基于用戶(hù)體驗(yàn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)研究

李虹茹　龍英睿

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機(jī);工業(yè)設(shè)計(jì);用戶(hù)體驗(yàn)

1 用戶(hù)體驗(yàn)概述

用戶(hù)體驗(yàn)是用戶(hù)在操作和使用產(chǎn)品或服務(wù)過(guò)程中的動(dòng)作、思考及感悟，其包括由產(chǎn)品和服務(wù)提供給用戶(hù)的理性?xún)r(jià)值和感性體驗(yàn)，是用戶(hù)在使用產(chǎn)品過(guò)程中建立的一種純粹的主觀感受[1]。用戶(hù)體驗(yàn)滿足的不僅是工作環(huán)境中行為目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而且還是一種主觀、情境化、復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的體驗(yàn)[2]，其核心主體是用戶(hù)，過(guò)程涉及到人、產(chǎn)品、情景之間的互動(dòng)，是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程，需要從人的生理、心理、情感等方面深入挖掘用戶(hù)需求[3]。

Jesse James Garrett 提出用戶(hù)體驗(yàn)要素模型[4]，分為戰(zhàn)略層、范圍層、結(jié)構(gòu)層、框架層、表現(xiàn)層五個(gè)層次。戰(zhàn)略層即通過(guò)對(duì)商業(yè)目標(biāo)及產(chǎn)品目標(biāo)進(jìn)行明確，最終確定企業(yè)定位;范圍層即通過(guò)對(duì)需求的分析和采集，確定產(chǎn)品功能范圍和優(yōu)先級(jí);結(jié)構(gòu)層即以各類(lèi)手段和方式滿足產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn);框架層即以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能和滿足需求的手段和方式進(jìn)行物化和總體界面的設(shè)計(jì);表現(xiàn)層即針對(duì)產(chǎn)品的形式，對(duì)造型、紋理、色彩、圖案、材質(zhì)等進(jìn)行設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品視覺(jué)效果更加協(xié)調(diào)、平衡、自然。

2 風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀與問(wèn)題

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)發(fā)電機(jī)）是一種繞線式感應(yīng)發(fā)電機(jī)，是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心部件。發(fā)電機(jī)雖然是工業(yè)產(chǎn)品，但其安裝、檢修、維護(hù)都與人息息相關(guān)。目前，市面上發(fā)電機(jī)大多以功能為導(dǎo)向開(kāi)展產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在產(chǎn)品造型上，將各部件進(jìn)行組合以滿足使用功能，產(chǎn)品布局比較凌亂，缺乏設(shè)計(jì)美感;在加工制造上，現(xiàn)有工藝水平比較粗糙，產(chǎn)品表面處理不平整，存在較多的棱角和外露邊緣;在色彩設(shè)計(jì)上，多應(yīng)用傳統(tǒng)的深灰色系，同質(zhì)化程度較高，無(wú)法有效識(shí)別，且易于忽視通過(guò)色彩傳達(dá)的情感屬性與企業(yè)品牌文化理念;在使用維護(hù)上，對(duì)于“人—產(chǎn)品—環(huán)境”間關(guān)系的分析考量不足，不符合用戶(hù)使用習(xí)慣，操作比較繁瑣。隨著“以人為中心”思想的演變，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)人的因素越來(lái)越重視，發(fā)電機(jī)作為支撐現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性設(shè)備，具備極其廣闊的設(shè)計(jì)優(yōu)化空間。

