基于感性工学与AHP方法的家用拖地机设计
郭皓月 杨梅
摘要：针对家用拖地机的现状以及对使用人群的感性考虑，提出基于感性工学和层次分析法的家用拖地机造型设计。通过问卷调法确定拖地机的感性词汇及设计要素，运用层次分析法将设计要素分为若干待评价的指标并对其进行打分，整理打分数据并计算出每个指标的权重值。在感性工学的基础上，通过专家访谈等获取感性词汇。建立7级语意差异量表，指导家用拖地机造型设计，得到一款符合消费群体满意的家用拖地机。以数据权重分析与用户调研结果为指导，以家庭用户的需求为基础，实现家用拖地机外观造型设计。感性工学能够得到用户的主观需求，层次分析法将数据进行量化表达。两者的结合使用使家用拖地机造型在系统的设计过程中，能够最大限度地满足用户的情感需求。
关键词：层次分析法 感性工学家 用拖地机 外观造型设计
中图分类号：TB47 文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2021）04-0132-04
引言
随着人民生活水平的提高和科技的进步，人们在家庭生活事务中会选择越来越智能的电子家用产品来减轻做家务的负担，家用拖地机受到了广泛关注。家用拖地机的使用性能虽已逐步完善，但其外观造型设计仍处于较低水平，缺乏美感与特色，更多的是引进国外的产品造型和功能技术，更多进行模仿并未真正考虑用户对产品形态的感性追求。一些企业想要在市场竞争中脱颖而出，就必须提高外观设计的要求。本文借助层次分析法的设计评估方法，将产品各设计要素分为若干待评价的指标并对其进行打分，得出各设计要素的权重，进行排序选出综合评分最高的设计元素为首要考虑因素，得到最优设计方案。通过感性工学提取用户内心感性元素进行设计提高用户体验，进而指导家用拖地机外观造型设计，
一、层次分析法概述
层次分析法（Analytic Hirarchy Process，简称AHP）是美国运筹学家、匹兹堡大学T.L.Saaty教授在20世纪70年代初期提出的，AHP是对定性问题进行定量分析的一种简便、灵活而又实用的决策方法。它的特点是把复杂问题中的各种因素通过划分为相互联系的有序层次，使之条理化，根据对一定客观现实的主观判断结构（主要是两两比较）把专家意见和分析者的客观判断结果直接而有效地结合起来，将一层次元素两两比较的重要性进行定量描述。在家用拖地机设计评价中，由于家庭主妇这一群体进行设计评价比较单一，难以进行科学合理的评价，所以引入层次分析法让产品设计专业教授、工业设计方向导师，使用群体等人员对各评价指标进行打分，选出更加合理的设计方案。分析过程转化为数据可很大程度上避免评价方法中过度依赖相关决策人员和专家的经验所导致的主观性和随意性，目前在设计分析与决策领域已得到广泛应用，受到越来越多设计师的使用和推广。
二、层次分析法评价指标体系的构建
（一）构建评价指标体系。通过对家用拖地机进行设计用户和群体的调研，了解产品的功能、外观、用户使用感受和用户的需求等方面的信息后，在咨询电子产品这方面专家的建议以及查阅杂志、文献资料后，建立目标层、准则层、措施层的递阶层次结构。由5位人机工程学家，5位CMF设计专家，5位产品设计研究生，5位产品设计方向导师，以及50位用户的问卷，收集了针对上述3个方面了项评价指标，给产品设计方面专家以及专业的设计师进行评审，分析过程利用头脑风暴法进行多轮，使得整体意见一致，构建二级评价指标集通过评价指标权重分析得到第三评价指标集措施集最终得到家用拖地机设计的评价指标体系，见表1。
（二）构建判断矩阵
根据层次分析法，为了计算出各层指标的权重值，采用两两比较的形式构建出优先关系矩阵，假设有n个元素f1，f2，……则优先关系矩阵：，n}。其中：aij表示元素ai和元素aj对于上级指标的贡献度比较，从层次结构模型的第2层开始，对于从属于（或影响）上一层每个因素的同一层诸因素，由专家、设计师以及使用拖地机的用户用两两比较法和1～9比较标度构造成对比较阵，直到最下层见表2。
（三）层次分析法中计算特征向量和指标权重并进行一致性检验
