以設計思維為導向的產品量化實踐

熊煥勇

摘要：通過對當代工業設計概念的重新解讀，并運用設計思維的理念結合具體的產品交互設計案例采用嚴謹的數據收集方法和量化手段達成提升產品品質改善用戶體驗的目的。運用普查法和抽查法相結合的手段對目標人群的行為方式和產品使用環境進行資料收集、獲取數據，分析并歸納，運用交互設計手段分析用戶行為并定量化，形成產品標準。獲得了良好的用戶體驗。該量化實踐的方法和手段可作為交互設計和產品開發的參照手段。

關鍵詞：工業設計 設計思維 用戶體驗 交互設計 量化

中圖分類號：TS959.9

文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069 （2020） 05-0131-03

引言

工業設計師在產品開發過程中的作用越來越被企業所重視，除了運用科技手段對造型、結構、工藝、材料、色彩等因素進行視覺化整合外，如何讓產品在使用過程中獲得良好的使用性和用戶體驗，并運用設計思維和方法分析問題并定量化設計參數，使其成為設計師與工程師溝通的共通語言，協同并引導產品設計，最終達到獲得良好用戶體驗的目標。本文以智能衛浴中智能馬桶開蓋方式的交互設計為例，探尋產品開發的量化過程和解決方案。

一、概念解讀及關聯邏輯

（一）工業設計

“設計旨在引導創新，促發商業成功及提供更好質量的生活，是一種將策略性解決問題的過程應用于產品、系統、服務及體驗的設計活動”，國際工業設計協會2015年最新的定義中首次引入了“體驗”的概念;這里的“體驗”即指“用戶體驗”。可以解讀為將工業設計創新的重點由設計、制造批量產品轉向重視解決人與產品、服務中產生的問題，進一步達到提升產品服務品質和改善用戶體驗的目的。

（二）用戶體驗

1509241-210國際標準化組織發布的定義為“人們對于針對使用或期望使用的產品、系統或者服務的認知印象和回應”，即用戶在使用產品、系統或享受服務時所獲得的主觀感受。

（三）交互設計

“交互設計定義了兩個或多個互動的個體之間交流的內容和結構，使之互相配合，共同達成某種目的”，[1]成功的交互設計能有效提升產品操控和服務過程中的用戶體驗感受。實際上交互設計所關注的并不只是簡單的交互行為，“許多現代技術實際上是社會交互的技術，它是信任的技術和情感的紐帶。但是社會交互和信任都未被設計到技術中，或者甚至未被考慮到;他們只是在偶然事件中出現，或者只是作為在使用中偶然的副產品中出現”[2]，隨著對交互領域的深入理解和不斷實踐，交互設計正在同技術逐步融合，并轉化為技術語言作用于產品開發的過程。隨著技術的發展，交互設計媒介已經由傳統的視覺UI界面轉向更加豐富的機械智能自動反饋、語音交互、手勢及體感交互等方式。

二、設計思維模式的解讀

（一）柳冠中教授在《事理學方法論》中有如下描述，“設計思維實際上是圍繞著問題來展開的，所謂‘問題是指設計各要素交織在一起時，所產生的關系或矛盾。好的設計一定是問題的良好協調統一體。”[3]‘研究問題的方法通常是通過觀察問題一分析問題一歸納問題到聯想一創造，乃至在全過程中不斷評價、修正和解決問題的模式來構筑的……，其最終的目標就是要學會用系統方式來解決問題”[3]。

（二）IDEO總裁迪姆-布朗認為，“設計思維是以人為本的利用設計師敏感性以及設計方法在滿足技術可實現性和商業可行性的前提下來滿足人們需求的設計精神與方法。”

“設計思維是一套創新探索的方法論系統，它有兩大核心理念：以人為本的設計+同理心。”。 設計思維模式實際上就是設計師基于人本原則，運用綜合的知識結構，科學地分析和發現問題、解構問題并針對性地找出解決問題的方法以及在整個過程中所采取的系統性的思維方式。

三、用戶行為和使用環境調研方式及結論

（一）以智能坐便器感應開蓋功能的交互設計為例，針對用戶的使用環境和如廁習慣采取如下調研方式：

1.定向問卷調研法：由于如廁行為為個人隱私故采取匿名問卷的方式進行調研，根據性別及不同年齡層進行問卷設置，對現有用戶和潛在客戶進行問卷的定向投放，獲取如廁行為和產品功能需求信息。

2.普查法：主要用于調研住宅的衛生間國家設計標準、行業設計標準。

由于產品的使用環境主要受政策、法規和相關設計標準的影響，故采取普查的手段對目標市場所有設計相關的強制性和指導性標準進行全面調研并盡可能全面地收集與標準相關的資料，做到盡可能全面和完整。

3.重點抽樣調查法：為研究現有衛生間環境，避免數據量過大而產生調研工作量大、效率低下的問題，對重點地區、重點城市和重點住宅小區及在售樓盤進行抽樣調查法進行調研，獲得相關數據。

