模糊评价法幼儿园实木椅设计优化分析

2023-09-01潘雨婷关惠元

设计 2023年16期

潘雨婷关惠元

摘要：探讨影响幼儿园实木椅的设计因素，构建基于用户和生产制造方需求的模糊评价模型，为幼儿园家具设计提供量化分析方法，得到符合使用需求的幼儿园实木椅设计方案。在相关要素的调研基础上，结合儿童身心发育特征，构建幼儿园实木椅评价指标体系；利用模糊矩阵计算出各项指标权重，建立评价模型；对3个幼儿园实木椅方案进行综合评价；依据综合评价结果，对初设计方案进行优化。通过实例验证，此评价模型能够对幼儿园实木椅设计进行有效的评估和设计优化，具有可行性。模糊评价法将幼儿园实木椅模糊设计要素进行定量计算，对复杂对象进行理性、直观的综合评价，为幼儿园家具设计提供了可量化的参考依据。

关键词：幼儿园实木椅综合模糊评价法家具设计评价模型设计优化

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2023）16-0130-05

Abstract：This paper discusses the design factors affecting the kindergarten solid wood chair，constructs a fuzzy evaluation model based on the needs of users and manufacturers，provides a quantitative analysis method for the furniture design，and obtains the design scheme of kindergarten solid wood chair that meets the use needs. Based on the investigation of relevant factors and combined with the characteristics of childrens physical and mental development，the evaluation index system of solid wood chairs in kindergartens is constructed. The fuzzy matrix is used to calculate the weight of each index and establish the evaluation model. Comprehensively evaluate the solid wood chair scheme of three kindergartens. According to the comprehensive evaluation results，the preliminary design scheme is optimized. The example shows that this evaluation model can effectively evaluate and optimize the design of solid wood chairs in kindergartens，and is feasible. The fuzzy evaluation method quantitatively calculates the fuzzy design elements of solid wood chairs makes a rational and intuitive comprehensive evaluation of complex objects，which provides a quantifiable reference basis for kindergarten furniture design.

Keywords：Solid wood chair in kindergarten Comprehensive fuzzy evaluation method Furniture design Evaluation model Design optimization

引言

社会经济飞速发展，“二孩”“三孩”政策逐渐放开，幼儿园儿童数量将在未来大幅增长，幼教市场也会迅速升温。在这样的社会背景下，儿童教育的基础设施建设正在加快进程，幼儿园作为其中的重要一环，其质量也是教学水平和办园素质的外显形式，而幼儿园的水平与儿童健康发展程度息息相关。

幼儿园家具是幼儿园基础设施的重要组成部分，而幼儿园椅则是儿童每天使用最多的家具，在园期间，儿童超过67%以上的时间都与椅子共同度过。市场现有的幼儿园实木椅同质化严重，缺乏从“制造思维”到“用户思维”的转变，因此，进行幼儿园实木椅相关的开发设计具有紧迫性和必要性。而家具设计中涉及的具有模糊性的要素众多，传统定性分析的评价方法，难以量化衡量各指标的重要性。所以本研究采用模糊评价法，以3款幼儿园实木椅设计方案为例，进行客观的综合评价，探讨方案中的不足之处，并提出改进意见和结构设计方法，可有效提高幼儿园椅的设计水平，并增加设计实践的可行性[1-2]。

一、幼儿园实木椅设计评价指标体系的建立

幼儿园實木椅开发设计的目的是实现“儿童——幼儿园”两者都满意的幼儿园椅方案，旨在通过此产品设计活动促进幼教家具品牌的系统思考与规划，将“制造思维”转向“用户思维”，寻求多个属性的统一。因此，需要将遵循幼儿园儿童的身心发育特征作为幼儿园实木椅设计的指导思想，以多方意见为基础，建立幼儿园实木椅设计的评价体系，为幼儿园家具设计提供新思路。

（一）幼儿园实木椅评价指标体系构建的基础。幼儿园实木椅设计评估指标体系的建立需要在大量的调研基础上，通过前期市场调研、访谈相关人群、幼儿园实地考察，得到以下3方面的结果：

1.市场产品特征。国内幼教家具品牌的起步较晚，有意识进行家具与建筑设计整合的进程缓慢[3]。国内一些幼教家具品牌以低价作为消费诱饵，轻视质量的把控，选材不严格，加工工艺低端，家具成品质量差、造型样式少，相似度高。

2.儿童个人偏好。3-6岁是儿童生理的第一个高速发展时期，对外界的适应能力以及抵抗力还较弱[4]。但随着儿童自我意识的逐步觉醒，个人特征开始凸显，喜欢追求有趣的产品。仿生式和动漫造型仍然是儿童偏好的主流，因为动植物是儿童对世界初步认识的来源，动画、动漫是儿童日常生活的“主要伙伴”。

