原型製作引導設計思考之研究

Contents 摘要

12

Part I

緒論 ─

14

Chapter 1

研究背景與動機

16

研究限制

20

Chapter 2 Chapter 3

研究目的 研究架構

22

Part II

文獻探討 ─

26

Chapter 5

產品原型

28

原型種類

32

Chapter 4

原型定義

原型製作特性 使用原型目的

產品原型的輔助效益 小結 Chapter 6

28 36 38 39 42

原型引導設計思考

48

典型設計思考

44 50

設計流程之探討

52

導入原型製作設計流程之分析

54

設計流程

52

Chapter 8

總結

56

Part III

研究方法 ─

58

Chapter 9

研究方法與架構

60

量化資料的取得與快速原型的修正

62

Chapter 10

擬定研究方向與目標 觀察結果與分析

60 62

反思與結論

68

Part IV

原型製作與實務驗證 ─

70

Chapter 11

離島地區水資源概況

72

關於居民使用水的需求

84

永續循環模式的導入

90

40

設計思考的探討 原型引導設計思考之差異

6

18

Chapter 7

望安花宅背景

關於供水設施及來源 Chapter 12

78 86

水淨化裝置之概念設計原型製作過程案例探討 100 設計概念描述

100

7

設計演進－原型製作回饋經驗之轉變 原型製作影響設計思考之案例比較

134

尋找答案的方法－從數字與圖表找答案

144

Part V

結論與建議 ─

148

Chapter 13

研究結論

150

後續建議

156

參考文獻

158

技術與元件分析－原理的理解對設計的影響

Chapter 14

8

107 138

9

摘要 Abstract 原型製作是產品的開發關鍵過程，在產品設計活動中，工業設計師經常

本研究運用原製作導入設計開發，實際發展設計案例以水淨化裝置之概

程都扮演者十分重要的角色。讓設計師了解既有的使用者經驗和脈絡，

上重新檢視原型製作的重要性。本研究結論如下：

藉由原型 (Prototype) 引導探索問題。不僅在概念階段，而是整體設計過

探索和評估創意並傳達給大眾，有助於學習、分析、修改、測試與檢討

之目的。原型的可展示性可促使各專業，甚至非專業的潛在客戶檢視並 提供意見，讓設計團隊、使用者和客戶共同參與討論，並成為跨功能、 跨部門討論、解決潛在的問題，為團隊整合的重要載具。在建造模型過 程，設計師會獲取更深入的設計經驗，直接帶領設計師進入問題現場。

典型設計思考流程主要分成為三個階段，第一階段定義問題，第二階段 概念發想，最終階段測試與評估。定義問題是通過各種方式獲取信息，

以建立基礎的背景資料和瞭解使用者需求，在此原型的導入可以幫助設

計師重現使用者情境有效地進行細節的背景探索，而了解使用者需求。 概念階段，在測試過程中投入原型，關於操作程序和使用空間等互動，

皆可幫助設計師發想可能的設計方案。測試與評估階段，藉由歷次階段

念設計為例，探討對於設計流程產生的變化，期望使設計師在設計流程

1. 原型引導設計思考，非典型設計思考著重單一問題的層面，原型輔助 則以整體脈絡思考提升概念創新之程度。

2. 原型的可展示性將設計者的概念與經驗實體化，累積設計團隊共同的 使用經驗與建築發展願景。

3. 原型促使跨領域專業間技術與構想的整合，能有效取得各不同專業背 景的觀點與建言。

關鍵字：原型製作、設計思考、設計流程、水資源、工業設計

各步驟所完成、修正、定義出的 ( 經驗原型 ) 進行功能測試和概念評估。

由上述得知原型越早導入流程中將越有利於設計師角色的轉換、情境重

現、細節探索及洞察需求，協助在不同的階段修正與評估設計概念的效 果與幫助。

12

13

Part I 緒論

The importance of prototyping 原型製作的重要性

Prototyping is a way to visualize ideas. 原型製作是將概念創意視覺化的表達方式。

Chapter 1

研究背景與動機

原型是一種設計方法，透過實體原型，來對一個新產品會如何受到使用、 外觀如何、以及該如何生產等問題，進行研究與測試，使開發團隊更加

深入了解問題與需求，並強化設計思考促發設計概念延展的可能性，幫 助突破保守僵化的思維模式。進行多次實體原型的研究測試與修正比

較，帶來設計思考影響並轉變一般的設計流程，更可避免最終成果與實 際產出發生嚴重落差的損失與風險。原型製作是經過多次且反覆的測

試、修改與調整，直至最終成品，設計師執行設計專案時，於累積生活

經驗與培養設計專業，配合原型製作將設計師帶入問題現場。若忽視原 型製作，設計師缺乏實務測試的經驗回饋，提升產品使用經驗與反饋產 品細節操作資訊，導致 (1) 忽略掉眾多關鍵因素 (2) 最終概念結果與實際 應用發生落差 (3) 創意思考侷限無法突破 (4) 設計創意枯竭與品質低落， 面臨被市場淘汰的命運。

工業設計師在產品設計活動中經常藉由原型製作 (Prototyping) 將概念創

意視覺化。製作原型是產品開發關鍵的過程，引導設計師探索問題重要 的工具。在概念階段與整體設計的過程都扮演者十分重要的角色，讓設 計師了解既有的使用者經驗和脈絡，探索和評估創意並傳達給大眾，有

原型製作

原型製作可幫助突破 保守僵化的思維。將 製作過程中所獲得的 第一手經驗回饋於產 品細節操作的資訊。

助於概念的學習、分析、修改、測試與檢討之目的。原型的可展示性可 促使各專業，甚至非專業的潛在客戶檢視並提供意見，讓設計團隊、使 用者和客戶共同參與討論，並成為跨功能、跨部門討論、解決潛在的問 題，為團隊整合的重要載具。

16 Background and Motivation

Chapter 1 17

Chapter 2

研究目的 基於上述背景，本研究探討原型製作對於設計思考的影響，以水淨化裝 置之概念設計進行實務驗證測試。重新審視設計開發流程導入原型製作 所產生的設計思考轉變，最終藉由導入原型製作流程之實務驗證比較現 今設計流程之差異，並歸納分析其特徵。根據研究背景，總結出本研究 目的如下：

(1). 原型製作影響設計思維的轉變：

探討工業設計師導入「原型製作」觀點後與典型設計思考之轉變。

(2). 重新審視原型製作的重要性：

使設計師重新思考在設計過程中原型製作之意義與重要性。

(3). 原型製作影響設計思考之實例驗證：

檢視目前典型設計流程與原型製作引導之差異，並以水淨化裝置之 實務驗證歸納與分析其特徵。

18 Research Purpose

Chapter 2 19

Chapter 3

研究限制

水淨化裝置 原型製作過程

本研究探討工業設計師於產品開發流程，以原型引導設計思考強化

設計思維下，對於設計流程所造成之轉變。主要針對實體原型導入 對 於 產 品 設 計 活 動 中 所 產 生 的 影 響 進 行 探 究， 提 供 設 計 師 在 進 行

產 品 開 發 參 考。 原 型 對 於 其 他 領 域 之 影 響 則 不 在 本 研 究 範 圍 內。

20 Research Limitation

Chapter 3 21

Chapter 4

研究架構 本研究架構流程如右，共分為以下五個階段與七個步驟： 第一階段 緒論 (Step1)：

建立研究背景與動機，探討原型製作引導設計思考的轉變，對於設計思 維的強化與設計流程的影響。

第二階段 文獻探討 (Step2-3)：

經由搜集原型製作之相關資料，探討原型特徵與設計的輔助效益，瞭解 原型在產品開發過程中扮演的角色位置及使用之目的。 第三階段 研究設計 (Step4)：

在此階段，本研究進入田野調查，透過與在地居民的接觸、觀察與體驗 當地生活，瞭解實際場域中使用者所面臨的問題，從中洞察潛在需求，

進而定義研究方向與目標。經由經驗原型的實驗取得量化資料，根據其 參數資料優化設計。藉由原型表達設計者的想法和理念，將原型實際帶 入澎湖望安花宅聚落研究場域進行測試與實驗，是否回應地方需求與問

題，詳細記錄在地居民和原型的互動過程，觀察過程中使用者的問題回 饋，進行彙整與分析。

第四階段 原型打造與實驗 (Step5-6)：

本節詳述水淨化裝置之概念發展原型過程，驗證藉此過程之紀錄可達成 以下三項目標：

22 Research Framework

Chapter 4 23

(1.) 原型製作強化設計思維

探討在原型製作過程中對於設計思考的影響，歷經困難的克服與第 一手經驗的回饋，對於典型設計流程的轉變。

(2.) 驗證設計思考流程脈絡

透過案例驗證設計思考流程脈絡，原型製作幫助回饋設計思考與重 新審視設計定義部分之要點，並補充其要點與精進。

(3.) 原型實務驗證

透過原型製作的過程，詳實記過整體設計流程從中探究整理，原型 製作影響設計思考要點。

第五階段 結論與建議 (Step7)：

說明研究成果，並根據原型製作引導設計思考之特徵，驗證 (1.) 原型製 作影響設計思維的轉變 (2.) 重新審視原型製作於設計流程的重要性 (3.) 原型製作影響設計思考之實例驗證之觀點。

