基于感性價(jià)值創(chuàng)造的工業(yè)裝備產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)研究

蔣佳慧 余胡艷

摘要：促進(jìn)我國智能制造發(fā)展，為工程機(jī)械類裝備賦能感性價(jià)值，增強(qiáng)企業(yè)市場競爭力?；诟行詢r(jià)值創(chuàng)造流程，以工業(yè)視覺檢測設(shè)備為例，運(yùn)用感性工學(xué)方法分析其色彩、材質(zhì)、形態(tài)、人機(jī)關(guān)系等造型設(shè)計(jì)語言與數(shù)控視覺檢測工業(yè)產(chǎn)品造型的感性詞匯之間的關(guān)系，確定最終的造型設(shè)計(jì)方案。獲得了最優(yōu)造型設(shè)計(jì)方案。基于感性價(jià)值創(chuàng)造可以為工業(yè)裝備產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：感性價(jià)值 工業(yè)裝備 設(shè)計(jì)評價(jià) 感性工學(xué) 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)

中圖分類號：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-0069（2023）11-0122-04

引言

在我國經(jīng)濟(jì)總體規(guī)劃中，制造業(yè)占據(jù)了重要地位，更是“創(chuàng)新驅(qū)動、轉(zhuǎn)型升級”的經(jīng)濟(jì)發(fā)展主戰(zhàn)場[1]。但當(dāng)前產(chǎn)品趨于同質(zhì)化，企業(yè)需要尋求其他有效途徑來在短期內(nèi)增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力。市場對工業(yè)產(chǎn)品要求已不局限于基本的功能價(jià)值，而是要求更高的審美價(jià)值和精神內(nèi)核[2]。如何使工業(yè)設(shè)備愉悅?cè)说母泄?，適應(yīng)人的感性特質(zhì)，更加符合人認(rèn)知直覺及行為習(xí)慣成為設(shè)計(jì)界重要議題[3]。本研究利用感性價(jià)值創(chuàng)造方法，重視用戶的情感特征，在滿足產(chǎn)品基本功能需求的關(guān)鍵點(diǎn)上，提升工業(yè)產(chǎn)品美學(xué)質(zhì)量，進(jìn)一步提高用戶對產(chǎn)品的滿意度。

一、感性價(jià)值創(chuàng)造

（一）感性價(jià)值原理

按照日本《廣辭苑》詞典的說明，“Kansei”表示人感官的敏感度。人們首先用自身感覺器官來對事物進(jìn)行感知，形成相應(yīng)的情感及態(tài)度。感性/情感的設(shè)計(jì)可以為產(chǎn)品創(chuàng)造價(jià)值，加強(qiáng)用戶和產(chǎn)品之間的持久聯(lián)系。通過設(shè)計(jì)手段來創(chuàng)造感性價(jià)值，越來越被視為重要的商業(yè)戰(zhàn)略工具[4]。

工業(yè)設(shè)計(jì)有利于提升產(chǎn)業(yè)競爭力，幫助企業(yè)更好地適應(yīng)新時代經(jīng)濟(jì)發(fā)展[5]。用戶對于產(chǎn)品的綜合感知首先建立在產(chǎn)品的色彩、材質(zhì)、表面處理工藝基礎(chǔ)上[6]，而后伴隨著對于產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)的認(rèn)知理解以及人機(jī)交互的深入體驗(yàn)，會產(chǎn)生更深入的情感偏好。

（二）感性價(jià)值創(chuàng)造的設(shè)計(jì)流程構(gòu)建

為提升工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)水平，需要科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治隽鞒?，本文提出了基于感性價(jià)值創(chuàng)造的設(shè)計(jì)流程，見圖1。數(shù)控視覺檢測裝備作為高科技類產(chǎn)品，為了將感性價(jià)值最大化，在設(shè)計(jì)過程中需要充分考量產(chǎn)品的色彩、材質(zhì)、形態(tài)和人機(jī)要素。并通過提取典型樣本的感性語義，來進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的評估。