3.幼儿园方面意见。首要关注的是椅子使用的安全性，杜绝危险突出物，木质板件和金属件连接位置的螺钉一般较为锐利，后期裸露后会造成儿童刮伤[5]。其次，关注轻便性，如儿童个人的取用搬动是否方便等；最后注重经济性，偏向木质幼儿园椅，但优质木材的幼儿园椅价格高。

（二）幼儿园实木椅评估指标体系确立。遵循要素筛选的原则，在前期调研结果的基础上，并征求专家意见，确定了幼儿园实木椅的评估指标框架。幼儿园实木椅开发设计评价指标体系共由二层指标构成的指标群集，如表1所示。

二、模糊评价方法

层次分析法是一种决策科学中的定量方法，可将决策者的经验和判断综合量化，能直观地呈现出各要素在评价中的重要程度，并将多目标、多准则共同决定的问题转化为多层次、单目标的相互比较[6]。

模糊综合评价法是一种应用广泛的以模糊数学为基础的系统性综合评价方法，可把定性的评估转换成为定量的评价，更适用于非确定性问题的求解，根据其评价结果可改进评价对象的合理性和科学性。

在幼儿园实木椅开发设计评价中，相当多指标难以量化，先利用层次分析法确定各指标权重，再利用综合模糊评价法得到各项综合评分，一般步骤如下：

（一）确定评价因素集

1.定义准则层集为U，用U={u1，u2，u3，…，un}表示，n∈N*，n代表集中的指标数量，权重集为A={a1，a2，…，an}，其中ai（n∈N*）表示元素ui在U中的归一化处理后的比重。

2.定义指标因素集UK，用UK={uk1，uk2，uk3，…ukn}表示，n∈N*，n代表集中的指标数量，权重集为Ak={ak1，ak2，…，akn}，其中aki（n∈N*）表示元素uKi在UK中的归一化处理后的比重。

3.定义评价集为V，用V={v1，v2，v3，v4，v5}表示，表示评语集V中的各评价指标，Vt（t=1，2，…，5）表示由高到低的各级评语，本文共分为5个评分等级，取t=5，即V={很好，较好，一般，较差，很差}。

（二）构造判断矩阵

判断矩阵是将决策的各层次中的各因素以量化的形式连接起来，并以矩阵的形式来描述各指标对于上一级指标的重要程度。由理论研究人员、儿童家具设计者、家长、幼师，共12名成员组成的幼儿园实木椅开发设计的专家组使用两两比较判断法和1～9比较标度法来构造对比矩阵，如表2所示。

（三）确定指标权重系数

判断矩阵构造中得到的模糊判断矩阵N仅是各指标对比关系，还需要对矩阵进行计算，得到相应的特征向量ω及最大特征根λmax。具体的计算过程和计算公式如图1所示：

（四）一致性检验

当CR<0.1时，认为判断矩阵的一致性可被接受。

当CR≥0.1时，判断矩阵需要进行一些调整，可以和专家讨论，对判断矩阵的数值进行调整。

（五）模糊综合评价

4.综合评分

令加权分数集F=（100，80，60，40，20）最后可计算出各幼儿园实木椅设计方案的综合评分L，L的计算如公式如下所示：

L=B·F

三、幼儿园实木椅初设计方案评估

（一）外形设计方案

目前儿童座椅设计中涉及的元素比较广泛，如仿生元素和各种传统中式元素[7-9]；或设置多个不同的功能模块，以激發儿童的行动力，最终对儿童的健康成长产生积极影响[10-11]。选择儿童身边熟悉的事物作为主要设计元素，并以儿童、家长和老师都青睐的天然材料——木材为主要基材，根据前期调研和专家组意见，对功能和外观进行初步设计，得出3个方案，分别为：“曲奇”椅、“熊猫”椅、“玩玩”椅，具体说明如图2所示。

（二）模糊评价结果

1.指标的权重系数：本研究共有17个矩阵，利用层次分析法，由专家组成员对模型中各层次中因素的相关重要性进行两者间比较后，分别进行权重计算和一致性检验，最终的各指标权重值如表3所示。

2.模糊評价结果：请专家组成员根据提供的3个设计方案的具体情况和信息资料，再结合各层指标，同时对应评语集V={很好，较好，一般，较差，很差}，进行设计方案评价，可得各方案模糊评价结果。