研究場域─ 澎湖望安 花宅聚落

24 Research Framework

Chapter 1 25

Part II 文獻探討

The process of design 設計的過程

Breaking the position of traditional Industrial designer and changing Design thinking. 打破傳統工業設計師的定位，轉變設計思維。

Chapter 5

產品原型

原型讓設計團隊、使用者和客戶一起參與同個概念，並在所有利害關 係人之間引發對話，更促進決策的擬定，有助於確保研發過程順暢，

避 免 犯 下 昂 貴 的 錯 誤， 或 者 延 遲 產 品 上 市 的 時 間。「 原 型 」 和「 模 型」可以交互使用來形容產品服務或系統在初期的 3D 立體外觀 (Bjarki Hallgrimsson，2013)，如下表所示。「原型製作」(Prototyping) 和「模 型製作」(Modelmaking) 這兩詞，雖然有者高度相關聯性，但實際上的 卻是不同的事情。

產品原型製作與模型之比較 製作方法 外觀造型

要求較低

材料的選擇

○

尺寸比例

原型定義

原型是一種設計的方法，透過使用實體的模型，來對一個新產品會如何

常被視為高度發展的實體模型，轉變至今原型以用來形容任何製作協助

設計者、使用者和客戶探索、瞭解、傳達產品特質的工具。原型為引導 設計師探索問題重要的工具，通常具有可操作的功能，與結構的強度， 藉由測試使用幫助釐清設計問題，有助於進行設計和研發過程。

不同製作方式

○

模型製作 要求較高 ○ ○

建構的方式

測試結構細節，排出 可能發生的問題

外觀結構的構成

發展與延伸性

較高

較低

產品功能如何使用

受到使用、外觀如何、以及該如何生產等問題，進行研究與測試，透過 製作來解說設計和決策的過程 (Bjarki Hallgrimsson，2013)。過去原型通

原型製作

細節內容說明

○

(1.) 展示說明實體原 型外觀或功能

(2.) 外觀、尺寸、造型 (3.) 材料的選擇 (4.) 建構的方法

╳

(1.) 外觀、尺寸、 造型 (2.) 材料的選擇 (3.) 建構的方法

(5.) 在產品設定上如 何使用與發展 資料來源：本研究整理自：Bjarki Hallgrimsson ，2013。《Prototyping and Modelmaking for Product Design》

28 Product Prototype

Chapter 5 29

模型製作

30 Product Prototype

Chapter 5 31

原型比較分析

第一構面原型是偏向「實體」或「分析」的程度如下：

實體程度，以及執行

(1.) 實體原型 (physical prototypes)：原型是實體近似產品的有形產品。

原型的種類，根據它 產品之所有屬性的程 度來分類。

(2.) 分析原型 (analytical prototypes)：以無形 ( 通常是數學或虛擬 ) 的

本 研 究 整 理 自： U l r i c h , K . T. &

方式呈現重點在於分析產品的方向，而非製作實體。

Eppinger, S. D. （ 張

書 文、 戴 華 亭 譯， 2002）。《 產 品 設 計與開發》

第二構面為原型的「綜合」或「聚焦」的程度如下： (1.) 綜合原型 (comprehensive prototypes)：執行產品大部分屬性，以

原尺寸大小製作，是一個完全可以操作的版本，可在批准生產前先 讓客戶釐清是否是有任何的設計瑕疵。

(2.) 聚焦原型 (focused prototypes)：只執行一個或少數的產品屬性。

此類原型的其中一種為「外觀相似原型」(looks-like prototypes)， 另一種為「功能相似原型」(works-like prototype)。

原型種類

設計師在設計活動中經常藉由原型 (prototype)，對於一個或多個構面的 關注，所製作出試圖解決問的的近似產品原型，主要以達到使學習、溝

通、分析與測試之成效，其中原型製作共分為兩個構面，第一個構面，

以原型以實體與虛擬進行區分；第二的構面，則以整體綜合考量與單點 聚焦考量進行區分，如上圖與右表所示。

特徵與內容 (1.) 實體原型： (a) 可放置於真實條件環境中測試使用

(b) 具有產品有形的特質如重量、尺寸、質地 (c) 提供第一手的經驗回饋給與設計師

(2.) 分析原型： (a) 電腦繪製 3D 模型可將產品構思視覺化 (b) 可檢視零件組裝與整體架構

(c) 可計算與模擬相關參數與資料 資料來源：本研究整理自： Ulrich, K. T. & Eppinger, S. D. （張書文、戴華亭譯，2002）。《產品設計與開發》，Bjarki Hallgrimsson ，2013。《Prototyping and Modelmaking for Product Design》

32 Product Prototype

Chapter 5 33

比起製作一個整合的綜合原型，開發團隊藉由兩個不同的聚焦原型，或

迅速的將基本的設計概念視覺

許可以更早獲得想要了解的問題之答案。

原型製作是設計的一種方式，需要深入整合各種創造性的過程，是作業 中最佳的輔助工具，使產品在開發設計過程中，達到快速溝通、精準詮

釋與傳達的效果。最終，原型開發投入實際場域中測試，能快速反應設 計問題與協助修正。

化、組資起來表達清楚。特點： 快速描繪出概念的功能和可用 紙製原型 (Paper prototyping)

用來研究在某些特定狀況下，產

設計師在產品開發階段，原型為了滿足設計不同階段的功能需求，因此

品用起來的情況。特點：在檢視

衍伸出多種原型的種類。大多選用容易加工的材質，便於快速將概念視

無法預期的問題或機會，以及評

覺化進行修改、測試、調整與評估。以下為各式原型的類型。

原型或等比製作的模型，複製了

經驗原型 (Experience prototyping)

機械動作。特點：可測試力道， 測試裝置 (test rig)

體 模 型 的 幾 種 方 式， 都 稱 為 快 速 原 型。 立 體 光 刻 造 型

Stereolithography)：利用塑膠製

造模型 . 特點 : 設計師在螢幕上繪 製設計的細節，然後把這些技術

計創意的方式。團隊在往下發展

資料輸出加以製作。

前，用它來評估、省思、琢磨改 善自己的創意。特點：利用手邊

現有材料，快速的製作後表達創

34 Product Prototype

估創意。

從電腦資料中創造出精緻實

堅固程度、舒適度和耐用度。

快速向設計團隊成員傳達概念設

應急原型 (Quick-and-dirty prototyping)

性，並加以評估。

意想法。

資料來源 : 本研究整理自 Paul Rodgers & Alex Milton，

快速原型 (Rapid prototyping)

2012，《Product Design》

Chapter 5 35

原型製作特性

原型製作是一種探討設計議題的形式，在設計專案初期便開始，一直持 續到開始生產為止。在設計過程中從初期製作、建構與組裝，在各個不

同階段需考量因素不同，因此發展出多種原型製作方法和協助設計概念 發展之方式，如下表。

方法

(Fidelity)

用簡單的原型快速模擬功能架構

工藝

(Workmanship)

(Functional Configuration)， 都 會

的 材 料， 經 常 使 用 泡 棉， 聚 氨 酯

外觀相似原型

(Looks-Like Prototypes) 設計師能透過在原型中發現失敗， 快速的學習與吸收經驗。對於產品

(Iteration)

擬真度高的模型會更精確，通常需 要用較硬的材料製作，所花費的時

能夠如期運作而言，至關重要。重

點必須讓原型接受足夠的評估和測 試，可能的失敗點找出。反覆試作 是原型的一大優勢，因為可以提供

研究、比較而產生各種不同的替代 方案。

間。假如製作的模型用於應急的原

型，只是需要盡快有效地作出選 擇，工藝就可以調降；假如是為了

呈現給完全沒有參與設計過程的對 象，工藝就變為十分重要。

使用較軟的材料來代替實際生產用 (Polyurethane，簡稱 PU)。

反覆試作

顯出細節，不過加工容易且快速；

工藝的好壞在於投入的技巧與時

特性與說明 為了節省成本與時間，通常會利

(Material Substitution)

擬真度

上擬真度低，這類軟質材料很難彰

間也較長。

原型製作的特性

替用材料

軟質材料如珍珠板或保麗龍，本質

了解人們如何與產品互動，對於構 思設計而言是不可或缺的，也是原

型製作的目的。在某種程度上，技 術問題和人性互動必須分開檢視。

外觀相似原型和性能相似原型，這 性能相似原型

(Works-Like Prototypes)

兩者在材料的使用上也會有所不

同。為求強度，性能相似原型，會 需要比較硬的材料；為求細緻外 觀，較適合用雕塑性與複雜度較高 的外觀相似原型。

資料來源 : 本研究整理自 :Bjarki Hallgrimsson，2013。《Prototyping and Modelmaking for Product Design》

36 Product Prototype

Chapter 5 37

使用原型目的

產品原型的輔助效益

運作；將設計概念視覺化，探索是否符合顧客需求。溝通：原型的可展

以幫助設計者快速的學習與檢視設計概念，有助於引導後續製作原型的

使用原型主要的目的分別為學習：通過快速的嘗試，瞭解功能是否正常 示性可促使各專業，甚至非專業的潛在客戶檢視並提供意見，讓設計團 隊、使用者和客戶共同參與討論。整合：透過實體綜合原型確認產品的

