设计与工效学融合视角下的卫浴产品创新设计_黄河.pdf

家具2023年第44卷第2期Furniture2023Vol.44No.2Furniture设计与工效学融合视角下的卫浴产品创新设计黄 河，刘志强（广州美术学院工业设计学院，广州 510260）摘要：随着产业和消费升级，以人本价值驱动为核心的人因与体验创新研究越来越受到重视，工效学领域研究方法与设计深入融合，在创新设计上的应用也越来越广泛得到应用。研究介绍工效学与设计的概念和研究领域，分析两者融合在产品开发中的重要性，在参考日本学者提出的设计工效学系统七层次模型和四阶段流程基础上，以高端商场公共卫生空间卫浴产品开发为例进行实证研究，主要运用工效学方法进行用户研究，提取用户需求，并通过设计手段可视化。结果证明，设计与工效学融合的流程和方法，对产品创新设计、提高开发效率提供了有力支撑，为产品开发提供新的思路和参考。关键词：设计工效学；以人为中心设计；用户体验；人机交互中图分类号：TS664文献标志码：A文章编号：1000-4629（2023）02-0087-05DOI：10.16610/ki.jiaju.2023.02.017Innovative Design of Sanitary Ware Products from the Perspective ofDesign ErgonomicsHUANG He，LIU Zhiqiang（School of Innovation Design，Guangzhou Academy of Fine Arts，Guangzhou 510260，China）Abstract：With the upgrading of industry and consumption，more and more attention has been paid to theresearch on ergonomics and experiential innovation centering on humandriven value.Research methodsdeeply integrated by design and ergonomics are widely applied in innovative design.The paper introduced the concept and research field of ergonomics and design and analyzed the importance of their integration in product development.Based on the sevenlevel model and fourstage process of design ergonomics system proposed by the Japanese professor，an empirical study was conducted on the development ofsanitary ware products in public health space of highend shopping malls.The ergonomically methodswere mainly used to conduct user research，extract user demand，and visualization through design means.The results show that the product innovation design and improvement of development efficiency are largely advanced by the process and methods of design ergonomics system，which will provide new ideas andreferences for product development.Key words：design ergonomics；human centered design；user experience；human machine interface随着技术、经济、社会的发展，物质得到极大丰富。同时，大量生产方式也使产品的同质化越来越严重，产品需求饱和，企业迫切需要对现有市场重新认识，与竞争对手产品形成差异化。在技术主导型产品系统向用户价值提供系统转型过程中，“以人为中心”（Human Centered Design，HCD）的人因与体验创新研究越来越得到广泛应用，人因科学领域研究方法与设计深入融合，在创新设计上的应用也越来越受到重视1。