PROGETTAZIONE ROBUSTA

A.A. 2008/09 ~ ing. Michele STAIANO PhD

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA AEROSPAZIALE

Università di Napoli FEDERICO II P.le V. Tecchio, 80 - 80125 NAPOLI (IT)

Tel. +39 081 76 82354 FAX +39 081 76 82187 mail: mstaiano@unina.it

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FACOLTÀ DI ARCHITETTURA “LUIGI VANVITELLI” Seconda Università degli Studi di Napoli

Corso di Laurea Specialistica in DISEGNO INDUSTRIALEA.A. 2008/09

Cos’è la PROGETTAZIONE ROBUSTA

LEZ. 327 novembre

ing. Michele StaianoDocente incaricato dalla Facoltà di Architettura

“Luigi Vanvitelli” della SUN Corso di Design per la mobilità sostenibile

Laurea Specalistica in DISEGNO INDUSTRIALEA.A. 2008/09

Modulo di PROGETTAZIONE ROBUSTA

EMOZIONE

kansei è una parola giapponese che indica il complesso di emozioni e sensazioni che l’utente prova quando entra in contatto con un prodotto

kansei engineering (KE) è detto il paradigma progettuale che, con un insieme di tecniche analitiche e sperimentali, mira ad introdurre i valori emozionali direttamente nella progettazione

modi di vedereIl nostro modo di vedere le cose è influenzato da ciò che sappiamo o crediamo. Nel Medioevo, quando gli uomini credevano nell’esistenza fisica dell’Inferno, la vista del fuoco aveva probabilmente un significato diverso da quello attuale. Il loro concetto d’Inferno doveva, però, essere strettamente correlato alla vista del fuoco che consuma e delle ceneri che rimangono; nonché all’esperienza del dolore provocato dalle bruciature.Quando si è innamorati, la vista della persona amata ha una pienezza che nessuna parola e nessun abbraccio riescono ad eguagliare: una pienezza che soltanto l’atto del fare l’amore può temporaneamente raggiungere.

Eppure questo vedere che viene prima delle parole, e di cui esse non riescono mai a dare del tutto conto, non dipende dalla reazione meccanica a uno stimolo.

John Berger, Questione di sguardi, Il Saggiatore

KANSEIil kansei è una sensazione interna

strettamente correlata ad una percezione esterna

i sensi veicolano l’input che è richiesto per

produrre il kansei e reagiscono concordemente

questo principio è utilizzato nel KE, laddove è misurato il significato emozionale conseguente ad uno stimolo esterno

skin resistance

temperature

heart rate

learningalgorithm

resultevaluation

development

operation

featureextraction

learning set: class vs. signal

classifier

classificationprocess

featureextraction

eye trackerobje

ct1

obje

ct2

obje

ct3

object filter

VR integration

KANSEI

il kansei non può mai essere quantificato o

compiutamente descrittoKE usa segnali fisici o esterni come il comportamento delle persone,azioni, parole, espressioni facciali e posture o parametri fisiologici (numero battiti, EMG, EEG...)

!

KANSEI 1

Product ExperienceHendrik N. J. Schifferstein, Paul Hekkert

Pubblicato da Elsevier, 2007

Il KANSEI nel design di prodotti industriali

Introdurre significati emozionali nel progetto di oggetti industriali

non è un!idea originale: per molto tempo diversi produttori lo

hanno fatto. Metodi come il Quality Function Deployment (QFD)

tecniche di brainstorming ed altre sono state sviluppati con

l!intento di integrare in nuovi prodotti significati emozionali. Altri

metodi catturano, valutano ed aggregano le emozioni che gli

utenti mostrano di fronte ad un certo prodotto (ad esempio:

focus gruop, interviste, sondaggi...)

