安全性服裝的設計模式

沈 雷，方東根，童夏青

(生態紡織教育部重點實驗室(江南大學)，江蘇 無錫 214122)

安全性服裝的設計模式

沈 雷，方東根，童夏青

(生態紡織教育部重點實驗室(江南大學)，江蘇 無錫 214122)

目前國內外關于安全性服裝的研究主要體現在設計實踐與技術應用領域，對其設計模式進行系統研究的很少。為找到安全性服裝設計的普遍規律，通過對近年來國內外相關文獻進行分析，同時對典型設計實踐進行歸納總結，在明確設計方法的基礎上，提出“確定設計原則—選取安全因子及設計手段—設計實現及效果評價—再設計及完善標準”作為安全性服裝設計的一般模式，旨在為未來的設計提供參考。在安全性服裝的設計過程中遵循“以人為本，綠色安全”的理念，同時加強對各項標準的研究與完善，營造一個以標準維系的服裝安全系統。

安全性服裝;安全因子;設計;標準

安全性服裝［1］是指從服裝的設計、選料到生產等各個環節，通過添加安全因子，消除服裝固有的或外界對人體產生的安全隱患，對穿著人員起到最大限度的安全防護作用的服裝。安全性服裝不僅要求服裝本身是安全的，同時通過服裝安全系統，能實時對外界的安全隱患做出反應。隨著人們安全意識的增強，安全性服裝的設計手段不斷豐富，通過結合電子信息技術［2－4］、新型材料科學［5－7］、物聯網科學［8－9］等多學科交叉運用，服裝安全設計［10］理論不斷得到完善。

目前國內外關于安全性服裝的研究主要體現在設計實踐與技術應用領域:Ashdown S等［11］針對毒氣危害進行了STEPO(單兵毒氣防護服)的設計;Rantanen J等［2］針對一些戶外活動，特別是釣魚，開發出了定位智能背心，使釣魚者能記錄某個釣魚地點，同時通過對最后10 km路徑的記錄可以幫助釣魚者導航以使其沿原路返回。國內學者在安全性服裝方面也做了大量的研究，并開始著手對其設計模式進行分析。田苗等［12］對智能服裝的設計模式與發展趨勢進行了探討;辛麗莎等［13］對防護服裝功能實現的設計模式進行了研究，提出“分析應用需求—確定設計手段—評價實現方案”的設計模式。然而防護服裝與智能服裝和安全性服裝不盡相同，防護服裝和智能服裝強調衣服的功能性，只是根據用戶的需求進行設計與評價，而忽略了包括標準在內的服裝安全系統的構建，因此不能保證服裝的安全性。

為此，本文以近年來國內外相關文獻以及典型設計實踐分析為基礎，通過一系列歸納總結，從設計原則、設計手段、設計實現及效果評價3個角度探尋安全性服裝的一般規律，擬提出新產品開發設計的一般模式，完善安全性服裝的理論，為未來的設計提供參考。

1 安全性服裝設計方法

安全性服裝與其他服裝不同，在其設計過程中需要緊密圍繞以標準維系的服裝安全系統，同時它結合了多學科的交叉運用，設計模式十分復雜。為更好地研究其設計模式，需對其設計方法進行深入剖析。

1.1 按思維方式分

在安全性服裝的設計過程中，一些人希望在一件衣服上實現不同的安全防護效果，即“一衣多穿”“一衣多用”;而另一些人主張將服裝通過號型、年齡、性別、季節、行業、階層等進行區分，從而實施精確的設計，達到特定的安全目標。這2種不同的思維方式共同推動安全性服裝朝著更加輕便安全的方向發展。

1.1.1 精確設計

對安全性服裝進行精確設計，是當今社會的主流方向。精確設計將影響服裝安全的個性因素不斷細化，最大限度地實現量身定制的效果。早期針對安全性服裝精確設計的研究主要集中在結構方面，通過對人體體型、關節活動范圍［14］(range of motion，ROM)、操作靈活性等影響因素進行細化，主張對服裝的號型進行細化研究，比如Susan P等［15］通過3-D掃描技術測量人體數據以繪制服裝紙樣，從而最大限度地滿足服裝的合體性。近年來針對不同人群進行精確設計已成為了安全性服裝研究的熱點，如校服［16］、礦工服、孕婦裝等安全性服裝的設計，同時各項標準也在不斷細化。這些精確設計的方法提升了安全性服裝安全功能的實現。

