民用大飛機商務艙座椅舒適性設計研究

陳璐瑤 徐江華

關鍵詞：民用大飛機 IRT理論 FBS模型 商務艙座椅 舒適性設計

引言

2021年10月21日至27日，國家科技部在首都北京展覽館成功主辦了“十三五”科技創新成就展，展覽上用于未來的智能飛行研究平臺、航電系統設備和材料標準件，以及5G應用場景等多項展品亮相向廣大群眾展現了“十三五”期間我國在航空科技領域取得的重大創新成就，航空裝備行業走勢穩步上升，隨著國內對于疫情的控制有效及時，據中國民航統計數據顯示國內航空業營飛情況增速良好，截至2021年三季度，實現營收1384億元，同比增速達16%，相比旅游的出行目的，出行以商務人士和白領的事務辦公出行需求更為突出。商務人員的工作與經營管理關系密切，在各項經濟活動中的具有普遍性和重要性，旅途中有著較高的服務需求，據我國已有航空公司的商務艙座椅調研來看，優勢并不突出，不僅在功能上有所欠缺，被評價為“高級大沙發”，飛機客艙內絕大部分坐姿的變化雖然是乘客主動發起的，但客艙內的諸多因素都可能導致乘客頻繁改變坐姿從而產生不舒適感[1]，難以真正做到適用于提高舒適性的設計，對設計過程中未能協定平衡相關舒適性要素，對于使用者的心理質量測評有所欠缺。

針對上述背景以及問題，首先梳理座椅設計和IRT模型的相關理論，掌握理論的研究范圍和應用領域，提出基于IRT模型與FBS理論相結合的民用大飛機商務艙設施創新設計方法，通過用戶訪談法、問卷調查法從用戶人員使用流程、行為習慣兩方面挖掘用戶需求，并結合FBS理論和實驗評估現有民用大飛機商務艙座椅設施各部位可優化的設計。

一、概念界定

（一）國產大飛機商務艙定義

我國對于國產大飛機商務艙的定義一般指檔次比較經濟艙高一檔次的艙位，其價格對于經濟艙而言高一些，相對頭等艙便宜一些。一般是經濟條件較良好的人士及有出行需要的商務人士為乘坐對象。在互聯網、云計算、人工智能技術高速發展的背景下[2]，民航商務艙服務不僅是滿足飛行旅途中坐臥的需求，商務艙成為整個客機體現服務質量的重要衡量標準，也是乘務人員重點關心的區域之一。

（二）商務艙座椅組成部分

民用大飛機商務艙座椅直接載體是人。在民用大飛機商務艙設施朝著智能化演變的過程中，舒適性設計關系到乘坐人員的休息、辦公效率，以及娛樂設施的體驗感，民用大飛機商務艙座椅的設計標志著民航座椅服務標準的標桿，我國航空相關領域生產已初具規模化，商務艙座椅主要功能實施的部分主要有由頭枕、靠背、扶手、坐墊、小桌板、飛機客艙娛樂設施系統（ IFE）、儲物柜等部分組成，隨著服務設施的逐步完善，商務艙對于飛機客艙娛樂設施系統更加完善。

（三）舒適性設計

舒適性設計基于人本能的感覺，感覺不僅包括著生理體驗，同樣包含著心理體驗，在面向人的基本感官中，主要包括著人的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和味覺以及身體其他方面。舒適性設計主要是從人體主觀評價上的感受入手，從人的生理、心理、情感和認知等多方面的因素提供多方面多維度的設計關懷，不只體現在既需要提供足夠的外界物理條件，又需要使人心理感受到愉悅，達到使人的生理心理處于舒展放松狀態的目的。商務艙座椅的舒適度來源于人的主觀感受，堅持以設計中以人為本的理念，座椅的影響因素多種多樣，物理層面的影響包括材料、幾何尺寸和形狀等多其他方面。在乘坐商務艙座椅時首先應當使乘客具有舒適合適的坐姿確保乘機環境帶來的舒適性，因此，舒適性的開發設計應用在商務艙座椅上一般需要結合客觀和主觀的評價手段和方法來進行驗證。

