基于KANO 與TRIZ 的二孩家庭多功能兒童床設計研究

朱云峰

（南京工業職業技術大學，南京 210023）

根據國家衛健委發布的年度統計公報，結合國家統計局的抽樣調查數據可知，我國自2006 年以來，二孩出生人口已超0.8 億人，尤其在全面二孩政策實施后的近五年，每年新增二孩家庭約800 萬戶[1]，綜合數據來看，二孩家庭已占到14 歲以下兒童家庭總數的約48%，并迅速成長為當前中國社會的一種主體家庭結構。兒童床作為二孩家庭必不可少的家具類型，在開發定位中難以兼顧多元復雜的用戶需求，在結構創新中缺少科學有效的方向指導，市場產品普遍存在功能設計不佳、使用周期局限等問題[2]。本文提出融合運用KANO 與TRIZ 的多功能兒童床設計方法，采用KANO 模型發掘和統籌用戶需求，結合TRIZ理論科學指導設計實踐，為二孩家庭多功能家具的創新設計提供解決思路。

1 二孩家庭兒童床市場現狀分析

1.1 雙層床需求占比增大

由于城市住房空間緊張，越來越多的二孩家庭將雙層床列為首選。依據貝殼研究院發布的《2020 二胎家庭居住需求調查報告》顯示，目前住房可以滿足居住需要的二孩家庭僅占25%，尤其是生活在“一線”和“新一線”城市的家庭，多數居住的都是小戶型，面對升級換房的高昂成本，66.5%的二孩家庭暫無明確換房意愿。對于居住二居室的二孩家庭，兩個小孩勢必要合住一間臥室；而擁有三居室的二孩家庭，很多要留出一間臥室給照顧小孩的老人或者保姆居住，導致兩個小孩依然只能合住一間臥室。現代城市戶型的臥室面積普遍偏小，根本無法擺開兩張床鋪，因此，二孩家庭熱衷于雙層床既是一種無奈，也是一種必然。

1.2 兒童床外形參數欠規范

我國兒童家具在外形設計上普遍缺乏對安全防護的重視[3]。依據2009 年頒布的雙層床國家標準《家用雙層床（第1 部分）安全要求》（下文簡稱《要求》），以及2012 年出臺的兒童家具強制性國標《兒童家具通用技術條件》，雙層床上鋪安全欄板的頂邊，距床面距離不應小于300 mm，距被褥上表距離不應小于200 mm，但市場上部分兒童床護欄高度明顯低于國家標準；有些兒童床選配了厚床墊，抵消了防護欄的高度而失去保護功能（見圖1）。按照《要求》，兒童床防護欄的凈空間隙必須在60～75 mm，但市場上部分防護欄間隙寬度明顯超過了國標規定的尺寸（見圖2）。此外，市場上很多兒童雙層床的上下樓梯踏板過細（見圖3），很容易造成兒童上下樓梯時踩滑摔傷。

圖1 防護欄高度不符合國標Fig.1 The height of protective fence does not meet the national standard requirements

圖2 防護欄凈空間隙不符合國標Fig.2 Fence clearance does not meet the national standard requirements

圖3 兒童床樓梯腳踏板過細Fig.3 Children's bed stair pedal too thin

1.3 兒童床功能設計不完善

兒童床功能不完善主要體現在兩個方面：

1）不具備可成長功能，即現有二孩家庭的兒童床使用周期普遍偏短，無法滿足兒童成長不同階段的使用需要[4]，主要體現在兒童床的外形尺度不可調節、兒童床的使用功能無法延展，以及對不同的空間無法適應等，因此不能伴隨家庭中的兩個孩子一同成長。

2）附加功能不科學，有些如儲物空間、防護欄等實用功能缺失，有些又添加了用戶不需要的功能，產生了累贅。

2 KANO 與TRIZ 簡介

2.1 KANO 簡介

KANO 模型是由日本學者狩野紀昭（Noriaki Kano）發明的針對用戶需求進行分類篩選的分析工具，能明晰地掌握顧客需求，準確地調整研發方向，有效地保障產品定位的成功[5]。

