李 愚，盧純福，劉肖健，盛 振，柴國鐘

(浙江工業(yè)大學(xué) 工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310023)

0 引言

良好的汽車外形可以提升汽車品牌形象和競爭優(yōu)勢(shì)，為企業(yè)創(chuàng)造更大的利潤[1]。汽車外形設(shè)計(jì)是一種復(fù)雜的設(shè)計(jì)行為，主要體現(xiàn)在待處理的設(shè)計(jì)要素眾多、意象目標(biāo)多樣，且在意象目標(biāo)的影響下，設(shè)計(jì)要素相互之間存在大量的隱性關(guān)聯(lián)關(guān)系[2]。由于感性意象目標(biāo)的主觀性和模糊性，汽車外形設(shè)計(jì)很難完全依賴計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(Computer Aided Design, CAD)技術(shù)，設(shè)計(jì)師的決策仍是設(shè)計(jì)質(zhì)量的主要保障，而目前多數(shù)CAD技術(shù)傾向于以自動(dòng)化技術(shù)取代設(shè)計(jì)師而非對(duì)其進(jìn)行輔助，導(dǎo)致實(shí)用價(jià)值有限[3]。在汽車設(shè)計(jì)這種復(fù)雜任務(wù)中，輔助技術(shù)與設(shè)計(jì)師的分工合作尤為重要，因此本文的研究目標(biāo)是通過基因網(wǎng)絡(luò)模型挖掘眾多設(shè)計(jì)要素和意象目標(biāo)中的重要性差異及其隱性關(guān)聯(lián)關(guān)系，并予以可視化表達(dá)，幫助設(shè)計(jì)師快速識(shí)別出關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素與意象目標(biāo)，以輔助其決策。

復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)為表達(dá)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素間關(guān)系的模型，1981年Steward提出設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)矩陣(Design Structure Matrix, DSM)模型用于表達(dá)設(shè)計(jì)要素之間的關(guān)系[4]，首次將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)引入產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程。上世紀(jì)90年代，隨著社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的小世界[5]、無標(biāo)度[6]等特征的發(fā)現(xiàn)，人們意識(shí)到來自不同領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)模型可能具有類似的統(tǒng)計(jì)學(xué)性質(zhì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的無標(biāo)度特性與hub(關(guān)鍵節(jié)點(diǎn))也被證實(shí)存在[7]，因此復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)逐漸成為描述客觀世界組織原則的主要模型，通過構(gòu)建復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，對(duì)內(nèi)部的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，也成為各領(lǐng)域?qū)?fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行研究的主要手段之一[8]。2005年以后，大量研究證實(shí)了機(jī)械產(chǎn)品中也存在冪律等復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的典型特征。產(chǎn)品設(shè)計(jì)的相關(guān)研究少數(shù)涉及以產(chǎn)品參數(shù)為節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)[9]，多數(shù)研究則集中在零件裝配系統(tǒng)和設(shè)計(jì)活動(dòng)管理兩個(gè)主題。汽車外形之類的形態(tài)設(shè)計(jì)問題實(shí)際上比裝配和設(shè)計(jì)管理都復(fù)雜，因?yàn)闄C(jī)械產(chǎn)品零件以及功能間的裝配、從屬關(guān)系是被明確定義的，而設(shè)計(jì)要素和多個(gè)設(shè)計(jì)目標(biāo)間的關(guān)系是隱性的，需要使用一定技術(shù)手段進(jìn)行識(shí)別。提取和表達(dá)這種隱性關(guān)系并論證其存在性和穩(wěn)定性，是對(duì)汽車設(shè)計(jì)師的重要輔助。

