基于全局HIEs解構(gòu)的人機(jī)產(chǎn)品用戶需求模型構(gòu)建

張芳蘭，陳 玉，李 帥

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基于全局HIEs解構(gòu)的人機(jī)產(chǎn)品用戶需求模型構(gòu)建

張芳蘭，陳 玉，李 帥

(燕山大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，河北 秦皇島 066004)

為了獲取關(guān)鍵用戶需求與準(zhǔn)確的人機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，提出將全局HIEs解構(gòu)方法與Kano模型分析方法相結(jié)合的人機(jī)產(chǎn)品用戶需求模型構(gòu)建方法與具體流程。該方法利用全局HIEs解構(gòu)，建立人機(jī)產(chǎn)品多維設(shè)計(jì)特征映射空間；通過(guò)因子分析法與多元線性回歸獲取影響設(shè)計(jì)整體滿意度的關(guān)鍵用戶需求因子及其權(quán)重排序，再結(jié)合Kano模型與問(wèn)卷確立關(guān)鍵用戶需求類型，提出人機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。最終，以肩頸按摩儀設(shè)計(jì)為例，論證了所構(gòu)建模型與具體方法的可行性。

全局HIEs解構(gòu)；人機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)；用戶需求；Kano模型；模型構(gòu)建

用戶對(duì)產(chǎn)品的需求日趨多元化并呈多維分布狀態(tài)，作為實(shí)現(xiàn)用戶需求的基本單位——產(chǎn)品造型要素及其之間的相關(guān)關(guān)系，在設(shè)計(jì)階段需從更多維的角度進(jìn)行思考。眾學(xué)者將產(chǎn)品形態(tài)特征解構(gòu)應(yīng)用于用戶需求及用戶滿意度研究并獲得很多成果。HAN等[1]通過(guò)分析產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特征，形成影響用戶滿意度的關(guān)鍵設(shè)計(jì)特征識(shí)別方法。林麗等[2]以產(chǎn)品形態(tài)解構(gòu)方法為基礎(chǔ)建立優(yōu)化KE模型，并以MP4造型設(shè)計(jì)為例驗(yàn)證模型可行性。劉玲玲和薛澄岐[3]基于多感官通道的多維產(chǎn)品特征解構(gòu)方法建立了多維KE模型，并對(duì)空氣凈化器的感性認(rèn)知進(jìn)行研究。劉征宏等[4]通過(guò)判定并量化多維造型空間的主要特征建立感性工學(xué)模型，為產(chǎn)品感性設(shè)計(jì)階段提供指導(dǎo)。范靈秀等[5]基于產(chǎn)品特征解構(gòu)方法建立多維感知信息模型，將其應(yīng)用到微波爐的感性設(shè)計(jì)中。以上研究將產(chǎn)品特征解構(gòu)方法應(yīng)用于感性工學(xué)領(lǐng)域，主要面向具有較多操作界面的電子產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，所建立的需求模型難以表達(dá)人機(jī)產(chǎn)品的多維用戶需求，且不能進(jìn)一步判定用戶需求與用戶滿意度之間具體關(guān)系[6]。因此，本文試圖將全局HIEs解構(gòu)方法引入人機(jī)產(chǎn)品關(guān)鍵用戶需求分析過(guò)程，結(jié)合Kano模型，建立人機(jī)產(chǎn)品的用戶需求模型，為創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

1 全局HIEs解構(gòu)與Kano模型

1.1 全局HIEs解構(gòu)方法

全局HIEs解構(gòu)方法是從形狀、色彩、材質(zhì)、肌理、聲音、相關(guān)關(guān)系這6個(gè)維度，將產(chǎn)品解構(gòu)為若干人機(jī)界面元件(human interface elements，HIEs)[6-7]，形成多維設(shè)計(jì)特征空間。人機(jī)界面元件是用戶通過(guò)多種感官與產(chǎn)品發(fā)生信息交互的最小單位，影響著產(chǎn)品的整體滿意度。產(chǎn)品包含硬件與軟件，硬件是可以觸碰的實(shí)體，如顯示屏、底座；軟件是用戶無(wú)法通過(guò)觸覺感知的內(nèi)容，如文字、鈴聲。在實(shí)際操作中為避免重復(fù)，將相關(guān)關(guān)系維度的人機(jī)界面元件匯總為關(guān)系元件。

