楊令 董石羽

關(guān)鍵詞：智慧公交設(shè)施 人機自然交互 KANO模型 數(shù)據(jù)挖掘 需求分析

引言

伴隨著5G與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的逐漸成熟，我國的城市規(guī)劃以及發(fā)展將呈現(xiàn)多元化的態(tài)勢，由工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)到城市物聯(lián)網(wǎng)的進程步伐已經(jīng)逐漸蔓延開來。城市生態(tài)逐漸進入智慧化的“新常態(tài)”趨勢，文獻[1-2]中提到要從整體布局新型基礎(chǔ)設(shè)施，提高5G通信、物聯(lián)網(wǎng)等建設(shè)力度，智慧公交設(shè)施是在5G和萬物互聯(lián)等技術(shù)趨勢下對于城市公交設(shè)施系統(tǒng)的總稱，主要包括公交站臺范圍內(nèi)的設(shè)施，區(qū)別于傳統(tǒng)的公交設(shè)施，智慧公交設(shè)施主要是指利用5G與物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)使站臺范圍內(nèi)的各個子設(shè)施實現(xiàn)協(xié)同、自然、高效的人機交互。承擔(dān)著調(diào)節(jié)人機環(huán)境關(guān)系、提升城市居民生活質(zhì)量的任務(wù)。本文主要探討傳統(tǒng)公交設(shè)施在智慧城市的時代趨勢下對于人機交互的可能性。

一、研究背景

（一）人機交互

人機交互先驅(qū) Licklider [3]在19 6 0年提出人機共生（man -computer symbiosis）概念，提到人應(yīng)該和計算機進行交互。人機交互從最初的命令行界面到圖形用戶界面，在一定程度上緩解了用戶的生理和認(rèn)知負荷，但圖形用戶界面的局限性也很明顯，以電腦為例，圖形用戶界面還是擺脫不了桌面顯示、鼠標(biāo)點擊、鍵盤輸入的模式。在此基礎(chǔ)上，人機交互發(fā)展到時下主流的多媒體交互界面，甚至有相關(guān)研究已經(jīng)進入到人機自然交互界面（Human-machine naturalinteraction）的研究，主要包括用戶利用自然的、習(xí)慣性的方式，如手勢、動作、人眼識別、語音等方式進行交互，見圖1。

（二）人機自然交互研究現(xiàn)狀及其要素

目前，各位學(xué)術(shù)研究者對于人機自然交互的研究呈現(xiàn)多元化狀態(tài)，王瑞等人對智能汽車界面設(shè)計的人機自然交互進行了研究[4];嵇柔等人做了自然交互設(shè)計在智慧家庭中的應(yīng)用研究[5]，文獻針對[6]歸納梳理了隱式人機交互在養(yǎng)老領(lǐng)域內(nèi)運用現(xiàn)狀，目前研究來看，人機交互的特征主要分為顯性交互和隱性交互[7]，見圖2。通過對現(xiàn)有學(xué)者研究情況進行大致綜述，人機自然交互研究主要集中于車機系統(tǒng)、適老化產(chǎn)品、智能產(chǎn)品以及可穿戴設(shè)備，對于公交設(shè)施的人機交互相關(guān)研究較少，因此筆者旨在針對公交設(shè)施做人機自然交互設(shè)計方面的研究。

人機自然交互的要素是影響交互行為的特性、也是影響交互質(zhì)量、決定交互方式的重要因素。諾曼在《情感設(shè)計》一書中提出，人的情感層次分為本能層、行為層、反思層[8]，每個層級對應(yīng)不同的產(chǎn)品屬性，本能層級對應(yīng)人的五種感官通道所能感知到的屬性，即形式、色彩、肌理等;行為層級主要對應(yīng)人對產(chǎn)品所實施的交互動作以及產(chǎn)品的交互反饋，即功能性、實用性、易用性等;反思層級主要對應(yīng)人對產(chǎn)品使用過后的整體感受，即結(jié)合自身經(jīng)歷體驗以及認(rèn)知水平對于產(chǎn)品的思考[9]。王瑞針對自然行為設(shè)計和情境感知設(shè)計兩方面要素進行智能音箱的設(shè)計優(yōu)化[10]。賈樂賓等人將人機自然交互的設(shè)計要素歸納為反饋、優(yōu)先級、用戶心理模型、臨界點、本能交互五個方面[11];譚征宇等人將聲音通感要素作為人機自然交互中重點內(nèi)容[12]。筆者在此基礎(chǔ)之上，結(jié)合諾曼的三層次理論、現(xiàn)有研究成果以及當(dāng)前人機交互的發(fā)展態(tài)勢，提煉出人機自然交互（HMNI）的三大設(shè)計要素，即情境感知、多通道交互、用戶習(xí)慣適應(yīng)，分別對應(yīng)本能、行為、反思層級，見圖3。

