（武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430000）

1 引言

隨著人們出行需求增加，擁有汽車(chē)人群逐漸增多，同時(shí)汽車(chē)火災(zāi)事件出現(xiàn)頻率也隨之增長(zhǎng)。《安全生產(chǎn)法》中規(guī)定要求所有車(chē)輛都需配備車(chē)載滅火器。車(chē)載滅火器成為火災(zāi)事故中最為必要的防控手段。初期火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中滅火器的作用至關(guān)重要，正確使用滅火器能夠減少火災(zāi)中人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失。目前車(chē)載滅火器的市場(chǎng)相對(duì)匱乏，且目前市面上的車(chē)載滅火器大多沿用傳統(tǒng)滅火器的造型和使用原理，沒(méi)有結(jié)合應(yīng)急情境下人的無(wú)意識(shí)反應(yīng)和用戶(hù)的使用體驗(yàn)進(jìn)行改良。李青青等人提出對(duì)手提式滅火器設(shè)計(jì)進(jìn)行改良，龐雷等人針對(duì)家庭場(chǎng)景提出了交互式智能化的家用滅火器設(shè)計(jì)，曾棟等人構(gòu)建用戶(hù)心理模型來(lái)指導(dǎo)滅火器的設(shè)計(jì)。而對(duì)于車(chē)載滅火器的設(shè)計(jì)研究仍然匱乏，本次研究期望設(shè)計(jì)出一種符合要求規(guī)范、滿(mǎn)足用戶(hù)需求、可在危急情況下使用的車(chē)載滅火器。將用戶(hù)的不定性描述通過(guò)KANO 模型進(jìn)行轉(zhuǎn)化，引入QFD 中進(jìn)行產(chǎn)品特性的判斷矩陣中，為車(chē)載滅火器的設(shè)計(jì)提供量化依據(jù)和設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)參考。這種方法能將“原始需求者”——用戶(hù)、“需求表達(dá)者”——設(shè)計(jì)師和“需求實(shí)現(xiàn)者”——工業(yè)生產(chǎn)相統(tǒng)一。

2 KANO 模型與QFD 轉(zhuǎn)化提取

2.1 KANO 模型

KANO 模型由日本東京理工大學(xué)著名質(zhì)量管理專(zhuān)家卡諾教授，基于赫茲伯格的雙因素理論提出。該模型建立了產(chǎn)品質(zhì)量特性與用戶(hù)滿(mǎn)意度的雙維度認(rèn)知模型，可用于分析用戶(hù)需求對(duì)用戶(hù)滿(mǎn)意度產(chǎn)生的影響。該模型將用戶(hù)的需求分為五類(lèi)，包括必備型、期望型、魅力型、無(wú)差異型和反向型。必備型需求為用戶(hù)提供最基本的功能；期望型需求中用戶(hù)的滿(mǎn)意度與產(chǎn)品需求相關(guān)，是產(chǎn)品主要功能以外的增加用戶(hù)好感的功能；魅力型需求能夠?yàn)橛脩?hù)帶來(lái)新的體驗(yàn)或增加產(chǎn)品的吸引力；無(wú)差異型需求提供與否不會(huì)影響用戶(hù)體驗(yàn)；反向性需求指該功能的提供程度與用戶(hù)滿(mǎn)意度呈反比。如表1 所示。KANO 問(wèn)卷通過(guò)正反兩方向的提問(wèn)獲取用戶(hù)需求的效用，分別得到用戶(hù)在面對(duì)某項(xiàng)需求被滿(mǎn)足與不被滿(mǎn)足時(shí)的態(tài)度評(píng)價(jià)。

表1 KANO 評(píng)價(jià)表

KANO 模型的應(yīng)用能對(duì)用戶(hù)需求進(jìn)行優(yōu)先性排序，在車(chē)載滅火器的設(shè)計(jì)中，通過(guò)調(diào)研得出模糊性的一級(jí)需求指標(biāo)，利用KANO 模型設(shè)置問(wèn)卷歸類(lèi)二級(jí)指標(biāo)，收集用戶(hù)問(wèn)卷反饋進(jìn)行分類(lèi)評(píng)價(jià)，得出用戶(hù)對(duì)車(chē)載滅火器的需求指數(shù)，建立敏感系數(shù)，評(píng)價(jià)車(chē)載滅火器的產(chǎn)品特性對(duì)用戶(hù)的敏感程度，為QFD 目標(biāo)矩陣提供初始優(yōu)先度排序，并在車(chē)載滅火器設(shè)計(jì)中滿(mǎn)足用戶(hù)所需。如表2 所示。

