陳天辰，黃艷群，張大衛(wèi)

面向ID&E感性認知協(xié)同的機床外觀造型設(shè)計研究

陳天辰1,2*，黃艷群2，張大衛(wèi)2

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學，天津 300222；2.天津大學 機械工程學院，天津 300072）

為了解決機床防護外觀設(shè)計過程中工業(yè)設(shè)計與工程的感性認知協(xié)同問題，更好地尋求和增強雙方對機床外觀的認知共識，提高設(shè)計的效率和明確性，進而提高我國機床產(chǎn)業(yè)的整體競爭力。將扎根理論的定性研究與感性工學的定量研究相結(jié)合，首先通過扎根理論聚類并提煉工業(yè)設(shè)計與工程領(lǐng)域存在共識的感性意向詞匯；然后，使用語義差異法對代表性樣本進行影響因子和造型特征元素分析，明確雙方可協(xié)同的機床設(shè)計元素與感性認知的映射關(guān)系；最后，基于相應具體案例需求進行設(shè)計實踐。明確了機床外觀設(shè)計過程中關(guān)于工業(yè)設(shè)計和工程雙方存在協(xié)同認知的若干影響因子及其對應的典型感性詞匯，構(gòu)建了面向機床防護外觀設(shè)計流程的ID&E感性認知協(xié)同系統(tǒng)，為機床外觀設(shè)計領(lǐng)域提供有效的方法參考和優(yōu)化思路。

ID&E協(xié)同；扎根理論；感性工學；機床外觀設(shè)計；多元回歸

近年來隨著我國實體制造業(yè)的飛速發(fā)展，機床制造逐漸向設(shè)計、制造和服務一體化的綜合產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)變。然而在實際的產(chǎn)品研發(fā)過程中，工業(yè)設(shè)計與工程（Industrial Designers and Engineers，ID&E）之間的觀點和認知結(jié)果時常會產(chǎn)生沖突[1]。盡管在機床制造業(yè)當中跨學科合作已成常態(tài)，但在設(shè)計制造過程中對ID&E認知協(xié)同的關(guān)注依然不足，這既增加了溝通成本，還降低了機床產(chǎn)品的整體競爭力。對于機床外觀設(shè)計，感性認知是ID&E十分核心的協(xié)同空間之一，本文將從感性認知協(xié)同的角度入手，結(jié)合扎根理論和感性工學實驗方法，深入分析和探索ID&E之間在機床外觀設(shè)計上存在共識性的感性認知協(xié)同要素，通過雙方共識性的協(xié)同感性認知詞匯和設(shè)計元素映射關(guān)系，構(gòu)建面向機床外觀設(shè)計的ID&E感性認知協(xié)同系統(tǒng)，并應用于具體案例之中。

1 機床外觀設(shè)計中的ID&E協(xié)同問題

現(xiàn)代制造業(yè)產(chǎn)品的復雜性和競爭性需要不同職能部門將創(chuàng)新產(chǎn)品在概念化、開發(fā)和商業(yè)化方面的專業(yè)知識有效地整合[2]。而有效的溝通和跨領(lǐng)域聯(lián)系則是新產(chǎn)品研發(fā)成功的主要因素[3]。作為跨學科合作中產(chǎn)生問題和沖突較多的工作組合類型之一[4]，ID&E的協(xié)同問題由來已久，在產(chǎn)品設(shè)計的整體流程中一直存在溝通不力的問題[5]。

