李虹茹　龍英睿

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電機;工業(yè)設(shè)計;用戶體驗

1 用戶體驗概述

用戶體驗是用戶在操作和使用產(chǎn)品或服務(wù)過程中的動作、思考及感悟，其包括由產(chǎn)品和服務(wù)提供給用戶的理性價值和感性體驗，是用戶在使用產(chǎn)品過程中建立的一種純粹的主觀感受[1]。用戶體驗滿足的不僅是工作環(huán)境中行為目標(biāo)的實現(xiàn)，而且還是一種主觀、情境化、復(fù)雜、動態(tài)的體驗[2]，其核心主體是用戶，過程涉及到人、產(chǎn)品、情景之間的互動，是一個十分復(fù)雜的過程，需要從人的生理、心理、情感等方面深入挖掘用戶需求[3]。

Jesse James Garrett 提出用戶體驗要素模型[4]，分為戰(zhàn)略層、范圍層、結(jié)構(gòu)層、框架層、表現(xiàn)層五個層次。戰(zhàn)略層即通過對商業(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;范圍層即通過對需求的分析和采集，確定產(chǎn)品功能范圍和優(yōu)先級;結(jié)構(gòu)層即以各類手段和方式滿足產(chǎn)品功能的實現(xiàn);框架層即以實現(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;表現(xiàn)層即針對產(chǎn)品的形式，對造型、紋理、色彩、圖案、材質(zhì)等進(jìn)行設(shè)計，使產(chǎn)品視覺效果更加協(xié)調(diào)、平衡、自然。

2 風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計現(xiàn)狀與問題

雙饋風(fēng)力發(fā)電機（以下簡稱發(fā)電機）是一種繞線式感應(yīng)發(fā)電機，是變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機組的核心部件。發(fā)電機雖然是工業(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)電機大多以功能為導(dǎo)向開展產(chǎn)品設(shè)計。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)計上，多應(yīng)用傳統(tǒng)的深灰色系，同質(zhì)化程度較高，無法有效識別，且易于忽視通過色彩傳達(dá)的情感屬性與企業(yè)品牌文化理念;在使用維護(hù)上，對于“人—產(chǎn)品—環(huán)境”間關(guān)系的分析考量不足，不符合用戶使用習(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)計過程中對人的因素越來越重視，發(fā)電機作為支撐現(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)計優(yōu)化空間。

3 基于用戶體驗的風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計分析

3.1 用戶行為分析

用戶行為地圖，如圖1 所示，是一種流程可視化工具，主要描述用戶在完成某個目標(biāo)過程中經(jīng)歷的行為階段、路徑、情緒、痛點等。發(fā)電機用戶的目標(biāo)需求主要為產(chǎn)品安裝、日常運維，兩個需求共涵蓋8 個階段，18 種行為。通過細(xì)化每階段行為、分析具體動作、用戶情緒體驗，可以有效尋找到影響用戶體驗的痛點，主要在于，產(chǎn)品安裝過程中工件易掉落，掉落后不易拾取，環(huán)境昏暗容易誤操作，日常運維過程中長期蹲姿作業(yè)易勞累，產(chǎn)品需維護(hù)部件安裝拆卸比較復(fù)雜，產(chǎn)品表面臺階和邊緣多等。用戶情緒及用戶痛點隱藏著產(chǎn)品改進(jìn)的需求，針對情緒反饋及痛點深入分析，可以為存在的問題尋求解決策略，找尋產(chǎn)品改進(jìn)機會點和功能實現(xiàn)的可行性。

3.2 產(chǎn)品造型分析

產(chǎn)品造型設(shè)計與材料、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)計除了滿足功能實現(xiàn)、成本優(yōu)先外，也應(yīng)體現(xiàn)其蘊含的豐富語義，為用戶帶來美的感受。

1） 形態(tài)比例。發(fā)電機的形態(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)計沖片外徑和鐵心長度要求;二是技術(shù)條件安裝尺寸的規(guī)定。通常來說在設(shè)計初期，發(fā)電機已經(jīng)具備有比較明確的安裝接口位置及限界尺寸，可變動的幅度較小。

