基于KANO-AHP的可成長性兒童坐具設計研究

鐘光明，張粵暉，傅曉怡，幸浩琳，劉結萍，李永斌

基于KANO-AHP的可成長性兒童坐具設計研究

鐘光明，張粵暉，傅曉怡，幸浩琳，劉結萍，李永斌

（廣東海洋大學 機械工程學院，廣東 湛江 524088）

為了滿足兒童成長過程中對兒童坐具的需求，利用產品設計開發的理論模型對可成長性兒童坐具進行設計研究，為兒童家具設計創新研究帶來積極作用。首先，運用KANO模型對產品的需求屬性進行劃分，歸納不同滿意度的需求指標，從而明確產品需求。其次，引入AHP層次分析法建立多級遞階模型，構建判斷矩陣并進行權重計算及排序。針對需求提出多個解決方案，邀請專家對解決方案展開調研評分。在對評分進行權重計算及一致性檢驗工作后，對各方案要素的權重進行整合排序。最后，根據權重排序確定最終設計方案的主要導向要素，并對設計方案進行設計開發。根據KANO模型中得出的3個需求項，通過AHP層次分析法計算得出優先項。得出計算結果分別為造型圓潤及倒圓角、產品主體材質柔軟、可進行拆分調節3個需求項。通過將KANO模型與AHP層次分析法相結合的新型研究模型，創造性地應用于可成長性兒童坐具產品的設計研究中，使可成長性兒童坐具產品的設計方案更加科學合理，消費者的滿意程度更高，為相關兒童家具產品的設計研究提供了新的理論方法與思路。

KANO模型；層次分析法；可成長性；兒童坐具

隨著我國經濟快速發展，人們生活水平有了顯著的提升，兒童家具相關市場也受到了愈來愈多的關注。在此情況下，越來越多的家具企業加入兒童家具市場并對其進行細分。盡管國內也有不少兒童品牌，但大多數都僅僅是成人家具的縮小版，缺乏對兒童成長需求的關注，且存在產品使用周期較短等問題。此外，企業在兒童家具設計過程中沒有考慮到兒童成長過程中心理和生理的發展變化，難以滿足兒童的成長需要[1]。

可成長性兒童坐具是一種適應兒童成長的新型設計思路，主要以6～12歲學齡期兒童為研究對象。通過研究兒童的生理和心理需求，分析成長過程中兒童需求的變化，設計出符合用戶需求與市場需求的可成長性兒童座椅。使其伴隨兒童的成長進行形態變化，在滿足不同年齡段兒童需求的同時，也進一步延長座椅的使用壽命，緩解家庭經濟負擔[2-6]。

1 研究現狀

KANO模型與AHP分析法作為現代產品設計中常用的研究方法，目前已有許多學者運用二者進行了相關用戶需求的研究，如：鐘凱穎、孫龍鳳[6]在《基于Kano模型的失能老年人長期照護需求研究進展》一文中運用KANO模型方法，探究失能老年人長期看護的需求；李曉英、董銥垚[7]在其文章《基于KANO模型與聯覺體驗的兒童交互玩具設計》中通過KANO模型獲取兒童交互玩具的設計需求；陳珊珊、段齊駿、李亞軍等[8]在《基于SAPAD-AHP的兒童牙醫服務系統設計研究》中利用AHP層次分析法，獲取核心意義簇，從而對兒童牙醫服務系統進行研究設計。

KANO模型最早是由東京理工大學教授Noriaki Kano為解決用戶需求分類并進行優先排序而發明的有效工具。它以分析產品某功能對用戶滿意度的影響為基礎，構建二者之間的非線性關系[8]。即在滿意度二維模型的基礎上，將影響滿意度的因素劃分為6個類型，研究每個類型與滿意度之間的影響關系，從而構建出KANO模型。KANO模型不是準確的非線性關系模型，不能直接測量得出用戶滿意度，而是通過二者的非線性關系來獲取及預測用戶滿意程度。產品設計中設計師需要基于用戶需求進行設計，而KANO模型能夠挖掘用戶需求，對用戶需求屬性進行劃分。但在實際應用中，單純運用KANO模型研究方法進行產品設計是有偏頗的。因為在運用傳統的權重運算方法中，會存在主觀性較強和缺乏定性分析等問題[9]。為了更好地解決此問題，研究者通常會將KANO模型與AHP層次分析進行結合，從而更好地確定用戶需求[10-11]。

