KANO需求驅動的公交設施人機交互設計

楊令 董石羽

關鍵詞：智慧公交設施 人機自然交互 KANO模型 數據挖掘 需求分析

引言

伴隨著5G與物聯網技術的逐漸成熟，我國的城市規劃以及發展將呈現多元化的態勢，由工業互聯網到城市物聯網的進程步伐已經逐漸蔓延開來。城市生態逐漸進入智慧化的“新常態”趨勢，文獻[1-2]中提到要從整體布局新型基礎設施，提高5G通信、物聯網等建設力度，智慧公交設施是在5G和萬物互聯等技術趨勢下對于城市公交設施系統的總稱，主要包括公交站臺范圍內的設施，區別于傳統的公交設施，智慧公交設施主要是指利用5G與物聯網等技術使站臺范圍內的各個子設施實現協同、自然、高效的人機交互。承擔著調節人機環境關系、提升城市居民生活質量的任務。本文主要探討傳統公交設施在智慧城市的時代趨勢下對于人機交互的可能性。

一、研究背景

（一）人機交互

人機交互先驅 Licklider [3]在19 6 0年提出人機共生（man -computer symbiosis）概念，提到人應該和計算機進行交互。人機交互從最初的命令行界面到圖形用戶界面，在一定程度上緩解了用戶的生理和認知負荷，但圖形用戶界面的局限性也很明顯，以電腦為例，圖形用戶界面還是擺脫不了桌面顯示、鼠標點擊、鍵盤輸入的模式。在此基礎上，人機交互發展到時下主流的多媒體交互界面，甚至有相關研究已經進入到人機自然交互界面（Human-machine naturalinteraction）的研究，主要包括用戶利用自然的、習慣性的方式，如手勢、動作、人眼識別、語音等方式進行交互，見圖1。

（二）人機自然交互研究現狀及其要素

目前，各位學術研究者對于人機自然交互的研究呈現多元化狀態，王瑞等人對智能汽車界面設計的人機自然交互進行了研究[4];嵇柔等人做了自然交互設計在智慧家庭中的應用研究[5]，文獻針對[6]歸納梳理了隱式人機交互在養老領域內運用現狀，目前研究來看，人機交互的特征主要分為顯性交互和隱性交互[7]，見圖2。通過對現有學者研究情況進行大致綜述，人機自然交互研究主要集中于車機系統、適老化產品、智能產品以及可穿戴設備，對于公交設施的人機交互相關研究較少，因此筆者旨在針對公交設施做人機自然交互設計方面的研究。

人機自然交互的要素是影響交互行為的特性、也是影響交互質量、決定交互方式的重要因素。諾曼在《情感設計》一書中提出，人的情感層次分為本能層、行為層、反思層[8]，每個層級對應不同的產品屬性，本能層級對應人的五種感官通道所能感知到的屬性，即形式、色彩、肌理等;行為層級主要對應人對產品所實施的交互動作以及產品的交互反饋，即功能性、實用性、易用性等;反思層級主要對應人對產品使用過后的整體感受，即結合自身經歷體驗以及認知水平對于產品的思考[9]。王瑞針對自然行為設計和情境感知設計兩方面要素進行智能音箱的設計優化[10]。賈樂賓等人將人機自然交互的設計要素歸納為反饋、優先級、用戶心理模型、臨界點、本能交互五個方面[11];譚征宇等人將聲音通感要素作為人機自然交互中重點內容[12]。筆者在此基礎之上，結合諾曼的三層次理論、現有研究成果以及當前人機交互的發展態勢，提煉出人機自然交互（HMNI）的三大設計要素，即情境感知、多通道交互、用戶習慣適應，分別對應本能、行為、反思層級，見圖3。

二、研究方法與流程

日本狩野紀昭博士于1984年提出KANO模型，用于反映服務質量與滿意度關系的分析模型，現被廣泛應用于用戶需求分析歸類與需求優先級排序[13]。卡諾模型對于需求屬性的劃分主要有五大類，分別是必備屬性（M）、期望屬性（O）、魅力屬性（A）、無差異性屬性（I）、反向屬性（R）。以下是對于五種需求屬性的解釋，見圖4。

對于本文的設計研究流程，首先確定研究的對象為智慧公交設施，根據網絡論壇、問卷調研、用戶訪談等方式采集用戶對于城市公交設施的顯性或隱性的需求，并將用戶需求的原始性描述進行需求翻譯，得到明確、簡潔的需求點。再依據筆者在前文提煉的人機自然交互設計三大要素作為劃分維度，利用卡片分類法歸納相似性需求。然后進行KANO模型問卷設計以及數據的回收與分析，對用戶需求進行屬性定位，得出用戶需求的優先級排序，最后針對重要性較高的需求從人機自然交互的角度進行設計優化，見圖5。