1.確定產(chǎn)品感性樣本庫。結(jié)合相關(guān)感性理論，從產(chǎn)品造型層面中的色彩、材質(zhì)、形態(tài)和人機(jī)體驗(yàn)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，總結(jié)造型設(shè)計(jì)方法。2.確定產(chǎn)品功能優(yōu)化創(chuàng)新。通過實(shí)地調(diào)研以及產(chǎn)品體驗(yàn)，分析感性需求，進(jìn)行功能創(chuàng)新。3.基于產(chǎn)品基礎(chǔ)樣本庫，產(chǎn)出多個滿足創(chuàng)新功能需求的設(shè)計(jì)方案。4.通過產(chǎn)品造型分析獲取典型樣本，在樣本選擇過程中，通過瀏覽產(chǎn)品相關(guān)網(wǎng)站、查閱文獻(xiàn)資料等方式廣泛搜集相關(guān)樣本，經(jīng)過分析篩選出產(chǎn)品典型樣本。5.利用語義差分法，對工業(yè)視覺檢測設(shè)備的感性評價(jià)詞匯進(jìn)行總結(jié)梳理，邀請專業(yè)人員進(jìn)行評估，獲取符合產(chǎn)品形象的感性詞匯，并建立工業(yè)視覺檢測設(shè)備的感性意向評價(jià)量表。6.基于專業(yè)背景人員對于方案的感性評估數(shù)據(jù)，并利用統(tǒng)計(jì)軟件來分析，最終獲取最佳方案。

二、基于感性要素分析的工業(yè)視覺檢測設(shè)備

工業(yè)視覺檢測設(shè)備在檢測產(chǎn)品的尺寸測量與外觀缺陷檢測上挑起大梁，作為制造業(yè)與信息化高度融合的典型工業(yè)裝備，具有高精度、復(fù)合型、高效性等優(yōu)勢。當(dāng)前的產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到世界級技術(shù)水平，但還缺乏市場品牌競爭力。依據(jù)上文所述設(shè)計(jì)流程，本研究選擇工業(yè)視覺檢測設(shè)備作為造型設(shè)計(jì)實(shí)例，進(jìn)行感性價(jià)值的設(shè)計(jì)分析與驗(yàn)證。

（一）產(chǎn)品感性樣本庫

本研究通過搜集國內(nèi)外數(shù)控視覺檢測設(shè)備 50 款，2016-2021 年德國 RED 數(shù)控裝備類獎項(xiàng)設(shè)備50款，以及五大世界著名數(shù)控機(jī)床品牌主要設(shè)備 75 款，一共 175 款主流數(shù)控機(jī)床及視覺檢測裝備樣本，對數(shù)控視覺檢測設(shè)備的當(dāng)前產(chǎn)品感性要素，即色彩、材質(zhì)、形態(tài)和人機(jī)4個方面進(jìn)行調(diào)查分析。

1.色彩要素

產(chǎn)品的色彩不僅是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的重要媒介，更成為設(shè)計(jì)人員、產(chǎn)品及用戶間的紐帶。基礎(chǔ)配色會影響整體效果，用戶在短時間內(nèi)會出于本能對產(chǎn)品產(chǎn)生諸如穩(wěn)定、危險(xiǎn)等情感印象[7]。本研究為獲取當(dāng)前產(chǎn)品的配色現(xiàn)狀，綜合建立了工業(yè)視覺檢測設(shè)備的色彩坐標(biāo)。在所有產(chǎn)品樣本中獲取41種配色方案，如圖2。無色彩傾向的雙色配色比例均占為50%。有色彩傾向的三色配色占比中，冷色系具備科技、穩(wěn)定的感覺，相較于暖色占比會更多。為了幫助用戶在繁瑣枯燥的作業(yè)中集中精力，放松身心，在進(jìn)行色彩設(shè)計(jì)時，以純度較低的灰色色彩為主色調(diào)，小面積使用較高純度的藍(lán)色，增強(qiáng)產(chǎn)品科技感。

2.材質(zhì)要素

當(dāng)前工業(yè)視覺檢測設(shè)備常用5種材料。其中鈑金，常用在數(shù)控中的機(jī)柜、配電箱、罩殼等部件中，這一材料重量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)電，具有理性、光滑和堅(jiān)硬的感覺；鑄件這一材料形態(tài)多樣，適應(yīng)性強(qiáng)，常用于支撐件、底座、加固件等，鑄件具備粗糲、務(wù)實(shí)和可靠的感覺；玻璃這一材料隔音保溫、耐腐蝕抗沖刷，常用于觀察窗、儀表面板等，具有高雅、明亮、光滑、時髦等感覺；工程塑料剛性大，蠕變小，機(jī)械強(qiáng)度高，耐熱性好，常用于開關(guān)按鈕、門把手等，具備光滑、細(xì)膩和明亮的感覺；橡膠具有高彈性，低敏感度特性，用在譬如密封條、密封膠圈等部分，具有光滑、細(xì)膩和明亮的感覺。

