基于用戶體驗的滅火器創(chuàng)新設(shè)計與研究

金信琴 梁嘉桓

摘要：滅火器是突發(fā)火災(zāi)有效的滅火器械，基于用戶體驗研究，優(yōu)化現(xiàn)有產(chǎn)品，提升使用感受。從用戶體驗的角度展開分析，運用問卷法、訪談法、觀察法對用戶需求進(jìn)行整理和歸納。提出一種創(chuàng)新型滅火器的使用方式和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及設(shè)計原則和方法，滅火器使用符合人機(jī)工程學(xué)的合理性要求。基于用戶體驗的滅火器創(chuàng)新設(shè)計滿足用戶的使用需求，解決了滅火器使用流程繁瑣、容易誤操作等問題。

關(guān)鍵詞：滅火器 用戶體驗 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新 人機(jī)工程學(xué) CMF

中圖分類號：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-0069（2022）11-0114-04

Abstract：Fire extinguisher is an effective fire extinguishing device for sudden fires. Based on user experience research，existing products are optimized to enhance the experience of use. Analyze from the perspective of user experience，use questionnaire，interview，and observation methods to sort out and summarize user needs.Propose an innovative use method，product structure and design principles and methods of an innovative fire extinguisher，which requires compliance with ergonomics. The fire extinguisher design can meet the needs of users and solve the problems of cumbersome use of fire extinguishers and complex operations.

Keywords：Fire extinguisher User experience Design optimization Ergonomics Structural innovation CMF

引言

滅火器是常見的防火設(shè)施之一，存放在公眾場所或可能發(fā)生火災(zāi)的地方，用以緊急救滅火災(zāi)。大功率電器的種類和數(shù)量日益增多，使用頻繁、易燃性物品和電器線路短路和超負(fù)荷運行等多個因素導(dǎo)致火災(zāi)事故頻頻發(fā)生，造成嚴(yán)重的生命和財產(chǎn)損失，在火勢發(fā)生初期，利用好身邊的滅火器完成初起火災(zāi)的撲救，可以很大程度上減少火災(zāi)帶來的損失。為了提升滅火器的使用體驗和操作安全，基于用戶體驗展開研究，設(shè)計一款符合用戶體驗、使用高效、安全可靠的滅火器產(chǎn)品。

一、研究背景及發(fā)展現(xiàn)狀分析

大功率電器的種類和數(shù)量增多以及使用頻率的增加，易燃性物品和電器線路短路和超負(fù)荷運行等因素的存在，導(dǎo)致火災(zāi)事故發(fā)生的可能性上升。在火勢發(fā)生初期，利用好身邊的滅火器完成初起火災(zāi)的撲救，能大大降低火災(zāi)繼續(xù)蔓延，可以很大程度上減少火災(zāi)帶來的損失。在使用過程中，存在有滅火器使用不便，滅火器使用方式不清楚等問題[1]。

基于上述的分析，為了提升滅火器的使用體驗和操作安全，更好地解決滅火器現(xiàn)有的問題，本課題從用戶體驗作為切入點，展開滅火器產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計。

二、用戶體驗設(shè)計研究

（一）用戶體驗設(shè)計概述

“用戶體驗”最早出現(xiàn)是由心理學(xué)家唐納德·諾曼提出和推廣，他提出好的用戶體驗必須做到用戶不厭煩的前提下滿足用戶的需求。用戶體驗是在產(chǎn)品使用的過程中，產(chǎn)品對用戶建立起的主觀感受，該定義描述了用戶體驗產(chǎn)生于用戶與產(chǎn)品的交互過程，產(chǎn)品給用戶帶來的感官和心理[2]。

用戶體驗是以用戶為主要研究對象和研究中心，從指定的用戶角度為出發(fā)點，考慮整個操作過程概念。設(shè)計的對象逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎麄€用戶使用的體驗過程，承接整個產(chǎn)品或服務(wù)的使用周期，讓使用者與產(chǎn)品之間產(chǎn)生直接或間接的聯(lián)系。