通過KANO 模型，可以將分析結果分成5 種需求屬性（見圖4），分別為必備屬性（M）、期望屬性（O）、魅力屬性（A）、無差異屬性（I）以及反向屬性（R）。其中必備屬性指產品的基本型需求，具有該屬性的產品并不能顯著提升用戶的滿意度，但該屬性一旦缺失，用戶滿意度會呈指數級下滑；期望屬性又稱“一維屬性”，產品若具備該屬性，會使用戶滿意度呈線性上升，反之則會使滿意度線性下降；魅力屬性通常是指超出用戶預期的產品需求，當產品不具備該屬性時，用戶并不在意，如果增添了該屬性，則會讓用戶的滿意度呈指數級躍升；無差異屬性指不論產品是否具備該屬性，用戶完全不在意；反向屬性是指用戶根本不需要的屬性，只有當產品取消該屬性時才能讓用戶滿意。

圖4 需求屬性與用戶滿意度關系圖Fig.4 Relationship between requirement attributes and user satisfaction

2.2 TRIZ 簡介

TRIZ 即發明問題解決理論，是由科學家根里奇·阿奇舒勒（Genrich S. Altshuller）帶領團隊創建出的一套專門用于解決技術問題、實現發明創新的方法理論體系[6]，可以幫助設計人員突破思維瓶頸，用創新模式解決產品設計中的難題，縮短創新時間，提高設計效率。

在TRIZ 所有發明工具中，最核心、最高效的就是阿奇舒勒矛盾矩陣和40 條發明原理[7-9]。該理論首先將設計指標抽象成具有典型代表性的39 個通用工程參數，每當設計遇到技術難題時，都可以提煉轉化為一組以上的參數矛盾，即一個參數在設計優化的同時，就會引起另一個參數惡化，比對矛盾矩陣可以獲得對應的發明原理，進而按照原理給出的方向進行推敲嘗試，落地為具體的解決方案，通過解決參數矛盾突破技術難題[10-12]。

2.3 KANO 與TRIZ 的融合應用

實踐證明，KANO 模型能夠有效實現產品開發的目標指向，但不能解決設計中如何做的問題；而TRIZ理論能高效指引設計的實現途徑，但不能解決產品定位的問題，基于此，學界近年來開始轉入對兩者的融合研究，陳國強等[13]依據KANO 模型預測了智能手表的需求方向，使用TRIZ 理論的“技術系統進化模式”指導產品概念的產生，由于其沒有使用TRIZ 理論最核心的發明原理，所以研究成果局限于方向預測，無法解決具體的技術瓶頸；劉宗明等[14]將KANO與TRIZ 融合應用于兒童家具的設計研究，運用TRIZ理論的發明原理成功推導了一款兒童桌方案，該研究方法有一定的借鑒意義，但其實踐對象的功能和結構較為簡單。

相比之下，二孩家庭中的多功能兒童家具，其產品定位既要兼顧家里兩個小孩的個體差異，又要考慮不同家庭的多樣需求，設計中技術難題的復雜程度超過了一般兒童家具，建立“目標指向-設計實現”的KANO 與TRIZ 的融合應用模式，將有助于保障產品的創新設計得以成功實現。

3 基于KANO 模型的多功能兒童床需求分析

3.1 KANO 問卷設計

通過在線調研、用戶訪談等形式，收集初始的20 余條兒童床用戶需求，根據出現頻次結合專家研討結果整理篩選出10 條主要的需求指標，進而設計KANO 問卷。由于KANO 數據采集用的是滿意度二維模式[15]，因此同一個需求指標要從正向和反向兩個維度設置一組滿意度問題（見表1）。

表1 KANO 調查問卷題目樣式Tab.1 Sample of KANO questionnaire questions

本次共組織了兩組調研隊伍，分赴南京、無錫兩地，選定大型商場兒童游樂區、家具城兒童家具區、肯德基餐廳以及放學時間段的幼兒園校門四類場所，針對二孩家長以及未來準備生二孩的家長進行訪談，發放問卷64 份，由于所有問卷是在調研人員說明題意和當面交流下完成的，所以問卷收回率和有效率均為100%，同時避免了問卷中可疑屬性（Q）數據即兩個完全相左答案的出現。