3 基于用戶(hù)體驗(yàn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)分析

3.1 用戶(hù)行為分析

用戶(hù)行為地圖，如圖1 所示，是一種流程可視化工具，主要描述用戶(hù)在完成某個(gè)目標(biāo)過(guò)程中經(jīng)歷的行為階段、路徑、情緒、痛點(diǎn)等。發(fā)電機(jī)用戶(hù)的目標(biāo)需求主要為產(chǎn)品安裝、日常運(yùn)維，兩個(gè)需求共涵蓋8 個(gè)階段，18 種行為。通過(guò)細(xì)化每階段行為、分析具體動(dòng)作、用戶(hù)情緒體驗(yàn)，可以有效尋找到影響用戶(hù)體驗(yàn)的痛點(diǎn)，主要在于，產(chǎn)品安裝過(guò)程中工件易掉落，掉落后不易拾取，環(huán)境昏暗容易誤操作，日常運(yùn)維過(guò)程中長(zhǎng)期蹲姿作業(yè)易勞累，產(chǎn)品需維護(hù)部件安裝拆卸比較復(fù)雜，產(chǎn)品表面臺(tái)階和邊緣多等。用戶(hù)情緒及用戶(hù)痛點(diǎn)隱藏著產(chǎn)品改進(jìn)的需求，針對(duì)情緒反饋及痛點(diǎn)深入分析，可以為存在的問(wèn)題尋求解決策略，找尋產(chǎn)品改進(jìn)機(jī)會(huì)點(diǎn)和功能實(shí)現(xiàn)的可行性。

3.2 產(chǎn)品造型分析

產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與材料、結(jié)構(gòu)、加工方法關(guān)系密切，是基于功能性、經(jīng)濟(jì)性與美觀性，對(duì)產(chǎn)品的形態(tài)比例、部件結(jié)構(gòu)、組合方式的綜合考量。發(fā)電機(jī)承襲了風(fēng)電能源“低碳、環(huán)保”的內(nèi)涵，具有鮮明的行業(yè)特征，其造型設(shè)計(jì)除了滿足功能實(shí)現(xiàn)、成本優(yōu)先外，也應(yīng)體現(xiàn)其蘊(yùn)含的豐富語(yǔ)義，為用戶(hù)帶來(lái)美的感受。

1） 形態(tài)比例。發(fā)電機(jī)的形態(tài)大小和結(jié)構(gòu)比例主要受兩大方面影響，一是電磁設(shè)計(jì)沖片外徑和鐵心長(zhǎng)度要求;二是技術(shù)條件安裝尺寸的規(guī)定。通常來(lái)說(shuō)在設(shè)計(jì)初期，發(fā)電機(jī)已經(jīng)具備有比較明確的安裝接口位置及限界尺寸，可變動(dòng)的幅度較小。

2） 部件結(jié)構(gòu)。發(fā)電機(jī)根據(jù)功能屬性不同可分為主要部件及通用部件兩部分。主要部件為發(fā)電機(jī)本體和冷卻系統(tǒng)，承載發(fā)電機(jī)的核心功能，對(duì)可靠性要求高。通用部件包括各類(lèi)接線盒、潤(rùn)滑泵等，為發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行提供重要保障，在滿足設(shè)備安裝尺寸及功能實(shí)現(xiàn)的前提下，可進(jìn)行排布方式的統(tǒng)一考量和造型的通用化，提升整體協(xié)調(diào)性。

3） 組合方式。發(fā)電機(jī)通常采用螺栓連接與焊接連接以實(shí)現(xiàn)部件間的組合，現(xiàn)有的兩種連接方式樣式穩(wěn)固、安全可靠，卻對(duì)產(chǎn)品整體美觀度有較大影響。例如，機(jī)座與冷卻系統(tǒng)折邊、冷卻系統(tǒng)內(nèi)部均以螺栓連接，會(huì)形成比較明顯的接縫;定子、轉(zhuǎn)子接線盒螺栓外露，形成凸出臺(tái)階;焊接部件容易殘留焊渣等。連接結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到產(chǎn)品外形，合理運(yùn)用各種連接結(jié)構(gòu)及組合方式，使外部結(jié)構(gòu)具有更大的靈活性，更易成為造型創(chuàng)新的源泉[5]。發(fā)電機(jī)常用連接方式比較，如表1 所示。

3.3 產(chǎn)品色彩分析

產(chǎn)品可以通過(guò)色彩設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品功能，協(xié)調(diào)“人—機(jī)—環(huán)境”的關(guān)系。巧妙應(yīng)用色彩的心理映射還能傳遞產(chǎn)品的設(shè)計(jì)語(yǔ)意，表達(dá)蘊(yùn)含的思想感情，使用戶(hù)獲得思維上的聯(lián)想與情感上的共鳴?？梢哉f(shuō)，產(chǎn)品的色彩設(shè)計(jì)與用戶(hù)體驗(yàn)息息相關(guān)，良好的色彩設(shè)計(jì)能給產(chǎn)品帶來(lái)審美、功能的雙提升。發(fā)電機(jī)色彩設(shè)計(jì)具備如下特點(diǎn)。

