用戶需求驅動下的家具產品設計方法

趙項，魏峰，繆遠

(1. 福建工程學院設計學院，福州 350118； 2. 福建工程學院建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，福州 350118)

家具產品不僅能夠提供給用戶多樣化的功能，還可裝飾與美化居住空間環(huán)境。近年來，家具產品設計成為學界研究熱點。楊懷靚[1]從家具設計的用戶功能需求展開探討，得出一條功能性視角下的多元化家具設計路徑；賀雪梅等[2]基于心流理論對家具產品的用戶需求及使用場景進行分析，提出一種心流理論下的家具產品設計方法；陳朝杰等[3]以學齡前兒童需求為導向，應用產品服務系統(tǒng)和可持續(xù)設計系統(tǒng)方法論構建出兒童家具的設計與服務策略；孟曉軍[4]從家具產品的功能、造型、材料和結構出發(fā)，探討多功能家具產品的設計路徑，總結出多功能家具產品的設計理念及設計策略；王子軒等[5]通過梳理智能辦公家具產品的交互設計應用，提出一種智能辦公家具產品的交互設計方法。

此外，還有學者基于不同理論方法對家具產品設計深入探討，這些研究視角新穎，基本遵循以人為本理念，并逐漸重視用戶需求，但對家具產品的用戶需求分析仍缺乏理論支撐，且設計開發(fā)流程尚未完善，在一定程度上研究欠缺科學性與先進性。為了精準劃分家具產品用戶需求、科學獲取需求權重、規(guī)范開發(fā)流程，將分析用戶需求的方法應用于家具產品研究顯得十分必要。

1 用戶需求驅動下的設計方法概述

用戶需求驅動作為創(chuàng)新設計的一種驅動類型，在家具產品研發(fā)中，主要指對家具產品進行創(chuàng)新設計時以用戶需求作為第一驅動力，是家具產品創(chuàng)新設計的源泉[6]。家具產品創(chuàng)新設計不僅要重視產品功能，還應以用戶為中心，全面考慮設計的合理性和實用性。當今家具產品的開發(fā)中，用戶需求始終是設計師們首要考慮的問題，以用戶需求為導向的設計方法成為研發(fā)的重要機制[7]，因此用戶需求驅動下的家具產品設計方法對于提升家具產品創(chuàng)新設計具有重要的指導作用。

近年來，在用戶需求驅動下的產品設計研究中，常見方法主要有Kano、AHP、QFD、AD等。Kano是一種通過Kano問卷及Kano結果評價表對用戶需求進行屬性劃分的工具，主要將用戶對產品的需求分為5種類型，馮青等[8]、王新燕等[9]運用Kano模型快速準確識別用戶關鍵需求以及輔助設計師進行產品規(guī)劃；AHP是將定性問題進行量化分析的方法，通過構建層次分析模型、建立判斷矩陣、引入算法等步驟，對設計指標權重決策，趙項等[10]、唐琳等[11]為了準確獲取用戶需求權重以及客觀評估設計方案，運用AHP法進行評價指標權重計算；AD是一種將顧客需求轉化為設計參數(shù)的理論，王建磊等[12]、程賢福等[13]基于AD理論建立顧客需求與設計實現(xiàn)之間的映射關系，以尋求最佳設計方案?？梢?，Kano、AHP和AD已被廣泛用于產品設計學術研究中，且運用較為成熟，將其引入家具產品設計研發(fā)具有可行性。

2 家具產品研發(fā)中的設計方法集成應用

2.1 集成Kano/AHP/AD的家具產品設計方法構建

用戶需求驅動下的家具產品設計方法集成應用中，Kano模型可直觀呈現(xiàn)各類用戶需求與家具產品滿意度的關系[14]，但各類用戶需求權重如何，Kano模型不能清晰呈現(xiàn)。然而，各需求權重是獲取產品設計重點和設計決策的重要依據(jù)，用戶需求權重的精確度可直接影響方案設計的側重點。Kano常見的應用研究中，傳統(tǒng)權重計算方法主要有德爾菲法、熵值法、Better-Worse滿意度指數(shù)分析法等，但這些方法存在主觀性較強、定性分析不足、復雜煩瑣等缺陷。AHP主要用于評價指標的權重決策，具有客觀科學、簡單實用的優(yōu)勢[15]，運用AHP法確定Kano分析后的各類需求權重，大大彌補了傳統(tǒng)權重計算存在的弊端，可進一步提高用戶需求的權重精確度；將Kano模型的屬性類別用于AHP中的層次分析模型構建，則可提高層次分析法定性的科學性與合理性。但重要用戶需求在家具產品中如何實現(xiàn)，Kano和AHP都沒有給出確切原則和設計標準，AD理論在產品研發(fā)中可以快速高效地將顧客需求映射為相應的設計參數(shù)[16]。

