研究分享 | 基于感性工学的衣柜造型设计

正文字数：6643字

「导语」Introduction

湖北工业大学信息与交互设计研究所专注信息与交互设计研究，传播前沿设计理念，分享优质交互设计资讯。

今天与大家即将分享的是《基于感性工学的衣柜造型设计》。

基于感性工学的衣柜造型设计

胡珊、符凯杰、蒋旭、贾琦、罗亦鸣

（1．湖北工业大学工业设计学院，武汉 430068; 2．江南大学设计学院，江苏无锡 214122; 3．湖北工业大学艺术设计学院，武汉 430068）

「摘要」Abstract

家具作为维持人类正常生活和开展社会活动不可或缺的工具，一直都受到大部分家庭的重视，提升衣柜造型的美学特征将提升用户的满意程度。基于上述背景，从感性工学角度出发，探寻用户感性需求与衣柜造型设计要素之间的关联性。通过对当下衣柜造型进行感性意向分析并确定代表性衣柜样本与感性词汇，采用语意差异法得出影响衣柜设计的主要感性意向词和设计样式，并构建衣柜各主要部位与感性意象词汇的相关性模型，最终确定将圆形的挂衣杆、长方形的柜门、长方形的穿衣镜、直拉型抽屉门、弧形线条的侧面部分和直线型整体衣柜作为设计参考依据。此外，在衣柜造型改良设计阶段结合美学原理进行色、形、声、质和味方面的斟酌。最后为验证用户对设计方案的满意程度，采用系统可用性量表( SUS) 对改良后的衣柜造型设计方案和普通衣柜造型进行意象问卷调查，结果表明: 通过改良的衣柜造型设计方案更适用于大部分用户的感性需求，同时也验证了将感性工学与美学理论应用到衣柜设计中的可能性，为衣柜造型设计研究和开发提供一种新思路。

「关键词」Keywords

工业设计; 感性工学; 家具设计; 造型设计; 主成分分析

「正文」Text

家具作为建立家庭生活空间的基础，近年来在大部分家庭的装修支出中占据重要比重。而衣柜作为家具中的重要组成部分，为家庭成员提供衣服收纳的功能，除需仔细斟酌衣柜的结构、造型和功能外，还应充分考虑消费者们的感性需求。用户在使用过程中，衣柜的色彩、造型和结构等要素会影响使用者的直观感受，因而在设计过程中需合理有效地考虑这些设计要素，从而实现设计的有效性及目的性。但由于消费者对于衣柜产品感性需求的复杂性，为避免产品与词汇出现不相关或弱相关等问题，造成结果出现片面性，研究基于感性工学( Kansei Engineering，KE) 理论，将消费者对产品主观意向的模糊感性词转变为可量化的设计要素，从而缩小设计师与消费者两者对产品理解的差距。

本研究首先得到衣柜的感性需求与感性测量值，运用 SPSS 25.0 软件对感性需求进行主成分和因子分析，得出影响造型设计的主要因子; 然后计算综合因子得分，明确参考样本的优先级次序; 采用造型图表法分解衣柜造型的主要组成部件，得出消费者对其主要部件最偏好的造型意象; 根据衣柜各部分设计要素与造型意象所呈现的映射关系进行造型设计。

1 建立研究流程

产品意象创新设计主要建立在原有产品造型的基础上，结合消费者对产品的需求和期待进行重新设计，以满足消费者对产品的期待为目的。产品造型创新设计流程见图1，根据文献进行改进。

