梁峭

問題求解視角下工程機(jī)械產(chǎn)品的體驗(yàn)設(shè)計(jì)研究

梁峭

（江南大學(xué)，江蘇 無錫 214122）

從問題求解的角度出發(fā)，構(gòu)建工程機(jī)械產(chǎn)品的體驗(yàn)設(shè)計(jì)層級(jí)，探討各層級(jí)對(duì)應(yīng)的問題求解內(nèi)涵。通過文獻(xiàn)研究法，梳理設(shè)計(jì)問題求解的研究脈絡(luò)，奠定理論出發(fā)點(diǎn)，即設(shè)計(jì)問題求解方式已經(jīng)從產(chǎn)品拓展到了體驗(yàn)設(shè)計(jì)。基于工程機(jī)械產(chǎn)品及行業(yè)的特殊性，分別從工程性思考和B2B行業(yè)視角分析工程機(jī)械問題求解的特點(diǎn)。借助實(shí)證案例分析方法，結(jié)合工程機(jī)械行業(yè)所涉及到的眾多利益相關(guān)者，提出由用戶體驗(yàn)（UX）、客戶體驗(yàn)（CX）、品牌體驗(yàn)（BX）構(gòu)成的工程機(jī)械體驗(yàn)設(shè)計(jì)層級(jí)，并對(duì)各層級(jí)問題求解內(nèi)容及方式進(jìn)行了闡釋。用戶體驗(yàn)涉及到物理層的可用性問題和行為層的交互問題；客戶體驗(yàn)關(guān)系到服務(wù)層的價(jià)值問題；品牌體驗(yàn)主要關(guān)注系統(tǒng)層的整合問題。未來工程機(jī)械產(chǎn)品問題求解的核心思路將是以“體驗(yàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)”為整體出發(fā)點(diǎn)。

體驗(yàn)設(shè)計(jì)；問題求解；工程機(jī)械產(chǎn)品

工程機(jī)械類產(chǎn)品是人類為了改善人與自然的關(guān)系、節(jié)約勞動(dòng)力、提高勞動(dòng)效率而做的設(shè)計(jì)，核心目標(biāo)可用“俱省工力”形容[1]。作為我國古代升水器械的桔槔和轆轤，就分別使用了杠桿和輪軸結(jié)構(gòu)來提水[2]，改變了“抱甕而出灌”的原始提灌方式。這同我國傳統(tǒng)造物中“實(shí)用功利”“崇實(shí)黜虛”的實(shí)學(xué)思想很契合，也從側(cè)面反映了工程機(jī)械從誕生之初就以功能和技術(shù)問題為驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)。在很長一段時(shí)間里，設(shè)計(jì)介入工程機(jī)械問題主要是基于經(jīng)典工業(yè)設(shè)計(jì)，從產(chǎn)品的角度進(jìn)行思考。例如，通過外觀造型和涂裝設(shè)計(jì)，結(jié)合材料與工藝的考量，提升產(chǎn)品美學(xué)，構(gòu)建視覺和語義層面的品牌基因。通過內(nèi)飾設(shè)計(jì)，融合人機(jī)工學(xué)的內(nèi)容，提升品質(zhì)感，提高作業(yè)的舒適性與效率。而在軟硬件智能、5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，體驗(yàn)成為產(chǎn)品設(shè)計(jì)共同追求的目標(biāo)，設(shè)計(jì)介入工程機(jī)械問題的求解方式與領(lǐng)域也發(fā)生了改變，從問題求解的視角探討工程機(jī)械產(chǎn)品的體驗(yàn)設(shè)計(jì)變得迫切而有價(jià)值。

