基于非遗和可拓语义的服务产品设计

段金娟，张 峰，周 鑫

基于非遗和可拓语义的服务产品设计

段金娟1，张 峰1，周 鑫2

(1. 天津工业大学机械工程学院，天津 300387；2. 同济大学设计创意学院，上海 200082)

针对运用非物质文化遗产(简称“非遗”)进行产品创新设计过程中，对非遗源文化隐性知识表征与转换方法有效性不足的问题，提出一种基于非遗与可拓语义的产品创意设计方法。通过分析源文化，提取其中代表性的文化元素和文化特征，建立其可拓语义表征模型，从而得到文化特征与非遗的量化关系；计算文化特征的可拓设计空间，并运用图解思维将其转化为图解语义，通过可拓变换得到特定非遗元素的核心图解语义集，并构建其可拓图形元素库，为设计实践提供基础素材。以电动车充电服务设施的造型设计为例，验证该方法的可行性与合理性，结果显示运用可拓语义分析可以有效地提高非遗元素的提取和利用，为非遗创意产品造型设计提供设计方法支持。

非物质文化遗产；隐性知识；可拓语义分析；服务产品设计

在新时代背景下，文化事业与文化产业发展是我国文化战略大力推进的重点方向[1]，非物质文化元素(简称“非遗”)作为我国优秀传统文化的重要组成部分，其产业化保护和基于非遗元素的文化创意产品设计受到学者广泛的关注。将非遗文化元素与现代产品相结合，可以丰富现代产品设计的文化及艺术内涵，同时也是保护与传承非遗的有效途径[2]。

产品创意设计过程中，对文化内涵的分析和表征包括显性知识和隐性知识[3]。当前的研究多集中在研究和开发文化内涵中的显性知识，如从设计符号学[4]、感性工学[5]、符号演化[6]等角度展开研究，为设计过程中显性知识的提取、表征和应用提供了有效的方法手段。学者们同时从隐性知识的挖掘与表征展开研究，如金颖磊等[7]提出基于可拓语义分析的设计方法，有效地解决了文化创意产品设计过程中对文化内涵隐性知识表征不明确的问题；陈香和吴剑斌[8]运用可拓语义分析的方法通过提取表征文化内涵的词汇构建可拓表征模型，并结合地域文化对有轨电车造型进行设计，验证了该方法的可行性。这些研究为挖掘传统文化的隐性文化内涵并进行再设计提供了方法参考。目前在设计过程中，对非遗文化元素的转化方法依旧不够充分和明确，较为理性的研究视角尚欠缺。基于上述研究，针对产品造型设计过程中对非遗源文化中的隐性知识表征不明确的问题，本文提出一种基于非遗与可拓分析的产品设计方法。通过运用可拓语义分析对非遗源文化中的隐性知识进行深层次挖掘，结合图解思维[9]的方式将其显性化及可视化，运用可拓变换方法[10]对其进行可拓图形变换，并以基于非遗文化元素的服务产品设计为例，深入分析并应用该方法。

1 可拓语义分析与知识表征

可拓语义分析是基于可拓学基元理论[11]与可拓创新方法[12]，结合图解思维[13]的一种创意设计方法。在非遗创意产品设计中，该方法利用文化基元对非遗的隐性文化内涵进行分析、提取、变换、收敛等，获得适用于产品造型设计的非遗文化元素。通过可拓语义分析与知识表征，全面和深度挖掘文化的隐性知识，得到其代表性的文化特征，并通过可拓转换和图解分析，获取全面和适宜的图解语义集，为设计实践提供方法和资源路径。因此，可拓语义分析与知识表征是本文研究的基础和关键。

根据基元理论，基元以为研究对象，为特征，为量值，即可拓区间。在非遗文化创意产品设计中，可设为可拓创意基元，为非遗源文化，为非遗源文化的文化特征，为文化基元的可拓量值或区间。将非遗文化内涵、文化特征及与地域文化之间的关系以三元组的方式进行量化描述，其基元表达式为

在运用文化基元对非遗源文化进行图解分析的过程中，主要是针对可拓区间进行分析研究，即

其中，非遗源文化一般具有个文化特征，每个文化特征C对应一个可拓区间V。可拓区间由设计文化特征量值V及社会价值V组成，即=(V,V)。V为研究对象的特征与非遗间的关联度，(0,1], V1+V2+···+ V=1(≥1)，V越大，表示该研究对象与非遗源文化间的关联度越高。V表示被研究对象的特征在设计过程中所产生的社会价值，其取值范围为1~7，取值越大表示该特征在设计中可能产生的社会价值越高。的表达式为

2 基于可拓语义分析的非遗创意产品设计流程

基于可拓语义分析的非遗创意产品设计流程如图1所示。

2.1 非遗文化元素提取与表征内涵

在产品设计前端，设计者需要对产品本身及相应的非遗进行深入调研，从而确定适合该产品研发的非遗源文化。非遗源文化的研究主要包括：非遗文化的渊源、文化特征、文化内涵、文化性质、文化价值等5个方面。

