基于霍爾三維結構的廚房家電設計模型研究

肖小朋 周述璋

關鍵詞：霍爾三維結構;邏輯維;廚房家電設計;設計流程;模型

集成化家電的概念提出并得到迅速的發展，集成化家電實現了電器與整體環境之間更安全、更美觀的搭配，體現了最大化空間利用的設計理念，備受推崇。然而，當前廚房家電依舊按照傳統方式進行設計，存在著將廚房電器作為單獨個體進行設計的問題，缺少系統性思維。將廚房家電以個體設計為主的思維轉變為以系統設計為主，是勢在必行的。運用邏輯思維并結合霍爾三維結構模型，構建廚房家電設計系統模型，能有效高質量地輸出設計成果。

邏輯思維是人的理性認識階段，人運用概念、判斷、推理等思維類型反映事物本質與規律的認識過程。邏輯思維是一種確定的，而不是模棱兩可的;前后一貫的，而不是自相矛盾的;有條理、有根據的思維。運用邏輯思維，并結合霍爾三維結構模型中的邏輯維，以此確定廚房家電設計的系統模型來指導設計。

1霍爾三維結構概述

霍爾三維結構（HSM）是美國系統工程專家霍爾于1969年提出的一種系統工程方法論，它是由時間維、邏輯維和知識維所組成的三維空間結構，并將時間維和邏輯維上分別賦予7個階段和7個步驟，知識維則是為完成這些階段和步驟所需的各門學科知識和技能的列舉。其中，時間維表示系統工程活動從開始到結束的工作階段或進程，邏輯維是指系統工程的每一個階段所應遵循的邏輯程序和工作步驟，知識維則列舉為完成該系統工程所需要運用的相關知識。霍爾三維結構強調明確目標，核心內容是最優化，并認為現實問題基本上都可以歸納成工程系統問題，應用定性及定量分析手段，求得最優解。該方法論具有研究方法上的整體性（三維）、技術應用上的綜合性（知識維）、組織管理上的科學性（時間與邏輯）和系統工程工作的問題導向性（邏輯維）等突出特點。

2基于霍爾三維結構的廚房家電設計模型分析

以設計開發廚房家電為例，在整個開發設計流程中，從系統出發，運用邏輯思維，對廚房家電設計進行分析，正確把握在設計過程中的各方影響因素，從而保證設計開發的順利進行，根據霍爾三維結構模型來構建的廚房家電設計系統三維結構模型，如圖1。

2.1基于時間維的廚房家電設計模型分析

時間維的特點是線性的、前后不可逆的。廚房家電設計的時間維分為項目立項、產品構想、調研分析、概念生成、產品設計、可用性測試、生產制造、市場銷售、用戶使用和反饋等階段。時間維表達的是在進行廚房家電開發設計時采用基于霍爾三維模型的設計流程，在整個過程中對項目流程按時間劃分為各個階段，對各個階段必須要進行的工作進行管理和統籌，是保證任務按時完成的時間規劃。因為時間維具有線性且不可逆的特點，所以在進行開發項目設計時，需要對整體流程把控，管理統籌開發人員能夠按時按質按量的完成項目開發。另外，設計開發過程是一個非常龐大且復雜的系統工程，需要在某一個任務階段同時兼顧幾個任務，比如，在產品設計階段就需要充分考慮生產制造時的加工工藝、開模方案等，這也要求在利用該模型進行廚房家電設計開發時具有前瞻性。

2.2基于邏輯維的廚房家電設計模型分析

邏輯維指的是在進行廚房家電開發設計時，每個階段所要進行的工作內容和要遵守的思維邏輯，邏輯維是保證設計方案成功的必要條件。運用邏輯思維，結合霍爾三維結構模型進行思考、分析和解決問題時應遵循的一般程序，本論文將對油煙機和燃氣灶這個系統進行設計開發的系統邏輯維分為明確問題、確定目標、系統綜合分析和評價、方案優化、做出決策、方案實施6個步驟，其流程如圖2所示。

2.2.1明確問題和確定目標

由于廚房家電設計開發具有復雜性、多樣性的特點，所以在設計開發的最初階段首先要明確問題，即通過調研分析來發現現有廚房家電存在的問題，調研分析的內容包括以下幾個方面：市場調研、使用情境研究、用戶需求分析。在明確問題之后，確定設計的目標，以此來指導設計。

1）市場調研。快節奏的都市生活，如何使其高效、便捷、有序;有限的家居空間，怎樣讓它變得寬敞、舒適、溫馨，這是設計師們關注的重點。設計、智能化也成了廚房家電的發展趨勢。通過選取美的、方太、老板、西門子、華帝、海爾等廚房家電領導品牌進行市場調研分析發現：廚房家電的設計處于設計開發的最初級階段，對于烹飪系統還是進行單個產品設計，如圖3。同時，對市場現有產品進行CMF、觸摸方式和功能等分析，如表1，發現目前廚房家電產品基本相似，差異性不明顯，且功能區分度不高。

2）使用情景分析。廚房家電的使用情景指的是用戶使用廚房家電進行烹飪所處的空間和所進行的任務。由此在設計中，探究情景化信息從而設定情景，達成情景與人——機——環境的交融，追蹤個體邏輯思維的軌跡，挖掘消費者潛意識中的隱性信息，設計出更符合消費者需求的產品。針對于用戶進行烹飪這個情景任務的研究，通過選取100名經常烹飪的用戶，觀察他們的烹飪過程，具體方式包括：現場觀察、拍攝過程、實時交流等，如圖4。同時對廚房設計規范等查詢，繪制了油煙機和燃氣灶的安裝示意圖，如圖5。通過以上研究，發現用戶在使用現有產品進行烹飪時，存在操作不方便、邊角碰頭、難以清潔、風量難以把控等問題。

