基于模糊KANO-SEM 模型的用戶需求識別方法研究

李樹，蔣鵬

（西南民族大學，成都 610041）

在如今競爭激烈的市場環境中，增強產品競爭力是企業能否繼續生存的關鍵，準確有效地滿足用戶需求是提升產品競爭力的有效手段[1]。然而在實際的產品設計過程中，用戶通常只會給設計師描述一個他們心中的“美好愿景”，對于設計師來說，這種簡單的依靠收集目標用戶的資料進行需求的提取顯然不能直接用于指導設計。那么在產品設計初期，如何精準識別出用戶需求，并指導設計師快速地設計出滿足用戶需求的高質量產品，成為提升產品競爭力的重要途徑之一[2]。許多學者也已經意識到，在產品的設計過程中，借助產品設計方法與理論能夠有效幫助設計人員對眾多用戶需求快速準確地做出分析與決策，模糊KANO 模型因其能有效區分用戶需求，并與用戶滿意度建立映射關系的特點，被廣泛應用于產品設計前期用戶需求分析研究中。例如，汪天雄等人[3]綜合運用模糊KANO 模型和文化研究理論，對文創產品設計中的用戶需求進行了有效挖掘，從而為文化創意產品的設計提供了很好的參考價值；陳香等人[4]借助模糊KANO 模型和TOPSIS 對用戶需求進行分析，并以智能割草機為例，完成了實例設計；席樂等人[5]利用模糊KANO 模型對用戶需求進行分析，從而確定用戶重點需求，指導游客服務機器人造型設計；劉宗明等人[6]從造型、功能和交互三個方面提取老年人家用陪護機器人用戶需求，利用模糊KANO 模型對提取的用戶進行分類，并進一步結合QFD 確定了用戶需求相對重要度，指導產品設計；劉大帥等人[7]融合模糊卡諾模型與熵權法等確定用戶需求綜合重要度，并以此指導產品設計；周琪等人[8]將模糊KANO 模型和FBS 相結合，應用于玩具產品設計中識別用戶需求，指導產品設計。以上研究均利用了不同的研究思維與框架，有效地對眾多用戶需求進行了分析與識別，為本文的研究提供了很好的借鑒價值。

然而，模糊KANO 模型是一種典型的定性分析[9-10]，僅展示了用戶滿意度與產品性能之間的映射關系，仍停留在定性分析的層面，不能很好地構建用戶需求與滿意度之間的定量關系[11]，而結構方程模型（Tructural Equation Model，SEM）作為一種多元回歸分析方法，能有效地同時分析各個需求類別以及各個用戶需求和用戶滿意度之間的定量關系，并且還具備一定的驗證性，很好地彌補了模糊KANO 模型的不足。此外，現有研究也未有將模糊KANO 模型和SEM 各自的優點相結合用于產品設計前期用戶需求分析研究中，基于此，本文提出了一種基于模糊KANO-SEM 模型的用戶需求識別方法。首先運用模糊KANO 模型將用戶的需求進行類別劃分，定義了用戶需求與滿意度之間的關系，有效地保證了將用戶的需求轉化為產品的設計要素。其次引入結構方程模型，進一步確定用戶需求優先級，從而提煉出用戶核心需求，使用量化分析的手段將用戶滿意度這一具有不確定性、難以量化的感性訴求轉換為具體功能需求，進而與產品設計建立對應關系，能夠更加快捷地確定產品的設計方向，提高設計效率和用戶滿意度。

1 研究框架與流程

以用戶需求為導向進行設計，是提高設計效率、增強產品競爭力以及提升用戶滿意度的有效途徑，然而在實際的設計過程中，設計師往往面對用戶多樣化和模糊性的眾多需求難以舍去，從而無法明確設計方向，造成設計效率低下，設計出的產品無法滿足用戶的切實需求。因此，本文通過構建一種模糊KANOSEM 模型，幫助設計師在眾多用戶需求中識別出用戶核心需求，從而明確設計方向。該模型主要包括用戶需求獲取、用戶需求分類、確定用戶需求優先級以及明確設計方向四個階段，模糊KANO-SEM 模型研究流程見圖1。