1.1.2 模糊設計

在安全性服裝的設計過程中，人們發現精確設計不僅耗時耗力，并且難以適應多變的環境。隨著全球化概念的加深，人們對服裝產生了多元化需求，著衣風格也越來越模糊化，比如中性服裝等。服裝指向性需求的模糊與不確定［17］催生了模糊設計［18－19］的出現。模糊設計在安全性服裝上的應用即將影響服裝的個性因素通過模糊系統最大限度地在一件衣服上實現融合，從而實現“一衣多穿”“一衣多用”，且安全理念貫徹始終，安全性服裝模糊設計流程圖如圖1所示。

模糊的思想在工業設計領域應用較為廣泛，Allen J K等［20］通過對建模過程運用模糊理論，使得整個設計過程變得簡便與宏觀化。近年來模糊思想在服裝上的運用也越來越普遍:網絡品牌CITYTIDE BRAND通過抽褶、纏繞及翻折等手法對服裝進行模糊設計，使得一塊布料可以穿出衣服、裙子、連衣裙等不同效果，實現了服裝的多用性;樂高公司［21］生產的且2008年被評為INPEX匹茲堡國際發明金獎的樂高登山服，將12件單品組合成1件衣服，可適應不同的戶外環境，同時也使旅行更加輕便。模糊的思想使安全性服裝的設計更加具有實施性，也更加人性化。

圖1 安全性服裝模糊設計的流程圖Fig.1 Flow chart of fuzzy design of security clothing

1.2 按實現方式分

安全性服裝實現方式主要包括2類:一類是信息科技創新設計;一類是材料復合創新設計。

1.2.1 信息科技創新設計

信息科技在服裝中的運用實現了服裝的智能化。通過與微電子元件、智能元件的有機結合，使服裝能感知人體內外部環境的變化，并且能實時對這些變化做出反饋和反應。目前智能安全系統主要由信息采集模塊、微處理器模塊和終端3個部分組成，被廣泛應用于醫療安全類和環境安全類服裝，通過結合多種傳感器實現對人體生理體征的監測以及對特種環境中的安全隱患進行預防。

1.2.2 材料復合創新設計

材料是制作服裝的基礎，對于材料的設計也是安全性服裝設計的重中之重。材料復合創新設計主要針對纖維、面料展開，通過微膠囊化加工等手段實現材料的多功能化。目前安全性服裝中采用的材料有光敏、熱敏變色材料、形狀記憶材料、導電纖維、光學纖維、蓄熱調溫纖維等，比如日本東麗公司開發的熱敏變色織物Sway，可以根據用途的不同設定相應的變色溫度，被廣泛應用于各類安全性服裝中。同時“面料分層系統”［22］拓展了材料的使用范疇，通過多層面料系統的設計方法可以將具備不同功能的面料用于同一服裝的設計，從而達到舒適性與安全性的最大化。

2 設計原則確定

對于安全性服裝而言，安全是目的，要實現這個目的，需要對應用需求、安全隱患、相關標準有全面的認識與了解，因此這也成為了安全性服裝設計原則確定的3項基礎性工作，圖2示出安全性服裝確定設計原則的模型。

2.1 應用需求調研

圖2 安全性服裝設計原則的確定模型Fig.2 Modeling determination of design principles of security clothing

目前在服裝設計之初對應用需求進行調研已經成為該領域的共識。以人為本是安全性服裝的一大設計理念，而針對應用需求調研的方法主要有問卷、座談、決策樹［23］、文獻分析以及大數據分析等。安全性服裝的應用需求調研要求更加細致與全面，對于調研的方法也應更加科學。比如問卷樣本容量的確定關系到調研成本與成效;同時需要運用互動矩陣［24］對影響調研對象的因素(比如生理因素、心理因素等)進行歸類，了解各因素之間的關系。針對應用需求進行調研可以更好地了解用戶的喜好，從而設計出消費者滿意的產品，為產品的人性化與產業化奠定基礎。

2.2 安全隱患確定

安全隱患包括服裝固有的和外界對人體產生的2類，主要由物理、化學、生物等因素導致。表1示出安全隱患的分類及實例。

表1 安全隱患的分類及實例表Tab.1 Classification and example of hidden danger

服裝固有的安全隱患一方面是材料固有的，另一方面是在加工過程中引起的。而外界對人體產生的安全隱患主要與服裝使用環境相關，在設計過程中應根據用途的不同進行相應環境分析。安全隱患的確定直接影響安全性服裝的安全防護效果，只有確定了安全隱患，才能對癥下藥，因此在設計過程中要對安全隱患進行全面的分析。

2.3 相關標準研究

安全性服裝的設計必須緊密圍繞以標準維系的服裝安全系統，各項標準不僅制約服裝的設計，另一方面也為設計提供了參考，因此研究相關標準成為了安全性服裝確定設計原則的基礎性工作。對于安全性服裝而言，只有通過仔細研究相關標準，并遵循標準進行設計，才能讓消費者信服其安全度。對于市場上尚未有具體標準的服裝類別，特別是智能安全服裝，需要通過效果評價以確保其安全性，從而進一步完善其標準，為未來的設計提供依據。

