摘要：目的：為了更好地適應(yīng)黃河三角洲的自然環(huán)境和氣候狀況，使農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)備具備人機(jī)互動(dòng)功能，滿足環(huán)境需求，文章探究情境驅(qū)動(dòng)指導(dǎo)下的農(nóng)機(jī)造型設(shè)計(jì)。方法：從情境驅(qū)動(dòng)的理論框架出發(fā)，構(gòu)建情境驅(qū)動(dòng)的理論模型，并進(jìn)行造型設(shè)計(jì)研究。通過深入分析特定環(huán)境系統(tǒng)的功能特征與互動(dòng)關(guān)系，調(diào)整人、機(jī)、環(huán)境之間的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)其優(yōu)化。引入情境驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法，結(jié)合Kano模型，提出一種基于用戶意象的農(nóng)機(jī)造型設(shè)計(jì)框架。結(jié)果：研究深入分析農(nóng)機(jī)用戶的需求，從功能性、安全性、人機(jī)交互等方面明確農(nóng)機(jī)造型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素。對(duì)黃河三角洲環(huán)境系統(tǒng)中的約束和驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行實(shí)證研究，最終通過三維建模軟件呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)方案。結(jié)論：以情境驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)理念為基礎(chǔ)，深入研究裝備類車輛產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素，旨在解決裝備車輛在人機(jī)互動(dòng)和用戶體驗(yàn)方面的問題。以農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)為例，探索一種全新的系統(tǒng)和流程，涉及大量設(shè)計(jì)創(chuàng)新和驗(yàn)證工作。分析4個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)元素，包括人與物的關(guān)系、行為與目標(biāo)、時(shí)間與空間、技術(shù)與規(guī)范，并以農(nóng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)為實(shí)證案例。這項(xiàng)研究不僅為農(nóng)用機(jī)械裝備類產(chǎn)品設(shè)計(jì)者提供了創(chuàng)新思路，也具備一定的理論和實(shí)踐參考價(jià)值，可據(jù)此優(yōu)化該地區(qū)的農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)，并提升其工作效率。

關(guān)鍵詞：情境驅(qū)動(dòng)；農(nóng)機(jī)造型；造型設(shè)計(jì)；Kano模型；用戶需求

中圖分類號(hào)：S220.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2024）03-0-04

0 引言

在黃河三角洲地區(qū)，土壤主要為鹽土和潮土，其中鹽土占比高達(dá)62.64%。因此，當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境相對(duì)脆弱，一旦遭遇鹽堿化，修復(fù)極為困難。鹽地堿蓬能夠在鹽堿地上生長(zhǎng)，在恢復(fù)我國(guó)鹽堿地上的植被方面具有顯著作用，因此開發(fā)和利用這項(xiàng)資源能為我國(guó)創(chuàng)造可觀的生態(tài)效益及經(jīng)濟(jì)效益。王沈策和他的團(tuán)隊(duì)［1］研究了農(nóng)用機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢(shì)，并從品牌體驗(yàn)角度出發(fā)，提出農(nóng)用機(jī)械產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)的新理念。姚湘和他的團(tuán)隊(duì)［2］對(duì)汽車燈具設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入探討，研究了特定情形下，汽車燈具外形的特性，并探索汽車燈具設(shè)計(jì)與用戶需求之間的關(guān)系。周紅宇等［3］建立Kano-QFD-PUGH的集成模型，通過定位用戶需求，從造型等角度出發(fā)，將其映射為對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)需求。基于用戶需求與農(nóng)機(jī)造型設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀，從鹽地堿蓬特殊的生長(zhǎng)環(huán)境出發(fā)，分析不同的使用情境，針對(duì)旱地與濕地、沿海灘涂不同的環(huán)境約束條件，搭建理論模型，最終提出由實(shí)際情境推動(dòng)的農(nóng)機(jī)樣式設(shè)計(jì)方案，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)實(shí)踐。

1 情境驅(qū)動(dòng)理論系統(tǒng)架構(gòu)

