感性工学技术下的产品意象设计研究现状

程　博，林　丽，阳明庆

(贵州大学 机械工程学院，贵州 贵阳 550025)



感性工学技术下的产品意象设计研究现状

程博，林丽*，阳明庆

(贵州大学 机械工程学院，贵州 贵阳 550025)

情感作为满足人类高层次精神需求的重要因素，被视为产品设计中新的研究目标，受到了设计界的关注和重视。本文通过对国内外相关文献的综述，从感性工学理论及技术支持的视角，分别针对产品感性需求测量技术、产品形态要素解析与辨识的方法、感性意象与形态要素的映射关联、模型构建的数据挖掘技术、感性意象设计规则推论以及感性意象设计方法等方面的研究进行了论述和剖析。并从感性设计与消费者需求最佳匹配的角度，提出了产品意象设计研究的发展趋势。

产品设计；感性工学；意象

近年来，随着消费者需求的不断提高，产品设计领域逐步聚焦于产品功能基础上的精神性需求满足的研究，产品的感性设计逐步走向的可控化阶段。

神经科学、心理学和认知科学的研究表明，情感作为一种重要的感性信息，影响人们对外界事物的关注、感知、决策、行为和互动。通过设计引起或唤醒消费者的情感反应，不仅可以激发消费者从大量相似产品中找到某个特定的、符合自己心意的满意产品，而且能明显增强产品的可用性，同时对操作有效性、操作效率、舒适感、使用愉悦性及购买决定产生重要影响。全球著名的青蛙、福特、诺基亚、飞利浦、马自达和耐克等公司十分重视感性设计，通过科学、有效的感性设计策略增强产品的软性机能，使产品更加人性化及更具丰富的情感表达，构筑产品与人之间良好的互动关系，提升消费者价值、消费者满意度及产品综合价值。情感作为满足高层次精神需求的重要因素，已被视为产品设计中新的研究目标，受到了设计界的关注和重视[1]。

随着模糊理论、认知心理学、感性工学[2]的发展，特别是日本学者Nagamachi所提出感性工学理论及技术的出现，为抽象的产品感性意象开辟了新的研究视角，采用了定量或者半定量的方式表达出人们对“物”的感性意向，通过结合产品的形态要素的理论，将“人”的情感感受体现在产品的设计中，从而指导设计出符合“人”感觉期望的产品[1，3]。感性工学理论是能够将用户模糊的感性需求准确转化为产品形态要素的最新人机工程技术，如图1所示。在20世纪90年代，日本的产业界全面导入了感性工学的理念和技术，它对汽车产业、纺织业、家电业、日用品行业以及工艺品行业等领域的感性产品的成功开发起到了举足轻重的作用。感性工学作为“以用户为导向”进行产品设计的典范，是研究产品感性意象的重要理论及技术。基于此理论及技术，专家们开展了众多相关研究，直接相关的研究可归纳为如下几个方面。

图1　感性工学技术示意图

1　感性需求测量技术及以下定位研究

感性需求作为产品设计中基本的输入变量，对其准确的测量及定位是感性意象研究首要解决的问题，是保障开发的产品被消费者情感上接受和满意的前提。在感性工学理论及技术支持下，苏建宁等以自行车为例，通过设计调查，借助统计分析、因子分析及聚类分析的方法，定量分析了消费者对于产品的感性意象，定位了感性意象[4]。杨颖提出了包含了产品语意排序的分类、排序及评估的语意比较法[5]，应用过程涉及到产品语意的选择、识别及结果分析，并与语意差异法[6](Semantic Different-ial，SD)结合使用，帮助设计者获取更精确的消费者感性需求。郭伏等运用眼动追踪技术[7]，根据消费者完成交互任务时的眼动数据来测量消费者的感性，从定量分析角度提出了准确测量感性的方法[8]。