1） 安全性要求高。發(fā)電機(jī)為機(jī)艙內(nèi)帶電工作設(shè)備，在運(yùn)轉(zhuǎn)和檢修時(shí)需嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行操作，否則將帶來(lái)人身和財(cái)產(chǎn)的巨大損失。在發(fā)電機(jī)的色彩設(shè)計(jì)上需注意安全引導(dǎo)，多采用高明度、高飽和度色彩，正確使用安全色、警示色，在狹窄機(jī)艙內(nèi)形成較強(qiáng)對(duì)比，為用戶(hù)起到提醒、示警作用，避免用戶(hù)誤操作的可能性。

2） 客戶(hù)定制設(shè)計(jì)。發(fā)電機(jī)主要顏色通常均為主機(jī)廠客戶(hù)指定，一般采用單一顏色面漆進(jìn)行全表面涂裝，長(zhǎng)期以來(lái)各主機(jī)廠客戶(hù)已形成了較為穩(wěn)定的配色體系，可變動(dòng)性較小。有別于汽車(chē)、家電類(lèi)工業(yè)產(chǎn)品，發(fā)電機(jī)并未出現(xiàn)潮流性色彩設(shè)計(jì)。

3.3 使用環(huán)境分析

根據(jù)環(huán)境對(duì)用戶(hù)的影響和用戶(hù)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)程度，可把用戶(hù)的作業(yè)環(huán)境分為四個(gè)區(qū)域，即最舒適區(qū)、舒適區(qū)、不舒適區(qū)、不能忍受區(qū)。最佳方案是創(chuàng)造一種人體舒適而又有利于工作的環(huán)境條件[6]。針對(duì)不同的環(huán)境對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行研究，可以使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)優(yōu)化更具有針對(duì)性。發(fā)電機(jī)艙內(nèi)實(shí)景如圖2 所示，其使用環(huán)境具有三大特點(diǎn)。

1） 空間狹窄。機(jī)艙內(nèi)單側(cè)最小距離僅容一成人側(cè)身通過(guò)，因此對(duì)于發(fā)電機(jī)及相關(guān)附屬開(kāi)合部件的寬高限界有嚴(yán)格要求。在設(shè)計(jì)時(shí)需要嚴(yán)格把控尺寸，同時(shí)充分預(yù)留后續(xù)的安裝維護(hù)空間。

2） 設(shè)備眾多。機(jī)艙內(nèi)集成的功能部件形狀各異且突出的臺(tái)階較多，在狹窄空間內(nèi)一旦用戶(hù)碰撞或摔倒，將帶來(lái)較大傷害。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，需充分考量安全性，最大限度減少用戶(hù)被設(shè)備誤傷的可能性。

3） 存在暗角。機(jī)艙光源設(shè)置于頂部，由于艙內(nèi)設(shè)備眾多會(huì)對(duì)光線產(chǎn)生遮擋，在部件間存在暗角盲區(qū)，用戶(hù)極易發(fā)生誤操作，工件存在掉落的可能性。因而設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)多采用一體式的可拆卸結(jié)構(gòu)，減少螺栓和易掉落部件的使用。

4 基于用戶(hù)體驗(yàn)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化思路

依據(jù)Jesse James Garrett [4] 提出五個(gè)自上而下的用戶(hù)體驗(yàn)層次，結(jié)合對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行的設(shè)計(jì)分析，可提出發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化思路。在戰(zhàn)略層面定位于企業(yè)打造“低碳動(dòng)力先鋒”的世界一流機(jī)電企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，在范圍層力求實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能型、維護(hù)友好型、成本優(yōu)先型產(chǎn)品;重點(diǎn)通過(guò)結(jié)構(gòu)層、框架層、表現(xiàn)層三個(gè)層次層層遞進(jìn)，在結(jié)構(gòu)層通過(guò)部件通用化等方式探尋功能和需求的滿足，在框架層著力提升操作舒適度、維修便利度，在表現(xiàn)層開(kāi)展產(chǎn)品色彩造型優(yōu)化，在形式和功能上取得平衡。基于用戶(hù)體驗(yàn)的發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)優(yōu)化構(gòu)架如圖3 所示。

