馮杰 李江天 嚴(yán)巋
(1.武漢理工大學(xué),現(xiàn)代汽車零部件技術(shù)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 汽車零部件技術(shù)湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心,武漢 430070;2.武漢理工大學(xué),武漢 430070)
隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展,主觀評(píng)價(jià)不僅在整車性能上得到廣泛應(yīng)用,在零部件評(píng)價(jià)方面也有著舉足輕重的地位。換擋性能的優(yōu)劣對(duì)用戶的使用體驗(yàn)頗有影響,并通過(guò)主觀感受得以反映[1],因此,針對(duì)駕駛員的主觀感受構(gòu)建一套變速器換擋性能的主觀評(píng)價(jià)體系是非常必要的。
國(guó)外汽車企業(yè)早已意識(shí)到換擋性能主觀評(píng)價(jià)的重要價(jià)值。沃爾沃建立了由5名資深評(píng)車師組成的評(píng)審團(tuán)來(lái)進(jìn)行駕駛體驗(yàn)的主觀評(píng)分,取算術(shù)平均值,得到主觀評(píng)價(jià)結(jié)果[2];福特與通用公司培訓(xùn)大量專家組成評(píng)判團(tuán),嚴(yán)格把控主觀試驗(yàn)的運(yùn)作程序開(kāi)展主觀評(píng)價(jià)[3]。國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)起步晚,整車企業(yè)無(wú)系統(tǒng)的主觀評(píng)價(jià)體系,也無(wú)資深評(píng)車師,同時(shí)國(guó)內(nèi)各項(xiàng)環(huán)境異于國(guó)外,若直接引進(jìn)國(guó)外的評(píng)價(jià)體系,將難以準(zhǔn)確給出性能總體評(píng)分,評(píng)價(jià)結(jié)果不能如實(shí)反映換擋性能水平[4]。
在國(guó)內(nèi),陳剛[5]等應(yīng)用MATLAB建立了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的汽車換擋品質(zhì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)(ANFIS),結(jié)合主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和客觀試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較;楊士欽、王應(yīng)[6]等結(jié)合變速器換擋性能的主觀評(píng)價(jià)需求目標(biāo),確定了動(dòng)態(tài)換擋性能評(píng)價(jià)的3個(gè)客觀量化指標(biāo),即二次沖擊、換擋沖量和倒擋掛入率;劉修珂[7]針對(duì)變速器試驗(yàn),在實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和主觀權(quán)重的基礎(chǔ)上構(gòu)建換擋品質(zhì)評(píng)價(jià)體系。國(guó)內(nèi)研究多建立在國(guó)外指標(biāo)體系基礎(chǔ)之上,未對(duì)換擋操作進(jìn)行細(xì)致的過(guò)程分析和人因工程分析,也未考慮國(guó)內(nèi)外文化和操作環(huán)境所造成的差異,其體系有效性有待檢驗(yàn),一定程度上影響了其應(yīng)用價(jià)值。
針對(duì)以上研究現(xiàn)狀,本文結(jié)合描述性研究與實(shí)證性研究,依據(jù)生物力學(xué)和感性工學(xué)來(lái)分析換擋操作過(guò)程,以此為參考提出影響換擋品質(zhì)的因素,并結(jié)合深度訪談初步確定評(píng)價(jià)指標(biāo),再進(jìn)行實(shí)證性的問(wèn)卷調(diào)查,運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析調(diào)研數(shù)據(jù)完成評(píng)價(jià)指標(biāo)選取,并為不同指標(biāo)賦權(quán),分析指標(biāo)差異。最后,通過(guò)效度實(shí)證檢驗(yàn)對(duì)主觀評(píng)價(jià)體系的科學(xué)有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。
當(dāng)?shù)缆飞蟻?lái)往車輛、交通標(biāo)志、路面狀況發(fā)生變化時(shí),駕駛員的感覺(jué)神經(jīng)元以及視覺(jué)神經(jīng)群落、聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)群落、皮膚中與各類感受器連接的神經(jīng)群落產(chǎn)生反射刺激,并形成輸入信息,將刺激信息以電信號(hào)的形式通過(guò)神經(jīng)鏈路快速傳遞給中樞神經(jīng)系統(tǒng),經(jīng)過(guò)選擇和思考做出相關(guān)的決策,最后將決策信息通過(guò)傳出神經(jīng)元傳遞給運(yùn)動(dòng)神經(jīng)系統(tǒng),發(fā)出神經(jīng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)手和腳的肌肉、骨骼完成換擋操作[8]。換擋操作的神經(jīng)反應(yīng)過(guò)程如圖1所示。
