基于QFD、KANO和TRIZ理論的校園卡自助終端設(shè)計(jì)研究

陳昭　王京　彭華明

摘要：隨著設(shè)計(jì)理論的日益成熟，人們開始意識(shí)到設(shè)計(jì)過程需要以知識(shí)為依托，以科學(xué)方法為手段，系統(tǒng)的規(guī)劃一件產(chǎn)品從制造到銷售、使用以及維修的方方面面。文章綜合運(yùn)用質(zhì)量功能展開（QFD）、KAN0模型和發(fā)明問題解決理論（TRIZ），對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了系統(tǒng)、科學(xué)的規(guī)劃，并成功指導(dǎo)了校園卡自助終端進(jìn)的改良設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)初期收集并分析了大量用戶需求，通過一致性檢驗(yàn)和KANO模型對(duì)用戶需求權(quán)重的修正，總結(jié)出了準(zhǔn)確可靠的校園卡自助終端用戶需求。運(yùn)用質(zhì)量功能展開理論對(duì)用戶的需求進(jìn)行了分析，合理地規(guī)劃了有限的資源，提升了設(shè)計(jì)結(jié)果的應(yīng)用價(jià)值。進(jìn)而運(yùn)用TRIZ理論很好地解決了改良方案中存在的矛盾，取得了令人滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果，能夠?yàn)轭愃频墓ぷ魈峁┮欢ǖ膮⒖純r(jià)值。

關(guān)鍵詞：QFD，KANO，TRIZ，產(chǎn)品設(shè)計(jì)，校園卡自助終端

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2017）07-0114-02

引言

產(chǎn)品設(shè)計(jì)是一件產(chǎn)品生命周期的首要環(huán)節(jié)，研究結(jié)果表明，設(shè)計(jì)階段決定了產(chǎn)品70%以上的成本，而這一階段所占用的成本卻不到產(chǎn)品總成本的7%。隨著設(shè)計(jì)理論的日益成熟，人們開始意識(shí)到，與藝術(shù)創(chuàng)作的過程不同，設(shè)計(jì)過程并不完全依賴經(jīng)驗(yàn)與靈感，更需要以知識(shí)為依托，以科學(xué)方法為手段，系統(tǒng)地規(guī)劃一件產(chǎn)品從制造到銷售、使用以及維修的方方面面。很顯然，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式已經(jīng)無法滿足大部分企業(yè)的設(shè)計(jì)需要，這就需要設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)中，運(yùn)用科學(xué)的方法對(duì)設(shè)計(jì)工作進(jìn)行合理的規(guī)劃。本文通過運(yùn)用QFD、KANO以及TRIZ等理論，對(duì)校園卡自助終端進(jìn)行了科學(xué)、系統(tǒng)的改良設(shè)計(jì)。

一、基于QFD理論的用戶需求與功能分析

（一）QFD、KANO、TRIZ基本理論概述

QFD，即質(zhì)量功能展開，是20世紀(jì)60年代末誕生于日本的一種重要的現(xiàn)代科學(xué)管理方法。運(yùn)用QFD理論在設(shè)計(jì)之初對(duì)用戶需求進(jìn)行分析，將用戶語言表達(dá)的需求特性轉(zhuǎn)化為技術(shù)特性，可以在很大程度上避免設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)的疏漏和資源浪費(fèi)，通過合理規(guī)劃有限的資源，獲得最大化的收益。

KANO模型是由東京理工大學(xué)教授狩野紀(jì)昭（Noriaki Kano）和他的同事在1979年首先提出的一種質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，可以系統(tǒng)性、概括性地將質(zhì)量類別加以分類。因此，將KANO模型應(yīng)用到質(zhì)量功能展開中，可以對(duì)用戶需求權(quán)重進(jìn)行調(diào)整。

