基于Kano-AHP的家用鱼菜共生种植机产品设计研究

摘" 要：为提高家庭种植机产品的实用性、可维护性，借助服务设计理念与方法对家用鱼菜共生种植机产品的用户需求进行研究，提升用户良好的情感体验和乐趣。首先通过用户调研提取家用鱼菜共生种植机产品的用户需求，采用Kano模型将用户需求进行属性划分从而寻求家用鱼菜共生种植机产品的设计机会点。其次结合AHP建立家用鱼菜共生种植机产品的层次分析模型与判断矩阵，获取设计要素权重并进行排序。最后参考相关数据结果分析，开展家用鱼菜共生种植机的创新设计。结果表明：用户更加关注种植机的基本功能以及产品带来的体验。基于Kano-AHP的家用鱼菜共生种植机产品设计研究为家用种植机更好地满足用户需求，促进生态宜居并向着绿色化、便捷化的方向发展提供了参考。

关键词：智能种植机；Kano；AHP；鱼菜共生；用户需求

随着城市化进程的不断发展，城市居民对绿色食品、健康生活的需求日益增长，但有限的城市土地资源无法满足农业种植需求，通过家庭种植机可以帮助居民在家中种植蔬菜、水果等植物，增加生活乐趣和获得感，同时解决食品安全问题[1]。然而土壤病菌、农学知识缺乏等因素仍会影响蔬菜栽培质量，鱼菜共生系统为其提供了解决思路。作为一种环保、可持续的养殖种植方式，鱼菜共生是将鱼类和水生植物进行有机结合，鱼的排泄物转化为有机肥料，利用植物的吸收和消化特性来清洁和改善系统的环境和水质，形成生态循环系统[2]。目前，研究者们在鱼菜共生种植系统领域做了相关研究。在鱼菜共生系统的设计构建方面，赵立军等主要探索了不同种类、规模和结构的池塘、水槽和容器对鱼菜共生种植系统的空间利用率、水循环和热度方面的影响，并基于物联网远程控制技术展开鱼菜共生装置设计实践[3]。在水质管理和环境监测方面，Colt J.等通过实时监测和控制水质、氧气、光强等参数，总结出促进系统生态循环稳定和健康的条件并优化了设计方案[4]。王佳等提出室内酒店鱼菜共生墙设计策略，采用垂直种植的方式将种植和景观特色性相结合，兼具装饰、观赏意义和室内空气净化作用，为室内景观生态产品提供设计路径[5]。Hsiao S.J.等基于物联网技术进行家庭阳台式鱼菜共生系统产品设计，并对其观赏性和实用性进行产品评估[6]。从文献研究来看当今国内外鱼菜共生种植产品往往从技术角度出发而忽略用户需求，以家庭为单位的鱼菜共生种植产品也有出现但研究较少，家用鱼菜共生种植产品存在智能化低、种植小白经验不足、更换用水麻烦、装饰美观度不足等问题。为了提高产品的使用满意度，结合产品构成，从用户需求的角度出发对家庭种植产品设计进行研究，运用Kano-AHP方法构建综合评价模型，为设计方案提供数据及理论支撑并进行设计验证，为家庭种植产品设计提供新思路、提升用户体验并推动生态宜居。

一、研究方法及流程

（一）研究步骤

在分析鱼菜共生种植产品相关研究现状并阐述其现存问题后，研究将分析Kano-AHP模型应用的优势及流程，如图1所示，按照调研用户需求并通过Kano进行属性细分、AHP量化用户需求从而进行权重排序、明确重点需求后开展设计验证等步骤展开。

（二）Kano-AHP法介绍

用户需求是产品设计和开发过程中不可或缺的重要因素，在家庭鱼菜共生种植机产品研究中，以用户需求作为第一驱动力，可以更好的理解用户的心理和行为，从而设计出更加符合用户需求的种植机产品。Kano模型是一种通过问卷调查及Kano结果评价表对产品和服务的各项属性进行评估的方法，有助于设计师与用户进行有效沟通，获取用户关键需求并作出决策从而及辅助设计师进行产品规划[7]，但Kano模型依赖于大量的客观数据，如果数据不足或存在错误，模型的结果就会失真，因此需要注意模型的局限性和数据的有效性，降低主观因素的影响以提高评价结果的准确性。AHP作为多属性决策分析方法，能够明确权重，具有较高的可信度和可解释性[8]，但其结果的可靠性和有效性很大程度上取决于问题的结构和模型，不同的评价因素具有不同的量化难度，可能会影响结果的准确度。