运用可拓基元理论对非遗源文化进行分析和提炼，得到非遗文化元素，并将其分类为显性文化元素和隐性文化元素；其中显性文化元素主要指造型、纹饰、色彩、材质等，隐性文化元素主要包括美学内涵、象征意义、民间典故、历史文化等[14]。

图1 基于可拓语义分析的非遗创意产品设计流程图

2.2 建立基础非遗创意元素集

基础非遗创意元素集由非遗显性文化元素和隐性文化元素共同组成。在建立基础非遗创意元素集时，需对显性文化元素和隐性文化元素分类处理，对非遗显性文化元素运用形状文法结合产品DNA的方法[15]进行图形变换及生长，得到非遗显性文化创意元素；运用可拓语义分析法对非遗隐性文化元素进行图解处理，得到非遗隐性文化创意元素。

2.3 可拓图解语义集

对基础创意元素集进行可拓变换，得到非遗文化元素可拓集，其由可拓图解语义集和可拓图形生长集组成，本文重点研究基于可拓图解语义集的产品创意设计方法。通过建立基础非遗创意元素集，提炼非遗隐性文化创意元素，构建可拓变换模型，对非遗隐性文化创意元素进行扩展和变换，获取非遗图解语义，得到可拓图解语义集。

可拓变换分为主动变换和传导变换，其中主动变换包括置换、增删、分解、复制等[16]。

3 设计实践

3.1 非遗文化元素的可拓语义分析与知识表征

3.1.1 确定非遗源文化

天津建城600多年来，形成了独具特色的“津派文化”[17]，丰富多彩的天津非遗是“津派文化”的重要组成部分。其中，杨柳青年画作为国家级非遗，凭借其题材之丰富、构图之生动、颜色之艳丽、技艺之精湛、历史之悠久而盛名尤著[18]，是天津非遗的重要代表，对其进行文化元素分析和设计开发，具有良好的民众基础和产业前景。选取杨柳青年画为非遗源文化，以电动自行车充电桩的造型设计为例进行上述设计方法的分析与实践。

3.1.2 分析非遗源文化

杨柳青年画题材主要有：驱邪类、道德伦理类、祈福类，其中接受度最高、流传度最广的是祈福类年画[19]。通过调研发现“连年有余”是祈福类年画中代表性较强、认知程度较高的作品，画中娃娃怀抱鲤鱼，身旁伴有莲花荷叶，象征富裕吉祥之意(图2)。在杨柳青镇中心矗立着《连年有余》的铜像作为其文化代表，杨柳青火车站立有《连年有余》的石像作为标识。除此以外，此年画还被制作成剪纸，广泛流传于民间，可见其在杨柳青年画中的代表性。故选定年画《连年有余》作为杨柳青年画的典型代表，并对其进行文化元素的提取与设计应用。

图2 年画《连年有余》

3.1.3 提炼非遗文化元素

《连年有余》描绘了娃娃怀抱鲤鱼，手拿莲花，取其谐音，寓意生活富足，是人们对于美满生活状态的一种向往追求之情。我国传统的审美观崇尚圆满完美，讲究和谐统一，求美、求全的观念[20]。故此，从象征意义的角度提取“圆满”、“富足”为文化特征代表；该年画笔法流畅，线条饱满，多以蜿蜒的曲线描绘出年画的生动、活泼。因此，从美学内涵的角度提取“流畅”、“生动”、“活泼”为文化特征代表。

综上所述，提炼“圆满”、“富足”、“流畅”、“生动”、“活泼”为杨柳青年画的隐性文化特征。并得到式(4)

3.1.4 文化特征评估

运用语义差分法[21]设计调查问卷，选取对杨柳青年画有较深了解、且有一定的产品设计经验的被试16人(男、女各8人)进行问卷调查。让被试对上述文化特征与杨柳青年画文化的语义符合程度进行评价，统计结果见表1。

表1 “连年有余”文化特征评分表

利用访谈法，选取5名拥有多年产品创意设计经验和天津文化体验的设计工作者评估各非遗文化特征C的社会价值，并对C的设计可行性和可能生产价值进行评估，分值区间为1~7分，分值越高代表评分者认为该文化特征的社会价值越高。统计各项对应分值的被选频次，见表2。

表2 “连年有余”文化特征社会价值评估

表3 文化特征的可拓设计区间

即

可知，“连年有余”非遗文化特征的可拓量值分值排序为：圆满、富足、生动、流畅、活泼，其中“圆满”的可拓区间最大。设计转换时应结合文化特征的量值排序，优先选取评分较高的文化特征进行元素提取、分解和设计应用。