劉肖健等[3]在以水瓶為對(duì)象的研究中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的形態(tài)要素之間存在基因網(wǎng)絡(luò)，并定義了節(jié)點(diǎn)重要性指標(biāo)和節(jié)點(diǎn)集團(tuán)的識(shí)別方法，提出利用基因網(wǎng)絡(luò)輔助設(shè)計(jì)師的模式；徐瑤[10]基于設(shè)計(jì)競賽投稿作品制作了保溫杯產(chǎn)品的基因網(wǎng)絡(luò)；孫倫[11]基于辦公座椅的上千產(chǎn)品樣本建立了其基因網(wǎng)絡(luò)，用于輔助設(shè)計(jì)師的工作，在設(shè)計(jì)試驗(yàn)中獲得了優(yōu)于對(duì)照組的效果，表明了利用基因網(wǎng)絡(luò)輔助設(shè)計(jì)師的有效性；盛振[12]對(duì)汽車形態(tài)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了定義，并基于樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)建立了汽車外形的基因網(wǎng)絡(luò)模型；劉肖健等[13]對(duì)傳統(tǒng)文化的色彩特征建立了基因網(wǎng)絡(luò)模型，并基于不同樣本對(duì)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性進(jìn)行了比較分析。

產(chǎn)品基因網(wǎng)絡(luò)的概念自提出以來，研究對(duì)象涉及水瓶、保溫杯、辦公座椅、產(chǎn)品配色等，而汽車外形的復(fù)雜程度遠(yuǎn)超上述幾類對(duì)象，設(shè)計(jì)師對(duì)輔助手段的需求也格外迫切。羅仕鑒等[14]提出一種用戶偏好驅(qū)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)型多用途車(Sport Utility Vehicle, SUV)的側(cè)面外形設(shè)計(jì)方法，以此建立了計(jì)算機(jī)輔助SUV側(cè)面外形概念設(shè)計(jì)系統(tǒng)；王亞輝等[15]提出一種基于多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法的汽車造型設(shè)計(jì)模型，以避免主觀性和個(gè)體決策差異對(duì)設(shè)計(jì)方案決策的影響；李雪瑞等[16]基于形狀文法理論開發(fā)了智能汽車側(cè)輪廓優(yōu)化設(shè)計(jì)引擎。作為一種應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)復(fù)雜性的模型工具，基因網(wǎng)絡(luò)在汽車產(chǎn)品中的可行性亟待論證。產(chǎn)品基因從知識(shí)結(jié)構(gòu)上應(yīng)包含顯性特征和隱性特征兩部分，前者指形態(tài)、色彩等客觀的物理層面，后者指意象、情感等精神層面[17]。本文研究的突破之處在于，除了設(shè)計(jì)參數(shù)外，對(duì)汽車外形的設(shè)計(jì)目標(biāo)——用戶感性意象也進(jìn)行了基因網(wǎng)絡(luò)建模，并對(duì)其中各節(jié)點(diǎn)的重要性及內(nèi)部關(guān)聯(lián)進(jìn)行識(shí)別。產(chǎn)品外形的意象目標(biāo)具有數(shù)量多、模糊性大、定量分析困難等特征，是汽車外形設(shè)計(jì)的難點(diǎn)之一[18]。本文對(duì)此做了初步分析，論證了汽車產(chǎn)品中基因網(wǎng)絡(luò)的存在性與穩(wěn)定性，并嘗試提煉出有價(jià)值的隱性知識(shí)來輔助設(shè)計(jì)師工作。

1 汽車外形的基因網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)

在筆者先前的研究中，以水瓶外觀為設(shè)計(jì)對(duì)象,將產(chǎn)品基因描述為由設(shè)計(jì)要素為節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，建立了產(chǎn)品基因網(wǎng)絡(luò)模型的基本框架[2]。本文在此基礎(chǔ)上加入了用戶感性意象目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)，將汽車外形的基因網(wǎng)絡(luò)拓展為由設(shè)計(jì)要素和意象目標(biāo)兩個(gè)子網(wǎng)構(gòu)成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示。

汽車外形的基因網(wǎng)絡(luò)模型借鑒了生物信息學(xué)中描述基因之間調(diào)控關(guān)系的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)(Gene Regulatory Network, GRN)模型，將汽車的設(shè)計(jì)要素及其所體現(xiàn)出的感性意象特征描述為兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)。其中意象目標(biāo)子網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)為描述汽車的詞匯，設(shè)計(jì)要素子網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)是設(shè)計(jì)師可以直接操作的設(shè)計(jì)要素，如產(chǎn)品尺寸、色彩、功能等元素。