三、用戶需求分析

（一）定位人群及需求采集

本文以人機自然交互的理論為出發點，利用KANO模型進行需求屬性區分，主要針對城市公交站臺設施的人機交互現狀進行創新設計，考慮到站臺區域人員流動大，人群復雜（小孩、青少年、中年、老年等）等特點，需要考慮到無障礙設計，所以本文所針對用戶對象不限，語言交流能力正常;有體驗過城市公交站臺設施。為了得到真實的用戶需求，筆者通過實地訪談法、觀察法、網絡論壇評論等獲取用戶顯性和潛在的交互需求。對用戶初始性需求口頭描述進行需求轉化翻譯，使之成為簡潔的用戶需求。并通過卡片分類的方式從人機自然交互三要素將其分類，如表1。

（二）Kano問卷設計及分類

運用前一個階段中所獲取的用戶需求進行KANO問卷設計，每一個用戶需求當作一個功能點，問卷每個問題設置正反各一個，并設定滿意程度分別為很滿意、理應如此、無所謂、勉強接受、很不滿意，然后對用戶進行問卷調查。本次問卷調研總量共計120份，問卷回收后除去8份無效問卷，最后得到有效問卷112份，再將得到的問卷統計數據參照Kano評價模型（如表2），得到用戶需求與公交設施的質量特性關系。

首先參照Kano評價表對得到的數據進行整理，然后對個體需求屬性取最大值，以確定所屬的需求類型。產品質量特性由交互需求屬性統計中最高的量值決定[14]。文獻[15]提到了雙因素理論，強調個體可以對任何對象感到滿意或者不滿意兩種感情態度。所以依據該理論求得相對滿意度（SI）和相對不滿意度（DSI），計算公式如下：

上述需求屬性歸類結果為必備型、期望型、興奮型、無差異型四種屬性，無反向型屬性。上表中座椅的尺寸調整和安全輔助、站臺溫度感知氣溫調節、滅蚊需求、城市廣播、智慧應急廁所等為無差異性需求。無論提不提供該功能選項，用戶的滿意度不會受到影響，因此在本次研究中將該類屬性剔除。研究重點主要針對影響用戶滿意度較高的產品屬性，即針對必備屬性、興奮屬性、魅力屬性做進一步探討。

（三）Kano模型需求分析

針對上述的用戶需求屬性歸類，剔除反向需求屬性以及無差異需求屬性，對必備需求、興奮需求、期望需求進行滿意度系數絕對值分析，并進行需求的優先級排序。

1.必備屬性：必備屬性對應必要型用戶需求，若產品滿足該需求時，用戶滿意度處于不變的狀態，若不滿足該需求時，用戶會大幅降低其滿意度，通過歸類分析得到三類必備型需求（如表4）。按照相對不滿意的系數絕對值對比，垃圾分類處理的需求重要性程度最高。鑒于上述功能在實際的站臺中已經具備且趨于成熟穩定，因此該類需求在設計的過程中必須滿足和不斷優化。

2.魅力屬性：魅力屬性對應魅力型用戶需求，是設計開發和產品迭代的重要依憑。若產品滿足該需求時，用戶滿意度明顯增加，若不滿足該需求時，用戶滿意度不會發生變化。通過歸類分析得到七類魅力型需求（如表5）。按照相對滿意的系數值對比，臨時充電的需求重要性程度最高，鑒于上述功能在實際的站臺中基本沒有被滿足或者部分出于試驗期，在產品逐漸趨于同質化的時代，設計開發的過程中應該重點關注此類需求，以期在市場競爭中占據優勢。

3.期望屬性：期望屬性對應期望型用戶需求，若產品滿足該需求時，用戶滿意度明顯增加，若不滿足該需求時，用戶會急劇降低滿意度，通過歸類分析得到五類期望型需求（如表6），其中臨時辦公和飲食和城市觀景打卡功能的相對滿意度系數值較高，現有實際案例中很少有將其功能整合到站臺中去，因此在設計中要滿足這兩類需求，從而提升用戶體驗。對于其他的需求在現有案例中已經具備，需繼續予以滿足。

四、設計策略及其案例

依據上述的KANO需求歸類，得到用戶對于公交站臺設施的交互需求中的必備需求、期望需求以及興奮需求，通過分析 發現，用戶的三類需求排名最高的需求屬性共同歸屬于用戶習慣性適應要素（如表7），而多通道人機交互和情境感知要素則次之，因此本次設計研究主要圍繞這三個維度進行展開。

