基于雙鉆設計理念下的瓦斯爆炸救援產品研究

趙 飛

（四川外國語大學 重慶南方翻譯學院藝術學院，重慶 401120）

一、引言

煤炭的使用占我國一次能源消耗和生產結構中的百分之七十左右，預估到2020年全球煤炭的消費量預計將增加百分之二十五，2020年中國的煤炭消費增長將占世界總增長量的三分之二。煤炭對我國有非常大的戰略意義，給國家的發展和人民都帶來了非常巨大的益處。然而在我國瓦斯爆炸事故中的死亡人數卻是世界上各個首要采煤國家煤礦死亡總人數的4倍以上，是世界上瓦斯爆炸事故發生最嚴峻的國家之一。每年世界上礦難頻發，如何減少人員傷亡和預防事故發生一直是世界礦產安全工作的重點。

二、雙鉆設計模式的概述

雙鉆設計流程結合了從設計到工程的實驗來挖掘問題，尋找正確問題和滿足用戶需求。

在設計到工程階段需要思維發散和思維收斂不斷結合，形成波浪狀的設計流程，見表1。在觀察階段，需要觀察用戶的行為，理解用戶的興趣愛好、動機以及真實需求，為產品設計進行問題定義。當確定設計需求后，需要在“激發創意階段”產生可能的解決方案，激發創意的方法為頭腦風暴。本文主要從瓦斯爆炸事故的救援產品模塊化設計和主動救援方面進行研究。目前瓦斯爆炸事故救援都是被動救援，礦難事故發生后等待救援，往往因救援不及時給礦工和國家帶來很大傷害，礦工的自救工具功能單一，不能在事故發生的第一時間進行自救，提出的主動救援方式，主要技術指標是節省救援時間、救援效率高、提高生還率。

表1 瓦斯爆炸救援產品設計流程

三、模塊化的設計構建

模塊化設計就是將復雜化的產品進行簡化分解為獨立的系統單元，并把這些獨立單元進行重組，通過分解與組合生成新的產品功能，集成為標準化的可進行獨立設計的子系統。模塊化的設計具有獨立性、置換性、通用性與可行性的特點。模塊化的造物理念要與時代發展接軌，瓦斯爆炸事故救援產品要巧妙地利用分解和組合這個概念，在可持續的設計中能夠實現產品的快速開發，設計目的是解決瓦斯爆炸事故救援產品系統設計問題，完善瓦斯爆炸事故救援實施過程中的救援體系。

瓦斯爆炸事故是一個沒有規律可尋的災害，隨機性比較強，往往這種救援系統比較復雜，通過模塊化的方式把瓦斯爆炸事故救援產品規劃成一個有序的救援體系。救援功能模塊按照功能需求進行區分，增加一些通用性模塊，同時也增加了產品的靈活性，降低了生存成本，提高了工作效率。如今，世界發達國家從產品模塊化、產品組織模塊化到模塊化生產網絡，模塊化設計理念和方法成為首善之策，對復雜產品創新和生產的成本控制要深入研究，使模塊化改善和滿足供應鏈日益增長的需求，能夠面對市場的復雜性和激烈的競爭，讓模塊化設計更好的為瓦斯爆炸事故服務，在可持續的設計中能夠實現產品的快速開發。

四、設計需求分析

（一）礦工需求分析

通過對瓦斯爆炸事故的分析，了解瓦斯爆炸前期、中期和后期出現的問題，以訪談形式對礦工生理需求和心理需求進行全方面了解，見表2。

表2 礦工需求分析

從表2可得出，一方面礦工害怕失去生命，自己又無能為力；

另一方面礦工想通過互助或外界幫助的形式進行救援，因此，礦工需要瓦斯爆炸事故救援產品要從主動救援方面思考。

（二）定向設計

根據雙鉆設計流程，采用整體系統層次分析法，對現有資源重組和梳理：

第一，分析透水事故的特性和特征，運用預警系統對煤礦進行實時勘測，避免事故發生；

第二，對礦井環境進行詳細剖析，了解內部構造和礦工的工作習性，為救援產品設計提供更科學、更詳細的數據和理論材料；

第三，對現有救援產品進行分析，了解救援產品不足之處，通過數據和理論材料，對救援產品的功能和操作方式重新梳理，提出針對瓦斯爆炸事故的設計方法。

（三）救援產品定位管理系統

SDS－TWR雙邊雙程測距方法是TWR雙程測距方法的改進方法，在TWR雙程測距方法的基礎上，增加了定位卡向定位分站發送測距信號，定位分站收到測距信號后，立即向定位卡發送應答信號 (含定位分站從接收到測距信號到發送應答信號所用時間TA)，定位卡收到定位分站應答信號后，計算定位卡從發送測距信號到收到定位分站應答信號所用時間TMA，則定位分站到定位卡距離d為：

