引言

2024年1月，习近平总书记指出，新质生产力是以创新为主导，摆脱传统增长路径，具有高科技、高效能、高质量特征的先进生产力形态。在农业领域，新质生产力主要体现在农业智能化、新生物技术、农业信息技术等方向的应用。根据国家统计局数据，截至2023年，我国60岁及以上老年人口已达2.64亿，占总人口的18.7%，农村地区老龄化程度更为突出。人口结构变化作为影响经济社会发展的“慢变量”，将在很大程度上塑造未来农村的发展路径。年轻劳动力的大量流失，使得本应是农业生产主力的群体变得稀缺。而老年人由于体力和精力的限制，难以承担繁重的农业劳动。这种状况直接影响了农业生产力。老龄化导致劳动力短缺，这也是造成农村农业发展的瓶颈之一。同时，农村人口的减少也影响了农村经济的活力和发展。农田荒废、农产品产量下降，进而影响到整个农业供应链。此外，农业生产的季节性特点使得劳动力需求在某些时段非常集中，比如春耕、夏收、秋种等关键农时，如果没有足够的劳动力支持，农业生产将面临巨大的挑战。为提高水果品质与附加值，幼果套袋技术被广泛采用，套袋作业既能改善果实外观，也能提升市场价值。因此，水果套袋机在我国的应用日益普及，市场需求持续增长。设计智能水果套袋机，通过机械化与自动化提升作业效率，成为应对果农老龄化与劳动力短缺的有效途径。本文运用KANO-AHP模型，分析实地调研中收集的果农与果园管理者对套袋机的实际需求，进而探索其设计方向。

1 KANO-AHP理论概述

1.1 KANO模型与AHP层次分析法结合

KANO模型是一种以用户调研问卷为基础，旨在挖掘用户细分需求的系统性方法。该模型由东京理工大学狩野纪昭教授于1984年提出，核心在于将用户的模糊需求转化为可量化的数据，从用户视角分析产品或服务的满意度。尽管KANO模型通过属性分类（必备型>期望型>魅力型>无差异型>反向型）初步揭示需求优先级，但其定性分类存在明显局限：无法量化同类需求内部的重要性差异，也难以反映不同属性间的权重关系。因此，单一KANO模型难以支持产品设计中的定量决策，需引入定量方法构建多维评价体系。

层次分析法（AHP）由美国运筹学家萨蒂于20世纪70年代提出，是一种将决策元素分解为目标、准则、方案等层次，并在此基础上进行定性与定量分析的决策方法。AHP能够对复杂问题进行结构化评价，通过因素间的两两比较确定权重排序。近年来，学者如易欣玥、戚志政等将KANO与AHP结合，分别应用于科技博物馆空间设计与智能学习灯的用户需求研究，有效提升了设计方案的可行性与决策科学性。本文借鉴该方法，旨在通过定性定量相结合的方式，提取用户需求层次，为后续设计优化提供理论支撑。

1.2 KANO-AHP需求分析与水果套袋机设计契合性

针对水果种植中套袋作业效率低、成本高的问题，通过优化套袋路径与设计策略，开发适应果园实际需求的套袋机，可显著提升作业效率、降低人工成本，从而增强果园经济效益。当前市面上的套袋机多面向大规模果园设计，对中小果园而言存在购置成本高、适应性不足等问题。本研究从用户视角出发，系统梳理果农在套袋作业中的痛点与需求，通过需求分析与优先级排序指导设计优化，旨在提升用户体验与工作满意度，增强其对农业机械化技术的认同感。使用KANO-AHP理论模型，筛选出用户重视的需求，并对水果套袋这一工作不同时期以及背景的用户进行动态画像描绘，在最后将机械产品的设计改良与用户需求、操作流程、维护服务、信息管理等多维度服务要素相结合，以期促进机械产品设计向更加人性化、智能化的方向发展。本研究通过构建水果套袋机的服务设计系统，探索农业机械化与信息化、服务化融合的新路径，为农业机械化转型升级提供一定的理论支持和实践案例。

研究步骤如下：首先，通过问卷与访谈收集用户对智能水果套袋机的需求及现有产品待改进之处；其次，基于KANO模型对需求进行属性归类，通过Better-Worse系数分析绘制四分位图，筛选出基本型、期望型与兴奋型需求；最后，运用AHP构建需求层次模型，邀请专家打分并通过一致性检验，计算各需求在准则层与方案层的权重，研究路线如图1所示。

