基于通用設(shè)計(jì)的水上救援設(shè)備的設(shè)計(jì)研究

張祺淳 李紅玲 刀 然 徐 寧

（江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院，江蘇 徐州221116）

1 水上救生設(shè)備的研究

1.1 研究背景

據(jù)世界衛(wèi)生組織《全球溺水報(bào)告》統(tǒng)計(jì)顯示，全球每小時(shí)有40多人溺水死亡，每年共有約37.2 萬(wàn)人溺水死亡，半數(shù)以上溺水死亡者不足25 歲；而我國(guó)每年約有5.9 萬(wàn)人死于溺水，平均每天就有150 多，其中未成年人占據(jù)了95%以上。[1]首次在我國(guó)發(fā)布的《2000年至2005 年中國(guó)兒童意外溺水狀況調(diào)查結(jié)果報(bào)告》顯示，溺水已成為兒童死亡意外的頭號(hào)殺手。[2]筆者做了一項(xiàng)關(guān)于溺水預(yù)防的認(rèn)知的網(wǎng)絡(luò)調(diào)研，3462 位人士參與了問(wèn)卷調(diào)研。結(jié)果顯示，近4 成人不知道正確的急救方式。而現(xiàn)市場(chǎng)缺少溺水可以大眾自救的智能型產(chǎn)品，多要靠配有專(zhuān)業(yè)設(shè)備和專(zhuān)業(yè)知識(shí)的救援人員進(jìn)行施救。但這些設(shè)備往往價(jià)格昂貴且功能單一，因此擁有一款大眾化的水面智能救生設(shè)備是大勢(shì)所趨。

1.2 水上救生的危險(xiǎn)

若溺水者處于的水域?yàn)闊o(wú)人管轄水域，無(wú)專(zhuān)業(yè)人員給予救助時(shí)，溺水者需靠周邊群眾得到幫助。岸邊的人員可能會(huì)貿(mào)然跳入水中進(jìn)行施救，非專(zhuān)業(yè)游泳救生人員在水中救生時(shí)，會(huì)出現(xiàn)缺乏救生技巧和體力不夠等情況，常被溺水人員拉入水中造成自身溺水。

1.3 合理進(jìn)行救援

絕大部分安全教育中提到的救人方法是：如果遇到有人溺水，首先要大聲呼救并立即報(bào)警。同時(shí)可以向水中拋擲救生圈、木板等漂浮物，或在岸邊使用長(zhǎng)竹竿和繩子拖拽溺水者，切不可貿(mào)然下水救人。

由危險(xiǎn)因素的第三點(diǎn)“接觸水的機(jī)會(huì)”可知，避免救人者溺亡的最好方法就是避免非專(zhuān)業(yè)救援人員下水。然而，合適的漂浮物不易找尋，且即使找到了能否將該漂浮物有效仍至溺水者附近，并對(duì)落水者其到有效的支撐作用的可能性幾乎微乎其微。此時(shí)，具有遠(yuǎn)程遙控功能的漂浮板就十分有用了。

1.4 現(xiàn)有救援設(shè)備問(wèn)題分析

（1）現(xiàn)有的水上救援設(shè)備缺少?gòu)挠脩舻纳瞽h(huán)境、危險(xiǎn)場(chǎng)景、獲取是否便捷等方面考慮的人性化設(shè)計(jì)。

（2）大多數(shù)水上救援設(shè)備的研究著重點(diǎn)放在了動(dòng)力功能上，而缺少針對(duì)能快速獲取使用進(jìn)行快速救援這一功能進(jìn)行研究。

（3）市面上的救援設(shè)備存在操作復(fù)雜、穿戴復(fù)雜、體積大不易收納、獲取不及時(shí)等的問(wèn)題，使救援成功率大大降低，增加了溺亡的風(fēng)險(xiǎn)。

2 適用于水上救援浮板的設(shè)計(jì)方法

在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案階段，先采取了形態(tài)分析法，形態(tài)分析法是一種結(jié)構(gòu)組合或重組方法。[3]筆者運(yùn)用這種方法的出發(fā)點(diǎn)是現(xiàn)有的水上救生產(chǎn)品，因?yàn)樵S多發(fā)明創(chuàng)造不是發(fā)明一項(xiàng)完全新的東西，而是對(duì)舊事物的重新組合。因此，先綜合所有的來(lái)源中收集有關(guān)元素,再系統(tǒng)2 分解，并把有關(guān)元素分成6 個(gè)較大的變項(xiàng)（第三部分會(huì)進(jìn)行詳細(xì)講解），最后將這些變項(xiàng)進(jìn)行組合，形成新的創(chuàng)造性設(shè)想。

