張寧 馬彧

關鍵詞：通風設備 層次分析法 感性工學 造型設計 模糊綜合評價

引言

當醫(yī)護人員穿著防護服在高溫環(huán)境下進行持久作業(yè)時，會感到極度悶熱和不舒適。如果此時不能及時進行通風散熱，容易造成身體不適和活動機能下降，存在較大的健康隱患。針對此種情況，在防護服內的便攜式通風設備的設計顯得尤為重要。目前市場上通風設備的功能性及合理性雖已得到初步完善，但其造型上仍處于較低水平，缺少設計美感和創(chuàng)造性[1]，且現有的通風設備設計并不能滿足醫(yī)護人員群體不斷上升的需求，并未真正考慮使用人群對產品造型的感性追求[2]。一些企業(yè)想要在市場競爭中脫穎而出，就必須提高外觀設計美感和滿足使用者的感性需求，設計出符合使用者心理感受的產品[3]。層次分析法能夠多層次客觀分析和解決問題，使評判和決策結果更加準確、合理；感性工學理論能夠有效獲取產品意象詞匯，使設計出的產品不斷滿足使用人群的心理需求。目前，國內外學者將這兩種方法結合主要運用在工程機械、老年產品、家電等領域上，如程永勝[4]等人提出以感性工學理論和層次分析法兩種設計評價方法相結合對工程車進行造型意象分析與評價；宋端樹[5]等人基于老年人群體需求，運用層次分析法構建造型特征和意象詞匯的關聯性；郭皓月[6]等人利用層次分析法構建感性評價體系并運用到家用拖地機的造型設計實踐上。對比之下，在通風設備領域研究較少。因此，本文將這兩種研究方法相結合有針對性地對通風設備造型進行設計與評價，基于感性工學理論，從獲得用戶審美需求的角度出發(fā)，運用層次分析法和模糊綜合評價對通風設備造型方案進行評選與決策，使評價結果更加客觀、明確。能夠對其他同類型產品造型設計評價提供參考和借鑒價值。

一、AHP和感性工學理論概述

（一）AHP理論

層次分析法（AHP）理論是一種多層次、多維度分析、解決和處理問題的評價方法[7]。被廣泛運用到各個領域，多次被應用在產品造型設計、機械結構設計、產品設計評價和改良等方面[8]。層次分析法的特點是通過深入研究發(fā)現復雜問題內部各部分潛在的關聯性，把這種關聯性表示（呈現）為一個有序的層次遞階結構[9]。具體表現為目標層、準則層和指標層，主要通過各個層次之間的判斷和比較，建立判斷矩陣并對其進行權重結果計算，最后對計算結果進行排序和檢驗。

（二）感性工學理論

感性工學理論于1986年在日本首次提出，是以感性意象與工學兩者相結合的一種設計理論[10]。感性意象是一種主體思考的意識活動，它是指客觀現象經過主體內心豐富的感情色彩而呈現出的一種獨特表象[11]。感性工學理論重點討論人的感性認知和產品的設計需求兩者之間的關聯，通過以定性與定量相結合的研究方法對使用者的情感需求進行感性分析，將模糊不清、無法確定的意象詞匯轉換成準確的數據結果，將數據結果與產品設計要素相關聯，進而設計出符合用戶需求的產品。

二、研究流程

基于以上分析，提出一種基于AHP與感性工學理論的研究流程見圖１。其基本思路分為以下幾個步驟：

（1）篩選并確定目標感性意象詞匯。對初步獲得的感性意象詞匯進行篩選，去掉意義重復和關聯度較弱的感性詞匯，最后利用語義差分法確定目標意象詞匯。

（2）構建造型意象評價指標體系并進行權重結果計算。首先確定一級指標體系為產品的設計總目標；二級指標體系為初步選定的感性詞匯特征要素；三級指標體系為第二步確定的感性詞匯，其次建立判斷矩陣并進行權重結果計算，最后對計算結果進行排序和一致性檢驗。

（3）對造型設計方案進行評判和決策。評語集采取“十分合意、合意、一般合意、不合意、十分不合意”五個等級，建立模糊綜合評價矩陣并對權重計算結果進行一致性檢驗。

（4）專家打分選出最優(yōu)方案。請評價專家對通風設備造型設計方案中準則層和指標層各指標進行評估和打分，對結果進行歸一化處理，計算出各個方案的最終得分后進行排序并選出最優(yōu)方案。

