基于感性工学的机床造型设计研究

基于感性工学的机床造型设计研究

张莉

(蚌埠学院艺术设计系，安徽蚌埠233030)

[摘要]从感性工学的角度研究机床造型设计.在研究过程中，针对机床造型收集相关感性意向语汇和产品样本图，构建感性语意与机床造型要素之间的映射模型，并用语意差异法和数量化理论Ⅰ对模型中的数据进行处理分析.研究结果将为指导机床造型设计与设计评价提供依据.

[关键词]感性工学；机床造型；语意差异法；数量化理论Ⅰ[收稿日期]2015-08-04

[基金项目]蚌埠学院2015年院级人文社会科学项目(项目编号：2015SK09).

[作者简介]张莉(1987-)，女，安徽蚌埠人，蚌埠学院艺术设计系助教，硕士，主要从事工业设计及设计管理理论研究.

[中图分类号]TB47 [文献标识码]A

0引言

感性工学是一种获取人们对产品的感性认知，并将这种认知量化为产品设计要素的工学研究方法，以此来设计出满足消费者感性需求的产品.目前，日本三菱、日本丰田、美国福特、韩国现代、日本夏普、韩国三星、日本佳能等诸多企业都将感性工学应用到其产品的开发设计中[1，2].

1研究方法

本文从感性工学研究的角度出发，对机床造型设计进行研究，研究的框架如图1，研究方法和研究框架的选取对研究的问题都至关重要[3]，包括机床造型设计定位分析、收集典型性机床造型样本图以及能够描述机床造型的典型性感性词汇、确定机床造型设计要素、构建感性词汇与设计要素的关联模型、将感性评价尺度转化为工学尺度、最后对数据进行验证.

2研究过程

2.1机床设计定位

由于机床不同于其他消费类产品，能够操作和使用它的是从事该领域的专业人员，因此本文的研究中将机床操作工人作为研究对象.

2.2收集机床造型典型样本

利用机床产品目录、机床产品介绍宣传单和网络等渠道收集具有典型性机床造型的样本图片.将收集的样本进行筛选，去除相似性比较高的样本后，挑选出150个具有代表性的机床样本图片.运用聚类分析法和多元尺度分析法对挑选出的150个样本进行再次筛选，得到40个典型性样本，列于下图2中.为避免机床造型中的色彩因素影响用户对于机床的感性评价，因此将机床样本均做了去色处理加工，并将它们进行编号.

2.3收集机床造型的感性意向词汇

本文采用头脑风暴法以及机床产品宣传手册、通过对机床厂操作工人的访谈与交流、相关网站等渠道获取能够描述机床造型的感性意向词汇，最终获得200个形容词.利用主观评价的方法对这200个形容词进行筛选，删除生僻或意思重叠的词汇，把2组反义词进行配对，最后归类成为50对形容词汇.

为了筛选出最能描述机床造型的感性意向词汇，本文采用调查问卷的方式进行筛选，将50对形容词汇与40个机床典型样本图片相结合，再组织30名受试者，均为机床操作工人，让他们对感性意向词汇进行主观评价打分.调查问卷的结果依据阶层集群分析法(Ward法)，最后依据代表性词语分群的平均性及描述机床产品的适用性，将感性词语分成6群，得出6组代表性词语[4]，如表1所示.

2.4利用语意差异法构建机床造型样本感性词汇评价表

本文采用运用语意差异法(Semantic Differential，SD)构建评价表.语意差异法由感性词汇和数值构成，两端是两个意义相反的形容词，将数值等级分为-3到3这7个阶度.以感性形容词“简单的-复杂的”举

例说明：1分代表非常简单，2分代表比较简单，3分代表有点简单，0分代表既不简单也不复杂，-1分代

图1　基于感性工学的机床造型设计研究框架

选取的6组代表性感性意向词汇对①简单的———复杂的④笨重的———小巧的②流畅的———呆板的⑤严谨的———随意的③时尚的———复古的⑥紧密的———松散的

图2　收集的机床造型典型样本

表有点复杂，-2分代表比较复杂，-3分代表非常复杂.按照此方法将选取的40个机床产品典型性样本按照编排序号与6对感性意向词汇构建机床造型样本感性词汇评价表，例如样本9的感性词汇评价表(见表2).

表2样本9构建的机床造型感性词汇评价表

本次研究采用50名机床操作工人作为受试者，向他们发放50份问卷，这些问卷全部收回且均为有效问卷.利用EXCEL软件对问卷所得到的数据进行处理，获得受试者对40个机床样本的感性语意评价的平均值(见表3)

表3　感性语意评价平均值

2.5解构机床造型要素

采用形态分析法研究机床造型各部分设计因子.首先将机床产品整体的外观造型作为若干部分因子的集合，这些因子我们称为项目；其次，将因子解构为几个部分，即类目.如机床这类产品的整体外观造型可以解构为显示器与门的相对位置、侧面图、门把手、底座、观察窗等，再次将每一个部分解构为相对应的设计类目.机床造型的解构如表4所示.

