基于用户需求驱动的新中式座椅设计研究

■刘郅政，易欣玥，张 驰，姚 健

(1.北京理工大学设计与艺术学院，北京 102488；2.广西艺术学院建筑艺术学院，广西南宁 530009）

新中式家具以中国传统文化为核心，运用当代材质以及工艺进行现代化演绎，体现出典雅的中式造物理念[1]。近年来，中国传统文化在国家高质量发展的过程中愈发重要，具有深厚木作文化的新中式家具设计也逐渐成为学界研究热点，大量学者采用各种理论方法研究和探索新中式家具的设计路径。例如：连彩萍等[2]分析竹材与新中式家具的关联性，探索了竹材在新中式家具中应用的可能性，进而提出了新中式家具设计的新方向；卢荣青等[3]从古诗词、古琴等传统文化元素中寻找创意设计的细节，运用细节混搭引入文化艺术元素进行设计；唐文宝[4]根据中国传统家具特点、中式家具地域风格，分析了中国传统家具传承主要类别，据此提出了中国传统家具创新策略。但随着现阶段家具市场的发展，新中式家具设计过程中的用户感知与体验偏好研究愈发重要。因此，本研究基于用户需求驱动的设计方法探究新中式座椅设计创新路径，通过判断用户需求属性、计算需求综合权重和精准转化设计参数，提出新中式座椅的设计配置策略。

1 基于用户需求驱动设计方法概述

基于需求的创新设计中，用户需求驱动设计是其中极为重要的创新机制。在新中式家具的设计创新路径中，以用户需求为导向的评价方法有助于在新中式座椅创新设计中建立需求和形态间的联系[5]。因此，在新中式座椅设计研发的过程中，采取用户需求驱动的设计方法能够精确反映出用户与产品之间的需求关系，具有重要的参考价值。

现阶段研究方法中，主要以Kano（卡诺模型）、AHP（层次分析法）、公理设计（AD）、QFD（质量功能展开）、KE（感性工学）等理论指导产品进行以用户需求为中心的设计。Kano模型可以帮助识别和理解顾客对产品特性的感知和偏好，并将特性划分为不同类别，例如，肖飞等[6]、章彰等[7]运用Kano模型对家具设计中的相关因素进行分析，获取提升用户满意度的关键需求并对比推敲得出最终家具设计方案；AHP则是分析设计中的因素进行定量分析，通过引入层次结构模型、构建判断矩阵等步骤，从而得到最优解设计，苗艳凤等[8]、赵项等[9]运用AHP法客观评价用户需求并进行排序，从而确定需求要素的权重数值并将其引入家具设计决策；AD理论则是通过域间映射关系将客户需求推导为设计参数，强调设计的整体性和一致性，戴宇轩等[10]、周生祥等[11]基于AD公理化设计运用映射关系转化用户需求为设计参数，提出了座椅等产品的最佳设计方案；而QFD理论通常适用于复杂产品设计，相较于家具的功能定位，其研究过程较为复杂和繁琐；KE理论更强调情感因素对产品成功的重要性，但对于座椅的基本功能和形式来说，仍需着重考虑其使用功能。因此，基于产品需求特点和整体决策的考虑，可以将Kano、AHP及AD等设计方法应用于新中式座椅设计研究领域，为设计决策提供指导和辅助。

2 新中式座椅设计研究方法集成应用

2.1 集成Kano、AHP及AD的新中式座椅设计框架

■图1 集成Kano、AHP及AD的新中式座椅设计框架

基于用户需求驱动的新中式座椅设计研究中，应用Kano模型将原始用户需求进行定性分析，以用户属性分类呈现出设计与用户满意度的关系[12]，但对于用户需求分类后进行设计的优先程度排序，Kano模型并不能进行分析计算。AHP则是运用数学化过程的定量计算进行分析，从而得出与评价相关因素权重排序的多准则决策方法，是产品设计中较为简单高效、客观完整的评价方法[13]，但其初始指标有时会与用户需求存在差异。因此通过Kano模型与AHP进行结合，以AHP法将Kano划分属性后的用户需求权重进行定量计算，可以提高用户需求权重计算的准确性与科学性。在对用户需求进行权重分析后，Kano和AHP无法得出可以满足相应用户需求的设计参数，仍需寻求具体的设计原则和解决方案。AD则是通过公理化设计将用户需求进行映射得到产品决策中的相应设计参数，快速高效地构建设计最优解，避免设计试错时造成的时间与成本的浪费[14]。

