魏冰青，牛艷蕾，辛懌如，陳曉峰

（中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺(tái)研究院，山東 煙臺(tái) 264670）

0 引言

隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)向微型化、立體化，對(duì)于家庭陽臺(tái)園藝改善生態(tài)環(huán)境的研究也日趨成為熱點(diǎn)[1]。陽臺(tái)農(nóng)業(yè)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的一種拓展形式，它在創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用上更加具有前瞻性，栽培形式上也更加趨向于無土化，生產(chǎn)產(chǎn)品也更趨向于觀賞性和自給性[2]。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，農(nóng)業(yè)用地越來越緊張，家庭園藝能夠滿足人們觀賞、凈化空氣和自給綠色蔬菜等需求，開始逐漸成為更多人的選擇。家庭陽臺(tái)栽培可有效解決人們居家缺乏娛樂項(xiàng)目、綠色蔬菜供應(yīng)不及時(shí)等問題。近年來關(guān)于家庭陽臺(tái)水培食用及藥用植物以及家庭陽臺(tái)菜園設(shè)計(jì)等的研究也不斷出現(xiàn)[3-7]，同時(shí)，傳統(tǒng)家庭園藝種植栽培裝置重、病蟲害防治困難等問題日益凸顯，越來越多的人傾向于選擇整潔方便、空間利用率高的無土栽培植物，家庭陽臺(tái)水培逐漸成為一個(gè)流行趨勢(shì)，目前市面上常見的家用無土栽培裝置主要有水培箱、梯架式無土栽培裝置等。其中，水培箱多用于家庭簡(jiǎn)單葉菜培養(yǎng)，具有便于操作、移動(dòng)方便的優(yōu)點(diǎn)，但存在營(yíng)養(yǎng)液浪費(fèi)嚴(yán)重等缺點(diǎn)；梯架式無土栽培裝置能夠?qū)崿F(xiàn)營(yíng)養(yǎng)液的自動(dòng)循環(huán)，但裝置體積龐大、水電線繁多。現(xiàn)階段水培裝置在家庭園藝中的整體應(yīng)用較少，市場(chǎng)上的水培裝置應(yīng)用于家庭園藝時(shí)暴露出一些缺點(diǎn)。為滿足日趨高漲的現(xiàn)代家庭園藝需求、填補(bǔ)相應(yīng)市場(chǎng)空白，筆者對(duì)用戶需求進(jìn)行分析，以微型、方便為設(shè)計(jì)導(dǎo)向，以期設(shè)計(jì)出更適用于家庭陽臺(tái)水培種植的水培裝置。

1 以用戶需求為導(dǎo)向的家庭水培裝置設(shè)計(jì)

以用戶需求為導(dǎo)向的家庭水培裝置設(shè)計(jì)要求能夠敏感捕捉用戶需求并能夠合理分析轉(zhuǎn)化，最終將用戶需求轉(zhuǎn)化為具體產(chǎn)品的質(zhì)量要素提升方案，指導(dǎo)裝置設(shè)計(jì)（圖1）。首先用行為地圖法對(duì)家庭陽臺(tái)水培行為全程進(jìn)行分析，全面收集用戶的可能需求，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建Kano模型與用戶對(duì)接，結(jié)合Kano雙向問卷判斷用戶需求類型與重要度，利用重要度建立QFD模型，將用戶需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品質(zhì)量要素，求得產(chǎn)品各設(shè)計(jì)要素對(duì)應(yīng)的權(quán)重并據(jù)此擬定質(zhì)量要素優(yōu)化方案，指導(dǎo)裝置設(shè)計(jì)。

圖1 以用戶需求為導(dǎo)向的家庭水培裝置設(shè)計(jì)過程

1.1 基于行為地圖法的可能需求分析

由伊特爾森提出的行為地圖法(behavioral mapping)目前較廣泛地應(yīng)用于用戶需求的收集，通過分析特定人群行為的時(shí)間或空間脈絡(luò)得到用戶需求[8]。陽臺(tái)水培行為為“樹干”，以時(shí)間為脈絡(luò)進(jìn)行“分枝”，從行為進(jìn)行的過程分別分析用戶的可能需求，以收集家庭在陽臺(tái)水培過程中所產(chǎn)生的所有可能需求（圖2）。

圖2 行為地圖法分析家庭陽臺(tái)水培行為可能需求

1.2 基于Kano模型的用戶需求獲取

1.2.1 Kano模型優(yōu)勢(shì) Kano模型常被用于收集用戶對(duì)既有產(chǎn)品功能的滿意程度，用以體現(xiàn)產(chǎn)品性能與用戶滿意度之間的非線性關(guān)系[9]。Kano模型通過具體分析將用戶的主觀需求量化，更加準(zhǔn)確直觀地反映各需求的重要程度，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程中具有非常重要的意義[10-15]。

