基于UCD 的水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計(jì)

西華大學(xué)美術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院 胡蝶 李娟（通信作者）

四川輕化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 李澤宏

溺水一般指的是人淹沒(méi)于水或其他液體之中，從而導(dǎo)致呼吸道受損的狀況[1]。根據(jù)2016 年全球疾病負(fù)擔(dān)（GBD）發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2016 年我國(guó)溺水死亡率占全球溺水死亡率的21%，位居世界第二[2]。溺水事故是屬于全球性的公共安全問(wèn)題，并且具有突發(fā)性、高難度、緊急性等特征，但目前我國(guó)對(duì)于水上救生設(shè)備的精確性、高效性等研究不足。由此，文章運(yùn)用以用戶為中心的研究方法，從用戶需求、使用場(chǎng)景等方面進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出能縮短救生時(shí)間、提高救生精確度的水上手持便攜式救生設(shè)備。

1 UCD 設(shè)計(jì)理念概述

UCD（User-Centered Design）的核心思想是以用戶為中心，是20 世紀(jì)80 年代末興起的一種產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的概念與方法[3]。1986 年Danald Arthur Norman 教授所著的 "User Centered System Design:New Perspectives on Human-computer Interaction" 出版后，這一理論逐漸流行開(kāi)來(lái)。2003 年唐·諾曼在《以用戶為中心的系統(tǒng)設(shè)計(jì)：人機(jī)交互新世界》中提出了以“以用戶為中心的”概念，并開(kāi)始關(guān)注可用性設(shè)計(jì)。唐·諾曼以用戶為中心的設(shè)計(jì)主張，產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)將重點(diǎn)放在用戶身上，使用戶依照現(xiàn)有認(rèn)知習(xí)性，自然的接受產(chǎn)品，而不是強(qiáng)迫用戶按照設(shè)計(jì)師設(shè)定的模式來(lái)使用產(chǎn)品。以用戶為中心的產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則是：產(chǎn)品在特定使用環(huán)境下為特定的用戶提供特殊用途時(shí)具有的有效性、易用性、效率和用戶主觀滿意度。延伸開(kāi)來(lái)包括對(duì)特定用戶而言，產(chǎn)品的易學(xué)程度，對(duì)用戶的吸引程度，用戶在體驗(yàn)產(chǎn)品的整體心里感受等，具體研究流程如圖1 所示。

圖1 UCD 研究流程圖

陳振興[4]通過(guò)調(diào)研、分析、歸納總結(jié)出用戶的需求，并提煉出用戶需求轉(zhuǎn)化為具體的產(chǎn)品功能，確定了家用應(yīng)急救援包設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)點(diǎn)，初步形成了一套較完善的應(yīng)急救援包產(chǎn)品設(shè)計(jì)理論方法，并最終指導(dǎo)實(shí)踐。賀孝梅等[5]系統(tǒng)地分析了洪災(zāi)環(huán)境的特殊性以及受災(zāi)群眾的生理、心理需求，建立了用戶需求模型，并在UCD 理論的基礎(chǔ)上提出洪災(zāi)應(yīng)急救生包設(shè)計(jì)的需求點(diǎn)，給今后的設(shè)計(jì)提供獨(dú)特的切入點(diǎn)。從外文文獻(xiàn)來(lái)看，美國(guó)、英國(guó)、加拿大、德國(guó)、荷蘭等對(duì)UCD 研究應(yīng)用領(lǐng)域走在世界前列，已經(jīng)形成了較為完善的設(shè)計(jì)流程體系，并且利用此理論運(yùn)用于產(chǎn)品新一輪的迭代優(yōu)化當(dāng)中。綜上可知，UCD 在介入產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)時(shí)，能夠較好的歸納總結(jié)出用戶需求，并將其轉(zhuǎn)化為新的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。

