基于QFD、KANO和TRIZ理论的校园卡自助终端设计研究

    陈昭　王京　彭华明

    

    

    

    摘要：随着设计理论的日益成熟，人们开始意识到设计过程需要以知识为依托，以科学方法为手段，系统的规划一件产品从制造到销售、使用以及维修的方方面面。文章综合运用质量功能展开（QFD）、KAN0模型和发明问题解决理论（TRIZ），对工业设计过程进行了系统、科学的规划，并成功指导了校园卡自助终端进的改良设计。在设计初期收集并分析了大量用户需求，通过一致性检验和KANO模型对用户需求权重的修正，总结出了准确可靠的校园卡自助终端用户需求。运用质量功能展开理论对用户的需求进行了分析，合理地规划了有限的资源，提升了设计结果的应用价值。进而运用TRIZ理论很好地解决了改良方案中存在的矛盾，取得了令人满意的设计结果，能够为类似的工作提供一定的参考价值。

    关键词：QFD，KANO，TRIZ，产品设计，校园卡自助终端

    中图分类号：TB472 文献标识码：A

    文章编号：1003-0069（2017）07-0114-02

    引言

    产品设计是一件产品生命周期的首要环节，研究结果表明，设计阶段决定了产品70%以上的成本，而这一阶段所占用的成本却不到产品总成本的7%。随着设计理论的日益成熟，人们开始意识到，与艺术创作的过程不同，设计过程并不完全依赖经验与灵感，更需要以知識为依托，以科学方法为手段，系统地规划一件产品从制造到销售、使用以及维修的方方面面。很显然，传统的设计方式已经无法满足大部分企业的设计需要，这就需要设计师在设计中，运用科学的方法对设计工作进行合理的规划。本文通过运用QFD、KANO以及TRIZ等理论，对校园卡自助终端进行了科学、系统的改良设计。

    一、基于QFD理论的用户需求与功能分析

    （一）QFD、KANO、TRIZ基本理论概述

    QFD，即质量功能展开，是20世纪60年代末诞生于日本的一种重要的现代科学管理方法。运用QFD理论在设计之初对用户需求进行分析，将用户语言表达的需求特性转化为技术特性，可以在很大程度上避免设计中可能出现的疏漏和资源浪费，通过合理规划有限的资源，获得最大化的收益。

    KANO模型是由东京理工大学教授狩野纪昭（Noriaki Kano）和他的同事在1979年首先提出的一种质量评价方法，可以系统性、概括性地将质量类别加以分类。因此，将KANO模型应用到质量功能展开中，可以对用户需求权重进行调整。

    TRIZ，意译为发明问题解决理论，通过总结发明问题的内在规律和原理，抽取大量优质专利的解决问题模式，建立了一套系统有效的方法。TRIZ在产品设计过程中有很高的应用价值，为最优设计方案的提出提供了有效的指引。

    将这三种理论工具综合性地运用于产品设计的过程，可以使设计工作更加规范合理，得出的结果也会更加全面、可靠。

    （二）校园卡自助终端用户需求层次化分析

    由于用户需求是QFD的主要驱动因素，笔者通过各种途径收集了大量的用户需求数据，并加以整理。校园卡自助终端的用户需求来源多样，主要包括生产厂家采集的用户意见与投诉，以及笔者进行的问卷调查与用户访谈。

    通过运用KJ法对收集到的用户需求进行分类，将用户需求分为三个层次。第—层次为用户满意的校园卡自助终端，第二层次为安全性好、操作方便、通用性强、造型美观以及功能多样，第三层次则分为指纹、密码双重加密、增加语音提示、支持多家银行卡等19和种需求，（如表1）所示。

    （三）基于AHP的用户需求重要度确定

    笔者随机邀请7名在校大学生填写AHP问卷，对校园卡自助终端的第二层次用户需求进行调查，对每项需求的重要性进行5分制的打分。其中得到有效问卷5份，通过这五份调查问卷的结果构建矩阵并分析矩阵的—致性比率，可得五个矩阵一致性比率均小于0.1，如下所示。