工業(yè)設(shè)計和工程之間的知識體系差異在一定程度上體現(xiàn)在了雙方人員面對同一目標的認知差異上。工業(yè)設(shè)計基于美學、語義學等學科對產(chǎn)品形式進行定義。采用開放式的解決方案，利用審美本能和試錯來體現(xiàn)設(shè)計的個人創(chuàng)造力，更注重圖形、色彩和造型等視覺上的表現(xiàn)。這種表現(xiàn)行為通常是“以行動為導向”的隱性知識，不能用技術(shù)理性的方法論范式來描述[6]。而工程制造則常采用基于科學的問題解決方法，傾向于把問題精確化，并把重點放在功能、規(guī)格和性能上[7]。這就是說工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域主要關(guān)注產(chǎn)品的視知覺感受和用戶體驗，而工程設(shè)計則更加關(guān)注具體的實施技術(shù)、功能和可靠性[8]。這種迥異的思維差異使得在面對同一目標產(chǎn)品的研發(fā)過程中，雙方的溝通協(xié)調(diào)成本大幅提升。盡管有Quality Function Deployment（QFD）等ID&E協(xié)同工具[9]、對跨職能團隊合作進行優(yōu)化的專業(yè)間協(xié)商機制[10]、培養(yǎng)專門且具有邊界跨越的團隊技能[2]等ID&E協(xié)同方法，但現(xiàn)有研究多是主要針對工程一方的單向優(yōu)化，且流程較為復雜。在面對某一具體產(chǎn)品的ID&E協(xié)作機制上，并沒有形成一套面向雙方的、簡易且綜合的協(xié)同機制。

在機床產(chǎn)品的外觀防護設(shè)計中，外觀設(shè)計和防護加工裝配分別由工業(yè)設(shè)計和工程制造領(lǐng)域決定。因此在ID&E之間尋求有效溝通與共識是影響機床最終產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素之一。目前對機床外觀防護的設(shè)計流程依然從工業(yè)設(shè)計師提供概念草圖進行單向溝通的形式開始，但由于存在模棱兩可的視覺不確定性，僅使用草圖進行溝通使得工程設(shè)計師無法更加準確有效地表述，以理解和識別相關(guān)技術(shù)信息[11]。只有當團隊開發(fā)出一系列共同的可適詞匯，并通過理解信息內(nèi)容中的溝通代碼和語言時，溝通才能變得準確和有效[12]。對此，必須通過圖形以外的，諸如語言或人工制品等形式來輔助表達設(shè)計[13]。通過多種表達形式的復合方式來構(gòu)建一個可適（Adaptable）系統(tǒng)[14]，以此來精確地傳遞ID&E雙方都共同認可且符合雙方經(jīng)驗范疇和知識認知體系的符號，以使通信更加有效。在機床防護外觀的設(shè)計、生產(chǎn)和裝配過程中，ID&E雙方對功能、成本和審美等領(lǐng)域都有著各自不同的符號認知系統(tǒng)。因此，構(gòu)建一個雙方共同認可的共識性認知框架來尋求有效協(xié)同是十分必要的。盡管IPD（Integrated Product Development）[15]等概念被用來協(xié)調(diào)ID&E的合作效率，但就機床外觀設(shè)計的ID&E協(xié)同設(shè)計優(yōu)化上還鮮有相關(guān)的研究。

鑒于高級知識體系的多元性和差異性，感性認知被認為在構(gòu)建共識性的認知框架方面具備更多的優(yōu)勢，感性工學（Kansei Engineering）因此得到了研究者的普遍關(guān)注[16]。作為心理學和工學的交叉融合學科，感性工學主要以工程技術(shù)為手段，通過將人的感覺量化以明確其與工學之間的量化映射關(guān)系[17]。相較于傳統(tǒng)人機工程學對產(chǎn)品實用性和功能性的關(guān)注，感性工學更加關(guān)注產(chǎn)品給消費者所帶來的情感享受、愉悅程度等感性特征[18]。雖然語義差異法（Semantic Differential, SD）等感性工程學設(shè)計方法已經(jīng)在機床外觀設(shè)計研究中普遍存在，但傳統(tǒng)的SD法因受測者的主觀感情評價的不確定性，往往會產(chǎn)生一定誤差[19]，并沒有很好考慮到ID&E之間不同認知模式可能帶來的感性認知差異。這就需要在一定程度上優(yōu)化測試群體和感性詞匯的選擇和提取方法，明確符合ID&E雙方經(jīng)驗范疇和知識認知體系的共識性感性認知符號是十分必要的。

