基于KANO-AHP的科技博物館空間設計研究

摘要：為科學提升受眾對于科技博物館空間設計滿意程度，進一步合理針對受眾需求屬性進行精確獲取以及劃分排序。本研究面向受眾需求構建出一種融合KANO模型與層次分析法（AHP）的科技博物館空間設計模型。首先，應用KANO模型將挖掘到的受眾需求劃為不同屬性類別。其次，引入AHP法與KANO屬性結合構建出受眾需求層次分析模型，并計算出各層次科技博物館空間設計中受眾需求權重。本文將KANO模型及AHP法結合運用于科技博物館空間設計研究中，可有效劃分受眾需求類型與科學獲取需求指標重要度，并提升設計方案可行性，可為同類空間設計提供參考意義及研究路徑。

關鍵詞：KANO模型；層次分析法；受眾需求；科技博物館；環境空間設計

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）04-0056-05

Abstract：In order to scientifically classify user needs attributes and accurately obtain the ranking of the importance of needs，and to improve user satisfaction with the spatial design of science and technology museums. This study constructs a spatial design model of science and technology museums integrating KANO model and hierarchical analysis（AHP）for user needs. Firstly，the KANO model is applied to design a KANO questionnaire for the mined user needs，and the KANO result analysis table is used to classify the user need attribute categories. Secondly，the AHP method is introduced to combine with the KANO attributes to construct a hierarchical analysis model for user needs，and the geometric mean method is used to calculate the user need weights for each level of science and technology museum space design. According to the user need importance ranking. Finally，the spatial design and evaluation of the science and technology museum is carried out according to the ranking of user needs. The combination of KANO model and AHP method can effectively classify the types of user needs and scientifically obtain the importance of needs indicators，and improve the feasibility of design solutions，which can provide reference significance and research path for similar space design.

Keywords：KANO model；Hierarchical analysis；User needs；Science and technology museum；Environmental space design

引言

科技博物館作為新型公共展示空間，近年來國內外學界學者從不同維度展開了豐富研究。例如：柳棱棱[1]通過比較傳統文化需求和現代科技需求，建構出科技博物館“一體化情境體驗”設計路徑；謝蕭雨[2]等人針對不同區域受眾對博物館不同文化科普需求，歸納出地域性文化在博物館展示設計中的原則及理念；童芳[3]從數字敘事角度展開，針對博物館敘事變遷深入研究，并探討數字化博物館設計趨勢。

近年來，科技博物館越來越受關注，大量學者投入此空間設計研究中，運用不同理論方法探討科技博物館空間設計問題，其研究視角大多從以人為本思想觀念展開，并根據受眾需求指明科技博物館設計方向。然而，該類受眾需求驅動下的科技博物館設計研究中需求屬性及需求重要性缺乏科學性及定量性，大都根據調研結果及研究者主觀經驗劃分。為準確識別科技博物館參觀者具體需求，科學合理應用需求屬性層級塔，規范設計流程，針對受眾需求為導向進行科技博物館空間設計研究十分必要。

一、研究方法概述

近年來，針對受眾需求相關研究中常見方法主要有層次分析法（AHP）、馬斯洛需求理論、感性工學（KE）、KANO模型、質量功能展開（QFD）等，其各有優點及應用范圍。其中，KANO模型多用于設計產品與受眾滿意度關系分析研究中，也可通過相關調研及分析識別出受眾需求屬性類別[4]；層次分析法作為一種定性與定量相結合的研究工具，可對復雜問題系統化處理，主要通過構建層次模型、引入算法等計算指標權重，以獲得不同指標重要度排序。

（一）KANO模型

在面對受眾需求的相關設計研究中，KANO模型是針對受眾需求進行評估并有效分類需求屬性的研究方法。KANO模型著重從受眾需求出發，精確劃分其需求屬性，可通過非線性方法挖掘受眾對空間不同需求的情緒感知，可將受眾需求具體劃分為以下屬性類型：基本需求、期望需求、魅力需求、無差異需求以及反向需求，如圖 1 所示。

近年來，KANO模型被應用于不同設計領域中進行受眾需求識別及分析。如：唐甜甜等[5]針對衣柜儲存布局的用戶需求，采用KANO模型確定受眾需求滿意度，進行分析定位得出設計重點；Avikal等[6]結合KANO模型與質量功能展開（QFD）建構出符合大眾審美的多用途車輛外觀設計策略；黃勁松[7]等學者將KANO模型與情感化設計理論相結合進行產品形態設計的受眾需求探究，并以高速列車商務座椅設計為例，歸納演繹出科學的設計創新方法。可見，KANO模型可合理應用于設計學不同方向研究中，并能進行受眾需求屬性的合理劃分。

