整體廚柜材質情感設計的可拓模型及評價研究

■徐冰杰，趙小矛 Xu Bingjie & Zhao Xiaomao

(北京林業大學材料科學與技術學院，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需求轉為了尋求心理上的滿足感，提升用戶對家具的情感體驗，已成為家具設計的重要研究方向[1-3]。當前國內外廚柜企業從材料、尺寸和風格等都可以根據顧客需求來完成，但受到現代工藝技術與用戶審美趨勢影響，廚柜產品逐漸趨于整體化、扁平化，同質化現象十分嚴重[4]。過往利用造型設計來表達不同情感意象的設計方法已經受到限制，材質設計在整體廚柜情感差異化表達上發揮著越來越重要的作用。

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

可拓學的基元理論能對事物進行形式化的描述，在產品創新設計[6-7]、產品方案生成[8-9]等方面有較大優勢。同時可拓優度評價法作為定量的評價方法，已廣泛應用于設計[10-11]、管理[12-14]、工程[15-17]等領域，為可拓推理應用于整體廚柜材質情感設計研究提供了一定的參考。本研究利用可拓學基元理論、可拓推理方法等，構建面向特定情感意象的整體廚柜材質的可拓模型，從多通道感官著手將整體廚柜的情感意象和材質要素進行關聯，進而達到幫助設計師更科學、高效地選擇符合特定情感意象的多種材質方案的目的。同時通過建立材質情感設計評價指標體系，并運用關聯函數對材質設計方案進行量化分析，為選取最優方案提供依據和參考。

■圖1 整體廚柜材質設計方案評價流程

2 整體廚柜材質情感意象的可拓推理

2.1 整體廚柜的虛實共軛分析

可拓學將事物劃分為實部和虛部。對于整體廚柜而言，產品的材質、形態等設計要素和柜門、柜體、臺面等部件結構要素屬于實部，記作；而所屬的品牌、產生的情感體驗等都是整體廚柜的虛部，記作。

根據可拓學共軛分析原理[18]，在整體廚柜共軛部中，廚柜實部（材質特征）和其虛部（情感意象）是相關的，可記作不同的材質存在的紋理高低、大小、粗糙細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 材質和情感意象相關分析

情感意象是根據各種信息綜合性評價而來的，探究材質與情感意象的關系時，通過相關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果的不準確。人們通過視覺、觸覺及嗅覺等感官通道來接觸材質，在心理上會形成特定的感覺，這種感覺與人們自身的經驗記憶、所處的文化環境等因素相互作用后，會與材質產生情感共鳴。

3 整體廚柜材質可拓情感模型構建及可拓變換

3.1 基元模型的構建

3.1.1 材質要素可拓模型的構建

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

3.1.2 感官評價特征可拓模型的構建

感官評價特征是人通過各個感官對材料表面進行感知時產生的生理感受。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模型為：

3.1.3 情感意象可拓模型的構建

情感意象是設計師及用戶對產品感知的語義描述，設計師在設計時會使用特定情感意象對產品進行定位，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“商務的、舒服的、酷炫的”等用來描述他們對產品的感知。情感意象的物元集可表示為：

3.2 情感意象、材質要素基元的發散與變換

依據“一事物多特征”“一特征多量值”的發散分析原理將上述模型進行發散，可以生成大量可行的材質方案。

■圖2 整體廚柜材質設計方案評價流程

3.2.1 材質要素發散分析

對材質要素的發散實際上就是對色彩、材料及表面處理工藝的發散。色

彩要素的發散基于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。通過市場調研發現整體廚柜不同結構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。因此可將材質可拓模型發散為：

其中，色彩、材料和表面工藝的量值域分別為：

3.2.2 感官評價特征的發散分析

材質的情感意象是人們通過多重感官通道感知材質后在心理形成的相應的情感體驗，其中廚柜材質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[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進行感知，但整體能力較弱，需要視覺和觸覺才能進行較為準確的評價[22-23]。

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

3.2.3 情感意象的發散分析

整體廚柜的材質情感設計中，情感意象是關鍵要素，設計師需依據目標情感意象設計出相應的廚柜產品。通過感官評價特征對情感意象可拓模型中的量值進行發散，可以擴展出更多的材質方案，基元集表示如下：

感官評價特征的量值范圍為：

“感官—材質”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、材質要素基元的變換

依據可拓變換的基本運算規則，將整體櫥柜的情感意象或某一個感官評價特征、材質要素進行變換分解，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：

