正文字数：6759字
「导语」introduction
湖北工业大学信息与交互设计研究所专注信息与交互设计研究，传播前沿设计理念，分享优质交互设计资讯。
今天与大家即将分享的是《基于用户动态需求的产品迭代创新设计方法研究》
基于用户动态需求的产品迭代创新设计方法研究
胡珊，刘晶，王雨晴，郭炜琦，王能
（湖北工业大学工业设计学院，武汉 430068）
「摘要」abstract
以用户动态需求为出发点,构建产品迭代创新设计方法,帮助企业解决产品迭代创新难的痛点,增强企业竞争力。基于用户需求受用户性别、年龄和个性的差异化在时间、环境等多维度下动态变化影响的特点,利用网络大数据的时效性、动态性等特征,通过爬虫工具对用户在线评论信息进行提取与分析,及时有效掌握用户需求;运用模糊Kano模型数学理论模型等方法对用户需求进行深入研究,并以此提供设计依据实现产品迭代创新设计。通过重构得到以用户动态需求为导向、驱动产品迭代创新为目的的设计方法,为企业实现自主设计、自主创新提供了一种新的思路和具有较强操作性的方法。
「关键词」keyword
创新设计;大数据;动态需求;在线评论;企业竞争力
「引言」introduction
在《中国制造2025》中，我国明确提出要大力发展创新设计产业,并出台了一系列政策措施文件,将创新设计提升到国家战略层面，大力促进国内设计相关产业发展。随着设计对象的日趋复杂,创新设计的要求也越来越高。在我国新出台的《国家创新驱动发展战略纲要》中也提出，以新一代信息和网络技术为支撑,加快推进工业设计、文化创意和相关产业融合团发展,提升我国重点产业的创新设计能力。
近年来,不少学者对创新设计方法进行了研究,吴通等人日基于可拓变换与推理机制，将其应用于产品功能与色彩设计中，实现了产品的创新设计;成思源等人4运用功能、结构分析与TRIZ理论集成的方法,对产品进行了创新设计;邢锡金等人与将工业设计理论与Matrix2003系统相结合,为产品创新提供了一种有效的设计流程;姜研等人d基于功能转换的方法,对目标产品的功能和结构进行泛化组合、细化分解、知识替换和功构映射,得到特定的功能模型，从而实现产品的创新设计。然而上述这些方法均从公理性角度出发,未充分考虑用户需求在产品创新中的关键导向作用。随着市场竞争愈演愈烈,产品或服务设计的成功关键在于如何满足用户的真实需求。为了避免产品竞争陷入价格战的“漩涡”,企业必须从用户真实需求出发进行产品创新，从而提升产品的综合竞争力。Tietz等人已经证实将用户纳入到产品的设计过程中能够帮助企业及时把握市场需求及动向,获取更多的产品创新源泉虽然有些研究考虑了用户需求,以用户需求为导向进行产品设计或系统的服务创新设计，却忽略了用户需求具有动态性和模糊性,从而造成开发出的产品不能完全满足用户需求的问题。
综上，本文提出一种基于用户动态需求的产品创新设计方法，以此优化产品创新设计,从真正意义.上实现用户需求在产品开发与设计过程中的导向作用，实现资源的合理分配，增强企业的竞争力。
「正文」text
一、用户动态需求分析
用户需求是驱动产品创新的内在动力,也是一个企业能否在激烈的市场竞争中持续健康发展的决定性因素。需求动态论指出,用户需求受用户性别、年龄、个性的差异化在时间、环境等多维度下动态变化影响,那么如何精准高效地掌握用户真实需求,并以其作为导向实现产品的创新设计，提升产品竞争力,成为企业立足于市场的关键一步。
当前,我国大多数企业主要还是通过模拟用户方式、顾客虚拟产品体验和调查问卷法等传统方法获取用户需求,这些方法受用户群体、时间和区域等多方面因素的限制,且获取的数据具有一定的主观性、模糊性,数据获取过程周期长、成本高的问题,在一定程度上忽略了用户需求的动态特征。随着互联网的快速发展,企业意识到在线评论已成为用户分享产品使用感受与心得体会的主流方式,同时这些评论信息在一定程度上也表达出了用户对产品的满意程度和期待,而这恰恰是企业进行产品持续改进和迭代创新的动力来源,且用户在使用产品后给出的评论更具有实时性、针对性、专业性和客观性,这些都为企业精准快速获取用户动态需求提供了有力保障。本文基于互联网大数据时代背景,通过提取与分析用户在线评论的相关信息,用科学方法对获取用户有效动态需求进行了尝试。