（一）用戶習慣適應性設計

通過研究可得，對站臺范圍內用戶習慣性行為的滿足能夠極大提高用戶的交互體驗滿意度，依照三類設計要素對各個需求點進行分析，考慮到現有公交站臺已具有垃圾分類處理、販賣系統等功能且相對成熟，所以本次設計方案在保證該類需求的同時，主要針對用戶滿意度較高且現階段缺乏的臨時辦公和飲食、城市觀景打卡、臨時充電、母嬰和女性隱私等需求做設計研究。

1.臨時辦公平臺。研究過程中發現用戶在站臺范圍內有快捷就餐與臨時辦公的需求，且對于用戶滿意度提升影響較大，所以在站臺的側墻上增加可折疊的平臺供用戶臨時辦公和飲食需要。

2.城市觀景打卡。通過對于用戶行為的觀察結合當下用戶的社交習慣，發現用戶喜歡在城市典型場景下進行打卡以及與城市合影的行為，所以在站臺的結構設計上采用雙層式，二層可供用戶做觀景打卡之需。

3.附加充電方式。在調研過程中發現用戶習慣坐在座椅上和倚靠在站臺的立面上玩智能設備，因此將充電接口附加在座椅座面和立面以及站臺的立面上，能較好地適應用戶的行為方式。

4.關懷性的空間設計。由于在乘客群體中帶嬰兒的媽媽和女性乘客普遍存在，出于母嬰哺育的隱私性和女性的生理特點考慮，在整個公交站臺中搭建一個母嬰室，方便女性用戶的不時之需。具體細節見圖6。

（二）情境感知設計

通過上述的需求分析可得，對于環境感知可調節式站臺頂棚、城市文脈元素、座椅的尺寸調整和安全輔助等需求對于提升用戶滿意度有較大的影響，考慮到目前公交站臺的實際案例中對于城市文脈、安全圍護和乘車引導的設計較為成熟，所以本次設計主要考慮設備的主動感知與隱性交互部分。對于站臺的頂棚，在設計中通過嵌入溫度傳感器和程序代碼驅動，當感知到雨雪和爆嗮天氣信號時，站臺頂棚可以主動擴展覆蓋面積，給乘客提供良好的庇護，見圖7。

（三）多通道人機交互設計

掃碼拍照、互動投影、站牌的多媒體交互性、一鍵報警、智能監控等交互需求的滿足能夠明顯提升用戶的交互體驗滿意度。一鍵報警、智能監控、站牌的交互性等功能在當前的公交站臺中已經存在，應該繼續滿足。所以本次設計主要考慮掃碼拍照、互動投影等需求。

1.掃碼拍照。通過用戶研究可知用戶在景點打卡以及與城市合影時，群體性居多，經常會出現他人幫拍的情況，因此通過掃碼拍照的功能，用戶通過手機掃碼就能用手機App調動燈桿上的可旋轉攝像頭，從而進行多角度的他拍模式。

2.互動投影。考慮到站臺范圍內的兒童隨機移動的特點，而站臺環境的流動性較大，容易出現兒童走丟的現象，所以設計從視覺注意力的角度，通過互動投影設備投射小朋友熟悉的IP形象動畫以及短片來吸引其注意力，從而在一定程度上緩解兒童走失的現象。具體細節展示見圖8。

通過對于以上三個要素的深入探究，在實際的設計研究過程中結合用戶的行為、習慣、生活方式以及技術發展水平、人機交互發展趨勢，對當下城市公交設施在功能、形式、體驗上進行了一定程度的探究。最終提出了城市公交站臺設施人機交互系統設計方案，見圖9。

結語

本文基于諾曼的情感三層次需求和現有學者對于人機交互的研究現狀提煉出產品人機自然交互設計的三大要素：情境感知、多通道人機交互、用戶習慣性適應。通過論壇獲取、用戶訪談、問卷、觀察法等方法獲取用戶需求，將需求進行分類，運用KANO模型對需求進行屬性劃分和優先級排序，將影響滿意度較高的需求點映射到公交站臺的功能點上，從三要素角度進行方案設計，以期為后續的城市智慧公交設施設計做階段性的嘗試，本文為工業設計和產品設計專業的同學提供一種用戶需求提煉的研究思路，對于產品迭代和產品創新具有一定有借鑒意義，由于本次研究由于調研對象大多數局限于同一地區，用戶的正反滿意度問卷測量感覺存在一定的主觀性，以及基金項目經費、人力等方面的因素，研究的樣本數量存在一定的不足，后續研究將進一步跟進技術研究趨勢以及調研樣本的覆蓋率。