（二）層次分析法

層次分析法（AHP）作為簡便的層次權重決策分析方法，目前，被廣泛應用于環境設計、平面設計、產品研發等領域研究中。大量學者根據AHP權重計算進行設計策略構建，如：王璐瑤等[8]基于層次分析法提煉博物館文創產品的設計特征屬性，并分析受眾對于各等級及各特性喜好度，構建出以博物館文創為目標的創新策略；尹璐等[9]針對用戶需求方法創新展開，運用層次分析法構建出產品設計優化設計方案；Pu，Linzi等[10]基于AHP建立概念模型，并根據權重結果構思出符合受眾審美需求的設計方案；Neira-Rodado等[11]將層次分析法與QFD相結合，將客戶需求轉化為產品特征，并根據其進行產品規劃設計，最后總結出健康類產品設計策略。綜上所述，AHP在設計研究中可進行精確的設計要素權重求解、設計方案優選等，并具有科學合理、簡單快捷的應用及計算優勢。

（三）基于KANO-AHP的科技博物館空間設計模型構建

在科技博物館空間設計研究中，受眾需求權重作為KANO模型需求屬性劃分后設計重點獲取及方案構思的主要依據，其權重排序的可用性與合適性具有重要意義。然而，在應用KANO模型精確劃分出科技博物館受眾需求之后，無法直觀體現需求屬性的重要程度層級塔排序[12]，傳統KANO模型中權重求解主要以Better-Worse指數分析法、德菲法等[13]為主，未能精確反映受眾需求的重要度。但AHP法在解決復雜層次的多標準決策問題過程中，可快速準確求解各指標權重，具有簡潔、科學、系統的特質，另外，KANO模型屬性劃分類型可作為AHP中的定性層次指標模型構建。由此可見，將AHP法應用于KANO模型中進行受眾需求權重運算可清晰呈現其重要度排序，解決了KANO模型中傳統權重運算缺陷，其也確保了AHP中構建受眾需求層次分析模型的客觀性，結合兩種方法構建科技博物館空間設計模型具有科學性與可行性，其研究模型及框架如圖 2 所示。

上述科技博物館空間設計模型大致流程如下：（1）通過KANO識別并劃分科技博物館受眾空間需求屬性；（2）基于AHP求解不同受眾需求屬性下指標權重，以從中獲取重點受眾需求進行方案構思[14]。

二、 基于KANO-AHP的科技博物館設計流程

本研究首先基于KANO模型進行受眾需求分析，主要通過對挖掘所得受眾需求進行KANO問卷調研，以進行受眾需求屬性分類；其次，引入層次分析法計算各需求權重系數，明確科技博物館空間設計中受眾需求排序，以獲取重點受眾需求進行設計方案構思。

（一）基于KANO模型的科技博物館受眾需求屬性劃分

1. 通過調研挖掘及獲取大量科技博物館空間設計受眾需求；

2. 基于KANO模型進行系統調研與問卷設計

根據每一項受眾需求，分別將其設置為正反兩項問題的問卷，對調研受眾進行各需求正反問題填寫，其各需求問題均包括5個選項，如表 1 所示。

3.KANO評價表

將KANO問卷調研結果對照表 2 所示的KANO評價表，將各需求劃分至基本屬性、期望屬性、魅力屬性無差異屬性和反向屬性下，并剔除無差異和反向兩類屬性下需求項。

（二）基于AHP法的受眾需求權重求解

根據AHP法運算科技博物館空間設計中的各受眾需求權重值。首先，根據層次分析法支配關系及層次分析模型構建原則，結合KANO模型需求屬性劃分類型，構建基于KANO模型的層次分析模型，其主要將科技博物館空間設計方案設置為目標層，準則層為必備屬性、期望屬性以及魅力屬性，并將各屬性下的需求項作為對應的子準則層，以此建立AHP層次分析模型，如圖 3 所示；其次，構建合理的判斷矩陣，并引入幾何平均算法進行各層受眾需求權重求解，明確各需求重要度排序；最后，根據受眾需求重要度排序獲取科技博物館設計中應重點滿足的受眾需求，以便為后續科技博物館設計方案提供構思方向[14]。