元件和子系統能否如同預期一般運作。此外，原型可以迫使產品開發團 隊各不同專業成員間進行整合。

原型往往可用來回答兩類問題： (1.) 可否可以運作 學習

(2.) 是否符合顧客需求。

能夠促進管理高層、供應商、夥伴、外部團隊成員、 顧客和投資人之間的溝通。尤其是實體原型能夠看 見與觸摸，並以 3D 呈現的產品，比口頭描述或產 溝通

品草圖更容易了解。

在產品開發專案中，因為需要所有的零件之間的組 裝和實體連接，綜合實體原型被用來確認產品的元 件和子系統能否如同預期一般運作，是最有效的整 整合

合工具。此外，原型可以迫使產品開發團隊各不同 專業成員間進行整合。

在產品開發的過程中，經由原型的表達、測試與使用經驗上的回饋，可 開發方向與決策。整理出以下原型的輔助效益主要為以下六項： (1.) 分析模擬降低風險：

分析原型藉由電腦數值的調整，快速的檢視外觀與設定模擬環境中

所受到的外在條件影響，將其參數化，可降低後端開發的投資風險。 (2.) 洞察問題與需求：

實體原型將設計概念呈現在使用者的生活環境中，設計者藉由觀察 使用過程與問題回饋，探索使用者真實的需求。

(3.) 協助概念思維的創新：

在原型操作流程中，能發現許多在設計初期被忽略的細節與需求， 甚至發現在設計構想時非預期現象產生。

(4.) 輔助探索與學習：

原型可以使設計者快速的嘗試錯誤從中學習，並刺激設計者更豐富 且更正確的概念。

(5.) 協助設計團隊間的溝通：

可將設計概念視覺化幫助跨領域與部門時的運作與溝通，減少整體 設計開發的時間。

(6.) 協助開發與研究的建立：

原型可根據每次的測試與開發，依循原型的演進重建工作間的相 依性。

資料來源 : 本研究整理自 :Ulrich, K. T. & Eppinger, S. D. ( 張書文、戴華亭譯，2002)。《產品設計與開發》

38 Product Prototype

Chapter 5 39

小結

原型製作將設計概念視覺化協助設計師、使用者和客戶了解、探索與傳 達產品特質。讓設計團隊、使用者和客戶一起參與一個概念，並在所有

利害關係人之間引發對話，從中吸收潛在使用者的使用經驗，增加對於 需求的瞭解。實體原型可快速嘗試錯誤累積經驗，幫助設計的整合；分

析原型透過電腦模擬環境中所受到的外在條件影響，研究外在條件因素

進行設計概念的調整與優化。原型將設計師直接帶入問題現場進行使用 與觀察，可以更加深入瞭解產品細節、操作過程與使用者需求。通過原

型測試能發現許多在設計發展過程初期尚未考慮的盲點、檢測意料之外

的問題或機會以及評估概念構想。藉由經驗的累積與學習，直接回饋於 設計思考階段，強化設計思維並促使設計師重新審視定義問題的需求與 目標，讓設計更佳完善。

原型的特質

原型讓設計團隊、使 用者和客戶一起參與 同個概念，並在所有 利害關係人之間引發 對 話， 更 促 進 決 策 的 擬 定， 有 助 於 確 保 研 發 過 程 順 暢，

避免犯下昂貴的錯 誤， 或 者 延 遲 產 品 上市的時間。

40 Product Prototype

Chapter 5 41

Chapter 6

設計思考的探討

成功構想的 三大準則

“設計思維是一種以

人為中心的創新方 法，從設計師的工具

包中吸取人們的需 求，技術的可能性和 商業成功的要求。”

設計思考流程

—Tim Brown

設計思維是加利福尼

資料來源：IDEO U

亞州帕洛阿爾託的

https://www.ideou.

全球設計諮詢公司

com/pages/design-

IDEO 在 與 組 織 合 作

thinking

幫助他們解決深層問 題和建立創新文化時 所採用的創新過程和 思維方式。

是以人為本的設計精神與方法，考慮人的需求、行為，也考量科技或商 業的可行性。｣ 而所謂的思考包含了問題解決的方式、策略的應用、注

重的焦點與設計的決定。在《Change by design：設計思考改造世界》

書中描述，設計思考是一種系統的創新，從設計是有目的、有條件、 合理化與創造性的綜合造型活動，講求「人與物」互動的「社會性」 結合到「人性化」的生活環境。而設計思考的成功，必須經由可行性

(feasibility)、存續性 (viability) 與需求性 (desirability)。促成設計思考脫

離現狀的動力，是強調對人類基本需求的重現，接受挑戰限制的意願或 熱誠，正式設計思考的基礎所在。第一階段，通常就是找出有哪些重要

的限制，然後建立評估架構。由設計思考所主導的流程，因為結果開放、 心態開放，而且採取互動是作法，與傳統模式有截然不同的成果。 設計思考 (Design Thinking)，最早出現在美國史丹佛大學，2004 年美國 頂尖設計公司 (IDEO) 創辦人之一 David Kelley 與史丹佛合作開設的設

計學院 -d.school，主張洞察使用者需求，透過設計解決問題。IDEO 執

行長 Tim Brown 在 2008 年《哈佛商業評論》也提出定義：｢ 設計思考

42 Design Thinking

(1.) Desirability（滿足顧客需求）

如何滿足顧客需求，關鍵點在於設計對使用者有價值且抓住消費

者的心，好的設計師必須懂得『傾聽顧客聲音』（Voice-of-thecustomer，VOC），真正去了解他們需要及想要的東西究竟為何？

Chapter 6 43

(2.) Feasibility（技術的可行性）

在新產品開發流程階段，產品功能在應用上的可行性，必須確認公

典型設計思考

司在技術上是否能充份掌握或有效的解決問題。 (3.) Viability（商業的存續性）

必須要清楚開發新產品的目的，產品是否可能成為永續商業模式中

的一部分。如果無法滿足商業化或是獲利的可行性，那就不值得繼 續開發。

典型設計思考

美 國 史 丹 佛 大 學 設 計 學 院（Institute of Design at Stanford；The

d.school） 更 詳 細 地 分 析 設 計 思 考 步 驟， 由 五 個 步 驟 組 成：(1.) 同 理 心 (Empathies)、(2.) 定 義 問 題 (Define)、(3.) 發 想 (Ideate)、(4.) 原 型

(Prototype)、(5.) 測試 (Test)，是一套幫助我們切換為使用者中心視角，

藉由有系統的走過發散和收斂的階段，尋求解決方案的方法。設計思考 並沒有指定應該如何遵循的順序。相反，設計思維包含了創意過程的多 維度，我們可以自由地以最適合我們工作流程或思維過程的方式參考各 個階段，如右圖。 1. 同理心

設計思考一個 " 以人為本 " 作為基礎的創新與設計方法工具，目的是為

了使我們了解使用者，知道使用者的行為、想法、情緒等，越是完整的 了解使用者，在為使用者設計時，就越貼近使用者的真實需求，瞭解使

用者正在面對的議題。增加了解使用者同理心的方式有無數多種，他們 的目標都是一樣的以了解使用者為出發點，任何讓我們可以更了解使用 者的方法，目前可以分為以下三個主要的途徑：

44 Design Thinking

Chapter 6 45

接觸：

接觸你的使用者，與他們進行預先規劃好的深入訪談，

或者「創造巧遇」，試著與你的使用者自然的互動，找 出他們的需求與重視的事物。 觀察：

在預先設定好的幾個使用情境下，觀察使用者的行為、 表情肢體語言等等。 沉浸：

強調設身處地、感同身受。實際去到使用者的場域，體 驗他們的生活，或模仿他們執行相同的任務，從他人的

生活學習。（如果你的使用者是漁民，你可能需要到海 上才能真的體會他們的經驗。 2. 定義問題

為第一次的收斂階段，將透過上階段蒐集到的資訊透過拆解與整合，從

構想和推動前進的確更有效。 4. 原型

原型製作─將想法快速簡要地製作出來，讓團隊能夠快速測試，目的不 是為了創造工作用的模型，而是要給構想一個形狀，獲悉構想的長處和 缺點，然後確定下一個新方向，做出更細部，更精練的原型。初期：了 解構想是否具有功能與價值；後期：測試、收集產品預設使者的意見。 原型的成功關鍵是能夠藉由原型創造體驗，並讓使用者順利與原型互動