二、提升商務艙座椅舒適的必要性

航空業使用飛機座椅來區分他們的產品與他們的競爭對手，因此，尋找能夠吸引乘客的座位元素是很重要的。座椅舒適的感知受以下方面的影響：身體、心理、物體和環境心理，商務艙其特點是乘坐舒適，利用空間設計比較自主靈活，機內設施可因任務不同而改換，而且安全性、保密性都比經濟艙強，因此這類飛機的客艙設計更貼近個性化和舒適性。商務艙的提升能夠更好的為需要更高服務標準的乘客提供航空服務，極大程度地影響航空公司的發展的步履，比起經濟艙座椅的設計，我國對于商務艙座椅的相關研究卻知之甚少，作為民用飛機艙內的重要組成部分，提升飛機商務艙的座椅舒適性在為乘客提供服務滿意度方面發揮著關鍵性的作用。飛機作為出行的交通工具，座艙空間設計的有限性，工作人員密集程度較大，活躍空隙小，空氣流通性差，壓力較低的特性極易使旅客在飛機工作過程中形成一些不舒服的感受，這使得航空運輸座艙內特有的微自然環境的舒適性變得重要。深入分析座椅與環境的舒適性狀況，機上服務質量包括四個維度——座椅舒適度、員工服務、食品和飲料以及機上娛樂，最終通過ROC（接收者操作特征）曲線測試研究表明，座椅舒適度對乘客乘坐體驗物有所值的影響最大。使用IRT模型、肌電測試方法等先進技術手段進行主觀、客觀兩方面的設計驗證，通過對一般形態設計和人機尺度的分析和總結，并結合一些具有實際功能的設計要素[3]，可以為旅客提供一個舒適和功能良好的環境，智能化的引入、個性化的定制和對私密性的更高要求是民用大飛機商務艙座椅現代化發展趨勢。

三、研究方法

1. IRT理論即項目反應理論（Item Response Theory，IRT）又稱題目反應理論、潛在特質理論（Item Response Theory）是一系列心理統計學模型的總稱。

IRT包括一組概率模型，對一組飛機座椅舒適相關項目的IRT分析，使我們能夠估計乘客的舒適度水平（即個人的一個參數），以及項目本身的參數。因此，我們能夠創造一個相當廣泛范圍的舒適水平。在IRT中使用的模型需要兩個重要的前提：項目特征曲線（ICC）和局部獨立性。ICC形式描述了潛在特征的變化如何與特定反應概率的變化相關聯。當測試項目獨立時，可以獲得局部獨立性。乘客的舒適度與級別指標有關。有了CCT，個體只能與其他個體或外部標準進行比較；由于IRT的不變性，它可以提供具有無代表性的樣本的無偏估計，使用IRT創建了一個舒適性范圍，并驗證了該儀器的有效性和信度標準。在IRT中，平均水平的個體對平均水平的個體比那些高或低水平的個體更準確。IRT是基于由待估計參數組成的概率模型。該過程是基于統計推理方法，需要大量的受訪者來估計構建量表的項目的參數。測量量表研究分為三個步驟：1）問卷創建和試點試驗2）數據收集3）數據分析和統計，包括因素分析、項目分析，利用IRT創建飛機座椅舒適性測量量表。通過估計儀器的效度和信度來檢驗儀器的心理測量質量。

首先對民用飛機商務艙座椅進行相關研究，從IRT模型引入民用飛機商務艙座椅舒適性影響因素，對現有民用大飛機商務艙座椅舒適性進行設計研究，并構建理論框架。最后，在此前期工作的基礎之上，將產品設計理論與設計實踐結合起來，旨在設計出融入安全性和舒適性、造型新穎的民用大飛機商務艙座椅設施。

2.FBS模型設計方法

情感需求是人的天性，人使用產品，都會產生情感[4]，，FBS理論是從功能入手，結合IRT模型中總結和預期的發展走向中抽象出使用者更多的需要，實現從功用（Function）到行動（Behavior）再到結構（Structure）的過程，實現從技術發展模式和潛能圖指導產品設計過程。

四、民用大飛機商務艙座椅設計分析

（一）滿足適航性要求

商務艙座椅設計不同于普通車輛座椅或行駛機車類座椅，在設計時首先要滿足符合我國航空業適航要求，飛機商務艙座椅作為設備，對于技術標準規范（TSO）項目，需要達到TSO-C39b（飛行座位和臥鋪）、TSO-C127（旋翼飛行器和運輸類飛行器座位控制系統）和TSO-C22g（安全帶）等條件。飛機商務艙座椅在設計時對于強度、阻燃和應急撤離的要求的考慮不可欠缺。座椅的強度主要考慮主結構的靜力強度和座椅的動力強度，商務艙座椅材料也需要符合可燃性試驗。座椅的布置、設計、制造和安裝要滿足應急撤離要求。