4.1 基于結(jié)構(gòu)層的通用化設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)產(chǎn)品平臺(tái)進(jìn)行梳理，整理既有發(fā)電機(jī)產(chǎn)品信息，研究產(chǎn)品共性特征，可以為通用部件的選型提供依據(jù)。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，目前使用的輔助接線盒、轉(zhuǎn)子接線盒在空間尺寸的設(shè)計(jì)上余量較大，外形尺寸仍有壓縮的空間。對(duì)此，將輔助接線盒和轉(zhuǎn)子接線盒的尺寸重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，以匹配全平臺(tái)的發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)模塊化、通用化設(shè)計(jì)。

4.2 基于框架層的功能提升設(shè)計(jì)

1） 操作舒適度。為使優(yōu)化后的發(fā)電機(jī)產(chǎn)品更為合理，與人相關(guān)的部件設(shè)計(jì)均需以人機(jī)工程學(xué)數(shù)據(jù)支持，以增強(qiáng)設(shè)計(jì)的易用性和舒適度。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的人機(jī)工程分析中，常以第95 百分位和第5 百分位中國(guó)成年人體尺寸作為尺寸設(shè)計(jì)的上限和下限，將第50 百分位中國(guó)成年人體尺寸作為一般人體尺寸，設(shè)計(jì)即可滿足大部分用戶(hù)的需要[7]。根據(jù)人體尺寸數(shù)據(jù)，首先對(duì)安裝調(diào)試與檢修維護(hù)時(shí)用戶(hù)最常接觸的部件定子接線盒、轉(zhuǎn)子接線盒、輔助接線盒的位置進(jìn)行調(diào)整，將定子接線盒離地高度由165 ～ 865mm 調(diào)整至365 ～ 1065mm，將輔助接線盒離地高度由464 ～ 700mm調(diào)整至878 ～ 1063mm，使用戶(hù)以蹲姿作業(yè)時(shí)臂展范圍更為舒適，最佳視域聚焦最常用工作區(qū)域，有效規(guī)避疲勞狀態(tài)操作;其次，將接線盒開(kāi)門(mén)把手的安裝高度進(jìn)行調(diào)整，選取第50 百分位中國(guó)成年人體尺寸作為設(shè)計(jì)依據(jù)，以適合不同身高的人使用。

2） 維修便利度。風(fēng)場(chǎng)山高路遠(yuǎn)、維護(hù)成本高，發(fā)電機(jī)機(jī)艙空間狹窄、操作不便，因此在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就應(yīng)充分考慮產(chǎn)品維護(hù)的便利性。發(fā)電機(jī)油盒是需常更換清洗的拆卸部件，原來(lái)使用的是螺栓結(jié)構(gòu)，需用戶(hù)手動(dòng)拆裝清洗更換，優(yōu)化后使用卡扣連接結(jié)構(gòu)代替原螺栓結(jié)構(gòu)，比常規(guī)清洗更換流程節(jié)約80% 時(shí)間，整體清洗更換時(shí)間小于5 分鐘，提升了用戶(hù)維護(hù)便利度;接線盒起到保護(hù)和連接電纜的作用，優(yōu)化后定、轉(zhuǎn)子接線盒、輔助接線盒的開(kāi)合方式都由螺栓連接改為鉸鏈連接，節(jié)省用戶(hù)拆裝螺栓的時(shí)間。其中，定子接線盒開(kāi)門(mén)部件置于框體前側(cè)，單側(cè)門(mén)寬約450mm，開(kāi)門(mén)角度可達(dá)到180°平開(kāi)，符合機(jī)艙內(nèi)狹窄空間的設(shè)計(jì)需求。由于去除了螺栓，以上兩項(xiàng)優(yōu)化設(shè)計(jì)在提升維護(hù)便利程度、節(jié)約維護(hù)時(shí)間的同時(shí)，還省去了螺栓工件掉落的煩惱，提升安全度。功能提升優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用圖，如圖4 所示。

