摘要：目的為更好解決家用電暖器快速加熱與長效發(fā)熱的兼?zhèn)湫詥栴}，提出基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)與用戶體驗(yàn)相結(jié)合的電暖器產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決方案。方法首先，通過用戶體驗(yàn)評(píng)估現(xiàn)有產(chǎn)品的工作性能，提出初步需要解決的問題;然后，基于預(yù)設(shè)問題搭建科學(xué)測試平臺(tái)進(jìn)行探索性場景測試，分析產(chǎn)品的基本工作原理，尋找解決問題的突破點(diǎn);隨后，基于產(chǎn)品工作特性提出方案解決思路，并通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)與用戶體驗(yàn)結(jié)合的模式確定最優(yōu)的解決方案;最后，探討功能結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品外觀造型的關(guān)聯(lián)性，輸出完整的設(shè)計(jì)解決方案，并開展樣機(jī)測試確定方案的最終可行性。結(jié)果采用上下分離可調(diào)節(jié)電熱膜板設(shè)計(jì)方案，可有效解決電熱膜電暖器快速加熱(上電熱膜板后仰5°，下電熱膜板前傾10°)及長效發(fā)熱(上下電熱膜板恢復(fù)垂直排列)的兼?zhèn)湫詥栴}。結(jié)論設(shè)計(jì)過程中采用科學(xué)實(shí)驗(yàn)與用戶體驗(yàn)相結(jié)合的模式，即可通過科學(xué)的測試手段確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)可靠性，同時(shí)用戶體驗(yàn)的介入可快速地獲知使用者的主觀感覺，使設(shè)計(jì)方案更趨于人性合理化，該設(shè)計(jì)模式可為相關(guān)家電產(chǎn)品改良設(shè)計(jì)提供參考。

　　關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì);科學(xué)實(shí)驗(yàn);用戶體驗(yàn);電熱膜電暖器

　　相關(guān)論文投稿刊物：包裝工程(半月刊)創(chuàng)刊于1972年，由中國兵器裝備集團(tuán)公司主管，中國兵器工業(yè)第五九研究所主辦。雜志內(nèi)容主要分為專論和信息兩大部分。包裝科學(xué)與工程、技術(shù)專論、裝潢與藝術(shù)、工業(yè)設(shè)計(jì)、論壇以及信息與資訊

　　隨著生活水平的提升，人們?cè)谶x購家電產(chǎn)品過程中已不僅限于“能用”，更多的關(guān)注于“好用”[1]。以電暖器為例，“好用”電暖器不單對(duì)加熱效率提出了更高的要求，也更為注重用戶體驗(yàn)感受，其表現(xiàn)為功能上的“高效加熱”，體驗(yàn)上的“安全舒適”。因此，在電暖器產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，做到產(chǎn)品功能客觀合理性與使用者主觀感覺的統(tǒng)一，是提出“好用”設(shè)計(jì)概念的關(guān)鍵。文中以電熱膜電暖器設(shè)計(jì)為例，將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與用戶體驗(yàn)融入設(shè)計(jì)流程中，探究解決電暖器快速加熱與長效發(fā)熱的兼?zhèn)湫詥栴}。

　　1科學(xué)實(shí)驗(yàn)及用戶體驗(yàn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　1.1科學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的概念

　　功能向?qū)嶋H功能的轉(zhuǎn)化是決定概念設(shè)計(jì)能否成功轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品的核心，也是產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中最具挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)。為確保產(chǎn)品的概念功能轉(zhuǎn)化為實(shí)際效果，科學(xué)實(shí)驗(yàn)測試手段是此階段重要的呈現(xiàn)方式�？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)是以預(yù)設(shè)目的為指引，運(yùn)用相應(yīng)的測試與分析儀器，依據(jù)相應(yīng)的流程，對(duì)研究對(duì)象的現(xiàn)象及其規(guī)律進(jìn)行分析研究的一種實(shí)踐活動(dòng)�？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)具有直觀性強(qiáng)、結(jié)果可靠的特點(diǎn)，是獲取經(jīng)驗(yàn)事實(shí)和檢驗(yàn)科學(xué)假說、理論真理性的重要途徑[2]。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中，科學(xué)實(shí)驗(yàn)可對(duì)設(shè)計(jì)方案的各項(xiàng)功能進(jìn)行測試，利用數(shù)據(jù)與圖表等形式準(zhǔn)確客觀地反映產(chǎn)品的性能，驗(yàn)證方案的可行性，為設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化及解決設(shè)計(jì)問題提供重要的科學(xué)參考依據(jù)[3,4]。

　　1.2用戶體驗(yàn)

