基于QFD、KANO和TRIZ理論的校園卡自助終端設計研究

陳昭　王京　彭華明

摘要：隨著設計理論的日益成熟，人們開始意識到設計過程需要以知識為依托，以科學方法為手段，系統的規劃一件產品從制造到銷售、使用以及維修的方方面面。文章綜合運用質量功能展開（QFD）、KAN0模型和發明問題解決理論（TRIZ），對工業設計過程進行了系統、科學的規劃，并成功指導了校園卡自助終端進的改良設計。在設計初期收集并分析了大量用戶需求，通過一致性檢驗和KANO模型對用戶需求權重的修正，總結出了準確可靠的校園卡自助終端用戶需求。運用質量功能展開理論對用戶的需求進行了分析，合理地規劃了有限的資源，提升了設計結果的應用價值。進而運用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計結果，能夠為類似的工作提供一定的參考價值。

關鍵詞：QFD，KANO，TRIZ，產品設計，校園卡自助終端

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2017）07-0114-02

引言

產品設計是一件產品生命周期的首要環節，研究結果表明，設計階段決定了產品70%以上的成本，而這一階段所占用的成本卻不到產品總成本的7%。隨著設計理論的日益成熟，人們開始意識到，與藝術創作的過程不同，設計過程并不完全依賴經驗與靈感，更需要以知識為依托，以科學方法為手段，系統地規劃一件產品從制造到銷售、使用以及維修的方方面面。很顯然，傳統的設計方式已經無法滿足大部分企業的設計需要，這就需要設計師在設計中，運用科學的方法對設計工作進行合理的規劃。本文通過運用QFD、KANO以及TRIZ等理論，對校園卡自助終端進行了科學、系統的改良設計。

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，即質量功能展開，是20世紀60年代末誕生于日本的一種重要的現代科學管理方法。運用QFD理論在設計之初對用戶需求進行分析，將用戶語言表達的需求特性轉化為技術特性，可以在很大程度上避免設計中可能出現的疏漏和資源浪費，通過合理規劃有限的資源，獲得最大化的收益。

KANO模型是由東京理工大學教授狩野紀昭（Noriaki Kano）和他的同事在1979年首先提出的一種質量評價方法，可以系統性、概括性地將質量類別加以分類。因此，將KANO模型應用到質量功能展開中，可以對用戶需求權重進行調整。

TRIZ，意譯為發明問題解決理論，通過總結發明問題的內在規律和原理，抽取大量優質專利的解決問題模式，建立了一套系統有效的方法。TRIZ在產品設計過程中有很高的應用價值，為最優設計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用于產品設計的過程，可以使設計工作更加規范合理，得出的結果也會更加全面、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的主要驅動因素，筆者通過各種途徑收集了大量的用戶需求數據，并加以整理。校園卡自助終端的用戶需求來源多樣，主要包括生產廠家采集的用戶意見與投訴，以及筆者進行的問卷調查與用戶訪談。

通過運用KJ法對收集到的用戶需求進行分類，將用戶需求分為三個層次。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、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

筆者隨機邀請7名在校大學生填寫AHP問卷，對校園卡自助終端的第二層次用戶需求進行調查，對每項需求的重要性進行5分制的打分。其中得到有效問卷5份，通過這五份調查問卷的結果構建矩陣并分析矩陣的—致性比率，可得五個矩陣一致性比率均小于0.1，如下所示。

將以上五個用戶的需求綜合為一個矩陣，得到的結果如下：

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

規范化后為：

RN=0.825，0.808，1.000，0.241，0.256

從結果中可以看出，重要度最高的是通用性強，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。同理對第三層次的用戶需求進行分析，得到結果（如表2）。

根據以上結論，建議加強校園卡自助終端的通用性、安全性以及易操作性改進。由某機電公司組建的專家小組對上述結果進行了研究、討論，對上述幾點進行了可行性分析，安全性問題主要交由結構以及加工部門負責改進，通用性的優化則轉交研發部門深入分析。筆者承擔機身外觀的設計任務，負責對操作性進行改良。因此，下文主要針對操作性及其下屬的第三層次需求進行探討。

二、基于QFD和KANO理論的校園卡自助終端用戶需求重要度調整

根據KANO模型的基礎理論，筆者設計了針對校園卡自助終端操作性的KANO調查問卷。共有27名在校大學生參與了此次調查，得到有效問卷23份。將用戶的需求類型分為六類：A類，魅力型質量需求；M類，當然型質量需求；O類，一維型質量需求；I類，反向質量需求；R類，逆向質量；Q類，問題項（不做討論）。問卷調查結果（如表3）。

根據KANO問卷調查的結果以及競品分析，對用戶需求重要度進行調整，并參照專家組的意見，得出（如表4）所示結果。

從最終獲得的用戶需求重要度結果中可以看出，操作面板排布和燈光提示重要度權重最高，分別為0.688和0.619.此外，操作面板排布和燈光提示對操作便捷性的用戶需求影響較大，故在設計過程中進行優先解決。

三、基于TRIZ方法的校園卡自助終端改良設計

出于安全性和可靠性等多方面的考慮，生產廠家決定采用指紋識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，指紋識別體現出方便快捷的優勢。然而在具體設計過程中發現，由于指紋讀取器的體積較小，不利于使用者快速發現，加之許多用戶并沒有習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，這樣做無疑會降低設備的可制造性。通過查詢TRIZ技術矛盾矩陣，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

結合實際不難得出，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。指紋識別器與錄入鍵盤同屬手指操作，組合在一起的可識別度高，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，運用設計中的一些基本原則，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。

結語

產品設計是產品全生命周期中的首要環節對產品的后續生產、銷售、維修具有預先的規劃性，因而十分富于挑戰性、創造性。設從本質上說是一個發現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，取得最優解。本文通過綜合運用質量功能展開（QFD）、KANO模型和發明問題解決理論（TRIZ），對工業設計過程進行了系統、科學的規劃，并成功指導了校園卡自助終端進的改良設計。對類似工作具有一定的參考價值。

現有的理論工具雖然能夠很好地解決本文中所遇到的問題，然而必須意識到，現實的問題具有很高的復雜性與不定性，用戶意見的采集也難免會受到語言障礙、交流障礙、主觀性等問題的限制。因而在實踐中不斷完善理論工具也是十分重要的。可以預見，模糊集理論、語言信息決策理論、灰色系統理論等都將在這一領域的研究中起到至關重要的作用。由于時間、條件的限制，本文并未將這些理論完善的應用于設計過程，筆者將在未來的研究工作中進行改進、完善。