3.形態(tài)要素

基于50款視覺檢測設(shè)備樣本，整理出工業(yè)視覺檢測設(shè)備造型關(guān)鍵部分：側(cè)面造型、觀察窗、控制電腦，把手等，如圖3。

工業(yè)視覺檢測設(shè)備造型側(cè)面造型，主要有四種類型：第一種，觀察窗與機(jī)箱部分豎直平面重合；第二種，觀察窗與機(jī)箱部分等寬相接，其中上半部分主要是由斜切面及曲面構(gòu)成；第三種，觀察窗與機(jī)箱部分不等寬相接；第四種，兩個柜機(jī)樣式，觀察窗與機(jī)箱等寬相接。通過統(tǒng)計(jì)代表性樣本的觀察窗，根據(jù)使用方式劃分有推窗、折疊窗和拉窗，而根據(jù)門的數(shù)量可分為雙開窗和單開窗。把手通常安置于裝備上部的觀察窗和下部的機(jī)箱，當(dāng)前有長把手和短把手兩種形態(tài)。

數(shù)控電腦主要有外置、嵌入式和內(nèi)置三種樣式。外置設(shè)備常被靈活設(shè)計(jì)在設(shè)備的底部、上部和中部，更加方便操作人員使用。嵌入式可直接在設(shè)備外部操作，這兩種方式方便運(yùn)輸以及搬運(yùn)。而內(nèi)置是在設(shè)備內(nèi)部預(yù)留空間，待需使用時取出。

4.人機(jī)要素

國際人機(jī)工程學(xué)協(xié)會規(guī)定人機(jī)工程學(xué)是研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用，綜合提升工作效率、安全、健康、舒適等因素的學(xué)科。要想實(shí)現(xiàn)競爭優(yōu)勢與功能差異化，設(shè)計(jì)過程中需要開發(fā)出更加舒適、易用的設(shè)備。在操作機(jī)械設(shè)備時，通過縮小其操作范圍，從而使機(jī)械設(shè)備的操控人員可以適當(dāng)減少操作幅度，來減少疲勞感。通過綜合考量人、機(jī)和環(huán)境等方面因素，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn) GB10000-88 中所提供的人體尺寸參數(shù)為研究依據(jù)，本研究還基于劉靚靜結(jié)合經(jīng)典人機(jī)模型中的立姿垂直及水平視野分布、立姿作業(yè)時的工作臺設(shè)計(jì)尺寸參考、立姿彎臂時的力量分布等，繪制了如圖4所示的數(shù)控視覺檢測設(shè)備用戶關(guān)鍵行為映射示意圖[8]?？杉?xì)分的所有用戶行為，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行測試和修改。

（二）工業(yè)視覺檢測設(shè)備創(chuàng)新優(yōu)化

本次設(shè)計(jì)實(shí)踐來源是作者主要參與的“XXX視覺自動化技術(shù)有限公司——工業(yè)視覺檢測設(shè)備產(chǎn)品造型的整合開發(fā)”設(shè)計(jì)委托合作項(xiàng)目，項(xiàng)目周期從2021年7月開始至2022年上半年。

通過前期深入企業(yè)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前產(chǎn)品存在的問題可以從以下4個層面進(jìn)行優(yōu)化：

1.產(chǎn)品形態(tài)簡樸且用材粗糲，科技感不強(qiáng)，造型并不符合用戶對于高精儀器設(shè)備產(chǎn)品類別的認(rèn)知，更不符合公司前沿科技的品牌形象定位。為提升產(chǎn)品科技感，需要優(yōu)化色彩、材質(zhì)、形態(tài)等造型語言。

2.當(dāng)前產(chǎn)品的棱邊較為鋒利，在進(jìn)行安裝、搬運(yùn)、產(chǎn)品檢測作業(yè)時，操作人員很容易因?yàn)椴恍⌒牡目呐龆馐艿揭馔鈧Γ瑥亩a(chǎn)生不必要的作業(yè)安全事故糾紛。因此進(jìn)行造型設(shè)計(jì)時，需弱化鋒利邊角，增加轉(zhuǎn)折面或曲面。

3.當(dāng)前產(chǎn)品的主要操作按鍵在觀察窗側(cè)邊，而非主要工作區(qū)域，并且被安置在柜門之中，操作人員需要高頻進(jìn)行開關(guān)柜門的動作，使用過程較為麻煩，從而大大降低工作效率。進(jìn)行產(chǎn)品操作平臺設(shè)計(jì)時，需要突出主要操作按鍵，將其外置。

