用户需求驱动下的家具产品设计方法

赵项，魏峰，缪远

(1. 福建工程学院设计学院，福州 350118； 2. 福建工程学院建筑与城乡规划学院，福州 350118)

家具产品不仅能够提供给用户多样化的功能，还可装饰与美化居住空间环境。近年来，家具产品设计成为学界研究热点。杨怀靓[1]从家具设计的用户功能需求展开探讨，得出一条功能性视角下的多元化家具设计路径；贺雪梅等[2]基于心流理论对家具产品的用户需求及使用场景进行分析，提出一种心流理论下的家具产品设计方法；陈朝杰等[3]以学龄前儿童需求为导向，应用产品服务系统和可持续设计系统方法论构建出儿童家具的设计与服务策略；孟晓军[4]从家具产品的功能、造型、材料和结构出发，探讨多功能家具产品的设计路径，总结出多功能家具产品的设计理念及设计策略；王子轩等[5]通过梳理智能办公家具产品的交互设计应用，提出一种智能办公家具产品的交互设计方法。

此外，还有学者基于不同理论方法对家具产品设计深入探讨，这些研究视角新颖，基本遵循以人为本理念，并逐渐重视用户需求，但对家具产品的用户需求分析仍缺乏理论支撑，且设计开发流程尚未完善，在一定程度上研究欠缺科学性与先进性。为了精准划分家具产品用户需求、科学获取需求权重、规范开发流程，将分析用户需求的方法应用于家具产品研究显得十分必要。

1 用户需求驱动下的设计方法概述

用户需求驱动作为创新设计的一种驱动类型，在家具产品研发中，主要指对家具产品进行创新设计时以用户需求作为第一驱动力，是家具产品创新设计的源泉[6]。家具产品创新设计不仅要重视产品功能，还应以用户为中心，全面考虑设计的合理性和实用性。当今家具产品的开发中，用户需求始终是设计师们首要考虑的问题，以用户需求为导向的设计方法成为研发的重要机制[7]，因此用户需求驱动下的家具产品设计方法对于提升家具产品创新设计具有重要的指导作用。

近年来，在用户需求驱动下的产品设计研究中，常见方法主要有Kano、AHP、QFD、AD等。Kano是一种通过Kano问卷及Kano结果评价表对用户需求进行属性划分的工具，主要将用户对产品的需求分为5种类型，冯青等[8]、王新燕等[9]运用Kano模型快速准确识别用户关键需求以及辅助设计师进行产品规划；AHP是将定性问题进行量化分析的方法，通过构建层次分析模型、建立判断矩阵、引入算法等步骤，对设计指标权重决策，赵项等[10]、唐琳等[11]为了准确获取用户需求权重以及客观评估设计方案，运用AHP法进行评价指标权重计算；AD是一种将顾客需求转化为设计参数的理论，王建磊等[12]、程贤福等[13]基于AD理论建立顾客需求与设计实现之间的映射关系，以寻求最佳设计方案。可见，Kano、AHP和AD已被广泛用于产品设计学术研究中，且运用较为成熟，将其引入家具产品设计研发具有可行性。

2 家具产品研发中的设计方法集成应用

2.1 集成Kano/AHP/AD的家具产品设计方法构建

用户需求驱动下的家具产品设计方法集成应用中，Kano模型可直观呈现各类用户需求与家具产品满意度的关系[14]，但各类用户需求权重如何，Kano模型不能清晰呈现。然而，各需求权重是获取产品设计重点和设计决策的重要依据，用户需求权重的精确度可直接影响方案设计的侧重点。Kano常见的应用研究中，传统权重计算方法主要有德尔菲法、熵值法、Better-Worse满意度指数分析法等，但这些方法存在主观性较强、定性分析不足、复杂烦琐等缺陷。AHP主要用于评价指标的权重决策，具有客观科学、简单实用的优势[15]，运用AHP法确定Kano分析后的各类需求权重，大大弥补了传统权重计算存在的弊端，可进一步提高用户需求的权重精确度；将Kano模型的属性类别用于AHP中的层次分析模型构建，则可提高层次分析法定性的科学性与合理性。但重要用户需求在家具产品中如何实现，Kano和AHP都没有给出确切原则和设计标准，AD理论在产品研发中可以快速高效地将顾客需求映射为相应的设计参数[16]。