工效学是以人的生理普遍特性为基础，为探究人的本质需求发展起来的学科，如何通过设计与工效学融合，带来创新的协同效应，成为新的课题。基金项目：广州美术学院科研项目（21XSB21）。作者简介：黄河（1971），女，副教授，研究方向为人机工程学和设计管理。Email：。引文格式：黄河，刘志强.设计与工效学融合视角下的卫浴产品创新设计J.家具，2023，44（2）：87-91，96.工业设计087Furniture家具2023年第44卷第2期Furniture2023Vol.44No.21设计与工效学概述1.1广义的工效学在我国，工效学由于在各学科的研究领域、内容和重点不同，至今学术界没有一个公认的命名或定义。国际工效学学会（International ErgonomicsAssociation，IEA）认为“人类工效学或人因学（Ergonomics/Human Factors，E/HF）是一门研究人与系统其他要素之间相互作用的科学，是应用理论、原理、数据和方法进行设计，以优化人类福祉和整个系统性能的专业。从IEA对工效学的定义的可以看出，工效学是为了人类的安全、健康、舒适和优化绩效，考虑人和机械（系统）调和的学科。还有学者提出不仅是安全、效率这个层面，自我实现、快乐等因素也应该成为工效学的研究课题2。从这个意义上说，工效学不仅是安全性和效率性方面，在感性价值创造方面也应该发挥作用。随着学科的发展，工效学可分为微观和宏观两个层面。微观工效学以人机交互（Human MachineInterface，HMI）为主要对象，其又分为硬件类和软件类。前者以汽车、家电产品、家具等为主要研究对象，后者以产品的操作画面等为研究对象，也称为认知工效学3。从过去研究动向的关系看，20世纪6080年代以生理系和绩效的研究为主流。随着产品的数字化等，20世纪90年代后认知系的研究大力发展起来。近年来，随着系统复杂化，从事故预防、系统顺利运作的视点出发，包括运营方面在内的宏观工效学的研究也日益变得重要4。1.2以人为本的设计近年来，设计的概念随着产业发展而变化，由创造“物的附加价值”扩展为创造“用户体验价值”，设计领域也从原来以造型为中心的狭义的产品设计扩展为广义的服务设计、交互设计、用户体验设计等。在这样的背景下，不仅需要工效学的知识，更需要运用设计思维（Design Thinking）来构筑一个设计驱动的为人服务的系统。设计思维是一个理解用户、定义问题、创造创造性解决方案以及制作原型进行评估和测试的迭代过程，包括5个阶段：共情、定义、构思、原型及测试5。为了设计易于使用、有魅力的商品，运用“以用户为中心的设计”（UserCentered Design，UCD）成为有效手段。UCD 和HCD几乎同义，都是可用性的重要因素，流程和方法没有明确的差异，两者融合发展，如图1所示。从历史角度看，UCD更久。1986年由认知心理学家唐 纳 德 A 诺 曼（Donald Arthur Norman）提 出。HCD以英国B 沙克尔（Shackel B。）的工效学研究为基础，以使用的人为中心，将产品流程体系化，并由国际标准ISO 9241210规格化。图1 从UCD到HCDFig.1 From UCD to HCD2设计与工效学融合的系统在我国工业设计领域，工效学一般被称为“人机工程学”或“人体工程学”，在人体尺寸、作业域、空间设计、人机系统设计等设计领域发挥重要作用6。工效学和设计是表里如一的关系，工效学调和人机系统关系，设计是这种调和关系的具象。在以前的产品开发中，多运用工效学方法，如身体和动作计测、脑波、肌电图等生理计测、心理学的测定等对企业开发的产品进行性能评价。通过这些计测数据对产品进行性能改良设计。可以说工效学是在开发的下游工程阶段才参与。随着产工业设计088家具2023年第44卷第2期Furniture2023Vol.44No.2Furniture品需求饱和，企业迫切需要对现有市场重新认识，与竞争对手产品形成差异化。不仅在产品和技术上，将用户为中心的“人”放到中心位置，考虑用户的需求和体验进行产品服务设计已成为时代趋势。近年来，随着以人为中心设计理念的推广，在产品开发的上游阶段，如在产品概念和方向的策划、开发阶段的规格探讨等就参与合作的情况增多。在人本价值创造年代，设计与工效学进一步交叉融合正成为趋势。日本学者山冈俊树教授将设计工效学定义为“融合设计与工效学，从其协同效应构筑以用户为中心的系统”。其在工效学HMI结构的基础上，提出设计工效学的七层次模型，如图2所示。模型最下层的基础是管理，这个管理部分控制设计工效学和服务7。