双钻设计流程模式下智能照护产品的创新设计研究

王欢　宋姣　单文桃　唐艺涛　熊语欣

摘    要：面对我国老龄化社会问题，引入双钻模式为核心的设计流程，进行了智能照护产品的创新设计研究和实践。结合两个智能照护产品创新设计的案例，分析了探索、定义、构思再到解决方案四个阶段的内容;提出了智能养老照护产品在创新设计过程中可以考虑扩展“用户”的概念、采取跨领域团队合作的方式、运用“服务设计”的系统性思维以及与用户共创的开发方式等建议;促进了设计方法学在老龄化社会智能产品创新开发中的应用研究。

关键词：双钻设计流程;设计驱动创新;智能照护产品;创新设计;老龄化

中图分类号：TB472                文献标识码：A             文章編号：2095-7394（2020）02-0067-07

进入21世纪以来，我国的科技水平得到了迅猛的发展，电子产业、信息技术的日渐成熟以及人工智能等新兴技术的出现，使得近年来我国的智能科技创新产品如雨后春笋般从各个领域中发展起来，给人们的生活带来了更多的便利，并提供了多样化的体验。然而，随着社会的发展，我国的人口结构老龄化问题也不断凸显，老龄化社会加剧已成为我国当前社会发展进程中必须面对的重要问题。2016年底，国务院发布了《国家人口发展规划（2016-2030）》，提出针对我国人口老龄化程度不断加深的趋势，要从建设预防、医疗、康复、护理和安宁疗护等医疗服务体系方面来积极应对[1]。与此同时，家庭和社会环境之间的矛盾隐患也在不断积聚，小型化和空巢化的家庭形态占据的比例越来越大，而此类家庭的抗风险能力较弱，但又肩负着养老扶幼、疾病照料和精神慰藉等多重压力。

“设计创新”可视作一种创意活动，它区别于科学与技术的创新和发明，可以形成对用户有意义、对市场有竞争优势的产品和服务。因此，本研究基于我国老龄化的社会问题背景以及智能科技的技术发展优势，尝试以“设计创新”为桥梁，探索通过智能科技产品的创新设计，来缓解存在于我国目前老龄化居家照护中的部分问题。

1  相关理论探讨

1.1  设计驱动创新

与创新相关的理论在学界的各领域有着诸多的研究，其中被讨论最多的是熊彼得（Schumpeter）的观点。他在1934年所著的《经济发展理论》一书中从经济学上对“创新”进行了定义，即：把原来的生产要素重新组合，改变其产业功能，以满足市场需求，从而创造利润。其中，涉及到五个创新的方式：新产品、新生产方法、新的销售渠道与新市场、新的材料供应来源以及新组织。创新理论经过发展，逐渐形成了传统的两种创新模式：一种是以市场为导向来分析消费者的需求，从而提高消费者对产品满意度的产品创新，这是一种由市场需求拉动的渐进式的创新模式;另一种是以技术为导向的，由于科学技术的发明创新而带来在性能上有突破的创新产品，是一种技术驱动的颠覆式的创新。2009年，米兰理工大学管理学院与设计学院教授罗伯托维甘提（Roberto Verganti）提出了另一种创新的方式，即用设计来挖掘出产品与主流意义截然不同的全新“内在含义”，颠覆产品原来的意义而进行的创新，也就是设计驱动式创新。通过针对消费者而赋予商品新的内在含义来进行创新，设计驱动式的创新是一种激进型的创新形式，具有颠覆性[2]，如苹果公司的IPhone、任天堂的Wii游戏机等。而在此之前，与设计相关的理论如唐纳德 · 诺曼（Don Norman）提出的“以用户为中心的设计”[3]，蒂姆·布朗（Tim Brown）的设计思维（Design thinking）理论，以及用户体验研究、服务设计、人机交互设计等均有了较深入的发展。加之近年来被广泛讨论的商业模式创新，更是让设计驱动式的创新有了较为广泛的运用。我国也有很多学者对设计驱动创新进行了深入的研究，如赖红波等人从设计驱动产品转型升级的视角，探讨了顾客行为、感知和购买意向之间的内在机理[4]。童慧明教授从2018年开始研究和记录了我国设计驱动型品牌的概念、发展脉络及成功管理者的成长历程，解读了设计驱动型品牌的意涵：它是以用户体验为中心的设计思维，并用这样的设计思维驱动所有商业活动的品牌[5]。

