基于聯合分析法的智能手環用戶偏好量化模型構建

李 奕，宋章通，范怡寧，方 浩

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基于聯合分析法的智能手環用戶偏好量化模型構建

李 奕1，宋章通2，范怡寧2，方 浩2

(1. 湖北美術學院工業設計系，湖北 武漢 430205；2.中國地質大學藝術與傳媒學院，湖北 武漢 430074)

通過對智能手環的造型、功能及交互方式進行實證量化研究，探究智能手環設計要素對用戶偏好的量化影響。采用聯合分析法，首先通過評價構造法解析出影響用戶偏好的智能手環設計要素，然后通過主成分分析法篩選關鍵設計要素，并通過相關文獻及智能手環競品分析確定各關鍵設計要素的水平。最后將智能手環關鍵設計要素及水平進行組合形成虛擬手環產品樣本，通過聯合分析法構建智能手環設計要素的用戶偏好聯合分析模型。確定了用戶偏好聯合分析模型10個關鍵設計要素與27個水平及權重，并在此基礎上提出智能手環設計策略，為智能手環設計提供理論參考。

智能手環；用戶偏好；聯合分析法

智能手環是一種可穿戴式智能設備，兼具傳統手環與可穿戴設備的雙重屬性。智能手環本身并不承載操作系統，需要通過與移動終端同步來實現用戶日常生活數據的記錄、分析與共享。其以外觀小巧精致、性能新奇等特征，吸引了年輕消費者的注意力，成為使用最廣泛的可穿戴智能設備。

市場使得智能手環的設計日趨多元化，但是仍然存在忽視用戶核心需求導致造型、功能及交互方式方面嚴重同質化的現象[1]，一定程度上缺乏具有魅力的創新產品。同時，智能手環非生活必需品，其市場定位也對設計創新提出了更高要求，這都要求重新審視智能手環的真正用戶偏好，從而促進引領消費者需求的智能手環設計創新。為此，本文對智能手環的用戶偏好開展實證量化研究，構建智能手環用戶偏好量化模型，為智能手環的設計創新提供理論參考。

1 用戶偏好研究

1.1 電子科技產品的用戶偏好

偏好是一種主觀態度，主要指人們內心的情感與傾向，屬于相對的概念，是對兩個及以上對象的傾向性評價和選擇。用戶偏好一般通過評估用戶對產品或服務的喜好、選擇與使用意愿來衡量，是最重要的用戶需求之一。目前，學術界對電子科技產品的用戶偏好研究主要從交互界面與實體產品兩個方面進行。黃河和楊明剛[2]研究了老年用戶對于智能手機交互界面的偏好，通過聯合分析法最終得到影響最佳界面設計要素組合方案。路世昌和王吉娜[3]構建了大學生筆記本電腦購買偏好模型，結論表明筆記本電腦的品牌、價格、CPU處理器、內存、硬盤、重量都會影響用戶偏好。文獻[4]則對智能手機以及智能手表的用戶偏好開展了研究，結果表明品牌、電磁輻射會影響用戶對智能手機的偏好。而品牌、獨立通信、顯示屏形狀及尺寸會影響到用戶對智能手表的偏好[5]。智能手環作為當下流行的可穿戴電子科技產品，對于其用戶偏好尚缺乏系統研究。

1.2 聯合分析法

用戶偏好的研究方法主要有聯合分析法、層次分析法和結構方程模型，其中最常用的為聯合分析法。聯合分析法不需要向被試提出直接問題，而只需通過排序方法得到每個屬性的相對重要性以及每個水平的效用值，與其他方法相比可以提供更可靠的結果。

聯合分析法最初稱為聯合衡量，1964年由LUCE和TUKEY[6]提出，1971年GREEN和RAO[7]將聯合分析法引入市場營銷領域，成為描述消費者在多個屬性的產品或服務中做出決策的一種重要方法。聯合分析法也是產品開發中用于評估用戶屬性偏好的最重要技術[8-9]，其在用戶選擇偏好領域應用最為廣泛，主要用于估測消費者對產品屬性和水平效用的評價，其工作流程如圖1所示。

