基于用戶特征分類的產品設計優先級配置研究

楊梅，王怡妍，李雪瑞，侯幸剛

基于用戶特征分類的產品設計優先級配置研究

楊梅，王怡妍，李雪瑞，侯幸剛

（山東科技大學，山東 青島 266590）

為合理界定產品合用性需求偏好及其優先程度以針對性提高用戶產品合用性體驗，提出一種基于用戶特征分類的產品設計優先級配置方法。將Pearson相關系數融入有限理性假說模型中對用戶群體進行特征分類，根據Pearson相關系數篩選用戶需求與行為背離現象影響因素，并作為特征用戶的劃分依據。以層次分析法（AHP）為主，從產品屬性、符號要素和人機因素3個維度構建產品合用性評估分析系統，對產品特征要素進行量化分析，探求不同特征用戶對于產品設計要素的優先級，把控特征用戶在產品選擇及使用過程中表現出的需求走向，以此為據提升產品合用性體驗。以疫情期間女性防護用品為例，驗證了該方法的有效性，為女用防護服與其他產品的設計開發提供了產品設計優先級配置方法。

產品合用性；用戶特征；需求分析；層次分析法；優先級配置

近幾年，隨C2B（Customer to Business）商業模式的崛起，多品種小批量成為常態，“走量”時代的弊端日益顯現，客觀的兩性差異與固化的設計要素體系產生碰撞。在以男性為主的設計大環境及未受到足夠重視的性別差異化設計現狀[1]下，多數產品仍以男性需求為設計出發點、以男性生理特征為設計依據，女性被迫適應根據男性數據制定的標準，該標準下產出的工作裝備并不合用，破壞了女性與男性在設計方面的平等權和話語權[2-3]。因此，如何有效地進行產品設計要素配置[4]，成為產品合用性體驗優良與否的關鍵。而設計要素在產品設計中是需要取舍的，單一的設計需求和設計策略無法服務所有用戶[5]。在整體提高產品合用性的同時，可對目標用戶群體進行準確的特征定位和劃分，并針對其特點進行專項設計，以實現產品合用性的最優體驗。

1 研究框架

現有產品可用性設計大多基于理性用戶的理想需求進行配置。因受知覺偏倚影響，用戶常依據個人的主觀理性來判斷進行產品選擇。所選滿意解是相對個人的使用動機、用戶需求和心理反饋而言的利益最大化表現，其差異較大且極易受外部環境干擾，繼而在備選方案中重新選擇相對最優解。因此，大多數用戶都無法做到完全理性地去判斷產品。而有限理性假說[6]則介于完全與非完全理性間，在一定限制下兼具主觀與動態變化過程的有限理性。目前，有限理性假說也逐漸被應用于個人決策行為的研究中。如趙冬梅等[7]從有限理性消費者的角度研究消費需求行為，李健等[8]基于消費者的有限理性行為分析了C2B模式下消費者退貨決定。此外，萬濤等[9]還運用有限理性調節團隊策略關鍵參數，構建適度的過程沖突用以促進團隊協作。以此為指導劃定的特征類別在獲取表面具象需求信息的同時，可有效挖掘其隱含抽象需求信息。

分析產品合用性設計優先級是了解用戶需求、使用動機和提高產品合用性體驗的關鍵環節。近年來，層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）以定性與定量分析相結合的優勢被廣泛應用于產品造型設計[10-11]、機械結構設計[12-13]和其設計方案評價[14-15]等領域。文中根據用戶特征分類的結果，通過層次分析法構建評估分析系統，對不同類型的特征用戶對應的產品合用性設計優先級進行排序評定，進一步提高產品合用性體驗。

文中提出一種基于用戶特征分類的產品設計優先級研究方法，具體流程見圖1，運用有限理性假說對產品需求強度與產品選用行為進行量化分析，進而對用戶群體進行特征分類。引入AHP法構建產品合用性評估分析系統，計算不同類型的用戶對應的產品合用性設計優先級綜合權重，從而實現產品合用性需求定量化的優先級排序，以此作為提高特征用戶產品合用性體驗的指導。

