陳默，黃辰，蘇盼盼

基于可供性理論的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法研究

陳默，黃辰，蘇盼盼

（南京工業(yè)大學(xué)，南京 211816）

為了提高用戶與產(chǎn)品之間互動(dòng)的明確性與有效性，對(duì)消費(fèi)類產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)方法的研究。借鑒生態(tài)心理學(xué)中的可供性理論，將可供性交互矩陣（功能–任務(wù)交互矩陣）與主成分分析方法相結(jié)合，構(gòu)建面向消費(fèi)類電子產(chǎn)品的可供性設(shè)計(jì)方法流程。該方法主要是面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)早期階段，通過(guò)解構(gòu)用戶任務(wù)與產(chǎn)品功能之間的關(guān)系，幫助設(shè)計(jì)師識(shí)別用戶與產(chǎn)品之間彼此互動(dòng)的行為模式，確立產(chǎn)品的可供性，為設(shè)計(jì)師在具體的實(shí)踐活動(dòng)中提供明確的設(shè)計(jì)依據(jù)。以電吹風(fēng)為研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)例研究。首先，通過(guò)功能–任務(wù)交互矩陣明確該產(chǎn)品的可供性因子；其次，通過(guò)探索性因子分析法確立電吹風(fēng)所具有的可供性特征，可分為功能性可供性、操作性可供性和信息性可供性3類；最后，綜合以上并結(jié)合用戶人群的需求，進(jìn)行方案的細(xì)化。通過(guò)可供性交互矩陣與主成分分析法結(jié)合的設(shè)計(jì)方法不僅具有更好的操作性，而且豐富了可供性在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的實(shí)踐研究。

可供性；功能任務(wù)交互矩陣；主成分分析法；電吹風(fēng)

在日常生活中，人每時(shí)每刻都與產(chǎn)品及所在的環(huán)境發(fā)生互動(dòng)關(guān)系，而這個(gè)交互關(guān)系的有效性則取決于人和產(chǎn)品（環(huán)境）的雙向交流[1]，即成功的產(chǎn)品設(shè)計(jì)不再是單向的信息傳達(dá)過(guò)程的載體，而應(yīng)該是能夠促成用戶與其產(chǎn)生互動(dòng)、回應(yīng)使用者行為的資源載體。換句話說(shuō)，產(chǎn)品的某些設(shè)計(jì)特征應(yīng)當(dāng)對(duì)用戶的行為具有一定的“引導(dǎo)”甚至“拉扯”作用[2]，而用戶也能夠憑借這些設(shè)計(jì)特征下意識(shí)、不假思索地做出正確的行為決策。由此可見，若僅強(qiáng)調(diào)“以產(chǎn)品為中心”甚至包括“以用戶為中心”的設(shè)計(jì)思維均具有一定的局限性，因?yàn)樵O(shè)計(jì)師在具體的實(shí)踐過(guò)程中并沒有將“用戶與產(chǎn)品及兩者之間的交互關(guān)系”作為一個(gè)整體進(jìn)行研究。為了彌補(bǔ)這一缺陷，由知覺心理學(xué)家Gibson提出的可供性（Affordance）理論[3]，以及相關(guān)學(xué)者提出的可供性設(shè)計(jì)方法論（Affordance Based Design，ABD）[4-7]，則為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供新的研究視角。

針對(duì)可供性的研究，目前主要以理論研究與設(shè)計(jì)實(shí)踐為主，如日本著名設(shè)計(jì)師深澤直人借鑒了該思想，將自己的設(shè)計(jì)理念概括為“無(wú)意識(shí)設(shè)計(jì)”（Without Thought，又稱為“直覺設(shè)計(jì)”），強(qiáng)調(diào)用戶可以不假思索地使用產(chǎn)品[8]。原研哉也在其著作中提到產(chǎn)品應(yīng)該融入使用場(chǎng)景，即針對(duì)可供性的外延進(jìn)行研究。當(dāng)下，隨著一批機(jī)械工程學(xué)家如Warren[9]、Mcgrenere[10]、Hartson[11]、Fadel[4-7,12-13]等研究的加入，相繼開發(fā)了一系列面向產(chǎn)品早期設(shè)計(jì)階段的輔助工具，如基于可供性的功能任務(wù)交互矩陣（Function-Task interaction Matrix，F(xiàn)TIM）[14]、可供性結(jié)構(gòu)矩陣（Affordance Structure Matrix，ASM）[15]等，進(jìn)一步深化了可供性理論在設(shè)計(jì)學(xué)領(lǐng)域的實(shí)踐性研究。為了提高用戶操作產(chǎn)品時(shí)交互動(dòng)作的明確性與有效性，以特定的設(shè)計(jì)特征加強(qiáng)用戶對(duì)產(chǎn)品交互的認(rèn)知。文中依據(jù)功能–任務(wù)交互矩陣，結(jié)合主成分分析法，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行再設(shè)計(jì)，從而提出基于可供性理論的設(shè)計(jì)方法流程。該方法通過(guò)解構(gòu)用戶任務(wù)與產(chǎn)品功能之間的關(guān)系，幫助設(shè)計(jì)師識(shí)別用戶與產(chǎn)品之間彼此互動(dòng)的行為模式，確立出產(chǎn)品的可供性，為設(shè)計(jì)師在具體的實(shí)踐活動(dòng)中提供了相對(duì)明確的設(shè)計(jì)依據(jù)。