圖1 聯合分析法流程

在確定產品屬性與水平階段，通常采用文獻法和專家法等，也可采用感性工學中的評價構造法。評價構造法主要是根據抽樣訪談，通過對于對象A與B的成對比較，明確討論出對象間的相似或差異關系后，具體解析出消費者對于產品偏好的感性因素，整理出相關的構造框架，此方法具有較客觀精確的特點。

1.3 研究設計

本文為了更為合理確立影響用戶偏好的智能手環設計要素，采用聯合分析法進行研究，首先使用感性工學中的評價構造法來獲得用戶偏好的要素框架；其次通過問卷調查，運用主成分分析法篩選出關鍵設計要素，并通過專家訪談及文獻研究得出各關鍵設計要素的水平；然后，運用聯合分析法構建智能手環用戶偏好量化模型；最后，通過解讀用戶偏好量化模型，提出智能手環設計策略，為智能手環設計提供了理論支撐與設計框架及新思路。研究流程如圖2所示。

2 智能手環設計要素框架

2.1 研究樣本確定

從國內外智能手環權威銷售平臺收集智能手環實驗樣本圖片，初步篩選出分辨率高且具代表性的樣本285張。為達到實驗結果客觀、高效性，去除重復的樣本，使樣本在具有代表性的同時兼具多樣性，最終選出50個智能手環實驗樣本，背景統一處理為白色。考慮到外觀、功能、交互是產品設計中最重要的部分，樣本素材以圖片與文字(功能+交互)的卡片形式展現，如圖3所示。

圖2 研究流程圖

圖3 智能手環實驗樣本彩色圖卡

2.2 設計要素提取

本環節使用評價構造法與攀梯訪談技術，訪談對象為20位具有設計經驗的專家用戶，男性、女性各10人，年齡25~37歲，使用智能手環時間在半年到3年不等。通過總結訪談內容得出智能手環用戶偏好的30個設計要素，將其歸納為造型、色彩、材質、功能、交互5個維度。訪談具體流程如下：①讓被試將50個樣本按照KJ卡片分類法分成個類別(5~10類)，并詢問被試分類的理由并記錄。②被試從每個類別中選出1個樣本作為代表性的樣本，共個樣本，再從選出的個樣本中隨機抽取2個，并回答是否喜歡此對象以及具體原因，整個訪談過程不斷從上位抽象問題延伸到下位具體問題。循環以上過程，抽取不同分組的樣本并提問，最終解析出智能手環產品影響用戶偏好的設計要素。

2.3 關鍵要素模型

根據之前得到的 30個影響用戶偏好的設計要素可以確定30個評價指標并形成調查問卷。問卷采用“李克特 5 級量表”，非常不同意為1分，非常同意為5分。研究中，實體問卷和網絡問卷共回收269份，經篩選有效問卷為217 份，有效樣本率為 80.7%。對問卷進行信效度分析，檢驗結果說明問卷信效度較高，適用于主成分分析。本文根據主成分的貢獻率，采用歸一法確定每個主成分的權重。由于部分指標的主成分方差小于0.3，主成分分析模型對原變量的解釋力較差。剔除該部分指標，最終得出模型指標的權重見表1，選擇權重排序前10位的設計要素作為智能手環關鍵設計要素，并通過相關文獻及國內外智能手環競品分析，確定出各關鍵設計要素的不同水平(表2)。

表1 指標權重表

表2 關鍵要素及水平分析

3 智能手環用戶偏好模型

3.1 實驗樣本設計

本研究在確定關鍵的10個屬性及27個水平后，需要將其組合成虛擬產品。若按照全輪廓法將造型的6個屬性及17個水平組合為384 (23×3×42)個虛擬產品樣本，讓被試進行評價，會因為任務量大增加被試疲勞度，從而影響實驗結果準確性。本文采用正交設計法，從全部樣本中挑選出代表性樣本進行試驗，這些樣本“均衡分散，整齊可比”，不會影響問題分析[10]，最終得到了16種虛擬產品樣本(圖4)。