二、基于用户动态需求的研究框架
首先基于用户数据库,利用爬虫技术对用户需求进行整合,构建文本库,然后利用分词方法对文本库进行提取与分词处理,并通过小组讨论构建用户需求模型。然而并不是所有的需求都对产品创新设计起导向作用,且企业资源有限,不可能满足所有用户需求。为解决上述问题，引入模糊Kano模型和相关数学理论模型。通过模糊Kano模型对用户需求进行分类处理,帮助企业对用户进行更深层次的了解,更好地发挥用户需求对企业产品创新设计的导向作用;其次通过对用户需求重要度排序,有针对性地帮助企业进行资源合理分配。产品创新设计方法框架如图1所示。
图1 产品创新设计方法框架
熵权法和层次分析法是目前确定用户需求重要度的常用方法。这2种评价方法分别以客观赋权和主观赋权的方式,基于不同的数学原理来确定用户需求重要度。本文通过这2种评价方法对用户需求重要度进行排序并组合求解,从而得出更为科学的评价结果,帮助企业将有限的资源分配到需求重要度较高的用户需求上,有效地提升产品竞争力和用户满意度。
三、产品 创新设计方法的运用
3.1获取用户需求
互联网大数据时代背景下的产品创新设计,关键在于企业能否充分有效地利用来自最终用户的评论信息,从用户评论信息中挖掘出用户的实时需求,并且根据这些信息有针对性地调整后续产品创新策略。目前针对中/英文文本信息的提取已有不少成熟的算法和工具,这些研究为用户需求的获取提供了有效的技术支持。用户需求获取流程一般包括数据准备、数据预处理、词表构建和数据挖掘4个阶段。用户需求获取流程如图2所示。
图2 用户需求获取流程
数据准备阶段通过爬虫技术获取用户在线评论信息,对分散的数据按照一定的规则进行合并,再采用统计数据分析法对不符合条件的数据进行数据清除，消除数据噪声,进而保证所采集数据的质量;数据预处理阶段是对数据进行再处理,检查数据的完整性和一致性,滤除与数据挖掘无关的冗余数据(数据清洗) ,构建数据库;词表构建阶段对数据进行分词处理和分词属性标注，由于在线评论信息常常显现出用词多样化、表述口语化等特点，因此选用结巴分词的方法对爬取的信息进行分词处理;数据挖掘阶段统计词频和分析分词属性,并通过小组讨论构建用户需求模型。
3.2 分析用户需求类别
传统Kano模型是由狩野纪昭教授于1984年提出的，常用于分析用户需求类别与提升用户满意度方面的研究，传统Kano模型将产品或服务质量要素分为5个需求类别,即魅力需求( A)、期望需求(0)、无差异需求(I)、 必备需求( M)和逆向需求( R) ,传统Kano模型质量要素如图3所示。传统Kano模型在调查问卷中只允许被试者针对每个问题给出一个确定的答案,但由于针对某些问题时被试者往往存在多种倾向,因此这种方法无法反映被试者针对某一问题时的不确定性。为了更好地解决这一问题,本文引入模糊数学理论对调查问卷进行改进,即模糊Kano模型。
图3 传统Kano模型质量要素
模糊Kano模型与传统Kano模型在针对用户某一需求时，均采用正反问卷调查表的形式对用户的满意度进行问卷调查,两者之间最大的区别在于模糊Kano模型问卷调查表允许被试者根据自己的心理感受对每个问题在[0,1]之间任意赋值,所有问题总赋值之和为1即可。传统Kano模型和模糊Kano模型问卷调查表分别如表1和表2所示。同时，本文为了更好地对用户需求进行划分，引入Matzler等人给出的修正过的Kano模型需求分类评估表,通过对收集的调查问卷进行整理和分析,得出用户需求类别，Kano模型需求分类评估表如表3所示，表3中Q表示矛盾需求,其他需求类别见图3。
表1 传统Kano模型问卷调查表
运用模糊Kano模型确定用户需求(简称为需求)分类的具体步骤如下。
1)以模糊Kano模型问卷调查表为例,针对某一需求要素,如若具备该项需求的矩阵为X=( 0.40,0.50,0.10, 0.00, 0.00) ,如若不具备该项需求的矩阵为Y=( 0.00, 0.00, 0.00, 0.70, 0.30) ,则生成的交互矩阵Z为:
表3 Kano模型需求分类评估表
2)将得到的交互矩阵Z对照Kano模型需求分类评估表(即表3) ,得出该需求的隶属度向量T为:
