基于KANO-AHP的寵物貓陪伴機器人設(shè)計研究

魏峰　趙項

關(guān)鍵詞：用戶需求 Kano模型 層次分析法 陪伴機器人設(shè)計 工業(yè)設(shè)計

中圖分類號：TP242.6 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2022）01-0128-04

引言

隨著社會的發(fā)展，寵物受到的關(guān)注不斷倍增?！?019中國寵物行業(yè)白皮書》中指出：2019年我國的寵物消費持續(xù)增長，其中養(yǎng)貓人數(shù)較上一年增長8.6%，數(shù)量突破6200萬，占中國養(yǎng)寵用戶人數(shù)的30.7%，以80、90、00后三個年齡段的上班族成為養(yǎng)貓主力軍，預計2020年寵物貓喂養(yǎng)數(shù)量將繼續(xù)呈現(xiàn)上升趨勢。養(yǎng)貓用戶的劇增，促進了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，其中針對寵物貓陪伴、喂食等問題的產(chǎn)品和機器人設(shè)計成為當今研發(fā)熱點之一，楊慶從情感化理論的本能、行為、反思三個層次需求出發(fā)，充分探討了寵物貓喂食產(chǎn)品的設(shè)計方向與要點，王雅倫基于產(chǎn)品服務(wù)設(shè)計理論，深入挖掘用戶需求，通過定性與定量分析，產(chǎn)出一套高效合理的寵物陪伴產(chǎn)品和服務(wù)。目前市場已有的寵物貓陪伴機器人，可為寵物貓?zhí)峁┖唵闻惆?、喂食等功能，在智能應用、陪伴方式、貓糧潔凈處理等方面的功能尚存在較大設(shè)計缺憾。為了提高用戶對寵物貓陪伴機器人的使用滿意度，以現(xiàn)代設(shè)計研究中常用的方法為基礎(chǔ)構(gòu)建出產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)模型，并將其應用在寵物貓陪伴機器人探究中，開發(fā)出更符合用戶需求的陪伴機器人顯得十分重要。

一、基于Kano-AHP的模型構(gòu)建

近年來，現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計研究中常采用的設(shè)計方法有Kano模型、質(zhì)量功能配置（QFD）、層次分析法（AHP）、發(fā)明問題解決理論（TRIZ）等。其中，Kano是一種[4] 典型的劃分用戶需求屬性的方法，也可用于研究產(chǎn)品需求與用戶滿意度的相關(guān)性，例如：馮青[5] 等學者基于Kano模型準確劃分出用戶對應急通信車造型需求;侯科宇等人根據(jù)Kano模型將鞋類產(chǎn)品的風格需求進行合理分類;王新燕等學者將Kano模型用于智能花盆產(chǎn)品設(shè)計研究中，并依據(jù)Kano模型5個層面的屬性對用戶需求精準劃分。AHP法則用于準確獲取用戶需求權(quán)重，并對用戶需求的優(yōu)先級進行排序，例如：薛翔等人應用AHP法構(gòu)建出移動音樂App用戶體驗評價指標體系，并通過計算得出各項評價指標權(quán)重系數(shù);王媚雪等學者在對自閉癥兒童依戀產(chǎn)品進行設(shè)計與評估時，采用AHP法計算自閉癥兒童在社會交往、認知和感覺障礙層面的指標權(quán)重;唐琳等學者基于AHP法將老年人健身器械造型設(shè)計需求分為不同層次，并計算得出各設(shè)計指標的權(quán)重值。

在以用戶需求為驅(qū)動的設(shè)計研究中，Kano模型是挖掘用戶需求、合理劃分需求屬性的較好方法。Kano模型主要用于劃分用戶需求屬性，而用戶需求權(quán)重是Kano模型進行屬性分類后獲取設(shè)計重點和設(shè)計決策的重要依據(jù)，需求權(quán)重的準確度直接影響方案設(shè)計的側(cè)重點，在Kano的實際應用中，傳統(tǒng)的權(quán)重運算方法如：Better-Worse滿意度指數(shù)分析法、德菲法等，但它們存在較強的主觀性、缺乏定性分析等弊端。此外，在后續(xù)方案設(shè)計中，對于不同層級中的用戶需求孰重孰輕問題，Kano模型不能清晰呈現(xiàn)。AHP法這種將定性和定量相結(jié)合進行分析的多目標準則決策方法，具有客觀、系統(tǒng)、簡單實用的優(yōu)勢，運用AHP確定Kano中的用戶需求權(quán)重，可彌補傳統(tǒng)權(quán)重計算存在的弊端，提高用戶需求類型區(qū)分度與權(quán)重準確性;將Kano用于AHP中構(gòu)建層級分析模型，則可提升層級定性分析的科學性。由此可見，將Kano模型與AHP法相結(jié)合構(gòu)建產(chǎn)品設(shè)計模型具有合理性與可行性，本研究中所構(gòu)建的產(chǎn)品設(shè)計新型模型流程如圖1所示。