層次分析法（Analytical Hierarchy Process，AHP）是由美國運籌學家、匹茲堡大學教授薩蒂（Saaty）等[12]于20世紀70年代提出的一種多方案優化決策方法案。AHP層次分析法作為一種定性定量的需求權重研究方法，與傳統權重運算方法相比，能從多目標出發，根據不同目標劃分不同層次，對每一個層次進行權重比較，讓數據比較更具獨立性與科學性[13]。

因此，在對成長性兒童坐具進行設計時，通過采用KANO模型與AHP層次分析法相結合的方法。即在KANO模型劃分用戶需求屬性的基礎上，運用AHP層次分析法比較用戶需求權重，得出用戶需求排序，進而明確成長性兒童坐具的設計方向。

2 基于KANO模型的設計研究實踐

在KANO模型中，根據用戶需求分析及研究，將用戶的滿意度分為6類，分別是基本型質量（）、期望型質量（）、興奮型質量（）、無差異型質量（）、反向型質量（）和可疑質量（）。具體解釋如下。

1）基本型質量（）是指擁有該需求，用戶可能不會表現出滿意，但失去該需求，用戶一定會表現出很不滿意。

2）期望型質量（）是指擁有該需求，用戶會表現很滿意，但失去該需求，用戶的滿意度也會隨之降低。

3）興奮型質量（）是指提供該需求，用戶會表現出很驚喜，提高滿意度，但沒有該需求，也不會增加用戶的不滿意程度。

4）無差異型質量（）是指無論是否提供該需求，或是該需求無論好壞，都不會影響用戶的滿意程度。

5）反向型質量（）是指提供該需求后用戶的滿意程度隨之降低。

6）可疑質量（）是指無法確定該需求是否會影響用戶的滿意程度。

2.1 用戶定位

可成長性兒童坐具主要針對的目標用戶群體為處于基礎教育小學階段的6～12歲兒童。兒童成長是一個動態的過程。而可成長性兒童家具特性正好符合兒童成長的最大特點，滿足兒童成長過程中對家具安全、空間、裝飾、功能等方面不斷變化的需求。相較于0～6歲的兒童，此階段兒童具有一定的認知能力，面對功能較為復雜的產品時，也能夠更為正確地使用產品，較少出現誤用且導致不良后果的情況。除了兒童家具的直接使用者，家長作為兒童家具的主要消費者，也屬于目標用戶群體的研究范疇。

根據兒童年齡階段的特征與家長的需求，設計一款“能伸、能縮、能大、能小、能高、能矮”的坐具，在產品的結構、功能、材料等方面更加注重。產品使用周期較長，不同年齡段的兒童能從中體驗到別樣的樂趣，幫助兒童健康地成長[14]。此外，家長對坐具還有可折疊收納、防磕碰、造型美觀、堅固耐磨等附加需求，希望其能更長時間地伴隨兒童成長。

2.2 用戶需求劃分

通過初次用戶調研分析，確定用戶需求，并進一步劃分用戶的一級二級需求。調研初期，設計團隊通過桌面調研以及用戶訪談，將得出的用戶需求劃分為一級需求，并在此基礎上，劃分出具體的二級需求見表1。

表1 可成長性兒童坐具初始用戶需求分類統計

Tab.1 Classification statistics of initial user demands of growth-oriented children's seat

得出兩級需求后，為了更進一步確定問卷調研中的需求項，設計團隊與多位職業家具設計師、設計學教授、研究生等專業人士進行深入交流與探討。最終，總結歸納出11項需求項見表2。

表2 可成長性兒童坐具初始用戶需求細化調整列表

Tab.2 Refinement list of initial user demands of growth-oriented children's seats

2.3 問卷設計與調查

根據KANO模型的基本原理特點，設計出針對產品功能需求的調查問卷，主要針對用戶需求正反兩方面的問題進行設置，KANO調查問卷摘選列舉見表3。

表3 可成長性兒童坐具KANO調查問卷摘選

Tab.3 Excerpts from the KANO questionnaire for growth-oriented children's seats

答案采用里克特五點量表法進行表示，分別為“我很驚喜”“理應如此”“可有可無”“我不喜歡但能接受”“我不喜歡”。通過這5個維度的分值來衡量該需求項對用戶滿意度的影響，見表4。表中“”表示基本型質量；“”表示期望型質量；“”表示興奮型質量；“”表示無差異型質量；“”表示反向型質量；“”表示可疑質量。