與同類研究及作者的前期工作相比，該基因網(wǎng)絡(luò)模型同時(shí)包含了設(shè)計(jì)要素和設(shè)計(jì)目標(biāo)，其對(duì)設(shè)計(jì)師工作的輔助主要表現(xiàn)在兩方面：①通過計(jì)算意象目標(biāo)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，從中篩選出關(guān)鍵意象作為主要設(shè)計(jì)目標(biāo)；②評(píng)估設(shè)計(jì)要素的重要性，通過順序求解法化解組合爆炸問題。

針對(duì)上述汽車外形的“設(shè)計(jì)要素—意象目標(biāo)”基因網(wǎng)絡(luò)，本文的工作包括兩個(gè)子網(wǎng)的建模方法以及網(wǎng)絡(luò)的存在性與穩(wěn)定性論證3方面工作：

(1) 設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)建模 基于大量汽車外形樣本的設(shè)計(jì)參數(shù)，利用Pearson相關(guān)法計(jì)算設(shè)計(jì)要素之間的相關(guān)系數(shù)，并通過設(shè)定不同的閾值識(shí)別設(shè)計(jì)要素節(jié)點(diǎn)之間的連接，形成設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)。

(2) 意象目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)建模 與設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)建模方法類似，以評(píng)價(jià)汽車外形的感性詞匯作為意象目標(biāo)對(duì)汽車樣本開展用戶評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)，利用Pearson相關(guān)法計(jì)算意象目標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)，并通過設(shè)定不同的閾值識(shí)別意象目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的連接，形成意象目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)。

(3) 基因網(wǎng)絡(luò)的存在性與穩(wěn)定性論證 從總樣本庫中選擇不同的隨機(jī)樣本，重復(fù)上述建模方法得到不同的汽車外形的基因網(wǎng)絡(luò)模型，比較其相似性與差異性，以評(píng)估設(shè)計(jì)要素間和意象目標(biāo)間關(guān)系的穩(wěn)定性，作為基因網(wǎng)絡(luò)客觀存在的依據(jù)。

兩個(gè)子網(wǎng)之間并非獨(dú)立，限于文章篇幅，其映射關(guān)系的挖掘?qū)⒘舸M(jìn)一步研究。

2 汽車外形的設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)

2.1 汽車外形設(shè)計(jì)要素的確定

設(shè)計(jì)要素一般指設(shè)計(jì)師可以直接操作的設(shè)計(jì)變量，如尺寸、色彩、功能等。設(shè)計(jì)要素即基因網(wǎng)絡(luò)中的基因。對(duì)比生物信息學(xué)GRN的研究，產(chǎn)品基因的定義應(yīng)遵循客觀性、可操作性、不可分解性3個(gè)原則：客觀性指設(shè)計(jì)要素應(yīng)可基于客觀的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，且不受觀測(cè)者主觀判斷的影響；可操作性指設(shè)計(jì)師有能力改變?cè)O(shè)計(jì)要素的值，如產(chǎn)品的色彩和尺寸，而“品牌價(jià)值”之類的變量就不具有可操作性；不可分解性即設(shè)計(jì)要素不可進(jìn)一步分解為其他設(shè)計(jì)要素，如水杯的容量雖然客觀可操作，但是可以進(jìn)一步分解為直徑、高度等形態(tài)尺寸，因此不宜作為設(shè)計(jì)要素。

汽車外形取決于其曲面形態(tài)特征，從建模角度看，曲面形態(tài)取決于曲線，以及關(guān)鍵點(diǎn)的坐標(biāo)或相對(duì)位置關(guān)系。汽車外形可以由關(guān)鍵點(diǎn)之間的尺寸參數(shù)來決定，因此汽車外形只考慮外觀形態(tài)尺寸參數(shù)，這些參數(shù)即汽車外形的設(shè)計(jì)要素。