（二）用戶體驗的層次要素

關(guān)于用戶體驗的要素必須要在整個設(shè)計的流程中體現(xiàn)，包含了五個重要的要素層面，其特點是從概念到具體，抽象到具象的過程[3]。用戶體驗要素層包括戰(zhàn)略層，范圍層，結(jié)構(gòu)層，框架層，表現(xiàn)層，用戶體驗設(shè)計的要素層次圖如下圖圖1所示。

戰(zhàn)略層：產(chǎn)品設(shè)計和項目成立的最初階段，需要設(shè)計者確定后續(xù)的設(shè)計研究方向，以規(guī)劃產(chǎn)品的開發(fā)流程作為后續(xù)工作的基準(zhǔn)。

范圍層：產(chǎn)品的功能邏輯和概念定義，可以通過用戶研究和數(shù)據(jù)分析找到范圍層中需要的產(chǎn)品功能的預(yù)期和定義。

結(jié)構(gòu)層：在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)層的設(shè)計中，設(shè)計者需要了解產(chǎn)品的使用方式或邏輯，梳理出整體使用流程，定義產(chǎn)品的流程框架結(jié)構(gòu)。

框架層：在產(chǎn)品的框架和系統(tǒng)布局中，產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品表現(xiàn)都應(yīng)基于用戶需求，需要將重要的信息提示放在用戶能夠很快看到的地方，方便用戶快速掌握產(chǎn)品使用。

表現(xiàn)層：最為直觀體現(xiàn)在產(chǎn)品的外觀設(shè)計，通過產(chǎn)品的外觀造型和表層材質(zhì)CMF來給用戶帶來不一樣的使用體驗感受。

（三）滅火器設(shè)計與用戶體驗關(guān)系框架

唐納德·諾曼認(rèn)為研究用戶體驗的要素和目的就是讓用戶在本能層、行為層和反思層的層面都獲得相應(yīng)的滿足感[4]。用戶對事物的認(rèn)識有著由淺到深的發(fā)展過程，用戶在使用產(chǎn)品的過程中，對產(chǎn)品的認(rèn)知會不斷深入，用戶體驗的層次在這個過程中也會不斷加深，產(chǎn)品設(shè)計研究流程圖如圖2所示。

基于用戶體驗以本能層、行為層和反思層三個層次為出發(fā)點，滅火器的用戶體驗要素包含有造型、CMF、安全性、可靠性、操作性、易用性、情感性等，構(gòu)建用戶與產(chǎn)品的相互關(guān)系，從而確定不同體驗層次對應(yīng)的設(shè)計內(nèi)容，根據(jù)設(shè)計內(nèi)容的不同歸納出產(chǎn)品的設(shè)計點，用戶體驗層次分析圖如下圖圖3所示。

1.本能層是給人體感官帶來刺激的層次，表現(xiàn)為人對事物認(rèn)知的最基本的層次，在開始深入一個產(chǎn)品之前，對產(chǎn)品的外形、美感、感官體驗的需求會本能產(chǎn)生的生理刺激，不需要經(jīng)過大腦，也不需經(jīng)過學(xué)習(xí)地作出認(rèn)知反應(yīng)，基于本能層的滅火器產(chǎn)品設(shè)計主要體現(xiàn)在最為直觀的外觀造型與CMF應(yīng)用當(dāng)中。

2.行為層是在本能層與反思層之間的層次，同時受限及影響于低層次的本能反應(yīng)和高層次的反思反應(yīng)，對產(chǎn)品功能、性能、操作的體驗需求，基于本能層同時也對本能層產(chǎn)生影響，受到反思層的情感影響的同時，也會對反思層作出反饋，滅火器的設(shè)計需要基于用戶使用過程中的行為動作展開，產(chǎn)品的設(shè)計主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的安全性和操作性上，通過優(yōu)化操作體驗，進(jìn)而滿足用戶的體驗需求。