TRIZ，意譯為發(fā)明問題解決理論，通過總結(jié)發(fā)明問題的內(nèi)在規(guī)律和原理，抽取大量優(yōu)質(zhì)專利的解決問題模式，建立了一套系統(tǒng)有效的方法。TRIZ在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中有很高的應(yīng)用價(jià)值，為最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的提出提供了有效的指引。

將這三種理論工具綜合性地運(yùn)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程，可以使設(shè)計(jì)工作更加規(guī)范合理，得出的結(jié)果也會(huì)更加全面、可靠。

（二）校園卡自助終端用戶需求層次化分析

由于用戶需求是QFD的主要驅(qū)動(dòng)因素，筆者通過各種途徑收集了大量的用戶需求數(shù)據(jù)，并加以整理。校園卡自助終端的用戶需求來源多樣，主要包括生產(chǎn)廠家采集的用戶意見與投訴，以及筆者進(jìn)行的問卷調(diào)查與用戶訪談。

通過運(yùn)用KJ法對(duì)收集到的用戶需求進(jìn)行分類，將用戶需求分為三個(gè)層次。第—層次為用戶滿意的校園卡自助終端，第二層次為安全性好、操作方便、通用性強(qiáng)、造型美觀以及功能多樣，第三層次則分為指紋、密碼雙重加密、增加語音提示、支持多家銀行卡等19和種需求，（如表1）所示。

（三）基于AHP的用戶需求重要度確定

筆者隨機(jī)邀請7名在校大學(xué)生填寫AHP問卷，對(duì)校園卡自助終端的第二層次用戶需求進(jìn)行調(diào)查，對(duì)每項(xiàng)需求的重要性進(jìn)行5分制的打分。其中得到有效問卷5份，通過這五份調(diào)查問卷的結(jié)果構(gòu)建矩陣并分析矩陣的—致性比率，可得五個(gè)矩陣一致性比率均小于0.1，如下所示。

將以上五個(gè)用戶的需求綜合為一個(gè)矩陣，得到的結(jié)果如下：

P=1.000 1.300 0.800 4.000 2.8001.000 1.000 1.300 3.6002.8001.400 1.000 1.000 4.200 4.4000.287 0.273 0.230 1.000 1.1000.3670.373 0.230 1.100 1.000

規(guī)范化后為：

RN=0.825，0.808，1.000，0.241，0.256

從結(jié)果中可以看出，重要度最高的是通用性強(qiáng)，其次為安全性好和操作方便，最低的是功能多樣和造型美觀。同理對(duì)第三層次的用戶需求進(jìn)行分析，得到結(jié)果（如表2）。

根據(jù)以上結(jié)論，建議加強(qiáng)校園卡自助終端的通用性、安全性以及易操作性改進(jìn)。由某機(jī)電公司組建的專家小組對(duì)上述結(jié)果進(jìn)行了研究、討論，對(duì)上述幾點(diǎn)進(jìn)行了可行性分析，安全性問題主要交由結(jié)構(gòu)以及加工部門負(fù)責(zé)改進(jìn)，通用性的優(yōu)化則轉(zhuǎn)交研發(fā)部門深入分析。筆者承擔(dān)機(jī)身外觀的設(shè)計(jì)任務(wù)，負(fù)責(zé)對(duì)操作性進(jìn)行改良。因此，下文主要針對(duì)操作性及其下屬的第三層次需求進(jìn)行探討。

二、基于QFD和KANO理論的校園卡自助終端用戶需求重要度調(diào)整

根據(jù)KANO模型的基礎(chǔ)理論，筆者設(shè)計(jì)了針對(duì)校園卡自助終端操作性的KANO調(diào)查問卷。共有27名在校大學(xué)生參與了此次調(diào)查，得到有效問卷23份。將用戶的需求類型分為六類：A類，魅力型質(zhì)量需求；M類，當(dāng)然型質(zhì)量需求；O類，一維型質(zhì)量需求；I類，反向質(zhì)量需求；R類，逆向質(zhì)量；Q類，問題項(xiàng)（不做討論）。問卷調(diào)查結(jié)果（如表3）。

