探讨Poka-Yoke概念在产品设计中之应用

摘  要：Poka-Yoke概念在产品设计中的应用研究通过阐述Poka-Yoke理念的定义和起源，介绍唐纳德·诺曼对于Poka-Yoke提出的强制功能理念，进而研究Poka-Yoke在产品和用户之间承担的作用，探讨Poka-Yoke概念在产品设计中的应用。结合现有优秀的产品案例分析探讨Poka-Yoke是如何作用于产品设计之中的。最后提出设计师应该从关注强制功能、增强产品易学性和易用性、错误信息的再确认和撤销以及减少失误这四个方向为差错而设计，提升用户体验，设计优良的产品。

关键词：Poka-Yoke;防错设计;产品设计;功能强制

随着中国制造2025的提出，工业4.0成为了一个热门话题，实现中国工业4.0的目标非常关键的一点就是精益制造。自从改革开放以来，中国从日本引进了精益生产方式，精益制造也被称为丰田生产体系（TPS）。新乡重夫是TPS的关键创始人之一，他把Poka-Yoke概念融入到丰田质量管理中。Poka-Yoke法的目的就是避免人为的错误。

对于产品设计而言，减少用户在使用产品的过程中的差错，有利于提高产品的易用性。目前关于防差错设计的研究，强调产品易用性的设计实践和理论的探索很多。美国人机交互博士雅各布·尼尔森所提出的十大交互设计原则，其中两项是防错原则和容错原则（帮助用户识别、诊断并从错误中恢复）。美国设计师罗纳德·麦斯提出了通用设计七原则，其中一项原则是容错（Tolerance for Error）原则;而美国心理学家唐纳德·诺曼针对防错设计提出了强制功能（Forcing Function）理念。由此可见，产品的防错设计备受设计界的关注。

一、Poka-Yoke的定义和起源

“Poka-Yoke”是一个日本术语“ポカ避け”，意思是阻止疏忽性差错（如图1）。1986年日本制造工程师新乡重夫（Shigeo Shingo）在零缺陷质量控制（ZQC，Zero Quality Control）中提出了“Poka-Yoke”这一概念[1]。“Poka-Yoke”之前被称为“防呆（fool-proofing）”，含义是连呆笨的人都不会出错，但是考虑这个术语可能会冒犯员工，所以新乡重夫创造了术语“Poka-Yoke”。为了在西方国家传播防错设计的理念，“Poka-Yoke”通常被翻译成“Mistake-proofing”“Error proofing”或者是“Fail-safing”[2]，意思是避免操作者无意识中的差错。

防错设计（Mistake-proofing）指的是通过设计产品和程序来减少人为的差错或者减少差错产生的负面影响[3]。它可以用来改变产品设计以防止差错的发生，或者在差错发生之后但在伤害发生之前发现差错，或者改变工作环境以减少差错的发生。在产品设计领域，防错设计可以让用户避免用错误的方式使用产品，从而提升使用产品的体验感和愉悦感。

美国设计师罗伯克·霍克曼指出，任何用来预防错误的设施都可以称为Poka-Yoke设备，Poka-Yoke机制有预防型和侦测型两种类型[4]。预防型指的是在差错产生之前消除它;侦测型指的是检查出错误并及时引导用户进行更正。

二、Poka-Yoke在设计领域的发展

Poka-Yoke概念不仅被广泛应用于产品设计和生产过程中以减少產品的缺陷，而且是全面质量管理中很重要的一部分。在交互设计领域，霍克曼运用Poka-Yoke预防机制完成“自动完成”输入框设计，运用Poka-Yoke侦测机制完成了受限表单域设计和嵌入式验证设计[5]。在产品设计领域，诺曼针对Poka-Yoke机制提出了强制功能（Forcing function）的概念[6]。强制功能是一种约束，目的是防止不想要发生的行为[7]，通过示能、意符和映射等手段来防止用户采取不适当或可能导致错误的操作。

墨菲定律有一条说的是：“会出错的事情总会出错”。用户出错的原因有多种，诺曼将差错分为两种类型：失误（Mistakes）和错误（Slips）。失误属于执行差错;错误属于意图差错。通过研究差错可以获得有用的设计经验，总的来说可以分为两个方面：一是在差错发生之前设计预防措施，通过增加约束、合理性检查和瑞士奶酪模型的方法，阻止错误的发生;二是在差错发生的时候如何检测并指引用户进行修正，通过撤销、差错信息的再次确认和提供反馈减少失误的方法，减少差错进一步带来的影响（如图2）。

三、Poka-Yoke在产品设计中的应用

Poka-Yoke设计遵循十项原则，分别是断根、保险、自动、相符、顺序、隔离、复制、层别、警告和缓和原则。断根原则指的是了解差错发生的根本原因，利用约束来阻止差错的发生，典型的产品设计案例就是USB接口设计，通过接口外形设计解决了插错方向的问题。例如苹果USB接口的设计，无论是正反两个方向插入都可以（如图3）。

