段金娟，張 峰，周 鑫

基于非遺和可拓語義的服務產(chǎn)品設計

段金娟1，張 峰1，周 鑫2

(1. 天津工業(yè)大學機械工程學院，天津 300387；2. 同濟大學設計創(chuàng)意學院，上海 200082)

針對運用非物質(zhì)文化遺產(chǎn)(簡稱“非遺”)進行產(chǎn)品創(chuàng)新設計過程中，對非遺源文化隱性知識表征與轉(zhuǎn)換方法有效性不足的問題，提出一種基于非遺與可拓語義的產(chǎn)品創(chuàng)意設計方法。通過分析源文化，提取其中代表性的文化元素和文化特征，建立其可拓語義表征模型，從而得到文化特征與非遺的量化關(guān)系；計算文化特征的可拓設計空間，并運用圖解思維將其轉(zhuǎn)化為圖解語義，通過可拓變換得到特定非遺元素的核心圖解語義集，并構(gòu)建其可拓圖形元素庫，為設計實踐提供基礎素材。以電動車充電服務設施的造型設計為例，驗證該方法的可行性與合理性，結(jié)果顯示運用可拓語義分析可以有效地提高非遺元素的提取和利用，為非遺創(chuàng)意產(chǎn)品造型設計提供設計方法支持。

非物質(zhì)文化遺產(chǎn)；隱性知識；可拓語義分析；服務產(chǎn)品設計

在新時代背景下，文化事業(yè)與文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展是我國文化戰(zhàn)略大力推進的重點方向[1]，非物質(zhì)文化元素(簡稱“非遺”)作為我國優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的重要組成部分，其產(chǎn)業(yè)化保護和基于非遺元素的文化創(chuàng)意產(chǎn)品設計受到學者廣泛的關(guān)注。將非遺文化元素與現(xiàn)代產(chǎn)品相結(jié)合，可以豐富現(xiàn)代產(chǎn)品設計的文化及藝術(shù)內(nèi)涵，同時也是保護與傳承非遺的有效途徑[2]。

產(chǎn)品創(chuàng)意設計過程中，對文化內(nèi)涵的分析和表征包括顯性知識和隱性知識[3]。當前的研究多集中在研究和開發(fā)文化內(nèi)涵中的顯性知識，如從設計符號學[4]、感性工學[5]、符號演化[6]等角度展開研究，為設計過程中顯性知識的提取、表征和應用提供了有效的方法手段。學者們同時從隱性知識的挖掘與表征展開研究，如金穎磊等[7]提出基于可拓語義分析的設計方法，有效地解決了文化創(chuàng)意產(chǎn)品設計過程中對文化內(nèi)涵隱性知識表征不明確的問題；陳香和吳劍斌[8]運用可拓語義分析的方法通過提取表征文化內(nèi)涵的詞匯構(gòu)建可拓表征模型，并結(jié)合地域文化對有軌電車造型進行設計，驗證了該方法的可行性。這些研究為挖掘傳統(tǒng)文化的隱性文化內(nèi)涵并進行再設計提供了方法參考。目前在設計過程中，對非遺文化元素的轉(zhuǎn)化方法依舊不夠充分和明確，較為理性的研究視角尚欠缺?；谏鲜鲅芯浚槍Ξa(chǎn)品造型設計過程中對非遺源文化中的隱性知識表征不明確的問題，本文提出一種基于非遺與可拓分析的產(chǎn)品設計方法。通過運用可拓語義分析對非遺源文化中的隱性知識進行深層次挖掘，結(jié)合圖解思維[9]的方式將其顯性化及可視化，運用可拓變換方法[10]對其進行可拓圖形變換，并以基于非遺文化元素的服務產(chǎn)品設計為例，深入分析并應用該方法。

1 可拓語義分析與知識表征

可拓語義分析是基于可拓學基元理論[11]與可拓創(chuàng)新方法[12]，結(jié)合圖解思維[13]的一種創(chuàng)意設計方法。在非遺創(chuàng)意產(chǎn)品設計中，該方法利用文化基元對非遺的隱性文化內(nèi)涵進行分析、提取、變換、收斂等，獲得適用于產(chǎn)品造型設計的非遺文化元素。通過可拓語義分析與知識表征，全面和深度挖掘文化的隱性知識，得到其代表性的文化特征，并通過可拓轉(zhuǎn)換和圖解分析，獲取全面和適宜的圖解語義集，為設計實踐提供方法和資源路徑。因此，可拓語義分析與知識表征是本文研究的基礎和關(guān)鍵。

