基于KANO–AHP–QFD的水果物流周轉箱設計研究

呂中意，楊波，陳云

基于KANO–AHP–QFD的水果物流周轉箱設計研究

呂中意，楊波，陳云

（成都理工大學工程技術學院，四川 樂山 614000）

對水果物流周轉箱用戶需求進行梳理分析，將需求轉化為具體設計要素、質量特性，并據此完成該類產品創新設計。基于KANO模型，確定水果物流周轉箱在不同應用場景下的用戶需求，建立需求框架；應用層次分析法（AHP）對需求框架進行分析，建立包含權重的需求層次結構；基于質量功能配置理論（QFD），確立用戶需求與質量特性關系，建立QFD質量屋；以發散性創新、聚合性優化遞進方式進行水果物流周轉箱設計。建立了準確度和客觀性高的水果物流周轉箱用戶需求框架及QFD質量屋，完成了合理、易用的創新設計方案。對KANO、AHP、QFD方法的綜合應用，能更科學地挖掘用戶需求，發現產品需要改進的問題；基于綜合方法設計的水果物流周轉箱，能為該類產品創新提供新思路，為農業物流供應鏈優化提供最小單元新方案。

物流包裝；水果周轉箱；KANO；AHP；QFD；創新設計

我國水果種植位居全國農業種植第3位，2021年總產量近3億噸，連續多年穩居全球第一，成為農民收入的重要支柱[1]。伴隨水果種植業的區域化、規模化發展[2]，物流成本占比過高問題日益突出，超出20%的物流腐損率嚴重制約了水果產業發展。為促進產業發展，助力農村創收增收，優化水果物流供應鏈迫在眉睫，在對該問題的研究上，分類、包裝、運輸、存儲多方位協同創新策略成為共識，降本提效成為核心目標[3-5]。周轉箱是水果物流供應鏈中配送、存儲、流通等各環節下的最小單元，是水果物流設施多元協同創新的基礎載體，對降低水果腐損，提升物流效率影響較大。當前對水果物流周轉箱的設計研究主要集中在生態材料、智能技術研發與應用、箱體結構設計3個方面。在生態材料方面，不僅關注全新降解型材料的研發[6]，還關注材料的減量化[7]、單一化[8]、循環化[9]應用；在智能技術方面，不僅重視二維碼、RFID智能標簽、NFC標簽技術等的應用[10][11]，還重視信息可視化設計[12]、智能交互的交互共享與可持續化設計[13]；在箱體結構設計方面，水果物流周轉箱標準 化[14]、一體化設計[15]得到較多關注，但主要考慮機械作業需求和零售場景下的市場需求，缺乏基于水果自產地經運輸、存儲到銷售的全鏈條物流周轉包裝需求分析。箱體結構設計是生態材料、智能技術應用的基礎，較弱的箱體結構創新現狀一定程度上制約了該類產品的創新發展。本文基于KANO模型、層次分析法（AHP）、質量功能配置理論（QFD），結合實地調研，梳理分析不同應用場景下的周轉箱用戶需求，據此完成一款水果物流周轉箱設計，提升周轉箱的通用性、防護性和易用性。

1 水果物流周轉箱設計研究流程

用戶需求是水果物流周轉箱創新設計的基點和核心牽引力，散布于物流各環節下的用戶觸點中。將各項需求梳理、分析并映射為設計要素、質量特性是實現周轉箱優化設計的關鍵。隨著物流技術發展與管理理念提升，用戶對水果物流周轉箱的需求不再是簡單地分裝存儲功能，在多個應用場景如田間采摘、長途運輸、大規模倉儲、批發配送、零售展示等環節中，用戶對周轉箱結構提出了更高要求。基于此，本文對各環節的用戶需求及質量特性進行梳理，以此指導水果物流周轉箱創新設計，全文研究流程見圖1。

圖1 水果物流周轉箱設計研究流程

水果物流周轉箱設計研究主要分為2個階段，其一以層層遞進方式分析用戶需求，直至抵達可精準實施的由用戶需求及重要度、質量特性及目標、競品分析組成的質量屋（第1層為應用KANO模型確定水果物流周轉箱在各應用場景下的用戶需求；第2層為應用AHP對多元需求進行層次分析與權重確立；第3層為應用QFD分析多元需求下的設計要素與質量特性關系，明確質量特性目標，建立質量功能配置屋）。其二為依據質量功能配置屋，以發散性創新與聚合性優化組合的方式，結合李克特量表，完成周轉箱創新設計。

