基于感性工学的灰色关联分析法在产品色彩设计中的应用研究

李劲+程鲲+何武侠+吴国强

摘要：为筛选产品配色的最佳色彩方案，将方案运用基于感性工学的灰色关联分析法进行评价。应用感性工学原理，对现有产品配色方案归纳分析，将调研的用户配色意象方案进行打分，得到的结果归纳成矩阵图表。运用灰色关联分析法标准化决策矩阵之后获取理想解，求得各个配色方案对理想解的联系性。本文以智能服务机器人作为产品配色方案的研究对象，验证该种方法的有效性。

关键词：产品设计；灰色关联分析；感性工学；色彩搭配设计；多方案优选；智能服务机器人

中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：

美国流行色彩研究中心发现的“7秒钟定律”[1]揭示了色彩设计在产品设计中的重要地位。而消费者对产品的期望往往是通过某些感性意象词汇来描述的，色彩亦是如此。缩小用户与设计师对产品的认知差异的一个有效方法是对产品配色意象研究[2]。采用感性工学原理[3]获取产品意象词汇，在初步分析归纳后，能够更为明确消费者对产品的感性意象。为发现影响系统开展趋势属性的重要性，可通过灰色关联分析法找出系统因子对主因子的不确定关联度，通过关联度确定重要影响因素。[4]在家电产品[5]、热水壶[5]等工业产品的设计方案评价中灰色关联分析法得到了广泛地应用。文中立足于感性工学获取的用户对产品配色的多意象需求，融入灰色关联分析法研究产品配色方案与多意象指标理想解的关联性，从而评价出多个产品配色方案中较为符合需求的方案，以辅助设计师对优选方案进一步细化处理。全文以智能服务机器人的配色方案优选为例对方法进行应用验证。

1 感性工学指导产品色彩设计多意象获取

人对事物产生的一种主观性很强的情感活动我们通常称之为感性意象。检测目标产品应用于环境将实用性与流行的色彩趋势，企业形象，竞争对手进行合理分析，将收集到的人群意象作为基础，分析对比出精确的色彩意象定位，[7]主要步骤如下：

（1）感性词汇获取

广泛搜集能够表达人们心理对目标产品色彩搭配风格的感性意象形容词，如浏览网络资料，相关杂志、文献、论坛。通过和目标产品用户，设计师，工程师等交流，将搜集到的形容词进行初步筛选，去除不常用的或者意义相近的形容词，再将筛选出的形容词按照表述意思相反的准则进行配对。建立如表1所示的22对形容词对，形成感性意象形容词汇对资料库。

（2）感性意象词汇聚类归一化处理。

邀请20名被试者，要求被试者在浏览完搜集的热销目标产品样本之后，根据自己的主观感受对22对形容词汇对进行分组，把认为表述意思相近的形容词汇对分为一组，群组的范围控制在4～6个。被试者包括具有设计背景的专业学生、老师以及具有目标产品相关使用經历的用户、工程师等。根据分组结果，统计每两个词汇对被分入同一组的次数，在Excel中建立22*22矩阵。将该矩阵在SPSS软件中进行聚类分析，最终得到图1的分析结果。根据聚类分析结果，将感性意象词汇分为4类，如表2所示。

（3）目标产品意象空间的建立。

根据意象词汇归一化结果，制定调查问卷。参照Likert7级量化表，对目标产品样本进行打分，建立决策矩阵，使用层次分析法确定最终目标产品色彩意象定位为“现代的，时髦的，强烈的”。

2 方案关联性求解步骤

（1）建立产品色彩方案决策矩阵

（1）

式中：m----配色方案数目；

n----意象指标数目

ai（j）----第个配色方案对第j个意象的评价值，t=1，2，…，m，j=1，2，…，n。

（2）决策矩阵标准化

对决策矩阵标准化能够客观评价对比出各配色方案对目标产品的意象指标期望值的大小，期望值越大越好，应用式（2）进行标准化：

（2）

标准化后的决策矩阵为X=[xi（f）]max

（3）确定理想解

由n个意象指标，以及被测试者对m个配色方案的最大评价值构成理想解：

（3）

式中： 。

（4）计算灰色关联系数

依据式（3）得到理想解，计算第i个配色方案对理想解在第j个意象指标上的关联系数，则有：

（4）

式中：ξ--分辨系数，作用是削弱最大绝对差数值太大而失真的影响，提高关联系数之间的差异显著性，一般取ξ=0.5

（5）计算意象指标权重Wj.