综上所述，Kano、AHP与AD的集成应用设计方法在产品设计决策过程中具有用户需求属性明确、计算需求权重科学、设计参数方案有效、决策流程完整合理等优势，并且保证了产品设计研发中的科学性和合理性。该研究则是以用户需求为驱动的产品设计模型为基础，以Kano/AHP/AD综合设计方法探究新中式座椅设计创新路径，设计框架如图1所示。

2.2 集成Kano、AHP及AD的新中式座椅设计流程

2.2.1 用户需求属性划分

通过Kano模型定性分类新中式座椅中原始用户需求的属性。1)通过问卷、访谈等方式确定用户需求指标；2)设计Kano问卷邀请目标用户进行填写，使用Kano正反向问题将所确定的用户需求指标进行提问；3)根据Kano结果分析表[15]对调研问卷统计数据进行整理，根据分类结果比例最大值对应类别将用户需求划分为5种类型，在新中式座椅产品设计中保留必备属性、期望属性以及魅力属性类型的用户需求进行分析，剔除无差异属性和反向属性的需求。

全县油菜生产实现了恢复性增长，到2008年，全县种植油菜2.3万亩，实现总产值1850万元。2009-2013年实施油菜高产创建项目，易门县农业局抓住机遇，大胆创新，很抓各项科技措施的落实，通过良种、良法、农机、农艺等措施的组装配套、综合应用，良种、机耕、农药化肥补助等政策推动，5年实现创建区与非创建区比增收油菜籽1100万千克，新增产值605万元。详细见表1。

2.2.2 用户需求权重分析

以AHP法求解新中式座椅设计中用户需求的权重。1)基于AHP法将新中式座椅设计方案各因素进行层级划分，根据隶属关系或相互关联度建立自上而下的递阶层级结构模型[16]。将新中式座椅最佳设计方案设置为目标层，基于Kano模型划分后得出的的必备属性、期望属性以及魅力属性作为准则层，其各类型用户需求属性下的指标为子准则层，构建如图2所示的层次结构模型；2)采用T.L.Saaty提出的1-9标度法建立相应的判断矩阵，使用几何平均法（方根法）求解并确定各用户需求指标的权重；3)根据权重值对用户需求进行排序，根据用户需求优先级进一步确定产品设计方案。

2.2.3 需求转化设计参数

运用公理化设计将用户需求映射到相关域值转化为设计参数。1)对于AHP中权重较高的用户需求进行映射，将得出的用户需求(CAs)转化为功能域中的功能需求(FRs)[17]，如图3所示；2)将满足新中式座椅设计的功能需求(FRs)建立相应物理域，通过映射关系获取产品决策中的设计参数(DPs)；3)检验设计矩阵是否满足独立性公理。

3 新中式座椅产品设计实践

3.1 新中式座椅用户需求属性划分

通过用户访谈、问卷统计、桌面调研以及产品分析等方法，在对于用户需求进行分析后，得出18项原始用户需求。其次，开展用户需求分析并且使用Kano问卷得出用户需求属性，从而明确新中式座椅设计与用户需求之间的联系。根据用户定位，参与本次调研的人群主要包括新中式家具消费者和家具设计相关研究者。调研消费者中的年轻群体和中年群体以获取不同年龄区间的审美偏好和需求，并对高校内设计专业教师及研究生群体发放一定数量的问卷，从而了解新中式家具的文化内涵和设计细节的认知程度。通过统计，本次共发放167份问卷，最终收回154份有效问卷；依据Kano属性结果分析表格得出结果，如表1所示。

表1 新中式座椅Kano属性结果分析表

节约材料、便于维修、便于生产、折叠组合为无差异需求，对此类需求不予考虑；功能实用、用材耐久、结构合理、使用舒适为必备需求，因而应符合此类需求进行设计，但并不采取优化处理；传统纹样、造型优美、文化内涵、自然材质、工艺精巧为期望需求，在新中式座椅设计中应较多符合此类属性需求的需要，从而提高用户的满意度；透气性、轻巧灵活、线条流畅、色彩协调和形体简练为魅力需求，满足此类需求则可大幅提升用户满意度，需要对于此类需求进行重点分析设计。