4.當(dāng)多個機(jī)器同時進(jìn)行檢測時，每名操作人員都需隨時跟進(jìn)不同設(shè)備的作業(yè)，但由于信息不明，用戶需要在多個設(shè)備中來回折返確認(rèn)進(jìn)度。而實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，作業(yè)進(jìn)度提示燈作為動覺產(chǎn)品特征與正價(jià)情緒相關(guān)聯(lián)，可以給使用者更大的確定感、控制感[9]。為了提高操作人員的作業(yè)效率，需增加進(jìn)度條信息提示功能模塊，來提升產(chǎn)品的狀態(tài)可見性。但在安全作業(yè)中，根據(jù)GB/T 1251.3-208《人類工效學(xué)險(xiǎn)情和信息的視聽信號體系》給出的緊急程度排列的信號顏色分類，綠色信號用戶提示用戶正常狀態(tài)的監(jiān)視，所以作業(yè)進(jìn)度提示燈的色彩需要被設(shè)計(jì)為綠色。

（三）設(shè)計(jì)方案

依據(jù)第一節(jié)設(shè)計(jì)要素庫的整理以及第二節(jié)的實(shí)際問題分析，本研究運(yùn)用三維制圖、渲染等工具完成外觀造型設(shè)計(jì)方案。

為提升產(chǎn)品的科技感，在CMF設(shè)計(jì)上使用藍(lán)白黑作為配色語言，鈑金件以及工程塑料作為主要材質(zhì)。為減少操作人員受到意外傷害，將主要操作按鍵外置，通過圓角或側(cè)面斜切的設(shè)計(jì)語言。為了提高操作人員的工作效率，采用可折疊的觀察窗，可靈活旋轉(zhuǎn)或內(nèi)置的數(shù)控電腦節(jié)約空間，同時創(chuàng)新性增加作業(yè)進(jìn)度提示燈模塊。4款工業(yè)設(shè)備產(chǎn)品造型方案，如圖5所示。

三、工業(yè)視覺檢測設(shè)備感性意象語義評估

基于設(shè)計(jì)要素分析以及功能創(chuàng)新，所設(shè)計(jì)的4款方案均滿足企業(yè)委托要求，本研究進(jìn)一步利用感性測量方法遴選出風(fēng)格最適配的方案。

心理學(xué)中心理測量是通過標(biāo)準(zhǔn)客觀的手段對被試者的心理特征進(jìn)行研究，當(dāng)前的主要研究方法有行為觀察法、語義差分法、儀器測量等[10]。SD（Semantie Differential）語義差分法是進(jìn)行感性測量的有效方法之一，它通過為被試者提供同一緯度的不同信息形式，在統(tǒng)計(jì)被試者數(shù)據(jù)結(jié)果的差異性與顯著性統(tǒng)計(jì)，提取相關(guān)信息。本文首先從相關(guān)的學(xué)術(shù)論文、企業(yè)資訊等來源中收集感性評價(jià)詞匯[11]，再邀請工業(yè)/機(jī)械專業(yè)背景的被試人員，探討特定的意象詞與工業(yè)視覺檢測設(shè)備風(fēng)格之間的聯(lián)系。

（一）確定產(chǎn)品典型樣本

為確保樣本選取的全面性和客觀性，首先針對第二章中搜集到的175 款主流數(shù)控機(jī)床及視覺檢測裝備樣本，進(jìn)行聚類分析和多維尺度分析，合并歸類，并刪除其中相似樣本，最終得出6個工業(yè)視覺檢測設(shè)備的典型樣本，見圖6。

（二）感性價(jià)值要素詞匯確定

步驟一：研究通過論文、行業(yè)資訊等渠道搜集到約230個詞匯，再去除意義不明、重復(fù)的詞匯，最終得到了75個詞匯。

步驟二：為了獲取具備專業(yè)知識的人群評價(jià)，邀請工業(yè)設(shè)計(jì)研究生/從業(yè)者共計(jì)25名，及機(jī)械工程研究生/從業(yè)者共計(jì)15名，來瀏覽6個代表性對工業(yè)視覺檢測設(shè)備產(chǎn)品，再根據(jù)主觀經(jīng)驗(yàn)，從75個感性詞匯選擇 20個作為造型意象詞匯。

步驟三：綜合考慮工業(yè)/機(jī)械專業(yè)背景人員的感性認(rèn)知，根據(jù)感性評價(jià)詞匯的詞頻比例降序統(tǒng)計(jì)表1，得到了智能的、科技的、機(jī)械的、高效的、先進(jìn)的、專業(yè)的、人機(jī)的、安全的8個詞匯作為工業(yè)視覺檢測產(chǎn)品造型意象的感性意象詞匯。