1.2 Kano模型分析法

Kano模型[8]將用戶需求劃分為：基本需求、期望需求和興奮需求。由圖1可知，隨著基本需求實(shí)現(xiàn)程度提高，優(yōu)化需求帶來(lái)的用戶滿意度增幅將逐漸降低；期望需求的實(shí)現(xiàn)程度與用戶滿意度呈正相關(guān)，隨著需求優(yōu)化而增長(zhǎng)；興奮需求隨著實(shí)現(xiàn)程度提高，優(yōu)化需求帶來(lái)的用戶滿意度將逐漸升高。通過(guò)Kano模型問(wèn)卷，用戶采用滿意、本該這樣、無(wú)所謂、勉強(qiáng)接受、不滿意5項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)價(jià)某一用戶需求存在或缺失情況下的感受，從而判斷各用戶需求所屬類型。

圖1 Kano模型

2 人機(jī)產(chǎn)品用戶需求模型構(gòu)建流程

相較于傳統(tǒng)方法，基于全局HIEs解構(gòu)獲取的關(guān)鍵用戶需求更具完備性。在已知用戶需求權(quán)重基礎(chǔ)上，引入Kano模型明確用戶需求與整體滿意度之間關(guān)系，作為第二項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，有助于篩選出更具創(chuàng)新價(jià)值的用戶需求。故將全局HIEs解構(gòu)與Kano模型相結(jié)合，構(gòu)建面向人機(jī)產(chǎn)品創(chuàng)新的用戶需求模型，如圖2所示。

圖2 人機(jī)產(chǎn)品用戶需求模型

流程1.構(gòu)建人機(jī)產(chǎn)品樣本空間。篩選出具有代表性的產(chǎn)品組成樣本空間。

流程2.建立多維設(shè)計(jì)特征空間。用全局HIEs解構(gòu)方法從形狀、顏色、材質(zhì)、肌理、聲音、相關(guān)關(guān)系6個(gè)方面對(duì)產(chǎn)品形態(tài)進(jìn)行解構(gòu)，獲得的若干人機(jī)界面元件構(gòu)成多維設(shè)計(jì)特征空間。

流程3.獲取關(guān)鍵用戶需求權(quán)重排序與類型。采用李克特7分量表設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷，用戶對(duì)多維設(shè)計(jì)特征空間滿意度打分；通過(guò)因子分析法處理調(diào)研數(shù)據(jù)，從而獲取影響設(shè)計(jì)整體滿意度的關(guān)鍵用戶需求因子，再采用多元線性回歸確立因子權(quán)重排序。建立Kano問(wèn)卷，分析問(wèn)卷結(jié)果確認(rèn)各項(xiàng)用戶需求所屬的需求類型。

流程4. 提出創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。依據(jù)關(guān)鍵用戶需求類型及權(quán)重排序，明確產(chǎn)品創(chuàng)新中應(yīng)著重考慮的用戶需求，結(jié)合產(chǎn)品進(jìn)行具體分析，針對(duì)用戶需求提出人機(jī)產(chǎn)品創(chuàng)新方向，完成創(chuàng)新方案。

3 肩頸按摩儀應(yīng)用案例

以肩頸按摩儀為例，利用人機(jī)產(chǎn)品用戶需求模型與具體流程，提出并完成該產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。

流程1.構(gòu)建肩頸按摩儀樣本空間。

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)電商與實(shí)體店搜集肩頸按摩儀產(chǎn)品，由專家小組刪除造型相似度高或用戶體驗(yàn)極差的產(chǎn)品，最終篩選出5個(gè)樣本，如圖3所示。

圖3 樣本圖片

流程2.獲取肩頸按摩儀多維設(shè)計(jì)特征空間。

運(yùn)用全局HIEs解構(gòu)方法對(duì)肩頸按摩儀解構(gòu)，獲得9項(xiàng)硬件，1項(xiàng)軟件及5對(duì)關(guān)系元件，共64項(xiàng)人機(jī)界面元件，構(gòu)成肩頸按摩儀多維設(shè)計(jì)特征空間見表1~3。

流程3.獲取關(guān)鍵用戶需求權(quán)重排序及類型。

根據(jù)李克特7分量表(圖4)，選取25名設(shè)計(jì)師及25名肩頸按摩儀用戶，針對(duì)樣本的整體滿意度以及64項(xiàng)多維設(shè)計(jì)特征滿意度進(jìn)行打分。通過(guò)SPSS軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行效度分析見表4，表中KMO值大于0.6，顯著性Sig小于0.05，表明該數(shù)據(jù)適合做因子分析。

