关于产品设计的方法与实例分析
关于产品设计的方法与实例分析 随着消费者个性化需求的日益迫切，企业要想赢得有利的市场竞争地位， 就必须利用有限的资源为市场提供大量的、多样化的变异产品，以满足用户个性 化、多样化的需求。企业以往针对单一产品设计的方法己不能适应现代市场竞争 的需求，故需转向同步多产品设计（SimultaneousMulti-productDesign，SMPD)。SMPD是指同时对多个产品进行设计，这些产品属于同一个产品族 （productfamily)或产品代(productgeneration)，但每类产品又具有不同的功能属性， 其目的是为了满足不同层次的用户需求。近年来对多产品设计的研究受到了研究 者的关注，目前所提出的针对多产品设计的方法主要有以下几种：1面向变型的 设计方法（DesignforVariety，DFV)[3]；
°面向产品族（productfamily)的设计方法；
(四基于产品平台（productplatform)的设计方法[5]；
%产品模块化设计 （modularproductdesign)[6-7]方法。这些方法对多产品设计的研究具有指导意义， 但由于在多产品设计中用户需求具有多样性、动态性和模糊性等特点，应系统地 对用户需求进行分类，以利于理解和进一步分析需求。文献和文献利用模糊聚类 分析法对用户需求进行分类处理，但忽略了用户需求与产品质量特性之间的联系。
本文从需求分类重组的观点出发，提出一种基于Kano模型用户需求分类 的同步多产品设计方法，以使企业从用户需求入手进行同步多产品设计，节约产 品开发时间、合理分配企业资源。
1用户需求分析 分析用户定制需求是产品设计前期开发工作的一个重点。常利用质量功能 展开(QualityFunctionDeployment，QFD)对用户需求进行分析，其缺陷在于不能 准确有效地理解和获取用户需求信息。
1.1用户需求分类 在多产品设计中，用户需求分类一般采用模糊聚类分析法，但该方法不能 解决QFD在需求分析时存在的不足。故本文采用Kano模型对用户需求进行分类。
Kano模型是卡诺博士提出的与产品性能有关的用户满意度模型。该模型 能很好地识别用户需求并对用户需求进行分类，体现了用户满意度与产品质量特 性之间的关系。图1为Kano模型需求分类图，它将用户需求分成以下几类：1基本需求(mus-bere-quirements)，指用户认为此产品特性需求是理所当然的，当其 满足或超额满足时用户满意度并不会得到提高；
④期望需求 （one~dimensionalrequirements)，指用户满意度与产品特性成正比；
（四)兴奋需 求(attractiverequirements)，指用户意想不到的产品特性，这类需求的缺失并不会 导致用户的不满意。
除上述三类需求外，还包括其他几类需求：i相反需求（reverserequirements)， 表示用户希望某产品属性具有相反的特性需求；
④问题需求 (question^ablerequirements)，表示被调查的用户误解了调查者所提出的调查问题 或者问题本身的表述不正确；
户对某产品特性的存在不关心或不感兴趣。
用户的需求特性是一个动态变化的因素，会随时间、技术、市场细分等情 况发生改变。狩野纪昭(NoriakiKano)教授提出产品质量特性兀素变化从诞生到成 熟的生命周期为：无关紧要需求质量特性y兴奋需求质量特性^期望需求质量特性 y基本需求质量特性[10]。对于某些无关紧要需求，它是兴奋需求在特征不充足 时的一种需求，可以转化为兴奋需求。故对于有较高用户需求权重的无关紧要需 求，如果添加一些特殊功能的特征属性，会使用户的需求得到一定的满足。这对 于新出现在市场上或潜在的用户群所不熟悉的产品具有研究意义。因此在对用户 需求处理过程中不能完全忽略无关紧要需求的存在，在必要的情况下，产品开发 者可以在产品属性中添加适当的无关紧要需求。
1.2Kano模型用户需求分类法 1.21用户需求调查表 为更好地识别用户需求的类型，Kano模型为每个产品属性设置了两个相 反的问题，分别表示当产品具备和不具备某项属性时，用户对此产品属性的反应。
Matzler和Hinterhubei所提出的Kano模型需求分类评估表，其中：A表示兴奋型需 求，表示期望型需求；
M表示基本需求；
R表示相反需求；
/表示无关紧要需求；
Q表示问题需求。