3.反思層是產(chǎn)品體驗的最高層次，是產(chǎn)品使用后形成的反思層次，是自主的思考和產(chǎn)品使用過程的反思，會對下層的行為層產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響用戶的行為動作。滅火器的設(shè)計在反思層主要體現(xiàn)在用戶對于產(chǎn)品使用過程的回想與反思，對使用過程中存在的問題進(jìn)行歸納，得到用戶與產(chǎn)品之間的反饋。

（四）用戶體驗設(shè)計流程

用戶研究的設(shè)計流程基于用戶體驗展開。現(xiàn)階段滅火器在使用過程中可能存在的問題以及根據(jù)用戶體驗展開設(shè)計改進(jìn)的可能，在研究過程中得到用戶體驗反饋，歸納出目標(biāo)的設(shè)計點，采用的研究方法包括資料收集法、文獻(xiàn)研究法、問卷調(diào)查法、觀察法、用戶訪談法、需求分析法、心智模型建立、實驗法，最后展開設(shè)計實踐進(jìn)行研究[5]。

1.文獻(xiàn)研究法 文獻(xiàn)研究法貫穿了整個設(shè)計研究過程，通過查閱大量的書籍和論文，在對相關(guān)資料進(jìn)行整理，研究過程中通過查閱獲得相關(guān)的數(shù)據(jù)和理論依據(jù)作為支撐，了解到用戶研究的環(huán)境系統(tǒng)，用戶研究環(huán)境系統(tǒng)分析圖如圖4所示。

2.問卷調(diào)查法 研究者通過問卷投放的形式收集數(shù)據(jù)，了解使用者對于滅火器的使用上的感受以及找尋產(chǎn)品的痛點及優(yōu)缺點等，歸納采集的數(shù)據(jù)反饋，展開分析得到用戶的需求。問卷對用戶的基本信息展開了解，通過問卷調(diào)查的結(jié)果，可以得到：

A.了解到被訪者中有半數(shù)以上面多火災(zāi)發(fā)生的情況都缺乏相關(guān)的應(yīng)對能力，且有過半的被訪者表示沒有使用過滅火器，缺乏使用經(jīng)驗，問卷特征問題圖如下圖圖5所示；

B.問卷中關(guān)于滅火器的使用感受的問題的研究，大多數(shù)被訪者認(rèn)為現(xiàn)有的滅火器的體量較大，且在拿起滅火器移動過程中會感到沉重，問卷特征問題分析圖如下圖圖6所示；

C.通過交叉分析可以了解到用戶對現(xiàn)有滅火器不滿意的因素包括有：產(chǎn)品外觀與環(huán)境沖突，操作不便、容易誤操作、重量重、占據(jù)室內(nèi)空間等。

3.行為觀察法 具有目的性和計劃性以及系統(tǒng)性等特點，通過對使用者的滅火器操作過程進(jìn)行觀察并進(jìn)行分析，記錄拍攝下來使用過程中一些關(guān)鍵節(jié)點的行為動作，從而獲得實驗數(shù)據(jù)，展開分析目標(biāo)人群相應(yīng)行為節(jié)點，得到用戶感受。

4.用戶訪談法 通過對目標(biāo)用戶的篩選，找到合適的具有代表性的目標(biāo)用戶，通過面對面展開交流，有針對性技巧性和計劃性地展開問題的訪談研究，深入挖掘用戶群體潛在的需求痛點，收集受訪者心理和行為的數(shù)據(jù)，整理出影響用戶體驗的因素，用戶不滿意因素分析表如下表表1所示。

5.需求分析法 以現(xiàn)有滅火器產(chǎn)品為測試對象，根據(jù)問卷調(diào)研和用戶訪談可得到一系列用戶不滿意因素，從中選擇12個用戶體驗要素并依次排序，編號為 a1—a12，用戶體驗要素表如下表表2所示。

