基于情感化理念的城市生活垃圾收集產品再設計

程畢燊 徐海兼 曹景林 劉先勇

摘要：目前，國內絕大多數城市的小區(qū)、校園、寫字樓的生活垃圾收集還只能遵循“粗放分類、個人自覺”，且收集設備以低成本的大容量垃圾桶為主。為了借鑒國外發(fā)達地區(qū)普遍采用的“精細分類、制度約束”的管理模式，本文基于“情感化”理念，提出了一種新的城市生活垃圾收集產品設計方案一“省心投”。新設計方案不僅符合我國國情，而且對推動我國智慧環(huán)衛(wèi)、智慧城市建設具有示范效應。

關鍵詞：智慧城市垃圾分類工業(yè)設計情感化理念再設計

中圖分類號：TB472

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（ 2021） 08-0011-03

Abstract： At present， the collection of household garbage in residential areas，campuses and office buildings in most cities in China can only follow the principleof 'extensive classification and personal consciousness"， and the collectionequipment is mainly low-cost large-capacity garbage cans. In order to learn fromthe management mode of "fine classification and institutional constraint" commonlyadopted in developed regions abroad ， Based on the concept of 'emotionalization'，this paper proposes a new urban household garbage collection product designscheme - "SMARTO'. The new design not only accords with the national conditionsof our country， but also has demonstrative effect on promoting the construction ofsmart sanitation and smart city in our country.

Keywords： Smart city Waste sorting Industrial design Emotional conceptRedesign

引言

自上世紀90年代起，我國的城市化發(fā)展進程開始步入快車道。根據聯(lián)合國的預測，我國的城市化率在2050年將達到71.2%。人口密集度的不斷增加帶來了生活垃圾收集處理的巨大壓力，成為阻礙我國社會高質量發(fā)展的絆腳石之一。由于對生活垃圾收集的管理方式未能形成有效閉環(huán)，傳統(tǒng)的收集方式在一定程度上挫傷了市民的自覺性、積極性，導致大多數人形成了生活垃圾混合投放的“不良”習慣。各級政府管理部門和研究人員一直在共同努力以尋求更好的生活垃圾收集與處理方案。清華大學環(huán)境學院教授劉建國建議[1][2]，國內城市應做到“兩頭都要抓，兩頭都要硬”，即居民源頭分類和末端高效處理。2020年3月4日，中央明確指示，要求加快推進國家規(guī)劃已明確的重大工程和基礎設施建設。顯然，智慧環(huán)衛(wèi)、智慧城市等目標任務的實現需要新型基礎設施作為軟、硬件支撐[3]。本文在國內新基建浪潮的大背景下，針對智慧城市生活垃圾收集設備方案的再設計開展研究。不同于其他現有方案，本文提出的“省心投”設備方案不是“推倒重來”，而是充分考慮我國國情，利用新型基礎設施對國內普遍使用的“粗放分類”垃圾收集方案進行改良，使其更加符合產品設計“情感化”理念[4]，循序漸進地倡導城市居民積極參與生活垃圾分類當中。

一、國內外城市生活垃圾收集方案對比

（一）國內現狀

曾經很長時期內，我國城市生活垃圾以“混合式收集”方式為主[5]，通過將不同類別的垃圾收集到一起進行集中化管理，全程往往不需要居民參與;且時間管理不受限制，隨時隨地就可進行垃圾車進站傾倒。這種方式雖然前端操作便利，但垃圾完全依賴“后端處理”，所收集的混合垃圾易產生臭氣、污水等二次環(huán)境污染問題[6]。2000年6月，原建設部城建司確定上海、北京等8個城市為“生活垃圾分類收集試點城市”。2017年3月，國務院辦公廳發(fā)布《生活垃圾分類制度實施方案》，在全國城市范圍內倡導垃圾分類。預計到2025年，全國地級及以上城市基本建成生活垃圾分類處理系統(tǒng)。當前，我國城市內的生活垃圾收集設備以粗放式分類垃圾桶為主（見圖1）。

國外發(fā)達地區(qū)生活垃圾分類起步早，城市居民已經具備較強的環(huán)保意識，垃圾收集設備達到了“精細分類”標準，社會形成了嚴厲的“制度化約束”。在韓國，通過計量收費（使用計量垃圾袋）的方式減少垃圾投放量;如果有人偷偷地扔掉大型垃圾，他可能會面臨最多100萬韓元的罰款。在英國，每家每戶都有至少3種顏色的帶滾輪垃圾桶，而且垃圾桶上還會有各家的門牌號碼;專門負責監(jiān)督垃圾回收方案執(zhí)行的警察還可以當場開出100英鎊罰單。在日本，公寓式住所都有自己的專用垃圾房;個人住宅區(qū)必須按照規(guī)定日期和時間回收各類垃圾，在非規(guī)定時間內不能隨意扔垃圾。