下面以奧迪A6車型為例對(duì)設(shè)計(jì)要素的選取做簡單解釋。通過三維建模得到基本外形特征曲線36條，如圖2所示。從特征曲線中提取決定這些風(fēng)格曲線的各個(gè)關(guān)鍵位置點(diǎn)相關(guān)尺寸106個(gè)，如圖3所示。這些尺寸雖未完全包含汽車的所有外形要素，但已能決定車型的主要風(fēng)格特征，因此本文以其作為汽車外形設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。

2.2 設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)建模

汽車外形設(shè)計(jì)要素的網(wǎng)絡(luò)模型是對(duì)設(shè)計(jì)要素之間隱含的關(guān)聯(lián)關(guān)系(即設(shè)計(jì)要素節(jié)點(diǎn)之間的連接)的一種描述。這種關(guān)系是用戶對(duì)汽車外形的感性意象的綜合反映，也是目標(biāo)(感性意象)與操作對(duì)象(設(shè)計(jì)要素)之間的重要橋梁，因此本文擬從已被用戶廣泛接受的多款汽車產(chǎn)品型號(hào)中提取這種關(guān)系。

本文選擇2000年以來在國內(nèi)上市銷售的多款車型作為基因網(wǎng)絡(luò)建模的樣本?？紤]車型的普適形態(tài)并剔除了同一品牌下重復(fù)度較高的若干樣本，最終得到32個(gè)品牌共146款車型樣本，如表1所示。

表1 車型樣本來源

編號(hào)品牌數(shù)量編號(hào)品牌數(shù)量01阿爾法羅密歐417雷克薩斯402奧迪1018雷諾303寶馬1319鈴木104奔馳720馬自達(dá)705本田821瑪莎拉蒂206標(biāo)致322莫斯科人107達(dá)契亞123歐寶108大宇124龐蒂亞克309大眾825起亞110戴勒姆126日產(chǎn)1511菲亞特227三菱912豐田828斯巴魯313福特629斯柯達(dá)114捷豹530現(xiàn)代415拉達(dá)131雪佛蘭216勞斯萊斯232雪鐵龍9

將上述車型樣本的三視圖導(dǎo)入SolidWorks軟件，并在草圖中通過調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)使形態(tài)曲線與三視圖吻合，從而驅(qū)動(dòng)完成車型的3D建模。因?yàn)楦鬈囆偷妆P形態(tài)相似，對(duì)外形感性意象的影響較小，所以省略了底盤模型。由此得到146個(gè)汽車樣本的3D模型，如圖4所示(部分)。

在設(shè)計(jì)要素(節(jié)點(diǎn))已確定的情況下，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的連接是基因網(wǎng)絡(luò)建模的主要工作。本文通過Pearson相關(guān)系數(shù)來發(fā)現(xiàn)連接。

兩個(gè)設(shè)計(jì)要素x和y之間的Pearson相關(guān)系數(shù)通過下式計(jì)算得到：

為Pearson設(shè)定一個(gè)相關(guān)閾值[r]，相關(guān)系數(shù)r超過該閾值便認(rèn)為兩節(jié)點(diǎn)相關(guān)，可以在兩節(jié)點(diǎn)間建立一條連接。汽車外形中兩個(gè)尺寸之間的相關(guān)系

數(shù)計(jì)算通過146個(gè)樣本數(shù)據(jù)(即146對(duì)x、y坐標(biāo))開展。對(duì)106個(gè)設(shè)計(jì)要素兩兩之間的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)閾值識(shí)別出所有連接，即可得到汽車外形的設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)。

圖5所示為不同閾值下的汽車設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)(未畫出沒有連接的孤立節(jié)點(diǎn))。通過設(shè)置不同的相關(guān)性閾值可以將有限數(shù)量的重要節(jié)點(diǎn)呈現(xiàn)給設(shè)計(jì)師。

