基于GRA與TOPSIS的塑身內(nèi)衣壓力舒適性研究

周 捷，毛 倩，張英莉，溫惠華

(1.西安工程大學(xué) 服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，陜西 西安 710048;2.廣東九極生物科技有限公司，廣東 廣州 510700)

0 引 言

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代女性對(duì)身體形態(tài)美觀性的追求，塑身衣的市場(chǎng)越來(lái)越大[1]。塑身衣利用彈性面料的壓迫束縛性，來(lái)調(diào)整人體脂肪分布，從而實(shí)現(xiàn)美體修身、重塑人體形態(tài)的功能[2]，然而高彈面料也會(huì)給穿著者帶來(lái)一定的服裝壓力與生理影響[3]。因此，塑型效果與壓力舒適性成為塑身衣的2個(gè)主要研究熱點(diǎn)。相關(guān)學(xué)者主要從面料[4-5]、結(jié)構(gòu)[6-7]、工藝參數(shù)[8-9]等方面來(lái)研究塑身衣的塑型效果。同時(shí)，結(jié)合因子分析[2]、層次分析[10]、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[11]等方法，對(duì)塑身衣的服裝壓力舒適性進(jìn)行主客觀評(píng)價(jià)，分析各種實(shí)驗(yàn)因素對(duì)人體生理的影響[12-13]，旨在保證服裝塑型效果的同時(shí)，也改善其舒適性。上述這些研究對(duì)多因素多指標(biāo)的分析通常帶有獨(dú)立性，忽略了多指標(biāo)間的綜合性與平衡性。

灰色關(guān)聯(lián)分析法(GRA)屬于灰色系統(tǒng)理論，是基于數(shù)據(jù)曲線形狀的相似程度，來(lái)分析事物之間的關(guān)聯(lián)程度[14]。對(duì)樣本量要求較低，運(yùn)算簡(jiǎn)單，廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域的影響因素分析[15-16]。逼近理想解排序法(TOPSIS)是一種優(yōu)秀的多屬性評(píng)價(jià)方法，許多學(xué)者將其與其他評(píng)價(jià)方法相結(jié)合來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)象的多屬性效果評(píng)價(jià)[17-18]。鑒于此，本文確定了身體質(zhì)量指數(shù)、服裝松緊度、人體姿勢(shì)等3個(gè)因素，作為塑身內(nèi)衣(調(diào)整型文胸+腰背夾)壓力舒適性研究的影響因素。首先，采用正交試驗(yàn)采集接觸壓力、皮膚血流量和皮膚溫度等3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。然后，運(yùn)用GRA分析影響塑身衣關(guān)于上述3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的舒適性的主次性。最后，結(jié)合TOPSIS方法綜合評(píng)價(jià)7個(gè)測(cè)試部位的壓力舒適性，以期為塑身衣的舒適性優(yōu)化提供參考。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

選取80名年齡18～24歲，身高(160.57±4.83) cm，身體質(zhì)量指數(shù)(BMI)值18.5～22.5 kg/m2的女性在校大學(xué)生。根據(jù)GB/T 1335.2—2008 《服裝號(hào)型 女子》以及BMI值，經(jīng)過(guò)體型特征測(cè)量，對(duì)女性體型進(jìn)行分類，最終從B體型中選擇3名BMI值為19、20、21 kg/m2的女性大學(xué)生為最終正交試驗(yàn)對(duì)象，其體型特征見(jiàn)表1。

表 1 研究對(duì)象的體型特征

采用某品牌的分體式塑身內(nèi)衣(面料：60%錦綸、40%氨綸；里料：84%錦綸、16%氨綸/52%黏膠纖維、48%棉；其他：100%錦綸)為實(shí)驗(yàn)樣衣，見(jiàn)圖1[6]。

圖 1 分體式塑身內(nèi)衣Fig.1 Split shapewear

該套塑身內(nèi)衣包括調(diào)整型文胸以及腰背夾(前中位置有3排調(diào)節(jié)扣)，其規(guī)格分別為75B和76，對(duì)腰腹部具有較好的塑型效果。

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

實(shí)驗(yàn)室為溫度(25±2) ℃、相對(duì)濕度65%±2%的人工氣候室。受試者經(jīng)過(guò)專業(yè)測(cè)試人員培訓(xùn)后，在身體特征平穩(wěn)、著裝舒適的狀態(tài)下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。運(yùn)用日本AMI公司開發(fā)的AMI-3037氣囊式接觸壓測(cè)定儀，采集接觸壓力、皮膚血流量和人體溫度等3種壓力舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)信息，其中皮膚血流量取Mass測(cè)試值作為研究數(shù)據(jù)，單位用電壓值(V)表示。

