基于感性工學的物探人員失溫防護設備設計研究

南華大學 鄭震

澳門城市大學 康紅娜（通信作者）

在野外物探工作中，物探人員需要面臨極端天氣，以及叢林生物蛇、蟻、野豬等危險生物。而近兩年地質行業備受關注的話題就是野外物探工作人員的失溫防護。失溫現象其實離我們并不遠，近年來，各地因為失溫導致的野外事故屢見不鮮，血的事實給我們敲響了警鐘。對于物探人員來說失溫防護是生命安全的保障，也是保障物探行業發展的前提和關鍵，同時國家也出臺了相關的政策，保障了地質人員的安全[1]。

1 感性工學概述

感性工學是日本設計學界的一種設計新思路，由長町三生提出，將人的感性需求轉譯為產品設計的一種研究方法。通過用戶對產品的感性回饋進行設計分析及設計定位，并結合產品的功能、造型和用戶的喜好，實現將感性與工程相結合[2]。

感性工學在情感化設計的過程中，通過獲取用戶對產品屬性的感性意象，整合分析用戶意向與產品功能，最終完成感性策略方案。感性工學在設計領域的應用非常廣泛，主要分為前向定性推論式、前向定量推論式及逆向式三類。定性推論手法的感性工學，以劃分層次的方法，在已知用戶情感期望的前提下，對感性詞匯進行逐次的分解轉化，成為設計所需的定性元素[3]。

2 物探人員失溫防護設備概述

目前，在我們國家對于物探個人防護產品與救助工具系統專門的研究并沒有得到一定的重視，同時現有的物探防護裝備主要以應對氣候變化為主，此類產品屬于保障人身安全、防止事故發生的基本設備。我們國家的絕大多數礦區分布情況復雜，有綿延不絕的高山，有視野遼闊的平原，其中不免存在著作業環境惡劣、昏暗潮濕、地形狹窄、氣候多變的情況，物探人員在山里迷失的情況時有發生，而一些中大型勘探局配備的保溫設備很少被攜帶進山，強制攜帶反而成為工作中的一種負擔。因此，大部分的物探人員只是簡單地戴好必備的工具進山，及時在太陽落山之前返回基地。這也體現出物探防護類產品種類的稀缺，另一方面也反映出我國目前防護設備缺乏感性的研究和思考。

我國現有的防護類設備很少關注野外物探生產工作中的感性需求，在惡劣的工作環境下，野外物探人員的情感意象屬于物探防護的一個重要因素，大部分在職人員普遍認為該行業需要吃苦而忽略了情感需求。因此，員工自己在工作的過程中面對惡劣天氣往往忽視其可能會產生的嚴重后果，最終導致悲劇的發生。在學術界里，相關的論文文獻的研究對象主要以防護材料和工藝的改進為主，對于個人防護的文獻雖然不少[4]，卻鮮有對野外物探人員的感性策略進行研究的，缺少產品設計對野外物探人員的感性關懷。

3 基于感性工學的物探人員失溫防護設備設計流程

3.1 確定樣本

針對物探失溫防護產品設計，應對物探防護設備進行問卷調查，調查以電子問卷形式為主。首先對市面中的物探防護裝備進行了初步的分類，查找目前市面上安全防護類的裝備產品，將篩選的40 款設備作為實驗樣本，并對其中8 款具有代表性的熱銷產品作為研究對象（見圖1）。在選擇樣本時，防護產品種類需要多樣化，通過不同類型的防護并提煉出最適合野外物探人員的感性詞匯。并針對物探人員設計調查問卷，收集使用者對防護產品的屬性感要求，以受測者對防護設備的外觀感覺、使用感覺、交互和功能需求為主，最終提出符合需求的產品方案。通過對調查問卷的問答結果進行整理，了解這8 個產品樣本在感性上的強弱程度。

圖1 8 款熱銷個人防護類產品

3.2 感性詞匯篩選

通過查詢個體防護雜志、了解物探防護資料，以及對地質人員的線下訪談等方式列舉出基于物探失溫防護相關的感性詞組，并對這些詞匯以物探個人相關性進行排序。整理出86 個形容詞，通過初步的篩選，對86 個詞匯按照含義進行初步的分類和歸納，得到48 個感性形容詞。