综上可见，设计驱动创新已经成为国内外很多企业运用的竞争手段，也得到了学者们的研究证明。而如何运用设计来驱动智能产品的创新？尤其是当使用者为需要长期照护的老龄人时，对于设计该如何合理链接老龄化社会问题，如何与智能科技开展对接研究，还需要经过具体的案例来进行探讨和分析。

1.2  智能产品及其创新设计

以人工智能、大数据、机器人等为代表的新技术推动的第四次工业革命的到来，促使我国传统的制造业向智能化迈进，而产品的智能化将是制造业发展的必然趋势。智能产品的主要特征在于该产品具有智能性，这也是智能产品的概念核心。多位学者对“智能产品”进行了定义和研究：早在1988年，Ives 与 Vitale便提出了“智能产品”（intelligent product）一词，并说明了能够用软件来追踪产品的性能并提供相关服务是“智能产品”的特征[6];McFarlane 等人在2002年对“智能产品”及其内涵进行了研究，认为它能自动储存信息，用计算机语言与外界环境交互，并能够作出各种决策[7];被商业管理界公认为“竞争战略之父”的迈克尔·波特（Michael E. Porter）也带领研究团队启动了关于物联网时代制造业和智能产品的研究，他们将智能产品的概念延伸到了智能互联的产品，并指出智能互联产品应该具有物理组件、智能组件和互联组件三个核心部分[8]。随着智能互联产品的出现，如今的产品设计变得越来越复杂，用途也随之有了极大的扩增。波特等人建议：企业应该从根本上重新思考设计，产品设计师必须考虑如何操作和支持新兴的智能互联产品，要考虑到产品与其他设备和系统的兼容性。因此，需要考虑的设计要素有：产品的基础功能和性能、产品的操作和维护、产品与系统之间的交互、产品与产品以及系统之间的物联功能、信息与数据的采集和传输、信息的安全性等。

在极具创意思维的设计领域，很多学者也投入到了智能产品创新设计的研究范畴。《装饰》期刊于2016年特别针对“智能化”进行了一期策划，徐志磊在创新设计的语境下谈了有关智能系统及智能产品的概念和内涵，他提到产品中植入软件后，产品的设计原理应加以改变，如：软件层面可以做到根据用户需求进行定制化设计，硬件层面可以采用标准化设计，而产品设计应该体现个性化。徐志磊还特别指出了其中服务设计的重要性：通过整合技术、产品、服务和用户需求的创新设计来驱动创新循环，提升产品的性能、市场竞争力、附加值等[9]。邓嵘从设计教育的领域对智能产品开发的教学进行了实践和研究，他从用户研究开始对智能产品进行定义和概念设计，再运用机械结构设计和电子控制、程序设计等交叉学科知识进行原型构建和功能测试，最后运用设计软件进行外观渲染等设计表达[10]。可见，针对智能產品的创新设计相比传统的产品设计，更多地需要考虑到产品的软硬件的设计与整合，需要运用到跨专业的知识，也更加注重服务设计的无形价值。

作为创意行为的设计活动，经常会采用英国设计理事会（Design Council）在2005年开发出的双钻（Double diamond）设计流程，两年后该理事会对全球11个国家采用该流程进行的设计案例进行了深入研究。该流程从探索需求（Discover）、定义需求（Define）到构思方案（Develop）再到解决方案（Deliver），经历两次发散和收敛的过程，如图1所示。West等人研究了跨学科的医疗设备设计流程，通过改善医疗设备进而降低医疗错误的发生[11]。因该流程能够较为容易地阐明每个阶段的共同目标，可以使不同学科的人达成共识并进行有效的合作，所以West等人强调了双钻设计流程很适合跨学科工作[12]。阿尔托大学的Gustafsson在导师Eero Miettinen的指导下，通过案例对双钻设计流程的起源、思想、结构和用途进行了研究，指出双钻设计流程对于设计人员在进行产品概念开发时有很好的指导作用，该流程可以帮助设计师尽可能摆脱限制，增加自由创新的空间[13]。我国在实践中已经有一些设计师开始使用双钻设计流程，在知乎、简书等网站中，有博主们将自身运用该流程的实践经验作了一些总结和分享。而在学术方面，也有部分学者提到了如何将该流程应用于研究，如：蔡军和罗建平用双钻设计流程分析了互联网平台下的“参与式”设计[14];陈国东等人将双钻设计流程拓展成四个循环流程，并运用到传统文化创意产品的设计过程中，以此激发设计师的自由创新[15]。可见，运用双钻设计流程能够激发设计师以及开发者的创新和创意思维，使其更好地进行“参与式”设计，并且能够帮助他们进行跨学科的有效合作。