圖1 模糊KANO-SEM 模型研究流程Fig.1 Research flow of fuzzy KANO-SEM model

2 研究方法

2.1 模糊KANO 模型

KANO 模型見圖2，是由狩野紀昭教授于1984年提出的，將產品或服務質量要素分為5 類[12]，依次為必備需求、期望需求、興奮需求、無差異需求、反向需求。模糊KANO 模型相對于傳統KANO 模型最大的不同在于模糊KANO 模型問卷允許被試者根據自己的心理感受對每項需求在[0，1]之間任意賦值，最終和為1。同時為了對用戶需求進行更好地劃分，文中引入Matzler 等人[13]修正過的KANO 模型需求分類表，見表1，通過對收集的問卷表進行整理和分析，得出用戶需求類別。其中用戶必備需求、期望需求、興奮需求、無差異需求、反向需求、矛盾需求、分別用M、O、A、I、R、Q表示。

表1 KANO 模型需求分類Tab.1 KANO model requirement classification

圖2 KANO 模型Fig.2 KANO model

模糊KANO 模型確定用戶需求類別的步驟如下所示：

1）針對某一需求要素，如若具備該項需求的矩陣為X（0.4，0.5，0.1，0，0），如若不具備該項需求的矩陣為Y=（0，0，0，0.7，0.3），則生成的交互矩陣Z為：

2）將得到的矩陣Z對照表1 所示的KANO 模型需求分類表，得出該需求的隸屬度向量T為：

3）根據上一步所求的隸屬度向量可知，一些需求可能會被劃分為不同的類別，因此需要引入置信水平α（0≤α≤1）對關鍵需求進一步劃分。當給定α=0.4時，若隸屬度中某個向量值大于或等于0.4，則該需求屬于其對應的類別，對于向量T來說，當α=0.4 時，可知該需求屬于無差異需求。α的取值直接影響分類結果，取值過大，易造成信息缺失，取值過小，會導致數據交叉，在計算過程中α可通過采用比較分析方法確定[14]。

4）通過對每個用戶需求進行計算匯總，得出其在5 種類別屬性下各自出現的次數，次數最高所對應的類別屬性即為該需求的最終類別屬性。假如某關鍵需求在兩種及以上類別屬性下出現的次數相等，則按照必備需求>期望需求>興奮需求>無差異需求>逆向需求的優先級進行用戶需求類別的確定[15]。

2.2 結構方程模型

為進一步識別用戶核心需求，文中以用戶滿意度為出發點，引入結構方程模型，分析各項需求與用戶滿意度之間的關系，從而幫助設計師在產品設計初期確定用戶需求優先級，明確設計方向。結構方程模型（Tructural Equation Model, SEM）是由外國學者Swell Wright 和J?reskog 提出并不斷完善的，是一種基于路徑分析思想、綜合運用多種統計方法探索模型中各個變量之間的相關關系，并對構建的模型做出適當評價的一種實證研究方法，該方法廣泛應用于管理學、心理學、社會科學等領域[16]。在實際的運用過程中，結構方程模型通常將研究模型分為測量模型和結構模型兩個部分，可通過如下矩陣方程式來表示：

1）測量模型。

其中x和y指的是外生觀測變量和內生觀測變量，ξ和η指的是外生潛在變量和內生潛在變量，δ和ε是x和y的測量誤差。Λx是外生觀測變量x與外生潛在變量ξ的關系，Λy是內生觀測變量y與內生潛在變量η的關系。

2）結構模型。

其中，β是內生潛在變量之間的關系，Γ是外生潛在變量對內生潛在變量的影響，ζ是模型中未能被解釋的部分。結構方程模型分析步驟一般包括模型構建、模型擬合、模型評估、模型修正和模型運算得出結果[17-18]。

3 研究過程

3.1 構建用戶需求集

產品設計的最終目的就是要滿足用戶需求，同時在產品設計過程中一般也是以用戶需求為導向的。獲取真實需求最直接的途徑就是進行用戶訪談，訪談對象通常直接瞄準目標用戶群體，所獲取的需求往往也具有一定的代表性和精確性，因此本研究在構建用戶需求集階段，通過半結構化的方式對盲人進行深度訪談，以期盡可能多地挖掘用戶需求。為避免時間等客觀因素干擾訪談實驗的正常進行，在進行深度訪談前，提前與訪談對象預約好時間。整個訪談周期持續3 天，共訪談用戶32 名，其中男性14 名，女性18名，用戶年齡在22 歲至43 歲之間，職業包括按摩師、盲人學校的學生和教師，在整個訪談過程中鼓勵受訪者暢所欲言，盡可能全地獲取用戶需求。訪談結束后，成立研究小組對訪談所收集的資料進行整理，并以小組討論的方式提取收集資料中所包含的需求，最終整理出21 項需求，并以此構建用戶需求集，見圖3。

