行為設計在智能裝備產品安全性的應用

張輝 成昕

摘要：從“中國制造”向“中國創造”過渡的關鍵時期，智能裝備產品就成為高端裝備制造業的重點發展方向之一，安全性成為智能裝備產品設計的重要內容。文章基于行為設計理論展開研究，對Fogg行為模型和Fogg行為細化模型進行了詳細說明，分析了智能裝備產品設計安全性考慮因素，構建了基于行為理論的智能裝備產品安全性設計流程，指出行為設計在智能裝備產品安全性的應用過程中，需要重點考慮用戶動機、用戶能力和觸發機制等因素。

關鍵詞：行為設計;智能裝備產品;安全性;工業設計

中圖分類號：TB472 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）05-0011-03

智能裝備隸屬于高端裝備范疇，具有感知、分析、推理、決策和控制等功能，在信息技術水平不斷提高的現代社會，各國都加強了對智能裝備的研究力度[1]。從“中國制造”向“中國創造”過渡的關鍵時期，我國迫切需要解決制造業發展的智能化程度不高和核心競爭力不強等現實問題，智能裝備產品就成為高端裝備制造業的重點發展方向之一。智能裝備產品安全性越來越受到重視，促使傳統裝備制造逐漸轉變為智慧安全生產活動，不斷降低智能裝備制造業的安全成本，占領智能設備產品制高點，提高經濟效益和社會效益。在時代及技術的雙重推動作用下，呈現智能裝備產品安全性設計的人性化、系統化、國際化及科技化發展方向[2]，必須重視互聯網技術和人工智能技術的廣泛應用，有效融合各種新理念與新技術，引導智能裝備產品設計實現創新發展。

安全性設計需要關注用戶理念，以用戶需求為主，保證使用時的安全與健康，避免安全事故發生，體現出安全原理中“預防為主”和“以人為本”的基本思想。因此，需要多渠道全方位開展安全性設計，一方面，要遵循一些強制性的國家或行業相關的產品安全標準和規范;另一方面，要發揮設計者個人經驗直觀判斷產品的安全性，同時要認真聽取用戶意見，認真對待用戶反饋，排除有安全隱患的設計[3]。智能裝備是“國之重器”，“制造+”與“設計+”共融成為工業標準體系重要環節，英國、美國、德國和日本等西方發達國家在智能裝備產品設計領域大量的成熟和經典案例，體現著智能裝備與工業設計融合發展的趨勢，尤其是日本智能裝備產品重視人類行為方式的分析，體現對使用者的人文關懷，從不同層面體現著智能裝備產品的安全與舒適[4]，對我國智能裝備產品安全性設計具有一定的啟示的借鑒作用。本文基于行為設計理論，創新工業設計理念，研究行為設計理論在智能裝備產品安全性設計中的具體應用方法，推動智能裝備產品設計的全面發展。

1 行為設計理論

行為是在日常生活中表現出來的一切動作的統稱，人的行為可分為外顯行為和內在行為，可以通過觀察外顯行為，進一步推測內在行為。早期針對行為的研究集中于生理學，強調行為受到周圍環境的影響。行為設計是在研究用戶行為基礎上進行的設計，可以通過環境主動影響行為的發生。行為設計是行為科學與設計思維相結合的產物，行為科學研究生產和工作環境中人的行為，設計思維本質上是一種以人為本的問題解決方法，行為科學為行為設計提供知識基礎，設計思維為行為設計提供方法論。斯坦福大學的B.J.Fogg教授重構了行為設計理論，提出了行為設計模型，稱為Fogg行為模型，如圖1所示。

Fogg行為模型是用來幫助理解人類行為的新模型，分析了用戶行為產生的原因和基礎心理，重點是理解人類行為和說服人類創造習慣，核心作用是引導設計師去設計影響人的行為或態度的作品。隨著Fogg行為模型與計算機和互聯網的深度結合，已經成為設計領域的重要理論基礎。