根據(jù)KANO問卷調(diào)查的結(jié)果以及競品分析，對(duì)用戶需求重要度進(jìn)行調(diào)整，并參照專家組的意見，得出（如表4）所示結(jié)果。

從最終獲得的用戶需求重要度結(jié)果中可以看出，操作面板排布和燈光提示重要度權(quán)重最高，分別為0.688和0.619.此外，操作面板排布和燈光提示對(duì)操作便捷性的用戶需求影響較大，故在設(shè)計(jì)過程中進(jìn)行優(yōu)先解決。

三、基于TRIZ方法的校園卡自助終端改良設(shè)計(jì)

出于安全性和可靠性等多方面的考慮，生產(chǎn)廠家決定采用指紋識(shí)別配合鍵盤輸入的操作方式。這增加了自助終端的可操作性，在一些不需要密碼的操作過程中，指紋識(shí)別體現(xiàn)出方便快捷的優(yōu)勢。然而在具體設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)，由于指紋讀取器的體積較小，不利于使用者快速發(fā)現(xiàn)，加之許多用戶并沒有習(xí)慣指紋錄入的操作方式，因此需要增加光照、語音提示等指引功能，然而操作面板空間狹小，這樣做無疑會(huì)降低設(shè)備的可制造性。通過查詢TRIZ技術(shù)矛盾矩陣，得到的解決方案為M33-32=2，5，12，即：

原理2：分離與分開原理；原理5：合并原理；原理12：等勢性原理

結(jié)合實(shí)際不難得出，原理2和原理12在此案例中很難適用，因此采用原理5：合并原理。指紋識(shí)別器與錄入鍵盤同屬手指操作，組合在一起的可識(shí)別度高，而目不需要附加除鍵盤照明之外的照明，無疑是一種合理的解決方法。

綜合考慮面板排布問題，運(yùn)用設(shè)計(jì)中的一些基本原則，合理布局之后的操作面板較改良前已經(jīng)有了很大的提升（如圖1），很大程度上提升了校園卡自助終端的可操作性，滿足了大部分用戶的需求。

結(jié)語

產(chǎn)品設(shè)計(jì)是產(chǎn)品全生命周期中的首要環(huán)節(jié)對(duì)產(chǎn)品的后續(xù)生產(chǎn)、銷售、維修具有預(yù)先的規(guī)劃性，因而十分富于挑戰(zhàn)性、創(chuàng)造性。設(shè)從本質(zhì)上說是一個(gè)發(fā)現(xiàn)沖突解決沖突的過程，而通過借助于有力的理論工具，可以更好地解決這些沖突，取得最優(yōu)解。本文通過綜合運(yùn)用質(zhì)量功能展開（QFD）、KANO模型和發(fā)明問題解決理論（TRIZ），對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了系統(tǒng)、科學(xué)的規(guī)劃，并成功指導(dǎo)了校園卡自助終端進(jìn)的改良設(shè)計(jì)。對(duì)類似工作具有一定的參考價(jià)值。

現(xiàn)有的理論工具雖然能夠很好地解決本文中所遇到的問題，然而必須意識(shí)到，現(xiàn)實(shí)的問題具有很高的復(fù)雜性與不定性，用戶意見的采集也難免會(huì)受到語言障礙、交流障礙、主觀性等問題的限制。因而在實(shí)踐中不斷完善理論工具也是十分重要的?？梢灶A(yù)見，模糊集理論、語言信息決策理論、灰色系統(tǒng)理論等都將在這一領(lǐng)域的研究中起到至關(guān)重要的作用。由于時(shí)間、條件的限制，本文并未將這些理論完善的應(yīng)用于設(shè)計(jì)過程，筆者將在未來的研究工作中進(jìn)行改進(jìn)、完善。