3.2 基础非遗创意元素集

对每一个文化特征选取10张代表性关联图片，由V值的5名被调查者再次进行语义打分，统计被选频次较高的前3张图，对其进行图解处理，见表4。

表4 “连年有余”基础非遗创意元素集

3.3 非遗文化元素图解表征与图解语义转换

将表4中的图形进行可拓图解语义转换，生成新的非遗创意元素，整理为可拓图解语义集。

基于可拓变换方法对非遗基础创意元素集进行增删变换、分解变换。

(1) 增删变换

(2) 分解变换

其中，为文化特征所生成的图片的集合。

可拓变换的基元表达式为

运用上述可拓变换方法对5组文化特征图形分别进行图形变换，得到新的非遗创意元素。如文化特征“圆满”的基元表达为

对“圆满”图P11的主体进行分解变换，即

生成分解变换集{111、112、113}，同理得到P12的分解变换集{121、122、123}。对“圆满”图P13进行删变换，其表达式为通过删变换生成新元素131，与P11、P12的分解变换集组成“圆满”文化特征的的可拓分解变换集，见表5。

表5 “圆满”文化特征的可拓分解变换集

其余文化特征按照上述过程依次变换，得到完整可拓图解语义集，见表6。

表6 可拓图解语义集

3.4 设计实践

基于上述可拓图解语义集，参考表3中值的排序，选取设计价值较大、辨识度较高、语义内涵较为鲜明和积极的非遗创意元素，对电动自行车车充电桩造型进行设计实践。

方案1.选取可拓图解语义集中“圆满—123”、“流畅—321”、“生动—431”、“生动—422”、“活泼—512”、“活泼—521”6个元素，对其进行深度变换。

对“圆满—123”、“活泼—521”进行增变换，其表达式为

对“圆满—123”进行删变换，即

对“活泼—512”进行删变换，则

对“生动—422”进行删变换，则

对“流畅—321”进行删变换，其表达式为

对上述变换所得造型元素进行整理，见表7。

表7 元素变换表

运用变换后生成的新设计元素21、22、23、24、25，结合“生动—431”，对电动自行车智能充电桩的造型进行设计。得到设计方案1，如图3所示。

方案2.选取可拓图解语义集中“圆满—122”、“圆满—123”、“富足—211”、“富足—221”、“富足—222” 5个元素，并进行深度变换得到设计方案2，如图4所示，可拓变换过程略。

图3 电动车充电桩设计方案1

图4 电动车充电桩设计方案2

3.5 方案优选与完善

运用可拓优度评价法[22]对上述2个设计方案进行评估与优选。设选取形态优美度、技术可行度、经济实惠度为衡量指标1、2、3，确定其权系数分别为1=0.3，=0.4，=0.3。根据可拓优度评价法计算得出2个方案的优度分别为0.78和0.58。

因此，得出设计方案1为电动自行车充电桩设计的优选设计方案，对方案1进行设计方案完善和情景分析，得到该产品虚拟场景图，如图5所示。

图5 产品虚拟场景图

4 结束语

基于非遗进行服务产品的创意设计，既可以丰富产品的地域文化内涵，增强民众和使用者的文化体验，更可以藉由现代产品传播和传承地域非遗，使其在现代生活语境中获取更好的生存空间与形式。

当前，运用显性文化元素进行非遗创意产品设计的研究方法较多，隐形文化元素应用相对较少，对非遗文化元素的提取、表征及变换，多是依赖于人的经验与感性理解，使非遗文化元素在提取、表征、转化方面有效性不够。本文应用可拓语义分析与可拓变换相结合的研究方法，有效地将非遗隐性文化元素提取、表征，并转化为新的设计元素，通过理性推导分析减少设计过程中对设计主观经验的过度依赖。通过对电动车智能充电桩的造型设计为例，验证了该方法的可行性和有效性，为基于非遗的现代创意产品设计提供有效的方法参考，并可为计算机智能设计提供素材支持。但该方法主要研究可拓语义分析与非遗文化元素的结合，进一步的研究需基于设计符号分析和形状文法等，结合可拓图形生长集研究非遗文化元素的现代产品转化和活态开发在其他产品设计中的应用。

[1] 杜丽群, 陈阳. 新时代中国生态文明建设研究述评[J/OL]. 新疆师范大学学报: 哲学社会科学版, 2019(3): 1-11. [2019-01-23]. https://doi.org/10.14100/ j.cnki.65-1039/g4.20190121.004.

[2] 吕晓华, 段金娟, 乔延卿, 等. 天津非物质文化遗产的地域性文化衍生品创意设计研究[J]. 工业设计, 2018(6): 22-23.

[3] 刘征宏. 面向产品概念设计的隐性知识转化模型构建及重用研究[D]. 贵阳: 贵州大学, 2016.