2 機床外觀設(shè)計中ID&E的感性認知協(xié)同分析

2.1 受驗者與典型共識樣本選擇

為了盡可能兼顧ID&E群體的差異性、體現(xiàn)感性意向提取的客觀性，以及確保實驗人員的認知結(jié)構(gòu)與知識體系對本次實驗的影響，本實驗從總共5家機床設(shè)計與制造企業(yè)和高等教育機構(gòu)中遴選經(jīng)驗豐富的工業(yè)設(shè)計師和工程設(shè)計師參與測試及訪談。其中大型企業(yè)與雙一流高校7人、中型企業(yè)與普通高校7人、小型企業(yè)與高等專科學校6人。整體ID&E領(lǐng)域比例為1∶1，女性4名，男性16名。受驗者年齡為20～45歲。遴選過程中為確保實驗結(jié)果的準確性和完整性，受驗者的職業(yè)背景和對機床產(chǎn)業(yè)的實際認知經(jīng)驗被作為重要遴選標準，以求測試者能夠更好地代表ID&E領(lǐng)域雙方的行為認知特征。

作為用戶對產(chǎn)品形態(tài)及其構(gòu)造在情感和認知維度上的一種視覺表現(xiàn)[20]，具象化的感性意象集合也是尋求ID&E觀念溝通協(xié)同的基礎(chǔ)。因此代表樣本的篩選是至關(guān)重要的第一步。通過互聯(lián)網(wǎng)收集了包括19個主要機床品牌的521個樣本作為初始樣本集。類型涉及各類臥式、立式加工中心和各類磨床。通過行業(yè)專家、文獻資料等的相關(guān)分析和建議，進一步篩選出40個機床樣本并請ID&E受驗者根據(jù)主觀感受對樣圖進行感受分類。

在充分考慮到受驗者可能存在的迥異取向和思維方式的前提下，請ID&E受驗者分別根據(jù)各自的感性認知來對樣本進行分類。受驗人員根據(jù)樣本造型特點，將樣本進行“2組—4組—8組”的三次遞進分類。隨后，計算三次分類同組樣本間的平均相似度，具體計算見式（1）。

式中：S為平均相似度；M1、M2、M3分別指任意兩個樣本在1～3次分層時被分到同一組的總次數(shù)，并且兩個樣本分在同一組時只計算遞進分階最高的那組；α、β、γ分別為三次分組權(quán)重項，賦值分別為0.25、0.5和0.75。得到相似度矩陣，并將相似度矩陣導入SPSS軟件中進行多維尺度分析。結(jié)果提示擬合度量值Stress為0.27，相關(guān)系數(shù)平方值RSQ大于0.6，擬合度可接受（如圖1所示）。結(jié)合專家意見，篩選出ID&E存在共識性的典型樣本6例，見圖2。

圖2 典型樣本

2.2 感性意象詞匯提取與維度分析

采用對扎根理論的定性方法[21]，對受驗者進行訪談。詢問關(guān)于機床外觀設(shè)計影響因素的相關(guān)話題并隨著訪談進行適當追問和記錄。通過對訪談信息進行一級開放式編碼，將記錄的資料進行詞頻分析后，根據(jù)分析結(jié)果來劃分和界定概念，明確相應的范疇，并通過此范疇來對資料信息進行定性聚類。在深入分析訪談資料后發(fā)現(xiàn)，ID&E雙方對機床外觀感性意象協(xié)商的共識空間可分為外觀感受和操作感受兩大類，這也驗證了雙方彼此關(guān)注的核心領(lǐng)域正是來自雙方不同的教育背景和認知經(jīng)驗。ID&E雙方對機床外觀造型認知中可能存在的協(xié)同障礙也需要在這兩個框架內(nèi)尋求協(xié)商和溝通。通過詞頻分析在訪談資料中提取了若干高頻詞匯，并結(jié)合ID&E共識表達工具[22]圍繞訪談高頻詞匯對受驗者進行深入測試、整理與核對，最終得到15個主范疇概念及其對應的15對共識性評價詞匯（如表1所示）。其中，外觀上的ID&E共識范疇包括美感、時尚、完整、色彩、軟硬、精致、檔次、清晰和綜合感受。考慮到鮮艷的色彩搭配在機床操作過程中對使用者產(chǎn)生的一系列心理和生理影響的不可控性，結(jié)合案例樣式將有關(guān)色彩的詞匯組合中的消極側(cè)定為鮮艷，積極側(cè)定為淡雅。操作上ID&E共識范疇則主要包括安全感、可靠性、需求感、效率感和舒適感。