該產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)模型的具體流程為：（1）運用Kano理論對調(diào)研所得用戶需求進行Kano問卷調(diào)查，以此進行用戶需求屬性劃分;（2）根據(jù)Kano理論劃分的用戶需求構(gòu)建層次分析模型，通過構(gòu)建判斷矩陣對用戶需求指標進行權(quán)重計算，并對結(jié)果進行一致性檢驗。

二、基于Kano-AHP模型的寵物貓陪伴機器人設(shè)計流程

（一）基于Kano模型的寵物貓陪伴機器人用戶需求屬性劃分

基于Kano模型對寵物貓陪伴機器人調(diào)研得到的用戶需求進行屬性分類，主要流程如下：

（1）通過問卷調(diào)查確定用戶需求指標;（2）設(shè)計Kano問卷邀請用戶填寫，確定各用戶需求指標所屬Kano類別;（3）根據(jù)Kano結(jié)果分析表篩選出必備屬性、期望屬性和魅力屬性的用戶需求，剔除無差異屬性和反向?qū)傩缘挠脩粜枨蟆?/p>

（二）基于AHP法的用戶需求權(quán)重計算

根據(jù)AHP法進行層級劃分，將寵物貓陪伴機器人最佳設(shè)計方案設(shè)置為目標層，必備屬性、期望屬性和魅力屬性作為準則層，各類屬性的用戶需求指標拓展至相應的子準則層，構(gòu)建出層次分析模型。

基于層次分析模型，構(gòu)建出科學合理的判斷矩陣，將同一層次的各用戶需求指標之間相互的重要程度進行比較，并運用幾何平均法計算出準則層和子準則層需求指標的權(quán)重，大致運算程序如下：

1）計算每行標度乘積：

式中：n表示判斷矩陣評價標度對應的階數(shù);RI代表平均隨機一致性指標，各階數(shù)均有相對應的數(shù)值，如表1所示;CR表示一致性比值，當CR≤0.1，表明一致性檢驗通過;若CR>0.1，則說明一致性檢驗未通過，需對判斷矩陣進行檢查并更正調(diào)整后再次計算分析。

（三）獲取寵物貓陪伴機器人需求指標

根據(jù)寵物貓陪伴機器人用戶需求權(quán)重值從高至低排序，通過綜合分析，明確寵物貓陪伴機器人的用戶需求的重要指標，并依此進行方案設(shè)計。

三、Kano-AHP模型在寵物貓陪伴機器人設(shè)計中的應用

（一）基于Kano模型的用戶需求屬性劃分

1.寵物貓陪伴機器人用戶需求獲?。和ㄟ^桌面調(diào)研以及對17位用戶進行深度訪談，可得大部分養(yǎng)寵物貓用戶作為上班族，需早出晚歸，陪伴寵物貓玩耍的時間較少，導致寵物貓孤獨問題越來越嚴重;另一方面，寵物貓的糧食不能規(guī)律投喂，對寵物貓的健康造成威脅。在對市面上寵物貓陪伴機器人進行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，已有產(chǎn)品具有簡單的陪伴、視頻等功能，主要以Ebo Catpal、尼斯等品牌為主，智能化程度差異大，逗貓方式單一，造型尚不能更好地滿足用戶審美訴求。

經(jīng)整理得出25項寵物貓陪伴機器人的原始需求項，為了初步剔除不重要的用戶需求，采用李克特5級量表將原始需求邀請用戶進行問卷評分，通過對60位用戶初步問卷調(diào)研，篩選出19項初始用戶需求，如表2所示。

2.Kano問卷設(shè)計與調(diào)查：首先根據(jù)初始用戶需求設(shè)計Kano問卷，主要針對用戶需求項進行正反兩項問題設(shè)置，以期識別出用戶需求項的屬性類別，如表3所示。調(diào)研中以喂養(yǎng)寵物貓的群體為對象，共發(fā)放160份Kano問卷，回收有效問卷154份。

3.Kano結(jié)果評價分析表：為更好地識別用戶需求，Kurt Matzler提出了一種Kano結(jié)果評價表，可根據(jù)其對用戶需求項進行屬性分類，如表4所示。其中，M代表必備屬性，O代表期望屬性，A代表魅力屬性，I代表無差異屬性，R代表反向?qū)傩?，Q表示可疑屬性。在本研究中，對必備屬性、期望屬性和魅力屬性的需求項進行充分探討，排除其他屬性的需求。