2　感性意象设计中形态要素解析与辨识方法研究

形态要素作为产品设计的重要输入变量，是影响产品设计与消费者的感性需求之间匹配精度的关键因素，进而决定着产品感性意象设计的成败。苏建宁等在获取产品的感性意象评价值和设计元素的基础上，通过灰关联计算辨识出产品意象设计参数，提出了一种产品意象造型设计参数辨识方法[3]。林丽提出了产品形态解构方法，将产品的形态解析为人机界面元件，以获取产品形状、色彩及材质等多维度的认知信息，在一定程度上以符合人类认知模式的角度开展产品感性意象的研究[9]。刘玲玲与薛澄岐以造型特征取代产品构件为解构的原则，融入认知科学形态学观点，针对多维KE模型构建的产品特征解构方法进行研究，并结合空气净化器产品验证了该方法的具体使用过程[10]。

3　感性意象与形态要素的映射关联研究

在感性工学的研究中，建立感性意象与形态要素之间的映射关联模型，对意象的决策有着至关重要的作用。它能为感性创意设计提供准确的定位支持，并为设计师将消费者的感性需求编码于设计对象提供有效的依据。Yang 应用因子分析结合普鲁克分析提取代表消费者感性需求的形容词汇，并将数码相机形态要素分解为外观形状、按键类型、按键布局的分类等，进行意象认知，运用多类支持向量机建立了形态要素与情感反应的映射模型，通过映射模型系统地分析了影 响感性意象的产品形态要素[11]。Shieh等以跑鞋为研究对象，采用偏最小二乘法与神经网络技术结合的方式，深入研究消费者的情感反应与鞋模形状之间的映射关联，指导跑 鞋外部形态的设计[12]。Han等首次深入全面地调查了引发消费者感性意象的产品形态要素。他们将产品形态要素解析为各个独立的人机界面元件，获取除形状以外，包括色彩、尺寸及材质纹理等多类别形态要素，丰富了认知信息，并通过多元线性回归技术建立了形态要素与消费者感性满意度之间的映射模型，从产品形状，色彩以及材质等多类别形态要素融合研究的视角，探讨了音频产品的形态要素与感性意象之间的定量函数关系[13]。Zhou基于感性工学的理论及技术，以手机模型为研究对象，在解构的形态分析层面上，研究设计元素和主观感觉之间的关联形式，总结了手机造型设计要素和主观评价值之间的对应关系[14]。谭浩提取了汽车造型的几何特征，在特征关联映射实验的基础上分析了汽车造型语义的特征，构建出融合了几何空间、语义空间、映射关系的汽车造型特征定量化模型，解决了汽车造型特征难以定量化表达的问题[15]。苏珂等应用基因表达式编程算法研究了感性意象与材质的关系，建立起基于基因表达式编程的产品材质意象决策支持模型。经测试表明，模型能够更好地解决产品材质意象的决策问题[16]。Chen 等对色彩进行了感性研究，基于神经网络技术建立起两者之间的定量化映射模型，研究了彩色图像特征与人类感性的映射关联[17]。

4　映射模型构建的数据挖掘技术研究

为了更好地解决产品感性意象决策问题，使感性需求与形态要素之间的映射模型具有更好的预测效果和更强的稳定性，学者、专家们不断改进用于建模的数据挖掘技术：石夫乾提出了粗糙集与关联规则的新型算法，通过映射模型提取感性知识，并以手机为例验证了提出的算法优于感性工学中其他非线性数据挖掘方法[18]。Wang 提出了灰色系统理论与支持向量回归相结合的数据挖掘技术，探讨了客户需求与产品形式的双向关系，并以数控机床为例，验证了方法可行[19]。

5　感性意象设计规则研究

罗仕鉴等针对目前汽车行业缺乏轮毂和汽车类型匹配规则的研究，建立起汽车类型与其轮毂的设计规则，帮助设计公司提出恰当的设计方案，满足市场需求[20]。林丽在产品的多维度造型特征认知基础上，以手机为例，提出了基于多维度造型特征的感性意象设计规则推论的方法，同时炼出同类产品基于特定感性意象的感性设计规则[21]。