1.3 測(cè)試點(diǎn)選擇

基于壓力舒適性研究文獻(xiàn)以及塑身內(nèi)衣塑型要求[2,19]，選取人體7個(gè)部位點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，見(jiàn)圖2，其定義見(jiàn)表2。

選取的7個(gè)測(cè)試點(diǎn)均位于塑型的主要部位及人體曲線的凹凸點(diǎn)，受力偏大，是影響服裝壓力舒適性的主要部位。

1.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)[11,7]，姿勢(shì)和服裝松緊度是影響服裝壓力的關(guān)鍵因素，因此選擇3種日?；A(chǔ)的靜態(tài)姿勢(shì)——站姿、坐姿、躺姿作為姿勢(shì)的因素水平，見(jiàn)圖3。

利用腰背夾扣位來(lái)控制服裝的松緊度，包括扣位1～3，其中扣位1松緊度最大，扣位3松緊度最小。同時(shí)，為了研究人體肥胖程度對(duì)塑身內(nèi)衣壓力舒適性的影響，以BMI值作為實(shí)驗(yàn)因素，BMI值越大，則表示人體肥胖程度越大。

運(yùn)用正交表L9(34)來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，因素與水平設(shè)定見(jiàn)表3，實(shí)驗(yàn)1#～9#分別為：A1B1C1；A1B2C2；A1B3C3；A2B2C3；A2B3C1；A2B1C2；A3B3C2；A3B1C3；A3B2C1。

1.5 測(cè)試流程

為減少人體生理與心理等因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)固定在午飯2h后進(jìn)行。研究對(duì)象進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室休息10min，適應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境；與此同時(shí)，測(cè)試人員調(diào)試并校正壓力傳感器，使其能夠精確地測(cè)試出指標(biāo)數(shù)值。首先，采集研究對(duì)象凈體狀態(tài)下，7個(gè)測(cè)試點(diǎn)的皮膚血流量與皮膚溫度數(shù)據(jù)。然后，專業(yè)測(cè)試人員輔助研究對(duì)象穿著塑身內(nèi)衣，并調(diào)整腰背夾的扣位。最后，研究對(duì)象分別做站姿、坐姿以及躺姿等3種動(dòng)作，待實(shí)驗(yàn)數(shù)值穩(wěn)定后，收集2min的指標(biāo)數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)處理與分析

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行奇異值剔除與缺失值替換之后，計(jì)算7個(gè)測(cè)試點(diǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)在時(shí)間序列上的平均值。采用評(píng)價(jià)指標(biāo)平均值作為因素GRA分析，以及壓力舒適性TOPSIS綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)運(yùn)算數(shù)據(jù)。

2.1 因素GRA分析

由于人體各部位具有不同的組成成分與結(jié)構(gòu)，同時(shí)人體表面曲率變化較大，導(dǎo)致7個(gè)測(cè)試點(diǎn)的壓力舒適性影響因素主次性也隨之產(chǎn)生差異。為了分析不同測(cè)試點(diǎn)的壓力舒適性影響因素，本文采用GRA計(jì)算7個(gè)測(cè)試點(diǎn)上壓力舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)與實(shí)驗(yàn)因素之間的灰色關(guān)聯(lián)度，得到不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響因素主次性。

根據(jù)文獻(xiàn)[20]的GRA計(jì)算公式，以壓力舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)為參考序列，實(shí)驗(yàn)因素水平為比較序列，計(jì)算實(shí)驗(yàn)因素與評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的灰色關(guān)聯(lián)度值。以腋下點(diǎn)的接觸壓力為例，得到一個(gè)4×9的矩陣，即

式中第一行是接觸壓力測(cè)試值；由于人體姿勢(shì)屬于定性因素，而服裝松緊度則采用調(diào)節(jié)扣來(lái)進(jìn)行控制，為了統(tǒng)一變量，本文均采用因素水平進(jìn)行計(jì)算，即矩陣第二行、第三行、第四行分別是BMI水平、人體姿勢(shì)水平以及服裝松緊度水平。逐步計(jì)算，最終得到3個(gè)因素與接觸壓力之間的灰色關(guān)聯(lián)度值分別為[0.591 2，0.581 1，0.562 1]。

