摘? 要：Poka-Yoke概念在產品設計中的應用研究通過闡述Poka-Yoke理念的定義和起源，介紹唐納德·諾曼對于Poka-Yoke提出的強制功能理念，進而研究Poka-Yoke在產品和用戶之間承擔的作用，探討Poka-Yoke概念在產品設計中的應用。結合現(xiàn)有優(yōu)秀的產品案例分析探討Poka-Yoke是如何作用于產品設計之中的。最后提出設計師應該從關注強制功能、增強產品易學性和易用性、錯誤信息的再確認和撤銷以及減少失誤這四個方向為差錯而設計，提升用戶體驗，設計優(yōu)良的產品。

關鍵詞：Poka-Yoke;防錯設計;產品設計;功能強制

隨著中國制造2025的提出，工業(yè)4.0成為了一個熱門話題，實現(xiàn)中國工業(yè)4.0的目標非常關鍵的一點就是精益制造。自從改革開放以來，中國從日本引進了精益生產方式，精益制造也被稱為豐田生產體系（TPS）。新鄉(xiāng)重夫是TPS的關鍵創(chuàng)始人之一，他把Poka-Yoke概念融入到豐田質量管理中。Poka-Yoke法的目的就是避免人為的錯誤。

對于產品設計而言，減少用戶在使用產品的過程中的差錯，有利于提高產品的易用性。目前關于防差錯設計的研究，強調產品易用性的設計實踐和理論的探索很多。美國人機交互博士雅各布·尼爾森所提出的十大交互設計原則，其中兩項是防錯原則和容錯原則（幫助用戶識別、診斷并從錯誤中恢復）。美國設計師羅納德·麥斯提出了通用設計七原則，其中一項原則是容錯（Tolerance for Error）原則;而美國心理學家唐納德·諾曼針對防錯設計提出了強制功能（Forcing Function）理念。由此可見，產品的防錯設計備受設計界的關注。

一、Poka-Yoke的定義和起源

“Poka-Yoke”是一個日本術語“ポカ避け”，意思是阻止疏忽性差錯（如圖1）。1986年日本制造工程師新鄉(xiāng)重夫（Shigeo Shingo）在零缺陷質量控制（ZQC，Zero Quality Control）中提出了“Poka-Yoke”這一概念[1]。“Poka-Yoke”之前被稱為“防呆（fool-proofing）”，含義是連呆笨的人都不會出錯，但是考慮這個術語可能會冒犯員工，所以新鄉(xiāng)重夫創(chuàng)造了術語“Poka-Yoke”。為了在西方國家傳播防錯設計的理念，“Poka-Yoke”通常被翻譯成“Mistake-proofing”“Error proofing”或者是“Fail-safing”[2]，意思是避免操作者無意識中的差錯。

防錯設計（Mistake-proofing）指的是通過設計產品和程序來減少人為的差錯或者減少差錯產生的負面影響[3]。它可以用來改變產品設計以防止差錯的發(fā)生，或者在差錯發(fā)生之后但在傷害發(fā)生之前發(fā)現(xiàn)差錯，或者改變工作環(huán)境以減少差錯的發(fā)生。在產品設計領域，防錯設計可以讓用戶避免用錯誤的方式使用產品，從而提升使用產品的體驗感和愉悅感。

美國設計師羅伯克·霍克曼指出，任何用來預防錯誤的設施都可以稱為Poka-Yoke設備，Poka-Yoke機制有預防型和偵測型兩種類型[4]。預防型指的是在差錯產生之前消除它;偵測型指的是檢查出錯誤并及時引導用戶進行更正。

二、Poka-Yoke在設計領域的發(fā)展

Poka-Yoke概念不僅被廣泛應用于產品設計和生產過程中以減少產品的缺陷，而且是全面質量管理中很重要的一部分。在交互設計領域，霍克曼運用Poka-Yoke預防機制完成“自動完成”輸入框設計，運用Poka-Yoke偵測機制完成了受限表單域設計和嵌入式驗證設計[5]。在產品設計領域，諾曼針對Poka-Yoke機制提出了強制功能（Forcing function）的概念[6]。強制功能是一種約束，目的是防止不想要發(fā)生的行為[7]，通過示能、意符和映射等手段來防止用戶采取不適當或可能導致錯誤的操作。