圖4 正交設計虛擬產品樣本

對于重合度和功能數量這2個具有4個水平的功能設計屬性，根據全輪廓法組合成虛擬的產品功能。功能重合度高定義為手環80%左右的功能與手機相同，功能重合度低定義為手環20%左右的功能與手機相同。功能數量多水平定義為手環具有12個功能，功能數量少水平定義為手環具有6個功能。按照全輪廓法進行組合總共有2(高、低)×2(多、少)=4種產品功能組合方案。在具體功能選取上，根據前面50個具有代表性的智能手環樣本，分別統計與手機重合及不重合的功能，選取排名靠前的功能作為虛擬產品所具有的功能。

將輸入、輸出方式按照全輪廓法進行組合總共有3 (振動、亮屏、聲音)×3 (觸屏、按鍵、語音控制)=9種產品交互組合方案。

3.2 實驗過程

問卷以圖文方式展現，被試需要對虛擬產品造型、功能及交互方式3方面的問項按照李克特五點量表對其偏好程度進行評分。共回收問卷291份，其中有效問卷254份，有效樣本率為87.3%。被試年齡19~29歲，和智能手環的主要用戶群體基本一致。對問卷數據進行分析，首先采用Cronbach's Alpha系數進行信度分析，其系數值為0.808，大于0.800，表明問卷信度良好。采用KMO值和Bartlett球度檢驗對問卷進行效度檢驗，KMO值為0.733，大于0.700；Bartlett球度檢驗結果值為0.000，小于0.050，說明問卷具有效度結構。

3.3 模型指標權重

運用聯合分析法計算各水平的成分效用值以及各屬性的相對重要性，相關數據分析結果見表3~5。

表3 智能手環造型數據分析

由表3看出，在造型要素層面，屏幕形狀對用戶偏好的影響最大，其次是屏幕邊緣倒角，按鍵位置和屏幕曲度次之，而手環主體可拆卸性和屏幕邊緣有無分模線則差異不顯著。就屏幕形狀而言，在具體的水平上，用戶對長方形屏幕最為偏好，其次是橢圓形，再者是正方形，而對圓形屏幕的偏好度最低。就屏幕邊緣倒角而言，用戶偏好倒角較大、較為圓滑的手環。就按鍵位置而言，用戶對無按鍵的手環最為偏好，對按鍵在正面的手環偏好度最低。就屏幕曲度，用戶更偏好曲面屏幕。就手環主體可拆卸性，用戶對主體可拆卸的手環更為偏好。而對于屏幕邊緣分模線，用戶更偏好無分模線的屏幕邊緣。

表4 智能手環功能數據分析

由表4看出，在功能要素層面，功能重合度和功能數量對智能手環用戶偏好的影響差異不顯著。在功能重合度方面，用戶更偏好與手機功能重合度低的手環。在功能數量方面，用戶更偏好功能較多的手環。

表5 智能手環交互方式數據分析

由表5可知，在交互方式要素層面，輸出和輸入方式類別對用戶偏好的影響差別不大。對于輸出方式類別，用戶最偏好振動，其次是亮屏，最不偏好聲音提醒。對于輸入方式，用戶最偏好觸屏，其次是語音控制，最不偏好按鍵。

4 智能手環設計策略

根據上文得到的用戶偏好量化模型，針對智能手環的造型、功能、交互方式3方面提出設計策略，指導智能手環設計實踐。

4.1 造型適應性

4.1.1 造型符號化

智能手環的外觀形式體現了其內部功能，造型符號化設計使產品形式與功能統一。用戶往往在既有的心智模型框架下，通過產品造型形態的符號語義來解讀產品功能，對產品類別與使用方式做出進一步判斷[11]。例如，用戶最偏好長方形屏幕，而對圓形屏幕偏好度較低的原因，一方面是因為人們日常生活中接觸到的電腦、手機等數字設備大多是長方形屏幕，其能夠體現出數字設備的科技感；另一方面，多數用戶購買手環的目的在于其運動功能，長方形屏幕更接近傳統的運動腕帶，更具運動感。而圓形屏幕大多代表傳統手表的典型形象，如果將手表的外形加諸于智能手環，將會引起形態語義的多重性矛盾，因此智能手環應具有自己獨特的符號化造型語言。

