■田心如，謝云峰，趙 項

(1.南京航空航天大學機電學院，江蘇南京 210016；2.滇西應用技術(shù)大學珠寶學院，云南騰沖 679100；3.福建省高校人文社會科學研究基地設計創(chuàng)新研究中心，福建福州 350118）

隨著時代與科技進步，智能生活成為當今社會發(fā)展新趨勢，為了提升人們生活便捷性及舒適度，智能家具越來越成為智能時代居家必備產(chǎn)品。人類消費理念轉(zhuǎn)變對智能家具產(chǎn)品個性化、人性化等提出新要求，智能家具與用戶生活方式匹配可極大提高其使用過程的自然感及順暢感等情感體驗，故“以用戶為中心”的設計理念逐漸被設計師所重視。在智能家具市場中，目前大多產(chǎn)品以場景為中心進行開發(fā)，主要將機械設備嵌入家具設計中，并附上“智能”標簽，其使用功能大同小異，部分產(chǎn)品研發(fā)過程中缺少對用戶需求的深入分析，因此開發(fā)成品質(zhì)量參差不齊，尚未很好滿足用戶需求。由此可見，在智能家具生產(chǎn)研發(fā)中應用科學方法深度探討用戶需求、客觀評價設計方案十分必要。因此本研究在用戶需求驅(qū)動下構(gòu)建出一種智能家具產(chǎn)品設計路徑，并以具體案例進行深入分析及探討，以通過構(gòu)建設計研究路徑及范式，為相關(guān)企業(yè)智能家具產(chǎn)品設計提供清晰參考思路。

1 研究概述及回顧

近年，國內(nèi)外大量學者針對智能家具進行了深入探討，如：王洪亮等[1]闡述了智能家具的概念，并且對其常見的種類進行整理歸類，進一步提出智能家具設計原則；王威[2]以書房家具為突破點，運用用戶體驗層次分析法對智能家具進行設計研究；李珂心等[3]總結(jié)出一種以功能為主的智能家具設計原則；王子軒等[4]通過分析智能化家具的橫向設計與豎向設計，歸納出交互設計下的智能辦公家具用戶需求；蘇晨等[5]為了快速識別用戶關(guān)鍵需求以及構(gòu)建情境FBS模型，運用Kano模型進行用戶測評，得出一種智能床設計方法并驗證其可行性，為智能家具設計提供有意義的參考。

上述研究中，學者均從不同視角對智能家具進行了詳細探討，研究過程大都秉承“以人為中心”的理念，然而其在用戶需求分析中大都以質(zhì)性展開，存在一定的主觀性，缺乏用戶需求重要度排序客觀性，且用戶需求分析流程較為薄弱，缺少科學的量化方法、理論支撐不同需求重要度合理性。為準確描述智能家具用戶需求重要程度，完善研發(fā)設計流程，客觀評估設計方案，將分析用戶需求常用方法應用于智能家具產(chǎn)品研究十分必要。

2 集成Kano-AHP-TOPSIS的智能家具產(chǎn)品設計路徑構(gòu)建

2.1 用戶需求驅(qū)動下智能家具產(chǎn)品路徑構(gòu)建

近年來在家具產(chǎn)品設計中，用戶需求驅(qū)動下的設計研究路徑構(gòu)建較為豐富，其方法、基礎(chǔ)理論主要包括：卡諾模型（Kano）、層次分析法（AHP）、逼近理想解排序法（TOPSIS）、結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）、發(fā)明問題解決理論（TRIZ）、親和圖歸納法（KJ）等。已有學者將該類研究用戶需求方法構(gòu)成集成模型于各類家具產(chǎn)品設計研發(fā)中，方坤[6]將AHP法和模糊綜合評價與情感化設計相結(jié)合，對電競椅進行設計實踐以及設計評價；鄧昕[7]在櫥柜設計中，運用SEM模型進行驗證設計方案的可行性及各屬性之間的關(guān)系；李樹等[8]以用戶需求為導向，結(jié)合Kano模型和SEM模型建立出一種識別方法，通過導盲杖為例進行實用性驗證；譚雨婕等[9]結(jié)合AHP法與TOPSIS法構(gòu)建評價模型，進行兒童臥房家具的設計研究；邱保金等[10]融合TRIZ理論與KJ法于辦公儲物柜創(chuàng)新設計中，改善了辦公群體的使用感受；此外，仍有大量其他學者將該類方法集成模型應用于家具設計研發(fā)中。

