孫利,博士,教授,現任燕山大學藝術與設計學院院長,機械工程學科工業設計方向博士生導師,河北省教學名師,河北省智能工業設計技術創新中心主任,河北省藝術學研究生教指委副主任。主要從事機械裝備產品智能定制設計理論與方法、康養輔具創新設計研究。先後主持並參與國家自然科學基金項目、國家對外發展重點研發項目5項,河北省社科基金項目、科技支撐項目9項,河北省教學改革項目12項。發表SCI、EI等高水平論文37篇,授權國際發明等專利10項,出版著作及教材3部。
《設計》:您認為可從哪些層面和維度認識「健康中國 設計助力」,」健康設計「涵蓋了哪些內容?設計如何為提升國人健康質量、實現《「健康中國2030」規劃綱要》助力?
孫利:2016年,中共中央、國務院印發了《「健康中國2030」規劃綱要》,綱要指出,推進健康中國建設是實現人民健康與經濟社會協調發展的重要戰略。未來10年,是推進健康中國建設的重要機遇期。為促進京津冀協同發展、實現健康中國等偉大目標,燕山大學依托「南有海南島,北有秦皇島」的國家生命健康產業戰略布局,以健康生態設計高點定位,創新前行。「健康設計」是一種生態設計,不僅包含了每一款為人類健康服務的產品,更是所有產品組合成的為全人類、全生命周期健康服務的生態共同體。從場景角度分析,「健康生態設計」可以分為健康家庭、健康醫院、健康社區以及其他健康公域這四個方面。
《設計》:國家統計局日前公布的第七次全國人口普查主要數據顯示,全國人口持續增長,而人口老齡化加深,但國內對適老設計的重視仍不充分,您認為應該從哪些方面著手促進?
孫利:中國人口老齡化程度正在加速加深。隨著第一代獨生子女步入中年,越來越多的中國直系家庭結構由原來「421」兩代型轉化為「8421」三代型。陡降倒三角式「8421」家庭結構加重了家庭成員間撫養壓力以及由此帶來的心理危機。
「未富先老」的老年人養老危機,「未老先衰」的中年人養家危機,「未立先廢」的巨嬰青年啃老危機,三重危機惡性循環將會引發更多的社會涉老事件,也將越來越多的老年人陷入「難逃老,難求養」的尷尬地步。老年人的社會地位認可與人權尊嚴問題引發越來越多的研究關註和思考。
所以說,適老化設計不僅僅是一種設計理念,更是一種敬老情懷。
中國養老服務改革一直在不斷探索中前行,「醫養結合」、「智慧養老」等新業態在提高並促進養老社會化的同時,也還存在著「對標不對本,貼身不貼心,中理不中聽,稱義不稱薪」等社會服務提供與老年人心理體驗不對等問題。
國內對適老設計的重視尚不夠充分,我認為可以從以下三個層面著手促進:
(1)政策層面:我國已經從高速發展階段進入高質量發展階段,國家對養老服務和適老化產品設計應用促進將進一步加大推進力度。同時,各級地方政府也應根據區域情況面向大健康產業出臺一定的惠民、惠企政策,搭建企業和用戶之間的橋梁才能更高效地推進適老化設計的發展,讓適老化產品擁有「博士般的智慧,家電般的價格」這樣卓越的性價比。
(2)企業層面:目前一些適老化產品推向市場後並未取得期望效益也是導致適老化產品難以突破瓶頸的問題之一,其中一個原因我認為是目前適老化產品特征過於「明顯化」,忽視老年人隱性心態特征與訴求。像助老企業推出居家照護、機構養老等服務產品,多以關註老年人身體健康及生理問題為主,缺少有針對性地心理問題疏導,對於老年人多發的憂鬱癡呆、疏離失落等負面心態療愈問題解決較少。此外,相當一部分老年人有著「不服老」的心態,更期望產品能夠無聲無息地輔助老年人,而非呈現一種「老年專用」的身份標出感。這樣才能讓適老化產品從「無聲無息」的輔助到「無處不在」的呵護,實現讓用戶接受,讓企業獲益,讓社會認可。
(3)教育層面:作為高校教師,我認為適老化設計與學生的設計倫理觀培育息息相幹。設計一方面是需求推進,另一方面也是設計師本身的思想推進。燕山大學藝術與設計學院自2014年以來已將康復輔具等適老化產品作為課程模塊以及研究方向之一,目前學生初步形成了基於孝道文化傳承的適老化產品設計思維,並逐步建立起「中國特色健康生態系統觀」。
《設計》:此次席卷全球的疫情對」健康設計「不啻為一次大考,給您帶來的最大感悟是什麼?您觀察到了哪些「危」與「機」?