灰色關(guān)聯(lián)度越大，表明實(shí)驗(yàn)因素對(duì)接觸壓力的影響程度越高。因此，對(duì)于腋下點(diǎn)，受試者的BMI值是首要影響因素，這是因?yàn)橐赶曼c(diǎn)的脂肪厚度與人體BMI值呈現(xiàn)正相關(guān)性，從而導(dǎo)致服裝接觸壓力的顯著變化。人體姿勢(shì)對(duì)腋下點(diǎn)接觸壓力的影響次之，服裝松緊度對(duì)接觸壓力的影響程度則最小，這可能是因?yàn)檠硦A松緊度的調(diào)節(jié)主要作用于人體凸出部分，而腋下點(diǎn)屬于人體凹進(jìn)部位，因此對(duì)該測(cè)試點(diǎn)產(chǎn)生的影響較小。

參照上述方法計(jì)算7個(gè)測(cè)試點(diǎn)上，3種實(shí)驗(yàn)因素與接觸壓力、皮膚血流量、皮膚溫度之間的灰色關(guān)聯(lián)度值，見(jiàn)圖4、5以及表4。

由圖4可知，關(guān)于接觸壓力，7個(gè)測(cè)試點(diǎn)的壓力影響因素主次性具有較大差異。胸點(diǎn)、肩中點(diǎn)的接觸壓力主要影響因素為人體姿勢(shì)，服裝松緊度次之；腋下點(diǎn)與胸部下緣點(diǎn)的接觸壓力主要影響因素均為BMI，次要影響因素為人體姿勢(shì)，服裝松緊度則是最小影響因素；腹凸點(diǎn)的接觸壓力主要受人體姿勢(shì)的影響，服裝松緊度其次；上腹部點(diǎn)與側(cè)腰中點(diǎn)的主要影響因素均為服裝松緊度，但上腹部點(diǎn)的次要影響因素為人體姿勢(shì)，而側(cè)腰中點(diǎn)則受BMI的影響較大。

根據(jù)上述分析，人體姿勢(shì)和服裝松緊度主要影響人體胸點(diǎn)、肩中點(diǎn)、腹凸點(diǎn)以及上腹部點(diǎn)等人體表面凸出部位，而人體凹進(jìn)部位如腋下點(diǎn)、胸部下緣點(diǎn)和側(cè)腰中點(diǎn)的主要影響因素則為BMI?？v觀7個(gè)測(cè)試點(diǎn)接觸壓力的影響因素折線圖，人體姿勢(shì)的影響最大，其次是BMI，服裝松緊度的影響則最小，說(shuō)明穿著過(guò)程中可以通過(guò)調(diào)節(jié)扣來(lái)調(diào)整塑身內(nèi)衣的松緊度，從而達(dá)到更佳的塑型效果。由于塑身內(nèi)衣屬于緊身服裝，人體肢體動(dòng)作的變化幅度越大，則接觸壓力越大。為了平衡塑型效果與壓力舒適性，在塑身衣壓力舒適性優(yōu)化設(shè)計(jì)中，可以增加穿著場(chǎng)合作為考慮因素。BMI對(duì)人體凹進(jìn)部位接觸壓力影響較大，這可能是因?yàn)椋杭词故茉囌唧w型相同，但個(gè)體之間的肥胖程度差異會(huì)導(dǎo)致人體脂肪分布及表面曲率產(chǎn)生較大變化，從而影響人體局部凹進(jìn)部位的壓力舒適性。建議塑身內(nèi)衣的號(hào)型分類及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)區(qū)別于普通成衣，考慮增加身體質(zhì)量指數(shù)為號(hào)型選擇參數(shù)。

由圖5可知，就皮膚血流量而言，腋下點(diǎn)、胸點(diǎn)、腹凸點(diǎn)與側(cè)腰中點(diǎn)的主要影響因素均為BMI；上腹部點(diǎn)、胸部下緣點(diǎn)的主要影響因素為人體姿勢(shì)；只有肩中點(diǎn)的主要影響因素為服裝松緊度。結(jié)合接觸壓力的分析結(jié)果，上腹部點(diǎn)與腹凸點(diǎn)屬于人體主要塑型區(qū)域，故其接觸壓力受服裝松緊度的影響較大，但關(guān)于皮膚血流量指標(biāo)，服裝松緊度對(duì)腹部的影響則偏小，這可能是因?yàn)橄噍^于肩中點(diǎn)、側(cè)腰中點(diǎn)，腹部包含更多的脂肪。根據(jù)圖5可以發(fā)現(xiàn)脂肪越少的身體部位，其皮膚血流量受服裝松緊度的影響越大；就胸點(diǎn)、腹凸點(diǎn)、側(cè)腰中點(diǎn)、上腹部點(diǎn)等胸腰腹主要塑型部位的皮膚血流量而言，則受BMI的影響較大；人體姿勢(shì)主要影響上腹部點(diǎn)和胸部下緣點(diǎn)等靠近人體內(nèi)部器官的測(cè)試點(diǎn)。