通過對用戶發(fā)放用戶體驗滿意度問卷，以滿意、一般、不滿意三個等級態(tài)度作為影響滅火器使用因素的評價標(biāo)準(zhǔn)，并賦值為3分、2分、1分，讓用戶對12個對用戶使用過程中影響較大的用戶體驗要素進(jìn)行打分，之后回收用戶滿意度問卷，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

根據(jù)分析結(jié)果可知，用戶對現(xiàn)有滅火器的安全性、可靠性、操作性和誤操作這4項要素的關(guān)注度最高，表現(xiàn)出來的權(quán)重值最高，但從用戶體驗滿意度來看著4個因素的滿意度并不高，說明在這些因素上存在有提升和優(yōu)化的空間，因此針對滅火器的這4個方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，權(quán)重值分析結(jié)果如圖圖7所示

（五）用戶體驗設(shè)計評價

對用戶需求的進(jìn)行歸納，找出設(shè)計點展開優(yōu)化以及尋求問題解決方案，通過3D打印技術(shù)制作出滅火器產(chǎn)品的原型，并通過用戶體驗設(shè)計評價對產(chǎn)品原型進(jìn)行修改，最終通過設(shè)計實踐得到解決產(chǎn)品問題的優(yōu)化方案[6]。產(chǎn)品用戶體驗測評方式可分為以下幾種：

1.以用戶體驗測評問卷量表的形式，對用戶的體驗感受進(jìn)行評價，得到在各個指標(biāo)上的評價，對產(chǎn)品的優(yōu)化有著參考和指導(dǎo)作用，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的使用體驗。

2.制作產(chǎn)品模型，通過3D打印技術(shù)制作出滅火器產(chǎn)品的原型，將產(chǎn)品設(shè)計具體化，并對產(chǎn)品的原型進(jìn)行可用性測試的驗證，通過用戶的反饋對產(chǎn)品原型進(jìn)行優(yōu)化，確定了滅火器的產(chǎn)品定位、功能定位和 CMF 定位等，用戶能夠通過真實的材料對產(chǎn)品的使用和操作對進(jìn)行評估。

3.基于用戶體驗基礎(chǔ)，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)展開手持部件的尺寸設(shè)計，測試者對原型產(chǎn)品的體驗測試得到相應(yīng)的測評，模擬產(chǎn)品使用的操作過程，滅火器的使用流程進(jìn)一步得到優(yōu)化，用戶的使用效率得到提高，進(jìn)而改善提高用戶的使用體驗。

三、產(chǎn)品改良設(shè)計

通過用戶研究和需求分析，得到了用戶對于滅火器的使用費力，握持不便，容易誤操作三個方面的問題，通過對問題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決方案。

（一）握持不便問題：

1.握持不便問題主要是按把與握把之間的距離較大，在提拿的過程中，手掌呈現(xiàn)張開的姿態(tài)，手指發(fā)力抓握，靜態(tài)發(fā)力，不利于長時間抓握；而通過抓握壓把完成提拿，則手掌與抓握處的接觸面較小，會對掌心產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)，使得握持狀況下，會消耗更多的體力。

2.按壓握把的移動所形成按壓握把與水平線產(chǎn)生的夾角，夾角越大，對于用戶的握持可能會產(chǎn)生不便，需要花費更大的力氣，才能將滅火器提起。

（二）使用費力問題：

1.通過杠桿原理，利用機(jī)械結(jié)構(gòu)，在握持端里側(cè)增加伸縮的結(jié)構(gòu)，增加握持端的長度，進(jìn)而轉(zhuǎn)為增加力臂長度，在按壓壓把的動作完成的時候使用更少的力量，實現(xiàn)按壓壓把的過程更加省力，改善了滅火器使用費力的問題。

2.此外，按壓握把的移動所形成按壓握把與水平線產(chǎn)生的夾角，角度越大，對于使用者手部的負(fù)擔(dān)越大，消耗更高，調(diào)整夾角角度從而實現(xiàn)優(yōu)化。

