基于KANO-QFD 的中式預制菜智能包裝設計研究

摘要：分析中式預制菜包裝設計問題，獲取用戶對中式預制菜包裝的需求并匹配設計要求，設計一款基于用戶需求的中式預制菜智能包裝。 首先，通過KJ法對用戶進行調研并初步收集用戶需求，然后使用Kano模型對用戶需求進行分類與敏感度排序，再通過Kano-QFD集成模型匹配設計要求并對設計要求進行重要度轉化，圍繞中式預制菜外觀、信息、功能、材質以及智能包裝技術5個方面設計中式預制菜智能包裝，最后通過模糊綜合評價法對設計方案進行綜合評估。設計流程借助Kano-QFD集成模型量化分析用戶需求與設計要求，使得預制菜的包裝設計更加客觀科學，結合智能包裝技術預制菜包裝上一定程度上提升用戶信任感。通過KJ法、Kano-QFD集成模型、模糊綜合評價綜合運用的設計方法，以中式預制菜智能包裝設計為例進行設計研究，驗證了設計方法的可行性，并從用戶需求與智能包裝的角度為中式預制菜包裝設計提供設計思路。

關鍵詞：中式預制菜；包裝設計；Kano-QFD模型；模糊綜合評價；智能包裝系統

中圖分類號：TS206.2 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）21-0078-05

引言

餐飲大數據研究與測評機構NCBD（餐寶典）2021 年發布《預制菜行業報告》顯示2021 年中國預制菜市場規模超過3000 億，預計2025 年將突破8300 億，預制菜市場接受度不斷提升，前景廣闊[1]。預制菜是由一種或多種農產品為原材料，經流水線標準作業，預加工或預烹調后制成，分為即食、即烹、即熱、即配4 類[2]。預制菜依賴高度純熟的包裝技術，而中式菜肴作為預制菜主流趨勢，為保證預制菜質量與安全，其智能化、自動化包裝技術不容忽視。

一、Kano-QFD模型構建

Kano 模型與用戶滿意度相關聯，獲取用戶需求優先級，是一種定性歸類方法[3]。質量功能展開（QFD）則是一種以用戶需求驅動的產品開發方法，強調功能與需求映射的量化研究方法。在QFD 模型中對用戶需求重要度研究發現，用戶需求程度等級劃分為5 個層級，等級設定主觀性較強，且對于用戶需求沒有系統層級性劃分，而Kano 模型正好彌補QFD 模型對于用戶需求獲取問題，利用Better-Worse 系數量化用戶需求層級，完善QFD 模型對于用戶需求獲取。

二、中式預制菜智能包裝研究流程

經過初步對市面已售中式預制菜進行初步調研，發現目前預制菜包裝存在以下問題：1. 包裝簡陋，給用戶不安全衛生感受；2. 目前市面上中式預制菜沒有智能包裝設計出現；3. 中式預制菜包裝材料大都為不可降解材質，可持續性差；4. 商家在售賣時不展示實際包裝外觀，包裝美觀性較差。因此，中式預制菜包裝設計是促進預制菜發展的重要節點。本文以定性與定量研究相結合的方式從4 個階段設計中式預制菜智能包裝，設計流程見圖1 所示。

（一）獲取用戶需求：研究利用KJ 法初步獲取用戶需求，共調研了54 名購買過預制菜的用戶，其中14 位是具有包裝設計經驗的研究人員，共獲得51 項用戶二級需求，見表1。然后對預制菜智能包裝用戶需求基本屬性去重整理后形成5 類一級需求，20 項二級指標，見表2。

（二）基于Kano 模型評估用戶需求類型：基于KJ 法整理后的20項需求設計問卷進行調研。針對每一個需求功能分別采用正向與負向雙因素問題問卷，使用5 級里克特量表（Likert）讓用戶進行選擇，分值從1 分（很不喜歡）到5 分（很喜歡）。然后確定中式預制菜用戶的智能包裝設計需求屬性，Kano 模型將影響因素分為必備型需求（M）、期望型（O）、魅力型（A）、無差異型（I）及反向型需求（R）[4]。