6　产品感性意象设计方法及设计系统研究

从感性意象定位到感性设计规则的推论，其最终目的是为了更能好地设计出用户满意的感性产品。因此，产品感性意象的设计方法及其设计系统的完善是产品感性意象研究中不可或缺的一个重要部分。在此部分的研究中，胡伟峰等提出了基于造型特征线的汽车造型意象设计方法。以汽车的主特征线为研究对象，利用多元线性统计方法建立映射模型，由模型求得最符合消费者感性需求的造型感性意象值，以提高汽车造型设计方案的成功率[22]。傅业焘等将生物界基因遗传与变异理论引入产品族外形设计及研究中，提出了一种面向风格意象的产品族外形基因设计的方法，并构建了计算机辅助设计系统，实现了产品族外形基因与风格意象之间的双向推理[23]。Tang等以手机为研究案例，采用广义超椭圆拟合技术描述产品轮廓形式，应用人工神经网络模型描述消费者对于产品的感性意象，开发了产品外观设计的计算机技术，将感性设计推向更系统、更智能的方向[24]。苏建宁通过感性工学类目层次法得到产品设计要素，基于数量化的理论建立了感性意象与产品造型特征之间的对应关系，确立为优化产品造型是的评判依据。然后应用蚁群算法对造型特征元素进行组合优化，实现了以少量的产品属性形态构建多样的产品造型方案，从而快速设计出满足消费者感性意象需求的产品[25]。

7　结论

如今，感性工学技术已被成功地应用于各种设计领域，如跑鞋、数码相机、手机、高脚杯、饮料瓶、翘板开关、轿车、MP3、贸易展台等。如今，研究成果成功地将人们的感性需求转化成新产品的形态要素，将原来割裂的设计师的编码过程及消费者的解码过程融合起来[20]，并帮助设计师客观、高效地产生更多设计方案，而非沿袭传统，一味只能依赖于设计师的直觉和经验[11]。

在现有研究当中，已经针对产品的形态、色彩或者材质进行了感性意象的探索，在对产品的某一类别形态要素认知的基础上，有针对性地对感性意象进行了深入的探讨，在一定程度上使得长期以来处于主观化的产品感性意象设计逐渐趋向科学化、理性化和可控化。

根据现代认知心理学理论，认知要素之间相互联系及相互作用的统一整体构成了人类的认识活动。由格式塔理论可知，人在认知视觉形象过程中首先认知的是其统一的整体，而后再认知其部分。因此，依据格式塔理论及认知心理学的研究成果，各个独立的形态要素之间具有整体特性，这种“整体”形态要素是一种重要的认知信息，对人感性意象的影响更明显和突出。因此，在进行产品感性意象研究时，形状、色彩、材质等多形态要素整合作用下表达的意象更好地符合消费者真实的感性需求。

为此，在 21 世纪这个注重产品柔性价值的感性时代，如何将产品形态、色彩及材质等形态要素整合设计下的关系完整地表达出来，如何在多形态要素融合状态下，通过对它们的演化设计表达特定感性意象，使之与消费者的感性需求最佳匹配，从而提供给消费者情感上满意的产品是一个亟待解决的课题。

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(责任编辑：江龙)

Research Status and Trend of Product Image Design Based on Kansei Engineering

CHENG Bo， LIN Li， YANG Mingqing

(College of Mechanical Engineering， Guizhou University， Guiyang 550025， China)

Emotion is an important factor to meet the demands of human spirit， it is regarded as a new target of product design， and it has received the attention of the design community. Based on the investigation of related literature， the measurement technology of product perceptual demand， the analysis and identification method of product form， the mapping relationship between perceptual image and form， the data mining technology of model construction， the inference of the rules of perceptual image design， the design method of perceptual image were discussed and analyzed from the perspective of Kansei engineering. The future development trend of product image design was put forward based on the best matching between emotional design and the consumer demand.

product design；Kansei engineering；image

1000-5269(2016)02-0067-04

10.15958/j.cnki.gdxbzrb.2016.02.15

2015-12-29

国家自然科学基金项目(51465007)及贵州大学人才引进项目(合同号：贵大人基合字(2013)49号)

程博(1989-)，女，硕士研究生，研究方向：工业设计与理论，Email：328464762@qq.com.

林丽，Email：linlisongbai@163.com.

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