模糊Kano与情景FBS模型集成创新设计方法

周 祺，李 旭，周济颜

(湖北工业大学工业设计学院，湖北 武汉 430068)

玩具在儿童成长中发挥着不可替代的作用，任何事物在儿童世界里都具有“玩”的成分[1]。目前市场对于玩具的需求量也在逐年增加，玩具所具备的益智性、娱乐性、多样性等特点，受到用户广泛青睐，如乐高益智玩具运用“拼搭”方式开发用户思维创造力及三维空间想象力。现今国内玩具市场与国外差距较为明显，主要体现在国内过度依赖于设计人员对玩具市场的趋势判断和思考，对于用户的隐性需求考虑较少，设计研发时用户参与度不足，使用户对玩具的满意程度未达到理想期望值。因此，顾客满意度是衡量产品开发成败的关键因素[2]，如何运用有效的创新设计方法评估用户需求是当务之急。

模糊Kano模型和功能-行为-结构 (functionbehavior-structure, FBS)模型均在不同的领域中得到应用，如唐中君和龙玉玲[3]运用模糊聚类法与Kano模型相结合，提出个性化用户需求评价方法，构建层次分析模型并引入熵值法，计算出个性化需求项的权重值，为企业产品生产提供一定参考。宋端树等[4]应用Kano模型获得自理老人沐浴空间的需求层次结构，同时熵值法计算出指标权重，并进行优先级排序，从而提升用户的满意度和认可度。倪晋挺等[5]提出了基于偏好信息的区间数广义马田系统方案优选方法，在汽车概念产品设计方案中得到验证。在以上Kano模型应用中，有效挖掘了用户需求，并优先排序设计要素，但忽略了设计要素在设计中的合理性及可行性。张青等[6]将FBS模型进行修正，扩展了FBS的应用领域，并提出一种新的弹性界限概念，结合情境分析与自然交互方法挖掘潜在用户的需求问题，并在无线上网终端的方案中得到验证。刘晓敏和檀润华[7]通过情景设计和描述性分析方法，在情景类比中有效挖掘了未预见发现(unexpected discovery, UXD)来实现产品创新，并建立FBS模型和UXD分析模块，将FBS模型与设计模块相结合，通过水龙头情景类比案例验证了情景设计在产品创新中的可行性。张伟社等[8]将情景设计与FBS模型优势相结合，挖掘新的创新设计方法，同时基于情景元素上的分析，构建3个情景层次及框架并融合“柿饼成型”未来情景创建，验证了设计方法在产品设计中的重要作用。在上述FBS模型的应用中，体现了该其在产品应用中所具有的优势，但在用户需求要素获取上存在明显不足，同时在重要程度排序上较为模糊，对于关键需求要素提取不够精确。

综上，本文提出一种模糊Kano模型与情景FBS模型的集成创新设计方法，解决了2种模型在产品应用过程中存在的不足，在设计案例中充分发挥集成互补优势，为玩具设计创新提供新方向。

1 新设计方法

1.1 集成创新设计方法

通过模糊Kano与情景FBS模型集成创新设计流程如图1所示，得出最优设计要素，为方案最终确定提供设计依据。

步骤1.通过模糊Kano模型的调查问卷、评估表、调查结果表3个工具，获取必备质量要素(M)、一元质量要素(O)、魅力质量要素(A)、漠然质量要素(I)、逆反质量要素(R)的用户需求数据，并进行要素优先级排序。

步骤2.利用步骤1得出M，O，A，I，R重要质量要素，将情景化设计引入FBS模型并构建情景FBS，从而设定玩具的场景与造型设计、互动设计要素融合。然后通过场景设定与情景FBS整合，获得情景化玩具设计的功能要求以及用户在娱乐过程中的行为方式与内部结构设计，如功能应具备益智性、娱乐性、互动性；用户行为方式应具备纵横平移、跳跃；结构设计应具备主体物模块组合、轨道交通机构设计、出口通道设计等应用于玩具设计中，获取可行性设计要素。

