基于正交分析的产品设计要素感性表达评价研究

王海燕　周蕾　张强　薛澄岐

摘要：目的是运用正交分析改善当前基于量表分析的用户感性调查中普遍存在的过度评价问题。方法以“影响用户舒适感体验的座椅设计要素”为研究对象。首先，运用形态分析法对产品设计要素进行提取，建立实体模型对设计要素进行三维视觉呈现。其次，采用正交实验法最大限度地减少待评价的样本数量和相似度，避免过度评价可能带来的评估失真。第三，采用相对评价法直观地体现设计差异，避免了绝对评价敏感度低的缺陷。结果正交分析可以确定各个设计要素在某一感性词维度上的显著性，并能够计算出影响用户感性的表达因素及其重要性。结论正交分析方法能够有效减少实验的过程和数据量，所得结论能够准确呈现感性设计的评价结果，是评价设计元素感性表达效力的实用方法。

关键词：感性设计 设计要素 正交实验 设计评价 高速列车座椅

中图分类号：TB472

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2015）10-0058-04

当代设计关注的不仅仅是产品完备的功能，还强调以用户的感性需求为根本出发点。由设计所引发的情感体验正逐渐成为广大用户追逐的目标。关于“设计”与“感性”间的映射关系，感性工学理论体系是当前使用最广泛的研究方法之一。感性表达能否通过设计元素的形态传达给消费者，需要通过设计评价加以了解。但设计评价的可靠性问题始终困扰着产品感性研究。基于量表分析的用户感性调查大多忽视了研究中普遍存在的过度评价问题。例如，针对m个代表性产品的n个设计特征进行a类感性评价，实验一共需要完成m×n×a次设计评价。多次重复实验导致用户感性体验的敏锐度下降，影响实验结论的真实性。针对这一问题，本文采用正交实验法最大限度地减少待评价的样本数量和相似度，避免过度评价可能带来的评估失真，并通过运用相对评价法有效弥补绝对评价敏感度低的缺陷。研究采用高速列车座椅作为实验对象，对影响用户情感体验的设计要素进行了实验研究，对设计评价和设计改良具有指导作用。

1高速列车座椅的感性分析

我国高速铁路网建设取得了巨大成就，列车室内设施的市场需求也不NtP大。列车座椅是车载环境中最重要的人机交互设施，旅客在车厢内旅行的大部分时间实际上都是在座椅上度过的。列车座椅一旦投产一般不存在随意更换的可能，而乘客（用户）只是设计的被动接受者，他们的感受无法通过购买力加以体现。在外观设计的过程中极其需要对乘客的视觉感受和心理需求进行全面和系统的把握。因此，开展高速列车座椅的感性特征分析，研究设计与感性间的关联机制是汲取设计经验、提高接受度、避免盲目性的有效手段，如何有效评价设计元素的情感表达是本课题研究的核心问题。

1.1相关感性词的搜集与筛选

第一步，感性词搜集，在各种书刊，杂志，报纸，论文中寻找尽量多的形容座椅的感性词。最终共搜索到140个感性词。

第二步，感性词初步筛选。由于搜集到的感性词数量较大，直接做问卷会给参与问卷者极大的工作量，因此需要精简感性词数量，对感性词的筛选分两步进行。初步筛选的依据有以下几点，去除与座椅形态感受相差较远的词（如谦逊的、深邃的、征服的、理智的等），去除词义不易理解的词（如永恒的、幸福的等），去除不同的人理解差异较大的词（如性感的、野性的等），去除词义相同或相近的词（如在华丽的、华贵的、高贵的、豪华的、华美的之中只保留了豪华的）。最终保留了35个初步筛选出的感性词。

第三步，感性词进一步筛选。感性词筛选的第二步，选取20张感觉各异的主流产品作为具有代表性的座椅图片，附上初步筛选出的35个感性词发放感性词调查问卷。让被调查者观看20幅图片过后，在35个感性词中选取与他们感受一致的词语。

1.2感性词数据统计

共发放问卷30份，回收有效问卷30份。根据回收的问卷进行数据统计，统计结果如图1所示。从图中可以清晰地看到各个感性词出现的频率，出现频率大于等于20次的感性詞频率从高到低依次为舒适的、豪华的、亲和的、安全的，选择“舒适感”作为感性评价对象。

1.3高速列车座椅设计要素分析

座椅设计具有较为明显的形态区域分割，运用形态分析法，可将其大致划分为头背部正面曲线（图2所示1号区）、头背部侧面装饰曲线（图2所示2号区）和坐垫部曲线（图2所示3号区）三类（暂不考虑扶手部）。研究主要针对这3个构成元素，提取常见的特征属性构成座椅特征集合，如表1所示。

2基于正交表的座椅感性样本设计

2.1正交试验设计

在试验研究中，对于单因素或两因素试验，因其因素少，试验的设计、实施与分析都比较简单。但在实际工作中，常常需要同时考察3个或3个以上的试验因素，若进行全面试验，则试验的规模很大，往往因试验条件的限制而难于实施。正交设计就是安排多因素试验、寻求最优水平组合的一种高效率试验设计方法，用部分试验来代替全面试验，通过对部分试验结果的分析，了解全面试验的情况。

