王鵬，陳炳發(fā)

(南京航空航天大學(xué)，江蘇 南京 210016)

人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究

王鵬，陳炳發(fā)

(南京航空航天大學(xué)，江蘇 南京 210016)

在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)的研究基礎(chǔ)上，提出了人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)概念。對(duì)人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)原則和內(nèi)容進(jìn)行概述，通過(guò)對(duì)人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的兩個(gè)要點(diǎn)-人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)需求點(diǎn)和人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)因素進(jìn)行分析，得出了人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，并以便攜式輸液器設(shè)計(jì)為例對(duì)人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行論證。

人機(jī)工程學(xué)；產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)；人機(jī)驅(qū)動(dòng)

0 引言

產(chǎn)品創(chuàng)新，就是指運(yùn)用某種全新的技術(shù)原理或者某種新的設(shè)計(jì)構(gòu)思開(kāi)發(fā)生產(chǎn)全新的產(chǎn)品，或者運(yùn)用新的技術(shù)原理或新的設(shè)計(jì)構(gòu)思，在產(chǎn)品的造型、功能、材料、生產(chǎn)工藝等各方面對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品加以改良，并顯著提高現(xiàn)有產(chǎn)品的性能或彌補(bǔ)現(xiàn)有產(chǎn)品的缺陷而得到新的產(chǎn)品。一直以來(lái)，人機(jī)工程學(xué)是被當(dāng)作一種輔助工具或產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法在工業(yè)設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)行業(yè)使用。

隨著以人為本、環(huán)境友好、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等概念越來(lái)越受到關(guān)注，人機(jī)工程學(xué)研究在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中占據(jù)愈發(fā)重要的位置。人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)是對(duì)新的創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路及方法的研究探討，也是為人機(jī)驅(qū)動(dòng)的創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供一條主線和的理論支持。

1 人機(jī)驅(qū)動(dòng)的要素

在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)，全面地考慮人機(jī)尺寸驅(qū)動(dòng)、人機(jī)界面驅(qū)動(dòng)、人機(jī)環(huán)境驅(qū)動(dòng)和人機(jī)期望驅(qū)動(dòng)，尋找?guī)渍咴诋a(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的和諧關(guān)系，而不是片面的以其中某一方面為依據(jù)。

1.1 人機(jī)尺寸驅(qū)動(dòng)

人機(jī)尺寸驅(qū)動(dòng)是指以人體靜態(tài)、動(dòng)態(tài)尺寸、產(chǎn)品功能限定尺寸和產(chǎn)品空間環(huán)境尺寸為設(shè)計(jì)依據(jù)，以此作為產(chǎn)品功能和造型的妥協(xié)依據(jù)。人機(jī)尺寸驅(qū)動(dòng)是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中最常用的一種設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)方式，其他設(shè)計(jì)因素的實(shí)現(xiàn)必須以保證人機(jī)尺寸為前提，建立人機(jī)尺寸在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的核心位置。

1.2 人機(jī)界面驅(qū)動(dòng)

人要借助產(chǎn)品完成自己的目標(biāo)需求，人與產(chǎn)品之間必然產(chǎn)生一定交互作用，人機(jī)交互界面就是聯(lián)系人和產(chǎn)品之間的紐帶。通過(guò)人機(jī)界面，人與產(chǎn)品才能實(shí)現(xiàn)溝通。

人機(jī)界面驅(qū)動(dòng)是指在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中，以交互體驗(yàn)、界面視覺(jué)風(fēng)格和界面布局的研究作為設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，以人機(jī)界面研究作為產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的核心。人機(jī)界面不僅包括實(shí)體界面也包括虛擬界面。

1.3 人機(jī)環(huán)境驅(qū)動(dòng)

