Customer oriented new product design and analysis of design risks using fuzzy sets extensions

Abstract

With each passing day, customers' expectations of the product that is planned to purchase are increasing. Today, manufacturers and service providers must meet customer demands at the maximum level in order to be successful and maintain their continuity. Their competitive advantage depends on the aesthetic success of the product they offer for sale as well as the technical features. Customers generally expect the product to be affordable, durable, easy to use, and appealing to the eye. However, it is difficult, even impossible sometimes, for the producers to meet all these demands at the same time due to economical and timewise limitations. In order for companies to determine the best product they can produce using their competencies and the maximum customer demands they can respond to; they must first prioritize them. One of the most used methods for this purpose is Quality Function Deployment (QFD). House of Quality (HOQ) is a special and mostly used part of QFD which is named for its shape that reminds of a house with a roof on top. A classical HOQ consists of some parts in matrix form such as customer demands (CDs), customer evaluations (CEs) of those demands, technical descriptors (TDs), relationship matrix between CDs and TDs, and correlation matrix among TDs. In some recent studies, new matrices are added eligibly to the common parts such as technical difficulty and direction of improvement of TDs, and competitive analysis for both CDs and TDs. The HOQ matrices are generally constructed by an effort of a team of experts and multiple customers. Since humans tend to express their thoughts and ideas linguistically rather than exact and precise numbers, this brings vagueness and impreciseness to the design and development process. To overcome this obstacle and deal with complex problems more realistically, the fuzzy sets theory has been applied successfully for decades. On the other hand, one of the very important concers with new product devolepment must be about its risks. Again, for a company to survive it has to take the proper precautions before it starts producing the products and to do so it needs to know and prioritize the risks first. In this thesis study, to understand and answer the customer needs and study the product developments risks, two methods Quality Function Deployment (QFD) and Failure Modes and Effects Analysis (FMEA) are studied under fuzzy environment. Fuzzy sets theory introduced to the literature by Zadeh in 1965 as a generalization of sets logic that assignes membership to degrees to includes ambiguity and vegueness by and many extensions have been proposed for decades such as: intuitionistic fuzzy sets, neutrosophic sets, Pythagorean fuzzy sets, and spherical fuzzy sets.

