以用戶為導向的手持電動工具設計研究

徐京京　錢峰　王文廣

摘要：現有的手持電動工具存在容易出現浮塵、噪音大、體積大等問題。本文針對工業設計從業的用戶群體，通過對用戶群體行為的調研和分析，基于以用戶為導向的設計理念，結合人物角色法和情景分析法，探討手持電動工具設計。以期設計出滿足專業用戶需求的手持電動工具。

關鍵詞：用戶導向;用戶需求;手持電動工具設計

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2020）07-0152-03

1相關概念解析

1.1以用戶為導向的設計

以用戶為導向的設計，簡稱為“UCD”，最早是源于諾曼和德拉帕爾的開創性工作，核心是指在實際操作中UCD圍繞著一個中心，即用戶。UCD中的設計指的是創造客戶的整體體驗，UCD中的D也可被定義為發現（Discover），發展（Develop）和傳送（Deliver）。與傳統設計方法相比，以用戶為導向的設計可以更明顯地看到設計對象、語境、工具、目標及用戶的變化（如表1）。

2手持電動工具

手持電動工具，也可稱為便攜式電動工具，是利用傳動機制作為驅動帶動工作頭旋轉或呈一定角度擺動的便攜式機械化工具。其優點主要為結構簡單、小巧、方便攜帶，相對于傳統的純手工加工工具，具有較高的作業效率。

手持式電動工具種類繁多，包括手電鉆、手砂輪、電改錐、沖擊鉆、電搬子、電錘、手電鋸等。根據蓄電方式分類，可分為有線電動工具（需要一直保持電線通電）和無線電動工具（充電式鋰電池保證續航）;根據使用環境的不同，又可分為專業性電動工具（企業生產用或工人施工使用）和非專業性電動工具（家庭使用或個人使用）。本文主要針對后者，即個人使用的電動工具進行設計研究。

3以用戶為導向的手持電動工具設計流程

以用戶為導向的設計理念主要是一種面向用戶需求設計的理念。其特征是在前一代產品基本滿足剛需的情況下，根據其使用過程中產生的問題及需求進行針對性改進和增加額外功能的設計方法。在以用戶為導向的諸多研究方法中，傳統的人物角色法和情境分析法能夠最直觀地體現兩者之間的關系，從而分析用戶在使用產品過程中的真正需求，下面將以用戶為導向闡述手持電動工具設計的流程。

3.1采取人物角色法分析用戶需求

“人物角色法”是由Copper于20世紀90年代提出的一種以用戶為中心的設計方法。人物角色法是提取目標群體的特征，并進行勾勒，其優點在于強調關注典型客戶，并選取代表“人物”，將用戶真正的需求恰當地融入設計中。可以更好地反映真實用戶群體的特征、目標和行為，并進一步滿足特定人群的需要，實現以人為本的設計。在進行手持電動工具設計前，在人物角色法的基礎上進行了問卷調研、實際訪談以及觀察法三種具體實施方法，并進行歸納總結。

3.1.1調研問卷

本次調研針對高校工業設計專業師生及設計公司設計師于網上進行問卷100份，得到回復96份，有效回復90份，得出的主要結論如下：

61%的用戶使用多個種類的電動工具（包括電圓鋸、打磨機及拋光機等）進行手板模型加工，24%的用戶只使用其中1～2種電動工具用于制作過程中，6%的用戶幾乎不用電動工具進行加工工作，8%的用戶全程只使用純手工加工工具。

在手持電動工具產品品牌的選擇上，50%的用戶更傾向于品牌較大、存在時間較久的老企業品牌，而在這其中的用戶又有30%的比例對專業型電動工具情有獨鐘。由此可以看出，品牌在用戶眼中是選擇電動工具極為重要的參考依據。

在使用手持電動工具的過程中令用戶感到不滿意的問題主要為：浮塵、噪音、操作復雜、體積大難以持握、受電線長度約束和需要頻繁的更換工具等。

用戶對于電動工具期望具有的功能主要有：輕量化（體積小巧）、多功能使用、便攜式使用（無線使用）、舒適的手感（防滑、防燙）、前衛的造型、操作簡單（例如可以觸控操作）等。