3.2 KANO 模型的建構

本次KANO 模型采用SPSSAU（Statistical Product and Service Software Automatically）數據科學分析平臺進行建構，首先根據每組問題正向和反向的答案，按照“不喜歡”至“喜歡”分5 檔，對應數字1—5 進行標注，整理成數據表格后上傳SPSSAU 平臺，平臺自動按照KANO 模型評價矩陣表（見表2）對應的屬性對答案進行歸類，統計每個需求指標各個屬性的比重，按占比最高的一項來定義該指標的需求屬性。

表2 KANO 模型評價矩陣表Tab.2 KANO model evaluation matrix

此外，SPSSAU 平臺根據上傳的數據自動計算Better 系數和Worse 系數，計算公式如下：

Better 系數=（A+O）/（A+O+M+I）

Worse 系數=–1*（O+M）/（A+O+M+I）

其中Better 系數介于0～1，用于表達需求屬性的滿意影響力，數值越大表示敏感性越大，優先級越高；Worse 系數介于–1～0，用于表達需求屬性的不滿意影響力，數值越小表示敏感性越大，優先級越高。SPSSAU 平臺將各需求指標的Better 系數與Worse 系數的絕對值，分別對應縱坐標與橫坐標進行散點分布，計算生成Better-Worse 系數圖，按第一象限至第四象限的順序依次為期望屬性、魅力屬性、無差異屬性和必備屬性，按照KANO 模型需求屬性的排序原則為：必備屬性>期望屬性>魅力屬性>無差異屬性。

3.3 KANO 模型的結果分析

根據SPSSAU 平臺生成的數據分析報告（見表3），在本次兒童床篩選的最終指標中，歸屬于必備屬性的是使用鋼木結合材料和增添床底儲物空間。對于產品材質，家長們認為市場上一些實木雙層床過于笨重，使用一段時間后框架容易扭動，而金屬雙層床給人感覺單調又冰冷，所以最合適的還是以鋼材作框架主體，再配以實木作床頭板等。對于床底儲物空間的需求，普遍反映出當下二孩家庭儲物空間的緊缺。

表3 KANO 模型分析結果匯總Tab.3 Summary of KANO model analysis results

歸屬于期望屬性的是設置擱物板，在問卷調研中，多數家長反映自己小孩日常雜物和小玩具太多，如果床邊能多些擱物空間顯然更好，倘若放些書籍能隨手拿到，有助于從小培養閱讀習慣，同時也有家長指出擱物板設置的位置不能讓小孩起身時磕碰到。

歸屬于魅力屬性的需求有三條，期望值由高到低分別是單床和雙層床切換、設置可翻折的防護圍欄以及床面高度可調。結合數據采集時的訪談可見，家長們對兒童床能實現單床和雙層床的切換功能很感興趣，如今普遍的做法是生完第一個小孩后先買張單床，等小孩大些并且經濟條件好些，再合計生第二胎，等二孩出生后發現家里空間不夠用，只好買張雙層床替換，把之前的單床再處理掉，這樣一來既折騰又浪費。對于可翻折的防護欄，不少家長反映小孩睡覺時喜歡身子亂翻，擔心他會滾落床下，為了安全起見會從網上買一個防護圍欄安裝在床邊，這樣心里踏實，如果買的兒童床能自帶可翻折防護欄就更好了，等小孩長大些再拆掉。對于床面高度可調，有些家長覺得孩子幼小時，床面矮一些會更合適，等小孩長大些，床面再升高。根據魅力屬性的特性，倘若這幾項功能開發出來，一定會讓用戶更為驚喜。