國(guó)外有學(xué)者認(rèn)為情境是用戶在特定動(dòng)機(jī)和固定條件下執(zhí)行或想要執(zhí)行的任務(wù)［4］。柳冠中教授提出的“事理學(xué)”方法論則主張從“人—事—物”的角度，研究時(shí)間與空間情境下人的動(dòng)機(jī)、目的、情感、價(jià)值等內(nèi)容［5］。翁超提出了PAET情境驅(qū)動(dòng)模型，這是一個(gè)針對(duì)裝備類車輛等設(shè)計(jì)的模型，并演繹出一個(gè)理論框架，該框架結(jié)合了典型情境和情境驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的方法，將情況分析的結(jié)構(gòu)與PAET的4個(gè)方面對(duì)應(yīng)起來［6］。以上理論為情境驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)理論提供了研究視角與研究框架。本文以翁超搭建的PAET情境驅(qū)動(dòng)模型為理論基礎(chǔ)，進(jìn)行設(shè)計(jì)活動(dòng)的探究。

1.1 概念

1994年，哥倫比亞大學(xué)教授Schilit將“情境”的概念引入設(shè)計(jì)領(lǐng)域，將其定義為物體、人以及人的位置的表示。簡(jiǎn)單來說，情境可以被看作情景和環(huán)境，包括當(dāng)下的心情和感受［7］。當(dāng)研究對(duì)象或設(shè)計(jì)任務(wù)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力主要是由具體目標(biāo)決定的，當(dāng)設(shè)計(jì)師面臨模糊的設(shè)計(jì)要求和問題時(shí)，可以采用情境研究作為主要?jiǎng)恿?，以幫助明確設(shè)計(jì)的目標(biāo)，促進(jìn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。這一方法被稱為情境驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，它有助于降低設(shè)計(jì)過程中的不確定性。

1.2 PAET情境驅(qū)動(dòng)理論模型搭建

在情境驅(qū)動(dòng)理論中有4個(gè)關(guān)鍵因素。在“人與物（P）”方面，人是主體，是行動(dòng)的發(fā)起者和信息的接收者。物作為實(shí)現(xiàn)人的目標(biāo)的工具，可以是實(shí)際存在的實(shí)物，也可以是方法、理論等概念性的元素。在“行為和目的（A）”方面，行為代表人通過活動(dòng)改變環(huán)境的過程，而目的引導(dǎo)活動(dòng)進(jìn)行。在“時(shí)間和空間（E）”方面，時(shí)間具有連續(xù)性，強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)性思維?？臻g包括自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境，作為背景存在?！凹夹g(shù)與標(biāo)準(zhǔn)（T）”定義了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這些標(biāo)準(zhǔn)是基于科技水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)制定的規(guī)范。情境驅(qū)動(dòng)概念為具有特殊使用環(huán)境和高度系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)實(shí)踐提供了設(shè)計(jì)方法，并為具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐提供了指導(dǎo)思想。

2 農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品的造型特征

不同環(huán)境賦予產(chǎn)品不同功能，環(huán)境的各種制約和支持因素直接影響農(nóng)機(jī)尺寸、形狀等的設(shè)計(jì)。通過對(duì)沿海灘涂鹽地堿蓬廣泛分布的深入調(diào)研和實(shí)驗(yàn)室的種植實(shí)驗(yàn)，李洪山等明確了該植物的主要生長(zhǎng)和生態(tài)分布特性［8］。成海等選擇以江蘇沿海灘涂區(qū)域的鹽地堿蓬為研究對(duì)象，對(duì)地區(qū)性堿蓬保護(hù)與灘涂濕地群落穩(wěn)定起到了引領(lǐng)作用，促進(jìn)了“景觀型”群落建設(shè)［9］。

2.1 農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品調(diào)研分析

（1）農(nóng)業(yè)機(jī)械行業(yè)相對(duì)特殊，目標(biāo)用戶比較小眾，因此對(duì)本次選取的專家訪談對(duì)象進(jìn)行分層，從日常使用者（操作者）、產(chǎn)品研發(fā)者以及企業(yè)管理人員三個(gè)層面梳理設(shè)計(jì)過程中可能出現(xiàn)的問題。

（2）農(nóng)機(jī)的特征一般與季節(jié)性自然環(huán)境特征相匹配。環(huán)海水影響下的灘涂鹽堿地，鹽地堿蓬表現(xiàn)為“景觀型”株型。盤錦與黃河三角洲等地的灘涂“紅地毯”景觀，是鹽地堿蓬景觀化的經(jīng)典例子。而那些在輕鹽土或者甜土環(huán)境中且未有鹽水浸泡的鹽地堿蓬，則呈現(xiàn)出“菜用型”株型。