3.2 新中式座椅用户需求权重分析

首先将Kano模型划分后得出的必备属性、期望属性和魅力属性为指标构建准则层，每个属性下的用户需求作为子准则层，建立新中式座椅设计层次结构模型，如图4所示。

其次，采用T.L.Saaty提出的1-9标度法建立相应的判断矩阵，并邀请专家填写矩阵。为保证评分结构的合理性，该研究邀请了15位从事新中式家具设计的人士，其中包括3位传统家具设计研究方向教授、7位新中式家具设计师和5位产品设计研究方向博士生。对于各层级需求重要程度根据标度评分原则开展两两比较并评分，选取平均数后构建判断矩阵，将用户需求权重值使用几何平均法（方根法）进行求解[18]，求解结果及一致性比值如表2-表3所示。

表2 准则层权重

表3 子准则层权重

式中：Wij代表第i行第j列中的因素，m表示矩阵阶数。

2)每行累乘结果开该行总因素的m次方，计算各层标度乘积几何平均值(ai)：

3)归一化处理后计算相对权重(ωi)：

4)求解最大特征根(λmax)：

式中：AWi代表向量AW第i个分量，m表示阶数。

5)结果一致性检验(CI)：

■图4 新中式座椅设计层次结构模型

式中：m表示为评价标度对应的阶数；RI表示为平均随机一致性指标，CR表示为一致性比值；当CR≤0.1时，则矩阵通过一致性检验，权重有效。

依据Kano模型分析和新中式家具用户需求权重计算的结果，在新中式座椅设计中，除了符合必备需求外，如果符合魅力需求和期望需求则会大幅度提高用户对于新中式座椅的满意程度，因此根据AHP法分析得出的用户需求排序，对于权重较高的用户需求应进行满足，即在新中式座椅设计研究时要充分考虑满足用材耐久、结构合理、造型比例优美、符合人体工学和文化内涵等关键的用户需求[19-20]。

3.3 新中式座椅需求转化设计参数

AD则是用户需求驱动下的设计相关域间映射方法，构建用户需求与产品决策中的相应设计参数的映射关系。通过将用户需求转化为设计表达后借助映射矩阵进行逐级求解，在过程中运用独立性公理和信息公理对设计进行判断，从而获取用户需求的最优解[21]。在得出关键用户需求后，选取新中式家具设计的相关文献以及优秀设计案例进行分析，总结新中式座椅设计相关功能需求以及设计参数。组建具有设计背景的焦点小组对于功能需求进行筛选，最后选取代表性功能需求12个。根据公理性设计方法原则进行映射，将用户需求(CAs)转化为功能需求(FRs)，如表4所示。

表4 新中式座椅重要用户需求映射功能需求

得出相应功能需求后，邀请15位家具设计师在满足生产研发流程以及对造型、工艺、材料、文化内涵等特性要求的基础上，通过德尔菲法对设计参数进行筛选，综合处理后保留得分最高的设计参数[22]。将新中式座椅对应功能需求(FRs)构建物理域与设计参数(DPs)进行映射，其对应的设计参数(DPs)如表5所示。

表5 新中式座椅功能需求映射设计参数

基于独立性公理，对新中式家具功能需求与设计参数进行物理域映射，映射公式表示如下：

式中：A表示为设计矩阵；FRs表示为功能需求向量，DPs表示为设计参数向量。

Aij表示新中式家具功能需求FRs与设计参数DPs的关联程度，计算公式为：

式中：i=1,2,...,n;j=1,2,...,m;其中n为功能需求{FRs}的数量，m为设计参数{DPs}的数量。

通过公式(8)和(9)计算上述功能需求与设计参数，其结果如下：

在设计矩阵中，“1”表示两者之间为强相关，而“0”表示弱相关或无关。如果设计矩阵Aij是对角矩阵和三角矩阵，认为符合独立性公理，设计参数可以使用；如果是一般矩阵（耦合设计），则不符合独立性公理，设计参数存在矛盾[23]。通过设计矩阵可知，该新中式座椅设计矩阵符合独立性公理，呈对角矩阵（非耦合设计），表明设计参数相对合理，可以较好地实现用户需求[24]。