在產(chǎn)品完成設(shè)計(jì)前，盡可能全面地收集用戶可能需求后設(shè)計(jì)雙向問卷，用戶根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)及個(gè)人偏好等對(duì)各需求的重要程度進(jìn)行選擇，構(gòu)成問卷結(jié)果集合用于進(jìn)一步分析。

1.2.2 Kano雙向問卷設(shè)計(jì) 得到用戶可能需求后，根據(jù)用戶的可能需求分別設(shè)計(jì)了正向和反向問題（表1），制成Kano雙向問卷[16]，用以收集用戶主觀意愿導(dǎo)向的各需求重要程度。

表1 基于KANO模型的家庭陽臺(tái)水培用戶需求雙向問題設(shè)計(jì)

1.2.3 結(jié)果分析 調(diào)查共收集到問卷492份，其中有效問卷486份。得到問卷結(jié)果后，利用Kano模型評(píng)估表（表2）對(duì)各選項(xiàng)進(jìn)行分析，將用戶需求分為必備型需求、期望型需求、驚喜型需求、無差別型需求、反向需求5種類型[17]。采用李克特量表[18]，為反向需求、無差別型需求、驚喜型需求、期望型需求、必備型需求的重要度分別賦值1、2、3、4、5，根據(jù)問卷結(jié)果計(jì)算各需求的重要度，最終確定需求類型（表3）。根據(jù)重要度計(jì)算結(jié)果所有需求均采取保留措施。

表2 家庭陽臺(tái)水培用戶需求Kano評(píng)估表

表3 家庭水培裝置需求類型及其重要度

1.3 基于QFD模型的需求轉(zhuǎn)化與權(quán)重計(jì)算

1.3.1 QFD模型優(yōu)勢(shì) QFD指質(zhì)量功能展開理論(quality function deployment)，采用質(zhì)量屋的形式對(duì)用戶的需求進(jìn)行轉(zhuǎn)化、展開，通過量化的方式反映產(chǎn)品用戶需求重要度及市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)等要素[19]。利用QFD質(zhì)量屋模型展開完成從用戶需求到產(chǎn)品質(zhì)量要素的轉(zhuǎn)化，并對(duì)其重要度進(jìn)行量化，精確指導(dǎo)質(zhì)量要素優(yōu)化方案的完善。使用QFD模型能夠使產(chǎn)品在成本、質(zhì)量等方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，以更優(yōu)質(zhì)量和更快速度占領(lǐng)市場(chǎng)[17]。許多研究將QFD模型與Kano模型[20-22]、TRIZ理論[23-25]等結(jié)合，用于以滿足用戶需求、成本降低及質(zhì)量提升為目的的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，QFD模型與Kano模型結(jié)合能夠更敏銳地捕捉用戶需求重要度并精確轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品質(zhì)量要素，對(duì)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要意義。

1.3.2 QFD質(zhì)量屋模型構(gòu)建 利用計(jì)算出的重要度構(gòu)建QFD質(zhì)量屋模型（表4），將用戶的需求與產(chǎn)品的質(zhì)量屬性關(guān)聯(lián)，計(jì)算出產(chǎn)品各質(zhì)量要素的相對(duì)權(quán)重精準(zhǔn)指導(dǎo)裝置設(shè)計(jì)。

表4 家庭陽臺(tái)水培裝置QFD質(zhì)量屋模型

1.4 基于用戶需求的裝置設(shè)計(jì)

1.4.1 質(zhì)量要素優(yōu)化方案 由分析結(jié)果可知，目前家庭陽臺(tái)無土栽培裝置設(shè)計(jì)應(yīng)該首先考慮外觀設(shè)計(jì)因素和空間利用率，以提高裝置的觀賞性和空間集約性；其次，電線收納裝置的使用也應(yīng)該被重視，以提高產(chǎn)品安全性能。值得一提的是，快節(jié)奏的生活下人們更期望能夠擁有一個(gè)便于管理的水培裝置，因此產(chǎn)品的營(yíng)養(yǎng)液監(jiān)測(cè)也應(yīng)該被作為一個(gè)重要因素考慮；與此同時(shí)，為了進(jìn)一步保障產(chǎn)品的安全性能，還應(yīng)當(dāng)從產(chǎn)品的材質(zhì)、特制滾輪等結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)入手去提高裝置的穩(wěn)定性。相比之下，在考慮到建造成本的情況下，裝置的營(yíng)養(yǎng)液自動(dòng)循環(huán)能力和LED顯示裝置的重要程度則稍遜一籌（表5）。

