人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計研究

王鵬，陳炳發(fā)

(南京航空航天大學，江蘇 南京 210016)

人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計研究

王鵬，陳炳發(fā)

(南京航空航天大學，江蘇 南京 210016)

在產(chǎn)品創(chuàng)新設計與人機工程學的研究基礎上，提出了人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計概念。對人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計原則和內容進行概述，通過對人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計的兩個要點-人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計需求點和人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計因素進行分析，得出了人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計方法，并以便攜式輸液器設計為例對人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計研究內容進行論證。

人機工程學；產(chǎn)品創(chuàng)新設計；人機驅動

0 引言

產(chǎn)品創(chuàng)新，就是指運用某種全新的技術原理或者某種新的設計構思開發(fā)生產(chǎn)全新的產(chǎn)品，或者運用新的技術原理或新的設計構思，在產(chǎn)品的造型、功能、材料、生產(chǎn)工藝等各方面對現(xiàn)有產(chǎn)品加以改良，并顯著提高現(xiàn)有產(chǎn)品的性能或彌補現(xiàn)有產(chǎn)品的缺陷而得到新的產(chǎn)品。一直以來，人機工程學是被當作一種輔助工具或產(chǎn)品創(chuàng)新設計方法在工業(yè)設計、機械設計等設計行業(yè)使用。

隨著以人為本、環(huán)境友好、系統(tǒng)設計等概念越來越受到關注，人機工程學研究在產(chǎn)品創(chuàng)新設計中占據(jù)愈發(fā)重要的位置。人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計是對新的創(chuàng)新設計思路及方法的研究探討，也是為人機驅動的創(chuàng)新產(chǎn)品設計提供一條主線和的理論支持。

1 人機驅動的要素

在產(chǎn)品創(chuàng)新設計時，全面地考慮人機尺寸驅動、人機界面驅動、人機環(huán)境驅動和人機期望驅動，尋找?guī)渍咴诋a(chǎn)品創(chuàng)新設計中的和諧關系，而不是片面的以其中某一方面為依據(jù)。

1.1 人機尺寸驅動

人機尺寸驅動是指以人體靜態(tài)、動態(tài)尺寸、產(chǎn)品功能限定尺寸和產(chǎn)品空間環(huán)境尺寸為設計依據(jù)，以此作為產(chǎn)品功能和造型的妥協(xié)依據(jù)。人機尺寸驅動是產(chǎn)品創(chuàng)新設計中最常用的一種設計驅動方式，其他設計因素的實現(xiàn)必須以保證人機尺寸為前提，建立人機尺寸在產(chǎn)品創(chuàng)新設計中的核心位置。

1.2 人機界面驅動

人要借助產(chǎn)品完成自己的目標需求，人與產(chǎn)品之間必然產(chǎn)生一定交互作用，人機交互界面就是聯(lián)系人和產(chǎn)品之間的紐帶。通過人機界面，人與產(chǎn)品才能實現(xiàn)溝通。

人機界面驅動是指在產(chǎn)品創(chuàng)新設計過程中，以交互體驗、界面視覺風格和界面布局的研究作為設計的出發(fā)點，以人機界面研究作為產(chǎn)品功能實現(xiàn)的核心。人機界面不僅包括實體界面也包括虛擬界面。

1.3 人機環(huán)境驅動

人機環(huán)境驅動是指關注人機目標需求實現(xiàn)所需的空間、溫度、光照等多種環(huán)境組合。人機環(huán)境系統(tǒng)是高效、安全、舒適地完成人機系統(tǒng)目標的前提，局部環(huán)境和自然環(huán)境都會對人機系統(tǒng)產(chǎn)生影響，局部環(huán)境的影響因素包括工作空間，照明，噪聲，溫度、濕度、通風等。自然環(huán)境的人機性，就是堅持綠色環(huán)保的理念，在產(chǎn)品創(chuàng)新設計過程中，關切可能對自然環(huán)境造成破環(huán)，或者影響自然環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的設計因素，盡可能地去尋找環(huán)境友好的產(chǎn)品創(chuàng)新設計解決方案。

1.4 人機期望驅動

人機期望是人對產(chǎn)品在滿足需求之外的一種額外期許，人機期望驅動就是在產(chǎn)品創(chuàng)新設計的過程中尋求更好的可能性，在滿足人機基本需求的條件下，探索潛在的人機需求，并以此作為設計要素，納入產(chǎn)品創(chuàng)新設計流程。

