摘" 要：对市场上电商平台销量前13名的净化产品品牌做竞品分析，选取各品牌中销量最多的空气净化器产品，对其基本指标、功能、性能参数进行统计、对比和分析，获得用户需求项。运用Kano理论对用户需求项分类分析，并预测空气净化器的未来进化趋势，获得兴奋型用户需求。将用户需求特性映射为产品工程设计参数和功能特性，得到基于多元用户需求分析的空气净化器创新设计。最终设计出了一款集空气消毒、空气净化、室内供氧、加湿功能的多功能型空气净化器，生产后投入了市场并取得较好的经济效益。基于多元用户需求分析的方法，可了解现有市场同类产品的痛点，并明确产品未来创新方向，使产品功能完备性更好，用户体验感更佳。
关键词：Kano；用户需求；空气净化器；功能设计；创新设计
近年来，随着我国经济发展进入新时期，工业化进程推进城镇化率增高的同时，大气污染物排放总量持续居高不下，导致空气质量指数下降，大气污染已成为严重问题。我们处在一个由雾霾、汽车尾气、二手烟、宠物毛屑、花粉、甲醛等各类化学物质污染的环境中，环境污染就像慢性毒药正慢慢侵袭我们的健康[1]2。据了解，全球每年因空气污染致死的人数远远超过因寄生虫和HIV感染、乳腺癌以及糖尿病等疾病致死的人数。据有关部门监测，室内污染物的种类已经超过300多种，令人不敢想象。由于人类待在室外的时间大约只占人一生时间的10%左右，更多的时间生活在室内，因此室内“密闭空间”空气质量的优良程度将与人的身体健康成正相关关系。如果室内空间空气质量优良指数太低，很可能会引发癌症、呼吸道感染等疾病[2][3]1-3。2019年末，新冠肺炎席卷全球，对世界各国的卫生组织提出了严峻考验，人们在经历这次疫情之后，对空气净化、空气消毒除菌的认识更加深刻，也将对该类产品今后的市场产生积极影响。由此可见，研究室内空气净化技术、空气净化产品显得极其重要，从长远来说，对人类的生存和健康有着非一般的意义。
一、空气净化器设计现状
国内市场上的空气净化器产品琳琅满目，主要走中低端路线，但高端产品却比较匮乏，生产模式较为单一，空气净化器的形式和功能趋于同质化，没有体现出品牌影响力和设计特色，缺乏品牌核心竞争力，无法满足未来人们对新产品的期望。同时空气净化相关技术研发停滞不前，空气净化器在质量、功能、性能等方面的水平都相对较低，不过室内净化行业整体趋势随着经济水平的发展在不断向前进步。新时代的人们对高端空气净化器产品的需求量只增不减，对创新型净化技术和产品的期望越来越高。如果在对空气净化技术和产品进行升级、设计和生产时，仅单一性地考虑满足用户的基本需求，而忽略了用户真正的痛点、更深层次的隐性需求及兴奋需求，将达不到用户对产品的心理预期，不能与市面净化产品形成差异化，市场竞争力不足。因此，应侧重研究用户当下的需求特性[3]14-23，对空气净化产品进行创新应用设计。
汪天雄等人为更好地描述消费者对净化产品实际需求的动态变化过程，基于模糊Kano模型重构了一种新的用户需求分类研究方法，从交互、功能、造型等多个维度探讨用户对空气净化产品的需求特性，创新设计了一款新型智能空气净化产品[4]。苏美先等人通过对空气净化器的功能需求、产品净化技术、用户行为习惯、竞品和行业发展现状等方面做了系统分析，梳理出了室内空间净化行业发展现状，并对未来空间净化系统发展方向进行了预测[1]5。罗仕鉴等人以“用户为中心”的设计思维作为切入点，遵循道法自然的产品语义，设计了一款植物动态仿生空气净化产品，开创性地提出行为动态仿生的产品设计方法，丰富了仿生设计相关理论[5]。叶建雄等人提出一种能实现双空间换气功能的净化系统，不但可以实现室内空气的内循环，并能够将净化后的室外新鲜空气输送进室内，进而实现室内外空气的外循环[6]。严斌等人基于TRIZ理论创新设计了一款具有自主监测、智能调节净化参数功能的AI空气净化“管家”，可对空间净化过程实现自主监测、智能控制[7]。