二、研究方法與流程

日本狩野紀(jì)昭博士于1984年提出KANO模型，用于反映服務(wù)質(zhì)量與滿意度關(guān)系的分析模型，現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于用戶需求分析歸類與需求優(yōu)先級排序[13]?？ㄖZ模型對于需求屬性的劃分主要有五大類，分別是必備屬性（M）、期望屬性（O）、魅力屬性（A）、無差異性屬性（I）、反向?qū)傩裕≧）。以下是對于五種需求屬性的解釋，見圖4。

對于本文的設(shè)計研究流程，首先確定研究的對象為智慧公交設(shè)施，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)論壇、問卷調(diào)研、用戶訪談等方式采集用戶對于城市公交設(shè)施的顯性或隱性的需求，并將用戶需求的原始性描述進行需求翻譯，得到明確、簡潔的需求點。再依據(jù)筆者在前文提煉的人機自然交互設(shè)計三大要素作為劃分維度，利用卡片分類法歸納相似性需求。然后進行KANO模型問卷設(shè)計以及數(shù)據(jù)的回收與分析，對用戶需求進行屬性定位，得出用戶需求的優(yōu)先級排序，最后針對重要性較高的需求從人機自然交互的角度進行設(shè)計優(yōu)化，見圖5。

三、用戶需求分析

（一）定位人群及需求采集

本文以人機自然交互的理論為出發(fā)點，利用KANO模型進行需求屬性區(qū)分，主要針對城市公交站臺設(shè)施的人機交互現(xiàn)狀進行創(chuàng)新設(shè)計，考慮到站臺區(qū)域人員流動大，人群復(fù)雜（小孩、青少年、中年、老年等）等特點，需要考慮到無障礙設(shè)計，所以本文所針對用戶對象不限，語言交流能力正常;有體驗過城市公交站臺設(shè)施。為了得到真實的用戶需求，筆者通過實地訪談法、觀察法、網(wǎng)絡(luò)論壇評論等獲取用戶顯性和潛在的交互需求。對用戶初始性需求口頭描述進行需求轉(zhuǎn)化翻譯，使之成為簡潔的用戶需求。并通過卡片分類的方式從人機自然交互三要素將其分類，如表1。

（二）Kano問卷設(shè)計及分類

運用前一個階段中所獲取的用戶需求進行KANO問卷設(shè)計，每一個用戶需求當(dāng)作一個功能點，問卷每個問題設(shè)置正反各一個，并設(shè)定滿意程度分別為很滿意、理應(yīng)如此、無所謂、勉強接受、很不滿意，然后對用戶進行問卷調(diào)查。本次問卷調(diào)研總量共計120份，問卷回收后除去8份無效問卷，最后得到有效問卷112份，再將得到的問卷統(tǒng)計數(shù)據(jù)參照Kano評價模型（如表2），得到用戶需求與公交設(shè)施的質(zhì)量特性關(guān)系。

首先參照Kano評價表對得到的數(shù)據(jù)進行整理，然后對個體需求屬性取最大值，以確定所屬的需求類型。產(chǎn)品質(zhì)量特性由交互需求屬性統(tǒng)計中最高的量值決定[14]。文獻[15]提到了雙因素理論，強調(diào)個體可以對任何對象感到滿意或者不滿意兩種感情態(tài)度。所以依據(jù)該理論求得相對滿意度（SI）和相對不滿意度（DSI），計算公式如下：

上述需求屬性歸類結(jié)果為必備型、期望型、興奮型、無差異型四種屬性，無反向型屬性。上表中座椅的尺寸調(diào)整和安全輔助、站臺溫度感知氣溫調(diào)節(jié)、滅蚊需求、城市廣播、智慧應(yīng)急廁所等為無差異性需求。無論提不提供該功能選項，用戶的滿意度不會受到影響，因此在本次研究中將該類屬性剔除。研究重點主要針對影響用戶滿意度較高的產(chǎn)品屬性，即針對必備屬性、興奮屬性、魅力屬性做進一步探討。

