基于全局HIEs解構的人機產品用戶需求模型構建

張芳蘭，陳 玉，李 帥

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基于全局HIEs解構的人機產品用戶需求模型構建

張芳蘭，陳 玉，李 帥

(燕山大學藝術與設計學院，河北 秦皇島 066004)

為了獲取關鍵用戶需求與準確的人機產品設計方案，提出將全局HIEs解構方法與Kano模型分析方法相結合的人機產品用戶需求模型構建方法與具體流程。該方法利用全局HIEs解構，建立人機產品多維設計特征映射空間；通過因子分析法與多元線性回歸獲取影響設計整體滿意度的關鍵用戶需求因子及其權重排序，再結合Kano模型與問卷確立關鍵用戶需求類型，提出人機產品設計方案。最終，以肩頸按摩儀設計為例，論證了所構建模型與具體方法的可行性。

全局HIEs解構；人機產品設計；用戶需求；Kano模型；模型構建

用戶對產品的需求日趨多元化并呈多維分布狀態，作為實現用戶需求的基本單位——產品造型要素及其之間的相關關系，在設計階段需從更多維的角度進行思考。眾學者將產品形態特征解構應用于用戶需求及用戶滿意度研究并獲得很多成果。HAN等[1]通過分析產品的設計特征，形成影響用戶滿意度的關鍵設計特征識別方法。林麗等[2]以產品形態解構方法為基礎建立優化KE模型，并以MP4造型設計為例驗證模型可行性。劉玲玲和薛澄岐[3]基于多感官通道的多維產品特征解構方法建立了多維KE模型，并對空氣凈化器的感性認知進行研究。劉征宏等[4]通過判定并量化多維造型空間的主要特征建立感性工學模型，為產品感性設計階段提供指導。范靈秀等[5]基于產品特征解構方法建立多維感知信息模型，將其應用到微波爐的感性設計中。以上研究將產品特征解構方法應用于感性工學領域，主要面向具有較多操作界面的電子產品造型設計，所建立的需求模型難以表達人機產品的多維用戶需求，且不能進一步判定用戶需求與用戶滿意度之間具體關系[6]。因此，本文試圖將全局HIEs解構方法引入人機產品關鍵用戶需求分析過程，結合Kano模型，建立人機產品的用戶需求模型，為創新設計提供指導。

1 全局HIEs解構與Kano模型

1.1 全局HIEs解構方法

全局HIEs解構方法是從形狀、色彩、材質、肌理、聲音、相關關系這6個維度，將產品解構為若干人機界面元件(human interface elements，HIEs)[6-7]，形成多維設計特征空間。人機界面元件是用戶通過多種感官與產品發生信息交互的最小單位，影響著產品的整體滿意度。產品包含硬件與軟件，硬件是可以觸碰的實體，如顯示屏、底座；軟件是用戶無法通過觸覺感知的內容，如文字、鈴聲。在實際操作中為避免重復，將相關關系維度的人機界面元件匯總為關系元件。

1.2 Kano模型分析法

Kano模型[8]將用戶需求劃分為：基本需求、期望需求和興奮需求。由圖1可知，隨著基本需求實現程度提高，優化需求帶來的用戶滿意度增幅將逐漸降低；期望需求的實現程度與用戶滿意度呈正相關，隨著需求優化而增長；興奮需求隨著實現程度提高，優化需求帶來的用戶滿意度將逐漸升高。通過Kano模型問卷，用戶采用滿意、本該這樣、無所謂、勉強接受、不滿意5項評價標準，評價某一用戶需求存在或缺失情況下的感受，從而判斷各用戶需求所屬類型。

圖1 Kano模型

2 人機產品用戶需求模型構建流程

相較于傳統方法，基于全局HIEs解構獲取的關鍵用戶需求更具完備性。在已知用戶需求權重基礎上，引入Kano模型明確用戶需求與整體滿意度之間關系，作為第二項評價指標，有助于篩選出更具創新價值的用戶需求。故將全局HIEs解構與Kano模型相結合，構建面向人機產品創新的用戶需求模型，如圖2所示。

圖2 人機產品用戶需求模型

流程1.構建人機產品樣本空間。篩選出具有代表性的產品組成樣本空間。

流程2.建立多維設計特征空間。用全局HIEs解構方法從形狀、顏色、材質、肌理、聲音、相關關系6個方面對產品形態進行解構，獲得的若干人機界面元件構成多維設計特征空間。