圖1 基于用戶特征分類的產品設計優先級配置方法

2 基于有限理性假說的用戶特征分類方法

基于有限理性假說構建影響用戶有關合用性體驗的產品選擇行為的分析框架，引入Pearson相關系數進行量化分析，擇取顯著作用因素作為用戶特征分類方法依據。

2.1 基于有限理性假說構建的分析框架

用戶對產品的需求與選用是理性思考后的決策行為。受文化水平、信息采集和計算能力的約束，所表現出的需求強度和產品選用行為僅是結合內外部因素對外部環境的一個相對滿意解，易隨個人條件和外部環境而變。為此，采用資料調查、深度訪談、專家咨詢等調研方法，對產品不合用現象形成因子進行提取，基于限理性假說構建出分析框架（見圖2），探求用戶產品需求強度與產品選用行為的顯著影響因素。

2.2 用戶特征分類方法

基于上述分析框架構建并發放回收調查問卷，提取用戶主觀態度因子，采用Pearson相關系數對影響產品需求強度與產品選用行為的顯著因素進行量化分析，步驟如下。

圖2 分析框架

1）確定上述分析框架內各方面的基本因素及具體因素變量，將17個具體因素變量定義為自變量1～17。將產品的需求強度設為1和產品選用行為設為2。

2）將設計好的自變量和因變量代入以下理論模型計算Pearson相關系數見式（1），檢驗發生顯著作用的因素變量。

根據式（1），python3實現代碼見圖3。

3）結果對照Pearson相關系數（取值范圍為[–1,1]）的幾何學模型（見圖4），其絕對值越大，表示2個因素的正/負相關性越強，反之則相關度越弱。根據變量相關強度判定（見表1）擇取顯著作用因素對用戶群體進行特征分類。

圖3 Pearson相關系數算法（部分）

表1 變量相關強度判定

Tab.1 Judgment table of variable correlation strength

圖4 Pearson相關系數的幾何學模型

3 基于AHP法的產品設計優先級配置方法

3.1 產品的設計要素偏好

參考文獻綜述與專業人士的相關建議，將產品設計要素分為產品的屬性、產品風格和符號要素，以及產品的人機因素三方面。選定研究載體，結合問卷對不同特征類別用戶產品選用偏好進行主觀調查，目的在于探明目標用戶群體的產品合用性偏好是否存在特征差異，為后續研究奠定基礎。

3.2 產品合用性評估分析系統的構建

為解決產品中有關設計要素的復雜決策問題，建立一個多層次遞階結構式的產品合用性評估分析系統（見圖5），按用戶產品設計要素偏好的差異，將系統劃分為產品屬性、符號要素和人機因素3個主要指標及下屬9個次要指標。分別對不同特征用戶組進行評估分析，比較評估權重值得出不同組的產品設計要素優先級差異。

3.3 判斷矩陣比例標度定義

圖5 女性防護產品合用性評估分析系統

表2 九級標度法

Tab.2 Nine-level scaling method

3.4 層次單排序與一致性檢驗

層次單排序是指2層級指標之間的重要性權值排序，常用判斷矩陣獲取，使用時需滿足下列關系的特征值和特征向量：

對判斷矩陣質量做一致性檢查，各指標值應滿足：

考慮到復雜客觀事物對完全一致判斷矩陣構造的實際干擾，需要計算一致性指標RI，以此判定判斷矩陣能否適用于層次分析：

表3 修正因子取值表

Tab.3 Correction factor value table

3.5 產品合用性設計優先級權重計算

目標準則層權重向量計算如下：

計算得出各指標綜合權重，由此推出產品設計優先級綜合權重排序。

3.6 產品設計優先級配置

根據產品設計優先級綜合權重排序，合理選取綜合優先度高的設計要素進行改良與改進。該方法彌補了運用單一設計需求和設計策略服務所有用戶思維的局限性，真正實現產品的合用體驗。

4 實例研究

4.1 女性防護產品設計優先級排選

以女性防護用品為例，考慮到醫用防護服作為代表性防護產品在疫情期間的廣泛使用和迫切生產，擬選定醫用防護服作為研究載體，運用文中方法進行基于用戶特征分類的產品設計優先級配置，并驗證了該方法的有效性和可靠性。