三、 KANO-AHP在科技博物館空間設計中的應用

隨著科學技術的進步，科技博物館空間設計受到受眾廣泛關注。當今已有的科技博物館空間類型多樣，空間設計風格主要面向兒童，較少涉及其他年齡階段的受眾群體的參觀需求，更多關注其裝飾性和觀賞性，卻導致忽視對參觀者心理感受和精神訴求的考慮，缺少人性化設計。針對此類問題，本文將KANO-AHP應用于廣西科技博物館空間設計研究中。

（一）科技博物館受眾需求獲取

通過觀察法、實地調研、訪談法對8名科技博物館受眾進行深度調研，得知大部分科技館仍存在缺乏科普題材系統性設計、展項分散且缺少內在邏輯等情況，導致受眾難以理解及深刻記憶參觀內容，極大降低了以科技感提高知識科普的設計宗旨。在針對國內知名科技館（如中國科技館、天津科技館、廣西科技館等）展開研究調查后，得出：即使以“科技”為主要內容，但由于其服務對象不同、資源分布不均等原因，加大了各科技博物館的差異性，如服務展示道具智能化程度差異大、展品設計與觀眾認知差距等，其直接影響觀眾參觀體驗效果及滿意度。

經對調研結果進行整理，得到25項科技博物館原始需求項，為初步排除不重要受眾需求，采用李克特5級量表對原始需求進行受眾問卷打分[13]，評價等級分為非常重要、很重要、一般、不重要、非常不重要。共對70位受眾進行問卷調研，回收有效問卷67份，通過匯總調研結果，篩選出20項初始受眾需求，如表 3 所示。

（二）基于KANO模型的科技博物館受眾需求屬性劃分

通過訪談、觀察、問卷等渠道對不同受眾調研得知，當代科技館中展品展示不符合受眾實際需求，缺乏參觀體驗感，遠不能滿足受眾使用需求，其主要由于：設計師未能充分理解受眾需求及考慮受眾真實感受。然而，運用KANO分析科技博物館受眾需求，不僅可以對受眾需求屬性進行劃分，而且還能減少設計師設計理念與受眾對空間需求之間差距。經過對受眾調研整理，將上述20項受眾需求根據KANO模型流程對受眾需求進行屬性劃分，流程為以下兩步驟：1）基于KANO模型進行調研與問卷設計；2）將調研結果與KANO結果分析表結合進行受眾需求類型劃分[14]。

1. 基于KANO模型進行系統調研與問卷設計

依據受眾需求項編制KANO調研問卷，該問卷以每個受眾需求為導向設置正反兩項問題，以初步識別各受眾需求所屬類型，調研中主要以參觀廣西科技博物館群體為主要對象，共發放問卷280份，回收有效問卷272份。為更好識別受眾需求，基于KANO評價表對KANO問卷各需求項調查結果進行統計分析，調查結果如表4所示。

2.基于Kano模型的用戶需求分析

根據表 4 可知，提供用餐環境、空間顏色鮮明以及流動空間概述為無差異需求，即受眾滿意度并不因為空間具備此類功能而受到影響，故設計時對此類平面功能及空間裝飾不作考慮；基本需求主要包括：受眾參與感、參觀路徑指引、展項講解、文化科普與服務咨詢處，為空間中必備需求，即受眾滿意度會因此類功能設計改變滿意度，缺失其屬性將會導致滿意度下降，但將其屬性優化并不會產生滿意度變化，故對科技博物館空間設計時，需要滿足該類需求但不必過多優化其功能設計；智能展示、情景學習、休閑設施、親子互動、趣味實驗以及空間視覺元素為受眾的期望需求，此類需求又被稱為線性需求，其需求屬性得到大量滿足時受眾滿意度會顯著增加，反之亦然，故對科技博物館空間進行設計時將多關注該類屬性的需求，以提高市場競爭力；當魅力需求特性不具備時，并不會影響受眾的滿意度變化，但當其設計提供此類需求服務時，受眾將大幅度提升其滿意度，故在科技博物館空間設計時若滿足交互游戲、多維度展示（3D）、沉浸體驗、光線營造、虛擬現實以及人機互動此類受眾需求時，則可極大提高受眾的潛在空間需求，從而提高其受眾的忠誠度。

（三）基于層次分析法的科技博物館受眾需求權重分析

1. AHP模型構建

應用KANO模型精確劃分出科技博物館受眾需求后，仍無法直觀體現需求屬性的重要程度層級塔排序，為確保后續設計過程中呈現客觀科學的設計思路，整合KANO模型與AHP方法針對各受眾需求權重進行計算，從而精確總結科技博物館設計中的重要受眾需求。其屬性劃分主要針對其受眾需求結合KANO的屬性分析結果，應用于AHP基本概念構建出層次分析模型[14]，如圖4。