（二）商務艙座椅材料舒適性設計

現有的復合材料開發越來越具有多樣性，造就了當今市場上越來越多可選擇的復合材料，不僅用以取代現有飛機座椅及椅墊的材料，目前現有的合成纖維、棕纖維絲植物體包膠材料、聚乙烯蜂巢組合體、阻燃纖維抗壓隔熱層、網面透氣碳化玻璃纖維也是能夠提升座椅使用過程中舒適性的新型材料搭，優點具有不僅耐高溫、不易磨損、抗腐蝕能力強、足夠親膚、透氣性強，搭配使用過程中綜合性能有了明顯提升。椅墊材料的突破性創新，能在乘客使用產品時，最大限度地影響座椅帶給人主觀因素上的舒適性。

（三）商務艙座椅結構舒適性設計

根據中國人體生理特點并結合中國人體尺寸與座椅人機工效設計參數，關節舒適角度活動范圍，座椅設計應根據符合我國人體坐姿生理形態的基礎上進行設計，好的設計，能夠有效地為客戶提供舒適的，緩解疲勞的功能[5]，結合IRT模型中總結和預期的符合乘客生理舒適性因素發展走向，利用FBS理論實現功能到行為再到結構的過程，不光要保證乘客在坐臥狀態下的脊柱構造、腰曲弧度等屬于正常人生理身體形狀，股骨及椎間盤承載力均衡，腰背肌腱承載均衡的靜載荷，且人身體壓分配均衡，防止血管受壓、血流循環系統受阻，產生不適感覺。設計良好的座椅應能通過其特定的材料、功能與實體造型，滿足人們生理和心理等方面需求[6]，且座椅靠背、扶手、小桌板在不同坐姿條件下符合中國人體尺寸數據，不光體驗感上需要安全、舒適，調節操作便利，給乘客使用過程中帶來流暢的使用體驗，研究“人—客艙設施—情景—文化與審美”之間安全和諧的關系。[7]

（四）商務艙座椅私密性設計

在商務艙座椅的私密性設計不光考慮到座椅頭靠、背靠及隔斷的設計，對于空間私密性要求的設計，不僅要滿足在飛行過程中有足夠的空間進行個人活動，并且在能夠安撫到乘客休息、辦公情況下的情感需求，設置智能語音陪伴助手，從辨識度、效果力、傳達性、設計感、親和力五個維度對陪伴系統進行人格化設計：語音形象在親和力上有著絕對優勢，能被乘客同時要在辨識度上進行差異化設計，賦予不同的角色和人格，兼顧傳達性，增加效果力表現。

（五）商務艙座椅個性化設計

色彩對于環境的影響非同小可，良好的色彩搭配不僅讓整體的客艙環境顯得更為美觀，對于乘客在乘坐商務艙座椅時也有視覺上的舒適性影響。為滿足小型民用客機座椅乘客的視覺舒適性，使座椅能融入到機艙的色彩環境氛圍內，客機座椅總體配色的色相、明度、飽和度，應選用可見光譜中波長較為接近的顏色，以達到協調統一的機倉人機環境。[8]個性化設計體現在符合乘客具有不同的自然認知特點，不同年齡段的乘客受到不同文化的熏陶下有著不同的美感需求，在現代工業社會往往將標準化作為準則的大背景下，商務艙座椅在視覺上有著個性化體現的需求，富有獨創并且可以切換的藝術風格可供乘客選擇，不光可以將航空公司的品牌美好文化融入到交互設計中，也可將具有文化傳承作為靈感融入到座椅花紋上，滿足不同乘客對于視覺上的審美需求，使座椅設計更加具有情感上的感染力，滿足乘客心理的需求感。

A380客艙也有著這方面的體現，座椅印刷上在視覺上具有動感效果的圖案，隔板隔開，客艙內每個乘客都能體驗可供睡覺的沙發床和一個調節至平躺的座椅，同時滿足多種功能，包括網絡沖浪、閱讀、電話交談、享用美食、休息，利用交錯式分布的排布類型，不僅可以打造出保護乘客隱私的私人空間，還可以對整體客艙布局進行優化，艙內還設有便于乘客使用電子產品的可伸縮式小桌板和小凳子，見圖1。

