基于双钻设计理念下的瓦斯爆炸救援产品研究

赵 飞

（四川外国语大学 重庆南方翻译学院艺术学院，重庆 401120）

一、引言

煤炭的使用占我国一次能源消耗和生产结构中的百分之七十左右，预估到2020年全球煤炭的消费量预计将增加百分之二十五，2020年中国的煤炭消费增长将占世界总增长量的三分之二。煤炭对我国有非常大的战略意义，给国家的发展和人民都带来了非常巨大的益处。然而在我国瓦斯爆炸事故中的死亡人数却是世界上各个首要采煤国家煤矿死亡总人数的4倍以上，是世界上瓦斯爆炸事故发生最严峻的国家之一。每年世界上矿难频发，如何减少人员伤亡和预防事故发生一直是世界矿产安全工作的重点。

二、双钻设计模式的概述

双钻设计流程结合了从设计到工程的实验来挖掘问题，寻找正确问题和满足用户需求。

在设计到工程阶段需要思维发散和思维收敛不断结合，形成波浪状的设计流程，见表1。在观察阶段，需要观察用户的行为，理解用户的兴趣爱好、动机以及真实需求，为产品设计进行问题定义。当确定设计需求后，需要在“激发创意阶段”产生可能的解决方案，激发创意的方法为头脑风暴。本文主要从瓦斯爆炸事故的救援产品模块化设计和主动救援方面进行研究。目前瓦斯爆炸事故救援都是被动救援，矿难事故发生后等待救援，往往因救援不及时给矿工和国家带来很大伤害，矿工的自救工具功能单一，不能在事故发生的第一时间进行自救，提出的主动救援方式，主要技术指标是节省救援时间、救援效率高、提高生还率。

表1 瓦斯爆炸救援产品设计流程

三、模块化的设计构建

模块化设计就是将复杂化的产品进行简化分解为独立的系统单元，并把这些独立单元进行重组，通过分解与组合生成新的产品功能，集成为标准化的可进行独立设计的子系统。模块化的设计具有独立性、置换性、通用性与可行性的特点。模块化的造物理念要与时代发展接轨，瓦斯爆炸事故救援产品要巧妙地利用分解和组合这个概念，在可持续的设计中能够实现产品的快速开发，设计目的是解决瓦斯爆炸事故救援产品系统设计问题，完善瓦斯爆炸事故救援实施过程中的救援体系。

瓦斯爆炸事故是一个没有规律可寻的灾害，随机性比较强，往往这种救援系统比较复杂，通过模块化的方式把瓦斯爆炸事故救援产品规划成一个有序的救援体系。救援功能模块按照功能需求进行区分，增加一些通用性模块，同时也增加了产品的灵活性，降低了生存成本，提高了工作效率。如今，世界发达国家从产品模块化、产品组织模块化到模块化生产网络，模块化设计理念和方法成为首善之策，对复杂产品创新和生产的成本控制要深入研究，使模块化改善和满足供应链日益增长的需求，能够面对市场的复杂性和激烈的竞争，让模块化设计更好的为瓦斯爆炸事故服务，在可持续的设计中能够实现产品的快速开发。

四、设计需求分析

（一）矿工需求分析

通过对瓦斯爆炸事故的分析，了解瓦斯爆炸前期、中期和后期出现的问题，以访谈形式对矿工生理需求和心理需求进行全方面了解，见表2。

表2 矿工需求分析

从表2可得出，一方面矿工害怕失去生命，自己又无能为力；

另一方面矿工想通过互助或外界帮助的形式进行救援，因此，矿工需要瓦斯爆炸事故救援产品要从主动救援方面思考。

（二）定向设计

根据双钻设计流程，采用整体系统层次分析法，对现有资源重组和梳理：

第一，分析透水事故的特性和特征，运用预警系统对煤矿进行实时勘测，避免事故发生；

第二，对矿井环境进行详细剖析，了解内部构造和矿工的工作习性，为救援产品设计提供更科学、更详细的数据和理论材料；

第三，对现有救援产品进行分析，了解救援产品不足之处，通过数据和理论材料，对救援产品的功能和操作方式重新梳理，提出针对瓦斯爆炸事故的设计方法。

（三）救援产品定位管理系统

SDS－TWR双边双程测距方法是TWR双程测距方法的改进方法，在TWR双程测距方法的基础上，增加了定位卡向定位分站发送测距信号，定位分站收到测距信号后，立即向定位卡发送应答信号 (含定位分站从接收到测距信号到发送应答信号所用时间TA)，定位卡收到定位分站应答信号后，计算定位卡从发送测距信号到收到定位分站应答信号所用时间TMA，则定位分站到定位卡距离d为：

