基于感性工学的物探人员失温防护设备设计研究

南华大学 郑震

澳门城市大学 康红娜（通信作者）

在野外物探工作中，物探人员需要面临极端天气，以及丛林生物蛇、蚁、野猪等危险生物。而近两年地质行业备受关注的话题就是野外物探工作人员的失温防护。失温现象其实离我们并不远，近年来，各地因为失温导致的野外事故屡见不鲜，血的事实给我们敲响了警钟。对于物探人员来说失温防护是生命安全的保障，也是保障物探行业发展的前提和关键，同时国家也出台了相关的政策，保障了地质人员的安全[1]。

1 感性工学概述

感性工学是日本设计学界的一种设计新思路，由长町三生提出，将人的感性需求转译为产品设计的一种研究方法。通过用户对产品的感性回馈进行设计分析及设计定位，并结合产品的功能、造型和用户的喜好，实现将感性与工程相结合[2]。

感性工学在情感化设计的过程中，通过获取用户对产品属性的感性意象，整合分析用户意向与产品功能，最终完成感性策略方案。感性工学在设计领域的应用非常广泛，主要分为前向定性推论式、前向定量推论式及逆向式三类。定性推论手法的感性工学，以划分层次的方法，在已知用户情感期望的前提下，对感性词汇进行逐次的分解转化，成为设计所需的定性元素[3]。

2 物探人员失温防护设备概述

目前，在我们国家对于物探个人防护产品与救助工具系统专门的研究并没有得到一定的重视，同时现有的物探防护装备主要以应对气候变化为主，此类产品属于保障人身安全、防止事故发生的基本设备。我们国家的绝大多数矿区分布情况复杂，有绵延不绝的高山，有视野辽阔的平原，其中不免存在着作业环境恶劣、昏暗潮湿、地形狭窄、气候多变的情况，物探人员在山里迷失的情况时有发生，而一些中大型勘探局配备的保温设备很少被携带进山，强制携带反而成为工作中的一种负担。因此，大部分的物探人员只是简单地戴好必备的工具进山，及时在太阳落山之前返回基地。这也体现出物探防护类产品种类的稀缺，另一方面也反映出我国目前防护设备缺乏感性的研究和思考。

我国现有的防护类设备很少关注野外物探生产工作中的感性需求，在恶劣的工作环境下，野外物探人员的情感意象属于物探防护的一个重要因素，大部分在职人员普遍认为该行业需要吃苦而忽略了情感需求。因此，员工自己在工作的过程中面对恶劣天气往往忽视其可能会产生的严重后果，最终导致悲剧的发生。在学术界里，相关的论文文献的研究对象主要以防护材料和工艺的改进为主，对于个人防护的文献虽然不少[4]，却鲜有对野外物探人员的感性策略进行研究的，缺少产品设计对野外物探人员的感性关怀。

3 基于感性工学的物探人员失温防护设备设计流程

3.1 确定样本

针对物探失温防护产品设计，应对物探防护设备进行问卷调查，调查以电子问卷形式为主。首先对市面中的物探防护装备进行了初步的分类，查找目前市面上安全防护类的装备产品，将筛选的40 款设备作为实验样本，并对其中8 款具有代表性的热销产品作为研究对象（见图1）。在选择样本时，防护产品种类需要多样化，通过不同类型的防护并提炼出最适合野外物探人员的感性词汇。并针对物探人员设计调查问卷，收集使用者对防护产品的属性感要求，以受测者对防护设备的外观感觉、使用感觉、交互和功能需求为主，最终提出符合需求的产品方案。通过对调查问卷的问答结果进行整理，了解这8 个产品样本在感性上的强弱程度。

图1 8 款热销个人防护类产品

3.2 感性词汇筛选

通过查询个体防护杂志、了解物探防护资料，以及对地质人员的线下访谈等方式列举出基于物探失温防护相关的感性词组，并对这些词汇以物探个人相关性进行排序。整理出86 个形容词，通过初步的筛选，对86 个词汇按照含义进行初步的分类和归纳，得到48 个感性形容词。