產生回饋。因此依照實際使用的情境來設計原型，才能使接下來的測試 得以搜集到較精準的使用者回饋。 5. 測試

將原型與真實的使用情境呈現給使用者，根據原型營造一個接近真實情

境，模擬在實際生活中已經創造出的原型產品，使用者在測試階段時可 反饋與收集以下資料如：

中發掘使用者的需求與使用者潛在的問題。完成對於使用者的研究，對

優化原型：

初步的掌握，並以定義出與問題最為相關、最主要的使用者。此階段的

化解決方案的依據。

於目標對象與相關利害關係的動機、需求、互動結構及現存矛盾，已有

目標是運用工具整理出現有資訊，針對所要解決的議題尋求團隊共識， 確立設計觀點與釐清設計著力點， 並藉此加速流程進行。 3. 發想

發想是一個發散而非收斂的過程，不論在想法或點子都是越多越好，有 很多點子，除了能夠從中篩選出好點子之外；更能因為點子之間的相互

藉由測試蒐集來的反饋能打造更精練的原型，並作為優

深入瞭解：

藉由觀察使用者與蒐集其反饋，團隊可能在這步驟得到 意想不到的洞見。

碰撞激盪，發展出更有趣的新點子。此階段的目標是以非傳統、躍進式

驗證設計觀點：

性。設計思考的基本過程，「用手思考」相對於各規格主導、規劃導向

回饋進修改與調整。

的方法去解問題。因此在發想階段，要盡可能地探索點子的數量與多元

46 Design Thinking

的抽象思考。這兩種思考方式各有價值、各有用處，不過前者對於創新

幫助證實解決方法的可行性，與釐清設計觀點是否正確，

Chapter 6 47

原型引導設計思考

原型是引導設計師探索問題的重要工具，尋求可能的解決方案、協助瞭 解既有的使用者經驗與脈絡及評估創意並傳達給大眾，有助於學習、分

原型引導 設計思考之影響

析、修改、測試與檢討。因此本研究在此整理出原型導入之特徵，探討 各不同階段所帶的幫助，如右圖。 1. 概念實體化

在此原型的引導下，可以轉換為第一人稱觀點協助設計者探索未知的領 域，重現使用情境實際的體驗與觀察，有助於我們對需求的理解，以及

觀測使用者與原型之間的互動情況。概念實體化，以互動的原型去研究 資訊的架構是否完整，或是視覺介面的安排使用上對於使用者是否會產 生困惑，以及幫助了解概念實際比例大小的掌握和使用性的評估具有十

分重要的意義，為一創造共享經驗的技巧，提供設計團隊共同的觀點作 為設計基礎。

2. 經驗的可複製性

經驗是一個非常複雜的主觀現象，取決於個人感知，設計者無法藉由語 言、身體語言、平面繪製等工具，充分的表達與分享個人的經驗。不過 能通過原型將經驗實體化，使團隊成員、潛在使用者、客戶，實際的使 用達到使用經驗的交流和設計概念可行性的分析。由於設計領域十分的

廣泛，往往設計者缺乏實務解決問題的經驗，對於新領域所發生問題的 不了解。原型能提供設計者快速嘗試錯誤的體驗回饋，或透過有實務經 驗過程的人，將其經驗複製藉由原型分享解決方案，做為設計團隊共同 基礎經驗的累積和未來開發的願景。 3. 助於跨域溝通

藉由原型的可展示性促使各專業，甚至非專業的潛在客戶檢視並提供意

見，讓設計團隊、使用者和客戶共同參與討論，並成為跨功能、跨部門

48 Design Thinking

Chapter 6 49

討論、解決潛在問題，為團隊整合的重要載具。原型協助瞭解既有的使

原型設計

用者經驗與脈絡及評估創意並傳達給大眾，達到使用者回饋問題與想法；

原型設計是將概念，

設計團隊跨部門、跨領域的想法溝通，達到設計概念的優化。

想法和設計帶入現實 世界以進行評估和測 試的藝術。這使得工 程師和設計師能夠評

4. 協助研究開發

估該想法是否值得追

原型藉由外觀、尺寸、材質、操作與互動，使設計師評估概念的可行性、

求，或者將其用作可 視化或演示工具，以

可用性及發展性。可根據每次的測試與開發，依循原型的演進重建工作

非常真實的方式向他 人展示這一想法。

間的相依性，評估與研究 (1.) 功能是否正確 (2.) 製造加工流程 (3.) 開發

這使設計人員和製造

成本 (4.) 使用族群與環境因素 (5.) 市場接受度等考量。設計師必須衡量

商能夠快速，低成本 地測試最有可能出現

產品開發風險，不斷評估未來需要採取的方向，同時擬定許多可供選擇

問題的設計部分，解 決這些問題，然後構

的問題解決方案。 5. 測試

測試階段是開發和解決產品的重要階段，主要分為兩部分 (1.) 結構功能

測試 : 以原型或等比製作的模型，複製機械動作，進行力道、堅固強度、 舒適度和耐用度等檢測。(2) 使用者測試 : 根據原型營造一個接近真實狀

況的情境，模擬在實際生活中已經創造出的原型產品，設計師在測試階 段時可收集使用者的反饋。此階段有助於產品原型的優化、深入瞭解使 用者的需求、驗證設計觀點與簡化開發流程。

原型引導設計思考之差異

設計思考的核心回歸於人性，以人為中心，瞭解使用需求和創造發現最 佳的解決方案。以系統的方法發想、改善概念想法，發覺自身面對問題

時的思考本能，執行的五個階段：(1.) 探究問題向使用者學習 (2.) 尋找 脈絡解讀問題 (3.) 重新定義問題，不設限發想 (4.) 反覆測試原型 (5.) 反 覆改良，將設計體驗系統化，捕捉一切設計的情感語言和設計思路，創

意不在是天馬行空的想像，運用策劃的過程，來尋真正符合使用者需求，

50 Design Thinking

建完整的設計。

且能帶來正面效應的全新解方案。原型是引導設計師探索問題的重要工 具，促進設計師尋求可能的解決方案及協助瞭解既有的使用者經驗與脈

絡。在整體設計流程中，以原型製作導入，協助設計者探索、學習、觀 察和瞭解操作過程的行為模式，以外觀、尺寸、材質、操作與互動，達 到嘗試、測試、模擬並回饋設計師第一手的經驗。通過原型反覆測試改

良，促發創意發想與重新定義問題，設計將更具有同理心、直覺性、創

新性與突破性，更貼近瞭解使用者實際面臨的問題。從過往設計單純只

為銷售而創造產品的關係層面，轉變成設計與人的關係層面，其更富有 同理心與更貼近使用者，使其設計建構具備相關功能又可以引發使用者

情感共鳴。設計思考由典型的步驟式思惟模式轉變成整體性思維模式， 經由原型輔助有效的縮短整體流程，達到典型設計思考同理心、定義

問題與發想的階段，持續地進行收斂。根據每次的測試與開發，依循原

型的演進重建工作間的相依性，評估篩選良好的設計方案並快速修正， 減少整體設計流程階段開發所花費時間，省下許多不必要花費的精力， 有效降低產品開發量產後投資的風險。並藉由原型的可展示性促使各專 業，甚至非專業的潛在客戶檢視並提供意見，讓設計團隊、使用者和客 戶共同參與討論，促進溝通和交流，縮短開發至產品上市的時間。

Chapter 6 51

Chapter 7

設計流程之探討

新產品開發過程

新產品開發流程（簡 稱 NPD） 包 含 與 創

意相關的每項活動，

基於該創意開發產 品，創建可產生收入

設計流程

和收益的可銷售產 品。起初新產品的創 意概念可能有超過上

設計流程的概念，國外的學者及業界早在 1960 年代初期便已開始，

百個，隨著產品概念 的掃描篩選，評估其

初期主要以工程思維角度提出此想法，直至 1989，美國設計管理學院

轉換成產品開發規格 的可行性後，大概只

（Design Management Institute）以設計的角度提出「產品開發程序」

會剩下不到 5% 的創

意概念留存，進入產

（Product Development Process），將開發的設計程序分為九個過程導

品的開發設計與原型

向之步驟，如下表所示。

測試，將產品原型商 品化，而最終只會剩 下一個真正能導入推 廣至市場的成功新

設計管理學院的產品開發程序 步驟 1：確認 (Recognition) 步驟 2：分析 (Analysis)

步驟 3：定義 (Definition)

步驟 4：探索 (Exploration) 步驟 5：選擇 (Selection)

步驟 6：修正 (Refinement)

步驟 7：規範 (Specification)

步驟 8：完成 (Implementation) 步驟 9：導入 (Introduction)

產品。

New Product Visions

確認產品問題或機會現況

http://www.

newproductvisions.

分析問題尋求解答之策略

com/process.html

定義解決之產品特徵

探索達成定義之許多可能方案 評估各種可能性選擇可行方案 對各細部加以精緻化

最後驗證，確認生產相關細節與規範 模具和製成準備完成、生產加工 產品上市

資料來源 : 陳文印，1997，《設計解讀－工業設計專業知能之探索》

52 Design Process

資料來源：

在新產品發展的過程中，從判別機會開始，到實現發展完善的產品概念。 產品開發所涉及的層面包含前期企劃端的研究設計、工程到後端製造的

整體過程，產品設計並非只限於構想發展、圖面繪製或電腦輔助設計之

技術應用，而是一種純粹的設計方法，以行為思考導入設計的過程之中， 提供系統化設計的思考方式，執行策略的決定與解決設計的各種問題。

Chapter 7 53

導入原型製作設計流程之分析

在設計發展階段，經由設計計畫提出完整的構思、提案、審核與執行，

然而在開始執行時，卻常發現計畫與實踐發生落差不如預期。概念設計 未被實體化時，憑藉設計者的生活經驗的累積與設計專業的能力，以解 決使用者的需求問題，但僅憑藉思考與 3D 模型的輔助而提出的構想， 容易忽略許多設計關鍵與操作盲點，最終發現執行過程中發現許多矛盾