2.基于AHP法的科技博物館受眾需求權重計算

為確保科技博物館空間設計需求計算結果準確性，考慮到權重計算結果的科學性與合理性，在建構層次分析法判斷矩陣時特邀該領域專家填寫，其中包括10位博物館設計相關人員填寫，分別是4位環境設計研究方向教授、3位室內設計師、3位設計學會展設計方向研究生，邀請學者根據1-9級標度對各層級需求進行兩兩比較并評分，取其平均數作為權重計算基礎，得出各層級判斷矩陣，而后引入幾何平均算法[14]，求解科技博物館中各受眾需求權重值，運算流程如下所示，其求解結果如表6所示。

為保證測試人員在判斷矩陣填寫過程中思維保持一致性，對計算結果進行一致性檢驗。根據計算結果可知，CR值均小于0.1，如表7。

基于對科技博物館受眾需求權重計算結果，并結合KANO模型運算概念，可得出以下結論：設計師在設計科技博物館空間時不僅需要考慮必備需求，還不能忽視魅力需求和期望需求，尤其是重要需求屬性應大幅度迎合受眾需求進行規劃設計，即參觀路線指引、情景學習、沉浸體驗此類重要的受眾需求。

3.基于用戶需求的設計分析與評估

以用戶需求為導向的廣西科技館能充分考慮參觀者的真實感受，從而科學有效地規劃每項功能需求，同時可規避在建設中經常出現的“展品展示不符合受眾實際需求，缺乏參觀體驗感”等弊端。設計者在規劃與設計科技館時，應首先確保必備屬性需求，盡可能多設計魅力型需求，減少無差異屬性需求，排除反向屬性需求。根據對廣西科技館的20項空間功能需求屬性層級劃分結果（表5），將原展館實現進一步空間設計。

為滿足科技博物館空間設計中的上述受眾重要需求，本文中所設計的科技博物館方案應具備參觀路線指引、情景學習、沉浸體驗等重要受眾需求，依次解決用戶在空間中的設計痛點、設計難點以及設計切入點。力求以提升科學文化內涵為核心，注重科技創新與藝術表現的結合。同時還應考慮到展陳空間、展品展項的合理設置，在充分展示科學知識、科學方法和科學技術手段的同時，還要充分考慮到展覽空間的開闊程度和視線所能達到的最佳效果。要考慮到展廳內部結構等因素對參觀者行為和心理上造成的影響，并根據設計主題靈活設計相應展示內容及手段，以達到有效地引導參觀者有序參觀的目的。本研究基于空間設計原則，通過具體地理位置等分析，應用數字化建模技術進行方案設計，其初步方案如圖5。

針對用戶的必備屬性需求，首先在每個空間中都為受眾設計具有參觀路線指引功能的藍色與白色的發光燈帶，并予以統一智能管理，實現高效化服務；其次為滿足空間中參觀者的參與感，在每個展項旁都設計了一個帶有交互功能的智能化展項講解器，該儀器可同時提供文化科普與服務咨詢的服務，實現多功能一體化空間設計。

在提高期望屬性需求方面，在細化受眾對交互設計需求的基礎上，設計智能化互動功能，并以曲線元素造型結合六邊形科技元素設計，以增加外觀的美感；同時，針對親子互動需求，設計了親子互動實驗室，通過虛擬現實技術盡可能豐富學習手段，從而實現沉浸式情景故事科普學習空間設計。為了讓孩子們有更多的體驗，家長還可以和孩子一起創作VR兒童劇，讓他們扮演不同的角色，通過對角色的理解和演繹，將科技科普知識通過故事的形式內化到孩子的心里。VR游戲不僅能激發兒童的興趣，還能提高兒童的空間想象力，建立空間思維，達到手、眼、腦協調的目的。

在追求魅力屬性需求方面，空間整體采用以科技青藍色系光與自然光色為空間光色基調，使空間總體呈現自然簡約，但又不失科技感的空間營造。部分科普展示項目結合VR技術與交互科普游戲融入電子科技屏幕上，戴上VR眼鏡可實現多維度展示與人機互動體驗。通過 VR設備呈現出的三維物體更加真實，更加全面，可以彌補二維圖像單一的缺陷，讓兒童不僅能夠觀察物體的形狀，還能夠判斷物體之間的關系，從而提高兒童對空間的認知和判斷能力。用戶在展示空間中，通過虛擬現實技術帶來的交互式教育與虛擬場景體驗逐漸可以產生屬于自己的認知體系。在互動式教學中，空間展示可以通過語言，甚至通過展品和多媒體設備，營造一種教學環境，讓用戶通過更多的感官去感受知識，從而激發學生的興趣，提高科普教學效果。