表1 扎根訪談中部分詞匯要素解碼信息

Tab.1 Decoding information of some lexical elements

為了進一步明確上述ID&E共識性詞匯在具體設(shè)計中所對應的外觀設(shè)計元素，基于15個核心詞對使用SD法對典型樣本進行評估[23]。請ID&E受驗者分別對6個典型樣本進行基于15個詞對的感性態(tài)度評價，按照Likert量表的7分制態(tài)度量評價進行評分，賦值為[–3,+3]。在這個系統(tǒng)中，尺度的負向極端表明詞對的消極程度，而正向極端則表示詞對的積極程度。例如，對“危險-安全”語義詞對來說，最左邊的–3代表“非常危險的”，最右邊的3代表“非常安全的”，中間的0點代表“中等”。接下來，受驗者基于此規(guī)則對6個典型產(chǎn)品進行評估，試驗后通過對意象詞匯對應評分的計算，得出每個樣本對每個感性意象詞對的意象平均值，見表2。

由于語義詞匯組多于10個，過多描述的變量會導致研究分析過程復雜化，因此使用因子分析法（Factor Analysis）從詞匯變量中提取主要共同因子[24]。將原始數(shù)據(jù)導入SPSS軟件進行標準化處理后進行因子分析。首先采用KMO和Bartlett球形度檢測法進行檢驗[25]，KMO值為0.811，大于0.5，提示因子分析可行。得到Bartlett球形度檢驗=0.00，數(shù)值小于0.01，說明各個變量之間具備強相關(guān)性，適合進行因子分析（如表3所示）。

表2 感性意象均值

Tab.2 Mean value of perceptual image

表3 KMO和Bartlett球形度檢測結(jié)果

隨后，對數(shù)據(jù)使用主成分分析來尋找共同因子個數(shù)。通過分析15個共識性詞匯組合最終提取了4個因子，與初期針對感性意象詞匯的分析形成的假設(shè)有了一定的差異，其特征值分別是4.954、1.560、1.393和1.204。旋轉(zhuǎn)后的方差解釋率分別為33.026%、10.399%、9.285%和8.027%，總累計方差貢獻率為60.737%（如表4所示）。

可以發(fā)現(xiàn)因子分析將扎根聚類的兩大框架進一步細化析出的4個因子。為了明晰分析結(jié)果，在得到因子個數(shù)之后需要對因子進行相應的屬性分析，從而了解各個因子提示的具體含義和信息情況。因此，繼續(xù)利用SPSS軟件對因子數(shù)據(jù)采用正交旋轉(zhuǎn)法以得到最終的因子載荷矩陣（如表5所示）。

表4 感性意象詞對的因子分析結(jié)果

Tab.4 Factor analysis results of perceptual image word pairs

表5 因子載荷矩陣

Tab.5 Factor load matrix

結(jié)合訪談記錄對因子映射的詞匯進行主成分分析可以發(fā)現(xiàn)，相較ID&E外觀與操作的基礎(chǔ)認知框架，成分分析的結(jié)果提示了ID&E對機床外觀設(shè)計的感性認知存在4個共同的影響因子。因子1包含了“孤立-組合”“傳統(tǒng)-科技”“低端-高檔”“阻滯-速度”4組詞對，通過分析該集合的評價尺度可以發(fā)現(xiàn)，該集合的關(guān)注意象在于模塊化的、迭代與增強的、新技術(shù)的、昂貴高級的和流暢高效率的，代表著ID&E群體對機床外觀上最直接的功能性認知共識，因此可以將此集合視為功能認知因子；因子2包含了“丑陋-美觀”“棄用-想用”“復雜-易懂”3組詞對，該集合關(guān)注的方向在于整體觀感上的愉悅、方便易用的觀感，以及積極的使用沖動，包含了大量無法用單個評價尺度量化的綜合感知和模糊觀感，體現(xiàn)了ID&E雙方觀念差異上的共識性描述，可以將之稱為觀念態(tài)度因子；因子3包含了“危險-安全”“可疑-可靠”“混亂-清晰”“呆板-便利”4組評價詞對，該集合涉及ID&E群體的安全觀感、可靠感和舒適感等操作感知的共識性描述，因此可以將之稱為人機交互因子；因子4包含了“過時-現(xiàn)代”“鮮艷-淡雅”“柔和-堅固”“粗糙-精致”，分別對應了時代感、色彩、線條和體塊的審美感知，是較為明顯的審美意象因子，反映了ID&E在審美傾向上的共識性描述。功能、觀念、人機和審美4個共識性感性意象因子共同構(gòu)成了機床外觀設(shè)計中ID&E的感性認知協(xié)同維度，見表6。