2需求分析与设计路线

2.1 用户调研

根据研究需求，首先确定调研水果套袋的水果种类，目前苹果、柑橘、梨等水果套袋需求较大，而四川本地柑橘种类丰富，产量大，品质高。而在当下10月份，正是柑橘成熟进行糖分转化并进行套袋的时间。于是，首先将调研目标对准柑橘套袋。最终选择四川省眉山市丹棱县位于红石村的丹棱县柑橘现代农业园区，四川省晚熟柑橘专家大院成立于2020年8月，占地面积约1600平方米，建有61亩试验示范基地及柑橘品种试验示范园。专家团队由中国农业科学院、西南大学柑桔研究所所长、国家现代农业（柑桔）产业技术体系岗位科学家陈善春领衔，涵盖8名来自科研院所的专家及14名丹棱县本土专家。该地区柑橘种植规模大、技术经验丰富，因而适合作为本研究实地调研的地点。

在实地访谈获得专家意见之后，还需要使用线上问卷调研的方式对多方面人群进行了解。使用线上线下结合发布问卷的方式，问卷发放给约60名农业相关工作者，去除无效问卷后，回收53份有效问卷。问卷与访谈主要针对以下问题，(1)水果套袋情况：每年开始套袋的时间套袋时水果的大小，纸袋材质，纸袋结构，束袋密封的方法，是否存在果子长大把袋子撑掉的情况，下雨纸袋是否被打湿影响密封效果，不同水果套袋的果袋种类以及原因。(2)套袋效率：人工费用，人工套袋效率，机器使用情况。

2.2 基于KANO-AHP的用户需求分析

通过问卷调研和访谈，归纳出水果套袋机的待优化方向有：D₁.容易维护、D₂.操作简单、D₃.耐用性强、D₄.故障率低、D₅.提升套袋效率、D₆.降低劳动疲惫性、D₇.套袋质量一致、D₈.售后服务包含长期保修和定期维护、D₉.可适配不同果袋尺寸、D₁₀.自动定位和识别幼果、D₁₁.自动记录套袋数量。根据KANO模型对用户需求的划分，用户需求被分为6类。基本型需求（M）、期望型需求（O）、兴奋型需求（A）、无差异需求（I）、逆向需求（R）与可疑需求（Q）。模型通过采用李克特五级量表测量提供或不提供该需求时用户的满意度，将梳理后的需求进行Kano模型双因素问卷设计，范例见表1。

正向问题：在使用套袋机过程中，若具备此项体验需求，你的态度是？					用户对套袋机的使用需求	反向问题：在使用套袋机过程中，若不具备此项体验需求，你的态度是？
满意	理应如此	中立	可忍受	不满意		满意	理应如此	中立	可忍受	不满意
D1.容易维护 ....

使用SPSS对问卷数据进行信效度检验，正向题项Cronbach's α系数为0.853，反向题项为0.821，均大于0.7，表明信度良好；KMO值分别为0.762和0.683，Bartlett检验p值均小于0.001，效度符合要求。根据KANO计算公式得出各项需求的Better与Worse系数，进而划分需求类型，结果如表2所示。

功能分类	A 兴奋型	O 期望型	M 基本型	I 无差异	R/Q	Better(SI)	Worse(DSI)	需求类型
D1.容易维护	5	7	28	3	0	0.28	-0.81	M
D2.操作简单	4	6	29	4	0	0.23	-0.81	M
D3.耐用性强	3	5	30	5	0	0.19	-0.81	M
D4.故障率低	2	8	27	6	0	0.23	-0.81	M
D5.提升套袋效率	8	22	9	4	0	0.70	-0.72	O
D6.降低劳动疲惫性	6	24	8	15	0	0.70	-0.74	O
D7.套袋质量一致	4	5	31	3	0	0.21	-0.84	M
D8.售后服务包含长期保修和定期维护	25	10	5	13	0	0.81	-0.35	A
D9.可适配不同果袋尺寸	23	12	6	2	0	0.81	-0.42	A
D10.自动定位和识别幼果	2	3	4	34	0	0.12	-0.16	I
D11.自动记录套袋数量	21	15	5	2	0	0.84	-0.47	A

