基于感性工學的新能源汽車側面造型研究

孫新浩　張言林

摘要：以感性工學理論為指導，為新能源汽車側面造型設計提供科學參考。首先以汽車設計領域相關材料完成感性工學實驗樣本篩選；然后對新能源汽車側面造型元素進行提取分類；最后采用語意差分法對新能源汽車側面造型問卷調查數(shù)據(jù)進行量化研究，并分析不同造型元素與感性意象之間相關性。建立汽車側面造型元素對感性意象的多元線性回歸方程，明確不同類目造型元素對汽車側面造型感性意象影響，提出新能源汽車感性造型設計方法。不同新能源汽車側面造型元素能產生不同的感性意象，且對感性意象的影響程度不同。在汽車造型設計中應用感性工學能夠幫助車企精準對標用戶感性需求，提升市場競爭力。

關鍵詞：感性工學；造型設計；新能源汽車；回歸分析；感性意象

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2024）10-0115-03

引言

《新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）》指出，發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，到2025 年，我國新能源汽車市場競爭力將明顯增強，新能源汽車的新車銷售量將達到新車銷售總量的20% 左右[1]。為實現(xiàn)這一目標，中國汽車產業(yè)不僅需要加強技術研發(fā)，還需要優(yōu)秀的設計來提升市場競爭力。感性工學技術最早由日本馬自達汽車集團前會長山本健一提出，隨后馬自達、福特、三菱、豐田等汽車企業(yè)應用感性工學技術成功開發(fā)了多種車型[2-4]，體現(xiàn)了“感性工學”的應用價值。在新能源汽車設計中合理應用感性工學技術可以精準分析用戶情感需求，獲得造型元素與感性意象之間關系，為新能源汽車側面造型設計提供科學的參考。

一、汽車感性工學國內外研究現(xiàn)狀

（一）國外研究現(xiàn)狀。國外汽車感性工學研究流程總體上可分為確立感性評價與產品特征之間關系、情感描述與量化分析、結果應用與設計改進3 個階段。例如：Sangwoo Bahn[5] 等在汽車內飾奢華感與材料特性研究中，先通過文獻整理和專家訪談，收集奢華感相關感性詞匯；然后將感性詞匯與材料特征進行問卷調查，并采用主成分回歸和Ⅰ型量化理論建立材料特征與感性意象的回歸方程；最后參考回歸方程對內飾進行重新設計，并評估設計結果與回歸方程的吻合程度。Shi-Jian Luo等[6] 在汽車輪轂造型與車身匹配關系研究中，先通過用戶訪談提煉感性評價詞匯，并使用語義差分法分別對輪轂和車身造型進行問卷調查；然后對問卷結果進行聚類分析和重要性排序篩選出最佳與最差輪轂車身匹配組合；最后驗證量化分析結果，并應用于輪轂和車身匹配設計。Shana Smith[7] 等在汽車HUD 圖像與駕駛員感性認知關系研究中，先通過因子分析和聚類分析，從語義空間中找到關于HUD 圖像有代表性的感性詞匯；然后使用Ⅰ型量化理論建立感性詞匯與HUD 圖像設計屬性之間的關系預測模型；最后使用現(xiàn)有車型設計驗證預測模型的有效性和可行性。

（二）國內研究現(xiàn)狀。國內對感性工學在汽車設計中應用與國外相似，馮杰等[8] 在汽車換擋性能研究中，先通過深度訪談遴選并確立主觀評價體系；然后使用信效度檢驗和主成分分析確定不同換擋性能與用戶感受之間關系；最后用變異系數(shù)法得到各換擋性能指標權數(shù)，并結合人體生物力學得到換擋設計的主要指標。劉朧[9] 在汽車內飾設計研究中，先廣泛收集感性詞匯和汽車內飾圖片；然后使用問卷調查、集群分析和研究討論提取核心詞匯和典型內飾設計元素；最后運用統(tǒng)計學分析確定感性詞匯與不同內飾元素之間的關系。張寧寧[10] 在汽車數(shù)字儀表設計研究中，先運用KJ 法、歸納整理提取典型儀表設計元素和代表性感性詞匯并進行問卷調查；然后在信效度檢驗基礎上使用主成分分析保留主要感性詞匯；最后通過Ⅰ型量化理論和偏相關分析建立多元回歸預測模型并用于輔助設計決策。王天賦[11] 在SUV 座椅造型設計研究中，先通過用戶訪談確立現(xiàn)有SUV 座椅的感性評價詞匯；然后量化得到感性評價詞匯，并提取主要設計元素，再進行問卷調查；最后進行邏輯回歸分析和信效度檢驗，得到不同設計元素對感性詞匯的影響方式。

