基于用戶需求驅動的新中式座椅設計研究

■劉郅政，易欣玥，張 馳，姚 健

(1.北京理工大學設計與藝術學院，北京 102488；2.廣西藝術學院建筑藝術學院，廣西南寧 530009）

新中式家具以中國傳統文化為核心，運用當代材質以及工藝進行現代化演繹，體現出典雅的中式造物理念[1]。近年來，中國傳統文化在國家高質量發展的過程中愈發重要，具有深厚木作文化的新中式家具設計也逐漸成為學界研究熱點，大量學者采用各種理論方法研究和探索新中式家具的設計路徑。例如：連彩萍等[2]分析竹材與新中式家具的關聯性，探索了竹材在新中式家具中應用的可能性，進而提出了新中式家具設計的新方向；盧榮青等[3]從古詩詞、古琴等傳統文化元素中尋找創意設計的細節，運用細節混搭引入文化藝術元素進行設計；唐文寶[4]根據中國傳統家具特點、中式家具地域風格，分析了中國傳統家具傳承主要類別，據此提出了中國傳統家具創新策略。但隨著現階段家具市場的發展，新中式家具設計過程中的用戶感知與體驗偏好研究愈發重要。因此，本研究基于用戶需求驅動的設計方法探究新中式座椅設計創新路徑，通過判斷用戶需求屬性、計算需求綜合權重和精準轉化設計參數，提出新中式座椅的設計配置策略。

1 基于用戶需求驅動設計方法概述

基于需求的創新設計中，用戶需求驅動設計是其中極為重要的創新機制。在新中式家具的設計創新路徑中，以用戶需求為導向的評價方法有助于在新中式座椅創新設計中建立需求和形態間的聯系[5]。因此，在新中式座椅設計研發的過程中，采取用戶需求驅動的設計方法能夠精確反映出用戶與產品之間的需求關系，具有重要的參考價值。

現階段研究方法中，主要以Kano（卡諾模型）、AHP（層次分析法）、公理設計（AD）、QFD（質量功能展開）、KE（感性工學）等理論指導產品進行以用戶需求為中心的設計。Kano模型可以幫助識別和理解顧客對產品特性的感知和偏好，并將特性劃分為不同類別，例如，肖飛等[6]、章彰等[7]運用Kano模型對家具設計中的相關因素進行分析，獲取提升用戶滿意度的關鍵需求并對比推敲得出最終家具設計方案；AHP則是分析設計中的因素進行定量分析，通過引入層次結構模型、構建判斷矩陣等步驟，從而得到最優解設計，苗艷鳳等[8]、趙項等[9]運用AHP法客觀評價用戶需求并進行排序，從而確定需求要素的權重數值并將其引入家具設計決策；AD理論則是通過域間映射關系將客戶需求推導為設計參數，強調設計的整體性和一致性，戴宇軒等[10]、周生祥等[11]基于AD公理化設計運用映射關系轉化用戶需求為設計參數，提出了座椅等產品的最佳設計方案；而QFD理論通常適用于復雜產品設計，相較于家具的功能定位，其研究過程較為復雜和繁瑣；KE理論更強調情感因素對產品成功的重要性，但對于座椅的基本功能和形式來說，仍需著重考慮其使用功能。因此，基于產品需求特點和整體決策的考慮，可以將Kano、AHP及AD等設計方法應用于新中式座椅設計研究領域，為設計決策提供指導和輔助。

2 新中式座椅設計研究方法集成應用

2.1 集成Kano、AHP及AD的新中式座椅設計框架

■圖1 集成Kano、AHP及AD的新中式座椅設計框架

基于用戶需求驅動的新中式座椅設計研究中，應用Kano模型將原始用戶需求進行定性分析，以用戶屬性分類呈現出設計與用戶滿意度的關系[12]，但對于用戶需求分類后進行設計的優先程度排序，Kano模型并不能進行分析計算。AHP則是運用數學化過程的定量計算進行分析，從而得出與評價相關因素權重排序的多準則決策方法，是產品設計中較為簡單高效、客觀完整的評價方法[13]，但其初始指標有時會與用戶需求存在差異。因此通過Kano模型與AHP進行結合，以AHP法將Kano劃分屬性后的用戶需求權重進行定量計算，可以提高用戶需求權重計算的準確性與科學性。在對用戶需求進行權重分析后，Kano和AHP無法得出可以滿足相應用戶需求的設計參數，仍需尋求具體的設計原則和解決方案。AD則是通過公理化設計將用戶需求進行映射得到產品決策中的相應設計參數，快速高效地構建設計最優解，避免設計試錯時造成的時間與成本的浪費[14]。