在進(jìn)行各種因素分析之后根據(jù)造型原理中的組合原則對(duì)產(chǎn)品外形進(jìn)行物化，組合原則又分為關(guān)系性要素和心理性要素,分別位于客觀存在與主觀認(rèn)知中，其中關(guān)系性要素管轄視覺(jué)要素的編排、組合。設(shè)計(jì)的方法構(gòu)建人與機(jī)器相結(jié)合的智能系統(tǒng)作為問(wèn)題的求解系統(tǒng)，運(yùn)用綜合集成法，將專(zhuān)家體系、數(shù)據(jù)和信息體系以及計(jì)算機(jī)體系結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成應(yīng)該高度智能化的人機(jī)結(jié)合系統(tǒng)，發(fā)揮系統(tǒng)的綜合優(yōu)勢(shì)、整體優(yōu)勢(shì)和智能優(yōu)勢(shì)，把人的思維、思維的成果、人的經(jīng)驗(yàn)、智慧以及各種情報(bào)、資料和信息等集成起來(lái)，從多方面的定性認(rèn)識(shí)上升到定量認(rèn)識(shí)。同時(shí)，綜合集成法體現(xiàn)了精密科學(xué)從定性判斷到精密論證的特點(diǎn)，也體現(xiàn)了以形象思維為主的經(jīng)驗(yàn)判斷到以邏輯思維為主的精密定量論證過(guò)程。它的理論基礎(chǔ)是思維科學(xué)，方法基礎(chǔ)是系統(tǒng)科學(xué)與數(shù)學(xué)，技術(shù)基礎(chǔ)是以計(jì)算機(jī)為主的信息技術(shù)，哲學(xué)基礎(chǔ)是實(shí)踐論和認(rèn)識(shí)論。[4]

3 遙控救援浮板發(fā)改良設(shè)計(jì)

3.1 人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)是指共處于同一時(shí)間和空間的人與其所使用的機(jī)以它們所處的環(huán)境所構(gòu)成的系統(tǒng)。[5]以調(diào)研的材料作為基礎(chǔ)，從人、機(jī)、環(huán)境三方面進(jìn)行分析思考（圖1）

圖1

3.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素定位

新式遙控救援浮板是一款基于通用設(shè)計(jì)的智能水上安全救援產(chǎn)品。本產(chǎn)品正是要實(shí)現(xiàn)水面救生的智能化、便捷化和大眾化，具有很強(qiáng)的可控性，很大程度上減少傳統(tǒng)救援設(shè)備的失誤率。利用產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的組合原理和形態(tài)分析法得出了本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要素：

（1）形態(tài)。外觀應(yīng)用類(lèi)似飛船造型設(shè)計(jì)，應(yīng)用流體力學(xué)和人體工程學(xué)原理，在面對(duì)水壓和沖撞時(shí)，依舊可以平穩(wěn)運(yùn)行；底部設(shè)有兩內(nèi)嵌式動(dòng)力推進(jìn)器，保證在復(fù)雜水域中也能快速救援；兩個(gè)握槽一個(gè)把手，讓溺水者在慌亂中也及時(shí)能抓住浮板，握穩(wěn)不怕側(cè)翻；全機(jī)流線型設(shè)計(jì)，不怕磕碰給溺水者造成二次傷害。

（2）功能。添加了一下功能：內(nèi)置藍(lán)牙模塊，能與用戶手機(jī)輕松快速連接，連接完成后用戶可對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)操控進(jìn)行水上救援：防水電機(jī)和雙動(dòng)力內(nèi)嵌式動(dòng)力推進(jìn)器，可保證設(shè)備充足的馬力以進(jìn)行及時(shí)迅速的救援；太陽(yáng)能充電，即便是放置在無(wú)人水域也能自行充電，保證任何時(shí)刻都有充足電力進(jìn)行救援；紅外感應(yīng)裝置，人體脫機(jī)時(shí)，自動(dòng)感知，緊急制停。

（3）結(jié)構(gòu)。由高強(qiáng)度樹(shù)脂外殼、硅膠握槽、推進(jìn)器、反光條和螺旋槳等組成；內(nèi)置主要由防水電機(jī)、鋰電池、藍(lán)牙模板等組成。

