模糊評價法幼兒園實木椅設(shè)計優(yōu)化分析

潘雨婷 關(guān)惠元

摘要：探討影響幼兒園實木椅的設(shè)計因素，構(gòu)建基于用戶和生產(chǎn)制造方需求的模糊評價模型，為幼兒園家具設(shè)計提供量化分析方法，得到符合使用需求的幼兒園實木椅設(shè)計方案。在相關(guān)要素的調(diào)研基礎(chǔ)上，結(jié)合兒童身心發(fā)育特征，構(gòu)建幼兒園實木椅評價指標(biāo)體系；利用模糊矩陣計算出各項指標(biāo)權(quán)重，建立評價模型；對3個幼兒園實木椅方案進(jìn)行綜合評價；依據(jù)綜合評價結(jié)果，對初設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化。通過實例驗證，此評價模型能夠?qū)τ變簣@實木椅設(shè)計進(jìn)行有效的評估和設(shè)計優(yōu)化，具有可行性。模糊評價法將幼兒園實木椅模糊設(shè)計要素進(jìn)行定量計算，對復(fù)雜對象進(jìn)行理性、直觀的綜合評價，為幼兒園家具設(shè)計提供了可量化的參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：幼兒園實木椅 綜合模糊評價法 家具設(shè)計 評價模型 設(shè)計優(yōu)化

中圖分類號：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：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

社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，“二孩”“三孩”政策逐漸放開，幼兒園兒童數(shù)量將在未來大幅增長，幼教市場也會迅速升溫。在這樣的社會背景下，兒童教育的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正在加快進(jìn)程，幼兒園作為其中的重要一環(huán)，其質(zhì)量也是教學(xué)水平和辦園素質(zhì)的外顯形式，而幼兒園的水平與兒童健康發(fā)展程度息息相關(guān)。

幼兒園家具是幼兒園基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，而幼兒園椅則是兒童每天使用最多的家具，在園期間，兒童超過67%以上的時間都與椅子共同度過。市場現(xiàn)有的幼兒園實木椅同質(zhì)化嚴(yán)重，缺乏從“制造思維”到“用戶思維”的轉(zhuǎn)變，因此，進(jìn)行幼兒園實木椅相關(guān)的開發(fā)設(shè)計具有緊迫性和必要性。而家具設(shè)計中涉及的具有模糊性的要素眾多，傳統(tǒng)定性分析的評價方法，難以量化衡量各指標(biāo)的重要性。所以本研究采用模糊評價法，以3款幼兒園實木椅設(shè)計方案為例，進(jìn)行客觀的綜合評價，探討方案中的不足之處，并提出改進(jìn)意見和結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，可有效提高幼兒園椅的設(shè)計水平，并增加設(shè)計實踐的可行性[1-2]。

一、幼兒園實木椅設(shè)計評價指標(biāo)體系的建立

幼兒園實木椅開發(fā)設(shè)計的目的是實現(xiàn)“兒童——幼兒園”兩者都滿意的幼兒園椅方案，旨在通過此產(chǎn)品設(shè)計活動促進(jìn)幼教家具品牌的系統(tǒng)思考與規(guī)劃，將“制造思維”轉(zhuǎn)向“用戶思維”，尋求多個屬性的統(tǒng)一。因此，需要將遵循幼兒園兒童的身心發(fā)育特征作為幼兒園實木椅設(shè)計的指導(dǎo)思想，以多方意見為基礎(chǔ)，建立幼兒園實木椅設(shè)計的評價體系，為幼兒園家具設(shè)計提供新思路。

（一）幼兒園實木椅評價指標(biāo)體系構(gòu)建的基礎(chǔ)。幼兒園實木椅設(shè)計評估指標(biāo)體系的建立需要在大量的調(diào)研基礎(chǔ)上，通過前期市場調(diào)研、訪談相關(guān)人群、幼兒園實地考察，得到以下3方面的結(jié)果：

1.市場產(chǎn)品特征。國內(nèi)幼教家具品牌的起步較晚，有意識進(jìn)行家具與建筑設(shè)計整合的進(jìn)程緩慢[3]。國內(nèi)一些幼教家具品牌以低價作為消費誘餌，輕視質(zhì)量的把控，選材不嚴(yán)格，加工工藝低端，家具成品質(zhì)量差、造型樣式少，相似度高。