4.用戶需求屬性劃分：基于Kano結(jié)果評價表對19個初始需求調(diào)查結(jié)果進行統(tǒng)計，得出不同用戶需求所屬屬性類型，經(jīng)匯總整理后得到表5所示結(jié)果，后續(xù)研究中3項無差異屬性需求不予考慮。

必備屬性作為產(chǎn)品基礎(chǔ)性屬性，是用戶認為產(chǎn)品必須具備的需求，若缺失此需求品質(zhì)，用戶滿意度將大幅度下降，因此，在寵物貓陪伴機器人設(shè)計中，自動返回充電、操作簡單、材料安全可靠等必備屬性必須體現(xiàn)在產(chǎn)品上，目前已有的寵物貓陪伴機器人大部分滿足用戶該類需求項。由于對該類屬性的需求項進行設(shè)計優(yōu)化幾乎不會影響用戶滿意度，因此在本次寵物貓陪伴機器人設(shè)計中，需滿足必備屬性的需求，但不考慮對該屬性全部需求進行優(yōu)化設(shè)計。

期望屬性與用戶滿意度正相關(guān)，因此要多滿足該類屬性的需求，從表5中可得知期望屬性的用戶需求，其中，維修方便、互動表情、遠程操控、自主陪玩在現(xiàn)有寵物貓陪伴機器人中已基本具備，但陪伴寵物貓玩耍的方式需進一步構(gòu)思;造型美觀在設(shè)計中應重點考慮，設(shè)計出更符合用戶審美需求的寵物貓陪伴機器人。

魅力屬性的需求一旦滿足將會大幅度提升用戶滿意度，設(shè)計中應對該屬性需求重點考慮。由表可得，此寵物貓陪伴機器人的魅力屬性主要集中在貓糧與陪伴方面，目前市場上的產(chǎn)品具有部分該類屬性的質(zhì)量，例如：貓糧投喂、定時逗貓，但對貓糧殺菌與干燥、定時定量投喂的功能并沒有很好地詮釋，且缺乏陪伴與投喂結(jié)合的寵物貓陪伴機器人。如上所述的魅力需求優(yōu)化后呈現(xiàn)在產(chǎn)品上，將會極大提升用戶滿意度。

（二）基于AHP法的用戶需求權(quán)重計算分析

1.寵物貓陪伴機器人層次分析模型構(gòu)建：基于Kano模型對寵物貓陪伴機器人用戶需求屬性分析，結(jié)合AHP法構(gòu)建出層次分析模型，其中，寵物貓陪伴機器人最佳設(shè)計方案為目標層，將必備屬性、期望屬性、魅力屬性設(shè)置為準則層，并將各類屬性下的用戶需求拓展至子準則層，目標層用X表示，準則層中的必備屬性用M表示，其拓展出的子準則層中M1表示自動返回充電，M2表示價格便宜，M3表示操作簡單，M4表示材料安全可靠，M5表示體積適中，M6表示安全可靠，以此類推，如圖2所示。

2.基于AHP法的判斷矩陣構(gòu)建：在層次分析法權(quán)重計算中，構(gòu)建科學合理的判斷矩陣尤為關(guān)鍵，判斷矩陣可將同一層次各要素之間相互的重要程度進行兩兩比較，判斷矩陣構(gòu)建如表6所示，其中，X表示進行比較的各準則層X，X，…X與目標X相比具有的重要性評價，反之則表示1/X，在此判斷矩陣中比較元素Xij選用Saaty所提的1-9標度。

為確保權(quán)重的多元性與嚴謹性，本AHP問卷共對35名與寵物貓陪伴機器人設(shè)計與研究相關(guān)人員展開測試，其中包括陪伴機器人設(shè)計師12名、寵物貓陪伴產(chǎn)品設(shè)計師9名、陪伴機器人研究學者5名、機器人設(shè)計方向教授5名和機器人設(shè)計專業(yè)碩士研究生4名，并邀請他們根據(jù)權(quán)重打分標準與原則對各層級需求進行兩兩比較并根據(jù)標度評分。

3.寵物貓陪伴機器人需求權(quán)重計算：根據(jù)幾何平均法運算步驟，計算得到各層級判斷矩陣及權(quán)重值，如表7-10所示，為保證測試者評價思維的一致性以及判斷矩陣相容性，對判斷矩陣結(jié)果進行一致性檢驗分析，結(jié)果CR值均小于0.1，表明通過一致性檢驗，如表11所示。

