李付星

面向突發(fā)事件的應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)方法研究

李付星

（1.齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院），濟(jì)南 250353；2.山東省機(jī)械設(shè)計(jì)研究院，濟(jì)南 250031）

通過對應(yīng)急救援裝備各構(gòu)成要素設(shè)計(jì)方法的整合，構(gòu)建系統(tǒng)性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程體系，提高應(yīng)急救援裝備的人性化水平。突發(fā)事件可能造成大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)急救援裝備作為防災(zāi)減災(zāi)工作的終端環(huán)節(jié)，也是處置突發(fā)事件的必要手段，其設(shè)計(jì)的人性化水平將直接影響應(yīng)急救援的效果。通過對國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的分析研究，梳理了應(yīng)急救援裝備功能、形態(tài)、結(jié)構(gòu)等的典型設(shè)計(jì)方法，著重強(qiáng)調(diào)了心理訴求與行為特征在設(shè)計(jì)過程中的重要作用。針對應(yīng)急救援裝備各構(gòu)成要素設(shè)計(jì)方法存在的局限性，提出了基于情景構(gòu)建與態(tài)勢推演策略的產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計(jì)模式，為建立系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)流程體系，以及對應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)方法的深入研究提供了參考，同時(shí)對提高其設(shè)計(jì)的人性化水平也具有重要意義。

突發(fā)事件；應(yīng)急救援裝備；設(shè)計(jì)方法；人文關(guān)懷；心理訴求；行為特征；設(shè)計(jì)決策

近年來，自然災(zāi)害、公共衛(wèi)生事件、社會(huì)安全事件和事故災(zāi)難等突發(fā)事件頻繁發(fā)生，已造成大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年全國各種自然災(zāi)害共造成1.38億人次受災(zāi)，591人死亡失蹤，533.6多萬人次緊急轉(zhuǎn)移安置，10萬間房屋倒塌，176萬間房屋不同程度損壞，直接經(jīng)濟(jì)損失3 701.5億元。從某種程度來看，應(yīng)急救援是與人類社會(huì)發(fā)展共存的永恒主題，為此，我國先后頒布、實(shí)施了《中華人民共和國突發(fā)事件應(yīng)對法》《突發(fā)公共衛(wèi)生事件應(yīng)急條例》等法律法規(guī)，從而有效應(yīng)對各種突發(fā)事件。然而，由應(yīng)急管理部門所制定的各種措施，仍需借助應(yīng)急救援裝備來實(shí)現(xiàn)，應(yīng)急救援裝備是減少災(zāi)難損失、挽救人民生命的重要工具，其設(shè)計(jì)研發(fā)已受到相關(guān)層面的高度重視。中共中央、國務(wù)院發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)防災(zāi)減災(zāi)救災(zāi)體制機(jī)制改革的意見》中明確提出：堅(jiān)持以人為本的理念，積極研發(fā)重大自然災(zāi)害等應(yīng)急救援裝備，以提高應(yīng)急救援的保障水平。此外，在《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》中提出：需要科學(xué)調(diào)整應(yīng)急物資儲(chǔ)備的品類、規(guī)模和結(jié)構(gòu)，以提高防災(zāi)減災(zāi)抗災(zāi)救災(zāi)能力。上述意見、規(guī)劃的實(shí)施為應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)研發(fā)提供了強(qiáng)有力的支持。對此，相關(guān)學(xué)者已從不同視角對應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)研發(fā)進(jìn)行了研究，并取得了重要成果。文章通過對應(yīng)急救援裝備各構(gòu)成要素的典型設(shè)計(jì)方法進(jìn)行梳理和總結(jié)，以期為后續(xù)深入研究提供參考，同時(shí)對構(gòu)建系統(tǒng)性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程體系，以及提高應(yīng)急救援裝備的人性化水平也具有重要的意義。

1 應(yīng)急救援裝備宏觀層面的研究

應(yīng)急救援裝備是應(yīng)急管理、應(yīng)急救援工具、設(shè)備和技術(shù)力量等的總稱，其主要作用是減少災(zāi)難環(huán)境中人員的傷亡，提高危急環(huán)境中的安全性和自救效率，避免人在災(zāi)難前、后的心理創(chuàng)傷等。另外，突發(fā)事件從爆發(fā)到結(jié)束的演變過程，始終是一個(gè)能量釋放與應(yīng)急決策之間的博弈過程[1]，有效的應(yīng)急救援能夠減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)急救援裝備是實(shí)施有效救援的必要手段，見圖1—2。

對于應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)開發(fā)，相關(guān)學(xué)者從不同視角進(jìn)行了研究，如Wex等[2]、Lin等[3]從產(chǎn)品功能屬性、災(zāi)難類型和救援過程等方面展開了研究，從宏觀層面提出了產(chǎn)品功能附加、學(xué)科間交叉融合和心理關(guān)懷等的設(shè)計(jì)策略，為應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)研發(fā)指明了方向；吳翔等[4]研究了應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)趨勢，提出了基于Web of Science數(shù)據(jù)庫和Hist Cite軟件來定位近年來的熱度文獻(xiàn)，提煉了應(yīng)急救援裝備的重要研究方向，為應(yīng)急救援裝備的研究和設(shè)計(jì)實(shí)踐提供了方法依據(jù)；薛生健[5]介紹了日本將“災(zāi)害文化”融入家用應(yīng)急救援產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念，通過應(yīng)急救援產(chǎn)品的便攜性、易用性和高效性等設(shè)計(jì)特征，可使人們在災(zāi)害面前能夠從容應(yīng)對，從而增強(qiáng)了人們的安全感。由此表明，對于文化意識形態(tài)的運(yùn)用，需將災(zāi)難應(yīng)對措施提升到社會(huì)生活的高度，讓“災(zāi)害文化”在社會(huì)中沉淀，并形成一種理念、價(jià)值觀與行為方式；Sutton等[6]針對地震災(zāi)難的救援，提出了采用系統(tǒng)設(shè)計(jì)思維進(jìn)行應(yīng)對的方法，從地震應(yīng)急系統(tǒng)中產(chǎn)品內(nèi)部要素與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系、產(chǎn)品與外部環(huán)境間的相互作用等方面展開了研究，為應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)提供了新的思路。

圖1 交通事故架橋車

圖2 高樓火災(zāi)救援車

在復(fù)雜的救援環(huán)境中，智能化應(yīng)急救援裝備的使用將極大地提高救援效率。對此，董炳艷等[7]通過對目前智能化應(yīng)急救援裝備及其關(guān)鍵技術(shù)的研究，發(fā)現(xiàn)其存在性能可靠性不佳、人機(jī)交互性較差和缺乏穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題，導(dǎo)致智能化應(yīng)急救援裝備在災(zāi)難環(huán)境中救援效率不高，由此，提出了需將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可靠性能與人機(jī)交互等作為研究方向的觀點(diǎn)。由此可見，雖然智能應(yīng)急救援裝備自動(dòng)化程度很高，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)性能與人機(jī)交互等作為制約智能化的重要因素，將影響著智能化水平的發(fā)揮；張?zhí)锾锏萚8]針對重大公共衛(wèi)生事件中防疫裝備設(shè)計(jì)水平影響救災(zāi)效率的情況，根據(jù)疫情態(tài)勢演變的過程，對不同階段應(yīng)急防疫裝備的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，并總結(jié)了其中的優(yōu)缺點(diǎn)，為防疫裝備的深入研究提供了參考；羅藝鑫等[9]從公共安全的角度出發(fā)，對救援力量的調(diào)集與應(yīng)急裝備的配置進(jìn)行了研究，為應(yīng)急方案的科學(xué)制定提供了參考。