Her geçen gün müşterilerin satın almayı planladıkları üründen beklentileri artmaktadır. Günümüzde üretici ve hizmet sağlayıcıların başarılı olabilmeleri ve devamlılıklarını sürdürebilmeleri için müşteri taleplerini maksimum düzeyde karşılamaları gerekmektedir. Rekabet avantajları, satışa sundukları ürünün estetik başarısı kadar teknik özelliklerine de bağlıdır. Müşteriler genellikle ürünün uygun fiyatlı, dayanıklı, kullanımı kolay olmasını ve göze hitap etmesini bekler. Ancak üreticilerin tüm bu talepleri aynı anda karşılaması ekonomik ve zamansal kısıtlamalar nedeniyle zor, hatta bazen imkansızdır. Firmaların yetkinliklerini kullanarak üretebilecekleri en iyi ürünü ve cevap verebilecekleri maksimum müşteri taleplerini belirleyebilmeleri için bir önceliklendirme yapmaları gerekir. Bu amaçla en çok kullanılan yöntemlerden biri Kalite Fonksiyon Göçerimidir (KFG). Kalite Evi, KFG'nin çatılı bir evi andıran şekliyle adlandırılan ve en çok kullanılan parçasıdır. Klasik bir kalite evi, müşteri talepleri, bu taleplerin müşteri değerlendirmeleri, teknik kriterler, ve bunların arasındaki ilişki matrisi ile teknik kriterler arasındaki korelasyon matrisi gibi matris biçiminde bazı parçalardan oluşur. Son zamanlarda yapılan bazı çalışmalarda, teknik zorluk ve teknik kriterlerin iyileştirme yönü ve hem müşteri talepleri hem de teknik kriterler için rekabet analizi gibi yeni matrisler eklenmiştir. Kalite ev, matrisleri genellikle bir uzman ekibinin ve birden fazla müşterinin birlikte çalışmasıyla oluşturulur. İnsanlar düşünce ve fikirlerini kesin sayılar yerine dilsel olarak ifade etme eğiliminde olduklarından, bu tasarım ve geliştirme sürecine belirsizlik dahil olur. Bu engeli aşmak ve karmaşık problemlerle daha gerçekçi bir şekilde başa çıkmak için, bulanık kümeler teorisi onlarca yıldır başarıyla uygulanmaktadır. Öte yandan, yeni ürün geliştirme ile ilgili en önemli endişelerden biri de riskleri ile ilgili olmalıdır. Yine bir şirketin ayakta kalabilmesi için ürünleri üretmeye başlamadan önce uygun önlemleri alması ve bunun için öncelikle riskleri bilmesi ve bunları önceliklendirmesi gerekir. Bu tez çalışmasında, müşteri ihtiyaçlarını anlamak ve ürün geliştirme risklerini incelemek için, bulanık ortamda iki yöntem KFG ve Hata Türleri ve Etkileri Analizi (HTEA) yöntemleri geliştirilmiştir. Çalışmadaki ikince yöntem olan HTEA en sık kullanılan kalite iyileştirme yöntemlerinden biridir. Günümüz dünyasında şirketler oldukça karmaşık sistemlere sahip olup hem üretim hem de hizmet süreçlerinde birçok risk barındırmaktadır. Tüm riskleri tespit etmek ve aksiyon almak zaman alan ve maliyetli bir iştir. Bu nedenle kaynakların etkin kullanılması için olası riskler arasında bir öncelik sırası belirlenmelidir. HTEA 1960'lı yıllarda havacılık endüstrisinde kullanılmak üzere geliştirilmiş ve daha sonra potansiyel ve mevcut risklerin belirlenmesi ve mümkünse bu riskleri oluşmadan önce tanıyarak önlem alınması için yaygın olarak kullanılan bir yöntem haline gelmiştir. HTEA kullanılarak, potansiyel riskler önceliklerine göre sıralanabilir ve önleme çalışmalarına geçilebilir. En yaygın olarak kullanılan klasik HTEA yöntemi, 3 risk parametresinin çarpılmasıyla elde edilen sayısal yönteme dayanmaktadır. Bu üç parametre Ortaya Çıkma (O), Ağırlık (A) ve Saptama (S)'dır. Risk Öncelik Sayısı (RÖS) bu üç parametrenin sayısal değerlerinin çarpılmasıyle elde edilen bir değerdir ve hata türlerini önceliklendirme amacıyla kullanılır. O parametresi ilgili hatanın oluşma ihtimalini ifade eder. Hatanın meydana gelme olasılığı ne kadar yüksekse O parametresi o kadar yüksek değer alır. A parametresi hatanın oluşması durumunda etkisinin sonuçlarının değerlendirilmesidir. Ne kadar büyük bir etki yaratacağı düşünülüyorsa o kadar yüksek değer atanır. S parametresi ise düzenli kontrollerde hatanın gerçekleşmeden saptanabilirliğini ifade eder. Eğer hata rahatlıkla saptanabiliyorsa bu parametreye düşük değer verilmelidir. Literatürdeki klasik yaklaşımlarda bu parametreler 1-10 arası değerler alır. Ancak bu puanlandırma sistemi karar vericinin kişisel görüşlerine dayndığından bulanıklık içermektedir. Karar vericinin kişisel görüşlerine dayanan sayısal yöntemlerde uzun zamandır literatürde yer alan bulanık kümelerin kullanımı, daha doğru ve gerçekçi sonuçlar vermektedir. Bulanık kümeler temel olarak üyelik ve üyesizlik dereceleriyle ifade edilir. Günümüzde klasik bulanık kümelerin çok sayıda uzantısı bulunmaktadır. Bu çalışmada Pisagor bulanık kümeler, nötrosofik bulanık kümeler ve küresel bulanık kümeler kullanılmıştır. Pisagor bulanık kümelerde üyelik ve üyesizlik derecelerinin karelerinin toplamının sıfır ile bir arasında olması beklenir. Bu durum, klasik bulanık kümelerden farklı olarak karar vericiye daha geniş bir karar alanı sağlar. Yani kararlarındaki esnekliği arttırır. Nötrosofik bulanık kümeler ve küresel bulanık kümeler üç parametre ile ifade edilir. Üçüncü parametre karar vericinin kararsızlığını yansıtır. Parametrelerin birbirinden bağımsız olarak atanbiliyor oluşu yine karar vericinin esnekliği arttırır. Nötrosofik bulanık kümelerde üç parametrenin toplamı sıfır ve bir arasında sınırlandırılırken, küresel bulanık kümelerde kareleri toplamının birden küçük olması gerekmektedir. Bu tez çalışmasında geliştirien yöntemler dört farklı uygulama alanında kullanılmıştır. İlk çalışmada solar fotovoltaik panellerin geliştirilmesi için Pisagor bulanık kümelerle birlikte KFG yöntemi uygulanmıştır. Çalışma neticesinde müşteri taleplerini karşılayan teknik kriterler önem derecelerine göre sıralanmıştır. Bu amaç doğrultusunda birden fazla müşteri ve uzman görüşüne yer verilmiştir. Ayrıca rakip firmalarla ele alınan firma arasında müşteri taleplerini ve teknik kriterleri karşılama bakımından bir karşılaştırma ve rakip analizi yapılmıştır. İkinci çalışmada ürün tasarımının risk boyutu ele alınmıştır. Nötrosofik bulanık kümeler altında geliştirilen HTEA ile Türkiye'deki bi otomotiv üreticisinin araba kapısı tasarımı ve üretimi aşamasında karşılaşabileceği hatalar üç farklı uzman görüşüne dayanarak listelenmiş ve geliştirilen yöntem yardımıyla bu riskler önceliklerine göre sıralanmıştır. Bu tez çalışmasında yer alan son çalışmada ise küresel bulanık kümeler kullanılarak HTEA yardımıyla bebek oto koltukları tasarımı üzerine bir araştıma yürütülmüştür. Bebek oto koltuklarının tasarımı ve üretimi sürecinde karşılaşılabilecek hatalar listelendikten sonra yine birden fazla uzmanın görüşü alınarak bu hataları nötrosofik bulanık sayılarla değerlendirmeleri istenmiştir. Geliştirilen ve uygulanan yöntem neticesinde tasarım ve uygulama sürecindeki olası hatalar öncelik derecelerine göre sıralanmıştır. Bu da şirketlere hangi hatalara öncelik vererek önlenmesi yönünde adımlar atılması gerektiği noktasında bir kaynak oluşturmuştur.