基于FAST的酒店紫外線消毒產品概念設計

石元伍, 童 威

(湖北工業大學工業設計學院,湖北 武漢 430068 )

消毒作為切斷病毒傳播途徑的重要手段,在疫情防控期間發揮著重要作用[1]。但大多數專業消毒設備主針對醫用環境設計,如重癥病房鞋面消毒設備[2]、醫用消毒機器人[3]等,設計者對民用消毒產品關注度欠佳。酒店消毒產品仍停留在傳統化學消毒劑上[4],存在消毒功能單一、操作流程繁瑣及消毒不徹底等問題。因此,迫切需要對其進行創新設計,降低人員在酒店環境意外感染病毒的風險。目前,相關學者在概念設計階段對SET,AHP和FAST的理論優勢進行了單獨或兩兩集成研究。如楊勤等[5]以家用智能蔬菜種植箱概念設計為目標,運用SET獲取用戶需求缺口;楊昕妍等[6]將AHP運用于衛浴造型設計中,構建了衛浴產品的評價指標體系;董曉瑋等[7]借助FAST模型梳理出水果快遞箱功能間關系,完成了FAST在產品概念設計中的功能創新;宋端樹等[8]將AHP-FAST理論優勢相結合,實現老年人智能盥洗產品由需求到功能的映射。

由上述文獻可知,SET可挖掘用戶需求缺口,為后續設計目標提供靶向性。AHP能明確用戶需求權重,量化需求指標,提高設計客觀性;FAST以基本需求為目的,對子需求進行功能拓展求解,實行用戶需求至產品功能的轉化。本文將SET/AHP/FAST三者設計優勢相整合,對酒店紫外線消毒產品進行概念創新設計。

1 概念設計的概述

概念設計是受需求驅動的創造性工作,是新產品研發及量產前的關鍵階段[9]。其目標是實現用戶需求至功能的轉換,在性質上,概念設計具有顯著的實驗性、前瞻性和試錯性;在功能上,概念設計探索了產品的更多可能性[10]。因此,酒店紫外線消毒產品概念設計應以需求-功能-形態的鏈扣式推進,即在把握當下用戶多層次需求信息的基礎上,以符合邏輯的功能系統求解方法結合符合客觀環境下的造型、材料、裝飾來呈現產品概念。

2 SET,AHP,FAST概述

2.1 SET,AHP,FAST簡介

因素分析法認為對社會趨勢(Society)、經濟(Economy)以及先進技術(Technology)三要素進行綜合分析研究,可及時發現機會缺口獲取有效的用戶需求關鍵詞,明確產品概念設計方向,開拓新市場[11]。

層次分析法(AHP)即定性與定量相結合的決策分析法[12]。層次分析法可為復雜的評估事件提供科學、簡明的數量指標,為使用者在決策問題上提供客觀依據。其特點是對多目標、多準則的評價因素進行層次化及數量化分析,羅列出指標客觀權重,以減少個人主觀臆斷,利于設計者對用戶需求重要度展開分析。

功能分析系統技術法(FAST)遵循線性邏輯對功能分解拓展,廣泛應用于產品概念設計階段[13]。FAST依據輸入—運行—輸出的模式建立系統分析模型,將復雜的用戶語義需求與抽象的設計目標轉換為對應的功能需求,實現功能的科學拓展,為概念設計指引方向。

2.2 SET/AHP/FAST的集成方法

概念設計過程中由于用戶、行為、情景具有一定的復雜性、矛盾性,需要借助SET分析法動態分析用戶需求,挖掘產品機會缺口,創新概念設計方向。但其缺乏定量分析,需借助AHP對需求指標進行層次分析并量化排序,以避免決策結果的主觀性,為決策者后續設計提供數字依據。FAST作為強大的功能創新求解方法,通過對需求多層次、多目標的功能分析,實現需求至功能的逐層映射,為解決設計問題提供新思路。綜上所述,SET/AHP/FAST三種方法各有優勢和劣勢,SET著重發現問題,AHP注重分析問題,FAST分析法重在解決問題。發現問題是分析問題的基礎,分析問題是解決問題的必要條件。結合上述三種方法各自理論強項形成優勢互補的SET/AHP/FAST模型,見圖1。

