分體式壁掛空調(diào)室內(nèi)機安裝方式的設(shè)計與開發(fā)

趙大亮 李軍

關(guān)鍵詞：室內(nèi)機 管機分離 人機性

引言

“空調(diào)品質(zhì)，三分制造七分安裝”，業(yè)內(nèi)素有的說法，專家普遍認為，空調(diào)的安裝效果比產(chǎn)品質(zhì)量要求更高，不光是安裝，在需要維護或移機時，二次拆裝對空調(diào)的影響更大。而安裝效果很大程度上取決于安裝方式的設(shè)計。

一、空調(diào)產(chǎn)品安裝方式現(xiàn)狀

進入21世紀以來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟高速發(fā)展，我國空調(diào)行業(yè)也持續(xù)快速發(fā)展，空調(diào)產(chǎn)品逐漸成為日常生活用品，大大刺激了國內(nèi)空調(diào)的發(fā)展。空調(diào)企業(yè)不但在數(shù)量和規(guī)模上快速增長，在技術(shù)上也走上了自主創(chuàng)新的道路。在經(jīng)歷了后風扇時代、純空調(diào)時代、超空調(diào)時代后，目前正處于智能家電時代?？照{(diào)產(chǎn)品除了對功能、外觀、能耗、新能源、過濾技術(shù)等的完善和創(chuàng)新，對健康、新風、柔風等方面的探索也一掃近十幾年來的平穩(wěn)狀態(tài)，達到了一種前所未有的高度。

空調(diào)安裝作為產(chǎn)品與用戶家居的第一個接觸點，對大部分用戶來說，也是唯一一次接觸點，其安裝過程、安裝速度、安裝可靠性、服務(wù)質(zhì)量等直接反映了一個企業(yè)的品牌形象，是企業(yè)進行宣傳、樹立和擴展品牌影響力的一個有效而有力的渠道。

然而，目前大多數(shù)空調(diào)企業(yè)對此重視不足，與產(chǎn)品的其他方面都快速發(fā)展不同，空調(diào)安裝依然停留在二十年前的水平。尤其是在硬件層面，一直未見有研究和突破。

在大談用戶體驗和人文關(guān)懷的這個時代，企業(yè)和設(shè)計師更多地將目光和精力集中在了消費者這個用戶，而忽略了安裝工人這個隱性的用戶。作為一個設(shè)計盲區(qū)，鮮有企業(yè)針對安裝過程進行較為深入的研究和設(shè)計。

二、壁掛式空調(diào)產(chǎn)品室內(nèi)機安裝研究

（一）壁掛式空調(diào)產(chǎn)品安裝過程

用戶購買空調(diào)產(chǎn)品后，廠家會安排送貨，再預(yù)約上門安裝。壁掛式空調(diào)產(chǎn)品一般的安裝步驟為：

1.室內(nèi)機安裝位置確定：

2.墻壁開孔及墻孔套管的安裝：現(xiàn)在多數(shù)的建筑在施工時已預(yù)留。

3.排水管、氣測配管、液測配管、電源連接線的包裹：過程一般為：排水管與室內(nèi)機出水管對接、連接配管、包裹（排水管、氣測配管、液測配管、電源連接線一起）。

4.室內(nèi)機安裝：過程為：測量標記（水平尺）、固定壁掛架、穿墻（包裹好的連接管等）、（同時）室內(nèi)機掛裝于壁掛架。

5.室外機的安裝：此過程可能情況較多，如有些戶型預(yù)留了外機放置位、有些需要單獨安裝支架等。因不在本次研究范圍，不再詳述。

6.連接和調(diào)試：過程為：連接連接管、排空空氣、試機、墻孔密封。

（二）基于用戶行為的室內(nèi)機安裝過程研究

人們在與產(chǎn)品進行互動時，存在生理上的舒適和是否易于操作的問題。壁掛式空調(diào)產(chǎn)品室內(nèi)機的安裝是一個“人與產(chǎn)品”的動態(tài)交互過程，通過對其安裝過程的研究，并根據(jù)觀察空調(diào)安裝師傅的實際操作過程，針對室內(nèi)機的安裝調(diào)試（即安裝步驟3、4），對其任務(wù)分解和作業(yè)強度進行分析，如表1。