3)根据步骤2)所求的隶属度向量可知，一些用户需求可能会被划分为不同的类别,因此需要引入置信.水平a(0≤a≤1)对用户需求进一步进行划分。当给定x=0.4时，若隶属度向量中某个向量值大于或等于0.4,则其对应需求属于该向量值对应的类别,对于式(2)中隶属度向量T来说,其对应需求属于无差异需求(I)。a的取值直接影响分类结果,取值过大,易造成信息缺失;取值过小,会导致数据交叉。在计算过程中a可通过采用比较分析方法确定。
4)通过对每个用户需求进行计算、汇总,得出其在5个需求类别下各自出现的次数,次数最高所对应的需求类别即为该用户需求的最终类别。假如某个用户需求在2种及以上需求类别下出现的次数相等，则按照必备需求>期望需求>魅力需求>无差异需求>逆向需求的优先级进行用户需求类别的确定。
3.3确定用户需求权重
3.3.1 层次分析法确定用户需求的主观权重
层次分析法是由美国运筹学专家Saaty于1970年提出的,被广泛应用于决策领域。本文采用层次分析法中的1-9标度法，1-9标度法取值及具体含义如表4所示。对评价体系中的各个评价指标进行两两比较,以此构建判断矩阵并计算相应权重向量,从而得出准则层和各子准则层评价要素(各子级评价指标)所对应的权重。
表4 1-9标度法取值及具体含义
得到判断矩阵后,用几何平均法求解权重向量,具体步骤如下。
1)对判断矩阵M( m行xm列)中每行数值进行累乘,其中共有m个评价指标,累乘后结果为M;,即:
式中: W,刃判断矩降M中第j行第c列元素的数値; m 刃判断矩降各行(各列)坪价指标数量。
2)求判断矩阵各行的几何平均値a;,即:
3)将得到的几何平均值归一化处理后得到相对权重Wj,即:
求出判断矩阵及权重向量W=( W1, W2,...，Wj,...Wm)后,需进行一 致性检验。具体方法为:
式中: CI为判断矩阵的一致性指标; λmax为判断矩阵最
大特征值。
式中: CR为一致性比率; RI为随机一致性指标。
随机一致性指标表如表5所示,当CR≤0.1时，认为该判断矩阵满足一致性检验 。
表5 随机一致性指标表
3.3.2 熵权法确定用户需求的客观权重
熵权法来源于热力学，是对系统状态不确定性的一种度量。在评价系统中，可利用各方案的固有信息,通过熵权法得到各个评价指标的熵。信息熵越大,信息的离散程度越高,其信息的效用值越小,指标的权重越小。熵权法作为客观赋权法，能够减少层次分析法存在的主观性对分析结果造成的影响。
1)构建基于熵权法的判断矩阵。
假设有n个评价等级和m个评价指标,则基于熵权法的判断矩阵R为:
式中:r;为第j个评价指标属于第i个评价等级的概率值;i=1,2,.,n;j=1,2,., m。
2)将基于熵权法的判断矩阵R进行标准化处理,得到标准化矩阵Q,标准化矩阵Q中各元素q;为:
式中:rmin为判断矩阵R中元素的最小值; rmax为判断矩阵R中元素的最大值。
3)求各个评价指标的信息熵H;,即:
式( 10)中，中间变量Fij;为标准化矩阵Q归一化后的元素,即:
式( 10)中,1≥H;≥0, H;越接近1表示评价指标变异的程度越小。
4)确定各评价指标的熵权Wj, 即:
3.3.3 确定用户需求的组合权重
为了更加合理地确定主、客观权重所占的比例，使组合权重可以更好地反映被评价系统的真实情况，采用加法合成法来确定用户需求的组合权重,建立组合权重两者偏差平方和最小的函数mins,即:
式中: G;为主、客观权重线性组合权重。
式( 13)中，主、客观权重线性组合权重G;可表示为:
式中: β为组合权重中主观权重所占的比重系数。
综合式( 13) ~式( 14) ,求解过程详见文献[33] 和文献[34],可解得β=0.5,因此各用户需求权重即主、客观权重线性组合权重Gj为:
3.3.4确定用户需求的最终权重
考虑到用户不同的需求类别在确定用户需求权重时具有一定的参考价值,引入权重调整系数λ,根据用户需求分类结果对用户需求权重进行调整,即:
式中:Gj*为调整之后的最终权重; λ为各用户需求对应的权重调整系数。
式(16)中,λ值的大小参考以往经验，与本文
中用户需求类别A、O、M、I一一对应(因R为逆向需求,此处不作考虑),则调整系数λ的值分别为2、1、0.5和0。最终权重Gj*可反映出用户需求重要度优先排序情况,将其作为产品创新设计的参考依据。