2.3 設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)計(jì)師的輔助

外形設(shè)計(jì)在很大程度上帶有感性因素，設(shè)計(jì)師的作用(即確定各設(shè)計(jì)要素的值)目前仍是技術(shù)工具所無法替代的。設(shè)計(jì)要素是設(shè)計(jì)師直接操作的對(duì)象，因此其網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)計(jì)師的輔助作用主要體現(xiàn)為緩解大量賦值帶來的組合爆炸問題、提高設(shè)計(jì)師人工尋優(yōu)的效率，而非直接計(jì)算某個(gè)設(shè)計(jì)要素的最優(yōu)值。

利用設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)解決組合爆炸的基本思路是，從眾多設(shè)計(jì)要素中找出最“重要”的節(jié)點(diǎn)優(yōu)先處理，或找出關(guān)聯(lián)緊密的節(jié)點(diǎn)集團(tuán)進(jìn)行統(tǒng)一處理。節(jié)點(diǎn)的重要性主要體現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)的度數(shù)和敏感性兩個(gè)指標(biāo)。

(1)節(jié)點(diǎn)的度數(shù)

在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)度數(shù)指該節(jié)點(diǎn)上的連接數(shù)，表達(dá)了該節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)之間關(guān)聯(lián)的緊密程度。相關(guān)性閾值[r]=0.5時(shí)，設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)中度數(shù)最高的5個(gè)節(jié)點(diǎn)如表2所示。

表2 度數(shù)最大的節(jié)點(diǎn)(相關(guān)性閾值[r]=0.5)

(2)節(jié)點(diǎn)的敏感性

節(jié)點(diǎn)的敏感性指樣本中某一設(shè)計(jì)要素值的分布規(guī)律呈現(xiàn)出的傾向性，通過節(jié)點(diǎn)取值的標(biāo)準(zhǔn)差得到[3]。標(biāo)準(zhǔn)差越小，表示節(jié)點(diǎn)的取值在各個(gè)值域段內(nèi)的分布越平均，也就是傾向性越小，即節(jié)點(diǎn)值的變化對(duì)樣本數(shù)量的影響很小、不敏感；反之，則表示敏感性大。經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，敏感性最大的5個(gè)節(jié)點(diǎn)如表3所示。

表3 汽車敏感性最大的5個(gè)節(jié)點(diǎn)

(3)節(jié)點(diǎn)集團(tuán)

在基因網(wǎng)絡(luò)中，有些節(jié)點(diǎn)會(huì)基于緊密的內(nèi)部互相影響而形成相對(duì)獨(dú)立的集團(tuán)，即不與其他節(jié)點(diǎn)發(fā)生聯(lián)系的孤立子網(wǎng)絡(luò)，本文稱為“節(jié)點(diǎn)集團(tuán)”。對(duì)節(jié)點(diǎn)集團(tuán)的識(shí)別有利于找出產(chǎn)品基因中存在的潛在聯(lián)系和需要統(tǒng)一考慮的設(shè)計(jì)要素。

相關(guān)性閾值[r]<0.5時(shí)，設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的連邊過于復(fù)雜，不利于設(shè)計(jì)師從中識(shí)別出有效的節(jié)點(diǎn)集團(tuán)。設(shè)計(jì)師訪談表明，將節(jié)點(diǎn)集團(tuán)中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量控制在5個(gè)左右有利于設(shè)計(jì)師識(shí)別節(jié)點(diǎn)并考慮其間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。基于這種需求，取相關(guān)性閾值[r]=0.96，可識(shí)別出6個(gè)設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)集團(tuán)，如表4所示。

表4 相關(guān)性閾值為0.96的汽車基因節(jié)點(diǎn)集團(tuán)

將表中節(jié)點(diǎn)集團(tuán)所控制的關(guān)鍵點(diǎn)與曲線曲面位置標(biāo)注在汽車外形上，如圖6所示。

通過對(duì)汽車外形設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)建模，以及對(duì)節(jié)點(diǎn)度數(shù)、敏感性和節(jié)點(diǎn)集團(tuán)的分析，結(jié)合設(shè)計(jì)師需求訪談與深度解讀，得到如下宏觀知識(shí)：