3.模糊评价综合得分：根据评语加权系数F=（100，80，60，40，20）、权重值及模糊评价结果，可得综合评分结果，如表4。

四、设计分析与方案优化

（一）幼儿园实木椅的设计方法

1.适合儿童发育阶段：幼儿园实木椅在设计的过程中需要考虑儿童生理发育程度，例如进行抬、搬等动作的便利程度，家具重量需要在儿童的可以承受范围内，由此可进一步考虑幼儿园实木椅的用材和结构。幼儿园的儿童随着年龄的增长，也会进入一系列的社交关系，行为的复杂程度也会逐渐提高，幼儿园椅是其中重要的辅助道具，能发挥儿童的个人特点并有益于儿童心理认知发展[12]。因此，在设计中需要充分考虑儿童不同阶段的身心特征以及行为特征，发挥家具对儿童健康成长的促进作用。

2.保障使用的安全性：儿童天性好动而且免疫系统不如成人完善，幼儿园实木椅结构的安全性需要考虑家具的边缘和尖角、家具孔位和间隙、性能的稳定等方面，杜绝对儿童造成伤害的可能，若使用了不健康的材料也会给儿童带来潜在的危害[13]。

3.附加趣味性：幼儿园儿童正处于探索世界的关键期，对万物充满好奇，拥有无限的想象力和创造性。幼儿园椅可以通过功能、形态、组合、材质的变化等来增强趣味性。趣味性中所强调的儿童的自我掌控与参与其中是幼儿园椅设计中的重要因素，有趣的椅子可以成为儿童的情感寄托，在使用的过程中，能收获快乐和知识以及陪伴，并且还能够得到潜移默化的成长和锻炼。

4.塑造互动性场景：幼儿园实木椅设计过程中可充分发挥家具设计中群体互动的特征，通过将人的行为作为设计对象的互动性设计，建立儿童与同龄人、幼师以及周围环境的联系，增强其的社交能力和适应环境的能力[14]。由此可以通过各方面的刺激，激发儿童认知发展，便于儿童教师进一步引导教育。

（二）幼儿园实木椅的设计定位

1.使用人群定位：本幼儿园实木椅的设计针对幼儿园，使用场所为幼儿园中的课堂和餐厅，可搭配桌子使用，幼儿园是一种特殊的公共场所，主要的服务对象是学龄前儿童，3-5岁的小班和中班儿童智力发展还不够成熟，对幼儿园椅的使用需求停留在适当的趣味和丰富的色彩，造型方面应做到简洁明晰。5-6岁的大班儿童开始有自己的独立意识，审美能力逐步完善，思想开始从过于童趣化的思维中解脱出来，椅子也需要承担更多的学习需求。

2.产品功能定位：幼儿园儿童正处于习惯养成的阶段，是未来成长发育的基础工程，其每天最主要任务是感知认识世界，但也需逐步引入学习为主的概念。在功能设计中要注重以下两个方面：（1）实现可动或可变设计。可从榫卯拼插类玩具中获取类似的概念，该类玩具的特性是儿童在其中有很大的参与感，同时还能开发智力、锻炼手眼配合的能力。（2）添加交互性设计理念。儿童对外界和他人的依赖度较高，在学习和玩耍的过程中，儿童还需要与他人分享，幼儿园椅可作为和同龄人、幼师沟通的媒介。

（三）初步设计方案优化

根据表4所示的3个设计方案的评价得分，并遵循最大隶属度原则，对设计方案进行比较分析，可知3个设计方案的综合得分都高于80，综合评价都是“优秀”，“玩玩”椅的综合评分最高，为92.92分。虽然各项得分也较为平均，但仍然存在一定的不足，可通过评价结果以及评价后的反馈意见，对“玩玩”椅外形设计进行针对性的改善优化，以提高使用者满意度影响[15]。先依据幼师反馈意见将椅腿由圆形更改为更稳定的方形，安全属性和技术属性的主要改进措施如下：

1.安全属性方面：其一，当可滑动木块和轨道的外轮廓完全一致时，木块在滑动时，有可能夹到手指造成儿童受伤。因此可设置预留缝，保证使用安全性。其二，对于体量较小儿童椅，可使用如速生材这样的轻质木材，这样不但有利于木材资源问题，而且也达到了减轻重量、方便儿童移动的目的。但速生材的材质松软，再加上零件断面尺寸本身小，接合处力学性能不足的问题比较突出，因此可用其他方式进行结构增强。其三，为了避免后期五金件外露所带来的安全隐患，故而本设计方案采用连接强度高的榫卯连接。

