陈满儒，李 阁，王伟伟
(陕西科技大学设计与艺术学院，陕西 西安 710021)
摘要：为满足消费者对产品体验个性化、多样化的需求，对智能手表提出基于感性工学和形状文法的产品造型设计方法。首先运用感性工学的方法获取消费者的情感诉求，之后对数据进行定量和定性分析，得出感性语义与设计要素之间的关联性，再应用形状文法对要素进行演变推理，最后对方案进行筛选。基于感性工学和形状文法的设计流程和设计方法对新产品造型的设计，具有针对性强、设计方向明确等特点，有助于实现产品的个性化定制和多样化生产。
关键词：感性工学；形状文法；智能手表；造型设计研究
随着网络技术的发展和商业因素的影响，越来越多的新型IT产品进入千家万户，人们生活的格局也越来越多元化，消费者的个性需求也随之增多[1]。然而这类新型产品的设计研究还在起步阶段，消费者满意度并不高，如智能手表的造型设计还有一定的局限性。因此在满足基本功能要求的前提下，诸如智能手表等新产品的设计过程中要考虑到消费者的使用体验和他们对产品造型个性化、多样化的期许。本文试图通过运用感性工学研究人的个性化需求，并运用形状文法使智能手表等新产品在可快速实现个性化定制的同时实现多样化生产。
感性工学是一种以消费者需求为导向的新产品开发技术，其本质是采用数理分析的手段将社会科学研究中的感性问题定性或定量地表达，达到指导产品设计的目的[2]。感性工学的研究目前主要集中在美国、日本和中国台湾等国家和地区，其研究内容可以概括为以下两个方面:1)研究消费者感性意象需求和产品之间的特定联系;2)构建感性工学系统和人机系统[3-5]。本文的研究内容可大致归为第一方面，即通过运用感性工学的方法来获取消费者对智能手表的感性诉求，而在获取感性诉求之前，首先依据不同的需求层次将消费者进行了细分，使研究结果更具针对性。
形状文法(shape grammar,SG)最初由George Stiny和James Gips提出并应用于绘画与雕塑创作[6]，之后延伸到产品品牌识别与创新设计领域，是一种基于形状的文法关系与规则来进行运算的设计方法。目前在国内，形状文法的研究大致分为两个方向：1)对设计上已有风格的分析、描述及归纳；2)再现原来的产品风格或创造出新的产品风格[7]。形状文法能够使产品按照一定的规则生成新的形状并保持某种特征的延续性[8]，同时也可用来生成新的产品造型方案[9]。本文基于形状文法的设计方法，同时将消费者的感性诉求融入其中，给出了较完整的实施方案线路，并深入研究了其关键技术。最后，利用智能手表的造型设计过程对该方法进行了验证。
对目前市场上的三星、Apple、Moto360、LG、Pebble、索尼等主流品牌的智能手表进行样本采集，同时搜集尽可能多的传统腕表产品样本，并对其汇总后进行归纳分析。分析结果显示，智能手表在颜色搭配和材质选择上，金属材质的应用将是趋势；在造型设计上，大部分品牌设计没有明显的规范形成；手表的整体设计将趋于轻薄，具有传统手表外形的智能手表将是一大趋势。圆形表盘是传统腕表的一大特点，因此将主要工作放在圆形表盘的智能手表造型设计上。
对于智能手表和传统腕表产品样本，经过小组研究讨论，剔除特别相似的产品后选出30款手表, 用于后续设计时作参考，对后续设计进行指导。
应用感性工学和形状文法对智能手表造型进行设计以达到个性化定制、多样化生产的基本思路是运用感性工学对人们的需求进行筛选和收敛，建立用户感性和产品设计要素之间的关联性，之后运用形状文法进行延伸设计，得到大量相近相似的形态以供用户选择。操作流程如图1所示。
图1 产品造型设计操作流程
3.1 感性词汇搜集与归纳分析
通过各种途径搜集大量的感性词汇，同时研究小组采用口头访谈和问卷调查相结合的方法，进行了产品需求分析。结果显示，除操作性能外，产品的外观直接影响购买行为。
对用户产品需求进行感性归纳，之后请专业人员和设计师进行打分并排序，最后将获得的用户群需求词汇按照得分从高至低排序为：传统的、雅致的、独特的、时尚的、协调的、丰富的、淡雅的、低调的、柔和的、灵动的。筛选并构建反义词汇组，反义词组为：稳重的-轻浮的，优雅的-粗犷的，丰富的-单调的，灵动的-笨拙的。
3.2 智能手表造型要素的解构和要素与用户感性间的关联
为了明确设计对象的主要造型要素，首先对所得手表样本形态进行分析，从传统手表样本形态构成的角度入手，总结出外形要素主要包括：表圈、表镜、表壳、表耳、表冠、表带、表扣、表盘。将手表外观造型进行分解，提取其造型设计中最主要的几个造型特征，见表1。
根据市场调研及腕表行业业内资深人员的意见，单从造型的角度来考虑，消费者主要视觉关注点集中在腕表的正面视图上。腕表正面视图即包含表圈、表镜、表耳、表冠、表盘和表带，其中较能突出视觉效果的部件为表圈、表耳和表冠。
表1 样本造型设计要素分解
设计要素造型特征设计要素1设计要素2设计要素3表圈剖面轮廓线直线和折线组成一定角度弧线弯曲角度大,过渡平滑弧线弯曲角度小,呈流线型表耳(侧视图)弧线变化梯形近似性表带材质皮质金属制表冠轮廓线圆滑曲线起伏状折线指针轮廓圆润弧形折线表圈镶钻花纹光面
邀请1980年后出生的男性受访者26名，均有高中以上学历，职业包括医生、公务员、设计师、教师等，有稳定的收入和较高的审美水平，对产品样本进行问卷调查，每份问卷有5 种选项，分别对应相应的分值，要求受访者根据手表造型的主观感受对形容词进行打分，问卷如图2所示。
图2 调查问卷截图