（三）國內外現狀對比

通過表l對比，我們可以發(fā)現，完善我國城市生活垃圾的前端收集方案仍然任重道遠。以目前國內的實際情況來看，大多數城市的小區(qū)、校園、寫字樓普遍采用設備成本較低的粗放式分類垃圾桶。這種收集設備不僅衛(wèi)生條件差、智能化程度低，而且產品缺乏情感化理念要素，導致人們經常避而遠之，甚至生活垃圾從一開始就沒有被放進正確的桶位。物業(yè)、環(huán)衛(wèi)部門在中期又不得不投入大量人力、物力重新收集、分類垃圾。此外，當垃圾桶蓋被打開而未及時關閉時，導致生活垃圾長時間暴露在空氣中，容易滋生細菌和蚊蟲（尤其夏天），對市民健康、環(huán)境衛(wèi)生造成了極大威脅。

二、城市生活垃圾收集的再設計

（一）對現狀的思考及問題定義

客觀分析來看，國內城市生活垃圾收集方案科學性不足的問題涉及多方面因素，包括教育、經濟、文化等。然而，政府管理部門已經開始行動。2020年4月29日，國家主席習近平下發(fā)主席令（第四十三號），公布《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》，自2020年9月1日起施行。防治法第四章針對生活垃圾，明確強調：縣級以上地方人民政府應當加快建立分類投放、分類收集、分類運輸、分類處理的生活垃圾管理系統(tǒng)，實現生活垃圾分類制度有效覆蓋。

用戶模型與產品概念模型的匹配，使得用戶理解產品，發(fā)現產品樂趣，建立信任關系。因此情感化設計研究需要挖掘情感的潛在需求，調節(jié)相匹配的功能[12]。功能是根據人的需求設計而來的，不同產品、不同對象、不同時期，其功能的需求與設計是不同的[7]。產品的功能也會隨著大趨勢而變化，下一階段，我國的生活垃圾收集方案將從“粗放分類、個人自覺”朝國外發(fā)達地區(qū)的“精細分類、制度約束”方向發(fā)展。事實上，這種趨勢已經顯現。如圖3所示，近期國內市場上出現了一種“智能垃圾回收站”的前端產品。這種新型垃圾收集方案與國外發(fā)達地區(qū)普遍采用的“精細分類”模式吻合，但與目前國內正在推廣的“粗放分類”模式相差甚遠。因此，產品方案已經表現出“水土不服”，由于產品造價昂貴、操作不方便，在小區(qū)、校園等居民人數較多的區(qū)域無法大規(guī)模部署，實際利用率非常低。

設計師需要通過對生活的觀察分析，來挖掘人們更深層次的需求來滿足不同的消費者，從而開發(fā)出新的、更適合消費者使用的產品[8]。因此，在設計智能化產品的過程中，需要綜合用戶的實際需求，減少主觀判斷對用戶帶來的困擾。保證在多數情況下，產品設計符合用戶直覺，而不是強迫用戶理解復雜規(guī)則。產品設計運用獲取用戶“五感”的手段轉變?yōu)椤盁o感”，因此，智能設計要達到“數的物化”，將抽象的人工智能“可視化”，從而與用戶產生共鳴[9]。

因此，本文通過調研與深入思考，對如何在國情背景下完善生活垃圾前端設備的產品設計進行了重定義：通過重新審視我們周圍的設計，以最平易近人的方式，來探索設計的本質[10]。將已知的事物重新定義來實現垃圾收集裝置的再設計，以及融入用戶體驗為核心的情感化理念[4]，在充分考慮國情的前提下，利用我國在新型基礎設施領域具備的技術優(yōu)勢，消除粗放式分類垃圾桶傳統(tǒng)的“臟、亂、差”形象，提升城市居民參與垃圾分類的積極性。

（二）生活垃圾收集產品方案中的情感化理念

2002年，美國認知心理學家Donald Norman提出了產品設計“情感化”理念，并被日本、美國等發(fā)達工業(yè)國家所采用。由于在未來十年，甚至更長時期內，“粗放分類垃圾桶”仍然會在我國被大量使用，而且與民生息息相關。從情感化理念分析的角度來看，當前國內廣泛使用的“粗放分類垃圾桶”產品主要存在以下問題：

1.當垃圾桶滿后，且未被及時清理時，經常發(fā)生大量垃圾被隨意丟棄在垃圾桶旁的現象，給環(huán)衛(wèi)工人和環(huán)境衛(wèi)生帶來困擾。