2 水上救生設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，我國(guó)水上救生產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，但仍未能擺脫救生技術(shù)落后，民眾救生知識(shí)匱乏等問(wèn)題。溺水事故具有突發(fā)性的特點(diǎn)，溺水者無(wú)法保持冷靜進(jìn)行自救，需借助相關(guān)設(shè)備完成逃生。由于民眾救生相關(guān)知識(shí)匱乏，施救者會(huì)選擇進(jìn)入水中實(shí)施救援，但同時(shí)溺水人員慌亂的心態(tài)，極易導(dǎo)致雙方共同溺水的情況。此外，由于民眾對(duì)于救生圈、救生衣等救生產(chǎn)品的使用規(guī)范極其陌生，會(huì)增加學(xué)習(xí)成本，錯(cuò)過(guò)關(guān)鍵救生時(shí)間。在大多數(shù)情況下，溺水時(shí)間高于10 min，溺水人員生還可能性為10%。因此高效是水上救生的核心需求點(diǎn)，所以采用一種無(wú)需人為介入，遠(yuǎn)距離操作的水上救生的方式，從而提高救生效率[6]。

國(guó)外對(duì)于水上救生的重視度較高。例如，在19 世紀(jì)，許多發(fā)達(dá)國(guó)家成立了救生協(xié)會(huì)，目的是傳授基礎(chǔ)的救生知識(shí)、救生技巧，進(jìn)而對(duì)救生活動(dòng)進(jìn)行推廣。經(jīng)過(guò)數(shù)年的發(fā)展，英國(guó)、美國(guó)、澳大利亞、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成了完整的救生管理體系和救生員培養(yǎng)體系，民眾參與度高[7]。綜上所述，雖然我國(guó)對(duì)于水上救生行業(yè)的關(guān)注度逐漸提高，但對(duì)于內(nèi)陸水域的溺水事故所涉及的基礎(chǔ)救生知識(shí)以及救生類產(chǎn)品設(shè)計(jì)仍存在不足。目前國(guó)內(nèi)普遍使用的救生手段還較為落后，救生方式常為救生人員身穿救生衣進(jìn)入水中將溺水人員拉拽上岸，這種方式危險(xiǎn)性大，容易造成救生人員自身體力不支，產(chǎn)生新的危險(xiǎn)事故。而在救生裝備的使用上常為救生圈、救生衣、大型救生艇等。

U-Safe float 可遙控救生圈是由葡萄牙發(fā)明家Jorge Noras 研發(fā)設(shè)計(jì)的救生設(shè)備，整體形態(tài)呈現(xiàn)倒U 型，可像救生圈浮于水面，下方兩個(gè)電動(dòng)渦輪，給其提供動(dòng)能。使用方法較簡(jiǎn)便，只需要把它放入水中，然后拿起遙控器，操控它往溺水者方向前進(jìn)，施救者再遙控它把溺水者帶回岸上。能一次搭救兩到三人，救助遠(yuǎn)距離的溺水者，并且不需要耗費(fèi)人力，減少危險(xiǎn)系數(shù)。LuminAID Pack Lite 救援發(fā)光袋是由哥倫比亞大學(xué)的學(xué)生設(shè)計(jì)。其太陽(yáng)能電池板能在7 小時(shí)內(nèi)將電池充滿，一個(gè)袋子可以滿足約12 平方米范圍內(nèi)，連續(xù)16 個(gè)小時(shí)的照明需求。對(duì)比手電筒它更加輕巧，易于攜帶。這款發(fā)光袋更加體現(xiàn)了對(duì)于人類的關(guān)懷，不止能使救生人員快速的發(fā)現(xiàn)溺水者，還能代表一種溺水者對(duì)于生存下來(lái)的希望。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有水上救生設(shè)備的分析表明，以上產(chǎn)品都具有不同的救生方向，但在水上救生領(lǐng)域的專業(yè)性略顯不足，功能設(shè)計(jì)單一。通過(guò)UCD 指導(dǎo)水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)整合多個(gè)產(chǎn)品的不同功能，強(qiáng)調(diào)便攜性、精確性和高效性的設(shè)計(jì)核心。結(jié)合用戶需求和水上救生場(chǎng)景的分析，以噴射槍作為投射救生圈的載體，設(shè)計(jì)出給溺水人員精準(zhǔn)投射的水上救援手持便攜式救生設(shè)備，整合自動(dòng)充氣救生氣囊裝置、高壓氣瓶、瞄準(zhǔn)鏡、可伸縮牽引繩、噴水推進(jìn)等功能。