1 可供性的相關(guān)研究

1.1 心理學(xué)中可供性概念的定義

Affordance（可供性）這一術(shù)語(yǔ)是由生態(tài)心理學(xué)家Gibson[16]首次創(chuàng)造出來(lái)，他認(rèn)為在生態(tài)環(huán)境中，動(dòng)物有本能感知環(huán)境特性的能力，同時(shí)環(huán)境也會(huì)直接影響動(dòng)物的行為，這種影響互動(dòng)行為的特性是來(lái)自環(huán)境與生物兩者本質(zhì)上的相互呼應(yīng)。Gibson所提出的Affordance（可供性）主要是來(lái)源于他的直接感知理論，即“一個(gè)物體可以提供什么是因?yàn)樗约菏鞘裁础?，該物體的自身屬性就能明確說(shuō)明關(guān)于他自身所有的有效信息，而與它的接受者（人或動(dòng)物）的背景知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系較少，與認(rèn)知心理學(xué)模型所倡導(dǎo)的人類的行為主要是依賴于用戶以往的經(jīng)歷和背景知識(shí)具有明顯的區(qū)別。

Gibson為了讓讀者對(duì)該術(shù)語(yǔ)有更加清晰的認(rèn)知，他從以下3個(gè)方面做了進(jìn)一步闡釋：首先，他認(rèn)為不同的物體屬性可以向它的受眾（如動(dòng)物）提供所需，而不同的受眾（動(dòng)物）也會(huì)依據(jù)此物體屬性產(chǎn)生不同的行為可能性，如一塊大石頭對(duì)獅子而言可以提供的是可躺性，而對(duì)大象而言，提供的僅僅是一只腳站立的可供性；其次，由于Gibson所提出的Affordance是來(lái)源于生態(tài)心理學(xué)，對(duì)知覺的探索不再僅局限于認(rèn)知心理學(xué)中的視覺系統(tǒng)與大腦的研究，環(huán)境因素與動(dòng)物的互動(dòng)需要被當(dāng)作一個(gè)整體進(jìn)行考慮；最后，可供性的恒常性，即物體的Affordance不以動(dòng)物是否察覺而發(fā)生變化，也不會(huì)因動(dòng)物需求與目標(biāo)而改變，如房間內(nèi)的一把椅子，房間亮了，這把椅子提供了可坐性，而漆黑的房間，這把椅子的可坐性依然存在，并不會(huì)因?yàn)槟愀兄坏剿А?/p>

1.2 設(shè)計(jì)領(lǐng)域中可供性概念的定義

由于可供性這一概念比較寬泛，并易于與其他術(shù)語(yǔ)相混淆。在Norman[2]的再版《設(shè)計(jì)心理學(xué)》一書中就明確地說(shuō)明此概念是很難理解的，許多心理學(xué)家、甚至哲學(xué)家對(duì)其來(lái)源、研究對(duì)象一直存有爭(zhēng)議，而文中主要關(guān)注其在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。正如Norman在他的著作中提出可供性（中文譯為示能）是關(guān)注用戶和產(chǎn)品之間的相互依賴關(guān)系。一個(gè)產(chǎn)品通過(guò)感知它的物理特性就應(yīng)該讓用戶了解它具有何種屬性，如旋鈕是用來(lái)旋轉(zhuǎn)的，細(xì)長(zhǎng)而垂直的門把手會(huì)產(chǎn)生拉的動(dòng)作，而扁平橫向的門把手會(huì)產(chǎn)生推的行為。如果一個(gè)產(chǎn)品其可供性設(shè)計(jì)得不恰當(dāng)，往往會(huì)給用戶造成操作上的困難，甚至引發(fā)災(zāi)難。

隨著研究可供性學(xué)者的增多，相應(yīng)的問(wèn)題也隨之產(chǎn)生，該概念與Gibson當(dāng)初所提出的可供性概念有很大程度上的偏離。為了彌補(bǔ)這一研究缺陷，Norman在其再版書中提出Affordance（示能）、Signifier（意符）和Perceived Affordance（預(yù)設(shè)用途）三者之間的區(qū)別，他認(rèn)為對(duì)用戶而言，感知到的可供性比真實(shí)的可供性更為重要。文中根據(jù)Affordance在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其主要概括的是產(chǎn)品與用戶之間的交互性，探討的是用戶與產(chǎn)品交互時(shí)的行為設(shè)計(jì)，因此依據(jù)它的動(dòng)詞含義，使用“可供性”這一命名方式。