將48 個感性詞匯制作成調查問卷，首先將48 個感性詞匯進行分組，分別從造型、材質和交互三個方面進行調查問卷，分別提取最具代表性的前三個詞組作為造型、材質和交互的代表詞匯。從造型、色彩、交互三個方面同時進行投票評估，將所得數據整理和篩選出最貼近的六組代表性的感性意象詞匯對，即形態：輕便—笨重、簡潔—復雜；材質：牢固—易壞、舒適—難受；交互：靈敏—遲鈍、有效—無用。

3.3 樣本感性測量

檢驗這些感性詞語與設計要素的相關性，以獲取正確的感性意向信息。首先對從業者進行調查研究，了解他們的需求。對用戶進行的調查采用七級語義差分法，建立七級語義差分量表，采用6 個實驗樣本，6 對感性詞組。發放調查問卷后，讓調查者通過自身對產品的感受和體驗，給6 份實驗樣本進行評分[5]。用戶對產品的感性評價以不同程度對應詞匯來表示，如：“輕便—笨重”，通過主觀打分得到相應的感性分值，對應-3、-2、-1、0、1、2、3。此次問卷邀請了80 位野外工作人員參與調查。

運用感性詞匯篩選問卷，是依靠樣本來進行的，目的是結合樣本與感性詞組，以此求得代表性樣本的感性意象數值，在通過對意向數值求平均值計算之后，得到各樣本的感性意象值的數據統計表（見表1），根據表中的數據，以樣本數量為橫軸，以感性詞匯對應分值為豎軸，繪制出相對應的意象尺度圖（見圖2）。意象尺度圖的類別需要有明確的顏色區分開來，并且能夠體現數據的變化特征，這對之后的策略方案的評價中可以有更加直接、更加具體、更加完善地解說，并且在后續的產品方案選擇中具有非常重要的作用。由表2 可知，各個對立感性詞匯的詞組評價都為正數，可以看出在“輕便”“有效”“牢固”“舒適”“靈敏”和“簡潔”的詞組中都對產品有正向的作用，而不同的產品給用戶的感受也不同，因此意向圖的波動也存在偏差，但是所有的產品都服務于個體防護。即不同樣本之間的相關系數，例如其中“輕便”和“有效”得分優勢明顯，可以證明在所有的防護類產品中，輕便和有效是最受用戶歡迎的感性需求。

表1 感性詞匯意向量表

圖2 意向尺度圖

表2 樣本數據測試結果

3.4 回歸模型分析與診斷

模型的擬合程度主要由標準差的數值判斷，通常來講，在模型的擬合度評價指標中，標準差對于數據來說非常重要，其反映的是一個數據群的離散程度。如果說一個數據群的標準偏差非常小，則可以證明這些數值相較于平均值之間的差距就非常小，表明這個數據群所刻畫出的擬合效果符合預期目標，結論越接近理想狀態，說明兩個變量之間存在著線性關系，并且數據越低，該線性越可靠，即該組樣本的數據更貼合所對應的感性詞匯。相反，如果標準差值的值不但不趨近于0，反而向1 靠近，則說明該組數據的擬合程度差，與感性詞匯的貼合程度不高，無法證明變量之間存在著線性關系，不適宜采用[6]。根據回歸分析模型數據可以得出，從表3 中的標準差值可看出組件3（即“易壞的—牢固的”）中感性詞匯對個人防護設備材質設計影響較大，關于形態由組件2 比組件1 的標準差值更低，即“復雜的—簡潔的”；而交互設計組件5 與組件6 中，組件5“遲鈍的—靈敏的”標準差值更低，代表其數據更理想。

表3 感性詞匯意向量表

3.5 造型提取

首先解讀感性意象尺度圖得出的意象詞匯，得到最具用戶認為代表個人防護裝備的感性詞匯，再對這些意象詞匯進行產品設計要素的轉化，在轉化的時候需要對詞匯進行合理分析，與設計中的物理量有效合理地結合，最后得出共同的產品設計要素，并確定其風格的整體感。通過對形態、材質、交互三種類型的意象尺度圖分析，用戶對物探防護類產品的情感需求傾向存在以下結論：

