模糊Kano與情景FBS模型集成創新設計方法

周 祺，李 旭，周濟顏

(湖北工業大學工業設計學院，湖北 武漢 430068)

玩具在兒童成長中發揮著不可替代的作用，任何事物在兒童世界里都具有“玩”的成分[1]。目前市場對于玩具的需求量也在逐年增加，玩具所具備的益智性、娛樂性、多樣性等特點，受到用戶廣泛青睞，如樂高益智玩具運用“拼搭”方式開發用戶思維創造力及三維空間想象力。現今國內玩具市場與國外差距較為明顯，主要體現在國內過度依賴于設計人員對玩具市場的趨勢判斷和思考，對于用戶的隱性需求考慮較少，設計研發時用戶參與度不足，使用戶對玩具的滿意程度未達到理想期望值。因此，顧客滿意度是衡量產品開發成敗的關鍵因素[2]，如何運用有效的創新設計方法評估用戶需求是當務之急。

模糊Kano模型和功能-行為-結構 (functionbehavior-structure, FBS)模型均在不同的領域中得到應用，如唐中君和龍玉玲[3]運用模糊聚類法與Kano模型相結合，提出個性化用戶需求評價方法，構建層次分析模型并引入熵值法，計算出個性化需求項的權重值，為企業產品生產提供一定參考。宋端樹等[4]應用Kano模型獲得自理老人沐浴空間的需求層次結構，同時熵值法計算出指標權重，并進行優先級排序，從而提升用戶的滿意度和認可度。倪晉挺等[5]提出了基于偏好信息的區間數廣義馬田系統方案優選方法，在汽車概念產品設計方案中得到驗證。在以上Kano模型應用中，有效挖掘了用戶需求，并優先排序設計要素，但忽略了設計要素在設計中的合理性及可行性。張青等[6]將FBS模型進行修正，擴展了FBS的應用領域，并提出一種新的彈性界限概念，結合情境分析與自然交互方法挖掘潛在用戶的需求問題，并在無線上網終端的方案中得到驗證。劉曉敏和檀潤華[7]通過情景設計和描述性分析方法，在情景類比中有效挖掘了未預見發現(unexpected discovery, UXD)來實現產品創新，并建立FBS模型和UXD分析模塊，將FBS模型與設計模塊相結合，通過水龍頭情景類比案例驗證了情景設計在產品創新中的可行性。張偉社等[8]將情景設計與FBS模型優勢相結合，挖掘新的創新設計方法，同時基于情景元素上的分析，構建3個情景層次及框架并融合“柿餅成型”未來情景創建，驗證了設計方法在產品設計中的重要作用。在上述FBS模型的應用中，體現了該其在產品應用中所具有的優勢，但在用戶需求要素獲取上存在明顯不足，同時在重要程度排序上較為模糊，對于關鍵需求要素提取不夠精確。

綜上，本文提出一種模糊Kano模型與情景FBS模型的集成創新設計方法，解決了2種模型在產品應用過程中存在的不足，在設計案例中充分發揮集成互補優勢，為玩具設計創新提供新方向。

1 新設計方法

1.1 集成創新設計方法

通過模糊Kano與情景FBS模型集成創新設計流程如圖1所示，得出最優設計要素，為方案最終確定提供設計依據。

步驟1.通過模糊Kano模型的調查問卷、評估表、調查結果表3個工具，獲取必備質量要素(M)、一元質量要素(O)、魅力質量要素(A)、漠然質量要素(I)、逆反質量要素(R)的用戶需求數據，并進行要素優先級排序。

步驟2.利用步驟1得出M，O，A，I，R重要質量要素，將情景化設計引入FBS模型并構建情景FBS，從而設定玩具的場景與造型設計、互動設計要素融合。然后通過場景設定與情景FBS整合，獲得情景化玩具設計的功能要求以及用戶在娛樂過程中的行為方式與內部結構設計，如功能應具備益智性、娛樂性、互動性；用戶行為方式應具備縱橫平移、跳躍；結構設計應具備主體物模塊組合、軌道交通機構設計、出口通道設計等應用于玩具設計中，獲取可行性設計要素。