三、通風設備造型意象研究

（一）通風設備造型意象詞匯獲取

為獲取使用人群對通風設備的感性需求，需要對產品進行真實的感性評價。通過查詢通風設備銷售網站，網絡資料、相關文獻檢索、用戶問卷調查等方式，初步獲取115對通風設備意象詞匯。經過本專業(yè)13名學生的頭腦風暴和集體討論，對115對意象詞匯進行初步篩選，去掉意義重復和關聯度較弱的詞匯得到80對，利用語義差異法進行進一步篩選，最終獲取24對意象詞匯，見表1。

（二）構建評價指標體系

由于通風設備的復雜性及特殊性，在深入分析通風設備造型的特點后，邀請工業(yè)設計領域的5位專家和5位工業(yè)設計研究生組成焦點小組進行研討。首先，選取了形態(tài)因素、色彩因素、材質因素和人機因素四個準則層，將最終篩選出的24對感性詞匯對應分組；其次，根據評語集“非常好、好、良好、不好、非常不好”五個等級進行打分，分值范圍為0～5分，以0分和5分為最低分和最高分形成調查問卷；最后，按分值高低進行排序，選出每組內最具代表性的三組詞匯構成通風設備造型評價指標體系中的指標層，如圖2所示。

（三）構建判斷矩陣和權重計算

構建判斷矩陣是層次分析結構中至關重要的一步，主要指通過三個層次之間的每兩個指標進行判斷和比較[12]。請之前的焦點小組專家10人、產品設計師5人、潛在用戶5人共20人作為調研對象，使用1～9 標度法[13]對各層次各指標打分，構建判斷矩陣后并對權重結果分別進行計算。準則層判斷矩陣及權重結果見表2，指標層各判斷矩陣及權重結果見如3～表6所示。本文采取幾何平均法對權重向量結果進行求解[14]，具體公式步驟為：

用一致性比率CR值對一致性檢驗進行判斷，CR＝CI/RI，RI值是由隨機一致性指標所得出，如表7所示。當CR≤0.1時，表示檢驗結果通過，反之則需要進行重新計算。

一致性檢驗結果見表8，顯示CR值均小于0.1，由此可判定表2～表6的判斷矩陣計算通過檢驗。

在完成一致性檢驗后，對準則層和指標層的目標權重結果進行綜合排序，見表9。

四、通風設備方案模糊綜合評價

（一）設計方案實踐

根據以上分析結果得出的設計要素，以通風設備為實例進行造型設計實踐，通過對市場現有通風設備進行調研，從造型、功能和用戶需求出發(fā)，初步提出種設計方案，如下圖3-圖5所示。方案一：整體造型較為圓潤、具有簡潔感和均衡感，佩戴在手腕或腰間，調節(jié)帶網孔材質更利于防護人員散熱透氣，材質較為舒適，頂部通風口和出風管連接，功能鍵設有開關機、調節(jié)風速大小按鍵，可使用USB充電。方案二：整體造型圓潤，體積輕量化。造型弧度更貼合佩戴方式，背部夾子可直接夾在防護服上，松緊帶可調節(jié)。方案三：整體造型硬朗、穩(wěn)重，背部三個夾子可緊固于防護服上，通風孔面積較大更有利于通風散熱。該通風設備使用群體為衣著防護服的醫(yī)護人員，使用環(huán)境和場所為醫(yī)院，因此設備色彩搭配主要以設計黑白為主，具有簡潔感和現代感。依據準則層、指標層的目標權重為基礎，邀請5名工業(yè)設計專家對三種設計方案進行模糊綜合評價。

（二）通風設備模糊綜合評價

模糊綜合評價能夠準確、清晰地解決由于主觀判斷造成模糊不清的問題[14]。通風設備模糊綜合評價的具體研究思路和運算過程如下：

（1）確立專家設計評估要素集。用a={b1，b2.b3，b4}表示，分別為形態(tài)因素、色彩因素、材質因素和人機因素，確定評估要素子集為bi={bij}（1，2，3，4）。

（2）確定評語等級及其對應標準。設置評語集E={e1，e2...，em}對應等級為十分合意、合意、一般合意、不合意、十分不合意，對應其評分標準為95，85，75，65，即95分以上為十分合意，85分～95分為合意，75分～85分為一般合意，65分～75分為不合意，65分以下為十分不合意。