圖1 基于SET/AHP/FAST的集成設計方法

3 SET/AHP/FAST模型的概念設計與流程

3.1 SET分析法的用戶需求分析

用戶需求是產品設計的生命線[14],用戶研究的目的就是深入挖掘用戶潛在需求,以設計出符合特定場景的產品方案。傳統調研方法因耗時長、效率低,導致概念設計方案無法滿足當下環境的需要[15]。SET分析法通過動態分析當前形勢下社會、經濟環境和技術因素,以協助設計人員全面、同步分析需求,及時梳理歸納調研數據,為下一步AHP法做準備。

3.2 AHP確定用戶需求權重

通過對SET分析法得出的用戶需求篩選、總結、歸納,搭建層次階梯模型。其中包括目標層、準則層、指標層。目標層為概念設計提出的總需求,準則層為實現目標層所需要的原則、因素及限制條件。依據準則層進一步分化出指標層,其目的是實現準則層的具體方法與路徑。依據AHP標度法原則[15],對指標重要性賦值,并兩兩比較,其重要度對應1～9數值,數值越大,越重要。如表1所示。

表1 判斷矩陣標度賦值及意義

其計算過程如下:

根據比較n個準則層元素得到判斷矩陣

A=(aij)n×n

(1)

由列向量平均值公式(2)、(3)計算權重Wi及特征向量W

(2)

W=[W1,W2,…,Wn]T

(3)

依據公式(4)求得判斷矩陣最大特征值

(4)

式中:(AW)i表示AW中第i個元素。

根據公式(5),(6)對判斷矩陣進行一致性檢驗。

(5)

式中:CI為判斷矩陣一致性指標;RI為隨機一致性指標;CR為一致性比率。

(6)

如表2所示,當CR<0.1時,表明判斷矩陣通過一致性檢驗,矩陣結果較為合理。反之則需對矩陣數值適當調整。

表2 1-9階平均隨機一致性指標

將最底層進行一致性檢驗后,把各個指標權重相較于上一層指標權重計算匯總,形成總體排序。

3.3 FAST法構建產品功能

基于上述步驟得到的用戶需求權重結果,可將需求特征詞匯更迭為功能屬性詞匯,進而構建產品功能模型。借助FAST創建產品功能樹結構模型,將總功能自上而下分解至若干個子功能中,并對子功能進行拓展、合并,以層次遞階的方式將用戶需求映射到各基本功能,實現用戶需求到功能的轉化,整個過程須保持需求與功能的高度一致性(圖2)。

圖2 FAST功能樹結構模型

4 酒店紫外線消毒產品設計實踐

針對酒店環境,以酒店紫外線消毒產品為設計目標,驗證SET/AHP/FAST的集成模型在概念設計中的可行性。

4.1 酒店消毒產品的SET需求分析

因當下社會、經濟和技術一直在不斷變化、發展,三者之間相互作用、影響,傳統調研方式已無法契合當下環境的需要。進而采用SET分析法作為概念設計前期需求調研方法,通過對多方因素進行全面、同步分析,準確發現目標產品機會缺口,明確設計方向。

為獲取酒店消毒產品的用戶需求,對酒店消毒產品創新的價值機會做前期評估,參考現有醫用專業紫外線消毒車、酒店實地調研及大數據匹配,依據回收的85份有效數據結果顯示傳統消毒產品存在不足:1)消毒功能單一,消毒流程繁瑣,效率低;2)酒店保潔人員期望產品具有更靈活的轉場能力,實現多場景消毒;3)酒店經營者對消毒清潔整合產品渴望度增加;4)酒店住客希望消毒過程可視化;5)酒店住客期望產品對病毒徹底消殺。將上述問題歸納統計如表3所示,即作為用戶需求突破口,為后續酒店實地調研獲取用戶重點需求提供依據。