2 基于KANO的水果物流周轉箱關鍵需求調研

2.1 KANO模型

KANO模型是基于用戶對產品或服務滿意度的一種用戶需求挖掘方法，可為后續需求研究提供核心對象[16]。對需求進行研究分類是KANO模型的應用關鍵，5類需求分別是：基本需求M，為滿足需求的基本必備條件；期望需求O，為滿足需求的進階條件；興奮需求E，為超出用戶期望的魅力條件；無差異需求I，為不影響用戶滿意度的條件；逆向需求R，為形成負面影響的反向條件；其中M必不可少，O符合用戶期望，E提升產品魅力，是設計中要重點關注的要素，減少I可降低成本，避免R可降低負面體驗。水果物流周轉箱KANO模型分析的主要流程為：結合市場調研下的用戶需求，設計對每個需求進行正反選擇的KANO問卷并進行問卷發放與填寫；回收問卷并將正反選擇的頻數填入分類評價表；計算各條件Bi–Wi系數，繪制四分位圖，明確提高用戶滿意度的水果物流周轉箱設計切入點。

2.2 水果物流周轉箱需求調研

2.2.1 實地調研與用戶需求

水果物流周轉箱在水果供應鏈的上、中、下游均有使用，見表1。上游為農戶、合作社、水果種植基地等；中游為以多級批發為主的流通體系，其過程一般為水果經紀人大宗收購水果，并將其運輸至集中倉儲和批發市場，各級批發商分銷至零售端；下游為農貿市場、超市、水果店及臨時攤點等。本文對處于上游的成都蒲江水果種植基地、樂山井研水果種植基地、處于中游的成都沙西水果批發市場、樂山西南農產品批發市場，以及處于下游的多個超市、農貿市場、水果店和臨時攤點進行了實地考察、面談、問卷相結合的調查。

經對水果采摘、分揀、裝車、運輸、卸車、存儲、二次分裝、零售過程進行調研得到用戶需求詞匯庫，應用親和圖法對詞匯庫進行整理，為便于后續研究，將初步需求標序為1～12，見表2。

表1 水果物流周轉箱上、中、下游使用及調研簡況

Tab.1 Fruit logistics turnover box use brief and research in upper, middle and downstream

表2 用戶初步需求

Tab.2 Initial user requirements

2.2.2 KANO問卷調研

依據初步需求，以表3的5個量值進行KANO問卷設計，選取水果物流周轉箱各使用場景的典型用戶43人發放問卷（本次調研為征得用戶同意后當面發放回收問卷，有效回收率為100%）并將結果統計入分類評價表，以“標準規格”為例的分類評價，見表3。

2.2.3 Better–Worse系數計算及建立四分位圖

Better–Worse系數表示各需求的M、O、E、I、R選擇比例，包含“滿意系數B”與“不滿意系數W”兩部分，其中越趨向于1，則該需求的強化越有助于提高用戶滿意度；越趨向于–1，則不提供該需求越有利于阻止用戶滿意度下降或逆轉該需求有利于提升用戶滿意度。以“標準規格”為例：

表3 “標準規格”分類評價表

Tab.3 The classification evaluation form of "standard specification"

表4 12項初步用戶需求Better–Worse系數

Tab.4 12 preliminary user requirements better-worse coefficients

以上表中的B值為軸坐標參考，W值為軸坐標參考，分別以B、|W|中位值為參考，建立四分位見圖2。由圖2可得，初步用戶需求的3、8、11項為期望需求，7、9、10為興奮需求，6、12為無差異需求，1、2、4、5為基本需求。水果物流周轉箱設計需在滿足需求1、2、4、5的基礎上，優先提升需求3、8、11，其次提升需求7、9、10。

圖2 初步用戶需求四分位圖

3 基于AHP的用戶需求深入分析

3.1 層次分析法（AHP）

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是對因素進行重要度分析的方法。在KANO模型分析之后應用層次分析法，可進一步明確用戶需求的權重，彌補KANO模型缺乏對需求重要度和優先級有效判斷的短板，提高用戶需求分析的準確度和客觀性，為產品設計提供更精準的用戶需求層次結構[17]。水果物流周轉箱AHP分析的主要流程為：依據KANO初步用戶需求四分位圖建立需求層次分析結構；依據層次分析結構建立各子因素的兩兩判斷矩陣；在一致性檢驗通過基礎上計算需求權重，得到層次分析結構中準則層及指標層的準確重要度[18]。

3.2 水果物流周轉箱需求層次分析

依據初步用戶需求四分位圖，通過專家訪談建立水果物流周轉箱需求層次分析結構，見圖3，包含目標層（層次分析目標）、準則層（支撐目標的設計原則）及指標層（為達成目標需考慮的設計要素）。采用１～９標度法建立量化相鄰評價指標問卷（見表5），邀請專家進行兩兩比較打分并建立判斷矩陣，依據式（3）進行一致性檢驗。

