雙鉆設計流程模式下智能照護產品的創新設計研究

王歡　宋姣　單文桃　唐藝濤　熊語欣

摘 ? ?要：面對我國老齡化社會問題，引入雙鉆模式為核心的設計流程，進行了智能照護產品的創新設計研究和實踐。結合兩個智能照護產品創新設計的案例，分析了探索、定義、構思再到解決方案四個階段的內容;提出了智能養老照護產品在創新設計過程中可以考慮擴展“用戶”的概念、采取跨領域團隊合作的方式、運用“服務設計”的系統性思維以及與用戶共創的開發方式等建議;促進了設計方法學在老齡化社會智能產品創新開發中的應用研究。

關鍵詞：雙鉆設計流程;設計驅動創新;智能照護產品;創新設計;老齡化

中圖分類號：TB472 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-7394（2020）02-0067-07

進入21世紀以來，我國的科技水平得到了迅猛的發展，電子產業、信息技術的日漸成熟以及人工智能等新興技術的出現，使得近年來我國的智能科技創新產品如雨后春筍般從各個領域中發展起來，給人們的生活帶來了更多的便利，并提供了多樣化的體驗。然而，隨著社會的發展，我國的人口結構老齡化問題也不斷凸顯，老齡化社會加劇已成為我國當前社會發展進程中必須面對的重要問題。2016年底，國務院發布了《國家人口發展規劃（2016-2030）》，提出針對我國人口老齡化程度不斷加深的趨勢，要從建設預防、醫療、康復、護理和安寧療護等醫療服務體系方面來積極應對[1]。與此同時，家庭和社會環境之間的矛盾隱患也在不斷積聚，小型化和空巢化的家庭形態占據的比例越來越大，而此類家庭的抗風險能力較弱，但又肩負著養老扶幼、疾病照料和精神慰藉等多重壓力。

“設計創新”可視作一種創意活動，它區別于科學與技術的創新和發明，可以形成對用戶有意義、對市場有競爭優勢的產品和服務。因此，本研究基于我國老齡化的社會問題背景以及智能科技的技術發展優勢，嘗試以“設計創新”為橋梁，探索通過智能科技產品的創新設計，來緩解存在于我國目前老齡化居家照護中的部分問題。

1 ?相關理論探討

1.1 ?設計驅動創新

與創新相關的理論在學界的各領域有著諸多的研究，其中被討論最多的是熊彼得（Schumpeter）的觀點。他在1934年所著的《經濟發展理論》一書中從經濟學上對“創新”進行了定義，即：把原來的生產要素重新組合，改變其產業功能，以滿足市場需求，從而創造利潤。其中，涉及到五個創新的方式：新產品、新生產方法、新的銷售渠道與新市場、新的材料供應來源以及新組織。創新理論經過發展，逐漸形成了傳統的兩種創新模式：一種是以市場為導向來分析消費者的需求，從而提高消費者對產品滿意度的產品創新，這是一種由市場需求拉動的漸進式的創新模式;另一種是以技術為導向的，由于科學技術的發明創新而帶來在性能上有突破的創新產品，是一種技術驅動的顛覆式的創新。2009年，米蘭理工大學管理學院與設計學院教授羅伯托維甘提（Roberto Verganti）提出了另一種創新的方式，即用設計來挖掘出產品與主流意義截然不同的全新“內在含義”，顛覆產品原來的意義而進行的創新，也就是設計驅動式創新。通過針對消費者而賦予商品新的內在含義來進行創新，設計驅動式的創新是一種激進型的創新形式，具有顛覆性[2]，如蘋果公司的IPhone、任天堂的Wii游戲機等。而在此之前，與設計相關的理論如唐納德 · 諾曼（Don Norman）提出的“以用戶為中心的設計”[3]，蒂姆·布朗（Tim Brown）的設計思維（Design thinking）理論，以及用戶體驗研究、服務設計、人機交互設計等均有了較深入的發展。加之近年來被廣泛討論的商業模式創新，更是讓設計驅動式的創新有了較為廣泛的運用。我國也有很多學者對設計驅動創新進行了深入的研究，如賴紅波等人從設計驅動產品轉型升級的視角，探討了顧客行為、感知和購買意向之間的內在機理[4]。童慧明教授從2018年開始研究和記錄了我國設計驅動型品牌的概念、發展脈絡及成功管理者的成長歷程，解讀了設計驅動型品牌的意涵：它是以用戶體驗為中心的設計思維，并用這樣的設計思維驅動所有商業活動的品牌[5]。