此外，本次KANO 模型分析中，有幾項數據呈現出無差異屬性，分別是半封閉帷帳、卡通圖案、滑梯游戲功能以及臺階式儲物空間。部分家長認為家里兩個小孩應該有自己的私人空間，如果不能每人擁有一個兒童房，就在兒童床上增添半封閉帷帳，但實際分析結果顯示，多數家長還是認為兒童床敞開通透性好，不然家里空間更壓抑，不利于兒童心理健康。對于卡通圖案，家長們反映的情況比較復雜，一方面家里兩個小孩的性別和年齡不同，喜歡的卡通元素沒法統一；另一方面小孩喜歡的卡通圖案也一直在變化，有些時髦的卡通人物過兩年就淘汰掉了，但兒童床卻要伴隨小孩一同成長，等孩子大些就覺得這個圖案幼稚不喜歡了，因此從數據結果可見，家長并不在意兒童床是否具有卡通圖案。對于滑梯等游戲功能，有些家長喜歡，有些家長則認為不妥，會擔心兩個小孩玩鬧時的安全性，這些游戲功能還會占據家里的寶貴空間。臺階式儲物空間，是當前市場流行的雙層床標配，踩著臺階上下床對小孩來說更為安全，同時臺階下部的儲物空間較大，但模型結論卻相反，在訪談中，部分家長認為臺階雖然安全，但太占空間，家里兒童房實在擺不開，還是希望利用其他的儲物空間。

結合SPSSAU 平臺生成的Better-Worse 系數圖（見圖5）可見，歸入第一象限的是設置擱物板，應優先滿足；歸入第二象限的是單床和雙層床切換、設置可翻折的防護圍欄以及床面高度可調，此三個功能在開發中也應優先滿足；歸入第三象限的卡通圖案、滑梯游戲功能、臺階式儲物空間以及半封閉帷帳等，本次設計將不再考慮；歸入第四象限的是鋼木結合材料和床底儲物空間，在本次設計中是必須要實現的產品屬性。

圖5 Better-Worse 系數圖Fig.5 Better-Worse coefficient diagram

4 基于TRIZ 理論的多功能兒童床創新設計

4.1 兒童床設計定位

本次為二孩家庭設計的多功能兒童床，適用人群定位于3～16 歲的兒童，按前期KANO 模型分析結果，主體結構采用鋼架，保障床體堅固耐用，在前后床頭板等部位加以實木材質，給使用者帶來天然親和的感覺；床底需增添儲物空間，并利用床體其余空間設置擱物板；依據魅力屬性的分析結果，進行相應的多功能設計，即本產品在二孩家庭第一胎出生時，可以作為單張兒童床使用，當第二胎出生后可以切換成雙層床模式，避免之前購買的單床淘汰浪費，并且在床沿要有防護圍欄，床面的高度要能夠調整。

4.2 兒童床結構設計

本次兒童床設計的多功能需求，屬于市場未見的創新結構，在常規方法無法解決的環節需要結合TRIZ 理論進行指導。首先，全面梳理兒童床技術系統的各個組成元素，對產生困擾的部分劃出“最小問題區域”，縮小零件范圍來聚焦問題，將產生沖突的部分歸納成對應的優化和惡化參數，進而查找阿奇舒勒矛盾矩陣來尋找合適的發明原理。

根據本次確立的設計指標，兒童床要能夠從單床模式切換成雙層床模式，這就意味著兒童床要具備多用性的優化參數，這與普通兒童床固定不變的外形是相抵觸的，依據“適應性及多用性”與“形狀”這組矛盾參數，查詢阿奇舒勒矛盾矩陣，得出M35-12=[15，37，1，8]。其中可運用的發明原理是1 號分割原則和15 號動態化原則（見表4），即將整體拆分成多個部件按不同功能需要進行狀態切換，這正是模塊化組合家具的設計模式[16]，具體可行的方案為：將雙層床拆分成相對獨立的兩個模塊，即可使用單個床體模塊，也可將兩個模塊上下組合成雙層床使用，依據不同的功能需要進行動態調整。

根據本次多功能床的設計要求，需要在床沿增加防護欄，若兒童床要實現模塊化組合變成雙層床，則位于下層的床鋪必須要有一個裝置能夠抬高并支撐上層床鋪的床腳，還要有一個梯子連接上層床鋪，從本質上增加了“裝置的復雜性”，此時下層床鋪的防護欄正好多余，即部件處于“有害因素”，按照“裝置的復雜性”和“物體產生的有害因素”這組矛盾參數，查詢阿奇舒勒矛盾矩陣，得出M36-31=[19，1]，可綜合運用19 號周期性作用和1 號分割原則（見表4），分割指的是將防護欄與床沿分解開來，然后進行可活動連接；周期性作用即根據需要在每個狀態下進行位置調整，結合到項目中進行推導，可行方案是指在床兩沿各設計兩個翻轉框架，通過轉動來切換功能，橫躺時當作防護欄，立起時變成梯子支撐上鋪。