2.2 質(zhì)量功能展開(kāi)（QFD）

QFD 是20 世紀(jì)60 年代發(fā)源于日本的一種兼有定性、定量分析的質(zhì)量控制方法。核心思想是從產(chǎn)品特性，主要描述產(chǎn)品為滿(mǎn)足顧客的需求采用的技術(shù)手段。主要目的是便于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的過(guò)程中能夠?qū)⒂脩?hù)需求進(jìn)行科學(xué)轉(zhuǎn)化。質(zhì)量功能展開(kāi)在“原始需求者”，即用戶(hù)階段，能夠?qū)⒂脩?hù)的要求通過(guò)目標(biāo)矩陣判斷轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品特性定義；“需求表達(dá)者”，即設(shè)計(jì)師進(jìn)行設(shè)計(jì)階段，能夠?qū)⒂脩?hù)所需的產(chǎn)品特性轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品制造工藝過(guò)程；“需求實(shí)現(xiàn)者”，即工業(yè)生產(chǎn)加工階段能夠保證產(chǎn)品從零件、加工手段上滿(mǎn)足用戶(hù)需求。在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)過(guò)程中，質(zhì)量功能展開(kāi)是需求粗略表達(dá)到需求準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)的橋梁。車(chē)載滅火器的設(shè)計(jì)中，運(yùn)用一級(jí)質(zhì)量屋，即“產(chǎn)品規(guī)劃矩陣”，量化分析用戶(hù)需求與設(shè)計(jì)要求的關(guān)系。

通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研及用戶(hù)樣本篩選，運(yùn)用KANO 模型輸入QFD 產(chǎn)出工程設(shè)計(jì)措施重要度的流程如圖1 所示。

表2 KANO 問(wèn)卷指標(biāo)

圖1 需求提取輸入流程圖

3 “質(zhì)量屋”構(gòu)建

3.1 KANO 問(wèn)卷分析及需求排序

通過(guò)對(duì)車(chē)載滅火器的前期調(diào)研，將小型汽車(chē)用戶(hù)需求關(guān)注點(diǎn)分為安全性能（A 類(lèi)指標(biāo)）、使用操作（B 類(lèi)指標(biāo)）、體積位置（C 類(lèi)指標(biāo)）及外觀樣式（D 類(lèi)指標(biāo)），在各類(lèi)性能下進(jìn)行二級(jí)需求指標(biāo)細(xì)分。發(fā)放了《關(guān)于小型汽車(chē)車(chē)載滅火器的調(diào)研報(bào)告》共300 份問(wèn)卷，填寫(xiě)問(wèn)卷的樣本人群為25～60 歲的小型5 座汽車(chē)擁有者，居一線或二線城市?；厥?54份問(wèn)卷，有效率為79.53%?？死拾凸林禐?.794，說(shuō)明問(wèn)卷可信度較好。對(duì)收集后問(wèn)卷進(jìn)行分類(lèi)評(píng)價(jià)，統(tǒng)計(jì)一級(jí)需求指標(biāo)下各項(xiàng)需求的變化趨勢(shì)，主要觀察必備型需求（M）、期望型需求（O）、魅力型需求（A）的變化趨勢(shì)。計(jì)算歸納出的排序后敏感系數(shù)模型如表3 所示。

表3 各項(xiàng)需求敏感系數(shù)

SI系數(shù)表示增加此功能后的滿(mǎn)意系數(shù)，DSI表示消除此功能后的不滿(mǎn)意系數(shù)。根據(jù)系數(shù)在圖中的落點(diǎn)表示四項(xiàng)不同類(lèi)型的需求，SI＜0.5&DSI＞0.5 為必備型需求；SI＞0.5&DSI＞0.5 為期待型需求；SI＞0.5&DSI＜0.5 為魅力型需求；SI＜0.5&DSI＜0.5 為無(wú)差異需求，如圖2 所示。