上述相關(guān)研究主要從宏觀層面為應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)研發(fā)指明了方向，并提供了相應(yīng)的方法參考，對應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)實(shí)踐與趨勢把握具有重要的參考價(jià)值。

2 應(yīng)急救援裝備具體設(shè)計(jì)方法

對于災(zāi)難緊急環(huán)境中使用的應(yīng)急救援裝備，復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境決定了其特殊的設(shè)計(jì)特征與流程。對此，將從應(yīng)急救援裝備的功能、形態(tài)和結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行研究，分析各主要構(gòu)成要素的典型設(shè)計(jì)方法，以期為構(gòu)建系統(tǒng)性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程體系奠定基礎(chǔ)。

2.1 功能設(shè)計(jì)方法

功能是指產(chǎn)品所具備的用途、效用，實(shí)現(xiàn)功能是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最終目的。對應(yīng)急救援裝備而言，其功能的實(shí)現(xiàn)指在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，可以有效保護(hù)人們免遭傷害、避免經(jīng)濟(jì)損失，并在災(zāi)難后起到心理撫慰的作用。因此，在應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)將功能的實(shí)現(xiàn)放在更加突出的位置，應(yīng)急救援產(chǎn)品功能分解見圖3。

圖3 應(yīng)急救援產(chǎn)品功能分解

2.1.1 集成創(chuàng)新法

產(chǎn)品生命周期的縮短以及應(yīng)急需求的不斷增加，需要人們在短時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)出滿足救援需求的產(chǎn)品。為此，需不斷挖掘應(yīng)急救援的潛在需求，并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐，其中創(chuàng)新方法在整個(gè)過程中發(fā)揮著重要的作用。相關(guān)學(xué)者對此進(jìn)行了研究，如Wu等[10]、劉江南等[11]為使校園內(nèi)的資源能夠更好地提供應(yīng)急避難功能，提出基于“技術(shù)沖突解決原理”對應(yīng)急避難產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，從而為校園應(yīng)急避難產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)與方法參考；Delgado等[12]提出利用“功能裁減法”對自平衡式擔(dān)架進(jìn)行設(shè)計(jì)的思路，通過分析現(xiàn)有技術(shù)組件之間的功能關(guān)系，并重新分配有利功能，以進(jìn)行產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)；Azammi等[13]提出基于“U-TRIZ創(chuàng)新理論”進(jìn)行家庭應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法，并構(gòu)建了“平震結(jié)合”理念下家庭應(yīng)急產(chǎn)品的設(shè)計(jì)框架，從而為家庭應(yīng)急產(chǎn)品設(shè)計(jì)的深入研究奠定理論基礎(chǔ)；Wu等[14]為使感性訴求轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)元素的定性描述，將定量數(shù)據(jù)作為質(zhì)量特性的重要依據(jù)，提出了將感性意象與QFD相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法，從而使應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)過程更具合理性；李軍等[15]通過分析各種創(chuàng)新方法在實(shí)踐應(yīng)用過程中存在的約束性，建立了基于QFD/TRIZ/AD的集成創(chuàng)新設(shè)計(jì)模型，并以應(yīng)急救援車的創(chuàng)新設(shè)計(jì)為例進(jìn)行了驗(yàn)證，表明了該創(chuàng)新模型的可行性。

利用創(chuàng)新方法進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐，需構(gòu)建各方法間的協(xié)同設(shè)計(jì)模式，使設(shè)計(jì)過程中各環(huán)節(jié)能夠更好地耦合銜接。此外，基于TRIZ創(chuàng)新理論進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐，需以廣泛、全面的知識積累作為創(chuàng)新基礎(chǔ)。

2.1.2 功能分析法

功能分析作為產(chǎn)品創(chuàng)新的重要方法，能夠在內(nèi)容上分析各個(gè)構(gòu)成要素間的相互作用和影響，并通過產(chǎn)品功能的分解與組合，實(shí)現(xiàn)最佳的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，見圖4。

圖4 基于功能分析法的流程

對于功能分析法，相關(guān)學(xué)者從不同角度對其進(jìn)行了研究，如李洋等[16]提出了利用功能分析法進(jìn)行消防救援車的設(shè)計(jì)思路，主要通過對消防救援車總體功能的分解與原理解的組合，得到功能元形態(tài)學(xué)矩陣，并通過模糊綜合評價(jià)法對方案進(jìn)行優(yōu)選，從而得到最佳的設(shè)計(jì)方案；Ocampo等[17]、Zhou等[18]針對消防救援車使用功能需求更加細(xì)分，以及呈現(xiàn)出不同功能形態(tài)和使用需求的情況，提出了將各種資源要素優(yōu)化整合進(jìn)行創(chuàng)新的方法，從而提高應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)實(shí)效；劉航[19]、Holland等[20]針對礦用安全防護(hù)裝備、疫情個(gè)人防護(hù)裝備數(shù)量多、對人員保護(hù)性能差的情況，提出了對相關(guān)防護(hù)與救援裝備進(jìn)行優(yōu)化整合的方法，以提高產(chǎn)品的防護(hù)和救援性能。此外，相關(guān)學(xué)者從模塊化設(shè)計(jì)的角度對產(chǎn)品功能進(jìn)行研究，并將通用性模塊與其他產(chǎn)品構(gòu)成要素進(jìn)行組合，以產(chǎn)生不同功能的系列化產(chǎn)品。Fan等[21]針對軌道救援車輛作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多變的情況，提出利用模塊化進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方法，通過拆分并重構(gòu)軌道救援車輛的各個(gè)功能模塊，進(jìn)而增強(qiáng)救援作業(yè)的能力；Bhosekar等[22]、Shabestari等[23]通過對災(zāi)難性質(zhì)、救援情景及救援裝備的映射分析，提出了基于FAST法的應(yīng)急救援裝備模塊化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，為應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)研發(fā)提供了新的思路；于魁龍等[24]為減少專用救援裝備的配置數(shù)量，提高其實(shí)際利用效率，提出了基于模糊聚類的應(yīng)急救援裝備模塊化設(shè)計(jì)方法，從而更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的優(yōu)化組合。

對于產(chǎn)品功能的劃分與組合，應(yīng)以實(shí)際救援的需求為依據(jù)，并應(yīng)隨災(zāi)情態(tài)勢的演變進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。另外，在進(jìn)行應(yīng)急救援裝備模塊化的設(shè)計(jì)過程中，需處理好模塊接口匹配與模塊管理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，見圖5。

2.1.3 情景構(gòu)建法

產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程是指設(shè)計(jì)知識與用戶知識的“耦合過程”，由于設(shè)計(jì)者與用戶的“心智模式”存在差異，在復(fù)雜的災(zāi)難環(huán)境中將無法有效傳遞產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息。為了增強(qiáng)人與產(chǎn)品間交互的高效協(xié)同性，設(shè)計(jì)者需在研發(fā)過程中具備“同理心”，以感受用戶在災(zāi)難環(huán)境中的真實(shí)需求，情景構(gòu)建法應(yīng)運(yùn)而生?；谇榫皹?gòu)建與態(tài)勢推演的設(shè)計(jì)策略，可以對產(chǎn)品在原有情景中的相關(guān)要素進(jìn)行解構(gòu)，然后根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際作業(yè)情景來重新構(gòu)建，并在該情景范圍中深入研究產(chǎn)品與所處情景、情景要素之間的復(fù)雜關(guān)系，以作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)的依據(jù)。