（三）Kano模型需求分析

針對上述的用戶需求屬性歸類，剔除反向需求屬性以及無差異需求屬性，對必備需求、興奮需求、期望需求進行滿意度系數(shù)絕對值分析，并進行需求的優(yōu)先級排序。

1.必備屬性：必備屬性對應(yīng)必要型用戶需求，若產(chǎn)品滿足該需求時，用戶滿意度處于不變的狀態(tài)，若不滿足該需求時，用戶會大幅降低其滿意度，通過歸類分析得到三類必備型需求（如表4）。按照相對不滿意的系數(shù)絕對值對比，垃圾分類處理的需求重要性程度最高。鑒于上述功能在實際的站臺中已經(jīng)具備且趨于成熟穩(wěn)定，因此該類需求在設(shè)計的過程中必須滿足和不斷優(yōu)化。

2.魅力屬性：魅力屬性對應(yīng)魅力型用戶需求，是設(shè)計開發(fā)和產(chǎn)品迭代的重要依憑。若產(chǎn)品滿足該需求時，用戶滿意度明顯增加，若不滿足該需求時，用戶滿意度不會發(fā)生變化。通過歸類分析得到七類魅力型需求（如表5）。按照相對滿意的系數(shù)值對比，臨時充電的需求重要性程度最高，鑒于上述功能在實際的站臺中基本沒有被滿足或者部分出于試驗期，在產(chǎn)品逐漸趨于同質(zhì)化的時代，設(shè)計開發(fā)的過程中應(yīng)該重點關(guān)注此類需求，以期在市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢。

3.期望屬性：期望屬性對應(yīng)期望型用戶需求，若產(chǎn)品滿足該需求時，用戶滿意度明顯增加，若不滿足該需求時，用戶會急劇降低滿意度，通過歸類分析得到五類期望型需求（如表6），其中臨時辦公和飲食和城市觀景打卡功能的相對滿意度系數(shù)值較高，現(xiàn)有實際案例中很少有將其功能整合到站臺中去，因此在設(shè)計中要滿足這兩類需求，從而提升用戶體驗。對于其他的需求在現(xiàn)有案例中已經(jīng)具備，需繼續(xù)予以滿足。

四、設(shè)計策略及其案例

依據(jù)上述的KANO需求歸類，得到用戶對于公交站臺設(shè)施的交互需求中的必備需求、期望需求以及興奮需求，通過分析 發(fā)現(xiàn)，用戶的三類需求排名最高的需求屬性共同歸屬于用戶習(xí)慣性適應(yīng)要素（如表7），而多通道人機交互和情境感知要素則次之，因此本次設(shè)計研究主要圍繞這三個維度進行展開。

（一）用戶習(xí)慣適應(yīng)性設(shè)計

通過研究可得，對站臺范圍內(nèi)用戶習(xí)慣性行為的滿足能夠極大提高用戶的交互體驗滿意度，依照三類設(shè)計要素對各個需求點進行分析，考慮到現(xiàn)有公交站臺已具有垃圾分類處理、販賣系統(tǒng)等功能且相對成熟，所以本次設(shè)計方案在保證該類需求的同時，主要針對用戶滿意度較高且現(xiàn)階段缺乏的臨時辦公和飲食、城市觀景打卡、臨時充電、母嬰和女性隱私等需求做設(shè)計研究。

1.臨時辦公平臺。研究過程中發(fā)現(xiàn)用戶在站臺范圍內(nèi)有快捷就餐與臨時辦公的需求，且對于用戶滿意度提升影響較大，所以在站臺的側(cè)墻上增加可折疊的平臺供用戶臨時辦公和飲食需要。

2.城市觀景打卡。通過對于用戶行為的觀察結(jié)合當(dāng)下用戶的社交習(xí)慣，發(fā)現(xiàn)用戶喜歡在城市典型場景下進行打卡以及與城市合影的行為，所以在站臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計上采用雙層式，二層可供用戶做觀景打卡之需。

3.附加充電方式。在調(diào)研過程中發(fā)現(xiàn)用戶習(xí)慣坐在座椅上和倚靠在站臺的立面上玩智能設(shè)備，因此將充電接口附加在座椅座面和立面以及站臺的立面上，能較好地適應(yīng)用戶的行為方式。