AHP和Kano模型的结合可将Kano模型的主观性降至最小，利用AHP将需求的重要性指标量化，从而得到更具可靠性的定量分析结果。Kano-AHP模型应用流程如图2所示。

二、基于Kano-AHP的家用鱼菜共生种植机设计流程

（一）基于Kano的用户需求获取及属性划分

1.卡诺应用思路

首先，通过实地访谈和文献参考来获取家用鱼菜共生种植机用户需求指标。其次，设计Kano双因子五阶李克特评分问卷邀请用户填写，从而确定各用户需求指标所属Kano类别。最后，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。用户需求分为基本型用户需求属性M；期望型用户需求属性O，与用户需求满意度呈正相关；魅力型用户需求属性A，一旦满足将会大幅度提升用户满意度，对该类属性需求应重点考虑；无差异型用户需求属性I和反向型用户需求属性R。该种植机产品设计中排除对无差异属性和反向属性需求探讨[9]。因此M、O、A出现频率的大小作为确定本研究中目标用户对家用鱼菜共生种植产品需求的分类结果的依据。结合Kano问卷调查结果可得到用户需求满意度和不满意度，计算公式如下：

式中：S——满意度；

D——不满意度；

A，O，M，I——问卷中用户对兴奋需求、期望需求、基本需求、无差异需求的选择次数。

2.用户需求获取及属性划分

通过调研获得用户初始需求并制作Kano双因子五阶李克特问卷，针对用户需求进行正反两项问题的设置，即如果有此功能用户的态度和没有该功能用户的态度，记录结果时将满意程度优先级排序为Mgt;Ogt;Agt;Igt;R，问卷设计如表1所示。通过对用户调研问卷数据的整理与分析，共得出18项用户需求如表2所示。本次调研共发放180份问卷，回收有效问卷132份；应用Kano结果分析表进行用户需求类型划分，如表3所示。

3.Kano结果分析

基于表中的数据结果可知需求项目如下：基本型需求有混合种植、加水提醒、辅助投喂、易清洗、耐腐蚀；期望型需求有生物状态监测、杀菌消毒、外观简约几何、尺寸适中、线下配送服务；魅力型需求有自动调温、模块化可组装、APP交流共享、种菜养鱼知识普及。

（二）基于AHP产品因子层次分析

AHP法在解决多目标复杂决策问题的时候，将决策过程整合成一套系统，针对不同的问题，将总目标分解为多个子目标或基本准则，在整体计算过程中，将多指标分为若干层次，借助定性指标的模糊量化方法计算出层次的单排序和总排序[10]。通过寻找各种量化变量之间的脉络，能够快速有效地分析出产品中各个数据之间的比较关系，从而明确规划决策的方案、准则、条件等，建立多层次的递进结构，帮助决策者找到最适合的目标和对问题的优化解决方案。AHP法分为三个层级：最高级是指解决的目标，最低级是指在决策中作出选择的方案，中间层是面向问题的考虑因素，即决策准则。所邻近的两个层次中顶层为决策层而底层为因素层[11]。

1.构建用户需求指标层次分析结构模型

基于AHP法构建出层次分析模型如图3所示。其中，家用鱼菜共生种植产品最佳设计方案为目标层，将必备属性、期望属性、魅力属性设置为准则层，并将各类属性下的用户需求拓展方案层，目标层用X表示，准则层中的必备属性用M表示。其拓展出的方案层中M1表示混合种植，M2表示加水提醒，M3表示辅助投喂，M4表示易清洗，M5表示耐腐蚀。期望属性O拓展出的方案层中O1表示生物状态监测，O2表示杀菌消毒，O3表示外观简约几何，O4代表尺寸适中。O5代表线下配送。魅力属性A拓展出的方案层中A1代表自动调温，A2代表模块化可组装，A3表示APP交流共享，A4表示APP智能知识普及。