圖1 換擋操作的神經(jīng)反應(yīng)過(guò)程
在進(jìn)行不同行程的換擋操作時(shí),駕駛員需使用不同力度,肌肉根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整收縮力度獲取不同的肌力以完成動(dòng)作。楊楓[9]認(rèn)為人體的運(yùn)動(dòng)受到肌肉力量的約束,肌力能量利用率最高的狀態(tài)是在最大肌力的1/2和最大收縮速度的1/4的情況下進(jìn)行操作,該狀態(tài)下人可以工作很長(zhǎng)時(shí)間而不感覺(jué)到疲憊。在人機(jī)工程學(xué)中,換擋過(guò)程被描述為“須由駕駛者的感覺(jué)器官、中樞神經(jīng)系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)器官(作業(yè)三要素)三者共同努力才能完成”的復(fù)雜操作[10],由此帶來(lái)舒適與否的感受,是一種主觀的情緒反應(yīng)。
Lueder[11]認(rèn)為,不舒適是一種主觀經(jīng)驗(yàn),它是生理與心理兩種過(guò)程結(jié)合后而產(chǎn)生的結(jié)果,受人、機(jī)具和環(huán)境三者的狀態(tài)及其互動(dòng)關(guān)系的影響[12],機(jī)具是否符合人體測(cè)量學(xué)的基本要求,設(shè)計(jì)布置能否滿足人的心理及生理特性,由此所帶來(lái)的操作體驗(yàn)和環(huán)境中的各項(xiàng)物理因素(振動(dòng)、噪聲、環(huán)境溫度等)共同作用于人的感知器官,進(jìn)而傳遞到人的中樞神經(jīng)系統(tǒng);Levy[13]認(rèn)為人們由此產(chǎn)生的情緒反應(yīng)是對(duì)所接收信息產(chǎn)生的一連串信息傳遞與處理的結(jié)果,即“外物刺激—感官的感受—內(nèi)在心理感覺(jué)—感性情感”。由此,基于感性工學(xué)的階層類別分析法,定義換擋性能滿意度為0階概念,將駕駛員的各種感觀體驗(yàn)(視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué))定義為下一階概念。
視覺(jué)體驗(yàn)上,操縱桿及換擋手柄外觀符合人性化要求且擁有良好的視覺(jué)效果,各擋位操縱桿位置附合人機(jī)工程學(xué)要求,操作完成時(shí),操作者在視覺(jué)上能判斷操縱桿是否回到指定的位置。觸覺(jué)體驗(yàn)上,換擋手柄大小、形狀適當(dāng),握持舒適,操縱桿沒(méi)有不舒適的振動(dòng)和晃動(dòng),換入相應(yīng)擋位時(shí),過(guò)程順暢、行程清晰,操作者通過(guò)觸覺(jué)準(zhǔn)確地感知擋位和操作進(jìn)程。聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)上,換擋過(guò)程中,變速器和操縱桿無(wú)異響,換入擋位后無(wú)明顯響聲,整體操作環(huán)境適宜,良好的聽(tīng)覺(jué)體驗(yàn)?zāi)芨纳岂{駛員的情緒,進(jìn)而影響換擋舒適性[14]。駕駛員的不同操作表現(xiàn)出不同的感性訴求,綜合所有感性訴求進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì),可以提高駕駛員的換擋體驗(yàn)。
為了科學(xué)地建立系統(tǒng)、有效的評(píng)價(jià)體系,在前文的分析的基礎(chǔ)上,建立評(píng)價(jià)分析的初步框架,設(shè)計(jì)消費(fèi)者駕駛體驗(yàn)流程,甄選駕駛者進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)換擋操作,并隨之對(duì)其進(jìn)行深度訪談,以收集消費(fèi)者對(duì)影響換擋感受的因素的看法,在語(yǔ)義分析的基礎(chǔ)上,將消費(fèi)者的看法分解抽象為內(nèi)容獨(dú)立、意涵清晰的字段以作為評(píng)價(jià)體系的指標(biāo),并結(jié)合理論分析對(duì)指標(biāo)的邏輯合理性與完整性進(jìn)行定性判斷,以這些指標(biāo)為基礎(chǔ)初步形成結(jié)構(gòu)化的評(píng)價(jià)體系量表,進(jìn)行相對(duì)大樣本靜態(tài)和動(dòng)態(tài)換擋操作試驗(yàn)和相應(yīng)的問(wèn)卷調(diào)查(每個(gè)試驗(yàn)者在操作體驗(yàn)后即完成問(wèn)卷調(diào)查),隨即對(duì)問(wèn)卷數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,通過(guò)總體相關(guān)系數(shù)(Corrected Item-Total Correlation,CITC)分析和因子分析對(duì)指標(biāo)進(jìn)行項(xiàng)目純化和化簡(jiǎn)降維,確定最終的評(píng)價(jià)指標(biāo)。