人機(jī)環(huán)境驅(qū)動(dòng)是指關(guān)注人機(jī)目標(biāo)需求實(shí)現(xiàn)所需的空間、溫度、光照等多種環(huán)境組合。人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)是高效、安全、舒適地完成人機(jī)系統(tǒng)目標(biāo)的前提，局部環(huán)境和自然環(huán)境都會(huì)對(duì)人機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，局部環(huán)境的影響因素包括工作空間，照明，噪聲，溫度、濕度、通風(fēng)等。自然環(huán)境的人機(jī)性，就是堅(jiān)持綠色環(huán)保的理念，在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)過(guò)程中，關(guān)切可能對(duì)自然環(huán)境造成破環(huán)，或者影響自然環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的設(shè)計(jì)因素，盡可能地去尋找環(huán)境友好的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)解決方案。

1.4 人機(jī)期望驅(qū)動(dòng)

人機(jī)期望是人對(duì)產(chǎn)品在滿(mǎn)足需求之外的一種額外期許，人機(jī)期望驅(qū)動(dòng)就是在產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的過(guò)程中尋求更好的可能性，在滿(mǎn)足人機(jī)基本需求的條件下，探索潛在的人機(jī)需求，并以此作為設(shè)計(jì)要素，納入產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程。

2 人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)原則

人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)原則包括關(guān)懷性設(shè)計(jì)原則、傳達(dá)性設(shè)計(jì)原則、友好性設(shè)計(jì)原則、經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)原則、安全性設(shè)計(jì)原則和創(chuàng)新性設(shè)計(jì)原則。

關(guān)懷性原則是指創(chuàng)新產(chǎn)品本身所體現(xiàn)出的一種人文關(guān)懷，這種關(guān)懷不僅僅是生理上，更是強(qiáng)調(diào)一種精神上的關(guān)切和支持；傳達(dá)性設(shè)計(jì)原則是為了強(qiáng)調(diào)動(dòng)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)的等各種信息傳達(dá)的方式，向用戶(hù)傳達(dá)盡可能多的使用、操作和維護(hù)等信息；友好性設(shè)計(jì)原則包括產(chǎn)品的環(huán)境的友好性和與人友好性；經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)原則是所有產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的共性原則，包括可及性、環(huán)保性、市場(chǎng)性等特征；安全性原則包括可靠性、可信性、準(zhǔn)確性等特征；創(chuàng)新性原則體現(xiàn)了人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)與其他設(shè)計(jì)方法的不同之處，包括積極性、獨(dú)特性等特征。

3 人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法

圖1是人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程圖，其中表明了人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)。人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程可以概括性的理解為，提出問(wèn)題、設(shè)定目標(biāo)，目標(biāo)落實(shí)、功能方案，功能組合、設(shè)計(jì)方案，方案評(píng)價(jià)、目標(biāo)達(dá)成(如果方案評(píng)價(jià)失敗，則需要回歸到提出問(wèn)題的設(shè)計(jì)之初，進(jìn)行重新審視)。

圖1 人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程圖

3.1 人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)需求點(diǎn)分析

需求的產(chǎn)生是建立在對(duì)產(chǎn)品使用的基礎(chǔ)上，因此首先提出人機(jī)系統(tǒng)的用戶(hù)體驗(yàn)的概念。

a) 人機(jī)系統(tǒng)的用戶(hù)體驗(yàn)

用戶(hù)體驗(yàn)以可用性和以用戶(hù)為中心的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，是指用戶(hù)在使用產(chǎn)品(有形/無(wú)形產(chǎn)品)或者享受無(wú)形服務(wù)的過(guò)程中所建立起來(lái)的一系列心理感受。人機(jī)系統(tǒng)的用戶(hù)體驗(yàn)分為視覺(jué)體驗(yàn)、功能體驗(yàn)、行為體驗(yàn)、環(huán)境體驗(yàn)和服務(wù)體驗(yàn)。

b) 人機(jī)系統(tǒng)的需求層次細(xì)分

1) 第一層需求：以馬斯洛的需求層次理論研究為基礎(chǔ)，將人的第一層需求劃分為生理需求、安全需求、社會(huì)需求、尊重需求、自我實(shí)現(xiàn)；