孫利:我的最大感受是,此次疫情對各行各業都有著巨大的影響。很多人的工作方式、生活方式發生了顛覆式的變化。受外部環境與市場因素的制約,健康設計行業上下遊資金池緊張。由於制造業需求減弱以及人們對必需品的需求激增,健康設計各類業務需求量相對減少並單一化,這些都是不爭的事實。而站在產業發展的角度來看,疫情對大健康產業提出新挑戰的同時也帶來了新的機遇。疫情防控期間「爆紅」的自助送餐機器人、紅外測溫設備、智能檢測終端、非接觸式體溫槍等無一不凸顯出智能健康產品設計及相幹行業發展的重要性。隨著疫情常態化引發的消費需求變化,智慧醫療、智慧社區、個人健康管理監測等健康服務系統將極大地得到應用和普及,健康設計行業也將會迎來更多的發展機會。
《設計》:疫情防控的需要給智能產品提供了極大的發展空間,您認為是否為設計專業的發展指出了新的發展方向?
孫利:2020年,疫情這隻黑天鵝給多個行業都帶來了顛覆式的影響,猶如一支催化劑,加速了行業的優勝劣汰。隨好康字經濟在全球範圍內爆發性增長,智能化產品也如雨後春筍般不斷湧現。
在疫情危機下,我認為智能產品應更注重無接觸的交互方式創新設計,比如LG 以及華為推出的隔空手勢,可實現如滑動、切歌、截屏等效果,還支持旋轉、揉搓等更細微、更直觀、更靈活的方式來操控界面。這種交互方式可以應用在疫情時代的很多場景,能夠有效避免病毒感染,同時也更加符合時代與場景的需求。
此外,騰訊2020-2021設計趨勢ISUX報告中曾提到基於情感感知主動理解用戶需求的設計,我認為這也是智能產品設計發展的另一個重要方向。如2019年1月的CES展上亮相的起亞互動式「情感駕駛空間」技術,可通過傳感器讀取用戶的面部表情、心率等反應,調整駕駛空間內的燈光、影片類型、音樂風格等,從而舒緩艙內乘客心情,提供更人性化的出行體驗。
當然,智能的服務提供方式要把握得當,平衡好科技與生活之間的關係,盡量對人們的生活本身不造成負面的影響和打擾。正如施樂帕克研究中心提出的「寧靜技術(Calm Technology)」的願景——技術應該是隱匿不見的,它們如纖維般融入日常生活,絲絲入扣,直至不可分辨。
《設計》:在「後疫情時代」,設計教育面臨怎樣的機遇與挑戰?
