基于INPD與KE方法的智能牙刷護理機創新設計

王曉娜 陳利君 劉偌羽

關鍵詞：產品設計 感性工學 INPD 智能牙刷護理機 交互

引言

習總書記強調，我國經濟發展已經從高速增長階段轉變為高質量發展階段。急需新型人工智能產品來添薪蓄力。伴隨我國經濟高速發展，預測人們生活方式將日趨智能化，社會方式及生活節奏繼續加快，人們逐漸追求“高速度”生活，使得未來生活對智能牙刷護理機產品需求愈發增強。伴隨著智能化時代的到來，人們生理和心理都發生著變化，對日常生活輔助用品的外觀、功能、交互、安全等都產生更高要求。智能牙刷護理機設計主要針對于用戶需求、功能深入程度以及人機交互方式進行創新完善。運用INPD與KE結合的方法，通過SET因素識別產品痛點與機會，在結合KE意向分析，提取用戶內心意向元素滲入設計提高用戶使用度。深入分析智能牙刷護理機基本特征，定位產品功能，形成產品設計概念。為研究以人為中心，符合情感化需求的智能牙刷護理機打下理論基礎。

一、INPD與KE設計方法概述

（一）INPD概述

《創建突破性產品》描述了一種以用戶為中心的集成方法來進行新產品開發（iNPD）。這種產品設計方法主要涉及四個階段：識別機會、理解機會、產品機會概念化、實施產品機會。INPD方法首先需要結合科學與設計知識，綜合考慮社會、經濟、技術（SET）因素尋找產品機會缺口。針對目標用戶需求進行定量研究，深入了解用戶對于產品滿足度，進行產品特征標準化分析，挖掘產品痛點并實現產品機會識別，進而確定產品設計概念或對于現有產品進行優化與創新設計。最終設計出功能居上、人機交互優化、用戶需求為主的高價值產品。

（二）感性工學概述

針對于高品質年輕群體的智能牙刷護理機設計，應以用戶需求為中心，在滿足目標用戶基本功能需求的條件下，還需綜合性探討情感化產品設計研究。感性工學作為以用戶為導向的一種產品設計評價方法，旨在探討用戶的意向感知與產品設計分析的關聯性。將用戶對產品的模糊意向進行定性、定量分析，確立用戶對產品的感知評價，并轉化為產品設計要素。通過對目標用戶的意向分析，在不違背產品基本功能的情況下，設計符合用戶需求的產品。

（三）INPD與KE創新設計模型構建

把INPD產品開發四個階段作為創新產品設計主線，針對于識別機會階段主要運用SET因素尋找產品機會并進行分析;理解機會階段主要采取感性工學理論獲取目標用戶意向詞匯庫，構建產品語義特征樣本，進而運用ISM對目標用戶需求進行定性、定量分析，通過構建用戶需求層次結構確定智能牙刷護理機用戶評價體系;通過計算用戶評價指標權重進行功能一致性檢驗，若檢驗合格，則運用綜合權重值分析用戶需求主次度排序，深入理解產品機會，若檢驗不合格，則需再次進行目標用戶調研;概念化機會階段主要對產品進行設計定位，對設計方案進行篩選，選取滿足度高的方案形成概念產品;實現機會階段運用Rhino建立產品模型，通過投入市場進行虛擬使用獲取用戶滿足度，進行迭代設計。INPD與KE結合的創新產品設計模型（如圖1）。

二、INPD結合KE的智能牙刷護理機案例分析

（一）SET因素識別產品機會缺口

INPD在產品開發第一階段需要廣泛的識別潛在的產品機會并針對于缺口選擇最優產品機會。運用SET因素從社會層面、經濟層面以及技術層面進行產品綜合性分析，通過文獻、網上資料查詢、媒體信息進行全方位審查獲取最佳理想產品機會。在不斷深入調查智能牙刷護理機市場使用現狀的基礎上，對智能牙刷護理機進行SET因素全面分析（如圖2）。

通過調查問卷的形式進行SET 因素調研，切入不同產品角度獲取產品機會缺口，再通過對其機會點進行統計分析出用戶消費的外在因素與基本需求。在對統計結果分析過程中產生四個針對性智能牙刷護理機產品機會缺口并進行編碼：YS-01幫助人們調整健康生活體系的新系統;YS-02構建高品質生活的居家幫手;YS-03智能感應系統與紅紫外線消毒裝置的新產品;YS-04創造情感化的人機交互方式。應用權衡矩陣從4種最初產品機會中挑選一個最優化產品機會。通過INPD識別產品機會缺口階段的權衡矩陣的參照標準進行分類產品機會評估，針對于不同的產品評估標準，設置不同權重數值，每一行產品共分為四個評分檔次，分別代表低、中、良、優。具體權衡矩陣統計見表1。