2.技术属性方面：其一，功能设置取消储物模块，该储物模块的设置可以起到规范儿童行为的作用，但不可避免增加幼儿园实木椅的自重，且还需增加滑轨和相配的其他五金件，在增加成本的同时，带来了使用不便及安全隐患。其二，进一步丰富可滑动木块后的自定义模块，设置更多配件，例如姓名卡、涂鸦卡等更多选择。其三，合理设置幼儿园椅的功能尺寸，相同年龄段的儿童的生理发育程度差异也很大，因此可根据身高设置幼儿园实木椅的尺寸。将儿童按照身高划分为3个区间，并依据身体测量数据，留足修正量，合理设置坐高、坐深和坐宽等功能尺寸，保证儿童使用时，身体受力合理。以防座面过高导致儿童腿部肌肉或腘窝处承受过度压力；座面过低导致儿童盆骨后倾或腰部拉伤的情况；坐深过大导致座面前沿压迫腘窝，造成儿童腰部得不到有效支撑；座深过小，臀部得不到充分支撑，造成身体呈现紧绷状态。

（四）方案细部设计优化

1.外观设计：根据模糊评价法结果并对各个属性进行进一步的分析和优化后，最终的“玩玩”椅外形设计方案及在幼儿园中的实际应用情况如图4所示。其中的主要特点有：（1）自定义模块增加如姓名卡或涂鸦板等样式，儿童在操作过程中可以表达自己的想法，展现个人特征。（2）背部的可拨动木块设计，能够提升儿童对于空间和结构的认知，这对于引起儿童的兴趣，吸引儿童注意力、引导儿童行为，开发儿童智力都有着重要作用，并能够促进儿童的动作发育。（3）儿童坐姿不再受限，随意性和自由度更大，增加了儿童之间、师生之间的交流互动频率。

2.材料选择：对于体量较小的幼儿园椅，要达到国标中对幼儿园椅重量不超过2.5kg的要求，仅依靠减小零件断面尺寸来满足要求的空间有限，因此可使用如速生的轻质木材，这样在缓解优质木材资源消耗压力的同时也达到了减重目的。杨树是我国速生林中的主要树种，其生长迅速材性差别小、种类多，尺寸相对较稳定，横纹干缩率小，导热系数和导温系数小，储备量巨大，可以应用在幼儿园椅的生产制造中。因此，本设计采用我国储存量广泛的杨木作为基材，但杨木密度低，材质软、颜色浅、含水率高且分布不均匀，在实际应用中易存在关键连接部位松动、变形、断裂等质量缺陷。所以改善轻杨木构件连接部位的接合强度，还需要进一步对结构进行研究。

3.结构设计：当儿童坐在椅子上时，椅子的各个构件都会承担一定的载荷，而实木榫接家具的整体结构强度往往不取决于构件的强度，而取决于构件之间的接合方式与连接强度。杨木材质松软，再加上儿童椅零件断面尺寸本身小，接合点力学性能不足的问题相对比较突出。综合考虑到幼儿园椅制造的经济性和加工的便利性，“玩玩”椅使用椭圆形优质木材分体榫接合作为接合处的连接方式，例如常见且易得的榉木，榉木椭圆分体榫不但尺寸小，力学性能更强，还可采用其他大型部件的剩余材料来制作，加工时间减少、可有效降低成本。容易遭到破坏的关键接合处——椅后腿和望板节点，可使用预埋优质木材的方法进一步提升节点的力学性能，首先在节点镶嵌一块椭圆形榉木强化体，然后再加工榫眼，最后使用榉木分体榫连接望板和椅腿。其他接合位置可采用整体式榫进行连接，并使用榉木圆棒榫进行稳固。这种结构可以在降低实木椅整体重量的同时，延长幼儿园实木椅的使用寿命，本方案的结构设计方案可为如小断面轻质木材家具榫接合处的设计及力学性能提升提供设计参考以适合101～111cm身高的儿童为例，依据身体测量数据和相关标准，设置基本功能尺寸座高为26cm，坐深为27cm，座宽为27cm，靠背高度为23cm，靠背角度为95°，结构的装配图及零件清单如图5。

结语

幼儿园实木椅的设计具有一定的特殊性和复杂性，在设计中需要综合考虑儿童、幼师、家长的意见，设计也需要儿童和幼儿园的共同参与，为了最终设计方案更加符合儿童的使用需要，幼儿园实木椅设计的评估需要在更加客观、可量化的基础上进行。本文首先提出幼儿园实木椅设计评价指标体系内含5个一级要素和16个二级要素；其次利用模糊评价法，通过专家组打分得到设计指标的设计权重，然后利用模糊综合评价构建评价模型，将问题量化；最终可得到整体设计方案的综合评分，通过直观对比可得出专家组成员对方案不同指标的满意度，并进行后续优化，得到合理的优化结果及结构设计方案。在幼儿园实木椅的设计中，使用这种量化评估的模糊评价方法，以儿童和幼儿园的真正需求为设计基础，有助于促进最终设计的合理性，推动设计师设计出更适合实际使用的幼儿园家具。

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