基于田口實(shí)驗(yàn)方法的褲子結(jié)構(gòu)提臀性優(yōu)化

王蘭敏，肖愛民，徐 紅，王紅敏，古麗加依達(dá)爾·革命別克，第那拉·黃太，陳 伶

(1.新疆大學(xué) 紡織與服裝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046； 2.鄭州大學(xué) 信息工程學(xué)院，河南 鄭州 450001)

女性青睞于能展現(xiàn)優(yōu)美曲線的褲裝，王朔[1]通過對(duì)197位青年女性的調(diào)查發(fā)現(xiàn),61.9%青年女性對(duì)所購(gòu)買的褲裝提臀效果不滿意，并運(yùn)用正交法對(duì)貼體女褲襠部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了細(xì)化研究。嚴(yán)燕連等[2]針對(duì)扁平臀型的合體褲裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了主觀評(píng)價(jià)。屠華[3]運(yùn)用對(duì)樣褲拓版的方法得出影響提臀效果的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，得出隨著總襠寬的減小，后上襠傾斜角的增大，前后襠寬比減小，褲子提臀效果變好的規(guī)律。錢瑤婷等[4]對(duì)國(guó)內(nèi)提高牛仔褲臀部塑性的方法進(jìn)行了總結(jié)，并指出關(guān)于提臀牛仔褲的結(jié)構(gòu)研究較少，實(shí)現(xiàn)具有優(yōu)良提臀效果的結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步研究。目前對(duì)于褲裝提臀效果的研究較少且不系統(tǒng)全面，提臀效果及舒適度是人們購(gòu)買褲裝時(shí)重要參考指標(biāo)之一，因此關(guān)于褲子提臀性能的結(jié)構(gòu)研究十分必要。

田口實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法(簡(jiǎn)稱田口實(shí)驗(yàn)方法)是由日本的田口玄一博士提出，該方法是利用正交表來挑選實(shí)驗(yàn)條件和安排實(shí)驗(yàn)的方法，相對(duì)于傳統(tǒng)正交試驗(yàn)極大地減少了實(shí)驗(yàn)次數(shù)，是一種低成本、高效益的實(shí)驗(yàn)方法。田口實(shí)驗(yàn)方法注重“源流”管理理念，即開發(fā)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的源流，即為上游，制造和檢驗(yàn)階段是下游，上游是決定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。本文運(yùn)用田口實(shí)驗(yàn)方法，從褲子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的源頭進(jìn)行控制處理，以提高褲子提臀效果的穩(wěn)定性。運(yùn)用田口實(shí)驗(yàn)方法不僅能減少實(shí)驗(yàn)中的試錯(cuò)次數(shù)，而且能設(shè)計(jì)出滿足顧客使用需求的最優(yōu)化褲子結(jié)構(gòu)。

1 提臀效果的信號(hào)因素及水平

褲子臀部結(jié)構(gòu)見圖1。示出了影響褲子提臀性的主要因素，橫襠線以上部分是褲子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，總襠寬占臀圍百分比(簡(jiǎn)稱總襠寬占比)、前后襠寬比、后上襠傾斜角、起翹量的大小是影響褲子提臀效果的關(guān)鍵因素。

圖1 褲子臀部結(jié)構(gòu)

總襠寬取決于人體臀胯部的厚度，對(duì)褲子的適體性具有顯著的影響。在理論上總襠寬超過凈臀圍的12%就能滿足人體的需求，但在設(shè)計(jì)褲子結(jié)構(gòu)時(shí)，一般選擇總襠寬占比為14%～16%[3]。

前后襠寬比分別對(duì)應(yīng)小襠彎和大襠彎在橫襠線上的水平投影[5]。前后襠寬比越小，即后襠寬占總襠寬的比例越大，滿足臀部上翹的量越多，襠部貼體性越好。一般褲子前后襠寬比約為1∶2[6]，總襠寬越小，臀部越緊身相當(dāng)于對(duì)臀部施加了輕度壓力，使臀部曲線自然托高，達(dá)到提臀效果[3]。

臀凸點(diǎn)高及臀腰差的大小影響后上襠傾斜角。臀凸-及臀腰差越大后上襠傾斜角越大，反之越小。 彈性面料滿足合體褲型的后襠傾斜角一般選擇10°～15°，無彈性面料選擇12.5°～15.0°[7]。

