基于UCD 的水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計

西華大學美術(shù)與設(shè)計學院 胡蝶 李娟（通信作者）

四川輕化工大學機械工程學院 李澤宏

溺水一般指的是人淹沒于水或其他液體之中，從而導致呼吸道受損的狀況[1]。根據(jù)2016 年全球疾病負擔（GBD）發(fā)布數(shù)據(jù)顯示，2016 年我國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題，并且具有突發(fā)性、高難度、緊急性等特征，但目前我國對于水上救生設(shè)備的精確性、高效性等研究不足。由此，文章運用以用戶為中心的研究方法，從用戶需求、使用場景等方面進行分析，設(shè)計出能縮短救生時間、提高救生精確度的水上手持便攜式救生設(shè)備。

1 UCD 設(shè)計理念概述

UCD（User-Centered Design）的核心思想是以用戶為中心，是20 世紀80 年代末興起的一種產(chǎn)品開發(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來。2003 年唐·諾曼在《以用戶為中心的系統(tǒng)設(shè)計：人機交互新世界》中提出了以“以用戶為中心的”概念，并開始關(guān)注可用性設(shè)計。唐·諾曼以用戶為中心的設(shè)計主張，產(chǎn)品設(shè)計應將重點放在用戶身上，使用戶依照現(xiàn)有認知習性，自然的接受產(chǎn)品，而不是強迫用戶按照設(shè)計師設(shè)定的模式來使用產(chǎn)品。以用戶為中心的產(chǎn)品設(shè)計的基本準則是：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具有的有效性、易用性、效率和用戶主觀滿意度。延伸開來包括對特定用戶而言，產(chǎn)品的易學程度，對用戶的吸引程度，用戶在體驗產(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，確定了家用應急救援包設(shè)計的機會點，初步形成了一套較完善的應急救援包產(chǎn)品設(shè)計理論方法，并最終指導實踐。賀孝梅等[5]系統(tǒng)地分析了洪災環(huán)境的特殊性以及受災群眾的生理、心理需求，建立了用戶需求模型，并在UCD 理論的基礎(chǔ)上提出洪災應急救生包設(shè)計的需求點，給今后的設(shè)計提供獨特的切入點。從外文文獻來看，美國、英國、加拿大、德國、荷蘭等對UCD 研究應用領(lǐng)域走在世界前列，已經(jīng)形成了較為完善的設(shè)計流程體系，并且利用此理論運用于產(chǎn)品新一輪的迭代優(yōu)化當中。綜上可知，UCD 在介入產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計時，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)計方案。

2 水上救生設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，我國水上救生產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，但仍未能擺脫救生技術(shù)落后，民眾救生知識匱乏等問題。溺水事故具有突發(fā)性的特點，溺水者無法保持冷靜進行自救，需借助相關(guān)設(shè)備完成逃生。由于民眾救生相關(guān)知識匱乏，施救者會選擇進入水中實施救援，但同時溺水人員慌亂的心態(tài)，極易導致雙方共同溺水的情況。此外，由于民眾對于救生圈、救生衣等救生產(chǎn)品的使用規(guī)范極其陌生，會增加學習成本，錯過關(guān)鍵救生時間。在大多數(shù)情況下，溺水時間高于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，所以采用一種無需人為介入，遠距離操作的水上救生的方式，從而提高救生效率[6]。

國外對于水上救生的重視度較高。例如，在19 世紀，許多發(fā)達國家成立了救生協(xié)會，目的是傳授基礎(chǔ)的救生知識、救生技巧，進而對救生活動進行推廣。經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，英國、美國、澳大利亞、加拿大等發(fā)達國家已經(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，雖然我國對于水上救生行業(yè)的關(guān)注度逐漸提高，但對于內(nèi)陸水域的溺水事故所涉及的基礎(chǔ)救生知識以及救生類產(chǎn)品設(shè)計仍存在不足。目前國內(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入水中將溺水人員拉拽上岸，這種方式危險性大，容易造成救生人員自身體力不支，產(chǎn)生新的危險事故。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，下方兩個電動渦輪，給其提供動能。使用方法較簡便，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，施救者再遙控它把溺水者帶回岸上。能一次搭救兩到三人，救助遠距離的溺水者，并且不需要耗費人力，減少危險系數(shù)。LuminAID Pack Lite 救援發(fā)光袋是由哥倫比亞大學的學生設(shè)計。其太陽能電池板能在7 小時內(nèi)將電池充滿，一個袋子可以滿足約12 平方米范圍內(nèi)，連續(xù)16 個小時的照明需求。對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于生存下來的希望。

