基于消费者心理和感性工学的智能手表造型研究

黄 程,汤文成,邵 将

(东南大学 机械工程学院，江苏 南京 211189)

基于消费者心理和感性工学的智能手表造型研究

黄 程,汤文成,邵 将

(东南大学 机械工程学院，江苏 南京 211189)

分析了产品造型设计的国内外研究现状，结合消费者心理学，了解用户对智能手表的需求，确立基本设计方向。运用感性工学，结合形态分析法提取设计要素；通过数量化理论Ⅰ，将用户感性意象进行量化，建立造型特征与意象语意的数学模型，进行计算求解，得出造型设计方案预测。将预测方案与消费者心理调查结果进行对比，证实了预测方案的真实性和准确性。研究结果表明，基于消费者心理和感性工学量化理论的设计流程和设计方法对新产品造型的设计，具有针对性强、设计方向明确等特点，有助于像智能手表等新产品的快速和优化设计。

消费者心理；感性工学；数量化理论Ⅰ；智能手表；造型设计研究

随着科学技术的不断发展和物质财富的不断增加，以及新材料、新技术的不断涌现，人们的消费、生活方式也发生着巨大的改变。人们在自身基本需求得到满足的基础上，更加注重心理层面、自我价值实现方面的满足。消费行为的多样化使人们生活格局形成了多元化，也使生产和市场显得丰富多彩，消费者的个性需求也随之增加[1]。智能手表作为信息产业高速发展下催生的新型工业化产品，也逐渐进入人们的视野。新的产品在设计过程中，在满足基本功能的前提下，还需要考虑消费者的诉求、对产品新功能的期待以及对产品造型的期许。消费者心理(Consumer Psychology)是消费者根据自身需要与偏好，选择和评价消费对象的心理活动，通过消费行为加以外在表现[2]。在设计研究过程中，通过感性工学(Kansei Engineering)，运用定性和定量的研究方法，针对用户的情感和消费需求，将用户的情感因素量化并向设计要素转化，以此来指导产品的设计和制造[3]。

在消费者心理和造型设计方面，国内外的学者已经取得了一定的研究成果。苏建宁等人的执手门锁设计[4]，Hsiao等人的办公椅设计[5]，张冬松的消费者心理对产品造型的影响[6]，罗子明的国内消费者心理研究概况[7]等。本文通过消费者心理调查进行定性分析，并结合数量化理论Ⅰ，将智能手表的造型要素进行量化分析，研究产品意象与产品造型要素之间的关系，得出智能手表的预测模型，并与前期的消费者心理调查结果进行比较，检测模型的真实性和准确性，为智能手表的造型设计提供建设性的参考。

1 研究背景

1.1消费者心理

消费者心理是心理科学的一个重要分支，它为诸如企业产品研制、市场推广、经营管理决策等方面提供了有力的决策依据。消费者心理是指消费过程中消费者在观察商品、搜集产品信息、选择产品品牌、发生购买行为等阶段时产生的心理感受。

在消费者心理领域中，主要研究消费兴趣、消费者认知、产品形象、情感与态度、消费经验与满意度和行为变化等12大类50多个小类的项目，主要使用观察法、问卷调查法、访谈法、实验法等进行研究[8]。通过对调查结果进行分析，进而对产品的设计、销售和售后服务进行指导。

1.2感性工学

感性工学即感性工程学，是一种以消费者为导向的新产品开发技术，其本质是一种采用数理分析参与社会科学研究的方法，依据数理分析的手段将感性问题定量或部分定量地表达，达到指导产品设计的目的[2]。通过确立目标、构建语意转化系统库、采用语意转译方法、分析评定、评价结果反馈设计这几个步骤来构建感性工学系统。在将感性与设计要素建立联系这一阶段中主要运用各种现代数学和统计学方法，本文采用比较常用的数量化理论Ⅰ来进行感性量化分析[4]。

数量化理论是由日本学者提出的处理定性与定量变量之间关系的方法。数量化理论Ⅰ利用多元回归分析，通过建立一组定性变量(自变量)与一组定量变量(因变量)之间的数学模型来确定它们之间的函数关系，实现对应变量的预测。在感性工学中，运用该理论来得到各感性意象与产品设计要素的偏相关系数(Partial correlation coefficient)、各设计要素分类的标准系数(Standard coefficient)和决定系数(Determination coefficient)。其中，偏相关系数表示该类设计要素对各感性意向的贡献；设计要素分类的标准系数进一步表示了该设计要素对各感性意向的贡献；决定系数表示了该模型的精度[9]。

1.3产品意象造型设计流程

产品意象设计，就是将造型要素这一非理性的感性意象信息加以量化以指导设计的方法。结合形态分析法(Morphological Analysis)，将产品分解为若干独立的设计项目，再将各个独立的设计项目分解为若干设计要素，最后将每个设计项目中的设计要素进行重新组合得到各种不同的造型，并进行感性评价，找出最优的造型[3]。