保险原则指的是错误信息的确认，利用反馈机制，增加用户的操作步骤，或者让正在操作的对象变得更加显眼。比如在微信中取消公众号关注时，弹出再次确认的窗口就是保险原则运用的例子（如图4），“不再关注”的提示文字使用红色加强视觉冲击力，如果用户误操作，可以点击“仍然关注”撤销回到原始状态。

自动原则指的是利用力学、光学、机构学等原理来限制某些动作的执行或不执行，以防止错误的发生。例如防止血液倒流的输液器（如图5），解决了输液时患者睡着、上厕所或者药液输完但护士无法及时赶到处理而形成血液倒流的情况，红色的小球就可以解决这个问题。药物液体快要结束时，红色小球就会堵住管道封住液体。

相符原则指的是利用形状、色彩、手势等进行验证匹配，以防止差错的产生。例如，微笑钥匙设计（如图6），钥匙柄被设计成微笑弧度，借用形状设计帮助用户更好地辨认钥匙朝向，钥匙如果插入的方向不正确就无法开门。

顺序原则指的是为了避免顺序搞错而进行编号，在使用产品的过程中，将复杂的或从未操作过的任务分解为不同的步骤，并引导用户完成任务。如乐高小狗（如图7）的安装指南，指引用户按照编号进行玩具组装。如果用户安装错误，可以根据安装指南进行合理性检查，修正差错。

隔离原则指的是通过区分区域，减少错误的发生。如Smooth Cover排水地砖（如图8）将细缝设计为有一定倾斜角度的形状，避免穿细高跟鞋的女性卡住鞋跟的尴尬情况发生。

复制原则指的是通过重复的方式对信息进行再次确认。例如医用腕带设计，护士通过扫描病人腕带上的二维码，再次确认药品是否正确，避免错误用药的情况。这一原理与瑞士奶酪模型的含义一致，瑞士奶酪模型实质上就是冗余设计和多重保护措施，医生开药，药师配药，护士扫码检查，通过多层检查，降低事故发生的几率。

层别原则指的是运用色彩、形状、文字、图案等意符元素进行区分，帮助用户进行正确的识别，避免可能发生的错误。如崇光·西武百货设计的反转直尺（如图9）两端都标有刻度，其中一端是黑色刻度，另一端是从黑色一直渐变为白色，白色与黑色形成对比，这一简单的设计使其无论是在深色还是浅色的纸张上都能清楚地显示刻度。利用黑白色彩对使用情景进行区分，避免直尺在深色纸张上无法正常使用的情况。

警告原则指的是如果有不正常的事情发生，通过色彩、文字、声音或者其他方式给出提示。在图10中，左侧带体温显示的婴儿奶嘴，通过文字显示提醒父母，孩子的体温是否正常。右侧的变色婴儿奶嘴，采用温致变色材料，利用婴儿体温变化时颜色的变化来判断孩子是否发烧，当体温正常时，奶嘴为蓝色;体温过高时，奶嘴变为红色。

缓和原则指的是对于无法避免的问题，采用缓解或减少差错造成的伤害。最常见的是汽车乘客的安全带设计，快递包装的充气胶囊设计等。

通过不同防错设计原则的产品实例解析（见表1），可以看出防错设计的十项原则中，大部分是在差错发生之前，利用Poka-Yoke的预防机制，通过物理约束、冗余设计和任务拆分细化来阻止差错的发生。另一部分则是在差错发生之后，通过错误信息再次确认、撤销和产品外部信息警示的方法，减少差错引发的影响。

四、结语

通过上述产品设计案例的分析，设计人员在利用防错设计思维进行产品设计及开发的时候，应该注重以下几个方面。一是关注强制功能。通过约束阻止差错的产生，遵循断根、相符、自动、隔離和层别原则，利用产品的外观造型、色彩、提示符号文字、交互方式和使用说明等形态语义来表明产品的功能和操作信息，或者利用物理因素限制在一个产品系统中用户的可操作行动。二是增强产品的易学性和易用性。对于不了解或很少使用产品的新手用户而言，可以借助外界知识来提醒用户进行正确的操作行为。遵循复制和顺序原则，产品的设计应该是使用户能有效而快速学会的，在使用产品的过程中，将复杂的或从未操作过的任务分解为不同的步骤，减少用户的认知负担并引导用户完成任务;或将不同的步骤分配给不同的对象执行，减少误差的可能性。三是错误信息的再确认和撤销。提示用户可能会出现的差错，并让差错易于被发现，遵循保险原则。四是减少失误。当差错无法避免时，采取一定的措施减少其带来的不良后果，遵循缓和以及警告原则。

参考文献：

[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软件显性设计之路[M].何潇，译.北京：机械工业出版社，2008：110-112.

[5]Robert Hoekman J.瞬间之美[M].北京：人民邮电出版社，2009：68-69+134.

[6]诺曼.设计心理学1：日常的设计[M].小柯，译.北京：中信出版社，2015：201-202.

[7]诺曼.设计心理学2：与复杂共处[M].张磊，译.北京：中信出版社，2011：189-191.

作者简介：彭玉洁，武汉晴川学院设计工程学院助教。研究方向：服务设计、感性工学、产品设计。