流程3.獲取關鍵用戶需求權重排序與類型。采用李克特7分量表設計調查問卷，用戶對多維設計特征空間滿意度打分；通過因子分析法處理調研數據，從而獲取影響設計整體滿意度的關鍵用戶需求因子，再采用多元線性回歸確立因子權重排序。建立Kano問卷，分析問卷結果確認各項用戶需求所屬的需求類型。

流程4. 提出創新設計方案。依據關鍵用戶需求類型及權重排序，明確產品創新中應著重考慮的用戶需求，結合產品進行具體分析，針對用戶需求提出人機產品創新方向，完成創新方案。

3 肩頸按摩儀應用案例

以肩頸按摩儀為例，利用人機產品用戶需求模型與具體流程，提出并完成該產品創新設計方案。

流程1.構建肩頸按摩儀樣本空間。

通過互聯網電商與實體店搜集肩頸按摩儀產品，由專家小組刪除造型相似度高或用戶體驗極差的產品，最終篩選出5個樣本，如圖3所示。

圖3 樣本圖片

流程2.獲取肩頸按摩儀多維設計特征空間。

運用全局HIEs解構方法對肩頸按摩儀解構，獲得9項硬件，1項軟件及5對關系元件，共64項人機界面元件，構成肩頸按摩儀多維設計特征空間見表1~3。

流程3.獲取關鍵用戶需求權重排序及類型。

根據李克特7分量表(圖4)，選取25名設計師及25名肩頸按摩儀用戶，針對樣本的整體滿意度以及64項多維設計特征滿意度進行打分。通過SPSS軟件對數據進行效度分析見表4，表中KMO值大于0.6，顯著性Sig小于0.05，表明該數據適合做因子分析。

運用因子分析，獲得8項用戶需求因子及各項因子與其人機界面元件的相關系數，如因子7所含人機界面元件及相關系數為：主體正面面積大小(0.780)、主體正面形狀(0.747)，見表5。因子累計方差貢獻率為72.914%，證明8項因子能反映原始需求的大部分信息，再檢查克隆巴赫系數，該系數愈高即因子的信度愈高，信度達到0.70即為可信。由表5可知，8項因子的克隆巴赫系數均大于0.7，所有因子都可用于回歸分析。利用多元線性回歸確定各因子在整體滿意度中的影響權重，并按因子重要性排序。可得到用戶滿意度與用戶需求因子之間的映射關系為表6，其中因子8的顯著性大于0.05，不符合要求將其剔除。

表1 肩頸按摩儀硬件的人機界面元件

表2 肩頸按摩儀軟件的人機界面元件

表3 肩頸按摩儀關系元件的人機界面元件

圖4 李克特7分量表法

表4 KMO和巴特利特檢驗

專家小組根據因子所代表的人機界面元件及其對應因子的相關系數，獲得7項關鍵用戶需求及權重排序，見表7。

建立Kano問卷并分析結果，確定肩頸按摩儀的關鍵用戶需求類型。以易學易操作為例，見表8，其認為當基本需求的比例達到55.56%，故為基本需求。以此類推，確定佩戴舒適、治療效果顯著為基本需求，外觀時尚大方、智能化操控模式、信息即時反饋、便攜性與收納性是興奮需求。最終獲得關鍵用戶需求類型與權重排序見表9。

流程4.提出肩頸按摩儀設計方案。

依據用戶需求權重排序，在肩頸按摩儀的創新設計中應在滿足易學易操作、佩戴舒適和治療效果顯著這3項基本前提下，可優先考慮對外觀造型、便攜性與收納性這兩方面進行優化，迎合用戶興奮需求以獲得滿意度大幅度提升。設計師可以將智能化操控模式、信息即時反饋作為創新設計的突破點，尋求更大的提升空間。

表5 用戶需求因子及其代表的人機界面元件

表6 多元線性回歸結果

表7 用戶需求權重排序

表8 用戶需求外觀時尚大方調查結果統計表(%)

表9 關鍵用戶需求的權重系數與需求類型

因此，設計中應重點考慮易學易操作、佩戴舒適、治療效果顯著、外觀造型和智能化操控模式5個方面的用戶需求，提高用戶滿意度。依據流程3結果以及表5中數據，針對關鍵用戶需求提出5點肩頸按摩儀創新方向：

(1) 外觀時尚大方。從色彩、材質入手，改進背帶和主體的造型設計，提高產品質感與辨識度，迎合市場。

(2) 易學易操作。精簡操作步驟及按鍵數目，增強按鍵之間顏色、形狀差異度。僅保留電源按鍵，從而降低誤操作幾率。

(3) 佩戴舒適。從人機工程學角度改善背帶與手環的形式和尺寸特征。故將背帶與腰帶一體化，解放用戶雙手；按摩區域通過簡單調節后盡可能地貼合頸部線條。

(4) 治療效果顯著。針對按摩區域展開創新。引入艾灸療法預防和治療頸椎病，為避免傳統艾灸療法中用戶尋找穴位困難的問題，加熱裝置在各穴位集中加熱，使用者可獨自完成艾灸治療的整個過程。