1）形態方面。由于數據的平均值都為正值，表明用戶對于簡潔和輕便的產品更為喜愛。而由方差和標準值可以看出，簡潔的產品在整體的離散程度更低。由此可知，用戶偏愛簡約、硬朗的防護類產品形態，具有現代極簡主義風格的產品外形會更能被用戶接受。

2）材質方面。各個樣本平均值都為正值，表示在材質搭配方面，用戶對于牢固和舒適的材質都表示更為喜歡。同時，二者的方差和標準差的差距并不是特別大，因此可以看出用戶對兩者的喜歡都比較均勻。

3）交互方面。同樣樣本統一都為正值，表明靈活的和有效的交互方式更受用戶喜愛。相比于有效的交互，靈敏的交互的離散程度在表格中更加集中。由此可知，用戶更加喜歡靈敏、危險情況下反應迅速的產品。

根據以上觀點，產品分析結論如下：（1）便捷性。物探防護類產品作為野外工作中的附屬設備，需要降低使用者在野外環境中的負重，同時保護物探人員的安全。（2）穩固性。野外環境復雜多樣，防護產品的牢固及耐磨性對于材質的要求十分重要，因此無論是金屬卡扣還是面料材質，都需要經過嚴格地篩選。（3）舒適性。長時間的野外運動需要保證產品的舒適性，并符合人機工程學。（4）及時性。對于一些安全事故的發生，往往是在很短的時間內，這就要求防護產品做到及時有效，能夠在物探人員收到危害時及時做出反應或者發出求救信號。

通過對用戶喜好的分析，將物探失溫防護作為一級詞匯，其中并未有任何其他的細部設計。接著將一級詞匯劃分出子詞匯，如防護裝備可劃分出舒適性、便捷性、穩固性和有效性四個詞匯作為二級詞匯。再將二級詞匯劃分出三級詞匯，如此經由不斷分解的方法可以區分至N 次，最終獲得物探防護設計上的細節物理量。根據多次區分思考，歸納為主要3 個項目，即功能、色彩和交互方面的細節表現和設計元素（如圖3）。

圖3 產品物理量詞匯分級圖

4 物探人員失溫防護設備設計實踐

4.1 設計定位

功能元素定位：根據對產品的功能分析，保證產品在野外物探防護中的有效性，可采用對物探人員的體溫監測功能，GPS 衛星實時定位及呼救功能，以保證物探人員在野外工作中能夠及時地避免自然災害的發生。

造型元素定位：造型根據人體體溫的分布情況，采取體溫最集中的頸部，同時頸部的位置不增加物探工作人員的負擔。即以頸椎按摩儀為造型依據，將體溫測量片處于頸部位置，同時以人機工學的方法將造型與人體貼合，使其更加舒適貼合。

色彩元素定位：由于野外物探工作中，自然環境中的色彩千變萬化，大部分色彩都能被覆蓋，而物探防護類的設備在野外需要具有一定的辨識度，因此采用最為明顯的工業白，以方便設備丟失之后的尋找。

交互定位：在交互方面，物探人員在進山之前佩戴好儀器出發，同時打開儀器，儀器內部的后臺連接到終端，并且連接藍牙與手機對接，仔細對人體得狀態情況記錄和分析，簡單快捷，同時準確有效。

4.2 方案呈現

對物探失溫防護設備初步方案進行手繪草圖分析，并選定工業白外觀主題的方案，配色為黑色和銀色為主。在確立方案之后運用rhino 三維軟件對該產品進行建模及渲染，構建物探人員的使用場景，細化局部細節，最后使用油泥或3D 打印制作產品模型，三維渲染效果圖（見圖4）。

圖4 產品渲染效果圖

5 結語

文章以感性工學原理為方法，量化分析提取出產品的造型特征。首先分析野外物探人員對于野外物探防護類產品的情感需求，通過調查問卷得到物探人員對于失溫防護類產品的感性詞匯及樣本產品在該感性詞匯下的評分量表，由熱銷產品的代表性得出消費者在該詞匯產品下的喜好程度。獲取到物探人員對失溫防護類產品的主要感性詞匯之后，根據該詞匯做出針對性的分析討論。在不斷細化的策略分析后，設計出一套關于物探失溫的防護類產品。這套方案既為野外物探失溫防護設備的感性需求提供了合理的設計方案，同時也為個人防護類產品造型設計的研究提供了值得參考與借鑒的方法。