基于感性工學(xué)和層次分析法的模塊化家具設(shè)計(jì)

劉宗明，陳旭輝

基于感性工學(xué)和層次分析法的模塊化家具設(shè)計(jì)

劉宗明*，陳旭輝

（陜西科技大學(xué) 設(shè)計(jì)與藝術(shù)學(xué)院，西安 710016）

為了最大程度地滿足人的感性需求和感知體驗(yàn)，在保證功能的基礎(chǔ)上，提出基于感性工學(xué)、層次分析法及TRIZ理論相結(jié)合的設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)出符合人機(jī)工學(xué)原理且美觀、實(shí)用、易于組裝和拆卸的模塊化家具?；诟行怨W(xué)方法，建立模塊化家具的樣本空間并進(jìn)行感性意象詞匯收集。對(duì)意象詞匯進(jìn)行聚類分析，通過語義差異法計(jì)算意象詞匯的平均分以進(jìn)行因子分析。運(yùn)用層次分析法構(gòu)建模塊化家具設(shè)計(jì)層次結(jié)構(gòu)模型并進(jìn)行權(quán)重結(jié)果計(jì)算，確定感性詞匯與模塊化家具設(shè)計(jì)的關(guān)聯(lián)性，最終通過TRIZ創(chuàng)新理念指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)踐。運(yùn)用感性工學(xué)、AHP層次分析法及TRIZ創(chuàng)新理念的集成設(shè)計(jì)模型可以得到符合用戶需求的設(shè)計(jì)方案?；诟行怨W(xué)及AHP層次分析對(duì)用戶需求進(jìn)行總結(jié)歸納，借助TRIZ發(fā)明方法進(jìn)行矛盾分析并解決，最終對(duì)模塊家具進(jìn)行再設(shè)計(jì)。三者的結(jié)合以更加科學(xué)系統(tǒng)的方式進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)提供有效參考。

感性工學(xué)；AHP層次分析法；TRIZ；模塊化；家具設(shè)計(jì)

目前，隨著人們生活水平的提高，家具消費(fèi)已經(jīng)從實(shí)用至上的理性消費(fèi)轉(zhuǎn)變?yōu)樽非髠€(gè)性化的感性消費(fèi)。在這樣的消費(fèi)趨勢(shì)下，模塊化家具在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。模塊化家具是指由多個(gè)獨(dú)立的組件組成的家具，可通過組裝、拆卸和重新排列來適應(yīng)不同的需求和空間，具有滿足多樣化需求、簡(jiǎn)化維修和更新、提高生產(chǎn)效率、降低開發(fā)成本、延長生命周期等優(yōu)點(diǎn)[1]。通過對(duì)國內(nèi)市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)模塊化家具忽視了人的感性需求和感知體驗(yàn)，與用戶情感連接并不緊密。因此需借助設(shè)計(jì)理論從方法論的層面優(yōu)化設(shè)計(jì)分析流程，并針對(duì)模塊化家具進(jìn)行研究，以提高產(chǎn)品的吸引力、可用性和用戶滿意度[2]。

感性工學(xué)理論能夠有效獲取產(chǎn)品意象詞匯，層次分析法能夠多層次、客觀地分析和解決問題，使評(píng)判和決策結(jié)果更加準(zhǔn)確、合理[3]。現(xiàn)有學(xué)者將兩種方法相結(jié)合以進(jìn)行研究，旨在量化感性意象對(duì)用戶體驗(yàn)感的影響，以期尋找設(shè)計(jì)要素和感性意象之間的關(guān)聯(lián)性。杜鶴民[4]將感性工學(xué)和FAHP相結(jié)合并運(yùn)用于應(yīng)急通信車內(nèi)部布局設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)，證明該評(píng)價(jià)方法對(duì)造型設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的科學(xué)性；黃河等[5]以老年人智能手表為例，建立了一種基于感性評(píng)價(jià)的產(chǎn)品可用性評(píng)估體系，運(yùn)用感性工學(xué)理論分析了老年人電子產(chǎn)品的可用性，開辟了一條用理性方法解決感性問題的新途徑；周志勇等[6]以錘子為研究對(duì)象，運(yùn)用層次分析法將感性詞匯的“力量感”逐層分解成感性設(shè)計(jì)層級(jí)圖，根據(jù)研究成果進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐，為五金工具創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了一種新的思路。本文首先對(duì)產(chǎn)品建立感性意象，使用多維尺度分析法、聚類分析法、語義差異法等感性工學(xué)方法，對(duì)意象詞匯進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，通過因子分析確定模塊化家具設(shè)計(jì)層次結(jié)構(gòu)模型。在此基礎(chǔ)上運(yùn)用層次分析法將分析后得到的感性詞匯對(duì)轉(zhuǎn)化為客觀的數(shù)學(xué)需求依據(jù)，最后通過TRIZ理論進(jìn)行設(shè)計(jì)指導(dǎo)并完成設(shè)計(jì)方案。