基于圖2分析框架構建調查問卷，面向女性用戶發放問卷，并收集數據，調查對象涵蓋了一線的醫護人員、社區志愿者、運輸和后勤人員及家庭婦女等。為保障問卷內容效度[16]，在條目擬定過程中，多次邀請相關專業人員評改。總計發放問卷260份，有效回收問卷235份。

運行Python3中Pearson相關系數的設定代碼對問卷數據分析，結果見表4。

表4 問卷結果統計

Tab.4 Questionnaire result statistics

實證研究表明，一方面，由于女性用戶的經濟特征、知識特征強化，她們對自身權益保障的渴望更強，同時政策等制度要求嚴格，防疫觀念、權力意識等認知水平的逐步提升，她們也會表現出較高的擁有合用防護產品需求強度；另一方面是經濟特征、知識特征、防疫觀念等因素阻礙了女性用戶選用合用防護產品。順延上述影響女性用戶群體的用戶需求和使用動機的顯著作用因素（經濟特征、知識特征、價值特征、心理特征），按需求強度的不同將女性用戶分為a、b、c、d 4類（見圖6），探求不同類別的女性用戶對防護產品的敏感偏好，即女性用戶防護產品設計要素優先級，以提高產品合用性。

結合問卷對4組女性用戶產品選用偏好進行主觀調查，結果見圖7，得證女性用戶的在產品屬性、符號要素和人機因素三大指標方面的產品設計要素偏好差異較大，為后續研究女性用戶需求走向奠定基礎。

對照圖4構建判斷矩陣，采用SPSS對矩陣內各設計要素優先級綜合權重進行計算。以a類女性用戶的判斷矩陣建立為例，分別以女性用戶防護產品合用性體驗、產品屬性定義1、產品符號要素2、產品人機3為準則層構建判斷矩陣，結果見表5。可得，a類女性用戶更注重產品符號要素的合用性體驗，其中生理尺度、色彩要素和材質要素的用戶體驗優先級較高。

圖6 女性用戶特征分類

圖7 4類女性用戶組產品選用偏好差異

表5 判斷矩陣結果（a類用戶）

Tab.5 Judgment matrix and results (class a users)

基于公式（4）—（5）對所得矩陣進行一致性檢驗，檢驗合格的4類女性特征用戶矩陣綜合權重排序見表6，可知a、b、c類女性用戶均對生理尺度要素持高優先級；b、d類女性用戶對色彩要素持高優先級；材質要素的優先級權重穩定持平，4類女性用戶均對其持較高優先級。因此，對女性用戶而言，生理尺度與色彩要素對醫用防護服合用性體驗具有顯著影響。

針對以上所得高優先級設計要素（生理尺度、色彩要素和材質要素），對市面常見醫用防護服進行改進設計，2種醫用防護服的主要區別在于：所得產品在市面現有防護服的基礎上增加了人體重要尺寸線處伸縮打褶用以協調生理尺度要素，增加了女性色彩元素。分別對2種設計案例進行滿意度統計。

為保證測試結果數據的真實有效，此次調查問卷結合前文所得設計要素，采用7級Linket量表對用戶心理意象進行測試，見表7。其中，被測用戶依據評價維度中的設計要素對該設計案例圖片的描述打分，在對應分值處打勾，1分表示用戶偏向左側的設計方案，反之7分表示用戶認為右側設計方案更佳。總計發放問卷250份，有效回收問卷242份。

表6 4類女性特征用戶矩陣綜合權重排序

Tab.6 Matrix comprehensive weight ranking of four types of female feature users

表7 醫用防護服設計方案滿意度統計（示例）

Tab.7 Satisfaction statistics of medical protective clothing design scheme (example)

采用SPSS軟件統計問卷結果見圖8，在改善了醫療防護服生理尺度局限性和增加女性色彩后，方案二在a類和b類用戶中的產品滿意度得到明顯提高，c類用戶滿意度雖不明顯但也有提高，產品設計要素的調整對d類女性用戶沒有產生影響。研究結果表明不同類型的女性用戶對防護產品合用性體驗優化調整總體持認可態度。

圖8 4類女性用戶醫用防護服設計方案滿意度

Fig.8 Satisfaction of four types of female user medical protective clothing design schemes