　　用戶體驗(yàn)是指用戶在使用特定產(chǎn)品、系統(tǒng)或服務(wù)時(shí)的感知反饋，包括情感、認(rèn)知印象、生理和心理反應(yīng)等各方面。由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)最終目的是面向市場與消費(fèi)者[5]，用戶對(duì)于產(chǎn)品體驗(yàn)感覺的好壞是評(píng)價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是否成功的根本，因此，產(chǎn)品設(shè)計(jì)的用戶體驗(yàn)研究一直是工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)[6-8]。目前，基于用戶體驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法幾乎覆蓋各類產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究，大到綠色建筑設(shè)計(jì)[9]、小到母嬰產(chǎn)品的改良[10]都需要運(yùn)用用戶體驗(yàn)方法去挖掘用戶的需求，確定優(yōu)化及改進(jìn)的方向。用戶體驗(yàn)在本質(zhì)上反映的是用戶個(gè)體對(duì)于系統(tǒng)或產(chǎn)品的純主觀感受，這種主觀感受會(huì)因個(gè)體的經(jīng)歷、時(shí)間和場景的變換而有所不同，所以進(jìn)行用戶體驗(yàn)研究之前需要對(duì)這些因素有足夠的了解和分析。

　　2基于科學(xué)實(shí)驗(yàn)與用戶體驗(yàn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程

　　工業(yè)設(shè)計(jì)是一個(gè)發(fā)現(xiàn)、分析及解決問題的過程，合理的設(shè)計(jì)流程是引導(dǎo)問題順利解決的關(guān)鍵。本研究圍繞發(fā)現(xiàn)、分析及解決問題三大環(huán)節(jié)，將科學(xué)實(shí)驗(yàn)與用戶體驗(yàn)方法融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，在遵循以用戶為中心的設(shè)計(jì)理念基礎(chǔ)上，借助科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法驅(qū)動(dòng)問題的解決，形成從用戶體驗(yàn)出發(fā)，科學(xué)測試介入，再回歸用戶的解決設(shè)計(jì)問題的模式。此外，在設(shè)計(jì)流程后期加入了功能與形式的探討環(huán)節(jié)，引導(dǎo)方案的輸出，并進(jìn)行樣機(jī)測試，驗(yàn)證最終方案的可行性，形成完整的設(shè)計(jì)流程�；�于科學(xué)實(shí)驗(yàn)與用戶體驗(yàn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程的具體實(shí)施步驟為：1)提出問題�，F(xiàn)有產(chǎn)品分析，確定設(shè)計(jì)對(duì)象與目標(biāo);產(chǎn)品體驗(yàn)測試，獲取體驗(yàn)感受，指出問題;2)分析問題。針對(duì)主要問題，搭建科學(xué)測試平臺(tái)，分析產(chǎn)品的工作機(jī)理;3)解決問題。基于產(chǎn)品工作特征，提出解決問題的思路，利用科學(xué)實(shí)驗(yàn)分析方法篩選方案;通過用戶體驗(yàn)?zāi)Ｊ綔y試方案效果，確定解決方案。4)輸出方案。探討功能與造型的關(guān)聯(lián)性，輸出完整的設(shè)計(jì)方案，開展樣機(jī)測試驗(yàn)證方案的最終可行性。

　　3設(shè)計(jì)案例

　　本文以電熱膜電暖器創(chuàng)新設(shè)計(jì)為例，對(duì)文中提出的方法進(jìn)行探討。

　　3.1發(fā)現(xiàn)問題

　　3.1.1了解現(xiàn)有產(chǎn)品

　　不同于我國北方集中供熱模式，南方主要采用多元化的分散供暖方式，供暖設(shè)備主要為空調(diào)或電暖器。其中，電暖器因其價(jià)格適中、使用方便等特點(diǎn)受到消費(fèi)者的歡迎。家用電暖器的主要熱量傳導(dǎo)方式包括對(duì)流與輻射兩類。對(duì)流式電暖器加熱原理為發(fā)熱體通電發(fā)熱加熱周圍空氣，熱氣上升，遇冷下沉，形成對(duì)流，進(jìn)而提升室溫;熱輻射式電暖器加熱原理為發(fā)熱體以紅外輻射或可見光形式對(duì)外直接輻射熱量�；�于以上兩類傳熱方式，目前市面上的電暖器可大致劃分為對(duì)流式、輻射式、對(duì)流與輻射復(fù)合式電暖器等。

　　3.1.2確定設(shè)計(jì)對(duì)象與目標(biāo)

