基于AHP和QFD分析的家用消毒衣柜设计的研究.pdf

60基金项目:北京林业大学科研项目(2018HXSJYSXY01)作者简介:郑艳红(1992-),女,硕士,研究方向:工业设计与理论,E-mail:通信作者:程旭锋(1977-),男,博士,教授,研究方向:工业产品和家具设计、计算机辅助设计、森林康养服务设计,E-mail:引文格式:郑艳红,程旭锋,丁梓晨.基于AHP和QFD分析的家用消毒衣柜设计的研究J.家具与室内装饰,2023,30(08):60-65.ZHENG Yanhong,CHENG Xufeng,DING Zichen.Research on the Design of Household Disinfection Wardrobe Based on AHP and QFD AnalysisJ.Furniture&Interior Design,2023,30(08):60-65.全面推进健康中国建设的背景下，家庭健康防护和消毒产品的需求显著加强，一些新的消毒产品以及在已有产品上增加消毒防护功能的产品快速出现，这些产品中存在片面强调消毒性能而对使用体验和环境适应性未进行合理设计的情况。产品设计受诸多因素的限制，不确定性是产品设计工作的一个特征1，使用体验和环境适应性是影响产品功能实现效果的重要因素，消毒衣柜是受环境和使用体验影响较大的典型产品。家庭场景下，人的行为习惯个性化程度高，消毒衣柜受环境影响大，将场外形独特、性能实用、消费者体验感受良好的台灯产品。AHP层次分析法与QFD质量屋相结合，能够有效辨析用户不同行为需求的重要程度，并将需求转译为产品功能，从而明确产品设计要点，并指导设计实践与生产。AHP层次分析法与QFD质量屋相结合有助于明确用户需求、产品功能与产品设计间的关系，进行场景化消毒衣柜的设计与创新。1 家庭场景下衣物消毒用户行为分析场景研究对于设计行业来说是一景研究引入家用消毒衣柜产品设计实践中，可以明晰消毒衣柜在家庭环境场景中的使用方式，来获取用户的真实行为需求及痛点；李森然2基于现有的对家具评价体系的研究，将层次分析法引入家具造型美度的评价之中，建立了针对于椅类家具造型美度的评价体系与评价方法,为椅类家具的造型美观性提供了更为客观准确的评价方法。陈虹、谢晶3根据QFD产品功能展开模型研究，对消费者的行为要素所对应桌灯的质量发展要求进行了加权测算，并按照加权结果对解决的品质问题进行了排名。能够制造出Research on the Design of Household Disinfection Wardrobe Based on AHP and QFD Analysis郑艳红1，程旭锋1，丁梓晨2 Zheng Yanhong1&Cheng Xufeng1&Ding Zichen2(1.北京林业大学艺术设计学院，北京 100083；2.中国人民大学附属中学朝阳学校，北京 100028）摘 要：在全面推进健康中国建设、共享美好生活的背景下，人们的日常卫生意识显著提高，衣物消毒作为生活必需之一，消毒衣柜有可能成为新的家具品类。针对消毒衣柜的有效性、环境适用性和使用体验进行研究十分必要。本研究基于家庭场景，将AHP层次分析法和QFD质量屋相结合，对消毒衣柜的工作环境构成要素及特征、用户的消毒行为和需求方面进行分析，获得了家用消毒衣柜的功能设计依据和目标产品设计特征，推导出目标产品的设计原则，并开展设计实践和方案验证，为提高产品的使用体验和有效性，促进家用消毒衣柜产品迭代设计提供参考。关键词：消毒衣柜，AHP层次分析，QFD质量屋，用户需求，产品设计DOI:10.16771/43-1247/ts.2023.08.010中图分类号：TS664.1 文献标识码：A 文章编号:1006-8260(2023)08-0060-06Abstract:Under the background of comprehensively promoting the construction of a healthy China and sharing a better life,peoples daily health awareness has been significantly improved,and clothing disinfection is one of the necessities of life,and disinfection wardrobes may become a new furniture category.It is necessary to conduct research on the effectiveness,environmental applicability,and use experience of disinfecting wardrobes.Based on the