根據(jù)基元理論，基元以為研究對象，為特征，為量值，即可拓區(qū)間。在非遺文化創(chuàng)意產(chǎn)品設計中，可設為可拓創(chuàng)意基元，為非遺源文化，為非遺源文化的文化特征，為文化基元的可拓量值或區(qū)間。將非遺文化內(nèi)涵、文化特征及與地域文化之間的關(guān)系以三元組的方式進行量化描述，其基元表達式為

在運用文化基元對非遺源文化進行圖解分析的過程中，主要是針對可拓區(qū)間進行分析研究，即

其中，非遺源文化一般具有個文化特征，每個文化特征C對應一個可拓區(qū)間V?？赏貐^(qū)間由設計文化特征量值V及社會價值V組成，即=(V,V)。V為研究對象的特征與非遺間的關(guān)聯(lián)度，(0,1], V1+V2+···+ V=1(≥1)，V越大，表示該研究對象與非遺源文化間的關(guān)聯(lián)度越高。V表示被研究對象的特征在設計過程中所產(chǎn)生的社會價值，其取值范圍為1~7，取值越大表示該特征在設計中可能產(chǎn)生的社會價值越高。的表達式為

2 基于可拓語義分析的非遺創(chuàng)意產(chǎn)品設計流程

基于可拓語義分析的非遺創(chuàng)意產(chǎn)品設計流程如圖1所示。

2.1 非遺文化元素提取與表征內(nèi)涵

在產(chǎn)品設計前端，設計者需要對產(chǎn)品本身及相應的非遺進行深入調(diào)研，從而確定適合該產(chǎn)品研發(fā)的非遺源文化。非遺源文化的研究主要包括：非遺文化的淵源、文化特征、文化內(nèi)涵、文化性質(zhì)、文化價值等5個方面。

運用可拓基元理論對非遺源文化進行分析和提煉，得到非遺文化元素，并將其分類為顯性文化元素和隱性文化元素；其中顯性文化元素主要指造型、紋飾、色彩、材質(zhì)等，隱性文化元素主要包括美學內(nèi)涵、象征意義、民間典故、歷史文化等[14]。

圖1 基于可拓語義分析的非遺創(chuàng)意產(chǎn)品設計流程圖

2.2 建立基礎非遺創(chuàng)意元素集

基礎非遺創(chuàng)意元素集由非遺顯性文化元素和隱性文化元素共同組成。在建立基礎非遺創(chuàng)意元素集時，需對顯性文化元素和隱性文化元素分類處理，對非遺顯性文化元素運用形狀文法結(jié)合產(chǎn)品DNA的方法[15]進行圖形變換及生長，得到非遺顯性文化創(chuàng)意元素；運用可拓語義分析法對非遺隱性文化元素進行圖解處理，得到非遺隱性文化創(chuàng)意元素。

2.3 可拓圖解語義集

對基礎創(chuàng)意元素集進行可拓變換，得到非遺文化元素可拓集，其由可拓圖解語義集和可拓圖形生長集組成，本文重點研究基于可拓圖解語義集的產(chǎn)品創(chuàng)意設計方法。通過建立基礎非遺創(chuàng)意元素集，提煉非遺隱性文化創(chuàng)意元素，構(gòu)建可拓變換模型，對非遺隱性文化創(chuàng)意元素進行擴展和變換，獲取非遺圖解語義，得到可拓圖解語義集。

可拓變換分為主動變換和傳導變換，其中主動變換包括置換、增刪、分解、復制等[16]。

3 設計實踐

3.1 非遺文化元素的可拓語義分析與知識表征

3.1.1 確定非遺源文化

天津建城600多年來，形成了獨具特色的“津派文化”[17]，豐富多彩的天津非遺是“津派文化”的重要組成部分。其中，楊柳青年畫作為國家級非遺，憑借其題材之豐富、構(gòu)圖之生動、顏色之艷麗、技藝之精湛、歷史之悠久而盛名尤著[18]，是天津非遺的重要代表，對其進行文化元素分析和設計開發(fā)，具有良好的民眾基礎和產(chǎn)業(yè)前景。選取楊柳青年畫為非遺源文化，以電動自行車充電樁的造型設計為例進行上述設計方法的分析與實踐。