图1 设计研究流程

2 感性语义空间建立与代表性样式筛选

2.1 感性词汇语义空间的建立

感性工学的语义空间建立在获取大量感性词汇的基础上，这些感性词汇一般都是形容词，如精致的、和谐的等。用户对某一产品的感性需求往往是多样化的，这时候引入适当的多个感性词汇，有助于设计师更好地理解用户思维。通过网络搜索、报刊书籍、文献阅读以及专家访谈等方式，共调查收集到 214 个感性词汇，收集方法为搜索衣柜相关词语如柜门，找到柜门前的形容词如简约的柜门，将所收集到的形容词进行归类，通过筛选并制成调查问卷，提供给用户进行感性词汇挑选，问卷共发放 300 份，收回有效问卷 247 份，得出被选频率最多的感性词汇 57 个，基于此建立语义库。最终咨询 3 位研究学者和 10 位设计从业人员，使用 KJ 法和专家讨论法根据其经验和专业知识筛选出频率最高的 8 个感性词汇并进行反义词确立，形成 8 组感性意象词组，如表1所示。

表1 筛选后衣柜感性意象词汇

2.2 代表性样式搜索与筛选

衣柜样式是影响感性词汇组评价和数据的重要因素。考虑到智能衣柜中存在价格差异、材质差异、购买人群差异等诸多因素影响，本研究采用覆盖面广、普适度高的常规家庭衣柜进行研究。

为让每位被试者更好地了解衣柜各方面的特征，通过搜索网络资源和走访各大家具店，选取 36 个典型样式，并通过卡片分类法和专家评估法，最终保留 9 个普适度最高的衣柜样式类型，对样本进行去色处理以避免色彩因素对设计造成误判。最终选取样式如图2所示。

图2 代表性衣柜样式

3 样式整体感性数据分析与造型要素数据分析

3.1 代表性样式感性数据分析

将上述 9 个衣柜样式与 8 个感性词汇相结合，并以调查问卷的形式进行感性评价。调查问卷采用语义差异法( SD 法) ，以李克特 7 级量表对其打分，分值分别为 3、2、1、0、－1、－2、－3。其中，3 分代表被试者认为该意向词汇极其符合该衣柜样式; 0 分代表被试者对该衣柜样式无感觉; －3 分代表被试者认为该意向词汇完全不符合该衣柜样式。调查问卷共发放 300 份，共收回有效问卷 210 份。将所有有效问卷进行编号，可得出以下感性意向矩阵图:

式中: Akij 表示第 k 个调查问卷的被试者对第 i 个衣柜样式的第 j 个感性意向的评价分值，1 ≤ k ≤ 210，1 ≤ i ≤ 9，1 ≤ j ≤ 8。

考虑到问卷数据可能存在一定的随机偏差，因此有必要对数据进行系统的筛选和判断。通过运用格拉布斯( Grubbs) 检验方法进行数据检验，剔除数据异样值。由于每一个有效问卷都具有独立性，每个被试者对于每个样式感性意象值都是唯一的( 1 ≤j ≤ 8) ，即 k 个被试者对应这 k 个意象值，其中的 j 个感性意象值也具有独立性，各样式的 j 个感性意象值呈正态分布，满足格拉布斯 ( Grubbs) 准则的使用前提。

根据格拉布斯( Grubbs) 准则，如要判断 Akij 中是否存在异样值，需要把 210 个感性意象测量值全部罗列出来，并从小到大排序，用 O1，O2，…，O210表示为排列后的意象测量值。通过文献可知，需要先确定数值中的最大值和最小值是否是异样值，步骤如下:

1) 选择显著性水平 β，则信度 P=1－β 。

2) 根据式( 2) 、( 3) 计算出感性意象矩阵 A 中的各个感性意象词组的均值和标准差。

式中: k 代表有效问卷数。

3) 计算残差与标准差的比值 G。假设最小值 O1被怀疑为异样值，可根据式( 4) 计算; 假设最大值 O210 被怀疑为异样值，可根据式( 5) 计算。

4) 根据格拉布斯检验临界值表查询有效问卷k 和 β 的临界值Gp( k) 。

5) 判断是否为异常值，若 G＞Gp( k) ，则该值为异样值，可被剔除。

6) 再将其余的 209 个感性意象测量值按以上步骤计算，判断是否为异样值。该测试运用Python代码进行测试，并重新将筛选和判断后的数值整理，导入SPSS 25．0中计算各均值，如表2所示。