步驟3.利用步驟2確定玩具設計要素并導出，將其用于設計方案中，繼而優化完成設計方案，并驗證其方法的適用性。

1.2 模糊Kano模型

1.2.1 模糊Kano模型的需求研究

Noriaki Kano教授在1984年提出Kano模型[9]。在產品需求中Kano模型將質量要素細分5類[9]，如圖2所示。必備質量要素(M)表示該產品不存在此條件時，用戶認可度急劇下降，而存在此條件也不會提升；一元質量要素(O)表示存在此條件時認可度會上升，反之會下降；魅力質量要素(A)表示用戶在體驗產品所具備的條件時會感到心情愉悅，即存在此條件會極大提高用戶的認可度，不存在也不受其影響；漠然質量要素(I)表示無論是否存在都不會影響用戶認可度；逆反質量要素(R)表示為該用戶抗拒或不感興趣的產品功能[10]。調查問卷、評估表和調查結果表是Kano模型分析的重要3個工具[11]。

圖1 模糊Kano與情景FBS模型集成創新設計流程Fig. 1 Fuzzy Kano and scenario FBS model integration innovation design process

圖2 Kano模型Fig. 2 Kano model

Kano模型在廣泛應用時，其限定性數值0和1的隸屬關系(0表示否，1表示是)很難精準反饋出用戶的實際需要，通常在用戶的體驗過程中存在非確定性感受[12]。所以，引用模糊理論應用于Kano模型中是對用戶實際存在的需求問題有效解決[12]。如對情景玩具設計過程中的某個重要元素，可進行評分，并依據用戶偏愛程度將1分為滿意0.4、理應如此0.3及無所謂0.3等幾種程度(求和等于1即有效)。

1.2.2 創建模糊Kano模型市場問卷

(1) 情景玩具設定用戶人群為6~12歲，通過對用戶需求有效分析，提取關鍵設計要素。

(2) 收集現有市場上關注度較高的情景化玩具20款，涵蓋了6大類場景設計，并制成樣板。選擇在周末的游樂場進行調研，以6~12歲兒童為調研對象，主要通過訪談形式請用戶觀看樣板并作記錄，共訪談16位兒童，結果分析如圖3所示，并贈送受訪者小玩偶禮物。

(3) 選擇在親子場所、學校附近以及城市廣場等人群聚集地進行問卷調研，將6~12歲兒童的看護人作為此次調研對象，填寫問卷時間大約3 min。為確保調研的可靠性，看護人職業來自不同職業，如教師、銷售人員、個體經營者、公務員等，并參與填寫問卷，如圖4所示。通過用戶訪談形式與兒童看護人問卷調研相結合的方法，獲取了用戶的實際需求信息。

圖3 訪談結果分析Fig. 3 Analysis of interview results

圖4 問卷調研對象職業背景Fig. 4 Questionnaire survey object occupation background

(4) 基于Matzler等給出了進一步修正后的Kano模型需求分類評估表[13]，利用問卷調研進行正向提問與逆向提問并做記錄見表1，并根據表2的Kano評估表進行評估。

表1 模糊Kano問卷Table 1 Fuzzy Kano questionnaire

表2 Kano評估表Table 2 Kano evaluation form

如編號是f1情景化設計要素時，正向提問：假設該情景玩具具有未來構想場景融入用戶的看法是怎樣的？逆向提問：假設該情景玩具不具有未來構想場景融入用戶的看法是怎樣的？受訪者將在0~1中進行任意選取數值，依據實際狀況做多種回答(選取的數求和為1即有效)。

1.2.3 用戶的看護人調研分析

針對6~12歲兒童看護人進行此次調查，共計發放330份問卷，回收311份，其中有效問卷303份，真實回收率為91.8%，該調查問卷可確保獲取信息的真實性及可靠性。

將模糊Kano模型調查問卷所獲取的用戶需求數據進行整理分析，得到各設計要素的需求種類，步驟如下：

(1) 建立模糊矩陣。以表1為例，針對f1假設具備此要素矩陣X＝[0.5 0.2 0.3 0 0]，不具備此要素矩陣Y＝[0 0 0.4 0.4 0.2]，依據表2得到的交叉模糊矩陣為

(2) 通過表2矩陣W中的要素數值與質量要素(如矩陣W中的必備質量要素(M)為s25，s35，s45)，必備質量要素(M)的隸屬度向量tM中的數值相加后得SM=0.08+0.02+0=0.10，按照此方法可得到f1的隸屬度向量并結合認可度水平α繼續進行篩選，如T中某要素值≥α時，該要素用1表示，否用0表示，則Tf1＝(0，0，1, 1, 0)。假設同時出現2個1時，將依次取值。