通过用户需求调查表和Kano模型需求分类评估表，可以对用户的需求进 行分类。例如：经过调查统计后，对于某个产品功能属性，若有50人的选择是无 关紧要需求、20人的选择是基本需求、18人的选择是期望需求、12人的选择是兴 奋需求，则根据频数最大优选法，认为该用户需求为无关紧要需求。在对用户需 求统计时要去除问题需求和相反需求。1.2.2用户需求权重计算 根据用户需求调查表收集到的用户需求信息，计算用户需求(CR)的相对权 重。S，表示当产品具备某功能属性时对用户满意度的影响程度；
D，表示当产 品不具备某功能属性时对用户满意度的影响程度。在此假设用户需求得到满足和 避免用户需求不满足是同等重要的，因此，针对每个用户需求CRi，选取Si和Di 中权重较高的作为用户需求。
1,3需求分析映射过程 利用QFD实现从需求空间向工程设计空间的映射。QFD提供了一个将用户 需求与产品设计结合的结构框架，它能系统地将用户需求转换成具体的产品工程 特性。
2基于用户需求分类的同步多产品设计方法 2,1多产品类型定义 由分析可知用户需求具有层次性和关联性，能按照一定的层次关系逐级分 解和细化。一个用户需求可以用来定义多个具有不同特征的产品。三类产品模型 的具体定义如下：
(1)初级产品（entry-levelproduct)主要由基本需求和部分具有较高需求权重 的无关紧要需求组成。一般是指只包括一些基本功能的基础产品，如具有基本洗 衣功能的波轮式洗衣机。
(2)中级产品（middle-levelproduct)主要由所有期望需求和具有较高权重的 基本需求和无关紧要需求组成。这类产品一般是指中档产品，它是市场的主宰， 占有很大的市场份额，如具有防缠绕、除异味等功能的中档洗衣机。
(3)高级产品（high-levelproduct)由所有兴奋型需求、具有较高权重的期望 需求和基本需求组成，必要时可加入具有较高权重的无关紧要需求。这类产品是 指高技术含量、高附加值、高质量、高性能的产品，如无水多功能洗衣机。
上述定义中所提及的对需求权重较高的无关紧要需求的添加有两层含 义：1当某个功能需求项包含的子需求都是无关紧要需求时，可选择较高权重的 无关紧要子需求添加到产品需求组中，以构建包含该功能需求项的产品；
④当某个需求为无关紧要需求但占有较高的权重时，可将其添加到产品需求组中。例如 对洗衣机中的/杀菌’功能项进行需求调查，其中有50人认为是无关紧要需求，20 人认为是兴奋需求，18人认为是期望需求，12人认为是基本需求。这里无关紧要 需求所占的权重较高，因此在设计洗衣机时/杀菌”作为无关紧要需求可添加到产 品设计中。
在设计时对于需求权重很低的或不会给产品増加任何价值的无关紧要需 求特性，不添加到这三种产品类别中。无关紧要需求的添加主要是依据产品开发 者的设计经验和产品开发成本来决定的。
在构建三类产品时设计者要考虑产品开发成本。对于这三类产品而言，面 向的是不同层次的用户群体，因此成本因素在不同产品类别的产品中所占的比重 也不同，体现在：1对于初级产品而言，成本因素是设计过程中的一个重要因素。
在构建初级产品时首先必须满足其基本需求，然后再考虑添加一些权重较高的无 关紧要需求。对于添加的无关紧要需求要考虑成本因素，如果添加的无关紧要需 求导致整个产品的成本上升较多，则该需求就不应添加到该类产品中；
反之，则 可考虑添加。°寸于高级产品而言，由于该用户群体首先考虑的是产品的功能要 求，而产品的价格是较为次要的，故对于该类产品的设计要致力于不断丰富和完 善产品的功能，成本因素仅是一个较为次要的因素。在三类产品同步设计过程中 可利用面向成本设计（DesignforCost，DFC)的思想，对产品全生命周期成本 （LifeCycleCost，LCC)进行估算。成本估算的方法有参数成本法、工程成本法、 类比成本法和作业成本估算法等 2.2基于用户需求分类的同步多产品设计流程 同步多产品设计是一个从用户需求空间向设计空间不断映射的过程。文中 所提出的设计方法，首先利用Kano模型将用户需求分成无关紧要需求、基本需 求、期望型需求、兴奋型需求、相反需求和问题需求，再将分类后的用户需求按 各自的需求类别和不同的需求权重进行相互匹配与重组，构成三类具有不同功能 属性的产品需求组，再通过QFD将相对应的产品需求组转换成产品功能需求，然 后通过程能构分解。此方法可以为不同层次、不同消费水平的用户提供满意的产 品，用户可以根据自身情况和需求选择具有不同功能属性的产品。企业也能够在 满足用户需求的前提下缩短产品开发周期，加速产品的更新换代。根据不同的企 业策略，该面向多产品设计的方法可以应用于以下两种情况：