1 研究理論概述

1.1 感性工學(xué)與感性意象

感性工學(xué)理論最早由日本廣島大學(xué)的教授長町三生于1970年提出，該理論通過研究和分析用戶的感性需求、情感和體驗(yàn)，將這些感性因素轉(zhuǎn)化為可量化的數(shù)據(jù)，并應(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中[7]。感性工學(xué)注重通過實(shí)驗(yàn)來獲取關(guān)于用戶感性需求和體驗(yàn)的數(shù)據(jù)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理分析，在設(shè)計(jì)流程上主要分為感性意象獲取、模型建立和設(shè)計(jì)優(yōu)化3個(gè)階段[8]。在使用感性工學(xué)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)收集到的感性詞匯，通過李克特量表法、SPSS統(tǒng)計(jì)法和語義差分法等方法將感性數(shù)據(jù)信息化，從而更好地滿足用戶的感性需求[9]。

感性意象研究基于感性工學(xué)，通過將人的感性要素量化并與目標(biāo)對(duì)象的要素進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)提供科學(xué)的指導(dǎo)[10]。感性意象研究的各個(gè)階段中是相互關(guān)聯(lián)的，一般可以分為試驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分析三大階段，感性意象研究中涉及到多種試驗(yàn)、統(tǒng)計(jì)分析和優(yōu)化方法，包括問卷法、語義差異法、因子分析、聚類分析、多維尺度、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等[11]。

1.2 AHP層次分析法

AHP（Analytic Hierarchy Process）層次分析法是一種用于決策分析和優(yōu)先排序的分析方法，用于處理復(fù)雜的、多元的決策問題。該方法主要包括如下三個(gè)步驟。

1）計(jì)算判斷矩陣。通過將復(fù)雜的決策問題分解為不同的層次結(jié)構(gòu)，各層之間互不影響[12]。對(duì)模型中各因素之間的相對(duì)重要性進(jìn)行比較。通過一系列問卷和專家訪談，確定兩因素之間的判斷矩陣，即每個(gè)因素對(duì)其他因素的重要程度。

2）計(jì)算權(quán)值向量。利用特征向量法對(duì)判斷矩陣進(jìn)行歸一化處理，得到每個(gè)因素的權(quán)值向量。該向量可以表示每個(gè)因素對(duì)整個(gè)層次結(jié)構(gòu)的重要程度，即決策結(jié)果的影響程度。

3）計(jì)算一致性指標(biāo)和一致性比率。通過計(jì)算一致性指標(biāo)和一致性比率，來判斷矩陣的一致性和可信度。只有在達(dá)到一定的一致性水平時(shí)，才能保證AHP方法的可靠性和有效性。

1.3 TRIZ理論

TRIZ（Theory of Inventive Problem Solving）理論是由蘇聯(lián)工程師阿爾圖爾·蓋保羅維奇·阿爾圖謝夫（Genrikh Saulovich Altshuller）于20世紀(jì)40年代初創(chuàng)立的一種系統(tǒng)性發(fā)明創(chuàng)新方法[13]。TRIZ理論是一種系統(tǒng)性創(chuàng)新和解決問題的方法，強(qiáng)調(diào)通過排除自身以外的其他影響因素，應(yīng)用TRIZ工具和原則尋找理想化的解決路徑[14]。感性工學(xué)和AHP層次分析法強(qiáng)調(diào)在解決問題或進(jìn)行創(chuàng)新之前，對(duì)目標(biāo)人群的情感化需求和設(shè)計(jì)對(duì)象的意象表達(dá)進(jìn)行深入的提煉和分析。TRIZ理論則強(qiáng)調(diào)通過系統(tǒng)的分析，找出問題和局限，以及已知的科學(xué)技術(shù)水平，從而找到最優(yōu)的解決方案。三者結(jié)合有利于強(qiáng)化設(shè)計(jì)需求的科學(xué)性及設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性。