1 設(shè)計(jì)問題求解

研究人類設(shè)計(jì)技能，主要就是研究人類問題求解技能[3]。西蒙（Simon）[4]最早開始關(guān)注“人工物的科學(xué)”，并從決策理論的研究出發(fā)提出了問題求解的理念[5]。基于對(duì)有限理性的思考，他認(rèn)為設(shè)計(jì)的行為尋找的不是“最大”或“最優(yōu)”解，而是“滿意”解[6]。這種思想伴隨著彼時(shí)認(rèn)知心理學(xué)和人機(jī)工效學(xué)的研究進(jìn)入設(shè)計(jì)領(lǐng)域，啟發(fā)并影響了20世紀(jì)80年代蓬勃開展的設(shè)計(jì)學(xué)研究[7]。事實(shí)上，幾乎同時(shí)期的設(shè)計(jì)方法運(yùn)動(dòng)中[8]，阿徹（Archer）等[9]設(shè)計(jì)學(xué)者就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了用純數(shù)理邏輯來解決設(shè)計(jì)問題的局限。在隨后的研究中，梅赫（Maher）等[10]發(fā)現(xiàn)，設(shè)計(jì)問題的求解并非先完全確定問題再尋求一個(gè)滿意的解，問題的形成和解的產(chǎn)生是一個(gè)伴隨分析、綜合、評(píng)價(jià)而持續(xù)迭代的過程，問題空間和解空間是協(xié)同進(jìn)化的。多斯特（Dorst）等[11]和克洛斯（Cross）[12]也在他們的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)設(shè)計(jì)師得到一個(gè)初步解之后，會(huì)調(diào)整原本看待問題的角度，從而重新定義問題并開始修改原來的解，即設(shè)計(jì)中的問題求解不是一個(gè)線性的過程，而是震蕩演化的，見圖1[11]。這成為設(shè)計(jì)問題求解的經(jīng)典論述，也同西蒙（Simon）[13]和里特爾（Rittel）等[14]的理論一起，奠定了設(shè)計(jì)問題“抗解性”（Ill-structured或Wicked）認(rèn)知的基礎(chǔ)[15-16]?；谠摾碚?，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程與方法中，問題的“重構(gòu)”成為一個(gè)重要步驟[17]，即設(shè)計(jì)師需要伴隨解的出現(xiàn)，逐步明晰、重構(gòu)直至找到真正的設(shè)計(jì)問題。例如，在經(jīng)典的“凳子設(shè)計(jì)”案例中，設(shè)計(jì)師會(huì)被教導(dǎo)不要過早地把思維局限在凳子的形狀、有幾條腿等內(nèi)容上，而是要把問題拓展為關(guān)于“坐”的設(shè)計(jì)，即真正的問題是“需要提供一種方式來滿足坐的需求”。一旦從這個(gè)層面來進(jìn)行定義，設(shè)計(jì)師便可以從用戶類型、使用情境等多角度去重新發(fā)現(xiàn)問題與解。再進(jìn)一步深入，這就是一個(gè)從設(shè)計(jì)“物”到設(shè)計(jì)“事”的過程，意味著設(shè)計(jì)師需要以“物”為出發(fā)點(diǎn)，去看待人、時(shí)間、空間、行為、信息與意義[18]，從而改變看待問題的視角。例如，“Nike+”不是試圖為消費(fèi)者提供一雙造型不一樣的跑步鞋，而是通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理提供一種新的跑步體驗(yàn)；iPod的最大意義不僅是在造型上繼承和發(fā)展了以迪特拉姆斯為代表的形態(tài)美學(xué)，更重要的是與iTunes一起創(chuàng)造了全新的音樂體驗(yàn)與生態(tài)；星巴克提供的也不僅是咖啡，而是喝咖啡的體驗(yàn)及與之相關(guān)的服務(wù)。自此，設(shè)計(jì)問題的求解方式因?qū)换?、服?wù)的關(guān)注而從產(chǎn)品一路拓展到了體驗(yàn)層面，用戶體驗(yàn)（UX）或者說體驗(yàn)設(shè)計(jì)（EX）開始成為核心的關(guān)注點(diǎn)[19]。

2 工程機(jī)械的問題求解特點(diǎn)

需要注意的是，在“以用戶為中心的設(shè)計(jì)”大背景之下，上述設(shè)計(jì)問題求解研究的主要產(chǎn)品載體很自然地放在了消費(fèi)類產(chǎn)品（Consumer Goods），或者說集中在B2C領(lǐng)域。而工程機(jī)械由于產(chǎn)品類型及所處行業(yè)的特殊性，在問題求解中具備其專屬的特點(diǎn)。在探討工程機(jī)械的體驗(yàn)設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)這些特點(diǎn)有明確的認(rèn)識(shí)。

2.1 工程性思考與設(shè)計(jì)性思考

工程機(jī)械作為工業(yè)產(chǎn)品（Industrial Goods）的典型代表，主要在生產(chǎn)領(lǐng)域出現(xiàn)，如建筑工程、土石方施工、路面建設(shè)與養(yǎng)護(hù)等，其目標(biāo)通常是以最高的效率完成某個(gè)工況下的任務(wù)。受這種天生性質(zhì)的影響，早先工程機(jī)械問題求解的主要方式都是通過工程設(shè)計(jì)來優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提升產(chǎn)品效率。以工程機(jī)械中常見的輪式裝載機(jī)為例，其上世紀(jì)發(fā)展歷程大事記見圖2。其中幾個(gè)重大的突破包括：1947年液壓連桿機(jī)構(gòu)取代老式的門架式結(jié)構(gòu)，提高了提升速度、卸載高度、掘起力、切入力；20世紀(jì)50年代中期，液力變矩器-動(dòng)力換擋變速箱-雙橋驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形成，提高了整機(jī)的傳動(dòng)效率、牽引性和使用效率；20世紀(jì)60年代，鉸接式車架技術(shù)的應(yīng)用，大大縮小了裝載機(jī)的轉(zhuǎn)彎半徑，使當(dāng)時(shí)一個(gè)作業(yè)循環(huán)內(nèi)的平均行駛路程減少了50%以上，生產(chǎn)效率提高了50%。類似的例子在工程機(jī)械中不勝枚舉，也印證了工程機(jī)械行業(yè)的進(jìn)步依賴于本行業(yè)及其他行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步這一觀點(diǎn)[20]。