3.1.2 分析非遺源文化

楊柳青年畫題材主要有：驅(qū)邪類、道德倫理類、祈福類，其中接受度最高、流傳度最廣的是祈福類年畫[19]。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)“連年有余”是祈福類年畫中代表性較強、認知程度較高的作品，畫中娃娃懷抱鯉魚，身旁伴有蓮花荷葉，象征富裕吉祥之意(圖2)。在楊柳青鎮(zhèn)中心矗立著《連年有余》的銅像作為其文化代表，楊柳青火車站立有《連年有余》的石像作為標識。除此以外，此年畫還被制作成剪紙，廣泛流傳于民間，可見其在楊柳青年畫中的代表性。故選定年畫《連年有余》作為楊柳青年畫的典型代表，并對其進行文化元素的提取與設計應用。

圖2 年畫《連年有余》

3.1.3 提煉非遺文化元素

《連年有余》描繪了娃娃懷抱鯉魚，手拿蓮花，取其諧音，寓意生活富足，是人們對于美滿生活狀態(tài)的一種向往追求之情。我國傳統(tǒng)的審美觀崇尚圓滿完美，講究和諧統(tǒng)一，求美、求全的觀念[20]。故此，從象征意義的角度提取“圓滿”、“富足”為文化特征代表；該年畫筆法流暢，線條飽滿，多以蜿蜒的曲線描繪出年畫的生動、活潑。因此，從美學內(nèi)涵的角度提取“流暢”、“生動”、“活潑”為文化特征代表。

綜上所述，提煉“圓滿”、“富足”、“流暢”、“生動”、“活潑”為楊柳青年畫的隱性文化特征。并得到式(4)

3.1.4 文化特征評估

運用語義差分法[21]設計調(diào)查問卷，選取對楊柳青年畫有較深了解、且有一定的產(chǎn)品設計經(jīng)驗的被試16人(男、女各8人)進行問卷調(diào)查。讓被試對上述文化特征與楊柳青年畫文化的語義符合程度進行評價，統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 “連年有余”文化特征評分表

利用訪談法，選取5名擁有多年產(chǎn)品創(chuàng)意設計經(jīng)驗和天津文化體驗的設計工作者評估各非遺文化特征C的社會價值，并對C的設計可行性和可能生產(chǎn)價值進行評估，分值區(qū)間為1~7分，分值越高代表評分者認為該文化特征的社會價值越高。統(tǒng)計各項對應分值的被選頻次，見表2。

表2 “連年有余”文化特征社會價值評估

表3 文化特征的可拓設計區(qū)間

即

可知，“連年有余”非遺文化特征的可拓量值分值排序為：圓滿、富足、生動、流暢、活潑，其中“圓滿”的可拓區(qū)間最大。設計轉(zhuǎn)換時應結(jié)合文化特征的量值排序，優(yōu)先選取評分較高的文化特征進行元素提取、分解和設計應用。

3.2 基礎非遺創(chuàng)意元素集

對每一個文化特征選取10張代表性關(guān)聯(lián)圖片，由V值的5名被調(diào)查者再次進行語義打分，統(tǒng)計被選頻次較高的前3張圖，對其進行圖解處理，見表4。

表4 “連年有余”基礎非遺創(chuàng)意元素集

3.3 非遺文化元素圖解表征與圖解語義轉(zhuǎn)換

將表4中的圖形進行可拓圖解語義轉(zhuǎn)換，生成新的非遺創(chuàng)意元素，整理為可拓圖解語義集。

基于可拓變換方法對非遺基礎創(chuàng)意元素集進行增刪變換、分解變換。

(1) 增刪變換

(2) 分解變換

其中，為文化特征所生成的圖片的集合。

可拓變換的基元表達式為

運用上述可拓變換方法對5組文化特征圖形分別進行圖形變換，得到新的非遺創(chuàng)意元素。如文化特征“圓滿”的基元表達為

對“圓滿”圖P11的主體進行分解變換，即

生成分解變換集{111、112、113}，同理得到P12的分解變換集{121、122、123}。對“圓滿”圖P13進行刪變換，其表達式為通過刪變換生成新元素131，與P11、P12的分解變換集組成“圓滿”文化特征的的可拓分解變換集，見表5。