2.6构建机床造型要素与感性意向词汇的映射模型

本文采用数量化理论I进行分析，构建机床造型要素与感性意向词汇的映射模型，从而将用户的感性评价尺度转换为工学尺度.数量化理论I主要是通过分析一组自变量x与因变量y两者之间的联系，并运用多元线性回归的研究方法来建立两者相互关联的数学关联模型，最终获得因变量y的数值.

根据以上的描述来建立数学关联模型，例如：第c类目在第a项目中，而此时第a项目在第S样本中时，此时ds数值等于l；否则ds数值等于0。模型中项目用字母a代表，类目用字母c代表，用ds(a，c)表示第a项目中的第c类目在第k样本里的关联程度。通过此方法量化之前获取到的40个典型性机床样本的造型要素，将数值量化为定量数值，用1和0表示，表明每个样本造型要素的受影响程度值；构建公式

表4机床外观造型的解构表

(1)中的多元线性数学关联模型，并模型中因变量用感性语意评价平均值代表，自变量用造型要素反应值代表：

公式(1)中，感性语意评价平均值用字母y表示；每个自变量的权重系数用公式gij表示，造型要素反应值用公式cij表示(i为项目，j为类目)；常数项数值用字母m表示.

利用SPSS统计软件对模型中的数据进行处理分析.SPSS是英文Statistical Package For Social Science的缩写，即社会科学统计软件包.目前，它是世界上通用、并具有权威性的统计分析软件包[5].并采用多元线性回归分析法与偏相关分析法获得最终结果，以“时尚的——复古的”为例，整理后可得有关信息的数据表，见表5.

表5造型要素与形容词对“时尚的——复古的”之间的关联分析结果

3数据分析与结果验证

由上表5中的数值可得到受试者对于“时尚的一复古的”这一对感性意象语汇与机床各造型要素之间相互影响的数值，如受试者对于“时尚的”感性语义评价的平均数值为：y=-0.221c12+0.075c13-0.024c14-0.218c15-0.312c21-0.614c22+0.128c23-0.023c25+0.159c32+0.425c33-0.436c34-0.509c42-0.548c43+-0.591c51+0.498c52+0.238c54+0.51

决定系数为0.568.

3.1数据分析

(1)每个项目对感性语意的关联程度，用偏相关系数表示，关联程度越大，数值越大.根据表5中的数值可以看出在感性意象词汇“时尚的一复古的”影响下，机床操作工人对于机床造型各部分设计要素的感性意向认知差异，表中的数值表明用户对于各项目的关联程度分别是，观察窗>门把手>侧面图>底座，数值表明与显示屏的相对位置没有明显的关联性.因此我们在处理机床造型设计时，可优先考虑机床的观察窗造型.

(2)在类目的感性意象认知方面，正向感性语意用正值表示，负向感性语意用负值表示，与感性语意不具有明显性关联的用排除的类目表示.根据表5中的数值可以获得，类目c51所代表的直角形观察窗最具有时尚感，而c22所代表的直角形侧面图最具有复古感，同时类目c11、c24、c31、c41、c53对于感性意象词汇“时尚的一复古的”影响不明显.因此，在进行机床造型设计时，可优先考虑直角形造型要素在观察窗和侧面图上的运用.同样，其他感性意象语汇所对应的造型要素可同理来指导机床造型设计.

3.2结果验证

为检验上述方法的可行性，打乱之前获取到的150个样本，再次设计问卷调查，用T检验分析法验证问卷调查获得的数据与上述模型中的数据，结果得到显著性水平数值大于0.05，表示该研究方法是可行的.同理，对于其它感性词汇可按照上述方法进行验证分析.

4结语

本文借助于感性工学的理论视角，采取定性与定量相结合的方法将感性评价尺度转换为工学尺度，从而得出感性意象词汇与机床造型要素之间相互影响的程度.该研究方法将为指导机床造型设计与设计评价提供依据，使设计出的产品更好的满足用户的感性需求.

参考文献

[1]NAGAMACHIM. Kansei Engineering as A Powerful Consumer-oriented Technology for Product Development [J].Applied Ergonomics,2002(3):289-294.

[2]SCHS. Engineering Emotional Values in Product Design:Kansei Engineering in Development [D]. Linkopings Universitet,2005.

[3]何卫国,巩子坤.数学教材研究综述: 问题、方法与框架[J] .枣庄学院学报,2012,29(6):79-84.

[4]徐伟峰,付永民.利用感性工学原理设计产品造型[J] .焦作工学院学报,2003(9):406-409.

[5]袁传玲.体育统计教学与SPSS软件结合的研究[J] .枣庄学院学报,2005，21(2):87-89.

[责任编辑：韩学政]

Based on the Kansei Engineering's Machine Tool Modelling Design Research

ZHANG Li

(Department of Art Design, Bengbu College, Bengbu, 233030, China)

Abstract：From the perspective of kansei engineering did the research for machine tool modeling design.In the process of research,According to the machine tools modeling to collect relevant vocabulary and product kansei image sample pictures,construct the mapping model between the perceptual semantic and elements of machine tools modeling,used semantic differential method and quantification theory typeⅠto do analysis of data in the model.The results of the research will provide the basis for machine tools modeling design and design evaluation.

Key words：kansei engineering; machine tool modelling; semantic differential method;quantification theory typeⅠ