2) 第二層需求：以人機(jī)系統(tǒng)的用戶(hù)體驗(yàn)為依據(jù)，將人的第二層需求分為視覺(jué)需求、功能需求、行為需求、環(huán)境需求、服務(wù)需求；

3) 第三層需求：借鑒市場(chǎng)需求細(xì)分的內(nèi)容，引入地理、人口、心理3個(gè)方面的變量進(jìn)行需求細(xì)分；

c) 人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)期望

人機(jī)期望是在仔細(xì)審視人與機(jī)器、環(huán)境的沖突，機(jī)器與環(huán)境、機(jī)器內(nèi)部功能的沖突等之后，在人、機(jī)器、環(huán)境之間希望達(dá)到的一個(gè)平衡點(diǎn)。結(jié)合人機(jī)系統(tǒng)的用戶(hù)體驗(yàn)研究，將人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)期望歸結(jié)為下面5點(diǎn)。

1) 視覺(jué)需求期望，指對(duì)產(chǎn)品在美觀性方面的需求期望，反映心理愉悅、舒適等積極需求的期望。包括造型需求的期望、色彩需求的期望、材質(zhì)需求的期望等方面的需求內(nèi)容。

2) 功能需求期望，是人結(jié)合自身需求，對(duì)產(chǎn)品需求設(shè)定的一個(gè)期望點(diǎn)。包括實(shí)際功能需求期望和潛在功能需求期望，關(guān)鍵是挖掘潛在的功能需求。

3) 行為需求期望，是人對(duì)產(chǎn)品能夠與自身行為習(xí)慣相吻合的需求期望。

4) 環(huán)境需求期望，包括不同環(huán)境匹配性的需求期望和綠色環(huán)保需求的期望。前者是指希望產(chǎn)品能夠盡可能多地保證在各種各樣的使用環(huán)境下實(shí)現(xiàn)其功能，諸如防水、防塵、防摔等環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的功能。后者是出于對(duì)生存環(huán)境的一種保護(hù)意識(shí)。

5) 服務(wù)需求期望，服務(wù)需求就是指希望產(chǎn)品能夠提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的一種期望。

3.2 人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)因素分析

人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)因素，與產(chǎn)品的人機(jī)屬性直接相關(guān)。產(chǎn)品的人機(jī)屬性主要包含產(chǎn)品品質(zhì)、產(chǎn)品功能、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品技術(shù)和產(chǎn)品成本等的人機(jī)屬性。研究人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)，既要研究人、機(jī)、環(huán)境每個(gè)子系統(tǒng)的屬性，也要研究人機(jī)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)和屬性。

產(chǎn)品的人機(jī)因素體系(如圖2所示)研究實(shí)現(xiàn)人機(jī)系統(tǒng)功能的關(guān)鍵，如果說(shuō)人機(jī)需求點(diǎn)分析是為了得到正確的方向和切入點(diǎn)，那么人機(jī)因素分析則是表現(xiàn)需求點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)是如何在產(chǎn)品身上體現(xiàn)出來(lái)的。而人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的研究正是為了建立兩者之間的映射關(guān)系。產(chǎn)品設(shè)計(jì)是為人的需求服務(wù)的，在人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中人始終是占據(jù)主導(dǎo)作用的，但這些需求是概念性的描述，最終還是以產(chǎn)品的功能實(shí)現(xiàn)呈現(xiàn)出來(lái)。

圖2 產(chǎn)品的人機(jī)因素體系

4 人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐-便攜式輸液器設(shè)計(jì)

輸液器是日常的看病過(guò)程中經(jīng)常會(huì)接觸到的一種輸液設(shè)備。傳統(tǒng)的輸液方式，由于輸液時(shí)間長(zhǎng)、高位懸掛的方式又使得輸液者必須保持特定的姿態(tài)，活動(dòng)自由也受到限制，讓人苦不堪言。因此，可以在遵循人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)原則基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