綜上所述，Kano、AHP與AD的集成應用設計方法在產品設計決策過程中具有用戶需求屬性明確、計算需求權重科學、設計參數方案有效、決策流程完整合理等優勢，并且保證了產品設計研發中的科學性和合理性。該研究則是以用戶需求為驅動的產品設計模型為基礎，以Kano/AHP/AD綜合設計方法探究新中式座椅設計創新路徑，設計框架如圖1所示。

2.2 集成Kano、AHP及AD的新中式座椅設計流程

2.2.1 用戶需求屬性劃分

通過Kano模型定性分類新中式座椅中原始用戶需求的屬性。1)通過問卷、訪談等方式確定用戶需求指標；2)設計Kano問卷邀請目標用戶進行填寫，使用Kano正反向問題將所確定的用戶需求指標進行提問；3)根據Kano結果分析表[15]對調研問卷統計數據進行整理，根據分類結果比例最大值對應類別將用戶需求劃分為5種類型，在新中式座椅產品設計中保留必備屬性、期望屬性以及魅力屬性類型的用戶需求進行分析，剔除無差異屬性和反向屬性的需求。

全縣油菜生產實現了恢復性增長，到2008年，全縣種植油菜2.3萬畝，實現總產值1850萬元。2009-2013年實施油菜高產創建項目，易門縣農業局抓住機遇，大膽創新，很抓各項科技措施的落實，通過良種、良法、農機、農藝等措施的組裝配套、綜合應用，良種、機耕、農藥化肥補助等政策推動，5年實現創建區與非創建區比增收油菜籽1100萬千克，新增產值605萬元。詳細見表1。

2.2.2 用戶需求權重分析

以AHP法求解新中式座椅設計中用戶需求的權重。1)基于AHP法將新中式座椅設計方案各因素進行層級劃分，根據隸屬關系或相互關聯度建立自上而下的遞階層級結構模型[16]。將新中式座椅最佳設計方案設置為目標層，基于Kano模型劃分后得出的的必備屬性、期望屬性以及魅力屬性作為準則層，其各類型用戶需求屬性下的指標為子準則層，構建如圖2所示的層次結構模型；2)采用T.L.Saaty提出的1-9標度法建立相應的判斷矩陣，使用幾何平均法（方根法）求解并確定各用戶需求指標的權重；3)根據權重值對用戶需求進行排序，根據用戶需求優先級進一步確定產品設計方案。

2.2.3 需求轉化設計參數

運用公理化設計將用戶需求映射到相關域值轉化為設計參數。1)對于AHP中權重較高的用戶需求進行映射，將得出的用戶需求(CAs)轉化為功能域中的功能需求(FRs)[17]，如圖3所示；2)將滿足新中式座椅設計的功能需求(FRs)建立相應物理域，通過映射關系獲取產品決策中的設計參數(DPs)；3)檢驗設計矩陣是否滿足獨立性公理。

3 新中式座椅產品設計實踐

3.1 新中式座椅用戶需求屬性劃分

通過用戶訪談、問卷統計、桌面調研以及產品分析等方法，在對于用戶需求進行分析后，得出18項原始用戶需求。其次，開展用戶需求分析并且使用Kano問卷得出用戶需求屬性，從而明確新中式座椅設計與用戶需求之間的聯系。根據用戶定位，參與本次調研的人群主要包括新中式家具消費者和家具設計相關研究者。調研消費者中的年輕群體和中年群體以獲取不同年齡區間的審美偏好和需求，并對高校內設計專業教師及研究生群體發放一定數量的問卷，從而了解新中式家具的文化內涵和設計細節的認知程度。通過統計，本次共發放167份問卷，最終收回154份有效問卷；依據Kano屬性結果分析表格得出結果，如表1所示。

表1 新中式座椅Kano屬性結果分析表

節約材料、便于維修、便于生產、折疊組合為無差異需求，對此類需求不予考慮；功能實用、用材耐久、結構合理、使用舒適為必備需求，因而應符合此類需求進行設計，但并不采取優化處理；傳統紋樣、造型優美、文化內涵、自然材質、工藝精巧為期望需求，在新中式座椅設計中應較多符合此類屬性需求的需要，從而提高用戶的滿意度；透氣性、輕巧靈活、線條流暢、色彩協調和形體簡練為魅力需求，滿足此類需求則可大幅提升用戶滿意度，需要對于此類需求進行重點分析設計。