另外,運(yùn)用變異系數(shù)法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán),確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重因子,分析消費(fèi)者主觀評(píng)價(jià)各指標(biāo)的差異、各指標(biāo)對(duì)總體滿意的貢獻(xiàn);最后,對(duì)主觀評(píng)價(jià)體系進(jìn)行結(jié)構(gòu)效度和效標(biāo)效度分析,驗(yàn)證體系的有效性。
選擇6位目標(biāo)市場(chǎng)富有經(jīng)驗(yàn)的車主進(jìn)行深度訪談。首先,使發(fā)動(dòng)機(jī)處于熄火、離合器處于分離狀態(tài),訪談對(duì)象依次進(jìn)入駕駛室反復(fù)模擬車輛駕駛過(guò)程的換擋操作,主要感受操縱桿的位置布置、操縱設(shè)備的尺寸設(shè)計(jì)及行程安排。體驗(yàn)結(jié)束后,完成對(duì)指定項(xiàng)目各分項(xiàng)的打分,并對(duì)體驗(yàn)過(guò)程的感受進(jìn)行主觀描述。
完成靜態(tài)評(píng)價(jià)后,在指定的試驗(yàn)路況,被試者在駕駛過(guò)程中進(jìn)行不同的換擋操作,按動(dòng)態(tài)加減擋(空擋→1→2→3→4→5→4→3→2→1→空擋)依次進(jìn)行加擋、減擋操作,以及少量跨擋位操作和倒擋操作,要求每次駕駛時(shí)間不少于3分鐘,規(guī)定換擋操作需進(jìn)行3次以上,此過(guò)程主要感受不同擋位的操作力、換擋時(shí)的流暢度以及換擋過(guò)程的振動(dòng)和異響。動(dòng)態(tài)行駛完畢之后,同樣進(jìn)行問(wèn)卷的分項(xiàng)打分,并完成主觀描述。
通過(guò)6名客戶的試駕和深度訪談,整理訪談過(guò)程得到的數(shù)據(jù)信息和文本信息,重點(diǎn)對(duì)他們的主觀描述進(jìn)行語(yǔ)義分析,尋找對(duì)換擋過(guò)程的不同看法與感受,初步得到消費(fèi)者對(duì)變速器換擋的主觀體系,如表1所示??梢钥闯?,換擋清晰度與換擋力度主要反映換擋操作的結(jié)果表現(xiàn),應(yīng)符合生物力學(xué)的基本規(guī)律及感性心理,保證換擋準(zhǔn)確性和舒適性;操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與布置從人體測(cè)量學(xué)的基本要求出發(fā),滿足人機(jī)工程學(xué)中人-機(jī)系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)和人的生理、心理需求;換擋的振動(dòng)和噪聲則體現(xiàn)換擋環(huán)境的影響,符合感性工學(xué)感覺(jué)體驗(yàn)理念。整體而言,訪談所得維度與指標(biāo)符合前文的理論分析,驗(yàn)證了此主觀評(píng)價(jià)體系的有效性。
由于本研究的對(duì)象是手動(dòng)變速器,故被調(diào)查人員甄選的條件是具有一定駕齡的手動(dòng)變速器的主要使用者。問(wèn)卷調(diào)查分別在武漢和成都進(jìn)行,每個(gè)區(qū)域的調(diào)查人數(shù)均為50人,研究采取面對(duì)面駕駛體驗(yàn),完成后直接進(jìn)行調(diào)查問(wèn)卷填寫(xiě),最終得到100份有效調(diào)查數(shù)據(jù),樣本特征如表2所示。
表1 初步建立的主觀評(píng)價(jià)體系
表2 100名調(diào)查樣本的特征
絕大部分被調(diào)查者的年齡在21~50歲之間,且具有2年以上駕齡,擁有較為豐富的手動(dòng)駕駛經(jīng)驗(yàn),對(duì)換擋過(guò)程比較熟悉,滿足此次調(diào)查的條件;同時(shí)根據(jù)GB 10000—88《中國(guó)成年人人體尺寸》,被訪者也符合我國(guó)既往有關(guān)人機(jī)工程學(xué)調(diào)查所得數(shù)據(jù)的分布規(guī)律,與前面的理論基礎(chǔ)相互印證。
通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查對(duì)100名被試者換擋過(guò)程的主觀感受按前述的4個(gè)維度進(jìn)行測(cè)量,主8觀評(píng)價(jià)量表整體的Cronbach′sα(克隆巴赫系數(shù))值為0.951,每個(gè)維度的Cronbach′sα值全部大于0.7,表明本研究中使用的主觀評(píng)價(jià)量表的內(nèi)部一致性較高,具有良好的信度。主觀評(píng)價(jià)量表的信度檢驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