通過對現(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)計單一。通過UCD 指導水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計，應當整合多個產(chǎn)品的不同功能，強調(diào)便攜性、精確性和高效性的設(shè)計核心。結(jié)合用戶需求和水上救生場景的分析，以噴射槍作為投射救生圈的載體，設(shè)計出給溺水人員精準投射的水上救援手持便攜式救生設(shè)備，整合自動充氣救生氣囊裝置、高壓氣瓶、瞄準鏡、可伸縮牽引繩、噴水推進等功能。

3 基于UCD 的水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計分析

3.1 目標用戶與使用場景分析

將UCD 方法運用于產(chǎn)品設(shè)計的過程中，首先需要確立產(chǎn)品的目標用戶，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)計密切相關(guān)，最終影響產(chǎn)品的設(shè)計次序。通過對產(chǎn)品的使用場景進行實地調(diào)研，確定產(chǎn)品的目標用戶，明確使用場景的特征，以及目標用戶使用產(chǎn)品的核心動機、使用需求。在明確產(chǎn)品的目標用戶及使用場景時常運用焦點小組、任務角色等方法。在進行設(shè)計實踐的過程中，可根據(jù)實際需求進行方法的選擇。

通過某一內(nèi)陸水域的溺水事故進行實地調(diào)研，運用任務角色等研究方法，確立目標用戶為溺水人員。由于溺水事故的突發(fā)性使目標用戶呈現(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，從而無法調(diào)動自身實施自救；二是溺水后用戶將會不斷嘗試脫離于水面，但長時間在水中運動，導致體能迅速下降；三是用戶與施救者缺乏基礎(chǔ)應急知識，使救生時間增加。針對內(nèi)陸水域的救生環(huán)境展開分析，將UCD 應用于水上手持便攜式救生設(shè)備的設(shè)計，分析救生場景的個性與共性，獲取使用場景所面臨的問題：第一，溺水人員容易隨著水流愈發(fā)遠離河岸，救生距離變化；第二，溺水地區(qū)常集中在郊區(qū)，周圍環(huán)境復雜，不利于大型機械設(shè)備作業(yè)以及大規(guī)模救援；第三，水面情況復雜，施救者在沒有相關(guān)專業(yè)設(shè)備的情況下，想快速到達作業(yè)區(qū)域并實施救生難度較大，易影響救生時間。

3.2 目標用戶需求分析

在明確的目標用戶和使用場景的基礎(chǔ)上，篩選出準確的目標用戶需求，便于滿足產(chǎn)品的后續(xù)開發(fā)需求。并設(shè)定行為目標幫助獲取用戶需求。隨著現(xiàn)代科技的提升，用戶需求呈現(xiàn)多元化的趨勢。共性由不同的個性組成，代表共性與個性聯(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)品的使用過程中，用戶的使用目的和態(tài)度會受多方面因素的影響。例如在使用產(chǎn)品時操作按鈕復雜、界面選項雜亂、學習成本高，則用戶會產(chǎn)生煩躁心態(tài)，降低用戶的使用傾向性，反之則會增強用戶的使用需求。

對曾經(jīng)有過溺水經(jīng)歷的用戶以及有經(jīng)驗的救生員展開訪談，研究地點范圍多為內(nèi)陸水域。從訪談中了解到，溺水而導致死亡的原因是缺氧窒息、酸中毒、救生時間過長。在溺水過程中，長時間吸入細沙、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，極度的身體不適導致溺水人員慌亂不堪，施救者無法精準救生。如若等待專業(yè)救生隊到達，但調(diào)取救生艇等大型設(shè)備將耗費大量時間，易錯失黃金救生時機。

用戶的核心需求點是減少溺水人員生理與心理受折磨的時間，精確快速地對其進行救生，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。在進行水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計時，分別從功能、外觀、人性化等方面進行差異化設(shè)計，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)計要點，同時為了滿足用戶的不同需求，可進行相對應的特殊化設(shè)計，例如可以從產(chǎn)品的使用方式、配色等方面實現(xiàn)。根據(jù)用戶需求與產(chǎn)品之間的關(guān)系，設(shè)計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)計要點分析