共收集151 份問卷，剔除10 份無效問卷，獲得141 份有效問卷，得到所有關于中式預制菜智能包裝需求。通過Better-Worse 系數分析用戶需求優先級，計算出滿意度系數（SI），不滿意度系數（DSI）。滿意度值區間在-1 到1 之間，[5]，Better-Worse 四分位圖見圖2。引入美國學者對Kano 模型需求滿意度改進的敏感度（S）指標，S 值與需求重要度呈正相關[6]，繼續對預制菜智能包裝需求進行重要度排序，見表3。其中計算Better-Worse 系數公式（1）（2）及需求敏感度（S）指標計算數學公式（3）如下：

據分析結果可知，用戶對預制菜包裝外觀需求敏感度排序為A1gt;A4gt;A3gt;A2，用戶對外觀的需求敏感程度整體偏低，要求外觀干凈整潔即可。預制菜信息層級需求敏感度排序為B2gt;B3gt;B1gt;B4，用戶對于食物信息需求程度整體偏高，尤其是生產原料、過敏原、熱量等信息的關注度較高，體現出人們更加關注預制菜質量問題。用戶預制菜包裝材質需求的敏感度排序則是C1gt;C2gt;C3，用戶非常關注預制菜包裝材質，首先確保包裝材質無毒無異味，同時還發現用戶環保意識較強，希望選擇可降解包裝材料。而在包裝功能層面，預制菜包裝功能需求敏感度排序是D3gt;D4gt;D2gt;D1，用戶比較重視包裝能夠實現保護食物的基本功能。最后是智能包裝設計層面，用戶對智能包裝需求敏感度排序為E5gt;E4gt;E2gt;E1gt;E3，用戶更希望預制菜智能包裝能夠檢測食物新鮮度及預警功能，魅力型需求多，用戶對預制菜包裝的智能技術期望度很高。

（三）基于QFD 模型獲取設計需求相關權重：QFD 模型在設計階段的核心所在就是用戶需求與設計要求的匹配及相關矩陣分析。本文以Kano 模型對用戶需求進行分類獲取，結合QFD 模型匹配設計要求并構建相關關系矩陣并分析設計需求，為中式預制菜智能包裝提供參考。

1. 匹配設計要求：在匹配設計要求之前，QFD 模型要求對用戶需求先進行重要度量化分析并轉化為重要度數值，用戶需求重要度Ki（i=1，2，...，m）分為5 個等級，分別是不影響功能實現需求、未影響主要功能實現需求、比較重要影響功能實現需求、重要影響實現需求及基本的、涉及安全的、特別重要的需求，重要度評分區間在1 ～ 5 分。由于上述對用戶需求已經引用敏感度（S）進行重要度排序，因此，這里直接將計算后的敏感度值等比例轉化重要度1-5 的數值，見表4。

將20 項二級用戶需求與5 項一級用戶需求進行整理歸納，轉化為5 項一級設計要素和20 項二級設計指標，詳見表5。

2. 中式預制菜智能包裝設計質量屋（HOQ）構建：質量屋中的天花板是設計要素，質量屋左墻是顧客需求及重要程度，以Kano 模型獲取用戶需求及重要度構成質量屋左墻部分。質量屋中間房間部分為用戶需求與設計要求相關關系矩陣，通過對每一項用戶需求與設計要求匹配程度量化評分，最終獲取設計要求的重要度。量化評分采用五級量表，其中1 分表示弱相關，3、5、7 分表示中度相關，9 分表示強相關。本研究主要通過專家與設計人員對于、中式預制菜智能包裝需求與設計要求之間的相關程度進行打分，計算獲得設計要求重要度，計算公式（4）如下：