4.3 基于表現(xiàn)層的造型色彩設(shè)計(jì)

1） 造型設(shè)計(jì)。發(fā)電機(jī)整體結(jié)構(gòu)為冷卻系統(tǒng)與機(jī)座上下對(duì)稱(chēng)，定子接線盒開(kāi)門(mén)方式左右對(duì)稱(chēng)，充分體現(xiàn)視覺(jué)穩(wěn)定性。通過(guò)修改冷卻系統(tǒng)與機(jī)座結(jié)構(gòu)，使之在側(cè)面形成U 型內(nèi)陷凹槽，為原分布于發(fā)電機(jī)機(jī)座表面的管路走線提供嵌入空間。同時(shí)，以可拆卸蓋板進(jìn)行表面覆蓋，既能有效隱藏機(jī)座表面管路走線，又可隱藏外露的冷卻系統(tǒng)與機(jī)座連接接縫，達(dá)到美觀整體的目的。

2） 色彩設(shè)計(jì)。發(fā)電機(jī)采用高明度、高飽和度的藍(lán)色（RAL5015）進(jìn)行大面積涂裝，給用戶(hù)以清潔、干凈的感受，承襲風(fēng)電能源設(shè)備“低碳、環(huán)?！钡膬?nèi)涵，達(dá)到視覺(jué)上的統(tǒng)一和語(yǔ)義上的協(xié)調(diào);在吊耳、地腳等需重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域，以黃色（RAL1012）進(jìn)行涂裝，在暗角較多的狹窄空間內(nèi)能有效引起用戶(hù)注意，避免誤操作可能性，減少由單一顏色涂裝引起的視覺(jué)疲勞，將色彩設(shè)計(jì)與功能、情感緊密相結(jié)合。

3） 標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)。VI 標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)是體現(xiàn)產(chǎn)品家族性特征最簡(jiǎn)單且行之有效的方法。對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行VI 標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：標(biāo)志、標(biāo)識(shí)、銘牌、型號(hào)、字體等。具體來(lái)說(shuō)，包括開(kāi)展發(fā)電機(jī)表面LOGO 的涂裝、產(chǎn)品型號(hào)的涂裝、產(chǎn)品銘牌的設(shè)計(jì)等;此外，發(fā)電機(jī)的警示標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)也與用戶(hù)安全息息相關(guān)，警示標(biāo)識(shí)數(shù)量、位置與大小均依照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，同時(shí)結(jié)合人機(jī)工程學(xué)數(shù)據(jù)和應(yīng)用考察結(jié)果，進(jìn)一步加強(qiáng)警示標(biāo)識(shí)的醒目度和可見(jiàn)性。發(fā)電機(jī)產(chǎn)品工業(yè)優(yōu)化后最終效果圖， 如圖5所示。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的發(fā)展和對(duì)人的因素越來(lái)越重視，從用戶(hù)體驗(yàn)的角度去開(kāi)展工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)顯得極為重要。文章以配套風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)為研究對(duì)象，依據(jù)相關(guān)理論，提升了發(fā)電機(jī)產(chǎn)品的操作舒適度、維修便利度，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)產(chǎn)品外形的創(chuàng)新，為后續(xù)發(fā)電機(jī)產(chǎn)品的研制提供了設(shè)計(jì)范例和一定的參考。從戰(zhàn)略層、范圍層、結(jié)構(gòu)層、框架層、表現(xiàn)層五個(gè)用戶(hù)體驗(yàn)層次出發(fā)，結(jié)合具體的產(chǎn)品特征及使用環(huán)境進(jìn)行分析，將人文關(guān)懷轉(zhuǎn)化到產(chǎn)品形態(tài)之中，提升了產(chǎn)品安全性、實(shí)用性、便利性、美觀性，從而為用戶(hù)創(chuàng)造出更加良好的使用體驗(yàn)。