圖3 用戶需求集Fig.3 User requirements set

3.2 用戶需求篩選分類

在構建的需求集基礎上，依據模糊KANO 模型調查問卷表制作問卷，對用戶進行篩選與分類。此次調查共計發放100 分問卷，收回96 份，剔除3 份無效問卷，最終得到93 份有效問卷，真實回收率為93%，保證了問卷的可信度。進一步將回收的問卷進行整理，并按照模糊KANO 模型的分析步驟進行計算，然后將結果進行累加和排序，次數最高所對應的類別屬性即為該需求的最終類別屬性，用戶需求要素分類見表2。

表2 用戶需求要素分類Tab.2 Classification of user demand elements

3.3 確定用戶需求優先級

結構方程模型作為多元數據分析的重要工具，相較于傳統的回歸分析、因子分析、層次分析法等，具有能同時對多個因變量進行分析，以及能同時得出潛在變量與觀測變量、潛在變量與潛在變量之間的關系，此外還能評估整個模型的擬合程度，以及允許測量誤差等優勢，分析結果更加準確、合理和科學[19]，因此本研究在確定用戶需求優先級階段引入結構方程模型。根據模糊KANO 模型的分析結果，并根據結構方程模型構建方法，對各用戶需求進行相關定義，并構建導盲杖用戶需求結構方程模型。將必備需求、期望需求和興奮需求定義為外生潛在變量，并分別記作MQ、OQ和AQ，其各自所包含的需求定義為外生觀測變量，并依次記為MQ1-MQ7、OQ1-OQ4、AQ1-AQ4，將用戶對產品的滿意程度定義為內生潛在變量，記作US，內生觀測變量記為US1，構建結構方程模型。進一步制作問卷調查，收集研究數據，為接下來的分析提供數據支撐，此次調查共發放問卷220 份，回收有效問卷215 份，問卷數量符合Bentler等提出的要求[20]。緊接著對問卷進行整理，并進行信效度分析，信度分析統計結果見表3，效度分析統計結果見表4，擬合度分析結果見表5，模型運行結果見圖4。

圖4 模型運行結果Fig.4 Model running results

表3 信度分析統計結果Tab.3 Reliability analysis statistical results

表4 效度分析統計結果Tab.4 Statistic results of validity analysis

表3 和表4 的信效度分析表明，此次問卷所收集的數據具有較好的信度，問卷設計較為合理，從表5中可以看出，模型的整體適配較好。從模型運行的總體結果來看，期望需求對用戶滿意度的影響最大，路徑系數為0.64；其次是興奮需求，路徑系數為0.44；必備需求對用戶滿意度的影響最小，路徑系數為0.26，這也與模糊KANO 模型中表述的各需求類別對用戶滿意度的影響機制基本吻合，在一定程度上也驗證了分析結果的可靠性。

表5 擬合度分析結果Tab.5 Fitting analysis results

3.4 用戶核心需求識別

在實際的產品設計過程中，必備需求作為用戶對產品的基本要求，應當予以滿足，期望需求和興奮需求作為非必須滿足的設計要素，可綜合考慮設計資源、制造成本以及市場需求等實際情況，適當舍取。本文構建的用戶需求集，共包含21 項需求，利用模糊KANO 模型識別出了7 項必備需求、4 項期望需求和4 項興奮需求，進一步結合結構方程模型運行結果。在必備需求方面，各個觀測變量對必備需求的解釋程度均達到了0.8 以上，因此，對于必備需求中的7 項需求，在導盲杖的設計過程中，應當滿足用戶的這7 項需求；在期望需求方面，握把材質和緩沖性能對期望需求的解釋程度分別高達0.88 和0.87，而整體造型和調節功能設計要素不到0.7，因此，對于期望需求中的4 項需求，在導盲杖的設計過程中，應當著重滿足用戶對于握把材質和緩沖性能的需求；在興奮需求方面，導航功能對興奮需求的解釋程度達到了0.86，而其他3 項均不到0.8，因此，對于興奮需求中的4 項需求，在導盲杖的設計過程中，應當著重考慮用戶對于導航功能這一隱形需求，從而有效提升用戶滿意度。