從一級(jí)需求指標(biāo)下分類(lèi)，安全性能下7 類(lèi)二級(jí)需求的必備型需求平均占總體需求的47.52%，安全性能中的防誤觸功能、瓶身易穩(wěn)定、充裝材料安全、瓶身材料安全、瓶體耐熱性及配備保險(xiǎn)銷(xiāo)均落在必備象限之中。其中僅有氣體氣味需求落在期待象限中，代表用戶(hù)期待了解充裝的氣體氣味，但并不會(huì)影響用戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的好感度。使用操作需求中，不出現(xiàn)復(fù)燃、滅火范圍合適、滅火速度快屬于必備型需求；打開(kāi)方式的便捷性和操作距離合適屬于期待型需求；滅火器能夠配備別的逃生工具屬于魅力型需求，說(shuō)明滅火器的操作方式對(duì)用戶(hù)至關(guān)重要，提升用戶(hù)操作的便利性和操作過(guò)程的安全性很重要。體積放置需求中，瓶身的大小合適和容量足夠都屬于魅力型需求，而合適的放置位置，屬于期待型需求，且SI系數(shù)和DSI系數(shù)都偏高，說(shuō)明用戶(hù)在這個(gè)方面的需求需要得到極大滿(mǎn)足。外觀樣式方面顏色符合審美屬于用戶(hù)的魅力型需求，外觀色彩可成為用戶(hù)喜愛(ài)產(chǎn)品的原因。易于拿握屬于期待型需求，目前市面上的大部分滅火器都存在難以拿握和使用的問(wèn)題，解決這個(gè)問(wèn)題用戶(hù)的體驗(yàn)?zāi)艿玫綐O大提高。

圖2 敏感系數(shù)坐標(biāo)圖

3.2 QFD“質(zhì)量屋”構(gòu)建

為保證設(shè)計(jì)質(zhì)量，使造型設(shè)計(jì)滿(mǎn)足技術(shù)功能的需求，首先進(jìn)行用戶(hù)需求歸類(lèi)，并提煉轉(zhuǎn)化為與造型設(shè)計(jì)相關(guān)的需求質(zhì)量。將“原始需求者”“需求表達(dá)者”及“需求實(shí)現(xiàn)者”之間搭建起關(guān)系，優(yōu)化設(shè)計(jì)和保證產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

首先通過(guò)KANO 模型的問(wèn)卷整合結(jié)果，計(jì)算出各用戶(hù)需求的權(quán)重，運(yùn)用QFD 模型，將用戶(hù)需求精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品特性，通過(guò)產(chǎn)品特性和用戶(hù)需求類(lèi)型雙維度的評(píng)估來(lái)進(jìn)行滅火器的設(shè)計(jì)。

3.2.1 KANO 模型的權(quán)重求解

根據(jù)調(diào)查所得數(shù)據(jù)，通過(guò)功能屬性歸類(lèi)的百分比公式分別計(jì)算，觀察魅力型需求（A）、期望型需求（O）、必備型需求（M）及無(wú)差異需求（I）在用戶(hù)對(duì)第i種用戶(hù)需求中的比例，分別記為Ai、Oi、Mi、Ii。

式（1）（2）中：SI為產(chǎn)品滿(mǎn)足此項(xiàng)需求后的用戶(hù)敏感系數(shù)；DSI為產(chǎn)品不滿(mǎn)足此項(xiàng)需求后的用戶(hù)敏感系數(shù)。

設(shè)第i項(xiàng)用戶(hù)需求的權(quán)重為ωi：

根據(jù)調(diào)查所得數(shù)據(jù)求出每種用戶(hù)需求，得到權(quán)重排序表，如表4 所示。

表4 用戶(hù)需求權(quán)重排序表

通過(guò)對(duì)各項(xiàng)用戶(hù)需求的權(quán)重進(jìn)行求解，在四項(xiàng)需求類(lèi)型中進(jìn)行排序，得出最大值。在必備型需求中，權(quán)重最高的三項(xiàng)是放置位置合適、無(wú)過(guò)多殘留物、不出現(xiàn)復(fù)燃。在魅力型需求中，前三項(xiàng)為防誤觸功能、滅火范圍合適、瓶身易穩(wěn)定。在期待型需求中，打開(kāi)方式方便、可用容量足夠、瓶身材料安全。必備型的每一項(xiàng)需求是必須滿(mǎn)足的，期待型前三項(xiàng)可滿(mǎn)足用戶(hù)使用體驗(yàn)，魅力型可結(jié)合用戶(hù)需求提升使用體驗(yàn)。

3.2.2 基于QFD 的產(chǎn)品特性求解

根據(jù)“左墻”顧客需求及“天花板”工程措施兩者的關(guān)系評(píng)價(jià)出關(guān)系度rij，分為1、3、5、7、9 級(jí)五個(gè)關(guān)系度，計(jì)算出每項(xiàng)措施的重要度hj，在工程技術(shù)措施重要度hj的排序基礎(chǔ)上進(jìn)行滅火器設(shè)計(jì)。