圖2 輪式裝載機(jī)發(fā)展歷程大事記

這個(gè)特點(diǎn)帶來的就是問題求解中所謂的工程性思考，即從技術(shù)、結(jié)構(gòu)的角度去思考和解決工程機(jī)械的功能、效率問題。安德瑞森（Andreason）[21]曾把工程機(jī)械視作一個(gè)“技術(shù)系統(tǒng)”，從抽象到具象劃分成了四個(gè)層次：流程、功能、單元和部件，將工程機(jī)械設(shè)計(jì)視作特定任務(wù)驅(qū)動(dòng)下這四個(gè)層次內(nèi)或者層次之間的設(shè)計(jì)行為。對(duì)于工程機(jī)械，使用流程（目標(biāo)）決定了其所要具備的功能，每一種功能的實(shí)現(xiàn)都有賴于產(chǎn)品內(nèi)部的各種功能單元，通過功能單元本身的行為及單元之間的互相配合來實(shí)現(xiàn)某種效果。功能單元又是由部件構(gòu)成，部件之間可以通過連接和裝配形成單元，或者本身成為單元的組成。事實(shí)上，無論是蓋洛（Gero）[22]的FBS模型，還是凱甘（Cagan）等[23]的PDM設(shè)計(jì)方法，都有類似的基于功能和結(jié)構(gòu)的工程性思考在里面。而與之對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)性思考中，設(shè)計(jì)師往往把用戶的問題放在第一位，通過挖掘用戶需求形成設(shè)計(jì)定義，再通過對(duì)產(chǎn)品（造型及語義）、交互、系統(tǒng)、服務(wù)的策略性思考，塑造和提升用戶體驗(yàn)，見圖3[21]。這兩種思考的根本差異，形成了工程機(jī)械問題求解的第一個(gè)特點(diǎn)。

圖3 工程性思考與設(shè)計(jì)性思考

2.2 B2B行業(yè)與B2C行業(yè)

另一個(gè)特點(diǎn)來自于工程機(jī)械所處B2B行業(yè)的特性。在B2C行業(yè)中，產(chǎn)品一般由消費(fèi)者直接購買并作個(gè)人用途，產(chǎn)品的購買者通常也是產(chǎn)品的使用者。而B2B行業(yè)由于是企業(yè)級(jí)的商業(yè)往來，從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售，再到使用的環(huán)節(jié)更加復(fù)雜。首先，利益相關(guān)者眾多。包括了制造商、代理商、中間商、客戶、終端用戶，而中間商又構(gòu)成了復(fù)雜的分銷鏈，包括了分銷商、經(jīng)銷商、批發(fā)商、零售連鎖商等。利益相關(guān)者彼此之間形成了龐大的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)和復(fù)雜的信息傳遞。例如，某品牌設(shè)計(jì)生產(chǎn)了一臺(tái)挖掘機(jī)，可能會(huì)交由某個(gè)國家或地區(qū)的中間商來售賣，品牌與代理商之間存在合作和依存關(guān)系。某建筑公司/集團(tuán)有意向購買，但是購買決策的作出是復(fù)雜的企業(yè)內(nèi)部行為，可能要經(jīng)過若干部門、管理決策層的共同討論評(píng)估。無論是購買決策作出之前還是之后，該公司與挖掘機(jī)品牌、中間商之間要進(jìn)行大量的溝通工作，涉及到技術(shù)、銷售、金融、物流、售后等若干層面的對(duì)接。

此外，購買者和使用者分離。作為大宗商品和資本貨物，工程機(jī)械的購買者類型眾多，包括但不限于建筑公司、分包商、租賃公司、個(gè)人等。常見的情況是這些購買者，或者說做購買決策的人，往往不是產(chǎn)品的終端用戶，也幾乎不會(huì)直接使用產(chǎn)品，而僅僅關(guān)心所購買產(chǎn)品能夠帶來的生產(chǎn)價(jià)值與利益。其中還有一個(gè)特殊情況，由于工程機(jī)械的價(jià)格通常較高，行業(yè)中存在著大量的租賃行為和多樣的租賃方式，培養(yǎng)了一大批專門的租賃公司，這使得購買者和使用者完全分離并存在甲乙方關(guān)系。此時(shí)，制造商與客戶的交互行為就包括了產(chǎn)品、服務(wù)、信息、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)層面的所有交換，組成了一個(gè)更加復(fù)雜和龐大的系統(tǒng)。

因此，B2B行業(yè)里的各方，不僅僅是簡單的基于產(chǎn)品吸引力的銷售、購買、使用關(guān)系，而是長期、深度的溝通與合作，這種商業(yè)關(guān)系的建立是一個(gè)持續(xù)的過程[24]。

3 問題求解視角下工程機(jī)械產(chǎn)品的體驗(yàn)設(shè)計(jì)層級(jí)

基于上述特點(diǎn)，尤其是工程機(jī)械行業(yè)所涉及到的眾多利益相關(guān)者，工程機(jī)械的體驗(yàn)主客體基本可以歸納為三類：用戶、客戶和品牌[25]。可以從這三者構(gòu)建其體驗(yàn)層級(jí)，并探討各層級(jí)的問題求解，見圖4。