（二）結論

1.多數人普遍認為馬桶蓋板和座圈是最容易被尿液污染的部位，會有不潔的心理暗示，在使用馬桶行為過程中并不情愿用手直接觸碰這些部位，另外如孕婦、老人或者脊椎有病變的一些特殊人群，在彎腰開啟馬桶蓋時都會伴隨一定的身體障礙。這也進一步驗證了當初設置自動感應式開蓋功能的必要性。

2.調研獲得的衛生間使用環境參數和功能布局參數為后續數據分析提供了參照依據。四、數據取樣及量化的必要性

（一）正確認識數據的作用

設計人員面對數據的態度存在較大分歧。“我們聽到來自于設計團隊的最大挑戰是如何使用他們收集的數據來驅動新產品概念。有些人希望數據能直接告訴他們該做什么，另一些人則擔心數據會對他們造成太多限制。”造成這種矛盾觀念的原因之一是對數據在產品開發過程中發揮的作用認知不足。”[4]

“數據是一種工具，它并不直接作用于或者限制產品開發過程，它創造了發明的情境。”[4]書中作者認為數據并不直接作用于產品開發，這種觀點是在當初的時代背景和科技發展條件下所產生，在現在來看具有明顯的局限性，當今互聯網科技以及各種實體智能制造業的產品設計開發都表明，數據不僅直接作用于產品開發，并對產品開發的成功有著舉足輕重的影響。

數據不但可直接作用于產品，甚至成為產品開發不可或缺的元素，在開發過程中，獲取調研數據并從中抽離出有用數據并加以利用，是現代產品設計獲得成功的關鍵因素，利用調研數據并甄選有用的數據信息加以利用，是設計師必須掌握得技能之一。

產品工程師所使用的設計語言和圖紙絕大多數是靠數字來進行表達和描述的，功能的實現也是要經過定量的、數字化的過程，數據是設計師和工程師之間溝通的橋梁，工業設計師如果能將交互體驗訴求轉化為量化的數據進行描述，無疑能夠更精準地表達設計意圖，同時減少了溝通過程中因理解不同造成設計結果的偏差。

數據的采集手段之一是度量。“度量使設計和評價過程增添了結構化的元素，能夠給予調查的結果以更好的理解，同時給決策者也提供了重要的信息。”[5]

（二）合理采集和利用數據。

“設計過程需要引導你研究數據，以便發現增強用戶旅程所需要的內容或者條件。”[4]

在產品的交互設計過程中，情景的設計都來自于對市場的研究，將用戶體驗這種主觀的、感性的、模糊的感受轉化為精準的量化描述，這個過程需要嚴謹的邏輯和準確的調研數據作為基礎，最終完成有效的用戶模型和產品模型的建立，為產品開發者提供設計依據。

五、產品交互設計的量化過程

在智能座便器感應開蓋的交互設計中，將感應開蓋具體使用場景和目標人群作為前期調研的重點，采取上述第三項所描述的調研手段展開調研，對調研結果進行歸納，針對調研中所涉及的關鍵特征、交互行為和使用場景，遵循以人為本的原則進行分析并根據設計需求將問題細化、分解并分別進行數據采集和量化，所得數據集中匯總后作為環境模型和用戶模型建立的重要組成部分和后續產品設計的依據。

（一）典型衛生間模型的建立

1.設計標準數據的獲取

（1）衛生間設計標準數據的搜集。在調研中搜集和整理了國家及建筑行業頒發的多項有關住宅衛生間設計的技術標準，對其中推薦的73種衛生間布局進行了分析，從中獲取不同衛生間的整體使用面積參數，綜合其中具有代表性的34種衛生間模板，功能上有單獨馬桶布局、馬桶+洗臉臺、馬桶+洗臉臺+淋浴房/浴盆等三種布局，面積涵蓋了1.35m2-7.2m2。

（2）衛生器具尺度。重點調研占據衛生間主要面積的三大功能產品，洗臉臺、淋浴房/浴盆和馬桶等主要衛浴產品和設施的相關設計標準和安裝要求等信息，采集其中與交互空間相關的具有代表性的尺度數據。著重對外形尺寸和安裝數據進行采集。

2.實際場景及設施的抽樣數據驗證

（1）衛生間面積抽樣數據。針對上述獲得的衛生間面積數據，對全國不同地域的大中型城市在售樓盤和住宅小區進行抽樣調查，樣本涵蓋了老舊小區、經濟適用住宅和商品房等衛生間布局，將獲得的實測數據與設計標準數據進行比對，驗證實際數據和設計數據之間的差異并對之前收集的資料作出補充和修正。

（2）衛生器具產品數據。針對洗浴、洗漱和如廁三大功能產品根據品牌進行分類，對線下實體銷售店和電商銷售平臺等進行產品規格尺寸數據的收集，通過與設計標準數據比對后作出調整和補充。

3.衛生間典型功能布局。以上述獲得的34種衛生間標準模板為基礎，將衛生間按洗漱、洗浴和如廁三大功能布局進行進一步歸納，將洗臉臺和淋浴房/浴盆與馬桶的相對位置關系作為參照，劃分為三種衛生間功能布局：即并列排布型、直角排布型和相對排部型，每一種布局結合面積及長寬比例參數歸納為一種典型布局標準模型，如圖1。

