4 大族激光切割机设计案例
激光切割机是典型的复杂产品，配件繁多，形态各异，而大族激光是典型的民族企业和行业龙头。研究利用层次语义特征理论对企业产品进行开发，在设计过程中将多重意义整合传达，缩短了开发周期，得到了意义与技术并存的创新产品，在国际各大展会展出并获得了良好的市场业绩，这里将以此为例详细解析层次语义的交互设计过程。
4.1 语义获取
获取产品与用户需求信息。对本企业及市场竞争品牌的激光切割机案例进行结构、功能分析，可把切割机分为机床主体、激光器、冷水机、电器柜等组合设备。其中设计核心为机床主体，可分为防护罩、门、窗、把手、数控面板、标识、色彩、材质等工业设计要素和关键类型，形成图标语义。对切割机活动部件运动方式进行分析得到部件运动轨迹，对切割机使用流程任务进行分析，将操作者动作分解为装配、定位、控制和观察4个环节，综合形成指示语义。以OSGood提出的活力、评价、性质3类标准，选取14对描述激光切割机风格语义的形容词，对28个典型企业人员和用户进行企业内外的意象调研，可将“强大民族，走向世界”的企业品牌语义分解为稳固、精致、统一、现代、高端、科技、独特的风格语义，及“鱼跃龙门”的地域文化语义。层次语义获取见图3.
4.2 语义表达
通过层次化语义特征表达及关联让意义显性化，层次语义特征表达及交互见图4.首先使用感性工学中的语义差异和因子分析方法，构建了风格语义整体特征。对多维风格语义形容词和产品案例建立关联，得到了二维意象知觉图，在知觉图中选出了符合企业风格语义的案例集。再者使用DFA方法提取了案例的典型特征，分解为完形、形面、细节层的图标语义特征。其次通过情境板构建地域文化语义整体特征，提取了视觉语言细节特征。最后结合二维人体模版和部件运动轨迹，提出了机床操作舒适使用方式数据和部件类型的指示语义特征，综合建立了象征语义-指示语义-图标语义间关联。
4.3 语义综合
通过层次语义特征提供的设计线索和策略，构建特定主题情境形成创新意义产品的过程，语义综合情境区间及策略见图5.系谱轴情境中通过风格特征引导下完形、形面、细节三层次图标语义特征的遗传和组合，地域文化语义特征中鲤鱼的隐喻及鱼鲮元素的提取与应用，指示语义特征中以技术为主导引发的门的运动方式的突变等策略，可以得到3类系列共8个方案的设计。比邻轴情境下优化的核心产品成为新的基因特征，采用组合遗传的解构和重构、专家建议和领域知识的修改策略，最终得到了激光切割机的家族化产品系列。
4.4 语义评估
通过层次分析法和开放式问卷整合的检核表形式，综合参考设计中多角色参与人员意见，得到不同轮次设计方案优劣权重以及修改建议。通过美度公式M=O/C和色彩样本得到系列产品配色的细节修改，AHP及美度评估见图6.
5 结语
基于产品符号学和认知语义学理论，提出了产品工业设计层次语义概念，基于复杂产品开发流程与信息加工理论，构建了层次语义设计过程情境模型。在模型框架下，针对复杂产品使用感性工学方法，得到了二维意象感知图的象征语义特征，使用DFA方法得到了完形、形面、细节三层次图标语义特征，通过动作分析和人体模版得到了指示语义特征，情境板构建了地域文化特征。通过系谱轴和比邻轴两类情境区间使用遗传、变异、隐喻等设计线索与策略，综合考虑了各类特征要素进行设计创新。使多角色人员参与和辅助设计，提高了产品设计品质，得到了良好的市场业绩。该研究为基于层次语义设计过程情境模型开发计算机辅助设计系统奠定了基础，从而可更好地实现多学科无障碍知识沟通和设计共享。
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