設分類需求為修正值，若需求為基本需求（）時，則K=2；需求為興奮需求（）時，則K=0.5；需求為期望需求（）時，則K=1。為便于后續應用，需將修正后的需求權重進行歸一處理，得到最終用戶需求權重亦見表6。

圖3 水果物流周轉箱需求層次結構

依據表6的用戶需求權重，可得通用性權重為45.98%，防護性權重為26.54%，易用性權重為27.48%，并可推斷，運輸過程的損腐及相關運輸成本是影響水果物流周轉箱滿意度的關鍵所在，當前用戶對水果物流周轉箱的規范輕量規格、堆搬友好性及內裝物保護性最為關注。

表5 1～９標度法

Tab.5 1-9 scaling method

表6 需求權重分析

Tab.6 Requirements hierarchy analysis

4 基于QFD的水果物流周轉箱設計

4.1 質量功能配置（QFD）

質量功能配置（Quality Function Deployment，QFD）是將包含設計要素及權重等轉化為質量特性要素及關系的方法。在層次分析之后應用質量功能配置，可明確各設計要素與質量特性要素關系，為產品設計提供準確的技術支撐與約束指引，并為設計方案擇優優化提供評估要素[19]。水果物流周轉箱QFD分析的主要結果為質量功能配置屋，其組成為：用戶需求或設計要素及其重要度為左墻；質量特性或技術要求為天花板；質量特性或技術要求要素之間關聯分析為屋頂；質量特性或技術要求要素與用戶需求或設計要素關聯分析為房間；以現有市場最有競爭力的競品評估為右墻；以質量特性或技術攻關目標為地下室。

4.2 基于QFD的水果物流周轉箱設計

基于QFD的水果物流周轉箱設計共包含3個階段：建立質量功能配置屋，為設計提供技術支撐與指引；以突破思維局限、滿足核心要求和建立較寬設計選擇面為目標的發散性創新；以滿足深層次需求和結構、功能、加工約束，不斷完善發散性方案為目標的聚合性優化[20]。

4.2.1 建立質量功能配置屋

依據需求層次分析結果，如表6所示用戶需求及重要度為左墻，為便于競品評估計算，該重要度由值修正歸一后的最終層次分析權重乘100并四舍五入取整而得（見表6）；以國家標準查閱及專家訪談所得水果物流周轉箱質量特性為天花板，其中查閱的國家標準為GB/T 39907—2021[21]、GB/T 40065—2021[22]、BB/T 0043—2007[23]，專家訪談對象為某生鮮物流包裝企業質量監管負責人1人、某水果物流周轉箱生產企業廠長1人、某物流包裝租賃企業周轉箱事業部負責人1人；以天花板所列各要素之間的關聯分析為屋頂；以天花板所列各要素與左墻所列各需求關聯分析為房間（相關度采用表7所示的符號）；以競品評估結果為右墻，評估以左墻中的用戶需求為評價內容、以重要度值為評價標準滿分，邀請前文所述的43名水果物流周轉箱各使用場景的典型用戶及3位專家進行評價，其加權均值即為競品評估結果；以質量特性目標為地下室構建水果物流周轉箱質量屋，見圖4。

表7 相關度符號

Tab.7 Correlation analysis symbol

圖4 水果物流周轉箱質量功能配置屋

4.2.2 基于用戶需求的發散性創新

發散性創新以滿足質量功能配置屋左墻的用戶需求為核心，兼顧質量特性要求[24]。圖4所示質量功能配置屋左墻中重要度不低于均值10的用戶需求（分別為“標準規格、輕量箱體、易于堆疊、防腐透氣、易于搬運”）為發散性創新提供了設計切入點。在草案數量得到保證的基礎上，依據前文圖3所示的需求層次結構進行草案的初步篩選，從較開闊的視角思考設計切入點，避免受到既成概念和現有方案的影響而落入慣性通道。經過設計團隊篩選，以下草案I、II、III分別針對圖4質量功能配置屋中所分析的A、B、C 3類競品，在通用性、防護性、易用性上皆有較好創意，可納入聚合性優化方案清單。圖5所示草案I針對競品A，圖6所示草案II針對競品B，圖7所示草案III針對競品C。