    将以上五个用户的需求综合为一个矩阵，得到的结果如下：

    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

    规范化后为：

    RN=0.825，0.808，1.000，0.241，0.256

    从结果中可以看出，重要度最高的是通用性强，其次为安全性好和操作方便，最低的是功能多样和造型美观。同理对第三层次的用户需求进行分析，得到结果（如表2）。

    根据以上结论，建议加强校园卡自助终端的通用性、安全性以及易操作性改进。由某机电公司组建的专家小组对上述结果进行了研究、讨论，对上述几点进行了可行性分析，安全性问题主要交由结构以及加工部门负责改进，通用性的优化则转交研发部门深入分析。笔者承担机身外观的设计任务，负责对操作性进行改良。因此，下文主要针对操作性及其下属的第三层次需求进行探讨。

    二、基于QFD和KANO理论的校园卡自助终端用户需求重要度调整

    根据KANO模型的基础理论，笔者设计了针对校园卡自助终端操作性的KANO调查问卷。共有27名在校大学生参与了此次调查，得到有效问卷23份。将用户的需求类型分为六类：A类，魅力型质量需求；M类，当然型质量需求；O类，一维型质量需求；I类，反向质量需求；R类，逆向质量；Q类，问题项（不做讨论）。问卷调查结果（如表3）。

    根据KANO问卷调查的结果以及竞品分析，对用户需求重要度进行调整，并参照专家组的意见，得出（如表4）所示结果。

    从最终获得的用户需求重要度结果中可以看出，操作面板排布和灯光提示重要度权重最高，分别为0.688和0.619.此外，操作面板排布和灯光提示对操作便捷性的用户需求影响较大，故在设计过程中进行优先解决。

    三、基于TRIZ方法的校园卡自助终端改良设计

    出于安全性和可靠性等多方面的考虑，生产厂家决定采用指纹识别配合键盘输入的操作方式。这增加了自助终端的可操作性，在一些不需要密码的操作过程中，指纹识别体现出方便快捷的优势。然而在具体设计过程中发现，由于指纹读取器的体积较小，不利于使用者快速发现，加之许多用户并没有习惯指纹录入的操作方式，因此需要增加光照、语音提示等指引功能，然而操作面板空间狭小，这样做无疑会降低设备的可制造性。通过查询TRIZ技术矛盾矩阵，得到的解决方案为M33-32=2，5，12，即：

    原理2：分离与分开原理；原理5：合并原理；原理12：等势性原理

    结合实际不难得出，原理2和原理12在此案例中很难适用，因此采用原理5：合并原理。指纹识别器与录入键盘同属手指操作，组合在一起的可识别度高，而目不需要附加除键盘照明之外的照明，无疑是一种合理的解决方法。

    综合考虑面板排布问题，运用设计中的一些基本原则，合理布局之后的操作面板较改良前已经有了很大的提升（如图1），很大程度上提升了校园卡自助终端的可操作性，满足了大部分用户的需求。

    结语

    产品设计是产品全生命周期中的首要环节对产品的后续生产、销售、维修具有预先的规划性，因而十分富于挑战性、创造性。设从本质上说是一个发现冲突解决冲突的过程，而通过借助于有力的理论工具，可以更好地解决这些冲突，取得最优解。本文通过综合运用质量功能展开（QFD）、KANO模型和发明问题解决理论（TRIZ），对工业设计过程进行了系统、科学的规划，并成功指导了校园卡自助终端进的改良设计。对类似工作具有一定的参考价值。

    现有的理论工具虽然能够很好地解决本文中所遇到的问题，然而必须意识到，现实的问题具有很高的复杂性与不定性，用户意见的采集也难免会受到语言障碍、交流障碍、主观性等问题的限制。因而在实践中不断完善理论工具也是十分重要的。可以预见，模糊集理论、语言信息决策理论、灰色系统理论等都将在这一领域的研究中起到至关重要的作用。由于时间、条件的限制，本文并未将这些理论完善的应用于设计过程，笔者将在未来的研究工作中进行改进、完善。