對此，王亮等[25]提出了基于典型災(zāi)難情景分析的應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)方法，通過將特定空間與對應(yīng)時(shí)間段相結(jié)合建立概念化的平面直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系中確定最典型的突發(fā)事件情景，再對各個(gè)典型情景進(jìn)行系統(tǒng)分析，從中挖掘出應(yīng)急救援裝備的潛在設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)。由于災(zāi)情態(tài)勢演變是動(dòng)態(tài)連續(xù)的過程，且各災(zāi)種不斷進(jìn)行耦合，所以僅選取典型代表性情景進(jìn)行分析，對于全面的客觀性結(jié)果存在局限性。于峰等[26]、Liu等[27]通過對構(gòu)成人、家具、地震環(huán)境交互系統(tǒng)的相關(guān)要素進(jìn)行解構(gòu)與整合，構(gòu)建了災(zāi)難發(fā)生后的避難情景、逃生情景和救援情景，闡述了各要素間相互影響的過程，并總結(jié)出不同防震家具的設(shè)計(jì)原則和方法。將情景構(gòu)建法引入防震家具的設(shè)計(jì)研究中，對復(fù)雜環(huán)境中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了方法參考?？祫P等[28]針對公共衛(wèi)生事件、地震災(zāi)難等突發(fā)事件，提出了從服務(wù)設(shè)計(jì)的視角出發(fā)，研究用戶在突發(fā)事件中的動(dòng)態(tài)需求，并通過應(yīng)急救援裝備的人性化設(shè)計(jì)，確保應(yīng)急救援過程的安全性。陳述等[29]提出了面向?yàn)?zāi)難的應(yīng)急救援裝備系統(tǒng)性設(shè)計(jì)方法，以時(shí)間、空間為軸線引出災(zāi)難救援的典型情景，并以災(zāi)前—災(zāi)中—災(zāi)后的時(shí)序性為線索，對不同類型受災(zāi)人群的心理訴求與典型行為特征進(jìn)行綜合分析，從而為潛在設(shè)計(jì)機(jī)會(huì)的挖掘奠定理論依據(jù)。

朱華桂[30]認(rèn)為在災(zāi)難發(fā)生后，準(zhǔn)確把握受災(zāi)者的應(yīng)急需求是災(zāi)難救援工作的關(guān)鍵。對此，從需求層次理論和動(dòng)態(tài)演化的視角，對受災(zāi)者應(yīng)急需求的動(dòng)態(tài)演化進(jìn)行了研究，分析了災(zāi)后不同階段受災(zāi)者應(yīng)急需求的結(jié)構(gòu)，建立了受災(zāi)者應(yīng)急需求結(jié)構(gòu)演化評價(jià)因子集，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果得到災(zāi)后應(yīng)急救援在不同時(shí)期需重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容。該研究能夠?yàn)闉?zāi)難應(yīng)急救援裝備需求點(diǎn)的挖掘提供理論依據(jù)和方法參考，在理論分析層面具有其合理性。然而，采用層次分析法進(jìn)行災(zāi)難不同階段重要應(yīng)急需求的確定，具有較強(qiáng)的主觀性，至于能否客觀反映實(shí)際救援環(huán)境中的應(yīng)急需求，仍需進(jìn)一步研究，見圖6。

基于情景構(gòu)建與態(tài)勢推演的策略，能夠深入研究災(zāi)難演變不同階段的特殊情景，分析人在災(zāi)難環(huán)境中的心理訴求與行為特征，總結(jié)出人—產(chǎn)品—環(huán)境各個(gè)要素間的聯(lián)系和規(guī)律，剖析出人在不同災(zāi)難階段對應(yīng)急救援裝備需求層次的變化，從中挖掘出應(yīng)急救援的潛在需求。此外，針對災(zāi)難環(huán)境的復(fù)雜性和危害的多樣性，相關(guān)學(xué)者在產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究時(shí)，忽略了災(zāi)難演變過程中的耦合性因素，應(yīng)急救援裝備的功能僅針對單一的災(zāi)害種類，對于多種災(zāi)害耦合時(shí)的綜合性影響缺少系統(tǒng)性考慮，導(dǎo)致應(yīng)急救援裝備的功能與實(shí)際災(zāi)難環(huán)境不匹配，難以對應(yīng)急救援發(fā)揮有效的作用。另外，產(chǎn)品功能的實(shí)現(xiàn)涉及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)支撐等相關(guān)內(nèi)容，除了重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)層面的內(nèi)容外，還需著重考慮災(zāi)難環(huán)境中人的相關(guān)因素。

圖5 應(yīng)急救援發(fā)電裝備

圖6 災(zāi)難救援緊急通道鋪設(shè)車

2.2 形態(tài)設(shè)計(jì)方法

產(chǎn)品形態(tài)作為傳遞設(shè)計(jì)信息的重要載體，能夠使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、色彩、材質(zhì)等本質(zhì)因素，上升為外在的情感和神態(tài)等感性意象，并通過視覺的方式使人產(chǎn)生心理與生理的變化。

2.2.1 色彩方案確定方法

色彩作為視覺審美的核心，能夠深刻影響著人們的視覺感受與情感表達(dá)。復(fù)雜災(zāi)難環(huán)境中應(yīng)急救援裝備的色彩設(shè)計(jì)，對應(yīng)急救援與減輕人們的負(fù)面情緒發(fā)揮著重要作用，見圖7。因此，應(yīng)急救援裝備的色彩方案需與作業(yè)環(huán)境、產(chǎn)品功能等相匹配，通過色彩設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)急救援需求的協(xié)調(diào)。對此，相關(guān)學(xué)者從不同視角進(jìn)行了研究，如Zhang等[31]采用遺傳和蟻群算法相結(jié)合的方式，確定了產(chǎn)品配色方案。該研究注重色彩方案確定過程中的量化計(jì)算，并強(qiáng)調(diào)理論層面的邏輯性，但忽略了特殊環(huán)境中人生理和心理方面的因素。丁滿等[32]針對色彩確定過程中由于主觀性因素導(dǎo)致不確定的情況，提出了產(chǎn)品色彩設(shè)計(jì)方案的模糊優(yōu)化方法。通過建立產(chǎn)品色彩的模糊優(yōu)化模型，并利用粒子群算法進(jìn)行求解，從而得到產(chǎn)品色彩方案的生成與評價(jià)結(jié)果。該研究利用色度學(xué)的色彩區(qū)域，并結(jié)合人機(jī)工程學(xué)相關(guān)知識進(jìn)行色彩方案的確定，提供了一種量化的決策依據(jù)，改變了僅憑主觀感受對色彩方案進(jìn)行確定的主觀形式。Li等[33]提出了利用鄧氏關(guān)聯(lián)度數(shù)學(xué)模型對色彩方案進(jìn)行確定的方法，將用戶對產(chǎn)品色彩意象的主觀模糊表達(dá)轉(zhuǎn)化為具體的色彩意象評價(jià)值，從而準(zhǔn)確地求出整個(gè)色彩體系的意象評價(jià)值，試圖得到更加符合用戶真實(shí)意象的色彩方案。在整個(gè)過程中有效數(shù)據(jù)的客觀獲得是該研究成功的關(guān)鍵，將直接影響最終色彩方案的客觀確定。Xu等[34]對災(zāi)難環(huán)境中人的心理訴求與行為特征進(jìn)行了分析研究，并將其作為應(yīng)急救援設(shè)施色彩設(shè)計(jì)的依據(jù)。該研究強(qiáng)調(diào)特殊環(huán)境中人的生理與心理等方面的因素，但色彩方案的確定過程仍具有較強(qiáng)的主觀性，缺少對客觀反映災(zāi)難環(huán)境中色彩需求的評價(jià)研究。