表2 代表性样式的感性评价均值

3.2 对于衣柜样式的感性测量值分析

由于数据间可能存在的相关性会导致分析变得复杂，因此通过将感性意象词组的均值进行主成分分析和因子分析，了解其中的关联结构。

将表2中的感性评价均值导入 SPSS软件中进行碎石图分析，结果表明，8 组感性词汇适合做因子分析。将表 2 中的感性评价均值导入 SPSS软件中进行 KMO 和巴特利特球形检验值，得到 KMO为 0.703，P＜0.05，表明问卷具有结构效应，进而获取变量间相关的特征根、方差贡献度和累积方差贡献率。根据上述分析可知，公因子 1、2 和 3 的特征值均大于 1，说明影响指标较大，因此表明有 3 个主成分对衣柜造型设计具有重要影响。

表3 主成分提取

由表3可知，3个主成分的方差贡献度分别为56.394%，25.601% 和 12.658%。经过旋转载荷后可知，3个主成分方差贡献率均有改变，但总的累积方差贡献率没有改变，仍从大到小排列，3个主成分的方差贡献度分别为50.349%，28.047%和 16.257%。其总的累积方差贡献率为 94.653%，高于85%的标准指标，表明这 3 个主成分包含全部指标中具备的信息。深入计算各感性词汇对衣柜造型设计的重要程度，得出 3 个公因子对于感性意象词汇的成分矩阵，并将主成分 1、2 和 3 分别设置为 E1、E2 和E3，3 个主成分的各个感性词组对成分得分系数阵如表4所示。

表4 成分得分系数阵

在 SPSS软件中计算出 E1、E2 和E3 在各个样式中的因子得分，用 b1、b2 和b3 表示，并结合式( 6) 和表4中成分系数得分计算样本综合因子得分，用 B 表示，如表5所示。

表5 样本综合因子得分

B = ( 50.349% /94.653%) × b1 + ( 28.047% / 94.653%) × b2 + ( 16.257% /94.653%) × b3

( 6) 式中: b1 为样式第 1 公因子得分; b2 为样式第 2 公因子得分; b3 为样式第 3 公因子得分。

通过旋转矩后的成分矩阵可知，简约、时尚、易用、沉稳、方便和硬朗的感性词汇主成分系数较高，均大于 0.6 的默认提取标准，说明符合用户的感性需求; 表5则说明 5，8，4，2 的衣柜造型更能被消费者所接受，尤其是样式 5 的开放直线造型更能得到消费者的认可。而样式 7，9，3，1，6 的综合因子得分较低，表明其造型特征并非用户期望的款式。此外，旋转矩后的成分矩阵中的沉稳、硬朗、时尚、易用、简约和方便在样式 5，8，4，2 中都有不同的表现。将衣柜现状、视觉效果和功能结构等划分分析，可知用户对于衣柜更偏爱简洁大方的外形、直线结构的整体造型、方形穿衣镜、方便看寻和易操作的衣柜结构，简约、硬朗而且安全的挂衣杆等。

3.3 衣柜造型要素分解

衣柜的感性意象更多的是与用户的视觉感受、使用功能和操作体验有关。因此，衣柜造型设计要素分解以产品结构、功能、使用方式等为基础。通过对现有衣柜代表性样式的综合评价，得出影响衣柜造型的 6 个主要组成部分: 挂衣杆、衣柜门、穿衣镜、抽屉、侧面区域、整体线条。

3.4 感性意象词汇与造型要素相关性

为确保衣柜整体造型的合理性和准确性，将各主要部位和相应的感性意象词汇相结合，建立相关性模型。该部分采用造型图表对衣柜进行主要部分的造型分解，分析与之相近的造型意象，为后续产品概念可视化提供参考方向。通过将感性词汇和主要部分相结合进行问卷调查，得出较高重复率的感性意象词汇和设计要素，经过分析和整合，结果如表 6 所示。