從最終加權平均分來看，YS-03智能感應與消毒系統產品機會分數最高，本次研究將YS-03作為智能牙刷護理機創新研究的缺口。在INPD產品開發的第一階段完成后，在依據該產品機會描述，使用情緒板、用戶畫像等方法完善目標用戶場景故事情節創作：二線城市上班族董小姐，早起上班對擠牙膏繁瑣操作較為頭疼，且牙刷放置牙刷盒暴漏在空氣中容易造成細菌污染，所以急需一款牙刷牙膏一體機，且附帶消毒、自動擠牙膏等作用。李小姐在產品交互方面有明確的需求，如何進行定時消毒，定量擠牙膏，附帶音樂定時播放等附加功能。針對于情節復述與產生的機會點說明深入確定產品研究角度。

（二）分析用戶需求闡明產品機會價值

1.建立用戶需求遞階層次結構圖：INPD第二階段是通過對已識別的機會進行定性、定量研究，深入明確機會價值。本文采取問卷調查的方式對目標群體需求進行深入分析，結合市場現有產品挖掘智能牙刷護理機隱藏產品機會，智能護理需求問卷發放到年齡段20歲-35歲之間的用戶，通過調查不同人群在不同年齡不同學歷做出用戶特征分析數據統計（如圖3）。共收回有效問卷60份，結合隨機實地訪談數據與專業人員反饋建立智能牙刷護理機的目標群體需求層次結構圖（如圖4）。2.構建用戶需求判斷矩陣：應用Saaty列出的9個重要性等級與賦值，針對目標用戶需求層次結構的第二層次與第三層次因素實行兩兩比較，目的是體現因素之間的等級程度。九種取值為 1/9，1/7，1/5，1/3，1，3，5，7，9，也可取九種數值的中間值及其倒數。

第二層次評價指標矩陣及權重值見表2，基本功能評價指標矩陣及權重值見表3，使用方式評價指標矩陣及權重值見表4，造型色彩評價指標矩陣及權重值見表5，產品價格評價指標矩陣及權重值見表6，把第二層次所得權重值分別與第三層次分別對應的權重值相乘，得出綜合權重值（見圖5）。通過綜合排序計算結果得知，在功能結構中以消毒殺菌、凈化空氣、頁面交互為主;使用方式以壁掛式、語音交互為主;造型色彩以簡約造型、干凈色彩為主;產品價格以普遍家庭適應價格為主要指標參考。

三、SET因素下智能牙刷護理機感性意象分析

（一）智能牙刷護理機感性詞匯收集與篩選

第一階段建立智能牙刷護理機感性詞匯庫，通過網絡信息、問卷調查、實地調研、深入訪談等途徑獲取大量感性詞組，將收集的85個針對于智能牙刷護理機的形容詞進行分類篩選，在此過程邀請2位產品設計專家、一位產品設計教授、5位產品設計師、通過論證法、歸納法、差異法將重復的感性詞匯進行刪除與對比。第二階段基于SET因素所得產品機會缺口與現有產品分析作為客觀判斷條件進行篩選，并根據Likert量表制定調查問卷，采取五星制重要程度設置分析，共發放50份，實際收回45份。通過統計調查數據，最終選出頻率最高的6對感性詞匯（見表7）。

（二）收集與篩選智能牙刷護理機樣本

通過網絡調查、市場調研、資料收集進行智能牙刷護理機相似樣本收集，運用A型圖解法進行產品外觀、功能結構、使用感受評估，在通過產品分類法、聚類分析法、產品歸納法將智能牙刷護理機進行符合度分類，按照比值篩選出八個智能牙刷護理機代表性樣本（如圖6）。

（三）智能牙刷護理機造型特征簡化解析

該階段根據產品形態分析與產品造型分析方法等理論基礎，以形態分析學為指導，深入解析產品造型與形態特征，從而建立產品造型元素分析表。將最終樣本中智能牙刷護理機進行形態劃分并運用簡意圖來表現。通過對智能牙刷護理機產品造型的分析、概括、劃分、圖解，將智能牙刷護理機產品造型特征表述為輪廓、儲物盒、牙膏盒、牙刷架、顯示屏五個獨立部分，并將其造型進行提取與簡化分析，比較出最符合用戶需求的造型。產品造型簡化元素編碼表見表8。將所保留樣本與產品形態簡化元素編碼進行一一對應，得出各個樣本的產品特征元素解析表見表9。

（四）智能牙刷護理機意象評價分析

針對于智能牙刷護理機外觀形態進行感性工學意象評價。將六對詞匯與智能牙刷護理機外觀形態元素進行感性評價，通過語義差異法設計SD問卷調查，針對于每組感性詞匯建立五分評分標準，共發放二十份，對每組樣本進行意象打分，最后得出感性意向詞匯評價的平均值見表10。