二、用户需求分析
（一）空气净化器产品竞品分析
在大数据时代，各个网络平台、终端都潜藏着海量的用户数据和商业机会。例如在线上电商平台，可以了解到现有产品的市场销量、产品功能、产品性能、顾客满意度等信息。对于研发人员做数据分析、竞品分析来说，可以更加客观地分析用户人群的需求，并了解现有产品的市场供给状况，具有较强的真实性和准确性。选取某电商平台销量前十三个品牌，并选择各个品牌中销量最好的一款空气净化器产品，对其各个基本指标、功能、性能进行统计和对比（如图1）。
获得如下结论：在空气净化器的净化方式，大多数产品采用复合式滤网（初级滤网+性炭滤网+HEPA滤网）的过滤模组。空气净化器的配色，多以单一色调且以乳白色为主要趋势，白色代表纯洁和空气净化器净化的功能相契合，且易融于各种家庭或者是办公环境。空气净化器的控制方式，产品上的触控键+遥控/APP控制，只有小米一款配置语音功能。空气净化器的过滤功能参数，几乎所有产品的甲醛CCM和颗粒物CCM都达到国标最高级F4和P4，甚至少数远远超过国标，但是在CADR值的差异上较大，这和各个企业在过滤网、电机、风轮等技术上的差异相关。空气净化器除菌杀菌功能，多数产品仅仅依靠滤网对空气除菌，少数产品采用臭氧、等离子或者紫外线的方式对过滤的空气进行杀菌。空气净化器的显示模块，现有产品几乎都带有空气质量指示灯。多数带PM2.5检测指数。多数产品有更换滤芯提醒。少数空气净化器配置温度和湿度显示。空气净化器的特色功能，主要有定时、童锁、睡眠模式。加湿、紫外线灭菌、负离子功能。
对空气净化器产品做竞品分析，不仅只需要了解同类的净化产品，也必须对与自己产品形成间接竞争的其他产品进行对比与分析，通过类比归纳获得结论，对现有产品的发展趋势进行分析预测，从而发掘产品设计的创新机会。
新风系统是一套新型空气处理系统，由送风模组和排风模组两个子模块组成。送风模组在密闭的室内一端向室内输送新风，排风模组再从另一端将室内空气排到室外，从而使室内外空气进行循环，形成新风内外流动场。送风模组在送风时，可对进入室内的空气进行过滤、消毒、杀菌、增氧，冬天还可对进风处空气加热，集暖风产品于一体[8]。
通过对电商平台中具有代表性的空气净化器和新风系统产品进行统计、对比、分析后，得到如下结论：
新风系统和空气净化器几乎是一类产品，只是在使用方式和应用途径上略有不同；新风系统最大优势是引入室外新鲜空气，即氧含量较高的空气，由此研发团队发现了空气净化器未来发展的创新点—供氧，是当前空气净化器产品市场上的空白区域。在后续调查中将其列出，以调查人群的反馈进一步验证该“兴奋点”需求。
（二）Kano模型用户需求分类
通过网络调研、用户访谈等方法从广大人群中获取空气净化器的用户需求项，结合对空气净化器同类及相近产品调研的数据，筛选并提炼后获得人们对空气净化器的需求如下：空气过滤除菌、去除异味、除PM2.5、除甲醛、除TVOC气体等功能需求；温度显示、湿度显示、PM2.5监测、滤网寿命提示、空气质量预警灯、可定时、童锁等显示功能；多按钮式、触屏式、遥控器式、APP控制、触屏+APP、遥控器+APP、触屏+遥控器等操作方式；甲醛CCM：gt;F4级、颗粒物CCM：gt;P4、甲醛CADR：200-300，300-500，500-700；颗粒物CADR：300-450，450-600，600-750功能参数；杀菌、供氧、加湿、可移动等附加功能；设计简洁、以乳白色、灰白色、淡黄色为主的外观设计；20-30db、30-40db、40-55db、55-65db、65-80db等运行噪音；一档、二档、三档、四档、睡眠模式等风速调节；20-30、30-45、45-60、60-80、80-90等适用面积。
将收集的用户需求点对照Kano模型需求分类评估表进行分类，并让用户进行匿名投票（如表1）。