（3）農(nóng)機(jī)的特征可以與使用過程相匹配。在黃河三角洲，農(nóng)機(jī)的使用環(huán)境可分為旱地、水田、灘涂等。不同的土壤濕度、松軟度會(huì)使動(dòng)力單元機(jī)身面臨不同的阻力。農(nóng)機(jī)通常先行駛到農(nóng)田附近，接著通過牽引方式搭載作業(yè)單元或者運(yùn)輸農(nóng)作物，最后穿越田地到達(dá)指定作業(yè)農(nóng)田。而水文條件更加復(fù)雜的灘涂地區(qū)，對(duì)農(nóng)機(jī)的靈活性和適用性提出了更高的要求。

2.2 農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品需求分析

在設(shè)計(jì)人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)的過程中，情境驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)必須考慮人類的生理特質(zhì)。這是妥善處理系統(tǒng)中的人機(jī)交互關(guān)系的必要步驟，能使其達(dá)到最理想且最不易疲憊的狀態(tài)。本次專家訪談?wù)心剂?0名專家，其中農(nóng)用拖拉機(jī)操作者3人、農(nóng)用收割機(jī)操作者2人、農(nóng)機(jī)產(chǎn)品研發(fā)專家3人、農(nóng)業(yè)機(jī)械類企業(yè)管理人員2人。梳理出農(nóng)業(yè)作業(yè)中的重要環(huán)節(jié)，以及其中的關(guān)鍵點(diǎn)。

（1）人與物（P）。梳理得到要點(diǎn)：勞累，緊張，壓抑。列舉設(shè)想與期望（假設(shè)性過程）：希望能坐得舒服一點(diǎn)，希望車內(nèi)視野良好，希望能在車內(nèi)放松、休息，希望車子漂亮、美觀。通過PAET模型轉(zhuǎn)化得到具體需求：內(nèi)飾簡(jiǎn)潔，駕駛座椅結(jié)構(gòu)緊湊，具有現(xiàn)代感，形態(tài)優(yōu)美，配色美觀。

（2）行為和目的（A）。梳理得到要點(diǎn)：攀爬上機(jī)，牽引，維修。列舉設(shè)想與期望（假設(shè)性過程）：希望機(jī)器操作簡(jiǎn)便，希望上機(jī)輕松不費(fèi)力，希望能一次性拉更多東西，希望維修起來方便。通過PAET模型轉(zhuǎn)化得到具體需求：安全可靠，上下車階梯便捷，控制面板合理，零件耐用，動(dòng)力強(qiáng)勁。

（3）時(shí)間和空間（E）。梳理得到要點(diǎn)：復(fù)雜天氣，泥濘，危險(xiǎn)。列舉設(shè)想與期望（假設(shè)性過程）：希望工作的時(shí)候安全一些，希望不要撞到別人，希望能隨時(shí)看到天氣情況，希望能跑各種地形。通過PAET模型轉(zhuǎn)化得到具體需求：排氣管清洗方便，能夠適應(yīng)惡劣環(huán)境，能夠多地形作業(yè)，前后擋風(fēng)角度合理。

（4）技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)（T）。梳理得到要點(diǎn)：人機(jī)交互，智能，自動(dòng)化。列舉設(shè)想與期望（假設(shè)性過程）：希望成本低一些，希望機(jī)器清洗、維護(hù)方便，希望機(jī)器續(xù)航久，希望機(jī)器更智能。通過PAET模型轉(zhuǎn)化得到具體需求：續(xù)航穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，覆蓋件材料好，能單手實(shí)現(xiàn)操作。

3 基于Kano模型的用戶意象需求

3.1 用戶需求要素劃分

Kano模型又稱狩野模型，由日本管理專家狩野紀(jì)昭（Noriaki Kano）于1984年提出，即從用戶體驗(yàn)出發(fā)，劃分產(chǎn)品的功能層級(jí)，獲取用戶需求及滿意度，并進(jìn)行排序［10］。

依據(jù)Kano模型的結(jié)果分類表，對(duì)問卷獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。Kano問卷每個(gè)問題包含正反兩個(gè)方面，問題答案采用五級(jí)評(píng)價(jià)體系，即滿意、較為滿意、一般、較不滿意和不滿意。調(diào)查問卷采用紙質(zhì)問卷和電子問卷兩種形式，被調(diào)研的人員分為農(nóng)機(jī)操作者（占比50%）、農(nóng)機(jī)專業(yè)教授（占比40%），以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)專業(yè)和機(jī)械專業(yè)的學(xué)生（占比10%），共收集到122份有效問卷。最后，將農(nóng)機(jī)的設(shè)計(jì)需求指標(biāo)分成4個(gè)類別，每個(gè)級(jí)別中都涵蓋具體指標(biāo)。

