基于KANO模型与TRIZ理论的儿童家具轻设计研究∗

刘宗明 李倩文

（湖南工业大学包装设计艺术学院，株洲 412007）

随着“二胎政策”的全面开放，儿童家具市场迎来了高速发展新机遇。同时，伴随消费升级，家长对儿童家具消费逐渐从追求功能堆砌、色彩鲜明、造型独特等向追求轻色彩、轻材料、轻造型等转变，轻设计已成为儿童家具领域一种设计趋势。产品设计中的轻设计，类似于极少主义，目的是为了降低无用信息的影响，使各设计元素达到平衡，这与目前儿童家具设计需求不谋而合，实现儿童家具轻设计成为当前儿童家具市场亟待解决的问题。儿童家具轻设计主要应解决两方面的问题：1）获取儿童家具功能需求满意度；2）准确地将功能需求转化为设计。

KANO模型是由东京理工大学教授狩野纪昭提出的，用于反映服务质量与满意度之间关系的分析模型[1]，被广泛应用于用户需求分析与获取。TRIZ理论[2]即“发明问题解决理论”，是由前苏联发明家根里奇·阿奇舒勒带领的TRIZ研究团队通过搜集、整理、研究大量专利、文献，并进行归纳、提炼建立的一套系统解决发明问题的理论体系，可为设计人员创造性地发现问题和解决问题提供有效的理论和方法工具。何月雯[3]应用KANO模型对目标用户的需求度数据进行统计和分析,得到各功能的需求类型及需求度指标,构建反映目标用户需求的产品功能塔,以此作为个性化需求定制或功能修改的理论依据，直观地体现产品目标用户对各功能的需求,有利于优化产品功能设计流程,提高用户对产品的满意度。杨静[4]建立了 KANO-TRIZ 模型，并运用其进行产品创新设计，基本实现从需求的获取到需求转化。本文综合运用KANO模型与 TRIZ理论，采用KANO模型发掘和洞察用户需求，运用TRIZ理论快速帮助设计师找到设计方法[5-6]，为快速有效地实现儿童家具轻设计提供解决思路。

1 轻设计概述

在设计领域，“轻设计”中“轻”大多归纳为简单、明确、易用、可持续等。要实现儿童家具轻设计，首先应对轻设计层次进行梳理。基于唐纳德·A·诺曼情感化设计的三个设计水平[7]，即本能水平、行为水平和反思水平，本文将儿童家具轻设计层次划分为物质层、体验层和精神层三个层次。

1）物质层

消费者在选购儿童家具时，感知到的首先是该家具的造型、色彩、材料质感等方面的设计。因此，物质层设计目的就是要为用户提供舒适、轻松的主观感受。

2）体验层

让儿童在使用家具的过程中获得积极的情感体验,这种情感体验主要来源于家具的易用性，如适宜的尺寸、具有功能性的色彩或某些特定的目标性功能等。

3）精神层

在儿童家具设计中增强家具与使用者之间的互动性，引发儿童的情感共鸣，为其提供独特的情感体验。

图1 儿童家具轻设计层次模型Fig. 1 Light design hierarchy model for children's furniture

2 基于KANO模型的儿童家具需求分析

本文以儿童桌为例，阐述运用基于KANO模型与TRIZ理论的儿童家具轻设计模型进行创新设计的过程。通过市场调研发现功能单一、灵活程度不高以及生命周期不长的问题在儿童桌中普遍存在，而这些问题都会影响用户的满意度。

2.1 KANO问卷设计

通过与对儿童家具品质有一定要求的父母和从事儿童教育的幼教群体访谈、市场调研和设计调研,获取用户的原始需求信息。设计调查问卷时，从需求指标能被满足和不能被满足两个角度设置正反两个方向的问题，受访者分别在正反两个问题选择满意、理应如此、无所谓、可以接受、不满意五个选项选择一项，问卷设计如表1 所示。

表1 KANO问卷设计Tab. 1 KANO questionnaire design

2.2 需求分类

按照KANO模型需求分类表对用户需求进行整理分类汇总，如表2 所示。其中，每一个需求指标中出现频率最高的一项即为该需求指标的需求类型。

表2 需求分类Tab.2 Demand classification

本次调查发放问卷共计130 份，有效问卷130 份，问卷有效率为100%。该问卷从儿童桌功能、材料、结构、色彩四个方面设置了13 个需求指标，受访对象分别从满意、理应如此、无所谓、可接受、不满意 5 个正反选项中勾选问题答案，问卷统计结果如表3 所示。利用公式（1）和（2）分别计算各需求指标满意度系数Si和不满意度系数Di[6]，得出各需求指标KANO属性。

