情境驱动指导下的农机造型设计探究.pdf

176美学技术0 引言在黄河三角洲地区，土壤主要为盐土和潮土，其中盐土占比高达 62.64%。因此，当地生态环境相对脆弱，一旦遭遇盐碱化，修复极为困难。盐地碱蓬能够在盐碱地上生长，在恢复我国盐碱地上的植被方面具有显著作用，因此开发和利用这项资源能为我国创造可观的生态效益及经济效益。王沈策和他的团队1研究了农用机械产品的设计发展趋势，并从品牌体验角度出发，提出农用机械产品外观设计的新理念。姚湘和他的团队2对汽车灯具设计进行了深入探讨，研究了特定情形下，汽车灯具外形的特性，并探索汽车灯具设计与用户需求之间的关系。周红宇等3建立 Kano-QFD-PUGH 的集成模型，通过定位用户需求，从造型等角度出发，将其映射为对应的设计需求。基于用户需求与农机造型设计的研究现状，从盐地碱蓬特殊的生长环境出发，分析不同的使用情境，针对旱地与湿地、沿海滩涂不同的环境约束条件，搭建理论模型，最终提出由实际情境推动的农机样式设计方案，以指导设计实践。1 情境驱动理论系统架构国外有学者认为情境是用户在特定动机和固定条件下执行或想要执行的任务4。柳冠中教授提出的“事理学”方法论则主张从“人事物”的角度，研究时间与空间情境下人的动机、目的、情感、价值等内容5。翁超提出了 PAET 情境驱动模型，这是一个针对装备类车辆等设计的模型，并演绎出一个理论框架，该框架结合了典型情境和情境驱动设计的方法，将情况分析的结构与 PAET 的 4 个方面对应起来6。以上理论为情境驱动设计理论提供了研究视角与研究框架。本文以翁超搭建的 PAET 情境驱动模型为理论基础，进行设计活动的探究。1.1 概念1994 年，哥伦比亚大学教授 Schilit 将“情境”的概念引入设计领域，将其定义为物体、人以及人的位置的表示。简单来说，情境可以被看作情景和环境，包括当下的心情和感受7。当研究对象或设计任务的内在驱动力主要是由具体目标决定的，当设计师面临模糊的设计要求和问题时，可以采用情境研究作为主要动力，以帮助明确设计的目标，促进设计创新。这一方法被称为情境驱动设计，它有助于降低设计过程中的不确定性。1.2 PAET 情境驱动理论模型搭建在情境驱动理论中有 4 个关键因素。在“人与物（P）”方面，人是主体，是行动的发起者和信息的接收者。物作为实现人的目标的工具，可以是实际存在的实物，也可以是方法、理论等概念性的元素。在情境驱动指导下的农机造型设计探究杨梅，卢子奇（山东科技大学 艺术学院，山东 青岛 266400）摘要：目的：为了更好地适应黄河三角洲的自然环境和气候状况，使农业机械设备具备人机互动功能，满足环境需求，文章探究情境驱动指导下的农机造型设计。方法：从情境驱动的理论框架出发，构建情境驱动的理论模型，并进行造型设计研究。通过深入分析特定环境系统的功能特征与互动关系，调整人、机、环境之间的结构，以实现其优化。引入情境驱动设计方法，结合 Kano 模型，提出一种基于用户意象的农机造型设计框架。结果：研究深入分析农机用户的需求，从功能性、安全性、人机交互等方面明确农机造型设计的关键要素。对黄河三角洲环境系统中的约束和驱动因素进行实证研究，最终通过三维建模软件呈现出设计方案。结论：以情境驱动的设计理念为基础，深入研究装备类车辆产品设计的关键因素，旨在解决装备车辆在人机互动和用户体验方面的问题。以农业机械设计为例，探索一种全新的系统和流程，涉及大量设计创新和验证工作。分析 4 个关键设计元素，包括人与物的关系、行为与目标、时间与空间、技术与规范，并以农机的优化设计为实证案例。这项研究不仅为农用机械装备类产品设计者提供了创新思路，也具备一定的理论和实践参考价值，可据此优化该地区的农机设计，并提升其工作效率。关键词：情境驱动；农机造型；造型设计；Kano 模型；用户需求中图分类号：S220.2文献标识码：A文章编号：1004-9436（2024）03-0176-04177第 37 卷第 3 期 2024 年 2 月Vol.37 No.3February 2024艺术科技“行为和目的（A）”方面，行为代表人通过活动改变环境的过程，而目的引导活动进行。