表6 感性意象和设计要素相关性

表6以意象词汇为准则变量，各部位的造型设计要素为预测变量，根据两者间的相关性大小来反映各造型设计要素在意象词汇中的重要程度。因此挂衣杆、柜门和穿衣镜对整体衣柜的感性意象影响较大。圆形挂衣杆和长方形柜门在简约性和沉稳性上有明显优势，圆形挂衣杆的方便性最佳，在时尚性和方便性的感性意象对整体衣柜造型设计起到约束作用。根据上述主要部位的关键特征，将圆形的挂衣杆、长方形的柜门、长方形的穿衣镜、直拉型抽屉门、弧形线条的侧面部分和直线型整体衣柜作为设计参考依据。

4 基于美学原理的衣柜造型设计

4.1 代表性样式感性数据分析

美学原理涉及形式美的构成要素: 色、形、声、质、味，以下为详细针对衣柜进行美的设计。

4.1.1 色

色彩是由视觉器官接受的形式因素，从生理学看，色彩是由光的刺激在大脑视皮质区所引起的一种感觉，色彩能引起人各种各样的心理效应，衣柜多处于卧室内，所以外观色彩设计就显得尤为重要。在色彩分类中: 冷色调能抚平人的焦虑情绪，带来较为舒适的平静感受，中色调较为沉稳大气，体现对生命的坦然; 暖色调则能让空间充满活力，使人摆脱疲惫，得到舒坦的心情。为使用户在家居生活中更舒适，在本衣柜设计上，采用了中色调转向暖色调的中间配色。

4.1.2 形

形也是由视觉接受的形式因素，形主要分为点、线、面，点在形中的不同位置和排列使人产生不同的心理效应。水平排列的点能给人一种稳定感 ( 图 3 左) 。线主要分为直线、曲线和折线 3 类，直线有力量、稳定、生机和刚强感，直线造型的物体庄重; 曲线有柔和、运动感，曲线造型的物体圆润柔和，以上与表 6 所得结论相印证( 图 3 右) 。因此本衣柜在形体设计上采用直线和曲线相结合的形式，在卧室空间中给予人一种稳定且柔和的感受。

图3 衣柜形体效果图

4.1.3 声

声指声音，由听觉器官所接受的形式因素。声音本身不应该用于研究物体造型设计中，但考虑到本研究旨在设计一款更易于被用户接受和受欢迎的衣柜，在声音上也需要被考虑，该声音被主要用于用户反馈响应机制中。嘈杂和尖锐的音效会使人头昏脑涨，轻柔和单纯的音效使人悦耳动听，人们由此得出对于声音的好恶，这是声音的审美特性形成的生理基础。因此在声音上，选择金铃子的“叮咚”，该音效能引起人们愉快的感受。

4.1.4 质

质指材质，主要由触觉器官所接受的形式因素。材质分为两大类: 天然材质与人工材质。其中，人工材质为人造材料，人造材料的材质往往是加工工艺的直接表现与结果，与现有的工艺技术相联系。本衣柜设计选用原木为主的材质，原木具有美丽的纹理与光泽的材质，审美价值更高，而且通过打磨抛光在触觉上能给予人们一种柔软、温暖和坚固的感觉，这种感觉汇入视觉引起的心理快感，可以加深美感的程度(图4) 。

图4 衣柜材质效果图

4.1.5 味

味指气味，是由嗅觉器官接受的形式因素。本衣柜设计采用原木为主要材料，原木虽然在制成衣柜前需要经过大量的工艺处理，但是木质本身的香味还仍然留存。木头由大自然中的树生长而成，每种树木都有其特殊的味道，松木、冷杉有一股淡淡的清香，能让人联想大森林的清新; 花梨木能散发出一股持久清幽的木香; 崖柏有一股浓郁的柏香，给人一种醇厚的山林之气等。美的创造也包括香气的创造，一个有木香的衣柜能在卧室中给人以嗅觉上的艺术享受，进而形成味的审美特性。