3.2 新中式座椅用戶需求權重分析

首先將Kano模型劃分后得出的必備屬性、期望屬性和魅力屬性為指標構建準則層，每個屬性下的用戶需求作為子準則層，建立新中式座椅設計層次結構模型，如圖4所示。

其次，采用T.L.Saaty提出的1-9標度法建立相應的判斷矩陣，并邀請專家填寫矩陣。為保證評分結構的合理性，該研究邀請了15位從事新中式家具設計的人士，其中包括3位傳統家具設計研究方向教授、7位新中式家具設計師和5位產品設計研究方向博士生。對于各層級需求重要程度根據標度評分原則開展兩兩比較并評分，選取平均數后構建判斷矩陣，將用戶需求權重值使用幾何平均法（方根法）進行求解[18]，求解結果及一致性比值如表2-表3所示。

表2 準則層權重

表3 子準則層權重

式中：Wij代表第i行第j列中的因素，m表示矩陣階數。

2)每行累乘結果開該行總因素的m次方，計算各層標度乘積幾何平均值(ai)：

3)歸一化處理后計算相對權重(ωi)：

4)求解最大特征根(λmax)：

式中：AWi代表向量AW第i個分量，m表示階數。

5)結果一致性檢驗(CI)：

■圖4 新中式座椅設計層次結構模型

式中：m表示為評價標度對應的階數；RI表示為平均隨機一致性指標，CR表示為一致性比值；當CR≤0.1時，則矩陣通過一致性檢驗，權重有效。

依據Kano模型分析和新中式家具用戶需求權重計算的結果，在新中式座椅設計中，除了符合必備需求外，如果符合魅力需求和期望需求則會大幅度提高用戶對于新中式座椅的滿意程度，因此根據AHP法分析得出的用戶需求排序，對于權重較高的用戶需求應進行滿足，即在新中式座椅設計研究時要充分考慮滿足用材耐久、結構合理、造型比例優美、符合人體工學和文化內涵等關鍵的用戶需求[19-20]。

3.3 新中式座椅需求轉化設計參數

AD則是用戶需求驅動下的設計相關域間映射方法，構建用戶需求與產品決策中的相應設計參數的映射關系。通過將用戶需求轉化為設計表達后借助映射矩陣進行逐級求解，在過程中運用獨立性公理和信息公理對設計進行判斷，從而獲取用戶需求的最優解[21]。在得出關鍵用戶需求后，選取新中式家具設計的相關文獻以及優秀設計案例進行分析，總結新中式座椅設計相關功能需求以及設計參數。組建具有設計背景的焦點小組對于功能需求進行篩選，最后選取代表性功能需求12個。根據公理性設計方法原則進行映射，將用戶需求(CAs)轉化為功能需求(FRs)，如表4所示。

表4 新中式座椅重要用戶需求映射功能需求

得出相應功能需求后，邀請15位家具設計師在滿足生產研發流程以及對造型、工藝、材料、文化內涵等特性要求的基礎上，通過德爾菲法對設計參數進行篩選，綜合處理后保留得分最高的設計參數[22]。將新中式座椅對應功能需求(FRs)構建物理域與設計參數(DPs)進行映射，其對應的設計參數(DPs)如表5所示。

表5 新中式座椅功能需求映射設計參數

基于獨立性公理，對新中式家具功能需求與設計參數進行物理域映射，映射公式表示如下：

式中：A表示為設計矩陣；FRs表示為功能需求向量，DPs表示為設計參數向量。

Aij表示新中式家具功能需求FRs與設計參數DPs的關聯程度，計算公式為：

式中：i=1,2,...,n;j=1,2,...,m;其中n為功能需求{FRs}的數量，m為設計參數{DPs}的數量。

通過公式(8)和(9)計算上述功能需求與設計參數，其結果如下：

在設計矩陣中，“1”表示兩者之間為強相關，而“0”表示弱相關或無關。如果設計矩陣Aij是對角矩陣和三角矩陣，認為符合獨立性公理，設計參數可以使用；如果是一般矩陣（耦合設計），則不符合獨立性公理，設計參數存在矛盾[23]。通過設計矩陣可知，該新中式座椅設計矩陣符合獨立性公理，呈對角矩陣（非耦合設計），表明設計參數相對合理，可以較好地實現用戶需求[24]。