d=C×(TAM－TM+TMA－TA)/4

通过SDS－TWR双边双程测距定位管理系统，能够让救援人员精确的了解矿井人员所处位置，并且将相关数据进行共享，为矿工主动救援提供更多的救援帮助，为施救者提供更多的救援契机。

（四）造型与结构要素

瓦斯爆炸救援产品造型策略：

首先，造型要简洁、轻便，材料要耐用，煤矿巷道比较狭窄，对救援产品大小有一定要求；巷道墙面和地面比较粗糙，很容易损坏救援产品，要使用比较耐磨的材料。

其次，瓦斯爆炸救援产品要具有引导式作用，在复杂的环境中引导矿工主动救援。

最后，瓦斯爆炸救援产品要有情感体验，通过情感化体验设计，消除矿工心理和生理的影响，给予矿工更多的信心和希望，保持冷静的心态，为瓦斯爆炸事故救援产品提供新的设计理念。

瓦斯爆炸救援产品结构和材料要符合模块化设计理念，让用户体验和操作能够完美结合，通过合理的方式满足救援的需求。

（五）情感化体验设计

从设计心理学视域对瓦斯爆炸事故救援产品进行量化分析与设计研究,矿难事故发生后不仅对矿工身体造成伤害，对心理也会造成很大的影响，从本能、行为和反思3个层面满足矿工情感化需求。

第一，研究矿工对光的情感需求，通过情感化的设计为矿工带来良好的情感体验，缓解紧张和消极的情绪；

第二，瓦斯爆炸救援产品从形态设计上赋予情感化，救援产品功能从视觉设计方面使用更具象、更简洁的符号和元素，让矿工操作起来更方面；

第三，通过色彩的变化转移矿工的注意力，利用色彩引导和色彩互动与矿工建立情感交流，给矿工带来积极的心理暗示。

五、模块化设计思路

（一）需求模块

模块划分进程的需求层基于对瓦斯爆炸事故的分析，结合设计系统中心理学、材料学、技术等要求，获得关于瓦斯爆炸事故相关的基本需求与辅助需求信息，通过研究获取需求模块。

对矿工、施救者运用人因工程学、情境故事、质性研究等产品设计理论方法，获取矿工、施救者需求点，结合瓦斯爆炸事故的特性创造出符合瓦斯爆炸事故救援的方案。

（二）功能模块

产品功能包括主要功能和辅助功能，前者是后者的载体，其中主要功能可解决矿工最核心的需求，辅助功能更从易用、安全、服务方面思考，因此，在对瓦斯爆炸事故救援产品功能模块划分与设计时，考虑矿工认知与情感、使用环境等因素，通过FMRI认知成像方法对矿工行为进行研究。

（三）结构模块

结构层是功能层的物质载体，结构模块与功能模块具有一一映射的关系，结构模块设计与产品造型设计关系最为密切。基于需求层确立的救援产品整体实用功能与情感功能，结合情感与人文、结构、材料等，利用设计驱动式创新法则、人因工程学、因素设计、行为逻辑、材料、人工智能对模块化进行探索，最大程度推进瓦斯爆炸事故救援产品设计创新。

六、结语

运用双钻设计理念能够有效实现瓦斯爆炸救援产品的功能需求，通过对救援产品功能和操作方式重新梳理,对救援产品系统设计进行重新定义和功能解构，提出系统设计理念、原则和方法。

瓦斯爆炸事故受环境的影响和约束比较大，受地理条件、人的因素比较多，瓦斯爆炸救援产品要考虑到矿井的环境，根据环境的分析对设计进行具体实施。利用设计思维，对瓦斯爆炸救援产品模块化布局进行系统分析，通过后续矿工、施救者等相关人员的验证，检验瓦斯爆炸救援产品合理性，接下来工作重点是瓦斯爆炸救援产品造型进行深层研究，满足不同市场的需求。