表4 KANO模型需求評價矩陣

Tab.4 Need evaluation matrix of KANO model

2.4 KANO結果分析

2.4.1 問卷分析

根據用戶定位，因6～12歲兒童還無法準確、科學地表達自身對于坐具的需求，且兒童坐具產品的購買者通常為兒童家長，家長在產品銷售過程中有很強的話語權與決定權。因此，設計團隊將此次調研對象定位于家長。調研過程中共發放問卷160份，收回問卷155份，其中有效調查問卷為129份。根據每項需求中各個質量的結果數值，運用最大值歸類的方法，將該需求進行進一步歸類。以可折疊易收納需求為例，所獲得的數據結果，見表5。

由此可知，其中：占31.78%；占11.62%；占6.98%；占3.10%；占37.20%；占9.30%。因此，可折疊易收納需求屬于無差異型質量，即產品無論是否提供該需要，都不影響用戶的滿意程度。

2.4.2 Better–Worse數據計算

通過計算Better–Worse系數，分析某功能可以增加滿意或者消除不滿意的程度，能夠大大提高用戶需求的精確度，準確獲得用戶所需產品的設計需求，更好地提高用戶的滿意程度[15]。

表5 KANO模型需求評價矩陣數據

Tab.5 Need evaluation matrix data of KANO model

Better–Worse的指標計算公式如下。

1）增加后的滿意系數（Better）：（魅力屬性+期望屬性）/（魅力屬性+期望屬性+必備屬性+無差異因素），見式（1）。

(1)

2）消除后的不滿意系數（Worse）：（期望屬性+必備屬性）/（魅力屬性+期望屬性+必備屬性+無差異因素）×（–1），見式（2）。

=（–1）(2)

具體以可折疊易收納需求項為例，通過計算Better–Worse系數，得出≈0.454 545，≈–0.190 909。

根據調研數據以及公式，計算可成長性兒童坐具各功能的Better–Worse系數見表6。

列出Better–Worse系數四分位圖，見圖1。

根據Better–Worse系數四分位圖分布所示：當功能處在第一象限時，表示該功能為期望型質量（），即Better系數值高和Worse系數絕對值也很高。表示若產品提供此功能，用戶滿意度會提升。反之則用戶滿意度就會降低。當功能處在第二象限時，表示該功能為興奮型質量（），即Better系數值高和Worse系數絕對值低。這表示不提供此功能用戶滿意度不會降低。但當提供此功能時，用戶滿意度隨之提升。當功能處在第三象限時，表示該功能為無差異型質量（），即Better系數值低和Worse系數絕對值也低。無論提供或不提供這些功能，用戶滿意度都不會有改變，這些功能用戶并不在意。當功能處在第四象限時，表示該功能為基本型質量（），即Better系數值低和Worse系數絕對值高。這表示當產品提供此功能，用戶滿意度不會提升。當不提供此功能，用戶滿意度會大幅降低。

表6 KANO模型分析結果匯總

Tab.6 Summary of KANO model analysis results

圖1 Better-Worse系數圖

2.5 結果總結

根據表6的數據匯總和圖1的Better–Worse系數四分位圖，將無差異型質量（）去掉，只剩下興奮型質量（A）和基本型質量（）。其中，興奮型質量（）需求項包括調節尺寸、符合兒童人機工程學、造型美觀、環?？沙掷m與性價比高4個需求項?；拘唾|量（）需求項包括便于清潔和防磕碰2個需求項。其中，基本型質量（）代表著在產品中本應該存在的功能。因此，可以著重在興奮型質量（）相關的需求項上進行調研設計。通過整體的研究分析，我們確定了從調節尺寸、美觀造型、防磕碰這3個需求來繼續下一步的設計研究。

3 基于AHP分析方法的設計展開

3.1 建立多級遞階的結構模型

根據KANO模型對可成長性兒童坐具需求屬性的分析，得出3個最重要的需求。通過結合AHP法構建出層次分析模型（如圖2所示），即目標層、準則層和方案層，具體如下。

1）目標層，即決策的目的及要解決的問題。本研究的目標層要素為可成長性兒童坐具最佳設計方案。

2）準則層，即完成設計方案需求決策時需重點考慮的因素及決策的準則。通過對兒童及家長關于可成長性兒童坐具的相關調研，將調節尺寸、美觀造型、防磕碰這3個要素設置為準則層。

3）方案層，即完成設計方案需求決策時的備選方案。針對調節尺寸需求提出拆分調節、折疊調節、滑動調節、伸縮調節4個備選方案；針對美觀造型需求提出有機仿生、硬朗冷峻、圓潤柔和、沉穩厚重、運動輕快5個備選方案；針對防磕碰需求提出造型圓潤及倒圓角、產品主體材質柔軟、緩沖材料邊角包裹3個備選方案。