Fogg認為影響行為的因素包括動機、能力和觸發機制，圖1所示的Fogg行為模型[5-6]，橫軸代表能力，縱軸代表動機，曲線代表行為產生的臨界軌跡，觸發機制促使行為發生。動機是導致某種行為的力量和心理原點，能夠激發和維持人的行動;能力是實現目標或完成任務的綜合屬性，也就是完成行為需要的綜合素質;觸發機制來自外部的提醒和刺激，也就是行為發生的直接驅動力。Fogg行為模型表明，動機和能力相互作用產生行為的結果，能力越低需要機越強，動機越弱需要能力越高，但無論是動機強弱，抑或能力高低，行為都有可能發生。但是，臨界軌跡表明，當動機較弱，而且能力較低時，行為不會發生，即動機和行為的交點在無效區域（曲線的左下方）;若要促成行為發生，動機和行為的交點必須落在有效區域（曲線的右上方）。根據B.J.Fogg教授將行為模型相關因素進行細化的結果，構建的Fogg行為細化模型如圖2所示[7]。

對于圖2所示的Fogg行為細化模型，行為動機由三項構成，各項之間相互作用，其中，直接動機，直接吸引力引起的興趣，也就是人的主觀感受，具有立竿見影的效果;間接動機，通過實踐認識產生的興趣，也就是人的客觀感受，可能帶來對行為結果的希望或恐懼;社會認同/拒絕，人的本質屬性是社會性，人們努力追求或保持一種積極的社會認同，有動力去避免被排斥。執行能力由六項構成，用戶可以通過提高執行能力來促進目標行為實現，時間成本，從用戶的角度來說需要減少時間消耗;金錢成本，從用戶的角度來說需要降低金錢資本花費;體力付出，從用戶的角度來說需要減輕消耗體力的勞動付出;腦力付出，從用戶的角度來說需要降低損耗腦力的思慮;社會偏差，從產品的角度來說需要增強設計的良好社會性;習慣的力量 ，從用戶的角度來說需要盡量符合習慣，因為改變習慣的成本較高。觸發機制由兩項構成，內部觸發，主要來自用戶體驗上的易用，以及情感上的愛用;外部觸發，包括引導、信號和火花，引導的目標是觸發行為，信號用于傳達或告知信息內容，火花直接觸發用戶產生活動。

2 智能裝備產品設計安全性考慮因素

智能裝備產品設計安全性考慮因素來自智能裝備產品的各個方面，總結歸納由12個因素構成，包括能量消耗、危險考量、表面質量、幾何形狀、運動情況、人機交互、防護措施、操作危害、控制系統、維修性能、操作指示和預測感知等。為了表述清晰，通過圖形的方式顯示，如圖3所示。

圖3所示的智能裝備產品設計安全性考慮因素較多，對幾個重點因素簡要說明如下：人機交互，用戶與智能裝備設備之間的交互，在各個功能方面為目標用戶所考慮，增強用戶體驗，以適當的提醒標志防止用戶出現錯誤，交互界面設計遵循一致性和引導性等原則，撤銷返回按鈕設置在顯眼位置;預測感知，運用經典方法和人工智能技術，感知和預測智能裝備設備將要完成的操作，以及將要出現的安全性問題，以便提前采取行動避免安全事故發生;表面質量，表面是安全性設計的重要內容，包括銳邊、毛刺、光滑和粗糙等;防護措施，避免安全性問題發生防護措施很重要，包括冗余設計、防護裝置和緊急制動裝置等。

3 行為設計在智能裝備產品安全性的應用

在互聯網信息技術時代，設計者通常需要花費大量的時間去研究用戶心理和用戶需求，利用大數據分析技術挖掘用戶的目標期望和行為動機，以此促進智能裝備產品安全性穩步提升。行為設計理論被廣泛應用于產品設計領域，尤其是應用于智能裝備產品安全性設計，提高用戶激勵行為發生，改變用戶的行為或態度[8]。行為設計理論在智能裝備產品安全性設計中的應用是一個復雜煩瑣的過程，更適合采用類似于軟件工程領域的原型法，首先設計出一個智能裝備產品原型，向用戶展示，由用戶試用，請用戶提出意見或建議，在此基礎上再進行修改完善，然后再試用再完善，直到用戶滿意為止。原型法設計優勢明顯，產品更能滿足用戶需求，降低失敗的可能性，減少設計開發成本，更容易打開銷售市場。基于行為理論的智能裝備產品安全性設計流程如圖4所示。