表3 主觀評(píng)價(jià)量表的信度檢驗(yàn)結(jié)果
通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查獲取主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)后,先計(jì)算各項(xiàng)目的總相關(guān) (Corrected-Item Total Correlation,CITC)系數(shù)和Cronbach′sα值以純化問(wèn)卷項(xiàng)目。如果CITC系數(shù)低于0.5,且刪除該指標(biāo)后能提高Cronbach′sα,一般應(yīng)該刪除這個(gè)項(xiàng)目[15]。在此研究中,Q1、Q4、Q18、Q22的CITC系數(shù)都低于0.5,刪除上述4個(gè)項(xiàng)目后,總體的Cronbach′sα值由0.951上升到0.957,因此,將這4個(gè)項(xiàng)目刪除,以保證項(xiàng)目的純化,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。
表4 項(xiàng)目純化的CITC分析
為了進(jìn)一步分析各項(xiàng)間的因子結(jié)構(gòu),需對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行探索性因子分析。在分析之前,首先對(duì)數(shù)據(jù)是否適合進(jìn)行因子分析進(jìn)行了檢驗(yàn),結(jié)果見(jiàn)表5,由表5可知,原假設(shè)變量之間具有無(wú)關(guān)性,說(shuō)明原始數(shù)據(jù)適合做因子分析。
表5 KMO和Bartlett的檢驗(yàn)
根據(jù)特征根大于1的標(biāo)準(zhǔn),選擇符合要求的主成分進(jìn)行分析研究。表6顯示,各成分的公共因子的最高方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了55.627%,累計(jì)方差貢獻(xiàn)率最高已達(dá)到78.695%,說(shuō)明進(jìn)行因子轉(zhuǎn)換后得到的主成分因子結(jié)構(gòu)仍然保留了之前各成分因子絕大多數(shù)的最初信息。
表6 解釋的總方差
為獲得具有理論意義的因子,采用主成分分析法進(jìn)行因子提取,用正交旋轉(zhuǎn)法進(jìn)行因子旋轉(zhuǎn),保留特征值大于1的因子,要求最終保留的項(xiàng)目在某一個(gè)因子上的負(fù)載大于0.5,并具有較低的交叉負(fù)載,刪除旋轉(zhuǎn)后同時(shí)在2個(gè)以上因子上的負(fù)載值大于0.5的項(xiàng)目[16]。處理后,最終得到4個(gè)主因子,因子分析結(jié)果見(jiàn)表7。
根據(jù)因子載荷矩陣顯示:因子1包括Q2、Q3、Q5、Q6、Q7、Q8、Q9,主要體現(xiàn)換擋操作的清晰程度,將其命名為換擋清晰度;因子2包括Q10、Q11、Q12、Q13、Q14、Q15,主要涉及換擋過(guò)程的使用力度,命名為換擋力度;因子3包括Q16、Q17、Q19、Q20,主要涉及換擋裝置的設(shè)計(jì)與安排,命名為操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與布置;因子4包括Q21、Q23、Q24,主要涉及換擋時(shí)產(chǎn)生的聲音與響動(dòng),將其命名為換擋的振動(dòng)和噪聲。這一結(jié)果與前文通過(guò)理論分析及深入訪談所得到的評(píng)價(jià)體系基本一致。
表7 探索性因子分析生成的因子載荷矩陣
本研究運(yùn)用變異系數(shù)法進(jìn)行賦權(quán),該方法從原始數(shù)據(jù)中提取信息,根據(jù)各指標(biāo)在所有評(píng)價(jià)對(duì)象上觀測(cè)值的變異程度對(duì)其賦權(quán),更能真實(shí)地反映眾多評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要程度。被試者主觀評(píng)價(jià)得分構(gòu)成的原始數(shù)據(jù)矩陣為:
式中,Xij為第i個(gè)對(duì)象的第j個(gè)指標(biāo)的數(shù)值;m為評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)數(shù);n為評(píng)價(jià)對(duì)象數(shù)量。
將研究數(shù)據(jù)帶入該X矩陣,其中,m=4,n=100。
a.計(jì)算各指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差,反映各指標(biāo)的絕對(duì)變異程度:
式中,Sj為第j個(gè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)差為第j個(gè)指標(biāo)的平均值,其中j=1,2,3,4。
b.計(jì)算各指標(biāo)的變異系數(shù),反映各指標(biāo)的相對(duì)變異程度:
c.對(duì)各指標(biāo)的變異系數(shù)進(jìn)行歸一化處理,得到各指標(biāo)的權(quán)數(shù):
表8 權(quán)重分布
換擋清晰度有助于駕駛員判斷是否已掛入指定擋位,使換擋操作準(zhǔn)確有效地達(dá)到預(yù)期效果,最直觀地體現(xiàn)了換擋滿意度,其權(quán)重高達(dá)50.4%也證明此維度的重要性和有效性;換擋力度和操作裝置的設(shè)計(jì)和布置體現(xiàn)駕駛員操作時(shí)的舒適性,不同方式會(huì)讓駕駛員獲取不同的主觀感受,其權(quán)重分別為32.8%和16.1%;換擋的振動(dòng)和噪聲則從聽(tīng)覺(jué)角度間接體現(xiàn)換擋舒適性,對(duì)操作過(guò)程造成不同程度的影響。
采用Lisrel 8.7軟件對(duì)探索性因子分析保留的變量及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn),將保留的20個(gè)項(xiàng)目作為觀測(cè)變量,探索性因子分析后得到的4個(gè)因子作為潛變量,并由此構(gòu)造相應(yīng)的驗(yàn)證性因子分析模型,擬合優(yōu)度檢驗(yàn)的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要有:卡方自由度比值χ2/df、近似均方根殘差(Root Mean Square Error of Approximation,RMSEA)、比較擬合指數(shù)(Comparative Fit Index,CFI)、基準(zhǔn)化擬合指數(shù)(Normed Fit Index,NFI)。模型整體的適配性結(jié)果表明其對(duì)數(shù)據(jù)的擬合情況良好,如表9所示。
表9 模型數(shù)據(jù)擬合結(jié)果
隨后,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證性因子分析,采用主成分分析法提取各指標(biāo)的因子負(fù)荷,實(shí)際上4個(gè)維度的標(biāo)準(zhǔn)化因子負(fù)荷均不低于0.620,符合最低臨界水平0.40的標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明量表具有較好的結(jié)構(gòu)效度,因此認(rèn)為其效度可靠,標(biāo)準(zhǔn)化因子負(fù)荷如表10所示。
表10 標(biāo)準(zhǔn)化因子負(fù)荷
本研究采用相關(guān)法檢驗(yàn)效標(biāo)效度,分析量表中各維度評(píng)價(jià)值與消費(fèi)者總體滿意度之間的相關(guān)性,得出的皮爾森相關(guān)系數(shù)(Person Correlation Coefficient)見(jiàn)表11。各維度評(píng)價(jià)值與總體滿意度顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)均在0.7以上,成強(qiáng)相關(guān),同時(shí)各維度間也顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)也均在0.7以上,成強(qiáng)相關(guān),說(shuō)明評(píng)價(jià)維度能夠準(zhǔn)確反映總體滿意度,即所使用的量表具有良好的效標(biāo)效度。
表11 各維度的Person相關(guān)性系數(shù)雙側(cè)顯著性
綜上,可以說(shuō)明此體系量表具有良好的效度,進(jìn)而確保了評(píng)價(jià)體系的可靠性、真實(shí)性和穩(wěn)定性,也驗(yàn)證了相關(guān)結(jié)論的有效性。
本文應(yīng)用生物力學(xué)和感性工學(xué)理論探索駕駛員換擋滿意度的影響因素,結(jié)合深入訪談和實(shí)地調(diào)研,經(jīng)過(guò)探索性因子分析和驗(yàn)證性因子分析的項(xiàng)目純化和因子提取,研究發(fā)現(xiàn)駕駛員換擋滿意度包含4個(gè)主要維度:換擋清晰度、換擋力度、操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與布置以及換擋的振動(dòng)和噪聲。運(yùn)用變異系數(shù)法進(jìn)行了賦權(quán),研究表明體現(xiàn)換擋準(zhǔn)確性的換擋清晰度具有50.4%的權(quán)重,說(shuō)明換擋準(zhǔn)確性在較大程度上影響了換擋滿意度。最后,對(duì)評(píng)價(jià)體系進(jìn)行必要的效度檢驗(yàn),結(jié)果表明此評(píng)價(jià)體系合理有效。
本文的研究對(duì)象主要為手動(dòng)變速器,研究結(jié)果具有一定的局限性,未來(lái)可以此為基礎(chǔ),進(jìn)一步研究不同類別變速器及其在不同時(shí)間、環(huán)境下駕駛員的主觀感受,得到更為全面的主觀評(píng)價(jià)體系。
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