其中XA表示魅力需求指标出现的频率，XM表示基本需求指标出现的频率，XO表示一维需求指标出现的频率，XI表示无关型需求指标出现的频率。

根据表3 可知，儿童桌设计的基本需求是结构的灵活性、色彩协调性；一维需求是色彩的融合性；魅力需求为儿童桌的学习教育功能、娱乐交流、审美等功能，且材料具有可回收性、再生性、宜人性，结构上具有可拆装性、可替代性，色彩具备指示性。由于本文以轻设计为设计原则，因此选取对用户满意度影响最大的魅力需求为主要需求筛选对象，专家组决定最终保留需求为：功能上满足学习教育功能、娱乐交流功能，材料上实现可回收性，结构上满足可拆装性，色彩上具有指示性。

表3 问卷统计结果表Tab. 3 Questionnaire statistical results table

3 基于TRIZ理论的儿童家具功能分析

功能分析是TRIZ理论分析问题的工具[8]，主要从完成功能的角度对系统进行分析，共分为组件分析、相互作用分析和功能模型三部分。通过分析，从系统中抽象出功能模型图，帮助设计师将复杂问题简单化，从而有条理地进行创新设计。

3.1 儿童桌系统组件分析与功能建模

1）组件分析

组件指组成系统或超系统的某一部分物体。分析儿童家具组件时，需要区分其是系统组件还是超系统组件。这里系统组件是指组成家具的一部分物体；而超系统组件就是指不是组成儿童家具结构，但是与儿童家具组件相互作用影响的部分，如家具的使用者、家具的承载物等。

2）相互作用分析

相互作用分析内容包括儿童家具系统各功能组件执行和或完成其功能的情况，即两个组件之间是否相互接触。有接触即为相互作用，用“+”标记；无相互接触，则用“-”标记。在此基础上绘制相互作用矩阵表。

3）功能模型

根据组件分析、相互作用分析建立功能模型，分析功能组件在整个系统中的作用好坏,将之划分为有用功能和有害功能。其中，有用功能又可分为标准功能、过剩功能和不足功能[9]。对于某些成本高但是有用功能价值不太高的组件，可以去掉该组件，并利用其他组件来替代其所执行的有用功能，这叫裁剪法,是TRIZ理论中一种解决问题的重要工具。通常遵循以下裁剪规则[10]：（1）如果有用功能被去掉，那么功能载体可以被裁剪掉；（2）如果有用功能的对象自身可以实现其有用功能，那么功能载体可以被裁剪掉；（3）如果能从系统或超系统中重新找出新的组件来实现有用功能，那么功能的载体可以被裁剪。本文主要通过对目标产品——儿童家具，进行功能分析，删除有害功能组件及不足功能组件，以减少或消除系统的缺点，改善整个功能模型，提高儿童家具系统的理想度，实现轻设计目的。

按照功能模型相关内容，儿童桌系统组件中，工程系统组件为桌面板、桌腿、置物架、抽屉，超系统组件为椅面板、坐垫、椅腿、搁板、人。各个功能组件以及组件间的相互作用类型，如表4 所示，对应功能模型如图2所示。

表4 儿童桌组件相互作用矩阵表Tab.4 Interaction analysis matrix of children's table component

图2 儿童桌系统功能模型Fig.2 Functional model of the children's table system

3.2 儿童桌系统存在问题与裁剪

分析可知，桌腿、椅腿在使用过程中与人无直接接触，但很有可能成为儿童的障碍物，使用过程中存在有害风险。此外，儿童桌作为学习功能类家具，其置物架及搁板储物的作用存在不足。目前，大多通过在桌面增加搁板数量增加储物数量，但是这同时增加了结构的复杂性，影响了整体美观性，降低了整个系统功能实现的理想度。

上述分析表明，“桌腿”、“椅腿”、“置物架”、“搁板”为有用功能价值不高的问题组件，可以被裁剪掉。“抽屉”组件在储物的同时可以实现支撑超系统组件的作用，因此可以将抽屉组件功能代替其他作用组件功能，图3 为改进后的功能模型。

图3 儿童桌设计功能模型Fig. 3 Functional model of the children's table design

4 基于KANO模型与TRIZ理论的儿童家具轻设计流程构建

对儿童家具进行轻设计创新，实际是一个发现问题、分析问题和解决问题的过程。为了解儿童对家具产品的真正需求，研究现有家具产品，发现问题，挖掘用户需求[11-13]，是提高用户对儿童家具满意度的关键。而分析问题则着眼于针对用户需求重要性确定过程中的主观性和模糊性，定位用户需求偏好程度对用户需求重要性影响。因此，在儿童家具轻设计创新前期，首先利用KANO模型获取用户需求并进行分类、筛选。在明确需求，获得提升用户满意度的关键需求后，结合改进后的儿童家具功能模型进行综合分析，得到初始设计方案。然后，运用TRIZ功能分析及创新工具解决问题[14-15]，充分利用TRIZ 理论中39 个标准参数构建的阿奇舒勒矛盾矩阵表，将40 条发明原理直接、反复地应用于发明创新当中，运用不同的TRIZ创新工具，找到发明问题的解决方法，最终实现儿童家具的创新设计。

