基于QFD 的家用消毒產品系統(tǒng)設計研究

任嘉煒， 姚 君

（中國礦業(yè)大學 建筑與設計學院， 江蘇 徐州 221116）

0 引言

根據(jù)流行病學特點，針對傳染源、傳播途徑、易感人群制訂方案[1]。本文主要針對傳播途徑的預防進行設計研究。傳播途徑分為飛沫傳播和密切接觸傳播，對家庭中的空氣及時循環(huán)消毒。 對外出密切接觸物品和家庭成員交叉使用物品消毒為有效預防方法。

QFD 方法可以抓住主要矛盾，開發(fā)出滿足顧客需要的產品， 但確定用戶需求權重時存在主觀性強等問題[2]，對于設計方案是否合理沒有確定的判斷標準[3]，通過同層次分析法（Analytic hierarchy process，AHP）及公理化設計方法（Axiomatic Design，AD）對QFD 補充，針對產品的功能性、審美性、人機性，設計出一款滿足用戶需求和家庭預防使用要求的，集產品、服務、體驗于一體的產品系統(tǒng)[4]，達到在居住環(huán)境一定程度預防新冠肺炎的目的。

1 家用消毒產品系統(tǒng)設計需求構建

1.1 基于AHP 對用戶需求權重進行分析

對用戶需求進行詳細的調查、收集，并建立遞階層次結構，見圖1。

圖1 客戶需求層次結構圖

運用AHP 對用戶需求權重分析。 構建A=（aij）矩陣，aij表示因素i 和因素j 相比的重要程度， 該程度由數(shù)字1、3、5、7、9 及其倒數(shù)表示，如表1。

表1 第二層用戶需求矩陣

為避免出現(xiàn)極端情況， 每層計算權重之前通過CR進行一致性檢驗，即：

λmax借助Matelab 由矩陣A 求得，RI 取值見表2。 求得CR= 0.043＜0.10，一致性可以接受的。

表2 平均一致性指標

運用特征向量法，可得一個方程：

求得第二層各需求的權重，如表3。 以第二層各類用戶需求為準則，重復上述方法即可求得第三層需求權重，如表4。 以上計算過程均通過了一致性檢驗CR＜0.10。

表3 第二層需求權重

表4 第三層需求權重

1.2 基于QFD 對設計需求進行分析

根據(jù)用戶需求分析設計需求，見表5。

通過用戶需求和設計需求構建質量屋模型， ◎表示“強”相關，取值為5，○表示“中”相關，取值為3，△表示“弱”相關，取值為1，空表示“不相關”，取值為0。 并計算權重值，如表6。

權重值計算式為：

式中：CIRi—第i 個用戶需求的重要程度；TIRj—第j 個設計需求的重要程度；Rij—第i 個用戶需求和第j 個設計需求間的關系賦值。

表5 設計需求

表6 用戶需求與設計需求的關系矩陣

2 家用消毒產品系統(tǒng)設計參數(shù)確定

2.1 設計需求向功能需求的轉化及設計參數(shù)的確定

將設計需求轉化為功能需求，如：將操作界面操作簡單、app 功能區(qū)劃分合理合并為操作簡單功能需求， 并提出相應的設計參數(shù)，如表7。

表7 功能需求和設計參數(shù)對照表

2.2 基于AD 的參數(shù)分析

將功能需求和設計參數(shù)組成物理域， 檢驗是否滿足獨立性公理，見表8。

此矩陣為對角矩陣， 屬于非耦合設計，滿足獨立性公理，可以將功能模型向產品系統(tǒng)進行轉化。

表8 設計矩陣

3 家用消毒產品服務系統(tǒng)設計的實踐

主要設計目標為對空氣/物品消毒，次要設計目標包括設計簡潔的交互APP 界面、設計智能語音交互模式，據(jù)此進行了技術調研，系統(tǒng)架構搭建[5]，產品交互設計[6]等工作，完成了家用產品系統(tǒng)的主體硬件設計及軟件服務設計。

3.1 家用消毒產品技術分析及結構設計

考量2019-nCoV 病毒所有滅活途徑， 將功能區(qū)劃分三層。 最底部一層為主要消毒區(qū)域， 第二層為物品消毒區(qū)/空氣二次消毒區(qū)，最上層對空氣成分進行檢測。 內部零件設計見圖2。 內部結構設計見圖3。

圖2 內部零件設計

3.2 “dyson”消 毒應用APP 交互設計

GPS 定位系統(tǒng)自動實時追蹤家庭成員位置，分析所處場所的危險等級，并且與公開化的疫情信息進行比對后做出判斷，具體結果在首頁進行顯示，若單日分數(shù)低于60 分則需要注意自己的健康情況，并且在回家后及時對隨身物品進行消毒處理，若分數(shù)低于30 分則處于高危狀態(tài)，該APP 會自動提醒使用者進行相應檢查，若分數(shù)低于10 分則會自動與附近醫(yī)院取得聯(lián)系，保證使用者能夠得到及時的檢測和治療。 界面一還會顯示每日分數(shù)判斷依據(jù)和一周分數(shù)情況，見圖4（c）。

圖3 內部結構設計

通過智能檢測設備分別對家庭及公司的空氣質量進行詳細分析，分析結果顯示于界面二中，最終結果則匯總于界面一中方便查看，如圖4（d）。界面三則可以對該品牌的一系列產品進行操作，提升使用體驗，如圖4（e）。

圖4 交互界面

3.3 消毒系統(tǒng)優(yōu)化方案分析

該產品針對造型、功能、使用界面等方面與現(xiàn)有產品形成對比，并做出了一定程度優(yōu)化。 優(yōu)化部分見表9。

表9 優(yōu)化方案

4 結束語

本文運用AHP/QFD/AD 方法補充了QFD 方法的不足，精準確定設計需求，設計出一款家庭消毒產品系統(tǒng)。該系統(tǒng)提高了家庭的安全程度，增強了用戶的使用體驗，優(yōu)化了軟硬件之間的關聯(lián)性。 在易用性、實用性、審美性等方面均有一定程度的優(yōu)化。