其中：

式（3）中：j=1，2，…，n，為產(chǎn)品特性數(shù)；i=1，2，…，m，為用戶(hù)需求數(shù)。

求得QFD 一級(jí)目標(biāo)矩陣，如表5 所示。

根據(jù)求解出的各項(xiàng)工程技術(shù)措施重要度，給各項(xiàng)產(chǎn)品特性排序，前六項(xiàng)hj排序?yàn)椋翰僮髟O(shè)置＞人機(jī)交互＞操作距離＞有效滅火距離＞存儲(chǔ)要求＞防誤觸設(shè)計(jì)。其中各項(xiàng)產(chǎn)品特性下與用戶(hù)需求關(guān)系度rij為9 的項(xiàng)為：操作設(shè)置對(duì)應(yīng)B1（打開(kāi)方式方便），人機(jī)交互對(duì)應(yīng)B1（打開(kāi)方式方便）、D2（易于拿握），操作距離對(duì)應(yīng)B4（操作距離合適），有效滅火距離對(duì)應(yīng)B4（操作距離合適），存儲(chǔ)要求對(duì)應(yīng)C2（可用容量足夠），防誤觸設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)A1（防誤觸設(shè)計(jì)）。

表5 QFD 一級(jí)目標(biāo)矩陣

4 車(chē)載滅火器設(shè)計(jì)實(shí)踐

在基于對(duì)車(chē)載滅火器的KANO 模型和QFD“質(zhì)量屋”的需求研究中，設(shè)計(jì)實(shí)踐主要通過(guò)前六項(xiàng)工程技術(shù)措施重要度在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上的權(quán)重，結(jié)合用戶(hù)需求相關(guān)度排序，綜合產(chǎn)品應(yīng)有的性能來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最終確定符合用戶(hù)需求的車(chē)載滅火器，如圖3 所示。

圖3 車(chē)載滅火器

4.1 操作設(shè)置及人機(jī)交互

操作設(shè)置及人機(jī)交互中共同對(duì)應(yīng)的用戶(hù)需求是B1（打開(kāi)方式方便），屬于期待型需求。滅火器應(yīng)盡可能使其功能內(nèi)置、易用、簡(jiǎn)潔，減少導(dǎo)致用戶(hù)易誤操作的誤區(qū)。對(duì)外觀和操作進(jìn)行優(yōu)化遵循《設(shè)計(jì)心理學(xué)》中指出的簡(jiǎn)化任務(wù)的結(jié)構(gòu)，而不改變?nèi)蝿?wù)的結(jié)構(gòu)。

氣壓表顯示拋棄傳統(tǒng)的氣壓表，而通過(guò)一體成型的工藝將氣壓表內(nèi)置于瓶身，通過(guò)刻度可視化引導(dǎo)用戶(hù)檢查，如圖4 所示。傳統(tǒng)滅火器使用步驟為“一拔出保險(xiǎn)銷(xiāo)，二托住瓶體，三用力按壓”。用戶(hù)托住瓶體進(jìn)行操作時(shí)，傳統(tǒng)滅火器呈圓柱形且半徑較大，難以托舉瓶身。人機(jī)交互過(guò)程應(yīng)方便用戶(hù)拿握，瓶身最大半徑為3 cm，用戶(hù)可輕便提起，單手拿握，如圖5 所示。滅火器上部?jī)?nèi)置提手，便于用戶(hù)提起使用。用戶(hù)用力按壓滅火器以噴射滅火時(shí)，由于著力點(diǎn)和力道因人而異，與操作匹配的反饋效果并不佳，通過(guò)上下推動(dòng)氣壓表圈內(nèi)按鈕來(lái)引導(dǎo)用戶(hù)調(diào)節(jié)噴出大小和壓強(qiáng)更佳直觀。

配色采用易識(shí)別的正紅色和橘色手提帶，可見(jiàn)光譜中，紅色和橘色光波長(zhǎng)，在距離較遠(yuǎn)或黑暗情況下更容易被識(shí)別，橙色能夠起到提醒的作用。

圖4 氣壓表顯示

圖5 提起使用

4.2 操作距離及有效滅火距離

操作設(shè)置和有效滅火距離對(duì)應(yīng)的用戶(hù)需求是B4（操作距離合適）。在調(diào)研使用操作的問(wèn)卷過(guò)程中，用戶(hù)對(duì)于滅火器噴出物質(zhì)大小控制有必備要求，對(duì)于用戶(hù)這一需求應(yīng)滿(mǎn)足自然匹配原則。自然匹配指利用物理環(huán)境類(lèi)比和文化標(biāo)準(zhǔn)理念設(shè)計(jì)出讓用戶(hù)一看就知道如何使用的產(chǎn)品。傳統(tǒng)滅火器的打開(kāi)方式是用力按壓交叉處，而初次或不常使用的用戶(hù)，利用按壓方式難以自然匹配控制大小調(diào)節(jié)功能。通過(guò)上下滑動(dòng)的按鈕調(diào)節(jié)瓶?jī)?nèi)氣壓控制噴出流量，用戶(hù)使用時(shí)通過(guò)自身習(xí)慣對(duì)流量形成感知，如圖6 所示。當(dāng)操作距離大于2 m 時(shí)屬于安全距離，用戶(hù)可在安全距離外，通過(guò)對(duì)按鈕1 的調(diào)節(jié)短按切換點(diǎn)射和散射模式，根據(jù)不同火勢(shì)調(diào)節(jié)噴射模式。點(diǎn)射模式對(duì)應(yīng)火勢(shì)集中情況，壓強(qiáng)更集中，距離更遠(yuǎn)。散射模式對(duì)應(yīng)火勢(shì)范圍大，整體撲滅火勢(shì)。