　　自然對(duì)流式電暖器(對(duì)衡式、踢腳線、油汀取暖器)在取暖面積、溫度恒定、加熱均勻、靜音性能方面均具有優(yōu)良的表現(xiàn)，但在局部快速加熱方面表現(xiàn)不佳，比較適合大面積及長時(shí)間供熱;主動(dòng)送風(fēng)式電暖器(暖風(fēng)機(jī))和可見光輻射式電暖器(小太陽)在快速加熱性能方面表現(xiàn)良好，但在取暖面積、溫度恒定、長時(shí)間加熱舒適性及安全性能方面表現(xiàn)不佳，不適合長時(shí)間供暖使用;對(duì)流與熱輻射復(fù)合型電暖器(電熱膜電暖器)結(jié)合自然對(duì)流與輻射加熱的特點(diǎn)，整體表現(xiàn)較良好，沒有明顯的缺陷，但在快速與局部加熱方面還有一定的提升空間。綜合上述，本研究選擇電熱膜電暖器作為設(shè)計(jì)對(duì)象，設(shè)計(jì)的目標(biāo)為尋找提升對(duì)流與輻射式電暖器局部快速加熱性能的解決方式，使其具備優(yōu)良的短期快速發(fā)熱及長期持續(xù)供暖的性能。

　　3.1.3現(xiàn)有產(chǎn)品體驗(yàn)及反饋的主要問題

　　對(duì)流與熱輻射復(fù)合型電暖器的核心發(fā)熱部件一般為硅晶電熱膜，硅晶電熱膜具有升溫快、無污染特點(diǎn)，且其發(fā)出的紅外輻射對(duì)人體有促進(jìn)血液循環(huán)的保健理療效果。本環(huán)節(jié)主要目的為通過用戶體驗(yàn)形式了解現(xiàn)有對(duì)流與熱輻射復(fù)合型電暖器局部快速加熱性能情況。體驗(yàn)準(zhǔn)備情況如下：1)電暖器：較為常見的長虹CDN-RG155T雙面硅晶加熱電熱膜電暖器;2)體驗(yàn)者：南方某高校學(xué)生及教職工，按年齡劃分為青年群體(大學(xué)生)、中年群體(在職教職工群體)及老年群體(退休人員)，每一群體各隨機(jī)選擇男女測試對(duì)象各1名，總計(jì)6人;

　　3)測試環(huán)境：房間面積30m2，室溫25℃，濕度70%;4)體驗(yàn)設(shè)置：體驗(yàn)者采用常規(guī)坐姿正對(duì)電暖器坐立，腳尖與電暖器的測試距離為0.1m至1m，電暖器功率為2000W，每次體驗(yàn)時(shí)間為30s。值得注意的是，由于本研究測試時(shí)間為南方春夏時(shí)節(jié)，而電暖器一般在秋冬季節(jié)使用，為較準(zhǔn)確地反映實(shí)際使用季節(jié)人體對(duì)溫度的主觀感覺，本研究在駱月珍等人[11]提出的體感溫度修正經(jīng)驗(yàn)公式的基礎(chǔ)上，基于南方地區(qū)冬夏氣候特點(diǎn)(參考數(shù)據(jù)為《中國統(tǒng)計(jì)年鑒：行政區(qū)劃和自然資源》)。

　　經(jīng)體驗(yàn)測試，6位體驗(yàn)者集中反饋的主要問題如下：1)體感溫度與取暖距離密切相關(guān)，靠近電暖器時(shí)有強(qiáng)烈的灼熱感(通過方程(1)計(jì)算及參考表2對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出修正后冬季熱感覺亦為很熱)，遠(yuǎn)離電暖器后短時(shí)間內(nèi)感受不到溫度的明顯提升，距離電暖器0.2m至0.4m區(qū)間取暖較暖(通過方程(4)計(jì)算及參考表2對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出修正后冬季熱感覺為舒適);2)熱量多集中在小腿膝蓋，身體和頭部升溫緩慢，全身受熱不均勻，舒適感欠佳。由上體驗(yàn)結(jié)果，可知所測試的電暖器在距用戶一定范圍內(nèi)基本可實(shí)現(xiàn)快速加熱的效果，但用戶受熱均勻度不佳，需要進(jìn)一步優(yōu)化。

　　3.2分析問題

　　為了解電暖器的工作特點(diǎn)及探究上階段用戶體驗(yàn)反饋的主要問題產(chǎn)生的原因，本階段采用科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法對(duì)電暖器的工作情況進(jìn)行分析。