由上可見，現(xiàn)有用戶需求模型大多以特定研究對象展開，普適性相對較弱[11]。Kano模型主要用以發(fā)掘用戶需求并進行正確的屬性劃分[12]，剖析用戶對產(chǎn)品滿意程度，將其作為智能家具產(chǎn)品設計決策重要依據(jù)，可根據(jù)用戶需求排序進行方案構(gòu)思，然而在Kano模型研究中用戶需求重要度求解相對較傳統(tǒng)，如Better-Worse、熵權(quán)與德菲等方法，但該類方法具有一定的主觀性、運算程序相對復雜、定量中的定性分析缺乏合理性等弊端。然而AHP法作為一種科學的定量和定性相結(jié)合的決策方法[13]，主要適用于評價指標權(quán)重決策，在衡量指標權(quán)重時發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。Kano模型中傳統(tǒng)重要度解法尚存不足，運用AHP法能夠很大程度克服缺點，提高用戶需求權(quán)重的精確程度；將Kano模型融入AHP法進行智能家具產(chǎn)品層次分析模型搭建，則有利于促進劃分目標層、準則層、子準則層的合理性。

另外，智能家具產(chǎn)品設計方案是否滿足用戶需求，Kano模型及AHP法并未給予準確決策原則，故需進一步賦予設計決策標準及評估準則，明確用戶需求后研究設計方案客觀性及可行性。TOPSIS法作為多屬性決策與評價常用方法[14]，可有效減少決策者主觀意識及偏見，促進方案決策更具客觀性。然而在進行方案評價及決策過程中，TOPSIS法需事先對各評價指標進行權(quán)重賦值，但在AHP法中已清晰呈現(xiàn)各評價指標權(quán)重值，將TOPSIS法與AHP法結(jié)合可簡化評估設計方案的流程。綜上，本研究對Kano、AHP、TOPSIS三種方法合理融合，構(gòu)建智能家具產(chǎn)品設計路徑，該路徑能夠使智能家具用戶需求屬性劃分清晰、需求權(quán)重計算準確、設計方案決策高效、設計流程優(yōu)化完整，所構(gòu)建的Kano/AHP/TOPSIS智能家具產(chǎn)品設計路徑如圖1所示。

■圖1 智能家具產(chǎn)品設計路徑構(gòu)建

2.2 集成Kano-AHP-TOPSIS的智能家具產(chǎn)品設計流程

2.2.1 基于Kano模型的智能家具產(chǎn)品用戶需求屬性劃分

用戶對智能家具產(chǎn)品的需求特點主要體現(xiàn)在多樣性和主觀性，且個性化也是部分用戶的需求重點。Kano模型能把用戶需求分為必備、期望、魅力、無差異和反向五類需求，能合理劃分需求屬性，主要步驟為：首先進行問卷調(diào)查、桌面調(diào)研、用戶訪談、觀察法等方式，明確用戶需求項，其次根據(jù)用戶需求設計Kano問卷邀請相關(guān)用戶填寫，將問卷結(jié)果對應Kano結(jié)果分析評價表識別各用戶需求項所屬類別。在智能家具產(chǎn)品設計研究中，充分探討必備型、期望型和魅力型需求，剔除無差異及反向型需求。