通過綜合性感性評價的結果，選出最具有針對性的感性意向詞匯樣本，提取詞匯造型基礎特征，作為智能牙刷護理機外觀形態設計的參考依據，形態特征分析見表11。

四、概念化產品機會

（一）定位產品功能及產品概念形成

INPD第三階段是產品機會的概念化，通過前期所有的市場與用戶的深入調研。明確目標用戶對于智能牙刷機的功能需求與形態需求進行系統化分析，在結合市場現有產品的不足定義新產品為：面向年輕化群體與個別需求群體的及多功能于一體的，造型簡約時尚的，價格適應度強的，交互模式簡單的智能牙刷護理機。針對于前期產品功能匯合，結合頭腦風暴法、思維導圖提出十種設計理念并進行反復篩選，最終確定產品功能概念設計矩陣圖（見圖7）。

智能牙刷護理機在日常使用中占據空間較為狹窄，在使用過程中應遵循人機交互原理，通過應用4W場景走查的方式分別還原一位先生和女士在早上6：00～7：00時間段狀態，可發現不同人在不同地點做的事情都會和刷牙有關，但自動擠牙膏和牙刷消毒概念還未進入消費者的腦海。所以在人機簡化使用過程中，在交互使用上通過繼承以往產品的交互優點，如定量擠牙膏等。在環境方面通過考慮墻面的顏色與產品之間的關系，選用干凈的白色作為主色調，保證產品與環境之間的融合度。生活中洗手間的空間不足，考慮人拿取物品來設計空間分布，再設計產品時，應注重造型的簡約流暢，保持產品使用的方便性與穩定性。

（二）智能牙刷護理機設計實踐

牙刷護理機在功能設計秉持健康清潔的設計原則之上，對上述樣本分別進行設計造型元素提取，通過現有產品設計規則提煉產品造型。外觀形體學習現代簡約的設計理念，保證功能的情況下減少冗余的形體。在產品對人的情感化上提升產品的品質感和科技感。在簡約的過程之中，加入人機交互的屏幕，富有情態的線條、顯示燈等。通過點、線、面結合的設計方式，讓產品有自己獨特的韻律性，觀賞性。在外觀上提取海洋生物外觀的紋飾，通過肌理與色彩之間的碰撞產生更加獨特的趣味和美觀性，樣本綜合造型元素提取（見圖8）。

在結構上根據成型工藝分為顯示屏幕、擠牙膏設備、紫外線殺菌箱、和主體箱體、墻面固定殼等五部分。實現殺菌、擠牙膏、智能人機交互、墻面固定等功能。在色彩上根據用戶情感調研分析，提升產品的品質感，通過簡單素雅的顏色搭配讓產品的肌理效果更加突出，從而營造出產品的現代感品質感。通過智能化的方式實現牙刷消毒，智能擠牙膏以及凈化、除濕等功能。在人機交互上屬于屏幕中樞操縱整個系統，通過內部的數據處理方式，實現整個系統的工作運行。另外在擠牙膏時，用戶可以通過長按屏幕來實現擠牙膏。中途牙刷不出現細菌沾染。

五、實施產品機會

INPD最后階段是產品機會的實施。根據智能牙刷護理產品的功能結構、造型表現與形態美感的設計要素，進行智能牙刷護理機創新設計。根據最后深化的設計方案，確定模型的尺寸與比例，模型配色與材質，利用犀牛建模軟件建立實物數字模型及用Keyshot進行模型渲染，并完善最終智能牙刷護理機設計方案（如圖9）。

此款家用智能牙刷護理機最理想的設計要素為紅紫外線雙層消毒殺菌，在牙刷使用前后都可以進行消毒清潔;把牙膏與護理機進行一體化結合，避免與外界接觸造成細菌感染;增加界面控制與日常功能提醒，在刷牙的同時把握時間、了解溫度;外觀設計秉持簡約原則，減少成本擴大價格選擇空間;外觀肌理和顯示屏幕在視覺和交互體驗上打動消費者;形式上采用壁掛式，穩固的同時減少空間的使用;人機交互方面和視覺層以簡約呈現給用戶，實現高效人機交互。

迭代設計方案最終整理設計合理，功能結構完善，人機交互感增強，產品使用界面簡約時尚，增加語音交互提高產品利用率，產品界面效果增強（如圖10）。充分運用互聯網技術，通過屏幕操作，外加外面物理按鍵保持用戶使用習慣。隨時保持凈化空氣與智能殺菌功能，促進產品-人-環境的一體化交流。

結語

在智能牙刷護理機的產品創新設計中，運用INPD與KE結合的理論來指導產品設計，通過獲取大量目標用戶群體的需求，用SET因素發現產品機會缺口，運用產品機會權衡矩陣確立最優產品機會點，在對目標用戶的實質需求進行分類與排序。基于感性工學對所提出的設計建立感性詞匯庫，收集和篩選出最具代表性意向詞匯，通過語義差分法得出最佳產品樣本，分析最佳產品樣本的外觀造型要素，最后，將研究所得結論應用到智能牙刷護理機設計實踐中，完善最終預想方案。經實踐證明，INPD與KE結合的理論運用到設計中是可行的，能讓設計師更針對性地把握產品設計重難點，做出更符合用戶的高效設計。