DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-12510-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41688502
تاريخ النشر: 2026-02-14
المؤلف: Youssef Ahmed Awad وآخرون
الموضوع الرئيسي: نشر وظيفة الجودة في تصميم المنتجات
نظرة عامة
تقدم هذه الدراسة إطار تكامل صناعي يستخدم نشر وظيفة الجودة (QFD) لتحسين اختيار الأعمدة الكهربائية، مع التركيز بشكل خاص على المواد الفولاذية والألمنيوم والبلاستيك المدعم بالألياف (FRP). على مدار العقدين الماضيين، تؤكد الدراسة على أهمية دمج ملاحظات العملاء وطرق الاتصال البصري في تطوير أعمدة المرافق. من خلال استخدام QFD، تترجم الدراسة بفعالية متطلبات العملاء إلى معايير تقنية طوال دورة حياة المنتج، مما يمكّن فرق التطوير من إعطاء الأولوية لمؤشرات الأداء الرئيسية (KPIs) التي تؤثر على اختيار المواد.
سمح تطبيق بيت الجودة (HoQ) ضمن منهجية QFD للباحثين بتقييم ومقارنة مؤشرات الأداء الرئيسية المحددة مقابل خصائص الأنواع الثلاثة من الأعمدة، مما أدى في النهاية إلى توصيات مستنيرة لاختيار المواد المثلى. تؤكد النتائج على أهمية دمج ملاحظات العملاء في مراحل التصميم المبكرة لتعزيز تطوير المنتج. قد تشمل اتجاهات البحث المستقبلية استكشاف نماذج اتخاذ القرار الهجينة التي تدمج QFD مع عملية التحليل الهرمي (AHP) أو المنطق الضبابي، بالإضافة إلى توسيع الإطار ليشمل مكونات البنية التحتية الأخرى.
مقدمة
**مقدمة**
تعتبر أعمدة المرافق، التي تعد جزءًا لا يتجزأ من البنية التحتية الحديثة، دعائم أساسية للأنظمة الكهربائية والاتصالات لأكثر من قرن. وظيفتها الأساسية هي رفع وتأمين خطوط الطاقة وكابلات الاتصال، مما يسهل توزيع الكهرباء والمعلومات عبر مسافات شاسعة. لقد تطور تصميم وتركيب هذه الأعمدة بشكل كبير، متأثرًا بالتقدم التكنولوجي والطلبات المتزايدة الناتجة عن التحضر ونمو السكان.
تسلط الدراسات الحديثة الضوء على أهمية تحسين تصميم أعمدة المرافق لتعزيز المتانة وتقليل تكاليف الصيانة. لقد أظهرت الابتكارات في المواد، مثل الهياكل المركبة والمعززة، وعدًا في تحسين عمر الأعمدة ومرونتها ضد الضغوط البيئية. علاوة على ذلك، فإن دمج التقنيات الذكية في أنظمة أعمدة المرافق يظهر كاتجاه محوري، مما يمكّن من المراقبة والإدارة في الوقت الحقيقي للشبكات الكهربائية والاتصالات، مما قد يؤدي إلى زيادة الكفاءة والموثوقية في تقديم الخدمة.
طرق
تستخدم منهجية البحث المعتمدة في هذه الدراسة نهجًا منظمًا يعتمد على إطار نشر وظيفة الجودة (QFD) لتحسين عملية اختيار الأعمدة الكهربائية. تشمل هذه المنهجية أربع خطوات حاسمة: جمع البيانات، تحديد مؤشرات الأداء الرئيسية (KPIs)، تطوير بيت الجودة (HoQ)، والتحليل والتقييم اللاحق. تم إجراء استبيان منظم شمل 125 خبيرًا في الصناعة لجمع عوامل اتخاذ القرار الأساسية المتعلقة باختيار الأعمدة.
تشمل مؤشرات الأداء الرئيسية المحددة معايير مثل العمر الافتراضي (المتانة)، مقاومة الحوادث (مرونة التأثير)، التكلفة الإجمالية (تشمل التصنيع والنقل والصيانة)، استقرار اللون (مقاومة التلاشي)، مقاومة التوصيل (السلامة الكهربائية)، وزن العمود (جدوى النقل والتركيب)، وقت الإنتاج (كفاءة التصنيع)، متطلبات النقل (اعتبارات اللوجستيات)، طرق التركيب (التعقيد والسهولة)، ومقاومة حمل الرياح (الاستقرار الهيكلي). شمل تطوير HoQ تصنيف هذه المؤشرات كاحتياجات العملاء، وتحديد المتطلبات الوظيفية المقابلة، وبناء مصفوفة العلاقات باستخدام مقياس 1-3-9 لتقييم مستويات التأثير. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء مقارنة تنافسية لأعمدة الفولاذ والألمنيوم والبلاستيك المدعم بالألياف الزجاجية (GFRP) لإبلاغ اتخاذ القرار.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على تطور أعمدة الكهرباء والاتصالات، مع التأكيد على الانتقال من الخشب إلى المعدن، ومؤخراً إلى المواد المركبة مثل الألياف الزجاجية. يقود هذا التحول الحاجة إلى حلول مستدامة ودائمة استجابةً للمخاوف البيئية المرتبطة بالمواد التقليدية. تحدد الورقة الألياف الزجاجية والمواد المركبة كبدائل واعدة بسبب قوتها الفائقة، ومقاومتها للتآكل، وعمرها الأطول مقارنةً بالخشب والمعدن. بالإضافة إلى ذلك، سهلت التقدمات في تقنيات التصنيع إنتاج هذه الأعمدة بطريقة أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة.
