整体厨柜材质情感设计的可拓模型及评价研究

■徐冰杰，赵小矛 Xu Bingjie & Zhao Xiaomao

(北京林业大学材料科学与技术学院，北京 100083）

1 引言

随着消费观念的改变，用户对家具的需求已从单纯的物质需求转为了寻求心理上的满足感，提升用户对家具的情感体验，已成为家具设计的重要研究方向[1-3]。当前国内外厨柜企业从材料、尺寸和风格等都可以根据顾客需求来完成，但受到现代工艺技术与用户审美趋势影响，厨柜产品逐渐趋于整体化、扁平化，同质化现象十分严重[4]。过往利用造型设计来表达不同情感意象的设计方法已经受到限制，材质设计在整体厨柜情感差异化表达上发挥着越来越重要的作用。

整体厨柜材质的情感设计要求设计师在关注材质物理力学特性的基础上加入情感体验，使材质符合产品定位及目标的情感意象（如“奢华的”“典雅的”“简约的”等）。该过程通常由设计师凭借自身设计经验或获取大量的材质知识来完成，但材质种类繁多、来源复杂且不断有新型材料出现，在短时间内难以掌握[5]。因此，在材质情感设计上往往存在主观性、局限性或创新性不足等问题。

可拓学的基元理论能对事物进行形式化的描述，在产品创新设计[6-7]、产品方案生成[8-9]等方面有较大优势。同时可拓优度评价法作为定量的评价方法，已广泛应用于设计[10-11]、管理[12-14]、工程[15-17]等领域，为可拓推理应用于整体厨柜材质情感设计研究提供了一定的参考。本研究利用可拓学基元理论、可拓推理方法等，构建面向特定情感意象的整体厨柜材质的可拓模型，从多通道感官着手将整体厨柜的情感意象和材质要素进行关联，进而达到帮助设计师更科学、高效地选择符合特定情感意象的多种材质方案的目的。同时通过建立材质情感设计评价指标体系，并运用关联函数对材质设计方案进行量化分析，为选取最优方案提供依据和参考。

■图1 整体厨柜材质设计方案评价流程

2 整体厨柜材质情感意象的可拓推理

2.1 整体厨柜的虚实共轭分析

可拓学将事物划分为实部和虚部。对于整体厨柜而言，产品的材质、形态等设计要素和柜门、柜体、台面等部件结构要素属于实部，记作；而所属的品牌、产生的情感体验等都是整体厨柜的虚部，记作。

根据可拓学共轭分析原理[18]，在整体厨柜共轭部中，厨柜实部（材质特征）和其虚部（情感意象）是相关的，可记作不同的材质存在的纹理高低、大小、粗糙细腻程度以及色彩的饱和度、亮度等差异，能给人带来不同的情感体验。

2.2 材质和情感意象相关分析

情感意象是根据各种信息综合性评价而来的，探究材质与情感意象的关系时，通过相关分析原理引入中间评价量，可有效避免二者直接映射时跨度过大而造成结果的不准确。人们通过视觉、触觉及嗅觉等感官通道来接触材质，在心理上会形成特定的感觉，这种感觉与人们自身的经验记忆、所处的文化环境等因素相互作用后，会与材质产生情感共鸣。

3 整体厨柜材质可拓情感模型构建及可拓变换

3.1 基元模型的构建

3.1.1 材质要素可拓模型的构建

材质即材料的质感，它和材料的种类、色彩等物理特性及其工艺密切相关。参考CMF设计理论将整体厨柜材质分解为色彩、材料和表面工艺三大基本要素[19]，则可建立起材质要素的可拓学模型如下：

3.1.2 感官评价特征可拓模型的构建

感官评价特征是人通过各个感官对材料表面进行感知时产生的生理感受。人感知材料表面的物理特性（如材料的温度、粗糙度等）与触觉、视觉、嗅觉、听觉等感官密不可分。因此建立感官评价特征的可拓学模型为：

3.1.3 情感意象可拓模型的构建

情感意象是设计师及用户对产品感知的语义描述，设计师在设计时会使用特定情感意象对产品进行定位，如“奢华的、典雅的、简约的”等；而用户在购买时，也会接触一定的词汇，如“商务的、舒服的、酷炫的”等用来描述他们对产品的感知。情感意象的物元集可表示为：