1.3 可供性的類別劃分

可供性由于應(yīng)用領(lǐng)域的不同，具有不同的分類方式，如生態(tài)學(xué)領(lǐng)域Gaver從空間和時(shí)間上強(qiáng)調(diào)可供性的次序性，人工智能領(lǐng)域Raubal[17]將其分為物理性的可供性、社會(huì)性的可供性和精神性的可供性。人機(jī)交互領(lǐng)域（Human–Computer Interaction，HCI）Norman將其分為感知的可供性與真實(shí)的可供性[2]；Hartson[11]將其分為認(rèn)知、物理、感官和功能的可供性；Galvao[18]將其分為功能與操作的可供性；工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域Fadel[4]等將其分為以下3類：AUA（Artifact–User Affordance，AUA）描述的是用戶與產(chǎn)品之間潛在的交互關(guān)系，對(duì)用戶而言，產(chǎn)品的屬性可以被感知為有用的；AAA（Artifact–Artifact Affordance，AAA）描述的是產(chǎn)品子系統(tǒng)之間彼此的交互關(guān)系；AEA（Artifact–Environ-ment Affordance，AEA）描述的是產(chǎn)品與影響其潛在操作環(huán)境之間的交互關(guān)系，如空氣、噪音等[19]。

2 因子分析法

因子分析法核心思想是設(shè)法將原來(lái)變量重新組合成一組新的、相互之間沒有關(guān)系的少數(shù)幾個(gè)綜合因子。它本質(zhì)是對(duì)各個(gè)因子進(jìn)行分組整理，把相似性較大、關(guān)注度較高的歸為1類，但同時(shí)降維后維度數(shù)能夠保持原數(shù)據(jù)所提供的大部分信息[20]。在此，以因子分析中的探索性因子分析為例，與其他的降維方法相比，如聚類分析法（Cluster Analysis），該方法的優(yōu)勢(shì)在于不事先假定因子與測(cè)度項(xiàng)之間的關(guān)系[21]。目前，因子分析法已經(jīng)被大量應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，如Laios等[22]利用該方法針對(duì)7～14歲兒童和青少年使用的自行車進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)因子評(píng)估，選取代表性案例，并結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助建模技術(shù)進(jìn)行自行車的再設(shè)計(jì)。Hsiao等[23]針對(duì)12個(gè)手部尺寸，如手掌、拇指和手指的長(zhǎng)度和寬度等，進(jìn)行因子分析中的主成分分析，以探索最能代表消防員手部大小和形狀的關(guān)鍵性特征，從而確定出改進(jìn)消防手套尺碼的研究方向。Sabir[24]使用驗(yàn)證性因子分析法，針對(duì)智能手機(jī)的用戶進(jìn)行實(shí)證檢驗(yàn)，結(jié)果表明產(chǎn)品的設(shè)計(jì)尺寸對(duì)客戶滿意度具有影響作用。國(guó)內(nèi)學(xué)者多是針對(duì)產(chǎn)品的感性要素進(jìn)行因子分析，提取關(guān)鍵性設(shè)計(jì)因子進(jìn)行產(chǎn)品的再設(shè)計(jì)，如老年浴缸設(shè)計(jì)[25]、收納數(shù)據(jù)線的產(chǎn)品設(shè)計(jì)[26]。

3 可供性設(shè)計(jì)方法流程的構(gòu)建

3.1 用戶–可供性–產(chǎn)品交互模型

以往的設(shè)計(jì)研究是為了發(fā)現(xiàn)用戶的直接與潛在需求，通過(guò)觀察目標(biāo)人群，并結(jié)合用戶訪談等手段，掌握用戶的實(shí)際使用情況，從而明確設(shè)計(jì)要求。而基于可供性的設(shè)計(jì)方法，其核心思想是幫助設(shè)計(jì)師識(shí)別用戶與產(chǎn)品之間的交互關(guān)系，以及如何利用這些關(guān)系輔助設(shè)計(jì)師在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)做出方案決策，突出特定的可供性[27]。兩者之間的設(shè)計(jì)模型對(duì)比，見圖1—圖2。