墨菲定律有一條說的是：“會出錯的事情總會出錯”。用戶出錯的原因有多種，諾曼將差錯分為兩種類型：失誤（Mistakes）和錯誤（Slips）。失誤屬于執(zhí)行差錯;錯誤屬于意圖差錯。通過研究差錯可以獲得有用的設計經驗，總的來說可以分為兩個方面：一是在差錯發(fā)生之前設計預防措施，通過增加約束、合理性檢查和瑞士奶酪模型的方法，阻止錯誤的發(fā)生;二是在差錯發(fā)生的時候如何檢測并指引用戶進行修正，通過撤銷、差錯信息的再次確認和提供反饋減少失誤的方法，減少差錯進一步帶來的影響（如圖2）。

三、Poka-Yoke在產品設計中的應用

Poka-Yoke設計遵循十項原則，分別是斷根、保險、自動、相符、順序、隔離、復制、層別、警告和緩和原則。斷根原則指的是了解差錯發(fā)生的根本原因，利用約束來阻止差錯的發(fā)生，典型的產品設計案例就是USB接口設計，通過接口外形設計解決了插錯方向的問題。例如蘋果USB接口的設計，無論是正反兩個方向插入都可以（如圖3）。

保險原則指的是錯誤信息的確認，利用反饋機制，增加用戶的操作步驟，或者讓正在操作的對象變得更加顯眼。比如在微信中取消公眾號關注時，彈出再次確認的窗口就是保險原則運用的例子（如圖4），“不再關注”的提示文字使用紅色加強視覺沖擊力，如果用戶誤操作，可以點擊“仍然關注”撤銷回到原始狀態(tài)。

自動原則指的是利用力學、光學、機構學等原理來限制某些動作的執(zhí)行或不執(zhí)行，以防止錯誤的發(fā)生。例如防止血液倒流的輸液器（如圖5），解決了輸液時患者睡著、上廁所或者藥液輸完但護士無法及時趕到處理而形成血液倒流的情況，紅色的小球就可以解決這個問題。藥物液體快要結束時，紅色小球就會堵住管道封住液體。

相符原則指的是利用形狀、色彩、手勢等進行驗證匹配，以防止差錯的產生。例如，微笑鑰匙設計（如圖6），鑰匙柄被設計成微笑弧度，借用形狀設計幫助用戶更好地辨認鑰匙朝向，鑰匙如果插入的方向不正確就無法開門。

順序原則指的是為了避免順序搞錯而進行編號，在使用產品的過程中，將復雜的或從未操作過的任務分解為不同的步驟，并引導用戶完成任務。如樂高小狗（如圖7）的安裝指南，指引用戶按照編號進行玩具組裝。如果用戶安裝錯誤，可以根據安裝指南進行合理性檢查，修正差錯。

隔離原則指的是通過區(qū)分區(qū)域，減少錯誤的發(fā)生。如Smooth Cover排水地磚（如圖8）將細縫設計為有一定傾斜角度的形狀，避免穿細高跟鞋的女性卡住鞋跟的尷尬情況發(fā)生。

復制原則指的是通過重復的方式對信息進行再次確認。例如醫(yī)用腕帶設計，護士通過掃描病人腕帶上的二維碼，再次確認藥品是否正確，避免錯誤用藥的情況。這一原理與瑞士奶酪模型的含義一致，瑞士奶酪模型實質上就是冗余設計和多重保護措施，醫(yī)生開藥，藥師配藥，護士掃碼檢查，通過多層檢查，降低事故發(fā)生的幾率。