綜上可見，設計驅動創新已經成為國內外很多企業運用的競爭手段，也得到了學者們的研究證明。而如何運用設計來驅動智能產品的創新？尤其是當使用者為需要長期照護的老齡人時，對于設計該如何合理鏈接老齡化社會問題，如何與智能科技開展對接研究，還需要經過具體的案例來進行探討和分析。

1.2 ?智能產品及其創新設計

以人工智能、大數據、機器人等為代表的新技術推動的第四次工業革命的到來，促使我國傳統的制造業向智能化邁進，而產品的智能化將是制造業發展的必然趨勢。智能產品的主要特征在于該產品具有智能性，這也是智能產品的概念核心。多位學者對“智能產品”進行了定義和研究：早在1988年，Ives 與 Vitale便提出了“智能產品”（intelligent product）一詞，并說明了能夠用軟件來追蹤產品的性能并提供相關服務是“智能產品”的特征[6];McFarlane 等人在2002年對“智能產品”及其內涵進行了研究，認為它能自動儲存信息，用計算機語言與外界環境交互，并能夠作出各種決策[7];被商業管理界公認為“競爭戰略之父”的邁克爾·波特（Michael E. Porter）也帶領研究團隊啟動了關于物聯網時代制造業和智能產品的研究，他們將智能產品的概念延伸到了智能互聯的產品，并指出智能互聯產品應該具有物理組件、智能組件和互聯組件三個核心部分[8]。隨著智能互聯產品的出現，如今的產品設計變得越來越復雜，用途也隨之有了極大的擴增。波特等人建議：企業應該從根本上重新思考設計，產品設計師必須考慮如何操作和支持新興的智能互聯產品，要考慮到產品與其他設備和系統的兼容性。因此，需要考慮的設計要素有：產品的基礎功能和性能、產品的操作和維護、產品與系統之間的交互、產品與產品以及系統之間的物聯功能、信息與數據的采集和傳輸、信息的安全性等。

在極具創意思維的設計領域，很多學者也投入到了智能產品創新設計的研究范疇。《裝飾》期刊于2016年特別針對“智能化”進行了一期策劃，徐志磊在創新設計的語境下談了有關智能系統及智能產品的概念和內涵，他提到產品中植入軟件后，產品的設計原理應加以改變，如：軟件層面可以做到根據用戶需求進行定制化設計，硬件層面可以采用標準化設計，而產品設計應該體現個性化。徐志磊還特別指出了其中服務設計的重要性：通過整合技術、產品、服務和用戶需求的創新設計來驅動創新循環，提升產品的性能、市場競爭力、附加值等[9]。鄧嶸從設計教育的領域對智能產品開發的教學進行了實踐和研究，他從用戶研究開始對智能產品進行定義和概念設計，再運用機械結構設計和電子控制、程序設計等交叉學科知識進行原型構建和功能測試，最后運用設計軟件進行外觀渲染等設計表達[10]。可見，針對智能產品的創新設計相比傳統的產品設計，更多地需要考慮到產品的軟硬件的設計與整合，需要運用到跨專業的知識，也更加注重服務設計的無形價值。