圖1是基于產(chǎn)品語(yǔ)義學(xué)等設(shè)計(jì)理論進(jìn)行的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從認(rèn)知心理學(xué)的角度可知，設(shè)計(jì)師是編碼者，將所需要傳達(dá)的信息以產(chǎn)品為“橋梁”，傳遞給用戶，而用戶需要解碼來(lái)理解設(shè)計(jì)師的意圖和產(chǎn)品的相關(guān)功能及使用方式等。從圖2繪制的基于可供性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型圖可知，在該模型中可供性主要強(qiáng)調(diào)的是在產(chǎn)品使用過(guò)程中用戶與產(chǎn)品之間的交互關(guān)系，即克萊姆森大學(xué)Fadel教授及其學(xué)生所定義的AUA。在這個(gè)交互關(guān)系中，對(duì)用戶而言，不是通過(guò)說(shuō)明書或者學(xué)習(xí)、演示等方法來(lái)完成操作，而是憑借產(chǎn)品所具有的設(shè)計(jì)特征完成操作。

注：?jiǎn)蜗蚣^表示設(shè)計(jì)信息的單向傳遞，雙向箭頭表示設(shè)計(jì)信息的雙向流通。

注：雙向箭頭表示設(shè)計(jì)信息的雙向流通。

盡管許多研究都強(qiáng)調(diào)了可供性在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的重要性[2,18]，但是，基于可供性理論的設(shè)計(jì)方法始終不成體系，國(guó)內(nèi)更是極為有限。文中在Fadel等學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合可供性特性及因子分析中的主成分分析法構(gòu)建面向消費(fèi)類電子產(chǎn)品的可供性設(shè)計(jì)方法流程，該思路見圖3。

圖3 基于可供性理論的設(shè)計(jì)方法框架

3.2 功能任務(wù)交互矩陣

功能任務(wù)交互矩陣（Function–Task Interaction Matrix，F(xiàn)TIM）是由Galvao和Sato[14,18]提出用來(lái)評(píng)價(jià)用戶完成任務(wù)的可供性指數(shù)，也稱為可供性交互矩陣。由于用戶的任務(wù)和產(chǎn)品的功能是在概念生成階段就可以明確的，因此該方法主要是圍繞這兩方面進(jìn)行解構(gòu)與展開。一個(gè)成功的設(shè)計(jì)需要充分地了解用戶及他們的行為，而任務(wù)分析則是將行為解構(gòu)為一個(gè)一個(gè)子任務(wù)的有效方式，同時(shí)也可以為滿足用戶的需求，提供深入的理解。同理，功能解構(gòu)也是將產(chǎn)品的總功能由抽象到具體，由復(fù)雜到簡(jiǎn)單分解成多個(gè)子功能，直到生成足夠詳細(xì)能夠用來(lái)描述產(chǎn)品功能解構(gòu)，并提出解決方案的組合即可。

Galvao和Sato認(rèn)為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要素，如造型、色彩、材質(zhì)、表面處理工藝等均可以向用戶提供引導(dǎo)信息，以幫助他們完成任務(wù)，并繪制了功能任務(wù)交互矩陣圖，見圖4。該矩陣包含以下2個(gè)要素：所在行是由功能模型分解的技術(shù)功能所組成；所在列是從用戶的操作過(guò)程中獲得的任務(wù)要素所組成。技術(shù)功能與用戶任務(wù)之間的相互作用由互動(dòng)關(guān)系進(jìn)行虛線表示，其中方實(shí)體表示物理性交互關(guān)系，而圓形實(shí)體表示功能提示交互性，可通過(guò)相加獲得可供性數(shù)值總和。

圖4 功能任務(wù)交互矩陣關(guān)系[14,18]

3.3 確立可供性的類別及各個(gè)因子的載荷值

從可供性特點(diǎn)的論述中可以知道，一個(gè)產(chǎn)品會(huì)擁有多個(gè)可供性，Norman在其文章中表明，即使研究對(duì)象是日常用品類的簡(jiǎn)單產(chǎn)品，也沒有人知道該產(chǎn)品所有的可供性，況且去研究一個(gè)產(chǎn)品所有的可供性是沒有實(shí)際意義的。此外，可供性具有優(yōu)劣性，如椅子和公文包都具有“可坐性”與“攜帶性”，但是，在正常情況下，椅子的可坐性要優(yōu)于攜帶性，反之，公文包的攜帶性要優(yōu)于可坐性。這一點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)師而言非常重要，產(chǎn)品能夠提供給目標(biāo)用戶什么樣的可供性，在于設(shè)計(jì)師如何從該產(chǎn)品眾多的可供性中選擇出合適的可供性。換句話說(shuō)，用戶操作產(chǎn)品的有效性，取決于這件產(chǎn)品提供的可供性明確度。因此，對(duì)設(shè)計(jì)師而言，抓住那些對(duì)用戶行為能夠起到主要引導(dǎo)作用的可供性，才是主要的研究目的。

文中將使用因子分析中的主成分分析法來(lái)確定產(chǎn)品的可供性分類及相應(yīng)的載荷值，即利用數(shù)據(jù)定量確定各個(gè)可供性（亦稱為因素）對(duì)目標(biāo)產(chǎn)品的影響。