對于圖4所示的基于行為理論的智能裝備產品安全性設計流程，首先，開展市場調查研究，了解智能裝備產品安全性設計需求，參照經典的智能裝備產品安全性設計成功案例，并結合行為設計理念，生成智能裝備產品安全性設計要求。然后，依據生成智能裝備產品安全性設計要求，設計參數化程序，構建智能裝備產品安全性設計原型。最后，用戶對智能裝備產品安全性設計原型進行評價，如果用戶滿意，輸出智能裝備產品安全性設計結果;如果用戶不滿意，改進智能裝備產品安全性設計要求，調整參數，重新構建智能裝備產品安全性設計原型，再由用戶評價，直到滿意為止。用戶評價模型的數據分別來自三類用戶，第一類是HMLA型用戶，即高動機弱能力型用戶;第二類是LMHA型用戶，即低動機強能力型用戶;第三類是HMHA型用戶，即高動機強能力型用戶。不同類型用戶所起的作用不同。

行為設計在智能裝備產品安全性的應用需要從多個角度展開[9]，視覺設計安全角度，視覺會引起人的心理變化，從外界接收的各種信息中80%以上通過視覺獲得;聽覺設計安全角度，聽覺與視覺相互補充，人處在噪音的工作環境下，聽覺感受性明顯喪失，危險性顯著提高;動覺設計完全角度，動覺與觸覺共同向大腦傳遞信息，長期操作智能裝備產品，會產生復雜的心理反應，影響自身安全。

行為設計在智能裝備產品安全性的應用需要重點考慮用戶動機、用戶能力和觸發機制[10]。用戶動機角度，引導用戶體驗智能裝備產品的先進性和安全性帶來的便利，鼓勵用戶學習、發展和掌握技能，有效提高用戶的活躍度與產品黏性;用戶能力角度，通過優化智能裝備產品安全性設計，降低操作門檻，變向提升用戶能力;觸發機制角度，通過提高智能化程度引導用戶的使用行為，留住高動機低能力用戶。

參考文獻：

[1] 楊春雷.淺談新常態下智能裝備產業的發展與思考[J].電力設備管理，2021（8）：232-233.

[2] 鄧亮，麻可愛.包裝機械智能裝備工業設計發展現狀與價值分析[J].中國新技術新產品，2020（4）：45-47.

[3] 陳軍營.產品安全性設計研究[J].輕工標準與質量，2013（1）：59-60.

[4] 周巖，劉曉勝.智能裝備視角下工業設計一流專業建設策略——以哈爾濱工業大學為例[J].設計，2021，34（19）：98-100.

[5] 鄭歡，黃智宇.基于Fogg行為模型的學習型網站設計策略研究[J].設計，2021，34（1）：114-116.

[6] 薛彩霞，姚順波.基于Fogg行為模型的農民親環境行為培育探討[J].中國農業教育，2020，21（1）：71-80.

[7] 羅琴.基于行為設計學的移動醫療系統設計研究[D].廣州：華南理工大學，2020.

[8] Oinas-Kukkonen H，Harjumaa M.Persuasive systems design：key issues，process model，and system features[J].Communications of the Association for Information Systems，2009，24：28.

[9] 王文萌.工業產品設計中的安全性研究[D].武漢：武漢理工大學，2020.

[10] 張露芳，周逸沁.Fogg行為模型在互聯網產品設計中的應用[J].包裝工程，2018，39（4）：159-163.

【通聯編輯：聞翔軍】

收稿日期：2021-08-21

基金項目：教育部產學合作協同育人項目階段性研究成果（項目編號：202101089033）

作者簡介：張輝（1973—），男，吉林長春人，副教授，碩士，研究方向為產品系統設計;成昕（1999—），女，遼寧錦州人，本科生，研究方向為產品設計。