產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

毛萌節(jié)

摘要：設(shè)計(jì)中對(duì)于安全結(jié)構(gòu)的考量是產(chǎn)品設(shè)計(jì)普遍的基本要求。安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)極其復(fù)雜的問(wèn)題，要求設(shè)計(jì)師將安全意識(shí)滲透到整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的始終，并結(jié)合設(shè)計(jì)心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)以及通用設(shè)計(jì)、綠色設(shè)計(jì)等思想進(jìn)行全面和綜合的設(shè)計(jì)，從而為用戶提供更加安全、舒適、高效的產(chǎn)品體驗(yàn)。以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的邏輯思路為基礎(chǔ)，歸納了產(chǎn)品安全結(jié)構(gòu)的一般設(shè)計(jì)程序。以按壓式安全插排為例進(jìn)行了安全結(jié)構(gòu)的改良創(chuàng)新設(shè)計(jì)，為產(chǎn)品的安全性設(shè)計(jì)提供了一種新的設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品設(shè)計(jì)；安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1安全結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)是產(chǎn)品功能得以實(shí)現(xiàn)的前提，不同的功能要求具有不同的結(jié)構(gòu)形式。安全結(jié)構(gòu)指產(chǎn)品工作、使用中出現(xiàn)特殊或意外情況時(shí)，用于保護(hù)產(chǎn)品，避免發(fā)生人身事故而設(shè)計(jì)的相關(guān)結(jié)構(gòu)、裝置等。常見(jiàn)的安全裝置如故障指示燈、汽車(chē)的安全帶、電飯鍋壓鍋的熱熔安全閥等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容之一，也是整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中最復(fù)雜的一個(gè)工作環(huán)節(jié)，在產(chǎn)品形成過(guò)程中，起著至關(guān)重要的作用。產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)安全性重要的環(huán)節(jié)是安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要設(shè)計(jì)師有安全意識(shí)，同時(shí)也要了解安全事故發(fā)生的技術(shù)原理，進(jìn)而為產(chǎn)品設(shè)計(jì)更好的安全結(jié)構(gòu)。產(chǎn)品安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)原理分為提示性、直接和間接安全技術(shù)3種。提示性安全技術(shù)指在事故出現(xiàn)之前發(fā)出信號(hào)和警報(bào)，提醒注意意外情況的發(fā)生，從而避免事故發(fā)生。直接安全技術(shù)指借助工作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或者產(chǎn)品自身高性能直接滿足安全要求，保證產(chǎn)品在使用中不出現(xiàn)危險(xiǎn)。間接安全技術(shù)依靠保護(hù)裝置或者保護(hù)系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品安全穩(wěn)定。安全結(jié)構(gòu)技術(shù)原理是安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)師要熟悉安全結(jié)構(gòu)技術(shù)原理才能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行可行性的安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。絕對(duì)安全的觀念類(lèi)似于錯(cuò)綜復(fù)雜世界的抽象數(shù)學(xué)，人們意識(shí)到它的存在，但永遠(yuǎn)無(wú)法絕對(duì)確切地表達(dá)它。

2安全結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)程序

產(chǎn)品安全性的基本保障是合理的安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。產(chǎn)品在開(kāi)發(fā)設(shè)初期應(yīng)盡量避免采用不安全的技術(shù)結(jié)構(gòu)，如果必須采用則需要考慮控制和防護(hù)措施，設(shè)計(jì)安全防護(hù)結(jié)構(gòu)裝置，最大程度降低產(chǎn)品發(fā)生事故的概率。一般而言，產(chǎn)品安全結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)程序根據(jù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的邏輯思路可以分4個(gè)步驟：分析意外情況和意外情況造成的影響、制定設(shè)計(jì)策略、實(shí)施安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)以上的方法步驟可以很好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的保護(hù)以及降低產(chǎn)品發(fā)生意外時(shí)人和產(chǎn)品自身的損壞。同時(shí)，對(duì)一般產(chǎn)品而言，可以按照安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序步驟，找到產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新思路，開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的市場(chǎng)空白領(lǐng)域。

2.1分析意外情況和意外情況造成的影響

分析意外情況和影響，要主次分明。分析意外情況以出現(xiàn)大概率事件為主，從產(chǎn)品的工作環(huán)境、產(chǎn)品使用方式、產(chǎn)品自身部件損壞或者故障、使用者操作錯(cuò)誤以及特殊意外（不可抗力、人為故意）等幾個(gè)方面去分析。意外情況造成的影響主要包括對(duì)人和產(chǎn)品的影響。對(duì)人的影響是第一位的，因?yàn)楫a(chǎn)品是為人服務(wù)的。對(duì)人的影響要結(jié)合具體情況考慮相關(guān)的可能性、影響方式和程度等。對(duì)產(chǎn)品的影響主要是分析對(duì)產(chǎn)品的損壞程度和方式。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師需要對(duì)意外情況發(fā)生時(shí)人和產(chǎn)品的影響進(jìn)行綜合分析和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使產(chǎn)品達(dá)到最優(yōu)的安全狀態(tài)，從而減少人類(lèi)受到的危害。

2.2制定設(shè)計(jì)策略

所謂策略就是發(fā)生意外時(shí)相對(duì)應(yīng)的措施和辦法。分析意外情況和意外情況造成的影響是制定設(shè)計(jì)策略的前提，而設(shè)計(jì)策略取決于發(fā)生意外的概率和影響程度。設(shè)計(jì)策略根據(jù)發(fā)生意外的概率和影響的保護(hù)程度分為3種：（1）提示警告型策略，保護(hù)程度未定，需采取進(jìn)一步的措施；（2）有限保護(hù)型策略，以犧牲次要部分為代價(jià)，盡可能保護(hù)主要部分和整體，盡量減少損壞；（3）完全保護(hù)型策略，產(chǎn)品出現(xiàn)意外時(shí)，可以正常工作，對(duì)人和產(chǎn)品沒(méi)有損壞和影響，這種策略要求產(chǎn)品自身的安全系數(shù)非常高。