將用戶在購買手持電動工具時的影響因素進行排序，分值范圍記為1～10分。計算出各個因素的總分除以問卷數并進行排序，最后得到影響用戶購買的重要因素排序，如表2。

3.1.2實際訪談

以實際訪談的方式得到部分用戶對于使用手持電動工具的陳述，然后將陳述內容進行有條理的篩選與整理，再將用戶的具體描述進行用戶真實需求翻譯，如圖1所示。

3.1.3觀察法

通過對高校學生進行手板模型制作過程所使用的電動工具進行詳細觀察后發現，由于很多工具本身體積較為龐大且較重，女性用戶普遍難以較好地持握進行作業。而在整個加工過程中用到了5種以上不同類型的手持電動工具，且一直在頻繁的更換使用。

3.2采用情境分析法模擬使用情景

情景是對未發生事態的勾勒。情景分析法是通過情景分析的過程，來揭示其涵義。相對于其他研究方法，情景分析可以更好地運用于產品的概念設計過程中，引導設計。以下通過國內外兩個知名品牌旗下的電動工具實際案例進行情景分析，并建立手持電動工具在設計開發過程中的情景分析圖。

3.2.1 HITACHI（品牌）電動工具開發的情景分析

HITACHI在進行旗下手持電動螺絲刀產品設計時充分考慮人機性，提出了一種符合人體工學的“旋轉式手柄”設計方案，可以在不同的使用場景下，靈活改變旋轉角度。其獨特的掌握式防滑手柄便于在精細操作時，直接作為手動螺絲刀使用。通過分析HITACHI手持電動螺絲刀設計，并模擬用戶使用場景，建立了如圖2的情景分析圖。

3.2.2威克土產品開發中的情景分析

隨著現代工業技術的迅猛發展，多功能化已經成為電動工具的一種重要的發展趨勢。威克士萬能接口超音匠多功能機系列通過對用戶不同的作業場景進行情景分析，深入挖掘用戶的使用需求，設計開發了一款以同一機身為主體，配備通用接口，可通配不同品牌多功能機的附件，滿足多種工況，快速解決各種難題的多功能手持電動工具。

3.3生成概念方案

概念的設定與確立是方案設計的基礎，而在產品的設計開發流程中，概念的產生需要依托用戶需求，在前期人物角色法的設計方法中，通過調研問卷、實際訪談以及使用過程觀察的方式已經將用戶對手持電動工具的真實使用需求進行了正確的分析，并歸納為多功能作業、手感舒適、便攜使用、觸控操作、快速裝夾與造型前衛六大主要需求。

在以用戶為導向的設計理念條件下，可以通過人物角色法以及情景分析法對手持電動工具需求進行有效地分析與總結，得出了設計的方向：依托用戶習慣與文化傳統進行創新;在解決噪聲、灰塵、節能環保的基礎上進行創新;從人機因素、功能、安全、維修角度進行創新。并在此基礎上提出設計方案的初步概念：（1）外觀：采用流線型機身，弱化手持電動工具的剛硬感;（2）材質：纖細化且防滑的手柄，隔熱的機身外殼;（3）功能：通過快速拆裝結構更換配件，快速滿足不同的需求，可切割、打磨、拋光等;（4）操作：增加新的使用方式——觸控顯示屏;（5）續航：采用可快速拆裝的雙鋰電池，雙重續航保障。

4以用戶為導向的手持電動工具設計實踐

4.1造型設計

此造型設計利用“仿型”的設計語言，造型元素既源自字母“Y”，也來源于生活。例如，日常生活中常見的水管接口、彈弓和拐杖等都為方案的造型提供了有價值的靈感與創意。在對設計目標的充分理解以及對抓握件的主要受力方向的分析之后，并結合設計方案，進行了如圖3所示的草圖推敲。

4.2尺寸設計

在手持電動工具的造型設計中，人機關系是一個重要的方面，人體工學研究表明：由于人種特征的差異性，東亞黃種人的手掌在尺度上要小于歐美白色人種。中國男性的手掌長度范圍一般在17.5cm～20cm之間，寬度在8cm～9cm之間;女性手掌長度范圍在16cm～18cm之間，寬度在6.5cm～8cm之間。考慮到使用群體的性別差異、手握寬度不同，在此次手持式電動工具設計時，將以女性掌握程度為基礎，滿足女性用戶也能方便持握的使用體驗，尺寸設計如圖4所示。