3 基于UCD 的水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計(jì)分析

3.1 目標(biāo)用戶與使用場(chǎng)景分析

將UCD 方法運(yùn)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過(guò)程中，首先需要確立產(chǎn)品的目標(biāo)用戶，其次明確產(chǎn)品的使用環(huán)境[8]。產(chǎn)品的用戶群體特征與產(chǎn)品的需求設(shè)計(jì)密切相關(guān)，最終影響產(chǎn)品的設(shè)計(jì)次序。通過(guò)對(duì)產(chǎn)品的使用場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，確定產(chǎn)品的目標(biāo)用戶，明確使用場(chǎng)景的特征，以及目標(biāo)用戶使用產(chǎn)品的核心動(dòng)機(jī)、使用需求。在明確產(chǎn)品的目標(biāo)用戶及使用場(chǎng)景時(shí)常運(yùn)用焦點(diǎn)小組、任務(wù)角色等方法。在進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐的過(guò)程中，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行方法的選擇。

通過(guò)某一內(nèi)陸水域的溺水事故進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，運(yùn)用任務(wù)角色等研究方法，確立目標(biāo)用戶為溺水人員。由于溺水事故的突發(fā)性使目標(biāo)用戶呈現(xiàn)出不同特征，一是用戶溺水后陷入慌亂，大腦思維混亂并且情緒緊張，從而無(wú)法調(diào)動(dòng)自身實(shí)施自救；二是溺水后用戶將會(huì)不斷嘗試脫離于水面，但長(zhǎng)時(shí)間在水中運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致體能迅速下降；三是用戶與施救者缺乏基礎(chǔ)應(yīng)急知識(shí)，使救生時(shí)間增加。針對(duì)內(nèi)陸水域的救生環(huán)境展開(kāi)分析，將UCD 應(yīng)用于水上手持便攜式救生設(shè)備的設(shè)計(jì)，分析救生場(chǎng)景的個(gè)性與共性，獲取使用場(chǎng)景所面臨的問(wèn)題：第一，溺水人員容易隨著水流愈發(fā)遠(yuǎn)離河岸，救生距離變化；第二，溺水地區(qū)常集中在郊區(qū)，周圍環(huán)境復(fù)雜，不利于大型機(jī)械設(shè)備作業(yè)以及大規(guī)模救援；第三，水面情況復(fù)雜，施救者在沒(méi)有相關(guān)專業(yè)設(shè)備的情況下，想快速到達(dá)作業(yè)區(qū)域并實(shí)施救生難度較大，易影響救生時(shí)間。

3.2 目標(biāo)用戶需求分析

在明確的目標(biāo)用戶和使用場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，篩選出準(zhǔn)確的目標(biāo)用戶需求，便于滿足產(chǎn)品的后續(xù)開(kāi)發(fā)需求。并設(shè)定行為目標(biāo)幫助獲取用戶需求。隨著現(xiàn)代科技的提升，用戶需求呈現(xiàn)多元化的趨勢(shì)。共性由不同的個(gè)性組成，代表共性與個(gè)性聯(lián)系緊密，因此用戶具有不同的的生理、心理因素。生理因素指的是性別、年齡、體能、生理殘疾、特殊習(xí)慣等。生理因素之間不僅聯(lián)系緊密，也與心理因素存在相關(guān)性，并且反映在具體表現(xiàn)上[9]。例如性別的不同，一定程度上決定了體能以及審美的區(qū)別，反映在產(chǎn)品的尺寸、重量、使用方式以及色彩搭配的不同。心理因素方面，用戶的使用目的與態(tài)度呈正相關(guān)。在產(chǎn)品的使用過(guò)程中，用戶的使用目的和態(tài)度會(huì)受多方面因素的影響。例如在使用產(chǎn)品時(shí)操作按鈕復(fù)雜、界面選項(xiàng)雜亂、學(xué)習(xí)成本高，則用戶會(huì)產(chǎn)生煩躁心態(tài)，降低用戶的使用傾向性，反之則會(huì)增強(qiáng)用戶的使用需求。