计算关联系数矩阵 每一列元素乘积

计算矩阵

将特征向量归一化处理，处理结果即为本列要素的相对权重：

（5）

（6）计算灰色关联度

根据n个意象指标的权重向量为 ，根据式（4）得到第i个配色方案对理想解的灰色关联度为：

设计师依据灰色关联度计算结果对各设计方案优先选择排序。根据排序结果进一步细化优选方案设计。

3 应用实例

将智能服务机器人作为案例。选取目标消费人群为20～30岁的年轻消费人群。通过感性工学理论得到色彩搭配意象为：现代的，时髦的，强烈的。依照产品色彩搭配的意向定位，设计师根据累计设计经验，流行趋势积累，色彩搭配理论、创意灵感、以及对竞争产品的配色进行信息化分析，得出以下9种配色方案。如图2所示。针对每一配色方案，建立Likert七级量表，如图3所示。选取26位用户，对各意向指标进行打分评价，得到用户对产品配色方案的决策矩阵，如表3所示。

依据式（2），对决策矩阵标准化后的矩阵为：

根据式（3）得到理想解为：

取ξ=0.5，根据式（4）计算各配色方案与理想解的灰色关联系数：

由步骤5求得各意象指标的权重分别为：0.342，0.314，0.344，计算各配色方案对理想解的灰色关联度为：

由灰色关联度计算结果，得到配色方案的优先排序结果为：

方案2>方案7>方案9>方案1>方案6>方案4>方案8>方案3>方案5

由排序结果可知，用户对各意向理想解的关联度较高的是方案2、方案7和方案9.设计师应当选取这三种方案进行进一步的细化设计，以设计出符合市场需求，消费者需求的产品。

4结论

基于感性工学，能够更为准确的得到用户对目标产品的感性意象，更具有针对性的进行产品设计，然后融入灰色关联分析法计算出各配色方案与用户对方案的理想解的关联性，能够更为客观、有效的辅导设计师对方案进行优选决策。文中用智能服务机器人配色方案对该方法进行有效验证。

参考文献：

[1]仇媛.CMF研究在手机设计开发中的作用[D].南京：南京艺术学院，2009：3

[2]苏建宁，土鹏，张书涛，等.产品意象造型设计关键技术研究进展[J].机械设计，2013，30（1）：97-100.

[3]苏建宁，李鹤岐.工业设计中材料的感觉特性研究[J].机械设計与研究，2005（3）：12-14.

[4]孙志学.基于灰色关联分析的产品色彩方案多意象优选[J].机械设计，2015，32（1）：120-122

[5]宋娜，虞世鸣. 基于灰色理论的家电产品造型评判系统的研究[J].计算机工程与设计，2007，28（14）：3498-3499

[6]Tsai H C，Chou J R. Automatic design support and image evaluation of two-colored products using color association and color harmony scales and genetic algorithm [J].Com-puter-Aided Design，2007，39（9）：818-828.

[7]袁雪娇；程鲲；王基生；石小秋.基于构成要素的数控机床造型特征研究[J].机械设计，2014，31（8）：118-121

作者简介：李劲（1991—），男，西南科技大学制造科学与工程学院工业设计工程硕士研究生，研究方向：产品创新设计，人机交互设计等.

基金项目：本文系四川省教育厅人文社会科学重点研究基金——工业设计产业研究中心，项目编号：GY-14YB-16