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1、基于 QFD、KANO 和 TRI的校园卡自助终端设计研究 陈昭 王京 彭华明 华南理工大学 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) 、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。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,
2、 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 TRI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; A DESIGN RESEARCH OF CAMPUS CARD SELF SERVICE TERMINAL BASED ON QFD, KANO AND TRIZAbstract： With the design theory of the increasingly mature, people began to realize that the de
3、sign process needs to be based on knowledge and scientific method, planning a product from manufacturing to sales, using and maintenance. In this paper, the integrated use of Quality Function Deployment (QFD) , the KANO model and the theory of inventive problem solving (TRIZ) , made a systematic and
4、 scientific plan for the industrial design process, and successfully guided the campus card self-service terminal into the improved design. The paper collected and analyzed a large number of user requirements in the early stage of design, by applying the consistency test and KANO model to correct th
5、e user demand weight, summed up the accurate and reliable user demand for campus card self-service terminals. The paper uses the theory of quality function deployment to analyze the users needs, rationally plans the limited resources, and improves the application value of the design results. Then it
6、 uses TRIZ theory to solve the contradiction in the improvement scheme, and obtaines satisfactory design results, which can provide a certain reference value for similar work.Keyword： QFD; KANO; TRIZ; product design; campus card self-service terminal; 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
7、, 而这一阶段所占用的成本却不到产品总成本的 7%1。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, 更需要以知识为依托, 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2。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,
8、 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3。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4。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
9、的解决问题模式, 建立了一套系统有效的方法5。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。第一层次为用户满意的校园卡自助终端, 第二
10、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 种需求, (如表 1) 所示。表 1 校园卡自助终端用户需求展开表 下载原表 (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一致性比率, 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:规范化后为:从结果中可
11、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) 。表 2 校园卡自助终端用户需求基本重要度 下载原表 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
12、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) 6。问卷调查结果 (如表 3) 。表 3 校园卡自助终端操作性用户需求 KANO 分类表 下载原表 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。表 4 用
13、户需求重要度 下载原表 图 1 a.改良前的操作面板 b.改良后的操作面板 下载原图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,
14、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, 而且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
15、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。设计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,
16、 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7。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。参考文献1张永红.基于 KANO 和 QFD 的推土机特性设计决策.D.山东大学.2015 2张兵.基于 QFD 及 TRIZ 的院前急救输液泵创新设计与开发D.第二军医大学.2015 3熊伟.质量创新基于质量功能展开的系统方法M.北京.中国标准出版社.2015 4侯智.陈世平.基于 Kano 模型的用户需求重要度调整方法研究J.计算机集成制造系统.2005. (12) :11-12 5D.Daniel Sheu&Chun Ting Hou.TRIZ-b