（三）感性價(jià)值要素設(shè)計(jì)方案評估及篩選評價(jià)

步驟一：運(yùn)用語義差分法將研究設(shè)計(jì)的4款方案編排序號與8個感性詞匯建立7級量表。感性設(shè)置值分別為1，2，3，4，5，6，7。其中1表示對此樣本的感性認(rèn)識非常不符合，7表示非常符合。得到工業(yè)視覺檢測設(shè)備方案的感性價(jià)值詞匯評價(jià)調(diào)查問卷，如下圖7。

步驟二：研究獲取面向這4款設(shè)計(jì)方案的工業(yè)設(shè)計(jì)及機(jī)械工程專業(yè)被試共計(jì)115份有效問卷。此次問卷的統(tǒng)計(jì)中，Cronbach α系數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果為0.926，信度滿足。效度驗(yàn)證結(jié)果中，KMO值為0.877，大于0.8，從側(cè)面反映出效度很好，研究數(shù)據(jù)非常適合提取信息。

步驟三：綜合統(tǒng)計(jì)四組方案感性評價(jià)打分結(jié)果，如圖8。發(fā)現(xiàn)4款方案得分差距較小，但方案感性均值對比圖中第4款方案總分值最高，其中科技的、高效的和先進(jìn)的3個感性詞匯明顯高于其他設(shè)計(jì)方案。

在與企業(yè)進(jìn)行后續(xù)溝通時，最終第4款方案在配合生產(chǎn)需要進(jìn)行局部調(diào)整后，進(jìn)入量產(chǎn)環(huán)節(jié)，如下圖9。

總結(jié)

工業(yè)設(shè)計(jì)可以為企業(yè)轉(zhuǎn)型提供完善而切實(shí)可行的思想、理論和具體的方法及手段，尤其能為處于正在或即將變革的中國工程機(jī)械提供支持[12]。在工業(yè)裝備產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)中，本研究基于感性價(jià)值創(chuàng)造方法，完成產(chǎn)品實(shí)地調(diào)研、關(guān)鍵感性設(shè)計(jì)要素和典型意向詞匯的分析，形成了易于操作的感性價(jià)值創(chuàng)造創(chuàng)新設(shè)計(jì)和評價(jià)流程，主要結(jié)論如下。

（一）明確設(shè)計(jì)要求以及產(chǎn)品使用者的關(guān)注重點(diǎn)，厘清產(chǎn)品所需滿足的基本功能需求。為了使產(chǎn)品更加符合人的認(rèn)知直覺及行為習(xí)慣，需要通過增強(qiáng)產(chǎn)品科技感來提升用戶愉悅感，增加外顯主要操作按鍵來滿足用戶高頻使用需求，通過弱化鋒利的邊角來增強(qiáng)產(chǎn)品安全性，通過增加信號進(jìn)度燈來提高產(chǎn)品的狀態(tài)可見性。

（二）大量搜集產(chǎn)品樣本，綜合考慮工程機(jī)械產(chǎn)品較強(qiáng)專用性特點(diǎn)，歸納工業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)的感性價(jià)值設(shè)計(jì)要素，從色彩、材質(zhì)、形式以及人機(jī)工學(xué)4個角度完成關(guān)鍵造型要素的提取，提煉出使工業(yè)設(shè)備愉悅?cè)说母泄伲m應(yīng)人的感性特質(zhì)的設(shè)計(jì)語言，為方案設(shè)計(jì)提供較為科學(xué)的設(shè)計(jì)依據(jù)。

（三）提煉出工業(yè)視覺檢測設(shè)備產(chǎn)品的感性評價(jià)，即智能的、科技的、機(jī)械的、高效的、專業(yè)的、安全的、先進(jìn)的、人機(jī)的8個詞匯，并依據(jù)這些感性詞匯從多個設(shè)計(jì)方案中評選出最符合感性描述的結(jié)果，提高用戶對產(chǎn)品的滿意度。

（四）最終設(shè)計(jì)方案已經(jīng)投產(chǎn)，未來委托方將繼續(xù)進(jìn)行二代產(chǎn)品的技術(shù)迭代開發(fā)和整套產(chǎn)品系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。本研究將會繼續(xù)關(guān)注產(chǎn)品的感性研究議題，來探討如何更好地去平衡市場與用戶的真實(shí)需求。

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