4.活動空間面積

（1）衛生間內活動空間。結合上述34種衛生間模板數據及三種典型衛生間功能布局，結合衛生器具的外形及安裝尺寸數據，得出每種布局中的有效活動面積作為人體在衛生間內活動的軌跡參照。

（2）馬桶前部活動空間。將馬桶前方的活動面積從整體活動空間中分離出來，進一步計算出馬桶前端的凈空面積作為傳感器感應范圍的界定參數。調研結果顯示，馬桶前部的凈空間最大深度并未隨著住宅面積的加大而顯著增加，而是在0.6-1.4米的長度范圍內波動，80%左右的空間深度處于0.8-1.1米之間，座便器前部的有效活動空間范圍是制定人體感應開蓋距離的重要依據。

5.人體活動軌跡

進一步分析在衛生間內人的使用行為和各功能區的交互關系，以及使用各衛浴設施時所產生的運動軌跡，找出可能對感應開蓋功能產生影響的干擾軌跡，找出干擾軌跡特征與智能馬桶正常使用軌跡間的干涉尺寸并確定出傳感器響應的極限范圍，為電子工程師確定傳感器的靈敏度參數避免使用意愿外的觸發動作提供了數據參考，如圖2。

（二）用戶參考模型的建立

1.目標對象人體數據采集。

依據國家權威部門頒布的最新人口普查數據和國家標準，采集設計所需的人體尺寸數據，結合產品技術規格和技術實現能力確定出滿足服務的目標群體。

以18至60歲成年男、女性統計數據為基礎，抽取了身高、肩高、肩寬、肘關節高、臂長、會陰高及手臂部和腿部的活動范圍數據作為制定交互設計的參考依據。

2.動作和行為方式的量化

（1）人體行走速度的量化：人體在接近馬桶時，傳感器能夠正確判斷并及時做出開蓋反應，結合不同性別、年齡及特殊人群的特點，甄選具有代表性的人群和模特進行實際測量和分析，找出既能適應老年人行動遲緩又能滿足青年人的快節奏的運行參數，采用分組測量的手段，將不同人群的行走數據進行實測，并采集足夠的樣本量，最終計算出能涵蓋絕大多數人行走速率的范圍區間。

（2）揮手高度及頻率：由于智能座便器在交互過程中還無法判斷使用者的意圖，例如當感應到人體接近時自動打開蓋板，但是否要拾起座圈則取決于馬桶必須識別出用戶是男人并需要小便的行為時才能做出準確判斷，利用現有技術手段來實現對人意圖的判斷難度是非常高的;實際的做法是讓用戶采用揮動手臂的動作示意馬桶拾起座圈。從兒童到不同成年男性的身高和手部揮動時關節的高度差異明顯，為使傳感器能夠正確捕捉揮手動作，必須將揮手高度范圍進行量化界定。根據人口普查數據找出所需關鍵尺寸，根據電子傳感器的垂直感應范圍參數計算出最佳探測安裝角度，如圖3。

由于不同年齡的男性在揮動手臂時的動作頻率差異較大，為了使傳感器能接收真實動作信號并濾除干擾，必須準確確定揮手頻率范圍。因沒有可用數據查證，采取了小范圍樣本實測的手段來采集不同人揮手時的動作頻率和手臂的覆蓋范圍。后期采取抽樣的方法驗證實際交互效果，確保揮手控制時的開蓋響應。

（3）揮手的水平范圍界定：根據不同人群的揮手方式和左右手的使用習慣進行分組實驗，并結合人體普查數據和電路傳感器探測范圍等參數，界定出揮手角度范圍及揮手運行時的空間覆蓋范圍，為傳感器的設置提供了參考的依據，如圖4。

（4）防誤觸發區域的界定：根據人體在衛生間使用行為得出的活動軌跡，結合人體測量數據，界定出防止誤觸發的區域以避免使用其他如淋浴和洗漱的設備時對坐便器感應開蓋產生干擾造成誤觸發開蓋動作，量化得出的數據將作為電路設計和軟件編程調試的依據。 將上述人體數據、交互行為和產品功能相結合的量化數據進行匯總整理后，建立標準的用戶參考模型，并成為后續設計標準制定的參照依據，如圖5。

總結

以設計思維為導向，遵循以人為本的理念并結合現代技術手段，建立交互設計系統性解決方案并采取嚴謹而合理的調研方法，對用戶的行為、使用場景和行為邏輯進行系統性分析，將場景數據和行為量化數據相結合，發現問題并找出解決問題的最佳方案將交互過程轉化為可以定義和描述的量化數據并形成設計標準，指導設計最終達成提升和改善用戶體驗的目的。本實踐方法可被其他相關產品交互設計開發作為借鑒。.

參考文獻

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[6]張赫晨，項忠霞.楊君宇，基于多學科交叉的工業設計人才培養模式探索[J]設計，2017，30 （13）：85-87