3.4 新中式座椅三维概念设计

基于上述设计参数，得出新中式座椅的三维建模概念设计方案，如图5所示。在设计方案中，其设计参数体现为：

1）提供充足的坐靠空间：椅圈契合人体使用中的坐靠范围，座椅尺寸为640×565×800(mm)，具有良好的坐深与坐宽；2）耐磨损和防潮的表面处理：表面经过打磨后，涂刷木蜡油以提高材质的耐候性，黄铜用以防潮并增加耐磨性；3）合理的结构和连接方式：椅腿采取上细下粗的形式并且四腿外张合理传递受力，使用榫卯结构增加稳定性；4）符合人体工程学的尺寸：450 mm的坐垫高度符合腿部尺寸，座面微弧设计缓解臀部压力，靠背和座面形成104°夹角，倚靠更加舒适；5）选取云纹等传统纹样：选取如意云纹置于靠背板，赋予吉祥寓意的同时呈现独特的东方意境；6）造型参数平衡协调：设计考虑人体工学尺度以及受力结构，保证造型的平衡协调；7）使用传统器型以及中式文化元素：以圈椅为原型进行再设计，辅以榫卯结构与黄铜材质融入丰富的中式文化内涵；8）使用天然木材、竹材等材料：主体采取黑胡桃木和牛皮等天然材质进行制作；9）构件连接紧密、技术严谨：连接处经过多次打磨保证严丝合缝，采取蒸汽热弯工艺实现曲线造型；10）使用贝塞尔曲线构建：通过Rhino软件中的贝塞尔曲线进行建模，座椅线条流畅和谐；11）构件间色彩协调：选取木材本色和皮质颜色进行搭配，保持色彩的统一性；12）简约而富有表现力的形态：整体造型通过现代设计美学风格进行转译，简洁干练的同时保留东方美学的特征[25-26]。

3.5 新中式座椅设计方案评估

为了评估该概念设计方案的用户满意度，使用模糊综合评价法（FCE）以探究新中式座椅设计创新路径与传统设计方式的差异性。为保证实验样本的可参考性，选取市场上传统圈椅的新中式转译方案进行对比，问卷中该概念设计方案为6a，选取新中式座椅样本如图6b所示。

统计表3内各项指标相对权重结果并进行梳理，以辅助计算不同方案各项指标用户满意度得分。根据专家建议，建立评语集V={V1，V2，V3，V4}，其中V1表示非常满意，V2表示满意，V3表示一般，V4表示不满意。邀请行业内专家及相关产品设计师组成25人小组对两个方案各项指标进行打分评论，90分以上为非常满意，75-90分为满意，60-75分为一般，50-60分为不满意，最终票数归一化处理结果见表6。

表6 新中式座椅各评价指标的票数统计

将各指标相对权重与方案6a的归一化结果矩阵使用有界算子相乘，得出方案6a和6b的模糊综合评价值，见图7。为使各个方案指标转化为对应等级的分数，将评语集中的非常满意、满意、一般和不满意分别赋值10分、8分、6分和4分。将方案6a模糊综合评价值与赋分相乘后累加得出最终综合值为9.407，同理可得样本6b的得分为8.282。因此在方案的优劣评分排序中，概念设计方案6a高于样本6b。由此可得，依据该研究方法设计的新中式座椅在一定程度上可以更好满足用户需求，并提高用户满意度。

4 结语

新中式家具在中国传统家具中具有重要的地位，蕴含着深厚的文人审美和木作文化。随着现代生活习惯以及审美意趣的转变，用户对于家具的需求也逐渐转变，呈现出多元化和差异化等特性。将集成Kano/AHP/AD的设计方法应用于新中式家具设计中，通过对新中式家具的用户需求进行属性划分、权重分析、转化设计参数等过程，可以精准地了解用户需求并做出设计决策，完成用户需求向设计参数的转化。该方法可提升用户对家具产品使用的的满意度，在产品研究中具有完整性和科学性的优点，可以为后续家具产品设计提供参考依据，并且在产品设计决策过程中具有一定通用性。

■图7 新中式座椅方案模糊综合评价值