2.兒童個人偏好。3-6歲是兒童生理的第一個高速發(fā)展時期，對外界的適應(yīng)能力以及抵抗力還較弱[4]。但隨著兒童自我意識的逐步覺醒，個人特征開始凸顯，喜歡追求有趣的產(chǎn)品。仿生式和動漫造型仍然是兒童偏好的主流，因為動植物是兒童對世界初步認(rèn)識的來源，動畫、動漫是兒童日常生活的“主要伙伴”。

3.幼兒園方面意見。首要關(guān)注的是椅子使用的安全性，杜絕危險突出物，木質(zhì)板件和金屬件連接位置的螺釘一般較為銳利，后期裸露后會造成兒童刮傷[5]。其次，關(guān)注輕便性，如兒童個人的取用搬動是否方便等；最后注重經(jīng)濟(jì)性，偏向木質(zhì)幼兒園椅，但優(yōu)質(zhì)木材的幼兒園椅價格高。

（二）幼兒園實木椅評估指標(biāo)體系確立。遵循要素篩選的原則，在前期調(diào)研結(jié)果的基礎(chǔ)上，并征求專家意見，確定了幼兒園實木椅的評估指標(biāo)框架。幼兒園實木椅開發(fā)設(shè)計評價指標(biāo)體系共由二層指標(biāo)構(gòu)成的指標(biāo)群集，如表1所示。

二、模糊評價方法

層次分析法是一種決策科學(xué)中的定量方法，可將決策者的經(jīng)驗和判斷綜合量化，能直觀地呈現(xiàn)出各要素在評價中的重要程度，并將多目標(biāo)、多準(zhǔn)則共同決定的問題轉(zhuǎn)化為多層次、單目標(biāo)的相互比較[6]。

模糊綜合評價法是一種應(yīng)用廣泛的以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)性綜合評價方法，可把定性的評估轉(zhuǎn)換成為定量的評價，更適用于非確定性問題的求解，根據(jù)其評價結(jié)果可改進(jìn)評價對象的合理性和科學(xué)性。

在幼兒園實木椅開發(fā)設(shè)計評價中，相當(dāng)多指標(biāo)難以量化，先利用層次分析法確定各指標(biāo)權(quán)重，再利用綜合模糊評價法得到各項綜合評分，一般步驟如下：

（一）確定評價因素集

1.定義準(zhǔn)則層集為U，用U={u1，u2，u3，…，un}表示，n∈N*，n代表集中的指標(biāo)數(shù)量，權(quán)重集為A={a1，a2，…，an}，其中ai（n∈N*）表示元素ui在U中的歸一化處理后的比重。

2.定義指標(biāo)因素集UK，用UK={uk1，uk2，uk3，…ukn}表示，n∈N*，n代表集中的指標(biāo)數(shù)量，權(quán)重集為Ak={ak1，ak2，…，akn}，其中aki（n∈N*）表示元素uKi在UK中的歸一化處理后的比重。

3.定義評價集為V，用V={v1，v2，v3，v4，v5}表示，表示評語集V中的各評價指標(biāo)，Vt（t=1，2，…，5）表示由高到低的各級評語，本文共分為5個評分等級，取t=5，即V={很好，較好，一般，較差，很差}。

（二）構(gòu)造判斷矩陣

判斷矩陣是將決策的各層次中的各因素以量化的形式連接起來，并以矩陣的形式來描述各指標(biāo)對于上一級指標(biāo)的重要程度。由理論研究人員、兒童家具設(shè)計者、家長、幼師，共12名成員組成的幼兒園實木椅開發(fā)設(shè)計的專家組使用兩兩比較判斷法和1～9比較標(biāo)度法來構(gòu)造對比矩陣，如表2所示。

（三）確定指標(biāo)權(quán)重系數(shù)

判斷矩陣構(gòu)造中得到的模糊判斷矩陣N僅是各指標(biāo)對比關(guān)系，還需要對矩陣進(jìn)行計算，得到相應(yīng)的特征向量ω及最大特征根λmax。具體的計算過程和計算公式如圖1所示：

（四）一致性檢驗

當(dāng)CR<0.1時，認(rèn)為判斷矩陣的一致性可被接受。

當(dāng)CR≥0.1時，判斷矩陣需要進(jìn)行一些調(diào)整，可以和專家討論，對判斷矩陣的數(shù)值進(jìn)行調(diào)整。

（五）模糊綜合評價

4.綜合評分

令加權(quán)分?jǐn)?shù)集F=（100，80，60，40，20）最后可計算出各幼兒園實木椅設(shè)計方案的綜合評分L，L的計算如公式如下所示：