1.4 研究路線

針對(duì)模塊化家具設(shè)計(jì)，將層次分析法和感性工學(xué)理論相結(jié)合，可以使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加科學(xué)和用戶導(dǎo)向，平衡和滿足用戶的主觀和客觀需求[15]。本文將使用感性工學(xué)研究方法對(duì)模塊化家具進(jìn)行感性意象研究，以期尋找最符合消費(fèi)者需求的感性詞匯，然后運(yùn)用AHP層次分析法將模糊的感性詞匯轉(zhuǎn)化為客觀的數(shù)學(xué)依據(jù)，指導(dǎo)模塊化家具設(shè)計(jì)實(shí)踐[16]。研究路線如圖1所示。

2 模塊化家具意象研究

2.1 模塊化家具樣本空間建立

模塊化設(shè)計(jì)是以系統(tǒng)為出發(fā)點(diǎn)，基于產(chǎn)品功能，通過分解和組合的方式構(gòu)建模塊體系的設(shè)計(jì)方法[17]。模塊化家具的感性特征與傳統(tǒng)家具不同，呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)化、組合化、通用化的特點(diǎn)，因此在進(jìn)行感性意象詞匯收集前應(yīng)先建立樣本空間，通過對(duì)樣本進(jìn)行概括以得到最符合模塊化家具特征的意象。通過網(wǎng)絡(luò)搜索及實(shí)地調(diào)研等方式對(duì)市面上的模塊化家具進(jìn)行樣本收集，建立模塊化家具樣本空間，如圖2所示。

圖1 基于感性工學(xué)理論與層次分析法的研究路線圖

圖2 模塊化家具代表性實(shí)驗(yàn)樣本

2.2 模塊化家具感性意象詞匯收集

通過相關(guān)資料閱讀及用戶調(diào)研，得到100個(gè)與模塊化家具相關(guān)的感性意象詞匯，去掉相似的詞匯，初步得到30個(gè)感性詞匯。然后記錄30個(gè)感性詞匯的反義詞，最終得到30組感性詞匯對(duì)。通過問卷調(diào)查，篩選測(cè)試者20人，成立評(píng)價(jià)小組。為了保證測(cè)試結(jié)果的科學(xué)性和客觀性，考慮到不同群體的使用行為和認(rèn)知特征，測(cè)試者性別比例基本均衡，年齡分布盡可能地涵蓋不同年齡段，月均可自由支配收入處于中等水平，且高等收入也有一定比例[18]。要求測(cè)試者在30 組感性詞匯中選擇自己認(rèn)為最適合描繪模塊化家具意象的感性詞匯，最后對(duì)問卷結(jié)果進(jìn)行分析，得到排名前20的感性詞匯對(duì)，如表1所示。

表1 感性詞匯總

Tab.1 Perceptual vocabulary

2.3 對(duì)感性意象詞匯進(jìn)行聚類分析

評(píng)價(jià)小組成員根據(jù)自身的經(jīng)驗(yàn)及判斷對(duì)20組感性詞匯對(duì)進(jìn)行歸類，分組數(shù)量由測(cè)試者自行決定，一般分4～6組。將表中的20個(gè)意象詞匯對(duì)列出一個(gè)20×20的矩陣，根據(jù)小組歸類結(jié)果統(tǒng)計(jì)每?jī)蓪?duì)感性意象詞被列入同一群的次數(shù)，并將結(jié)果輸入到前述的矩陣中[19]。

首先使用多維尺度分析法確定矩陣的擬合度，若Stress值符合要求，則可以進(jìn)行聚類分析。計(jì)算得到Stress值為0.112 02，結(jié)果在壓力系數(shù)范圍之內(nèi)，此矩陣可以用來進(jìn)行聚類分析。然后使用SPSS軟件對(duì)矩陣進(jìn)行聚類分析，圖3是感性語意詞匯聚類分析的樹狀圖，在圖3中10～15的虛線標(biāo)處將感性詞匯分為3群。感性意象分群如表2所示。