综上所述，融合Kano、AHP与AD对家具产品进行设计研发科学合理，且具有求解用户需求权重精确、产品设计决策高效、研发方法流程完整等优势。笔者在用户需求驱动的产品设计模式下，将集成Kano/AHP/AD的家具产品设计方法应用于床头柜设计实践中，其集成方法应用流程如图1所示。流程大致为：运用Kano对家具产品用户需求进行属性划分；基于AHP求解不同属性的用户需求权重，明确重点用户需求；根据AD理论将重点用户需求映射为设计参数。

图1 集成Kano/AHP/AD的应用流程 Fig. 1 Application flow chart of integrated Kano/AHP/AD

2.2 集成Kano/AHP/AD的家具产品设计方法流程

2.2.1 用户需求属性划分

基于Kano对用户在使用家具产品中的需求进行属性划分。①通过调研获取用户需求，并根据Kano问卷识别不同类型用户需求。其中，Kano问卷主要对用户需求进行正、反两个维度提问。②运用Kano结果评价表[17]对Kano问卷统计结果进行分析，将最大数值作为用户需求分类依据，把用户需求划分为必备属性、期望属性、魅力属性、无差异属性和反向属性5种类型，该家具产品设计中排除对无差异属性和反向属性需求探讨。

2.2.2 用户需求权重求解

运用AHP计算家具产品设计中的各用户需求权重值。①通过定性与决策相关的因素，按照支配关系构建递阶层级模型，将目标层拓展至准则层、子准则层和方案层[18]，并基于Kano的用户需求属性划分得到如图2所示的层次分析模型。②建立合适的判断矩阵，并引入几何平均法计算各项需求权重值。③通过用户需求权重排序，获取家具产品设计要重点满足的用户需求，明确后续设计开发方向。

图2 层次分析模型Fig. 2 Hierarchical analysis model

2.3 设计参数映射

通过AD理论对家具产品功能域与设计域进行“Z”字形映射[19]，如图3所示。本研究主要应用AD理论结合用户需求及家具产品特性进行综合分析，将家具产品各项重要用户需求(CAs)转化为对应的功能需求(FRs)；其次，通过AD理论的独立性公理原则将功能域中的FRs映射为设计域中的设计参数(DPs)。

图3 公理设计映射关系Fig. 3 AD mapping relationship

3 用户需求驱动下的家具产品设计实践

随着人类生活品质的提升，床头柜设计受到用户广泛关注。当今市场上的床头柜样式丰富，设计大都与室内装饰风格一致，但对用户需求考虑甚少，这导致了床头柜设计不符合用户使用行为，功能单一且欠缺合理的规划布局。同时，在将需求转化为技术参数过程中缺乏科学的理论支撑，以致未能很好掌握生产过程中材料、结构等的技术关键要素，进而造成资源浪费。因此，笔者将应用集成Kano/AHP/AD家具产品设计方法对床头柜进行深入研究。

3.1 床头柜用户需求获取及分类

通过访谈、观察、问卷不同方式的用户调研，得知如今市场上的床头柜主要以置物、装饰为主，强调可用性和耐用性，功能相对单一，外观造型较为呆滞，远不能满足用户的使用需求。床头柜存在此类问题很大程度上是设计师在研发中缺乏对用户需求与产品满意度之间关系的认知所致，然而，引入Kano对床头柜进行调研分析可明确用户需求属性，缩小床头柜设计与用户需求之间的差距。通过对用户调研整理与分析，得出16项用户需求，并根据Kano模型对用户需求进行属性划分，具体为：①制作Kano问卷，共发放218份，回收有效问卷209份；②应用Kano结果分析表进行用户需求类型划分，如表1所示。