二、實驗研究與數(shù)據(jù)分析

（一）建立汽車側面造型形態(tài)庫：研究在汽車之家、太平洋汽車網、新浪汽車網、愛卡汽車網、懂車帝等平臺大量搜集國內外熱銷的新能源車型共29 款，并按照感性工學技術流程歸納、選擇新能源汽車側面造型較有特點的9 款車型建立新能源汽車側面造型形態(tài)庫。為在后續(xù)研究中剔除車身顏色和周圍環(huán)境對實驗結果的影響，將實驗材料進行灰度處理并去除背景。

根據(jù)朱海兵的研究[12]，汽車側面造型元素主要包括側面輪廓線（引擎蓋、頂棚）、B 柱、側窗形狀、車肩、翼子板等。次要元素為前后車燈、裙線、車把手、保險杠，如圖1 所示。由于前后車燈、車把手、保險杠在側面的造型很小而且分布在視線的兩端，不容易被注視，因此，成為次要特征，所以在后續(xù)研究中只提取主要造型特色進行分析。

運用形態(tài)分析法將初步歸納的9 款新能源汽車側面造型分為6 個相互獨立的元素項，每個元素項再細分為多個設計要素，即類目，如表1所示。將9 個汽車樣本按照表1 的造型元素進行歸類分析得到表2 汽車樣本歸類。

（二）感性評價收集與提煉：通過網絡、汽車造型類書籍、汽車類雜志報刊、用戶訪談、設計師頭腦風暴等途徑大量收集有關新能源汽車側面造型感性評價的詞匯共102 個建立汽車側面感性評價詞匯庫。對汽車側面感性評價詞匯庫的詞匯按照語義相近程度進行分類，提煉描述恰當、含義豐富的詞匯。通過上述步驟得到25 個汽車側面感性詞匯，將這25 個感性詞匯制成調查問卷，然后，邀請被試選取5 個最能表達汽車側面造型的感性詞匯。最終收集到有效問卷235 份，采用theta 系數(shù)對問卷進行信度分析，theta 系數(shù)值為0.701，因而說明研究數(shù)據(jù)信度質量良好，調查問卷能夠較好地反映用戶對新能源汽車側面造型的感性認識，最終感性評價詞匯頻數(shù)排序前五的詞匯是時尚的、科技的、年輕的、流暢的和簡約的。

（三）基于語義差分法建立調查問卷：根據(jù)新能源汽車側面造型研究的需要和前文對感性評價詞匯、汽車樣本的提煉，為時尚的、科技的、年輕的、流暢的和簡約的5 個感性詞匯設置反義詞匯配對：時尚的—保守的、科技的—傳統(tǒng)的、年輕的—成熟的、流暢的—靜止的、簡約的—華麗的。本研究問卷的每組詞語分為7 個等級，中間值為0，越往兩端數(shù)值的絕對值逐漸增加，感性意象越接近左側語義數(shù)值越接近3，感性意象越接近右側語義數(shù)值越接近-3，讓被試能明顯感受到語義與數(shù)值的對應關系。

將新能源汽車側面造型感性語義調查問卷通過網絡發(fā)放，共收集到有效問卷379 份，使用SPSS.21 軟件對數(shù)據(jù)進行分析。首先，對問卷數(shù)據(jù)進行信度和效度分析，確定問卷數(shù)據(jù)的有效性，Cronbachα 信度系數(shù)為0.934，高于0.7；使用KMO 和 Bartlett 檢驗進行效度驗證，KMO 值為0.661，介于0.6 ～ 0.7 之間，信度和效度檢驗綜合說明問卷質量較高，數(shù)據(jù)結果科學可靠，9 個汽車樣本計算平均得分如表3 所示。

（四）數(shù)據(jù)分析：研究采用多元回歸對9 個汽車樣本得分進行分析，多元回歸分析的正規(guī)化格式是將設計因子形態(tài)依據(jù)實驗樣本具備形態(tài)要素者定義為1，不具備者定義為0，進行轉換后和樣本感性語義評價的均值進行回歸分析。研究以樣本造型元素的類目為自變量，以造型感性評價指標作為因變量，確定造型感性意象多元回歸模型為：

Y=βA1*A1+βA2*A2+βA3*A3+βB1*B1+βB2*B2+βC1*C1+βC2*C2+βC3*C3+βD1*D1+βD2*D2+βD3*D3+βE1*E1+βE2*E2+βE3*E3+βE4*E4+βF1*F1+βF2*F2+βF3*F3+α

式中Y 為造型感性評價指標值；Ai，Bi，Ci，Di，Ei，F(xiàn)i 為造型元素類目；βAi 為每個變量的得分；α 為常數(shù)項。

利用上述模型對表3 的得分進行多元回歸分析，偏相關系數(shù)值的大小表現(xiàn)了該造型元素對感性評價的重要性，即偏相關系數(shù)越大該元素越能影響感性評價。要素得分表現(xiàn)了該造型類目對感性評價的影響大小，正值越大越接近左邊的感性評價，負值的絕對值越大越接近右邊的評價[13]。