表5 家庭陽臺(tái)水培裝置質(zhì)量要素優(yōu)化方案

1.4.2 用戶需求導(dǎo)向的裝置設(shè)計(jì) 依據(jù)質(zhì)量要素優(yōu)化方案設(shè)計(jì)了一種方便實(shí)用的新型家庭陽臺(tái)水培裝置（圖3），并申請(qǐng)了實(shí)用新型專利（專利號(hào)ZL 2021 2 0679667.4）。

圖3 家庭陽臺(tái)微型水培裝置示意圖

依據(jù)以質(zhì)量需求為導(dǎo)向的質(zhì)量要素優(yōu)化方案，裝置具有以下突出特點(diǎn)。

（1）裝置外形簡(jiǎn)約美觀。裝置整體為圓柱形桶狀，

采用流線型設(shè)計(jì)，符合現(xiàn)代家裝簡(jiǎn)約美觀的要求，觀賞性極強(qiáng)。

（2）腔體內(nèi)部設(shè)置有營(yíng)養(yǎng)液自循環(huán)的獨(dú)特構(gòu)造。裝置儲(chǔ)液池與栽培箱上下分開設(shè)置，形成營(yíng)養(yǎng)液內(nèi)部自循環(huán)。栽培箱左右兩端設(shè)有掛耳懸掛于儲(chǔ)液池殼體的上部卡槽上，栽培箱底部中心有一供液孔，孔下連有進(jìn)水口帶有過濾器的液泵，不斷將儲(chǔ)液池中的營(yíng)養(yǎng)液泵入栽培箱，且栽培箱與外殼之間存在縫隙，栽培箱與儲(chǔ)液池頂蓋之間存在一定的距離，栽培箱頂部高度即為培養(yǎng)液液位控制線，多出的營(yíng)養(yǎng)液從縫隙回流進(jìn)儲(chǔ)液池，形成一個(gè)完整的營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)回路。

（3）儲(chǔ)液池內(nèi)部設(shè)有營(yíng)養(yǎng)液攪拌和滅菌裝置。儲(chǔ)液池底部中央設(shè)有旋轉(zhuǎn)底盤，用于攪拌營(yíng)養(yǎng)液；底盤外圈設(shè)有紫外滅菌燈，用于營(yíng)養(yǎng)液的殺菌消毒。儲(chǔ)液池外殼上端設(shè)有加液口、下端設(shè)有排液閥門，便于營(yíng)養(yǎng)液的更換。

（4）殼體外側(cè)設(shè)有隱形電線收納裝置。外殼后側(cè)設(shè)有電線收納腔，翻蓋一側(cè)有一出線口，可從出線口引出所需要長(zhǎng)度的電線，多余的電線被收納在翻蓋空腔內(nèi)。

（5）萬向輪與可收放支撐架的配合。儲(chǔ)液池的底部設(shè)有多個(gè)萬向輪，方便移動(dòng)。萬向輪上方沿殼體對(duì)稱設(shè)置有由硬質(zhì)鋼結(jié)構(gòu)部分和軟質(zhì)塑膠結(jié)構(gòu)部分構(gòu)成的2個(gè)支撐架，支撐架抬起時(shí)萬向輪接地便于移動(dòng)，放下時(shí)萬向輪離地更好地固定。

2 結(jié)論

為滿足家庭陽臺(tái)無土栽培的市場(chǎng)需求，盡可能提升用戶體驗(yàn)感，采用行為地圖法、Kano模型、QFD質(zhì)量屋模型對(duì)用戶需求進(jìn)行收集、分析與轉(zhuǎn)化，形成較為完整的質(zhì)量要素優(yōu)化方案，在裝置設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)有針對(duì)性地對(duì)裝置設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化以盡可能滿足用戶需求。

分析發(fā)現(xiàn)，以用戶需求為導(dǎo)向的裝置設(shè)計(jì)以外形、空間集約性以及電線收納等性能最受用戶歡迎，裝置在設(shè)計(jì)時(shí)以簡(jiǎn)約的圓筒流線型設(shè)計(jì)提升裝置空間集約性及外形美觀大方的要求，在裝置外殼設(shè)置隱形電線收納裝置，便于電線收納同時(shí)提高裝置安全性；此外，設(shè)置萬向輪及可收放支架方便移動(dòng)與固定，裝置內(nèi)部特殊的雙層設(shè)計(jì)與水質(zhì)監(jiān)測(cè)裝置相配合使得營(yíng)養(yǎng)液得到充分利用，在環(huán)境友好和種植成本節(jié)約方面特點(diǎn)突出。

改進(jìn)后的設(shè)計(jì)方案更適用于家庭陽臺(tái)水培行為，解決了一些常見問題，但在裝置輕便與穩(wěn)定性方面，還可以從新材料的應(yīng)用方面入手，裝置仍有進(jìn)一步提升的空間。