由表4可知，皮膚溫度的影響因素主次性在3種評(píng)價(jià)指標(biāo)中是最規(guī)律的，即BMI與皮膚溫度測(cè)試值的灰色關(guān)聯(lián)度最高，服裝松緊度其次，人體姿勢(shì)最小。

綜合比較上述3種評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響因素，BMI與人體姿勢(shì)對(duì)塑身內(nèi)衣壓力舒適性的影響相對(duì)較大，而服裝松緊度的影響則相對(duì)較小。王海燕等研究女性塑身內(nèi)褲時(shí)，發(fā)現(xiàn)人體姿勢(shì)的變化會(huì)導(dǎo)致體表曲率隨之改變，從而影響局部受壓狀態(tài)[21]。由此可知，體表曲率變化是影響壓力舒適性的根本因素，這與本文中塑身內(nèi)衣壓力舒適性主要受BMI的影響相一致，因此塑身類服裝應(yīng)細(xì)化體型分類，優(yōu)化局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.2 TOPSIS綜合評(píng)價(jià)分析

由于TOPSIS方法是基于距離尺度來(lái)衡量樣本間的差距，因此需要提前確定評(píng)價(jià)指標(biāo)屬性的最優(yōu)值，并進(jìn)行同向化處理?；谠缙趯W(xué)者研究的接觸壓力舒適閾值以及凈體狀態(tài)下的皮膚血流量、皮膚溫度測(cè)試平均值[22-23]，確定7個(gè)測(cè)試部位的指標(biāo)最優(yōu)值，如表5所示。

(a) 1#～3#

(b) 4#～6#

(c) 7#～9#圖 6 1#～9#的TOPSIS排名Fig.6 TOPSIS ranking of 1#～9#

由圖6可知，名次越靠前表示該組實(shí)驗(yàn)的壓力綜合舒適性越好。每組實(shí)驗(yàn)中，不同測(cè)試點(diǎn)的綜合舒適性差異較大，但就實(shí)驗(yàn)的排名總體趨勢(shì)來(lái)看，3#的測(cè)試點(diǎn)排名相對(duì)集中且名次靠前，表明該組實(shí)驗(yàn)中，塑身內(nèi)衣的壓力綜合舒適性較好。2#、4#、7#、8#、9#的測(cè)試點(diǎn)排名均靠后，表明這5組實(shí)驗(yàn)的著裝壓力舒適性偏差。其中，2#、4#、9#的測(cè)試點(diǎn)排名相對(duì)離散，且這3組實(shí)驗(yàn)的人體姿勢(shì)水平均為坐姿，這可能是因?yàn)檠共康人苄尾课坏闹驹谧梭w態(tài)下產(chǎn)生堆積，導(dǎo)致人體表面曲率變大，降低了塑身內(nèi)衣的壓力舒適性；7#、8#、9#的BMI值均為21 kg/m2，說(shuō)明肥胖程度越高，塑身內(nèi)衣的壓力舒適性越差。

表 6 7個(gè)測(cè)試點(diǎn)的歸一化貼近程度

人體不同部位的壓力舒適性存在較大差異。本文中，壓力綜合舒適性最好和最差的部位，分別為上腹部點(diǎn)和胸部下緣點(diǎn)、側(cè)腰中點(diǎn)，這與文獻(xiàn)[2]的研究相一致。在因素GRA分析中，胸部下緣點(diǎn)與側(cè)腰中點(diǎn)等人體凹進(jìn)部位的壓力舒適性指標(biāo)，主要受BMI的影響，而TOPSIS分析也表明人體凹進(jìn)部位的壓力綜合舒適性偏差，因此，添加BMI為指標(biāo)來(lái)細(xì)化女性的體型分類，增加人體凹進(jìn)部位的尺寸可以改善塑身內(nèi)衣的壓力舒適性。

3 結(jié) 論

1) 身體質(zhì)量指數(shù)對(duì)塑身內(nèi)衣的壓力舒適性影響最大，人體姿勢(shì)次之，服裝松緊度對(duì)塑身內(nèi)衣的壓力舒適性影響最小。

2) 胸腰腹等主要塑型部位的接觸壓力以及身體含脂量少的部位皮膚血流量主要受服裝松緊度的影響，身體皮膚溫度與塑型部位的皮膚血流量則主要受BMI的影響。

3) 對(duì)于塑身內(nèi)衣，人體不同部位的壓力舒適性差異較大，但人體凸出部位的壓力舒適性整體優(yōu)于凹進(jìn)部位。