式中：Hj 表示第j 個設計要求的重要度數值；α_i 表示第i 個用戶需求的重要程度；Rij 表示第i 個用戶需求與第j 個設計要求的關聯度。

質量屋的屋頂是設計要求之間的相關矩陣，對比設計要求之間的相關程度，厘清預制菜智能包裝設計要求之間的相關關系，為中式預制菜智能包裝設計提供重要參考。相關關系類型分為正相關（+），負相關（－），空為不相關。共邀請20 位專家進行打分，其中5 位高校設計學教師，10 位包裝設計師，5 位包裝工程師，構建質量屋如圖3。

由構建質量屋可知，其中5 項智能包裝技術中前10 位占據3 項，可以看出智能信息發展改變了用戶認知與生產生活習慣，用戶對智能化包裝接受度更高，可見智能包裝在未來是大勢所趨。但從分析結果中可知，信息層級設計部分由于涉及的信息量過大，重要程度又很高，與包裝外觀簡潔干凈設計要求相沖突。因此，在設計中式預制菜智能包裝時，應該巧妙應對龐大信息量問題，分級有序設計，在保證外觀簡潔干凈前提下盡可能將需用要求信息設計完善，或者采用圖像化等方式將信息可視化，保證用戶滿意度。設計要求正相關部分，主要是智能包裝技術中信息收集存儲與食品檢測對包裝信息、功能設計輔助與加成作用，而在設計中則可以采用智能包裝技術對信息采集、處理、存儲并輔以可交互手段呈現給用戶。最后通過預制菜智能包裝設計要求優先級排序與設計要求自身相關關系分析，對中式預制菜智能包裝設計提供指導。

三、中式預制菜智能包裝設計

基于上述KJ/Kano/QFD 理論對中式預制菜智能包裝設計的需求及設計要求進行分析后展開中式預制菜智能包裝設計。

（一）中式預制菜智能包裝基本需求設計：外觀設計重要度排位第1。包裝外觀簡潔干凈對應的用戶需求類型為魅力型需求，這意味著這項設計要求若滿足用戶，會極大增強對包裝喜愛度。包裝外觀設計要求排位第2 的是設計品牌標識與環保標識，用戶對于有環保標識設計的食物包裝更加有信任感。排在第3 位與第4 位的設計要求為以食材為設計元素設計外觀以及色彩鮮艷，由于本文針對的用戶群體為年輕人，在包裝圖形與色彩的選擇上也適當符合年輕人的審美需求。因此，設計在包裝外觀主體顏色選擇上采用白色，單獨設計環保標識并且以扁平化的食材圖形為設計元素設計外觀。

信息層級設計要求據質量屋重要度排序為7gt;8gt;6gt;5，其中熱量信息及營養成分信息可視化重要度排在第2 位且對應期望型需求，由于現在年輕用戶群體對攝入食物熱量信息、營養成分信息非常關注，更加注重自身健康問題。其余3 項設計要求所對應用戶需求類型都為必備型需求，設計時在重要度排序基礎上對信息層級進行劃分，或根據設計要求之間的關聯程度進行聯動設計，優化包裝。

包裝材質與功能設計要求重要度最高的兩項為包裝材質抑菌防潮、包裝材質堅固可降解且有密封性設計，所對應期望型需求與必備型需求。中式菜肴品類大都是菜品與湯汁相融合，易變質、泄露。因此，包裝材質抑菌防潮、密封性好的設計必不可少。也正是由于中式菜肴菜品與湯汁結合特性結合預制菜本身的保質期長、不易變質的屬性，設計時采用了干濕分離包裝模式，更好地保存食物本身的外形與味道。在包裝結構設計與包裝材質選擇中，設計使用雙層包裝模式，盒型采用從中間開啟的方形盒。外包裝以紙盒包裝為主，內包裝嵌套兩個鋁盒，分別放置菜品與湯汁品類，且達到食品級標準鋁制材料耐熱、耐濕不會產生鋁超標等食品安全問題，食物密封前高溫滅菌真空后保存，滿足對于食物抑菌保鮮需求。包裝內部嵌套結構選取防震效果較好的瓦楞紙，避免因物流沖擊帶來的破損問題，具體基本需求設計見圖4。