圖3 聚類分析的樹狀圖

表2 意象詞匯分群

Tab.2 Image vocabulary cluster

2.4 模塊化家具感性測(cè)量值分析

通過問卷調(diào)查對(duì)模塊化家具樣本進(jìn)行感性評(píng)價(jià)，并采用語義差異5階量表來收集數(shù)據(jù)。感性數(shù)值分別為：–2、–1、0、1、2，形成模塊化家具語義差分[20]，共回收問卷53份，在剔除無效問卷后獲得有效問卷50份，計(jì)算出各個(gè)樣本感性詞匯的得分均值，見表3。

將感性詞匯的平均值導(dǎo)入SPSS數(shù)據(jù)分析軟件[21]。通過對(duì)數(shù)據(jù)的降維化處理，可得公因子方差表（如表4所示）。從表4中可以看出各個(gè)樣本的感性詞匯傾向[22]，公因子方差的累積貢獻(xiàn)率越接近0.9的感性詞匯越能影響用戶的判斷。

經(jīng)SPSS軟件對(duì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析，通過因子特征值陡坡圖（如圖4所示）可以看出有四項(xiàng)指標(biāo)大于1。因此，只需保留前4個(gè)因子就能概括統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的大部分信息，根據(jù)特征值確定提取前4位為主成分。

凱撒正態(tài)化最大方差法是一種常用的因子分析正交旋轉(zhuǎn)方法，它旨在使得旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣更易解釋和解讀。運(yùn)用凱撒正態(tài)化最大方差法進(jìn)行正交旋轉(zhuǎn)，降低感性因子在不同因素之間的相關(guān)性，旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣，見表5。

表3 感性詞匯得分均值

Tab.3 Average score of perceptual vocabulary

表4 公因子方差表

圖4 因子特征值陡坡圖

根據(jù)旋轉(zhuǎn)后因子載荷矩陣可以分析出與各個(gè)主成分之間關(guān)系緊密的感性詞匯，可以看出：與主成分1關(guān)系緊密的感性詞匯對(duì)為“個(gè)性的-大眾的”“靈活的-呆板的”“創(chuàng)新的-模仿的”；與主成分2關(guān)系緊密的感性詞匯對(duì)為“輕松的-緊張的”“舒適的-不適的”“自然的-人造的”；與主成分3關(guān)系緊密的感性詞匯對(duì)為“實(shí)用的-花哨的”“安全的-危險(xiǎn)的”；與主成分4關(guān)系緊密的感性詞匯對(duì)為“現(xiàn)代的-傳統(tǒng)的”。以上9組可以作為最能影響用戶判斷的感性詞匯對(duì)。

表5 旋轉(zhuǎn)后的因子載荷矩陣

3 基于AHP層次分析法的需求層次分析

3.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

通過上文的模塊化家具意象研究結(jié)果，結(jié)合模塊化家具設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，進(jìn)行小組討論，組員包括設(shè)計(jì)系老師、研究生及家具行業(yè)相關(guān)人員共10人。子準(zhǔn)則層選擇旋轉(zhuǎn)后因子載荷矩陣中的9組與主成分關(guān)系緊密的感性詞匯對(duì)，結(jié)合感性意象詞匯聚類分析結(jié)果，最終選取準(zhǔn)則層為：功能性、個(gè)性化、情感化[23]。最終構(gòu)建模塊化家具設(shè)計(jì)層次結(jié)構(gòu)模型如圖5所示。

3.2 用戶需求權(quán)重計(jì)算

根據(jù)AHP層次分析法對(duì)每一層級(jí)項(xiàng)進(jìn)行判斷標(biāo)定，標(biāo)定值范圍為1～6，當(dāng)兩者重要程度等同時(shí)，標(biāo)定值為1；當(dāng)其中一項(xiàng)遠(yuǎn)比另一項(xiàng)重要時(shí)，標(biāo)定值為6，判斷矩陣標(biāo)定表見表6。要求組員對(duì)層次分析模型中同一層級(jí)的需求項(xiàng)進(jìn)行兩兩比較并打分，然后針對(duì)打分結(jié)果進(jìn)行討論，給出一致性意見，從而構(gòu)建科學(xué)、客觀的判斷矩陣[24-25]。