(5) 智能化操控模式。將顯示屏與顯示屏文字的相關設計特征作為創新突破口，設計產品配套APP。依靠藍牙技術，通過APP控制加熱溫度與時間；產品內置的溫度傳感器實時監測體表溫度，并將監測數據上傳至APP，實現操作智能化、數據可視化。

綜上所述，提出一款結合艾灸療法的肩頸按摩儀設計，將定點艾灸、智能控溫、尺寸調節等功能于一身。借助計算機軟件建模，完成創新方案，并制作模型樣機，如圖5和圖6所示。

圖5 基于艾灸療法的肩頸按摩儀創新方案

圖6 肩頸按摩儀配套APP界面

4 結束語

提出了基于全局HIEs解構的用戶需求模型及其構建方法。以肩頸按摩儀的創新設計為例，利用全局HIEs解構方法獲得人機產品多維設計特征空間，提煉關鍵用戶需求及其權重排序，實現用戶需求到產品整體滿意度的映射與兩者關系的量化，結合Kano分析，提出創新設計方案，論證模型與方法流程的可行性，為其他類確立人機產品創新設計方案提供方法參考。后續主要工作是對比傳統用戶需求獲取方法和基于全局HIEs解構的人機產品用戶需求模型的效用，以及拓寬本文提出的用戶需求模型的應用領域。

[1] HAN S H, KIM K J, YUN M H, et al. Identifying mobile phone design features critical to user satisfaction [J]. Human Factors and Ergonomics in Manufacturing, 2004, 14(1): 15-29.

[2] 林麗, 薛澄岐, 王海燕, 等. 優化KE模型的產品形態解構方法[J]. 東南大學學報: 自然科學版, 2010, 40(6): 1353-1357.

[3] 劉玲玲, 薛澄岐. 面向多維KE模型構建的產品特征解構方法[J]. 工程設計學報, 2014, 21(4): 323-328.

[4] 劉征宏, 謝慶生, 黃海松, 等. 多維變量感性工學模型構建及其性能評估[J]. 四川大學學報: 工程科學版, 2016, 48(2): 198-206.

[5] 范靈秀, 潘偉杰, 劉征宏, 等. 基于產品特征解構的多維感知信息模型構建[J]. 圖學學報, 2016, 37(6): 771-777.

[6] HAN S H, YUN M H, KIM K J, et al. Evaluation of product usability: Development and validation of usability dimensions and design elements based on empirical models [J]. International Journal of Industrial Ergonomics, 2000, 26(4): 477-488.

[7] HAN S H, HONG S W. A systematic approach for coupling user satisfaction with product design [J]. Ergonomics, 2003, 46: 13-14.

[8] KANO N, TAKAHASHI F. Attractive quality and must be quality [J]. The Journal of Japanese Society for Quality Control, 1984, 41(2): 39-48.

Construction of User Need Model for Ergonomic Product Based on the Global HIEs Deconstruction

ZHANG Fang-lan, CHEN Yu, LI Shuai

(School of Art and Design, Yanshan University, Qinhuangdao Hebei 066004, China)

In order to obtain the key user needs and the accurate ergonomic product design proposals, a user need model construction method and specific procedures integrating the method of the global human interface elements (HIEs) deconstruction and Kano model analysis has been proposed for ergonomic product. The multi-dimensional design feature space was established based on the global HIEs deconstruction. The key user need factors and their weight ranking which influence the overall satisfaction of the design were obtained by factor analysis and multiple linear regression. Then, combined with the Kano model and questionnaire method, the type of key user needs was established and the ergonomic product design was proposed. Finally, through the example of the design of shoulder and cervical vertebra massage device, the feasibility of the proposed model was demonstrated.

the global HIEs deconstruction; ergonomic product design; user need; Kano model; model construction

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2019020303

A

2095-302X(2019)02-0303-05

2018-09-25；

2018-11-19

河北省社科基金項目(HB17YS062)；2018年河北省專業學位教學案例(庫)立項建設項目(KCJSZ2018021)；燕山大學博士基金項目(B958)

張芳蘭(1980-)，女，陜西寶雞人，副教授，博士，碩士生導師。主要研究方向為產品創新設計與評價、人機工程等。 E-mail：fanglanzhang@163.com