智能产品是一个软硬结合的系统性产品，对于智能产品的开发需要跨专业的知识整合，以及极具创新的精神，因此，智能产品的创新设计很适合采用双钻设计流程。本研究针对我国老龄化社会中家庭养老照护的需求，进行了两个智能产品创新设计的研究和实践。

2    智能照护产品的创新设计案例

2.1  探索智能照护产品的需求

本课题选择根据失能和半失能老人的照护问题来进行需求的探索和切入。课题组成员到护理机构和社区医院进行了走访和调研，如图2所示，随后访谈了几户具有需长期照护的半失能老人的家庭。发现由于这些老人长期卧床，会对其及家人的生理和心理造成许多影响，如：卧床老人因没办法自主翻身，头部和颈部长时间保持一种姿势，可能会引发颈椎疾病、供血不足以及肌肉酸痛等

问题;还有护理垫、扁马桶，虽然从某种程度上减轻了清洗、坐立所带来的困难，但是仍对患者的心理造成了极大的伤害，患者在被迫放弃积极的产品体验的同时，在生理上也忍受着产品不符合人机工程学所带来的痛苦。因此，本团队成员根据卧床老人及其护理服务者所面临的问题和需求，探索在产品设计中结合智能科技产品的力量，来改善照护服务中所遇到的问题。

2.2  定义智能照护产品

根据前期调研探索的需求，一部分课题组成员针对卧床老人的头部和颈部的问题，将产品设计定义在了智能枕头的方向，根据失能或半失能老人长期卧床而造成的对头部和颈部压迫的问题，结合自动按摩、热敷以及语音控制等几个方面展开创意构思，初期概念设计如图3所示。而另一部分课题组成员围绕卧床老人，将老人及其相关的家属、护工、医生等均作为产品设计的使用者，从他们之间的需求出发来定义相关的产品，针对卧床老人的按摩、排便、擦洗以及相关成员之间的沟通交流问题，进行一系列智能看辅用品设计，初期概念设计如图4所示，以期通过感应技术来科学指导照护者对卧床老人进行照料，从而促进相互之间的交流。

2.3   构思智能照护产品方案

经过一次需求发散和定义收敛的过程后，智能枕头的课题组成员开始进行方案的构思，用8D按摩旋转头、Arduino开发板、LED灯、直流电机、LD3320语音识别芯片、PCB制作板、杜邦线等材料，经过电路连接，再通过C语言编程，来实现智能枕头中所涉及到的功能，如图5所示。而另一组成员根据产品定义，在方案中采用了压力传感器、温度传感器以及湿度传感器来采集使用者在卧床时身体受压部位的状态数据，然后再使用电子腕带来采集卧床者的常规身体特征。所采集到的数据经过芯片传递到系统中，将专业数据通过APP反馈给护理人员，据此构思了尿不湿感应器、智能床垫及其控制器、智能扁马桶等产品，如图6所示。

2.4  进行智能照护产品方案设计

经过以上三个流程后，针对卧床老人的智能产品创新设计走到了最终的解决方案的阶段。在该阶段中，两组课题成员均根据产品所用组件的规格和功能等要求，进行了最终的产品深入设计及表达。智能枕头的方案根据人体的颈椎曲线进行了人机工程尺寸设计，以使枕头在使用过程中能够贴合卧床老人的颈椎曲线，并进行了产品的细节设计、材质设计以及色彩设计等，如图7所示。智能看辅用品的设计，也根据卧床老人的使用习惯和需求、人机尺寸以及每个产品组件规格，进行了最终方案的深入设计及表达，其设计渲染效果图以及APP设计如图8所示。

最终，两组课题成员将所设计的方案和原型产品，再次反馈给所调研过的用户，旨在听取使用者的建议，以便进行最后的调整和完善，如：将智能腕带的材质改为更为舒适的硅胶材质;对智能马桶加入可用一次性方便袋的设计。最终，将所设计的智能照护产品让使用者先行测试，这也是完善智能产品创新设计的重要环节，通过这一策略能够让产品在投放市场前尽可能地试错迭代，以达到较为满意的效果。