（二）中式預制菜智能包裝技術應用：目前食品智能包裝研究主要集中在食物包裝傳感器類、食物新鮮度指示標簽類及食物數據載體3 類研究。從食物包裝就能得知食物的新鮮腐壞程度、食物物流信息、產品質量監測等信息，能夠很好地解決用戶擔憂食物質量安全問題，為用戶提供保障。根據上述QFD 分析后為中式預制菜智能包裝提供選型方案，見表6。

在智能包裝結構與智能包裝信息層面，從質量屋重要度計算后可知，顯竊啟結構、互動性QR 碼、RFID 射頻識別標簽重要度層級較高，雖然QR 碼為無差異型需求，但由于互動性QR 碼設計要求重要程度較高，且與信息層級設計多項要求呈現正相關性，因此，在設計過程中應該適當考慮聯動性設計。以QR 碼方式對預制菜的食用或烹飪流程進行演示。并且通過RFID 標簽的射頻識別技術，有效且快速滿足對于食物信息讀寫與傳輸，每一個RFID 標簽都具有獨一性，用戶可以更具針對性地獲取購買產品生產、物流、原料等信息，同時與信息層級設計聯動，存儲部分預制菜生產原料、過敏原等信息，減輕包裝外觀信息承載量過大問題，保證包裝外觀簡潔干凈。而顯竊啟包裝結構也可與智能信息標簽聯動設計，設計可以將RFID 標簽貼在中式預制菜外包裝上，若RFID 標簽被損壞，則可以第一時間提醒用戶購買的產品被打開或被損壞，用戶或商家可以快速應對突發問題，增加用戶黏性。

在智能傳感器技術層面，時間－溫度智能TTI 可以結合RFID 標簽同時使用，時間－溫度智能TTI 指示劑也為用戶食物保質期監測、實時性、狀態監測及食物傳感器等智能包裝需求提供支持。在對目前市場上中式預制菜調研發現，絕大多數預制菜保存條件都在-18 攝氏度以下進行存儲，而在物流過程中，由于冷鏈運輸會涉及搬運、冷鏈運輸條件不完備等問題，預制菜在運輸過程中可能會產生溫度沒有達到存儲條件的情況，導致預制菜出現變質等現象。面對這一問題智能包裝技術中的時間－溫度傳感器則能很好地解決該問題，通過電子時間－溫度智能傳感TTI 工作原理，監測環境溫度后發送電信號給RFID 標簽，然后傳輸到用戶端，提醒用戶[7]。電子時間－溫度傳感TTI 還有一項好處便是對食物保質期的監測，通過內置計數器對時間計算同時反饋給外部，用戶能直觀了解預制菜存放時間。

對于中式預制菜食物新鮮度監測功能的智能技術應用上而言，目前市面上多使用pH 敏感型指示劑進行食物新鮮度的檢測，通過食物酶反應變化與不同的顯色變化來實時監測食物新鮮程度。基于中式預制菜干濕分離特點，設計提出兩種不同解決方案。在預制菜菜品內包裝中，使用復合型TTI 標簽作為監測菜品新鮮程度指示器。復合型TTI 標簽是通過兩種pH 指示劑對食物酸堿反應敏感度測評，通過甲基紅和溴甲酚紫顏色變化來反映食物新鮮程度，且該標簽結構簡單，成本低，適宜批量生產[8]。對于中式預制菜湯料食品新鮮度監測，則使用一種酶反應與擴散原理為基礎的酶基TTI，通過色帶擴散長度來判斷湯汁菜品腐壞程度，變色范圍從白色到紅色，且該技術在冷鏈運輸存儲方面有較好穩定性與可靠性[9]。

在智能泄漏預警監測器包裝元件選擇上，選用CO2 氣體指示劑作為泄漏預警顯示，CO2 氣體指示劑是通過食物中釋放過量二氧化碳來檢測食物是否泄漏，這項智能檢測器能夠有效解決健康安全性痛點問題。綜合來看，該方案主要可以應用于生鮮蔬果、肉類、乳制品類等冷鏈型中式預制菜食品類別，該方案智能包裝系統見圖5。