3.2 情感意象、材质要素基元的发散与变换

依据“一事物多特征”“一特征多量值”的发散分析原理将上述模型进行发散，可以生成大量可行的材质方案。

■图2 整体厨柜材质设计方案评价流程

3.2.1 材质要素发散分析

对材质要素的发散实际上就是对色彩、材料及表面处理工艺的发散。色

彩要素的发散基于HSB色彩模式，将色彩按照色相、纯度、明度三个属性来划分，量值范围分别为。通过市场调研发现整体厨柜不同结构部件使用的材料存在一定差异：柜体、柜门材料主要包含实木、人造板等木质材料，其中柜门材料还有彩晶板、钛晶板等新型材料；台面材料则包含陶瓷、岩板、石材等材料。根据市面上厨柜材料所使用的表面处理工艺的频率可知，金属材料最具有代表性的表面处理工艺为阳极氧化、静电喷涂和拉丝；同理可得石材、木材、玻璃等材料常用的表面处理工艺为烤漆、喷漆、饰面、贴面、倒棱平边、抛光等。因此可将材质可拓模型发散为：

其中，色彩、材料和表面工艺的量值域分别为：

3.2.2 感官评价特征的发散分析

材质的情感意象是人们通过多重感官通道感知材质后在心理形成的相应的情感体验，其中厨柜材质的感知通道主要为触觉和视觉。

（1）触觉特征：触觉是人感知材料的主要方法之一，人们通常用手触摸来感知材料，触觉带来的感受常常与表面相关[20]，如冷暖感、软硬感、凹凸感等。

（2）视觉特征：人眼是捕捉外界的最大信息来源，能识别出材料的种类、色彩及其他特征，如光泽感、透明感。建立在视觉上的感受通常会通过大脑唤起对材料的记忆，因此视觉感知通常也会由触觉转移而来，以视触觉的形式存在，可分辨出材料的凹凸感、平滑度和干湿等特征[21]。

（3）其他感官特征：听觉、嗅觉及痛觉等感官通道均能在一定程度上对材质进行感知，但整体能力较弱，需要视觉和触觉才能进行较为准确的评价[22-23]。

因此根据“一个特征对应多个特征值”的发散分析原理，将感官评价特征的基元模型可拓展为：

3.2.3 情感意象的发散分析

整体厨柜的材质情感设计中，情感意象是关键要素，设计师需依据目标情感意象设计出相应的厨柜产品。通过感官评价特征对情感意象可拓模型中的量值进行发散，可以扩展出更多的材质方案，基元集表示如下：

感官评价特征的量值范围为：

“感官—材质”模型为：

其中tg表示轻重、软硬、冷暖、粗滑等感官评价特征，如：

3.3 情感意象、材质要素基元的变换

依据可拓变换的基本运算规则，将整体橱柜的情感意象或某一个感官评价特征、材质要素进行变换分解，可生成更多可行性方案，其中表示增算子，表示 交叉算子，如：

针对特定情感意象，其基元组合表示如下：

的组合产生新的基元B，特定方案生产：

4 整体厨柜材质情感意象可拓评价方法

整体厨柜材质设计方案具有不同的评价维度，基于可拓学的优度评价法的材质方案评价方法，可以根据项目需求得到符合该项目材质设计方案的最优解。其具体流程如图1所示。

4.1 构建厨柜材质-情感评价指标体系

运用可拓学评价材质方案的优劣时，需先明确评价指标，制定出符合生产、市场和社会等要求的标准，用可拓学模型表述。

参考程能林主编的《工业设计手册》一书中关于设计评价的相关理论，建立起基于情感意象的整体厨柜材质设计的评价指标体系。将“感性、生产可行性、创新性、环保性、市场性、安全性”这六个方面确定为评价方案的准则，则一级评价指标为：

涉及到的生产可行性、环保性、安全性及市场性可通过查阅相关技术标准或专家评审获得，感性和创新性需由专家评审得出。每一个指标又包括了不同的二级评价指标，将其整理如表1所示。

表1 整体厨柜材质设计方案评价指标

实际项目中各评价指标的重要性不同。为使评价更具科学性，利用权系数α来表征各指标的重要程度，各指标权系数取值范围为[0,1]且所有指标权系数之和为1。本研究中情感意象为必不可少的评价因素，其权系数为0.5；其他评价指标的权系数可根据项目具体需求确定。权系数记为：