(3) 通過受訪者調查問卷的回收并進行多次篩選和歸類，得出的結論按照重要程度排序。提取出高頻率的重要設計要點，并依次按照：M,O,A,I,R,Q進行排序，將質量要素進行梳理見表3。

1.3 情景FBS模型

情景是對未來愿景一種可能性的假設，對現實情況說明及一系列預期發生狀況的集合[8]。FBS是由Gero教授提出的產品概念設計過程模型，解決了“怎樣做”的問題[14]。通過情景FBS模型(圖5)，將情景下的玩具場景設計與FBS的功能、行為、結構產生逐層映射關系，獲取情景玩具場景設計的合理性，繼而完成方案的創新設計。

綜上，在模糊Kano與情景FBS方法模型中，利用模糊Kano模型對用戶需求質量要素進行分析，將獲取的需求質量要素準確轉化為情景玩具開發時的重要設計依據，解決了“用戶需求是什么”的問題，同時將模糊Kano與情景FBS相結合，解決了“如何做”的問題，充分發揮2種模型互補的優勢。并設計了一款情景玩具，以滿足用戶的心理訴求，提高滿意系數。

1.3.1 情景要素的獲取

通過模糊Kano模型的調查問卷、評估表、調查結果3個工具獲取必備質量要素(M)，依據其分析結果將表NM數值由高到低排序。如情景化設計編號f6(城市交通場景融入)關鍵要素引入情景玩具設計中，增強玩具的娛樂性，情景要素構成如圖6所示。

Algorithm 1. CAOE-FA scheme (with E and N directions permitted)

表3 情景玩具質量要素分析結果Table 3 Analysis results of scenario toy quality elements

圖5 情景FBS模型Fig. 5 Scenario FBS model

1.3.2 未來場景FBS創建

場景分析是發現產品可能存在的問題，并獲取用戶潛在需求[15]。通過情景要素獲取對未來游戲場景設定進行預知性分析，圖7依據必備質量要素(M)中的編號f6場景要素融入情景玩具設計中，并引入FBS功能、行為、結構對場景設定合理性進行綜合評估，得出在游戲場景條件下情景玩具的功能要求、用戶行為方式、結構設計的可行性及可靠性。

圖6 情景要素構成Fig. 6 Composition of scenario elements

圖7 未來情景FBSFig. 7 Future scenario FBS

2 應用案例

2.1 情景玩具創新設計介紹

根據上述模糊Kano模型用戶需求分析，在滿足于必備和一元質量要素的基礎上，綜合用戶認可度、生產成本以及玩具市場發展來集中考慮并按照質量要素的重要程度進行排序，選定前2個魅力質量要素。表4為情景玩具的質量要素需求匯總。

表4 情景玩具的質量要素需求匯總表Table 4 Summary of demand for quality elements of situational toys

情景玩具的必備質量要素與一元質量要素是差別于市場中同類型玩具的重要因素。通過表5可知，必備質量要素為城市交通場景、無棱角設計、卡通造型及人物擺動手臂，如缺失會極大影響用戶滿意度；一元質量要素為車燈、多種顏色設計及幾何簡約形態，如具備則會提高用戶的期望值，也是關鍵質量要素；魅力質量要素為軟性材質及裝飾性物件，如缺失不會對用戶滿意度產生較大影響，若具備，可提升用戶滿意度。

通過模糊Kano模型所獲取的質量要素與情景FBS相結合，使情景玩具設計具備合理性及可靠性，從而得到最優設計方案。

(1) 將獲取的重要設計要素與情景FBS的功能(F)相整合，以解決功能(F)中的益智性、娛樂性及互動性問題。如：利用華容道游戲玩法多樣性及復雜性的特點增強其益智性；必備質量要素中的卡通造型，一元質量要素中的車燈、多種顏色設計以及魅力質量要素中的裝飾物件的融入可進一步提高游戲的娛樂性；同時必備質量要素中的人物擺動手臂如圖8所示，手臂的自由轉動以及擺出各種手勢，強化了游戲的互動性。