與衝突。IDEO 執行長 Tim Brown (2010) 認為：「用手思考的進化速度

遠遠快於大腦」，其公司也不同於一般企業，IDEO 認為提早失敗、常

失敗，不僅是可取的，且是必要的。透過失敗的原型，收集反饋信息， 再次將概念重新聚焦後，融入下次的實驗，多次的修正與累積與修正，

進而開發出創新且更接近完美目標的產品，因此本章節比較典型設計流 程與原型導入設計流程圖彼此間的特徵及差異，如下表及右圖。

典型設計流程

典型設計流程共分為 七個步驟：

(1.) 顧客要求設計一 項新的產品

(2.) 研究和調查所有 可能的限制

(3.) 產生可行性解決 方案

(4.) 選取最佳設計並 開始發展

(5.) 提出必要的辦法 (6.) 製作模型 / 原型 (7.) 測試與評估 資料來源：

DesignProcess

典型設計流程與原型導入設計流程之差異 (1.) 在設計後期階段，以原型幫助概念表達與評估。 典型設計流程

(2.) 須執行完整體流程，才能重新評估。 (3.) 構想完整，但執行後發現有落差。

(1.) 在設計中前期階段，已經導入原型幫助設計思 考與概念發想。

(2.) 藉由原型製作，回饋更多經驗與想法，促使重 原型導入 設計流程

新審視概念構想與方案。

(3.) 快速嘗試錯誤，加速整體流程速度。

原型導入 之設計流程

原型導入之設計流程 共分為七個步驟：

(1.) 顧客要求設計一 項新的產品。

(2.) 研究和調查所有 可能的限制。

(3.) 產生可行性解決 方案。

(4.) 製作原型

(5.) 提出必要的辦法 (6.) 測量與評估

(7.) 選取最佳設計並 開始發展

(4.) 原型製作時，會發現在設計初期的盲點、忽略 的關鍵點與不可預期的問題點。

54 Design Process

Chapter 7 55

Chapter 8

總結

失去的 工業設計

隨著開發新技術 和工具以協助設

經由上述整理，歸納出表格，比較原型製作引導之下思考在「原型的目 的」、「設計思考」、「設計思維」、「設計流程」上的差異。 一般設計與原型製作引導於設計活動的比較 以往的設計活動 原型 目的

(1.) 設計過程的表達 (2.) 設計概念的決策

設計 思考 設計 思維

以人為設計中心

設計 流程

原型引導下的設計活動

(1.) 協助探索新領域

(2.) 體驗與累積實際的經驗

軟件使設計人員 能夠以前所未有 結果，大多數現

代設計師已經迷 上了數字屏幕上 的華麗渲染，並

且與物理世界失 去了聯繫。

以人、事、物互動交流 為設計中心

積經驗，根據實際回饋與依 者問題的最佳解答。

通過資料的蒐集建立

整體式的進行，以原型多次

型製作概念想法與測

料，修正與評估調整。

試，最終進行評估。

CAD 建模和渲染

(4.) 跨領域溝通

循原型的演進得到解決使用

背景資料，中後期原

來 越 直 觀 的 3D

(3.) 調整與刺激創意發想

助，解決使用者問題 步驟式的進行，初期

程不斷發展。越

般逼真的圖像。

多次的嘗試各種可行性，累

與需求。

設計師的工作流

的速度創建照片

以設計者過去積累的 經驗，藉由資料的輔

計 過 程， 工 業

的嘗試收集建立第一手資

資料來源 : 本研究整理

56 Summary

Chapter 8 57

Part III 研究方法

A deeper understanding of the problem 更深入的了解問題

Use methods to guide thinking at different stages. 使用方法引導不同階段的思考。

Chapter 9

研究方法

第一階段 擬定目標 ( Step1-2 ) 1. 研究問題及重點 2. 研究項目與目的

明進行設計之內容，共分為四步驟，首先，釐清研究方向與目標，了解 研究問題與重點著手進行相關文獻的蒐集。第二階段將透過整理相關文 獻資料了解目前現況，並開始概念發想、設計與快速原型的測試修正。

第三階段依據快速原型修正原型進行實驗測試，收集實際參數資料進行

統整與檢視。第四階段原型進入實際場域與使用者接觸，最終以行動研

第二階段 量化資料取得 ( Step2-5 ) 1. 相關資料與應用案例蒐集 2. 概念設計與製作

4. 發現與資料收集

集相關資料，使在地資源達到永續循環之利用，當面臨飲水資源短缺狀 態下，仍可供應基本飲水需求之淨水設計方案研究，並經由在地耆老先 程之特徵。

1. 擬定研究方向與目標

本研究進入實際場域考察，透過與在地居民的接觸、觀察與體驗，盡可

第三階段 觀察與分析 ( Step5-7 ) 1. 功能原型製作與測試

2. 收集原型測試實驗資料 3. 進入實際場域測試驗證

能的去理解使用者的需求與所面臨的問題，從中洞察其潛在的需求，進 而定義研究方向與目標。本研究以台灣離島地區澎湖望安花宅聚落為研 究場域，為台灣二級離島，主要依賴外部資源進行補給。因此本研究藉

由適度科技的導入，嘗試提供離島概念性供水途徑，以自然物理方式淨 化水源，降低離島生活風險與對外部資源的依賴。望安地區水源取得受 離島環境限制，需充分考慮當地現實條件，無論是日常盥洗、烹飪、飲

60 Research methodology and Architecture

3. 設計 / 研究方案

3. 快速原型測試與修正

究法方式投入實際場域，親身與居民互動，瞭解使用者需求與問題並收

進檢視與回饋使用經驗，最終歸納出原型製作強化設計思考轉變設計流

研究方法 與架構

2. 參考相關文獻

研究方法與架構

本研究以展開如右，探討原型製作影響設計思考之轉變。由研究架構說

1. 擬定研究方向與目標

第四階段 結論 ( Step7-8 ) 1. 理論公式運算分析

2. 探討氣候條件因素與效能關係 3. 導入實際場域因素之變動

5. 理論應用製作實驗原型

6. 結果觀查與分析

7. 原型進入實際使用者場域

8. 反思與研究結論

Chapter 9 61

用，在離島地區便一社會性重大議題，其中水資源取得依靠 (1.) 海水淡

化廠供應 (2.) 水庫雨水處理供應 (3.) 加水站以逆滲透過濾 (4.) 購買高價

瓶裝水，提供多元的日常用水源，在取水過程與購買間潛在許多問題與 需求。本研究以行動驗證之方式，投入設計實務研究進行研發工作。透

過實際觀察瞭解在地情況，根據問題與場域現況探討水淨化設計概念。 最終，以原型開發之實例驗證本研究之論述。

2. 量化資料的取得與快速原型的修正

本研究階段主要為三個步驟，(1.) 相關資料與應用案例的蒐集 (2.) 概念

設計與製作 (3.) 快速原型的修正等步驟，搜集目前市面上水淨化相關之 案例瞭解產品相關技術與發展狀況，彙整天文學、地理學、光學、機械 動力學等技術背景資料用以支撐後續研發之理論資料。概念設計與製

作，擬定目標進行概念的發想，根據與在地居民的接觸、觀察與體驗當

地生活洞察在地議題需求尋求解決方案，藉由快速原型的製作與測試， 學習水淨化知識與實踐應用之可行性。快速原型的修正，經由手做的思 考與快速原型的經驗回饋，對於概念與問題定義加以重新調整與修正， 並確認執行策略與準確性以提高最終設計開發的成功機率。

3. 觀察結果與分析

本研究階段主要為三個步驟，(1.) 功能原型製作與測試 (2.) 收集原型測

試的實驗資料 (3.) 進入實際場域測試與實驗等步驟，根據快速原型的經

驗回饋重新調整與修正，進行整體系統與造型美感的設計工作，再次進 行測試與修正。收集原型測試的實驗資料，原型的實物測試，收集實驗

過程中的參數資料，真實的呈現與表達過程中所發生的問題與初期被忽 略盲點，根據參數資料優化設計。進入實際場域測試與實驗，將原型實

62 Research methodology and Architecture

Chapter 9 63

水淨化裝置 原型測試

際帶入澎湖望安花宅聚落研究場域進行測試與實驗，是否回應地方需求

與問題，藉由原型表達設計者的想法和理念，詳細記錄在地居民和原型 的互動過程，觀察過程中使用者的問題回饋，進行彙整與分析。

水淨化裝置 與在地居民 互動過程

64 Research methodology and Architecture

Chapter 3 65

與在地居民 訪談與互動

66

Chapter 9 67

Chapter 10

反思與結論

原型整體

本研究以行動研究法，進行淨水之概念的設計，以行動研究方式以原型

製作導入影響設計思考之轉變，紀錄設計實驗進行研發工作研發過程， 並比較與活動之差異，流程如下：

(1.) 依據行動研究法歸納整理要點，進行專案設計流程規劃與修改之 要素。

(2.) 藉由記錄實作過程遇到問題與發現，針對設計進行再次修正與調整。 (3.) 比對原型投入實際場域中，與周邊關聯的事物對於原型的變動與 影響。

(4.) 比較導入原型製作流程之實務驗證與一般設計流程之差異，並歸納 分析其特徵優勢。

68 Reflection and Conclusion

Chapter 3 69

Part IV 原型製作與實務驗證

Construct a physical prototype to verify it. 建構實體原型加以驗證

Go deep into the field, explore the source of the problem, and think about the innovative plan. 深入場域，探索問題來源，思考創新方案。

Chapter 11

離島地區水資源概況

域存在，且因地質因素徑流多會流入海，水資源十分缺乏，因此早年多

鑿井以取用生活水源，反映出離島生活環境的艱困。探討水源取得受離 島環境之限制，需充分考慮當地現實條件，提供多元的日常用水源。

透過實際觀察瞭解在地情況，根據問題與場域現況探討淨水行動方案。 如何運用自然資源，達到永續發展之成效，近年來設計師逐漸意識到社

澎湖望安聚落 空拍圖

會永續發展之重要，重新思考永續循環的解決方案，使社群與環境從中

互益。離島地區因生活型態的轉變，工作機會的消失導致人口嚴重外流、 年齡結構老化，甚至社區荒廢等問題。其中，維繫離島地區生活的關鍵 因素為在地生活、環境生態、產業發展與資源取得。不管是生存環境短