将48 个感性词汇制作成调查问卷，首先将48 个感性词汇进行分组，分别从造型、材质和交互三个方面进行调查问卷，分别提取最具代表性的前三个词组作为造型、材质和交互的代表词汇。从造型、色彩、交互三个方面同时进行投票评估，将所得数据整理和筛选出最贴近的六组代表性的感性意象词汇对，即形态：轻便—笨重、简洁—复杂；材质：牢固—易坏、舒适—难受；交互：灵敏—迟钝、有效—无用。

3.3 样本感性测量

检验这些感性词语与设计要素的相关性，以获取正确的感性意向信息。首先对从业者进行调查研究，了解他们的需求。对用户进行的调查采用七级语义差分法，建立七级语义差分量表，采用6 个实验样本，6 对感性词组。发放调查问卷后，让调查者通过自身对产品的感受和体验，给6 份实验样本进行评分[5]。用户对产品的感性评价以不同程度对应词汇来表示，如：“轻便—笨重”，通过主观打分得到相应的感性分值，对应-3、-2、-1、0、1、2、3。此次问卷邀请了80 位野外工作人员参与调查。

运用感性词汇筛选问卷，是依靠样本来进行的，目的是结合样本与感性词组，以此求得代表性样本的感性意象数值，在通过对意向数值求平均值计算之后，得到各样本的感性意象值的数据统计表（见表1），根据表中的数据，以样本数量为横轴，以感性词汇对应分值为竖轴，绘制出相对应的意象尺度图（见图2）。意象尺度图的类别需要有明确的颜色区分开来，并且能够体现数据的变化特征，这对之后的策略方案的评价中可以有更加直接、更加具体、更加完善地解说，并且在后续的产品方案选择中具有非常重要的作用。由表2 可知，各个对立感性词汇的词组评价都为正数，可以看出在“轻便”“有效”“牢固”“舒适”“灵敏”和“简洁”的词组中都对产品有正向的作用，而不同的产品给用户的感受也不同，因此意向图的波动也存在偏差，但是所有的产品都服务于个体防护。即不同样本之间的相关系数，例如其中“轻便”和“有效”得分优势明显，可以证明在所有的防护类产品中，轻便和有效是最受用户欢迎的感性需求。

表1 感性词汇意向量表

图2 意向尺度图

表2 样本数据测试结果

3.4 回归模型分析与诊断

模型的拟合程度主要由标准差的数值判断，通常来讲，在模型的拟合度评价指标中，标准差对于数据来说非常重要，其反映的是一个数据群的离散程度。如果说一个数据群的标准偏差非常小，则可以证明这些数值相较于平均值之间的差距就非常小，表明这个数据群所刻画出的拟合效果符合预期目标，结论越接近理想状态，说明两个变量之间存在着线性关系，并且数据越低，该线性越可靠，即该组样本的数据更贴合所对应的感性词汇。相反，如果标准差值的值不但不趋近于0，反而向1 靠近，则说明该组数据的拟合程度差，与感性词汇的贴合程度不高，无法证明变量之间存在着线性关系，不适宜采用[6]。根据回归分析模型数据可以得出，从表3 中的标准差值可看出组件3（即“易坏的—牢固的”）中感性词汇对个人防护设备材质设计影响较大，关于形态由组件2 比组件1 的标准差值更低，即“复杂的—简洁的”；而交互设计组件5 与组件6 中，组件5“迟钝的—灵敏的”标准差值更低，代表其数据更理想。

表3 感性词汇意向量表

3.5 造型提取

首先解读感性意象尺度图得出的意象词汇，得到最具用户认为代表个人防护装备的感性词汇，再对这些意象词汇进行产品设计要素的转化，在转化的时候需要对词汇进行合理分析，与设计中的物理量有效合理地结合，最后得出共同的产品设计要素，并确定其风格的整体感。通过对形态、材质、交互三种类型的意象尺度图分析，用户对物探防护类产品的情感需求倾向存在以下结论：

