支锦亦：新生代设计师肩负着推动工业设计变革发展的使命

《设计》:请介绍一下本校工业设计专业的历史沿革及现状。支锦亦:西南交通大学工业设计专业创办于1998年,是为改善我国当时轨道交通装备设计落后的状况设立。2001年开始招收设计艺术硕士研究生,2004年本校工业设计专业获得硕士授权资格,2005年依托机械工程一级学科获得工业设计博士授权资格,形成了“本-硕-博”完整的设计人才培养体系,目前实际办学在建筑与设计学院。工业设计专业建设立足于西南交通大学的交通特色和多学科交叉优势,面向国家需求,本着服务于相关行业领域的目标,借鉴国内外先进教育经验,在科研和设计实践的基础上,以科研项目和前瞻性设计探索促进教学的发展,旨在逐步形成具有交通和地区特色的研究型设计教育体系。

可持续理念下藤编家具形态仿生设计研究

目的为进一步提升产品的可持续性应用价值,提出了可持续理念下产品形态仿生设计路径,以藤家具为研究对象,探寻藤编家具的可持续设计创新。方法首先,采用文献研究与田野调查相结合的方法,梳理国内外藤编家具的设计研究现状,总结藤编家具行业的现存问题;其次,利用问卷调研法确定用户需求及仿生对象,借助AHP(层次分析法)决策分析原理选择最佳的仿生设计元素,并应用可持续设计策略对藤编家具进行设计创新;最后,采用LCA(生命周期评价)进行设计方案的可持续性评估,确定了综合水平高的方案。结论通过构建可持续理念下产品形态仿生设计路径,提出产品领域应用的可持续设计策略,并应用于藤编家具设计实践,结合用户调查和专家打分,从元素提取、方案设计和方案评估三个方面验证路径的可行性及有效性,为藤编家具的可持续创新提供新思路。

融合表面肌电和姿势信息的轮椅绩效评价方法

目的为客观评价轮椅的使用效益,使用表面肌电设备测试轮椅使用过程中的肌电信号,并融合姿势信号IMU来构建人机评价模型。方法分别对轮椅的折叠、刹车方式及行驶坡度进行试验来评估轮椅的使用绩效,通过对比用力肌群间的疲劳状况来判定较为舒适的轮椅折叠及刹车方式。实验要求被试者在执行轮椅任务时,分别使用两种折叠方式和三种刹车方式不同的轮椅进行实验,并在操作动作任务过程中采集sEMG和IMU信号,在实验任务结束后填写NASA-TLX量表。结果根据模型的评价指标对实验数据进行了比较与分析,横向收折式折叠和凹口式刹车(手刹位于前方)的轮椅疲劳度低,在3~4°坡度范围下轮椅使用者的受力最小,较为舒适,从而验证了模型在轮椅人机评价上的可行性,为优化轮椅设计提供参考。结论人机评价模型适用于评估产品绩效,同时提出的融合表面肌电和姿势信息的轮椅绩效评价方法具有较高的精度和准确性,能够有效地评估轮椅使用者的绩效水平。

基于Kano模型的列车正性情感体验需求研究

目的遵照“以事实为依据”的设计原则,明确对列车样本展开设计分析的内容与标准,获得准确的体验需求。方法首先基于哈森扎尔在情感体验方面的研究,提出正性品质理论模型及其需求洞察路径,用于分析、提取列车乘客的情感体验需求;其次利用Kano模型对需求进行优先级排序;最后以享誉世界的儿童列车“阿苏男孩号”对方法进行了应用验证。结果获得了22项需求及其优先级排序,总结得出儿童列车体验设计的策略:空间设计优先考虑提供就餐场所,以及针对用户分层做空间分割;设施设计优先考虑亲子互动性;涂装设计优先考虑“列车外壳”;服务设计优先考虑为家长陪伴提供条件。结论该方法可以帮助设计师洞察样本列车的体验需求及其优先级排序,能够为优化列车自身体验与指导同类列车设计提供决策支持。