層別原則指的是運用色彩、形狀、文字、圖案等意符元素進行區(qū)分，幫助用戶進行正確的識別，避免可能發(fā)生的錯誤。如崇光·西武百貨設計的反轉直尺（如圖9）兩端都標有刻度，其中一端是黑色刻度，另一端是從黑色一直漸變?yōu)榘咨?，白色與黑色形成對比，這一簡單的設計使其無論是在深色還是淺色的紙張上都能清楚地顯示刻度。利用黑白色彩對使用情景進行區(qū)分，避免直尺在深色紙張上無法正常使用的情況。

警告原則指的是如果有不正常的事情發(fā)生，通過色彩、文字、聲音或者其他方式給出提示。在圖10中，左側帶體溫顯示的嬰兒奶嘴，通過文字顯示提醒父母，孩子的體溫是否正常。右側的變色嬰兒奶嘴，采用溫致變色材料，利用嬰兒體溫變化時顏色的變化來判斷孩子是否發(fā)燒，當體溫正常時，奶嘴為藍色;體溫過高時，奶嘴變?yōu)榧t色。

緩和原則指的是對于無法避免的問題，采用緩解或減少差錯造成的傷害。最常見的是汽車乘客的安全帶設計，快遞包裝的充氣膠囊設計等。

通過不同防錯設計原則的產品實例解析（見表1），可以看出防錯設計的十項原則中，大部分是在差錯發(fā)生之前，利用Poka-Yoke的預防機制，通過物理約束、冗余設計和任務拆分細化來阻止差錯的發(fā)生。另一部分則是在差錯發(fā)生之后，通過錯誤信息再次確認、撤銷和產品外部信息警示的方法，減少差錯引發(fā)的影響。

四、結語

通過上述產品設計案例的分析，設計人員在利用防錯設計思維進行產品設計及開發(fā)的時候，應該注重以下幾個方面。一是關注強制功能。通過約束阻止差錯的產生，遵循斷根、相符、自動、隔離和層別原則，利用產品的外觀造型、色彩、提示符號文字、交互方式和使用說明等形態(tài)語義來表明產品的功能和操作信息，或者利用物理因素限制在一個產品系統(tǒng)中用戶的可操作行動。二是增強產品的易學性和易用性。對于不了解或很少使用產品的新手用戶而言，可以借助外界知識來提醒用戶進行正確的操作行為。遵循復制和順序原則，產品的設計應該是使用戶能有效而快速學會的，在使用產品的過程中，將復雜的或從未操作過的任務分解為不同的步驟，減少用戶的認知負擔并引導用戶完成任務;或將不同的步驟分配給不同的對象執(zhí)行，減少誤差的可能性。三是錯誤信息的再確認和撤銷。提示用戶可能會出現(xiàn)的差錯，并讓差錯易于被發(fā)現(xiàn)，遵循保險原則。四是減少失誤。當差錯無法避免時，采取一定的措施減少其帶來的不良后果，遵循緩和以及警告原則。

參考文獻：

[1]Zhang A. Quality improvement through Poka-Yoke： From engineering design to information system design[J].International Journal of Six Sigma & Competitive Advantage， 2014（2）：147.

[2]Rajan kumar，Dwivedi RK， Ajay Verma. Poka-yoke technique， methodology & design[J]. Indian Journal of Engineering， 2016（33）： 362-370.

[3]Grout J R. Mistake proofing： changing designs to reduce error[J].Quality & Safety in Health Care，2006.

[4]霍克曼.一目了然：Web軟件顯性設計之路[M].何瀟，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2008：110-112.

[5]Robert Hoekman J.瞬間之美[M].北京：人民郵電出版社，2009：68-69+134.

[6]諾曼.設計心理學1：日常的設計[M].小柯，譯.北京：中信出版社，2015：201-202.

[7]諾曼.設計心理學2：與復雜共處[M].張磊，譯.北京：中信出版社，2011：189-191.

作者簡介：彭玉潔，武漢晴川學院設計工程學院助教。研究方向：服務設計、感性工學、產品設計。