这之上设为工效学和设计的层。在工效学的层，从下而上包括安全性、可用性；在设计的层，从下开始包括UX、故事性以及感性。设计工效学系统不仅将设计与工效学一体化，产生协同效应，还将用户和系统、服务提供者的关系进行最优化和系统化设计。图2 HMI结构与设计工效学系统Fig.2 HMI structure and design ergonomics system3设计工效学融合的产品开发流程随着设计与工效学从评价型研究向开发型研究和解决方案设计转换，合理的产品开发流程和方法成为提高开发效率的重要手段。山冈教授还提出设计工效学系统流程，如图3所示。图3 设计工效学的流程Fig.3 Processes of design ergonomics工业设计089Furniture家具2023年第44卷第2期Furniture2023Vol.44No.2系统流程主要包括：1）系统概要。主要包括确定目的、目标和系统的计划。首先实施设计战略或前瞻设计，探讨将来的设计方针。然后进一步探讨具体的功能性、效率性、安全性、可用性、费用、生产性、维护性等，确定设计目标。接着，根据目的和目标，决定系统的整体框架。2）系统详细。包括定位、提取用户需求事项、明确用户和系统以及结构化设计概念。3）可视化。在明确用户、系统和设计概念后，选定设计方案。4）设计评价。从可靠性和安全性的视点对最优设计方案进行评价。在产品系统开发之际，工效学主要负责提取用户需求事项、设计评价，设计负责可视化。在可视化之际，通过身体模型对形状等进行可视化，通过心理模型对信息等进行可视化，身体模型与心理模型与工效学的生理系统与认知工效学相对应。4基于设计工效学的产品开发实证研究4.1设计项目简介在以上理论探讨的基础上，以卫浴产品开发的设计项目为例进行实证研究。A企业位于广东佛山，是我国著名的卫浴产品生产企业。近年来，随着技术发展和生活水平提高，卫浴产品的用户需求从基本满足生理功能到放松、愉悦的如厕体验，产品也从传统的陶瓷洁具向智能化、家居化、国际化发展。公共卫生间不仅应满足人的基本生理需求，解决脏乱臭等问题，同时也应该关注“老龄人口和残障人士建设无障碍环境”“提升女性社会地位”“提升都市居住舒适度”“从量到质的价值观转变”等社会问题8-9。公共卫生间不仅要打造干净、舒适的环境，满足各类人群的各种需求，在一些高端商业设施中，公共卫生间被视为吸引顾客的重要内容之一，甚至成为城市的名片和窗口形象。4.2确定设计目标为了明确设计方针，项目组首先进行了设计战略研究。对企业外部资源，如技术发展水平、经济水准、消费者生活方式等进行桌面调研，了解不同地域不同的如厕文化、国内外卫浴产品的发展现状，掌握相关的人体尺寸、空间布局等工效学资料，还以日本东陶、国内同类品牌九牧、小众品牌便洁宝为例，进行智能冲洗技术、电解水除菌技术、造型设计、新陶瓷材料等的比较研究，分析本公司产品在市场上的定位。同时，还对企业的内部经营资源，如新产品展示厅、生产现场、供应链厂家等进行实地考察，了解企业的技术和生产能力。在此基础上确定了用户体验、休闲化、易清洁维护、免接触式、配套性、网红卫生间等设计关键词，期待通过产品的灯光、出水方式等，提升用户体验感，通过圆角设计等细节设计、系列化、智能化等提升产品清洁和维护便捷度等设计目标。4.3详细设计阶段在上述设计目标下，项目组以广州市区K11购物艺术中心、太古汇、天河城、天环广场、正佳广场等高端商场为例进行实地调研，进行问卷调查、访谈等定量、定性结合的用户研究，重点进行以参与式观察法为主的实地调研，了解用户在使用公共卫生间遇到的痛点、问题点，发掘用户潜在需求。主要运用：（1）观察法。工效学的研究方法主要有实验法、测量法、感觉评价法、心理测验法、图示模型法等10，在以市场需求为中心的商品开发过程中，能广泛抽取需求的观察法受到重视，通过参与观察法观察用户、商品系统及其交互，记录分析用户，共创设计。观察视点主要有着眼于商品系统进行观察、着眼于用户与商品系统的交互进行观察以及对HMI整体进行观察。从HMI进行的观察法是简便发现设计痛点的有效方法11。调查时，主要观察公共卫生间在不同楼层的不同设计风格、布局、用户动线和用户行为分析，如图4所示。（2）问卷调查法。调查结果发现（N=80），“厕间占座标识可视化不够直观”（78%）、“女生卫生间整体布局不够合理”（48%）等显性问题，同时也发现“想坐厕但有隔阂心理”（91%）、“有喜欢的风格会打卡并上传社交平台”（57%）等潜在需求。（3）访谈法。除了顾客，还从维护管理角度对商场保洁员、楼层管理员等6人进行深度访谈。