2.當垃圾蓋被人打開后，且未被及時關閉時，導致垃圾異味大面積擴散;尤其在夏天，餐廚垃圾經過太陽暴曬，細菌和蚊蟲大量滋生，破壞空氣環(huán)境和衛(wèi)生條件。

3.現有的生活垃圾桶的產品設計本身普遍不符合人體工程學，不方便于人們扔垃圾這一動作行為，這給老弱病殘、或行動不便的社區(qū)居民在扔垃圾時，從客觀上造成的困難。

3.室外垃圾站點的物理布局、垃圾收集的工作安排、居民投放生活垃圾的頻次、識別亂扔垃圾的不文明行為等問題一直困擾物業(yè)和環(huán)衛(wèi)部門，但缺乏有效的數據和技術支撐。

三、“省心投”城市生活垃圾收集設備的新方案

圖4顯示了“省心投”產品的整體形態(tài)，它主要由三部分組成，即地上云臺、連排翻蓋、地下升降桶。新方案并沒有“棄用”正被普遍使用的粗放分類垃圾桶，而是通過融合情感化理念，對用于城市生活垃圾收集的原有產品方案進行再設計。

（一）地上云臺

當居民在投放生活垃圾時，地上云臺是實現人機交互的主要載體，它的操作面板高度大約1.2米，適合不同年齡階段的人群使用。通過圓滑流暢的的流線型設計、情感化造型語言，讓用戶消除對現有“粗放式分類垃圾桶”的“臟、亂、差”印象，如圖5。

1.情感化設計理念：翻蓋裝置自動播報感謝語音，環(huán)保宣傳更貼心。云臺的底部設有智能語音助手。識別到用戶后，在投放垃圾和完成投放時，語音助手會進行提醒和感謝，從心理上激活居民正確投放生活垃圾的積極性。智能感應垃圾桶內的飽和程度，物業(yè)和環(huán)衛(wèi)工人清理垃圾更及時。識別人臉和語音，翻蓋自動打開或關閉，垃圾在空氣中的暴露時間更少?！斑B排式”翻蓋一次性可打開多個垃圾桶，垃圾分類投放更便捷。桶口位置較低，老年人等行動不便者扔垃圾時更輕松。產品的智能在設計時應考慮用戶的注意范圍，避免經常打擾用戶。

2.人工智能輔助設備：在社會實踐調研中，我們觀察到，早晨通勤時段是生活垃圾投放的高峰期，所以云臺設計應當盡可能滿足“減少使用者的等待時間”。云臺的頂部配置有一個可單軸180°往復旋轉的攝像頭。頂部的設計為屋檐架構，同時裝有根據感光度自啟的LED平板燈，為攝像頭捕捉人臉圖像提供較為穩(wěn)定的光線環(huán)境，盡量避免了逆光或是側光等光線問題，提高了人臉檢測的精度?？蓡屋S180°旋轉的攝像頭，擴大了對人臉定位攝取的范圍，能夠在較短時間內掃描到不同身高人群的臉部。人臉檢測也配合身份識別功能，對未正確分類投放垃圾的人群進行精準提示。

3.生活垃圾分類投放數據中心：由于普通人的認知習慣特點，造成人們對于圖形圖像的敏感程度遠高于文字、數字和圖表。特別是面對復雜事件的解析過程時，配合文字說明的圖形圖像具有很強的指引作用[11]。所以數據中心以圖形交互界面的形式服務于個人用戶。云臺上的第一塊面板是展示面板（如圖6左），分別展示四類垃圾桶桶內的垃圾量情況。由于垃圾桶在裝滿之后不方便居民投放垃圾，產品加入了投放點查詢功能。當有垃圾桶裝滿了的時候，居民可以通過這個面板定位到附近最近的投放點。當人臉被檢測到時，會進入個人分類打卡界面，同時還可以查詢垃圾分類的打卡獎勵等。

第二塊面板是操作面板（如圖6右），設置兩個按鍵，點擊識別開蓋可以掃碼進入自己的個人主頁。為了更好地應對一些不常見的垃圾，產品在面板上加入了搜索查詢功能：當用戶遇到垃圾分類相關的問題時，可以點擊查詢鍵進行及時查詢。面板上還推送一些分類小提示和一些垃圾分類小常識。

在更好地服務個人的同時，保證“萬物互聯(lián)”為監(jiān)管部門提供更好的決策?！笆⌒耐丁碑a品方案以物聯(lián)網技術采集海量的環(huán)衛(wèi)數據，服務城市管理更智能。通過GPS衛(wèi)星定位技術，實現采集、測量、分析智能翻蓋裝置的物理位置布局;通過移動通信網絡（2G14GINB-Iot），實現將智能翻蓋裝置所配套的垃圾桶內的垃圾容量數據，實時傳輸給物業(yè)管理系統(tǒng)，確保生活垃圾被及時收集、清理;通過環(huán)衛(wèi)數據分析和處理，針對智慧城市提出新的服務和管理模式，實現在決策和控制環(huán)節(jié)上的智能。

