■徐冰杰，趙小矛 Xu Bingjie & Zhao Xiaomao

(北京林業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京 100083）

1 引言

隨著消費觀念的改變，用戶對家具的需求已從單純的物質(zhì)需求轉(zhuǎn)為了尋求心理上的滿足感，提升用戶對家具的情感體驗，已成為家具設(shè)計的重要研究方向[1-3]。當(dāng)前國內(nèi)外廚柜企業(yè)從材料、尺寸和風(fēng)格等都可以根據(jù)顧客需求來完成，但受到現(xiàn)代工藝技術(shù)與用戶審美趨勢影響，廚柜產(chǎn)品逐漸趨于整體化、扁平化，同質(zhì)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重[4]。過往利用造型設(shè)計來表達(dá)不同情感意象的設(shè)計方法已經(jīng)受到限制，材質(zhì)設(shè)計在整體廚柜情感差異化表達(dá)上發(fā)揮著越來越重要的作用。

整體廚柜材質(zhì)的情感設(shè)計要求設(shè)計師在關(guān)注材質(zhì)物理力學(xué)特性的基礎(chǔ)上加入情感體驗，使材質(zhì)符合產(chǎn)品定位及目標(biāo)的情感意象（如“奢華的”“典雅的”“簡約的”等）。該過程通常由設(shè)計師憑借自身設(shè)計經(jīng)驗或獲取大量的材質(zhì)知識來完成，但材質(zhì)種類繁多、來源復(fù)雜且不斷有新型材料出現(xiàn)，在短時間內(nèi)難以掌握[5]。因此，在材質(zhì)情感設(shè)計上往往存在主觀性、局限性或創(chuàng)新性不足等問題。

可拓學(xué)的基元理論能對事物進(jìn)行形式化的描述，在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計[6-7]、產(chǎn)品方案生成[8-9]等方面有較大優(yōu)勢。同時可拓優(yōu)度評價法作為定量的評價方法，已廣泛應(yīng)用于設(shè)計[10-11]、管理[12-14]、工程[15-17]等領(lǐng)域，為可拓推理應(yīng)用于整體廚柜材質(zhì)情感設(shè)計研究提供了一定的參考。本研究利用可拓學(xué)基元理論、可拓推理方法等，構(gòu)建面向特定情感意象的整體廚柜材質(zhì)的可拓模型，從多通道感官著手將整體廚柜的情感意象和材質(zhì)要素進(jìn)行關(guān)聯(lián)，進(jìn)而達(dá)到幫助設(shè)計師更科學(xué)、高效地選擇符合特定情感意象的多種材質(zhì)方案的目的。同時通過建立材質(zhì)情感設(shè)計評價指標(biāo)體系，并運用關(guān)聯(lián)函數(shù)對材質(zhì)設(shè)計方案進(jìn)行量化分析，為選取最優(yōu)方案提供依據(jù)和參考。

■圖1 整體廚柜材質(zhì)設(shè)計方案評價流程

2 整體廚柜材質(zhì)情感意象的可拓推理

2.1 整體廚柜的虛實共軛分析

可拓學(xué)將事物劃分為實部和虛部。對于整體廚柜而言，產(chǎn)品的材質(zhì)、形態(tài)等設(shè)計要素和柜門、柜體、臺面等部件結(jié)構(gòu)要素屬于實部，記作；而所屬的品牌、產(chǎn)生的情感體驗等都是整體廚柜的虛部，記作。

根據(jù)可拓學(xué)共軛分析原理[18]，在整體廚柜共軛部中，廚柜實部（材質(zhì)特征）和其虛部（情感意象）是相關(guān)的，可記作不同的材質(zhì)存在的紋理高低、大小、粗糙細(xì)膩程度以及色彩的飽和度、亮度等差異，能給人帶來不同的情感體驗。

2.2 材質(zhì)和情感意象相關(guān)分析

情感意象是根據(jù)各種信息綜合性評價而來的，探究材質(zhì)與情感意象的關(guān)系時，通過相關(guān)分析原理引入中間評價量，可有效避免二者直接映射時跨度過大而造成結(jié)果的不準(zhǔn)確。人們通過視覺、觸覺及嗅覺等感官通道來接觸材質(zhì)，在心理上會形成特定的感覺，這種感覺與人們自身的經(jīng)驗記憶、所處的文化環(huán)境等因素相互作用后，會與材質(zhì)產(chǎn)生情感共鳴。