3.2 構建判斷矩陣

為了計算出每一層級中各指標相對于前一層級的重要程度，主要通過采用兩兩比較的方法來得出層級中各指標權重值，進而構建出科學合理的判斷矩陣[16]。在判斷矩陣構建中，表示進行比較的各準則層1，2，…，B與目標相比具有的重要性評價，反之則用1/B表示。在此判斷矩陣中采用九級標度法來，即采用數字1—9及其倒數表示標度值，以此來對兩兩指標重要性進行判斷，進而實現定量化計算分析，見表7—8。

3.3 權重計算

為確保權重的準確性及嚴謹性，邀請包括家具設計師6人、家具結構工程師8人、專職兒童類家具設計師12人、家具設計方向教授6人和家具設計方向碩士研究生4人共36人組成評價對象展開調研評分?？沙砷L性兒童坐具最佳設計方案判斷矩陣（）及權重見表9，調節尺寸需求判斷矩陣（1）及權重見表10，美觀造型需求判斷矩陣（2）及權重見表11，防磕碰需求判斷矩陣（3）及權重見表12。

圖2 層次分析模型

表7 判斷矩陣的構建

Tab.7 Construction of judgment matrix

表8 判斷矩陣標度說明

Tab.8 Description of judgment matrix scale

表9 可成長性兒童坐具最佳設計方案判斷矩陣及權重

Tab.9 Judgment matrix and weight of the optimal design scheme of growth-oriented children's seat

表10 調節尺寸需求判斷矩陣及權重

Tab.10 Judgment matrix and weight of adjustment requirement

表11 美觀造型需求判斷矩陣及權重

Tab.11 Judgment matrix and weight of aesthetic modeling requirement

表12 防磕碰需求判斷矩陣及權重

Tab.12 Judgment matrix and weight of anti-collision requirement

3.4 一致性檢驗

為了保證評價對象在評分過程中思維的一致性及判斷矩陣的相容性，在計算出可成長性兒童坐具的權重之后，需要對評分結果進行一致性檢驗，一致性比率用表示，見式（3）。

式中：I為判斷矩陣一致性指標，I為平均隨機一致性指標。

結果一致性檢驗過程，見式（5）。

I數值可通過在平均隨機一致性指標表中查找。只有當≤0.1時，才認為判斷矩陣一致性檢驗通過；反之則不通過。對可成長性兒童坐具的4個判斷矩陣進行一致性檢驗，表明判斷矩陣一致性檢驗通過，結果有效，見表13。

表13 一致性檢驗結果

Tab.13 Consistency test result

3.5 綜合排序

設計團隊在完成一致性檢驗后，為了進一步呈現各需求中備選方案對用戶滿意度產生影響的重要程度，將方案層中各備選方案要素及類目的權重進行整合。即通過計算可成長性兒童坐具最佳設計方案各需求權重指標與相應備選方案權重指標的乘積，形成權重的綜合排序，并以此作為可成長性兒童坐具最佳設計方案的參考，見表14。

表14 各指標權重排序

Tab.14 Weights of indicators

4 設計方案闡述

根據各備選方案的指標權重排序，以排序靠前的解決方案要素為主要導向，確定了造型圓潤及倒圓角、產品主體材質柔軟、可進行拆分調節以滿足不同年齡段的需要、整體形態圓潤柔和等設計導向要素，結合工業設計的程序與方法，進行可成長性兒童坐具最佳方案的設計實踐，并根據材質特性、適用人群人機數據等因素完成設計的效果圖，見圖3。

圖3 產品設計效果圖

產品整體造型為一個突出的弧面，圓潤柔和、簡潔美觀。其邊角處皆采取大圓角包邊，防止兒童因玩耍而發生磕碰意外，座椅搭配特制的布材海綿軟包，舒適柔軟。本產品設計主要由兩個模塊組成，結構采用A模塊內部凹孔和B模塊外部凸起的設計，增加凸起與凹孔接觸面的摩擦力，確保在不使用其他扣件的兩個部件之間緊密連接，見圖4。