其主要流程是：進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，建立可供性因子間的相關(guān)矩陣，明確每個(gè)產(chǎn)品部件子任務(wù)的可供性特征；進(jìn)行特征分類及權(quán)重計(jì)算，通過(guò)一致性檢驗(yàn)，確定各個(gè)因子的載荷值，以載荷值反映該因子在相關(guān)成分中所占的權(quán)重。具體的操作步驟見個(gè)案研究。

4 個(gè)案研究

4.1 案例選擇及其原因

該案例運(yùn)用可供性交互矩陣，結(jié)合因子分析法進(jìn)行可供性分類及相應(yīng)的載荷值確立，從而建立基于可供性視角下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。在此選擇家家戶戶必備的小家電（電吹風(fēng)）為應(yīng)用案例，以探討基于可供性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法實(shí)踐研究。

該案例選擇的是一般家用型電吹風(fēng)，該產(chǎn)品主要是利用風(fēng)進(jìn)、出的原理達(dá)到快速干發(fā)的目的。選擇該產(chǎn)品，主要基于以下原因：該類產(chǎn)品是最為常見的家用電器，有著廣泛的用戶群體，方便進(jìn)行被試對(duì)象的選擇；由于該類產(chǎn)品多是手持式的造型，與用戶尤其是手部的交互較為頻繁，具有典型的AUA特征；該類產(chǎn)品其行業(yè)特點(diǎn)是生命周期短、更新速度快，對(duì)造型的創(chuàng)新性需求較為迫切。因此，電吹風(fēng)被選為文中的典型案例進(jìn)行分析。

4.2 基于FTIM建立可供性交互集

FTIM即功能–任務(wù)交互矩陣，也稱為可供性矩陣，該矩陣的建立是為了決定產(chǎn)品功能和用戶任務(wù)之間潛在的交互作用，以明確用戶與產(chǎn)品之間的交互關(guān)系。這些交互集描繪了基于FTIM的核心交互關(guān)系。在該電吹風(fēng)案例中，來(lái)自產(chǎn)品設(shè)計(jì)與工業(yè)設(shè)計(jì)2個(gè)專業(yè)的30余名師生參與了此次調(diào)研，識(shí)別了16個(gè)子任務(wù)和7個(gè)功能，見表1。功能與任務(wù)之間的交互關(guān)系一旦被確立出來(lái)，可供性因子也隨之明確，見4.2.1。

4.2.1 識(shí)別電吹風(fēng)通用的可供性因子

從表1所描繪的電吹風(fēng)FTIM矩陣關(guān)系中得知以下可供性被識(shí)別出來(lái)。

可吹性，功能–任務(wù)交互矩陣中，4549被用來(lái)確立可吹性。

可放性，功能–任務(wù)交互矩陣中，1411174711被用來(lái)確立可放置性。

攜帶性，功能–任務(wù)交互矩陣中，116716被用來(lái)確立可攜帶性。

可握性，功能–任務(wù)交互矩陣中，12151618112被用來(lái)確立可抓性或者可握性，文中將這兩種屬性統(tǒng)稱為可握性。

可折疊性，功能–任務(wù)交互矩陣中，1333114115714被用來(lái)確立可折疊性。

可壓性、可滑性、可推性，功能–任務(wù)交互矩陣中，1719110被用來(lái)確立可壓、可滑或者可推性。

表1 電吹風(fēng)的功能–任務(wù)交互矩陣關(guān)系

Tab.1 Function-Task Interaction Matrix of a typical hair dryer

注：為了與因子分析中的主成分1、2、3相區(qū)別，文中的功能矩陣皆由表示

指示性，功能–任務(wù)交互矩陣中272829210被用來(lái)確立指示性。

噪音干擾性，功能任務(wù)交互矩陣中，6569被用來(lái)確立噪音干擾性

過(guò)熱性，功能–任務(wù)交互矩陣中，5658被用來(lái)確立可絕熱性。

4.3 可供性主成分的確定及與設(shè)計(jì)特征之間映射關(guān)系的建立

4.3.1 關(guān)鍵性可供性因子的確立

與繪制典型的用戶旅程圖和定義技術(shù)功能相比，作為設(shè)計(jì)師，應(yīng)該關(guān)注的是用戶如何看待產(chǎn)品部件所具有的可供性特征，如圖5所示。利用問(wèn)卷調(diào)查法讓30名具有設(shè)計(jì)學(xué)背景的用戶，男女比例為1∶2，年齡在19～23歲，以工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)大二、大三學(xué)生和部分研究生組成，以最重要、比較重要、不太重要等進(jìn)行5個(gè)等級(jí)的打分。