表4 結構設計中的技術沖突與矛盾矩陣Tab.4 Technology conflict and contradiction matrix in structural design

在本研究中，床面高度可調是一個魅力屬性需求，由于床面板通常不變，能調的就是床腳，但此處的床腳兼有支撐上下鋪功能，如果直接更換，會影響上層床鋪與下層床鋪的連接，在盡可能不更換零件的情況下要實現床腳高度變化，即“靜止物體的長度”與“形狀”產生了沖突，查詢阿奇舒勒矛盾矩陣，得出M4-12=[13，14，15，7]，運用13 號相反作用和15號動態化原則（見表4）進行推導，所謂反作用，指的是讓物體原有靜止部分可動，讓位置發生顛倒，結合對應位置來分析，可行方法是指把靜止的床腳設計成可翻折的，并在兩個方向上長度不一，使之通過90°翻轉實現高低床腳切換。

最終多功能兒童床結構設計方案見圖6—7。

圖6 多功能兒童床模塊組合Fig.6 Modular combination of multifunctional children's bed

圖7 床面高度調整Fig.7 The bed height can be adjusted

按照KANO 模型的結論，本次設計還要增加床底儲物空間并設置擱物板，解決辦法是按照床底空間尺寸設計一個帶滑輪的兩屜柜，用于收納兒童衣物、玩具以及備用床品等，不用時也可移走（見圖8）。此外再設計一些規格多樣且可拆卸的置物架，根據用戶喜好可以靈活調節位置，掛在床尾或側面的橫桿上（見圖9）。

圖8 床底抽屜柜Fig.8 Drawer cabinet under the bed

圖9 可拆卸擱物板Fig.9 Removable shelf

4.3 兒童床尺寸設計

本次設計的多功能兒童床使用2 000 mm*900 mm規格的椰棕床墊，床面金屬框架規格為2 020 mm*960 mm。依據多功能設計要求，床沿的翻轉框架橫躺時起防護作用，對照雙層床國標《要求》，防護欄頂邊到床面距離不應小于300 mm；此外，翻轉框立起時需要作樓梯使用，按照國標《要求》，雙層床梯子腳踏板寬度不應小于300 mm，基于以上要求，本次翻轉框架設計寬度為350 mm，其間的腳踏板寬300mm，由于采用60 mm 厚的薄床墊，保障了防護欄橫躺時頂邊到被褥上表距離大于200 mm，達到國標要求。同時，當翻轉框架作樓梯時，國標規定兩踏板間距應在250 mm±50 mm，這就與防護柵欄開口間隙60～75 mm 的國標要求相抵了，考慮到雙層床在室內基本都是貼墻擺放，因此本次采用非對稱原則，對于床沿兩側的翻轉框架，一側安裝間隙70 mm 的柵欄作防護欄，一側安裝間隔220 mm 的樓梯腳踏板，當變為雙層床時，上層鋪裝柵欄的翻轉框架放外側，橫躺作防護欄，下層鋪裝腳踏板的翻轉框架放外側，立起作樓梯。同時本次設計增加了腳踏板進深，在兒童踩踏時腳踏板與腳底接觸面更大，不容易踩滑。通過床腳的翻折，可以實現床面350 mm 與450 mm 兩種高度的調節，適應不同年齡段兒童的上下床需要。最終多功能兒童床整體使用效果見圖10。

圖10 多功能兒童床使用場景Fig.10 Use scene of multifunctional children's bed

5 結語

本次研究融合運用KANO 模型和TRZI 理論，充分發揮兩者優勢，最終成功實現了適合二孩家庭需求的多功能兒童床的設計，獲得國家授權的發明專利（專利號：ZL 201611045239.6），驗證了該方法切實可行。隨著二孩數量的不斷增多，適合二孩家庭所需的多功能兒童家具必然會有廣闊的發展前景，但目前尚未步入成熟期，還有很多用戶需求沒有得到挖掘，還有很多設計難點需要突破，有待學者進一步研究。