L=B·F

三、幼兒園實木椅初設(shè)計方案評估

（一）外形設(shè)計方案

目前兒童座椅設(shè)計中涉及的元素比較廣泛，如仿生元素和各種傳統(tǒng)中式元素[7-9]；或設(shè)置多個不同的功能模塊，以激發(fā)兒童的行動力，最終對兒童的健康成長產(chǎn)生積極影響[10-11]。選擇兒童身邊熟悉的事物作為主要設(shè)計元素，并以兒童、家長和老師都青睞的天然材料——木材為主要基材，根據(jù)前期調(diào)研和專家組意見，對功能和外觀進(jìn)行初步設(shè)計，得出3個方案，分別為：“曲奇”椅、“熊貓”椅、“玩玩”椅，具體說明如圖2所示。

（二）模糊評價結(jié)果

1.指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)：本研究共有17個矩陣，利用層次分析法，由專家組成員對模型中各層次中因素的相關(guān)重要性進(jìn)行兩者間比較后，分別進(jìn)行權(quán)重計算和一致性檢驗，最終的各指標(biāo)權(quán)重值如表3所示。

2.模糊評價結(jié)果：請專家組成員根據(jù)提供的3個設(shè)計方案的具體情況和信息資料，再結(jié)合各層指標(biāo)，同時對應(yīng)評語集V={很好，較好，一般，較差，很差}，進(jìn)行設(shè)計方案評價，可得各方案模糊評價結(jié)果。

3.模糊評價綜合得分：根據(jù)評語加權(quán)系數(shù)F=（100，80，60，40，20）、權(quán)重值及模糊評價結(jié)果，可得綜合評分結(jié)果，如表4。

四、設(shè)計分析與方案優(yōu)化

（一）幼兒園實木椅的設(shè)計方法

1.適合兒童發(fā)育階段：幼兒園實木椅在設(shè)計的過程中需要考慮兒童生理發(fā)育程度，例如進(jìn)行抬、搬等動作的便利程度，家具重量需要在兒童的可以承受范圍內(nèi)，由此可進(jìn)一步考慮幼兒園實木椅的用材和結(jié)構(gòu)。幼兒園的兒童隨著年齡的增長，也會進(jìn)入一系列的社交關(guān)系，行為的復(fù)雜程度也會逐漸提高，幼兒園椅是其中重要的輔助道具，能發(fā)揮兒童的個人特點并有益于兒童心理認(rèn)知發(fā)展[12]。因此，在設(shè)計中需要充分考慮兒童不同階段的身心特征以及行為特征，發(fā)揮家具對兒童健康成長的促進(jìn)作用。

2.保障使用的安全性：兒童天性好動而且免疫系統(tǒng)不如成人完善，幼兒園實木椅結(jié)構(gòu)的安全性需要考慮家具的邊緣和尖角、家具孔位和間隙、性能的穩(wěn)定等方面，杜絕對兒童造成傷害的可能，若使用了不健康的材料也會給兒童帶來潛在的危害[13]。

3.附加趣味性：幼兒園兒童正處于探索世界的關(guān)鍵期，對萬物充滿好奇，擁有無限的想象力和創(chuàng)造性。幼兒園椅可以通過功能、形態(tài)、組合、材質(zhì)的變化等來增強趣味性。趣味性中所強調(diào)的兒童的自我掌控與參與其中是幼兒園椅設(shè)計中的重要因素，有趣的椅子可以成為兒童的情感寄托，在使用的過程中，能收獲快樂和知識以及陪伴，并且還能夠得到潛移默化的成長和鍛煉。

4.塑造互動性場景：幼兒園實木椅設(shè)計過程中可充分發(fā)揮家具設(shè)計中群體互動的特征，通過將人的行為作為設(shè)計對象的互動性設(shè)計，建立兒童與同齡人、幼師以及周圍環(huán)境的聯(lián)系，增強其的社交能力和適應(yīng)環(huán)境的能力[14]。由此可以通過各方面的刺激，激發(fā)兒童認(rèn)知發(fā)展，便于兒童教師進(jìn)一步引導(dǎo)教育。

（二）幼兒園實木椅的設(shè)計定位

1.使用人群定位：本幼兒園實木椅的設(shè)計針對幼兒園，使用場所為幼兒園中的課堂和餐廳，可搭配桌子使用，幼兒園是一種特殊的公共場所，主要的服務(wù)對象是學(xué)齡前兒童，3-5歲的小班和中班兒童智力發(fā)展還不夠成熟，對幼兒園椅的使用需求停留在適當(dāng)?shù)娜の逗拓S富的色彩，造型方面應(yīng)做到簡潔明晰。5-6歲的大班兒童開始有自己的獨立意識，審美能力逐步完善，思想開始從過于童趣化的思維中解脫出來，椅子也需要承擔(dān)更多的學(xué)習(xí)需求。