步骤3.利用步骤2确定玩具设计要素并导出，将其用于设计方案中，继而优化完成设计方案，并验证其方法的适用性。

1.2 模糊Kano模型

1.2.1 模糊Kano模型的需求研究

Noriaki Kano教授在1984年提出Kano模型[9]。在产品需求中Kano模型将质量要素细分5类[9]，如图2所示。必备质量要素(M)表示该产品不存在此条件时，用户认可度急剧下降，而存在此条件也不会提升；一元质量要素(O)表示存在此条件时认可度会上升，反之会下降；魅力质量要素(A)表示用户在体验产品所具备的条件时会感到心情愉悦，即存在此条件会极大提高用户的认可度，不存在也不受其影响；漠然质量要素(I)表示无论是否存在都不会影响用户认可度；逆反质量要素(R)表示为该用户抗拒或不感兴趣的产品功能[10]。调查问卷、评估表和调查结果表是Kano模型分析的重要3个工具[11]。

图1 模糊Kano与情景FBS模型集成创新设计流程Fig. 1 Fuzzy Kano and scenario FBS model integration innovation design process

图2 Kano模型Fig. 2 Kano model

Kano模型在广泛应用时，其限定性数值0和1的隶属关系(0表示否，1表示是)很难精准反馈出用户的实际需要，通常在用户的体验过程中存在非确定性感受[12]。所以，引用模糊理论应用于Kano模型中是对用户实际存在的需求问题有效解决[12]。如对情景玩具设计过程中的某个重要元素，可进行评分，并依据用户偏爱程度将1分为满意0.4、理应如此0.3及无所谓0.3等几种程度(求和等于1即有效)。

1.2.2 创建模糊Kano模型市场问卷

(1) 情景玩具设定用户人群为6~12岁，通过对用户需求有效分析，提取关键设计要素。

(2) 收集现有市场上关注度较高的情景化玩具20款，涵盖了6大类场景设计，并制成样板。选择在周末的游乐场进行调研，以6~12岁儿童为调研对象，主要通过访谈形式请用户观看样板并作记录，共访谈16位儿童，结果分析如图3所示，并赠送受访者小玩偶礼物。

(3) 选择在亲子场所、学校附近以及城市广场等人群聚集地进行问卷调研，将6~12岁儿童的看护人作为此次调研对象，填写问卷时间大约3 min。为确保调研的可靠性，看护人职业来自不同职业，如教师、销售人员、个体经营者、公务员等，并参与填写问卷，如图4所示。通过用户访谈形式与儿童看护人问卷调研相结合的方法，获取了用户的实际需求信息。

图3 访谈结果分析Fig. 3 Analysis of interview results

图4 问卷调研对象职业背景Fig. 4 Questionnaire survey object occupation background

(4) 基于Matzler等给出了进一步修正后的Kano模型需求分类评估表[13]，利用问卷调研进行正向提问与逆向提问并做记录见表1，并根据表2的Kano评估表进行评估。

表1 模糊Kano问卷Table 1 Fuzzy Kano questionnaire

表2 Kano评估表Table 2 Kano evaluation form

如编号是f1情景化设计要素时，正向提问：假设该情景玩具具有未来构想场景融入用户的看法是怎样的？逆向提问：假设该情景玩具不具有未来构想场景融入用户的看法是怎样的？受访者将在0~1中进行任意选取数值，依据实际状况做多种回答(选取的数求和为1即有效)。

1.2.3 用户的看护人调研分析

针对6~12岁儿童看护人进行此次调查，共计发放330份问卷，回收311份，其中有效问卷303份，真实回收率为91.8%，该调查问卷可确保获取信息的真实性及可靠性。

将模糊Kano模型调查问卷所获取的用户需求数据进行整理分析，得到各设计要素的需求种类，步骤如下：

(1) 建立模糊矩阵。以表1为例，针对f1假设具备此要素矩阵X＝[0.5 0.2 0.3 0 0]，不具备此要素矩阵Y＝[0 0 0.4 0.4 0.2]，依据表2得到的交叉模糊矩阵为

(2) 通过表2矩阵W中的要素数值与质量要素(如矩阵W中的必备质量要素(M)为s25，s35，s45)，必备质量要素(M)的隶属度向量tM中的数值相加后得SM=0.08+0.02+0=0.10，按照此方法可得到f1的隶属度向量并结合认可度水平α继续进行筛选，如T中某要素值≥α时，该要素用1表示，否用0表示，则Tf1＝(0，0，1, 1, 0)。假设同时出现2个1时，将依次取值。