family scene,this research combines AHP and QFD quality house analysis methods to analyze the elements and characteristics of the working environment of the disinfection wardrobe,the disinfection behavior and needs of users,and the functional design basis and product design of the household disinfection wardrobe.elements,clarified the design principles of the target product,and carried out design practice and scheme display,providing a reference for improving the use experience and effectiveness of the product and promoting the iterative design of household disinfection wardrobe products.Key words:Disinfection wardrobe;AHP analysis hierarchy process;QFD quality house;User demands;Product design基于AHP和QFD分析的家用消毒衣柜设计的研究Forum of Design设计论坛61F&ID第30卷第08期 2023年08月 家具与室内装饰项基础性工作，是指通过分析设计环境中的场景构成要素来对产品使用场景进行解构，以完成对目标场景的构建。通过产品场景化和场景产品化等设计策略，以探索目标场景下的用户需求，以输出目标产品的设计策略，用于评估和验证目标产品的设计价值，指导设计师在结构、功能、材质、色彩等方面的设计中形成满足用户需求的方案4-6。在家庭场景下进行消毒衣柜设计，主要基于场景思维展开研究，分析消毒衣柜的使用场景和用户的消毒行为，找准用户需求。居家室内场景是一种比较私密的空间，用户数量较少，用户的行为具有时间和空间的差异性，但用户个体需求具有相似性。家庭室内衣物消毒场景中用户的消毒行为一般包括：用户外出回家后，在进门玄关处进行外衣消毒、清洗衣物晾晒后衣物消毒收纳或者不同面料衣物的消毒方式选择等。2 用户需求量化评价与提取2.1 层次分析法原理层次分析(analytic hierarchy process,AHP)法是由美国学者于20世纪70年代提出的定性与定量分析相结合的多目标评价方法，可以对人的主观判断等非定量事件作定量分析和定量描述,尤其适用于目标、因素、准则较多，而且对全部量化都非常困难的大型或复杂系统。AHP层次分析法的基本思路是用层级结构的方式对复杂决策因素进行分类，并分解量化各个复杂影响因素的权重值，得到其权重关系，建立相关权重判断矩阵。采用AHP方法的课题研究，一般要求把判断目标界定为三个层面，即目标层、准则层和指标层，被称之为本课题的基本判断框架。其中目标层是各层次判断的具体目的明确与汇总，准则层则是对目标层次的具体结构细化，而标准层则是对每一个标准层次的具体拆解。评估体系的制定必须针对情况加以考虑，以求客观正确。对各层次间表1 判断指标尺度程度表 指标尺度 含义 说明135792，4，6，8同样重要略微重要明显重要强烈重要极其 重要折衷使用表示a与b同样重要表示a比b略微重要表示a比b明显重要表示a比b强烈重要表示a比b极其 重要介于相邻指标尺度之间表2 准则层指标判断矩阵 A1 A2 A3 A4A1A2A3A411/41/23411/322311/21/31/221表3 平均随机一致性指标RI值 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9RI 0 0 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45图1 家用消毒衣柜用户需求评价指标模型图2 AHP层次分析法应用流程与步骤图 1图262的对比评估，则必须通过语义量化，以此确定相对权重，从而获取具体的评估矩阵，并进行一致性校验7-16。2.2 评价指标层级构建通过对家庭场景下消毒衣柜的使用位置、功能需求、交互方式、外观感受这四个方面（准则层）进行研究和分析，并进一步划分为21个用户需求作为评价指标，完成评价指标模型的层级构建（图1）。