4.2 女性防護產品設計優先級配置應用

該研究以女性合用防護產品的高需求度與低使用率的背離現象影響因素作為劃分依據，對目標女性用戶進行準確的特征定位和劃分。4類女性用戶產品選用偏好存在一定程度上的特征差異，見圖5。通過層次分析法驗證不同類型的女性用戶偏好差異與設計要素優先級差異，對防護產品合用性具有顯著影響。在此次研究中的女性用戶大多數都表現出對生理尺度、色彩要素、材質要素的高優先級，這也反映出高優先級設計要素會對女性產品合用性產生影響，見表4。針對以上要素對醫用防護服進行改進設計并進行滿意度調查，調查結果顯示均獲得4類女性用戶不同程度的認可，從側面印證了研究方法的可行性。

在產品設計中提高女性產品的可用性是需要取舍的，力求在一定程度上適合盡可能多用戶需求的“一鍋端”設計策略具有局限性。在綜合提高疫情背景下女性對性別差異化產品設計合用性需求為前提，結合以上高優先級設計要素可針對女性用戶特點進行專項改進。

1）a類女性用戶對工作質量及自身有較高的要求，防護用品合用性需求強度高，可著重對產品人機因素再調整；

2）b類女性各方面特征都處于中等水平，對生理尺度等產品人機因素有很大的訴求，防護用品合用性需求和a類用戶很相似；

3）c類女性用戶生活條件較好，家庭負擔偏重，防護用品合用性需求的優先級集中在產品功能展示的用戶界面；

4）d類女性用戶各個方面特征都處于弱勢，對防護產品的功能和使用訴求低，處于對防護產品的被動式接受，改進后的防護產品用戶界面等要素的復雜度與防護用品合用性存在負相關關系，需作特殊說明。

5 結語

為有效把控產品設計要素優先級對于產品合用性體驗提升之間的復雜關系，文中提出基于用戶特征分類的產品設計優先級配置方法，根據有限理性假說與Pearson相關系數建立分析框架，對目標用戶群體進行準確的特征定位和劃分。結合層次分析法構建產品合用性評估分析系統，針對不同特征用戶特點進行專項的產品合用性體驗設計。文中方法應用于醫用防護服設計，研究結果表明不同類型的女性用戶對防護產品設計要素優先級優化配置持認可態度，研究模式對于輔助設計人員把控產品合用性設計具有借鑒意義。該研究研究數據的深度與寬度存在一定的地域和范圍的局限性，有待進一步構建數據庫進行研究改進。

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Research on Priority Configuration of Product Design Based on User Characteristics Classification

YANG Mei，WANG Yi-yan，LI Xue-rui，HOU Xing-Gang

(Shandong University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266590, China)

In order to reasonably define the product compatibility demand preference and its priority to improve the user product compatibility experience in a targeted manner, a product design priority configuration method based on user characteristics classification is proposed.The Pearson correlation coefficient is integrated into the bounded rationality hypothesis model to classify the characteristics of the user group and screen the influencing factors of user demand and behavior deviation according to Pearson correlation coefficient, and used as the basis for characteristic users. The analysis of hierarchy process (AHP) is the main method, from the three dimensions of product attributes, symbolic elements and human-machine factor to construct a product suitability evaluation and analysis system, to quantitatively analyze product feature elements, to explore the priority of different feature users to product design elements, and to control the demand trends of feature users demonstrated in the product selection and use process, and use this as a basis to improve product compatibility experience.The effectiveness of this method is verified by the female protective articles during the epidemic period, which provides a product design priority configuration method for the design and development of female protective clothing and other products.

product compatibility; user characteristics; demand analysis; analytic hierarchy process; priority configuration

TB472

A

1001-3563(2022)12-0157-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.12.018

2022–01–27

山東省研究生導師指導能力提升項目(SDYY18082)；山東科技大學優秀教學團隊建設計劃資助(JXTD20170509)；2021年山東省研究生教育質量提升計劃(SDYAL20058)

楊梅（1973—），女，碩士，教授，主要研究方向為工業設計及其理論。

王怡妍（1997—），女，碩士生，主攻工業設計及其理論。

責任編輯：陳作