作為創意行為的設計活動，經常會采用英國設計理事會（Design Council）在2005年開發出的雙鉆（Double diamond）設計流程，兩年后該理事會對全球11個國家采用該流程進行的設計案例進行了深入研究。該流程從探索需求（Discover）、定義需求（Define）到構思方案（Develop）再到解決方案（Deliver），經歷兩次發散和收斂的過程，如圖1所示。West等人研究了跨學科的醫療設備設計流程，通過改善醫療設備進而降低醫療錯誤的發生[11]。因該流程能夠較為容易地闡明每個階段的共同目標，可以使不同學科的人達成共識并進行有效的合作，所以West等人強調了雙鉆設計流程很適合跨學科工作[12]。阿爾托大學的Gustafsson在導師Eero Miettinen的指導下，通過案例對雙鉆設計流程的起源、思想、結構和用途進行了研究，指出雙鉆設計流程對于設計人員在進行產品概念開發時有很好的指導作用，該流程可以幫助設計師盡可能擺脫限制，增加自由創新的空間[13]。我國在實踐中已經有一些設計師開始使用雙鉆設計流程，在知乎、簡書等網站中，有博主們將自身運用該流程的實踐經驗作了一些總結和分享。而在學術方面，也有部分學者提到了如何將該流程應用于研究，如：蔡軍和羅建平用雙鉆設計流程分析了互聯網平臺下的“參與式”設計[14];陳國東等人將雙鉆設計流程拓展成四個循環流程，并運用到傳統文化創意產品的設計過程中，以此激發設計師的自由創新[15]。可見，運用雙鉆設計流程能夠激發設計師以及開發者的創新和創意思維，使其更好地進行“參與式”設計，并且能夠幫助他們進行跨學科的有效合作。

智能產品是一個軟硬結合的系統性產品，對于智能產品的開發需要跨專業的知識整合，以及極具創新的精神，因此，智能產品的創新設計很適合采用雙鉆設計流程。本研究針對我國老齡化社會中家庭養老照護的需求，進行了兩個智能產品創新設計的研究和實踐。

2 ? ?智能照護產品的創新設計案例

2.1 ?探索智能照護產品的需求

本課題選擇根據失能和半失能老人的照護問題來進行需求的探索和切入。課題組成員到護理機構和社區醫院進行了走訪和調研，如圖2所示，隨后訪談了幾戶具有需長期照護的半失能老人的家庭。發現由于這些老人長期臥床，會對其及家人的生理和心理造成許多影響，如：臥床老人因沒辦法自主翻身，頭部和頸部長時間保持一種姿勢，可能會引發頸椎疾病、供血不足以及肌肉酸痛等

問題;還有護理墊、扁馬桶，雖然從某種程度上減輕了清洗、坐立所帶來的困難，但是仍對患者的心理造成了極大的傷害，患者在被迫放棄積極的產品體驗的同時，在生理上也忍受著產品不符合人機工程學所帶來的痛苦。因此，本團隊成員根據臥床老人及其護理服務者所面臨的問題和需求，探索在產品設計中結合智能科技產品的力量，來改善照護服務中所遇到的問題。

2.2 ?定義智能照護產品

根據前期調研探索的需求，一部分課題組成員針對臥床老人的頭部和頸部的問題，將產品設計定義在了智能枕頭的方向，根據失能或半失能老人長期臥床而造成的對頭部和頸部壓迫的問題，結合自動按摩、熱敷以及語音控制等幾個方面展開創意構思，初期概念設計如圖3所示。而另一部分課題組成員圍繞臥床老人，將老人及其相關的家屬、護工、醫生等均作為產品設計的使用者，從他們之間的需求出發來定義相關的產品，針對臥床老人的按摩、排便、擦洗以及相關成員之間的溝通交流問題，進行一系列智能看輔用品設計，初期概念設計如圖4所示，以期通過感應技術來科學指導照護者對臥床老人進行照料，從而促進相互之間的交流。