2.3 评价指标的权重计算2.3.1 指标的评价方式构建设置专家问卷，运用1 9的整数尺度，来两两比较准则层之间和每个准侧层下各评价指标的重要程度17，在评分过程中，要求10位专家人员在问卷上直接填写，将准则对应的判断指标尺度数值填入判断矩阵中18-19，便于指标权重计算（见表 1）。2.3.2 指标权重计算决策内容主要划分为目标、准则、指标三个层级，方法实施步骤见图2，确定目标问题、确定指标层次结构、构建比较判断矩阵、所得层级权重排序、一致性指标检验、输出计算权重值20。权重计算过程和步骤如下：（1）构建判断计算矩阵，对每行指标两两进行比较得到乘积结果Mi：式中：aij判断矩阵中第i行与第j个指标；aij在ai判断矩阵中ai与aj相比较的重要性，同时aij也0;m指标要素的数量；（2）由公式（2）计算得出权重wi：（3）将式（3）归一计算得到相对权重值W：（4）根据式（4）和式（5）对判断矩阵的权重值进行一致性指标检验：（5）根据十位专家的打分结果,在构建出价值判断矩阵之后，通过计算可得各层指标的权重值，从而确定指表4 家用消毒衣柜用户需求权重分析计算结果表目标产品 目标层 权重值 指标层 权重值 一致性检验值家用消毒衣柜A1使用位置A2功能需求A3交互方 式A4外观感受0.280.460.170.10B1 玄 关B2客厅B3卧 室B4阳 台B5衣帽间B6卫生间B7 多 种护理模式B8 多 种物品消毒B9分隔储物B10 LED显 示屏B11低音降噪B12温度传感B13可 移动B14屏幕触控B15语音控制B16手机端APPB17感应识别B18精致时尚B19科技感B20大容量B21嵌入式0.24660.05340.20110.13810.21370.14710.26330.39570.03870.11760.09420.03360.05690.50180.05400.28550.15880.50380.07400.26550.1488max=6.28CI=0.06CR=0.04max=6.77CI=0.04CR=0.03max=4.20CI=0.07CR=0.07max=4.21CI=0.07CR=0.08表5 指标层需求权重 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B70.2466 0.0534 0.2011 0.1381 0.2137 0.1471 0.2633 B8 B9 B10 B11 B12 B13 B140.3957 0.0387 0.1176 0.0942 0.0336 0.0569 0.5018 B15 B16 B17 B18 B19 B20 B210.0540 0.2855 0.1588 0.5038 0.074 0.2655 0.1488需求权重需求权重需求权重表6 用户需求与目标产品设计需求列表 目标产品 一级设计需求 二级设计需求家用 消毒衣柜C1 人机需求C2 功能需求C3 软件需求C4 造型需求E1 人机尺 寸合理E2 界面 交互方便易 用E3 合理规划内部空间E4 衣物消毒E5 物品消毒E6 自 动消毒E7 预 约定时消毒E8 衣物烘干E9 熨烫整形E10 祛味除 臭E11 储物收纳E12 感应照明E13 全身穿衣镜E14 低噪音 工作E15 清洁维护方便E16 设备便 于移动E17 触摸屏信 息显 示E18 语音提示 反馈E19 柜内物品识别E20 湿度监测E21 远程控制E22 智能安全预警E23 外观简 约轻奢E24 体积容量适 中=1?=1,2,.,（1）?=1?（2）=（3）=1?（4）CR=?（5）CI=?1Forum of Design设计论坛63F&ID第30卷第08期 2023年08月 家具与室内装饰标重要程度，即对用户需求的重要程度。运用 AHP对用户需求权重分析算。运用AHP对用户需求权重分析。构建矩阵A=（aij），aij表示因素i和因素j相比的重要程度，由数字1、3、5、7、9及其倒数表示21-23，表2为准则层A1-A4要素的判断矩阵数据表。（6）max借助 Matlab 由构建的判断矩阵A求得，表3为平均随机一致性指标RI值。当各级评价指标对应的判断矩阵的计算比率值CR0.1时，通过一致性检验。（7）同理可对A1-A4的四个准则层次下的元素进行两两对比，得出标准层次B1-B21元素的判断矩阵，然后计算矩阵的特征值，再对矩阵进行一致性检测，各判断元素所对应的判断矩阵的特征CR值都小于0.1，从而进行了 一致性检测（表4）。2.4 用户需求提取进行归一计算后，根据家用消毒衣柜目标层权重值比较，可直观提取用户需求和其重要度排序为A2功能需求、A1使用位置、A3交互方式、A4外观感受，得出用户需求层级的重要度排序。根据A1使用位置其指标层权重值比较，获得了用户的核心使用场景是B1玄关、B5衣帽间和B3卧室（表4）。结合AHP中用户需求权重值，与目标产品设计需求结合计算得出产品设计需求权重，完善用户需求评价中判断的主观性，得出可供展开方案设计的有效的核心功能需求。