　　3.2.1實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建

　　在實(shí)驗(yàn)中，采用實(shí)驗(yàn)儀器取代用戶，利用測量數(shù)據(jù)客觀分析電暖器的工作性能。本實(shí)驗(yàn)將電暖器放置于離墻面一定距離的位置(距墻面0.2m-0.6m處)，記錄熱量輻射到墻面的分布情況(墻面上以0.2m為間隔高度設(shè)置6個(gè)溫度監(jiān)測點(diǎn))。另外，為探究電暖器的對(duì)流性能，本實(shí)驗(yàn)也對(duì)電暖器發(fā)熱后引起熱氣流動(dòng)情況及室內(nèi)溫度變化情況進(jìn)行了測量。本實(shí)驗(yàn)主要儀器為紅外線測溫槍、風(fēng)速儀等，每組工況在電暖器工作3min后進(jìn)行測量。

　　3.2.2工作特征分析

　　1)電暖器的熱輻射傳遞方向十分集中，主要作用范圍為電熱膜板投影區(qū)域(高度為0.2m-0.6m區(qū)域);2)接近電暖器區(qū)域(離電暖器距離小于0.2m)溫度過高(大于50℃);2)電暖器在與電熱膜板垂直方向的熱量傳遞距離是有限的，理想的取暖距離為0.2m-0.4m。

　　3.3解決問題

　　3.3.1明確改進(jìn)方向、提出解決思路

　　根據(jù)上階段的電暖器工作特征分析，可明確所測試的電暖器存在的主要問題為：①安全性問題，所測試電暖器為雙面輻射發(fā)熱工作模式，但障礙物與電暖器距離小于0.2m時(shí)，溫度過高，如果在小空間內(nèi)擺設(shè)不當(dāng)可能會(huì)引發(fā)安全性問題;②舒適性問題，所測試電暖器的輻射熱量分布不均且范圍過于集中，離地面高度為0.2m至0.4m區(qū)域溫度最高，而電暖器電熱膜投影范圍外的腳部及上半身加熱效果不佳，但這些部位恰恰對(duì)溫度較為敏感。因此，本研究的設(shè)計(jì)改進(jìn)方向可為解決電暖器的安全與舒適性問題。針對(duì)現(xiàn)有電暖器的上述問題，結(jié)合其工作特性，可提出以下解決思路：1)將現(xiàn)有電暖器的雙面輻射加熱模式改為單面輻射加熱模式，改善安全性能。2)調(diào)整現(xiàn)有電熱膜板輻射發(fā)熱的角度，改善熱量分布的均勻性，提升舒適性。如將傳統(tǒng)的單塊電熱膜板更改為由上下兩塊電熱膜組成，上下兩部分電熱膜分別后傾和前傾以改善人體上下半身的受熱情況。

　　3.3.2方案實(shí)驗(yàn)論證

　　本環(huán)節(jié)采用科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法分析上一環(huán)節(jié)提出的解決思路的合理性。針對(duì)電暖器安全性問題解決思路，實(shí)驗(yàn)中采用真空隔熱板將電暖器的背面屏蔽，保留正面輻射發(fā)熱面及頂部熱量排氣口，在近距離取暖區(qū)間0.2m-0.4m處的單面模式加熱性能均比雙面模式好，當(dāng)與電暖器距離為0.6m時(shí)，兩種模式的加熱效果基本相同，單面加熱模式總體具有較好的輻射加熱性能。

　　為驗(yàn)證電暖器單面加熱模式對(duì)自然對(duì)流性能的影響，本階段也對(duì)單面加熱模式工作時(shí)頂部排氣口的氣流速度進(jìn)行了測試。測試數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)采用單面加熱模式時(shí)，電暖器頂部氣流速度約為0.25m/s，比雙面加熱模式工作時(shí)的0.184m/s高出近35%，有利于加快空氣對(duì)流。另外，為確定單面加熱工作模式長時(shí)工作的安全性，本研究對(duì)單面輻射發(fā)熱電暖器進(jìn)行了1小時(shí)的滿負(fù)荷(功率2000W)持續(xù)發(fā)熱測試，結(jié)果顯示，機(jī)體未出現(xiàn)極端過熱與異味產(chǎn)生現(xiàn)象，頂部熱氣排放順暢，機(jī)體運(yùn)行平穩(wěn)。

　　4結(jié)語

　　本研究以電熱膜電暖器設(shè)計(jì)開發(fā)為例，將用戶體驗(yàn)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)分析手段集成于設(shè)計(jì)流程中，探討了電暖器設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題與方案輸出的新模式，提出從用戶體驗(yàn)出發(fā)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)測試介入，再回歸用戶體驗(yàn)及最終方案樣機(jī)測試的新設(shè)計(jì)流程。本研究驗(yàn)證了科學(xué)實(shí)驗(yàn)與用戶體驗(yàn)相結(jié)合的設(shè)計(jì)模式是解決產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)問題的有效途徑，可為類似的家電產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供參考。

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