關于安全性服裝的標準多種多樣，包括面料、工藝、色彩、檢測等方面，同時不同的服裝也需要遵循不同的標準。如GB/T 13640—2008《勞動防護服號型》是關于勞動防護服號型的國家標準;AQ/T 1105—2014《礦山救援防護服裝》規定了礦山救援防護服裝的制作標準;GB 17956—2000《防塵服》規定了防塵服的制作標準;GB/T 411—2008《棉印染布》是關于棉印染布的國家標準等。因此，在設計之初就必須對所要設計服裝涉及的標準加以研究，這樣才能最大限度地保證其安全性。

3 安全因子及設計手段選取

安全因子及設計手段的選取是安全性服裝設計中關鍵的一環，它關系到設計效果能否實現及其制作成本。Goldman［25］針對普通服裝的設計提出了“4F”原則:即 Fashion(時尚性)、Fit(適合性)、Feel(舒適性)、Function(功能性)。而針對兒童智能安全服裝的設計，賀義軍等［26］提出了1T2F模式:1T指傳統(Tradition)，2F指功能(Function)和時尚(Fashion)。這些都為安全性服裝設計提供了參考，在安全性服裝選取安全因子及設計手段的過程中要綜合考慮各種因素，以實現最優化。

3.1 安全因子選取

安全因子［1］是指在服裝中能消除服裝固有的或外界對人體產生的安全隱患，對人體起到最大限度的安全防護的物質元素。安全因子并不是絕對安全的物質元素，本來安全的元素通過不同的設計也可能會產生安全隱患，比如繩帶等;本來不太安全的元素在某些衣服上的添加能克服較大的安全隱患:比如影響服裝舒適性、透氣性的反光條在環衛服、校服等服裝上的應用能對司機起警示作用以保證行人的人身安全，對人體有輻射危險的GPS定位器能保證兒童、老年癡呆患者等特殊人群被監控而避免走失等;同時安全因子的添加也可能會產生新的安全隱患，因此在安全因子的選取上并沒有一個固定的準則，原則上對人體產生正安全防護作用的安全因子都可以運用于安全性服裝的設計中，但在設計過程中應保證安全因子安全性的最大化(比如利用熒光面料［27］代替反光面料提升其功能，改變其服用性能)，通過在設計過程中對安全因子的不斷改進，以實現對安全隱患的控制。

3.2 設計手段選擇

安全性服裝的設計手段主要針對材料、結構造型、色彩、工藝技術4個維度展開。在選擇設計手段的過程中，運用互動矩陣了解這4個維度之間的關系，同時將模糊設計與精確設計的思想運用于安全性服裝的4個維度。

安全性服裝在材料上的創新是該領域最常運用的手段，目前已運用新材料設計出不同功能的安全性服裝，比如運用反光、熒光材料設計出具有安全警示作用的校服，運用iBeacon設計出具有超強室內定位功能的礦工服以保證發生礦難時對礦井人員的及時營救，運用TPU材料設計出具有減壓功能的校服［28］等。材料的創新為安全性服裝的設計提供了更多可能。

針對結構造型進行設計對其安全功能的實現十分重要，同時也是安全性服裝常用的手段，比如將衣服設計成可拆卸(袖子、褲腿等可拆卸)、可調節(腰部、下擺等可調節)等樣式。在結構造型的設計過程中要以人體工程學為依據，將設計空間分為內部和外部，進行相應設計。在內部設計中保證服裝舒適性，在外部設計中著重強調美觀性。

色彩是安全性服裝設計過程中最容易被忽視的安全元素，但色彩因為對人體視覺上的極大沖擊力而不可小覷，安全性服裝的色彩受到安全標準的限制，要嚴防在染色過程中偶氮染料等因素產生的不安全性。天然彩棉能避免染色產生的安全隱患而具有天然的色彩，綠色作為比較安全的顏色也應該在安全性服裝的設計中加以體現。同時變色服裝、迷彩服等服裝對色彩要求較高，在色彩設計過程中要尤為注意。

工藝技術關乎安全性服裝能否加工以及其實現效果，同時也影響了安全性服裝的產業化，因此需要重視。目前，安全性服裝的工藝技術相對比較受限，比如電子元件與服裝結合的問題:一方面電子元件的成本較高，同時簡單疊加使其可以分離衣服單獨存在，另一方面電子元件本身的局限(體積相對較大、能耗問題很難解決、不能水洗等)使衣服的服用性受到極大影響。而電子元件因為其獨特的功能在安全性服裝中的運用越來越普遍，未來需要加強工藝技術的創新，以推進安全性服裝的發展。