對(duì)曾經(jīng)有過(guò)溺水經(jīng)歷的用戶以及有經(jīng)驗(yàn)的救生員展開(kāi)訪談，研究地點(diǎn)范圍多為內(nèi)陸水域。從訪談中了解到，溺水而導(dǎo)致死亡的原因是缺氧窒息、酸中毒、救生時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。在溺水過(guò)程中，長(zhǎng)時(shí)間吸入細(xì)沙、水草等物質(zhì)或發(fā)生嘔吐致嘔吐物被吸入呼吸道，因而加劇了窒息或加速了窒息死亡[10]。溺水事故發(fā)生時(shí)，極度的身體不適導(dǎo)致溺水人員慌亂不堪，施救者無(wú)法精準(zhǔn)救生。如若等待專業(yè)救生隊(duì)到達(dá)，但調(diào)取救生艇等大型設(shè)備將耗費(fèi)大量時(shí)間，易錯(cuò)失黃金救生時(shí)機(jī)。

用戶的核心需求點(diǎn)是減少溺水人員生理與心理受折磨的時(shí)間，精確快速地對(duì)其進(jìn)行救生，極具人性化的救生方式等，分別體現(xiàn)出救生的關(guān)鍵性因素是高效性、精確性、便攜性。在進(jìn)行水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計(jì)時(shí)，分別從功能、外觀、人性化等方面進(jìn)行差異化設(shè)計(jì)，更好地滿足用戶需求的多樣性。將篩選所得的用戶需求作為救生設(shè)備的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，同時(shí)為了滿足用戶的不同需求，可進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的特殊化設(shè)計(jì)，例如可以從產(chǎn)品的使用方式、配色等方面實(shí)現(xiàn)。根據(jù)用戶需求與產(chǎn)品之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)出滿足用戶需求的產(chǎn)品，使產(chǎn)品更加人性化。

3.3 救生設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

根據(jù)用戶對(duì)水上手持便攜式救生設(shè)備功能、外觀、人性化三個(gè)方面的需求，對(duì)救生設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)。從功能方面，水上手持便攜式救生設(shè)備立足于傳統(tǒng)的救生設(shè)備，因此不僅要具備傳統(tǒng)救生設(shè)備的基本功能，同時(shí)應(yīng)具備極其重要的精確救生功能，比如瞄準(zhǔn)模塊、動(dòng)能模塊、發(fā)射功能、拖拽救生功能等。以上功能需求，主要通過(guò)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面實(shí)現(xiàn)。從外觀方面，產(chǎn)品外觀方面分別體現(xiàn)在造型、配色、材質(zhì)等，與用戶直接相關(guān)。產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)體現(xiàn)產(chǎn)品的功能屬性和使用方式，并直接影響用戶的觸覺(jué)體驗(yàn)和視覺(jué)感受。從人性化方面，將人性化需求轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品的具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)。人性化是針對(duì)用戶進(jìn)行設(shè)計(jì)思考，即人的實(shí)際使用感受放在首位指導(dǎo)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，使用戶在不同的使用場(chǎng)景中，操作方式更加簡(jiǎn)便，情感需求得到滿足，從而改善人們的使用體驗(yàn)[11]。在此過(guò)程中，充分考慮用戶的行為習(xí)慣、心理感受的變化，展現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)理念。

因此產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于減少水上救生的救生時(shí)間、降低施救者的學(xué)習(xí)成本。將現(xiàn)有的水上救生產(chǎn)品功能進(jìn)行整合，確定精準(zhǔn)定位溺水人員，并完成救生的功能特點(diǎn)。以流暢的產(chǎn)品形態(tài)打破救生設(shè)備固有印象，增強(qiáng)產(chǎn)品親和力。采用醒目的產(chǎn)品配色方案，突出救生設(shè)備的功能屬性。使用耐磨、強(qiáng)度大、質(zhì)量輕的材質(zhì)，保證產(chǎn)品的實(shí)用性和便攜性。在人性化方面，強(qiáng)調(diào)體積小巧、重量輕便、操作便利、并且控制簡(jiǎn)單的操作特點(diǎn)。

