基于霍尔三维结构的厨房家电设计模型研究

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　　关键词：霍尔三维结构;逻辑维;厨房家电设计;设计流程;模型
　　集成化家电的概念提出并得到迅速的发展，集成化家电实现了电器与整体环境之间更安全、更美观的搭配，体现了最大化空间利用的设计理念，备受推崇。然而，当前厨房家电依旧按照传统方式进行设计，存在着将厨房电器作为单独个体进行设计的问题，缺少系统性思维。将厨房家电以个体设计为主的思维转变为以系统设计为主，是势在必行的。运用逻辑思维并结合霍尔三维结构模型，构建厨房家电设计系统模型，能有效高质量地输出设计成果。
　　逻辑思维是人的理性认识阶段，人运用概念、判断、推理等思维类型反映事物本质与规律的认识过程。逻辑思维是一种确定的，而不是模棱两可的;前后一贯的，而不是自相矛盾的;有条理、有根据的思维。运用逻辑思维，并结合霍尔三维结构模型中的逻辑维，以此确定厨房家电设计的系统模型来指导设计。
　　1霍尔三维结构概述
　　霍尔三维结构（HSM）是美国系统工程专家霍尔于1969年提出的一种系统工程方法论，它是由时间维、逻辑维和知识维所组成的三维空间结构，并将时间维和逻辑维上分别赋予7个阶段和7个步骤，知识维则是为完成这些阶段和步骤所需的各门学科知识和技能的列举。其中，时间维表示系统工程活动从开始到结束的工作阶段或进程，逻辑维是指系统工程的每一个阶段所应遵循的逻辑程序和工作步骤，知识维则列举为完成该系统工程所需要运用的相关知识。霍尔三维结构强调明确目标，核心内容是最优化，并认为现实问题基本上都可以归纳成工程系统问题，应用定性及定量分析手段，求得最优解。该方法论具有研究方法上的整体性（三维）、技术应用上的综合性（知识维）、组织管理上的科学性（时间与逻辑）和系统工程工作的问题导向性（逻辑维）等突出特点。
　　2基于霍尔三维结构的厨房家电设计模型分析
　　以设计开发厨房家电为例，在整个开发设计流程中，从系统出发，运用逻辑思维，对厨房家电设计进行分析，正确把握在设计过程中的各方影响因素，从而保证设计开发的顺利进行，根据霍尔三维结构模型来构建的厨房家电设计系统三维结构模型，如图1。
　　2.1基于时间维的厨房家电设计模型分析
　　时间维的特点是线性的、前后不可逆的。厨房家电设计的时间维分為项目立项、产品构想、调研分析、概念生成、产品设计、可用性测试、生产制造、市场销售、用户使用和反馈等阶段。时间维表达的是在进行厨房家电开发设计时采用基于霍尔三维模型的设计流程，在整个过程中对项目流程按时间划分为各个阶段，对各个阶段必须要进行的工作进行管理和统筹，是保证任务按时完成的时间规划。因为时间维具有线性且不可逆的特点，所以在进行开发项目设计时，需要对整体流程把控，管理统筹开发人员能够按时按质按量的完成项目开发。另外，设计开发过程是一个非常庞大且复杂的系统工程，需要在某一个任务阶段同时兼顾几个任务，比如，在产品设计阶段就需要充分考虑生产制造时的加工工艺、开模方案等，这也要求在利用该模型进行厨房家电设计开发时具有前瞻性。
　　2.2基于逻辑维的厨房家电设计模型分析
　　逻辑维指的是在进行厨房家电开发设计时，每个阶段所要进行的工作内容和要遵守的思维逻辑，逻辑维是保证设计方案成功的必要条件。运用逻辑思维，结合霍尔三维结构模型进行思考、分析和解决问题时应遵循的一般程序，本论文将对油烟机和燃气灶这个系统进行设计开发的系统逻辑维分为明确问题、确定目标、系统综合分析和评价、方案优化、做出决策、方案实施6个步骤，其流程如图2所示。
　　2.2.1明确问题和确定目标
　　由于厨房家电设计开发具有复杂性、多样性的特点，所以在设计开发的最初阶段首先要明确问题，即通过调研分析来发现现有厨房家电存在的问题，调研分析的内容包括以下几个方面：市场调研、使用情境研究、用户需求分析。在明确问题之后，确定设计的目标，以此来指导设计。
　　1）市场调研。快节奏的都市生活，如何使其高效、便捷、有序;有限的家居空间，怎样让它变得宽敞、舒适、温馨，这是设计师们关注的重点。设计、智能化也成了厨房家电的发展趋势。通过选取美的、方太、老板、西门子、华帝、海尔等厨房家电领导品牌进行市场调研分析发现：厨房家电的设计处于设计开发的最初级阶段，对于烹饪系统还是进行单个产品设计，如图3。同时，对市场现有产品进行CMF、触摸方式和功能等分析，如表1，发现目前厨房家电产品基本相似，差异性不明显，且功能区分度不高。
　　2）使用情景分析。厨房家电的使用情景指的是用户使用厨房家电进行烹饪所处的空间和所进行的任务。由此在设计中，探究情景化信息从而设定情景，达成情景与人——机——环境的交融，追踪个体逻辑思维的轨迹，挖掘消费者潜意识中的隐性信息，设计出更符合消费者需求的产品。针对于用户进行烹饪这个情景任务的研究，通过选取100名经常烹饪的用户，观察他们的烹饪过程，具体方式包括：现场观察、拍摄过程、实时交流等，如图4。同时对厨房设计规范等查询，绘制了油烟机和燃气灶的安装示意图，如图5。通过以上研究，发现用户在使用现有产品进行烹饪时，存在操作不方便、边角碰头、难以清洁、风量难以把控等问题。