起翹量的設(shè)置是為了彌補(bǔ)人體在進(jìn)行彎腰、下蹲、跳躍等動(dòng)作時(shí)伴隨人體體表皮膚的牽伸而引起后上襠量的不足。熊曉光[8]研究指出合體褲的起翹量設(shè)置在1.5～3.0 cm能滿足人體需要。

依據(jù)參考文獻(xiàn)[6-8]，選取顯著影響褲子提臀效果的總襠寬占比、前后襠寬比、后上襠傾斜角、起翹量作為信號(hào)因素，每個(gè)因素選取4個(gè)水平,田口實(shí)驗(yàn)信號(hào)因素水平表見表1。

表1 田口實(shí)驗(yàn)信號(hào)因素水平表

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 樣褲規(guī)格

本文實(shí)驗(yàn)選用白坯布制作貼體褲褲型，依照貼體褲的放松量原則確定腰圍放松量為2 cm，臀圍放松量為4 cm。樣褲規(guī)格為：褲長(zhǎng)94 cm、腰圍70 cm、腳口圍22 cm。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路

實(shí)驗(yàn)共設(shè)計(jì)18條樣褲，第1條根據(jù)原型紙樣制作，稱為原型版褲，第2～17條根據(jù)田口實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)的參數(shù)制作實(shí)驗(yàn)版褲，第18條為根據(jù)最優(yōu)化試驗(yàn)方案制作的優(yōu)化版樣褲。最終通過原型版褲、實(shí)驗(yàn)版褲、優(yōu)化版樣褲的評(píng)價(jià)判定田口實(shí)驗(yàn)方法的價(jià)值。

2.3 田口實(shí)驗(yàn)方案

田口實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法具有正交性，即每個(gè)因素的各水平與其他因素的各水平組合1次，具有均勻分散性和整齊可比性?！熬鶆蚍稚⑿浴敝冈诿恳涣兄胁煌匠霈F(xiàn)的次數(shù)相同，“整齊可比性”指任意2列中各水平的排列方式齊全且均衡。本文采用田口實(shí)驗(yàn)方法，進(jìn)行4因素4水平的實(shí)驗(yàn)，以確定褲子提臀效果最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

2.4 主客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)

提臀效果好的褲子具有臀凸感明顯、臀凸點(diǎn)高，后浪與人體貼合度良好的特征，因此將臀凸角和臀凸點(diǎn)高定為評(píng)判提臀效果的客觀指標(biāo)。主觀評(píng)價(jià)為穿著者及觀察者對(duì)褲子提臀效果的主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)。主觀評(píng)價(jià)由穿著者和觀察者進(jìn)行評(píng)判。穿著者評(píng)判依據(jù)是穿著時(shí)在彎腰、蹲、跨、跳、走、坐等動(dòng)作時(shí)是否有牽扯感和緊繃感，程度大小用緊、略緊、正好、略松、非常松表示。觀察者的評(píng)判依據(jù)為襠部線條與臀溝的契合程度、臀凸感、臀部是否有褶皺。穿著者及觀察者主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)分為1～5級(jí)，1級(jí)最差、5級(jí)最好。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 原型版樣褲分析

運(yùn)用原型紙樣依據(jù)樣褲規(guī)格進(jìn)行打板，得到的褲子臀凸角為18°，臀凸點(diǎn)高為84.17 cm，主觀評(píng)價(jià)為3級(jí)。說明原型版褲子提臀效果并不理想，因此進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究。

3.2 實(shí)驗(yàn)版樣褲分析

3.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

信噪比是表征產(chǎn)品性能穩(wěn)健性的指標(biāo)[9]，本文實(shí)驗(yàn)將臀凸角、臀凸點(diǎn)高度和主觀評(píng)價(jià)作為褲子提臀性能的響應(yīng)數(shù)據(jù)。信噪比越大，表示該實(shí)驗(yàn)的提臀性能越優(yōu)。田口實(shí)驗(yàn)正交分析見表2。其中臀凸角、臀凸點(diǎn)高度、主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)為6位專業(yè)人士對(duì)同一模特穿著實(shí)驗(yàn)樣褲進(jìn)行客觀及主觀評(píng)價(jià)的平均值?？梢钥闯?，第13組實(shí)驗(yàn)的提臀效果最好，第1組實(shí)驗(yàn)的提臀效果最差。