4 基于UCD 的水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計(jì)實(shí)踐

利用設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)得到一款水上手持便攜式救生設(shè)備概念設(shè)計(jì)方案“SAVING”。該救生設(shè)備的使用流程為：（1）首先通過(guò)按壓發(fā)射按鈕釋放高壓氣瓶?jī)?nèi)的氣體提供動(dòng)能。（2）同時(shí)按鈕自動(dòng)控制壓縮救生圈的撞針，撞針刺破救生圈氣瓶瓶口，二氧化碳液體迅速汽化為救生圈進(jìn)行充氣。（3）接著救生圈膨脹后丟棄外殼，實(shí)現(xiàn)救生圈的自動(dòng)充氣功能，精準(zhǔn)瞄準(zhǔn)溺水人員的位置。（4）最終施救者可根據(jù)溺水人員與岸邊的距離，有效地控制牽引繩所發(fā)射出的長(zhǎng)度，實(shí)行拖拉營(yíng)救[12]，如圖2 所示。

圖2 使用流程圖

如圖3 所示，在配色方面，救援類產(chǎn)品配色應(yīng)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的應(yīng)急屬性，具有警示性的特征。因此選取白色作為產(chǎn)品的基礎(chǔ)色，搭配橙色作為強(qiáng)調(diào)色，突出產(chǎn)品的功能屬性，便于施救者第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并使用。橙色體現(xiàn)旺盛的生命力，賦予產(chǎn)品更多不同的意義。在造型方面，產(chǎn)品上部分采用由大到小收縮的圓柱形的基礎(chǔ)形態(tài)，在前端對(duì)產(chǎn)品造型進(jìn)行切割，打破圓柱形態(tài)的沉悶，并且能更好的儲(chǔ)存并觀察壓縮自動(dòng)充氣救生圈的狀態(tài)。后端與高壓氣瓶的連接結(jié)構(gòu)，便于更換高壓氣瓶；下方手柄部分采用符合常用的人體握姿的流線形態(tài)，符合人機(jī)尺度，提升用戶體驗(yàn)。

圖3 “SAVING”效果圖

針對(duì)溺水事故的救生設(shè)備，效率是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的核心。該救生設(shè)備搭配發(fā)射模塊、壓縮自動(dòng)充氣救生圈、瞄準(zhǔn)模塊等功能模塊。以噴射槍作為發(fā)射載體，其具有遠(yuǎn)距離操控、瞄準(zhǔn)定位、高效率等特點(diǎn)，在水上救生方面有明顯優(yōu)勢(shì)。采用噴射槍精確瞄準(zhǔn)溺水人員，發(fā)射壓縮自動(dòng)充氣救生圈，能避免施救者直接下水進(jìn)行救生，充分保證雙方的安全性。外觀造型采用了與噴射槍相似的造型形態(tài)，尺寸較小，適用于不同類別的用戶進(jìn)行個(gè)人獨(dú)立操作，因此將該產(chǎn)品設(shè)立于岸邊，不占據(jù)多余空間。外殼材料由ABS材料構(gòu)成，具有較強(qiáng)的硬度，抗極大的沖擊力，且質(zhì)量較輕。壓縮自動(dòng)充氣救生圈采用TPU 尼龍材料，強(qiáng)度大。重點(diǎn)突出噴射槍的重量輕、體積小、單人可操作的特點(diǎn)。水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計(jì)體現(xiàn)了精確性、高效性、便攜性的設(shè)計(jì)核心。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)不斷的發(fā)展，以人為本的設(shè)計(jì)思想愈發(fā)成為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。將UCD 設(shè)計(jì)思維應(yīng)用于水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計(jì)，從用戶需求出發(fā)，為水上救生產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了更加人性化的切入點(diǎn)。最終設(shè)計(jì)得到的水上手持便攜式救生設(shè)備不僅符合溺水危險(xiǎn)情形下用戶的心理需求，還能減少救援時(shí)間，增加救援成功率，從而保證人民群眾的生命安全，體現(xiàn)了在產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)中對(duì)用戶人文關(guān)懷的重要性，為相關(guān)的救生設(shè)備設(shè)計(jì)研究提供了參考。