運(yùn)用式（1）計(jì)算出判斷矩陣的最大特征根max，將特征向量進(jìn)行歸一化處理，并通過計(jì)算R對(duì)結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，見式（2）～（3）。

其中，一致性比率R是評(píng)估判斷矩陣中數(shù)據(jù)的一致性程度的指標(biāo)。通過計(jì)算一致性指標(biāo)I和平均隨機(jī)一致性指標(biāo)I以獲得一致性比率。當(dāng)R≤0.1時(shí)，表明判斷矩陣合理，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)如表7所示。

小組成員依據(jù)AHP方法對(duì)準(zhǔn)則層各評(píng)價(jià)因素進(jìn)行比較，故形成了準(zhǔn)則層判斷矩陣及權(quán)重[26]，見表8。

圖5 層次結(jié)構(gòu)模型

表6 1～6級(jí)標(biāo)定法

Tab.6 1～6 scaling method

表7 隨機(jī)一致性指標(biāo)

Tab.7 Random consistency index

表8 準(zhǔn)則層判斷矩陣及權(quán)重

Tab.8 Criterion layer judgment matrix and weight

根據(jù)式（1）可以計(jì)算出判斷矩陣最大特征根max=3.009。根據(jù)公式（2）～（3）計(jì)算出一致性指標(biāo)I=0.005，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)I=0.525，由此得出隨機(jī)一致性比率R=0.009 <0.10，故此判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)，此方案有效。

構(gòu)建比較矩陣，分別計(jì)算三個(gè)準(zhǔn)則下所有子準(zhǔn)則層指標(biāo)的二級(jí)權(quán)重值，判斷矩陣及權(quán)重如表9～11所示。三組判斷矩陣的R值分別為：0.09、0.017、0.051，均小于0.1，符合一致性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

表9 子準(zhǔn)則層判斷矩陣及權(quán)重

Tab.9 Subcriterion layer judgment matrix and weight

表10 子準(zhǔn)則層判斷矩陣及權(quán)重

Tab.10 Subcriterion layer judgment matrix and weight

表11 子準(zhǔn)則層判斷矩陣及權(quán)重

Tab.11 Subcriterion layer judgment matrix and weight

計(jì)算每個(gè)子準(zhǔn)則層的二級(jí)權(quán)重與一級(jí)權(quán)重的乘積，進(jìn)行層次總排序，便可求出各個(gè)子準(zhǔn)則層的綜合權(quán)重，結(jié)果見表12。

根據(jù)層次分析法的權(quán)重計(jì)算結(jié)果可以得出，在準(zhǔn)則層中個(gè)性化需求最為重要，功能性需求第二，情感化需求位列第三。從指標(biāo)的綜合權(quán)重值來看，影響模塊化家具設(shè)計(jì)排名前三的感性詞匯對(duì)為：“個(gè)性的-大眾的”“實(shí)用的-花哨的”“靈活的-呆板的”。

表12 總需求矩陣權(quán)重表

Tab.12 Total demand matrix weight

4 模塊化家具創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案

通過上述得出用戶需求，將需求進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)路徑并通過TRIZ創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法加以實(shí)踐，從而更好地幫助設(shè)計(jì)者從更全面的角度審視問題，找到更有創(chuàng)造性的解決方案[27]。

4.1 矛盾的描述

根據(jù)對(duì)感性詞匯的最終分析，提取感性詞所對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)要素，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)要素中存在4對(duì)矛盾，如表13所示[28]。

1）第一對(duì)矛盾是既追求產(chǎn)品的功能實(shí)用又希望產(chǎn)品可以個(gè)性定制，即基本需求和個(gè)體差異性之間的矛盾。

2）第二對(duì)矛盾是安全穩(wěn)定與靈活可變之間的矛盾。因?yàn)榧揖哽`活性的提高可能會(huì)伴隨不確定性和風(fēng)險(xiǎn)，從而降低安全性。