3   智能照护产品创新设计的启示

信息技术等新兴技术的飞速发展，使得各式各样的智能产品得以面世，并且随着产业的不断发展和进步，更多的新兴科技产品逐步进入到人们的生活中。如何运用好这些科技？如何解决人们在生产生活中的各种问题？这将是各界人士在研究和实践中需要重点考虑的问题。面对当前我国的老龄化社会问题，本研究将设计驱动创新的方式运用于两个智能照护产品的创新设计中，得到了相关启示和建议。

（1）在探索“用户”需求时，要将“用户”从被照护的老龄人扩展到与之相关的家庭成员、医护人员以及社区人员等。在本案例中，课题组成员在对相关的机构调研和家庭访谈中发现，在照护工作中经常会出现照护者使用相关辅助用品时产生困扰，以及与被照护者进行沟通和信息交流时，出现信息不及时和信息不完整，而造成重复工作以及效率低下等多种问题。智能照护产品的使用者虽然以卧床人士为主，但事实上它也是辅助照护人员进行日常照护工作的用具;因此，要考虑如何让照护工作能够更顺畅和舒适地进行，除了要考虑被照护者的身心健康，还要考虑照护工作者的使用需求，并且需要关注卧床老人的相关家庭成员以及医护人员之间的信息沟通和情感交流。总之，注重“以用户为中心”的设计思想，通过“用户”概念的扩展，可以从深度和广度层面更多地挖掘智能照护产品的价值。

（2）智能照护产品的创新设计团队需要由不同专业的人士组成，并且采用并行设计的方法。在本案例的创新设计过程中，团队成员来自于工业设计、机械电子工程、数字媒体艺术等多个专业。在采用双钻设计流程的过程中，也采用了并行工程的产品开发方法，从概念生产到方案解决的每个阶段都充分运用了团队设计的资源和共享价值[16]。团队成员之间根据共同的设计目标，一体化且协同化地进行了产品的设计与开发。

（3）用“服务设计”的理念和思维来构思智能照护产品的系统性设计，重视产品无形化的创新设计。智能化产品的创新设计需要整合软件和硬件的协同开发，是一个产品服务系统（PSS product service system）的开发过程。本案例的系列智能看辅产品的设计，从需求定义到方案构思再到方案解决，均采用了“服务设计”的理念，运用服务设计思维，将用户的使用过程放入用户场景中，考虑产品与所有使用者的每个触点过程，从而构思解决方案[17]。可见，智能产品的创新设计与开发，已从传统的以硬件为主的产品开发，转变为结合服务的软硬件系统开发，在创新设计过程中需要融入服务设计的思维。

（4）与用户共创，在智能产品创新设计的过程中采用参与式设计的方式，以增强设计的可行性和实用性。本案例中的两组成员从一开始的调研定义需求，到最终的方案解决设计，均与用户保持着密切的联系，以尽可能地让用户参与到设计开发过程中;并且最终的产品原型经过用户测试后再进行完善，以缩短产品开发的试错过程，使产品更接近使用者的需求。

4   结论

老龄化社会的加速给社会及家庭带来了一系列问题，并且也使劳动力不足的问题更加凸显，从而造成家庭养老的模式中，长期照护卧床老人的问题更加放大。当前，智能科技已逐渐进入到人们生活的方方面面，人们正在尝试通过智能科技的运用来应对以上问题。本研究用设计驱动创新的方式来促进智能照护产品的创新，将智能科技通过设计的手段与养老照护产品结合，从而给失能以及半失能老人及其家庭的生活带来更多的便利。

经过两个案例的研究和实践，建议未来的智能养老照护产品在创新设计的过程中，可以考虑扩展“用户”的概念、采取跨领域团队合作的方式、采用“服务设计”的系统性思维以及与用户共创的开发方式。当然，智能养老照护产品只是老龄化社会问题中所涉及到的一小部分产品的设计议题，未来的研究还应更多更系统地考虑设计驱动模式的创新运用，以应对老龄化的加速给家庭和社会所带来的其他问题。

参考文献：

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责任编辑    盛    艳

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：江苏省大学生创业训练重点项目“智能科技在失能老人照护服务中的创新设计与应用”（201911463077E）;                            江苏省教育厅2018年度高校哲学社会科学研究基金项目“设计创新驱动下智能产品开发及快速制造策略                              研究”（2018SJA1740）

作者简介：王欢，本科生，主要研究方向为产品设计、文创用品设计。

指导教师：宋姣，讲师，硕士，主要研究方向为设计策略、智能产品设计。