基于感性工學與AHP方法的家用拖地機設計

郭皓月　楊梅

摘要：針對家用拖地機的現狀以及對使用人群的感性考慮，提出基于感性工學和層次分析法的家用拖地機造型設計。通過問卷調法確定拖地機的感性詞匯及設計要素，運用層次分析法將設計要素分為若干待評價的指標并對其進行打分，整理打分數據并計算出每個指標的權重值。在感性工學的基礎上，通過專家訪談等獲取感性詞匯。建立7級語意差異量表，指導家用拖地機造型設計，得到一款符合消費群體滿意的家用拖地機。以數據權重分析與用戶調研結果為指導，以家庭用戶的需求為基礎，實現家用拖地機外觀造型設計。感性工學能夠得到用戶的主觀需求，層次分析法將數據進行量化表達。兩者的結合使用使家用拖地機造型在系統的設計過程中，能夠最大限度地滿足用戶的情感需求。

關鍵詞：層次分析法 感性工學家 用拖地機 外觀造型設計

中圖分類號：TB47 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）04-0132-04

引言

隨著人民生活水平的提高和科技的進步，人們在家庭生活事務中會選擇越來越智能的電子家用產品來減輕做家務的負擔，家用拖地機受到了廣泛關注。家用拖地機的使用性能雖已逐步完善，但其外觀造型設計仍處于較低水平，缺乏美感與特色，更多的是引進國外的產品造型和功能技術，更多進行模仿并未真正考慮用戶對產品形態的感性追求。一些企業想要在市場競爭中脫穎而出，就必須提高外觀設計的要求。本文借助層次分析法的設計評估方法，將產品各設計要素分為若干待評價的指標并對其進行打分，得出各設計要素的權重，進行排序選出綜合評分最高的設計元素為首要考慮因素，得到最優設計方案。通過感性工學提取用戶內心感性元素進行設計提高用戶體驗，進而指導家用拖地機外觀造型設計，

一、層次分析法概述

層次分析法（Analytic Hirarchy Process，簡稱AHP）是美國運籌學家、匹茲堡大學T.L.Saaty教授在20世紀70年代初期提出的，AHP是對定性問題進行定量分析的一種簡便、靈活而又實用的決策方法。它的特點是把復雜問題中的各種因素通過劃分為相互聯系的有序層次，使之條理化，根據對一定客觀現實的主觀判斷結構（主要是兩兩比較）把專家意見和分析者的客觀判斷結果直接而有效地結合起來，將一層次元素兩兩比較的重要性進行定量描述。在家用拖地機設計評價中，由于家庭主婦這一群體進行設計評價比較單一，難以進行科學合理的評價，所以引入層次分析法讓產品設計專業教授、工業設計方向導師，使用群體等人員對各評價指標進行打分，選出更加合理的設計方案。分析過程轉化為數據可很大程度上避免評價方法中過度依賴相關決策人員和專家的經驗所導致的主觀性和隨意性，目前在設計分析與決策領域已得到廣泛應用，受到越來越多設計師的使用和推廣。

二、層次分析法評價指標體系的構建

（一）構建評價指標體系。通過對家用拖地機進行設計用戶和群體的調研，了解產品的功能、外觀、用戶使用感受和用戶的需求等方面的信息后，在咨詢電子產品這方面專家的建議以及查閱雜志、文獻資料后，建立目標層、準則層、措施層的遞階層次結構。由5位人機工程學家，5位CMF設計專家，5位產品設計研究生，5位產品設計方向導師，以及50位用戶的問卷，收集了針對上述3個方面了項評價指標，給產品設計方面專家以及專業的設計師進行評審，分析過程利用頭腦風暴法進行多輪，使得整體意見一致，構建二級評價指標集通過評價指標權重分析得到第三評價指標集措施集最終得到家用拖地機設計的評價指標體系，見表1。

（二）構建判斷矩陣

根據層次分析法，為了計算出各層指標的權重值，采用兩兩比較的形式構建出優先關系矩陣，假設有n個元素f1，f2，……則優先關系矩陣：，n}。其中：a_ij表示元素a_i和元素a_j對于上級指標的貢獻度比較，從層次結構模型的第2層開始，對于從屬于（或影響）上一層每個因素的同一層諸因素，由專家、設計師以及使用拖地機的用戶用兩兩比較法和1～9比較標度構造成對比較陣，直到最下層見表2。