　　3）用户需求分析。在此阶段，主要任务是对用户进行研究，通过访谈法、观察法和问卷法等提炼用户需求，并通过Kano模型对需求进行分类整合，构建了针对性较强的产品质量要素，旨在解决产品创新设计开发过程中用户需求难以量化分析的问题，在Kano模型中，将产品功能/需求和服务的特性分为五种属性：M表示必备属性、0表示期望属性、A表示魅力属性、I表示无差异属性、R表示反向属性，而Q表示存在疑问的结果。其具体步骤是：（1）确定影响用户使用厨房家电（油烟机和燃气灶）的因素（表2）;（2）设计关于厨房家电的问卷调查表并实施有效的问卷调查，样本问卷设计如图6;（3）收集数据并进行数据处理;通过模型评估表中的数据，计算出Better-Worse系数，从而了解用户在使用厨房家电时哪些功能可以增加满意度，同样哪些功能在使用过程是用户不喜欢的。其计算公式如下： 　　根据问卷的数据整合，将用户在使用厨房家电的需求转化为数据和图表，把用户需求通过可视化的方式展示出来。使用kano模型计算的调研结果。将调查结果的功能属性进行分类，建立设计原型。基于用户期望需求和魅力需求进行功能创新构想，如图7，将用户需求转化为产品功能。
　　根据以上分析研究，确定厨房电器设计的目标为：基于中国厨房用户需求痛点的创新设计安全，易清洁，易操作;结合行业产品流行趋势，跨界产品设计，整板式设计，集成设计，触摸操控，智能人性化功能，橱柜匹配。
　　2.2.2系统综合分析和评价、方案优化
　　根据文献，可知系统综合分析是指将综合得到的各种方案，系统地比较分析，进行必要的模型试验或虚拟仿真试验。在进行厨房家电设计开发系统中，开展系统综合分析和方案优化主要包括：草图绘制、计算机绘制三维效果图、制作手板模型、制作样机模型试验，并在这个过程中，建立评价体系，如表3，不断进行系统分析和方案优化，如图8，直至到达最优的方案。
　　2.2.3做出决策和方案实施
　　依据评价指标维度，在不断进行系统分析和方案优化之后，最终选取所需的最优的厨房家电方案，如图8。方案以弧形作为主要设计元素，整体造型简约大方，同时使用智能化的操作系统，油烟机采用触摸的操作方式，另外实现燃气灶和油烟机的联动，能够自动根据油烟大小来调整功率，节能环保。做出决策之后，将进行方案实施，即完成生产、销售和安装等各个阶段的工作。
　　逻輯维是霍尔三维结构的其中一个维度，其各个构成要素之间是紧密相扣的，同时也与时间维上的各个阶段是相互呼应的关系，但实质上不同的是逻辑维的各个要素是可以推倒重来的，比如，在厨房家电的设计开发过程中，进行系统综合分析和方案优化这两个阶段是相互交织的，是一个循环往前发展的过程，两者在时间上并没有明显的前后关系，只是在逻辑上存在着发展的态势。因此，逻辑维提供的是指导设计项目顺利开展的逻辑思维上的理论基础。
　　2.3基于知识维的厨房家电设计模型分析
　　厨房家电设计系统中三维结构的知识维遵循系统原则的基础上又和行业的特殊性结合在一起，整个设计开发过程中所需的各种专业知识，主要包括经济学、社会学、环境学、市场学、心理学、饮食文化学、材料学、加工工艺学、人机工程学、美学等方面的知识，其中各学科相互交叉，互为补充，层层拓展，指导各个阶段设计开发活动的进行。综合多学科知识成为完成系统工程工作的必要条件。其中各学科及其交叉延伸学科层次丰富，层层拓展，且各学科之间呈现的是非线性的耦合关系。厨房电器的设计开发产生基于用户的复杂场景，受到社会、经济和技术环境等影响，并通过解决问题的过程而获得开发设计。在进行厨房家电的设计过程中，结合逻辑维在各个阶段所运用到的相关知识对应为：（1）在发现问题和明确目标的阶段，主要是运用市场学、产品语义学、统计学、CMF等知识对现有市场上的相关产品进行分析;运用人机工程学、行为学、心理学、统计学、系统学等知识对使用场景和流程、用户需求等进行分析;（2）在系统分析评价和方案优化的阶段，主要是运用产品系统学、美学、材料学、力学等领域知识开展工作;（3）在做出决策和方案实施阶段，主要是运用材料学、经济学、市场学等知识进行研究分析。
　　随着知识爆炸性的发展，而人的时间精力是有限的，掌握系统的产品设计方法，根据系统架构，统筹规划，团队协作，具有广阔的视野和系统全面的科学思维，是在产品开发过程中设计管理的必备素质。
　　3结语
　　基于霍尔三维结构模型的系统工程方法论，结合厨房电器的设计流程，把产品设计开发过程中的设计过程置于一个动态的系统之中，对项目流程进行了概括和整理，形成与设计过程相关的三维因素，全面系统地相联系起来的产品系统设计方法，从理论上来指引设计者如何面对产品设计时树立系统意识，有计划、有目的、有步骤地开展设计项目，从系统性出发，对整个设计流程进行宏观管理和调控，确保产品开发的顺利进行，希望对设计开发能起到参考作用。
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