圖4 問題求解視角下工程機(jī)械的體驗(yàn)設(shè)計(jì)層級(jí)

1）用戶體驗(yàn)（User Experience，UX）。用戶特指工程機(jī)械的終端用戶，即在工作中與產(chǎn)品、服務(wù)或系統(tǒng)直接接觸或交互的人，或者說操作和使用特定產(chǎn)品的人[26]。在本文的情境下，就是操作工程機(jī)械的機(jī)手。用戶體驗(yàn)來源于終端用戶使用產(chǎn)品后產(chǎn)生的感知與反饋，以及工作任務(wù)完成中及完成后對(duì)產(chǎn)品價(jià)值的認(rèn)知。

2）客戶體驗(yàn)（Customer Experience，CX）。客戶指的是與供應(yīng)商公司或者品牌直接接觸的人，也通常是做出產(chǎn)品購買決策與行為的人?？蛻趔w驗(yàn)可以定義為客戶與公司或品牌進(jìn)行直接或非直接接觸后產(chǎn)生的所有內(nèi)在與主觀反饋[27]?？蛻趔w驗(yàn)存在于每次客戶與利益相關(guān)者及他們所提供的產(chǎn)品、服務(wù)等內(nèi)容進(jìn)行交互的過程之中及之后。

3）品牌體驗(yàn)（Brand Experience，BX）。品牌作為一個(gè)“人為事物”[28]，是存在于產(chǎn)品全生命流程中各角色之間的一種“對(duì)話”。無論在B2C還是B2B行業(yè)中，如今的品牌構(gòu)建遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是單一部門或人物在做，而是靠企業(yè)整體的努力去完成。特別是工程機(jī)械的利益相關(guān)者，其服務(wù)接觸點(diǎn)更多、更復(fù)雜，品牌體驗(yàn)的形成也更加系統(tǒng)化。

3.1 用戶體驗(yàn)——物理層的可用性問題

盡管設(shè)計(jì)師會(huì)非常關(guān)注工程機(jī)械在美學(xué)方面的表現(xiàn)，但對(duì)于用戶，這類產(chǎn)品實(shí)用方面的屬性（如效率、可靠性、易用性等）仍比精神層面的屬性（如視覺美學(xué)、創(chuàng)造性、吸引力等）更加重要[29]。這是因?yàn)?，基于人類工效學(xué)的產(chǎn)品使用屬性本身就是體驗(yàn)一詞最早期的載體與體現(xiàn)，也是最基礎(chǔ)的部分[30]。

以傳統(tǒng)的人機(jī)工學(xué)為例，在項(xiàng)目組承擔(dān)的“三一伸縮臂叉裝車設(shè)計(jì)”項(xiàng)目中，三一集團(tuán)要開發(fā)面向歐美市場的伸縮臂叉裝車產(chǎn)品，同時(shí)也是該產(chǎn)品線的第一代。這意味著所有的工程硬點(diǎn)（從H點(diǎn)開始）到造型都要從零開發(fā)，特別是內(nèi)飾的人機(jī)工程學(xué)要符合歐美用戶群的人機(jī)尺寸。為了更快、更優(yōu)地解決基本人機(jī)問題，項(xiàng)目組使用了西門子人機(jī)功效分析軟件Jack，在虛擬環(huán)境中對(duì)內(nèi)外飾設(shè)計(jì)進(jìn)行協(xié)同。在外飾設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)校核了前視野、上視野、后視野等要素，從而對(duì)駕駛室的外造型框架、玻璃及觀察窗的位置與大小進(jìn)行對(duì)應(yīng)考慮。在內(nèi)飾設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)從工作流程、操作規(guī)范、安全性等角度出發(fā)，進(jìn)行可視性、可達(dá)性、舒適度、疲勞度和作業(yè)分析，從而為整個(gè)駕駛室的空間布局、面板布置等設(shè)計(jì)提供直接而有效的指導(dǎo)。相比于傳統(tǒng)的人機(jī)工程校核，該方法大大縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本。該產(chǎn)品于2020年亮相拉斯維加斯國際工程機(jī)械展，并在美國市場得到了良好的市場反饋，榮獲“當(dāng)代好設(shè)計(jì)獎(jiǎng)”，見圖5。