2.构建基于AHP模型的判断矩阵

制作家用鱼菜共生种植产品用户需求影响因子评价数据表，由相关专家以问卷打分的形式进行，并通过专家提供的内容信息判断各指标因素的相对重要性。本次实验共邀请10位与植物工厂产品设计相关人员填写调查问卷，分别是2位家用植物工厂研究方向教授、3位植物共厂产品设计师、5位设计方向研究生。邀请他们按照1—9的相对尺度进行评分，对各指标进行两两对比，然后根据群决策的方法，取其平均数作为权重计算基础。判断结果基于公式：

3.采用特征向量计算权重

采取YA-AHP软件中特征相量法计算家用鱼菜共生种植产品各用户需求权重值[12]，计算得到各层级判断矩阵及权重值，如表4—表7所示。然后将其归一化处理，该方法可以高效判断各项因子之间的矩阵和权重系数信息。

4.一致性检验

为保证测试者评价思维的一致性以及判断矩阵相容性，对判断矩阵结果进行一致性检验分析，计算公式如下：

结果CR值均小于0.1，表明通过一致性检验，如表8所示。最终获得全部方案层权重排序，如表9所示，由表格数据可以看出，家庭鱼菜共生种植机产品耐腐蚀、辅助投喂、加水提醒需求原则权重比较高。

三、产品设计实践

（一）方案设计

以上述评价结果为参考依据对家用鱼菜共生智能种植机进行设计，其外观造型简约温和且体积适中，可方便移动并供用户自由选择放置于客厅、阳台、桌面等多处场景，增强种植体验和室内装饰性能，产品效果图如图4所示。为确保机器使用寿命长和不易损坏，内部材质选择有较好耐腐蚀性的铝合金，外壳选择易搬运防腐蚀的塑料材质。在功能和结构上，底部有可移动支脚，方便将其安置于室内空间或阳台中；侧部将鱼粮储存盒和加水口合并，达到操作简单的目的。用户可通过手机专属APP可实现自动调温、一键加水等功能，也可了解鱼类和植物状况并进行投喂等远程操作。APP导入观赏鱼和绿植所需条件和知识信息，弥补城市用户中种植小白经验不足的缺陷。

家庭鱼菜共生种植机通过智能化的辅助手段融合鱼菜共生技术可大大降低用户对家庭种菜和鱼类饲养的操作难度，解决用户外出遗忘喂养种植等问题，实现智慧型、趣味型、绿色循环的养鱼种菜模式。

（二）设计验证

设计完成后，请参与Kano问卷调研的30位设计人员对产品设计方案进行满意度评估，统计结果如表10所示。

根据满意度评估结果，对表10的数据进行描述性统计分析，得出30位用户对产品的加权平均值分别如下：材质质量4.23、操作反馈4.40、视觉效果4.20、产品尺寸4.47、情感体验4.23、APP交互4.03，表明产品在功能性能、外观造型和其他服务的用户体验整体处于满意水平，显示出用户感需求得到较好的满足，评估结果较为满意。

四、结语

针对鱼菜共生种植产品存在智能化低、用户体验不佳等问题，研究采用融合Kano-AHP模型的产品设计方法，使Kano和AHP优势互补从而获得更为准确的用户需求指标，指导设计师开展以用户需求为导向的家用鱼菜共生种植机产品设计。该方法能够更精准地捕捉提升用户体验的设计要素，指导设计师更准确的挖掘用户需求来提高种植机产品设计的合理性，对家庭版鱼菜共生种植产品设计提供新思路和借鉴，也为其他以用户需求为导向的产品设计提供借鉴意义。尽管研究填补了家庭鱼菜共生种植机产品在用户需求层面的空缺，努力满足用户需求，但由于现实条件限制，获得的设计需求并不完全全面。未来的研究可考虑更多的因素，如用户习惯、健康需求等，为产品设计提供有效的理论依据，给当代人们提供更好的生活方式。

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作者简介：

苏悦，中国计量大学艺术与传播学院硕士研究生。研究方向：工业设计。

胡波，中国计量大学艺术与传播学院硕士研究生。研究方向：工业设计。

徐化丹，中国计量大学艺术与传播学院硕士研究生。研究方向：工业设计。