（三）層次分析法中計算特征向量和指標權重并進行一致性檢驗

層次分析法在各個行業和領域得到廣泛應用，現在經濟、工商、管理也有涉及，產品設計和工業設計也運用廣泛，最常用的途徑是多用于對選定的方案進行分析，計算出選定的方案和各目標權重，最后再通過運算軟件得出各個目標和方案的總數值，進行排序來確定每個方案的比重，進而幫助設計者做出判斷。選出設計的最優方案。在使用層次分析法進行設計方案的篩選時，每個設計要素權重值的計算非常重要，層次分析法在進行定性定量解決方面有很大的優勢。采用層次分析法進行各設計要素權重值的計算并最終排序，具體步驟如下。

（四）構造成對比較矩陣

假設有Q個待決策方案，由自上而下形成判斷矩陣，兩兩比較，判斷矩陣由專家，學者用戶20位打分生成，進行匯總。則可組成方案集：有F個評價目標或屬性組成評價指標集則有評價指標特征矩陣A：建立目標成對比較矩陣。用表示第i個因素相對于j個因素的比較結果。

（五）對目標判斷矩陣進行一致性檢驗

接下來，通過層次一致性檢驗對準則層判斷矩陣及行為層判斷矩陣進行驗證，CI為一致性指標，CI=0表示完全一致，CI越大越不一致。一致性公式如下：

計算步驟：1.A的元素將每一行相乘得到一個個新向量;

2.將新向量的每個分量開n次方;

3.將所得向量歸一化融為一體即為權重向量。對總結好之后的判斷矩陣進行權重的計算，其結果如表8。

（七）計算各層次指標權重并進行排序

計算出準則層和次準則層的權重之后，計算出每個指標的CR，算出CR權重，結果如表9-12。

（八）最終的二級指標結點權重如圖1

（九）計算出各層次目標指標綜合權重并進行排序如圖2用平均算數法求得措施層D1，D2，D3的總權重，如圖表13

（十）最后進行層次的總排序一致性檢驗，層次總排序的一致性比率如下：

當CR<0.1時，就可以認為層次總排序通過了一致性檢驗。層次總排序具有令人滿意的一致性，否則需要重新調整那些通過計算一致性比較高不符合測試和理性的判斷矩陣的設計要素取值。經過層次分析法計算，CI1=0.060，CI2=0.090，CI3=0.023，CR1=CR2=CR3=0所以CR3<0.1，得出各因素層判斷矩陣評價指標檢驗系數均小于0.1，并且總判斷矩陣評價指標檢驗系數也都小于0.1，說明測試小組對層次因素通過一致性檢驗。

結論其中對措施層的重要程度進行排序，分別為：設計重色彩的拖地機>設計重體驗的拖地機體驗因素>設計重功能的拖地機，說明色彩因素對于針對女性用戶的產品家用拖地機產品設計非常重要。評判準則層中色彩因素的重要性排序中，分別為：明亮>暗淡，其中對準則層的重要程度進行排序，分別為：色彩因素>體驗因素>功能因素，說明色彩因素對于針對女性用戶的產品家用拖地機產品設計較為重要。評判準則層中色彩因素的重要性排序中，分別為：明亮>暗淡，說明在色彩因素中產品的外觀明亮程度較為重要;體驗因素中的重要性排序中，分別為：前置噴水口>無噪音>方形拖布，清理無死角，說明在體驗因素中家用拖地機的前置噴水使用體驗較為重要;功能因素層的重要性排序中，分別為：無線輕巧>一機多用>全自動清潔，說明在功能因素中產品的無線輕巧功能較為重要。通過最終結論，色彩因素為設計最首要考慮因素。

三、基于感性工學意象的家用拖地機造型要素研究

1.感性詞匯的收集和篩選：產品的形容詞是產品評價語言的標準，由意思相反的兩個形容詞構成一對，通過現在的網絡、雜志、家用拖地機的銷售官網，家用拖地機產品的宣傳手冊，問卷調查等方法盡可能多地收集感性形容詞，將收集的了5對形容詞按色彩、體驗、功能分為3類，用專家論證法對形容詞進行篩選，請熟悉家用拖地機產品的專家或者老師在每一對都相反的形容詞組中進行挑選，將形容詞意思一樣、反復、字體偏僻、表達不明確的詞匯刪掉，統計數據每類取頻最高的兩隊，得到8對形容詞如表14。

2.收集家用拖地機樣本圖片：按照產品典型樣本搜集的方式，通過網絡，網購平臺、拖地機生產公司官網、進行家用拖地機樣本搜集，圖片涵蓋主流拖地機品牌、樣本選取體現拖地機完整形態結構，先收集200張拖地機圖片，運用A型圖解法，根據感受、外觀、功能評估，再經過聚類分析，分類法、歸納法將搜集到的家用拖地機樣本合并歸類，并刪除其中相似本，得出拖地機的典型樣本12個，如圖3-10。