层次分析法在各个行业和领域得到广泛应用，现在经济、工商、管理也有涉及，產品设计和工业设计也运用广泛，最常用的途径是多用于对选定的方案进行分析，计算出选定的方案和各目标权重，最后再通过运算软件得出各个目标和方案的总数值，进行排序来确定每个方案的比重，进而帮助设计者做出判断。选出设计的最优方案。在使用层次分析法进行设计方案的筛选时，每个设计要素权重值的计算非常重要，层次分析法在进行定性定量解决方面有很大的优势。采用层次分析法进行各设计要素权重值的计算并最终排序，具体步骤如下。
（四）构造成对比较矩阵
假设有Q个待决策方案，由自上而下形成判断矩阵，两两比较，判断矩阵由专家，学者用户20位打分生成，进行汇总。则可组成方案集：有F个评价目标或属性组成评价指标集则有评价指标特征矩阵A：建立目标成对比较矩阵。用表示第i个因素相对于j个因素的比较结果。
（五）对目标判断矩阵进行一致性检验
接下来，通过层次一致性检验对准则层判断矩阵及行为层判断矩阵进行验证，CI为一致性指标，CI=0表示完全一致，CI越大越不一致。一致性公式如下：
计算步骤：1.A的元素将每一行相乘得到一个个新向量;
2.将新向量的每个分量开n次方;
3.将所得向量归一化融为一体即为权重向量。对总结好之后的判断矩阵进行权重的计算，其结果如表8。
（七）计算各层次指标权重并进行排序
计算出准则层和次准则层的权重之后，计算出每个指标的CR，算出CR权重，结果如表9-12。
（八）最终的二级指标结点权重如图1
（九）计算出各层次目标指标综合权重并进行排序如图2用平均算数法求得措施层D1，D2，D3的总权重，如图表13
（十）最后进行层次的总排序一致性检验，层次总排序的一致性比率如下：
当CR<0.1时，就可以认为层次总排序通过了一致性检验。层次总排序具有令人满意的一致性，否则需要重新调整那些通过计算一致性比较高不符合测试和理性的判断矩阵的设计要素取值。经过层次分析法计算，CI1=0.060，CI2=0.090，CI3=0.023，CR1=CR2=CR3=0所以CR3<0.1，得出各因素层判断矩阵评价指标检验系数均小于0.1，并且总判断矩阵评价指标检验系数也都小于0.1，说明测试小组对层次因素通过一致性检验。
结论其中对措施层的重要程度进行排序，分别为：设计重色彩的拖地机>设计重体验的拖地机体验因素>设计重功能的拖地机，说明色彩因素对于针对女性用户的产品家用拖地机产品设计非常重要。评判准则层中色彩因素的重要性排序中，分别为：明亮>暗淡，其中对准则层的重要程度进行排序，分别为：色彩因素>体验因素>功能因素，说明色彩因素对于针对女性用户的产品家用拖地机产品设计较为重要。评判准则层中色彩因素的重要性排序中，分别为：明亮>暗淡，说明在色彩因素中产品的外观明亮程度较为重要;体验因素中的重要性排序中，分别为：前置喷水口>无噪音>方形拖布，清理无死角，说明在体验因素中家用拖地机的前置喷水使用体验较为重要;功能因素层的重要性排序中，分别为：无线轻巧>一机多用>全自动清洁，说明在功能因素中产品的无线轻巧功能较为重要。通过最终结论，色彩因素为设计最首要考虑因素。
三、基于感性工学意象的家用拖地机造型要素研究
1.感性词汇的收集和筛选：产品的形容词是产品评价语言的标准，由意思相反的两个形容词构成一对，通过现在的网络、杂志、家用拖地机的销售官网，家用拖地机产品的宣传手册，问卷调查等方法尽可能多地收集感性形容词，将收集的了5对形容词按色彩、体验、功能分为3类，用专家论证法对形容词进行筛选，请熟悉家用拖地机产品的专家或者老师在每一对都相反的形容词组中进行挑选，将形容词意思一样、反复、字体偏僻、表达不明确的词汇删掉，统计数据每类取频最高的两队，得到8对形容词如表14。
2.收集家用拖地机样本图片：按照产品典型样本搜集的方式，通过网络，网购平台、拖地机生产公司官网、进行家用拖地机样本搜集，图片涵盖主流拖地机品牌、樣本选取体现拖地机完整形态结构，先收集200张拖地机图片，运用A型图解法，根据感受、外观、功能评估，再经过聚类分析，分类法、归纳法将搜集到的家用拖地机样本合并归类，并删除其中相似本，得出拖地机的典型样本12个，如图3-10。