而傳感器與智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用，又將工程機(jī)械的可用性提升到了另一個(gè)維度，進(jìn)一步提升了作業(yè)效率和安全性。利用裝在車身、運(yùn)動(dòng)部件上的各類傳感器，配合系統(tǒng)化控制，機(jī)手可以直觀地了解車身狀態(tài)，對(duì)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行更精確的控制，或者說獲得更多的操作輔助指導(dǎo)。以卡特彼勒的電子圍墻功能為例（如圖6所示），在挖掘機(jī)的施工過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)遇到一些不可觸碰的“禁區(qū)”，例如當(dāng)上方有電線或地下有燃?xì)夤苈窌r(shí)，挖掘作業(yè)就要非常小心。所以機(jī)手在實(shí)施作業(yè)時(shí)，不僅要操縱復(fù)雜的機(jī)器，還要時(shí)刻注意周邊環(huán)境，精神處于高度緊張狀態(tài)，這容易導(dǎo)致潛在事故的發(fā)生?？ㄌ乇死盏碾娮訃鷫δ埽梢詾闄C(jī)械設(shè)備設(shè)置一個(gè)虛擬“圍墻”，在設(shè)定基準(zhǔn)面和相關(guān)數(shù)值之后，機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)范圍就會(huì)被嚴(yán)格限定在圍墻以內(nèi)，從而降低機(jī)手的認(rèn)知和操作負(fù)荷，提高安全性。類似借助傳感器來進(jìn)行輔助的功能還包括：卡特彼勒的坡度控制、精準(zhǔn)稱重；沃爾沃的挖掘助手、整平助手、鋪路助手等。

圖5 三一伸縮臂叉裝車設(shè)計(jì)

圖6 卡特彼勒的電子圍墻功能示意

Fig.6 Functional diagram of electronic fence of Caterpillar excavator

由此可見，可用性問題解決仍然是用戶體驗(yàn)的基礎(chǔ)，但是解決問題的手段越來越多樣。在傳統(tǒng)的人機(jī)工程學(xué)領(lǐng)域中，主要是繼續(xù)通過增加內(nèi)飾空間、提升座椅舒適性、降低噪音與震動(dòng)等手段來進(jìn)行提升。而智能化背景下，在人和環(huán)境之間增加了感知和控制層，提升了機(jī)手對(duì)機(jī)器運(yùn)動(dòng)的感知能力，通過電子控制系統(tǒng)，在一定程度上實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化，提升可用性。

3.2 用戶體驗(yàn)——行為層的交互問題

由于工程機(jī)械操作中機(jī)手不僅僅是駕駛者，往往還需要完成諸如挖掘、鋪路、鏟雪等特定任務(wù)。因此在駕駛室內(nèi)有著復(fù)雜的操作行為。這也使得培養(yǎng)一個(gè)技能成熟的機(jī)手需要很長時(shí)間，且這些技能行為在不同的品牌、機(jī)型上無法完全遷移。而要解決這些行為層的交互問題意味著需要更好的HMI設(shè)計(jì)。圖7列舉了近年比較有代表性且獲得相關(guān)體驗(yàn)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)項(xiàng)的HMI設(shè)計(jì)，如利勃海爾、普瑞諾特和海德堡萊等。如同家用車的車載控制系統(tǒng)，工程機(jī)械內(nèi)飾中增加了觸屏來提升交互性。但同時(shí)根據(jù)工程機(jī)械的特點(diǎn)，保留了物理操作部分，將座椅、物理界面和數(shù)字界面作為完整的“單元”進(jìn)行整合，從以下三個(gè)層面進(jìn)行設(shè)計(jì)。

圖7 優(yōu)秀HMI設(shè)計(jì)案例

1）對(duì)物理界面進(jìn)行優(yōu)化。在最常使用的操縱桿上，貫徹對(duì)按鍵功能的重新整合與布局，并在面板上搭配自定義按鍵，優(yōu)化物理操作的邏輯。例如，海德堡萊設(shè)計(jì)了路面和非路面兩套駕駛操縱桿，通過旋轉(zhuǎn)90°的方式完成二者的物理切換。

2）利用數(shù)字界面的層級(jí)優(yōu)勢，將原本物理界面中需要多次、多個(gè)操作才能完成的行為，以觸摸方式方便地完成。

3）在物理界面和數(shù)字界面之間構(gòu)建協(xié)同關(guān)系。以利勃海爾的INTUSI系統(tǒng)為例，物理按鍵中也設(shè)置了如主頁、返回、設(shè)置的快捷鍵。通過這些按鍵可以直接對(duì)屏幕進(jìn)行操作，機(jī)手可以自由選擇物理或數(shù)字兩個(gè)界面來實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。這種單元設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了集成化控制，有效提升了全任務(wù)流程的交互性

當(dāng)然，這其中與傳統(tǒng)工程機(jī)械最大的不同，就是多通道交互方式，特別是觸屏在車內(nèi)的使用。觸屏的最大意義是信息的呈現(xiàn)和操作。一方面，能夠?qū)⒃緹o法或很難獲得的信息有組織地進(jìn)行顯示，方便機(jī)手獲取機(jī)器狀態(tài)。另一方面，其層級(jí)深度優(yōu)勢能夠集成更復(fù)雜的信息內(nèi)容，簡化物理按鍵。以沃爾沃的Co-Pilot系統(tǒng)為例，圖8展示的是該系統(tǒng)功能界面之一的裝載助手界面[31]。借助數(shù)字、進(jìn)度條和其他圖標(biāo)，將系統(tǒng)自動(dòng)記錄的所有裝載信息進(jìn)行呈現(xiàn)，機(jī)手可以隨時(shí)了解當(dāng)前鏟斗里的噸位、已經(jīng)裝載完的噸位、還需要裝載的噸位等，從而對(duì)當(dāng)前的任務(wù)進(jìn)程和任務(wù)目標(biāo)等內(nèi)容了然于胸，避免超挖或欠挖。Co-Pilot系統(tǒng)曾經(jīng)擊敗大眾集團(tuán)等諸多好手的車載智能系統(tǒng)，獲得當(dāng)年歐洲車載人機(jī)交互界面獎(jiǎng)的“最具創(chuàng)新HMI特征獎(jiǎng)”。

