结合Kano-QFD与FBS模型的露营椅创新设计方法研究

■叶俊男，姚梦雨，杨超翔 Ye Junnan & Yao Mengyu & Yang Chaoxiang

(华东理工大学艺术设计与传媒学院，上海 200237）

在后疫情背景下，越来越多的用户选择自驾出游，多元化的新娱乐消费需求刺激户外露营市场不断更新发展[1]，2022年中国户外用品市场规模预计达1971亿元。但伴随着露营需求的激增，大多户外产品设计还停留在设计师或企业导向的设计阶段，对用户多元化、个性化需求缺乏深入研究[2]。露营椅作为户外活动的必需产品，在户外产品中占有较高的比例，拥有巨大市场潜力和发展空间，运用科学有效的量化设计方法对其展开设计研究具有较好的意义与价值。

1 文献研究综述

近些年，国内学者在户外椅上的研究主要集中于造型语义、人机工程学和适老化设计等方面。如在造型方面，付伟莲[3]和鲍翔[4]利用设计形态语义学对户外椅的形态设计进行了分析，而未对用户需求作全面客观的分析；在人机工程学方面，李苒[5]和刘小娜[6]利用人机工程学改善户外椅的使用体验，而未以用户需求为起点考虑功能等其他产品要素的合理性；在适老化设计方面，宫艺兵[7]、董绪斌[8]和张艳楠[9]依据老年人需求进行设计开发，而未对具体的设计要素进行客观分析，依赖于设计师主观经验。因此，户外椅的创新设计研究过程中主要存在以下问题：（1）过度依赖设计师或企业的主观判断；（2）以市场和产品创新为导向，但缺少客观量化的设计方法指导；（3）设计方案与用户需求匹配度低，难以有效提升用户满意度。

在用户研究领域中，Kano模型把用户需求属性细分为5类，通过定性分析模糊的用户需求，可以充分挖掘用户需求[10]；而质量功能展开（Quality Function Deployment，简称 QFD）利用质量屋（HOQ）模型，对用户需求进行定量分析，并将需求转化为设计要素，指明设计方向[11]。在产品创新设计领域中，功能—行为—结构（function-behaviorstructure,简称FBS）模型能通过功能（F）、行为（B）、结构（S）三个变量逐层映射转化，高效准确的将功能要素转化为客观的结构要素指导设计开发[12]。Kano模型、QFD和FBS模型在不同领域中有着广泛的应用，如肖飞等[13]利用Kano模型分析智能儿童书桌的智能功能的用户满意度，以确定智能儿童书桌智能功能的属性分类，为智能儿童书桌的设计提供参照依据；周俊杰等[14]利用QFD与正交试验设计(DOE) 的集成模型将获得的顾客需求转化为工程特性，为产品设计开发提供决策，提高了医疗消毒产品的服务质量和顾客满意度；王伟伟等[15]基于情境分析与FBS模型构建家具创新设计流程，解决了家具创新设计周期漫长，设计方案与用户实需求不匹配的问题。此外，国内学者也将Kano模型、QFD和FBS模型两两结合展开研究，如韦艳丽等[16]基于Kano模型与QFD构建可用性设计模型，进行用户需求分析、用户需求到功能要求的转化，实现了云养宠 App 的可用性设计；周祺等[17]提出基于模糊 Kano 与情景 FBS模型的集成创新设计方法，并以“拯救小象”情景玩具为例，验证了创新设计方法的可行性；陈国强等[18]基于QFD和FBS模型提高了需求识别的准确度，将用户需求转化为具体设计要素，解决了产品创新过程中不明晰的问题，实现了可移动电力检测设备的创新设计。

因此，Kano模型和QFD能充分挖掘和转化用户需求，并为露营椅创新设计指明方向；而FBS模型能提供精准的设计分析，并转化为客观具体的设计指导，解决露营椅设计过程中主观性较高及产品匹配度较低的问题，二者的结合可为露营椅的创新提供科学的新路径。综上，本课题将结合Kano-QFD和FBS模型展开露营椅的创新设计研究。

2 结合Kano-QFD与FBS模型的创新设计流程构建

利用Kano-QFD模型分析调研所得用户需求，得到宏观设计要素，提出露营椅设计方向；再将所得关键设计要素转化为功能要素，利用FBS模型实现功能要素到结构要素的映射转化，为设计人员提供设计指导，进而实现露营椅创新设计，提升企业效益，结合Kano-QFD与FBS模型的创新设计流程（图1）。