4.2 设计思路

基于上述对衣柜整体和局部的理论分析，参考样式 4 的基础上，结合样式 5 和样式 2 的造型，最终以直线型的整体衣柜样式来设计。衣柜局部采用分明的衣物摆放结构、长方形的落地穿衣镜和圆柱形的挂衣杆，以保证衣柜整体展现出沉稳安全的造型特征。概念设计草图最终如图5所示。

图5 衣柜设计草图

4.3 美学衣柜设计方案与验证

将上述草图方案与 3 位衣柜专家和 7 位设计从业人员进行沟通，最终采用硬朗沉稳的整体衣柜特征，体现大气简约的视觉特征。在每个结构区域中均加入照明系统，以保证衣柜在灯光效果下给予用户温馨感和安全感。挂衣杆采用圆形造型，并加入灯环(图6) ，以增强取衣和挂衣的视觉体验。

图6 指示灯熄灯与亮灯效果图

由于衣柜一般会放置在卧室位置，所以穿衣镜采用电子屏和茶色玻璃相结合的样式(图7) ，以保证使用清晰明了，可在试衣的同时了解外部的天气情况以及其他信息，帮助用户更好地选择衣服。产品最终渲染三维效果图如图8所示。

图7 智能穿衣镜效果图

图8 三维造型设计方案效果图

为验证用户对设计方案的满意程度，采用系统可用性量表( SUS) 对新设计的衣柜造型设计方案和普通衣柜进行造型意象问卷调查。共发出调查问卷 120 份，收回有效问卷 104 份。计算SUS得分的第一步是确定每道题的转化分值，范围在 0～4。对于正面题( 奇数题) ，转化分值是量表原始分减去 1( Xi－1) ; 对于反面题( 偶数题) ，转化分值是 5 减去原始分( 5－Xi ) 。所有题项的转化分值相加后乘以 2.5 得到 SUS 量表的总分，所以 SUS 分值范围在 0～100，以 2.5 分为增量。结果表明，重新设计后的衣柜在 SUS 量表中的评分较高，达到 80分以上(图9) 。

图9 SUS 系统可用性量表

如表7所示，说明该衣柜造型设计方案适用于大部分用户的感性需求，该设计方案已与佛山市乐从某家具企业共同商讨落地计划。

表7 SUS 分数的曲线分级范围

「结语」Conclusion

衣柜作为家庭中必不可少的家具之一，以收纳作为基础功能不断向多功能、多用途进行延伸。社会的发展使得用户对衣柜的需求呈现多样化、高标准的发展趋势，在满足需求的同时还应注重满意度的提升。因此，笔者基于感性工学理论，筛选出具有代表性的衣柜样本与感性词汇，利用语义差异法对衣柜样本进行感性评价，在得到衣柜感性需求与感性测量值后，采用格拉布斯( Grubbs) 准则对测量值进行判断并剔除异样值。随后导入 SPSS 软件对感性评价数据进行主成分分析和因子系数量化分析，得出影响衣柜设计的主要感性意象词，之后采用造型图表法分解衣柜造型的主要部件并依据综合因子得分得出用户对其主要部件最偏好的造型意象以及衣柜样式的喜好程度，最后通过问卷调查构建衣柜 6 个主要特征部件与感性意象词汇的相关性模型，依据其呈现的映射关系以及美学原理对衣柜样式造型中色、形、声、质和味方面进行斟酌和优化设计。为了解用户对设计方案的满意程度，笔者采用 SUS 量表对改良后的设计方案和普通衣柜造型进行意象问卷调查，结果表明: 通过改良的衣柜造型设计方案更适用于大部分用户的感性需求，同时也验证了将感性工学与美学理论应用到衣柜设计中的可能性，为衣柜造型设计研究和优化提供理论支持。

版权说明：本论文为信息与交互设计研究所成果，引用请标明出处

编辑｜EDITOR｜张炳欣

审核｜REVIEWER｜陈阳阳