三、結果與討論

多元回歸模型分析結果如表4 所示。由表4 可知對新能源汽車側面造型科技感影響較大的是側窗形狀（r1=0.557）和引擎蓋（r2=0.498），其中D2 半圓過渡型側窗（βD2=1.561）和A2 過渡型引擎蓋（βA2=1.678）兩種造型類目能明顯增強車身科技感，原因在于汽車為水平方向運動，與半圓過渡型側窗和過渡型引擎蓋的流線型造型比較契合，能夠給人帶來科技、速度、未來等感受；此外，E1 長直線車肩要素得分小于0（βE1=-0.863），說明該造型特征會減弱汽車科技感表現(xiàn)，在汽車設計中需額外關注；在引擎蓋特征中A2 過渡型引擎蓋（βA2=1.678）科技感得分明顯大于A1 折線型引擎蓋（βA1=0.170）和A3 完全流線型引擎蓋（βA3=0.827），在頂棚和側窗形狀也存在相同現(xiàn)象，說明與直線和完全流線形態(tài)相比，過渡形態(tài)更能體現(xiàn)科技感。因此，在汽車科技感造型設計中，不能憑經驗大量使用完全流線型造型，還需要根據(jù)汽車造型部位不同具體分析，用數(shù)據(jù)輔助設計決策。

同理分析其他四對感性評價的偏相關系數(shù)ri，對新能源汽車側面造型時尚感影響較大的是D2 半圓過渡型側窗（βD2=1.741）和A2 過渡型引擎蓋（βA2=1.378）；對汽車側面造型年輕感影響較大的是A2 過渡型引擎蓋（βA2=1.475）、D2 半圓過渡型側窗（βD2=1.591）和C2 過渡型頂棚（βC2=1.514）；對側面造型流暢感影響較大的是E3 短曲線車肩（βE3=1.681）、D2 半圓過渡型側窗（βD2=1.361）和C2 過渡型頂棚（βC2=1.369）；側面造型簡約感的設計類目要素得分不存在顯著差異，說明不同的設計元素對簡約感的影響程度相似。

四、新能源汽車感性造型設計方法

（一）過渡型引擎蓋設計：引擎蓋主要包含前保險杠、引擎蓋和前擋風玻璃，是汽車側面造型主要影響元素，目前，引擎蓋造型可以歸納為折線型、過渡型和完全流線型3 種類型，如圖2 所示。而過渡型引擎蓋設計能夠帶來科技感、時尚感和年輕感的視覺體驗，主要表現(xiàn)在前保險杠與引擎蓋前端的過渡型圓角設計、引擎蓋與前擋風玻璃的過渡型圓角設計以及引擎蓋自身的過渡型設計。

（二）過渡型頂棚設計：過渡型頂棚是汽車側面造型上部主要影響因素，常見3 種頂棚設計包括折線型頂棚、過渡型頂棚和完全流線型頂棚，如圖3 所示。過渡型頂棚設計能夠帶來年輕感和流暢感的視覺體驗，主要表現(xiàn)為前擋風玻璃和頂棚的過渡圓角設計、后車窗與頂棚的過渡圓角設計以及頂棚自身的過渡型弧度曲線。

（三）半圓過渡型側窗設計：半圓過渡型側窗是汽車側面造型中上部主要影響因素，也是側面的主要造型元素，常見3 種側窗為折線梯形側窗、半圓過渡型側窗和弧形側窗，如圖4 所示。半圓過渡型側窗能夠帶來科技感、時尚感、年輕感、流暢感的視覺體驗，主要表現(xiàn)在車窗上沿與左右邊的過渡型圓角設計，以及車窗上沿自身的弧度造型。

（四）短曲型車肩設計：車肩線是汽車側面中部主要造型元素，也是汽車動感的主要設計表現(xiàn)元素，市面上現(xiàn)有汽車車肩線可以歸納為4種類型，分別為長直線車肩、長曲線車肩、短曲線車肩以及直線加折線車肩，如圖5 所示。而短曲線車肩能夠帶來流暢感的視覺體驗，短曲線的長度大概為后視鏡到車后門把手位置長度，并帶有一定的弧度曲線。

結論

不同造型元素能產生不同的感性意象，且對感性意象的影響程度不同。根據(jù)多元回歸模型得出結論，汽車側面造型感性意象主要影響要素為引擎蓋、頂棚、側窗形狀和車肩，而B 柱和翼子板對側面造型的感性意象影響不顯著；側窗形狀為影響汽車感性意象的主要設計要素，其次為引擎蓋主要影響汽車科技感、時尚感和年輕感的表現(xiàn)，頂棚主要影響年輕感和流暢感，而車肩僅影響流暢感；在各設計要素中，過渡型造型是影響新能源汽車側面造型感性意象表現(xiàn)的主要特征，在后期汽車設計中應更多關注這類造型對汽車感性意象的影響，幫助企業(yè)精準對標用戶感性需求，提升市場競爭力。

項目基金：中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金項目 項目編號：2572019BF07

參考文獻

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