3.2 需求滿意度分析

采用Better-Worse系數(shù)分析法以取得各需求的滿足度指數(shù)［11］，并采用同樣的分析方法，確定Kano模型中各項(xiàng)功能需求所屬的需求種類數(shù)量，最后得出分類結(jié)果。

產(chǎn)品提供此項(xiàng)需求，Better系數(shù)如下：

Better=（A′+ O′）/（A′+ O′+ M′+ I′）" " " " " "（1）

在公式中，A′、O′、M′以及I′代表用戶在問卷中對(duì)激勵(lì)需求、希望需求、根本需求以及同質(zhì)需求的選擇頻次。若此產(chǎn)品擁有特定的功能特性，那么用戶滿意度就會(huì)提升，對(duì)應(yīng)的數(shù)值為正，通常在0到1之間。

產(chǎn)品不提供此項(xiàng)需求，Worse系數(shù)如下：

Worse=-（O′+ M′）/（A′+ O′+ M′+ I′）［12］" " " " "（2）

假設(shè)Better和Worse的系數(shù)絕對(duì)值都超出0.5，代表這是一種預(yù)料之中的需求；假如Better和Worse的系數(shù)絕對(duì)值都沒有達(dá)到0.5，那這就被認(rèn)定是無關(guān)的需求；如果Better的系數(shù)超出0.5，而Worse的系數(shù)絕對(duì)值未達(dá)到0.5，這就被界定為吸引性需求；如果Better的系數(shù)沒有達(dá)到0.5，但Worse的系數(shù)絕對(duì)值已經(jīng)超出0.5，這就被定位為基本需求。反向需求這種在實(shí)際運(yùn)用中鮮見的情況，我們選擇無視。

按照Kano模型分類參照表，對(duì)收集的需求標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行特征分析。根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果，農(nóng)機(jī)的造型設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下7個(gè)要求：魅力型要求包括a2能夠適應(yīng)惡劣的環(huán)境，b1可在各種地形上工作，c1帶有現(xiàn)代感；期望型要求包括b4的排氣管容易清洗，c3的配色漂亮，d2的駕駛座椅下背部受力舒適；基本型要求則是d3的控制面板操作舒適。根據(jù)上述分析結(jié)果可知：在農(nóng)機(jī)方案設(shè)計(jì)中，靈活的行進(jìn)方式，具有現(xiàn)代感、科技感的外形，漂亮的配色方案，合理高效的內(nèi)部操作結(jié)構(gòu)，舒適的駕駛體驗(yàn)，是方案設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵點(diǎn)。

4 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐

通過對(duì)農(nóng)用機(jī)械的情境驅(qū)動(dòng)分析，確定設(shè)計(jì)的目標(biāo)，包括農(nóng)機(jī)的尺寸、功能定位、外形等。案例選取黃河三角洲地區(qū)，考慮農(nóng)業(yè)工作的多元性和對(duì)農(nóng)機(jī)用戶的友好性、輕便性，借助外觀設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)，優(yōu)化農(nóng)機(jī)的使用體驗(yàn)。

4.1 外觀設(shè)計(jì)元素

選取市面上主流的農(nóng)業(yè)機(jī)械品牌，整理出產(chǎn)品造型樣本，對(duì)車身造型樣本的正面和側(cè)面進(jìn)行分析。車輛前照燈為前寬后窄的不規(guī)則幾何形狀。在車身外觀方面，車頭部分采用了前臉傾斜、前低后高的外觀形態(tài)；而進(jìn)氣格柵的側(cè)面與整體輪廓線協(xié)調(diào)一致，邊緣圓角設(shè)計(jì)，整體呈流線型；駕駛室形態(tài)采用前視窗與頂面略有傾斜、后視窗呈垂直形態(tài)的方案。

農(nóng)機(jī)裝備的主要色彩約占60%，配合烘托色約占30%，點(diǎn)綴色約占10%，合理的色彩搭配能使農(nóng)機(jī)充滿活力與律動(dòng)感。黃河三角洲地區(qū)主要由黃壤、磚紅壤等暖色土壤構(gòu)成，鹽地的堿蓬主要呈紅綠兩色。在研究色彩對(duì)比和互補(bǔ)理論的基礎(chǔ)上，最終選擇以藍(lán)色為主要色彩，同時(shí)選用黑色作為烘托色進(jìn)行部分裝飾。