例如，经过调查统计后，对于某个净化产品功能属性，若无关紧要需求（I）共计30票、基本需求（M）共计25票、期望需求（O）共计20票、兴奋需求（A）共计10票。则根据频数最大优选法，将该用户需求列入无关紧要需求。在对用户需求统计时要去除问题需求和相反需求[9][10]。
根据用户需求调查表收集到的用户需求信息，计算用户需求（CRi）的相对权重。Si表示当产品具备某功能属性时对用户满意度的影响程度；Di表示当产品不具备某功能属性时对用户满意度的影响程度。Si和Di的计算公式如下：
（1）
（2）
在此假设用户需求得到满足和避免用户需求不满足是同等重要的，因此，针对每个用户需求CRi，选取Si和Di中权重较高的作为用户需求CRi的相对权重，即：
（3）
计算得到如下用户需求类型的分类及相对权重表。如表2。从表2中获得如下结论：
必备质量是满足用户基本需求的质量，因此在空气净化器设计过程中，空气过滤及除菌、除异味、除PM2.5、除甲醛、除TVOC、除颗粒物等基本需求必须体现在设计中，目前市场已有的空气净化器大部分满足该类必备质量。
期望质量与用户满意度正相关，是决定用户满意度高低的关键，因此在空气净化器设计中应多满足用户期望质量的需求，从而提高用户满意度。由调研结果可知，空气净化器的期望质量集中于运行噪音40db以下、带有PM2.5监测显示、空气质量预警灯、操作方式以触屏+APP控制、外观设计简洁和谐、适用面积60平米左右、多档风量调节、睡眠模式等。
魅力质量是用户未曾想到的质量，一旦具有将会大幅提高用户满意度。魅力质量主要集中在空气净化器的附加功能，目前市场上的产品部分具备或者完全不具备这类质量，包括杀菌、供氧、加湿、实时显示温度湿度、多方式操作，这类功能的满足会带给用户惊喜，是能够极大地提高消费者产品使用体验感的选项[10]。
三、空气净化器创新设计
（一）需求映射功能模型
通过对用户人群的多元需求分析，得到用户需求的“兴奋点”，结合本公司现有净化技术、研发条件、生产条件、市场预期回报率，研发多功能型空气净化产品创新设计。如图所示，建立了创新设计产品功能流图，并将用户需求通过质量屋转换为对应的产品工程技术参数[11]。
整合空气净化器的净化、杀菌、加湿、制氧等功能，整个系统分为四个模组。净化模组将室内空气吸入，通过初级滤网对空气进行大颗粒物、头发、毛屑等较大颗粒物拦截，再经由活性炭过滤层对甲醛、TVOC、异味、二手烟等有害气体过滤，然后由HEPA滤网对PM2.5、烟雾、细菌等过滤得到清新、洁净的空气，最后通过风口将洁净空气吹入室内。加湿模组将集水腔的水过滤吸入过滤芯中，通过风口将水蒸气和洁净空气一并吹出。杀毒模组通过高压电极将空气电离出250多万个高能离子，模组安装在风道口旁，随着洁净空气扩散到室内，高能离子吸附室内带电粒子，合并为较大颗粒沉降下来，并且高能离子可以通过电击破坏病毒内部RNA的转录，使病毒变异，杀死病菌。制氧模组将空气吸入，通过压缩机加压空气，利用分子筛对氧气和氮气的吸附性差异，将氮气排出室外，将氧气随着风道内的洁净空气一并吹入室内（如图2）。
将新产品的用户需求对应功能模块，并将功能模块对应相应的产品工程技术部件[12]。主要有电机、风道、风轮等动力装置模块；主要有外壳格栅或者进风口、风道组件等空气输入模块；主要有初级滤网、纳米纤维层、活性炭层、HEPA滤网等净化模块；有水箱、加湿滤芯等加湿模块；电源线、升压电容、高能离子发生器等杀毒模块；进气管、压缩机、分子筛、出气管道、排气管道等供氧模块；主电源电子板、压缩机控制电子板、温湿度监测模组、PM2.5模组、WiFi模组、氧浓度控制器等控制模块；侧显控制电子板、压缩机控制电子板、屏幕贴片、面板组件等显示模块；风道组件、风轮、出风格栅等空气输出模块。
（二）空气净化器创新设计方案
将空气净化器的功能模块分门别类，确定各部分模组尺寸大小后，对空气净化器进行结构设计和外观设计。