4.2 构建基于可拓学的评价等级模型

为更好地对比各材质方案的优良，将各评价指标划分为多个等级，并用经典域来描述各等级取值区间的。当评价等级为第j级时，指标Ci的取值范围，经典物元模型为：

节域代表评价指标的所有等级取值之和的范围，可表示为：

4.3 建立材质-情感评价关联函数

运用关联函数可以定量且客观地描述被评价对象关于某指标的匹配程度[18]。以Ki(x)表征被评价的材质方案与某指标中某一等级间的关联度值，体现被评价方案符合该等级的程度，公式如下：

4.4 计算规范关联度与优度值

若各评价指标的特征值范围不同，需将关联度进行统一。记对象关于各评价指标第j等级的关联函数值为，则规范关联度为：

在实际项目中，将所有待评价方案关于最优等级的综合优度值进行比较，数值越大，方案越优。同理也可求得某一个待评价方案与各个等级区间的关联度值，等级评价的决策原则如下，即当满足公式（24）时，说明待评价对象被评估为第d等级。

4.5 实例分析与验证

运用可拓综合评价模型，对整体厨柜产品的材质情感设计方案效果进行实证研究。以“简约的”这一情感意象为例，选取市场上现有的产品进行评价分析。为避免形态、尺寸等因素对实验的影响，选取无多余装饰效果、正面视角的I型厨柜的柜门为研究对象，对样本图片处理及材质解构后得到4款产品的信息（图2）。

4.5.1 权系数、经典域和节域的确定

基于整体厨柜材质情感设计中，“感性”为必不可少的的指标，权系数为0.5，其余5个评价指标经专家评议均设置为0.1，即有:

结合上文提到的整体厨柜材质的特点和设计要求，使用“十分符合”“比较符合”“一般符合”“基本符合”这4个等级来衡量待评价设计方案在各个指标中的表现，将其表示为节域和等级为“十分符合”经典域表示为：

聘请10名具有5年及以上家具设计经验的专家依据上述项指标对4个产品进行打分，分数越高表示方案越优，将平均值作为最终评价得分，整体厨柜材质评价量域范围及专家打分情况如表2所示。

表2 整体厨柜材质设计评价指标体系及相关取值

4.5.2 计算规范关联度和优度值

应用式（20）～式（23）可得到4个材质设计方案关于评价等级“十分符合”的关联度值和优度值，如表3所示。

表3 整体厨柜材质设计可拓评价结果

由可拓评价结果可知方案一得分为0.28，关联度值最高，说明方案一更符合预期的设计目标，材质方案设计最优；整体排序结果为方案一＞方案三＞方案二＞方案四。

此外，也可通过相同的方法计算出某一个方案与各个等级区间的关联度值，以方案四为例，得到结果如表4所示。根据公式（24）的最大关联度原则，该方案评价等级为“比较符合”，说明方案可行但仍有优化空间。

表4 方案四的各个等级区间的优度值

4.5.3 评价结果验证

为验证此方法的正确性和有效性，分别采用加权综合评定法和TOPSIS综合评价法进行评价计算，得到结果如表5所示。

表5 材质方案排序结果验证

通过比较，采用两种传统的综合评价决策模型与运用可拓评价法得到的结果排序均一致，证明运用该评价模型能较为真实、可靠地反应出材质设计方案的优良性，可以应用于实际。同时基于可拓学的整体厨柜材质方案评价方法除具备一般综合评价法的特点外，其评价结果不但可反映方案整体优劣，也可判断出方案归属的评价等级、得出各方案偏离最优方案的程度，进而为设计者改良设计提供参考。

5 结语

综上，本研究基于可拓学基元理论，实现了整体厨柜特定情感意象与材质要素间的可拓推理及评价模型的构建：

（1）建立了整体厨柜材质要素、情感意象的可拓基元模型，并通过感官评价特征实现了厨柜情感意象与色彩、材料、工艺三大材质元素的关联和推理，进而帮助了设计师更科学、高效地选择厨柜材质方案，为厨柜材质提供了有据可依的思维模式和创新方法。

（2）构建了整体厨柜材质情感设计方案的评价指标体系及关联函数，形成了材质设计方案的综合评价方法，与传统综合评价方法或企业进行方案筛选的过程相比，该方法可以较简单地、科学地从备选的材质方案中选择综合性能最优的方案。最后通过整体厨柜柜门材质的评价案例证明了该方法的有效性和实用性，可为厨柜企业材质设计阶段的方案选择提供依据。