(1)車輪大小對(duì)設(shè)計(jì)的影響

“輪罩半徑@側(cè)面草圖”是敏感性最高的節(jié)點(diǎn)，其中心性不高且為非中心節(jié)點(diǎn)，表明“車輪大小”為獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，對(duì)整車外形影響較大。該結(jié)論的原因是車輪大小已標(biāo)準(zhǔn)化，其尺寸變化在任何車型中都不大，因此設(shè)計(jì)空間較小，從而“敏感性高”。同樣的高敏感性設(shè)計(jì)要素也體現(xiàn)在其他一些數(shù)值相對(duì)固定的尺寸上。

(2)汽車側(cè)面設(shè)計(jì)

有關(guān)汽車側(cè)面外形關(guān)鍵點(diǎn)位的節(jié)點(diǎn)都有較高的度數(shù)，且其度數(shù)大致相同，說明這部分的外形與其他方面關(guān)聯(lián)較大且關(guān)聯(lián)度較為統(tǒng)一。在敏感性方面，中前部與中后部的敏感性相對(duì)較高，前部和后部則因約束較多而限制了其形態(tài)延伸性。在針對(duì)這部分進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，可以將外形重點(diǎn)放在中部位置，前端與后端依照中部的外形結(jié)合其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行賦值。由于側(cè)面后端外形相關(guān)節(jié)點(diǎn)相對(duì)于前部分節(jié)點(diǎn)的敏感性較低，設(shè)計(jì)過程中可以視具體情況放在概念設(shè)計(jì)的后期細(xì)節(jié)修整階段處理。

(3)汽車頂棚和車窗

對(duì)照節(jié)點(diǎn)度數(shù)列表可見，度數(shù)排名前三的節(jié)點(diǎn)均與汽車前擋風(fēng)外形相關(guān)，而這3個(gè)節(jié)點(diǎn)的敏感度卻并不高，即前擋風(fēng)玻璃的外形受其他節(jié)點(diǎn)的影響較大，但其本身的變化未必會(huì)影響其他部分的設(shè)計(jì)。后窗的相關(guān)節(jié)點(diǎn)均為低度數(shù)節(jié)點(diǎn)，對(duì)整車造型影響不大，在設(shè)計(jì)過程中亦可置后處理。對(duì)比節(jié)點(diǎn)集團(tuán)列表可見，節(jié)點(diǎn)集團(tuán)3和節(jié)點(diǎn)集團(tuán)5與后擋風(fēng)和行李蓋部分的外形相關(guān)，說明在汽車頂部的外形中，前擋風(fēng)、頂棚和行李箱上蓋等各個(gè)部分的尺寸之間存在較密切的聯(lián)系，應(yīng)統(tǒng)一考慮。

(4)汽車引擎蓋

引擎蓋外形的節(jié)點(diǎn)中存在4個(gè)高敏感節(jié)點(diǎn)，分別決定了引擎蓋的長度和弧面走向，但是其度數(shù)并不大，可見這部分的外形擁有一定的設(shè)計(jì)自由度且與其他部分的關(guān)聯(lián)并不明顯，可以獨(dú)立設(shè)計(jì)，甚至可以考慮與其他部位的形態(tài)設(shè)計(jì)并行開展。

上述基于汽車產(chǎn)品基因設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)的分析，為設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)活動(dòng)提供了具有一定操作性的顯性知識(shí)。

3 汽車外形的意象目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)

3.1 汽車外形意象目標(biāo)的確定

感性意象是汽車外形常用的設(shè)計(jì)目標(biāo)，一般表達(dá)為一系列形容詞。意象形容詞的來源一般為主流媒體中的評(píng)論與描述。朱毅[19]將主流媒體對(duì)SUV測(cè)評(píng)文章中的形容詞摘錄后分為7對(duì)14個(gè)高頻形容詞。本文用同樣方法歸納汽車外形容詞20對(duì)40個(gè)，如表5所示。