3.4 新中式座椅三維概念設計

基于上述設計參數，得出新中式座椅的三維建模概念設計方案，如圖5所示。在設計方案中，其設計參數體現為：

1）提供充足的坐靠空間：椅圈契合人體使用中的坐靠范圍，座椅尺寸為640×565×800(mm)，具有良好的坐深與坐寬；2）耐磨損和防潮的表面處理：表面經過打磨后，涂刷木蠟油以提高材質的耐候性，黃銅用以防潮并增加耐磨性；3）合理的結構和連接方式：椅腿采取上細下粗的形式并且四腿外張合理傳遞受力，使用榫卯結構增加穩定性；4）符合人體工程學的尺寸：450 mm的坐墊高度符合腿部尺寸，座面微弧設計緩解臀部壓力，靠背和座面形成104°夾角，倚靠更加舒適；5）選取云紋等傳統紋樣：選取如意云紋置于靠背板，賦予吉祥寓意的同時呈現獨特的東方意境；6）造型參數平衡協調：設計考慮人體工學尺度以及受力結構，保證造型的平衡協調；7）使用傳統器型以及中式文化元素：以圈椅為原型進行再設計，輔以榫卯結構與黃銅材質融入豐富的中式文化內涵；8）使用天然木材、竹材等材料：主體采取黑胡桃木和牛皮等天然材質進行制作；9）構件連接緊密、技術嚴謹：連接處經過多次打磨保證嚴絲合縫，采取蒸汽熱彎工藝實現曲線造型；10）使用貝塞爾曲線構建：通過Rhino軟件中的貝塞爾曲線進行建模，座椅線條流暢和諧；11）構件間色彩協調：選取木材本色和皮質顏色進行搭配，保持色彩的統一性；12）簡約而富有表現力的形態：整體造型通過現代設計美學風格進行轉譯，簡潔干練的同時保留東方美學的特征[25-26]。

3.5 新中式座椅設計方案評估

為了評估該概念設計方案的用戶滿意度，使用模糊綜合評價法（FCE）以探究新中式座椅設計創新路徑與傳統設計方式的差異性。為保證實驗樣本的可參考性，選取市場上傳統圈椅的新中式轉譯方案進行對比，問卷中該概念設計方案為6a，選取新中式座椅樣本如圖6b所示。

統計表3內各項指標相對權重結果并進行梳理，以輔助計算不同方案各項指標用戶滿意度得分。根據專家建議，建立評語集V={V1，V2，V3，V4}，其中V1表示非常滿意，V2表示滿意，V3表示一般，V4表示不滿意。邀請行業內專家及相關產品設計師組成25人小組對兩個方案各項指標進行打分評論，90分以上為非常滿意，75-90分為滿意，60-75分為一般，50-60分為不滿意，最終票數歸一化處理結果見表6。

表6 新中式座椅各評價指標的票數統計

將各指標相對權重與方案6a的歸一化結果矩陣使用有界算子相乘，得出方案6a和6b的模糊綜合評價值，見圖7。為使各個方案指標轉化為對應等級的分數，將評語集中的非常滿意、滿意、一般和不滿意分別賦值10分、8分、6分和4分。將方案6a模糊綜合評價值與賦分相乘后累加得出最終綜合值為9.407，同理可得樣本6b的得分為8.282。因此在方案的優劣評分排序中，概念設計方案6a高于樣本6b。由此可得，依據該研究方法設計的新中式座椅在一定程度上可以更好滿足用戶需求，并提高用戶滿意度。

4 結語

新中式家具在中國傳統家具中具有重要的地位，蘊含著深厚的文人審美和木作文化。隨著現代生活習慣以及審美意趣的轉變，用戶對于家具的需求也逐漸轉變，呈現出多元化和差異化等特性。將集成Kano/AHP/AD的設計方法應用于新中式家具設計中，通過對新中式家具的用戶需求進行屬性劃分、權重分析、轉化設計參數等過程，可以精準地了解用戶需求并做出設計決策，完成用戶需求向設計參數的轉化。該方法可提升用戶對家具產品使用的的滿意度，在產品研究中具有完整性和科學性的優點，可以為后續家具產品設計提供參考依據，并且在產品設計決策過程中具有一定通用性。

■圖7 新中式座椅方案模糊綜合評價值