由上可見，連接管穿墻和室內(nèi)機掛到壁掛架上的作業(yè)強度高，而且，這兩個動作是連接性動作，必須同時進行、先后完成，難度亦相應(yīng)增大。進一步的，一般情況下，壁掛安裝高度為2米以上，通常需要借助梯子等工具輔助加高，而安裝位置貼近室內(nèi)天花板，限制了操作空間。安裝師傅站在梯子等上面時，還需要高舉雙手至胸部以上位置才能完成。在人機工程學里，此為“不很方便的作業(yè)區(qū)”，操作較困難。壁掛式空調(diào)室內(nèi)機凈重10kq左右（1.5匹），這樣在負重作業(yè)時，難度更是大大增加了。

穿管時，墻上開孔一般與空調(diào)室內(nèi)機高度基本一致，但當人雙手高舉并面對空調(diào)時，穿孔位位于人體最大視區(qū)之外，需要扭頭才能進行穿管觀察等相關(guān)的動作。

更進一步的，因連接管線與空調(diào)室內(nèi)機是一體的，而且管線本身不能隨意折彎，所以在穿管掛墻的時候，在高舉產(chǎn)品的同時，還有一個水平方向的平移過程，平移距離根據(jù)穿管長度的不同而有變化，但一般也會有1.5米以上。這個對安裝師傅的勞動強度更是增加很多。

實際操作時，一般由兩位安裝師傅完成，其中一位負責穿管，另外一位負責上面提到的登高、高舉產(chǎn)品、平移產(chǎn)品、內(nèi)機掛墻等過程。

可以看出，在空調(diào)安裝過程中，穿管掛機這個過程中的人機性相當差，是亟需提升的。

在拆機或移機時，具體過程與安裝過程內(nèi)容相似，順序相反，所遇到的問題相同，故不再單獨分析。

（三）基于行為設(shè)計方法的過程分析

針對以上發(fā)現(xiàn)的問題，集中于空調(diào)室內(nèi)機壁掛上墻的過程，根據(jù)行為設(shè)計方法的建議，將場景中的要素進行分解。

目的：安裝壁掛式空調(diào)室內(nèi)機

人：安裝工人

手段方法：水平儀、壁掛架、雙手、觀察

通過分析，造成動作不連貫的主要在高舉室內(nèi)機、梯子加高、穿管（墻）及觀察、室內(nèi)機平移（在梯子等輔助增高的情況）、放置到掛架這幾個過程中。

結(jié)合壁掛式空調(diào)產(chǎn)品本身以及環(huán)境的特點和限制，解決思路最終集中于穿管（墻）及觀察、室內(nèi)機平移（在梯子等輔助增高的情況）這兩個動作過程。三、壁掛式空調(diào)室內(nèi)機安裝方式設(shè)計與開發(fā)

通過對用戶的安裝行為、操作動作的解析，定位問題后，結(jié)合包容性設(shè)計的理念，即“以用戶為中心，通過降低對使用者能力的要求，拓寬產(chǎn)品的適用使用人群……”，在解決問題的過程中，盡量降低其對安裝工人體能、技能要求。