综上，建立基于KANO模型与TRIZ理论的儿童家具轻设计流程，如图4 所示。

图4 基于KANO模型与TRIZ理论的儿童家具轻设计流程Fig. 4 Light design process for children's furniture based on KANO model and TRIZ theory

5 儿童桌设计实例

5.1 初步方案

结合KANO问卷筛选的需求功能，并使用前述改进的组合儿童桌功能模型，提出儿童桌初步设计方案，如图5 所示。

图5 儿童桌初步设计方案Fig. 5 Sketch design

5.2 创新设计冲突分析与解决方法

在初步设计方案基础上，综合分析需求，结合功能组件存在的问题与矛盾，利用TRIZ 理论提供的39 系数阿奇舒勒矛盾矩阵表和40 条发明原理，进行对比、推敲，以获得最佳设计方案。

矛盾1 : 家具作为陪伴儿童成长的重要工具，对儿童身心发展起着很重要的引导作用[16-17]。因此，消费者对儿童桌的学习教育功能、娱乐交流功能有强烈的需求，这意味着儿童桌需要增加方便儿童与父母交流的使用面积。而桌面的增大，使整体变大的同时，也使结构更为复杂。儿童桌功能技术冲突由“设备复杂性”与“形状”这组参数组成，查询 Altshuller冲突矩阵表，得M36-12=[29，13，28，15]。可以运用15 号动态化原理，利用切分、移送解决增加陪伴空间问题。具体解决方案为，将桌面进行分割，使原本静止的桌面分割为可移动的上下两层，通过抽取或者旋转的方式解决上述矛盾，详细解决流程如图6 所示。

图6 矛盾1 的解决流程Fig. 6 Resolution process for contradiction 1

矛盾2 : 伴随二孩时代的到来，居住空间变得狭小，有限空间要达到最大利用率，收纳功能逐渐占据重要地位[18]。儿童桌的可拆装性显得格外重要，分析功能模型中“抽屉”功能组件可知，使用者需要的是抽屉盛放物体这一功能，而不是抽屉本身。可以通过一物多用设计，提高儿童桌收纳效率。矛盾2 的技术冲突由“运动物体的质量”与“适应性及多用性”这组参数组成，查询Altshuller冲突矩阵表，得M1-35=[1，6，8，15]。可以综合运用1 号分割原理与6 号多用性原理，利用座椅、桌面实现储物功能，具体的解决流程如图7所示。

图7 矛盾2 的解决流程Fig. 7 Resolution process for contradiction 2

矛盾3 : 儿童日常生活中的行为方式不同于成人，比如成人习惯于“坐”和“卧”，而儿童则会不停地变换姿势[19-20]。因此儿童家具设计中需要考虑儿童“躺”、“卧”、“趴”等姿势，针对性地改变座椅形状。外形设计时还要综合考虑其形状面积对其他组件的影响，因此矛盾3 的技术冲突由“形状”与“运动物体面积”这组参数组成，查询Altshuller冲突矩阵表，得M5-12=[5，34，29，4]。可以综合应用4 号增加不对称性原理和5号组合原理，在不改变整体结构基础上增加座椅靠背。由初步方案中两个座椅对称的结构形状可知，无法在保证对称性基础上实现舒适的带靠背的座椅，根据需要适当增加其不对称性，具体解决流程如图8 所示。

图8 矛盾3 的解决流程Fig. 8 Resolution process for contradiction 3

5.3 方案优化

综合考虑材料回收性、色彩指示性进行草图设计。儿童的色彩认知与成年人不同，他们通过色彩区别物体不同功能，色彩比例的不当使用会向儿童提供错误的操作指示。而颜色过多易使儿童视觉和思维混乱，很多儿童家具产品只是注重产品颜色鲜艳，以此来吸引儿童的眼球，在设计和用材上与成人家具区别不大，对儿童的记忆和识别具有消极作用[21-22]。一个好的设计，可以在无形中改变儿童的行为方式，促进儿童身心健康发展[23]。设计不仅仅是为了解决某一产品的某个问题，还应立足全局，将生态、人文、社会等因素纳入考虑范畴[24-25]。本文运用固有材质进行不同功能的区分，将儿童桌分成了两种颜色，起到功能指示作用，最终设计方案以及效果分别如图9 和图10 所示。

图9 设计方案Fig. 9 Design scheme

图10 方案效果图Fig. 10 Example of the design scheme

6 结论

以儿童桌为例，研究儿童家具轻设计创新设计方法。首先采用KANO模型获得用户需求，并进行分析筛选，以魅力需求为提高用户满意度实现儿童桌轻设计的关键需求。再运用TRIZ理论进行组件分析，建立功能模型，以矛盾矩阵指导裁剪，解决功能组件与需求之间的冲突，最终优化技术系统，实现了轻设计降低无用功能的核心目的，同时解决了魅力需求问题。本文集合KANO模型与TRIZ理论的优势，实现了儿童桌轻设计的全过程，该设计方法为儿童家具轻设计提供了设计思路，对于改变儿童家具“成人家具的缩小版”现象具有积极意义。