表5 “圓滿”文化特征的可拓分解變換集

其余文化特征按照上述過程依次變換，得到完整可拓圖解語義集，見表6。

表6 可拓圖解語義集

3.4 設計實踐

基于上述可拓圖解語義集，參考表3中值的排序，選取設計價值較大、辨識度較高、語義內(nèi)涵較為鮮明和積極的非遺創(chuàng)意元素，對電動自行車車充電樁造型進行設計實踐。

方案1.選取可拓圖解語義集中“圓滿—123”、“流暢—321”、“生動—431”、“生動—422”、“活潑—512”、“活潑—521”6個元素，對其進行深度變換。

對“圓滿—123”、“活潑—521”進行增變換，其表達式為

對“圓滿—123”進行刪變換，即

對“活潑—512”進行刪變換，則

對“生動—422”進行刪變換，則

對“流暢—321”進行刪變換，其表達式為

對上述變換所得造型元素進行整理，見表7。

表7 元素變換表

運用變換后生成的新設計元素21、22、23、24、25，結(jié)合“生動—431”，對電動自行車智能充電樁的造型進行設計。得到設計方案1，如圖3所示。

方案2.選取可拓圖解語義集中“圓滿—122”、“圓滿—123”、“富足—211”、“富足—221”、“富足—222” 5個元素，并進行深度變換得到設計方案2，如圖4所示，可拓變換過程略。

圖3 電動車充電樁設計方案1

圖4 電動車充電樁設計方案2

3.5 方案優(yōu)選與完善

運用可拓優(yōu)度評價法[22]對上述2個設計方案進行評估與優(yōu)選。設選取形態(tài)優(yōu)美度、技術(shù)可行度、經(jīng)濟實惠度為衡量指標1、2、3，確定其權(quán)系數(shù)分別為1=0.3，=0.4，=0.3。根據(jù)可拓優(yōu)度評價法計算得出2個方案的優(yōu)度分別為0.78和0.58。

因此，得出設計方案1為電動自行車充電樁設計的優(yōu)選設計方案，對方案1進行設計方案完善和情景分析，得到該產(chǎn)品虛擬場景圖，如圖5所示。

圖5 產(chǎn)品虛擬場景圖

4 結(jié)束語

基于非遺進行服務產(chǎn)品的創(chuàng)意設計，既可以豐富產(chǎn)品的地域文化內(nèi)涵，增強民眾和使用者的文化體驗，更可以藉由現(xiàn)代產(chǎn)品傳播和傳承地域非遺，使其在現(xiàn)代生活語境中獲取更好的生存空間與形式。

當前，運用顯性文化元素進行非遺創(chuàng)意產(chǎn)品設計的研究方法較多，隱形文化元素應用相對較少，對非遺文化元素的提取、表征及變換，多是依賴于人的經(jīng)驗與感性理解，使非遺文化元素在提取、表征、轉(zhuǎn)化方面有效性不夠。本文應用可拓語義分析與可拓變換相結(jié)合的研究方法，有效地將非遺隱性文化元素提取、表征，并轉(zhuǎn)化為新的設計元素，通過理性推導分析減少設計過程中對設計主觀經(jīng)驗的過度依賴。通過對電動車智能充電樁的造型設計為例，驗證了該方法的可行性和有效性，為基于非遺的現(xiàn)代創(chuàng)意產(chǎn)品設計提供有效的方法參考，并可為計算機智能設計提供素材支持。但該方法主要研究可拓語義分析與非遺文化元素的結(jié)合，進一步的研究需基于設計符號分析和形狀文法等，結(jié)合可拓圖形生長集研究非遺文化元素的現(xiàn)代產(chǎn)品轉(zhuǎn)化和活態(tài)開發(fā)在其他產(chǎn)品設計中的應用。

[1] 杜麗群, 陳陽. 新時代中國生態(tài)文明建設研究述評[J/OL]. 新疆師范大學學報: 哲學社會科學版, 2019(3): 1-11. [2019-01-23]. https://doi.org/10.14100/ j.cnki.65-1039/g4.20190121.004.