层次分析法是通过构建判断矩阵后，邀请专家进行多个指标相互之间的重要性打分，最终计算得出各层级中对应指标的权重值。例如建立准则层（C1、C2、C3）对于目标层的权重判断矩阵，据此建立本研究需要的3个判断矩阵。为确保权重判断的合理性与准确性，邀请包括工业设计方向大学教师1人、互联网公司产品经理1人、工业设计师3人、工业设计研究生5人共10 人，对照1-9级比例标度法如表3，对判断矩阵进行打分。

标度	需求i相对于需求j来说
1	一样重要
3	稍微重要
5	明显重要
7	十分重要
9	极其重要
2,4,6,8	上述相邻判断的中间值
倒数	若需求i对于需求j的重要度为Cij，则需求j相对于需求i的重要度为1/Cij

因为实际专家在对指标打分时可能会出现的逻辑问题，所以要保证每个专家打分的判断矩阵都要通过一致性检验。10位专家对4个判断矩阵的打分汇总后，需要对所有进行矩阵集结汇总，集结汇总的前提是每位专家的打分必须经过一致性检验。学术界通常以C_R值来检验矩阵一致性。若C_R<0.1，矩阵无需修改；否则，需请专家修正矩阵，并重复相关步骤直至C_R值<0.1。基本型需求集成矩阵（C₁）、兴奋型需求集成矩阵（C₂）、期望型需求集成矩阵（C₃）权重值与一致性检验结果均C_R<0.1。所有集成矩阵均通过了一致性检验，证明结果有效。在完成一致性检验后，为明确方案层中11个需求在目标层的综合权重排序，将方案层权重与对应准则层权重相乘，得出方案对目标层的综合权重，如表4。

准则层	权重（Wi）/%	方案层	综合权重/%	排序
基本型需求C1	45.2%	D1.容易维护	15.3%	3
		D2.操作简单	12.7%	4
		D3.耐用性强	18.5%	1
		D4.故障率低	16.8%	2
		D7.套袋质量一致	9.9%	5
兴奋型需求C2	22.7%	D8.售后服务包含长期保修和定期维护	4.0%	3
		D9.可适配不同果袋尺寸	10.2%	1
		D11.自动记录套袋数量	8.5%	2
期望型需求C3	32.1%	D5.提升套袋效率	19.3%	1
		D6.降低劳动疲惫性	12.8%	2

2.3设计路线

据3个准则层与其对应方案层的指标权重值进行排序后，得出以准则层中的基本型需求、期待型需求、兴奋型需求为优化次序，以方案层中权重排序在前的需求为优先实现的交互设计策略，并输出总结为优化设计策略路线模型，如图2。在实际优化设计中，需从结构上以优化设计次序优先级自上而下来考虑满足基本型需求，包括：D3.耐用性强、D4.故障率低、D1.容易维护、D2.操作简单、D7.套袋质量一致，在分析现有通用结构后，通过结构设计优化来满足期望型需求D5.提升套袋效率，在外观设计上通过人机等重实际模型实验，来选择最符合劳动使用姿态的外观设计，从而满足D6.降低劳动疲惫性。通过后续服务设计，以全系统视角分析套袋工作业务流程，设计服务平台来满足D9.可适配不同果袋尺寸、D11.自动记录套袋数量、D8.售后服务包含长期保修和定期维护。

3结语

本文通过构建KANO-AHP集成研究模型，探索了一条以用户需求为核心的水果套袋机设计路线。运用KANO模型对收集到的用户需求进行了有效的属性甄别，过滤了“无差异”需求，明确了“魅力型、期望型、必备型”需求的基本构成。进而，通过AHP层次分析法对同类别需求进行了量化排序，克服了传统KANO模型在同一属性内无法区分优先级的关键局限，最终得到了一份权重量化、层次清晰的设计需求指标体系。后续可以在以下方面继续深入：其一，将本研究得出的设计需求权重，通过质量功能展开（QFD）等方法，进一步转化为具体的技术参数与工程解决方案；其二，制作设计原型或样机，进行实际的用户测试与可用性评估，形成“研究—设计—验证”的闭环；其三，探索该研究方法论在播种、采摘、植保等其他类型农业机械创新设计中的普适性，以推动智能农机装备设计体系的不断完善与发展。

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