为下一步将用户需求转化为设计需求指明了方向。3 用户需求转化为设计需求在明确用户需求重要程度之后，有时并不意味着可以立即展开设计行为，因为不同的用户需求，有可能涉及到不同的设计工作：如产品的使用环境影响着产品的外观尺寸，设计需求要围绕人机尺寸展开；而功能需求通常会与用户体验密切联系，设计需求将会围绕界面交互展开。因此，还需要对用户需要进行转化，将不同的用户需求转化为不同的设计需求，而且，不同设计需求重要程度的差异也需要量化；QFD质量屋模型在解表7 设计需求权重排序与设计目标提取对照表 目标产品 权重值 二级设计需求 设计目标提取家用 消毒衣柜17.273114.540814.540814.540014.069813.951413.623511.886911.191511.137810.592610.21559.96059.45539.29829.24589.18879.12669.08529.01808.88878.55204.66483.8680人机尺 寸合理衣物消毒物品消毒自 动消毒界面 交互方便易 用祛味除 臭体积容量适 中触摸屏信 息显 示感应照明合理规划内部空间预 约定时消毒熨烫整形外观简 约轻奢智能控制储物收纳全身穿衣镜衣物烘干低噪音 工作湿度监测智能安全预警清洁维护方便语音提示 反馈柜内物品识别设备便 于移动满足不同人体参数紫外线、高温、蒸汽消毒紫外线消毒、高温消毒记录用户 衣物消毒习 惯交互界面设计简洁可 调节 香薰盒尺 寸 与 家庭空间适配软硬件集成控制 系统LED感应照明灯柜内 空间分区设定 工作时长范围360 循环冷热风隐藏式柜门把手客户 端App操作 系统储物空间分区智能穿衣镜温度 可 调节冷热风热泵系统外界环境和衣柜内部湿度监测使用者 人脸识别管理 员 模式水箱更换和清洗提示 声音 反馈播报识别衣物种 类和材质可 拆卸移动脚轮图3 家用消毒衣柜设备端系统功能原理图64决这种综合性问题是有效的。3.1 QFD质量屋模型日本的赤尾洋二与水野滋在20世纪60年代末发明了QFD方法(Quality Function Deployment)，即质量功能展开方法24。QFD质量屋模型在视觉化时呈现的一个房间展模型，我们可以将其称为质量屋。在QFD质量功能配置模型中，“房间”是研究用户需求与产品功能特性关系矩阵需求权重值。因此选取“房间”用户需求与产品功能特性矩阵，建立顾客需求与产品设计需求关系权重矩阵模型，并进行权重计算，可以有效地将用户需求转化为目标产品设计特征，科学有效地指导后续产品原型设计与优化。（1）首先将表4所归纳的21个指标层用户需求权重B1-B21进行标号处理（表5）。接下来研究目标产品设计需求按照C1人机设计、C2功能设计、C3软件设计、C4造型设计4个一级设计类别归类和划分出24项二级设计点E1-E24，列出目标3.2 需求转化3.2.1 设计需求提取产品设计需求按照权重值由高到低排序，明确设计重点和切入点（表7）。3.2.2 设计需求转译设计目标将设计需求转译为设计目标，明确设计开展的方向和预期的设计实践结果。（1）产品外观设计目标：消毒衣柜外观整体应简约轻奢，适用于适合小户型面积的家庭。体积尺寸适中，并与家庭空间适配。产品人机尺寸合理，满足不同人体参数。内部功能空间合理规划，满足不同物品的收纳消毒25。（2）产品功能硬件设计目标：家用消毒衣柜系统主要包含智能控制系统、显示系统、烘干系统、风力系统（图3）。智能控制器，可智能控制，满足各种衣物对温度、时间的需求。烘干系统，实现低能耗，升温速度快、工作噪音小。对衣物面料友好，热效率较高，工作使用寿命产品的设计需求关系表（表6）。（2）此时引入QFD质量屋展开法，由关系列表导入权重矩阵，建立用户需求（UIR）与设计需求(DIR)关系权重矩阵模型，并由设计师对矩阵进行打分，通过权重值计算公式（6）计算得出目标产品设计需求权重值。权重值计算式为：式中：UIRj第i个用户需求的权重；DIRj第j个设计需求的权重；Rij第i个用户需求和第j个设计需求间所对应的关系赋值。（3）构建出QFD质量屋模型，结合用户需求和目标产品设计需求，对各需求进行取值判断。需求关系分成四种等级，表示强烈相关、表示中等相关、表示较弱相关、空表示不相关，取值范围依次为5、3、1、0，并计算权重值。)n,.,2,1j(RUIRDIRijn1iij（6）图4 产品内部空间布局和模型效果Forum of Design设计论坛65F&ID第30卷第08期 2023年08月 家具与室内装饰长。风力系统，主要采用轴流式风机，风压低，风力较大。加速空气在内部循环流动，加快达到风干衣物的除湿效果26。（3）产品结构硬件设计目标：采用低成本的高性能组件，低功耗高效率的硬件，选用集成化和小型化组件，满足消毒衣柜的体积和容量需求。整体机身材质成本可控，造型简洁，适应多元化场景需求。