2.3 ? 構思智能照護產品方案

經過一次需求發散和定義收斂的過程后，智能枕頭的課題組成員開始進行方案的構思，用8D按摩旋轉頭、Arduino開發板、LED燈、直流電機、LD3320語音識別芯片、PCB制作板、杜邦線等材料，經過電路連接，再通過C語言編程，來實現智能枕頭中所涉及到的功能，如圖5所示。而另一組成員根據產品定義，在方案中采用了壓力傳感器、溫度傳感器以及濕度傳感器來采集使用者在臥床時身體受壓部位的狀態數據，然后再使用電子腕帶來采集臥床者的常規身體特征。所采集到的數據經過芯片傳遞到系統中，將專業數據通過APP反饋給護理人員，據此構思了尿不濕感應器、智能床墊及其控制器、智能扁馬桶等產品，如圖6所示。

2.4 ?進行智能照護產品方案設計

經過以上三個流程后，針對臥床老人的智能產品創新設計走到了最終的解決方案的階段。在該階段中，兩組課題成員均根據產品所用組件的規格和功能等要求，進行了最終的產品深入設計及表達。智能枕頭的方案根據人體的頸椎曲線進行了人機工程尺寸設計，以使枕頭在使用過程中能夠貼合臥床老人的頸椎曲線，并進行了產品的細節設計、材質設計以及色彩設計等，如圖7所示。智能看輔用品的設計，也根據臥床老人的使用習慣和需求、人機尺寸以及每個產品組件規格，進行了最終方案的深入設計及表達，其設計渲染效果圖以及APP設計如圖8所示。

最終，兩組課題成員將所設計的方案和原型產品，再次反饋給所調研過的用戶，旨在聽取使用者的建議，以便進行最后的調整和完善，如：將智能腕帶的材質改為更為舒適的硅膠材質;對智能馬桶加入可用一次性方便袋的設計。最終，將所設計的智能照護產品讓使用者先行測試，這也是完善智能產品創新設計的重要環節，通過這一策略能夠讓產品在投放市場前盡可能地試錯迭代，以達到較為滿意的效果。

3 ? 智能照護產品創新設計的啟示

信息技術等新興技術的飛速發展，使得各式各樣的智能產品得以面世，并且隨著產業的不斷發展和進步，更多的新興科技產品逐步進入到人們的生活中。如何運用好這些科技？如何解決人們在生產生活中的各種問題？這將是各界人士在研究和實踐中需要重點考慮的問題。面對當前我國的老齡化社會問題，本研究將設計驅動創新的方式運用于兩個智能照護產品的創新設計中，得到了相關啟示和建議。

（1）在探索“用戶”需求時，要將“用戶”從被照護的老齡人擴展到與之相關的家庭成員、醫護人員以及社區人員等。在本案例中，課題組成員在對相關的機構調研和家庭訪談中發現，在照護工作中經常會出現照護者使用相關輔助用品時產生困擾，以及與被照護者進行溝通和信息交流時，出現信息不及時和信息不完整，而造成重復工作以及效率低下等多種問題。智能照護產品的使用者雖然以臥床人士為主，但事實上它也是輔助照護人員進行日常照護工作的用具;因此，要考慮如何讓照護工作能夠更順暢和舒適地進行，除了要考慮被照護者的身心健康，還要考慮照護工作者的使用需求，并且需要關注臥床老人的相關家庭成員以及醫護人員之間的信息溝通和情感交流。總之，注重“以用戶為中心”的設計思想，通過“用戶”概念的擴展，可以從深度和廣度層面更多地挖掘智能照護產品的價值。

（2）智能照護產品的創新設計團隊需要由不同專業的人士組成，并且采用并行設計的方法。在本案例的創新設計過程中，團隊成員來自于工業設計、機械電子工程、數字媒體藝術等多個專業。在采用雙鉆設計流程的過程中，也采用了并行工程的產品開發方法，從概念生產到方案解決的每個階段都充分運用了團隊設計的資源和共享價值[16]。團隊成員之間根據共同的設計目標，一體化且協同化地進行了產品的設計與開發。