本文经过消费者心理分析，明确本设计的目的和确定基本设计基调。结合感性工学的研究方法进行量化分析。运用数量化理论Ⅰ进行的产品意象造型设计主要通过前期设计调研、确定感性词汇、确定设计要素、通过产品实例评价感性词汇、基于数量化理论Ⅰ建立数学模型、模型求解等步骤来完成。结合这两个研究方法，最终确定智能手表造型设计的预测模型。

2 实验方法与分析

2.1消费者心理调查与分析

依照国际“消费者满意度(CSI)”调研方法设计问卷，主要采集消费者对智能手表的态度指数，其中包括了购买动机、购买理由、购买顾虑、使用习惯、对产品的期望(功能和外观)以及购买的渠道等，共10项因素、41项变量。通过问卷形式，选择20名设计学学生以及140名网络用户进行问卷调查、邮件问卷和基于互联网的专业问卷发布网等多种渠道进行调查，并按照五阶李克特量表“-2，-1,0,1,2”来对消费者满意度“不同意—不太同意—不清楚—较同意—同意”进行得分统计。

在受访的160人(88名男性72名女性)中，年龄在25～40岁，工作为专业技术人员，月收入在5 000～8 000元的群体对智能手表购买欲比较强。在对消费者心理调查项目调查结果进行量化后，得到部分数据见表1。

表1 消费者心理调查表

对表1得到的数据进行分析，可以看出：消费者对智能手表有比较高的消费热情，对智能手表的造型(表盘、表带等)和功能(通讯、聊天。健康监测和健康提醒)的关注较多。大多数消费者已经习惯了现在比较流行的智能操作系统，因此在操作方面的担忧较少，但对智能手表接口布局较为关注。以上分析结果表明，在造型设计上，应该偏向于稳定、时尚和人体关怀方面；在材料选择方面，应选择人体友好型材料；在接口的布局方面，应该着重考虑用户的操作习惯。

2.2感性工学与数量化理论Ⅰ实验与分析

2.2.1意象语义分析

经过调查研究，本文通过厂商网站、产品宣传样本、杂志等渠道，尽可能收集市面上各种产品的图片资料作为实验样本。最终搜集到各种型号的智能手表产品图片100余张，依据产品的相似度进行初步分类，提取较为相似的产品归类后，确定了产品样本18个，为了减少辨识干扰，将产品的彩色图片灰度处理成黑白图片。通过参考相关杂志和文献[10]对材质、形态、性能方面进行感性意象词对整理，得出72对，通过筛选归类，最终确定了15对感性意象词对，并对产品样本的意象语义进行调研，按照五阶李克特量表“-2，-1,0,1,2”进行得分计算统计，样本图片与调研结果见表2。

将实验获得的对于产品样本的意象语义评估平均值输入SPSS软件，进行因子分析和因子旋转进行数据处理，得到如图1所示的碎石图。

表2 智能手表部分感性意象评价表

由图挑中选出特征值大于1的4个因子，其累计贡献度达到85.627%，符合因子分析的要求。将各语义因子负荷量的绝对值按照从小到大的顺序进行排列，综合因子贡献度以及累计贡献度见表3。

图1 碎石图

表3 因子贡献度及累计贡献度

在表中，因子负荷量的绝对值越大表示该语义与该因子的相关性越大，本次实验结果中，绝大部分的因子负荷量都在0.6以上，表明本实验结构效度(实验与理论之间的一致性)较好。根据表中各个因子相关度较大的语义，可以将4个因子依次定义为风格因子(因子1)、造型因子(因子2)、形态因子(因子3)和感知因子(因子4)。根据因子负荷量高低选出8对代表性语义形容词对，见表4。并从每个因子中选择一个代表性的形容词对，确定为：灵动的—笨拙的、粗糙的—精致的、装饰的—实用的和协调的—突兀的。

表4 代表性因子

2.2.2造型元素提取与分析

根据对智能手表的意象研究，并结合形态分析法，对智能手表的造型特征进行分类和聚合，最终确定造型设计项目为：屏幕、边框、表带和按键形状，见表5。

表5 智能手表设计要素分类表

建立数学模型，根据数量化理论Ⅰ，将造型设计项目作为项目(Item)，表示为X，造型设计项目中的设计要素作为类目(Category),表示为c。设第m个项目Xm有rm个类目，则项目Xm有cm1,cm2,cm3,…,cmrm个类目；并设δi(j,k)(i=1,2,…，n;j=1,2,…，m;k=1,2,…rj)为j项目中k类目在第i个样品中的取值，其取值按照式(1)取值[11]。

(1)

由所有δi(j,k)构成的n×p的阶矩阵，称为反应矩阵Z，记为：

(2)

感性词汇的评价值y与各造型要素的反应遵循如式(3)所示的线性关系：

(3)

式中：bjk为仅依赖于j项目之k类目的待定系数；εi为第i批抽样的随机误差。

通过最小二乘法来估计bjk，并构造正规方程组：

(4)

通过求解正规方程，得到预测方程：

(5)

(6)