3）第三對(duì)為現(xiàn)代時(shí)尚和自然古樸之間的矛盾，即美學(xué)理念的差異。

4）第四對(duì)是新穎獨(dú)特和舒適宜人之間的矛盾，通常標(biāo)新立異往往會(huì)帶來使用體驗(yàn)感的下降。

表13 矛盾提取

Tab.13 Contradiction extraction

4.2 矛盾分析

將4對(duì)矛盾沖突與TRIZ理論中的矛盾類型相對(duì)應(yīng)，并根據(jù)其所對(duì)應(yīng)的工程參數(shù)或分離原理，選擇合適的發(fā)明原理，以期為接下來的設(shè)計(jì)實(shí)踐提供解決思路，見表14。

表14 TRIZ理論下的矛盾分析

Tab.14 Contradiction analysis under TRIZ theory

4.3 模塊化家具設(shè)計(jì)方案

為解決上文所提取的4對(duì)矛盾沖突，針對(duì)相應(yīng)的發(fā)明原理進(jìn)行分析，基于模塊化設(shè)計(jì)方法選擇合適的原理對(duì)問題予以解決，從而尋找出最佳的設(shè)計(jì)決策。根據(jù)模塊互換性準(zhǔn)則，模塊可分為功能模塊和結(jié)構(gòu)模塊。功能模塊指的是功能相對(duì)獨(dú)立，且具有互換和等效功能的部件；結(jié)構(gòu)模塊指安裝尺寸符合統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、達(dá)到互換性和通用性的部件[29]。針對(duì)本次模塊化家具設(shè)計(jì)，功能模塊為各個(gè)尺寸不同的隔板及擋板，而結(jié)構(gòu)模塊是為了保證功能模塊的實(shí)現(xiàn)。因此，結(jié)構(gòu)模塊為支撐家具結(jié)構(gòu)的框架，而功能模塊和結(jié)構(gòu)模塊的結(jié)合構(gòu)成了模塊化家具本身。

為了解決功能實(shí)用與個(gè)性定制之間的矛盾，主要采用了分割原理（NO.1）、分離原理（NO.2）、復(fù)制原理（NO.26）。分割原理（NO.1）是將一個(gè)系統(tǒng)或組件進(jìn)行分離和隔離，方便維修、獨(dú)立運(yùn)作等操作。如圖6d所示，將家具拆分成多個(gè)模塊，方便用戶進(jìn)行自由拼裝。分離原理（NO.2），即將整體切分成獨(dú)立的部分或是使物體更容易拆裝[30]。如圖6a所示，將設(shè)計(jì)元素分離成不同的模塊，將各個(gè)模塊進(jìn)行組裝后形成一個(gè)書架。將書架的某一部分單獨(dú)拆卸下來，安裝上擋板和輪子就形成了一個(gè)可移動(dòng)置物架。如果只安裝一層加高的擋板就形成了一個(gè)手推車。如圖6c所示，腳架、擱板等分離出來，可以讓用戶自由安裝、調(diào)整家具的高度，以適應(yīng)不同的使用場(chǎng)景和需求。應(yīng)用復(fù)制原理（NO.26），采用通用模塊提高設(shè)計(jì)的效率和一致性，從而實(shí)現(xiàn)更高效的模塊化設(shè)計(jì)。如圖6a所示，從板凳到置物架，再到書桌最后到書架，復(fù)制相似結(jié)構(gòu)和元素，以快速創(chuàng)建新的家具。基于TRIZ理論采用模塊化設(shè)計(jì)的方法在實(shí)用性和個(gè)性定制化之間找到平衡。

預(yù)補(bǔ)償原理（NO.11）可以很好地解決安全穩(wěn)定與靈活可變之間的矛盾。如圖6c所示，為了解決家具模塊之間接口配合不緊密而導(dǎo)致的安裝困難和穩(wěn)定性差的問題，在設(shè)計(jì)過程中預(yù)先設(shè)想到這一問題，增加嵌合凸凹形狀、加入螺絲，從而使接口之間更加緊密。使用有效作用的連續(xù)性原理（NO.20），采用連續(xù)性的連接方式，將模塊進(jìn)行卡扣式設(shè)計(jì)，從而使得結(jié)合更加牢固，保證每一個(gè)模塊呈負(fù)荷工作狀態(tài)，以提高整體穩(wěn)定性[31]。