2.2.2 基于AHP的智能家具產(chǎn)品用戶需求權(quán)重求解

AHP法是定性與定量相結(jié)合的決策方法，主要以目標層為起點，層層延展到準則層、子準則層和方案層，進行判斷矩陣的構(gòu)建，計算每個層級因素權(quán)重，進而決定各因素需求優(yōu)先排序級別。將Kano模型屬性類別與AHP法建立遞進層級模型，把智能家具產(chǎn)品設計最佳方案設置為目標層，必備型需求、期望型需求和魅力型需求作為準則層，并把這三類需求下的主要指標項作為對應的子準則層[15]，構(gòu)建出完整的層次分析模型，如圖2所示。其次，通過開展用戶需求指標數(shù)量形成判斷矩陣，并邀請多名專家基于Saaty所給提1-9級標度原則對同一層級用戶需求做出對比判斷及評價賦值，而后再采用幾何平均法計算準則層與子準則層下的智能家具產(chǎn)品中各用戶需求權(quán)重，最后對權(quán)重計算結(jié)果進行一致性檢驗，若一致性檢測結(jié)果不通過，則不斷進行矩陣修正及調(diào)整，直至結(jié)果通過。根據(jù)上述計算結(jié)果，對智能家具產(chǎn)品權(quán)重進行排序，權(quán)衡各需求方案設計中的比重，以此進行智能家具產(chǎn)品用戶需求權(quán)重排序，根據(jù)其進行智能家具產(chǎn)品方案設計。

■圖2 智能家具產(chǎn)品層次分析模型

2.2.3 基于TOPSIS的智能家具產(chǎn)品設計方案評估

TOPSIS法是由歸一化數(shù)據(jù)矩陣來評估方案的決策方法，主要通過計算評估方案與正、負理想解間距離來明確方案優(yōu)劣。若評估方案既接近正理想解，同時又離負理想解最遠，那么該方案為最優(yōu)，反之則為最差。本智能家具產(chǎn)品設計研究中，設計方案評價指標主要為層次分析法中子準則層因素，邀請專家及用戶對各方案評估，以明確設計方案的優(yōu)先次序，其評估打分問卷采用七級李克特量表，回收問卷后將結(jié)果構(gòu)建為初始評價矩陣，并依據(jù)TOPSIS相關(guān)步驟決策設計方案優(yōu)先次序。

3 智能餐桌設計實證研究

近年來科技發(fā)展促進了智能技術(shù)在家具設計制造中的應用，餐桌逐漸從傳統(tǒng)定義向智能化趨勢發(fā)展。目前智能餐桌在家庭用戶中尚未普及，在具有一定經(jīng)濟實力的家庭中使用頻率較高，以中年家庭用戶居多，年齡階段大都在45-59歲之間，此類用戶較為明顯特點是家庭中大多有子女和父母需要照料，且需要日常辦公，一定程度上智能餐桌可為該類用戶提供更多的照顧與服務，該類用戶的規(guī)模在未來的市場中將逐步擴大。因此，本研究選擇中年家庭用戶作為智能餐桌設計實證研究中的用戶群體進行探討?，F(xiàn)有針對該類用戶的智能餐桌一般具有智能伸縮、多功能等特征，其大都具備島臺與餐桌一體化、智能茶爐等功能，其材質(zhì)多樣。圖3為現(xiàn)在市場上售量相對較高的某品牌智能餐桌，通過調(diào)研可知，該款智能餐桌樣式相對呆板、功能稍單一，對消費者或用戶需求了解不夠深入。本文將結(jié)合集成Kano-AHPTOPSIS的智能家具產(chǎn)品設計路徑對智能餐桌進行探究。

■圖3 市場上某品牌智能餐桌

3.1 智能餐桌用戶需求挖掘

通過觀察、問卷、桌面、訪談等渠道進行深度用戶調(diào)研，其中共深度訪談12名相關(guān)用戶，男性與女性各6名，年齡段均在45-59歲之間，并發(fā)放139份用戶需求問卷，從中整理出4位具有代表性典型用戶畫像，如圖4所示，該年齡段用戶每天均使用餐桌，且對智能餐桌有更高期望，大部分用戶期望可通過強化智能餐桌性能來提升生活品質(zhì)。調(diào)研過程中，不同年齡用戶均對智能餐桌提出不同需求，市場上現(xiàn)在智能餐桌主要以餐桌多功能烹飪?yōu)橹鳎鋫錂C械結(jié)構(gòu)進行折疊或收納，且造型設計大多較單調(diào)，無法很好地滿足用戶功能、審美等需求。經(jīng)過總結(jié)歸納，得到26項智能餐桌原始需求項，采取7級李克特量表問卷排除其不重要的原始用戶需求，邀請75位用戶評估原始需求重要程度，最終得到16項初始用戶需求，如表1所示。