孫利:疫情防控期間,健康成為了每個人不可回避的話題,那麼後疫情時代的健康設計就給設計教育帶來了新的思考。如安在現有技術背景下運用設計思維推進健康設計教育,成了未來設計教育面臨的挑戰。隨著人工智慧、5G等技術的發展,設計教育內部的專業融合,外部的學科交叉是新的發展趨勢,這就要求設計教育對於人才的培養和定位也要進行及時的調整,設計教育課程要引入多領域學科知識,促進學科間知識的融合,思維的互補,同時培養學生建立系統性的設計思維以及大生態設計觀,進而使設計在交叉領域發揮更重要的作用,同時讓設計更好地服務於人民日益增長的美好生活需要。
《設計》:當今社會需要怎樣的「健康設計」?請分享幾個您認為成功的「健康設計」案例。
孫利:新冠疫情之後,提高健康意識成為全民共識,對健康養生的需求不再是中老年群體的專屬話題,全民大健康設計成為頂流型話題。
我認為「健康設計」應符合「四全」的設計理念,即全人群、全周期、全方位、全面化,從而達成預防為主、強化干預、防治結合的健康生態共識。
依托「四全」健康設計理念,燕山大學學生們開展了多系列的健康產品創新設計:
便捷組合式消毒匣(第八屆全國高校數字藝術設計大賽全國總決賽三等獎)設計者:王志朋等,指導教師:孫利
圖1便捷組合式消毒匣,是一款通過間接觸的方式,解決疫情期使用電梯按鈕、門把手等部件而交叉感染問題的消毒產品。該匣前端用於按壓電梯按鈕等,同時能對其消毒,也可用於手機等小部件擦拭消毒。
多姿態下肢康復機器人(全國大學生工業設計大賽銀獎)設計者:劉世傑等,指導教師:吳儉濤
圖2為多姿態下肢康復機器人,採用了一體式弧形整合設計。以一段式弧形滑軌結構為主,通過設定好的程序配合內部電機驅動帶動整條滑軌的轉動,從而實現坐、躺、站三姿訓練的功能。配合虛擬現實技術提供重復練習,將心理疏導與生理療養相結合,根據音樂、畫面、文字及語音提示等手段給以患者激勵反饋,增加患者康復訓練的樂趣。該康復機器人適用於脊髓損傷全周期訓練治療以及各種因素造成的下肢功能障礙的康復訓練等。
社區智能消毒防疫機器人(第二屆河北省研究生藝術創意大賽 二等獎)設計者:彭琪等,指導教師:吳儉濤
圖3是一套社區消毒防疫系統,並以「小鯊衛士」消毒機器人為載體,實現社區防疫常態化的設計目標。為構建健康社區環境,創新提出物業管理消毒服務系統、用戶預約消毒系統兩大系統,能夠滿足物業人員對公共環境的日常消毒作業和平時的環境護理,以及以預約的方式滿足個體用戶或單位想要為個人領域自行消毒的需求。作為服務系統重要載體的,主要有兩個設備:註水機設備和消毒機器人設備。註水機以註水的方式代替現有消毒機器人更換水桶的方式,以解決其不便捷性;消毒機器人通過激光雷達照相頭實現避障測距,有效檢測周邊環境,躲避行人;車體下方有伸縮履帶,能應對階梯等龐雜路況;超音波人體感應,能在遇到行人的情況下,減小水壓,停止噴灑,以免誤撒行人。
上肢運動障礙康復機器人 設計者:馬騁協等,指導教師:馮希,謝平
圖4是上肢運動障礙康復機器人,整合了指掌關節、腕關節、肘關節等上肢各個部位等訓練方法,同時可以通過電機驅動,實現被動、助動、主動、抗阻等多個方面的訓練。此外,還對肌電-慣性檢測模塊進行了結構改進,設計了可拆卸的肌電接口,使其在訓練過程中能夠便捷地佩戴。產品對於安全性和舒適性也進行了考慮,增加了防護墊、固定綁帶等。
圖5/基於輪腿重構技術的適老化社區服務機器人設計(校級藝工協同畢業設計項目)設計者:王婧、成秦松等,指導教師:孫利,吳儉濤,姚建濤