（3）得出各部分權重向量結果。由表2～表6判斷矩陣的權重計算結果得出準則層各部分權重向量為：wA=（0.1873、0.1149、0.1767、0.5210）。指標層各部分權重向量為：wB1=（0.4 434、0. 3 874、0.1692），wB2=（0.493 4、0.195 8、0. 310 8），wB 3 =（0.5278、0.1396、0.3325）wB4=（0.2081、0.6608、0.1311）。

（4）建立模糊綜合評價判斷矩陣。請5位專家分別對通風設備三個方案中的準則層下每個指標進行評判和打分，計算打分次數并以此為參考，準則層B1～B4對方案層的模糊矩陣計算結果見表10～表13。

（5）一致性檢驗結果

對表10～13中材質因素～人機因素的模糊判斷矩陣及權重計算結果進行一致性檢驗，顯示CR值均小于0.1，由此可判定表10～表13的模糊矩陣計算通過檢驗。

（三）評價結果與分析

（1）準則層評價結果與分析。由圖6的通風設備造型設計評價指標權重分布圖中可直觀看出，準則層指標B1～B4的權重分別為0.1873、0.1149、0.1767、0.5210。準則層權重分布中人機因素比重最多，且占1/2以上的比例，色彩因素比重最少，其余依次是形態(tài)因素、材質因素和色彩因素，其中形態(tài)因素和材質因素權重接近。經實證分析發(fā)現，用戶與產品之間的人機操作是否安全、便捷是影響醫(yī)護人員使用產品的較為重要的因素，產品的形態(tài)美觀和材質的舒適性對使用人群也同等重要。色彩搭配對用戶需求影響較小。通過調研潛在的用戶需要，去掉無用且復雜的功能疊加，進一步滿足用戶需求。

（2）指標層評價結果與分析。由指標層中的各項指標權重分布可看出人機因素中的安全性占比最大，其次是易用性；材質因素中舒適性權重較大；色彩因素中的明亮性相對重要；形態(tài)因素中的均衡性和簡潔性權重較大且相似。經實證分析發(fā)現安全性因素對于針對通風設備用戶需求最為重要，如設備操作不當會對用戶造成安全隱患，其次較為重要的是產品的易用性。由于醫(yī)護人員穿著防護服長期處于高溫密封的環(huán)境中，因此產品材質的舒適性最為重要。在醫(yī)院潔凈消毒的環(huán)境中產品應選擇明亮的色彩，簡潔均衡的造型更容易滿足用戶需求。

（3）方案層評價結果與分析。結合在形態(tài)因素、色彩因素、材質因素和人機因素的權重分別對方案1、方案2、方案3的綜合權重計算，得出三個方案的綜合權重值分別為0.4194、0.3033、0.2774，將評語集轉化為0～100百分制評分標準，計算結果對應方案一分值為84.06分，方案二分值為77.01分，方案三分值為73.47分。因此得出結論方案一比方案二和三在整體造型上更加簡潔和均衡，人機操作中更加安全和易用，材質選擇上也更加舒適，色彩更加明亮，更能夠滿足用戶的感性需求。根據各方案分值對應評語等級，得出方案1和方案2屬于“一般合意”等級，方案3屬于“不合意”等級。即各方案的滿意排序依次為：第一為方案一，第二為方案二，最后為方案三，最終確立方案一為最優(yōu)秀方案。

結語

本文利用層次分析法和感性工學兩者相結合的造型設計評價方法，通過通風設備實踐深入分析并驗證了這兩種方法結合的有效性和可行性。既能夠有效避免設計評價中的主觀臆斷，又可以保證評價結果的有效性和直觀性。首先通過感性工學理論獲取通風設備的目標感性意象詞匯；其次運用層次分析法構建造型意象評價體系，建立其判斷矩陣并進行權重計算和排序；最后利用模糊綜合評價對三種通風設備造型設計方案進行評價，建立模糊綜合判斷矩陣計算各指標權重結果，轉化成評語集對應等級確立最優(yōu)設計方案，提升了產品造型設計評價的科學性與可靠性。但本文不足之處是三個設計方案的評價結果仍會受到主觀判斷因素的影響，這一問題將會在后面的研究進程中進一步改進。綜上，層次分析法和感性工學兩種設計評價方法的結合能夠有效減少主觀判斷因素帶來的偏差，使評價結果更具可信度和科學性，同時也為以后的通風設備造型設計評價提供借鑒意義和參考價值。