4.1 設(shè)計(jì)需求點(diǎn)分析

運(yùn)用人機(jī)缺陷窮舉法，對(duì)傳統(tǒng)輸液器和輸液方式的不足進(jìn)行分析逆向地尋找設(shè)計(jì)需求點(diǎn)。對(duì)高度差、限制體位、輸液速度不受控、安全隱患、效率低等傳統(tǒng)輸液器與輸液方式中的諸多缺陷進(jìn)行分析。針對(duì)這些缺陷得出對(duì)于便攜式輸液器的設(shè)計(jì)需求期望，如表1所示。

表1 便攜式輸液器的設(shè)計(jì)需求期望

4.2 設(shè)計(jì)因素分析

人的設(shè)計(jì)因素，主要包括人在輸液過(guò)程中的靜態(tài)生理參數(shù)和心理參數(shù)和人正常情況下的動(dòng)態(tài)行為參數(shù)，這里人的因素還需要考慮提供服務(wù)的護(hù)士的行為因素；輸液器的設(shè)計(jì)因素，主要包括輸液器的工作原理、功能實(shí)現(xiàn)的部件組成和實(shí)現(xiàn)功能所用到的設(shè)計(jì)材料；環(huán)境設(shè)計(jì)因素，醫(yī)院注射室的環(huán)境因素，包括空間、溫度、照明、雜音等因素；綜合設(shè)計(jì)因素，便攜式輸液器的設(shè)計(jì)因素相對(duì)比較簡(jiǎn)單，在具體的方案設(shè)計(jì)過(guò)程中主要是綜合考慮人的生理參數(shù)，嘗試著突破輸液器的設(shè)計(jì)因素和環(huán)境設(shè)計(jì)因素的限制。

4.3 人機(jī)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案

1) 創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案1：如圖3所示，以背負(fù)式或綁負(fù)式，在用戶(hù)肩膀或胳膊上設(shè)置攜帶傳統(tǒng)輸液瓶的柔性固定裝置。同時(shí)配合以輸液監(jiān)控儀等輔助的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)，這樣既可以避免便攜式輸液器功能結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，又保證了人機(jī)系統(tǒng)大部分缺陷能夠得以解決。

圖3 便攜式輸液器創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案1

2) 創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案2：如圖4所示，運(yùn)用人機(jī)期望設(shè)定法，并參照宜人性設(shè)計(jì)原則，盡可能的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)裝置的復(fù)雜性和操作方式的復(fù)雜性，以吸附的方式，使輸液瓶的固定裝置可以吸附在就近的窗戶(hù)或墻壁上，以達(dá)到便于攜帶、快捷使用的人機(jī)期望。

圖4 便攜式輸液器創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案2

3) 創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案3：按照設(shè)計(jì)需求缺陷分析所對(duì)應(yīng)的功能進(jìn)行集成，組合而成一臺(tái)可移動(dòng)輸液設(shè)備，徹底改變傳統(tǒng)輸液器的輸液方式(如表2)。

表2 便攜式輸液器的方案設(shè)想

5 結(jié)語(yǔ)

產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力是企業(yè)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力，所以新的人機(jī)工程學(xué)環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)法的研究既滿(mǎn)足了人機(jī)工程學(xué)發(fā)展多元化的需求，也為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的發(fā)展提供了新的研究方向。

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Research on Product Innovation Design Driven by Ergonomics

WANG Peng, CHEN Bingfa

( Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016,China)

Based on the research on product innovation design and ergonomics, this paper proposes the definition of the product innovation design driven by ergonomics, introduces its content and principles and analyzes its two key points needed in the design, obtains its methods and verifies the research by designing the portable infusion apparatus.

ergonomics; product innovation design; driven by ergonomics

王鵬(1989-)，男，陜西眉縣人，碩士研究生，研究方向：人機(jī)工程學(xué)、工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)。

TB18

B

1671-5276(2015)05-0212-04

2014-03-14