缺飲水或供水系統無法正常運行時，居民基本生活仍可藉由此淨水設計

方案，達到簡易的淨水處理，提供如離島等嚴苛環境或災後救援之情況， 以基本之飲水及急難飲水之儲備，達到資源永續循環利用之成效。本研 究於原型開發過程中，所遭遇之問題與解決方式詳細紀錄並整理為分向 案例，從中尋找脈絡以歸納為原型製作影響設計思考之要點。

本研究以台灣離島地區澎湖望安花宅聚落為研究場域，利用在地資源達 到永續利用之目的。誠如 2010 年於日本名古屋舉行的 COP10 生物多樣

性公約締約會議，由日本政府與聯合國大學高等研究所（UNU–IAS）共

同推動「里山倡議」的宣言，它的願景在於實現社會與自然和諧共生的 理想，按照自然過程 (natural processes) 來維持、開發社會經濟活動， 亦即塑建一個人類與自然的正面關係。離島地區存續需依靠在地自然資

離島居民儲水 現況與方式

望安居民家中有許多 裝水的水桶，主要是 用來存放在加水站中 所獲得的飲用水。

源維繫聚落運作，在《里山資本主義》一書中提到人類為了生存，必須

擁有水、食物及燃料 ( 能源 )。但是離島缺乏高山且降雨量少，無常流河

72 Regional Water Resources Survey

Chapter 11

73

以水淨化裝置之 概念設計使用 循環圖

74 Regional Water Resources Survey

Chapter 11

75

離島地區水資源概況

76 Regional Water Resources Survey

Chapter 11

77

望安花宅背景

東吉氣象站 1963-2017 年 各月平均氣溫 統計圖

望安諸島 相對位置影像 東吉島氣象站位於北

緯 23 度 15 分 32 秒， 東經 119 度 39 分 35

秒，海拔高度四十三

公 尺， 距 離 望 安 本 島 約 19000 公 尺，

東向距離台灣本島 約 45 公 里， 全 島 面

積 1.5423 平方公里， 東鄰黑水溝水域；因 海底地形較深，寬窄 不同造成附近海流湍

在氣候分類上已進入熱帶之地域。但由於地形地勢低平缺乏有效阻隔，

急波濤洶湧，行船十 分危險，是國內台澎

主宰臺灣氣候的東北及西南季風，對居民日常生活影響甚巨；其它諸

航運之中點及國際航 運主要之航道，來往

如四季雨量分配不均、高蒸發量等特色 ( 曾文明，2011)。

船隻穿梭頻繁。台澎 漁航業與澎湖海域海 上活動，皆以本站氣 象資料為參考。

資料來源：台灣電力

東吉氣象站 1963-2017 年 各月平均降雨 量統計圖

公司澎湖區營業處

本研究以澎湖縣望安鄉根據，望安鄉諸島皆位於北回歸線以南，四面

環海，根據東吉島氣象觀測站 ，年均溫為 23.7℃以月均溫而言，以 7

月的 28.5℃最高，1 月的 17.7℃最低氣溫終年受海水調節 ( 右上圖 )，

就月平均雨量而言，以 8 月的 209mm 最高，12 月的 17.4mm 最低， 全年雨量分配不均（右下圖），乾濕季分明，呈現冬乾夏濕的現象。

78 Regional Water Resources Survey

Chapter 11

79

澎湖望安聚落 街景

80 Regional Water Resources Survey

Chapter 11

81

82 Regional Water Resources Survey

Chapter 11

83

關於居民使用水的需求

(2). 以加水站處理水 20 公升 10 元，一個月基本需攝取 60 公升飲用水， 幾本飲水 60 公升 / 加水站 20 公升 =3 桶，一桶售價 10 元，一個月

花費 10*3=30 元，假設小家庭 2 人，一個月在飲用水花費為 60 元。

澎湖望安居民 多為老年人口

由上估算得知，望安地區居民在基本飲用水部分，不含廚房烹飪用水每 月需額外所付出之花費，模式ㄧ：水源礦泉水個人每月花費 1200 元，

小家庭 2400 元；模式二：水源 RO 逆滲透加水站，個人每月花費 30 元， 小家庭 60 元。水源取得受離島環境限制，考慮當地現實條件，無論是

日常盥洗、烹飪、飲用，在離島地區便社會性重大議題，探討水資源議 題與需求，最後根據問題與需求以場域現況探討淨水行動方案。

水源依靠海水淡化廠供應，由於自來水質較硬內含有高濃度的礦物質， 煮沸後產生水中懸浮物 ( 水垢 )，因而居民生活飲水主要購買經由當地加

水站以逆滲透過濾 (Reverse osmosis) 提供日常飲用之水源。在望安高齡

化社會的離島地區，受離島環境限制飲水資源缺乏，老人因行動不便取 得飲水不易與身體機能下降導致行動遲緩等問題，對於短途陡坡的路程

與 20 公升水容器搬運，增加離島生活飲用水對於高齡者取得的負擔壓 力。目前主要依賴在地店家，互助的方式定期通過汽車運送 20 公升桶 裝水至使用者家中儲備與使用，以滿足高齡者離島飲水需求。

而在取用飲用水過程中與購買之金錢花費，產生許多相關需求與問題。 以一般人每天需要攝入 1.5 ～ 2 公升的水量，份量相當於約 6-8 杯 ( 每

不同年齡性別每天水分攝取量 嬰兒 0-6 個月

年齡

7-10 個月

兒童 1-2 歲 2-3 歲 4-8 歲

9-13 歲男性 9-13 歲女性

杯 200-250 毫升左右 ) 分為兩種飲水模式進行估算計算 :

成 人 男 性 ( 兒 童 14+ 歲 視 為 成 人，成人 ( 包括老年人 )

(1). 以農會超商 1500 毫升兩瓶，售價一瓶 20 元進行計算，個人在一天

孕婦

約花費 40 元，一個月花費 40*30=1200 元；假設小家庭 2 人，一個 月光在飲用水花費為 2400 元，在離島為一筆可觀花費。

84 Regional Water Resources Survey

成人女性 哺乳期

充足水分攝入量 ( 毫升 / 天 ) 550

640-800 880-960 1040 1280 1680 1520 2000 1600 1900

2000-2300

資料來源 : 資料來源 : 營養師 Mian Chan: 每天需要飮多少水份 ? 取自 :http://www.kanhuoren.com/post/77089.html

Chapter 11

85

關於供水設施及來源

雖然海水淡化廠可提供離島穩定水源，不過由於海水淡化水質較硬礦物 質較多，居民大多選擇購買加水站過濾水飲用，以容積 20 公升水桶至 加水站取得逆滲透過濾飲水，搬運回家中儲備為飲用水使。海水淡化 廠可提供離島穩定水源，供給民生用水，台灣水力公司表示，目前自

來水每度價約 9 到 10 元，海水淡化的平均成本 1 度水約 40 元，對比 之下成本過高，離島環境缺水，從台灣運水來，一度水成本一百三十 元，海水淡化成本四十六元，成本相較台灣其他的縣市昂貴許多，不

過由於海水淡化水質較硬礦物質較多，居民大多仍以購買加水站過濾 水飲用。少數離島居民家中則安裝淨水器設備，提供生活飲水來源。

此小節收集市面上常使用之過濾材質與方式介紹，瞭解過濾材質特性 與效果如下表所示。

離島居民 用水的現況

本研究以台灣離島地 區─澎湖望安花宅聚 落為研究場域，如左 圖所示。

望安地區水源取得受 離島環境限制，目前 水資源取得依靠： (1.) 海水淡化廠

(2.) 水庫雨水處理 (3.) 加水站

(4.) 店家販售的高價 瓶裝水

看似提供多元的日常 用水源，仍在取水過 程與購買間潛在許多 問題與需求。

過濾材質與方式介紹與特點說明 濾心特性

過濾物質

納濾 NF 膜

細菌病毒 / 有機物殺蟲劑

逆滲透 RO 膜

細菌 / 濾過性病毒 / 化學致癌物質 / 重金屬

KDF 鋅銅素濾心

重金屬離子 / 氯離子 / 三鹵甲烷 / 硫化氫

離子交換樹脂

鈣與鎂離子 / 降低石灰質

摺疊式濾心

雜質泥沙鐵鏽

活性碳

麥飯石濾心 纏繞式濾心 PP 纖維

吸附水中游離 / 氯 / 消毒水 / 重金屬離子 吸附微生物

雜質泥沙鐵鏽

大固體 / 沉澱物 / 泥沙 / 土 / 鐵鏽

RO 膜 >NF 膜 >KDF> 活性碳 > 樹脂 > 麥飯石 > 摺疊式≌纏繞式≌ PP 纖維

資料來源 : 本研究整理

86 Regional Water Resources Survey

Chapter 11

87

澎湖望安地區 海水淡化廠

88 Regional Water Resources Survey

居民用水缸 儲存雨水

Chapter 11

89

永續循環模式的導入

里山生活形式，利用在地資源達到永續利用之目的，水、食物及燃料 ( 能

源 ) 在生活中不可或缺，如何運用自然資源，達到永續發展之成效，近 年來設計師逐漸意識到社會永續發展之重要，從社會設計角度重新思考

的調節服務包含氣候、水質和野生動物棲地的調節、災害調控等。

(3). 文化服務方面：例如稻米栽種、森林維護和利用、漁業捕撈等傳統 知識和技能的實踐和傳承，構成地方傳統文化的重要部分。

永續循環的解決方案，使社群與環境從中互益。

3. 里山生活聚落之基礎資源應用

1. 里山與原型開發

系統無法運行時，資源系統間容易在彼此間互相影響，造成系統間集體

以「里山 」思維引導設計原型開發之模式，將為傳統工業設計帶來轉變 契機 :

