量屋

1 电烤箱概述

1.1 电烤箱定义

电烤箱产品绿色设计是从事电烤箱绿色产品的设计，它通过生命周期评价方法从产品生命周期的角度降低产品对环境的影响；是从设计的角度降低全生命周期成本的设计方法。

表1 确定可控因素及水平

1.2 电烤箱的结构

电烤箱由箱体、箱门、电热元件、控温与定时装置组成。从结构出发，从可拆卸设计出发，进行模块化设计，分成如下组件：

（1）箱体组件：多用薄钢板制作，一般为双层，其间可以是空气夹层，也可充填绝热材料。（2）箱门组件：其上镶有耐热玻璃，以便观察箱内食物烤制情况。（3）电热组件：最常用的是金属管式，为提高热辐射效率，常在其外表面涂敷远红外辐射材料；有的直接采用具有高辐射性能的浮白石英管电热元件。一般电烤箱都有上、下两只电热元件；有的还在箱侧加装一、二只电热元件，使烤制质量更好。（4）

控温与定时组件：控温元件主要采用双金属片式。

材料选择，要考虑环境因素，要符合ROHS指令，避免使用对环境有害的材料使通过组件设计，有利于拆卸，有利于再利用可重复使用，有利于产品组件可回收翻新多次处理，提高产品的二次开发能力，产品的可持续设计能力。

2 产品设计的实例分析

2.1 电烤箱的绿色QFD法

通过分析，我们可知电烤箱的用户需求最重要的是烧烤性能，对烤箱的烧烤性能细分如下：（1）烧烤要够快；（2）烧烤的功率要足够大；（3）烧烤出来的食物颜色要够好。

电烤箱根据对环保的要求将其需求可以转变成绿色需求：（1）烤箱的发热元件要高效节能；（2）内部件表面采用环保无辐射的隔热材料；（3）用精度较高控温元件。

2.2 电烤箱的绿色QFD法参数设计

（1）系统参数设计。通过QFD法运用质量屋可将绿色需求转成工程特性分别是温控时间，烤箱内控制温度，发热管的功率三个工程特性。以面包烤色等级作为其质量性能指标。面包烤色是指面包经烧烤后表面所形成的颜色，它颜色分布和深浅最能看出烤箱的性能是否良好热能分布是否合理，它一般颜色等级是从1到15，1表面只微带黄，15表面就全烤糊变黑了，取6为正常值（即烤色金黄不带焦又不偏白为最适合）。将面包烤色等级作为望目特性，目标值=6，容差=2将影响它的三个可控因素如下：温控时间，烤箱内控制温度，发热管的功率；可控因素的水平确定为三个：第2水平为系统设计阶段初步确定的参数值；第1，第2水平分别采取等差数列，具体见下：

确定可控因素及水平表1所示。

温控时间的单位--1分钟，烤箱内控制温度的单位--1000℃，发热管的功率的单位—瓦特。

（2）内设计。选用正交表L9（3*4）进行内设计，正交表及其具体方案见表2。

运用信噪比公式：Sm=（∑yi）x(∑yi)/n ； Ve=∑(Yi-y)x(Yi-Y)/n；

信噪比=101g(Sm-Ve)/nxVe

根据以上公式，可计算每个方案的信噪如输出特性表3所示。表3中N1为使输出特性取最小值的误差因素水平组合，N3为使输出特性取最大值的误差因素水平组合。

内表的统计分析表4所示。在作方差统计分析之前，先对内表计算：

ST=∑（信噪比i—平均信噪比）X（信噪比i—平均信噪比）= （24.25X24.25+23.1…）-5412.47=108

FT=n-1=9-1=8

S温控时间=(T1XT1+T2XT2+T3XT3)/3-CT

=(72.9X72.9+72.93X72.93+70.96x70.96)/3-5412.47=9.1其于仿此可求：

S箱内控制温度=39.78 S发热管的功率=52.09

由表4可直接看出最大信噪比对应方案为4号方案，即温控时间（2水平），烤箱内控制温度（1水平），发热管的功率（2水平），信噪比=31.14。

根据参数设计公式，算知温控时间=1.2分钟，烤箱内控制温度=180℃，发热管的功率=750瓦为最佳组合。

以上参数经过实例验证，在实际烧烤效果显著达到设计要求的烤色等级。

2.3 电烤箱绿色QFD法设计的分析

此产品绿色设计结果有利于产品的绿色，在现实中有利于产品的性能优化和可持续设计，主要有：（1）产品优化。（2）可作为进一步开发产品的依据。

3 结语

绿色QFD设计是一个综合考虑顾客需求.生产制造.环境影响和资源消耗的现代设计模式，其目标是使得产品从设计.制造.销售.使用.回收的整个生命周期过程中，对环境负面影响最小，并使企业社会效益最大。

参考文献:

[1]戴均陶.现代管理评价技术[M].北京:机械工业出版社,1994(9).

[2]曾黄麟.粗集理论及其应用[M].重庆:重庆大学出版社,1992.

[3]刘光复,刘志峰.绿色设计与绿色制造[M].北京:机械工业出版社, 1999.

表2 正交表（orthogonal layout）

表3 输出特性表(export peculiarity)

表4 内表的统计分析(analysis of orthogonal layout)