圖5是 適老化社區服務機器人設計,是輪腿形態可重構技術在社區服務系統中的設計創新應用。通過系統研究輪腿形態可重構功能的技術原理,從中尋找社區服務系統中的應用點,引導設計創新、提出設計方案,並根據服務情境來劃分各要素之間的層次關係和結構框架,作為設計和評價社區服務的外觀方案的指導依據,有助於提高組織的服務效益,形成可持續的社會創新能力。
圖6/ 基於BAWS技術的疲勞監測與舒緩功能一體化智能坐墊設計(校級聯合畢業設計項目)設計者:成亞輝,胡貽凱等,指導教師:孫利
我國每年因司機疲勞駕駛造成的交通事故很多。圖6是疲勞監測與舒緩功能一體化智能座墊,基於BAWS技術可以實現實時監測識別駕駛人員的疲勞特征,提供多方位、多級程度的疲勞舒緩與感官刺激方式,另附加嗅覺輔助功能來緩解駕駛疲勞感,從而保障駕駛員行車安全性和舒適性。
醫療轉運車設計(校企合作項目)設計者:李燕,唐晶晶等,指導教師:王年文
圖7醫療轉運車,結合人體工學進行創新設計,使其更貼合人體結構和符合醫患使用習慣。轉運車的主要功能包括預警、起背、起腿、高度調節、體位傾斜等。床的兩側增設預警燈帶,在緊急狀況下便於疏散人群;左右兩側的護欄和床頭的推行把手都帶有弧度造型,方便抓握,在不使用的狀態下可以折疊,節省空間;床板微微凹陷,並結合人體結構進行弧度設計;底盤設有放置雙氧瓶及醫療用品的位置,床位設有放置醫療器械的小桌板,方便醫護人員在救治過程中使用。各個結構功能部分模塊化設計,整體造型簡潔,可落地性高。
外骨骼康復機器人設計(校企合作項目)設計者:劉曉燕等,指導教師:孫利,何群
腦卒中已成為我國殘疾和死亡的主要原因之一,圖8的外骨骼康復機器人設計重點解決腦卒中導致的偏癱患者恢復期的康復訓練問題。患者可以依靠自己的意識和力量進行自主式康復訓練。自適應綁帶設計可以實現設備的自動化穿戴過程。結合運動想像腦機接口,康復機器人可以感知患者意識並帶動肢體產生實際的動作輸出。
《設計》:請給「後疫情時代」的「健康設計」提一些建議。
孫利:後疫情時代,人們將會更多關註自身健康管理方面的需求,健康設計也會在這方面進行詳細的觸點分解與服務對接,比如智能家居產品中個人健康護理,個人消殺產品、健康家居生態系統等。同時,後疫情時代的健康設計,亦應更多關註健康預防、健康行為的引導、干預,以及健康生活方式形成和康復輔助手段等普適人群健康防護領域。這就要求健康設計與其他關聯學科理論進行融合,如醫學、心理學、運動學、養生學等,站在人類健康「全息化」動態發展的高度來認識並開展相應健康設計活動。
《設計》:助力新冠肺炎疫情防控,貴院採取了哪些做法?
孫利:2018年,投資9300萬的亞洲開發銀行國際合作項目「康養人才培訓中心」落戶燕山大學,為我院開展特色中醫理療理論與康養產品研發提供了平臺優勢。
為驗證和推廣「中醫主導的中西醫結合模式」,在新冠肺炎疫情高峰期間,我院研究團隊多次趕赴湖北武漢漢口華南海鮮市場周邊區域進行實地調研,赴江西撫州和湖北天門市基層疫情防控一線采集患者臨床數據,撰寫論文《中醫藥生命動力學理論提示中醫新冠肺炎神奇療效原理》,建議盡快構建起「新型冠狀病毒中醫藥技術理論體系」。
我院省級重點建設實訓基地「燕大-康泰醫療工業設計專業教學實訓基地」,全力聚焦醫療與康養產品創新研發。在我院康養團隊的技術支持下,秦皇島康泰醫學公司聯合多家醫療設備加工企業趕工增產,向雷神山醫院等 6 家定點治療單位捐贈多參數監護儀等應急設備總價值達14000萬元。
同時,結合線上課程教學,組織全院師生開展防疫主題設計作品創作,積極參加教育部「眾擎易舉,設計抗疫」設計作品展,40件作品獲獎,其中「便捷組合式消毒匣」在學習強國武漢平臺上推送。
《設計》:助力區域健康產業生態發展,貴校設計教育教學實踐有哪些做法和發力點?