在试验安排中，每个因素在研究的范围内选几个水平，就好比在选优区内打上网格，如果网上的每个点都做试验，就是全面试验。例如：对于三因素三水平的选优区可以用一个立方体表示（图3），把立方体划分成27个格点“.”。若27个网格点都试验，就是全面试验。

正交设计就是从选优区的全面试验点（水平组合）中挑选出具有代表性的部分试验点（水平组合）来进行试验。这样就可以利用正交表L₉（3⁴）将27个试验点减少为9个试验点。图3中标有试验号的九个“.”。

2.2实验样本

结合正交实验法对高速列车座椅的感性表达进行研究，考虑到设计要素间可能存在的交叉效果，依据L₁₆（4⁵）正交表进行实验设计（见表2），A、B、C三要素分别列于1、2、4列。利用Rhinoceros建模软件建模，依据正交表设计16个座椅样本（图4）作为实验对象，16个座椅样本的扶手部位采用统一风格的设计，以减少对后续实验的干扰。

2.3实验方案

试验的测试者是年龄在20至24岁之间，东南大学在校本科生10名（男女各5人），无色盲色弱现象，矫正视力在1.0以上。每次呈现两张椅子并排显示在同一张图片上作为刺激。在感性词评分问题上，已事先告知被试设定左边的椅子在该感性维度上的分值为4分，请被试在该感性词维度上为右椅子评分，评分标准为李克特七级量表。这种对比方法能够有效避免被试对座椅的感性评分集中在某一数值的情况。这种评估方式会使得被试的评分值分布更为均匀，数据更为客观。

图4中16张座椅按照两两比较（比较的顺序为随机排列，不封闭循环比较）的形式生成15幅座椅图片（图5）。通过Rhinoceros软件将两个座椅模型放在一起，调整好位置（Rhinoceros软件的预设工作视窗角度，如图5a）。15张图片中的椅子号分别为1-5，2-7，3-2，4-7，4-8，5-3，6-9，8-12，9-14，10-15，11-12，13-10，14-11，15-6，16-13，保证相对比较的样本之间能够建立对应的数值关系。利用keyshot软件渲染座椅Rhino模型（如图5b），导出分辨率为1024×768的图片作为刺激图片。

3高速列车座椅的感性表达评价

将10位测试用户对座椅的感性词评分录入Excel表格进行计算。由于测试用户评分时所打的分数都是每张刺激图片呈现中的右椅子相对于左椅子的分数，结合图5所示方法，得到表2舒适度评价结果。利用minitab软件对影响用户感性表达的设计要素进行方差分析。

由表3均值的方差分析数据可以看出，设计要素B（座椅靠背侧面），C（座椅坐垫正面）的P值均大于0.05，F值都在1左右，说明B、C两个设计要素对于舒适度这一感性词基本无显著性。而设计要素A（座椅靠背正面）的P值小于0.05，F值远大于1，说明座椅靠背正面形态对舒适度的影响显著性较强。因此，靠背部的外观形态对整个座椅给人的心理感受影响最大，在座椅设计过程中要着重加以考虑。从用户的心理评价看来（图7），最优设计特征组合为：较为方正的头背部正面曲线（A1），头枕部相对于背部明显凸出（B1和B3），坐垫部具有明显的差异性起伏（C2和C4）。这样的设计在感官上能够给人以舒适、亲和的语意体验。

4结语

本文对高速列车座椅的主要造型元素建模，进行了舒适度特征评价研究。在设计元素的感性评价中采用正交实验法和相对评价法，通过问卷选取目标感性词作为感性评价的维度，采用同时呈现一组两张椅子，以左椅子为参考基准，给右椅子评相对分数的方法有效避免了单纯地让被试在某一感性词上评价单一的椅子可能会出现的难以辨别的问题。最后通过正交试验方差分析来确定各个设计要素在某一感性词维度上的显著性，并得出了相应的结论。研究结果表明，评价的方法有效减少了实验的过程和数据量，所得结论能够准确呈现感性设计的评价结果，是评价设计元素感性表达效力的实用方法。

本课题探究的问题是设计与感性之间的关系。对于高速列车座椅的“舒适”感官而言，头背部曲线最为关键，对用户感官体验的影响最大，设计工作应主要围绕这一内容展开。研究表明，相对于各種创意型、变化感的头背部曲线造型，方正、一体化的头背部造型能够给用户更舒适的体验，与其他次要设计特征相结合能够创造出更符合人类心理需求的感官体验。

本实验研究对座椅形态的分析尚处于初步探讨阶段。未来研究还将针对以下问题进一步探讨：1）本实验的设计要素中并没有涉及到座椅扶手部，因考虑到实验的复杂程度和难度，在设计要素选择时避开了这一要素，而这一要素对座椅的形态具有较大的影响。2）由于时间和条件的限制，测试用户的数量尚不够充分。3）实验设计有意避免了色彩和材质的影响，而这些元素，同样是感性表达的重要因素。本实验为此类研究提供了一种较为新颖的方法，在研究用户认知和感知的研究上仍值得进一步研究和探讨。