在“时间和空间（E）”方面，时间具有连续性，强调了系统性思维。空间包括自然环境和社会环境，作为背景存在。“技术与标准（T）”定义了技术标准，这些标准是基于科技水平和实践经验制定的规范。情境驱动概念为具有特殊使用环境和高度系统性的设计实践提供了设计方法，并为具体的设计实践提供了指导思想。2 农业机械产品的造型特征不同环境赋予产品不同功能，环境的各种制约和支持因素直接影响农机尺寸、形状等的设计。通过对沿海滩涂盐地碱蓬广泛分布的深入调研和实验室的种植实验，李洪山等明确了该植物的主要生长和生态分布特性8。成海等选择以江苏沿海滩涂区域的盐地碱蓬为研究对象，对地区性碱蓬保护与滩涂湿地群落稳定起到了引领作用，促进了“景观型”群落建设9。2.1 农业机械产品调研分析（1）农业机械行业相对特殊，目标用户比较小众，因此对本次选取的专家访谈对象进行分层，从日常使用者（操作者）、产品研发者以及企业管理人员三个层面梳理设计过程中可能出现的问题。（2）农机的特征一般与季节性自然环境特征相匹配。环海水影响下的滩涂盐碱地，盐地碱蓬表现为“景观型”株型。盘锦与黄河三角洲等地的滩涂“红地毯”景观，是盐地碱蓬景观化的经典例子。而那些在轻盐土或者甜土环境中且未有盐水浸泡的盐地碱蓬，则呈现出“菜用型”株型。（3）农机的特征可以与使用过程相匹配。在黄河三角洲，农机的使用环境可分为旱地、水田、滩涂等。不同的土壤湿度、松软度会使动力单元机身面临不同的阻力。农机通常先行驶到农田附近，接着通过牵引方式搭载作业单元或者运输农作物，最后穿越田地到达指定作业农田。而水文条件更加复杂的滩涂地区，对农机的灵活性和适用性提出了更高的要求。2.2 农业机械产品需求分析在设计人机环境系统的过程中，情境驱动的设计必须考虑人类的生理特质。这是妥善处理系统中的人机交互关系的必要步骤，能使其达到最理想且最不易疲惫的状态。本次专家访谈招募了 10 名专家，其中农用拖拉机操作者 3 人、农用收割机操作者 2 人、农机产品研发专家3人、农业机械类企业管理人员2人。梳理出农业作业中的重要环节，以及其中的关键点。（1）人与物（P）。梳理得到要点：劳累，紧张，压抑。列举设想与期望（假设性过程）：希望能坐得舒服一点，希望车内视野良好，希望能在车内放松、休息，希望车子漂亮、美观。通过 PAET 模型转化得到具体需求：内饰简洁，驾驶座椅结构紧凑，具有现代感，形态优美，配色美观。（2）行为和目的（A）。梳理得到要点：攀爬上机，牵引，维修。列举设想与期望（假设性过程）：希望机器操作简便，希望上机轻松不费力，希望能一次性拉更多东西，希望维修起来方便。通过 PAET 模型转化得到具体需求：安全可靠，上下车阶梯便捷，控制面板合理，零件耐用，动力强劲。（3）时间和空间（E）。梳理得到要点：复杂天气，泥泞，危险。列举设想与期望（假设性过程）：希望工作的时候安全一些，希望不要撞到别人，希望能随时看到天气情况，希望能跑各种地形。通过 PAET模型转化得到具体需求：排气管清洗方便，能够适应恶劣环境，能够多地形作业，前后挡风角度合理。（4）技术与标准（T）。梳理得到要点：人机交互，智能，自动化。列举设想与期望（假设性过程）：希望成本低一些，希望机器清洗、维护方便，希望机器续航久，希望机器更智能。通过 PAET 模型转化得到具体需求：续航稳定，自动化程度高，覆盖件材料好，能单手实现操作。3 基于 Kano 模型的用户意象需求3.1 用户需求要素划分Kano 模型又称狩野模型，由日本管理专家狩野纪昭（NoriakiKano）于 1984 年提出，即从用户体验出发，划分产品的功能层级，获取用户需求及满意度，并进行排序10。依据 Kano 模型的结果分类表，对问卷获取的数据进行分类。Kano 问卷每个问题包含正反两个方面，问题答案采用五级评价体系，即满意、较为满意、一般、较不满意和不满意。调查问卷采用纸质问卷和电子问卷两种形式，被调研的人员分为农机操作者（占比 50%）、农机专业教授（占比 40%），以及产品设计专业和机械专业的学生（占比10%），共收集到122份有效问卷。最后，将农机的设计需求指标分成 4 个类178美学技术别，每个级别中都涵盖具体指标。