2.產(chǎn)品功能定位：幼兒園兒童正處于習(xí)慣養(yǎng)成的階段，是未來成長發(fā)育的基礎(chǔ)工程，其每天最主要任務(wù)是感知認(rèn)識世界，但也需逐步引入學(xué)習(xí)為主的概念。在功能設(shè)計中要注重以下兩個方面：（1）實現(xiàn)可動或可變設(shè)計?？蓮拈久床孱愅婢咧蝎@取類似的概念，該類玩具的特性是兒童在其中有很大的參與感，同時還能開發(fā)智力、鍛煉手眼配合的能力。（2）添加交互性設(shè)計理念。兒童對外界和他人的依賴度較高，在學(xué)習(xí)和玩耍的過程中，兒童還需要與他人分享，幼兒園椅可作為和同齡人、幼師溝通的媒介。

（三）初步設(shè)計方案優(yōu)化

根據(jù)表4所示的3個設(shè)計方案的評價得分，并遵循最大隸屬度原則，對設(shè)計方案進(jìn)行比較分析，可知3個設(shè)計方案的綜合得分都高于80，綜合評價都是“優(yōu)秀”，“玩玩”椅的綜合評分最高，為92.92分。雖然各項得分也較為平均，但仍然存在一定的不足，可通過評價結(jié)果以及評價后的反饋意見，對“玩玩”椅外形設(shè)計進(jìn)行針對性的改善優(yōu)化，以提高使用者滿意度影響[15]。先依據(jù)幼師反饋意見將椅腿由圓形更改為更穩(wěn)定的方形，安全屬性和技術(shù)屬性的主要改進(jìn)措施如下：

1.安全屬性方面：其一，當(dāng)可滑動木塊和軌道的外輪廓完全一致時，木塊在滑動時，有可能夾到手指造成兒童受傷。因此可設(shè)置預(yù)留縫，保證使用安全性。其二，對于體量較小兒童椅，可使用如速生材這樣的輕質(zhì)木材，這樣不但有利于木材資源問題，而且也達(dá)到了減輕重量、方便兒童移動的目的。但速生材的材質(zhì)松軟，再加上零件斷面尺寸本身小，接合處力學(xué)性能不足的問題比較突出，因此可用其他方式進(jìn)行結(jié)構(gòu)增強。其三，為了避免后期五金件外露所帶來的安全隱患，故而本設(shè)計方案采用連接強度高的榫卯連接。

2.技術(shù)屬性方面：其一，功能設(shè)置取消儲物模塊，該儲物模塊的設(shè)置可以起到規(guī)范兒童行為的作用，但不可避免增加幼兒園實木椅的自重，且還需增加滑軌和相配的其他五金件，在增加成本的同時，帶來了使用不便及安全隱患。其二，進(jìn)一步豐富可滑動木塊后的自定義模塊，設(shè)置更多配件，例如姓名卡、涂鴉卡等更多選擇。其三，合理設(shè)置幼兒園椅的功能尺寸，相同年齡段的兒童的生理發(fā)育程度差異也很大，因此可根據(jù)身高設(shè)置幼兒園實木椅的尺寸。將兒童按照身高劃分為3個區(qū)間，并依據(jù)身體測量數(shù)據(jù)，留足修正量，合理設(shè)置坐高、坐深和坐寬等功能尺寸，保證兒童使用時，身體受力合理。以防座面過高導(dǎo)致兒童腿部肌肉或腘窩處承受過度壓力；座面過低導(dǎo)致兒童盆骨后傾或腰部拉傷的情況；坐深過大導(dǎo)致座面前沿壓迫腘窩，造成兒童腰部得不到有效支撐；座深過小，臀部得不到充分支撐，造成身體呈現(xiàn)緊繃狀態(tài)。

（四）方案細(xì)部設(shè)計優(yōu)化

1.外觀設(shè)計：根據(jù)模糊評價法結(jié)果并對各個屬性進(jìn)行進(jìn)一步的分析和優(yōu)化后，最終的“玩玩”椅外形設(shè)計方案及在幼兒園中的實際應(yīng)用情況如圖4所示。其中的主要特點有：（1）自定義模塊增加如姓名卡或涂鴉板等樣式，兒童在操作過程中可以表達(dá)自己的想法，展現(xiàn)個人特征。（2）背部的可撥動木塊設(shè)計，能夠提升兒童對于空間和結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，這對于引起兒童的興趣，吸引兒童注意力、引導(dǎo)兒童行為，開發(fā)兒童智力都有著重要作用，并能夠促進(jìn)兒童的動作發(fā)育。（3）兒童坐姿不再受限，隨意性和自由度更大，增加了兒童之間、師生之間的交流互動頻率。

