汪海波　鄒金枝　劉靖

關(guān)鍵詞：奶牛 發(fā)情監(jiān)測設(shè)備 KJ KANO AHP 交互設(shè)計

中圖分類號：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1003-0069（2022）02-0128-04

引言

近年來，奶制品成為人們補(bǔ)充營養(yǎng)和增強(qiáng)體質(zhì)的重要選擇，其質(zhì)量和產(chǎn)量與公眾健康密切相關(guān)，奶牛養(yǎng)殖業(yè)因此備受關(guān)注。傳統(tǒng)人工奶牛養(yǎng)殖需要大量的人力投入，養(yǎng)殖全過程都需要人工監(jiān)控和管理，不僅費(fèi)時、費(fèi)力，而且效率較低，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)下規(guī)?；膛ｐB(yǎng)殖的發(fā)展需求。面對不斷增長的奶牛數(shù)量，需要探索更有效的技術(shù)手段來改善現(xiàn)有的奶牛養(yǎng)殖業(yè)管理模式。

奶牛發(fā)情監(jiān)測在奶牛養(yǎng)殖業(yè)中占據(jù)重要地位。劉忠超等人運(yùn)用ZigBee網(wǎng)關(guān)硬件和C#技術(shù)結(jié)合以太網(wǎng)，設(shè)計了奶牛發(fā)情遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測系統(tǒng)終端設(shè)備通過綁帶系在奶牛后腿腕部，實時獲取奶牛發(fā)情信息;譚益等人通過Storm平臺結(jié)合計步器終端實時監(jiān)測奶牛發(fā)情狀況;王少華等人通過攝像機(jī)運(yùn)用AlexNet深度學(xué)習(xí)算法獲取情信息。當(dāng)下很多學(xué)者著眼于奶牛監(jiān)測設(shè)備的硬件設(shè)施的理論研究與技術(shù)實踐中，對產(chǎn)品與人、產(chǎn)品與周圍環(huán)境之間的交互關(guān)系研究較少，這極易導(dǎo)致牧場管理者在使用產(chǎn)品時體驗不佳。我們在用技術(shù)了解用戶需求的同時也要考慮到用戶使用產(chǎn)品時的體驗，以便更好地理解產(chǎn)品的使用者對于產(chǎn)品的期待點和厭惡點，這不僅可以提高用戶的工作效率，也可以提升用戶的體驗愉悅度，使用戶在使用產(chǎn)品過程中有一個良好的用戶體驗。本研究運(yùn)用KJ-KANO-AHP結(jié)合的方法對奶牛發(fā)情期監(jiān)測設(shè)備提出一種交互設(shè)計方案，能有效地提高牧場管理者的工作效率，優(yōu)化奶牛養(yǎng)殖業(yè)的智能化管理模式。

一、奶牛智能監(jiān)測設(shè)備現(xiàn)狀

奶牛智能監(jiān)測設(shè)備是奶牛場的一種數(shù)字化管理設(shè)備，可以通過特定的傳感裝置實時，在線地監(jiān)測，記錄和上傳奶牛生理指標(biāo)。利用大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對奶牛進(jìn)行監(jiān)管，牧場管理員可以實時掌控奶牛所處的位置和及時了解奶牛的體能狀況，同時可以系統(tǒng)地對整個牛群的生理指標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)控。奶牛智能監(jiān)測設(shè)備按照其佩戴方式大致分為耳標(biāo)式、頸戴式、尾標(biāo)式及蹄戴式4種，國內(nèi)外產(chǎn)品比較分析，見表1。

無論國內(nèi)還是國外，奶牛智能監(jiān)測設(shè)備的佩戴方式多為頸戴式，均是將核心監(jiān)測裝置穿于繩上，系在脖頸處。國外奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備在設(shè)計過程中除了考慮到功能還注重產(chǎn)品造型的細(xì)節(jié)處理，考慮到奶牛的舒適性及安全性，對邊緣進(jìn)行圓角處理;色彩搭配方面考慮到色彩與產(chǎn)品、環(huán)境、人之間的關(guān)系。國內(nèi)的產(chǎn)品在滿足功能需求的同時很少考慮到產(chǎn)品造型、色彩、細(xì)節(jié)等方面的處理。由于只考慮到需求功能因素而導(dǎo)致用戶體驗不佳，如頸戴式奶牛智能監(jiān)測設(shè)備顯示屏和其旁邊的牛只數(shù)字編號由于重力作用會向下滑，導(dǎo)致工作人員在尋找牛只時比較困難。