4.2 功能性

（1）土壤在農(nóng)田的各個(gè)地理位置顯示出不一樣的特性。農(nóng)機(jī)的使用環(huán)境可分為旱地、大棚和沿海灘涂。作為動(dòng)力牽引模塊，嘗試在尺寸上與其他功能模塊相配套，以便達(dá)到最佳的結(jié)構(gòu)優(yōu)化效果。分析結(jié)果顯示，中型設(shè)備更便于在連續(xù)小塊地里完成工作，而大型設(shè)備則受成本和推廣區(qū)域的限制。

（2）輪胎+履帶技術(shù)。徐工集團(tuán)開發(fā)了一種專用的輪履互換工裝，該工裝具備多項(xiàng)功能，包括三角履帶的升降等，以滿足裝配需求［13］。同時(shí)，李勁松提出了一種新型的“輪式+履帶式”車輪模式，為輪履技術(shù)帶來了新的思路和概念化的農(nóng)機(jī)設(shè)備［14］。筆者綜合借鑒上述文獻(xiàn)對(duì)車輪進(jìn)行設(shè)計(jì)改良。

（3）人機(jī)交互。用戶以坐姿駕駛和操作農(nóng)機(jī)，操控設(shè)備如控制把手、按鈕等為用戶操控農(nóng)機(jī)提供便利。用戶要合理、安全地與控制設(shè)備進(jìn)行交互，必須擁有良好的視野，以便頭部和頸部等的旋轉(zhuǎn)和椅子所處的位置、方向相協(xié)調(diào)。在維修與保養(yǎng)方面，要將底盤抬高，防止水、泥土、雜草或其他雜物進(jìn)入排氣管。排氣管要采用可拆卸式設(shè)計(jì)，讓用戶更方便地清洗。還要采用快速連接器，方便用戶拆卸和安裝。

綜合考慮設(shè)備的各方面因素，通過三維設(shè)計(jì)提出設(shè)計(jì)方案。

4.3 基于情境需求的產(chǎn)品設(shè)計(jì)決策

該方案采用立方體切割削切面的方式。利用削切面造型設(shè)計(jì)的產(chǎn)品具有硬朗牢固、安全性高的特點(diǎn)，從而保障產(chǎn)品造型的準(zhǔn)確性和前期開發(fā)的高效性［15］。注重突出科技感，給人一種硬朗且富有變化的感官體驗(yàn)。在前蓋側(cè)面的處理上，方案的三維設(shè)計(jì)更注重整體重心的穩(wěn)定合理性，同時(shí)注重整體造型的流暢度和科技感（見圖1）。

5 結(jié)語

本文以基于情境驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)方法深入分析農(nóng)機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的用戶需求，旨在解決農(nóng)業(yè)機(jī)械的人機(jī)互動(dòng)與用戶體驗(yàn)問題。以黃河三角洲地區(qū)的農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)為例，探索一種全新的系統(tǒng)和流程，這需要大量的設(shè)計(jì)創(chuàng)新和驗(yàn)證。本文分析了4個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)元素，即人與物的關(guān)系、行為與目標(biāo)、時(shí)間與空間、技術(shù)與規(guī)范，并將農(nóng)機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)作為實(shí)證。這項(xiàng)研究為農(nóng)用機(jī)械裝備類產(chǎn)品設(shè)計(jì)者提供了新的思考，同時(shí)具有一定的理論價(jià)值和實(shí)踐參考價(jià)值。

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［10］ 李曉英，董銥垚.基于KANO模型與聯(lián)覺體驗(yàn)的兒童交互玩具設(shè)計(jì)［J］.設(shè)計(jì)，2022，35（3）：60-63.

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［13］ 梁康，相輝玉，張勇.輪履互換技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.工程機(jī)械，2020，51（5）：73-77，10-11.

［14］ 李勁松.多目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的溫室概念電動(dòng)拖拉機(jī)形態(tài)仿生設(shè)計(jì)［D］.青島：山東科技大學(xué)，2020.

［15］ 尹紅俊.削切面造型在中型輪式拖拉機(jī)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究［D］.常州：常州大學(xué)，2022.

作者簡(jiǎn)介：楊梅（1973—），女，山東泰安人，碩士，教授，研究方向：工業(yè)設(shè)計(jì)、藝術(shù)設(shè)計(jì)理論及設(shè)計(jì)實(shí)踐。

盧子奇（1997—），男，山東泰安人，碩士在讀，系本文通訊作者，研究方向：產(chǎn)品設(shè)計(jì)。