（4）色彩。總結(jié)普通救生設(shè)備的色彩，得出產(chǎn)品的機(jī)身色彩大調(diào)使用醒目的紅色，危急時(shí)刻都能快速發(fā)現(xiàn)設(shè)備的位置；白色部位貼有反光條，即便是在夜間也能清楚的確認(rèn)設(shè)備的位置。

（5）材質(zhì)。高強(qiáng)度復(fù)合樹(shù)脂主體（提供充足浮力）、輕鋁合金骨架。

（6）人機(jī)。a.整機(jī)尺寸（長(zhǎng)*寬*高）為55cm*37.5cm*15cm（根據(jù)我國(guó)GB10000-1988 標(biāo)準(zhǔn)中人體測(cè)量數(shù)據(jù)確定）；b. 握槽的尺寸選取最大功能尺寸和最小功能尺寸的平均值（最大功能尺寸=人體尺寸百分位數(shù)+功能修正量+心理修正量；最小尺寸=人體尺寸百分位數(shù)+功能修正量），可適用于大多數(shù)人群。（圖2）。c.浮力上限值為150kg（含150kg），可承載大多數(shù)人群。d.符合人體工程學(xué)趴式設(shè)計(jì)，推動(dòng)力的水流在人體兩側(cè)，舒適性極好。（圖3）。e.握槽內(nèi)有紅外感應(yīng)裝置，當(dāng)人體脫機(jī)時(shí)機(jī)體會(huì)感應(yīng)到并迅速斷開(kāi)動(dòng)力，緊急制停。

圖2

圖3

（7）方案確定。在調(diào)研中筆者發(fā)現(xiàn)，水上救援的難度非常大，溺水者及溺水者所處的環(huán)境會(huì)極大程度上影響救援的進(jìn)展。因此采用寬大的板狀結(jié)構(gòu)來(lái)處理各種各樣的緊急情況，同時(shí)綜合人機(jī)工程學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)作出多種方案草圖方案進(jìn)行討論研究，最終選定此草圖方案進(jìn)行深化設(shè)計(jì)。（圖4）

圖4

資料調(diào)查發(fā)現(xiàn)，水位線超過(guò)胸口后人體在水中會(huì)喪失自控能力，并出現(xiàn)窒息和漂浮的情況。[6]針對(duì)這一無(wú)法改變的生物限制，筆者設(shè)計(jì)的方向之一就是安全性。產(chǎn)品將提供給人體在一定區(qū)域內(nèi)的安全感（無(wú)論是色彩還是材質(zhì)上），在一定程度上起到安撫和平穩(wěn)情緒的作用。在接下來(lái)的計(jì)算機(jī)輔助造型階段，對(duì)產(chǎn)品的顏色進(jìn)行了綜合考量與篩選。

同時(shí)在原有的草圖基礎(chǔ)上加入了功能元素，將設(shè)計(jì)調(diào)研分析中的設(shè)計(jì)概念物化，將具體功能通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助造型反映在其造型與結(jié)構(gòu)上，在建模過(guò)程中將產(chǎn)品的細(xì)節(jié)可視化。（圖5）

圖5

本產(chǎn)品在進(jìn)行快速救援的同時(shí)，也考慮到通過(guò)產(chǎn)品自身的語(yǔ)義在潛意識(shí)里撫慰溺水者的緊張情緒，極大程度降低了溺水者因自身慌亂而導(dǎo)致溺亡的概率，提高了溺水者的生存幾率。

經(jīng)過(guò)細(xì)致的研究討論，選擇了更合適本產(chǎn)品各方面需求的材質(zhì)進(jìn)行模型渲染因得到了最終方案的效果圖：（圖6）

圖6

4 結(jié)論

本文結(jié)合市場(chǎng)背景調(diào)研、競(jìng)品分析、設(shè)計(jì)方法選用[1]、產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素分析和計(jì)算機(jī)輔助造型設(shè)計(jì)，總結(jié)形成了針對(duì)通用設(shè)計(jì)的公共水上救援設(shè)備的模型形態(tài)、尺寸、色彩、材料、結(jié)構(gòu)、功能和人機(jī)交互。該產(chǎn)品在2020 新青年杯全球青年創(chuàng)意獎(jiǎng)中獲得了三等獎(jiǎng)。該產(chǎn)品能有效減少溺水二次事故的發(fā)生，并且能快速高效精確地對(duì)落水者實(shí)施救援，有效減少溺亡事改的發(fā)生。