通过调整产品设计过程中的用户需求权重,能够使产品特征更准确地反映用户需求,从而为满足用户需求的产品设计决策提供更加合理的依据。
四、设计实例
4.1 确定用户需求要素层次模型
本文以儿童滑板车为例，率先通过爬虫软件Python对天猫上某款儿童滑板车的用户评价进行数据爬取,爬取范围为近1个月的用户评价信息,共计2000余条;然后对其进行数据合并与清洗,再利用结巴分词技术对爬取的数据进行分词处理;最终制作用户需 求词云图.如图4所示。
图4 用户需求词云图
将用户需求词云图得到的用户需求数据作为本文用户需求研究的基础数据。通过小组讨论,选取了16个典型用户需求要素(即三级指标) ,最终得到用户需求要素(评价指标)层次模型如表6所示。
表6 用户需求要素层次模型
4.2 用户需求分类
根据获取的用户需求要素层次模型,制作Kano模型问卷调查表，如表7所示。
表7 问卷调查表
考虑到儿童滑板车使用者大多数情况下并非是直接购买者,直接购买者通常是儿童的父母,且购买.过儿童滑板车的用户发表的意见更具有参考性,因此,调查对象主要选取购买过儿童滑板车的用户，即儿童的父母。此次调查共发放100份问卷,回收87份,最终得到有效问卷87份。将回收的问卷进行整理,对每份问卷进行隶属度计算并归类(见本文第3.2节) ,最终得到的用户需求类别如表8所示。
表8 用户需求类别
4.3 确定用户需求要素权重
首先邀请10名专家依据19标度法对表6中的三级指标进行两两比较打分,然后对收集的打分数据进行整理,构建判断矩阵,并根据式(3) ~式(7)进行计算,在判断矩阵通过一致性检验的前提下得到用户需求的主观权重;再根据熵权法设计用户需求要素调查问卷(即对表6中各三级指标赋与评价集{优,良,中等,合格,差},由用户进行打分) ,并根据式( 8) ~式( 12)进行计算,得到用户需求的客观权重;然后根据式(15)得到用户需求主、客观权重线性组合权重;最后根据用户需求分类结果,结合式( 16)得到用户需求的最终权重,并对用户需求进行排序。用户需求权重结果如表9所示。
表9 用户需求权重结果
4.4 儿童滑板车创新设计
从表9中的数据可以看出，用户对滑板车的安全性和造型比较在意,因此在滑板车的创新设计过程中需着重考虑改良造型美观度和增强滑板车的安全性能。针对造型设计,滑板车整体造型采用流畅的曲线,使之在视觉上给用户呈现出圆润、整体性好及协调之感。滑板车把手处一改以往产品千篇一律的造型套路,运用仿生设计思维,提取动物翅膀的形态进行演变,并将其运用到滑板车把手的设计中，滑板车整体效果图如图5所示,把手的仿生设计一方面可为使用者提供2种不同的把握姿势;另一方面也贴合滑板车能给儿童带来滑翔之感的设计初衷。
图5 滑板车整体效果图
针对安全性能设计,减少了车身主体之间连接构件的数量,在一定程度上提高了滑板车的稳定性,从而达到增加安全性的目的。同时将缓冲装置设计于滑板车前部,减少了儿童在使用滑板车过程中因撞击类似花坛边缘等障碍所带来的冲击力和危险;其次滑板车后轮处设置有刹车装置,可更好地帮助儿童进行滑板车的制动。且滑板车前部整体向后倾斜10°,在增加滑板车稳定性的同时,可有效避免儿童在使用滑板车过程中不小 心撞击到墙面时造成的手指夹伤等情况。
除此之外,在调节功能方面，可根据使用者身高
对把手进行高度自由调节,以达到舒适的高度;同时滑板车还具备折叠功能,减少占用空间,便于携带;最后，为了迎合儿童的心理，该款滑板车共有三款配色方案,为其提供更多的选择性。滑板车配色效果图如图6所示。
图6 滑板车配色效果图
五、结束语
本文以满足用户动态需求为出发点,对产品迭代
设计创新方法进行了有效探索,提出了一种基于用户动态需求的产品迭代创新设计方法。该方法在产品创新设计过程中考虑了用户的动态需求因素,突破了原有产品创新设计仅限于研究用户静态需求的局限.性,而且具有较好的实用性和可操作性。该方法除了可应用于产品设计外，亦可应用于其他服务产品的创新设计中，能够为企业进行产品创新设计提供理论支撑与方法借鉴。
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