孫利:(1)聯培聯育,創建跨學科健康設計人才培育機制。
依托學校機械、材料、電氣、資訊、管理工程等工科群優勢,開創本碩多學科聯合畢業設計模式,創建跨學科人才聯培聯育機制,聚焦大健康產業,突出「健康生態設計」理念,在智能裝備與康輔器具、健康人居與生態設計研究領域形成鮮明特色。
交叉融合,創立省際聯合教研團隊。先後聘請河北工業大學、華北理工大學、燕山大學多個學院的博士生導師擔任設計學研究生聯合導師,有力推進跨學科、跨領域科研項目合作與人才培養。自2018年起全面啟動「聯合畢業設計」計劃,依托多專業聯合教研團隊資源,進一步深化與機械電子工程、電氣工程、生物工程、計算機科學技術等學科專業的交叉融合,開啟「浸、養、熏、育」模式,為培養高層次復合型健康設計「新工科」創新人才奠定堅實基礎。
(2)課改驅動,築建區域特色康養人才培養高地。
圍繞「健康生態設計」開展課程一體化建設、多單元整體式教學、雙向式教學設計、自遷移型深度學習模式四個維面的教學實踐與課程改革活動,先後完成教改項目30餘項,橫向課題80餘項,獲河北省教學成果三等獎 1 項,國家教學創新獎 1 項。獲批國家級康養專向人才培養基地 1 個,開展6期設計大講堂活動,培訓企業人員逾3000人。
成立「健康人居與生態設計——中韓設計研究中心」等國際交流與合作平臺,主辦「健康生態,融創未來」河北省設計學智庫及研究生教育國際論壇,築基「健康生態設計」學術高地。
(3)以賽促學,高水平專業競賽獲獎促進大健康雙創實踐基地建設。
近五年各類參賽作品總量達2000件,世界級、國家級獎項獲獎累計200餘項,其中康養輔具與智能裝備創新設計類作品占比85%。部分設計抗疫作品入選學習強國APP專欄推送。藝術扶貧專項「七彩銀裡」最美生態宜養村落獲人民日報頭版專題報導,「藝術康養-北戴河藝術村落創新創業基地」多次被央視《新聞聯播》《人民日報》《河北日報》等媒體報導,得到中共中央政治局委員、國務院副總理孫春蘭,國務院前副總理李嵐清和多位河北省委領導同志的充分肯定與高度評價。
《設計》:作為國家級一流專業,貴校工業設計專業在康養輔具創新設計領域有哪些優勢特色方向?
孫利:我院工業設計專業依托河北省設計創新及產業發展研究中心(設計學智庫)、河北省智能工業設計技術創新中心等平臺,服務京津冀協同發展、北戴河國際生命健康產業園區等國家重大戰略實施,圍繞產業轉型升級、「健康中國」戰略深化等經濟社會發展重大需求,開展了具有區域和行業特色的社會服務。
以藝術與設計學院多個雙創實踐基地為支撐,工業設計專題實踐教研團隊結合院校所在地「康養之城」的城市定位,對接「生活方式與康養輔具」課程模塊並形成優勢特色方向:
(1)康輔產品個性化設計。重點研究個人移動、個人生活自理和防護、個人醫療、技能訓練、家務與休閒娛樂輔助器具6大類康復輔助器具的產品定制標準、定制方案及使用過程監控設計。
(2)康輔產品智能化設計。重點針對傳統中醫理療類產品進行智能化系統開發、功能集約和移動端平臺設計,面向養老機構的生活照料和安全監護技術與示范產品集成研究,以及智能救援機器人設計。
(3)康復訓練系統虛擬仿真與交互設計。重點針對康復訓練產品的功能系統、使用場景、效果預測進行仿真模擬和系統交互設計。
(4)康輔產品人機工學研究。重點研究基於老年人心理與生理安全的人機工程學分析、基於人體參數獲取和交互安全的模塊設計、通用設計、可調性設計研究,以及基於人機差異性的輔具類產品安全優化研究。
>《設計》專訪|孫利:站在人類健康「全息化」動態發展的高度來認識並開展健康設計