表3 SET產品機會關鍵詞

為將用戶需求缺口轉化為準確合理的產品功能屬性,需對用戶需求進一步分析。通過實地調研湖北省武漢市某四星級酒店保潔人員清潔客房流程,詳細記錄部分保潔人員清潔客房過程中的潛在問題,構建酒店客房的客觀場景,如表4所示。研究發現,酒店保潔人員在客人退房后,都會借助清潔服務車進行后續消毒清潔工作,因此考慮以清潔服務車作為紫外線消毒產品概念設計的外觀要素。

表4 用戶與客房環境交互問題分析表

對表3、4信息整合,參考產品機會關鍵詞,進一步明確用戶關鍵需求。分析酒店客房交互環境,提取出”人—機—環境“信息,挖掘酒店情景中的隱性需求。通過對用戶需求整合,以KJ法將用戶對功能的需求劃分為安全健康、靈活可靠、效率需求及用戶體驗,構建酒店紫外線消毒車需求層次結構(圖3)。

圖3 酒店紫外線消毒車需求層次結構

4.2 應用AHP確定用戶需求權重

4.2.1構建各因素判斷矩陣根據圖3酒店紫外線消毒需求層次結構模型,分別設計兩份調查問卷對準則層與指標層進行打分。將兩份問卷分別發放給酒店保潔人員及酒店住客共計56名用戶開展調研,回收有效問卷48份。為保證評價結果的客觀性,邀請工業設計師、酒店保潔人員、酒店住客共同組建專家小組對上述問卷中的量化值進行判斷矩陣構建A-E。判斷矩陣如下所示:

4.2.2層次單排序及一致性檢驗對于矩陣A,最大特征向量WT歸一化為:

對CR一致性求解λmax=(∑(Aw/w))/n=4.1831,n=4,RI=0.89得出CI=(λmax-n)/(n-1)=0.0610,CR=CI/RI=0.0686。同理,得出其他層次權重:

所有一致性比例結果,其均值均小于0.1,通過一致性檢驗(表5)。

表5 一致性比值

4.2.3層次總排序及一致性檢驗總排序一致性檢驗:

CR=(0.5161×0.0404+0.1601×0.0019+0.2107×
0.0046+0.1132×0.0236)/(0.5161×0.89+0.1601×
0.52+0.2107×0.52+0.1132×0.89)=0.0330<0.1

通過一致性檢驗,證明上述數據具備客觀性。各級權重結果及排序見表6。

表6 紫外線消毒車需求指標權重分析

4.3 需求權重結果分析

4.3.1一級需求權重分析在安全健康、靈活性、效率、用戶體驗四項一級指標中,安全健康的需求程度最高,同時也是紫外線消毒車設計的基本要求。酒店作為疫情的高發地帶,入住人口雜、客房內空氣流通差都會帶來各種安全隱患。效率對于提升酒店服務質量及盈利具有重要作用,安全健康與效率反映了消毒車應具備的基本功能,而用戶體驗次之。通過進一步分析了解,保潔人員對傳統化學消毒產品使用模式上有較強的依賴性,對新產品在功能使用上存在擔憂。總體排序需求為安全健康>效率>靈活性>用戶體驗。

4.3.2二級需求權重分析指標層的需求權重直接關乎產品的最終形態,它能夠反映產品功能局部與整體之間的關系。酒店紫外線消毒車準則層安全健康排序為:消滅多種病毒>消毒過程無環境污染>室內空氣凈化>地毯消毒清潔,后疫情時代,人與病毒共生,酒店環境的復雜性決定了病毒的多樣性,消滅多種病毒一直是當前較為關注的問題。該權重排序表明了概念設計的前瞻性,代表對當前最具挑戰性與難度的痛點挖掘,目前的酒店傳統化學消毒液尚無法達到此需求,而地毯清潔難度相對較低,已有相對成熟的清潔工具能予以應對。除安全健康外,酒店環境中布草回收及時消毒能切斷病毒傳播源,防止客房間病毒交叉感染。靈活性需求方面,消毒產品定點放置,可協助保潔人員騰出更多的時間,保證酒店其他工作的順利開展。用戶體驗方面,操作簡單易上手權重最高,表明傳統消毒劑嚴格的濃度配比與復雜的消毒流程對保潔人員的困擾。