(1). 配合場域現況與條件運作－設計師親身投入現場，實際接觸瞭解

生活型態、自然生態與地區產業發展趨勢，避免設計與現實層面出 現落差問題。

(2). 永續使用自然資源－以綠色設計與永續設計之思維，在原型開階 段，以妥善的規劃與有效的利用自然資源而重新思考。

(3). 資源使用控制在環境承載量和回復力限度內－以適度的發展與使用

資源，友善環境方式運用在地自然資源，與自然環境達到和諧共存， 減少設計對於社會環境帶負擔與衝擊。

2. 里山生活循環運作方式

本研究設定以里山環境提供三項重要的生態系統服務：供給、調節與 文化：

(1). 供給服務 : 指的是人類里山獲得的各種資源，例如 : 從里山獲取建

材 木材、燃料 ( 木材和木炭 ) 與食物 ( 野味、稻米及蘑菇等可食用 的物種 )。

(2). 調節服務 : 是許多供給服務能夠永續供應的重要機制，例如 : 里山

90 Regional Water Resources Survey

由於現在生活型態對於工業系統十分依賴，當水源、食物、燃料 ( 能源 ) 的癱瘓。而里山生活則以自然環境可提供的基礎資源有三：(1). 水源 (2).

食材 (3). 燃料 ( 能源 )，使人們在自然的循環體系中與自然生態共存，以 永續利用之方式，以實踐方式獲得安全感與富足感。本節將以水源、食

材和燃料 ( 能源 ) 三項生活基礎進行案例收集與分析，與比較里山生活 執行與應用模式。水是一種有限的資源，水源是否乾淨可飲用，對於人 類生存和永續發展至關重要。因此，本研究探討以里山思維觀點，探討 人們在大自然的循環中與自然生態共存，以在地資源永續利用之案例。

日本里山的 概念與特徵圖

二○一○年十月在日 本名古屋市舉辦的聯 合國第十屆《生物多 樣性公約》締約國大 會上，日本提出了維 護里山即維護生物多 樣性的概念，並由日 本環境省與聯合國大 學高等研究所共同推 動「里山倡議」。「里 山倡議」(Satoyama Initiative) 以 世 界 上

類似日本里山地景的 複合式農村生態系 為 對 象， 起 因 於 人

類的生活方式與大 自然長時間的交互 作用所形成。

Chapter 11

91

里山生活水源運用說明─針江聚落琵琶湖流域案例 針江生水之鄉

現代生活型態與里山生活型態之水源取得比較 現代生活型態

位在滋賀縣的針江 鄉，為生水之鄉。名 字得自於居民以非常

倚賴現代自來水系統提供用

聰明的方式為自己生 活與農作物提供了新

水，人與自然環境之間連結薄

鮮與乾淨的水。

弱， 如 突 發 事 故 導 致 系 統 癱

針江鄉發明一系列由 水管、渠道與竹筒組

瘓，將面臨無水可用之情形。

成的管道將山川與琵 琶湖的水引導至房屋

若強颱導致土石坍方，自來水

內，稱為「川瑞的房

管破裂無法正常供水，對外連

間 」。 川 瑞 的 水 乾 淨、清澈且新鮮，使

接 道 路 封 閉， 該 區 域 扣 除 水

居民利用川瑞來完成 家事，像是洗菜和洗

塔儲水，將面臨無水可用之窘

碗盤，也能作為蔬菜

或豆腐等食物的保

境，只能等待外界救援。

鮮，只要將它們放在 水中就好。

資 料 來 源：http:// jpninfo.com/ tw/2076

里山生活型態 日本京都附近的琵琶湖流域，家家户户擁有一个大水窖。家中水窖裡養 殖鲤魚，與戶外主要河流相互連接與依存。飯後鍋具與碗盤器具放入水 窖，鯉魚將清潔碗盤上殘留的米粒、甚至是油膩的菜渣。鯉魚將清潔碗

盤上殘留的米粒、甚至是油膩的菜渣，此種方式稱之「河邊清洗法」，

可避免餐清洗汙染河水。炎夏時河水水溫冰涼，水窖水溫冰凉為天然的 冰箱，将蔬果放置於此降溫冰鎮。夏天將西瓜放置於冰涼水窖將溫，無

須消耗能源即可享受冰涼的西瓜。這套古老河川维生生態系的利用，是 全面性的生活型態，以大自然周期性的水循環，此外在經營水田及溼地 蘆葦的利用，與漁民在捕魚後，不忘留下一些，给高飛覓食的禽鳥，維 持人與自然生態系友善共存的關係。

92 Regional Water Resources Survey

人與自然環境之間可以彼此連

接，人們在大自然的循環中與 自然生態共存，面臨突發事故 時應變與生存能力強。相較現 代生活區域，里山生活居民除 無法使用自來水外，可以其他

自 然 資 源 供 給 水 源， 如 山 泉 水、溪水、湖水和雨水，相較 現代生活型態應變與生存能力 較強。

Chapter 11

93

4. 永續循環模式之應用設計

本研究里山觀點引導原型開發設計，透過行動研究與文獻探討研究，瞭

要考量眾多外在變動因素，無法在一年四季穩定供應蒸餾淨化水資源。

利用設計領域之專業技能，擬定與研發一套提供離島基本飲水設計方案

由於十分依賴氣候條件因素，需要在陽光充足時才能進行運作以外，還 當因天氣影響無法使用時，是否有備用應變方案提供解決。最終，以淨

水設計之方案實際在該場域執行運作，藉由太陽光的輻射熱能進行飲用 水的蒸餾過濾，達到以利用自然中的水資源生產離島飲水資源之成效。

離島生活 水資源應用 與 日本里海 的概念與特徵

解離島偏鄉發展現況與問題，從里山觀點思維投入原型開發設計，實際 企圖活化離島基本飲水資源問題。最終，以淨水設計之方案實際在該場 域執行運作，藉由太陽光的輻射熱能進行飲用水的蒸餾過濾，達到以利 用自然中的水資源生產離島飲水資源之成效研究預期成果如下 :

(1.) 利用水的聚光原理特性，藉由陽光的輻射熱能進行飲用水的蒸餾過

濾，達到以利用自然中的水資源生產離島可飲用水資源之成效。在進行 飲水資源系統共分為四個階段：

取水：

由於無高山樹林提供蓄水與日照強烈島上無遮蔽物， 離島降雨機率較低、蒸發量大於降雨量等因素，導

致離島地區水資源缺乏，因此有效利用當地水資源 十分重要，以提供離島基本飲水之需求。自然水源

取得共分為淡水 - 當地降雨；海水 - 島嶼四周環海。 再取水至儲存水源時，水源因存放時間，會產生藻 類、細菌浮游生物與沉澱物等問題，因此再以儲存

水使用時，再透過「慢速過濾 ( 生物過濾 ) 方式」， 以過濾沙層中，水流會持續且緩慢流動，是微生物

一邊過濾水質的方式過濾，搭配以銀合歡加工製作 成的生物炭，淨化水質，以消除水中異味與吸收水 中游離物質，提供乾淨用水。

94 Regional Water Resources Survey

Chapter 11

95

煮水：

水淨化裝置 原型測試

在利用自然水源生產基礎飲用水，大致分為兩部分， 第一為水透鏡，以壓克力球罩容器，將水裝填至其 中，形成橢圓透鏡形狀，藉由水的物理自然折射特 性達到聚集太陽輻射熱之效果。第二部分，設備主

體為生產飲用水與太陽追蹤，生產飲用水以水透鏡 加熱於一點於黑色金屬導管，於密閉蒸餾室中，水

容器會藉由管線緩慢注入流水，因接觸到高溫金屬 管後，蒸發形成蒸餾效果，最終收集蒸餾氣體，達

到蒸餾過濾水源之成效；太陽追蹤 : 藉由機械發條結

構原理，提供動力配合齒輪模組，使轉軸等速度旋 轉進行太陽自動追蹤之功能。 用水 :

藉由上述設備，以提供基本飲水需求為前提，蒸餾 出水處可依使用者選擇水容器裝填，初步設定為： 個人飲用瓶與烹飪飲用水兩大方向。 熱源應用 :