（3）用“服務設計”的理念和思維來構思智能照護產品的系統性設計，重視產品無形化的創新設計。智能化產品的創新設計需要整合軟件和硬件的協同開發，是一個產品服務系統（PSS product service system）的開發過程。本案例的系列智能看輔產品的設計，從需求定義到方案構思再到方案解決，均采用了“服務設計”的理念，運用服務設計思維，將用戶的使用過程放入用戶場景中，考慮產品與所有使用者的每個觸點過程，從而構思解決方案[17]。可見，智能產品的創新設計與開發，已從傳統的以硬件為主的產品開發，轉變為結合服務的軟硬件系統開發，在創新設計過程中需要融入服務設計的思維。

（4）與用戶共創，在智能產品創新設計的過程中采用參與式設計的方式，以增強設計的可行性和實用性。本案例中的兩組成員從一開始的調研定義需求，到最終的方案解決設計，均與用戶保持著密切的聯系，以盡可能地讓用戶參與到設計開發過程中;并且最終的產品原型經過用戶測試后再進行完善，以縮短產品開發的試錯過程，使產品更接近使用者的需求。

4 ? 結論

老齡化社會的加速給社會及家庭帶來了一系列問題，并且也使勞動力不足的問題更加凸顯，從而造成家庭養老的模式中，長期照護臥床老人的問題更加放大。當前，智能科技已逐漸進入到人們生活的方方面面，人們正在嘗試通過智能科技的運用來應對以上問題。本研究用設計驅動創新的方式來促進智能照護產品的創新，將智能科技通過設計的手段與養老照護產品結合，從而給失能以及半失能老人及其家庭的生活帶來更多的便利。

經過兩個案例的研究和實踐，建議未來的智能養老照護產品在創新設計的過程中，可以考慮擴展“用戶”的概念、采取跨領域團隊合作的方式、采用“服務設計”的系統性思維以及與用戶共創的開發方式。當然，智能養老照護產品只是老齡化社會問題中所涉及到的一小部分產品的設計議題，未來的研究還應更多更系統地考慮設計驅動模式的創新運用，以應對老齡化的加速給家庭和社會所帶來的其他問題。

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責任編輯 ? ?盛 ? ?艷

Research on Innovative Design of Intelligent Care Products Based on the Double Diamod Design Process Mode

WANG Huan1，SONG Jiao1，SHAN Wentao2，TANG Yitao1，XIONG Yuxin2

（1.School of Art Design，Jiangsu University of Technology，Changzhou 213001，China;2.School of Mechanical Engineering，Jiangsu University of Technology，Changzhou 213001，China）

Abstract： Faced with the social problems of aging in China，the double diamond design process is introduced，and the innovative design practice and research of intelligent care products are carried out in this paper. Combined with two cases of innovative design of intelligent care，this paper analyzes the different contents of four stages：exploration，definition，conception and solution. In the process of innovative design of intelligent elderly care products，some suggestions are put forward，such as expanding the concept of “user”，cross-disciplinary teamwork，adopt“service design”systematic thinking，and co-create design methods with users. This design method is of great significance in the innovation and development of intelligent products in the aging society.

Key ?words：double diamond design process;design driven innovation;intelligent care products;innovative design;population aging

收稿日期：2020-02-22

基金項目：江蘇省大學生創業訓練重點項目“智能科技在失能老人照護服務中的創新設計與應用”（201911463077E）; ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?江蘇省教育廳2018年度高校哲學社會科學研究基金項目“設計創新驅動下智能產品開發及快速制造策略 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?研究”（2018SJA1740）

作者簡介：王歡，本科生，主要研究方向為產品設計、文創用品設計。

指導教師：宋姣，講師，碩士，主要研究方向為設計策略、智能產品設計。