行为设计在智能装备产品安全性的应用

张辉 成昕

摘要：从“中国制造”向“中国创造”过渡的关键时期，智能装备产品就成为高端装备制造业的重点发展方向之一，安全性成为智能装备产品设计的重要内容。文章基于行为设计理论展开研究，对Fogg行为模型和Fogg行为细化模型进行了详细说明，分析了智能装备产品设计安全性考虑因素，构建了基于行为理论的智能装备产品安全性设计流程，指出行为设计在智能装备产品安全性的应用过程中，需要重点考虑用户动机、用户能力和触发机制等因素。

关键词：行为设计;智能装备产品;安全性;工业设计

中图分类号：TB472            文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）05-0011-03

智能装备隶属于高端装备范畴，具有感知、分析、推理、决策和控制等功能，在信息技术水平不断提高的现代社会，各国都加强了对智能装备的研究力度[1]。从“中国制造”向“中国创造”过渡的关键时期，我国迫切需要解决制造业发展的智能化程度不高和核心竞争力不强等现实问题，智能装备产品就成为高端装备制造业的重点发展方向之一。智能装备产品安全性越来越受到重视，促使传统装备制造逐渐转变为智慧安全生产活动，不断降低智能装备制造业的安全成本，占领智能设备产品制高点，提高经济效益和社会效益。在时代及技术的双重推动作用下，呈现智能装备产品安全性设计的人性化、系统化、国际化及科技化发展方向[2]，必须重视互联网技术和人工智能技术的广泛应用，有效融合各种新理念与新技术，引导智能装备产品设计实现创新发展。

安全性设计需要关注用户理念，以用户需求为主，保证使用时的安全与健康，避免安全事故发生，体现出安全原理中“预防为主”和“以人为本”的基本思想。因此，需要多渠道全方位开展安全性设计，一方面，要遵循一些强制性的国家或行业相关的产品安全标准和规范;另一方面，要发挥设计者个人经验直观判断产品的安全性，同时要认真听取用户意见，认真对待用户反馈，排除有安全隐患的设计[3]。智能装备是“国之重器”，“制造+”与“设计+”共融成为工业标准体系重要环节，英国、美国、德国和日本等西方发达国家在智能装备产品设计领域大量的成熟和经典案例，体现着智能装备与工业设计融合发展的趋势，尤其是日本智能装备产品重视人类行为方式的分析，体现对使用者的人文关怀，从不同层面体现着智能装备产品的安全与舒适[4]，对我国智能装备产品安全性设计具有一定的启示的借鉴作用。本文基于行为设计理论，创新工业设计理念，研究行为设计理论在智能装备产品安全性设计中的具体应用方法，推动智能装备产品设计的全面发展。

1 行为设计理论

行为是在日常生活中表现出来的一切动作的统称，人的行为可分为外显行为和内在行为，可以通过观察外显行为，进一步推测内在行为。早期针对行为的研究集中于生理学，强调行为受到周围环境的影响。行为设计是在研究用户行为基础上进行的设计，可以通过环境主动影响行为的发生。行为设计是行为科学与设计思维相结合的产物，行为科学研究生产和工作环境中人的行为，设计思维本质上是一种以人为本的问题解决方法，行为科学为行为设计提供知识基础，设计思维为行为设计提供方法论。斯坦福大学的B.J.Fogg教授重构了行为设计理论，提出了行为设计模型，称为Fogg行为模型，如图1所示。

Fogg行为模型是用来帮助理解人类行为的新模型，分析了用户行为产生的原因和基础心理，重点是理解人类行为和说服人类创造习惯，核心作用是引导设计师去设计影响人的行为或态度的作品。随着Fogg行为模型与计算机和互联网的深度结合，已经成为设计领域的重要理论基础。