融合人体骨架和姿势信息特征的轻量级人体动作识别方法

针对人体动作识别任务中特征值选取不当导致识别率低、使用多模态数据导致训练成本高等问题,提出一种轻量级人体动作识别方法。首先使用OpenPose、PoseNet提取出人体骨架信息,使用BWT69CL传感器提取姿势信息;其次对数据进行预处理、特征融合,对人体动作进行深度学习分类识别;最后,为验证此方法的有效性,在公开数据集WISDM、UCIHAR、HASC和自建的人体动作数据集上进行实验验证,并使用改进的目标引导注意力机制(target-guided attention,TGA)–长短期记忆(long short term memory,LSTM)网络输出最终的分类结果。实验结果表明,在自建数据集下融合姿势和骨架特征达到99.87%准确率,相比于只使用姿势信息特征,识别准确率提高了约5.31个百分点;相比于只使用人体骨架特征,识别准确率提高了约1.87个百分点;在识别时间上相比于只使用姿势信息,识别时间降低了约29.73 s;相比于只使用人体骨架数据,识别时间降低了约9 s。使用该方法能及时有效地反映人体的运动意图,有助于提高人体动作和行为的识别准确率和训练效率。

考虑信息透明度影响的智能高铁驾驶人机界面可视化设计研究

目的驾驶界面的信息透明度是影响司机有效监督和接管智能高铁的关键设计特征。针对透明度信息增加带来的负面影响,提出智能高铁驾驶界面透明度信息的可视化设计方法。方法采用文献调研分析方法,分别对机器人、民防、核能、航空航天等领域的文献进行检索和分析,系统梳理透明度信息的类型、认知任务影响和可视化设计方法;分析智能高铁弹出故障界面的透明度信息,指出目前界面中存在的问题和不足,即任务流程和判断逻辑的视觉呈现不佳,告警信息紧急程度和恢复状态信息缺乏;提出基于逻辑流程图和颜色编码的可视化设计方案,并通过用户实验进行验证。结果发现逻辑流程可视化设计在提升情境意识、任务绩效和降低认知负荷方面有较好的作用。颜色编码可视化设计的有效性取决于是否有逻辑流程的呈现,在没有逻辑流程时,可能会降低操作正确率。结论可视化设计有助于降低透明度信息对认知负荷和任务绩效的负面影响,实现智能高铁的高质量人机协同驾驶。

地铁列车检修任务优化设计策略研究

目的为优化我国城市地铁列车检修作业过程,降低检修人员压力,对我国地铁列车检修人员的工作环境与作业状况进行研究并提出优化设计策略。方法分析“人-机-环境”系统中的检修任务及其操作过程,进而发现问题并探索优化方法。通过实地调研与收集相关文献、检修修程,推导构建人(列车检修人员)-机(待检列车、工具/设备)-环境(检修环境及其影响)的检修系统模型,以此探讨和找到检修任务中检修人员压力的来源,并结合应对压力的心理学理论,整理归纳出压力源改造、压力反应优化、支持或辅助三类策略。结果从检修人员角度出发,建议可从人机适配、交互逻辑、认知辅助三条途径,对列车检修任务实施设计优化。结论运用系统性分析探索现有列车检修系统下检修人员的压力来源,然后借助压力应对策略与优化途径,可以有效辅助提升列车检修人员工作质量。

轨道交通客车模块化和谱系化综合应用工业设计方法研究

[目的]为解决轨道交通客车工业设计面临的设计难点,需结合工业设计的创新思维和理念,建立轨道交通客车模块化和谱系化综合应用的工业设计方法。[方法]首先对客车设计部件进行模块化分析,将客室部分分为固定模块、可选模块、定制模块,将外观部分分为色彩模块和造型模块;其次对客车设计内容进行谱系化分析,分别从设计需求、演化脉络、产品特征等3个维度建立客车的工业设计谱系;最后根据客车设计特点,构建由以设计需求为依据梳理模块、以演化脉络为导向调整模块及以产品特征为基础组合模块3个步骤组成的模块化和谱系化综合应用的客车工业设计方法。[结果及结论]运用该工业设计方法对中国中车旗下某主机厂客车进行设计,设计实例验证了所构建方法的可行性。采用模块化设计可根据用户需求快速灵活调整设计内容,采用谱系化设计可提高设计的连贯性和系统性,两者相结合可在较短设计周期内完成客车外部和内部设计,有助于提升设计质量并体现品牌特征。