綜上所述，融合Kano、AHP與AD對家具產品進行設計研發(fā)科學合理，且具有求解用戶需求權重精確、產品設計決策高效、研發(fā)方法流程完整等優(yōu)勢。筆者在用戶需求驅動的產品設計模式下，將集成Kano/AHP/AD的家具產品設計方法應用于床頭柜設計實踐中，其集成方法應用流程如圖1所示。流程大致為：運用Kano對家具產品用戶需求進行屬性劃分；基于AHP求解不同屬性的用戶需求權重，明確重點用戶需求；根據(jù)AD理論將重點用戶需求映射為設計參數(shù)。

圖1 集成Kano/AHP/AD的應用流程 Fig. 1 Application flow chart of integrated Kano/AHP/AD

2.2 集成Kano/AHP/AD的家具產品設計方法流程

2.2.1 用戶需求屬性劃分

基于Kano對用戶在使用家具產品中的需求進行屬性劃分。①通過調研獲取用戶需求，并根據(jù)Kano問卷識別不同類型用戶需求。其中，Kano問卷主要對用戶需求進行正、反兩個維度提問。②運用Kano結果評價表[17]對Kano問卷統(tǒng)計結果進行分析，將最大數(shù)值作為用戶需求分類依據(jù)，把用戶需求劃分為必備屬性、期望屬性、魅力屬性、無差異屬性和反向屬性5種類型，該家具產品設計中排除對無差異屬性和反向屬性需求探討。

2.2.2 用戶需求權重求解

運用AHP計算家具產品設計中的各用戶需求權重值。①通過定性與決策相關的因素，按照支配關系構建遞階層級模型，將目標層拓展至準則層、子準則層和方案層[18]，并基于Kano的用戶需求屬性劃分得到如圖2所示的層次分析模型。②建立合適的判斷矩陣，并引入幾何平均法計算各項需求權重值。③通過用戶需求權重排序，獲取家具產品設計要重點滿足的用戶需求，明確后續(xù)設計開發(fā)方向。

圖2 層次分析模型Fig. 2 Hierarchical analysis model

2.3 設計參數(shù)映射

通過AD理論對家具產品功能域與設計域進行“Z”字形映射[19]，如圖3所示。本研究主要應用AD理論結合用戶需求及家具產品特性進行綜合分析，將家具產品各項重要用戶需求(CAs)轉化為對應的功能需求(FRs)；其次，通過AD理論的獨立性公理原則將功能域中的FRs映射為設計域中的設計參數(shù)(DPs)。

圖3 公理設計映射關系Fig. 3 AD mapping relationship

3 用戶需求驅動下的家具產品設計實踐

隨著人類生活品質的提升，床頭柜設計受到用戶廣泛關注。當今市場上的床頭柜樣式豐富，設計大都與室內裝飾風格一致，但對用戶需求考慮甚少，這導致了床頭柜設計不符合用戶使用行為，功能單一且欠缺合理的規(guī)劃布局。同時，在將需求轉化為技術參數(shù)過程中缺乏科學的理論支撐，以致未能很好掌握生產過程中材料、結構等的技術關鍵要素，進而造成資源浪費。因此，筆者將應用集成Kano/AHP/AD家具產品設計方法對床頭柜進行深入研究。

3.1 床頭柜用戶需求獲取及分類

通過訪談、觀察、問卷不同方式的用戶調研，得知如今市場上的床頭柜主要以置物、裝飾為主，強調可用性和耐用性，功能相對單一，外觀造型較為呆滯，遠不能滿足用戶的使用需求。床頭柜存在此類問題很大程度上是設計師在研發(fā)中缺乏對用戶需求與產品滿意度之間關系的認知所致，然而，引入Kano對床頭柜進行調研分析可明確用戶需求屬性，縮小床頭柜設計與用戶需求之間的差距。通過對用戶調研整理與分析，得出16項用戶需求，并根據(jù)Kano模型對用戶需求進行屬性劃分，具體為：①制作Kano問卷，共發(fā)放218份，回收有效問卷209份；②應用Kano結果分析表進行用戶需求類型劃分，如表1所示。