4.1.2 造型舒適性

智能手環作為長時佩戴的腕式產品，應確保其舒適度，其造型結構必須符合人機工程學原理[12]。實驗結果表明，用戶偏好倒角尺寸大、曲面屏幕、無按鍵的智能手環是由于較大的倒角尺寸使手環邊緣圓滑過渡，防止應力集中[13]；貼合腕部曲線的曲面屏幕設計比方正堅硬且有棱角的直面屏幕更為舒適；手環凸起按鍵設計也會降低佩戴的舒適度，尤其在夜間睡眠或夏冬季節佩戴時。因此在設計智能手環產品時應格外重視產品人機舒適性設計。

4.1.3 造型審美性

當代文化越來越趨向于視覺化、表象化，致使人們對外觀形象越來越重視，“眼球經濟”、“注意力經濟”成為經濟活動的重要方面，商品的形象化、審美化成為設計活動的一個核心[14]。因此在設計智能手環產品時應格外重視產品審美性設計，使智能手環造型具備適合用戶偏好的時尚、美觀、簡約的審美特征。如較大的倒角尺寸使手環具有優美流暢的線條美感，倒角曲線能夠弱化手環產品呆板、冷漠、工業產品的形象，使得造型顯得圓潤、具有親和力[15]；屏幕邊緣分模線的減少，使手環整體感更強，造型更簡潔美觀。

4.2 功能差異化

目前，由于智能手環功能同質化和技術局限性，導致用戶認為智能手環只是具備運動、健康監測等簡單功能的手機輔助設備，其大部分功能都與手機重合。而功能重合度過高會造成用戶對手環使用率和依賴性降低，因此在設計中應避免智能手環與手機功能重合度過高的問題[16]。設計真正的內在驅動來源于用戶的核心需求，做好智能手環產品功能設計，需要從用戶需求、痛點分析入手，挖掘出更系統化的符合用戶核心需求的產品功能。開拓設計思維創造力，有針對性地進行手環多元化功能創新設計，設計出符合用戶偏好且功能新穎的智能手環。

4.3 交互簡化與情境適配

用戶在智能手環輸入信息時會重點考慮其是否具有良好的智能交互性。智能交互性需遵循自然選擇規律，用戶最終會選擇最省力、有效的方式來控制設備。而增加智能手環的主動感知和認知可以減少用戶的輸入工作，提高使用效率。因此設計師應盡量利用各種輸入設備和控制器件增強人的操控能力[17]。目前，觸屏已逐步改變了用戶使用計算機的方式，且觸屏和語音方式比按鍵方式更具高效性，因此，在智能手環交互設計中，應以觸屏或語音作為輸入信息的主要方式。

信息輸出即向用戶提供更多有價值的信息，增強用戶的感知能力，轉換或增加新的表達媒介以提供用戶額外的感官刺激[17]。如振動方式，通過觸覺刺激用戶，增強用戶對情景的感知。再如抬腕亮屏方式，手勢使用戶對屏幕上的物體擁有更強的操縱感，增強了用戶的控制體驗感。用戶在使用智能手環輸出信息時會重點考慮其是否增強了感知能力并確保信息傳遞的私密性。因此，在智能手環輸出信息的設計中，應以振動或亮屏為主要方式。

5 結 論

本文運用聯合分析法，從用戶偏好視角對智能手環的造型、功能及交互方式進行研究。首先基于評價構造法解析出影響用戶偏好的智能手環設計要素；然后通過主成分分析法篩選關鍵設計要素，并通過專家訪談及文獻研究得出各關鍵設計要素的水平；最后將智能手環關鍵設計要素及水平進行組合形成虛擬手環產品樣本，進行問卷設計。問卷調查采用五級李克特量表的形式對智能手環的造型、功能、交互方式進行評價，通過聯合分析法構建智能手環設計要素用戶偏好聯合分析模型。并在此基礎上通過解讀分析用戶偏好模型，提出智能手環設計策略，為智能手環設計提供了理論支撐與設計框架以及新的思路，形成新的競爭優勢，從而促進智能手環乃至整個智能穿戴行業的發展。

[1] 王子喬, 崔天劍. 可穿戴設備的個性化設計研究[J]. 南京藝術學院學報: 美術與設計, 2015(6): 178-181.

[2] 黃河, 楊明剛. 基于聯合分析法的老年人智能手機交互界面設計研究[J]. 包裝工程, 2017, 38(4): 133-137.