2 人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計原則

人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計原則包括關懷性設計原則、傳達性設計原則、友好性設計原則、經(jīng)濟性設計原則、安全性設計原則和創(chuàng)新性設計原則。

關懷性原則是指創(chuàng)新產(chǎn)品本身所體現(xiàn)出的一種人文關懷，這種關懷不僅僅是生理上，更是強調一種精神上的關切和支持；傳達性設計原則是為了強調動視覺、聽覺、觸覺的等各種信息傳達的方式，向用戶傳達盡可能多的使用、操作和維護等信息；友好性設計原則包括產(chǎn)品的環(huán)境的友好性和與人友好性；經(jīng)濟性設計原則是所有產(chǎn)品創(chuàng)新設計的共性原則，包括可及性、環(huán)保性、市場性等特征；安全性原則包括可靠性、可信性、準確性等特征；創(chuàng)新性原則體現(xiàn)了人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計與其他設計方法的不同之處，包括積極性、獨特性等特征。

3 人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計方法

圖1是人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計流程圖，其中表明了人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計各個環(huán)節(jié)。人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計流程可以概括性的理解為，提出問題、設定目標，目標落實、功能方案，功能組合、設計方案，方案評價、目標達成(如果方案評價失敗，則需要回歸到提出問題的設計之初，進行重新審視)。

圖1 人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計流程圖

3.1 人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計需求點分析

需求的產(chǎn)生是建立在對產(chǎn)品使用的基礎上，因此首先提出人機系統(tǒng)的用戶體驗的概念。

a) 人機系統(tǒng)的用戶體驗

用戶體驗以可用性和以用戶為中心的設計為基礎，是指用戶在使用產(chǎn)品(有形/無形產(chǎn)品)或者享受無形服務的過程中所建立起來的一系列心理感受。人機系統(tǒng)的用戶體驗分為視覺體驗、功能體驗、行為體驗、環(huán)境體驗和服務體驗。

b) 人機系統(tǒng)的需求層次細分

1) 第一層需求：以馬斯洛的需求層次理論研究為基礎，將人的第一層需求劃分為生理需求、安全需求、社會需求、尊重需求、自我實現(xiàn)；

2) 第二層需求：以人機系統(tǒng)的用戶體驗為依據(jù)，將人的第二層需求分為視覺需求、功能需求、行為需求、環(huán)境需求、服務需求；

3) 第三層需求：借鑒市場需求細分的內容，引入地理、人口、心理3個方面的變量進行需求細分；

c) 人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計期望

人機期望是在仔細審視人與機器、環(huán)境的沖突，機器與環(huán)境、機器內部功能的沖突等之后，在人、機器、環(huán)境之間希望達到的一個平衡點。結合人機系統(tǒng)的用戶體驗研究，將人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計期望歸結為下面5點。

1) 視覺需求期望，指對產(chǎn)品在美觀性方面的需求期望，反映心理愉悅、舒適等積極需求的期望。包括造型需求的期望、色彩需求的期望、材質需求的期望等方面的需求內容。

2) 功能需求期望，是人結合自身需求，對產(chǎn)品需求設定的一個期望點。包括實際功能需求期望和潛在功能需求期望，關鍵是挖掘潛在的功能需求。

3) 行為需求期望，是人對產(chǎn)品能夠與自身行為習慣相吻合的需求期望。

4) 環(huán)境需求期望，包括不同環(huán)境匹配性的需求期望和綠色環(huán)保需求的期望。前者是指希望產(chǎn)品能夠盡可能多地保證在各種各樣的使用環(huán)境下實現(xiàn)其功能，諸如防水、防塵、防摔等環(huán)境適應能力強的功能。后者是出于對生存環(huán)境的一種保護意識。

5) 服務需求期望，服務需求就是指希望產(chǎn)品能夠提供優(yōu)質服務的一種期望。

3.2 人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計因素分析

人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計因素，與產(chǎn)品的人機屬性直接相關。產(chǎn)品的人機屬性主要包含產(chǎn)品品質、產(chǎn)品功能、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品技術和產(chǎn)品成本等的人機屬性。研究人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計時，既要研究人、機、環(huán)境每個子系統(tǒng)的屬性，也要研究人機系統(tǒng)整體結構和屬性。