表5 汽車外形的20對(duì)高頻形容詞

本文以這20對(duì)意象形容詞為節(jié)點(diǎn)構(gòu)建汽車外形的意象網(wǎng)絡(luò)，主要工作包括意象目標(biāo)的重要性和意象目標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系兩方面。

3.2 感性意象網(wǎng)絡(luò)建模

由于車型外形差別細(xì)微，普通大眾清晰地對(duì)其進(jìn)行分類評(píng)價(jià)較為困難，為了增加意象評(píng)價(jià)的可靠性，本文征募了22名從事設(shè)計(jì)工作3年以上的設(shè)計(jì)師擔(dān)任被試，針對(duì)前述146款車型參數(shù)模型、就20對(duì)意象形容詞進(jìn)行評(píng)價(jià)。為提高效率，被試采用歸類方式對(duì)每一車型選擇合適的意象形容詞進(jìn)行標(biāo)記。為盡量減少圖片、顏色、角度等因素對(duì)整體外形判斷的影響，選擇相同的角度與材質(zhì)渲染模型，如圖7所示。

合并統(tǒng)計(jì)意象評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，每有一人次將某車型與某感性評(píng)價(jià)形容詞進(jìn)行匹配則記一分，得到感性意象得分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表。對(duì)表中各意象評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，得到感性意象兩兩之間的相關(guān)性。

基于意象評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)重復(fù)3.1節(jié)設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)的建模過程，設(shè)定相關(guān)性閾值，可以得到汽車外形的用戶意象網(wǎng)絡(luò)，如圖8所示。

意象網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)度數(shù)表示該形容詞與其他形容詞間具有關(guān)聯(lián)性但并不限于正相關(guān)，即這些感性評(píng)價(jià)詞匯對(duì)汽車外形進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)在能指或意指上有一定重合(正相關(guān))或背離(負(fù)相關(guān))。理論上講，成對(duì)的形容詞之間應(yīng)該呈現(xiàn)出強(qiáng)負(fù)相關(guān)特性，但實(shí)際上并非完全如此，表明用戶對(duì)汽車外形的意象還存在一些需要深入研究的特征。

度數(shù)大的節(jié)點(diǎn)代表了較強(qiáng)的用戶意象傾向，因此在設(shè)計(jì)過程中需要重點(diǎn)考慮。取較低的相關(guān)性閾值對(duì)各意象節(jié)點(diǎn)的度數(shù)進(jìn)行排序，其中前4個(gè)高度節(jié)點(diǎn)如表6所示。

表6 度數(shù)最大的節(jié)點(diǎn)(相關(guān)性閾值為0.1)

與設(shè)計(jì)要素網(wǎng)絡(luò)類似，節(jié)點(diǎn)敏感性表達(dá)了汽車形態(tài)變化對(duì)該意象指標(biāo)影響的強(qiáng)烈程度，或該意象可通過外形設(shè)計(jì)來體現(xiàn)的可行性程度。敏感性最大的5個(gè)節(jié)點(diǎn)如表7所示。

表7 敏感性最大的5個(gè)節(jié)點(diǎn)

汽車外形的意象目標(biāo)之間也會(huì)出現(xiàn)互相影響、牽制與融合的情況，在意象網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)為連接在一起相對(duì)立的節(jié)點(diǎn)集團(tuán)。表8所示為相關(guān)性閾值為0.45時(shí)的意象目標(biāo)節(jié)點(diǎn)集團(tuán)。

表8 意象目標(biāo)的節(jié)點(diǎn)集團(tuán)(相關(guān)性閾值為0.45)

“艷麗—高檔—?jiǎng)印鲿场A麗—光滑—呆板”這幾個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了感性意象網(wǎng)絡(luò)中最大的節(jié)點(diǎn)集團(tuán)，其中“流暢”是敏感度最高的節(jié)點(diǎn)，也具有很高的度數(shù)，說明用戶對(duì)該感性評(píng)價(jià)的認(rèn)知比較統(tǒng)一，且該意象目標(biāo)與其他多個(gè)目標(biāo)有較密集的關(guān)聯(lián)，因此在設(shè)計(jì)活動(dòng)中應(yīng)予以足夠的關(guān)注。