4 設計實例

通過運用模糊KANO-SEM 模型對用戶需求進行系統地分析，最終從21 項需求中識別出10 項核心需求，依次為握把尺寸、緊急呼救、障礙物探測、收縮功能、警示功能、承重穩固性、耐磨防滑性、握把材質、緩沖性能和導航功能。進一步以10 項核心用戶需求為主要設計依據進行導盲杖的概念設計。

首先通過查閱相關人機工學資料，對人的持握姿勢以及尺寸進行分析[21]，了解到在進行握把的設計時，應盡可能加大手與握把的接觸面積，且握把的直徑為30～40 mm、把握區域的握把長度為100～125 mm為宜。因此，結合導盲杖這一具體產品，將握把主體輪廓設計為圓柱形，握把直徑為38 mm，且由握把中間逐漸向兩端微微收縮至32 mm，在保證握把尺寸符合人機工學的基礎上，提升產品的美感，握把總體長度為15 mm，把握區域長度為11 mm，由環保ABS材質制作而成。此外，當人體操作握把時，手腕處于順直狀態時能有效減少手腕處的壓力和拉伸[21]，因此在進行設計時，使握把與杖體形成一定的角度，盡可能地較少用戶在使用過程中手腕的壓力和拉伸。同時考慮到用戶與導盲杖的直接接觸部位一般位于握把處，因此在握把部分采用工業級硅膠材質進行包裹，工業級硅膠可模擬人體皮膚的感覺，使得用戶在使用導盲杖時就像有人在前方引導一樣，為其營造一種心理上的安全感，并對硅膠表面進行凹陷處理，增加握把的防滑性。運用紅外線探測技術，將障礙物探測模塊至于握把前端，當探測到前方有障礙物時，可及時提醒用戶，運用導航定位技術，配備導航模塊，將其置于握把內部，并配備藍牙耳機，儲存于握把后端，用戶可通過佩戴藍牙耳機，語音接收導航信息，引導其尋路。此外，在握把上前方設置一緊急呼救按鈕裝置，當遇到緊急情況時，用戶可按下此按鈕，尋求救助。整個杖桿部分由三段組成，并且參考相關人機數據，將總長設計為1300 cm，杖桿可收縮，方便攜帶與收納，材質采用鋁合金。因鋁合金具有良好的強度和剛度性能，且是輕金屬材料，能在保證導盲杖輕便的同時也具有一定的承重穩固性，在杖桿外表面涂抹一層熒光材料，當用戶在夜晚出行時，杖桿表面的熒光材料會形成發光效果，從而達到提醒行人以及車輛避讓等目的。在杖腳部分，采用汽車輪胎級橡塑材質制作而成，具有一定的防滑功能，同時由于橡塑材質自身具備的彈性，使其在與地面接觸時能起到一定的緩沖作用，讓用戶使用起來更加舒適。導盲杖設計效果見圖5，導盲杖設計細節展示見圖6，導盲杖使用見圖7。

圖5 導盲杖設計效果Fig.5 Design effect of guide rod

圖6 導盲杖設計細節展示Fig.6 Details of the design of the guide rod

圖7 導盲杖使用Fig.7 The use of guide rod

5 結語

設計的最終目的在于滿足用戶的需求，從而提升用戶的產品使用體驗感，提高用戶的生活質量。在實際的產品設計中，用戶對于自身的需求并不總是能清楚且準確地表達出來，時常帶有一定的模糊性和多樣性，且設計師在面對眾多的用戶需求時，常常面臨不知如何取舍的困境，為解決此類問題，筆者提出了一種模糊KANO-SEM 模型，對用戶需求進行篩選與分類，并進一步識別出核心需求，從而幫助設計師完成產品設計。文中以導盲杖設計為例，運用模糊KANO-SEM 模型，從21 項用戶需求中篩選出15 項，并進一步從15 項用戶需求中識別出10 項用戶需求，完成了導盲杖的設計，驗證了該方法具有一定的可操作性。該方法可為相關設計人員在用戶需求抉擇階段提供一定的參考與借鑒意義。