表1 智能餐桌初始用戶需求

■圖4 用戶畫像構(gòu)建

3.2 基于Kano模型的用戶需求屬性劃分

根據(jù)Kano相關(guān)步驟及程序，本研究設計Kano問卷邀請相關(guān)用戶參與填寫，以更好識別用戶需求，其中共發(fā)放268份，回收有效問卷246份。為確保Kano問卷可信度，本研究采用SPSS 24軟件應用克朗巴哈系數(shù)對回收問卷檢驗，結(jié)果顯示該Kano問卷系數(shù)為0.816（大于0.7則為測試項目具有可信度），可見該246份Kano問卷可信度達標。根據(jù)問卷結(jié)果對應Kano評價表，對用戶需求進行屬性劃分[16]，得到如表2所示Kano結(jié)果分析表，其中有2項無差異需求在本研究中不做深入探討。

表2 Kano結(jié)果分析表

從表3用戶需求屬性劃分及Kano模型原理[17]可知，餐桌物品收納、方便護理、材料安全、易于清潔、符合人機尺寸等用戶對智能餐桌的需求為必備型，一旦智能餐桌無法滿足消費者上述需求，消費者滿意度將會明顯減弱，目前市場上現(xiàn)有的智能餐桌，多數(shù)都具備此類需求對應的功能；然而，繼續(xù)優(yōu)化該類屬性需求并不會讓用戶滿意度有大幅度提升，故在智能餐桌設計中需滿足該類用戶需求，但不考慮對智能餐桌該類用戶需求進行優(yōu)化。

表3 準則層權(quán)重

表4 必備需求權(quán)重

表5 期望需求權(quán)重

期望需求包括桌面旋轉(zhuǎn)、洗手消毒、造型美觀簡約、折疊、智能語音，因為期望需求與用戶滿意度兩者之間呈正相關(guān)性，因此要提高用戶滿意度，需盡量滿足此類用戶需求，把造型、結(jié)構(gòu)、技術(shù)、功能巧妙結(jié)合。魅力需求包含可移動性、一桌多用、儲存廚房用具、多功能烹飪，該類屬性下智能餐桌用戶需求一旦滿足，會給用戶意想不到的驚喜，進而大幅度提升用戶滿意度，提高智能餐桌市場競爭力，重點考慮此類屬性在智能餐桌中的設計體現(xiàn)。

3.3 基于AHP的智能餐桌用戶需求權(quán)重求解

3.3.1 智能餐桌層次分析模型構(gòu)建

結(jié)合Kano模型用戶屬性的需求劃分，對應建立出層次分析模型，其中智能餐桌最佳設計方案作為目標層，必備屬性、期望屬性、魅力屬性作為準則層，將此三種屬性需求下的各子需求拓展至子準則層，Q表示目標層，M表示準則層中的必備屬性，其拓展出的子準則層[18]中M1表示材料安全，M2表示物品收納，M3表示符合人機尺寸，M4表示方便護理，M5表示易于清潔，以此類推其余屬性，如圖5所示。

■圖5 智能餐桌層次分析模型

3.3.2 基于AHP法的智能餐桌調(diào)研與權(quán)重設計

通過層次分析模型構(gòu)建合適判斷矩陣[19]，并邀請多位專家填寫。為確保權(quán)重計算結(jié)果準確性，將同一層級用戶需求相互重要度按照1-9級標度進行比較。本研究主要通過對9名智能家具設計相關(guān)人員進行調(diào)研，其中包括2名智能餐桌專家、2名智能家具設計師、2名智能家具產(chǎn)品設計方向教授、3名智能家具產(chǎn)品研究方向碩士，讓其根據(jù)標準評分原則對不同層級需求的重要程度兩兩比較，并將最終平均分數(shù)作為智能餐桌評價矩陣。其中，Xij表示進行比較的各準則層X1，X2，…Xn與目標X相比具有的重要性評價，反之則為1/Xij，為計算準則層和子準則層各需求權(quán)重，引入如下運算程序的幾何平均算法，其結(jié)果如表3-表6所示。