图1 基于Kano-QFD与FBS模型的创新设计流程

2.1 基于Kano-QFD的用户需求获取

2.1.1 用户需求获取与权重分析

调研相关文献和报告，结合用户访谈和问卷，收集和归纳用户需求，通过双因素问卷获取每项需求的类别。双因素问卷采用正反两种方式提问，每项需求有5种回答方式，分别为满意、理应如此、无所谓、可以忍受、不满意，相应分值为4、2、0、-2、-4分。根据数据结果，选取数量最多的属性为最终分类结果[19]，用户需求分类方式（表1）。

表1 Kano模型用户需求分类

依据问卷结果，求得各项需求重要度Ri，将其归一化处理后得到最终权重Ni，计算公式见（1）～（3）。

其中，Xij表示不具备属性i时j顾客的满意度，Yij表示具备属性i时j顾客的满意度，Wij表示j顾客对属性i的重要度，表示未具备属性i时顾客的平均满意度得分，表示具备属性i时顾客的平均满意度得分，Ri表示需求i的重要度，Ni表示需求i的归一化权重。

2.1.2 设计要素转化

设计要素由用户需求转化而来，将得到的用户需求进行专家评估分析，结合露营椅功能部署，转化为设计要素。

2.1.3 构建质量屋关系矩阵

将用户需求和设计要素导入质量屋中，构建用户需求—设计要素关系矩阵，计算技术特性权重Wj：

其中：Cij表示用户需求i与设计要素j之间的关联数值。

2.2 基于FBS模型的设计要素映射转化

2.2.1 功能要素转化

依据上述计算，将权重较高的设计要素归纳为关键设计要素，并转化为功能要素导入FBS模型中，其中，材质和外观等相关的设计要素排除，不进行FBS映射转化。

2.2.2 “功能—行为—结构”映射转化

（1）“功能—行为”映射：把得到的功能要素映射转化为用户的具体预期行为。

（2）“行为—结构”映射：把预期行为映射转化为产品具体结构，在这个过程中，各个行为之间的矛盾应该对这些结构施加一定的限制，以避免冲突；一个行为可能由多个部分来完成，因此需要考虑用户的行为规模，合理布置这些结构；一个结构也可具备多个功能，有必要考虑两种行为之间的异同，并使用类比推理方法生成创新结构。

2.2.3 基于FBS映射转化的设计策略分析

基于FBS映射转化的结果，针对目标对象，提出客观具体的设计策略来指导设计师进行创新设计。

3 结合Kano-QFD与FBS模型的露营椅设计实践

3.1 基于Kano-QFD的露营椅用户需求获取

3.1.1 露营椅的用户需求获取

露营的消费人群趋向年轻化，因此，研究以20至35岁的用户为研究对象。访谈10名资深露营爱好者，获得初始用户需求，经专家组分析，获得13个典型用户需求。把用户需求进行分类整理，得到4类用户需求—人机需求、功能需求、外观需求、经济需求（表2）。

表2 露营椅用户需求

根据调研获得的13项用户需求设计双因素问卷，对20至35岁有露营经历或购买意向的用户发放问卷。发放问卷共计178份，有效问卷164份，有效回收率为92.1%。本问卷设置11个测试项目，包含22个问题，样本量大于5～20倍问题数，符合Kano问卷要求。分析数据结果，根据各个选项出现次数判断需求类别，依据式（1）至（3）计算各项需求重要度和归一化权重（表3）。

表3 露营椅用户需求分类及重要度

依据所得到的用户需求，实地调研市场现有产品和查阅相关文献及资料，依据质量功能展开原理，将用户需求转化为设计要素，并设定相应的设计要素目标（表4）。

表4 设计要素展开

3.1.2 构建用户需求与设计要素关系矩阵

将所得的用户需求和设计要素导入质量屋中，构建关系矩阵，计算各项设计要素权重，获得关键设计要素。在质量屋模型中用“◎”（强相关）、“○”（中等相关）、“△”（弱相关）三种表示关联程度的符号表示用户需求与功能需求之间的关系，“◎”=5，“○”=3，“△”=1，用户需求与设计要素关系矩阵（表5）。

表5 露营椅的用户需求与设计要素关系矩阵

依据式（1）和（2）计算各项设计要素权重，并进行排序。其中排名前7的设计要素为关键设计要素，分别为收纳设计（D2）、操作方式设计（D1）、使用舒适度设计（D3）、靠背调节设计（D6）、放置稳定性设计（D15）、座面材质选择设计（D12）、轻量化设计（D4），这些设计要素将作为设计重点，并以此为基础展开后续设计。