(1)产品族（productfamily)的设计开发将这三类产品同时投放到市场上。这种情况主要是针对用户熟悉的产品，三类产品将同时出现在市场上，用户可根 据自身的需求选择适合自己的产品。
(2)产品代（productgeneration)的设计开发根据时间的推移，通过不断改进 或増加产品的功能属性特征，依次将这三类产品推向市场，这主要是针对用户不 熟悉的产品。这种情况下，初级产品是首先推出的，当用户对该产品有一定的了 解之后，就会产生新的期望需求，接着推出中级产品。同理，按照时间的先后顺 序推出高级产品。这种方式节约了创新产品投入市场的时间，由于同步多产品设 计法在产品投放市场之前就己经设计好了一个产品系列，商家只需按照时间的推 移，依次将它们投放到市场上。
3实例分析 为验证所提出的基于用户需求分类的同步多产品设计模型，以某企业洗衣 机的产品研发为例进行研究，该应用实例是根据所提方法中设计流程进行的。限 于篇幅，文中仅给出了其中的计算结果，且主要介绍用户需求重组处理和需求映 射的设计过程。
3.1用户需求信息获取、分类、统计处理 首先，开发团队通过群组讨论得出用户对洗衣机的需求，包含洗衣机功能、 物质消耗、洗衣噪音、洗衣机容量、洗衣时间、洗衣机附加功能以及洗衣机外观 等七大类，而每类需求又可细分成若干子需求。在完成用户需求列表后，通过 Web形式进行问卷调查，调查内容要包括以上七项，且在每个调查项后都有简单 的介绍，以帮助被调查者迅速了解产品特性。被调查者可以在问卷中的每类需求 下面选择子需求。
3.2需求重组及多产品模型构建 根据21节所述方法，将用户需求进行重组并构建多产品模型，具体如下：
(1)初级产品由所有的基本需求和少部分较高权重的无关紧要需求(I)构成。
所设计的初级洗衣机产品包含基本需求洗衣、漂洗、脱水、用水量控制在 60L~100L内、耗电量控制在08kW#h~1.5kW#h、洗涤剂用量较少、洗衣噪音低于 68dB、洗衣时间在70min~90min内、洗衣机外观颜色以及占有较高权重的无关紧 要需求一洗衣机容量4kg~6kg(41.5%)和附加功能杀菌（430%)。对于只有无关紧 要需求的需求项，如洗衣机容量，选择权重较高的无关紧要需求（洗衣机容量4kg~6kg)添加到产品中，而权重较低的两个无关紧要需求则将不添加到产品设计 中。中级产品由所有的期望型需求(O)构成， 3.3用户需求转换 利用QFD实现需求的转换。通过式（3)计算每类产品中用户需求的相对权 重。根据产品开发团队的调查和专家的评定，洗衣机的工程设计需求主要有洗衣 质量、衣物磨损率、物质消耗量、洗衣时间和噪音水平。建立用户需求与工程需 求之间的相互关系矩阵，计算工程设计需求的绝对权重和相对权重，构建产品质 量屋 3.4功能分解、结构设计和详细设计 (1)在三类产品中，工程设计需求一洗衣质量和物质消耗量所占的权重都 很高。因此，产品开发者在设计洗衣机时要特别注重这两个需求。
(2)五个设计需求在三类产品中所占的权重各不相同。如在初级产品中设 计需求洗衣时间的权重大于物质消耗的权重，但在中、高级产品中都是物质消耗 量的权重高于洗衣时间；
在高级产品中设计需求衣物磨损率的权重大于噪音水平 的权重，而在其他两类产品中都是噪音水平的权重较大。因此，在高级产品设计 中更强调对衣物磨损质量特性的设计。
以上示例表明，应用该方法可使企业在产品概念设计阶段就考虑到多个产 品的设计。通过对用户需求的重组可形成对多类产品进行同步设计，产品模型质 量HOQ可以使开发者明确用户最关注的工程特性。企业可针对不同的质量特性， 采取不同的应对策略，生产出满足用户个性需求的产品。
4结束语 本文分析了多产品设计和用户需求分类的常用方法，并针对模糊聚类分析 法在需求分类时存在的缺陷，提出了基于Kano模型用户需求分类的同步多产品 设计方法。利用Kano模型对用户需求分类，并将用户需求按照不同的需求类别 和权重进行重组，构成三类具有不同功能属性的产品，以实现同步多产品设计。
该方法能缩短产品开发周期，并使设计的产品满足不同层次用户的需求。通过洗 衣机产品研发的实例验证了该方法的有效性。该方法对多样化的用户需求分析以 及同步多产品设计研究有一定的意义。作者：聂大安，李彦+，麻广林，马涛(四川大学创新方法与创新设计四川 省重点实验室，四川成都610065)