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

从表1可知，移动性与时间提醒为无差异需求，该类为用户不关注的产品需求，无论产品或服务是否具备这种属性，用户满意度均不会受到影响，故对这类需求不做考虑；易于清洁、符合人体尺寸、放置物品、材料安全可靠为必备需求，是床头柜必须满足用户的需求，若缺失这些需求，用户满意度将大幅度下降，但对该类需求进行优化用户满意度也不会变化，因此对床头柜进行设计必须满足此类需求，但不考虑对其进行优化设计；简单易用、智能夜灯、收纳空间合理、造型美观为期望需求，此类需求在床头柜设计中出现得越多用户满意度越高，相反则不然，因此对床头柜进行设计时要多满足该类属性的需求，以提高用户满意度；魅力需求一旦具备将会大幅度提升用户满意度，是用户意想不到的产品属性，若不能满足此类需求，用户满意度不会降低，但若能满足，将大幅度提升用户满意度，因此在床头柜设计开发时若满足播放音乐、保护隐私、便捷充电、方便维修和语音操控这些用户需求，则可极大提高用户满意度，增强床头柜对用户的吸引，从而提升市场竞争力。

3.2 床头柜用户需求权重求解

在对床头柜的用户需求分类后，各需求的重要度排序如何Kano并没有清晰呈现，为了在后续设计过程中明确各需求的重要性，将Kano与AHP融合对各用户需求进行权重计算，以准确获取设计过程中要考虑的床头柜的重要用户需求。首先，根据Kano对床头柜用户需求的属性分析结果，基于AHP基本概念构建出层次分析模型，如图4所示。

图4 床头柜设计层次分析模型Fig. 4 The analytic hierarchy model of bedside cabinet design

其次，构建判断矩阵并邀请专家填写，为保证权重计算结果的可用性，共邀请20位与家具设计相关人员填写，分别是4位家具设计研究方向教授、6位家具产品设计师、5位家具设计方向研究生、5位家具产品研究学者。邀请他们根据1～9级标度对各层级需求进行两两比较并评分，取其平均数作为权重计算基础，得出各层级判断矩阵，然后引入几何平均算法[20]，求解床头柜各用户需求权重值，其运算过程如下，结果如表2～5所示。

表2 准则层权重Table 2 Criterion level weight

表3 必备需求权重Table 3 Mandatory demand weight

表4 期望需求权重Table 4 Expected demand weight

表5 魅力需求权重Table 5 Attractive demand weight

1)计算各层标度的乘积(Mi)：

(1)

式中：bij为第i行第j列中的需求指标；n为需求指标量。

2)判断各层标度乘积的几何平均值(ai)：

(2)

3)计算相对权重(Wi)：

(3)

4)计算最大特征根(λmax)：

(4)

式中：BWi为向量BW第i个分量；n为阶数。

5)结果一致性检验(ICI)：

ICI=(λmax-n)/(n-1)

(5)

ICR=ICI/IRI

(6)

式中：n为判断矩阵评价标度所对应的阶数；IRI为

平均随机一致性指标；ICR为一致性比值。

最后，为确保测试人员判断矩阵填写时思维一致性，对计算结果进行一致性检验。其中，当ICR≤0.1时通过一致性检验；若ICR>0.1则未通过。经计算ICR值均小于0.1，如表6所示。

表6 一致性检验结果Table 6 Consistency check result

根据Kano模型相关概念以及对床头柜用户需求权重计算结果得知，设计师在开发过程中除了需要满足必备属性需求，魅力需求和期望需求中的重要度排序靠前的需求应引起高度重视，一旦满足这些重要的需求即可极大提高用户对床头柜的满意度，即在床头柜设计开发时要充分考虑满足收纳空间合理、造型美观、音乐播放、保护隐私和便捷充电等重要的用户需求。