工程機(jī)械的HMI設(shè)計(jì)，是基于任務(wù)的行為交互邏輯來導(dǎo)出交互需求與模式，在完成HMI底層邏輯架構(gòu)之后，再外化為物理和數(shù)字界面的設(shè)計(jì)。這樣不僅提升了整套系統(tǒng)軟硬件協(xié)同的能力，還能做到模塊化和自適應(yīng)，同一套HMI能夠用于不同類型、不同型號(hào)的機(jī)器上，從而最大程度地確保了行為的一致性。

3.3 客戶體驗(yàn)——服務(wù)層的價(jià)值問題

相比于用戶主要以產(chǎn)品作為體驗(yàn)對(duì)象，客戶體驗(yàn)要復(fù)雜許多，而其中的價(jià)值問題是客戶的核心關(guān)注點(diǎn)。前文提到，客戶體驗(yàn)首先涉及到大量的利益相關(guān)者，以及海量的服務(wù)接觸點(diǎn)。除了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈條上的制造商、代理商、下游服務(wù)商等，還有數(shù)不清的第三方技術(shù)類公司，為客戶提供局部的解決方案。僅僅是客戶與制造商或代理商的溝通，就涉及到雙方的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、市場、物流、技術(shù)支持、售后服務(wù)等諸多部門，相關(guān)聯(lián)的人員數(shù)量、時(shí)間跨度、流程長度都遠(yuǎn)超B2C行業(yè)。而且體驗(yàn)的累積和持續(xù)效應(yīng)在工程機(jī)械產(chǎn)品中體現(xiàn)得尤其明顯?？蛻趔w驗(yàn)可能產(chǎn)生于購買前的一次電話、一次網(wǎng)頁瀏覽，一直伴隨產(chǎn)品購買、使用的全流程，并且在流程結(jié)束之后與下次的購買體驗(yàn)產(chǎn)生疊加效應(yīng)。因此，客戶體驗(yàn)的形成，是一個(gè)由諸多利益相關(guān)者構(gòu)成的龐大價(jià)值網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的形成是長期的、復(fù)雜的且需要互信的[29]。若干學(xué)者研究已證明，諸如“供應(yīng)商的可靠程度”“員工間的溝通”等要素都會(huì)影響客戶體驗(yàn)，從而直接影響購買決策。甚至還發(fā)生過某制造商產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)優(yōu)于同行，客戶卻最終沒有選擇的事情，原因是客戶與該公司員工接觸不暢。

因此，若要提升客戶體驗(yàn)，需要從客戶旅程中關(guān)注和提取對(duì)客戶有核心價(jià)值的點(diǎn)，提供精確有效的服務(wù)，見圖9。舉例來說，機(jī)手培訓(xùn)的效率和質(zhì)量對(duì)客戶效益有直接影響，于是早在2018年，專為重工行業(yè)提供VR解決方案的Serious Labs等三家公司就合作開發(fā)了世界上第一款工程機(jī)械VR模擬器，用虛擬技術(shù)對(duì)機(jī)手進(jìn)行培訓(xùn)。模擬器中構(gòu)建了18個(gè)常見場景來進(jìn)行任務(wù)訓(xùn)練，同時(shí)能夠記錄機(jī)手的所有操作，幫助機(jī)手了解和評(píng)估自己的弱項(xiàng)。這種虛擬培訓(xùn)不受場地和空間的限制，也能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程指導(dǎo)，從而節(jié)省培訓(xùn)時(shí)間、節(jié)約成本，為客戶創(chuàng)造價(jià)值。

圖8 沃爾沃裝載助手HMI界面

圖9 典型客戶旅程圖

特別值得注意的是，工程機(jī)械的后市場是服務(wù)價(jià)值的重要來源。在傳統(tǒng)商業(yè)模式中，出售新產(chǎn)品是獲得利潤的主要方式，售后服務(wù)往往是被動(dòng)的，多數(shù)情況下是成本中心而非利潤中心。而工程機(jī)械行業(yè)則不同，根據(jù)國際經(jīng)驗(yàn)，成熟的工程機(jī)械市場中有3分之2的利潤來自后市場，僅有3分之1是來自新設(shè)備銷售，后市場是制造商和代理商實(shí)現(xiàn)服務(wù)溢價(jià)的重要環(huán)節(jié)。特別像我國已經(jīng)進(jìn)入存量時(shí)代，后市場涵蓋的維修、保養(yǎng)、配件、租賃、二手設(shè)備交易、再制造都是價(jià)值增長點(diǎn)。在后市場中，制造商和代理商（俗稱大象）還面臨零部件供應(yīng)商（俗稱兔子）、小型配件店和修理廠（俗稱螞蟻）的激烈競爭，客戶體驗(yàn)的塑造也變得更加立體，而像APP、社群這樣的詞匯也越來越多地出現(xiàn)在工程機(jī)械領(lǐng)域中。后市場服務(wù)中比較有特色的是沃爾沃提供的“建筑設(shè)備移動(dòng)服務(wù)站”。針對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)運(yùn)營的客戶，這些基于“分布式”思考的移動(dòng)服務(wù)站能夠扮演現(xiàn)場服務(wù)站、現(xiàn)場配件倉庫、綜合修理車間、再制造展示箱和潤滑油加注站等角色，為客戶提供便捷的配件供應(yīng)和技術(shù)支持。