Il ruolo che il designer gioca nel servirsi di tali tecniche è

combinare insieme le richiesta del cliente e di tutti gli altri

portatori d!interesse (stakeholders) soluzioni tecniche

(eventualmente originali) e le sue idee personali in prodotti

nuovi ed innovativi. In molte industrie questo obiettivo è

ricercati fidando sull!esperienza ed il gusto dello staff di sviluppo

e sulla personale interpretazione che i suoi membri hanno delle

esigenze del cliente. Spesso tale processo è considerato più

un!arte che un lavoro d!ingegneria o un metodo scientifico.

Questo dipende dal fatto che non sono documentate regole su

“come fare” e che una volta raggiunto il risultato è difficile

mettere in discussione il metodo.

Peggio ancora il prodotto può risultare in un fallimento

economico se la traduzione dei bisogni del cliente è basata su

di un!errata assunzione riguardo ad essi. D!altra parte molti

prodotti che non hanno avuto successo sono poi stati

riconosciuti in anticipo rispetto al momento opportuno di rilascio

nel mercato (non ancora maturo per recepirli).

questionari!

Questo dimostra che gli sviluppatori del prodottohanno sbagliato nell!interpretare correttamentela voce del cliente piuttosto che definire specifichetecniche errate.

La tecnica del KANSEI ENGINEERING è

specificamente mirata alla traduzione dei

valori emozionali in concreti parametri di

progetto del prodotto.

Per raggiungere tale obiettivo il pilastro

centarle utilizzato nelle tecniche Kansei

sono le scale semantiche differenziali (scale SD). Sviluppate negli anni "40 e "50

da Charles E. Osgood, misurano su di

una scala a 5 punti il modo in cui un

individuo percepisce un determinato

oggetto.

I valori ricavati da questo tipo di scale

possono essere utilizzati come dati per

applicazioni statistiche (come l!analisi fattoriale) per estrarre i “meccanismi” con

cui l!oggetto è percepito. In tal modo si

ottiene un!informazione utile per

migliorare la percezione dell!oggetto.

KANSEI 2

Product ExperienceHendrik N. J. Schifferstein, Paul Hekkert

Elsevier, 2007

scale SD

Per evitare questi errori molti produttori sono alla ricerca di metodologie più affidabili per catturare e tradurre la comprensione dei valori emozionali del cliente in concrete soluzioni progettuali.

which semantic impact the product properties evoke.After these steps have been carried out, a validity test forthe data is conducted, including several types of post-hoc analyses. If necessary, the two vector spaces areupdated and the synthesis step is run again. When theresults from this iteration process are acceptable, amodel can be built describing how the semantic spaceand the Space of Properties are associated.

2.1. Choice of the product domain

Before the study can be carried out, a product domainis set up. The domain defines the user group, the marketniche as well as the product class and type to beevaluated. Therefore, data from market research, expertinterviews, focus groups, stakeholders, etc. were takeninto consideration. Companies usually monitor externalsources very carefully and can easily give a domaindescription.

2.2. Span the semantic space

Using the domain definition above as a point ofdeparture, the products in the domain are describedsemantically. The procedure is documented in severalother sources (Nagamachi, 1997; Ishihara, 2001;Schutte, 2002).

In this study, the semantic space (Osgood et al., 1957)was spanned using three standardized steps according toSchutte (2002):

Step 1: Word Collection. The rocker switches weredescribed in words (in Swedish), mainly adjectives.These words were collected from different sources suchas the internet, literature, newspapers, manuals, etc. inorder to achieve the most complete semantic descriptionpossible.

Step 2: Reduction of the Number of Words. Sincesome words were similar, had identical meanings orwere considered to be less important for the ongoingevaluation, the number of words was reduced withoutlosing any crucial information. The method used in thisstudy was an affinity diagram grouping the semanticdescriptions according their affinity (Bergman andKlefsjo, 1994), carried out by experts from thecompanies involved and researchers from LinkopingUniversity. As mentioned before, three different com-panies were involved in the project. Beside the generalwords chosen for this study, words expressing thecompanies’ image were added to the original set ofKansei words.