（三）容易誤觸誤操作的問題：

查閱資料了解到相關(guān)的安全閥結(jié)構(gòu)，通過改變安全閥的鎖合方式，實現(xiàn)安全閥的反復(fù)使用，通過簡單的動作快速地完成安全閥開關(guān)，操作簡單，確保結(jié)構(gòu)安全可靠具有可行性，通過新的鎖合結(jié)構(gòu)可以有效地防止滅火器誤操作的發(fā)生。

四、功能與結(jié)構(gòu)

（一）功能

滅火器的功能設(shè)計點體現(xiàn)于優(yōu)化了滅火器的使用體驗，現(xiàn)有的滅火器存在使用費力、抓握不便、容易誤操作的問題，因此為解決或改善上述問題，考慮通過造型與結(jié)構(gòu)上的調(diào)整改變對滅火器的使用進(jìn)行優(yōu)化。

1.手持部分的造型調(diào)整：在提拿的過程中，由于手掌與抓握處的接觸面較小，且具有較大硬度和強(qiáng)度，會對手掌產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)，手指發(fā)力抓握，在這樣握持狀況下會消耗更多的體力，手腕等位置會產(chǎn)生酸脹疲憊感，提把和壓把應(yīng)考慮人機(jī)工程學(xué)的手握式工具尺寸，進(jìn)行適合的弧度和尺寸上的調(diào)整，壓把握把之間的夾角控制在20-25°左右最為合適。

2.省力杠杠的使用優(yōu)化：通過杠桿原理，對壓把的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在按壓壓把的動作完成的時候使用更少的力量，實現(xiàn)按壓壓把的過程更加省力。

按壓壓把對壓把施加作用力，同時產(chǎn)生反向力矩阻礙壓把以轉(zhuǎn)軸為軸心旋轉(zhuǎn)，這便是簡單的相互作用力原理，同時在設(shè)計上為了省力，對壓把的力臂進(jìn)行了省力杠杠的裝置設(shè)計，產(chǎn)生一個省力杠杠力矩。當(dāng)壓把端的力臂大于阻力端的力臂的時候，則需要克服阻力做功所需要的力會相對的減少，優(yōu)化省力力臂的杠杠裝置，杠桿原理分析圖和受力簡化圖如下圖8和圖9所示。

3.安全閥結(jié)構(gòu)的優(yōu)化：現(xiàn)有的安全閥是為了阻止在火災(zāi)未發(fā)生的情況隨意使用滅火器而設(shè)置的，將保險銷取下來后，才可以按壓壓把使用滅火器，取出保險銷，安全閥失去作用作用，導(dǎo)致使用的時候容易不小心按壓誤觸的事情發(fā)生。改變安全閥的鎖合方式，保險銷變成安全卡扣的形式，通過具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的卡扣結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)安全閥的反復(fù)使用，通過簡單的動作快速的完成安全閥開關(guān)，新的鎖合結(jié)構(gòu)可以有效地防止滅火器誤操作的發(fā)生。

（二）結(jié)構(gòu)

1.伸縮結(jié)構(gòu)：通過杠桿原理，對壓把的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)構(gòu)采用幾何折疊的方式，利用壓把內(nèi)側(cè)的的空間，兩個幾何體通過軸承連接沿著滑槽進(jìn)行移動，提高機(jī)械結(jié)構(gòu)空間的利用率，實現(xiàn)最小化伸縮結(jié)構(gòu)收納，結(jié)構(gòu)通過限位卡扣進(jìn)行調(diào)節(jié)合固定，滅火器的部件展示圖和內(nèi)側(cè)伸縮結(jié)構(gòu)如下圖圖11和圖12所示。

壓把伸縮的結(jié)構(gòu)參考了自行車座椅的調(diào)整伸縮結(jié)構(gòu)，在滑槽外側(cè)設(shè)置限位卡扣用于控制內(nèi)側(cè)部分位置的伸縮調(diào)節(jié)，通過伸縮能改變壓把的長度，增加力臂的長度，從而減少力的消耗，實現(xiàn)按壓壓把的過程更加省力，優(yōu)化按壓壓把過程中的使用體驗。