1）形态方面。由于数据的平均值都为正值，表明用户对于简洁和轻便的产品更为喜爱。而由方差和标准值可以看出，简洁的产品在整体的离散程度更低。由此可知，用户偏爱简约、硬朗的防护类产品形态，具有现代极简主义风格的产品外形会更能被用户接受。

2）材质方面。各个样本平均值都为正值，表示在材质搭配方面，用户对于牢固和舒适的材质都表示更为喜欢。同时，二者的方差和标准差的差距并不是特别大，因此可以看出用户对两者的喜欢都比较均匀。

3）交互方面。同样样本统一都为正值，表明灵活的和有效的交互方式更受用户喜爱。相比于有效的交互，灵敏的交互的离散程度在表格中更加集中。由此可知，用户更加喜欢灵敏、危险情况下反应迅速的产品。

根据以上观点，产品分析结论如下：（1）便捷性。物探防护类产品作为野外工作中的附属设备，需要降低使用者在野外环境中的负重，同时保护物探人员的安全。（2）稳固性。野外环境复杂多样，防护产品的牢固及耐磨性对于材质的要求十分重要，因此无论是金属卡扣还是面料材质，都需要经过严格地筛选。（3）舒适性。长时间的野外运动需要保证产品的舒适性，并符合人机工程学。（4）及时性。对于一些安全事故的发生，往往是在很短的时间内，这就要求防护产品做到及时有效，能够在物探人员收到危害时及时做出反应或者发出求救信号。

通过对用户喜好的分析，将物探失温防护作为一级词汇，其中并未有任何其他的细部设计。接着将一级词汇划分出子词汇，如防护装备可划分出舒适性、便捷性、稳固性和有效性四个词汇作为二级词汇。再将二级词汇划分出三级词汇，如此经由不断分解的方法可以区分至N 次，最终获得物探防护设计上的细节物理量。根据多次区分思考，归纳为主要3 个项目，即功能、色彩和交互方面的细节表现和设计元素（如图3）。

图3 产品物理量词汇分级图

4 物探人员失温防护设备设计实践

4.1 设计定位

功能元素定位：根据对产品的功能分析，保证产品在野外物探防护中的有效性，可采用对物探人员的体温监测功能，GPS 卫星实时定位及呼救功能，以保证物探人员在野外工作中能够及时地避免自然灾害的发生。

造型元素定位：造型根据人体体温的分布情况，采取体温最集中的颈部，同时颈部的位置不增加物探工作人员的负担。即以颈椎按摩仪为造型依据，将体温测量片处于颈部位置，同时以人机工学的方法将造型与人体贴合，使其更加舒适贴合。

色彩元素定位：由于野外物探工作中，自然环境中的色彩千变万化，大部分色彩都能被覆盖，而物探防护类的设备在野外需要具有一定的辨识度，因此采用最为明显的工业白，以方便设备丢失之后的寻找。

交互定位：在交互方面，物探人员在进山之前佩戴好仪器出发，同时打开仪器，仪器内部的后台连接到终端，并且连接蓝牙与手机对接，仔细对人体得状态情况记录和分析，简单快捷，同时准确有效。

4.2 方案呈现

对物探失温防护设备初步方案进行手绘草图分析，并选定工业白外观主题的方案，配色为黑色和银色为主。在确立方案之后运用rhino 三维软件对该产品进行建模及渲染，构建物探人员的使用场景，细化局部细节，最后使用油泥或3D 打印制作产品模型，三维渲染效果图（见图4）。

图4 产品渲染效果图

5 结语

文章以感性工学原理为方法，量化分析提取出产品的造型特征。首先分析野外物探人员对于野外物探防护类产品的情感需求，通过调查问卷得到物探人员对于失温防护类产品的感性词汇及样本产品在该感性词汇下的评分量表，由热销产品的代表性得出消费者在该词汇产品下的喜好程度。获取到物探人员对失温防护类产品的主要感性词汇之后，根据该词汇做出针对性的分析讨论。在不断细化的策略分析后，设计出一套关于物探失温的防护类产品。这套方案既为野外物探失温防护设备的感性需求提供了合理的设计方案，同时也为个人防护类产品造型设计的研究提供了值得参考与借鉴的方法。