Fogg认为影响行为的因素包括动机、能力和触发机制，图1所示的Fogg行为模型[5-6]，横轴代表能力，纵轴代表动机，曲线代表行为产生的临界轨迹，触发机制促使行为发生。动机是导致某种行为的力量和心理原点，能够激发和维持人的行动;能力是实现目标或完成任务的综合属性，也就是完成行为需要的综合素质;触发机制来自外部的提醒和刺激，也就是行为发生的直接驱动力。Fogg行为模型表明，动机和能力相互作用产生行为的结果，能力越低需要机越强，动机越弱需要能力越高，但无论是动机强弱，抑或能力高低，行为都有可能发生。但是，临界轨迹表明，当动机较弱，而且能力较低时，行为不会发生，即动机和行为的交点在无效区域（曲线的左下方）;若要促成行为发生，动机和行为的交点必须落在有效区域（曲线的右上方）。根据B.J.Fogg教授将行为模型相关因素进行细化的结果，构建的Fogg行为细化模型如图2所示[7]。

对于图2所示的Fogg行为细化模型，行为动机由三项构成，各项之间相互作用，其中，直接动机，直接吸引力引起的兴趣，也就是人的主观感受，具有立竿见影的效果;間接动机，通过实践认识产生的兴趣，也就是人的客观感受，可能带来对行为结果的希望或恐惧;社会认同/拒绝，人的本质属性是社会性，人们努力追求或保持一种积极的社会认同，有动力去避免被排斥。执行能力由六项构成，用户可以通过提高执行能力来促进目标行为实现，时间成本，从用户的角度来说需要减少时间消耗;金钱成本，从用户的角度来说需要降低金钱资本花费;体力付出，从用户的角度来说需要减轻消耗体力的劳动付出;脑力付出，从用户的角度来说需要降低损耗脑力的思虑;社会偏差，从产品的角度来说需要增强设计的良好社会性;习惯的力量 ，从用户的角度来说需要尽量符合习惯，因为改变习惯的成本较高。触发机制由两项构成，内部触发，主要来自用户体验上的易用，以及情感上的爱用;外部触发，包括引导、信号和火花，引导的目标是触发行为，信号用于传达或告知信息内容，火花直接触发用户产生活动。

2 智能装备产品设计安全性考虑因素

智能装备产品设计安全性考虑因素来自智能装备产品的各个方面，总结归纳由12个因素构成，包括能量消耗、危险考量、表面质量、几何形状、运动情况、人机交互、防护措施、操作危害、控制系统、维修性能、操作指示和预测感知等。为了表述清晰，通过图形的方式显示，如图3所示。

图3所示的智能装备产品设计安全性考虑因素较多，对几个重点因素简要说明如下：人机交互，用户与智能装备设备之间的交互，在各个功能方面为目标用户所考虑，增强用户体验，以适当的提醒标志防止用户出现错误，交互界面设计遵循一致性和引导性等原则，撤销返回按钮设置在显眼位置;预测感知，运用经典方法和人工智能技术，感知和预测智能装备设备将要完成的操作，以及将要出现的安全性问题，以便提前采取行动避免安全事故发生;表面质量，表面是安全性设计的重要内容，包括锐边、毛刺、光滑和粗糙等;防护措施，避免安全性问题发生防护措施很重要，包括冗余设计、防护装置和紧急制动装置等。

3 行为设计在智能装备产品安全性的应用

在互联网信息技术时代，设计者通常需要花费大量的时间去研究用户心理和用户需求，利用大数据分析技术挖掘用户的目标期望和行为动机，以此促进智能装备产品安全性稳步提升。行为设计理论被广泛应用于产品设计领域，尤其是应用于智能装备产品安全性设计，提高用户激励行为发生，改变用户的行为或态度[8]。行为设计理论在智能装备产品安全性设计中的应用是一个复杂烦琐的过程，更适合采用类似于软件工程领域的原型法，首先设计出一个智能装备产品原型，向用户展示，由用户试用，请用户提出意见或建议，在此基础上再进行修改完善，然后再试用再完善，直到用户满意为止。原型法设计优势明显，产品更能满足用户需求，降低失败的可能性，减少设计开发成本，更容易打开销售市场。基于行为理论的智能装备产品安全性设计流程如图4所示。