3 整體廚柜材質(zhì)可拓情感模型構(gòu)建及可拓變換

3.1 基元模型的構(gòu)建

3.1.1 材質(zhì)要素可拓模型的構(gòu)建

材質(zhì)即材料的質(zhì)感，它和材料的種類、色彩等物理特性及其工藝密切相關(guān)。參考CMF設(shè)計理論將整體廚柜材質(zhì)分解為色彩、材料和表面工藝三大基本要素[19]，則可建立起材質(zhì)要素的可拓學(xué)模型如下：

3.1.2 感官評價特征可拓模型的構(gòu)建

感官評價特征是人通過各個感官對材料表面進(jìn)行感知時產(chǎn)生的生理感受。人感知材料表面的物理特性（如材料的溫度、粗糙度等）與觸覺、視覺、嗅覺、聽覺等感官密不可分。因此建立感官評價特征的可拓學(xué)模型為：

3.1.3 情感意象可拓模型的構(gòu)建

情感意象是設(shè)計師及用戶對產(chǎn)品感知的語義描述，設(shè)計師在設(shè)計時會使用特定情感意象對產(chǎn)品進(jìn)行定位，如“奢華的、典雅的、簡約的”等；而用戶在購買時，也會接觸一定的詞匯，如“商務(wù)的、舒服的、酷炫的”等用來描述他們對產(chǎn)品的感知。情感意象的物元集可表示為：

3.2 情感意象、材質(zhì)要素基元的發(fā)散與變換

依據(jù)“一事物多特征”“一特征多量值”的發(fā)散分析原理將上述模型進(jìn)行發(fā)散，可以生成大量可行的材質(zhì)方案。

■圖2 整體廚柜材質(zhì)設(shè)計方案評價流程

3.2.1 材質(zhì)要素發(fā)散分析

對材質(zhì)要素的發(fā)散實際上就是對色彩、材料及表面處理工藝的發(fā)散。色

彩要素的發(fā)散基于HSB色彩模式，將色彩按照色相、純度、明度三個屬性來劃分，量值范圍分別為。通過市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)整體廚柜不同結(jié)構(gòu)部件使用的材料存在一定差異：柜體、柜門材料主要包含實木、人造板等木質(zhì)材料，其中柜門材料還有彩晶板、鈦晶板等新型材料；臺面材料則包含陶瓷、巖板、石材等材料。根據(jù)市面上廚柜材料所使用的表面處理工藝的頻率可知，金屬材料最具有代表性的表面處理工藝為陽極氧化、靜電噴涂和拉絲；同理可得石材、木材、玻璃等材料常用的表面處理工藝為烤漆、噴漆、飾面、貼面、倒棱平邊、拋光等。因此可將材質(zhì)可拓模型發(fā)散為：

其中，色彩、材料和表面工藝的量值域分別為：

3.2.2 感官評價特征的發(fā)散分析

材質(zhì)的情感意象是人們通過多重感官通道感知材質(zhì)后在心理形成的相應(yīng)的情感體驗，其中廚柜材質(zhì)的感知通道主要為觸覺和視覺。

（1）觸覺特征：觸覺是人感知材料的主要方法之一，人們通常用手觸摸來感知材料，觸覺帶來的感受常常與表面相關(guān)[20]，如冷暖感、軟硬感、凹凸感等。

（2）視覺特征：人眼是捕捉外界的最大信息來源，能識別出材料的種類、色彩及其他特征，如光澤感、透明感。建立在視覺上的感受通常會通過大腦喚起對材料的記憶，因此視覺感知通常也會由觸覺轉(zhuǎn)移而來，以視觸覺的形式存在，可分辨出材料的凹凸感、平滑度和干濕等特征[21]。

（3）其他感官特征：聽覺、嗅覺及痛覺等感官通道均能在一定程度上對材質(zhì)進(jìn)行感知，但整體能力較弱，需要視覺和觸覺才能進(jìn)行較為準(zhǔn)確的評價[22-23]。

因此根據(jù)“一個特征對應(yīng)多個特征值”的發(fā)散分析原理，將感官評價特征的基元模型可拓展為：

3.2.3 情感意象的發(fā)散分析

整體廚柜的材質(zhì)情感設(shè)計中，情感意象是關(guān)鍵要素，設(shè)計師需依據(jù)目標(biāo)情感意象設(shè)計出相應(yīng)的廚柜產(chǎn)品。通過感官評價特征對情感意象可拓模型中的量值進(jìn)行發(fā)散，可以擴展出更多的材質(zhì)方案，基元集表示如下：