“華麗”作為度數(shù)最高的節(jié)點(diǎn)與眾多的意象目標(biāo)相關(guān)，但其敏感度偏低，原因可能是設(shè)計(jì)師在評(píng)價(jià)汽車外觀時(shí)對(duì)其認(rèn)知存在分歧，也可能是它屬于被動(dòng)受影響的一個(gè)目標(biāo)。

“低檔—簡陋”、“失調(diào)—凌亂”、“剛強(qiáng)—硬朗”、

“飽滿—厚實(shí)”這8個(gè)意象目標(biāo)形成了4對(duì)較為緊密的節(jié)點(diǎn)集團(tuán)，顯見這些形容詞的評(píng)價(jià)存在較強(qiáng)的潛在關(guān)聯(lián)，在設(shè)計(jì)時(shí)可以合并考慮。

4 汽車外形基因網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性論證

機(jī)械產(chǎn)品的DSM是描述機(jī)械零部件關(guān)系的一個(gè)“客觀”的模型，因?yàn)楦髁悴考g的連接是裝配、運(yùn)動(dòng)傳遞、力傳遞等客觀的關(guān)系，所以DSM是一個(gè)穩(wěn)定的矩陣。汽車外形的基因網(wǎng)絡(luò)與DSM形態(tài)類似，但有本質(zhì)的不同：汽車基因網(wǎng)絡(luò)中的連接是隱性的，是用戶主觀意象的一種反映，基于不同的被試用戶和不同的實(shí)驗(yàn)有可能產(chǎn)生不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。汽車基因網(wǎng)絡(luò)如果能對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)產(chǎn)生幫助，則其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有一定程度的穩(wěn)定性，即基于不同樣本得到的基因網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有相似的結(jié)構(gòu)。

為驗(yàn)證上述汽車基因網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)子網(wǎng)的穩(wěn)定性，從全部車型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和意象實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中隨機(jī)抽取若干組重復(fù)上述建網(wǎng)操作。重復(fù)4次得到的基因網(wǎng)絡(luò)圖對(duì)比如圖9和圖10所示。

由圖9和圖10顯見，基于全部樣本和隨機(jī)抽取樣本得到的基因網(wǎng)絡(luò)圖雖有一定程度的差異，但整體結(jié)構(gòu)相似，表明兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)具有較好的穩(wěn)定性，可以為設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)過程提供有價(jià)值的輔助。

5 結(jié)束語

本文給出汽車基因網(wǎng)絡(luò)模型的基本結(jié)構(gòu)，以及構(gòu)建設(shè)計(jì)要素和意象目標(biāo)兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)方法，并基于對(duì)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的初步分析產(chǎn)生了一些輔助設(shè)計(jì)師開展設(shè)計(jì)活動(dòng)的相關(guān)知識(shí)，論證了基因網(wǎng)絡(luò)模型的存在性與穩(wěn)定性。

基因網(wǎng)絡(luò)的存在表明，汽車外形兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)各個(gè)元素之間存在潛在的關(guān)聯(lián)關(guān)系，對(duì)這些關(guān)系進(jìn)行挖掘和識(shí)別有助于提高外形設(shè)計(jì)的效率和成功率?；蚓W(wǎng)絡(luò)可以幫助將傳統(tǒng)的、依靠經(jīng)驗(yàn)和感性判斷的設(shè)計(jì)活動(dòng)，轉(zhuǎn)化為“外科手術(shù)”式的、有目的的精確操作。

本文基于獨(dú)立建模過程得到的產(chǎn)品基因內(nèi)的“感性意象”和“設(shè)計(jì)要素”兩個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，尚處于各自獨(dú)立的狀態(tài)，它們之間可能存在較為密切的映射關(guān)系。 找到這種映射關(guān)系有助于精準(zhǔn)地找到影響某個(gè)意象目標(biāo)的設(shè)計(jì)要素節(jié)點(diǎn)群，這是筆者進(jìn)一步研究的關(guān)鍵內(nèi)容。

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