4.關(guān)懷性的空間設(shè)計。由于在乘客群體中帶嬰兒的媽媽和女性乘客普遍存在，出于母嬰哺育的隱私性和女性的生理特點考慮，在整個公交站臺中搭建一個母嬰室，方便女性用戶的不時之需。具體細節(jié)見圖6。

（二）情境感知設(shè)計

通過上述的需求分析可得，對于環(huán)境感知可調(diào)節(jié)式站臺頂棚、城市文脈元素、座椅的尺寸調(diào)整和安全輔助等需求對于提升用戶滿意度有較大的影響，考慮到目前公交站臺的實際案例中對于城市文脈、安全圍護和乘車引導(dǎo)的設(shè)計較為成熟，所以本次設(shè)計主要考慮設(shè)備的主動感知與隱性交互部分。對于站臺的頂棚，在設(shè)計中通過嵌入溫度傳感器和程序代碼驅(qū)動，當(dāng)感知到雨雪和爆嗮天氣信號時，站臺頂棚可以主動擴展覆蓋面積，給乘客提供良好的庇護，見圖7。

（三）多通道人機交互設(shè)計

掃碼拍照、互動投影、站牌的多媒體交互性、一鍵報警、智能監(jiān)控等交互需求的滿足能夠明顯提升用戶的交互體驗滿意度。一鍵報警、智能監(jiān)控、站牌的交互性等功能在當(dāng)前的公交站臺中已經(jīng)存在，應(yīng)該繼續(xù)滿足。所以本次設(shè)計主要考慮掃碼拍照、互動投影等需求。

1.掃碼拍照。通過用戶研究可知用戶在景點打卡以及與城市合影時，群體性居多，經(jīng)常會出現(xiàn)他人幫拍的情況，因此通過掃碼拍照的功能，用戶通過手機掃碼就能用手機App調(diào)動燈桿上的可旋轉(zhuǎn)攝像頭，從而進行多角度的他拍模式。

2.互動投影?？紤]到站臺范圍內(nèi)的兒童隨機移動的特點，而站臺環(huán)境的流動性較大，容易出現(xiàn)兒童走丟的現(xiàn)象，所以設(shè)計從視覺注意力的角度，通過互動投影設(shè)備投射小朋友熟悉的IP形象動畫以及短片來吸引其注意力，從而在一定程度上緩解兒童走失的現(xiàn)象。具體細節(jié)展示見圖8。

通過對于以上三個要素的深入探究，在實際的設(shè)計研究過程中結(jié)合用戶的行為、習(xí)慣、生活方式以及技術(shù)發(fā)展水平、人機交互發(fā)展趨勢，對當(dāng)下城市公交設(shè)施在功能、形式、體驗上進行了一定程度的探究。最終提出了城市公交站臺設(shè)施人機交互系統(tǒng)設(shè)計方案，見圖9。

結(jié)語

本文基于諾曼的情感三層次需求和現(xiàn)有學(xué)者對于人機交互的研究現(xiàn)狀提煉出產(chǎn)品人機自然交互設(shè)計的三大要素：情境感知、多通道人機交互、用戶習(xí)慣性適應(yīng)。通過論壇獲取、用戶訪談、問卷、觀察法等方法獲取用戶需求，將需求進行分類，運用KANO模型對需求進行屬性劃分和優(yōu)先級排序，將影響滿意度較高的需求點映射到公交站臺的功能點上，從三要素角度進行方案設(shè)計，以期為后續(xù)的城市智慧公交設(shè)施設(shè)計做階段性的嘗試，本文為工業(yè)設(shè)計和產(chǎn)品設(shè)計專業(yè)的同學(xué)提供一種用戶需求提煉的研究思路，對于產(chǎn)品迭代和產(chǎn)品創(chuàng)新具有一定有借鑒意義，由于本次研究由于調(diào)研對象大多數(shù)局限于同一地區(qū)，用戶的正反滿意度問卷測量感覺存在一定的主觀性，以及基金項目經(jīng)費、人力等方面的因素，研究的樣本數(shù)量存在一定的不足，后續(xù)研究將進一步跟進技術(shù)研究趨勢以及調(diào)研樣本的覆蓋率。