運(yùn)用因子分析，獲得8項(xiàng)用戶需求因子及各項(xiàng)因子與其人機(jī)界面元件的相關(guān)系數(shù)，如因子7所含人機(jī)界面元件及相關(guān)系數(shù)為：主體正面面積大小(0.780)、主體正面形狀(0.747)，見表5。因子累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為72.914%，證明8項(xiàng)因子能反映原始需求的大部分信息，再檢查克隆巴赫系數(shù)，該系數(shù)愈高即因子的信度愈高，信度達(dá)到0.70即為可信。由表5可知，8項(xiàng)因子的克隆巴赫系數(shù)均大于0.7，所有因子都可用于回歸分析。利用多元線性回歸確定各因子在整體滿意度中的影響權(quán)重，并按因子重要性排序?？傻玫接脩魸M意度與用戶需求因子之間的映射關(guān)系為表6，其中因子8的顯著性大于0.05，不符合要求將其剔除。

表1 肩頸按摩儀硬件的人機(jī)界面元件

表2 肩頸按摩儀軟件的人機(jī)界面元件

表3 肩頸按摩儀關(guān)系元件的人機(jī)界面元件

圖4 李克特7分量表法

表4 KMO和巴特利特檢驗(yàn)

專家小組根據(jù)因子所代表的人機(jī)界面元件及其對(duì)應(yīng)因子的相關(guān)系數(shù)，獲得7項(xiàng)關(guān)鍵用戶需求及權(quán)重排序，見表7。

建立Kano問(wèn)卷并分析結(jié)果，確定肩頸按摩儀的關(guān)鍵用戶需求類型。以易學(xué)易操作為例，見表8，其認(rèn)為當(dāng)基本需求的比例達(dá)到55.56%，故為基本需求。以此類推，確定佩戴舒適、治療效果顯著為基本需求，外觀時(shí)尚大方、智能化操控模式、信息即時(shí)反饋、便攜性與收納性是興奮需求。最終獲得關(guān)鍵用戶需求類型與權(quán)重排序見表9。

流程4.提出肩頸按摩儀設(shè)計(jì)方案。

依據(jù)用戶需求權(quán)重排序，在肩頸按摩儀的創(chuàng)新設(shè)計(jì)中應(yīng)在滿足易學(xué)易操作、佩戴舒適和治療效果顯著這3項(xiàng)基本前提下，可優(yōu)先考慮對(duì)外觀造型、便攜性與收納性這兩方面進(jìn)行優(yōu)化，迎合用戶興奮需求以獲得滿意度大幅度提升。設(shè)計(jì)師可以將智能化操控模式、信息即時(shí)反饋?zhàn)鳛閯?chuàng)新設(shè)計(jì)的突破點(diǎn)，尋求更大的提升空間。

表5 用戶需求因子及其代表的人機(jī)界面元件

表6 多元線性回歸結(jié)果

表7 用戶需求權(quán)重排序

表8 用戶需求外觀時(shí)尚大方調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計(jì)表(%)

表9 關(guān)鍵用戶需求的權(quán)重系數(shù)與需求類型

因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮易學(xué)易操作、佩戴舒適、治療效果顯著、外觀造型和智能化操控模式5個(gè)方面的用戶需求，提高用戶滿意度。依據(jù)流程3結(jié)果以及表5中數(shù)據(jù)，針對(duì)關(guān)鍵用戶需求提出5點(diǎn)肩頸按摩儀創(chuàng)新方向：

(1) 外觀時(shí)尚大方。從色彩、材質(zhì)入手，改進(jìn)背帶和主體的造型設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品質(zhì)感與辨識(shí)度，迎合市場(chǎng)。

(2) 易學(xué)易操作。精簡(jiǎn)操作步驟及按鍵數(shù)目，增強(qiáng)按鍵之間顏色、形狀差異度。僅保留電源按鍵，從而降低誤操作幾率。

(3) 佩戴舒適。從人機(jī)工程學(xué)角度改善背帶與手環(huán)的形式和尺寸特征。故將背帶與腰帶一體化，解放用戶雙手；按摩區(qū)域通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)后盡可能地貼合頸部線條。

(4) 治療效果顯著。針對(duì)按摩區(qū)域展開創(chuàng)新。引入艾灸療法預(yù)防和治療頸椎病，為避免傳統(tǒng)艾灸療法中用戶尋找穴位困難的問(wèn)題，加熱裝置在各穴位集中加熱，使用者可獨(dú)自完成艾灸治療的整個(gè)過(guò)程。

(5) 智能化操控模式。將顯示屏與顯示屏文字的相關(guān)設(shè)計(jì)特征作為創(chuàng)新突破口，設(shè)計(jì)產(chǎn)品配套APP。依靠藍(lán)牙技術(shù)，通過(guò)APP控制加熱溫度與時(shí)間；產(chǎn)品內(nèi)置的溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)體表溫度，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)上傳至APP，實(shí)現(xiàn)操作智能化、數(shù)據(jù)可視化。