圖5 發散性創新設計草案I

圖6 發散性創新設計草案II

圖7 發散性創新設計草案III

4.2.2 結合李克特量表評估的聚合性優化

邀請工業設計師生3人、某水果物流周轉箱生產企業廠長1人、用戶3人對上述草案I、II、III進行李克特5級量表評估，其評分標準見表8，評估指標為質量功能配置屋左墻中重要度不低于均值10的用戶需求，評估系數為各項需求重要度，以草案I為例，評估詳情見表9。草案I、II、III的評估得分分別為3.68、4.15、3.92，分別表示“介于滿意與一般之間”“介于非常滿意與滿意之間”“介于滿意與一般之間”，據此選擇草案II為聚合性優化對象。

表8 滿意度李克特量表評分標準

Tab.8 Likert satisfaction scale scoring criteria

對草案II進行7項質量特性李克特5級量表分析。結果顯示其在“造型尺寸”“體積重量”“平整防滑”3項特性上滿意度一般，需進行針對性優化；在“承載強度”“耐用防潮”“安全無毒”“使用壽命”4項特性上滿意度高。針對3項優化特性，草案II在以下層面進行改進：為將周轉箱直邊調整為燕尾榫式凹凸邊，增加聯箱卡件手柄并調整手柄至使用狀態下可承擔堆垛承壓要求，增加透氣孔，增加底部防滑方格，一方面強化聯箱的穩定性和易操作性，提升防滑、防損腐功能，另一方面減輕周轉箱重量，強化多箱堆垛的穩定性。為調整箱體尺寸，調整箱體厚度，優化箱體的規范性、承載強度和良好的空箱堆疊性。為明確了產品使用HDPE材料、不銹鋼管冷彎加工、塑料件注塑成型及色彩等，見圖8—11。

表9 草案I李克特5級量表評估詳情

Tab.9 Draft I Likert level 5 scale assessment details

圖8 優化方案

圖9 優化方案單層聯箱

圖10 優化方案多層聯箱堆垛

圖11 優化方案多層空箱堆疊

5 結語

本文面向水果物流周轉箱創新設計探究了KANO、AHP及QFD的結合應用，一方面有效探尋用戶需求并捕捉核心要素，提升了周轉箱創新設計的靶向性，另一方面，在用戶需求分析基礎上進行深入的設計要素與質量特性分析，提升了設計的效率和合理性。KANO模型的應用，對自產地經運輸、存儲到銷售的水果物流全環節用戶需求進行了初輪篩選；AHP法將專家判斷數據計算轉換為設計要素權重值，對用戶需求進行了定量分析，降低了主觀因素對用戶需求判斷的影響；QFD與發散性設計、聚合性優化的結合應用，有利于平衡創新設計中的方案擴展與優化收斂，符合設計工作規律；因此，本文所采用的組合方法雖面向水果物流周轉箱，仍可作為解決一般設計問題的思路，供其他產品研發參考。在未來研究中，可進一步與智慧型物流容器、冷鏈物流設施配合，不斷提升研究的深度與廣度，助力水果物流行業降本增效，助力農業發展。

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The Design of Fruit Logistics Turnover Box Based on KANO-AHP-QFD

LYU Zhong-yi, YANG Bo, CHEN Yun

(The Engineering & Technical College of Chengdu University of Technology, Sichuan Leshan 614000, China)

The paper aims to convert the demand into specific design elements and quality characteristics, and complete the innovative design of such products according to the study and analysis of users demand of fruit logistics turnover box. Based on KANO model, determine the user demand of fruit logistics turnover box in different scenarios and establish the demand framework. Apply the Analytic Hierarchy Process (AHP) to analyze the demand framework and establish the demand hierarchy structure with weight. Based on the Quality Function Deployment Theory (QFD), establish the relationship between user demand and quality characteristics, and the QFD House. Design the fruit logistics turnover box with divergent innovation and progressive optimization. The user requirement framework and QFD house for fruit logistics box with high accuracy and objectivity was established, and a reasonable and easy-to-use innovative design solution was completed.The comprehensive application of KANO, AHP and QFD methods can excavate users' demand more scientifically and find the problems that need to be improved. The fruit logistics turnover box designed by the integrated method can provide a new idea for the product innovation and a new scheme for the optimization of agricultural logistics supply chain.

logistics packaging; fruit turnover box; KANO; AHP; QFD; innovative design

TB482；TB472

A

1001-3563(2022)18-0095-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.18.013

2022–04–15

成都理工大學工程技術學院研究基金項目（C112019028）；成都市哲學社會科學重點研究基地項目（CCRC2022-1）；工業設計產業研究中心基金資助項目（GYSJ18-039）

呂中意（1984—），女，碩士，副教授，主要研究方向為用戶體驗與工業設計。）

責任編輯：陳作