3.建立語意差分調查問卷，問卷包括找的產品的圖片、之前選的形容詞、要采訪的人員3個要素，用likert7級測量法，感性數值為-3，2，-1，0，1，2，3，其中一3表示對此樣本感性認知更符合以上得出的形容詞，形成家用拖地機語義差分調查問卷，如圖11。

4.選取30名被調查者進行問卷調查，其中有5名產品設計師，10名家用拖地機女性用戶，5名人機工程學專家，5名產品設計專業研究生，還有5名工業設計方向教授。將收到的45份有效問卷導入spss22.0統計分析軟件，對判斷比重最高的4個樣本的感性詞匯的得分求和并計算出平均值，最終結果見表15-16。

從表中可得知，影響“明亮的-暗淡的”意向的為“樣本二”;通過對表格的進一步分析整理，可以直觀地分析出樣本中“明亮的-暗淡的”的感性詞匯對家用拖地機設計要素的感性意向影響最大，其次是“無用的-有用的”，最后是“親切的-冰冷”，而“合理的-不合理”的影響相對較小。

四、家用拖地機色彩外觀設計實踐

（1）設計構思：綜合上述分析，特別是基于層次分析法與感性工學分析得出最重要的設計要素，設計面向的目標群體為使用拖地機的女性群體，感性目標主要以色彩設計為主。

（2）產品要素設計表現：方案主要以色彩為第一考慮要素，其次以使用體驗、造型、功能入手，在色彩上采用白色搭配明亮的莫蘭迪綠，以竹子為設計的主要靈感來源，竹子的桿是綠色的，輕便的，這次的拖地機設計就以輕便為主，拖地機手桿的設計一節一節可以調節手桿的長度，靈感也來自竹子的關節，在家庭里看起來更宜居。在女性群體用戶使用體驗方面，通過保留家用拖地機的原有形態，改變了拖地機下方的圓形拖布，改用方形拖布，之前拖地機下方的機身是分開的兩個部分，現在放拖布的拖地機機身不進行有縫隙設計，確保產品使用清理無死角，360度進行地面死角的清理，給用戶群體帶來極大的便利，這款家用拖地機采用特殊靜音降噪設計;60分貝降噪設計，告別嘈雜清理，在家打掃也營造一個安靜的氛圍，不打擾寶寶安睡。無線鋰電池，超長續航，待機時間保持了2小時，不會跑電，不會傷害電池，輕質化更方便;操作模式是四檔模式，超強模式，清理頑固污漬;中檔模式清理油膩污漬;低檔模式，清理普通地面，節能模式，是不調節時自動轉換的模式，可以超長續航，可自由伸縮手桿，手柄可以靈活轉動，輕松清潔各類家具的底部，碰到桌子腿等障礙物可以靈活輕松拐彎，即使在墻邊清潔也可以去除污漬，高低可調，老少皆宜，機身輕至1.3kg，50cm超薄機身，節省空間。在功能方面，前置噴水口，干濕一體，自動補充一定量清潔液和清水;清潔時間續航長，每分鐘可以達到190轉，高頻對旋，自帶推力向前，殘渣自動分離;概念設計圖如圖17所示。

（2）產品要素設計實踐

此款家用拖地機最方便的設計要素是設有LED前置罩明燈，在打掃桌底床底的時候，灰塵隨處可見，進行徹底的清理;地刷LED光敏感燈設計，在進入沙發底等暗處角落瞬間點亮，讓最暗處的灰塵也無處遁循，清掃更全面。在進行拖地機設計考慮到轉頻速率，堪比人工擦地效果，運用的清潔布是DIRT-GRTP加厚材質的布，使用壽命長，擦起地來不留水漬。拖地機的自動噴水也是有兩種可以調節的模式，一種強力水柱，一種細膩霧化，蒸發都無水痕，對用戶使用帶來極大的便利，是可以用得上的合理的產品。此款拖地機塑料材質，好清潔好打理，一擦光亮如新。

結語

在家用拖地機的造型設計中，基于層次分析法，對家用拖地機設計方案進行整理和排序，對拖地機產品設計要素進行權重計算并進行量化，確定最適合用戶的產品設計要素組合，并將所得出的結論應用到設計實踐。感性工學幫助設計者建立了用戶的感性需求與設計要素之間的關聯，構建了感性評價體系，并用層次分析法建立了兩者之間的關系。其次，通過語義差分法驗證了計算方法的權威性和可靠性，最后，通過將研究結論應用到家用拖地機的具體設計中，完成預想方案。實踐證明，層次分析法感性工學的結合使用，為指導設計師設計出符合用戶需求的產品造型提供了客觀、有力的依據，能夠讓設計師有針對性地把握造型設計的重點，作出準確、高效的設計。