綜上所述，提出一款結(jié)合艾灸療法的肩頸按摩儀設(shè)計(jì)，將定點(diǎn)艾灸、智能控溫、尺寸調(diào)節(jié)等功能于一身。借助計(jì)算機(jī)軟件建模，完成創(chuàng)新方案，并制作模型樣機(jī)，如圖5和圖6所示。

圖5 基于艾灸療法的肩頸按摩儀創(chuàng)新方案

圖6 肩頸按摩儀配套APP界面

4 結(jié)束語(yǔ)

提出了基于全局HIEs解構(gòu)的用戶需求模型及其構(gòu)建方法。以肩頸按摩儀的創(chuàng)新設(shè)計(jì)為例，利用全局HIEs解構(gòu)方法獲得人機(jī)產(chǎn)品多維設(shè)計(jì)特征空間，提煉關(guān)鍵用戶需求及其權(quán)重排序，實(shí)現(xiàn)用戶需求到產(chǎn)品整體滿意度的映射與兩者關(guān)系的量化，結(jié)合Kano分析，提出創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案，論證模型與方法流程的可行性，為其他類確立人機(jī)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案提供方法參考。后續(xù)主要工作是對(duì)比傳統(tǒng)用戶需求獲取方法和基于全局HIEs解構(gòu)的人機(jī)產(chǎn)品用戶需求模型的效用，以及拓寬本文提出的用戶需求模型的應(yīng)用領(lǐng)域。

[1] HAN S H, KIM K J, YUN M H, et al. Identifying mobile phone design features critical to user satisfaction [J]. Human Factors and Ergonomics in Manufacturing, 2004, 14(1): 15-29.

[2] 林麗, 薛澄岐, 王海燕, 等. 優(yōu)化KE模型的產(chǎn)品形態(tài)解構(gòu)方法[J]. 東南大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2010, 40(6): 1353-1357.

[3] 劉玲玲, 薛澄岐. 面向多維KE模型構(gòu)建的產(chǎn)品特征解構(gòu)方法[J]. 工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào), 2014, 21(4): 323-328.

[4] 劉征宏, 謝慶生, 黃海松, 等. 多維變量感性工學(xué)模型構(gòu)建及其性能評(píng)估[J]. 四川大學(xué)學(xué)報(bào): 工程科學(xué)版, 2016, 48(2): 198-206.

[5] 范靈秀, 潘偉杰, 劉征宏, 等. 基于產(chǎn)品特征解構(gòu)的多維感知信息模型構(gòu)建[J]. 圖學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 37(6): 771-777.

[6] HAN S H, YUN M H, KIM K J, et al. Evaluation of product usability: Development and validation of usability dimensions and design elements based on empirical models [J]. International Journal of Industrial Ergonomics, 2000, 26(4): 477-488.

[7] HAN S H, HONG S W. A systematic approach for coupling user satisfaction with product design [J]. Ergonomics, 2003, 46: 13-14.

[8] KANO N, TAKAHASHI F. Attractive quality and must be quality [J]. The Journal of Japanese Society for Quality Control, 1984, 41(2): 39-48.

Construction of User Need Model for Ergonomic Product Based on the Global HIEs Deconstruction

ZHANG Fang-lan, CHEN Yu, LI Shuai

(School of Art and Design, Yanshan University, Qinhuangdao Hebei 066004, China)

In order to obtain the key user needs and the accurate ergonomic product design proposals, a user need model construction method and specific procedures integrating the method of the global human interface elements (HIEs) deconstruction and Kano model analysis has been proposed for ergonomic product. The multi-dimensional design feature space was established based on the global HIEs deconstruction. The key user need factors and their weight ranking which influence the overall satisfaction of the design were obtained by factor analysis and multiple linear regression. Then, combined with the Kano model and questionnaire method, the type of key user needs was established and the ergonomic product design was proposed. Finally, through the example of the design of shoulder and cervical vertebra massage device, the feasibility of the proposed model was demonstrated.

the global HIEs deconstruction; ergonomic product design; user need; Kano model; model construction

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2019020303

A

2095-302X(2019)02-0303-05

2018-09-25；

2018-11-19

河北省社科基金項(xiàng)目(HB17YS062)；2018年河北省專業(yè)學(xué)位教學(xué)案例(庫(kù))立項(xiàng)建設(shè)項(xiàng)目(KCJSZ2018021)；燕山大學(xué)博士基金項(xiàng)目(B958)

張芳蘭(1980-)，女，陜西寶雞人，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、人機(jī)工程等。 E-mail：fanglanzhang@163.com