基于中国传统审美的轨道列车涂装设计研究

为了研究一种更加符合中国传统审美的轨道列车涂装设计,文章首先通过对中国传统审美认知相关文献的分析总结,明确符合中国传统审美的文化符号;其次,运用典型文化符号提取方法进行提取,得到一套符合中国传统审美的设计元素,并通过设计方法运用到城市轨道列车涂装设计中;最后,通过文化传播效果评价进行验证,得到以“竹”为设计元素的符合中国传统审美的文化符号,并从中提炼出相应的图形和色彩应用于城市轨道列车的涂装设计中,以期提出一种符合中国传统审美的轨道列车涂装设计。

基于图形网格转译的城轨列车外观设计研究

随着区域经济和城市群的发展,城市轨道交通已逐步成为城市建设重点领域,其外观设计也成为城市文化传播的重要途径,因此对打造蕴含城市文化特色的列车外观进行研究十分有必要。通过以“网格设计”概念引出网格形态设计方法为理论基础,以在蓉城收集的城市文化在列车上的应用形式为实证基础,并充分考虑蓉城文化形象的识别性、传播性,分析城市文化运用于列车外观设计的三个层次,探索将网格形态设计方法引入城市列车外观造型设计的可行性,归纳出可循规律的设计程序,并应用该方法提出蓉城列车的创新设计方案,验证出网格形态设计不仅可以创新城市列车外观设计,通过城市轨道交通展现城市文化内涵,也有助于增强当地乘客的文化自信和归属感。

基于乘客行为分析的列车卧铺布局创新设计研究

目的基于列车卧铺的乘客行为研究,系统地进行人机工程学分析,为列车卧铺布局设计提供有效的指导。方法首先分析乘客行为与列车卧铺设施布局的映射关系,通过任务分析法,研究乘客在卧车中的行为,引入SAPAD框架建立各个行为层次上的意义,关联归纳现有卧铺布局问题,提取具体设计属性需求。最后,进行布局迭代的设计与验证分析。结果研究了乘客在卧铺中的四种主要行为,设计了以行为分析为指导的卧铺布局模型,使用Jack软件验证了创新设计功能的可行性。结论在卧铺车厢设计过程中,进行乘客行为的人机工程学分析,有利于发现用户在使用过程中不合理的设计内容,得到新的基于人机工程学的卧铺布局设计方法,提升用户乘车体验。

融合点阵拓扑优化法和熵权法的铲运机外观设计

为更好地指导矿山开采大型机械设备的创新设计,归纳铲运机外观特点,提出点阵拓扑优化法和熵权法(EWM)设计、评估铲运机外观。首先,通过点阵拓扑优化法设计铲运机外观,使用层次分析法-熵权法(AHP-EWM)对评价指标赋权,搭建层次准则模型;其次,通过调研归纳出创造性指标、美学指标、功能性指标、经济性指标、技术性指标5个指标并建立评价体系;然后,运用层次分析法(AHP)对一级指标主观赋权,通过EWM分析二级指标的客观权重,依据python计算灰色关联度、多属性决策分析权重(CRITIC)、独立性权重、模糊综合评价法和逼近理想解排序法、理想点法(TOPSIS法)5种方法的权重,通过对比分析并验证AHP-EWM的可行性;最后,基于指标权重与方案得分优化备选方案设计,并使用最小支持向量机(LSSVM)来验证模型。结果表明:使用LSSVM模型进行回归分析,其决定系数达到0.93以上,均方误差在0.01以内,明显优于传统模型且精度较高,验证点阵拓扑优化法和EWM相结合的优化决策模型。