2.3進(jìn)行安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)以上3種設(shè)計(jì)策略，進(jìn)行相應(yīng)的安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。針對(duì)提示警告型策略，可以設(shè)計(jì)采用警示原理的安全結(jié)構(gòu)。例如各種電子儀表的電源指示燈、水壺的沸騰鳴叫裝置、自動(dòng)生產(chǎn)線的報(bào)警器等。針對(duì)有限保護(hù)型策略，可以設(shè)計(jì)采用有限損壞原理的安全結(jié)構(gòu)。這類(lèi)結(jié)構(gòu)通過(guò)損壞特定薄弱部件來(lái)保護(hù)其他主要結(jié)構(gòu)，減少損壞。例如，電閘里的熔斷保險(xiǎn)絲、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)安全銷(xiāo)的過(guò)載保護(hù)裝置。針對(duì)完全保護(hù)型策略，可以設(shè)計(jì)采用冗余原理設(shè)計(jì)的安全結(jié)構(gòu)，即采用多個(gè)重復(fù)安全裝置保證產(chǎn)品的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，飛機(jī)的四部發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)車(chē)輪的緊固螺栓數(shù)。

2.4評(píng)價(jià)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

產(chǎn)品的安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)僅僅是第一步，設(shè)計(jì)完成后需要安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的綜合評(píng)價(jià)。從安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的3個(gè)原理的角度出發(fā)檢驗(yàn)安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理有效，對(duì)不合理之處要加以糾正。以上步驟形成一個(gè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的整體，并將此分析歸納總結(jié)，作為產(chǎn)品安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般程序。這個(gè)程序?yàn)樵O(shè)計(jì)師如何將安全結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更好地應(yīng)用到未來(lái)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中提出了更好的思路與方法。

3安全結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)實(shí)例

以按壓式安全插排設(shè)計(jì)為例，應(yīng)用安全結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)程序?qū)ζ溥M(jìn)行改良創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

3.1分析意外情況和意外情況造成的影響

插排是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常使用的家電產(chǎn)品，而插排的安全性問(wèn)題一直是插排設(shè)計(jì)的重要因素。從設(shè)計(jì)心理學(xué)角度來(lái)說(shuō)，插排的安全性關(guān)系著使用者的操作穩(wěn)定與體驗(yàn)愉悅，因此滿足使用者心理的安全需求尤為重要。插排在使用的過(guò)程中需要考慮的主要意外情況包括：因超過(guò)負(fù)荷、突然停電以及意外遇水而造成的短路、漏電、爆炸；插排局部零件發(fā)生故障，如電源指示燈損壞、插孔不導(dǎo)電、插排電源線損壞；意外情況造成的影響（主要指人自身安全問(wèn)題和產(chǎn)品毀壞方面）。

3.2制定設(shè)計(jì)策略

以提示警告型策略、有限保護(hù)型策略、完全保護(hù)型策略為基礎(chǔ)，針對(duì)插排制定的設(shè)計(jì)策略主要是：個(gè)人良好的使用習(xí)慣、插排指示燈、計(jì)量顯示屏、過(guò)載保護(hù)裝置、高彈性插口、專(zhuān)業(yè)安全保護(hù)蓋、導(dǎo)流槽、防火阻燃材料等各種輔助安全的裝備。通過(guò)分析插排所涉及安全因素的各個(gè)方面，制定相對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)策略，可以從其中一種或者幾種組合進(jìn)行插排安全結(jié)構(gòu)的綜合設(shè)計(jì)。

4結(jié)語(yǔ)

產(chǎn)品自從誕生之后，作為人與外在的中介，必然在人類(lèi)安全中扮演著極其重要的角色。人們?cè)谌粘Ｉ钪忻媾R的大部分安全隱患都與產(chǎn)品相關(guān)。安全性是用戶人身安全的保證，同時(shí)也是企業(yè)自身產(chǎn)品品牌建立的重要基礎(chǔ)。任何產(chǎn)品都應(yīng)結(jié)實(shí)可靠，經(jīng)久耐用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕巧，線條明確醒目，控制裝置優(yōu)良，顯示裝置清晰。安全并不僅僅是一項(xiàng)對(duì)工業(yè)產(chǎn)品屬性的要求，從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，安全也是產(chǎn)品設(shè)計(jì)不斷提升和改良的催化劑。著名心理學(xué)家馬斯洛對(duì)于人類(lèi)的需求劃分了5個(gè)層次，其中安全需求是人類(lèi)第二重要的需求。傳統(tǒng)上產(chǎn)品設(shè)計(jì)的安全內(nèi)容屬于人機(jī)工程學(xué)研究的領(lǐng)域，而以往人機(jī)工程學(xué)多關(guān)注產(chǎn)品使用的舒適度，產(chǎn)品安全居于次要的位置。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)最初可能沒(méi)有將安全作為一部分考慮，設(shè)計(jì)師潛意識(shí)中安全意識(shí)的設(shè)計(jì)目標(biāo)也并不明確。合理的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可減少損害，如汽車(chē)方向盤(pán)上的平坦部分就是考慮到相撞或翻車(chē)時(shí)不致傷害駕駛員而設(shè)計(jì)的。因此，對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中安全結(jié)構(gòu)問(wèn)題進(jìn)行研究與探討非常有必要。