首先使用Excel 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與轉(zhuǎn)化，在初步整理完成后，再導(dǎo)入SPSS軟件進(jìn)行因子主成分分析，計(jì)算方差矩陣的特征值、特征向量和主成分累積的方差貢獻(xiàn)率，根據(jù)特征向量建立主成分方程式，按照各主成分的載荷值推導(dǎo)其可供性因子的權(quán)重值，將其作為設(shè)計(jì)依據(jù)，其結(jié)果如下所示。

圖5 電吹風(fēng)的可供性特征（以飛利浦某款電吹風(fēng)為例）

在進(jìn)行因子分析前，先進(jìn)行KMO取樣適當(dāng)性因子分析和Bartlett的球形度檢驗(yàn)。結(jié)果為KMO值是0.6，表示中等水平，可進(jìn)行因子分析；Bartlett的球形度檢驗(yàn)近似卡方值為158.556，顯著性水平= 0.000<0.01，可進(jìn)行因子分析。文中以特征值大于1作為納入標(biāo)準(zhǔn)，由表2的特征值和方差貢獻(xiàn)率可知，前3個(gè)主成分特征值≥1，累積貢獻(xiàn)率已經(jīng)達(dá)到了71.991%，即保留了原有指標(biāo)70%以上的信息，基于因子分析的定義，在此提取3個(gè)主成分進(jìn)行后續(xù)分析，見表2。

為了明確相應(yīng)主成分因子包含了哪些變量，通過(guò)表3的旋轉(zhuǎn)成分矩陣圖得出可吹性、噪音干擾性、過(guò)熱性、可放性及攜帶性在第一主成分上有較高載荷（以大于0.5為準(zhǔn)），見表3中的灰色底紋，其載荷值分別為0.927、0.79、0.747、0.655和0.608，說(shuō)明第一主成分基本反映了這些可供性信息，依據(jù)可供性的分類，暫將其定義為綜合因子1[21]。由于這些因子反映的都是電吹風(fēng)的功能特性，所以將其命名為功能性可供性。折疊性、可握性和可壓、滑、推性等因子在第二主成分上有較高載荷，其載荷值分別為0.863、0.765和0.64，依據(jù)這些因子所反映的屬性，將該因子暫命名為操作性可供性。第三主成分上具有較高載荷值的只有指示性指標(biāo)，其載荷值為0.946，說(shuō)明該成分基本反映了該指標(biāo)信息，即信息可供性。綜上所述，決定用3個(gè)新變量來(lái)代替原來(lái)的9個(gè)變量。

表2 解釋的總方差

Tab.2 Total variance explained

提取方法：主成分分析法。

表3 旋轉(zhuǎn)成分矩陣

Tab.3 Rotated Component Matrix

表4中的系數(shù)是用于計(jì)算可供性在新提取的因子上的得分，由此可以根據(jù)該系數(shù)構(gòu)建3個(gè)因子得分的回歸函數(shù)，見式（1）：

(1)

式中，1—9分別代表“指示性”“可握性”“折疊性”“可吹性”“噪音干擾性”“可壓、滑、推性”“可放性”“攜帶性”“過(guò)熱性”。

表4 成分得分系數(shù)矩陣

Tab.4 Component Score Coefficient Matrix

4.3.2 可供性因子與設(shè)計(jì)特征之間映射關(guān)系的建立

可供性因子與產(chǎn)品設(shè)計(jì)特征之間映射關(guān)系的構(gòu)建，主要通過(guò)召集相關(guān)設(shè)計(jì)師，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴展開。在本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，每位設(shè)計(jì)師根據(jù)各自對(duì)所獲得的9個(gè)可供性因子的理解，進(jìn)行造型提取。其中，部分設(shè)計(jì)特征速寫圖，見圖6。

4.4 基于可供性方法的設(shè)計(jì)過(guò)程

4.4.1 電吹風(fēng)可供性特征分類及相應(yīng)的因子

通過(guò)對(duì)可供性主成分關(guān)系的分析可知，第一主成分反映了電吹風(fēng)的功能性信息，其重要度最高，是電吹風(fēng)必備的設(shè)計(jì)需求，在該研究中，其權(quán)重主要依據(jù)各自維度中的載荷值進(jìn)行確立而非所有維度。排序見表5，依次為：可吹性>噪音干擾性>過(guò)熱性。同理，第二、三主成分分別反映了操作與信息可供性。