表6 魅力需求權(quán)重

步驟1：計算各層標度的積；

式中：bij——第i行第j列中的需求指標；m——需求指標量。

步驟2：求解各層標度乘積幾何平均值；

步驟3：運算相對權(quán)重；

步驟4：求解最大特征根；

式中：BWi——向量BW第i個分量；n——階數(shù)。

步驟5：結(jié)果一致性檢驗；

式中：n——判斷矩陣評價標度所對應的階數(shù)；

RI——平均隨機一致性指標；CR——一致性比值。

為確保判斷矩陣填寫過程中專家思維的一致性，對上述運算進行結(jié)果一致性檢驗。若CR≤0.1表示一致性檢驗通過；若CR＞0.1表示未通過一致性檢驗，說明判斷矩陣中存在相應的邏輯錯誤，調(diào)整后再次進行運算，其結(jié)果一致性檢驗結(jié)果如表7所示。

表7 一致性檢驗結(jié)果

3.4 智能餐桌方案設計

根據(jù)Kano模型相關(guān)概念及智能餐桌用戶需求權(quán)重計算結(jié)果可知，不僅要滿足必備屬性需求，開發(fā)過程中設計師更要把重點放在期望及魅力需求中重要排序靠前的需求當中，一旦滿足重要需求，能夠極大提升用戶對智能餐桌滿意度，即在智能餐桌設計開發(fā)時要充分考慮滿足造型簡約美觀、智能語音、折疊、多功能烹飪、儲存廚房用具等用戶需求[20]。結(jié)合智能家具產(chǎn)品設計流程及原則，提出兩種智能餐桌設計方案，如圖6所示。方案1重點考慮多功能烹飪和折疊，整體造型計簡約，符合多人餐桌的人機尺寸，桌面烹飪區(qū)域具有自動識別系統(tǒng)，桌面四角具有智能控制面板，可進行烹飪功能的調(diào)節(jié)，并且左右兩側(cè)可以自動折疊到烹飪區(qū)域上方；方案2在滿足智能控制、多功能烹飪的基礎(chǔ)上，用餐區(qū)域采用導軌式折疊，在智能控制面板上即可一鍵操作，增加廚房用具區(qū)域。

■圖6 方案設計

3.5 智能餐桌方案評估

為確保設計方案合理性及評估客觀性，避免因決策者的主觀判斷而導致的評價偏差，科學確定各方案優(yōu)先排序，TOPSIS決策中方案評價指標將使用層次分析模型中的13項子準則層需求要素，將圖3智能餐桌作為樣本與設計方案進行評價，共邀請22名相關(guān)智能家具設計專家及23名該年齡段智能餐桌用戶對上述3個方案中14項指標進行評分，將李克特7級量表作為評分標準，把評分結(jié)果進行均值化處理，進而得到初始評價矩陣，如表8所示。