Step 3: Final Selection of Kansei Words. The affinitydiagram delivered groups of words belonging together inseveral aspects. From this, representative words werefinally chosen, hereafter, called Kansei words.

2.3. Span the space of properties

As seen in Fig. 1, the products in the domain are alsodescribed from a physical point of view. This wascarried out in three steps similar to the spanning of thesemantic space in the previous section. However, insteadof words, relevant product properties are collected

Step 1: Collection of Product Properties. As manyproduct properties as possible characterizing rockerswitches were collected. These were properties such asweight, sound, type of connector, physical dimensions,etc.

Step 2: Identification of important properties. Fromthe previous collection of product properties, the mostrelevant properties were chosen. This was carried out byexperts from the companies involved, due to a limitednumber of product samples available (Schutte, 2002).

Step 3: Final selection of properties and representativeproducts. In Kansei Engineering studies, products werechosen that possess the properties needed for the studyand the particular experiment design. In order to controlvalidity, the representative product samples were chosenin such a way that a certain product property werepresented by at least two different product samples.

2.4. Synthesis

In the next step, the synthesis, the interactionsbetween the two spaces were analysed. semanticdifferential scales (Osgood et al., 1957) were used here.Scales with the two extremes ‘‘not at all’’ and ‘‘verymuch’’ as anchors and a Kansei word on top werepresented to the subjects (Fig. 2).

The participants in the study were supposed to ratethe product samples on a scale for one Kansei wordeach. Both the order of appearance of the productsamples and the order of the Kansei words wererandomized. Portable computers with special softwarewere used as the presentation medium for the scales andfor automatic data collection.

The data collection was performed with a sub-groupof participants using VAS and with another sub-groupusing 7-point scales, in order to identify differencesbetween these scale types. Fig. 2 presents the two scaletypes used. Moreover, the data collection was carriedout in two rounds with one year in between, giving the

ARTICLE IN PRESS

Robust

Not at all X Very much

Very muchNot at all

Robust

X

Fig. 2. Examples of the two semantic differential scales used in thestudy, showing the Kansei word ‘‘Robust’’.

S. Schutte, J. Eklund / Applied Ergonomics 36 (2005) 557–567 559

KANSEIKE Tipo 1 Classificazione categorica: una strategia di prodotto ed un segmento di mercato vengono individuati e sviluppati mediante una struttura ad albero che identifica i bisogni emozionali del cliente.Questi valori emozionali sono empiricamente connessi alle caratteristiche del prodotto.

KANSEIKE Tipo 2 KE System: solitamente un sistema informatizzato che usa motori inferenziali e archivi kansei. La connessione tra valori emozionali e le caratteristiche del prodotto è trovata utilizzando metodi matematico-statistici

lknldfkhshgfslfshlslkhk

KANSEIKE Tipo 3

Hybrid KE System:anche questo si serve di un sistema informatizzato che usa archivi kansei. A differenza del KE di tipo 2, non solo suggerisce caratteristiche del prodotto a partire da un kansei desiderato ma consente anche di predire il kansei che un dato prodotto stimola (ad es. attraverso un moke-up)

kanseicaratteristichedel prodotto

KANSEIKE Tipo 4 Modellazione KE:è incentrato sulla costruzione di un modello matematico previsionale. Modelli di tal tipo sono verificati più approfonditamente di quelli utilizzati per il KE di tipo 2 e 3.

KANSEIKE Tipo 5: integra le tecniche di realtà virtuale (VR) accanto ai sistemi tradizionali di raccolta dei dati. In tal modo la presentazione del prodotto reale è sostituita dall’interazione con esso in un ambiente virtuale

KANSEIKE Tipo 6: mirato alla progettazione cooperativa. Grazie al fatto che il database è accessibile tramite internet, i gruppi di lavoro e le attività di concurrent engineering possono realizzarsi in maniera collaborativa

KE: il processospazio semantico

spazio delle caratteristiche

sintesi: come?

verifica

modello

product without being aware of its existence, whileachieving their goals.