4.4 構建紫外線消毒車功能樹

根據得到的用戶權重,明確基本需求與輔助需求,因后疫情時期人們對健康生活觀念的重視,殺菌知識已得到一定的普及,可以暫時將專業殺菌知識普及需求予以剔除,把握設計重點。將其他需求分解到具體的功能(圖4)。

圖4 酒店紫外線消毒車功能分析圖

5 設計案例

通過SET對前期產品機會缺口分析,依托AHP中13項功能權重排序,結合FAST功能分析圖,確定酒店環境紫外線消毒車外觀與功能的匹配關系,完成酒店消毒車概念設計,見圖5。

圖5 紫外線消毒車概念設計

首先,概念設計充分考慮酒店整體消毒環境的復雜性。在安全健康需求方面,紫外線消毒車基于現有UV-C紫外線裝置的基礎上增加了臭氧消毒裝置、空氣凈化裝置與高溫高壓蒸汽消毒技術,保障保潔人員對酒店環境全方位、高效率的開展消毒工作,各功能單元部件見圖6。

1-空氣凈化裝置出風口;2-中控開關;3-升降UV-C紫外線裝置;4-狀態燈;5-布草箱;6-高壓蒸汽水箱;7-UV-C紫外線燈;8-高壓蒸汽噴口;9-酒店補給模塊;10-掃地裝置;11-臭氧發生裝置圖6 消毒清潔手推車爆炸圖

在效率需求方面,紫外線消毒車將消毒功能與清潔功能相整合,可高效輔助保潔人員輕松完成日常殺菌工作。在靈活性需求上,紫外線消毒車前后采用模塊化設計,一號定點放置,消毒清潔酒店客房環境,二號酒店補給。在客戶退房高峰時段,紫外線消毒車可拆卸消毒清潔單元與酒店補給單元,配合保潔人員完成多房殺菌與日用品補給。客房殺菌完成,保潔人員對布草進行回收處理,紫外線模塊可對布草箱進行二次消殺,保證回收流程的安全性,杜絕布草回收過程病毒交叉感染(圖7)。

圖7 保潔人員使用效果圖

用戶體驗方面,住客在入住前可借助手機APP與本產品互聯,及時掌控酒店客房消毒狀況,減輕住客對酒店客房消毒疑慮(圖8左)。保潔人員可通過APP,調節紫外線消毒車工作狀態,避免紫外線與人體皮膚直接接觸,造成安全隱患,此外酒店保潔人員可借助數據反饋了解消毒進度,以便靈活統籌工作。APP操作界面簡明、直觀,降低保潔人員誤操作幾率(圖8右)。

圖8 兩類人員操作界面設計

紫外線消毒車打破傳統消毒模式的限制,有效為保潔人員節省工作時間,提高消毒清潔工作效率與安全性。為驗證概念設計方案可行性,邀請工業設計師、酒店工作人員與住客共同進行評價,產品功能對比詳見表7。

表7 新舊消毒產品功能對比

6 結論

本文將SET,AHP和FAST各理論優勢相結合,得出SET/AHP/FAST的集成方法,并對酒店紫外線消毒車進行了系統化的概念設計。基于SET三因素分析用戶需求、把握產品機會缺口,利用AHP賦予用戶層次需求權重,依托FAST實現功能系統分析求解,通過SET-AHP-FAST的過渡,體現了概念設計由分析需求到滿足需求的過程。需求到功能的映射,契合概念設計實踐的一般規律,驗證了SET/AHP/FAST集成方法應用于產品概念設計中的可行性與有效性,避免設計過程中設計師與用戶需求脫軌的弊端。最大化滿足多方用戶需求,不僅改善傳統酒店客房消毒模式,也實現了創新設計目標,為概念設計理論研究提供有益參考。由于該款產品目前尚處于概念設計階段,在實證研究過程中仍存在一些局限性,后續將對該方案進行可行性評估、實用性測試等流程,以保證概念產品方案落地。