面向城市轨道列车外观设计的地域文化因子影响

为提升地域文化在城市轨道列车外观设计中的视觉表征与呈现,提出一种面向城市轨道列车外观设计的地域文化因子优选方法.首先,构建以文化造型因子、文化色彩因子和文化内涵因子为主要变量的地域文化因子影响评价体系,通过问卷调查获取重要度相关数据;然后,采用层次分析法构建地域文化因子评价层次结构模型,分析各类文化因子影响力权重;最后,结合研究发现提出了一款具有成都地域特色的地铁列车方案.研究表明:列车外观造型应重点考虑历史遗存造型因子和自然生态造型因子;外饰设计应重点考虑自然色彩因子和历史遗存色彩因子;文化内涵方面应重点考虑自然生态文化因子和历史文化因子.

面向成都皮影文化的城轨列车通感转译设计

目的提升城市轨道列车外观设计的文化内涵,丰富城市轨道列车工业设计的文化表征方法。方法以成都皮影文化为例,基于通感转译理论,通过构建“通感桥”的关联属性实现对用户多感官意象活动中接收信息的转化和翻译,并结合层次分析法(AHP)将转译的造型语言进行聚类分析,最后从用户解码路径出发,逆向验证列车造型语言的科学性。结果得到皮影人物局部特征、皮影人物形象、皮影人物颜色、皮影光影渐变、皮影雕刻纹理、皮影肌理和皮影人物轮廓线条7个本觉意象指标并计算了其各自权重。结论将以上方法应用于城市轨道列车的外观设计实践中,形成了表达成都皮影文化意象的城市轨道列车外观方案,为地域文化融合的城市轨道列车提供了新思路,具有一定的参考价值。

面向轨道装备的可视化人因综合仿真分析平台研究

目的提出一个集研究作业人员行为、作业设备和作业环境于一体的可视化人因综合仿真分析平台,为轨道装备设计方案提供直观可视、可重复的人体工程学评估手段。方法通过研究分析行为观察系统、运动捕捉系统、肌电测试系统、JACK虚拟人仿真系统和CAD设计及建模系统的功能及匹配性,构建能将真人作业虚拟化,能对虚拟动素进行评估,能对设计方案进行可视化人因适配分析,能生成虚拟人作业数据等功能的可视化人因综合仿真分析平台,并用案例论证了该平台的有效性。结论该平台适合用于轨道车辆、一些大型装备及相关工作空间设计方案的人体工效学评估。

疫情防控常态化下地铁车内旅客界面优化设计研究

为给疫情防控常态化背景下的地铁车内旅客界面优化设计提供思路,研究提出了一种地铁车内旅客界面情感化设计方法。首先,从情感化设计视角出发,探索地铁车内旅客界面设计影响因素以及本能层、行为层和反思层之间的关系,然后,基于疫情对人们乘车行为的影响,分析乘客现阶段情感需求,进而从情感三层次探究地铁车内旅客界面设计要素的优化方向。提出了疫情防控常态化下的地铁车内旅客界面情感化设计方法,以设计案例论证了该方法的可行性,为疫情防控常态化背景下的地铁旅客界面优化设计提供了思路。

城市公共交通形象中地域文化的设计再现与感知体验

目的对近年来地域文化介入城市公共交通视觉形象的研究现状进行了综述。方法通过归纳城市公共交通形象的内容与特点,结合地域文化的类型、特征与构成,归纳了站域空间和车辆设计中地域文化融入的方式。梳理了移情设计、视觉隐喻与叙事空间设计的理论基础和应用方法,对地域文化在不同层面,不同侧重点融入设计的方式进行了归纳,分析了文化符号的辨识、提取、转换、应用和评估的流程框架。同时从旅客的角度,对交通形象中地域文化的感知特点、认知特征、体验模式和体验评价进行了概括。结论在已有研究成果的基础上,对地域文化介入城市公共交通形象设计研究的现状作了归纳与定位。