3.2 需求满意度分析采用 Better-Worse 系数分析法以取得各需求的满足度指数11，并采用同样的分析方法，确定 Kano 模型中各项功能需求所属的需求种类数量，最后得出分类结果。产品提供此项需求，Better 系数如下：Better=（A+O）/（A+O+M+I）（1）在公式中，A、O、M 以及 I 代表用户在问卷中对激励需求、希望需求、根本需求以及同质需求的选择频次。若此产品拥有特定的功能特性，那么用户满意度就会提升，对应的数值为正，通常在0到1之间。产品不提供此项需求，Worse 系数如下：Worse=-（O+M）/（A+O+M+I）12（2）假设 Better 和 Worse 的系数绝对值都超出 0.5，代表这是一种预料之中的需求；假如 Better 和 Worse的系数绝对值都没有达到 0.5，那这就被认定是无关的需求；如果 Better 的系数超出 0.5，而 Worse 的系数绝对值未达到 0.5，这就被界定为吸引性需求；如果 Better 的系数没有达到 0.5，但 Worse 的系数绝对值已经超出 0.5，这就被定位为基本需求。反向需求这种在实际运用中鲜见的情况，我们选择无视。按照 Kano 模型分类参照表，对收集的需求标准进行特征分析。根据数据结果，农机的造型设计应满足以下 7 个要求：魅力型要求包括 a2 能够适应恶劣的环境，b1 可在各种地形上工作，c1 带有现代感；期望型要求包括 b4 的排气管容易清洗，c3 的配色漂亮，d2 的驾驶座椅下背部受力舒适；基本型要求则是d3 的控制面板操作舒适。根据上述分析结果可知：在农机方案设计中，灵活的行进方式，具有现代感、科技感的外形，漂亮的配色方案，合理高效的内部操作结构，舒适的驾驶体验，是方案设计中的关键点。4 农业机械设计实践通过对农用机械的情境驱动分析，确定设计的目标，包括农机的尺寸、功能定位、外形等。案例选取黄河三角洲地区，考虑农业工作的多元性和对农机用户的友好性、轻便性，借助外观设计和功能设计，优化农机的使用体验。4.1 外观设计元素选取市面上主流的农业机械品牌，整理出产品造型样本，对车身造型样本的正面和侧面进行分析。车辆前照灯为前宽后窄的不规则几何形状。在车身外观方面，车头部分采用了前脸倾斜、前低后高的外观形态；而进气格栅的侧面与整体轮廓线协调一致，边缘圆角设计，整体呈流线型；驾驶室形态采用前视窗与顶面略有倾斜、后视窗呈垂直形态的方案。农机装备的主要色彩约占 60%，配合烘托色约占30%，点缀色约占 10%，合理的色彩搭配能使农机充满活力与律动感。黄河三角洲地区主要由黄壤、砖红壤等暖色土壤构成，盐地的碱蓬主要呈红绿两色。在研究色彩对比和互补理论的基础上，最终选择以蓝色为主要色彩，同时选用黑色作为烘托色进行部分装饰。4.2 功能性（1）土壤在农田的各个地理位置显示出不一样的特性。农机的使用环境可分为旱地、大棚和沿海滩涂。作为动力牵引模块，尝试在尺寸上与其他功能模块相配套，以便达到最佳的结构优化效果。分析结果显示，中型设备更便于在连续小块地里完成工作，而大型设备则受成本和推广区域的限制。（2）轮胎+履带技术。徐工集团开发了一种专用的轮履互换工装，该工装具备多项功能，包括三角履带的升降等，以满足装配需求13。同时，李劲松提出了一种新型的“轮式+履带式”车轮模式，为轮履技术带来了新的思路和概念化的农机设备14。笔者综合借鉴上述文献对车轮进行设计改良。（3）人机交互。用户以坐姿驾驶和操作农机，操控设备如控制把手、按钮等为用户操控农机提供便利。用户要合理、安全地与控制设备进行交互，必须拥有良好的视野，以便头部和颈部等的旋转和椅子所处的位置、方向相协调。在维修与保养方面，要将底盘抬高，防止水、泥土、杂草或其他杂物进入排气管。排气管要采用可拆卸式设计，让用户更方便地清洗。还要采用快速连接器，方便用户拆卸和安装。综合考虑设备的各方面因素，通过三维设计提出设计方案。4.3 基于情境需求的产品设计决策该方案采用立方体切割削切面的方式。利用削切面造型设计的产品具有硬朗牢固、安全性高的特点，从而保障产品造型的准确性和前期开发的高效性15。