根据各类目的得分(表6)可以得到各个类目对感性词汇的影响及影响的方向。对上述数学模型的求解，借助MATLAB软件进行计算，以“灵动的—笨拙的”这一形容词对为例，对预测模型yi进行预测，得到如下结果：

yi=0.834 2c11+0.282 5c12+0.010 0c13-0.050 0c22+0.070 0c23-0.316 7c32+0.076 0c33+0.534 2c34+0.191 2c41-0.458 3c42

(7)

根据数量化理论Ⅰ，需要对得到的数学模型进行预测精度和各项目对预测的贡献进行检验。

表6 设计项目得分表

(8)

同时，也可以通过决定系数(R2)来进行预测，决定系数的值与“1”越接近表示预测模型越精确。在对“灵动的—笨拙的”这一形容词对进行分析的预测方程中，常数项为3.611 8,复相关系数R为0.915 2,决定系数R2为0.837 7。其中决定系数R2决定预测模型精度，其值越接近“1”表示预测模型越接近。本预测模型中决定系数值R2为0.837 7，与“1”比较接近，说明此模型精度符合要求。

项目得分范围，表示各设计项目对预测值的贡献度，按下式计算。

(9)

得分范围range(j)越大表示该设计项目对产品感性词汇的贡献值越大，其值见表7。

表7 设计项目得分值

在对“灵动的—笨拙的”这一形容词对进行分析的预测方程中，各个设计项目——屏幕(X1)、边框(X2)、表带(X3)、按键形状(X4)的得分范围分别为：0.834 2，0.120 0，0.850 9，0.649 5,表明屏幕和表带对形容词对的贡献为最大的两个，按键形状也有一定的贡献，边框的贡献值最小。通过分析整个表7发现，屏幕(X1)和表带(X3)这两个项目对对智能手表有很大的影响。结合到各个形容词汇，可以得到如下结论：灵动的智能手表屏幕应采用标准方屏(c11)和装饰型(c33)的表带设计以及圆形(c41)的按键；精致的智能手表应具有圆形屏幕(c11)和功能型(c32)的表带；实用的智能手表应具有标准方屏(c11)和方形圆角(c43)的按键；协调的智能手表应该有标准方屏(c11)和简约型(c31)的表带以及圆形(c41)的按键。

2.3综合分析

根据2.2.1和2.2.2中对造型元素的分析，在感性词汇选择方面，消费者选择的大多数是与功能和造型相关的感性词汇，如：功能型的、灵动的、实用的和协调的等；在造型方面，消费者对智能手表的造型比较看重屏幕和表带两个造型元素。再结合各个感性词汇对应的造型元素中的设计类目，发现预测的结果与2.1中消费者心理调查的结果即消费者对智能手表的初步期望相吻合。说明这种将消费者心理调查和感性工学中数量化理论Ⅰ量化方法相结合的分析方法可以运用在新型产品的造型设计中，同时也检测了预测模型的真实性。

3 结束语

本文首先从消费者心理出发，调查消费者对智能手表的消费需求以及消费期望，获取用户的消费倾向，把握设计的主要方向；通过感性工学理论，将造型的感性意象进行量化，得到用户对智能手表的心理倾向，并结合数量化理论Ⅰ，将具体设计元素分类量化；建立智能手表感性意象预测模型并进行预测，得出对应于各个感性意象的预测设计方案；对比消费者心理调查结果和预测模型，来检测预测模型的真实性。

在智能手表造型设计上运用心理调查和感性工学及其量化理论，可以将无形的意象进行量化，有利于设计师和企业准确把握消费者(用户)和市场的需求，确立初步设计方向，提高设计师设计的准确性和方向性。本文仅将用户数据用于造型分析，在智能手表功能、交互以及颜色等方面还未涉及，后续工作可以对这些方面逐一进行研究以完善智能手表的造型设计，并结合计算机辅助虚拟设计进行更深层次的研究。

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ResearchontheconsumerpsychologyandKanseiengineeringonformdesignofsmartwatch

HUANG Cheng, TANG Wencheng, SHAO Jiang

(Southeast University, Jiangsu Nanjing, 211189, China)

It summarizes the current situation of product design. Based on consumer psychology theory, it analyzes the users' need and the basic design direction. Utilizing Kansei engineering and qualification theory I along with morphological analysis, it extracts the design elements to quantize the Kansei image of users, establishes the mathematical model between model characters and the image semantic. With the solving of the model, it obtains the image design prediction schemes. Finally, it compares the prediction schemes and the results of consumer psychology investigation to test the authenticity and accuracy of the schemes. The results show that the design process of new products based on consumer psychology and Kansei engineering qualification theory I is targeted and clear in design direction, the method can optimize the design processed of new products like smart watch.

consumer psychology; Kansei engineering; qualification theory I; smart watch；form design research

10.3969/j.issn.2095-509X.2014.11.008

2014-11-01

黄程(1990—)，男，江苏南通人，东南大学硕士研究生，主要研究方向为产品造型设计、界面设计。

TB472

A

2095-509X(2014)11-0032-06