基于QFD和生态理念的水利工程设计研究

刘敏妍，张存暖，刘巧玲

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276000）

随着工程建设项目的增多，工程事故发生频率逐年提高，勘察、设计、施工是整个项目工程建设最重要的3个环节[1]，把握好这3个环节的质量，是降低工程事故发生率的根本。工程设计直接决定着最终项目建设的质量，据相关数据统计，在国内所有的工程事故当中，由于设计原因造成的事故占全部事故的40.3%[2]。目前国内关于水利工程的设计仍然存在较多的问题，设计能力有待提升、设计无法与生态环境相结合、无法完全反映客户意愿等缺点限制了国内水利工程设计行业的发展[3-4]，因此急需找出合理的方案，在设计过程的各个阶段充分考虑各方面因素，对设计质量进行严格的控制。

质量功能展开理论（QFD）可以充分实现顾客满意和产品创新，可在满足各方面需求的同时，保证设计产品质量[5]。本文将QFD理论引入水利工程设计中，同时将生态理念引入QFD理论，综合考虑业主、客观和环境的因素，找出保证水利工程设计质量的方法。

1 QFD理论实现及生态理念引入

结合QFD技术，本文建立水利工程设计质量控制模型，引入生态理念，模型具体包括：顾客需求、业主需求和生态理念需求。通过分析影响3个方面的各个指标的权重，从中找出关键指标，同时将3个层面与技术特性形成相关关系矩阵，找出设计质量控制的重点及措施。其中由于顾客需求及业主需求属于主观因素，其指标重要度的权重计算采用模糊层次分析法进行计算，生态理念方面属于客观因素，指标重要度采用熵权法计算。

1.1 层次分析法计算权重

比较两个因素之间的重要程度，根据重要程度，得出模糊互补矩阵，定量表达出不同指标的重要程度。不同指标判断矩阵的确定可参考表1。

表1 指标体系判断矩阵取值参考

1.2 熵权法计算权重

对各项指标进行无量纲化处理，得出相对隶属度：

式中：bij为所求的相对隶属度；aij为每个计算指标；ajmax为某项指标最大值；ajmin某项指标最小值。

计算第j项指标的变异度：

式中：Dj为所求的变异度；Hj代表指标的信息熵。

计算该指标所对应的熵权重（客观权重）：

1.3 相关需求—技术特性矩阵确定

由于顾客需求、业主需求及生态理念需求所呈现的指标较抽象，无法与水利工程设计技术特性相适应，因此，需根据实际情况调查相关需求—技术特性矩阵，表示技术特性与相关需求之间的关联程度，在制表过程中，用1～5对相关程度进行分级，分数越高，说明相关程度越高。在质量关系矩阵中，◎表示强关系，○表示等关系，△表示弱关系，*表示无关系。

根据所得技术特性矩阵，找出最重要的技术特性，从而指导水利工程设计。

2 实例分析

本文以山东省临沂市刘家道口水利枢纽的设计为例，通过实例调查，了解顾客需求、业主需求和生态理念需求，得出的指标分别见表2～表4。

表2 顾客需求指标表

表3 业主需求指标表

通过对顾客需求和业主需求的专家打分，可得出顾客需求8项指标和业主需求6项指标的判断矩阵，从而得出不同指标的权重，结果见表5和表6。由表5和表6中得出的数据可知，顾客需求和业主需求所得出的一致性系数分别为0.017和0.032，均小于0.1，证明了判断矩阵的合理性，同时，产量和产品质量是顾客所关注的重点，而经济性指标是否达标是业主最关心的重点。而生态理念的4项指标的权重分别为0.241、0.237、0.227和0.295，4项指标中，水污染排放是影响最高的因素。

表4 生态理念需求指标表

表5 顾客需求判断矩阵及权重确定

表6 业主需求判断矩阵及权重确定

通过比较分析不同指标与不同设计专业的质量关系矩阵，从中得出不同指标在水利工程设计中的重要度，以业主需求为例，得出质量关系矩阵，结果见表7。由表7中可知，不同水利工程设计的构成部分中，环境保护设施设计及总体规划设计的重要度最高，主体结构的尺寸、稳定性计算和尺寸计算较重要，同理得出顾客需求和生态环境需求的质量关系矩阵，分析最重要成分。

通过计算不同构成部分的得分，可以发现：环境保护设计、总体规划设计、基础设计、主体结构尺寸设计的总分超过了60%，表明这4项因素是水利规划设计中质量控制的关键因素。

表7 质量关系矩阵

3 结语

通过引入QFD方法，对业主需求、顾客需求和生态理念需求进行全方位的了解，指出了环境保护设计、总体规划设计、基础设计、主体结构尺寸设计为和业主、顾客和生态环境关系最密切的因素。在今后的水利工程设计中，应着重考虑这几方面的内容，进一步提升水利工程设计质量。