國外對奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備的研究相對深入，出現(xiàn)了諸多如計步器、項圈、尾標(biāo)等傳感器產(chǎn)品和發(fā)情預(yù)測理論模型以及畜牧場計算機(jī)管理信息系統(tǒng)，這些產(chǎn)品可以實時追蹤監(jiān)測奶牛發(fā)情信息。國內(nèi)對于奶牛監(jiān)測設(shè)備的研究也在逐步優(yōu)化升級，國內(nèi)某些大型奶牛場仍使用引進(jìn)的奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備，在使用過程中，由于各國牧場管理者所處環(huán)境不同，其思維方式也存在差異，導(dǎo)致國內(nèi)牧場管理者在使用產(chǎn)品時出現(xiàn)交互障礙;同時，進(jìn)口設(shè)備價格普遍較高，在對奶牛生產(chǎn)性能影響不大的情況下，中小規(guī)模企業(yè)傾向于選擇國產(chǎn)設(shè)備。國產(chǎn)設(shè)備價格適宜，性價比高，但在使用的過程中一定程度上存在繩子磨損、斷裂、清潔困難、監(jiān)測誤差、數(shù)據(jù)不夠直觀等，在造型、細(xì)節(jié)、與體驗方面還需進(jìn)一步設(shè)計完善。針對以上問題本文提出了基于KJ-KANO-AHP的奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備交互設(shè)計研究，設(shè)計出一款符合我國牧場管理者使用的奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備。

二、KJ-KANO-AHP模型

本研究提出KJ-KANO-AHP模型，旨在將三種傳統(tǒng)方法相結(jié)合并應(yīng)用于需求分析的不同階段，克服單一方法存在的不足之處。KJ法作為內(nèi)容歸納分析的重要工具，宜應(yīng)用于需求獲取階段，旨在梳理不同類別的需求并將重復(fù)、相似的需求進(jìn)行整合。因此，本文引入KJ法獲取奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備的用戶需求要素，探究當(dāng)前奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備存在的問題，以確保用戶需求的真實性，避免設(shè)計定位的主觀性。同時，運(yùn)用KANO模型將獲取后的用戶需求進(jìn)行屬性歸類，獲取對用戶滿意度有正向影響的重要需求，并判斷不同類型的需求指標(biāo)對用戶體驗的影響程度。KANO問卷通過正反向問題幫助人們擺脫思維誤區(qū)，例如“無所謂”不等于“滿意”，可以更細(xì)致地挖掘功能的特征。最后，運(yùn)用AHP對歸類后的需求指標(biāo)進(jìn)行定量分析，獲取指標(biāo)的權(quán)重排序及優(yōu)先級，設(shè)計出以用戶需求為中心的奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備。

三、基于KJ-KANO-AHP的奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備交互設(shè)計流程

基于KJ-KANO-AHP的奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備研究將從以下步驟展開，見圖1，（1）通過KJ法確定用戶的原始需求;（2）以KANO模型為理論基礎(chǔ)設(shè)計調(diào)查問卷，確定需求指標(biāo)的類別;（3）使用層次分析法計算出需求指標(biāo)的權(quán)重及排序;（4）對重要需求指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計分析。

（一）基于KJ法的功能需求清單建立

需求清單建立的主要目的是獲取產(chǎn)品對象的功能特征。運(yùn)用KJ法獲取奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備的用戶需求，具體操作分6個步驟，即確定受訪對象、確立受訪方式、確立主題、收集信息、卡片制作、卡片分類。確定受訪對象：受訪對象由40位牧場工作人員和10位工業(yè)設(shè)計師組成。受訪開始前將受訪者分為8組，其中六個組是6人，兩個組為了人，每組至少有一位且不超過兩位設(shè)計師，年齡、崗位相近的人盡量分在不同組，受訪分兩次進(jìn)行，每次四組，時間均為下午3：30-4：20。受訪方式：以會議形式進(jìn)行，每一組圍繞一張會議桌，提前給每位受訪者發(fā)放卡片一張。確立主題：以奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備為主題，收集奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備相關(guān)的資料。收集信息：受訪對象在卡片上寫下所想到的任何與奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備相關(guān)的信息，至少寫5條以上，之后收回卡片。卡片制作：將收集的卡片進(jìn)行處理，去除重復(fù)信息，比如防水功能與被水沖不壞、數(shù)據(jù)更直觀與數(shù)據(jù)可視化等進(jìn)行信息合并，制作成獨立的卡片，每張卡片記錄一條信息;卡片分類：卡片隨機(jī)擺放，將需求相似的卡片放在一起，合并相似信息，并將其劃為一組。重新分組的卡片隨機(jī)放置，再次進(jìn)行相似信息合并，將得到一個更大的組別，重復(fù)合并次數(shù)，直至無法合并，獲取奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備用戶初始需求分類統(tǒng)計結(jié)果，見表2。