2.材料選擇：對于體量較小的幼兒園椅，要達(dá)到國標(biāo)中對幼兒園椅重量不超過2.5kg的要求，僅依靠減小零件斷面尺寸來滿足要求的空間有限，因此可使用如速生的輕質(zhì)木材，這樣在緩解優(yōu)質(zhì)木材資源消耗壓力的同時也達(dá)到了減重目的。楊樹是我國速生林中的主要樹種，其生長迅速材性差別小、種類多，尺寸相對較穩(wěn)定，橫紋干縮率小，導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫系數(shù)小，儲備量巨大，可以應(yīng)用在幼兒園椅的生產(chǎn)制造中。因此，本設(shè)計采用我國儲存量廣泛的楊木作為基材，但楊木密度低，材質(zhì)軟、顏色淺、含水率高且分布不均勻，在實際應(yīng)用中易存在關(guān)鍵連接部位松動、變形、斷裂等質(zhì)量缺陷。所以改善輕楊木構(gòu)件連接部位的接合強度，還需要進(jìn)一步對結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。

3.結(jié)構(gòu)設(shè)計：當(dāng)兒童坐在椅子上時，椅子的各個構(gòu)件都會承擔(dān)一定的載荷，而實木榫接家具的整體結(jié)構(gòu)強度往往不取決于構(gòu)件的強度，而取決于構(gòu)件之間的接合方式與連接強度。楊木材質(zhì)松軟，再加上兒童椅零件斷面尺寸本身小，接合點力學(xué)性能不足的問題相對比較突出。綜合考慮到幼兒園椅制造的經(jīng)濟(jì)性和加工的便利性，“玩玩”椅使用橢圓形優(yōu)質(zhì)木材分體榫接合作為接合處的連接方式，例如常見且易得的櫸木，櫸木橢圓分體榫不但尺寸小，力學(xué)性能更強，還可采用其他大型部件的剩余材料來制作，加工時間減少、可有效降低成本。容易遭到破壞的關(guān)鍵接合處——椅后腿和望板節(jié)點，可使用預(yù)埋優(yōu)質(zhì)木材的方法進(jìn)一步提升節(jié)點的力學(xué)性能，首先在節(jié)點鑲嵌一塊橢圓形櫸木強化體，然后再加工榫眼，最后使用櫸木分體榫連接望板和椅腿。其他接合位置可采用整體式榫進(jìn)行連接，并使用櫸木圓棒榫進(jìn)行穩(wěn)固。這種結(jié)構(gòu)可以在降低實木椅整體重量的同時，延長幼兒園實木椅的使用壽命，本方案的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案可為如小斷面輕質(zhì)木材家具榫接合處的設(shè)計及力學(xué)性能提升提供設(shè)計參考以適合101～111cm身高的兒童為例，依據(jù)身體測量數(shù)據(jù)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置基本功能尺寸座高為26cm，坐深為27cm，座寬為27cm，靠背高度為23cm，靠背角度為95°，結(jié)構(gòu)的裝配圖及零件清單如圖5。

結(jié)語

幼兒園實木椅的設(shè)計具有一定的特殊性和復(fù)雜性，在設(shè)計中需要綜合考慮兒童、幼師、家長的意見，設(shè)計也需要兒童和幼兒園的共同參與，為了最終設(shè)計方案更加符合兒童的使用需要，幼兒園實木椅設(shè)計的評估需要在更加客觀、可量化的基礎(chǔ)上進(jìn)行。本文首先提出幼兒園實木椅設(shè)計評價指標(biāo)體系內(nèi)含5個一級要素和16個二級要素；其次利用模糊評價法，通過專家組打分得到設(shè)計指標(biāo)的設(shè)計權(quán)重，然后利用模糊綜合評價構(gòu)建評價模型，將問題量化；最終可得到整體設(shè)計方案的綜合評分，通過直觀對比可得出專家組成員對方案不同指標(biāo)的滿意度，并進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化，得到合理的優(yōu)化結(jié)果及結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。在幼兒園實木椅的設(shè)計中，使用這種量化評估的模糊評價方法，以兒童和幼兒園的真正需求為設(shè)計基礎(chǔ)，有助于促進(jìn)最終設(shè)計的合理性，推動設(shè)計師設(shè)計出更適合實際使用的幼兒園家具。

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