2.安全閥的鎖合結(jié)構(gòu)：通過機(jī)械結(jié)構(gòu)完成安全閥的反復(fù)使用，聯(lián)動的傳動軸連接兩個環(huán)形軸承旋轉(zhuǎn)帶動安全閥轉(zhuǎn)動，確保轉(zhuǎn)到安全閥的時候不容易反方向轉(zhuǎn)動，而需要反方向解除鎖合的時候，則會省力一些，更快捷的完成安全閥的鎖合，鎖合之后即使在移動滅火器的過程中也不會發(fā)生滅火器誤操作的問題，安全閥的鎖合結(jié)構(gòu)如圖14所示。

五、造型與CMF設(shè)計

（一）造型

滅火器的造型、色彩和材質(zhì)呈現(xiàn)的視覺效果，要充分考慮用戶慣性意識，符合他們對于滅火器的認(rèn)知，具有清晰明顯的視覺特征。滅火器的造型與顏色和現(xiàn)代家庭環(huán)境的現(xiàn)代感有強(qiáng)烈的視覺沖突，為使滅火器能夠符合家庭裝飾環(huán)境，造型上趨向于柔和線性的造型，滅火器能夠更加符合當(dāng)代人的審美需求，更好地融入到現(xiàn)代家庭環(huán)境之中，造型上的柔和及色彩上的變化也符合用戶的視覺體驗。滅火器選用顏色應(yīng)選擇對人起到視覺引導(dǎo)作用的色彩，在火災(zāi)環(huán)境中吸引使用者的注意，幫助使用者迅速的找到滅火器[7]，產(chǎn)品的整體效果圖如圖13所示。

（二）CMF

產(chǎn)品的CMF是指產(chǎn)品的顏色、材料和工藝，這款滅火器產(chǎn)品選用了紅色與白色的搭配，瓶身采用了鋁合金的材料，表面采用了拉絲的加工處理，更加具有現(xiàn)代感和簡約感，滅火器產(chǎn)品更加符合居家環(huán)境的氛圍，更加具有親和力。

1.色彩 色彩對于人的心理、視覺和生理都會影響作用。紅色是最能夠喚起使用者的防火意識、加強(qiáng)安全防備和預(yù)防事故發(fā)生的警示色。通過用戶反饋對色彩有針對性地進(jìn)行色彩搭配，研究色彩對用戶生理和心理方面的影響[8]。

2.材質(zhì) 滅火器瓶內(nèi)壓力壓強(qiáng)較大，選用的材質(zhì)需要有足夠的強(qiáng)度，有著固定的國家安全審核標(biāo)準(zhǔn)和指定的使用材質(zhì)的強(qiáng)度安全要求，需要符合國家相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，瓶體的材質(zhì)選用鋁合金，握持的位置選擇鋁合金并噴涂防滑層，確保按壓提拿的時候有著足夠的硬度和強(qiáng)度作為支撐，增大接觸的摩擦。

3.工藝 手柄處主要選擇磨砂噴涂，提手的位置有凹陷觸感的紋路，讓用戶感受到產(chǎn)品的可控性，同時增加把手與手掌的摩擦，起到防滑和隔熱的作用。

結(jié)論

基于用戶體驗的研究設(shè)計流程，優(yōu)化現(xiàn)有產(chǎn)品，完成滅火器的創(chuàng)新設(shè)計。通過滅火器的用戶研究，對滅火器的使用流程進(jìn)行了分析和總結(jié)；結(jié)合用戶使用的研究分析，完成基于用戶體驗的滅火器設(shè)計實踐，提出了滅火器的安全閥鎖合結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，實現(xiàn)了滅火器的安全閥的反復(fù)使用，解決了滅火器誤觸或是誤操作導(dǎo)致問題，通過壓把伸縮的結(jié)構(gòu)優(yōu)化了滅火器使用費力的問題，針對內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行可行性測試最終通過可用性測試，驗證設(shè)計的可行性。

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