產(chǎn)品的人機因素體系(如圖2所示)研究實現(xiàn)人機系統(tǒng)功能的關鍵，如果說人機需求點分析是為了得到正確的方向和切入點，那么人機因素分析則是表現(xiàn)需求點的實現(xiàn)是如何在產(chǎn)品身上體現(xiàn)出來的。而人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計方法的研究正是為了建立兩者之間的映射關系。產(chǎn)品設計是為人的需求服務的，在人機系統(tǒng)設計中人始終是占據(jù)主導作用的，但這些需求是概念性的描述，最終還是以產(chǎn)品的功能實現(xiàn)呈現(xiàn)出來。

圖2 產(chǎn)品的人機因素體系

4 人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計實踐-便攜式輸液器設計

輸液器是日常的看病過程中經(jīng)常會接觸到的一種輸液設備。傳統(tǒng)的輸液方式，由于輸液時間長、高位懸掛的方式又使得輸液者必須保持特定的姿態(tài)，活動自由也受到限制，讓人苦不堪言。因此，可以在遵循人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計原則基礎上進行創(chuàng)新設計。

4.1 設計需求點分析

運用人機缺陷窮舉法，對傳統(tǒng)輸液器和輸液方式的不足進行分析逆向地尋找設計需求點。對高度差、限制體位、輸液速度不受控、安全隱患、效率低等傳統(tǒng)輸液器與輸液方式中的諸多缺陷進行分析。針對這些缺陷得出對于便攜式輸液器的設計需求期望，如表1所示。

表1 便攜式輸液器的設計需求期望

4.2 設計因素分析

人的設計因素，主要包括人在輸液過程中的靜態(tài)生理參數(shù)和心理參數(shù)和人正常情況下的動態(tài)行為參數(shù)，這里人的因素還需要考慮提供服務的護士的行為因素；輸液器的設計因素，主要包括輸液器的工作原理、功能實現(xiàn)的部件組成和實現(xiàn)功能所用到的設計材料；環(huán)境設計因素，醫(yī)院注射室的環(huán)境因素，包括空間、溫度、照明、雜音等因素；綜合設計因素，便攜式輸液器的設計因素相對比較簡單，在具體的方案設計過程中主要是綜合考慮人的生理參數(shù)，嘗試著突破輸液器的設計因素和環(huán)境設計因素的限制。

4.3 人機驅動的產(chǎn)品創(chuàng)新設計方案

1) 創(chuàng)新設計方案1：如圖3所示，以背負式或綁負式，在用戶肩膀或胳膊上設置攜帶傳統(tǒng)輸液瓶的柔性固定裝置。同時配合以輸液監(jiān)控儀等輔助的產(chǎn)品創(chuàng)新設計，這樣既可以避免便攜式輸液器功能結構的復雜性，又保證了人機系統(tǒng)大部分缺陷能夠得以解決。

圖3 便攜式輸液器創(chuàng)新設計方案1

2) 創(chuàng)新設計方案2：如圖4所示，運用人機期望設定法，并參照宜人性設計原則，盡可能的簡化設計裝置的復雜性和操作方式的復雜性，以吸附的方式，使輸液瓶的固定裝置可以吸附在就近的窗戶或墻壁上，以達到便于攜帶、快捷使用的人機期望。

圖4 便攜式輸液器創(chuàng)新設計方案2

3) 創(chuàng)新設計方案3：按照設計需求缺陷分析所對應的功能進行集成，組合而成一臺可移動輸液設備，徹底改變傳統(tǒng)輸液器的輸液方式(如表2)。

表2 便攜式輸液器的方案設想

5 結語

產(chǎn)品創(chuàng)新設計能力是企業(yè)發(fā)展的核心競爭力，所以新的人機工程學環(huán)境下進行產(chǎn)品創(chuàng)新設計法的研究既滿足了人機工程學發(fā)展多元化的需求，也為產(chǎn)品創(chuàng)新設計的發(fā)展提供了新的研究方向。

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Research on Product Innovation Design Driven by Ergonomics

WANG Peng, CHEN Bingfa

( Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016,China)

Based on the research on product innovation design and ergonomics, this paper proposes the definition of the product innovation design driven by ergonomics, introduces its content and principles and analyzes its two key points needed in the design, obtains its methods and verifies the research by designing the portable infusion apparatus.

ergonomics; product innovation design; driven by ergonomics

王鵬(1989-)，男，陜西眉縣人，碩士研究生，研究方向：人機工程學、工業(yè)產(chǎn)品造型設計。

TB18

B

1671-5276(2015)05-0212-04

2014-03-14