表1 Kano結果分析表Table 1 Kano result analysis table

從表1可知，移動性與時間提醒為無差異需求，該類為用戶不關注的產品需求，無論產品或服務是否具備這種屬性，用戶滿意度均不會受到影響，故對這類需求不做考慮；易于清潔、符合人體尺寸、放置物品、材料安全可靠為必備需求，是床頭柜必須滿足用戶的需求，若缺失這些需求，用戶滿意度將大幅度下降，但對該類需求進行優(yōu)化用戶滿意度也不會變化，因此對床頭柜進行設計必須滿足此類需求，但不考慮對其進行優(yōu)化設計；簡單易用、智能夜燈、收納空間合理、造型美觀為期望需求，此類需求在床頭柜設計中出現(xiàn)得越多用戶滿意度越高，相反則不然，因此對床頭柜進行設計時要多滿足該類屬性的需求，以提高用戶滿意度；魅力需求一旦具備將會大幅度提升用戶滿意度，是用戶意想不到的產品屬性，若不能滿足此類需求，用戶滿意度不會降低，但若能滿足，將大幅度提升用戶滿意度，因此在床頭柜設計開發(fā)時若滿足播放音樂、保護隱私、便捷充電、方便維修和語音操控這些用戶需求，則可極大提高用戶滿意度，增強床頭柜對用戶的吸引，從而提升市場競爭力。

3.2 床頭柜用戶需求權重求解

在對床頭柜的用戶需求分類后，各需求的重要度排序如何Kano并沒有清晰呈現(xiàn)，為了在后續(xù)設計過程中明確各需求的重要性，將Kano與AHP融合對各用戶需求進行權重計算，以準確獲取設計過程中要考慮的床頭柜的重要用戶需求。首先，根據(jù)Kano對床頭柜用戶需求的屬性分析結果，基于AHP基本概念構建出層次分析模型，如圖4所示。

圖4 床頭柜設計層次分析模型Fig. 4 The analytic hierarchy model of bedside cabinet design

其次，構建判斷矩陣并邀請專家填寫，為保證權重計算結果的可用性，共邀請20位與家具設計相關人員填寫，分別是4位家具設計研究方向教授、6位家具產品設計師、5位家具設計方向研究生、5位家具產品研究學者。邀請他們根據(jù)1～9級標度對各層級需求進行兩兩比較并評分，取其平均數(shù)作為權重計算基礎，得出各層級判斷矩陣，然后引入幾何平均算法[20]，求解床頭柜各用戶需求權重值，其運算過程如下，結果如表2～5所示。

表2 準則層權重Table 2 Criterion level weight

表3 必備需求權重Table 3 Mandatory demand weight

表4 期望需求權重Table 4 Expected demand weight

表5 魅力需求權重Table 5 Attractive demand weight

1)計算各層標度的乘積(Mi)：

(1)

式中：bij為第i行第j列中的需求指標；n為需求指標量。

2)判斷各層標度乘積的幾何平均值(ai)：

(2)

3)計算相對權重(Wi)：

(3)

4)計算最大特征根(λmax)：

(4)

式中：BWi為向量BW第i個分量；n為階數(shù)。

5)結果一致性檢驗(ICI)：

ICI=(λmax-n)/(n-1)

(5)

ICR=ICI/IRI

(6)

式中：n為判斷矩陣評價標度所對應的階數(shù)；IRI為

平均隨機一致性指標；ICR為一致性比值。

最后，為確保測試人員判斷矩陣填寫時思維一致性，對計算結果進行一致性檢驗。其中，當ICR≤0.1時通過一致性檢驗；若ICR>0.1則未通過。經計算ICR值均小于0.1，如表6所示。

表6 一致性檢驗結果Table 6 Consistency check result

根據(jù)Kano模型相關概念以及對床頭柜用戶需求權重計算結果得知，設計師在開發(fā)過程中除了需要滿足必備屬性需求，魅力需求和期望需求中的重要度排序靠前的需求應引起高度重視，一旦滿足這些重要的需求即可極大提高用戶對床頭柜的滿意度，即在床頭柜設計開發(fā)時要充分考慮滿足收納空間合理、造型美觀、音樂播放、保護隱私和便捷充電等重要的用戶需求。