表8 初始評價矩陣

其次，根據(jù)下述TOPSIS運算程序，計算各方案正、負理想解及相對貼近度，具體運算步驟如下：

步驟1：整理收集調(diào)查問卷，對數(shù)據(jù)進行均值化處理，得到初始評價矩陣f；

步驟2：將初始評價矩陣規(guī)范化，得出標準化矩陣Rij；

步驟3：根據(jù)各項評價指標目標權(quán)重，求加權(quán)標準化矩陣uij；

式中：Wj表示權(quán)重。

步驟4：求正、負理想解A*和A-；

步驟5：基于歐幾里得距離，計算各方案到理想解距離，各方案到正、負理想解距離分別為Si+和Si-；

步驟6：求解各方案到理想解的相對貼進度Ci；

最后通過Ci值大小明確智能餐桌設計方案優(yōu)先程度，值越大則用戶對設計方案滿意度越高，最大值方案即為最佳設計方案。表9為各方案正、負理想解及相對貼近度，其中方案2智能餐桌相對貼進度值排名第一，可見方案2為最佳智能餐桌；除此之外從表中可以看出樣本方案相對貼進度值排名第三，其值均低于根據(jù)該設計路徑下的兩個智能餐桌設計方案，由此可見基于集成Kano-AHPTOPSIS的智能家具產(chǎn)品設計路徑進行方案構(gòu)思及設計研發(fā)具有可行性。

表9 TOPSOS評價結(jié)果

經(jīng)過計算機輔助設計，制作方案2的效果圖以及細節(jié)深度設計圖，如圖7所示。其中，智能餐桌人機尺寸是用戶體驗產(chǎn)品中的重要因素，直接影響用戶在使用過程中的感受。

■圖7 方案渲染細節(jié)圖

智能餐桌尺寸作為產(chǎn)品體驗重要因素，直接影響用戶在使用過程中體驗感受，智能餐桌尺寸設計應盡可能滿足大多數(shù)用戶使用，基于《中國成年人人體尺寸》[21]（GB 10000-1988）我國人體主要尺寸，采用我國第95百分位坐姿肘高與小腿加足高，以這兩組數(shù)據(jù)之和為基礎(chǔ)，確定該智能餐桌高度為750 mm；考慮到坐姿兩肘肩寬和坐深，要保證相鄰用戶在智能餐桌上有足夠的活動空間，除考慮人體尺寸外需合理增加功能及心里修正量，故智能餐桌（6人桌）長度為1500 mm、寬度為800 mm；綜上該智能餐桌尺寸為1500 mm×800 mm×750 mm，整體上體積與大小合適。

該智能餐桌設計包含島臺及餐桌兩個部分，餐桌表面材質(zhì)為抗菌木制材料，且在表面敷透明樹脂，具有防燙、耐臟、耐磨等優(yōu)點。餐桌進行折疊設計，多人聚餐時可一鍵自動開啟。島臺中部為自動感應煮沸區(qū)域，將電飯煲放上即可自動識別，隨之智能控制面板啟動，即可在面板區(qū)域進行操作功能選取。島臺下方設計嵌入式洗碗機，方便清洗和儲存用餐餐具。整體配備智能語音和聲控燈帶，側(cè)面設有可移動式插線孔，方便用戶用餐時使用。

4 結(jié)語

本研究集成Kano/AHP/TOPSIS的智能家具產(chǎn)品設計路徑研究主要以用戶需求為出發(fā)點，基于Kano模型對智能家具產(chǎn)品用戶需求屬性劃分，并運用AHP對分類后需求進行權(quán)重分析，形成Kano-AHP下的用戶需求權(quán)重排序，以此進行智能家具產(chǎn)品方案設計，以及通過AHPTOPSIS對智能家具產(chǎn)品設計方案進行優(yōu)選評價，可極大提升用戶對智能家具滿意度。本研究所構(gòu)建研究路徑彌補了單一方法開發(fā)智能家具產(chǎn)品的缺陷，可極大提高智能家具產(chǎn)品設計步驟及流程的系統(tǒng)、完整、科學及合理性[22]。本研究通過對智能餐桌的設計實踐，驗證了集成Kano-AHP-TOPSIS研究路徑的有效性及可行性，從多維度提升了智能家具用戶對產(chǎn)品使用需求滿意度，也可為用戶需求驅(qū)動下的智能家具產(chǎn)品設計提供研究范式及路徑[23-25]。然而，本研究所構(gòu)建集成路徑在用戶需求轉(zhuǎn)化為設計參數(shù)中有所欠缺，以及在智能餐桌設計實證過程中調(diào)研問卷存在相對較少的情況，后續(xù)研究中將會不斷完善[26-27]。