3.建立语意差分调查问卷，问卷包括找的产品的图片、之前选的形容词、要采访的人员3个要素，用likert7级测量法，感性数值为-3，2，-1，0，1，2，3，其中一3表示对此样本感性认知更符合以上得出的形容词，形成家用拖地机语义差分调查问卷，如图11。
4.选取30名被调查者进行问卷调查，其中有5名产品设计师，10名家用拖地机女性用户，5名人机工程学专家，5名产品设计专业研究生，还有5名工业设计方向教授。将收到的45份有效问卷导入spss22.0统计分析软件，对判断比重最高的4个样本的感性词汇的得分求和并计算出平均值，最终结果见表15-16。
从表中可得知，影响“明亮的-暗淡的”意向的为“样本二”;通过对表格的进一步分析整理，可以直观地分析出样本中“明亮的-暗淡的”的感性词汇对家用拖地机设计要素的感性意向影响最大，其次是“无用的-有用的”，最后是“亲切的-冰冷”，而“合理的-不合理”的影响相对较小。
四、家用拖地机色彩外观设计实践
（1）设计构思：综合上述分析，特别是基于层次分析法与感性工学分析得出最重要的设计要素，设计面向的目标群体为使用拖地机的女性群体，感性目标主要以色彩设计为主。
（2）产品要素设计表现：方案主要以色彩为第一考虑要素，其次以使用体验、造型、功能入手，在色彩上采用白色搭配明亮的莫兰迪绿，以竹子为设计的主要灵感来源，竹子的杆是绿色的，轻便的，这次的拖地机设计就以轻便为主，拖地机手杆的设计一节一节可以调节手杆的长度，灵感也来自竹子的关节，在家庭里看起来更宜居。在女性群体用户使用体验方面，通过保留家用拖地机的原有形态，改变了拖地机下方的圆形拖布，改用方形拖布，之前拖地机下方的机身是分开的两个部分，现在放拖布的拖地机机身不进行有缝隙设计，确保产品使用清理无死角，360度进行地面死角的清理，给用户群体带来极大的便利，这款家用拖地机采用特殊静音降噪设计;60分贝降噪设计，告别嘈杂清理，在家打扫也营造一个安静的氛围，不打扰宝宝安睡。无线锂电池，超长续航，待机时间保持了2小时，不会跑电，不会伤害电池，轻质化更方便;操作模式是四档模式，超强模式，清理顽固污渍;中档模式清理油腻污渍;低档模式，清理普通地面，节能模式，是不调节时自动转换的模式，可以超长续航，可自由伸缩手杆，手柄可以灵活转动，轻松清洁各类家具的底部，碰到桌子腿等障碍物可以灵活轻松拐弯，即使在墙边清洁也可以去除污渍，高低可调，老少皆宜，机身轻至1.3kg，50cm超薄机身，节省空间。在功能方面，前置喷水口，干湿一体，自动补充一定量清洁液和清水;清洁时间续航长，每分钟可以达到190转，高频对旋，自带推力向前，残渣自动分离;概念设计图如图17所示。
（2）产品要素设计实践
此款家用拖地机最方便的设计要素是设有LED前置罩明灯，在打扫桌底床底的时候，灰尘随处可见，进行彻底的清理;地刷LED光敏感灯设计，在进入沙发底等暗处角落瞬间点亮，让最暗处的灰尘也无处遁循，清扫更全面。在进行拖地机设计考虑到转频速率，堪比人工擦地效果，运用的清洁布是DIRT-GRTP加厚材质的布，使用寿命长，擦起地来不留水渍。拖地机的自动喷水也是有两种可以调节的模式，一种强力水柱，一种细腻雾化，蒸发都无水痕，对用户使用带来极大的便利，是可以用得上的合理的产品。此款拖地机塑料材质，好清洁好打理，一擦光亮如新。
结语
在家用拖地机的造型设计中，基于层次分析法，对家用拖地机设计方案进行整理和排序，对拖地机产品设计要素进行权重计算并进行量化，确定最适合用户的产品设计要素组合，并将所得出的结论应用到设计实践。感性工学帮助设计者建立了用户的感性需求与设计要素之间的关联，构建了感性评价体系，并用层次分析法建立了两者之间的关系。其次，通过语义差分法验证了计算方法的权威性和可靠性，最后，通过将研究结论应用到家用拖地机的具体设计中，完成预想方案。实践证明，层次分析法感性工学的结合使用，为指导设计师设计出符合用户需求的产品造型提供了客观、有力的依据，能够让设计师有针对性地把握造型设计的重点，作出准确、高效的设计。