(3) 通过受访者调查问卷的回收并进行多次筛选和归类，得出的结论按照重要程度排序。提取出高频率的重要设计要点，并依次按照：M,O,A,I,R,Q进行排序，将质量要素进行梳理见表3。

1.3 情景FBS模型

情景是对未来愿景一种可能性的假设，对现实情况说明及一系列预期发生状况的集合[8]。FBS是由Gero教授提出的产品概念设计过程模型，解决了“怎样做”的问题[14]。通过情景FBS模型(图5)，将情景下的玩具场景设计与FBS的功能、行为、结构产生逐层映射关系，获取情景玩具场景设计的合理性，继而完成方案的创新设计。

综上，在模糊Kano与情景FBS方法模型中，利用模糊Kano模型对用户需求质量要素进行分析，将获取的需求质量要素准确转化为情景玩具开发时的重要设计依据，解决了“用户需求是什么”的问题，同时将模糊Kano与情景FBS相结合，解决了“如何做”的问题，充分发挥2种模型互补的优势。并设计了一款情景玩具，以满足用户的心理诉求，提高满意系数。

1.3.1 情景要素的获取

通过模糊Kano模型的调查问卷、评估表、调查结果3个工具获取必备质量要素(M)，依据其分析结果将表NM数值由高到低排序。如情景化设计编号f6(城市交通场景融入)关键要素引入情景玩具设计中，增强玩具的娱乐性，情景要素构成如图6所示。

Algorithm 1. CAOE-FA scheme (with E and N directions permitted)

表3 情景玩具质量要素分析结果Table 3 Analysis results of scenario toy quality elements

图5 情景FBS模型Fig. 5 Scenario FBS model

1.3.2 未来场景FBS创建

场景分析是发现产品可能存在的问题，并获取用户潜在需求[15]。通过情景要素获取对未来游戏场景设定进行预知性分析，图7依据必备质量要素(M)中的编号f6场景要素融入情景玩具设计中，并引入FBS功能、行为、结构对场景设定合理性进行综合评估，得出在游戏场景条件下情景玩具的功能要求、用户行为方式、结构设计的可行性及可靠性。

图6 情景要素构成Fig. 6 Composition of scenario elements

图7 未来情景FBSFig. 7 Future scenario FBS

2 应用案例

2.1 情景玩具创新设计介绍

根据上述模糊Kano模型用户需求分析，在满足于必备和一元质量要素的基础上，综合用户认可度、生产成本以及玩具市场发展来集中考虑并按照质量要素的重要程度进行排序，选定前2个魅力质量要素。表4为情景玩具的质量要素需求汇总。

表4 情景玩具的质量要素需求汇总表Table 4 Summary of demand for quality elements of situational toys

情景玩具的必备质量要素与一元质量要素是差别于市场中同类型玩具的重要因素。通过表5可知，必备质量要素为城市交通场景、无棱角设计、卡通造型及人物摆动手臂，如缺失会极大影响用户满意度；一元质量要素为车灯、多种颜色设计及几何简约形态，如具备则会提高用户的期望值，也是关键质量要素；魅力质量要素为软性材质及装饰性物件，如缺失不会对用户满意度产生较大影响，若具备，可提升用户满意度。

通过模糊Kano模型所获取的质量要素与情景FBS相结合，使情景玩具设计具备合理性及可靠性，从而得到最优设计方案。

(1) 将获取的重要设计要素与情景FBS的功能(F)相整合，以解决功能(F)中的益智性、娱乐性及互动性问题。如：利用华容道游戏玩法多样性及复杂性的特点增强其益智性；必备质量要素中的卡通造型，一元质量要素中的车灯、多种颜色设计以及魅力质量要素中的装饰物件的融入可进一步提高游戏的娱乐性；同时必备质量要素中的人物摆动手臂如图8所示，手臂的自由转动以及摆出各种手势，强化了游戏的互动性。

