基于QFD 的家用消毒产品系统设计研究

2021-04-12任嘉炜

机电产品开发与创新 2021年1期

任嘉炜，姚君

（中国矿业大学建筑与设计学院，江苏徐州 221116）

0 引言

根据流行病学特点，针对传染源、传播途径、易感人群制订方案[1]。本文主要针对传播途径的预防进行设计研究。传播途径分为飞沫传播和密切接触传播，对家庭中的空气及时循环消毒。对外出密切接触物品和家庭成员交叉使用物品消毒为有效预防方法。

QFD 方法可以抓住主要矛盾，开发出满足顾客需要的产品，但确定用户需求权重时存在主观性强等问题[2]，对于设计方案是否合理没有确定的判断标准[3]，通过同层次分析法（Analytic hierarchy process，AHP）及公理化设计方法（Axiomatic Design，AD）对QFD 补充，针对产品的功能性、审美性、人机性，设计出一款满足用户需求和家庭预防使用要求的，集产品、服务、体验于一体的产品系统[4]，达到在居住环境一定程度预防新冠肺炎的目的。

1 家用消毒产品系统设计需求构建

1.1 基于AHP 对用户需求权重进行分析

对用户需求进行详细的调查、收集，并建立递阶层次结构，见图1。

图1 客户需求层次结构图

运用AHP 对用户需求权重分析。构建A=（aij）矩阵，aij表示因素i 和因素j 相比的重要程度，该程度由数字1、3、5、7、9 及其倒数表示，如表1。

表1 第二层用户需求矩阵

为避免出现极端情况，每层计算权重之前通过CR进行一致性检验，即：

λmax借助Matelab 由矩阵A 求得，RI 取值见表2。求得CR= 0.043＜0.10，一致性可以接受的。

表2 平均一致性指标

运用特征向量法，可得一个方程：

求得第二层各需求的权重，如表3。以第二层各类用户需求为准则，重复上述方法即可求得第三层需求权重，如表4。以上计算过程均通过了一致性检验CR＜0.10。

表3 第二层需求权重

表4 第三层需求权重

1.2 基于QFD 对设计需求进行分析

根据用户需求分析设计需求，见表5。

通过用户需求和设计需求构建质量屋模型， ◎表示“强”相关，取值为5，○表示“中”相关，取值为3，△表示“弱”相关，取值为1，空表示“不相关”，取值为0。并计算权重值，如表6。

权重值计算式为：

式中：CIRi—第i 个用户需求的重要程度；TIRj—第j 个设计需求的重要程度；Rij—第i 个用户需求和第j 个设计需求间的关系赋值。

表5 设计需求

表6 用户需求与设计需求的关系矩阵

2 家用消毒产品系统设计参数确定

2.1 设计需求向功能需求的转化及设计参数的确定

将设计需求转化为功能需求，如：将操作界面操作简单、app 功能区划分合理合并为操作简单功能需求，并提出相应的设计参数，如表7。

表7 功能需求和设计参数对照表

2.2 基于AD 的参数分析

将功能需求和设计参数组成物理域，检验是否满足独立性公理，见表8。

此矩阵为对角矩阵，属于非耦合设计，满足独立性公理，可以将功能模型向产品系统进行转化。

表8 设计矩阵

3 家用消毒产品服务系统设计的实践

主要设计目标为对空气/物品消毒，次要设计目标包括设计简洁的交互APP 界面、设计智能语音交互模式，据此进行了技术调研，系统架构搭建[5]，产品交互设计[6]等工作，完成了家用产品系统的主体硬件设计及软件服务设计。

3.1 家用消毒产品技术分析及结构设计

考量2019-nCoV 病毒所有灭活途径，将功能区划分三层。最底部一层为主要消毒区域，第二层为物品消毒区/空气二次消毒区，最上层对空气成分进行检测。内部零件设计见图2。内部结构设计见图3。

图2 内部零件设计

3.2 “dyson”消毒应用APP 交互设计

GPS 定位系统自动实时追踪家庭成员位置，分析所处场所的危险等级，并且与公开化的疫情信息进行比对后做出判断，具体结果在首页进行显示，若单日分数低于60 分则需要注意自己的健康情况，并且在回家后及时对随身物品进行消毒处理，若分数低于30 分则处于高危状态，该APP 会自动提醒使用者进行相应检查，若分数低于10 分则会自动与附近医院取得联系，保证使用者能够得到及时的检测和治疗。界面一还会显示每日分数判断依据和一周分数情况，见图4（c）。