感官評價特征的量值范圍為：

“感官—材質(zhì)”模型為：

其中tg表示輕重、軟硬、冷暖、粗滑等感官評價特征，如：

3.3 情感意象、材質(zhì)要素基元的變換

依據(jù)可拓變換的基本運算規(guī)則，將整體櫥柜的情感意象或某一個感官評價特征、材質(zhì)要素進(jìn)行變換分解，可生成更多可行性方案，其中表示增算子，表示 交叉算子，如：

針對特定情感意象，其基元組合表示如下：

的組合產(chǎn)生新的基元B，特定方案生產(chǎn)：

4 整體廚柜材質(zhì)情感意象可拓評價方法

整體廚柜材質(zhì)設(shè)計方案具有不同的評價維度，基于可拓學(xué)的優(yōu)度評價法的材質(zhì)方案評價方法，可以根據(jù)項目需求得到符合該項目材質(zhì)設(shè)計方案的最優(yōu)解。其具體流程如圖1所示。

4.1 構(gòu)建廚柜材質(zhì)-情感評價指標(biāo)體系

運用可拓學(xué)評價材質(zhì)方案的優(yōu)劣時，需先明確評價指標(biāo)，制定出符合生產(chǎn)、市場和社會等要求的標(biāo)準(zhǔn)，用可拓學(xué)模型表述。

參考程能林主編的《工業(yè)設(shè)計手冊》一書中關(guān)于設(shè)計評價的相關(guān)理論，建立起基于情感意象的整體廚柜材質(zhì)設(shè)計的評價指標(biāo)體系。將“感性、生產(chǎn)可行性、創(chuàng)新性、環(huán)保性、市場性、安全性”這六個方面確定為評價方案的準(zhǔn)則，則一級評價指標(biāo)為：

涉及到的生產(chǎn)可行性、環(huán)保性、安全性及市場性可通過查閱相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或?qū)＜以u審獲得，感性和創(chuàng)新性需由專家評審得出。每一個指標(biāo)又包括了不同的二級評價指標(biāo)，將其整理如表1所示。

表1 整體廚柜材質(zhì)設(shè)計方案評價指標(biāo)

實際項目中各評價指標(biāo)的重要性不同。為使評價更具科學(xué)性，利用權(quán)系數(shù)α來表征各指標(biāo)的重要程度，各指標(biāo)權(quán)系數(shù)取值范圍為[0,1]且所有指標(biāo)權(quán)系數(shù)之和為1。本研究中情感意象為必不可少的評價因素，其權(quán)系數(shù)為0.5；其他評價指標(biāo)的權(quán)系數(shù)可根據(jù)項目具體需求確定。權(quán)系數(shù)記為：

4.2 構(gòu)建基于可拓學(xué)的評價等級模型

為更好地對比各材質(zhì)方案的優(yōu)良，將各評價指標(biāo)劃分為多個等級，并用經(jīng)典域來描述各等級取值區(qū)間的。當(dāng)評價等級為第j級時，指標(biāo)Ci的取值范圍，經(jīng)典物元模型為：

節(jié)域代表評價指標(biāo)的所有等級取值之和的范圍，可表示為：

4.3 建立材質(zhì)-情感評價關(guān)聯(lián)函數(shù)

運用關(guān)聯(lián)函數(shù)可以定量且客觀地描述被評價對象關(guān)于某指標(biāo)的匹配程度[18]。以Ki(x)表征被評價的材質(zhì)方案與某指標(biāo)中某一等級間的關(guān)聯(lián)度值，體現(xiàn)被評價方案符合該等級的程度，公式如下：

4.4 計算規(guī)范關(guān)聯(lián)度與優(yōu)度值

若各評價指標(biāo)的特征值范圍不同，需將關(guān)聯(lián)度進(jìn)行統(tǒng)一。記對象關(guān)于各評價指標(biāo)第j等級的關(guān)聯(lián)函數(shù)值為，則規(guī)范關(guān)聯(lián)度為：

在實際項目中，將所有待評價方案關(guān)于最優(yōu)等級的綜合優(yōu)度值進(jìn)行比較，數(shù)值越大，方案越優(yōu)。同理也可求得某一個待評價方案與各個等級區(qū)間的關(guān)聯(lián)度值，等級評價的決策原則如下，即當(dāng)滿足公式（24）時，說明待評價對象被評估為第d等級。

4.5 實例分析與驗證

運用可拓綜合評價模型，對整體廚柜產(chǎn)品的材質(zhì)情感設(shè)計方案效果進(jìn)行實證研究。以“簡約的”這一情感意象為例，選取市場上現(xiàn)有的產(chǎn)品進(jìn)行評價分析。為避免形態(tài)、尺寸等因素對實驗的影響，選取無多余裝飾效果、正面視角的I型廚柜的柜門為研究對象，對樣本圖片處理及材質(zhì)解構(gòu)后得到4款產(chǎn)品的信息（圖2）。