3.4 品牌體驗(yàn)——系統(tǒng)層的整合問題

用戶、客戶和品牌的最終交匯點(diǎn)，便是工程機(jī)械的工作地——施工現(xiàn)場。伴隨著數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，施工現(xiàn)場已經(jīng)轉(zhuǎn)變成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的物流生態(tài)系統(tǒng)，機(jī)手與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器、機(jī)群與施工團(tuán)隊(duì)、施工團(tuán)隊(duì)與管理團(tuán)隊(duì)之間密集地交換信息，共同推進(jìn)任務(wù)的完成。此時(shí)，品牌需要考慮的問題更加復(fù)雜，從如何制定施工計(jì)劃到實(shí)現(xiàn)機(jī)器之間的相互配合，再到監(jiān)控每日的工作進(jìn)度。換言之，品牌也需要對(duì)問題進(jìn)行重構(gòu)，即施工現(xiàn)場需要的不僅是更好用的產(chǎn)品，而是一種更高效、更安全的“施工體驗(yàn)”。這種施工體驗(yàn)反過來塑造了品牌體驗(yàn)。這時(shí)品牌需要從系統(tǒng)的角度看待施工現(xiàn)場，思考系統(tǒng)內(nèi)的資源該如何進(jìn)行高效的整合。根據(jù)工程機(jī)械施工特點(diǎn)，這些整合問題可以簡化成為兩個(gè)方面，即在場和在線，具體如下。

1）在場互聯(lián)協(xié)作。一個(gè)施工任務(wù)的完成往往需要多種類、多數(shù)量的工程機(jī)械，彼此相互配合形成高效的機(jī)群。如果機(jī)群里的機(jī)器各自是信息孤島，則可能由于單個(gè)機(jī)器的健康狀態(tài)、彼此之間的溝通協(xié)作問題導(dǎo)致能源浪費(fèi)、效率低下。在場協(xié)作的意義在于最大化單一機(jī)器的利用率，為每臺(tái)機(jī)器提供程序化維護(hù)，同時(shí)將不同機(jī)器的適用性與特定任務(wù)匹配，優(yōu)化工作時(shí)間，使用機(jī)群管理KPI來降低成本。

2）在線信息管理。非網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，施工現(xiàn)場每日的運(yùn)行狀態(tài)和結(jié)果需要通過口頭或書面的方式收集與反饋，上傳和下達(dá)的效率受到物理空間的限制。而借助傳感器、信息系統(tǒng)和5G技術(shù)，信息的采集、傳遞變得更加便捷，位于系統(tǒng)一端的團(tuán)隊(duì)可以實(shí)時(shí)追蹤機(jī)器狀態(tài)、項(xiàng)目進(jìn)度，對(duì)設(shè)備和任務(wù)進(jìn)行了解與跟進(jìn)。

3）在場-在線系統(tǒng)整合。更多情況下，在場和在線是一個(gè)有機(jī)的整體，互相配合、互為補(bǔ)充。將在場信息如地形、機(jī)群、現(xiàn)場操作轉(zhuǎn)化成為數(shù)據(jù)，通過中央控制系統(tǒng)和云平臺(tái)，以在線方式創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)信息流，從而對(duì)施工流程中的每一步進(jìn)行即時(shí)而順暢的管理，是具有系統(tǒng)意義的一種解。這其實(shí)就是應(yīng)用于建筑工程行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)，在場是觸手，在線是大腦。在這樣的背景下，工程機(jī)械品牌需要轉(zhuǎn)型為解決方案的提供商，思考如何為施工現(xiàn)場提供優(yōu)化和完整的系統(tǒng)解。

近年最有代表性的，是曾獲日本“日經(jīng)優(yōu)秀產(chǎn)品服務(wù)獎(jiǎng)”的小松品牌“智能施工”解決方案[32]，見圖10。在這個(gè)解決方案中，小松充分發(fā)揮了在場和在線的優(yōu)勢，通過現(xiàn)場掃描以構(gòu)建地形的3D數(shù)據(jù)，在軟件平臺(tái)中制定和推演施工方案。施工過程中，機(jī)群密切合作，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過在場、在線兩種方式對(duì)施工情況進(jìn)行把控。當(dāng)日施工結(jié)束后生成施工報(bào)告，經(jīng)后臺(tái)分析后由在線團(tuán)隊(duì)評(píng)估，調(diào)整施工計(jì)劃。所有的數(shù)據(jù)都通過云平臺(tái)進(jìn)行傳輸共享，一個(gè)位于中國的集團(tuán)經(jīng)理能通過電腦端、手機(jī)APP和手機(jī)微信實(shí)時(shí)跟進(jìn)某個(gè)南美項(xiàng)目的情況，并作出指導(dǎo)。