現(xiàn)代時(shí)尚與自然古樸之間的矛盾實(shí)際上是源于不同消費(fèi)者的不同審美取向，可以采用改變顏色（NO.32）和復(fù)合材料（NO.40）來解決這個(gè)矛盾。如圖6a所示，使用不同顏色的設(shè)計(jì)模塊，用戶可以根據(jù)喜好自由打破，進(jìn)行傳統(tǒng)與現(xiàn)代間的融合。如圖6c所示，鋁合金棒和木材的搭配，將現(xiàn)代工藝和自然材料進(jìn)行結(jié)合，不僅能夠凸顯家具的質(zhì)感，同時(shí)也能防潮、抗壓、防火、防污等。

圖6 細(xì)節(jié)展示

TRIZ理論中的變有害為有益原理（NO.22）是指將原本有害或無用的因素變得有益，可以較好地解決新穎獨(dú)特與舒適宜人之間的矛盾。如圖6a所示，小凳子旁邊伸出的鋁合金棒容易影響使用的舒適性，設(shè)計(jì)與之匹配的墊子，墊子四角剛好可以固定在棒體上，既解決了問題，又增加了舒適性。

模塊化的設(shè)計(jì)方法允許用戶在不同的使用場(chǎng)景下根據(jù)需要自行自由組合出不同種類的家具，以適應(yīng)個(gè)人需要和空間大小。該設(shè)計(jì)兼具實(shí)用性、舒適性、個(gè)性化、安全性，既符合了感性工學(xué)的原則，引導(dǎo)用戶舒適、快樂、愉悅地使用家具，又從技術(shù)角度解決了可能產(chǎn)生的矛盾，使用戶在使用過程中能高效地完成組合和拆解，最終設(shè)計(jì)方案見圖7。

圖7 模塊化家具組

5 結(jié)語

本文將感性工學(xué)、層次分析法和TRIZ理論相結(jié)合以進(jìn)行設(shè)計(jì)指導(dǎo)并完成設(shè)計(jì)方案。感性工學(xué)原理能更好地滿足用戶體驗(yàn)；層次分析法將模糊的感性詞匯轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)依據(jù)；TRIZ創(chuàng)新理念使設(shè)計(jì)實(shí)踐更加科學(xué)化，為設(shè)計(jì)實(shí)踐提供了有效的參考。三種方法的集成結(jié)合，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)更具科學(xué)性及用戶導(dǎo)向性，平衡和滿足了用戶的主觀和客觀需求，不僅幫助設(shè)計(jì)師制定更具準(zhǔn)確性和可行性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，也為后續(xù)理論研究提供了借鑒思路。

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Modular Furniture Design Based on Kansei Engineering and Analytic Hierarchy Process

LIU Zongming*, CHEN Xuhui

(School of Design and Art, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710016, China)

The work aims to propose a design process based on Kansei engineering, analytic hierarchy process and TRIZ theory on the basis of ensuring function, in order to meet people's perceptual needs and perception experience to the greatest extent and design the modular furniture that conforms to ergonomic principles and is beautiful, practical and easy to assemble and disassemble. Based on Kansei engineering method, the sample space of modular furniture was established and the perceptual image vocabulary was collected. The cluster of image vocabulary was analyzed and the average score of image vocabulary was calculated by means of semantic difference method for factor analysis. The hierarchical structure model of modular furniture design was constructed with analytic hierarchy process (AHP) and the weight results were calculated to determine the correlation between perceptual vocabulary and modular furniture design. Finally, the design practice was guided by the innovative concept of TRIZ. Through the integrated design model of Kansei engineering, AHP and TRIZ innovative concept, the design scheme that met the needs of users could be obtained. Based on Kansei engineering and AHP hierarchy analysis, the user needs are summarized, and the contradictions are analyzed and solved by TRIZ invention method, and finally the modular furniture is redesigned. The combination of the three can design and improve products in a more scientific and systematic way, and provide an effective reference for product design and development.

Kansei engineering; AHP; TRIZ; modular; furniture design

TB472

A

1001-3563(2024)08-0141-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.08.016

2023-11-07

通信作者