通过访谈知道，保洁员因需要对洗手台台面和地面反复刮水擦洗，作业负担相当大，年轻女性顾客期待有补妆、置物、可以拍照打卡的主题卫生间，男性用户比起风格主题更注重卫生间功能性。在调研基础上，经过设计师、企业设计部门、企划部门、用户代表等人员的共创工作坊，进一步确定设计方向：1）以年轻人为目标用户的网红打卡卫生间；2）智能显示隔间占座标识；3）带座圈自洁功能的智能坐便器；4）带烘干、出纸、空气净化功能的智能一体柜，并针对前期调研中的问题点进行改良等。图4 HMI的参与观察法应用例Fig.4 Application example of participatory observation method based on HMI4.4设计方案可视化在前期调研基础上，进一步对设计概念进行可视化，提出了“格格BLUE”的整体方案，设计配色采用克莱因蓝加白色，呈现简约时尚风格。设计元素采用简约“D”字形。卫生间布局分为洗手区、隔间区、小便区、化妆区，还增加了可供顾客休息打卡的区域并进行IP形象设计，为顾客带来多元化的体验，如图5所示。此外还进行了厕间智能变色门、坐圈自洁智能座便器、干湿纸巾结合的二合一抽纸机、皂液一体智能水龙头、感应出纸一体镜柜、感应开启垃圾桶等产品设计，如图6所示。图5 商场公共卫生间整体设计方案Fig.5 Overall design scheme of public toilets in shopping malls图6 公共卫生间部分产品设计方案Fig.6 Products design scheme in public toilet4.5设计评价结果项目组在3个月内完成卫生间整体布局、内部装置和IP形象设计的方案，完成11个单品设计方案，均获得企业好评，其中2个智能产品方案被企业采用，正申请专利并进入后期商品开发阶段。下一步将从可靠性和安全性评价的观点对最优设计方案进行评价，同时按照PDCA的管理流程，在P（Plan，计划）、D（Do，实行）、C（Check，评价）阶段后的A（Act，改善）阶段，运用设计与工效学的手法进行改善，最终实现人-机-环最佳匹配的系统。5结语综上所述，卫浴产品在创新设计中应做到：1）在整个产品开发过程中，将人本设计的理念贯穿始终，将设计思维和工效学的人-机-环境-运营的系统融合成一体的设计工效学系统模型；2）构筑设计工效学系统设计流程，从上游的设计战略、商品企划阶段参与；3）把用户作为着眼点，运用 UCD 和HMI的研究方法进行观察分析为主的用户调研，发现用户的潜在需求和设计点；4）在详细设计阶段，运用可视化和工效学的数据进行探讨。从产品开发流程看，通过设计与工效学融合的方法，能发现潜在需求和设计机会点，同时减少试错，提高产品开发的效率，为企业进一步开发提供新的方案，研究取得了良好效果。（下转第96页）工业设计090家具2023年第44卷第2期Furniture2023Vol.44No.2Furniture图4 HMI的参与观察法应用例Fig.4 Application example of participatory observation method based on HMI4.4设计方案可视化在前期调研基础上，进一步对设计概念进行可视化，提出了“格格BLUE”的整体方案，设计配色采用克莱因蓝加白色，呈现简约时尚风格。设计元素采用简约“D”字形。卫生间布局分为洗手区、隔间区、小便区、化妆区，还增加了可供顾客休息打卡的区域并进行IP形象设计，为顾客带来多元化的体验，如图5所示。此外还进行了厕间智能变色门、坐圈自洁智能座便器、干湿纸巾结合的二合一抽纸机、皂液一体智能水龙头、感应出纸一体镜柜、感应开启垃圾桶等产品设计，如图6所示。图5 商场公共卫生间整体设计方案Fig.5 Overall design scheme of public toilets in shopping malls图6 公共卫生间部分产品设计方案Fig.6 Products design scheme in public toilet4.5设计评价结果项目组在3个月内完成卫生间整体布局、内部装置和IP形象设计的方案，完成11个单品设计方案，均获得企业好评，其中2个智能产品方案被企业采用，正申请专利并进入后期商品开发阶段。下一步将从可靠性和安全性评价的观点对最优设计方案进行评价，同时按照PDCA的管理流程，在P（Plan，计划）、D（Do，实行）、C（Check，评价）阶段后的A（Act，改善）阶段，运用设计与工效学的手法进行改善，最终实现人-机-环最佳匹配的系统。