表5 基于因子分析法確立的可供性特征分類及權(quán)重排序

Tab.5 Affordance feature and its weight based on FA

4.4.2 最終方案

由表5可知，在功能性Affordance的維度上，可吹性、噪音干擾性、過(guò)熱性是當(dāng)前電吹風(fēng)的最基本、不可或缺的需求，其中的噪音干擾性和過(guò)熱性屬于工程設(shè)計(jì)范圍，不屬于工業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)研究對(duì)象，以待后續(xù)深入研究。該案例在保證功能性可供性需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行操作性與信息性可供性的創(chuàng)新突破。兩位設(shè)計(jì)師基于表5確立的可供性特征分類及相關(guān)因子的權(quán)重順序，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴繪制草圖。為了體現(xiàn)折疊性，設(shè)計(jì)師在手柄與風(fēng)筒的連接處采用可折疊的結(jié)構(gòu)及材質(zhì)設(shè)計(jì)，見圖7a。圖7b進(jìn)行了可旋轉(zhuǎn)的出風(fēng)口設(shè)計(jì)，可以直筒吹風(fēng)，也可以旋轉(zhuǎn)90°針對(duì)性吹風(fēng)，橢圓柱型的造型設(shè)計(jì)既是機(jī)身也是手柄用于抓握。圖7c針對(duì)的是開關(guān)可供性設(shè)計(jì)，右上角是手柄處可旋轉(zhuǎn)的開關(guān)設(shè)計(jì)，左下角采取的可旋轉(zhuǎn)與可調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)。

由于此次調(diào)研面向的人群主要以在校本科生和研究生組成，該類人群的建筑形式及內(nèi)部功能布局單一，導(dǎo)致他們之間的學(xué)習(xí)、交流、儲(chǔ)存、個(gè)人空間不完善，他們對(duì)物品能否收納有極高的需求。對(duì)產(chǎn)品可供性需求主要側(cè)重于易攜帶的折疊性，見圖8右下角。由因子分析得出信息性也是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)主要維度，因此在初期方案的基礎(chǔ)上，綜合考慮電吹風(fēng)的該特性與用戶人群的特定需求上，對(duì)方案進(jìn)行深化，完成效果及用戶使用場(chǎng)景，見圖8。

圖6 可供性因子與設(shè)計(jì)特征之間映射關(guān)系的建立

圖7 初期方案生成

圖8 完成效果

5 結(jié)語(yǔ)

文中提出基于可供性功能任務(wù)交互矩陣結(jié)合主成分分析法，確定產(chǎn)品的可供性分類及載荷值，并以電吹風(fēng)為研究對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐，通過(guò)該過(guò)程的實(shí)施不僅明確了電吹風(fēng)所具有的可供性特征分類及相關(guān)載荷權(quán)重值。同時(shí)打破了目前針對(duì)可供性在工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究只能停留在理論層面上的僵局，豐富了可供性在設(shè)計(jì)領(lǐng)域的實(shí)踐研究。

[1] KARAT J, KARAT C M, UKELSON J. Affordances, Motivation, and the Design of User Interfaces[J]. Communications of the ACM, 2000, 43(8): 49-51.

[2] NORMAN D. The Design of Everyday Things-Revis (Book) [M]. NewYork:Basic Book, 2013.

[3] BEYNON-DAVIES P, LEDERMAN R. Making Sense of Visual Management through Affordance Theory[J]. Production Planning and Control, 2016, 28(2): 1-16.

[4] MAIER J R. A. Foundation of Affordance Based Design[D]. Clemson: Clemson University, 2005.

[5] MAIER J R A, FADEL G M. Identifying Affordances[J]. Psychology, 2007(1): 25-27.

[6] MAIER J, FADEL G. Affordance-Based Methods for Design[C]// Proceedings of DETC'03 &ASME 2003 Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. Chicago: ASME, 2003.

[7] MAIER J R A, FADEL G M. Affordance-Based Design Methods for Innovative Design, Redesign and Reverse Engineering[J]. Research in Engineering Design, 2009, 20(4): 225.

[8] 后藤武, 佐佐木正人, 深澤直人. 設(shè)計(jì)的生態(tài)學(xué)新設(shè)計(jì)教科書[M]. 黃友玫, 譯. 桂林: 廣西師范大學(xué)出版社, 2016.

TAKESHI G, MASATO S, NAOTO K. The Ecological Approach to Design[M]. HUANG You-mei, Translated. Guilin: Guangxi Normal University Press, 2016.

[9] WARREN W H. Perceiving Affordances: Visual Guidance of Stair Climbing[J]. Ecology and Evolution, 1984, 10(5): 683-703.

[10] MCGRENERE J, HO W. Affordances: Clarifying and Evolving a Concept[J]. Graphics Interface, 2000(5): 1-8.

[11] HARTSON R. Cognitive, Physical, Sensory, and Functional Affordances in Interaction Design[J]. Behaviour & Information Technology, 2003, 22(5): 315-338.

[12] CHEN Mo, FADEL G, XUE Cheng-qi, et al. Evaluating the Cognitive Process of Color Affordance and Attractiveness Based on the ERP[J]. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM), 2017, 11(3): 471-479.