上述相關(guān)研究主要通過建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行色彩方案的確定，仍處于理論和原型系統(tǒng)的構(gòu)建階段。在理論分析層面具有其合理性。然而，整個(gè)計(jì)算過程比較復(fù)雜，對于設(shè)計(jì)實(shí)踐是否具有參考價(jià)值還需要進(jìn)一步研究。此外，色彩的應(yīng)用在很大程度上是設(shè)計(jì)者的感性問題，對產(chǎn)品色彩方案的確定進(jìn)行量化處理，對產(chǎn)品最終效果的表現(xiàn)具有一定的約束性。因此，需要在充分考慮應(yīng)急救援裝備作業(yè)環(huán)境和功能等因素的前提下，將定性與定量設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，以構(gòu)建系統(tǒng)性的產(chǎn)品色彩設(shè)計(jì)體系。

圖7 陸空兩用救援裝備

2.2.2 產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)方法

產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)是指應(yīng)用工程技術(shù)和藝術(shù)手段塑造產(chǎn)品形象的創(chuàng)造性活動(dòng)，能夠通過產(chǎn)品的尺度、形狀及層次關(guān)系等，對人的生理、心理體驗(yàn)產(chǎn)生影響，從而實(shí)現(xiàn)人與產(chǎn)品間的交互耦合[35]。從廣義上講，產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)常用的方法包括：仿生設(shè)計(jì)法、產(chǎn)品語義學(xué)、設(shè)計(jì)幾何學(xué)、形狀文法、DNA設(shè)計(jì)法等。在眾多的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)方法中，仿生設(shè)計(jì)作為靈感來源的重要途徑和創(chuàng)新的重要手段，可以提煉自然界生物系統(tǒng)中的形態(tài)、功能、色彩、結(jié)構(gòu)等典型特征[36]，并應(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中。如：Van等[37]針對山地消防車的主要功能需求和特征，采用仿生設(shè)計(jì)法對螻蛄的典型形態(tài)特征進(jìn)行了提煉，并應(yīng)用于山地消防車的造型設(shè)計(jì)中。仿生設(shè)計(jì)能夠?yàn)楫a(chǎn)品的造型提供設(shè)計(jì)載體，在豐富產(chǎn)品形態(tài)、增加趣味性的同時(shí)，使產(chǎn)品在功能和結(jié)構(gòu)上更加合理。此外，對應(yīng)急救援裝備而言，由于其復(fù)雜的災(zāi)難作業(yè)環(huán)境，需使其造型設(shè)計(jì)體現(xiàn)出指示性、安全性等特征，從而能夠暗示該產(chǎn)品的操作方式，帶給人心理上的安全感，滿足使用者心理層面的需要。為此，Classen等[38]、Ge等[39]針對應(yīng)急救援裝備在使用過程中存在的操作困難、不能滿足高效救援等情況，提出利用產(chǎn)品語義學(xué)進(jìn)行應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)的方法，并對其外延語義、內(nèi)涵語義和指示性語義等進(jìn)行分析，以增強(qiáng)其使用過程中的指示性、引導(dǎo)性和安全性，見圖8。

此外，為增強(qiáng)應(yīng)急救援裝備的視覺識別性，推動(dòng)應(yīng)急產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，相關(guān)學(xué)者對應(yīng)急救援裝備的品牌形象進(jìn)行了研究，如胡偉峰等[40]提出了基于差異化戰(zhàn)略理念進(jìn)行應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)的方法。主要對其品牌基因的生成方法進(jìn)行了研究，并從隱性基因和顯性基因2個(gè)層面，對應(yīng)急救援裝備的視覺識別要素進(jìn)行了構(gòu)建，以指導(dǎo)應(yīng)急救援裝備的迭代與更新，從而增強(qiáng)其品牌識別性。由于受應(yīng)急救援裝備機(jī)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)約束等因素的影響，該品牌基因的生成方法僅針對色彩、涂裝進(jìn)行研究。對此，需深入研究應(yīng)急救援裝備的具體差異化，以及設(shè)計(jì)語言在造型特征、材質(zhì)等方面的體現(xiàn)方式，以建立全面的產(chǎn)品差異化設(shè)計(jì)模式。Oh等[41]在分析產(chǎn)品識別內(nèi)涵以及“認(rèn)知—行為—情感”交互融合方式的基礎(chǔ)上，研究了產(chǎn)品設(shè)計(jì)DNA的生成與衍化規(guī)律，揭示了用戶對產(chǎn)品設(shè)計(jì)DNA的認(rèn)知機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)DNA推理與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的耦合銜接。Kambampati等[42]為豐富應(yīng)急救援裝備的形態(tài)造型、增強(qiáng)產(chǎn)品的品牌競爭力，提出了將設(shè)計(jì)幾何學(xué)融入應(yīng)急救援裝備造型設(shè)計(jì)中的方法。該方法可為無序的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)提供方法思路，但忽略了人的心理訴求與行為特征等方面的因素，導(dǎo)致產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案缺少人性化。對此，Hu等[43]、Zhou等[44]為使應(yīng)急救援裝備造型特征在衍生過程中兼顧操作性，提出了基于形狀文法多因素驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)方法，有效解決了審美功能與實(shí)用功能不匹配的問題。產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)過程中存在模糊性與不確定性等因素，在設(shè)計(jì)意圖映射到產(chǎn)品造型的過程中，該研究能夠?qū)?shù)學(xué)模型的推理作為設(shè)計(jì)過程的支撐，使產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)形成切實(shí)可行的風(fēng)格導(dǎo)向，對產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。此外，結(jié)合多因素約束機(jī)制實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品造型風(fēng)格演化的智能化設(shè)計(jì)，將是下一步研究的重點(diǎn)。

2.2.3 器材布局設(shè)計(jì)方法

為充分利用應(yīng)急救援裝備有限的空間資源，并對各功能區(qū)域進(jìn)行科學(xué)的劃分，使救援器材的布局更加合理，從而達(dá)到便捷、安全的操作效果，相關(guān)學(xué)者對救援器材的布局方法進(jìn)行了研究。如Alppay等[45]為解決應(yīng)急救援車輛器材布局設(shè)計(jì)效率低、無法滿足復(fù)雜救援需求等問題，提出通過矩陣的形式對產(chǎn)品譜系中器材的所有結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行表示，并根據(jù)救援需求進(jìn)行器材布局的設(shè)計(jì)。Lai等[46]針對救援車輛器材布局存在主觀性較強(qiáng)的情況，提出了一種基于啟發(fā)式算法的器材快速布局與優(yōu)化方法。該布局方法在理論分析層面具有其合理性，但對于使用性體驗(yàn)及心理感受等影響因素，則缺少系統(tǒng)性考慮。De等[47]提出了基于人機(jī)工程學(xué)對救援車輛內(nèi)部器材布局量化的設(shè)計(jì)方法，以此來提高器材布局的人性化水平。由于整個(gè)研究過程只側(cè)重于救援器材的量化計(jì)算，忽略了人的相關(guān)因素，導(dǎo)致該布局方法存在片面局限性，所以需系統(tǒng)分析后對該方法進(jìn)行優(yōu)化。Pourvaziri等[48]為提高應(yīng)急救援車輛器材布局的效率，提出了基于JACK軟件平臺(tái)，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)理論，構(gòu)建應(yīng)急救援車輛器材布局與優(yōu)化的方法。該研究的重點(diǎn)在于將所建立的人體模型與器材之間的關(guān)系作為布局的依據(jù)，并基于JACK軟件平臺(tái)進(jìn)行器材布局方案的優(yōu)化。由于軟件平臺(tái)可進(jìn)行舒適度、可操作性等方面的模擬仿真，相較于數(shù)學(xué)模型的方式，該方法具有較強(qiáng)的實(shí)踐指導(dǎo)性。Parque等[49]提出了將系統(tǒng)分析與相關(guān)表法相結(jié)合，并應(yīng)用于特種車輛器材布局的方法。通過在概念設(shè)計(jì)階段對各要素間的關(guān)聯(lián)度進(jìn)行確定，并構(gòu)建系統(tǒng)性的關(guān)系矩陣和關(guān)系網(wǎng)，進(jìn)而根據(jù)各要素的關(guān)聯(lián)度和重要度進(jìn)行器材的布局，見圖9—10。