3.2.2 信號(hào)因素對(duì)提臀性影響程度判定

信噪比響應(yīng)表可以反映各信號(hào)因素對(duì)提臀效果的影響程度，是對(duì)指標(biāo)均值的一種響應(yīng)。通過信噪比響應(yīng)表可以推斷出每個(gè)因子的最佳水平。通常田口實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)差最小化，信噪比最大化，均值盡可能大。本文實(shí)驗(yàn)的信噪比響應(yīng)表見表3。其中Delta是信噪比的極差值[10]，Delta越大表示該因素對(duì)褲子的提臀效果影響越顯著。排秩與Delta相對(duì)應(yīng)，Delta中最大的對(duì)應(yīng)排秩中的1，次之的對(duì)應(yīng)排秩中的2，依此類推，最小的對(duì)應(yīng)排秩中數(shù)值最大的。由表3可以得出，起翹量對(duì)褲子提臀效果影響顯著，4個(gè)因素對(duì)提臀效果的影響程度依次為：起翹量>后上襠傾斜角>總襠寬占比>前后襠寬比。

表2 田口實(shí)驗(yàn)正交分析

表3 信噪比響應(yīng)表

3.2.3 最優(yōu)因素水平確定

通過Minitab統(tǒng)計(jì)軟件中的DOE(實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))田口實(shí)驗(yàn)法可以做出表3對(duì)應(yīng)的信噪比主效應(yīng)圖，見圖2。采用圖2可以檢查一個(gè)或多個(gè)因子水平均值之間的差值。因子的每個(gè)水平以相同方式影響響應(yīng)，且不同水平對(duì)響應(yīng)的影響不同。圖2還可以反映各因素對(duì)提臀效果影響的趨勢(shì)，各個(gè)因素的斜率根據(jù)不同的指標(biāo)產(chǎn)生變化。信噪比越高表示該因素該水平輸出的性能穩(wěn)健性越好，其預(yù)測(cè)誤差越小。其中后上襠傾斜角的斜率較大，對(duì)褲子提臀性的影響顯著。由圖2可以得出，達(dá)到最優(yōu)提臀性能的因素水平為A4B2C4D2,即總襠寬占比16%，前后襠寬比 1∶2.7，后上襠傾斜角15.5°，起翹量為2 cm。

殘差圖一般用于檢驗(yàn)回歸方差分析及擬合優(yōu)度問題。圖3為信噪比殘差圖。

圖2 信噪比主效應(yīng)圖

圖3 信噪比殘差圖

圖3(a)顯示了實(shí)驗(yàn)樣本殘差的累積頻率分布與理論正態(tài)分布的累積概率分布之間的關(guān)系，可以看出實(shí)驗(yàn)樣本殘差的分布不成一條直線，說明影響提臀效果的結(jié)構(gòu)信號(hào)因子不成正態(tài)分布；圖3(b)中”擬合值” 表示信噪比預(yù)測(cè)值，殘差隨機(jī)分布在0值上下兩側(cè)，說明信號(hào)因子滿足方差分析；圖3(c)中“頻率”表示殘差值在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的次數(shù)，圖3(d)中“觀測(cè)值順序”為田口實(shí)驗(yàn)編號(hào)，從圖3(c)(b)可以看出假設(shè)評(píng)價(jià)指標(biāo)誤差穩(wěn)定，無畸變點(diǎn)出現(xiàn)。

3.2.4 信噪比交互作用

影響提臀效果的各因素信噪比交互作用矩陣見圖4。可以看出，各因子各水平斜率都相互交叉，總襠寬占比、前后襠寬比、后上襠傾斜角、起翹量4個(gè)因素任意2個(gè)因素間都有交互作用。如當(dāng)總襠寬占比13.0%～13.2%時(shí)，前后襠寬比為1∶2.5，后上襠傾斜角為13.5°，起翹量為2 cm最優(yōu)；當(dāng)總襠寬占比13.2%～14.3%時(shí)，前后襠寬比為1∶2.9，后上襠傾斜角為14.5°，起翹量為2 cm最優(yōu)；當(dāng)總襠寬占比14.3%～15.5%時(shí)，前后襠寬比為1∶2.7，后上襠傾斜角為12.5°，起翹量為2 cm最優(yōu)；當(dāng)總襠寬占比15.5%～16%時(shí)，前后襠寬比為1∶2.3，后上襠傾斜角為15.5°，起翹量為2 cm最優(yōu)。同理可以從圖4預(yù)測(cè)并優(yōu)化不同因子之間的水平，為提高褲子的提臀效果提供依據(jù)。同時(shí)可以得出在A、B、C合理水平下，起翹量為2 cm總是最優(yōu)的。