（一）壁掛式空調(diào)產(chǎn)品室內(nèi)機安裝方案改進

針對穿管（墻）及觀察、室內(nèi)機平移（在梯子等輔助增高的情況）這兩個動作過程，可考慮的解決方式如下。

1.消除動作關(guān)聯(lián)：

先掛墻再穿管（墻）觀察：（1）采用軟管，掛墻后，依靠軟件的特性再進行穿管;（2）直接將穿管和掛墻分別進行，再將管道組件與機身連接起來。

先穿管（墻）觀察再掛墻：（1）采用可伸縮管道，穿管和掛墻分別進行，再將管道收納起來;（2）同第1條（2）的方式。

2.消除穿管或降低難度：

采用軟管：原理同第1條（1），降低難度。

墻體管獨立設(shè)計：埋入墻體部分的管道單獨安裝，然后再將室內(nèi)管道與其對接。

3.消除平移或降低難度：

直接將室內(nèi)機掛墻：原理同第1條。

室內(nèi)機放置到臺面：平移時下方有支撐，降低難度。

以上方式，各有優(yōu)缺點，最終優(yōu)選方式為第1條（1），方案為機管分離，即：空調(diào)室內(nèi)機本體與管線組件分離式設(shè)計穿管和掛墻分別完成后再連接。

（二）機管分離式室內(nèi)機安裝方式的設(shè)計與研發(fā)

采用機管分離式設(shè)計，相應(yīng)的也會帶來一些問題。把管線從機身分離出去，首先要考慮的就是重新連接起來的問題，其次是連接可靠性，再次是外觀的協(xié)調(diào)性。

管線連接：空調(diào)內(nèi)外機連接的管線較多，包括氣液配管、電源連接線、排水管等，處理較為麻煩。

連接可靠：分離設(shè)計之后，要考慮連接的防水、防塵性能，一般情況下，配管內(nèi)還需要保持一定的壓力，難度亦相應(yīng)增大。

外觀協(xié)調(diào)：作為家居環(huán)境中的一分子，結(jié)構(gòu)方案需要維護空調(diào)在室內(nèi)存在的產(chǎn)品形象，不能破壞這種平衡。

綜合考量，最終概念方案為：將位于空調(diào)室內(nèi)機上、與外機連接的管線組件，與室內(nèi)機分離設(shè)計，成為一個獨立的組件;獨立后的管線組件與室內(nèi)機主體的連接采用統(tǒng)一的接口。兼顧外觀的因素，接口設(shè)計在室內(nèi)機身背面。

此統(tǒng)一的接口設(shè)計為圓形，圓形接口分為公頭和母頭兩個部分，分別設(shè)計在空調(diào)室內(nèi)機和管線組件上。管線組件包含氣液配管、排水管、電源連接線等，在與室內(nèi)機連接處的端面為母頭接口?？照{(diào)室內(nèi)機背面預(yù)留接口的公頭部分，公頭組件包含與母頭相應(yīng)的氣液配管、排水管、電源連接線等。相應(yīng)的，空調(diào)室內(nèi)機內(nèi)部的走線和布局亦需相應(yīng)調(diào)整，以適配接口的公頭部分。公頭和母頭接口依靠導(dǎo)向和防呆結(jié)構(gòu)直接插入進行連接，連接配合面設(shè)計橡膠圈，作為一級防水防塵設(shè)計。插入連接的同時，相應(yīng)的氣液配管、排水管、電源連接線等同時對應(yīng)連接。為保證氣液配管、排水管連接的可靠性，公頭接口管道的端面設(shè)計橡膠圈;圓形接口的電源連接采用彈性電極，在公頭和母頭接口插入配合后，彈性電極的公座和母座亦被壓縮（其內(nèi)彈性）接通，確保其接觸充分;彈性電極外圍單獨設(shè)計硅膠圈，作為二級防水、防塵設(shè)計。

圓形接口公頭和母頭部分的緊固，可采用磁吸式、螺旋式或其他方式。磁吸式的優(yōu)勢在于，掛機的時候自動完成連接，方便快捷，劣勢在于保壓麻煩，需要通過其他措施來輔助。螺旋式的優(yōu)勢在于保壓方便，易于調(diào)整，劣勢在于組裝不怎么方便，需要考慮操作空間和位置，整機工藝，略嫌復(fù)雜。