研究小组根据调研结果求得每一产品样本对应每一词汇得分的平均分，然后依照每一词汇分数将产品样本的得分从高到低依次排序，将得分较高的产品样本所对应的造型特征按所对应的设计要素列表进行总结，见表2。
基于感性分析的结果，得出样本特征的比例尺度变化与感性词汇之间的关联性，用以指导下一步的形状演变。
3.3 形状演变
研究小组的调研结果显示，除表盘外用户的关注焦点在表耳、表圈以及表冠，其中表耳在视觉效果上影响用户对手表的感知评价权重最高。接下来以表耳的设计为例。
基于一般形状文法的应用法则：1)置换；2)增删；3)缩放；4)镜像；5)复制；6)旋转；7)错切；8)坐标微调。同时参照手表样本感性分析的结果：1)表耳具有弧线变化；2)表耳在Y方向上，占比较少；3)X方向上，表圈与表耳长度之比约为1，表盘与表耳长度之比约为11。将推演的尺寸约束为1mm≤L(伸长)≤4mm，1mm≤H(高)≤3mm，对样本特征提取的形态元素(图3中S0)进行演变,推演过程示例如图4所示。
表2 样本风格特征分析
图3 初始形状获取
图4 推演过程示意
图4中X1,X2和X3分别表示X方向上的表盘、表耳和表圈长度；Y表示Y方向上表耳长度；那么，X2≈X3，X1∶X2≈11。以S0为初始形态，经r1 缩放操作→r2错切操作→r3 坐标微调操作→r4错切操作得到S1，以此类推可得到更多表耳造型。
3.4 感性评价
运用形状文法后，产生较多的方案。组织20名目标用户从中筛选出2个表耳形态组成整表方案，然后以感性词汇对稳重的-轻浮的、优雅的-粗犷的、丰富的-单调的、灵动的-笨拙的进行语义差分法实验，用7级量表对用户心理意象进行测试，测试结果见表3。
表3 测试结果统计表
测试结果方案一Mean(SD)方案二Mean(SD)灵动的-笨拙的2.652.57稳重的-轻浮的2.452.60优雅的-粗犷的2.682.15丰富的-单调的2.272.30综合平均2.512.41
结果显示，方案一与方案二都有较强的灵动感和稳重感，而方案一的优雅感也很强，综合来看，方案一优于方案二。对方案一进行细化迭代后得到的最终设计结果如图5所示。
图5 设计结果示意
可穿戴设备通过硬件体验设计将交互方式变得更自然[10]，智能手表作为可穿戴设备的英雄产品，从发展初期试探性地进入市场，到如今越来越细化的市场，发展要求也越来越具体。本文利用感性工学和形状文法进行智能手表造型设计，在顺应市场大趋势的同时可以满足用户个性化、多样化的需求。产品推演方案显示，该方法在设计中是可行的。下一步将通过更广泛的用户参与，根据不同用户群的反馈建立用户心理需求模型，并根据需求模型研究怎样更合理地获取设计因子并运用到设计中去。
参考文献：
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CHEN Manru, LI Ge, WANG Weiwei
(College of Design and Art, Shaanxi University of Science and Technology, Shaanxi Xi'an, 710021, China)
Abstract：In order to meet consumers' expectations of personality and diversity to the product experience, it introduces the design methods and models based on kansei engineering and shape grammars according to the characteristics of wearable of smart watches. Based on kansei engineering experiment for customers' perceptual demand and qualitative analysis upon the result data, it analyzes the relevance of emotional semantics and design elements,applies shape grammars to the shape deduction of the shape elements. Design process and methods which are based on kansei engineering and shape grammars have the targeted and aimed characteristic. It makes great contribution to the customization and diversified product of smart watches.
Key words：kansei engineering; shape grammar; smart watches; shape deduction; modeling design
DOI：10.3969/j.issn.2095-509X.2016.11.017
收稿日期：2016-07-25
作者简介：陈满儒(1957—)，男，陕西咸阳人，陕西科技大学教授，主要从事包装机械、缓冲包装动力学、产品设计及设计管理等方面的教学与研究。
中图分类号：TB
文献标志码：B
文章编号：X(2016)11-0082-04
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