（二）奶牛智能監(jiān)測系統(tǒng)功能層次研究

1.設(shè)計KANO問卷：根據(jù)奶牛發(fā)情智能監(jiān)測設(shè)備需求統(tǒng)計表設(shè)計KANO問卷。問卷設(shè)計分為正反兩個問題，用于評判用戶在滿足該項需求和不滿足該項需求時的滿意程度。正向問題是測量奶牛發(fā)情智能監(jiān)測設(shè)備具有某項功能特征時用戶的態(tài)度，反向問題是測量奶牛發(fā)情智能監(jiān)測設(shè)備不具有某項功能特征時用戶的態(tài)度;通過發(fā)放問卷進(jìn)行調(diào)研，針對奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備的每個功能分別設(shè)計正反兩項問題，問題采用五級里克特量表，分別為“滿意”“理應(yīng)如此”“無所謂”“勉強(qiáng)接受”和“不滿意”。以第一項“布局合理”功能為例，KANO問卷表見表3。調(diào)研對象中牧場工作人員108人、工業(yè)設(shè)計專業(yè)學(xué)生27人。再根據(jù)需求評價矩陣判斷出具體需求對應(yīng)的KANO屬性。KANO需求評價矩陣見表4。其中A、O、M、I、R分別代表魅力需求、期望需求、必備需求、無差異需求和反向需求。

2.根據(jù)統(tǒng)計結(jié)果確定需求指標(biāo)類別：問卷共發(fā)放135份，其中有效問卷128份。統(tǒng)計結(jié)果見表5，將比值最大的屬性作為定性依據(jù)。整理表5數(shù)據(jù)可知，必備需求包括布局合理、及時反饋、結(jié)實耐用、安全性、快速定位、智能監(jiān)測、造型簡約、防水和易于清理。這類需求是奶牛智能監(jiān)測設(shè)備中最首要的，此類需求對應(yīng)基本服務(wù)，在設(shè)計中居于首要考慮位置。期望需求包括親和力、科技感、數(shù)據(jù)可視化、自動維護(hù)和界面美觀。此類需求與用戶滿意度顯著相關(guān)，應(yīng)盡量滿足。魅力需求包括遠(yuǎn)程操作、個性化定制和環(huán)保材料。魅力需求屬于潛在性需求，在設(shè)計中應(yīng)積極挖掘。無差異需求包括輕量化和語音識別。此類需求的存在與否不會影響到用戶滿意度，在設(shè)計時可不予考慮。

3.去除無差異需求：將各需求指標(biāo)進(jìn)行分類，去除無差異需求，得到的修正后的需求指標(biāo)統(tǒng)計結(jié)果，見表6。

（三）奶牛智能監(jiān)測設(shè)備需求指標(biāo)權(quán)重分析

通過KANO模型對奶牛發(fā)情檢測設(shè)備的需求屬性進(jìn)行了歸類，利用層次分析法構(gòu)建需求判斷矩陣，選取參與需求分析的50人進(jìn)行指標(biāo)評價，展開對奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備需求的權(quán)重分析。在評價時，采用層次分析法所提供的一致矩陣法進(jìn)行賦值，目的是減少不同屬性指標(biāo)因素比較時的困難，以提高結(jié)果的精確度。見表7。

依據(jù)奶牛智能監(jiān)測設(shè)備功能需求質(zhì)量展開的結(jié)果，由專家通過判斷矩陣對奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備一級需求指標(biāo)：必備需求、期望需求、魅力需求，進(jìn)行兩兩比較，結(jié)果見表8。其中CR=0.018<0.1，一致性檢驗通過。統(tǒng)計奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備需求滿意度調(diào)查問卷，運(yùn)用層次分析法分析奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備的二級需求指標(biāo)，獲取權(quán)重值，具體見表9-表11。CR值分別為：0.019，0.025，0.092全部小于0.1，一致性檢驗通過。

奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備的二級指標(biāo)綜合權(quán)重即為一級指標(biāo)權(quán)重和二級指標(biāo)權(quán)重的積，將獲得的綜合權(quán)重結(jié)果進(jìn)行排序，見表12，重要度越靠前的指標(biāo)對用戶滿意度影響越大。