通過以上方式，壁掛式空調(diào)室內(nèi)機在安裝時，先穿管（墻）再掛機，而且穿管（墻）時，只需針對管線組件即可，而不需要在高舉內(nèi)機的同時進行。在勞動強度最高連接管穿墻和內(nèi)機掛墻的兩個環(huán)節(jié)，規(guī)避了兩個動作同時發(fā)生的并發(fā)性質(zhì)，降低了安裝難度。由于不用同時穿管，內(nèi)機掛墻時減少了平移的動作，人機性亦極大提升。

改進后的作業(yè)強度分析如表2：

在之前行為分析中曾提到的痛點，即在穿管（墻）及觀察、室內(nèi)機平移（在梯子等輔助增高的情況）這兩個動作過程中，造成安裝行為的不連續(xù)（中斷），通過以上方式，穿管（墻）觀察行為獨立發(fā)生，室內(nèi)機平移的動作不再需要，相應(yīng)勞動強度由“重、重、極重”降低為“輕、輕、重”，大大減小，故安裝過程亦更加順暢。

（三）參數(shù)化設(shè)計開發(fā)設(shè)計實例

通過計算機輔助設(shè)計三維軟件，對概念方案進行具體的參數(shù)化建模和結(jié)構(gòu)設(shè)計。使用其零件模塊進行每個零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、計算、工程分析等，使用組件模塊進行零件裝配、干涉檢查分析等，通過參數(shù)化建模，完成產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計和優(yōu)化，如圖1～4。

（四）創(chuàng)新性說明

機管分離式設(shè)計的壁掛式空調(diào)產(chǎn)品，作為業(yè)內(nèi)為數(shù)不多的基于安裝過程的創(chuàng)新產(chǎn)品，其突破性創(chuàng)新可以歸納為四個關(guān)鍵點：1.機管分離設(shè)計，空調(diào)主機不再拖著一根長線，在安裝和移機時減少了同時性的并發(fā)操作，規(guī)避了平移操作的問題，人機性大大加強，作業(yè)強度更低，過程更加流暢，效率更高。如果室內(nèi)機需要維修，無需破壞墻上的穿管和密封，提升產(chǎn)品體驗性;2.采用統(tǒng)一的圓形接口設(shè)計，公頭和母頭配合使用時，設(shè)計有相應(yīng)的導(dǎo)向和防呆結(jié)構(gòu)，在圓形的外表下，視覺識別性卻更直觀，通過合理的布局設(shè)計，實現(xiàn)記憶補償，接線接管等需要一定專業(yè)知識的操作，一次對接就自行完成，降低記憶和認知負荷，對安裝師傅動作和技能要求降低，容錯性更高;3.圓形接口公頭和母頭部分的配合采用磁吸式卡合，調(diào)整好磁吸力大小后，既方便安裝，同時也方便拆卸，只需在拆卸室內(nèi)機時，施加的力大于預(yù)設(shè)吸力即可;4.圓形接口公頭和母頭部分卡合后，采用兩級防水防塵設(shè)計，確保分離設(shè)計后，各部分連接的安全性和可靠性，即使周圍環(huán)境比較惡劣，也能保證產(chǎn)品的正常運轉(zhuǎn)。

該設(shè)計從產(chǎn)品與用戶家居的第一接觸點進行切入，具有提升產(chǎn)品和企業(yè)形象的潛力，而針對的是安裝工人這個被忽略的隱性用戶，體現(xiàn)出企業(yè)人文關(guān)懷的深度，讓企業(yè)和產(chǎn)品在消費者心目中建立起一種無可替代的獨特價值感，以滿足不同消費者內(nèi)在需求的成長與升級。結(jié)語

機管分離式設(shè)計的壁掛式空調(diào)產(chǎn)品的研究、分析、設(shè)計與研發(fā)過程中，各個階段都融入用戶體驗、設(shè)計思維、先進性技術(shù)、品牌價值的理念，快速發(fā)現(xiàn)和定位問題、針對性地解決問題、有效地驗證結(jié)果。但因其突破性較大，實施成本較高，再加上產(chǎn)品本體的限制，在產(chǎn)品上推廣尚需時機。