圖8 海面溢油清理裝備

圖9 高空救援無人機(jī)

圖10 平衡式救援擔(dān)架

上述研究表明，通過數(shù)學(xué)模型對器材的布局設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，在理論分析層面符合邏輯性，但對于實(shí)際操作的便捷性、安全性等，應(yīng)根據(jù)器材的重要性和使用頻率，以及用戶的使用性體驗(yàn)和眼動(dòng)追蹤試驗(yàn)等進(jìn)行綜合分析研究，從而使器材的布局更加符合實(shí)際的救援環(huán)境。

2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

在突發(fā)事件的應(yīng)急救援過程中，由于災(zāi)難環(huán)境具有復(fù)雜性，所以對應(yīng)急救援裝備的功能性、安全性等方面提出了更高的要求，需要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行技術(shù)上的支撐。

2.3.1 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)

在應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)過程中，需通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，使應(yīng)急救援裝備能夠適應(yīng)復(fù)雜的救援環(huán)境。對此，相關(guān)研究者從不同角度出發(fā)進(jìn)行了應(yīng)急救援裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如Kim等[50]為使救援擔(dān)架能夠適應(yīng)各種地形的轉(zhuǎn)移，采用“可拔式插銷結(jié)構(gòu)”的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)了擔(dān)架傾斜角度的自由調(diào)節(jié)，在防止被救人員二次損傷的同時(shí)，可以極大地提高應(yīng)急救援的效率。Hulldin等[51]從減少救援人員數(shù)量的角度出發(fā)，利用“偏置曲柄滑塊”和“對心曲柄滑塊”組成棘輪等機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了救援擔(dān)架不同狀態(tài)的調(diào)整，更好地滿足了多種場合高效救援的需要。田宏亮等[52]利用雙盤式棘輪、曲柄滑塊和定滑輪等機(jī)構(gòu)，提出了采用纏繞方式對墜井者進(jìn)行救援的方法，從而避免了救援過程中剛性損傷的發(fā)生，提高了應(yīng)急救援的成功率。鄭學(xué)召等[53]根據(jù)礦井突發(fā)事件救援的特點(diǎn)，提出采用輪式起重機(jī)作為應(yīng)急救援裝備的載體，并整合升降結(jié)構(gòu)、液壓回路等系統(tǒng)進(jìn)行礦井應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)研發(fā)的方法，以提高應(yīng)急救援的效率和安全性。叢巖[54]為使應(yīng)急救援裝備適應(yīng)沿海砂石路、沼澤泥地等復(fù)雜地形，提出采用蟒式全地形車底盤進(jìn)行兩棲救援裝備設(shè)計(jì)的方法，使其更加滿足復(fù)雜救援環(huán)境的需要。曹傳劍等[55]為提升井下事故救援的效率，設(shè)計(jì)了一款多桿聯(lián)動(dòng)救援機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)輪足組合式驅(qū)動(dòng)及獨(dú)立模式切換。通過對越障驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，建立了多桿并聯(lián)模型，利用動(dòng)力學(xué)分析得出其運(yùn)動(dòng)軌跡范圍以及不平整路面條件下的接觸力變化特性，從而提高應(yīng)急救援的效率。

綜上，優(yōu)化應(yīng)急救援裝備結(jié)構(gòu)已成為提高應(yīng)急救援水平的重要途徑。然而，相關(guān)研究者僅針對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)分析，缺少對人—機(jī)—環(huán)境要素的系統(tǒng)性研究，從而導(dǎo)致片面地追求技術(shù)特性，忽略了人的相關(guān)因素。此外，對災(zāi)情態(tài)勢演變過程中多種災(zāi)害耦合時(shí)的因素缺少系統(tǒng)性的考慮，對災(zāi)難不同階段應(yīng)急救援的潛在需求挖掘不足，難以對應(yīng)急救援發(fā)揮積極的作用，相關(guān)應(yīng)急救援裝備見圖11。

圖11 應(yīng)急救援通道

2.3.2 基于軟件平臺(tái)的驗(yàn)證優(yōu)化

基于軟件平臺(tái)對產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的合理性進(jìn)行驗(yàn)證優(yōu)化，對應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)開發(fā)具有重要意義。Zhong等[56]為設(shè)計(jì)出滿足實(shí)際救援需求的應(yīng)急救援裝備，提出了采用DFSS工具對拋沙滅火車進(jìn)料系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，并通過實(shí)例驗(yàn)證了該方法能夠精確控制產(chǎn)品的研發(fā)質(zhì)量。另外，礦用可移動(dòng)式救生艙是井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)中重要的救援裝備之一，熱防護(hù)性能是影響其救援效果的重要因素。對此，李松梅等[57]基于ANSYS軟件平臺(tái)對救生艙內(nèi)部的溫度變化進(jìn)行了研究，并將模擬結(jié)果作為救生艙設(shè)計(jì)開發(fā)的依據(jù)。Wang等[58]為分析應(yīng)急救援裝備在災(zāi)難環(huán)境中的適應(yīng)性，提出了結(jié)合壽命周期理論、最不利法則和Fluent仿真軟件等進(jìn)行研究的方法。在有效提高應(yīng)急救援裝備開發(fā)效率的同時(shí)，增強(qiáng)了其在復(fù)雜環(huán)境中的適應(yīng)性。李付星[59]針對海洋灘涂環(huán)境比較復(fù)雜，導(dǎo)致常規(guī)工程裝備作業(yè)受限的情況，通過對灘涂作業(yè)裝備進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了其適應(yīng)復(fù)雜作業(yè)環(huán)境的能力?；贏DAMS軟件對虛擬樣機(jī)的位移、加速度等進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析，驗(yàn)證了其運(yùn)動(dòng)范圍、峰值載荷的合理性，并基于ANSYS軟件對樣機(jī)模型的應(yīng)變、應(yīng)力等進(jìn)行了靜力學(xué)分析，使其滿足剛度和強(qiáng)度的要求，見圖12。王勇等[60]為增強(qiáng)救援機(jī)器人在復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中的適應(yīng)性，提出了一種可變形行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，并基于ADAMS軟件平臺(tái)對其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的可行性和越障原理的合理性，為消防偵察救援機(jī)器人的設(shè)計(jì)研發(fā)提供了方法參考。

綜上所述，基于軟件平臺(tái)可以完成對產(chǎn)品性能的驗(yàn)證與優(yōu)化，但對于人的心理訴求與行為特征卻無法度量。此外，應(yīng)急救援裝備在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，過于強(qiáng)調(diào)技術(shù)方面的內(nèi)容而忽略了人的因素。從著名心理學(xué)家唐納德?A?諾曼的行為層次劃分理論可知，人的心理訴求與行為特征將隨著災(zāi)情態(tài)勢的遞延不斷變化。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中，除了要重視技術(shù)層面的因素外，還需根據(jù)不同層次的人的心理需求與行為特征，有針對性地進(jìn)行應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)開發(fā)，從而更好地滿足實(shí)際救援的需要。