对于图4所示的基于行为理论的智能装备产品安全性设计流程，首先，开展市场调查研究，了解智能装备产品安全性设计需求，参照经典的智能装备产品安全性设计成功案例，并结合行为设计理念，生成智能装备产品安全性设计要求。然后，依据生成智能装备产品安全性设计要求，设计参数化程序，构建智能装备产品安全性设计原型。最后，用户对智能装备产品安全性设计原型进行评价，如果用户满意，输出智能装备产品安全性设计结果;如果用户不满意，改进智能装备产品安全性设计要求，调整参数，重新构建智能装备产品安全性设计原型，再由用户评价，直到满意为止。用户评价模型的数据分别来自三类用户，第一类是HMLA型用户，即高动机弱能力型用户;第二类是LMHA型用户，即低动机强能力型用户;第三类是HMHA型用户，即高动机强能力型用户。不同类型用户所起的作用不同。

行为设计在智能装备产品安全性的应用需要从多个角度展开[9]，视觉设计安全角度，视觉会引起人的心理变化，从外界接收的各种信息中80%以上通过视觉获得;听觉设计安全角度，听觉与视觉相互补充，人处在噪音的工作环境下，听觉感受性明显丧失，危险性显著提高;动觉设计完全角度，动觉与触觉共同向大脑传递信息，长期操作智能装备产品，会产生复杂的心理反应，影响自身安全。

行为设计在智能装备产品安全性的应用需要重点考虑用户动机、用户能力和触发机制[10]。用户动机角度，引导用户体验智能装备产品的先进性和安全性带来的便利，鼓励用户学习、发展和掌握技能，有效提高用户的活跃度与产品黏性;用户能力角度，通过优化智能装备产品安全性设计，降低操作门槛，变向提升用户能力;触发机制角度，通过提高智能化程度引导用户的使用行为，留住高动机低能力用户。

參考文献：

[1] 杨春雷.浅谈新常态下智能装备产业的发展与思考[J].电力设备管理，2021（8）：232-233.

[2] 邓亮，麻可爱.包装机械智能装备工业设计发展现状与价值分析[J].中国新技术新产品，2020（4）：45-47.

[3] 陈军营.产品安全性设计研究[J].轻工标准与质量，2013（1）：59-60.

[4] 周岩，刘晓胜.智能装备视角下工业设计一流专业建设策略——以哈尔滨工业大学为例[J].设计，2021，34（19）：98-100.

[5] 郑欢，黄智宇.基于Fogg行为模型的学习型网站设计策略研究[J].设计，2021，34（1）：114-116.

[6] 薛彩霞，姚顺波.基于Fogg行为模型的农民亲环境行为培育探讨[J].中国农业教育，2020，21（1）：71-80.

[7] 罗琴.基于行为设计学的移动医疗系统设计研究[D].广州：华南理工大学，2020.

[8] Oinas-Kukkonen H，Harjumaa M.Persuasive systems design：key issues，process model，and system features[J].Communications of the Association for Information Systems，2009，24：28.

[9] 王文萌.工业产品设计中的安全性研究[D].武汉：武汉理工大学，2020.

[10] 张露芳，周逸沁.Fogg行为模型在互联网产品设计中的应用[J].包装工程，2018，39（4）：159-163.

【通联编辑：闻翔军】

收稿日期：2021-08-21

基金项目：教育部产学合作协同育人项目阶段性研究成果（项目编号：202101089033）

作者简介：张辉（1973—），男，吉林长春人，副教授，硕士，研究方向为产品系统设计;成昕（1999—），女，辽宁锦州人，本科生，研究方向为产品设计。