3.2 基于FBS模型的设计需求映射转化和设计策略制定

3.2.1 功能要素转化

利用质量屋模型量化分析获得7项关键设计要素，其中座面材质选择设计（D41）属于材料加工工艺，故不执行映射转化，将其余6项关键设计要素作为功能要素导入FBS模型中，执行功能—行为—结构映射转化。

3.2.2 “功能—行为—结构”映射转化

依据以上分析，将6项关键设计要素作为功能要素引入FBS模型中，执行功能-行为-结构映射转化，映射过程（图2）。

图2 露营椅功能—行为—结构映射转化过程

（1）功能—行为映射。座椅收纳可映射为折叠收纳行为，与之相对应存在座椅展开行为；操作方式包括拉拽和按压，实现座椅的展开和收纳，再通过固定行为维持稳定；轻量化可映射为抓握、提起和搬运行为，以实现便捷的移动；放置稳定性映射为支持、放置座椅和坐下行为，座椅放置，用户坐下等场景提供支撑保持稳定；使用舒适度可由方便的起身行为和合适的触感反馈行为实现；靠背调节可映射为躺下行为，由滑动行为实现角度调节。

（2）行为—结构映射。座椅展开、折叠收纳和搬运行为可映射为折叠结构模块；拉拽行为可映射为轴心式动轴模块；固定和支撑行为可映射为连接键模块；按压、抓握和提起行为可映射为张力器模块；放置座椅行为可映射为防滑底托模块；坐下和躺下行为可映射为椅面模块；起身可映射为扶手模块；滑动可映射为调档键模块。

3.2.3 基于FBS映射转化的露营椅开发设计策略

基于FBS模型的映射转化，确定了露营椅的关键结构模块，以此为基础提出设计策略，指导露营椅的创新设计：A露营椅采用“滑动轴心”式折叠结构和单轴心双折动轴实现露营椅折叠和展开，并有效降低摩擦力，实现省力操作；B连接键采用圆形轴心式连接键，以及“X”形连接键增加稳定性；C张力器采用“梯式”张力器，减少管材数量进而降低座椅重量，张力器中部镂空提供抓握空间；D防滑底托设计为底托加套筒，提高座椅展开后的稳定性；E扶手设计为镂空式，将结构隐藏于内部，节省空间的同时提高了美观性；F椅面采用一体插接式，便于用户躺下时调节靠背角度，并降低了拆卸和安装难度，使清洗更加方便；G调档键设计为三级滑动调档，满足躺和坐的靠背角度要求，并将其置于扶手内侧，方便用户随时调整（图3）。

图3 露营椅设计结构说明

图4 露营椅设计方案1

4 露营椅设计实践与评价

基于以上设计策略，邀请2位专业露营椅设计师进行创新设计，使客观设计指导与设计师主观能动性相结合，高效产出符合用户需求的设计方案[20]。以下是露营椅设计的2款方案，见图 4和图5。

图5 露营椅设计方案2

对露营椅设计方案评价属于主观行为，存在一定的片面性，因此，利用模糊综合评价方法评估方案1和方案2，得到最优设计方案。

根据专家建议建立评语集V=（v1,v2,v3,v4）=（非常满意，满意，一般，不满意），为评语集赋值邀请10位专家对露营椅的2个设计方案的各项指标进行打分，以方案1为例，整理专家评价结果，得到模糊关系矩阵Hi：

由于露营椅的评价对各项指标的评价均衡兼顾，故选择加权算子模型计算。将表3中的各项权重Ni与模糊关系矩阵H1合成计算，得到方案1的模糊综合评价B1：B1=W×H1=(0.628，0.240，0.100，0.032）

依据评语集赋值，计算方案1的评分S1：S1=B1×θ=（0.628×90，0.240×80，0.100×60，0.032×50）

通过上述计算可得方案1评分为83.32分；同理可得方案2评分为80.46分。基于评价结果可得，方案1和方案2的评分均属“满意”区间，其中方案1评分高于方案2，故将方案1作为最终设计方案。

5 结语

本研究创新的构建了基于Kano-QFD与FBS模型的露营椅创新设计流程，有效的获取了用户需求及重要度，并将之科学的转化成具体的设计开发策略，清晰的指导创新设计方案实施。设计实践表明，构建的创新设计方法较好的解决了露营椅设计过程主观性过度、设计方案与需求匹配度较低、缺乏科学量化的设计方法等问题，具有较好的理论意义和实践价值。未来可结合产品造型语义进行更系统化、深入的研究。