4.3結構設計

4.3.1快速更換功能模塊設計

由于集所有功能為一體的設計概念，想要實現使用場景的快速切換，就必須解決功能模塊的快速拆裝問題，在解決這個問題上使用了旋扭式快緊機構（如圖5），旋鈕上設有“L”“·”以及“R”三個旋轉選項，當旋鈕旋轉至“L”處時，萬用寶夾頭呈打開狀態，用戶即可按自身使用需求裝配功能夾頭;當旋鈕旋轉至“R”處時，萬用寶夾頭呈關閉狀態，用戶即可打開電源進行作業;而當萬用寶電量耗盡亦無法及時充電時，用戶即可將旋鈕旋轉至“·”處，此時萬用寶呈手動模式，用戶可使用其進行純手工作業。此結構的最大優點在于無需使用螺絲刀等外部工具即可按實際使用需求快速拆卸、安裝功能頭，從而節省了時間，縮減手板模型制作的工作周期，提高整體制作效率。

4.3.2電池快速拆裝、充電結構設計

電池的可拆卸式設計在手持電動工具里早已應用廣泛，對于此方案內的電池拆卸方式，采用了消防栓的旋轉卡扣連接法進行設計，在電池的安裝和拆卸過程中，用戶僅需要向左和向右旋扭電池即可輕松完成操作。而電池的充電座插口也采用了同樣的卡扣原理，插入電池并旋扭至正確位置即可開始充電（如圖6）。

4.4交互設計

人機交互預示著大數據時代的到來，交互設計在設計中扮演著至關重要的角色。交互設計思想的應用對于此次產品造型美化、產品功能完善具有重要作用，要想提高用戶使用體驗，此次設計方案的觸控化操作也離不開交互設計。在此方案上交互的具體應用主要分為三大部分：（1）菜單模塊：主要負責機器的菜單欄、開關機及個性化設置等。（2）功能模塊：主要負責無線連接、觸控操作及低電量提醒等。（3）控制界面：主要負責機器運轉的模式設置以及各個模式的轉速、正反轉和亮度等參數調節（如圖7）。

4.5材質設計

手持電動工具材質的選擇直接影響到產品整體的人性化設計，現有的產品多使用低碳鋼來保證外殼的高強度以及硬度，但是也帶來了整體機身較為沉重的問題。因此，在此方案材質的選擇上選用了輕量化且隔熱效果較好的鎂合金材料，并在手柄表面使用了防滑的橡膠軟包材質（如圖8），防止由于機身震動造成的滑動和不適問題，這樣的外殼既保證了手持電動工具的隔熱性和防滑性，又增強了使用者的舒適性。

4.6色彩設計

黃色是一種帶有警示色彩的顏色，同時讓人覺得溫暖，與黑色搭配在一起可以解決手持電動工具給人帶來的冰冷、尖銳的感覺。與橙色、綠色相比雖沒有較高的識別度，但給人一種安全和專業的感覺。所以將黃色定為此設計的主要顏色，紅色、橙色以及藍色等定為可選配顏色，形成一套系列化的配色應用于產品機身以及包裝設計上。用戶購買時不必為品牌特有的配色感到糾結，可以根據自己的喜好定制款式，這也在一定程度上增強了用戶體驗感。

4.7功能設計

根據用戶使用場景分析將其功能主要分為：（1）電動往復鋸;（2）電動切割機;（3）電動角磨機;（4）電動鏟刀;（5）電動拋光機（如圖9），這些功能的實現都建立在機身整體不動，用戶只需根據使用需求快速更換功能頭模塊，進而快速切換至不同的使用場景。

5總結

本文針對現有手持電動工具的現存問題，通過以用戶為導向理念下的人物角色法與情景分析法，結合在案例中對用戶需求的挖掘與研究，探討手持電動工具設計的流程，并賦予實踐。希望通過該研究為工業設計專業用戶群體設計出更符合他們需求的手持電動工具。