圖6 兩種模式操作方法

4.3 存儲(chǔ)要求及防誤觸設(shè)計(jì)

存儲(chǔ)要求和防誤觸設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的用戶(hù)需求是C2（可用容量足夠）、A1（防誤觸設(shè)計(jì)）。可用容量要充分考慮火災(zāi)撲滅用量及車(chē)內(nèi)空間。傳統(tǒng)滅火器中拔出保險(xiǎn)銷(xiāo)這一環(huán)節(jié)運(yùn)用心理模型時(shí)人對(duì)滅火器這一外部知識(shí)的認(rèn)知不足，容易導(dǎo)致操作緩慢或操作不當(dāng)。而防誤觸的設(shè)計(jì)，要引導(dǎo)用戶(hù)通過(guò)更易用的方式打開(kāi)滅火器。

通過(guò)對(duì)水基滅火器的原理和滅火級(jí)別的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)一次小型五座汽車(chē)火災(zāi)需要耗費(fèi)的水基為500 mL 左右。對(duì)車(chē)內(nèi)空間調(diào)研發(fā)現(xiàn)，體積合適和放置位置是車(chē)內(nèi)狹窄空間內(nèi)重要考慮因素。常用的放置位置排序?yàn)楦瘪{駛前方抽屜、車(chē)門(mén)儲(chǔ)物格、車(chē)座位下方、車(chē)靠背后方、駕駛?cè)擞沂址鍪窒渖?、?chē)后備箱。其中副駕駛前抽屜、車(chē)門(mén)儲(chǔ)物格、駕駛?cè)朔鍪窒湔急葯?quán)重分別為33.22%、25.74%、23.68%，占比最高。小型轎車(chē)三處空間大小，去除無(wú)效數(shù)和極端數(shù)長(zhǎng)寬及深度的最小值為30 cm、8 cm 和6 cm。為易于放置，仍采用圓底，上端收口減小空間，比較穩(wěn)定，不同放置位置演示如圖7 所示。

圖7 不同放置位置演示

而防誤觸功能要求人在緊急情況下能通過(guò)無(wú)意識(shí)反應(yīng)的操作狀態(tài)來(lái)展開(kāi)，人在危急情況下的心理結(jié)構(gòu)與平時(shí)有所不同，將無(wú)意識(shí)的行為轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)之物應(yīng)用在產(chǎn)品上，使產(chǎn)品符合人們習(xí)慣的操作順序和行為方式。保險(xiǎn)銷(xiāo)可長(zhǎng)按按鈕3 s 以上開(kāi)啟閥門(mén)，在無(wú)意識(shí)情況下拔出閥門(mén)更容易、方便。用戶(hù)期望配備其余逃生工具這項(xiàng)必備型需求權(quán)重為0.677，因此增加安全錘于滅火器底部，便于用戶(hù)逃生取用，應(yīng)對(duì)危機(jī)情況中出現(xiàn)的逃脫問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

本文運(yùn)用KANO 模型建立質(zhì)量原型，結(jié)合QFD“質(zhì)量屋”對(duì)車(chē)載滅火器的設(shè)計(jì)要素進(jìn)行研究。分析了車(chē)載滅火器各項(xiàng)用戶(hù)需求的指標(biāo)，識(shí)別出各項(xiàng)指標(biāo)的敏感性系數(shù)得到權(quán)重，并對(duì)四項(xiàng)需求進(jìn)行排序，運(yùn)用QFD 模型分析工程技術(shù)措施重要度，并得出關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)先度排序，進(jìn)而對(duì)車(chē)載滅火器展開(kāi)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。運(yùn)用KANO 與QFD 在保證用戶(hù)需求的同時(shí)，使工程措施在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到更高效結(jié)合，為車(chē)載滅火器的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供新的思考，期望能應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，以減少汽車(chē)火災(zāi)事故。