d=C×(TAM－TM+TMA－TA)/4

通過SDS－TWR雙邊雙程測距定位管理系統，能夠讓救援人員精確的了解礦井人員所處位置，并且將相關數據進行共享，為礦工主動救援提供更多的救援幫助，為施救者提供更多的救援契機。

（四）造型與結構要素

瓦斯爆炸救援產品造型策略：

首先，造型要簡潔、輕便，材料要耐用，煤礦巷道比較狹窄，對救援產品大小有一定要求；巷道墻面和地面比較粗糙，很容易損壞救援產品，要使用比較耐磨的材料。

其次，瓦斯爆炸救援產品要具有引導式作用，在復雜的環境中引導礦工主動救援。

最后，瓦斯爆炸救援產品要有情感體驗，通過情感化體驗設計，消除礦工心理和生理的影響，給予礦工更多的信心和希望，保持冷靜的心態，為瓦斯爆炸事故救援產品提供新的設計理念。

瓦斯爆炸救援產品結構和材料要符合模塊化設計理念，讓用戶體驗和操作能夠完美結合，通過合理的方式滿足救援的需求。

（五）情感化體驗設計

從設計心理學視域對瓦斯爆炸事故救援產品進行量化分析與設計研究,礦難事故發生后不僅對礦工身體造成傷害，對心理也會造成很大的影響，從本能、行為和反思3個層面滿足礦工情感化需求。

第一，研究礦工對光的情感需求，通過情感化的設計為礦工帶來良好的情感體驗，緩解緊張和消極的情緒；

第二，瓦斯爆炸救援產品從形態設計上賦予情感化，救援產品功能從視覺設計方面使用更具象、更簡潔的符號和元素，讓礦工操作起來更方面；

第三，通過色彩的變化轉移礦工的注意力，利用色彩引導和色彩互動與礦工建立情感交流，給礦工帶來積極的心理暗示。

五、模塊化設計思路

（一）需求模塊

模塊劃分進程的需求層基于對瓦斯爆炸事故的分析，結合設計系統中心理學、材料學、技術等要求，獲得關于瓦斯爆炸事故相關的基本需求與輔助需求信息，通過研究獲取需求模塊。

對礦工、施救者運用人因工程學、情境故事、質性研究等產品設計理論方法，獲取礦工、施救者需求點，結合瓦斯爆炸事故的特性創造出符合瓦斯爆炸事故救援的方案。

（二）功能模塊

產品功能包括主要功能和輔助功能，前者是后者的載體，其中主要功能可解決礦工最核心的需求，輔助功能更從易用、安全、服務方面思考，因此，在對瓦斯爆炸事故救援產品功能模塊劃分與設計時，考慮礦工認知與情感、使用環境等因素，通過FMRI認知成像方法對礦工行為進行研究。

（三）結構模塊

結構層是功能層的物質載體，結構模塊與功能模塊具有一一映射的關系，結構模塊設計與產品造型設計關系最為密切。基于需求層確立的救援產品整體實用功能與情感功能，結合情感與人文、結構、材料等，利用設計驅動式創新法則、人因工程學、因素設計、行為邏輯、材料、人工智能對模塊化進行探索，最大程度推進瓦斯爆炸事故救援產品設計創新。

六、結語

運用雙鉆設計理念能夠有效實現瓦斯爆炸救援產品的功能需求，通過對救援產品功能和操作方式重新梳理,對救援產品系統設計進行重新定義和功能解構，提出系統設計理念、原則和方法。

瓦斯爆炸事故受環境的影響和約束比較大，受地理條件、人的因素比較多，瓦斯爆炸救援產品要考慮到礦井的環境，根據環境的分析對設計進行具體實施。利用設計思維，對瓦斯爆炸救援產品模塊化布局進行系統分析，通過后續礦工、施救者等相關人員的驗證，檢驗瓦斯爆炸救援產品合理性，接下來工作重點是瓦斯爆炸救援產品造型進行深層研究，滿足不同市場的需求。