2） 部件結(jié)構(gòu)。發(fā)電機根據(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)電機本體和冷卻系統(tǒng)，承載發(fā)電機的核心功能，對可靠性要求高。通用部件包括各類接線盒、潤滑泵等，為發(fā)電機的正常運行提供重要保障，在滿足設(shè)備安裝尺寸及功能實現(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)電機通常采用螺栓連接與焊接連接以實現(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，卻對產(chǎn)品整體美觀度有較大影響。例如，機座與冷卻系統(tǒng)折邊、冷卻系統(tǒng)內(nèi)部均以螺栓連接，會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)品可以通過色彩設(shè)計強調(diào)產(chǎn)品功能，協(xié)調(diào)“人—機—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)計語意，表達(dá)蘊含的思想感情，使用戶獲得思維上的聯(lián)想與情感上的共鳴?？梢哉f，產(chǎn)品的色彩設(shè)計與用戶體驗息息相關(guān)，良好的色彩設(shè)計能給產(chǎn)品帶來審美、功能的雙提升。發(fā)電機色彩設(shè)計具備如下特點。

1） 安全性要求高。發(fā)電機為機艙內(nèi)帶電工作設(shè)備，在運轉(zhuǎn)和檢修時需嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行操作，否則將帶來人身和財產(chǎn)的巨大損失。在發(fā)電機的色彩設(shè)計上需注意安全引導(dǎo)，多采用高明度、高飽和度色彩，正確使用安全色、警示色，在狹窄機艙內(nèi)形成較強對比，為用戶起到提醒、示警作用，避免用戶誤操作的可能性。

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

3.3 使用環(huán)境分析

根據(jù)環(huán)境對用戶的影響和用戶對環(huán)境的適應(yīng)程度，可把用戶的作業(yè)環(huán)境分為四個區(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]。針對不同的環(huán)境對產(chǎn)品進(jìn)行研究，可以使產(chǎn)品的設(shè)計優(yōu)化更具有針對性。發(fā)電機艙內(nèi)實景如圖2 所示，其使用環(huán)境具有三大特點。

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

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

3） 存在暗角。機艙光源設(shè)置于頂部，由于艙內(nèi)設(shè)備眾多會對光線產(chǎn)生遮擋，在部件間存在暗角盲區(qū)，用戶極易發(fā)生誤操作，工件存在掉落的可能性。因而設(shè)計時，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 基于用戶體驗的風(fēng)力發(fā)電機設(shè)計優(yōu)化思路

依據(jù)Jesse James Garrett [4] 提出五個自上而下的用戶體驗層次，結(jié)合對發(fā)電機進(jìn)行的設(shè)計分析，可提出發(fā)電機設(shè)計優(yōu)化思路。在戰(zhàn)略層面定位于企業(yè)打造“低碳動力先鋒”的世界一流機電企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)，在范圍層力求實現(xiàn)高效節(jié)能型、維護(hù)友好型、成本優(yōu)先型產(chǎn)品;重點通過結(jié)構(gòu)層、框架層、表現(xiàn)層三個層次層層遞進(jìn)，在結(jié)構(gòu)層通過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)層開展產(chǎn)品色彩造型優(yōu)化，在形式和功能上取得平衡?；谟脩趔w驗的發(fā)電機設(shè)計優(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

通過對發(fā)電機產(chǎn)品平臺進(jìn)行梳理，整理既有發(fā)電機產(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)計上余量較大，外形尺寸仍有壓縮的空間。對此，將輔助接線盒和轉(zhuǎn)子接線盒的尺寸重新進(jìn)行設(shè)計，以匹配全平臺的發(fā)電機，實現(xiàn)模塊化、通用化設(shè)計。

4.2 基于框架層的功能提升設(shè)計

1） 操作舒適度。為使優(yōu)化后的發(fā)電機產(chǎn)品更為合理，與人相關(guān)的部件設(shè)計均需以人機工程學(xué)數(shù)據(jù)支持，以增強設(shè)計的易用性和舒適度。在產(chǎn)品設(shè)計的人機工程分析中，常以第95 百分位和第5 百分位中國成年人體尺寸作為尺寸設(shè)計的上限和下限，將第50 百分位中國成年人體尺寸作為一般人體尺寸，設(shè)計即可滿足大部分用戶的需要[7]。根據(jù)人體尺寸數(shù)據(jù)，首先對安裝調(diào)試與檢修維護(hù)時用戶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，使用戶以蹲姿作業(yè)時臂展范圍更為舒適，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，將接線盒開門把手的安裝高度進(jìn)行調(diào)整，選取第50 百分位中國成年人體尺寸作為設(shè)計依據(jù)，以適合不同身高的人使用。