3.3 床头柜设计参数映射

公理化设计过程即用户需求驱动下的域间映射过程，主要借助判断矩阵进行设计表达，并采取独立性公理和信息公理判断设计合理性和最优解，逐步寻求用户需求的最优设计参数[21]。在床头柜研发过程中需要将用户需求与CMF、人体工程等技术相匹配，并具有合理的结构与布局，AD理论可很好地解决这一问题，并可为床头柜加工生产提供工程技术参数，助力企业实现产品量化。基于上述所得重点用户需求，根据AD理论原则与家具产品设计特性，将CA转化为FR，并对床头柜功能需求进行合理描述，如表7所示。

表7 床头柜重要用户需求与功能需求对照Table 7 Comparison of important user needs and functional needs of bedside tables

结合家具生产中对材料、结构、美学、人机工程等特性要求，以及床头柜生产工艺流程，应用信息性公理等对床头柜功能需求进行深入分析，提出对应满足功能需求的设计参数，如表8所示。

表8 床头柜功能需求与设计参数对照Table 8 Comparison table of functional requirements and design parameters of bedside cabinets

基于AD理论的独立性公理原则，将床头柜功能需求与设计参数进行域间映射，映射关系表示为：

{FRs}=B{DPs}

(7)

式中：B为床头柜设计矩阵；FRs为设计功能要求集；DPs为设计参数集。

其中， {FRs}={FR1,FR2,FR3,…,FRm}，{DPs}={DP1,DP2,DP3,…,DPn}，具体可描述为：

(8)

式中：bij为对应床头柜设计元素之间的关联程度。

将上述床头柜功能需求与设计参数代入公式(8)进行运算，得到如下矩阵：

矩阵中“X”表示具有强相关性，“O”代表弱相关或无关。当设计矩阵为对角矩阵与三角矩阵，表示该设计可以接受；若为一般矩阵，则设计参数存在矛盾，不满足独立性公理，需要对矩阵进行设计解耦[22]。经对照设计矩阵类型，可知该床头柜设计矩阵为对角矩阵，属于非耦合设计，其满足AD理论的独立性公理，由此表明设计参数具有可用性，即用户对床头柜的需求与生产技术参数不矛盾，适用于企业生产加工。

3.4 床头柜概念设计

综上所述，满足用户需求的床头柜应该具备蓝牙音箱、指纹解锁、无线充电等功能。根据AD理论对设计参数的分析以及设计构思，对床头柜进行概念设计，如图5a所示，该概念设计方案可为用户提供智能音箱、分层储物、抽屉指纹解锁、桌面无线充电等功能；造型上采用柔美的曲线设计，形体比例协调，色彩主要以乳白为主，整体外观极致简约，具有现代时尚产品设计的美学风格；材质选取ABS塑料，并在表面贴膜以防水侵蚀。

为了评估该概念设计方案是否满足用户需求，选取市场上已有床头柜和该方案同时对用户需求满意度进行调查，选取床头柜样本如图5b所示。以七点量表进行问卷调查，共发放155份，回收有效问卷150份，统计结果显示样本得分为4.35，该床头柜概念设计方案用户需求满意度值为5.05分，可见在该研究方法指导下的床头柜概念设计在一定程度上可满足用户需求，提高用户满意度。

图5 床头柜设计及样本Fig. 5 Sample of the design of the bedside table

4 结 语

随着生活水平的日益提升，人类消费观念在逐渐转变，用户已越来越趋向个性化与人性化的家具产品，对家具产品的需求呈现出多元化和差异化等特征。然而，当今家具制造研发主要集中在功能与造型层面，对用户需求的掌握模糊不清，家具产品同质化现象严重，缺乏人性化与个性化。因此，笔者建立用户需求驱动下的家具产品设计方法，通过对家具产品的用户需求属性划分、权重求解，以及设计参数映射，完善家具产品设计流程，增强家具产品开发效率，提升用户对家具产品的满意度。将集成Kano/AHP/AD的家具产品设计方法应用在设计中，在一定程度上弥补了单一方法研究的缺陷，具有系统完整与科学合理的优势，可指导设计师在家具产品设计中准确高效进行设计要素决策，提升后续家具产品开发流程的可靠性与先进性，增强家具产品研发效率与质量，并为家具产品设计与生产提供理论支持。