家長可根據兒童在成長過程中身高的改變而拆分組合以滿足不同坐高的需求，該產品通過不同的組合方式可組合拼接成至少8種形態，見圖5。此外，中間座板采用可拆卸結構。例如：單獨拆解B模塊，可滿足年齡較小的兒童坐在上面玩耍的需求；單獨將A模塊翻轉即可滿足兒童日常坐的需求；將A、B兩個模塊進行拼接后即可滿足兒童日益成長的坐高需要，讓這款座椅更符合兒童的人機工學；當B模塊在上A模塊在下進行拼接，并將座板拆出調節高度，即可當兒童簡易書桌使用，以此實現兒童使用簡易書桌時容膝空間符合兒童人機尺寸的需求。在材質選用上主要選用木質柔軟、經久耐用的松木做為家具主材。產品整體尺寸為座寬約398 mm，座深約384 mm，座高可分別調節為290、343、380及449 mm 4種高度。該產品方案均達到了設計導向要素要求，符合我們的研究結論。

圖4 產品爆炸拆分圖

圖5 產品不同組合方式展示

5 產品驗證

為了進一步驗證產品的實用性，設計團隊招募特定的用戶，讓用戶在特定的合適的場景下體驗該產品，根據所感受到的有效性、舒適性及滿意度，通過兒童體驗、家長打分的方式，將主觀感受進行量化統計。最終的驗證統計采用李克特七點量表法進行用戶驗證，讓家長在整體造型圓潤柔和、產品主體材質柔軟、可拆分調節及整體滿意度這4個方面的主觀感受進行評分。3分代表非常滿意；2分代表比較滿意；1分代表稍微滿意；0分代表一般；–1分代表稍微不滿意；–2分為比較不滿意；–3分代表非常不滿意。調查數據統計后計算平均分以確認家長的滿意程度。此次調查總共邀請了16組家庭參加，共發放調查評分表23份，收回評分表23份，有效23份，各評分項目的平均分值見圖6，整體滿意度評分占比見圖7。由圖6得，整體滿意度平均分值為1.478 26，介于稍微滿意與比較滿意之間，代表家長消費者對于最終的設計方案基本表示認可。

圖6 各評分項目平均分值柱狀圖

圖7 整體滿意度分值占比餅狀圖

6 結語

在可成長性兒童坐具的設計研究過程中，通過KANO模型與AHP層次分析法結合的研究方法，為KANO模型無法得出需求重要程度的問題提供新的解決方式。通過兩種方法相結合的研究方式能更好地解決可成長性兒童坐具在結構、功能及材料等方面表現出的用戶需求屬性劃分模糊、用戶需求重要性不明確等問題，有效縮減兒童、家長與設計師之間實際需求與設計理念之間的差異，使可成長性兒童坐具的設計方案更加科學合理，消費者對產品的接受程度更高，也為相關產品的設計研究提供了新的理論方法與參考。

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Design of Growth-oriented Children's Seats Based on KANO-AHP Method

ZHONG Guang-ming, ZHANG Yue-hui, FU Xiao-yi, XING Hao-lin, LIU Jie-ping, LI Yong-bin

(School of Mechanical Engineering, Guangdong Ocean University, Guangdong Zhanjiang 524088, China)

The work aims to design growth-oriented children's seats according to the theoretical model of product design and development, to play a positive role in the research of children's furniture design innovation and meet the demand of children's seat in the process of children's growth. Firstly, the KANO model was used to divide the product demand attributes, and the demand indicators with different satisfaction were summarized, so as to clarify the product demand. Secondly, analytic hierarchy process (AHP) was used to establish a multi-level hierarchical model, construct a judgment matrix and conduct weight calculation and sorting. Several solutions for demand were put forward. Experts were invited to investigate and score the solutions. After score weighting and consistency inspection, the weight of each package elements was integrated and ranked. Finally, the main guiding elements of the final design scheme were determined according to the weight ranking, and the design and development of the design scheme were carried out. According to the 3 demand items obtained in the KANO model, the priority items were calculated by AHP, and the calculation results were respectively rounded shape and fillet, soft material of product body, and availability for split and adjustment. Through the new research model combining KANO model and AHP, it is creatively applied to the design and research of growth-oriented children's seat products, contributing to more scientific and reasonable design schemes of growth-oriented children's seat products and higher consumer satisfaction and providing new theoretical methods and ideas for design and research of children's furniture products.

KANO model; analytic hierarchy process (AHP); growth-oriented; children's seat

TB472；J525.3

A

1001-3563(2023)14-0118-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.14.012

2023–02–23

2022年校外創新創業教育實踐基地（PX-17223667）；廣東省哲學社會科學規劃基金青年項目（GD22YYS10）

鐘光明（1982—），男，碩士，副教授，主要研究方向為家具設計、快速成型技術和人機工程學等。

李永斌（1989—），男，碩士，助教，主要研究方向為家具設計、產品創新設計和人機工程學。

責任編輯：藍英僑