（六）商務艙座椅智能化設計

1.服務廣泛性：服務經濟的浪潮到來，在飛行旅途中，乘客能夠在乘機之外有更多的服務選擇。在滿足防疫需求的背景下，通過座椅自帶界面進行服務需求溝通乘務人員能夠成為更加安心的選擇，座椅顯示面板更加注重使用過程上的觸覺感官體驗，與以往的傳統交互設計主要應用在視覺上的直觀體驗，提升觸覺交互，增強交互主動性，將功能系統劃分為不同需求板塊，依據乘客的基本信息、功能需求信息，滿足不同的娛樂、辦公需求，包括通訊、行程、娛樂、音樂播放、這些功能都可以通過觸摸點擊滿足不同需求。智能交互進行主動提醒，對于有購物需求的旅客，可使用智能交互選擇和購買當地享受優惠的免費產品，透過地面的物流配送管理中心接受訂貨消息繼而按照旅客需求將商品送到目標或是特定地方。

2.及時反饋性：在乘客使用交互界面時出現“處理失敗”“系統故障”的緊急情況時，將使用問題立馬進行雙方反饋，虛擬人用以包括提醒乘客界面使用狀態處于正在喚醒、正在處理、處理失敗、處理成功、反饋乘務、結束等狀態。擬人化表達的虛構人物形象基于現有科技可以按照不同類型劃分，按照商業模式或者技術創建多維度種類，通過信息革新應對多樣的服務場景，提供廣泛的服務選項，針對不同場景提供相適應的服務 ，提升商務艙座椅的可用性、易用性，在乘客使用過程中產生情感共鳴，從陪伴角度和情感角度進行對話。

3.高效傳達性：交互界面以及語音交互設定以精簡干練、高效傳達為主，用最少的操作步驟保證乘客擁有到最有效的信息資源，減少乘客不理解語義的情況下造成使用不便的情況發生，提升機上服務體驗，有助于乘客更好地處理相關娛樂、辦公信息。

4.空間沉浸性：隨著元宇宙應用場景逐步清晰，新需求也體現在了座椅空間中，VR的快速發展應用也為探索元宇宙初級入口形態的開始，在傳感器、芯片、算法等多項技術基礎在內的指令都在朝著更低的操作門檻和更高的交互效率演變，智能產品正在朝著下一個交互形態發展，而座椅作為本身提供舒適放松的工具，加以沉浸式智能產品，將人們的需求逐步朝著更高的滿意度趨勢實現。在座椅空間不僅可以呈現全景視覺效果加以3D模擬使用，實現社交、協同辦公、游戲、電商的新型生態環境，實現更加真實的視覺化體驗而非僅僅面對顯示屏幕，且未來康復醫療的成熟與應用落地與AR/VR/腦機接口的結合也可作為機上醫療保健功能的新探索，為座椅舒適性提供更好的沉浸與交互體驗。現有的VR設備如圖2。

結語

民用飛機逐漸成為主要的運輸工具，而座椅作為民用飛機的主要構成部分，提高其安全性和多功能性迫在眉睫。[9]對于出行辦公的人士，在兼顧旅途經濟成本與服務待遇的雙重參考下商務艙成為了更具性價比的選擇，消費群體具有典型性并且隨著國產飛機的發展轉型，商務艙消費市場有著廣闊的前景，從舒適性的角度出發，設計出更符合未來適宜中國國產飛機商務艙消費群體的座椅優化設計，可以提升我國國產大飛機的質量與銷售能力，有利于我國經濟的發展。從國家戰略發展角度出發，提升座椅舒適度有利于促進旅客出行更多選擇搭乘飛機，可以促進我國航空業的發展。商務艙的提升能夠更好地為需要更高服務標準的乘客提供航空服務，極大程度地影響航空公司的市場競爭力。現代民用飛機的旅客客艙作為一種特殊存在環境，有限尺度大小與科技發展有著唇齒相依的商業空間，隨著經濟發展、技術進步、使用者需求的日漸提高，其設計標準也發生著顯著的變化。[10]從商務艙座椅的適航性、結構、智能交互、私密性、個性化等方面進行了不同角度的切入分析，引入IRT模型與FBS理論結合的商務艙座椅舒適性設計的框架，優化目前的座椅設計，望對未來商務艙座椅設計走向有所幫助。