[13] CHEN Mo, MATA I, FADEL G. Interpreting and Tailoring Affordance Based Design User-Centered Experiments[J]. International Journal of Design Creativity and Innovation, 2020, 8(1): 46-68.

[14] GALVAO A, SATO K. Incorporating Affordances into Product Architecture: Methodology and Case Study[C]// Proceedings of IDETC/CIE 2006 ASME 2006 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference. Philadelphia: ASME, 2006.

[15] MAIER J R A, FADEL G M. Hierarchical Affordance Modeling[C]// International conference on engineering design, ICED'09. Palo Alto: Stanford University, 2009.

[16] GIBSON J J. The Theory of Affordances[M]. New York: Lawrence Erlbaum Associates Ltd. 1977.

[17] MARTIN R. Human Wayfinding in Unfamiliar Buildings: A Simulation with a Cognizing Agent[J]. Cognitive Processing, 2001(2): 1-10.

[18] GALVAO A B, SATO K. Affordances in Product Architecture: Linking Technical Functions and Users' Tasks [C]// Proceedings of IDETC/CIE 2005, ASME 2005 International Design Engineering Technical Conferences & Computers and Information in Engineering Conference. Long Beach: ASME, 2005.

[19] HU J, FADEL G M. Categorizing Affordances for Product Design[C]// Proceedings of ASME 2012 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference, Chicago: ASME, 2013.

[20] 劉江濤, 劉立佳. SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析應(yīng)用教程基礎(chǔ)篇[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2017.

LIU Jiang-tao, LIU Li-jia. Application Course of Spss Data Statistics and Analysis: Basic Part[M]. Beijing: Tsinghua University Press, 2017.

[21] 楊世瑩, 高健. SPSS統(tǒng)計(jì)分析案例教程[M]. 北京: 中國(guó)水利水電出版社，2016.

YANG Shiying, GAO Jian. Spss Statistical Analysis and Case Studies[M]. TsingHua University Press, 2016.

[22] LAIOS L, GIANNATSIS J. Ergonomic Evaluation and Redesign of Children Bicycles Based on Anthropometric Data[J]. Applied Ergonomics, 2010, 41(3): 428-435.

[23] HSIAO H, WHITESTONE J, KAU T Y, et al. Firefighter Hand Anthropometry and Structural Glove Sizing: A New Perspective[J]. Human Factors, 2015, 57(8): 1359- 1377.

[24] SABIR S. Does Product Design Stimulate Customer Satisfaction? Mediating Role of Affect[J]. Asia Pacific Journal of Marketing and Logistics, 2020(1): 1-15.

[25] 王玉婷, 張守京. 老年浴缸設(shè)計(jì)中的感性要素研究[J]. 包裝工程, 2020, 41(10): 168-174.

WANG Yu-ting, ZHANG Shou-jing. Sensibility Elements in the Elderly Bathtub Design[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(10): 168-174.

[26] 張愛莉, 楊欣蕾, 楊昌鳴. 基于用戶感性需求的數(shù)據(jù)線收納產(chǎn)品設(shè)計(jì)[J]. 包裝工程, 2022, 43(8): 190-195.

ZHANG Aili, YANG Xinlei. Product Design for Cable Storage Based on User's Perceptual Needs[J]. Packaging Engineering, 2022, 43(8): 190-195.

[27] POLS A J K. Characterising Affordances: The Descriptions-of-Affordances-Model[J]. Design Studies, 2012, 33(2): 113-125.

Product Design Method Based on Affordance

CHEN Mo, HUANG Chen, SU Pan-pan

(Nanjing Tech University, Nanjing 211816, China)

This paper aims to improve the clarity and effectiveness of interaction between users and products, thereby studying the design method of consumer product. Affordance is originated from ecological psychology. The design method for redesigning consumer product by combining Function-Task interaction Matrix and Principal Component Analysis. This method helps designers to identify affordance feature by analysing the interaction mode between users and products, which can provide a clear design basis for designers. Taking hair dryer as case study. Firstly, affordance factors are established by the Function-Task interaction Matrix; going forward, the hair dryer affordances and their correspondence weight are analysed by Principal Component Analysis in SPSS. From the result, these affordances can be divided into such three categories: functional affordance, operational affordance and information affordance. Finally, on the basis of the above and the needs of the user population, the scheme is correspondingly refined. In conclusion, this method not only clarifies affordance between users and products and its weight, but also enriches the practical research of affordance in the design.

affordance; function-task interaction matrix; principal component analysis; hair dryer

TB472

A

1001-3563(2022)14-0029-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.14.003

2022–02–19

國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（52005251）；江蘇省社科基金（20YSC011）；南京工業(yè)大學(xué)校級(jí)教改項(xiàng)目（20210257）

陳默（1986—），女，博士，講師，主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品設(shè)計(jì)、可供性理論。

責(zé)任編輯：陳作