在簡化參觀者的無差異屬性需求方面，提供用餐空間、空間顏色鮮明以及設置流動空間都被用戶定義為無差異屬性，表示參觀者暫不需要空間中含有以上功能需求，除此之外，由于科學技術博物館主要是為受眾提供科普教育與學習互動的場所并且使用面積有限，從這個層面來看，更新設計時并沒有過度關注其功能需求。

為評估該科技博物館空間設計方案是否滿足受眾需求，選取廣西科技館與此方案同時針對受眾需求滿意度，運用五點量表的形式進行問卷調查，其方案評價及樣本如圖6。以確保結果的科學性，一共發出205份問卷，回收有效問卷共200份。其結果表明，樣本得分為 3.15，而該科技博物館空間設計方案受眾需求滿意度值達3.65分。由此可見，在本研究方法指導下，設計的科技博物館空間在一定程度上可提高受眾滿意度，以提升科技博物館市場競爭力。

結語與展望

為合理對受眾需求屬性進行分類，并明確其重要度，以及提高受眾滿意度，本研究將KANO模型與AHP相結合，構建科技博物館空間設計研究模型，并且將其運用到廣西科技博物館空間設計中，以解決科技博物館空間設計對受眾需求屬性劃分不明確，并一定程度上減少了受眾與專家在設計思想之間差異，從而提升了科技博物館空間設計的科學性及合理性，并且為該類室內空間設計及研究提供了新方式與新思路。然而，在整體研究中仍存在問卷發放量稍少及方案評價過程中決策者主觀性不強等不嚴謹細節問題，在后續科技博物館設計評價體系構建研究中將進一步完善，并嘗試不斷運用科學手段加以改進。

基金項目：國家藝術基金人才培養資助項目（2019A041320674）

參考文獻

[1]柳棱棱.“一體化情境體驗”策略在博物館創新設計中的應用[J].美術觀察，2021（04）：74-75.

[2]謝蕭雨，楊楚君.基于地域性文化的博物館展示設計研究[J].家具與室內裝飾，2021（02）：87-89.

[3]童芳.數字敘事：新技術背景下的博物館設計研究[J].南京藝術學院學報（美術與設計），2020（03）：165-171+210.

[4]KANO N. Attractive Quality and Must - Be Quality[J]. The Joumal of Japanese Society for Quality Control，1984，41（02）：3948.

[5]唐甜甜，李雪蓮.基于KANO模型的定制衣柜存儲布局功能模塊研究[J].設計，2022，35（06）：100-103.

[6]Avikal S，Singh R，Rashmi R. QFD and Fuzzy KANO model based approach for classification of aesthetic attributes of SUV car profile[J]. Journal of Intelligent Manufacturing，2020，31（2）：271-284.

[7]黃勁松，王田雅心.基于模糊KANO模型的高速列車商務座椅設計研究[J].包裝工程，2022，43（16）：153-161.

[8]王璐瑤，周雨卉，李永春.基于層次分析法的博物館文創設計研究[J].包裝工程，2022，43（18）：320-326.

[9]尹璐，何人可，郝涔鈞.基于大數據用戶畫像和KJ-AHP法的用戶需求研究[J].設計，2022，35（01）：82-85.

[10]Pu L，Hong Y，Mu H. Conceptual Fuzzy AHP Model for Perception Analysis of a Children’s Raincoat[J]. Fibres Textiles in Eastern Europe，2020.

[11]Neira-Rodado D，Ortíz-Barrios M，De la Hoz-Escorcia S，et al. Smart product design process through the implementation of a fuzz KANO-AHP-DEMATEL-QFD approach[J]. Applied sciences，2020，10（5）：1792.

[12]Nicolas Haber，Mario Fargnoli，Tomohiko Sakao. Integrating QFD for product-service systems with the Kano model and fuzzy AHP[J]. Total Quality Management Business Excellence2020，31（9-10）：929-954.

[13]魏峰，趙項.基于KANO-AHP的寵物貓陪伴機器人設計研究[J].設計，2022，35（01）：128-131.

[14]趙項，魏峰，繆遠.受眾需求驅動下的家具產品設計方法[J].林業工程學報，2022，7（04）：194-200.