2） 維修便利度。風(fēng)場山高路遠(yuǎn)、維護(hù)成本高，發(fā)電機機艙空間狹窄、操作不便，因此在產(chǎn)品設(shè)計初期就應(yīng)充分考慮產(chǎn)品維護(hù)的便利性。發(fā)電機油盒是需常更換清洗的拆卸部件，原來使用的是螺栓結(jié)構(gòu)，需用戶手動拆裝清洗更換，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% 時間，整體清洗更換時間小于5 分鐘，提升了用戶維護(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、輔助接線盒的開合方式都由螺栓連接改為鉸鏈連接，節(jié)省用戶拆裝螺栓的時間。其中，定子接線盒開門部件置于框體前側(cè)，單側(cè)門寬約450mm，開門角度可達(dá)到180°平開，符合機艙內(nèi)狹窄空間的設(shè)計需求。由于去除了螺栓，以上兩項優(yōu)化設(shè)計在提升維護(hù)便利程度、節(jié)約維護(hù)時間的同時，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

1） 造型設(shè)計。發(fā)電機整體結(jié)構(gòu)為冷卻系統(tǒng)與機座上下對稱，定子接線盒開門方式左右對稱，充分體現(xiàn)視覺穩(wěn)定性。通過修改冷卻系統(tǒng)與機座結(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)電機機座表面的管路走線提供嵌入空間。同時，以可拆卸蓋板進(jìn)行表面覆蓋，既能有效隱藏機座表面管路走線，又可隱藏外露的冷卻系統(tǒng)與機座連接接縫，達(dá)到美觀整體的目的。

2） 色彩設(shè)計。發(fā)電機采用高明度、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)到視覺上的統(tǒng)一和語義上的協(xié)調(diào);在吊耳、地腳等需重點關(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)能有效引起用戶注意，避免誤操作可能性，減少由單一顏色涂裝引起的視覺疲勞，將色彩設(shè)計與功能、情感緊密相結(jié)合。

3） 標(biāo)識設(shè)計。VI 標(biāo)識設(shè)計是體現(xiàn)產(chǎn)品家族性特征最簡單且行之有效的方法。對發(fā)電機進(jìn)行VI 標(biāo)識設(shè)計的內(nèi)容包括：標(biāo)志、標(biāo)識、銘牌、型號、字體等。具體來說，包括開展發(fā)電機表面LOGO 的涂裝、產(chǎn)品型號的涂裝、產(chǎn)品銘牌的設(shè)計等;此外，發(fā)電機的警示標(biāo)識設(shè)計也與用戶安全息息相關(guān)，警示標(biāo)識數(shù)量、位置與大小均依照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重新設(shè)計，同時結(jié)合人機工程學(xué)數(shù)據(jù)和應(yīng)用考察結(jié)果，進(jìn)一步加強警示標(biāo)識的醒目度和可見性。發(fā)電機產(chǎn)品工業(yè)優(yōu)化后最終效果圖， 如圖5所示。

5 結(jié)語

隨著時代的發(fā)展和對人的因素越來越重視，從用戶體驗的角度去開展工業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計顯得極為重要。文章以配套風(fēng)力發(fā)電機組的雙饋風(fēng)力發(fā)電機為研究對象，依據(jù)相關(guān)理論，提升了發(fā)電機產(chǎn)品的操作舒適度、維修便利度，實現(xiàn)了發(fā)電機產(chǎn)品外形的創(chuàng)新，為后續(xù)發(fā)電機產(chǎn)品的研制提供了設(shè)計范例和一定的參考。從戰(zhàn)略層、范圍層、結(jié)構(gòu)層、框架層、表現(xiàn)層五個用戶體驗層次出發(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、實用性、便利性、美觀性，從而為用戶創(chuàng)造出更加良好的使用體驗。