图8 人物手臂设计Fig. 8 Character arm design

(2) 针对情景玩具设计的合理性问题，需将重要质量要素与情景FBS的行为(B)相整合。如：用户在游戏中会触摸到玩具的物件并需要通过纵横平移及跳跃方式来完成游戏，通过必备质量要素中的无棱角设计以及魅力质量要素中的软性材质运用，可有效降低用户在游戏中的意外伤害。

(3) 针对情景玩具设计的可靠性问题，将重要质量要素与情景FBS的结构(S)相整合。如：必备质量要素中的城市交通场景设计，通过对场景中的主体物、轨道及出口通道进行系统考虑如图9所示，轨道为镶嵌式结构设计，由试验模块1和底部凹陷卡槽2构成，通过试验模块1嵌入凹陷卡槽2处并与底部产生一定的高度差，从而形成轨道6的台阶面，便于主体物4在轨道中纵横移动；同时由4个轨道模块构成圆形卡槽5，有利于在游戏中实现对跳跃式玩法物体3的固定，防止出现不稳定的情况；游戏出口通道8与轨道模块7高度保持一致，有利于物体顺利移出并完成游戏；将一元质量要素中的几何简约形态运用在情景玩具整体造型中，轨道模块7与卡槽4也分别采用几何基本形态中的正方形和圆形进行设计。

图9 玩具结构设计Fig. 9 Toy structure design

2.2 情景玩具设计方案的确定

基于上述对用户需求的分析和筛选，并通过情景FBS模型进一步验证了质量要素的可行性。

依据情景FBS的功能(F)益智性要求引入华容道游戏玩法，华容道被称为“智力游戏界的三大不可思议”之一[16]，游戏规则设定如图10所示。在游戏中，共有5大类布局方式，第1~5类布局中分别有12种、5种、6种、3种和1种玩法，共计27种玩法，每种玩法所需移动的步数不同，难度各异，用户可根据自身年龄及能力自选玩法。

图10 情景玩具的游戏规则设定Fig. 1 0 Game rules setting of situation toys

通过设计一款“动物保护”选材下的情景玩具，让用户在娱乐的过程中潜移默化地形成保护动物的思维意识，最终设计方案效果如图11所示。

图11 情景玩具设计Fig. 1 1 Scenario toy design

(1) 在该款情景玩具场景设定中，用户通过操控汽车、小象、进行纵横平移及交警跳跃式移动，当多人娱乐时，则利用行走步数最少或时间最短(规则由用户自定)为胜。

(2) 用户自选开局模式，每种开局所需要的移动次数不同，次数越多代表其难度越大。以第1种布局玩法1为例，如图12所示。

(3) 在游戏中，每次移动都将决定游戏结束所需要的时间和步数，对于用户的思考能力及逻辑推理能力要求较高。

(4) 当小象从出口处移出时，游戏结束。

(5) 情景玩具游戏角色设定及内部结构设计，如图13所示。

图12 游戏玩法示意图Fig. 1 2 Schematic diagram of gameplay

图13 情景玩具结构设计Fig. 1 3 Structure design of scene toys

运用模糊Kano与情景FBS模型集成创新设计方法，得出的情景玩具与市面上现有的情景化玩具如图14所示进行比较，该创新方案弥补了现有玩具的益智性不足、玩法单一化、体积大以及游戏中的安全性等问题，尽可能满足用户实际需求。

图14 市场现有主要情景玩具Fig. 1 4 Main situation toys in the market

3 结束语

为了提高情景化玩具的满意系数及设计方案的可行性，本文提出了基于模糊Kano与情景FBS模型的集成创新设计方法，并以一款“拯救小象”情景玩具为设计案例。首先，运用模糊Kano模型构建了用户需求调查问卷，将获取玩具的质量要素进行有效提炼，并按照优先级进行排序。其次，借助情景FBS模型功能、行为、结构解决了情景化玩具在场景下的不合理性问题。最后，通过三维建模渲染及1∶1实物模型制作，对情景玩具创新设计的可行性进行了验证。该集成创新设计方法有利于设计者更加精准地把握用户对情景玩具的心理诉求，为后续情景化玩具开发进行了重要的前瞻性探索。在后续的研究中将结合用户自定义设计模式等进行深入研究。