[2] 呂曉華, 段金娟, 喬延卿, 等. 天津非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的地域性文化衍生品創(chuàng)意設計研究[J]. 工業(yè)設計, 2018(6): 22-23.

[3] 劉征宏. 面向產(chǎn)品概念設計的隱性知識轉(zhuǎn)化模型構(gòu)建及重用研究[D]. 貴陽: 貴州大學, 2016.

[4] 肖華亮, 林麗, 閆龍華, 等. 基于設計符號學的苗族銀飾解析與演化的旅游紀念品設計[J]. 包裝工程, 2018, 39(14): 221-226.

[5] 單軍軍, 馬麗莎, 呂健, 等. 基于多維可拓感性工學的木制民居創(chuàng)新設計[J]. 包裝工程, 2018, 39(10): 263-269.

[6] 孫琳, 呂健, 謝慶生. 基于符號演化的木制民居裝飾構(gòu)件設計方法研究[J]. 包裝工程, 2018, 39(6): 212-218.

[7] 金穎磊, 潘偉杰, 呂健, 等. 基于可拓語義分析的文化創(chuàng)意產(chǎn)品設計方法研究[J]. 工程設計學報, 2017, 24(1): 27-33.

[8] 陳香, 吳劍斌. 基于可拓語義分析的有軌電車造型設計研究[J]. 機械設計, 2018,35(3): 119-123.

[9] 羅仕鑒, 潘云鶴, 朱上上. 產(chǎn)品設計中基于圖解思維的隱性知識表達[J]. 機械工程學報, 2007, 43(6): 93-98.

[10] 蔡文, 楊春燕. 可拓學的基礎理論與方法體系[J]. 科學通報, 2013, 58(13): 1190-1199.

[11] 楊春燕, 蔡文, 涂序彥. 可拓學的研究、應用與發(fā)展[J]. 系統(tǒng)科學與數(shù)學, 2016, 36(9): 1507-1512.

[12] 楊春燕, 蔡文. 基于可拓學的創(chuàng)意生成與生產(chǎn)研究[J]. 廣東工業(yè)大學學報, 2016, 33(1): 12-16.

[13] 呂健, 謝慶生, 黃海松, 等. 基于圖解特征語義認知的產(chǎn)品設計過程知識模型[J]. 圖學學報, 2015, 36(5): 703-711.

[14] 楊盼盼. 文物符號解讀與文創(chuàng)產(chǎn)品設計方法研究[J]. 中國博物館, 2017, 34(3): 45-49.

[15] 盧兆麟, 湯文成, 薛澄岐. 一種基于形狀文法的產(chǎn)品設計DNA推理方法[J]. 東南大學學報: 自然科學版, 2010, 40(4): 704-711.

[16] 楊春燕, 蔡文. 可拓工程[M]. 北京: 科學出版社, 2007: 125-128.

[17] 段金娟, 李飛霞, 李鵬, 等. 基于津派文化的特色公共設施設計研究[J]. 包裝工程, 2018, 39(22): 176-182.

[18] 龐博. 同宗不同道: 楊柳青年畫與浮世繪技藝之比較[J]. 裝飾, 2018(12): 124-125.

[19] 張旭, 楊正春. 楊柳青年畫民俗藝術(shù)的衍變解析[J]. 包裝工程, 2016, 37(18): 44-48.

[20] 唐劼. 淺談楊柳青年畫《連年有余》的藝術(shù)特色[J]. 美與時代(中旬刊)·美術(shù)學刊, 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] 楊春燕, 蔡文. 可拓工程研究[J]. 中國工程科學, 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

天津市藝術(shù)科學規(guī)劃項目(E16030)；天津市高等學校創(chuàng)新團隊培養(yǎng)計劃(TD13-5012/5045)；國家留學基金委資助項目(201809345012)

段金娟(1979-)，女，河南焦作人，副教授，碩士。主要研究方向為文化創(chuàng)意產(chǎn)品設計方法。E-mail：jinjuanduan@163.com