中式預制菜智能包裝設計從外觀、信息、材質、功能及智能包裝技術角度出發進行設計，以用戶需求為主要依據，探究中式預制菜包裝的設計痛點以及在未來中式預制菜包裝智能化技術運用，最終設計效果見圖6。

四、設計方案評估

為客觀評判設計方案有效性，本研究使用模糊綜合評價法來量化分析預制菜智能包裝設計評價結果。模糊綜合評價法針對設計評價要素過多、主觀判斷無法量化的設計方案評價 [10]。首先，將評價等級V 劃分為4 級，V={ V1，V2，V3，V4 } 即，V={ 很滿意，滿意，一般，不滿意}。然后針對中式預制菜智能包裝設計建立評價指標集U，U={ U1，U2，U3，U4，U5 } 即，U={ 包裝外觀設計，信息層級設計，包裝材質特征，包裝性能特征，智能包裝技術運用}。通過對10 位包裝設計師，5 位專家，5 位用戶對評價指標集U 進行評價，并對數據進行歸一化處理，建立評價指標權重向量矩陣A，以及構建出5x4 權重判斷矩陣R：

綜合評價選用加權平均型M（^，+）模糊算子進行計算，通過軟件SPSSAU 進行數據分析后得到評價等級隸屬度，隸屬度歸一化后計算結果分別是（0.339，0.339，0.305，0.017），結合最大隸屬度法則可知，中式預制菜智能包裝設計評價結果為“很滿意”。

結語

本研究以Kano 模型結合QFD 質量功能展開理論的方法對中式預制菜智能包裝提供設計指導，通過對用戶需求獲取與敏感度排序以及對于設計要求匹配的重要度轉化，一定程度上避免了設計的主觀性。預制菜產業一直以來飽受爭議，歸根結底是用戶對于預制菜本身安全健康問題的不信任，而智能包裝技術的興起與發展為這種疑慮提供解決路徑，通過智能包裝技術中對食物新鮮度監測、食物泄漏或保質期預警提示以及對于食物食材信息溯源等功能在預制菜包裝上的運用，用戶能夠更加清晰地對自己購買的食物有科學認知，提升用戶信任感，同時，智能包裝技術運用也為未來預制菜包裝設計研究提供了新思路。

基金項目：2022 年山西省科技戰略研究專項階段性研究成果，項目編號：202204031401067

參考文獻

[1] NCBD.2021—2022中國預制菜行業發展報告[R].廣州：廣州餐寶典信息科技有限公司2021.

[2] 中國烹飪協會.預制菜：T/CCA 024-2022 [S]. 北京.2022-06-02

[3] 徐育文，李永鋒，朱麗萍.基于Kano模型的老年人智能手機APP用戶界面設計研究[J].包裝工程，2017，38（16）：163-167.

[4] 唐中君，龍玉玲.基于Kano模型的個性化需求獲取方法研究[J].軟科學，2012，26（02）：127-131.

[5] 聶大安，李彥，麻廣林等.基于用戶需求分類的同步多產品設計方法[J].計算機集成制造系統，2010，16（06）：1131-1137.

[6] 余森林，程倩.基于Kano模型的辦公桌功能改進設計研究[J].包裝工程，2022，43（04）：95-102.

[7] 包烏日，申鈺潔，耿孟如等.時間-溫度傳感器在食品智能包裝中的應用[J].上海包裝，2023（02）：27-29.

[8] 錢艷峰，王婭，張明玥等.用于監測食品新鮮度的時間-溫度指示器研究現狀[J].食品工業科技，2022，43（07）：10-20.

[9] 劉冬青，陳樸，臧鵬等.時間-溫度指示器在食品保質期預測中的應用[J].食品工業科技，2021，42（22）：1-10.

[10] 張寧，馬彧.基于AHP和感性工學的通風設備造型設計評價[J].設計，2022，35（19）：105-108.