圖12 兩棲應(yīng)急救援裝備

3 基于心理訴求與行為特征的設(shè)計(jì)

突發(fā)事件具有破壞性、不確定性等特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致人們產(chǎn)生不同程度的情緒變化、生理反應(yīng)等。因此，通過對災(zāi)難環(huán)境中人的心理訴求與行為特征的研究，可以為應(yīng)急救援裝備提供設(shè)計(jì)依據(jù)，并能借助相關(guān)產(chǎn)品對人的消極情緒進(jìn)行撫慰，從而激發(fā)人們產(chǎn)生積極的情感。

3.1 心理訴求與行為特征的研究

人的行為是內(nèi)心情感的外在表現(xiàn)。突發(fā)事件除了給人帶來生理上的影響外，還將導(dǎo)致心理方面的“創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙”，并產(chǎn)生不同程度的自殘、恐慌、攻擊性等消極情緒，以及認(rèn)知障礙等異常行為，將直接影響逃生方式的選擇與應(yīng)急救援裝備的使用等。對此，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對“創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙”進(jìn)行了研究，如美國學(xué)者提出了“心理干預(yù)法”，主要針對災(zāi)后人群采用言語上的安慰、藥物上的硬性治療等手段進(jìn)行干預(yù)[61]；英國、澳大利亞等國都建立了國家級的災(zāi)難心理援助中心，主要對各年齡段受害者的心理狀況進(jìn)行研究，并對災(zāi)難所導(dǎo)致的“創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙”進(jìn)行干預(yù)援助；Feng等[62]、Gartner等[63]基于突發(fā)事件環(huán)境中個(gè)體行為發(fā)生的心理機(jī)制，以風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)知過程為主線，提煉了行為選擇的主要維度和內(nèi)在的邏輯框架，分析了災(zāi)民恐慌行為的影響因素，并構(gòu)建了相應(yīng)的概念模型，為“以用戶為中心”的設(shè)計(jì)過程提供了理論依據(jù)和方法支撐；盧立紅等[64]對突發(fā)事件中遇難者親屬的心理危機(jī)進(jìn)行了研究，并提出了相應(yīng)的撫慰策略，從而避免產(chǎn)生連鎖反應(yīng)加重原有的危害。相關(guān)應(yīng)急救援裝備見圖13。

上述研究能夠關(guān)注年齡、遇難者親屬等影響心理訴求與行為特征的因素，對于構(gòu)建心理與行為的系統(tǒng)性研究體系，具有重要的參考意義。另外，關(guān)于心理與行為方面的研究主要為理論性描述，更加側(cè)重于災(zāi)民心理與生理的變化表征，能夠?yàn)閼?yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)開發(fā)提供強(qiáng)有力的理論支撐。

3.2 心理訴求與行為特征的設(shè)計(jì)實(shí)踐

災(zāi)難環(huán)境中人的心理訴求與行為特征，將直接影響應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)開發(fā)，相關(guān)研究者通過對人的心理訴求與行為特征等的研究，并將人的行為特征、生理結(jié)構(gòu)、心理訴求等作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)的依據(jù)，能夠在滿足人的生理、心理需求的同時(shí)，更好地實(shí)現(xiàn)對人精神追求的尊重。

3.2.1 將心理訴求與行為特征作為設(shè)計(jì)依據(jù)

災(zāi)難環(huán)境中人的心理訴求與行為特征具有鮮明的特征，將直接影響產(chǎn)品的人性化設(shè)計(jì)水平，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)過程中應(yīng)被重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)。Xiong等[65]通過深入研究被困人員的體驗(yàn)感受以及礦難救援的特殊環(huán)境，提出了基于“以用戶為中心”的礦難應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)方法，通過不斷迭代衍生出更加符合用戶需求的應(yīng)急救援裝備，從而為礦難相關(guān)救援裝備的人性化設(shè)計(jì)提供思路；Gutierrez等[66]通過分析洪災(zāi)環(huán)境中受眾的生理、心理因素，并以受眾的心理訴求為出發(fā)點(diǎn)，將“以用戶為中心”的理念融入洪災(zāi)應(yīng)急救援包的設(shè)計(jì)中，從而為災(zāi)難應(yīng)急救援產(chǎn)品的人性化設(shè)計(jì)提供切入點(diǎn)；Bitan等[67]研究了如何將人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用于新型救援包的設(shè)計(jì)方法，主要對人體尺寸、使用方式、色彩與造型的認(rèn)知等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了應(yīng)用，但對于心理方面的因素缺少研究；Guo等[68]基于感性工程的相關(guān)理論，通過對礦用救生艙的外部形態(tài)與內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，構(gòu)建了應(yīng)急救援裝備人文關(guān)懷設(shè)計(jì)的流程體系。另外，應(yīng)用感性工程學(xué)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐時(shí)，對于用戶認(rèn)知數(shù)據(jù)的有效獲得，將是產(chǎn)品客觀性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。對此，構(gòu)建的調(diào)查指標(biāo)體系應(yīng)具有典型的代表性，目標(biāo)群體的結(jié)構(gòu)層次應(yīng)具有合理性；Ma等[69]利用KANO模型對不同用戶的需求進(jìn)行了細(xì)分，并與專家確定的基礎(chǔ)重要度進(jìn)行了合成，能夠客觀反映用戶的真實(shí)需求。KANO模型作為用戶需求分類與優(yōu)先排序的重要工具，以分析用戶需求對滿意度的影響為基礎(chǔ)，體現(xiàn)了產(chǎn)品性能與用戶滿意度之間的非線性關(guān)系。該方法能夠以用戶的需求為驅(qū)動(dòng)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐，從而設(shè)計(jì)出滿足用戶心理訴求與行為特征的產(chǎn)品。相關(guān)應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)，見圖14。

圖13 防疫應(yīng)急裝備

Fig.13 Emergency equipment for epidemic prevention

Baser等[70]基于設(shè)計(jì)心理學(xué)的相關(guān)理論，通過對災(zāi)難環(huán)境中人的心理訴求與行為特征的分析，歸納了應(yīng)急救援裝備的功能特點(diǎn)，為應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)實(shí)踐提供了方法參考；Du等[71]探討了人的因素在救護(hù)車等產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的方法，并建議將其作為救護(hù)車設(shè)計(jì)的重要依據(jù)；Cash等[72]考慮了不同災(zāi)難類型發(fā)生時(shí)的特殊環(huán)境，根據(jù)人的心理訴求與行為特征進(jìn)行了產(chǎn)品功能的附加，總結(jié)了應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)特征和原則；Jia[73]通過調(diào)研透水事故礦難環(huán)境中的狀況，分析了被困人員的生理、心理特征，并根據(jù)特征提出了自救類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)策略，滿足了被困人員的生理和心理需求，減少了礦難造成的人員傷亡，見圖15；Krzyzaniak等[74]以人在地震環(huán)境中的生理和心理需求為基礎(chǔ)，通過分析桌類家具在地震中所能發(fā)揮的安全保護(hù)作用，提出了基于避難者生理和心理需求的具有防震功能的家具設(shè)計(jì)方法，能在保護(hù)受困者的同時(shí)，激發(fā)其產(chǎn)生積極的情感；李秀芹等[75]基于災(zāi)難情景態(tài)勢推演的策略，以人機(jī)系統(tǒng)為研究思路，通過對應(yīng)急現(xiàn)場救援偵檢偵察箱相關(guān)因素的研究，系統(tǒng)分析了人在災(zāi)難環(huán)境中的生理和心理需求，從而為挖掘應(yīng)急救援的潛在需求奠定了基礎(chǔ)；Wang等[76]從撫慰災(zāi)民的心理訴求、激發(fā)積極情感的角度出發(fā)，對應(yīng)急救援臨時(shí)安置設(shè)施的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，從而確保應(yīng)急救援和災(zāi)后重建的有效完成。