4.5.1 權(quán)系數(shù)、經(jīng)典域和節(jié)域的確定

基于整體廚柜材質(zhì)情感設(shè)計中，“感性”為必不可少的的指標(biāo)，權(quán)系數(shù)為0.5，其余5個評價指標(biāo)經(jīng)專家評議均設(shè)置為0.1，即有:

結(jié)合上文提到的整體廚柜材質(zhì)的特點和設(shè)計要求，使用“十分符合”“比較符合”“一般符合”“基本符合”這4個等級來衡量待評價設(shè)計方案在各個指標(biāo)中的表現(xiàn)，將其表示為節(jié)域和等級為“十分符合”經(jīng)典域表示為：

聘請10名具有5年及以上家具設(shè)計經(jīng)驗的專家依據(jù)上述項指標(biāo)對4個產(chǎn)品進(jìn)行打分，分?jǐn)?shù)越高表示方案越優(yōu)，將平均值作為最終評價得分，整體廚柜材質(zhì)評價量域范圍及專家打分情況如表2所示。

表2 整體廚柜材質(zhì)設(shè)計評價指標(biāo)體系及相關(guān)取值

4.5.2 計算規(guī)范關(guān)聯(lián)度和優(yōu)度值

應(yīng)用式（20）～式（23）可得到4個材質(zhì)設(shè)計方案關(guān)于評價等級“十分符合”的關(guān)聯(lián)度值和優(yōu)度值，如表3所示。

表3 整體廚柜材質(zhì)設(shè)計可拓評價結(jié)果

由可拓評價結(jié)果可知方案一得分為0.28，關(guān)聯(lián)度值最高，說明方案一更符合預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，材質(zhì)方案設(shè)計最優(yōu)；整體排序結(jié)果為方案一＞方案三＞方案二＞方案四。

此外，也可通過相同的方法計算出某一個方案與各個等級區(qū)間的關(guān)聯(lián)度值，以方案四為例，得到結(jié)果如表4所示。根據(jù)公式（24）的最大關(guān)聯(lián)度原則，該方案評價等級為“比較符合”，說明方案可行但仍有優(yōu)化空間。

表4 方案四的各個等級區(qū)間的優(yōu)度值

4.5.3 評價結(jié)果驗證

為驗證此方法的正確性和有效性，分別采用加權(quán)綜合評定法和TOPSIS綜合評價法進(jìn)行評價計算，得到結(jié)果如表5所示。

表5 材質(zhì)方案排序結(jié)果驗證

通過比較，采用兩種傳統(tǒng)的綜合評價決策模型與運用可拓評價法得到的結(jié)果排序均一致，證明運用該評價模型能較為真實、可靠地反應(yīng)出材質(zhì)設(shè)計方案的優(yōu)良性，可以應(yīng)用于實際。同時基于可拓學(xué)的整體廚柜材質(zhì)方案評價方法除具備一般綜合評價法的特點外，其評價結(jié)果不但可反映方案整體優(yōu)劣，也可判斷出方案歸屬的評價等級、得出各方案偏離最優(yōu)方案的程度，進(jìn)而為設(shè)計者改良設(shè)計提供參考。

5 結(jié)語

綜上，本研究基于可拓學(xué)基元理論，實現(xiàn)了整體廚柜特定情感意象與材質(zhì)要素間的可拓推理及評價模型的構(gòu)建：

（1）建立了整體廚柜材質(zhì)要素、情感意象的可拓基元模型，并通過感官評價特征實現(xiàn)了廚柜情感意象與色彩、材料、工藝三大材質(zhì)元素的關(guān)聯(lián)和推理，進(jìn)而幫助了設(shè)計師更科學(xué)、高效地選擇廚柜材質(zhì)方案，為廚柜材質(zhì)提供了有據(jù)可依的思維模式和創(chuàng)新方法。

（2）構(gòu)建了整體廚柜材質(zhì)情感設(shè)計方案的評價指標(biāo)體系及關(guān)聯(lián)函數(shù)，形成了材質(zhì)設(shè)計方案的綜合評價方法，與傳統(tǒng)綜合評價方法或企業(yè)進(jìn)行方案篩選的過程相比，該方法可以較簡單地、科學(xué)地從備選的材質(zhì)方案中選擇綜合性能最優(yōu)的方案。最后通過整體廚柜柜門材質(zhì)的評價案例證明了該方法的有效性和實用性，可為廚柜企業(yè)材質(zhì)設(shè)計階段的方案選擇提供依據(jù)。