為了清晰呈現(xiàn)期望屬性與興奮屬性中的需求對用戶滿意度產(chǎn)生影響的重要程度，以進一步明確重要的用戶需求，通過計算子準則層需求指標與其對應準則層需求指標的乘積，得出寵物貓陪伴機器人10個需求指標的綜合權(quán)重，并對其進行排序，如表12所示。

從表中用戶需求項權(quán)重計算以及綜合權(quán)重結(jié)果得知，除了滿足用戶必備屬性需求，還應高度重視魅力屬性和期望屬性的需求，即設(shè)計時要充分考慮定時定量投喂貓糧、貓糧除菌干燥、自主陪玩、造型美觀這些重要的用戶需求。

四、寵物貓陪伴機器人方案設(shè)計

（一）方案設(shè)計

基于產(chǎn)品設(shè)計程序和原則，通過初步構(gòu)想，提出三個設(shè)計草案，如圖3所示。其中，方案一重點考慮自主陪伴功能，將陪伴智能化，通過激光逗貓與視頻互動的方式盡可能豐富陪伴手段;方案二將用戶對貓糧的需求做了細致設(shè)計，具有貓糧潔凈處理與投喂的功能，但鑒于方體造型與安全因素制約，在陪伴功能上只能以傳統(tǒng)的發(fā)聲方式解決;方案三中在以滿足貓糧潔凈與定時投喂的基礎(chǔ)上，融入逗貓球與激光逗貓的陪伴方式，并以大曲面的造型設(shè)計增加外觀的美感。

（二）方案優(yōu)化

綜合考慮造型美學、加工難度、生產(chǎn)成本等因素，專家以用戶需求為指標通過李克特量表對各方案進行打分評估，最后選取方案三作為最佳方案進行細節(jié)優(yōu)化，結(jié)合計算機輔助設(shè)計進行二維效果圖表達，如圖4所示，應用3D打印技術(shù)打印1：1的模型殼體，并通過烤漆等手段表達產(chǎn)品色彩，最后安裝電機、單片機、攝像頭等零部件實現(xiàn)基本功能，完成寵物貓陪伴機器人方案設(shè)計，如圖5所示。

此寵物貓陪伴機器人與市場上已有寵物貓陪伴機器人相比，在造型上，采用大曲面與圓角設(shè)計，帶給用戶更柔美的意象;選用輕便安全的ABS工程塑料，并以白色為主涂裝，再適量點綴上綠色，整體簡潔美觀;為保證體積小型化，整體尺寸控制在長約315mm、寬約258mm、高約268mm，約束尺寸的同時強化造型特征，保證其更符合工藝要求，從而降低生產(chǎn)加工成本。在安全上，將驅(qū)動電機、貓糧儲艙等較重的零件安裝在寵物貓陪伴機器人的中心底部，保證了在陪伴寵物貓玩耍時不易側(cè)翻;將避障傳感器分別置于產(chǎn)品四周，減少寵物貓陪伴機器人與周圍物體碰撞的可能，提升產(chǎn)品使用安全性與穩(wěn)定性。

滿足用戶期望屬性與魅力屬性的重要需求主要體現(xiàn)在：功能方面，通過逗貓球和紅外激光兩種方式陪伴寵物貓玩耍，相比傳統(tǒng)的產(chǎn)品發(fā)聲、滾動等互動模式更具人性化;設(shè)計定時投喂系統(tǒng)并安裝紫外線消毒裝置，定時定量投喂的同時，還具有貓糧干燥和殺菌功能，在一定程度上極大保證了寵物貓的飲食健康;與市場現(xiàn)有產(chǎn)品相比，將陪伴和喂食功能于一體進行整合創(chuàng)新，再加上遠程視頻互動等智能應用，可進一步提升該寵物貓陪伴機器人的用戶體驗。

結(jié)語與展望

為合理劃分用戶需求屬性類別及準確獲取用戶需求重要度，盡可能提升用戶滿意度，本研究融合Kano模型和AHP理論構(gòu)建出一種新型模型，并應用于寵物貓陪伴機器人設(shè)計中，解決了產(chǎn)品設(shè)計中用戶需求屬性劃分不明確的問題，縮小了用戶與專家之間設(shè)計思想的差異，促使該寵物貓陪伴機器人設(shè)計更加科學化、合理化，同時也為此類產(chǎn)品的設(shè)計和研發(fā)提供了新思路。在研究過程中，問卷發(fā)放數(shù)量不夠豐富，以及方案評價過程中存在決策者的主觀性等不夠嚴謹?shù)募毠?jié)，后續(xù)研究中將會進一步構(gòu)思，并采取合理的手段進行改善。

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