的組合產生新的基元B，特定方案生產：

4 整體廚柜材質情感意象可拓評價方法

整體廚柜材質設計方案具有不同的評價維度，基于可拓學的優度評價法的材質方案評價方法，可以根據項目需求得到符合該項目材質設計方案的最優解。其具體流程如圖1所示。

4.1 構建廚柜材質-情感評價指標體系

運用可拓學評價材質方案的優劣時，需先明確評價指標，制定出符合生產、市場和社會等要求的標準，用可拓學模型表述。

參考程能林主編的《工業設計手冊》一書中關于設計評價的相關理論，建立起基于情感意象的整體廚柜材質設計的評價指標體系。將“感性、生產可行性、創新性、環保性、市場性、安全性”這六個方面確定為評價方案的準則，則一級評價指標為：

涉及到的生產可行性、環保性、安全性及市場性可通過查閱相關技術標準或專家評審獲得，感性和創新性需由專家評審得出。每一個指標又包括了不同的二級評價指標，將其整理如表1所示。

表1 整體廚柜材質設計方案評價指標

實際項目中各評價指標的重要性不同。為使評價更具科學性，利用權系數α來表征各指標的重要程度，各指標權系數取值范圍為[0,1]且所有指標權系數之和為1。本研究中情感意象為必不可少的評價因素，其權系數為0.5；其他評價指標的權系數可根據項目具體需求確定。權系數記為：

4.2 構建基于可拓學的評價等級模型

為更好地對比各材質方案的優良，將各評價指標劃分為多個等級，并用經典域來描述各等級取值區間的。當評價等級為第j級時，指標Ci的取值范圍，經典物元模型為：

節域代表評價指標的所有等級取值之和的范圍，可表示為：

4.3 建立材質-情感評價關聯函數

運用關聯函數可以定量且客觀地描述被評價對象關于某指標的匹配程度[18]。以Ki(x)表征被評價的材質方案與某指標中某一等級間的關聯度值，體現被評價方案符合該等級的程度，公式如下：

4.4 計算規范關聯度與優度值

若各評價指標的特征值范圍不同，需將關聯度進行統一。記對象關于各評價指標第j等級的關聯函數值為，則規范關聯度為：

在實際項目中，將所有待評價方案關于最優等級的綜合優度值進行比較，數值越大，方案越優。同理也可求得某一個待評價方案與各個等級區間的關聯度值，等級評價的決策原則如下，即當滿足公式（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，對整體廚柜產品的材質情感設計方案效果進行實證研究。以“簡約的”這一情感意象為例，選取市場上現有的產品進行評價分析。為避免形態、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解構后得到4款產品的信息（圖2）。

4.5.1 權系數、經典域和節域的確定

基于整體廚柜材質情感設計中，“感性”為必不可少的的指標，權系數為0.5，其余5個評價指標經專家評議均設置為0.1，即有:

結合上文提到的整體廚柜材質的特點和設計要求，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計方案在各個指標中的表現，將其表示為節域和等級為“十分符合”經典域表示為：

聘請10名具有5年及以上家具設計經驗的專家依據上述項指標對4個產品進行打分，分數越高表示方案越優，將平均值作為最終評價得分，整體廚柜材質評價量域范圍及專家打分情況如表2所示。

表2 整體廚柜材質設計評價指標體系及相關取值

4.5.2 計算規范關聯度和優度值

應用式（20）～式（23）可得到4個材質設計方案關于評價等級“十分符合”的關聯度值和優度值，如表3所示。

表3 整體廚柜材質設計可拓評價結果

由可拓評價結果可知方案一得分為0.28，關聯度值最高，說明方案一更符合預期的設計目標，材質方案設計最優；整體排序結果為方案一＞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間的關聯度值，以方案四為例，得到結果如表4所示。根據公式（24）的最大關聯度原則，該方案評價等級為“比較符合”，說明方案可行但仍有優化空間。

表4 方案四的各個等級區間的優度值

4.5.3 評價結果驗證

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

表5 材質方案排序結果驗證

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

5 結語

綜上，本研究基于可拓學基元理論，實現了整體廚柜特定情感意象與材質要素間的可拓推理及評價模型的構建：

（1）建立了整體廚柜材質要素、情感意象的可拓基元模型，并通過感官評價特征實現了廚柜情感意象與色彩、材料、工藝三大材質元素的關聯和推理，進而幫助了設計師更科學、高效地選擇廚柜材質方案，為廚柜材質提供了有據可依的思維模式和創新方法。

（2）構建了整體廚柜材質情感設計方案的評價指標體系及關聯函數，形成了材質設計方案的綜合評價方法，與傳統綜合評價方法或企業進行方案篩選的過程相比，該方法可以較簡單地、科學地從備選的材質方案中選擇綜合性能最優的方案。最后通過整體廚柜柜門材質的評價案例證明了該方法的有效性和實用性，可為廚柜企業材質設計階段的方案選擇提供依據。