3.3 床頭柜設計參數(shù)映射

公理化設計過程即用戶需求驅動下的域間映射過程，主要借助判斷矩陣進行設計表達，并采取獨立性公理和信息公理判斷設計合理性和最優(yōu)解，逐步尋求用戶需求的最優(yōu)設計參數(shù)[21]。在床頭柜研發(fā)過程中需要將用戶需求與CMF、人體工程等技術相匹配，并具有合理的結構與布局，AD理論可很好地解決這一問題，并可為床頭柜加工生產提供工程技術參數(shù)，助力企業(yè)實現(xiàn)產品量化。基于上述所得重點用戶需求，根據(jù)AD理論原則與家具產品設計特性，將CA轉化為FR，并對床頭柜功能需求進行合理描述，如表7所示。

表7 床頭柜重要用戶需求與功能需求對照Table 7 Comparison of important user needs and functional needs of bedside tables

結合家具生產中對材料、結構、美學、人機工程等特性要求，以及床頭柜生產工藝流程，應用信息性公理等對床頭柜功能需求進行深入分析，提出對應滿足功能需求的設計參數(shù)，如表8所示。

表8 床頭柜功能需求與設計參數(shù)對照Table 8 Comparison table of functional requirements and design parameters of bedside cabinets

基于AD理論的獨立性公理原則，將床頭柜功能需求與設計參數(shù)進行域間映射，映射關系表示為：

{FRs}=B{DPs}

(7)

式中：B為床頭柜設計矩陣；FRs為設計功能要求集；DPs為設計參數(shù)集。

其中， {FRs}={FR1,FR2,FR3,…,FRm}，{DPs}={DP1,DP2,DP3,…,DPn}，具體可描述為：

(8)

式中：bij為對應床頭柜設計元素之間的關聯(lián)程度。

將上述床頭柜功能需求與設計參數(shù)代入公式(8)進行運算，得到如下矩陣：

矩陣中“X”表示具有強相關性，“O”代表弱相關或無關。當設計矩陣為對角矩陣與三角矩陣，表示該設計可以接受；若為一般矩陣，則設計參數(shù)存在矛盾，不滿足獨立性公理，需要對矩陣進行設計解耦[22]。經對照設計矩陣類型，可知該床頭柜設計矩陣為對角矩陣，屬于非耦合設計，其滿足AD理論的獨立性公理，由此表明設計參數(shù)具有可用性，即用戶對床頭柜的需求與生產技術參數(shù)不矛盾，適用于企業(yè)生產加工。

3.4 床頭柜概念設計

綜上所述，滿足用戶需求的床頭柜應該具備藍牙音箱、指紋解鎖、無線充電等功能。根據(jù)AD理論對設計參數(shù)的分析以及設計構思，對床頭柜進行概念設計，如圖5a所示，該概念設計方案可為用戶提供智能音箱、分層儲物、抽屜指紋解鎖、桌面無線充電等功能；造型上采用柔美的曲線設計，形體比例協(xié)調，色彩主要以乳白為主，整體外觀極致簡約，具有現(xiàn)代時尚產品設計的美學風格；材質選取ABS塑料，并在表面貼膜以防水侵蝕。

為了評估該概念設計方案是否滿足用戶需求，選取市場上已有床頭柜和該方案同時對用戶需求滿意度進行調查，選取床頭柜樣本如圖5b所示。以七點量表進行問卷調查，共發(fā)放155份，回收有效問卷150份，統(tǒng)計結果顯示樣本得分為4.35，該床頭柜概念設計方案用戶需求滿意度值為5.05分，可見在該研究方法指導下的床頭柜概念設計在一定程度上可滿足用戶需求，提高用戶滿意度。

圖5 床頭柜設計及樣本Fig. 5 Sample of the design of the bedside table

4 結 語

隨著生活水平的日益提升，人類消費觀念在逐漸轉變，用戶已越來越趨向個性化與人性化的家具產品，對家具產品的需求呈現(xiàn)出多元化和差異化等特征。然而，當今家具制造研發(fā)主要集中在功能與造型層面，對用戶需求的掌握模糊不清，家具產品同質化現(xiàn)象嚴重，缺乏人性化與個性化。因此，筆者建立用戶需求驅動下的家具產品設計方法，通過對家具產品的用戶需求屬性劃分、權重求解，以及設計參數(shù)映射，完善家具產品設計流程，增強家具產品開發(fā)效率，提升用戶對家具產品的滿意度。將集成Kano/AHP/AD的家具產品設計方法應用在設計中，在一定程度上彌補了單一方法研究的缺陷，具有系統(tǒng)完整與科學合理的優(yōu)勢，可指導設計師在家具產品設計中準確高效進行設計要素決策，提升后續(xù)家具產品開發(fā)流程的可靠性與先進性，增強家具產品研發(fā)效率與質量，并為家具產品設計與生產提供理論支持。