内置空间规划合理，满足多元化护理需求。合理的人机尺寸，满足不同用户的需求（图4）。（4）产品界面设计目标：遵循通用性设计原则，满足不同用户操作使用。面板的功能分区合理，功能信息能直观反馈给用户。面板的数据可视化，提高用户信息读取效率。4 结论全行业健康趋势加速，消毒产品市场充满机遇，当前全球健康安全的重视程度愈来愈高，拥有消毒杀菌功能的健康类产品，在消费家电中逐渐展现出其重要地位，家电产品市场仍有新的品类待发掘，存在巨大的发展潜力。随着消毒技术的不断创新，各类消毒产品推广普及，减轻消毒工作带来的负担，为人们的生产生活提高效率和便利。目前有关消毒产品的论文以消毒设备研究居多，家庭消毒产品的应用研究内容较少。本文对家用消毒产品的进行补充研究。关于消毒衣柜的外观、功能、使用场景等方面的研究较少，因此设计需要依据科学的方式来进行定性调研、定量分析和合理设计。探讨家用消毒衣柜产品开发中的可能性及优势，通过设计优化生活方式并引导价值观与审美体验。通过梳理家庭场景中用户需求、产品设计之间的关系，采用AHP、QFD相结合的定量分析方法，找到用户在后疫情生活方式中行为和心理层面的改观变化、衣物消毒流程体验、以及产品使用过程中痛点和需求点，捕捉到产品的核心场景所在，从而更好地了 解用户对目标产品的理解，精准找到的目标产品定位，判断用户需求重要程度并将其转化为产品设计需求，挖掘出用户真正期许的产品价值，最后使用计算机辅助设计手段次分析法的智能电饭煲设计评价与应用J.机械设计,2019,36(04):129-133.16刘鑫.CPY化工集团供应商管理改善研究D.天津:天津大学,2019.17胡珊,刘晶.模糊综合评价法在产品设计方案决策中的应用J.机械设计,2020,37(01):135-139.18李倜.当代茶室空间中禅茶文化精神的设计表达以“磬水岩香”茶室设计为例J.城市建筑,2021,18(21):107-111.19宋爽,陈奥星.当代审美语境下中国园林的山水思想传承与形式创新J.城市建筑,2023,20(05):147-150+160.20唐开军.基于CMF内涵的家具用材设计研究J.林产工业,2021,58(07):22-27.21曾利,刘大鹏.家具美度评价量化模型研究J.西北林学院学报,2010,25(01):149-153.22魏乐乐,邵将.基于QFD的采矿动力空气净化呼吸器产品设计研究J.机电产品开发与创新,2022,35(03):66-69.23任嘉炜,姚君.基于QFD的家用消毒产品系统设计研究J.机电产品开发与创新,2021,34(01):61-63.24戴宇轩,章彰,陈宁峰等.基于AHP,QFD与AD的居家适老座椅设计研究J.包装工程,2022,43(20):228-236.25张婉玉,陈宇.面向介助老人的包容性座椅设计研究J.林产工业,2022,59(08):51-57.26赵帆,张扬,张继娟.定制衣柜板件变形的影响因素分析及预防方法J.林产工业,2022,59(10):46-50+68.（Rhino建模软件）呈现设计方案三维效果，真正实践设计出有生命力的产品。可为同类产品的量化研究提供参考。（责任编辑：李 泽）参考文献：1蔡子一,黎荣,王晨曦等.面向复杂地铁需求的工程特性重要度分析方法J.机械设计与研究,2021,37(06):155-159.2李森然,李红军,耿晓杰.基于层次分析法的椅类家具造型美度的评价方法研究J.家具与室内装饰,2018(12):20-23.3陈虹,谢晶.基于QFD的情感化台灯创新设计J.包装工程,2021,42(20):307-313.4李世国,费钎.和谐视野中的产品交互设计J.包装工程,2009,30(01):137-140.5刘静,刘颜楷.基于场景理论的智能自助豆浆机设计策略研究J.设计,2022,35(02):104-107.6于潇晶.基于场景理论的助眠产品设计J.数字技术与应用,2022,40(08):130-132.7李志红,和金生.基于AHP/SFA的人力资源外包供应商绩效评价模型研究J.经济问题,2010(04):74-77.8吴晓颖,王飞.历史文化街区旅游开发适宜性评价指标体系构建J.中国高新区,2017(11):3-4.9方晓阳,徐伟.二十一世纪初中国家具设计理论研究概况J.家具与室内饰,2018(08):18-20.10程旭锋.工业产品形象设计品质评价方法研究D.北京:北京林业大学,2016.11李小红.产品语意在新中式家具传承的运用J.家具与室内装饰,2016(09):14-15.12陈铭,吴智慧.基于层次分析法的家具产品概念性设计评价体系研究J.家具与室内装饰,2007(01):69-71.13陈祖建,蒋松林,关惠元.基于层次分析法的家具设计方案评价模型J.林业科学,2010,46(12):130-136.14许树柏.层次分析法原理M.天津:天津大学出版社,1988.15杨柳,汪天雄,张润梅等.基于模糊层