表6 四個因子的維度分析

Tab.6 Dimensional analysis of the four factors

為了進一步確定4個協(xié)同維度中出最具代表性的感性意象詞對，對以上15組形容詞對的因子載荷重新進行聚類分析并結(jié)合因子分析描述，凝練出了“傳統(tǒng)-科技”“可疑-可靠”“柔和-堅固”“復雜-易懂”4組具有代表性的重要感性意象共識詞對?？梢园l(fā)現(xiàn)以上詞匯均為游離于ID&E雙方認知框架邊界的、相對中性的描述詞匯，具備較為純粹的“形而上”感知意向，也以此營造了ID&E之外第三方的交際空間。結(jié)合前文提取出針對每個典型樣本的代表性詞對評價均值，見表7。

表7 典型樣本的代表性詞對評價均值

Tab.7 Mean values of representative word pairs of typical samples

3 造型要素與意象詞匯的映射關(guān)系

3.1 設(shè)計要素分析

結(jié)合造型設(shè)計的點、線、面、體，以及色彩等因素對典型樣本的分析研究可見，機床外觀一般可分為視覺印象模塊和視覺細節(jié)模塊，前者包括外罩結(jié)構(gòu)、外罩線條和色彩；后者包括防護門、觀察窗、門把手、機腳、指示燈、控制面板、按鍵、電控柜等組成部分[26]。因此，根據(jù)對機床外觀視覺印象模塊和視覺細節(jié)模塊的分析可知，機床外觀感性意象設(shè)計的影響要素分別為：外罩結(jié)構(gòu)、外罩線條、防護門樣式、觀察窗樣式、門把手線條、色彩、色彩比例、機腳、指示燈樣式、控制面板、按鍵樣式、排屑裝置位置、電控柜位置和標牌共14個可形成視覺共識的造型特征。綜合了專家訪談法和問卷調(diào)研法，在ID&E受驗群體中將14個造型特征按照重要程度進行排列，最終選取了對機床外觀造型影響較大的5個造型特征：外罩線條、外罩結(jié)構(gòu)、防護門、觀察窗和色彩。將造型特征依次編號并在5個主要造型特征的集合下細分出14個特征元素，分別用字母表示，見表8。

表8 各結(jié)構(gòu)的特征元素

Tab.8 Characteristic elements of each structure

根據(jù)數(shù)量化I類理論的原理[27]，對代表樣本的造型設(shè)計要素編碼進行啞變量化處理，最后得到只包含“0”和“1”的矩陣，見表9。

3.2 ID&E感性認知協(xié)同的錨點分析

表9 造型設(shè)計要素矩陣

Tab.9 Matrix of modeling design elements

表10 回歸分析相關(guān)性系數(shù)表

Tab.10 Correlation coefficient of regression analysis

注：表中Sig.（雙尾）小于0.05且大于0.01時為“*”，提示強相關(guān)性；小于等于0.01時為“**”，提示顯著強相關(guān)性。

表11 機床外觀設(shè)計感性優(yōu)化取向

Tab.11 Perceptual optimization orientation of machine tool appearance design

綜上所述，結(jié)合機床外觀的5個共識造型特征及其14個特征元素，通過功能、觀念、人機和審美4個協(xié)同維度，初步構(gòu)建了以“易懂-復雜”“科技-傳統(tǒng)”“可靠-可疑”“堅固-柔和”等4個典型共識認知詞匯所錨定的面向機床外觀設(shè)計的ID&E感性認知協(xié)同系統(tǒng)（Perceptual Cognitive Coordination System，PCCS），以此在機床外觀設(shè)計過程中對ID&E群體產(chǎn)生相對等效的認知協(xié)同作用。