根據(jù)用戶對水上手持便攜式救生設(shè)備功能、外觀、人性化三個方面的需求，對救生設(shè)備進行設(shè)計。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，同時應具備極其重要的精確救生功能，比如瞄準模塊、動能模塊、發(fā)射功能、拖拽救生功能等。以上功能需求，主要通過硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計、軟件系統(tǒng)設(shè)計等方面實現(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體驗和視覺感受。從人性化方面，將人性化需求轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品的具體設(shè)計要點。人性化是針對用戶進行設(shè)計思考，即人的實際使用感受放在首位指導設(shè)計的實現(xiàn)，使用戶在不同的使用場景中，操作方式更加簡便，情感需求得到滿足，從而改善人們的使用體驗[11]。在此過程中，充分考慮用戶的行為習慣、心理感受的變化，展現(xiàn)人性化設(shè)計理念。

因此產(chǎn)品的設(shè)計要點在于減少水上救生的救生時間、降低施救者的學習成本。將現(xiàn)有的水上救生產(chǎn)品功能進行整合，確定精準定位溺水人員，并完成救生的功能特點。以流暢的產(chǎn)品形態(tài)打破救生設(shè)備固有印象，增強產(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、強度大、質(zhì)量輕的材質(zhì)，保證產(chǎn)品的實用性和便攜性。在人性化方面，強調(diào)體積小巧、重量輕便、操作便利、并且控制簡單的操作特點。

4 基于UCD 的水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計實踐

利用設(shè)計軟件設(shè)計得到一款水上手持便攜式救生設(shè)備概念設(shè)計方案“SAVING”。該救生設(shè)備的使用流程為：（1）首先通過按壓發(fā)射按鈕釋放高壓氣瓶內(nèi)的氣體提供動能。（2）同時按鈕自動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行充氣。（3）接著救生圈膨脹后丟棄外殼，實現(xiàn)救生圈的自動充氣功能，精準瞄準溺水人員的位置。（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)射出的長度，實行拖拉營救[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)品配色應強調(diào)產(chǎn)品的應急屬性，具有警示性的特征。因此選取白色作為產(chǎn)品的基礎(chǔ)色，搭配橙色作為強調(diào)色，突出產(chǎn)品的功能屬性，便于施救者第一時間發(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)，在前端對產(chǎn)品造型進行切割，打破圓柱形態(tài)的沉悶，并且能更好的儲存并觀察壓縮自動充氣救生圈的狀態(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)，符合人機尺度，提升用戶體驗。

圖3 “SAVING”效果圖

針對溺水事故的救生設(shè)備，效率是產(chǎn)品設(shè)計的核心。該救生設(shè)備搭配發(fā)射模塊、壓縮自動充氣救生圈、瞄準模塊等功能模塊。以噴射槍作為發(fā)射載體，其具有遠距離操控、瞄準定位、高效率等特點，在水上救生方面有明顯優(yōu)勢。采用噴射槍精確瞄準溺水人員，發(fā)射壓縮自動充氣救生圈，能避免施救者直接下水進行救生，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行個人獨立操作，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，具有較強的硬度，抗極大的沖擊力，且質(zhì)量較輕。壓縮自動充氣救生圈采用TPU 尼龍材料，強度大。重點突出噴射槍的重量輕、體積小、單人可操作的特點。水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計體現(xiàn)了精確性、高效性、便攜性的設(shè)計核心。

5 結(jié)語

隨著社會不斷的發(fā)展，以人為本的設(shè)計思想愈發(fā)成為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的重點。將UCD 設(shè)計思維應用于水上手持便攜式救生設(shè)備設(shè)計，從用戶需求出發(fā)，為水上救生產(chǎn)品設(shè)計提供了更加人性化的切入點。最終設(shè)計得到的水上手持便攜式救生設(shè)備不僅符合溺水危險情形下用戶的心理需求，還能減少救援時間，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)計中對用戶人文關(guān)懷的重要性，為相關(guān)的救生設(shè)備設(shè)計研究提供了參考。