[3] 路世昌, 王吉娜. 基于聯合分析的新產品市場占有率預測——學生筆記本電腦市場的實證分析[J]. 技術經濟, 2007(4): 44-47, 61.

[4] JUNG Y, KIM S. Response to potential information technology risk: users’ valuation of electromagnetic field from mobile phones [J]. Telematics & Informatics, 2015, 32(1): 57-66.

[5] JUNG Y, KIM S, CHOI B. Consumer valuation of the wearables: the case of smartwatches [J]. Computers in Human Behavior, 2016, 63: 899-905.

[6] LUCE R D, TUKEY J W. Simultaneous conjoint measurement: a new type of fundamental measurement [J]. Journal of Mathematical Psychology, 1964, 1(1): 1-27.

[7] GREEN P E, RAO V R. Conjoint measurement for quantifying judgmental data [J]. Journal of Marketing Research, 1971, 8(3): 355-363.

[8] WITTINK D R, CATTIN P. Commercial use of conjoint analysis: anupdate[J]. The Journal of Marketing, 1989, 53(3): 91-96.

[9] WITTINK D R, VRIENS M, BURHENNE W. Commercial use ofconjoint analysis in Europe: results and critical reflections [J]. International Journal of Research in Marketing, 1994, 11(1): 41-52.

[10] 陶靖軒. 關于正交試驗設計中的“均衡分散”[J]. 中國計量學院學報, 2007(4): 308-312.

[11] MCCORMACK J P, CAGAN J, VOGEL C M. Speaking the Buick language: capturing understanding, and exploring brand identity with shape grammars [J]. Design Studies. 2004, 25(1): 1-29.

[12] 李亞軍, 姚江, 盧世. 產品設計基礎(高等院校產品造型基礎教程)[M]. 南京: 江蘇美術出版社, 2007: 35-36.

[13] 仝中華. 機械設計與制造中的零件倒角研究[J]. 中國科技博覽, 2014(2): 183-183.

[14] 鄒曉松, 伍玉宙. 產品的審美表層化批判: 圖像時代的產品審美[J]. 文藝研究, 2010(10): 155-156.

[15] 侯雨欣. 簡潔產品造型設計對消費心理的影響[J]. 中外交流, 2017(42): 14-15.

[16] 秦欽, 李濰, 朱松盛, 等. 可穿戴設備的現狀及未來發展方向[J]. 南京醫科大學學報: 自然科學版, 2017, 37(2): 149-153, 230.

[17] 顧振宇. 交互設計原理與方法[M]. 北京: 清華大學出版社, 2016: 87-99.

Construction of Quantification Model of User Preferences of Smart Bracelet Based on Joint Analysis

LI Yi1, SONG Zhangtong2, FAN Yining2, FANG Hao2

(1. Department of Industrial Design, Hubei Institute of Fine Arts, Wuhan Hubei 430205, China; 2. School of Arts and Communication, China University of Geosciences, Wuhan Hubei 430074, China)

Explore the impact of the design elements of the smart bracelet on user preferences. Firstly, analyze the smart bracelet design elements that affect user preferences based on the evaluation construction method in Charm engineering. Then, the key design elements are screened by the principal component analysis method, and the level of each key design element is obtained through expert interviews and literature research. Finally, virtual bracelet product samples are based on key design elements, and user preference joint analysis model of the smart bracelet is constructed using joint analysis. Ten important design elements and 27 levels and weights are determined for the user preference joint analysis model. Based on which, smart bracelet design strategy is proposed to provide a theoretical basis for improving the smart bracelet design practice in the future.

smart bracelet; user preference; joint analysis

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2018040642

A

2095-302X(2018)04-0642-06

2018-04-10；

2018-06-05

中國人類工效學學會—津發科技優秀青年學者聯合研究基金(CES-KF-2016-2018)

李 奕(1977-)，女，湖北武漢人，講師，碩士。主要研究方向為交互設計、服務設計、非遺數字化傳承等。E-mail：ly2006@126.com

方 浩(1975-)，男，河南許昌人，副教授，博士，碩士生導師。主要研究方向為信息交互設計、數字藝術傳播、科教媒體設計等。 E-mail：fanghao@cug.edu.cn