5结语综上所述，卫浴产品在创新设计中应做到：1）在整个产品开发过程中，将人本设计的理念贯穿始终，将设计思维和工效学的人-机-环境-运营的系统融合成一体的设计工效学系统模型；2）构筑设计工效学系统设计流程，从上游的设计战略、商品企划阶段参与；3）把用户作为着眼点，运用 UCD 和HMI的研究方法进行观察分析为主的用户调研，发现用户的潜在需求和设计点；4）在详细设计阶段，运用可视化和工效学的数据进行探讨。从产品开发流程看，通过设计与工效学融合的方法，能发现潜在需求和设计机会点，同时减少试错，提高产品开发的效率，为企业进一步开发提供新的方案，研究取得了良好效果。（下转第96页）工业设计091Furniture家具2023年第44卷第2期Furniture2023Vol.44No.230 000 h左右，在性能上都高于国家标准。因为是在公共厕所中使用的灯具，容易与水接触，所以灯具外壳要有密闭保护，能够保证灯具内带电部件与绝缘体间有良好的绝缘。因此在公共厕所的照明设计中，一定要遵循安全性原则，给人们创造一个良好舒适的空间环境10。3.2.4美观性原则公共厕所中光源的颜色和空间内的色彩设计影响着我们的感官，不仅直接影响视觉的生理机能，还影响着人的心理状态。公厕中灯光通过不同的布置形式营造出不同的视觉效果，如无主灯设计，光源点缀形式，见光不见灯等设计形式，让公厕内部空间显得低调且舒适。公厕内不同色温的灯光照射在不同颜色的材料上，也可以营造出不同的装饰效果，突出现代公共厕所的审美。4结语公共厕所的设计在城市进程中越来越受关注，尤其是城市夜经济的快速发展，促进了照明设计的繁荣。照明设计的提升促进了公厕空间服务功能的改进。照明设计的提升是城市发展、社会经济进步的整体表现，在大发展的背景下，市民对公厕照明设计的需求也呈现出了许多新的特性。因此，针对类似的变化，有必要对公厕的照明设计策略进行更新。公厕空间的照明设计发展也反映了城市在不断向以人为本的目标靠近，不断保障公厕公共服务的社会使命，也在此基础上丰富公厕的设计美感。在未来的发展过程中，对于这种社会民生类的公厕照明设计，应提升相应的行业设计标准，设计师也应该将服务设计发挥到实处，增强人们的使用舒适性，为公共照明做出更重要的社会保障。参考文献：1李子韦，柴晓利.公厕设计通论M.上海：同济大学出版社，2005.2陈祖尧，刘艳阳，刘玮.智能家居照明产品适老化设计J.家具，2021，42（6）：32-36.3李胜芝.老年人卧室照明设计研究D.长沙：中南林业科技大学，2021.4徐慧丽，黄利元，罗冠林.商业空间照明设计研究J.光源与照明，2021，44（3）：18-19.5李瑾璇，范蓓，郭雨.绿色照明设计在商业空间中的运用J.工业设计，2021，16（3）：101-102.6 倪玉湛.云南旅游厕所设计D.昆明：昆明理工大学，2006.7秦毅.情感化的室内光空间设计研究D.长春：长春工业大学，2019.8 李文华.室内照明设计M.北京：中国水利水电出版社，2012.9张少华.茶馆室内灯光设计研究J.福建茶叶，2017，39（2）：91-92.10 邱纯.试论室内空间的照明设计J.建材与装饰，2018，7（32）：93-94.（责任编辑周橙旻孟浩）（上接第89页）通过设计与工效学领域的融合，将设计师和工程师从彼此独立的立场到融合变为可能，产品创新的成果必将有飞跃式提高。随着设计与工效学学科的发展，期待更多设计与工效学交叉融合的理论、方法和实践。参考文献：1孙守迁，赵东伟，戚文谦.人机融合创新设计J.包装工程，2021，42（12）：7-15.2HANCOCK P A，PEPE A A，MURPHY L L.Hedonomics：the power of positive and pleasurable ergonomics J.Ergonomics in Design，2005，13（1）：8-14.3杨丽帆，申黎明，谈立山等.办公椅的双靠背形态设计研究J.家具与室内装饰，2021，28（3）：97-99.4日本JIDA.产品设计M.东京：瓦克斯公司，2020.5蒂姆 布朗.IDEO，设计改变一切M.侯婷译沈阳：北方联合出版传媒集团股份有限公司，2011.6许伟晶，申黎明，谈立山等.面向座椅设计的人体尺寸测量与腰臀形态分型J.家具，2021，42（3）：39-43.7山冈俊树.设计人间工学M.东京：共立出版社，2014.8阿尔法图书.公共卫生间的创意设计M.雷光程译.武汉：华中科技大学出版社，2017.9魏苏瑶，吴智慧.智能技术在适老化卫生间家居环境中的应用J.家具，2022，43（5）：28-32.10赵江洪.人机工程学M.北京：高等教育出版社，2006.11铃木翔.基于直接观察法的设计和观察方法实践研究D.和歌山：日本和歌山大学系统工学部，2005.（责任编辑周橙旻翁梦芸）工业设计096