綜上，各研究者均以災(zāi)難環(huán)境中人的心理訴求與行為特征為研究對象，充分體現(xiàn)了“以人為中心”的設(shè)計(jì)理念。通過全面分析人在災(zāi)難復(fù)雜環(huán)境中的各種需求，并設(shè)計(jì)出高效、實(shí)用的應(yīng)急救援裝備，可以更好地解決高層次的需求。另外，將心理訴求與行為特征作為設(shè)計(jì)依據(jù)時(shí)，相關(guān)數(shù)據(jù)的有效性獲取存在一定的難度，會(huì)直接影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的客觀性。

圖14 海面拉網(wǎng)式救生船

Fig.14 Sea-going trawl lifeboat

圖15 礦難救援千斤頂

Fig.15 Air jack for mine accident

3.2.2 針對心理訴求的撫慰方法

針對災(zāi)難環(huán)境中人的心理訴求與行為特征，若不采取有效的應(yīng)對措施，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，并影響后續(xù)救援活動(dòng)的開展。為此，相關(guān)學(xué)者開展了大量研究，如Karma等[77]為提升應(yīng)急救援指揮車的作業(yè)舒適度，提出了將用戶行為過程作為設(shè)計(jì)依據(jù)的方法，并基于相關(guān)軟件平臺(tái)對應(yīng)急救援指揮車的易用性和舒適度進(jìn)行了仿真評價(jià)，得到了各功能空間的最佳布局以及車內(nèi)設(shè)備的最佳設(shè)計(jì)區(qū)間，從而為應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)提供了方法依據(jù)；Abdullah等[78]、Seike等[79]從自然災(zāi)害發(fā)生后的生活層面、心理層面與管理層面的需求出發(fā)，進(jìn)行了應(yīng)急救援臨時(shí)安置設(shè)施及其外延服務(wù)的設(shè)計(jì)，可以更好地幫助人們適應(yīng)災(zāi)后的生活；Viscuso等[80]基于系統(tǒng)化設(shè)計(jì)原理，通過對地震應(yīng)急救援裝備進(jìn)行功能分析與求解，提出了整合產(chǎn)品語義學(xué)與人機(jī)工程學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，提高了應(yīng)急救援裝備的人性化水平。

突發(fā)事件給人們帶來更多的是心理層面的傷害，在經(jīng)歷災(zāi)難后人的心理會(huì)受到創(chuàng)傷，并在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生消極的影響。對此，梁豐等[81]對災(zāi)難帶來的消極情感及其導(dǎo)致的心理問題進(jìn)行了研究，闡述了應(yīng)急救援裝備情感化設(shè)計(jì)的必要性，提出了基于情感化理論進(jìn)行應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)的方法，提高了應(yīng)急救援的效率。此外，災(zāi)難環(huán)境中包括老年人、殘疾人、孕婦等弱勢群體，不同群體的心理訴求與行為特征存在較大的差異。對此，相關(guān)學(xué)者已對弱勢群體的情感訴求撫慰策略進(jìn)行了研究，如Brooks等[82]為引導(dǎo)兒童群體釋放出內(nèi)心的負(fù)面情緒，使其盡早擺脫災(zāi)難環(huán)境帶來的消極影響，提出了針對災(zāi)區(qū)兒童的心理撫慰產(chǎn)品的設(shè)計(jì)策略，提煉出了具體的設(shè)計(jì)原則，為弱勢群體心理撫慰產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了相應(yīng)的理論依據(jù)和方法支撐。此外，突發(fā)災(zāi)難態(tài)勢的演變呈動(dòng)態(tài)變化趨勢，不同災(zāi)難階段人的心理訴求與行為特征存在差異，如何通過應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)對弱勢群體的心理訴求進(jìn)行撫慰，需進(jìn)一步展開研究。相關(guān)應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)，見圖16。

圖16 城市內(nèi)澇救援車

Fig.16 Rescue truck for city waterlogging

根據(jù)“馬斯洛需求層次理論”，人的需要包括生理需要、安全需要、社交需要、尊重需要和自我實(shí)現(xiàn)需要。在突發(fā)事件的不同發(fā)展階段，當(dāng)受災(zāi)人群的生理需求得到滿足后，會(huì)面臨著缺乏安全、社交等需求的問題，心理方面的消極影響就會(huì)逐漸顯現(xiàn)，導(dǎo)致人的心理訴求與行為特征隨災(zāi)情態(tài)勢的演變呈動(dòng)態(tài)變化趨勢，并將直接影響應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)的人機(jī)交互關(guān)系。對此，通過研究災(zāi)情態(tài)勢演變過程中人的心理訴求與行為特征的變化規(guī)律，將該規(guī)律作為應(yīng)急救援裝備人性化設(shè)計(jì)依據(jù)，并對人的消極情感進(jìn)行撫慰，以達(dá)到宣泄負(fù)面情緒、激發(fā)正面情感的目的，進(jìn)而構(gòu)建應(yīng)急救援裝備的人性化設(shè)計(jì)模式。

4 基于情景構(gòu)建與態(tài)勢推演的人性化設(shè)計(jì)模式

在應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)過程中，由于設(shè)計(jì)者與災(zāi)難環(huán)境中人員的心智模式存在差異，將導(dǎo)致設(shè)計(jì)知識與用戶認(rèn)知無法完全耦合，會(huì)影響產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息的有效傳遞。此外，突發(fā)事件產(chǎn)生的次生衍生災(zāi)害，將導(dǎo)致不同群體的生理與心理產(chǎn)生動(dòng)態(tài)變化，除了會(huì)影響“人—機(jī)”交互的有效性外，還降低了應(yīng)急救援的效率。因此，通過揭示災(zāi)難環(huán)境中心理與行為的變化規(guī)律、提煉產(chǎn)品人性化設(shè)計(jì)的影響因素、挖掘應(yīng)急救援的潛在需求等，可以實(shí)現(xiàn)對生理與心理需求的滿足。

人的心理訴求與行為特征在語言、文化等方面存在差異性，會(huì)直接影響“人—機(jī)”交互的有效性。此外，突發(fā)事件將導(dǎo)致老年人、殘疾人、救援人員等不同群體在生理與心理上產(chǎn)生創(chuàng)傷，并將直接影響逃生方式的選擇和救援裝備的使用。對此，為客觀掌握災(zāi)情態(tài)勢演變過程中不同群體的心理訴求與行為特征的變化規(guī)律，根據(jù)建立的典型突發(fā)事件情景模型，通過實(shí)地調(diào)研、問卷調(diào)查等方式進(jìn)行研究：在不同地區(qū)選取突發(fā)事件的發(fā)生地點(diǎn)，在每個(gè)地點(diǎn)建立不同結(jié)構(gòu)層次的目標(biāo)群體，利用模糊綜合評價(jià)法建立因素集、確定權(quán)重集，基于SPSS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行調(diào)研數(shù)據(jù)的處理，根據(jù)處理結(jié)果揭示不同群體心理訴求與行為特征的變化規(guī)律。另外，由于應(yīng)急救援裝備特殊的使用環(huán)境，導(dǎo)致其人性化設(shè)計(jì)的影響因素眾多。對此，為提煉具體的人性化設(shè)計(jì)影響因素，將根據(jù)應(yīng)急救援裝備的人性化設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，圍繞人、機(jī)、環(huán)境三要素開展系統(tǒng)性研究：不同災(zāi)難階段人的需求層次與行為水平對應(yīng)急救援裝備人性化設(shè)計(jì)的影響；功能、形態(tài)和人機(jī)交互界面等對產(chǎn)品人性化設(shè)計(jì)的影響；突發(fā)事件耦合過程中自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境對人性化設(shè)計(jì)的影響。