Studies on vehicle controls, such as knobs andbuttons, can roughly be divided into two major groups:those focusing on the design in terms of mechanical andelectrical details, and those focusing on aestheticappearance and ergonomics. Neither of these alone isadequate for drawing conclusions about the users’affective needs. However, a couple of recent publica-tions deal with the problem area of how the individualproduct properties affect the users’ subjective experienceof the product. MacDonald (2001) and Liu (2003)examined relationship between aesthetics, ergonomicsand product design. Khalid and Helander (2004)conducted research on methods connecting customeraffective needs to product development. A more specificapproach was carried out by Volvo Special Develop-ment when evaluating car interiors using an affectiveproduct development method (Karlsson and Svensson,2001). However, none of these studies can give concretedesign rules specifically for vehicle controls.

There have been some studies carried out relatingcontrol elements to product properties and to certainbehavioural patterns using a cognitive ergonomics pointof view. For example Naborough-Hall (1985) examinedthe colour coding of air traffic controls. Slocum et al.(1974) examined the shape coding of switches and Jack(1985) dealt with the tactile coding of buttons. Otherstudies looked at the efficiency of interaction and theinfluence on the user’s mind. Hawkins, 1986 focused onthe impact of symbology of knobs on the user and Valk(1985) identified problems with feedback and itsinfluence on user efficiency in using tough screenbuttons. Verhoef (1988) on the other hand, looked formore subjective issues when examining the influence thebuttons themselves and button menus have on decisionmaking by vending machines users.

Nevertheless, the studies described above are veryspecialized and are only of limited value for any specificuse and application on rocker switches. Especially olderstudies dealt with ergonomic rather than affective topics.A method which can evaluate the affective aspects inproduct design is Kansei Engineering. It can take upfeelings and impressions users have about a product andtranslate them into concrete designs (Nagamachi, 1997).In contrast to many other methods, Kansei Engineeringbonds the semantic description and the physical proper-ties together by creating mathematical models predictingthe subjective perception of new product concepts(Nagamachi, 1994). The idea of evaluating the Kanseifeeling and connecting it to button design has been onlyused in two studies on the affective aspects of keydesign; Rydman and Sandin (2000) and Nakatsu (2001).

Therefore, three major Swedish vehicle manufac-turers, BT Industries AB, Saab Automobile AB andScania AB in cooperation with Linkoping University

started a project leading to concrete design solutions forrocker switches for vehicle use based on the subjectiveestimations of users and customers.

The aim of this study was threefold: (a) to selectrelevant words and span the semantic space for theexpression ‘‘rocker switches’’ in order to cover thecomplete product domain with as few words as possible(Osgood et al., 1957) (b) to determine how rockerswitches for use in vehicles are perceived by the usersand (c) to identify which specific product propertiesgenerate these perceptions. In addition, another aim wasto give design recommendations.

Two secondary aims were identified in order to aid theuse of scales in future Kansei Engineering studies: firstly,to evaluate the consistency of the ratings over time andthe validity of the Kansei words chosen, and secondly,to examine whether Visual-Analogue Scale (VAS) datacan be transferred into 7-point scale data.

2. Method

The procedure follows the Kansei Engineering pro-cedure presented in Fig. 1 (Schutte and Eklund, 2003).

Fig. 1 shows that products within a specific domainare described from two different perspectives; a semanticand a physical perspective. These two descriptions spanone space each, which in some cases can be definedmathematically as a vector space (Osgood et al., 1957).Subsequently, the interactions between these spaces areanalysed in the synthesis phase in order to identify

ARTICLE IN PRESS

Test of Validity

Synthesis

Choice of

Domain

Span the

Semantic

Space

Span the

Space of

Properties

Model Building

update update

Fig. 1. Kansei Engineering process (Schutte, 2002).

S. Schutte, J. Eklund / Applied Ergonomics 36 (2005) 557–567558