基于QFD与工效学方法的产品开发与评价技术研究

摘要

对于用户需求的辨识是产品开发流程中的关键步骤，真实有效的用户需求信息是产品成功的基础，好的设计应当在体现产品基本功能的同时，又能让消费者从中得到愉悦与舒适的体验。在产品整个设计过程中，想要最大程度满足用户需求，两个方面十分关键：一是如何将最大多数顾客显性和潜在的需要恰当转化为设计的初始条件；二是如何将设计要求(初始条件)转化为可用于生产的图纸或文档。因此，设计能否获得成功，取决于于设计者与工程师对于顾客需求的分析和把握，以及如何将用户需求合理恰当地表达到产品特征当中。只有同时解决设计中这两个主要方面，才能制造出真正令顾客满意的产品。
　　 本文基于以上认识，对现有的产品质量功能开发架构做了改进，将工效学理论融入对于用户需求属性以及产品设计属性的识别当中，更加客观有效地挖掘用户需求信息与产品设计信息，建立了客观工效学实验与主观满意度评测相结合的产品开发体系，并选取了手持电动工具典型产品进行案例应用，验证了方法的有效性，为产品设计师与工程师提供了更为清晰而有效的开发与评价手段。
　　 本文主要研究内容包括：
　　 1、基于工效学及用户满意度理论，选择手持电动工具为切入点，更深入对用户需求信息进行辨识，通过因子分析等统计学方法来进行数据分析，优化数据结构，萃取有效变量，最终确立各项用户需求属性的优先度。同时依据经典的满意度模型重新划分用户需求属性类别，建立起面向手持电动工具的多维满意度模型。
　　 2、选取了手持电钻这一典型产品进行案例应用，利用工效学理论，建立人体变量与产品变量间的相关矩阵，通过专家知识确定相对重要的产品设计属性。同时结合已经确立的用户需求属性进行关联耦合分析，获得了产品设计属性的优先度顺序，明确了相对重要的设计属性要素。
　　 3、针对手持工具的操作特点，进行了手部抓握操作工效学实验研究，分析了手部压力分布特征以及相关肌群的最大负荷。总结了抓握直径变化对于手部压力分布的影响，同时为后续手持电钻操作实验打下基础。
　　 4、以手持电钻为例进行了工效学实验研究，利用工效学方法测定了用户在钻孔作业中各项生理指标(尺桡偏角、sEMG、FSRs)与心理指标(Borg负荷量表)的参数变化，同时获得了产品工作效能的相关指标(钻孔速度与精确度)参数，通过数据分析提取了有效的实验数据，对五款产品进行客观评测。
　　 5、针对产品进行主观满意度评测，进而结合客观工效学实验对相关指标进行替换融合，完成了综合评价体系的构建。通过不同评价指标间的对比分析，对产品进行多维评价，并尝试建立了面向手持电动工具的工效学综合评价系统。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

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致谢

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 QFD架构与用户满意度研究模型

1.2.1 QFD的基本原理

1.2.2 质量屋的建构

1.2.3 用户满意度理论及用户需求分析

1.3 基于工效学的设计与评价技术

1.3.1 工效学发展现状

1.3.2 工效学研究方法

1.3.3 工效学指导性原则

1.4 手持工具设计特点及其评价方法

1.4.1 手持工具发展现状

1.4.2 手持工具类别

1.4.3 手持工具设计原则

1.4.4 面向手持工具的工效学分析

1.5 论文的研究目标与组织结构

1.5.1 研究目标

1.5.2 组织结构

2 基于工效学的手持工具质量功能开发

2.1 引言

2.2 用户满意度模型及需求属性分析

2.2.1 现有用户满意度分析模型及数学表示

2.2.2 基于Kano模型的用户需求获取及优先度评价

2.2.3 基于因子分析的变量指标优化

2.2.4 用户需求属性的多维分类及Cronbah系数检验

2.3 基于QFD架构的手持工具工效学开发体系

2.3.1 面向手持工具产品的工效学开发

2.3.2 工效学综合质量功能开发体系的建构

2.3.3 产品设计属性最终优先度分析

2.4 本章小结

3 以手持电钻为例的HoQ构建及优先度分析

3.1 引言

3.2 产品设计要素的辨识

3.2.1 基于层次结构模型的产品设计属性分析

3.2.2 产品变量与人体变量相关矩阵

3.3 用户需求属性的辨识

3.3.1 用户需求信息获取

3.3.2 用户需求属性优先度分析

3.3.3 基于因子分析的评价体系优化

3.3.4 结果信度检验及最终属性确定

3.4 最终产品设计属性优先度分析

3.4.1 用户需求属性与设计属性的关系矩阵

3.4.2 最终设计属性优先度分析

3.5 本章小结

4 手部抓握操作的工效学分析及实验研究

4.1 引言

4.2 抓握操作工效学分析

4.2.1 手部生理结构与生物力学分析

4.2.2 手部累积性伤害

4.2.3 手的握持姿势分析

4.2.4 基于sEMG的肌肉负荷分析

4.2.5 基于FSRs的手部压力分析

4.2.6 基于Borg量表的人体负荷心理学评测

4.3 手部抓握操作的工效学实验

4.3.1 实验原理

4.3.2 实验设计

4.4 实验结果分析

4.4.1 抓握压力分布印迹实验

4.4.2 主观舒适度评级

4.4.3 不同抓握直径下手部压力分布特点

4.4.4 上肢sEMG测量

4.5 本章小结

5 电钻操作工效学实验及产品满意度评价

5.1 引言

5.2 工具操作预实验

5.2.1 预实验设计

5.2.2 实验结果分析

5.3 电钻钻孔作业正式实验

5.3.1 实验设计

5.3.2 上肢表面肌电分析

5.3.3 手部压力分布测量

5.3.4 钻孔作业效能测试

5.3.5 Borg量表结果分析

5.4 用户主观满意度评测

5.4.1 问卷评测

5.4.2 产品满意度评估

5.5 本章小结

6 实验结果分析及综合评价体系建构

6.1 引言

6.2 实验结果分析

6.2.1 有效属性替换

6.2.2 各组变量之间的Post-hoc分析

6.3 主观满意度评测结果

6.3.1 问卷评测结果及标准化转换

6.3.2 用户满意度多维评价

6.4 综合评价体系建构及系统设计

6.5 本章小结

7 总结与展望

7.1 本文研究工作

7.2 主要贡献与创新点

7.3 展望

参考文献

作者简历

附录