根據(jù)表12的統(tǒng)計結(jié)果得出奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備的綜合權(quán)重優(yōu)先級排序依次為：智能監(jiān)測、數(shù)據(jù)可視化、結(jié)實耐用、安全性、界面美觀、環(huán)保材料、快速定位、自動維護(hù)、防水、遠(yuǎn)程操作、布局合理、科技感、易于清理、及時反饋、親和力、造型簡約、個性定制，可以看出必備需求的綜合權(quán)重領(lǐng)先于期望需求，同樣的期望需求綜合權(quán)重領(lǐng)先于魅力需求，這與KANO模型的屬性歸類一致。其中智能監(jiān)測、結(jié)實耐用、安全性、快速定位是必備需求且在綜合指標(biāo)中重要度較高，此類需求對用戶滿意度影響較為明顯。數(shù)據(jù)可視化、界面美觀、自動維護(hù)的需求的存在與否不會對消費(fèi)者滿意度有明顯的影響，可根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)成本等進(jìn)行加減設(shè)計。界面美觀、數(shù)據(jù)可視化、自動維護(hù)是當(dāng)前智能產(chǎn)品設(shè)計的趨勢，也是KANO屬性中的期望需求，如果能滿足此項功能中的任意一項，都可以有效提高消費(fèi)者的滿意度;對消費(fèi)者最具興奮型需求的重要度較高的指標(biāo)是環(huán)保材料，增加此類需求可以提升產(chǎn)品競爭力。

四、奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備交互設(shè)計實踐

基于需求指標(biāo)綜合排序的結(jié)果，以重要度排序靠前的指標(biāo)為導(dǎo)向，結(jié)合工業(yè)設(shè)計相關(guān)理論和方法，對奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計。首先，設(shè)計師對奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行一體化的設(shè)計，外觀造型為項圈的形式，見圖2。一體化設(shè)計不僅能降低牧場工作人員給奶牛配帶項圈過程中的安全風(fēng)險，同時將原來集中于奶牛頸部下方的核心裝置均分于其他部位，從而達(dá)到減輕奶牛頸部負(fù)擔(dān)，提升佩戴舒適度的目的。其次，設(shè)計師對該設(shè)備的佩戴方式予以改進(jìn)，見圖3。旋轉(zhuǎn)式的佩戴方式不僅節(jié)約了牧場工作人員給奶牛配戴項圈的時間，也可以降低操作過程中的事故風(fēng)險率。此外，設(shè)計師對該設(shè)備邊角造型進(jìn)行了圓潤處理，以達(dá)到減輕牛群佩戴時不適的目的，并提高產(chǎn)品的耐用性。最后，設(shè)計人員對該設(shè)備編號旁的LED指示燈進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，見圖2。指示燈的顏色可以預(yù)警奶牛所處的不同狀態(tài)，使牧場工作人員及時發(fā)現(xiàn)處于發(fā)情期或異常狀態(tài)的奶牛。

可視化設(shè)計是將數(shù)據(jù)和信息，運(yùn)用設(shè)計學(xué)的方法進(jìn)行直觀表現(xiàn)的一種手段。該方法可以將復(fù)雜的數(shù)字轉(zhuǎn)化成易于識別的圖形，以便于用戶快速了解相關(guān)信息。本研究從可視化設(shè)計的視角對奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備的用戶界面進(jìn)行了優(yōu)化，見圖4。界面中的不同色彩模塊可以指示奶牛的實時狀態(tài)。用戶可以點擊牛群狀態(tài)模塊進(jìn)入二級菜單，以快速了解牛群信息。同時，狀態(tài)欄中運(yùn)用曲線變化表示奶牛的實時狀況，能幫助用戶快速獲取相關(guān)信息，以提升牧場工作人員的管理效率。

結(jié)語

本文對奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行設(shè)計研究，通過KJ法獲取產(chǎn)品需求并對其進(jìn)行分類，在此基礎(chǔ)上利用KANO模型對產(chǎn)品功能需求屬性分類，運(yùn)用AHP構(gòu)建判斷矩陣，獲取對奶牛發(fā)情檢測設(shè)備交互設(shè)計重要度較高的指標(biāo)，提出奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備的交互設(shè)計策略。最后從奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備的智能檢測、快速定位、防水功能等方面出發(fā)，結(jié)合交互設(shè)計方法，提出奶牛發(fā)情智能監(jiān)測設(shè)備的優(yōu)化方向，為奶牛發(fā)情監(jiān)測設(shè)備的設(shè)計和研發(fā)提供參考與指導(dǎo)。