3.2.5 方差分析

圖4 信噪比交互作用矩陣圖

方差分析用于2個(gè)或2個(gè)以上樣本均數(shù)差別的顯著性檢驗(yàn)[11]，可計(jì)算出各信號(hào)因子對(duì)提臀效果影響的大小。信噪比方差分析見表4。其中p值表示模型及各個(gè)因子的顯著水平，系統(tǒng)默認(rèn)值α為0.05。從表4可以看出，起翹量對(duì)應(yīng)的p值<0.05，說明起翹量對(duì)提臀效果影響顯著，其他3個(gè)因子影響相對(duì)較小。

表4 信噪比方差分析

注：Seq SS為順序SS偏差平方和；Adj SS為調(diào)整后的偏差平方和；Adj MS為調(diào)整后的平均后的偏差平方和；F為2個(gè)均方的比值。

3.3 優(yōu)化版樣褲預(yù)測(cè)及實(shí)驗(yàn)

綜上所述，通過對(duì)信噪比主效應(yīng)(圖2)的分析得到最優(yōu)提臀性能的因素水平為總襠寬占比16%,前后襠寬比1∶2.7，后上襠傾斜角15.5°，起翹量2 cm，而該組數(shù)據(jù)并未在表2的16組實(shí)驗(yàn)中。利用Minitab統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)該組信號(hào)因素水平進(jìn)行預(yù)測(cè)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出預(yù)測(cè)的信噪比為-0.906 924，大于表2最優(yōu)的第13組實(shí)驗(yàn)的信噪比(-0.993)，可以預(yù)測(cè)在該最優(yōu)信號(hào)水平下的提臀效果優(yōu)于表2第13組實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在該信號(hào)因素水平下做出第18條優(yōu)化版樣褲，并通過6位專業(yè)人士對(duì)模特穿著的優(yōu)化版樣褲進(jìn)行客觀及主觀評(píng)價(jià)，得到優(yōu)化版樣褲性能指標(biāo)的平均值為臀凸角23.33°，臀凸點(diǎn)高84.67 cm，主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)為4.33級(jí)。驗(yàn)證了在該信號(hào)水平對(duì)褲子提臀效果進(jìn)行了更好的優(yōu)化。

4 結(jié) 論

①使用信噪比響應(yīng)表可判斷出后上襠傾斜角對(duì)褲子提臀性的影響最顯著，4個(gè)信號(hào)因素對(duì)提臀效果的影響程度依次為：起翹量>后上襠傾斜角>總襠寬占比>前后襠寬比。

②采用Minitab統(tǒng)計(jì)軟件中的DOE田口實(shí)驗(yàn)法作出信噪比主效應(yīng)圖，據(jù)此得出最優(yōu)提臀性能的信號(hào)因素水平為：總襠寬占比16%，前后襠寬比1∶2.7，后上襠傾斜角15.5°，起翹量2 cm。

③通過影響提臀效果的各因素信噪比交互作用矩陣圖可以判斷出各信號(hào)水平的交互關(guān)系，預(yù)測(cè)并優(yōu)化不同因子之間的水平，為提高褲子的提臀效果提供依據(jù)，并得出起翹量為2 cm是最合理的。

④通過對(duì)第18條優(yōu)化版樣褲的測(cè)量及主客觀評(píng)價(jià)得出，優(yōu)化版樣褲的臀凸角為23.33°，臀凸點(diǎn)高為84.67 cm，主觀評(píng)價(jià)等級(jí)為4.33，與田口實(shí)驗(yàn)正交分析表最優(yōu)的第13組實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比臀凸角基本相同，臀凸點(diǎn)提高0.17 cm，主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)提高0.03個(gè)級(jí)別。相對(duì)于原型版褲的臀凸角提高5.88°，臀凸點(diǎn)高提高0.5 cm，主觀指標(biāo)評(píng)價(jià)提高1.33個(gè)級(jí)別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明田口實(shí)驗(yàn)方法對(duì)褲子提臀性的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究的有效性。