[4] 肖华亮, 林丽, 闫龙华, 等. 基于设计符号学的苗族银饰解析与演化的旅游纪念品设计[J]. 包装工程, 2018, 39(14): 221-226.

[5] 单军军, 马丽莎, 吕健, 等. 基于多维可拓感性工学的木制民居创新设计[J]. 包装工程, 2018, 39(10): 263-269.

[6] 孙琳, 吕健, 谢庆生. 基于符号演化的木制民居装饰构件设计方法研究[J]. 包装工程, 2018, 39(6): 212-218.

[7] 金颖磊, 潘伟杰, 吕健, 等. 基于可拓语义分析的文化创意产品设计方法研究[J]. 工程设计学报, 2017, 24(1): 27-33.

[8] 陈香, 吴剑斌. 基于可拓语义分析的有轨电车造型设计研究[J]. 机械设计, 2018,35(3): 119-123.

[9] 罗仕鉴, 潘云鹤, 朱上上. 产品设计中基于图解思维的隐性知识表达[J]. 机械工程学报, 2007, 43(6): 93-98.

[10] 蔡文, 杨春燕. 可拓学的基础理论与方法体系[J]. 科学通报, 2013, 58(13): 1190-1199.

[11] 杨春燕, 蔡文, 涂序彦. 可拓学的研究、应用与发展[J]. 系统科学与数学, 2016, 36(9): 1507-1512.

[12] 杨春燕, 蔡文. 基于可拓学的创意生成与生产研究[J]. 广东工业大学学报, 2016, 33(1): 12-16.

[13] 吕健, 谢庆生, 黄海松, 等. 基于图解特征语义认知的产品设计过程知识模型[J]. 图学学报, 2015, 36(5): 703-711.

[14] 杨盼盼. 文物符号解读与文创产品设计方法研究[J]. 中国博物馆, 2017, 34(3): 45-49.

[15] 卢兆麟, 汤文成, 薛澄岐. 一种基于形状文法的产品设计DNA推理方法[J]. 东南大学学报: 自然科学版, 2010, 40(4): 704-711.

[16] 杨春燕, 蔡文. 可拓工程[M]. 北京: 科学出版社, 2007: 125-128.

[17] 段金娟, 李飞霞, 李鹏, 等. 基于津派文化的特色公共设施设计研究[J]. 包装工程, 2018, 39(22): 176-182.

[18] 庞博. 同宗不同道: 杨柳青年画与浮世绘技艺之比较[J]. 装饰, 2018(12): 124-125.

[19] 张旭, 杨正春. 杨柳青年画民俗艺术的衍变解析[J]. 包装工程, 2016, 37(18): 44-48.

[20] 唐劼. 浅谈杨柳青年画《连年有余》的艺术特色[J]. 美与时代(中旬刊)·美术学刊, 2014(7): 56-57.

[21] KATO Y, SAEKI T. A new association analysis method for semantic differential data and its application to tone color analysis [C]//2008 IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics. New York: IEEE Press, 2018: 125-130.

[22] 杨春燕, 蔡文. 可拓工程研究[J]. 中国工程科学, 2000, 2(12): 90-96.

Service Product Design Based on Intangible Cultural Heritage and Extension Semantics

DUANJin-juan1, ZHANG Feng1, ZHOU Xin2

(1.College of Mechanical Engineering, Tianjin Polytechnic University, Tianjin 300387, China; 2. Creative Design College, Tongji University, Shanghai 200082, China)

An innovative product design method based on intangible cultural heritage (ICH) and extensible semantics is proposed aiming at the problem of insufficient effectiveness of implicit knowledge representation and transfer approach to ICH during the process of product innovative design using ICH. Representative cultural elements and cultural characteristics are extracted by analyzing the source culture, to establish the extensible semantic representation model, so as to acquire the quantitative relations between cultural characteristics and ICH. The paper calculates the extensible design space of cultural characteristics, converts it into graphical semantics by utilizing the graphical thought, to acquire the core graphical semantic set with the featured ICH elements based on extensible conversion. In addition, the paper constructs the extensible graphic element library, to provide basic materials for designs. By taking the model design for intelligent charging service facilities for electric cars as an example, this paper verifies the feasibility and the rationality of the approach. According to research findings, the extensible semantic analysis can be utilized to improve the extraction and utilization efficiency of ICH elements, providing supports for model designs of ICH innovative products.

intangible cultural heritage; tacit knowledge; extension semantic analysis; service product design

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2019040783

A

2095-302X(2019)04-0783-07

2019-02-25；

定稿日期：2019-03-25

天津市艺术科学规划项目(E16030)；天津市高等学校创新团队培养计划(TD13-5012/5045)；国家留学基金委资助项目(201809345012)

段金娟(1979-)，女，河南焦作人，副教授，硕士。主要研究方向为文化创意产品设计方法。E-mail：jinjuanduan@163.com