تستخدم الدراسة منهجية نشر وظيفة الجودة (QFD) لدمج متطلبات العملاء بشكل منهجي في عمليات التصميم والتصنيع لأعمدة المرافق. من خلال استخدام إطار بيت الجودة (HoQ)، تحدد الدراسة مؤشرات الأداء الرئيسية (KPIs) التي تؤثر على اختيار المواد، مما يحدد في النهاية أن أعمدة البوليمر المدعم بالألياف الزجاجية (FRP) تتفوق على الفولاذ والألمنيوم في تلبية توقعات العملاء. تؤكد النتائج على أهمية توافق المواصفات الفنية مع مطالب المستهلكين، مما يعزز جودة المنتج ورضا العملاء. قد تشمل اتجاهات البحث المستقبلية استكشاف نماذج اتخاذ القرار الهجينة التي تجمع بين QFD ومنهجيات أخرى لتحسين اختيار المواد لمكونات البنية التحتية بشكل أكبر.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-12510-9
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41688502
Publication Date: 2026-02-14
Author(s): Youssef Ahmed Awad et al.
Primary Topic: Quality Function Deployment in Product Design
Overview
This research presents an industrial integration framework utilizing Quality Function Deployment (QFD) to optimize the selection of electrical poles, specifically focusing on steel, aluminum, and fiber-reinforced polymer (FRP) materials. Over the past two decades, the study emphasizes the importance of integrating customer feedback and visual connection approaches in the development of utility poles. By employing QFD, the research effectively translates customer requirements into technical criteria throughout the product lifecycle, enabling development teams to prioritize key performance indicators (KPIs) that influence material selection.
The application of the House of Quality (HoQ) within the QFD methodology allowed the researchers to evaluate and compare the identified KPIs against the characteristics of the three pole types, ultimately leading to informed recommendations for optimal material selection. The findings underscore the significance of incorporating client feedback in early design stages to enhance product development. Future research directions may include the exploration of hybrid decision-making models that integrate QFD with Analytic Hierarchy Process (AHP) or fuzzy logic, as well as extending the framework to other infrastructure components.
Introduction
**Introduction**
Utility poles, integral to modern infrastructure, have served as essential supports for electrical and telecommunication systems for over a century. Their primary function is to elevate and secure power lines and communication cables, thereby facilitating the distribution of electricity and information across vast distances. The design and material composition of these poles have evolved significantly, influenced by advancements in technology and the increasing demands of urbanization and population growth.
Recent studies highlight the importance of optimizing utility pole design to enhance durability and reduce maintenance costs. Innovations in materials, such as composite and reinforced structures, have shown promise in improving the lifespan and resilience of utility poles against environmental stresses. Furthermore, the integration of smart technologies into utility pole systems is emerging as a pivotal trend, enabling real-time monitoring and management of electrical and telecommunication networks, which could lead to increased efficiency and reliability in service delivery.
Methods
The research methodology employed in this study utilizes a structured approach based on the Quality Function Deployment (QFD) framework to optimize the selection process for electrical poles. This methodology encompasses four critical steps: data collection, identification of Key Performance Indicators (KPIs), development of the House of Quality (HoQ), and subsequent analysis and scoring. A structured survey involving 125 industry experts was conducted to gather essential decision-making factors related to pole selection.
The identification of KPIs includes parameters such as lifetime (durability), accident resistance (impact resilience), total cost (covering manufacturing, transportation, and maintenance), color stability (fading resistance), conductivity resistance (electrical safety), pole weight (transport and installation feasibility), production time (manufacturing efficiency), transportation requirements (logistics considerations), installation methods (complexity and ease), and wind load resistance (structural stability). The development of the HoQ involved categorizing these KPIs as customer needs, defining corresponding functional requirements, and constructing a relationship matrix using a 1-3-9 scale to evaluate impact levels. Additionally, competitive benchmarking of steel, aluminum, and Glass Fiber Reinforced Plastic (GFRP) poles was conducted to inform decision-making.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the evolution of electrical and telecommunication poles, emphasizing the transition from wooden to metal and, more recently, to composite materials like fiberglass. This shift is driven by the need for sustainable and durable solutions in response to environmental concerns associated with traditional materials. The paper identifies fiberglass and composite materials as promising alternatives due to their superior strength, resistance to corrosion, and longer lifespan compared to wood and metal. Additionally, advancements in manufacturing technologies have facilitated the production of these poles in a more efficient and cost-effective manner.
The study employs the Quality Function Deployment (QFD) methodology to systematically integrate customer requirements into the design and manufacturing processes of utility poles. By utilizing a House of Quality (HoQ) framework, the research identifies key performance indicators (KPIs) that influence material selection, ultimately determining that fiberglass-reinforced polymer (FRP) poles outperform steel and aluminum in meeting customer expectations. The findings underscore the importance of aligning technical specifications with consumer demands, thereby enhancing product quality and customer satisfaction. Future research directions may include exploring hybrid decision-making models that combine QFD with other methodologies to further optimize material selection for infrastructure components.