4 設計實現及效果評價

通過確定設計原則以及對安全因子及設計手段的篩選，接下來就是設計實現的過程，而這個過程中難免產生新的安全隱患，同時安全性服裝預期的安全效果能否實現不得而知，因此需要進行綜合的評價。目前國內外在評價防護服新產品性能時主要采用5級分析系統［29］，而對于安全性服裝的評價同樣也可以采用分級式測評，分別從材料的生物物理性能測試、服裝的生物物理性能測試、氣候艙受控試驗、有限的現場試驗及現場試驗5個方面對安全性服裝進行全面的評價。但考慮到安全性服裝設計方法的多元化，而電子信息技術在安全性服裝中的運用越來越普遍，因此有必要將結合電子元件的安全性服裝分開討論。這必然又會降低系統性，綜合考慮后，提出“分層決定法”［30］進行補充:將原先評價的5級相應分成5層，而在每層中將各種可行選擇詳細列出，以樹狀圖排列，根據安全性服裝設計的手段按順序在各層中找出合適的評價內容，并且將這些評價內容在樹形圖中連線得出所需評價方案，圖3示出安全性服裝的評價模型。在評價過程中要堅持“以人為本、綠色安全”的理念，例如運用暖體假人［31］進行模擬、對于電子元件進行回收利用等。

圖3 安全性服裝的評價模型Fig.3 Evaluation model of security clothing

5 再設計及標準完善

安全性服裝的特點是強調對服裝安全系統的構建，而標準是衡量服裝安全與否的標尺，因此安全性服裝設計的一般模式可以總結為“確定設計原則—選取安全因子及設計手段—設計實現及效果評價—再設計及完善標準”，如圖4所示。

圖4 安全性服裝的設計模式Fig.4 Design process of security clothing

在安全性服裝的設計中，通過5級分析系統的評價可以對服裝的安全效果有大體的了解，同時通過對服裝進行優化再設計，使安全效果不斷提升。但設計不是終點，由于目前安全性服裝的設計主要體現在設計實踐與技術應用領域，對其理論的研究相當匱乏，為了提高消費者的安全消費意識，同時也為了提升安全性服裝的安全說服力，要加強對以標準維系的服裝安全系統的構建，從而形成一種良性循環，不斷推動安全性服裝的發展。在整個過程中，標準是設計的依據，同時通過設計不斷完善標準，為后續的設計提供了參考。

6 結語

服裝安全設計是未來服裝的發展趨勢，隨著綠色服裝、智能服裝等新型服裝的出現，一種以安全為目的，結合當下新型材料科學、電子信息技術等多學科交叉運用的安全性服裝，既滿足了人們日益高漲的安全防護需求，也滿足了人們對新鮮事物的求知欲。但當前安全性服裝主要體現在設計實踐及技術應用領域，而且在設計過程中也出現了很多弊端，如價格成本問題、電子元件的水洗問題及服用性問題等，這些都是限制安全性服裝發展的難題。相信未來科技的發展會克服這些難題，推動安全性服裝的設計不斷優化。

安全性服裝設計過程中最重要的環節是服裝安全系統的構建，只有形成一種安全環境，才能使安全性服裝真正地被消費者接受，并且成為一種需要，因此，在未來安全性服裝的研究過程中要加強對各項標準的研究與完善，營造一個以標準維系的服裝安全系統。

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Design process of security clothing

SHEN Lei，FANG Donggen，TONG Xiaqing
(Key Laboratory of Eco-Textiles(Jiangnan University)，Ministry of Education，Wuxi，Jiangsu 214122，China)

Currently，researches on security clothing，whether at home or abroad，mainly focus on design practices and technological applications while seldom focus on design patterns.In order to find a universal law of security clothing designing，a primary process to accomplish design of security clothing was put forward after analyzing related documents over the world in recent years and summarizing typical design practices.This process can be described by ″determination of design principles-selection of security elements and design method-implementation of design and evaluation of effect-redesign and standardization″.Based on clear design method，this pattern aimed at playing a leading role for the following practices.The whole process followed the concept of″people-oriented，green and security″，and enhanced the study and improvement of every criterion at the meantime.Therefore，a clothing security system with a standards would be created.

security clothing;security elements;design;standard

TS 941.2

A

10.13475/j.fzxb.20140505207

2014－05－27

2014－08－12

教育部人文社會科學研究基金項目(11YJA760059);江蘇省產學研前瞻性聯合研究項目(SBY201320235);江蘇服裝品牌創新戰略研究項目(12SYC-047)

沈雷(1963—)，男，教授。主要從事服裝設計與品牌研究。E-mail:sl999@sina.com。