其中，ID&E對“易懂”“科技”“可靠”“堅固”等正面感性認知在幾何形外罩和倒角的線條輪廓上達成了協(xié)同共識。對“科技”和“堅固”的感性認知能夠在雙開門的防護門設(shè)計上尋求共識協(xié)同，而“易懂”和“可靠”的感性認知則通過單開門的設(shè)計來協(xié)同。另外，相比單一觀察窗，分割或混合多個觀察窗在ID&E的感性認知協(xié)同中更能帶來積極的共識體驗。而在色彩設(shè)計上令人意外的是，在設(shè)計中運用大量的色彩反而會帶來“復雜”“傳統(tǒng)”“可疑”等負面共識認知。這可能與ID&E群體對機床這一領(lǐng)域的安全性、功能主義等共識觀念有關(guān)。因此在進行機床防護造型設(shè)計時應當準確把握ID&E感性認知協(xié)同系統(tǒng)的關(guān)鍵共識詞匯，以此作為設(shè)計流程中協(xié)同交互的必要參考來提高效率。

4 機床防護外觀造型設(shè)計方案實踐

值得一提的是，在一些情況下，外觀防護的加工制造受制于成本、供應鏈、產(chǎn)品族系（Product Family），以及鈑金加工等一系列外部條件的制約，實際上對ID&E的協(xié)同造成了一定的影響。因此，當外部制約條件被引入整體設(shè)計的框架后，PCSS系統(tǒng)需要針對條件進行一定的鎖項調(diào)整。

在本研究實際機床項目的需求中，品牌型號族系的要求、色彩、輔助圖形、鈑金加工工藝限制等都作為不可更改項在PCSS中被鎖定。在此前提下，首先將機床外觀的5個共識造型特征及其14個特征元素交給由12人構(gòu)成的ID&E群體混合的工作群組（工業(yè)設(shè)計、工程和需求方比例為1∶1∶1）。隨后，基于協(xié)同維度和錨定詞匯對造型特征進行任意組合。再在群組中通過九階喜好標度法篩選出6個基礎(chǔ)設(shè)計樣式，并形成了如圖3所示的設(shè)計樣稿。其中，防護結(jié)構(gòu)采用5個幾何形和1個作為柔和感性意向備選方案的不規(guī)則形。在充分評估鎖定項相關(guān)條件限制的前提下，采用順位法通過網(wǎng)絡和現(xiàn)場訪談的方式對ID&E及需求市場方投放問卷40份，再次進行共識性和滿意度順位排序，結(jié)果顯示樣式1、樣式4、樣式5在ID&E及需求方均獲得了較高的滿意度和共識。

最后，結(jié)合鎖定項將3種樣式進行融合拓展，整體輪廓結(jié)構(gòu)和線條確定為直線幾何形，防護門結(jié)構(gòu)采用正面雙開、側(cè)面單開的雙門樣式，兼顧“科技”“堅固”“易懂”“可靠”的認知共識，并以此彌補了觀察窗不足的問題。在配色上以黑、白、灰與族系色結(jié)合的線條穿插方式體現(xiàn)出造型的美感和層次變化，弱化色彩本身帶來的不確定性和可能存在的協(xié)同障礙。形成最終方案并通過三維建模渲染出造型設(shè)計方案，效果見圖4～5。

針對最終方案，在ID&E及需求群體中重新進行了直接感性評估。在50名評估者中，Likert態(tài)度測試結(jié)果傾向積極者占比超過70%。隨后，圍繞最終方案做進一步的IPA分析以驗證效果滿意度情況，將功能、觀念、人機和審美4個協(xié)同維度中的“易懂-復雜”“科技-傳統(tǒng)”“可靠-可疑”“堅固-柔和”8個典型詞匯作為象限因子進行Likert態(tài)度平分，再從同一批評估者中收集對詞匯意向的期望分和實際感受分，通過計算得到各自的均值（如表12所示），并使用通用IPA評分表（如表13所示）分析結(jié)果（如圖6所示）。