圖8 人物手臂設計Fig. 8 Character arm design

(2) 針對情景玩具設計的合理性問題，需將重要質量要素與情景FBS的行為(B)相整合。如：用戶在游戲中會觸摸到玩具的物件并需要通過縱橫平移及跳躍方式來完成游戲，通過必備質量要素中的無棱角設計以及魅力質量要素中的軟性材質運用，可有效降低用戶在游戲中的意外傷害。

(3) 針對情景玩具設計的可靠性問題，將重要質量要素與情景FBS的結構(S)相整合。如：必備質量要素中的城市交通場景設計，通過對場景中的主體物、軌道及出口通道進行系統考慮如圖9所示，軌道為鑲嵌式結構設計，由試驗模塊1和底部凹陷卡槽2構成，通過試驗模塊1嵌入凹陷卡槽2處并與底部產生一定的高度差，從而形成軌道6的臺階面，便于主體物4在軌道中縱橫移動；同時由4個軌道模塊構成圓形卡槽5，有利于在游戲中實現對跳躍式玩法物體3的固定，防止出現不穩定的情況；游戲出口通道8與軌道模塊7高度保持一致，有利于物體順利移出并完成游戲；將一元質量要素中的幾何簡約形態運用在情景玩具整體造型中，軌道模塊7與卡槽4也分別采用幾何基本形態中的正方形和圓形進行設計。

圖9 玩具結構設計Fig. 9 Toy structure design

2.2 情景玩具設計方案的確定

基于上述對用戶需求的分析和篩選，并通過情景FBS模型進一步驗證了質量要素的可行性。

依據情景FBS的功能(F)益智性要求引入華容道游戲玩法，華容道被稱為“智力游戲界的三大不可思議”之一[16]，游戲規則設定如圖10所示。在游戲中，共有5大類布局方式，第1~5類布局中分別有12種、5種、6種、3種和1種玩法，共計27種玩法，每種玩法所需移動的步數不同，難度各異，用戶可根據自身年齡及能力自選玩法。

圖10 情景玩具的游戲規則設定Fig. 1 0 Game rules setting of situation toys

通過設計一款“動物保護”選材下的情景玩具，讓用戶在娛樂的過程中潛移默化地形成保護動物的思維意識，最終設計方案效果如圖11所示。

圖11 情景玩具設計Fig. 1 1 Scenario toy design

(1) 在該款情景玩具場景設定中，用戶通過操控汽車、小象、進行縱橫平移及交警跳躍式移動，當多人娛樂時，則利用行走步數最少或時間最短(規則由用戶自定)為勝。

(2) 用戶自選開局模式，每種開局所需要的移動次數不同，次數越多代表其難度越大。以第1種布局玩法1為例，如圖12所示。

(3) 在游戲中，每次移動都將決定游戲結束所需要的時間和步數，對于用戶的思考能力及邏輯推理能力要求較高。

(4) 當小象從出口處移出時，游戲結束。

(5) 情景玩具游戲角色設定及內部結構設計，如圖13所示。

圖12 游戲玩法示意圖Fig. 1 2 Schematic diagram of gameplay

圖13 情景玩具結構設計Fig. 1 3 Structure design of scene toys

運用模糊Kano與情景FBS模型集成創新設計方法，得出的情景玩具與市面上現有的情景化玩具如圖14所示進行比較，該創新方案彌補了現有玩具的益智性不足、玩法單一化、體積大以及游戲中的安全性等問題，盡可能滿足用戶實際需求。

圖14 市場現有主要情景玩具Fig. 1 4 Main situation toys in the market

3 結束語

為了提高情景化玩具的滿意系數及設計方案的可行性，本文提出了基于模糊Kano與情景FBS模型的集成創新設計方法，并以一款“拯救小象”情景玩具為設計案例。首先，運用模糊Kano模型構建了用戶需求調查問卷，將獲取玩具的質量要素進行有效提煉，并按照優先級進行排序。其次，借助情景FBS模型功能、行為、結構解決了情景化玩具在場景下的不合理性問題。最后，通過三維建模渲染及1∶1實物模型制作，對情景玩具創新設計的可行性進行了驗證。該集成創新設計方法有利于設計者更加精準地把握用戶對情景玩具的心理訴求，為后續情景化玩具開發進行了重要的前瞻性探索。在后續的研究中將結合用戶自定義設計模式等進行深入研究。