而且這個(gè)系統(tǒng)中值得特別關(guān)注的，就是無人技術(shù)的大量應(yīng)用，見圖11。例如無人車的使用，直接將“人”這個(gè)要素從系統(tǒng)中剝離了出去，消解了人機(jī)互動(dòng)關(guān)系，或者至少消除了物理層的關(guān)系，把體驗(yàn)的對(duì)象從產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂葡到y(tǒng)和交互界面。而當(dāng)在場的“人”因素消解后，無人機(jī)的使用又成為在場與在線的連接，通過拍照、錄像、深度掃描，將在場信息快速而完整地轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，成為在線信息，輔助項(xiàng)目管理。以前需要兩名工人花一整天才能完成的、數(shù)百個(gè)點(diǎn)的精確測量，小松的專業(yè)無人機(jī)能在不到一個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)完成。在這樣的思路引導(dǎo)下，許多第三方技術(shù)公司都開始化身解決方案提供商。例如，徠卡基于GPS與數(shù)字地圖開發(fā)的Dozer 2000導(dǎo)航系統(tǒng)及天寶公司的Site Vision GPS系統(tǒng)，都借助無人技術(shù)的使用，連接了在場與在線，形成了局部或整體的系統(tǒng)解決方案。

圖10 小松“智能施工”解決方案

圖11 無人車和無人機(jī)在施工現(xiàn)場的應(yīng)用

4 結(jié)語

工程機(jī)械的出現(xiàn)，原本是作為身體的延伸，以放大或強(qiáng)化人類的行為，例如挖掘、搬運(yùn)、建造。因此帶有很強(qiáng)的“工程物化”意味。很長一段時(shí)間內(nèi)，設(shè)計(jì)與工程的關(guān)系集中在造型生成與工程物化的耦合，關(guān)注二者在流程、階段、角色等層面的配合。而當(dāng)體驗(yàn)設(shè)計(jì)深度介入之后，工程機(jī)械的問題求解已經(jīng)超越了造型與工程的簡單配合，而是成為了智能化背景下的系統(tǒng)解決方案。工程機(jī)械品牌開始從提供單一產(chǎn)品到關(guān)注全生命流程的體驗(yàn)，從機(jī)器制造者或售賣者變成解決方案提供商，從機(jī)械結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新到智慧體驗(yàn)的塑造。

如果說造型創(chuàng)意是發(fā)散的、感性的、具有人文關(guān)懷的模糊問題探索，工程物化是規(guī)則的、理性的、體現(xiàn)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪繕?biāo)導(dǎo)向求解，那工程機(jī)械的體驗(yàn)設(shè)計(jì)是兼具了造型、功能、技術(shù)，以人機(jī)交互及體驗(yàn)為目標(biāo)的系統(tǒng)化問題求解。此時(shí)，品牌應(yīng)該將體驗(yàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)作為品牌的核心策略，應(yīng)用于產(chǎn)品開發(fā)的全流程，真正實(shí)現(xiàn)從技術(shù)問題驅(qū)動(dòng)到體驗(yàn)?zāi)繕?biāo)驅(qū)動(dòng)。而這也將是未來工程機(jī)械產(chǎn)品問題求解的核心思路。

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Experience Design on Construction Equipment from the Perspective of Problem-solving

LIANG Qiao

(Jiangnan University, Jiangsu Wuxi 214122, China)

The work aims to build the hierarchy of experience design for construction equipment from the perspective of problem-solving and explore the connotation of problem-solving corresponding to each level. Through literature research, the research context of design problem-solving was sorted out to lay a theoretical starting point. Thus, the design problem-solving method was expanded from product to experience design. Based on the particularity of construction equipment product and industry, the characteristics of construction equipment problem-solving were analyzed from the perspective of engineering-approach and B2B industry. Based on case studies and combined with many stakeholders involved in the construction equipment industry, the hierarchy of experience design for construction equipment was proposed, which was composed of user experience (UX), customer experience (CX) and brand experience (BX), and the content and method of problem-solving at each level were further explained in detail. User experience involves the usability of physical level and the interaction of behavior level. Customer experience is related to the value of service level. Brand experience mainly focuses on the integration of system levels. The core idea of problem-solving of construction equipment products in the future will take "experience design goal" as the overall starting point.

experience design; problem-solving; construction equipment

TB472

A

1001-3563(2024)04-0087-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2024.04.009

2023-09-19

國防科技基礎(chǔ)加強(qiáng)計(jì)劃技術(shù)領(lǐng)域基金（2020-JCJQ-JJ-047）