4.商業(yè)廣告：廣告收入可為小區(qū)物業(yè)主提供可觀的收入來源，但是由于現有的粗放式分類垃圾桶長期形成的“臟、亂、差”印象，導致商業(yè)公司的廣告投放量幾乎為零?！笆⌒耐丁碑a品的地上云臺融合了情感化理念，不直接接觸垃圾，視覺形象大大改善，其物理空間具有較大的商業(yè)廣告投放價值。

（二）連排翻蓋

考慮翻蓋板的使用環(huán)境，我們通過在中心軸處增設支撐來保證結構的強度，從而避免翻蓋板由于不必要的損壞而反復更換。如圖6左所示，翻蓋板和蓋板底座之間設有細膩的卡槽與之契合，一定程度上提高了蓋板由轉動到靜置狀態(tài)切換的穩(wěn)定性。在保證容易辨識的同時，桶口的高度接近于地面，這樣的設計可以方便用戶群體投放垃圾，也配合維護人員直接用掃把將桶口外的垃圾直接掃入桶內。

翻蓋板接收云臺的信息反饋，操作蓋板的舵機由產品內置的中央控制器控制，當有人手持垃圾袋靠近時，云臺快速識別并將信號傳輸到中控，從而驅動舵機平穩(wěn)地將蓋板轉到110度左右。消毒紫外線燈等裝置受到云臺控制，通過數據分析進行決策，選擇在合適時間段進行消毒處理。如果在消毒時段有人使用垃圾桶，在打開蓋板的同時控制底座的紫外線消毒裝置停止，當垃圾投放者離開后，翻蓋板和消毒裝置自動復原，等待下一次開啟。

（三）地下升降桶

原有的垃圾桶普遍高度在70cm-lOOcm之間，“省心投”方案通過下沉放置生活垃圾桶，不僅解決了占用空間的問題，而且使得垃圾桶桶口位置降低，方便各類使用者群體投放。同時，為了配合垃圾清運車的裝卸，下沉式垃圾桶通過置于地下的框架實現升降功能。地下框架內還放置了控制翻蓋板和紫外線消毒燈的開發(fā)板，并連通地面上的云臺和翻蓋板的舵機組裝置，使產品的各個部件的技術實現協(xié)同連接和一體化。總結

本文提出的“省心投”是一種全新的城市生活垃圾收集產品設計方案，與現有的“粗放分類垃圾桶”產品相比，它具備更豐富的情感化要素;與市場上新出現的“智能垃圾回收站”產品相比，它不僅充分考慮了我國國情與居民生活習慣，而且最大化地利用了環(huán)境資源。

基金項目：浙江省自然科學基金（LGGl8F030013），寧波工程學院科研啟動基金（2170011540002）。

參考文獻

[1]Liu J， Yu S， ShangY Toward separation at source： Evolution of Municipal Solid Waste management in China[J]Frontiers of Environmental ence&Engineering， 2020， 14 （2）

[2]劉建國直而問題攻堅克難——生活垃圾全流程管理[J]城鄉(xiāng)建設，2018（22）：14-17

[3]李曉華而向智慧社會的“新基建”及其政策取向[J]改革，2020 （5）：34-48

[4]唐納德·A·諾曼，DonaldArthurNorman，諾曼，etal設計心理學：情感設[M].北京中信出版社，2012

[5]楊樂基于城市生活垃圾分類收集現狀及對策研究[J].經貿實踐，2019，000 （022）：25

[6]余倍，賓曉蓓，曹宏城市生活垃圾分類收集現狀及對策研究[J]環(huán)境衛(wèi)生工程，2011，19 （006）：55-57

[7]高爽談設計的功能與人性化[J].包裝工程，2007，028（009）：199-200，205

[8]潘志國，王蘭美，郭業(yè)民面向生活方式的設計理論研究[J].包裝工程，2007，28 （007）：127-130

[9]楊紹禹，卓凡數物共生：人工智能在藝術設計中的研究[J].設計，2020，33（ 19）：98-100

[10]原研哉設計中的設計全本[M].廣兩：廣西師范大學出版社，2010

[II]姜超，高晨，產品設計概要提煉的信息圖形化原則[J].包裝工程，2013，034（022）：60-63

[12]謝傳偉情感化設計在用戶體驗中的運用[J]設計，2014 （02）：21-22