圖3 初始概念樣式

圖5 3D效果預覽

表12 各因子均值

Tab.12 Mean of factors

從圖6中可知，第一象限中的“易懂”“科技”“可靠”“堅固”意味著作為4個協(xié)同維度中的典型意向詞匯，評估者的期望最高且對實際設(shè)計樣式的感知也很高；第三象限中出現(xiàn)的“復雜”“傳統(tǒng)”“可疑”“柔和”代表著機床外觀設(shè)計中需要摒棄或弱化的感性意向，表現(xiàn)為期望較低，其在實際的感知中也較低。分析結(jié)果整體上表明，來自需求及市場方的評估者對外觀設(shè)計的期望與實際設(shè)計樣式的感知情況較為吻合，期望高的感知意向得到了滿足，期望低的感知意向也被抑制。驗證結(jié)果表明，即使在鎖定項的制約條件的影響下，面向機床外觀設(shè)計的ID&E感性認知協(xié)同系統(tǒng)依然能夠在一定程度上協(xié)同ID&E雙方的工作，滿足需求及市場方對特定感性意向的期望。

表13 最終方案IPA評分表

Tab.13 IPA rating of the final proposal

圖6 IPA分析結(jié)果

5 結(jié)語

本研究從工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中ID&E的認知協(xié)同偏差入手，通過扎根理論結(jié)合感性意向詞匯分析法明確了在機床外觀設(shè)計流程中ID&E間可協(xié)同的共識性造型特征及其特征元素、協(xié)同影響維度、典型詞匯構(gòu)成的，面向機床外觀設(shè)計的ID&E感性認知協(xié)同系統(tǒng)，并基于此進行了相應的設(shè)計實踐。在為機床防護外觀造型設(shè)計流程方法提供更加科學可行的ID&E協(xié)同建議的同時，也為同類產(chǎn)品的外觀造型設(shè)計過程中類似的ID&E協(xié)同障礙問題提供了頗具價值的借鑒與參考方法。最終設(shè)計方案通過ID&E雙方及需求客戶的評估，被認為是可接受的和優(yōu)異的，驗證了面向機床外觀設(shè)計的ID&E感性認知協(xié)同系統(tǒng)的效果及可行性，也進一步表明本研究在機床防護外觀造型設(shè)計的方法和流程優(yōu)化上具有一定的參考價值。

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Machine Tool Appearance Design for ID&E Collaborative Perceptual Cognition

CHEN Tianchen1,2*, HUANG Yanqun2, ZHANG Dawei2

(1.Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China; 2.School of Mechanical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China)

The work aims to solve the problem of perceptual cognition collaboration between industrial design and engineering in the process of machine tool protection appearance design to better seek and enhance the consensus cognition of both sides on the machine tool appearance and improve the efficiency and clarity of the design, thus improving the overall competitiveness of China's machine tool industry. The qualitative research of grounded theory was combined with the quantitative research of Kansei engineering. Firstly, the grounded theory was used to cluster and extract the common perceptual image words in the field of industrial design and engineering. Then, the semantic difference method was used to analyze the impact factors and modeling feature elements of the representative samples, and the mapping relationship between the machine tool design elements and perceptual cognition that could be coordinated by both sides was clarified. Finally, design practice was carried out based on the corresponding specific case requirements. Several influencing factors and corresponding typical perceptual terms of collaborative cognition between industrial design and engineering in the process of machine tool appearance design are defined, and ID&E perceptual cognition collaborative system for machine tool protection appearance design process is constructed, which provides effective method reference and optimization ideas for the field of machine tool appearance design.

ID&E collaborative; grounded theory; Kansei engineering; machine tool appearance design; multiple regression

TB472

A

1001-3563(2024)04-0096-11

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.04.010

2023-09-25

國家工信部面向機床行業(yè)大中型數(shù)控機床關(guān)鍵加工裝備項目（TC210H035-008）