179第 37 卷第 3 期 2024 年 2 月Vol.37 No.3February 2024艺术科技注重突出科技感，给人一种硬朗且富有变化的感官体验。在前盖侧面的处理上，方案的三维设计更注重整体重心的稳定合理性，同时注重整体造型的流畅度和科技感（见图 1）。图 1 建模方案5 结语本文以基于情境驱动的系统方法深入分析农机产品设计的用户需求，旨在解决农业机械的人机互动与用户体验问题。以黄河三角洲地区的农业机械设计为例，探索一种全新的系统和流程，这需要大量的设计创新和验证。本文分析了 4 个关键设计元素，即人与物的关系、行为与目标、时间与空间、技术与规范，并将农机的优化设计作为实证。这项研究为农用机械装备类产品设计者提供了新的思考，同时具有一定的理论价值和实践参考价值。参考文献：1 王沈策，刘德顺，文星.品牌体验视角下的农机产品造型设计 J.包装工程，2017，8（2）：105-109.2 姚湘，余祥杰.情境语义下的汽车前车灯造型特征与用户意象映射研究 J.包装工程，2020，41（2）：154-160.3 周红宇，朱倩，王嘉伦，等.基于 Kano-QFD-PUGH 的激光清洁机设计研究J.包装工程，2023，44（10）：164-171.4 董元发，谭泽荣，朱荣珍.情境驱动的智能交互产品设计概念多视图表达方法J.南昌工程学院学报，2022，41（4）：1-11.5 付江.从设计“物”到设计“事”：论柳冠中的设计事理学方法论 J.设计，2021，34（1）：96-98.6 翁超.情境驱动下装备类车辆产品设计策略研究D.无锡：江南大学，2020.7 余奕苗，李健.基于情境体验的环境行为交互设计研究J.设计，2021，34（16）：138-140.8 李洪山，李慈厚，申玉香，等.滩涂盐地碱蓬生态分布特点与生长竞争性研究J.江苏农业科学，2009（2）：296-298.9 成海，张亚楠，陈亚芹，等.盐地碱蓬的盐土适应机制及其在滩涂湿地上的群落构建实践J.现代园艺，2020，43（22）：179-180.10 李晓英，董铱垚.基于 KANO 模型与联觉体验的儿童交互玩具设计 J.设计，2022，35（3）：60-63.11 肖飞，柳翰.基于 KANO 模型的智能儿童书桌用户需求研究 J.家具与室内装饰，2021（6）：90-95.12 李贺，曹阳，沈旺，等.基于 LDA 主题识别与 Kano 模型分析的用户需求研究 J.情报科学，2021，39（8）：3-11，36.13 梁康，相辉玉，张勇.轮履互换技术研究现状及发展趋势 J.工程机械，2020，51（5）：73-77，10-11.14 李劲松.多目标驱动的温室概念电动拖拉机形态仿生设计 D.青岛：山东科技大学，2020.15 尹红俊.削切面造型在中型轮式拖拉机设计中的应用研究 D.常州：常州大学，2022.作者简介：杨梅（1973），女，山东泰安人，硕士，教授，研究方向：工业设计、艺术设计理论及设计实践。卢子奇（1997），男，山东泰安人，硕士在读，系本文通讯作者，研究方向：产品设计。（上接第155页）性。“形式美的法则绝非凝固不变的，多种形式美法则之间既有区别又有联系。”因此，设计师需要把握好形式美与产品的联系，包装设计不可只是“美丽的空壳”，不仅要着眼于形式，还要注重其内涵、形式与内容的统一。本文以米芾书法艺术形式美法则在包装设计中的应用为例展开分析，希望能为包装设计师打开思路，提供参考，进而设计出更多吸引人的产品包装。参考文献：1 范瑞芳.书法元素在现代包装设计中的应用探析J.包装工程，2021，42（4）：315-318.2 董菱.米芾的美学思想及其书法艺术风格特征J.沈阳师范大学学报（社会科学版），2010，34（3）：155-157.3 张静，蔡欢.书法艺术与包装设计契合初探J.大众文艺，2018（7）：89.4 张海宝.书法元素在现代包装设计中的应用J.包装工程，2020，41（16）：301-304.5 李唐.形式美法则视阈下的书法美探究J.书法赏评，2016（5）：9-11.6 林荣妍.形式美的法则及应用J.合肥学院学报（社会科学版），2009，26（4）：72-75.作者简介：游淑雅（1998），女，河南信阳人，硕士在读，研究方向：视觉传达与信息设计。