1.产品外观设计
运用切割和重构的设计手法，将呆板的长方体体现简洁、大气的气质，外形似一朵小蘑菇破土而出，为这个世界带来生机、活力，与空气净化器的净化功能不谋而合；整体感和设计感较强、典雅而不失活力；外观颜色运用暖色系的淡金黄色和银白色喷漆工艺，易于融入家庭氛围，给人和蔼可亲的感受，富有人情味（如图3）。
2.交互设计
液晶显示面板设计在侧面的上部，便于用户实时查看空气质量和温湿度等信息；控制面板采用触摸屏及触控的方式，可结合遥控器或APP控制的方式，为用户提供多种选择；产品顶部可放置小盆栽或者物件，增加空间利用率的同时，为室内带来更多生机和活力[13]。
显示屏幕和触控面板：屏幕功能键设计在下方；最左边是总开关按钮和童锁键；向右是PM2.5实时监测显示指数，绿色的指示灯带会根据空气质量变化颜色（空气质量优是绿色，空气质量良是蓝色，空气质量中是橙色，空气质量差是红色），提醒用户当前空气质量指数[14]；绿色指示灯内部是氧含量数显；再往右是温度和湿度监测显示，实时掌控室内温湿度；最右边的是滤芯的消耗指数显示滤芯使用寿命以及更换滤芯周期。通过倒计时的数显方式，掌握对滤芯的使用状态（如图4）。
3.产品结构设计
经过公司研发团队人员的讨论和分析，考虑各个功能模组的尺寸、质量、大小、功能顺序、放置位置等，最后将较重的制氧模组设计在最底部，依次向上是过滤模组、加湿模组、出风模组[15]（如图5）。
在净化器的支柱内壁处搭接相关控制线路，节省内部空间的同时，又规范线路走向、不易凌乱，利于装配；将高能离子模组安装在风道口处；在不破坏整体外观的基础上，于出风口盖下方布局PM2.5检测模组、温湿度监测模组，实时监测室内空气质量和温湿度，并经过数据采集和反馈功能显示到控制面板，实现空气净化器运行的实时监测；随后对产品PROE建模优化排布，进一步确定产品各个部件的造型和拔模角度，弄清楚各个部件各个零件的装配关系，结构强度等工程问题，然后拆画各个零部件，进行手板的制作。
将生产的产品送至相关行业检测机构做测试，在经过相关空气检测机构的检验后，得到我公司空气净化器产品的功能参数。气态污染物CCM：F4（gt;1500mg）；固态CCM：P4（gt;12000mg）；固态污染物：CADR839m3/h；气态污染物：CADR：425m3/h；空气湿度显示：数字显示；PM2.5：数字显示；噪音：34-68db；固态污染物净化能效：高效级；HEPA滤网等级：H13（最高级）；高能离子发生量：200万个/cm3；出氧浓度：高达90%—95%、出氧量高达3L/min。
该款空气净化器产品，在外观设计上给人一种简洁、高雅、宜人的感受[15]；在功能性能方面，其CCM和CADR指数远远超过市场上绝大多数空气净化器产品，超过国家标准。整合了加湿、制氧等功能，填补了市场现有产品空白，增加了市场上产品的多样性，为用户提供更多的产品选择和服务，将创新性地引领空气净化行业“新革命”。
四、结语
本文通过竞品分析获得当前市场空气净化器产品和新风系统的功能、外观、性能等现状分析，获取了用户需求“兴奋点”；通过Kano模型将用户需求进行分类并计算相对权重[16]，得到用户需求相对权重对应表及设计要素；最后基于市场和兴奋型需求对空气净化产品进行创新设计，获得了一款集成多功能的净化产品。产品生产后进入了市场销售，增加了市面上产品的多样性，同时也为空气净化器行业研发趋势提供了思路和方向。
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作者简介：
李炜烙，硕士，贵阳幼儿师范高等专科学校艺术学院助教。研究方向：TRIZ理论及方法、产品创新设计。
杨勤，硕士，贵州大学机械工程学院教授。研究方向：为工业设计理论及方法、产品创新设计。
王东君，贵州全世通精密机械科技有限公司工程部高级工程师。研究方向：机械设计。