3）用戶需求分析。在此階段，主要任務是對用戶進行研究，通過訪談法、觀察法和問卷法等提煉用戶需求，并通過Kano模型對需求進行分類整合，構建了針對性較強的產品質量要素，旨在解決產品創新設計開發過程中用戶需求難以量化分析的問題，在Kano模型中，將產品功能/需求和服務的特性分為五種屬性：M表示必備屬性、0表示期望屬性、A表示魅力屬性、I表示無差異屬性、R表示反向屬性，而Q表示存在疑問的結果。其具體步驟是：（1）確定影響用戶使用廚房家電（油煙機和燃氣灶）的因素（表2）;（2）設計關于廚房家電的問卷調查表并實施有效的問卷調查，樣本問卷設計如圖6;（3）收集數據并進行數據處理;通過模型評估表中的數據，計算出Better-Worse系數，從而了解用戶在使用廚房家電時哪些功能可以增加滿意度，同樣哪些功能在使用過程是用戶不喜歡的。其計算公式如下：

根據問卷的數據整合，將用戶在使用廚房家電的需求轉化為數據和圖表，把用戶需求通過可視化的方式展示出來。使用kano模型計算的調研結果。將調查結果的功能屬性進行分類，建立設計原型。基于用戶期望需求和魅力需求進行功能創新構想，如圖7，將用戶需求轉化為產品功能。

根據以上分析研究，確定廚房電器設計的目標為：基于中國廚房用戶需求痛點的創新設計安全，易清潔，易操作;結合行業產品流行趨勢，跨界產品設計，整板式設計，集成設計，觸摸操控，智能人性化功能，櫥柜匹配。

2.2.2系統綜合分析和評價、方案優化

根據文獻，可知系統綜合分析是指將綜合得到的各種方案，系統地比較分析，進行必要的模型試驗或虛擬仿真試驗。在進行廚房家電設計開發系統中，開展系統綜合分析和方案優化主要包括：草圖繪制、計算機繪制三維效果圖、制作手板模型、制作樣機模型試驗，并在這個過程中，建立評價體系，如表3，不斷進行系統分析和方案優化，如圖8，直至到達最優的方案。

2.2.3做出決策和方案實施

依據評價指標維度，在不斷進行系統分析和方案優化之后，最終選取所需的最優的廚房家電方案，如圖8。方案以弧形作為主要設計元素，整體造型簡約大方，同時使用智能化的操作系統，油煙機采用觸摸的操作方式，另外實現燃氣灶和油煙機的聯動，能夠自動根據油煙大小來調整功率，節能環保。做出決策之后，將進行方案實施，即完成生產、銷售和安裝等各個階段的工作。

邏輯維是霍爾三維結構的其中一個維度，其各個構成要素之間是緊密相扣的，同時也與時間維上的各個階段是相互呼應的關系，但實質上不同的是邏輯維的各個要素是可以推倒重來的，比如，在廚房家電的設計開發過程中，進行系統綜合分析和方案優化這兩個階段是相互交織的，是一個循環往前發展的過程，兩者在時間上并沒有明顯的前后關系，只是在邏輯上存在著發展的態勢。因此，邏輯維提供的是指導設計項目順利開展的邏輯思維上的理論基礎。

2.3基于知識維的廚房家電設計模型分析

廚房家電設計系統中三維結構的知識維遵循系統原則的基礎上又和行業的特殊性結合在一起，整個設計開發過程中所需的各種專業知識，主要包括經濟學、社會學、環境學、市場學、心理學、飲食文化學、材料學、加工工藝學、人機工程學、美學等方面的知識，其中各學科相互交叉，互為補充，層層拓展，指導各個階段設計開發活動的進行。綜合多學科知識成為完成系統工程工作的必要條件。其中各學科及其交叉延伸學科層次豐富，層層拓展，且各學科之間呈現的是非線性的耦合關系。廚房電器的設計開發產生基于用戶的復雜場景，受到社會、經濟和技術環境等影響，并通過解決問題的過程而獲得開發設計。在進行廚房家電的設計過程中，結合邏輯維在各個階段所運用到的相關知識對應為：（1）在發現問題和明確目標的階段，主要是運用市場學、產品語義學、統計學、CMF等知識對現有市場上的相關產品進行分析;運用人機工程學、行為學、心理學、統計學、系統學等知識對使用場景和流程、用戶需求等進行分析;（2）在系統分析評價和方案優化的階段，主要是運用產品系統學、美學、材料學、力學等領域知識開展工作;（3）在做出決策和方案實施階段，主要是運用材料學、經濟學、市場學等知識進行研究分析。

隨著知識爆炸性的發展，而人的時間精力是有限的，掌握系統的產品設計方法，根據系統架構，統籌規劃，團隊協作，具有廣闊的視野和系統全面的科學思維，是在產品開發過程中設計管理的必備素質。

3結語

基于霍爾三維結構模型的系統工程方法論，結合廚房電器的設計流程，把產品設計開發過程中的設計過程置于一個動態的系統之中，對項目流程進行了概括和整理，形成與設計過程相關的三維因素，全面系統地相聯系起來的產品系統設計方法，從理論上來指引設計者如何面對產品設計時樹立系統意識，有計劃、有目的、有步驟地開展設計項目，從系統性出發，對整個設計流程進行宏觀管理和調控，確保產品開發的順利進行，希望對設計開發能起到參考作用。