通過整合應(yīng)急救援裝備人性化設(shè)計(jì)的影響因素、應(yīng)急救援潛在需求的挖掘方式以及不同群體心理訴求與行為特征的變化規(guī)律等內(nèi)容，構(gòu)建應(yīng)急救援裝備的人性化設(shè)計(jì)模式。此外，針對所確定的典型突發(fā)事件，進(jìn)行應(yīng)急救援裝備的人性化設(shè)計(jì)實(shí)踐，通過積極參與突發(fā)事件的處置過程，并結(jié)合RAMSIS人因工程分析軟件等，驗(yàn)證人性化設(shè)計(jì)模式的可行性，從而增強(qiáng)應(yīng)急救援裝備在復(fù)雜災(zāi)難環(huán)境中的適應(yīng)性，見圖17。

圖17 人性化設(shè)計(jì)模式

5 結(jié)論與展望

在“以人為本”的社會(huì)背景下，人的生命價(jià)值更加受到重視，使應(yīng)急救援裝備的作用顯得更加突出。通過對應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)方法的研究，構(gòu)建系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)流程體系，在增強(qiáng)“人—機(jī)”交互性的同時(shí)，利用產(chǎn)品對人的消極情緒進(jìn)行撫慰，從而達(dá)到激發(fā)積極情感、提高救援效率的目的。

1）針對應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)，可基于突發(fā)事件的情景構(gòu)建與態(tài)勢推演策略，將設(shè)計(jì)過程中各階段涉及的方法、措施進(jìn)行有機(jī)整合，如需求分析階段（調(diào)研分析、頭腦風(fēng)暴法、SPSS軟件等）、外觀設(shè)計(jì)階段（仿生設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)幾何學(xué)、產(chǎn)品語義學(xué)、DNA設(shè)計(jì)法、色彩工學(xué)等）、功能設(shè)計(jì)階段（QFD法、模塊化設(shè)計(jì)、TRIZ創(chuàng)新理論、人機(jī)工程學(xué)等）、界面設(shè)計(jì)階段（人機(jī)工程學(xué)、眼動(dòng)追蹤實(shí)驗(yàn)、認(rèn)知心理學(xué)、感性工學(xué)等）、方案評價(jià)驗(yàn)證階段（ADAMS、ANSYS、JACK等軟件；眼動(dòng)追蹤實(shí)驗(yàn)、用戶體驗(yàn)、模糊綜合評價(jià)等方法），從而使產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中各關(guān)鍵環(huán)節(jié)更好地耦合銜接，并構(gòu)建出應(yīng)急救援裝備的協(xié)同設(shè)計(jì)模式。

2）突發(fā)事件具有緊急性、不確定性等特點(diǎn)，對應(yīng)急救援裝備的實(shí)地調(diào)研、實(shí)時(shí)資料獲取造成了很大的難度。為此，可通過積極參與突發(fā)事件的處置過程，并通過對官方發(fā)布的統(tǒng)計(jì)公報(bào)、影像等進(jìn)行分析研究，從而提煉出有價(jià)值的設(shè)計(jì)信息。此外，在根據(jù)構(gòu)建的突發(fā)事件情景模型挖掘潛在的應(yīng)急救援需求時(shí)，由于外部環(huán)境和人的主觀意識等眾多因素的影響，將導(dǎo)致不能客觀反映實(shí)際應(yīng)急需求的情況，從而影響后續(xù)救援裝備設(shè)計(jì)活動(dòng)的開展。對此，將采用影像資料、實(shí)地調(diào)研等方式，利用KANO模型、模糊綜合評價(jià)法等，通過合理構(gòu)建評價(jià)指標(biāo)體系、不同結(jié)構(gòu)層次的目標(biāo)群體，以及有效處理現(xiàn)場調(diào)研數(shù)據(jù)等，以客觀挖掘應(yīng)急救援的潛在需求。

3）隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的設(shè)計(jì)方法也在不斷出現(xiàn)，智能化應(yīng)急救援裝備將是未來設(shè)計(jì)的趨勢，也是提高應(yīng)急救援的有效途徑。為此，通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、人工免疫系統(tǒng)、公共安全科學(xué)、設(shè)計(jì)學(xué)、心理學(xué)等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行交叉融合，實(shí)現(xiàn)應(yīng)急救援裝備的技術(shù)突破，從而增強(qiáng)其智能化、人性化水平。

6 結(jié)語

英國哲學(xué)家弗朗西斯·培根說過：“沒有一個(gè)正確的方法，就如同在黑暗中摸索行走”。通過對應(yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)方法的研究，能夠?yàn)槠湓O(shè)計(jì)開發(fā)提供重要的方法和理論依據(jù)。此外，“中國制造2025”制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的實(shí)施，必將為應(yīng)急救援裝備的設(shè)計(jì)開發(fā)提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，從而推動(dòng)應(yīng)急救援產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

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Design Method of Emergency Rescue Equipment for Emergencies

LI Fu-xing

(1.Qilu University of Technology (Shandong Academy of Sciences), Jinan 250353, China; 2.Shandong Mechanical Design & Research Institute, Jinan 250031, China)

Through the integration of the design methods for the components of emergency rescue equipment, a systematic product design process system is constructed to improve the humanization level of emergency rescue equipment. Emergencies may cause a large number of casualties and economic losses. As the terminal link of disaster prevention and mitigation, emergency rescue equipment is also a necessary means to deal with emergencies. Thus, the humanization level of its design will directly affect the effect of emergency rescue. Through the analysis and research of relevant literature at home and abroad, the typical design methods for such aspects of emergency rescue equipment as function, shape, structure, etc. are collated, and the important position of psychological demands and behavioral characteristics in the design process is emphasized.In view of the limitations of the design method for each component of emergency rescue equipment, a collaborative design model based on scenario construction and situation deduction is proposed, which provides a reference for the establishment of a systematic design process system and in-depth research on emergency rescue equipment design methods, and is also of great significance for improving the humanized design level of emergency rescue equipment.

emergency; emergency rescue equipment; design methods; humanistic care; psychological demands; behavioral characteristics; design decisions

TB472

A

1001-3563(2022)14-0066-16

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.14.008

2022–02–09

山東省藝術(shù)教育專項(xiàng)課題（2019YSZX-099）；齊魯工業(yè)大學(xué)（山東省科學(xué)院）人文社科科研創(chuàng)新建設(shè)項(xiàng)目“基于知識元的設(shè)計(jì)認(rèn)知?jiǎng)?chuàng)新團(tuán)隊(duì)”階段性成果

李付星（1983—），男，碩士，講師，主要研究方向?yàn)閼?yīng)急救援裝備設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)評價(jià)、TRIZ創(chuàng)新理論等。

責(zé)任編輯：馬夢遙