藉由設備熱源衍伸出戶外生火裝置，無需使用瓦斯 與電力介於單點熱源，使木材與樹葉等燃燒起火。 提升室內溫度：

藉由將陽光熱源導入室內空間，提高冬季室內溫度， 可降低暖氣與電力的消耗與花費。

(2.) 驗證水資源系統，可在離島實際執行運作，提供基本之飲水資源。 (3.) 提供符合離島嚴苛環境與適合居民基本需求之淨水裝置。

96 Regional Water Resources Survey

(4.) 透過以自然光照方式設計簡易設備以自然物理現象，達到蒸餾淨化

與水資源永續利用之成效，並提供基本之效益。色圖示表達利用水的聚 光原理特性，藉由陽光的輻射熱能進行飲用。

Chapter 11

97

水淨化裝置設 計方案概念 循環圖

98 Regional Water Resources Survey

Chapter 11

99

Chapter 12

水淨化裝置之概念設計原型製作過程案例探討

水淨化裝置 運作方式

本節詳述製作水淨化概念設計原型之過程，並希望藉此過程之紀錄可達 成以下三項目標 :

(1.) 原型製作對於典型設計流程之影響 :

探討在原型製作過程中對於設計思考的影響，歷經困難的克服與第 一手經驗的回饋，對於典型設計流程的轉變。

(2.) 驗證原型強化設計思維之觀點 :

透過案例驗證設計思考流程脈絡中，原型製作強化設計思維與協助 重新審視設計定義部分之要點，並補通其要點與精進。

(3.) 原型實務驗證探究對於設計思考影響 :

透過原型製作的過程，詳實記錄整體設計過程從中探究整理，原型 製作影響設計思考要點。

設計概念描述

水淨化裝置以簡易的物理原理，司乃耳定律（Snell‘s Law），又稱「折

根據研究液態水接觸溫度 200° C，能使液態水蒸發氣化形成水蒸氣，因

會發生折射現象。本實驗計畫利用過以水透鏡為實驗裝置，藉由兩片壓

細菌與雜質等，獲得乾淨可飲用的水源，避免災後飲水可能造成的二次

射定律」，當光波從一種介質傳播到另一種具有不同折射率的介質時， 克力薄殼球罩容器，將水注入壓克力薄殼容器並包覆其中，薄殼經由光 學計算出幾何中心，能將透過設備之光線聚合為一點，加熱導熱金屬，

進行水淨化蒸餾。透過「透鏡聚焦」，使太陽輻射熱於導熱金屬原件上， 使金屬加熱超過水沸點溫度。

100 Prototype Design Process

此藉由注入液態水與導熱金屬原件上，水珠滴落接觸後快速蒸餾去除水 傷害。在實驗裝置設計，以永續利用與低碳能源為核心考量，在設備材

料盡量減少對外部資源的依賴、降低設備損耗、降低設備汰換與增長使 用期效性為目標，理想提供長期海島簡易水淨化裝置與長備救難裝置供 應緊急狀況基礎飲水生理需求。

Chapter 12 101

圖面繪製 調整與定義

102 Prototype Design Process

Chapter 12 103

概念紀錄與修正

1. 概念一

2. 概念二

(1) 目標問題：離島水資源十分缺乏需充分考慮當地現實條，無論是日

(1) 目標問題：離島水資源十分缺乏需充分考慮當地現實條，無論是日

概念描述：

常盥洗、烹飪、飲用，在離島地區便一社會性重大議題。

概念描述：

常盥洗、烹飪、飲用，在離島地區便一社會性重大議題。

(2) 設計：利用望安建築特性的窄巷空間，提供裝設收納、支撐結構與

(2) 設計：利用光學圓弧反射鏡，使底部光源聚焦於焦點，達到雙重加

修正原因：

修正原因：

擺放位置的考量。

(1) 自然條件限制：由於日照由東邊升起西邊落下，在巷內兩側皆有遮 蔽物，影響設備整體功能與效率。

熱的目標效果。

(1) 技術可行性：在日照過程中，上方透鏡遮蔽產生陰影，影響下層圓 弧反射鏡之效率。

(2) 底部穩定性：望安鄉道路鋪設大多以石磚，與圓弧底面接觸不易固 定，外加離島海風較大，實驗裝置容易搖晃擺動。

104 Prototype Design Process

Chapter 12 105

設計演進－原型製作回饋經驗之轉變

應急原型重點在於快速的學習與瞭解基礎原理的應用。經由實際操作可

以幫助設計師更容易進入該專業領域，在過程中觀察與洞察問題，如下 圖，概念構想的多元嘗試，為重要的設計養分幫助促發後續的設計思考 進行更正確的定義與創新概念延伸發展的可行性。

原型經驗的回饋，設計師將重新定義出新的發展可行性，並透過先前原 型測試所累積的經驗，轉化並創造新可能性。重新定義與審視概念，通 過經驗原型的測試，瞭解其功能是否可行，整體操作的細節流程、相關 材質的應用、結構強度的設計、功能效果等進行測試。設計師在設計流

程中面臨許多的問題挑戰，如何選用合適的方式與技術導入原型，多方 面的嘗試各種可能，跨領域的專業技術的應用，進行設計整合與轉化， 經由反覆的測試與修改，最終產生出設計最終原型。 3. 概念三

概念描述：

原型演進

(1) 目標問題：離島水資源十分缺乏需充分考慮當地現實條，無論是日 常盥洗、烹飪、飲用，在離島地區便一社會性重大議題。

(2) 設計：藉由腳架設備基底與地面支撐方式，達到快速收納與移動的 特性。

修正原因：

(1) 重心位置 : 設備重量位於末端，需考量配重與克服運行時平衡點穩 定度調整問題。

106 Prototype Design Process

Chapter 12 107

原型製作開發 之設計演進

設計步驟 1

發現點：

(1.) 上罩薄膜，放置清水呈現半橢圓形狀，就有聚焦加熱效果。

(2.) 容器整體外層，以黑色塗層覆蓋，約可增加一倍的蒸餾效率。 (3.) 蒸餾效率 : 水 > 重物 > 透鏡 問題點：

(1.) 存放蒸餾淨水位置位於焦點下，使淨水二次蒸發，降低效率。

(2.) 自然蒸發溫度，無法有效殺死水中細菌生物，與過濾有害物質。

108 Prototype Design Process

Chapter 12 109

原型製作測試 過程之回饋

110 Prototype Design Process

Chapter 12 111

原型測試與 實驗

112 Prototype Design Process

Chapter 12 113

設計步驟 2

設計步驟 4 發現點：

(1.) 以單點焦點進行聚焦加熱，經由對比組得

知，導熱金屬大面積，小體積增溫效果 最佳。

(2.) 金屬原色 : 黑體色加熱效率 = 1: 1.5 問題點：

(1.) 無固定旋轉軸可進行太陽焦距調整。

發現點：

(1.) 以上下兩層塑膠薄膜包覆清水，可製作出水聚焦透鏡。 問題點：

(1.) 軟質材外殼，無法準確控制外層曲率半徑與焦點位置。

設計步驟 5

(2.) 反之，硬殼材料可以有效控制。

設計步驟 3 發現點：

(1.) 圓弧水形狀，可以改變直行光線，折射聚 焦於一點，達到相似透鏡聚焦效果功能。

問題點：

(1.) 曲率半徑，由放入水的重量影響曲率大 小，因此焦點距離無法準確控制。

114 Prototype Design Process

發現點：

(1.) 當透鏡中水量減少時，會影響焦點聚焦集中的效果。

(2.) 金屬導熱元件，升溫至攝氏 200 度時，水滴接觸金屬表面時，兩者 溫差過大，因此導致水滴產生彈跳無法停留表面。

問題點：

(1.) 設備焦距固定，但太陽約以每小時 15 度移動，因此焦點位置每分 鐘都持續變化。

Chapter 12 115

功能原型打造

116 Prototype Design Process

Chapter 12 117

功能原型 測試與紀錄

118 Prototype Design Process

Chapter 12 119

Chapter 12

水淨化裝置之概念設計原型製作過程案例探討

120 Prototype Design Process

Chapter 12 121

設計步驟 6

設計步驟 8 發現點：

(1.) 構造太過複雜，組裝困難。 (2.) 整體體積過於龐太。 問題點：

(1.) 設備蒸餾淨水，需於設備外

發現點：

裝配，需考量淨水純放位置。

(1.) 焦點單臂支撐，由於選用材料性質與長度過長，導致搖晃，導致焦 點無法校正聚焦。

(2.) 轉軸承受水透鏡壓力，無法順暢轉動。 問題點：

(1.) 追日動力的設計，須具備精準的等速度運動與足夠動力推動水透鏡 結構運轉。

設計步驟 9

設計步驟 7

發現點：

(1.) 管道蒸氣過高，蒸發水珠無法到達預設淨水收集處高處。

發現點：

(2.) 需考慮第三軸，為地球公轉調整刻度設定。

(1.) 管壁因水氣凝結起霧，導致光線因水珠散射。

(1.) 管線內部設定特過複雜，轉折處幅度過大，易造成折管堵塞的現象

(1.) 蒸餾後凝結水珠，如何避免接觸熱點二次蒸發，並有效地收集至淨

問題點：

發生。

122 Prototype Design Process

問題點：

水存放處。

Chapter 12 123

回饋進行調整 與修正並重新 審視定義

124 Prototype Design Process

Chapter 12 125

進入場域驗證

126 Prototype Design Process

Chapter 12 127

Chapter 12

水淨化裝置之概念設計原型製作過程案例探討

128 Prototype Design Process

Chapter 12 129

Chapter 12

水淨化裝置之概念設計原型製作過程案例探討

130 Prototype Design Process

Chapter 12 131

水淨化裝置之概念設計原型製作過程案例探討

132 Prototype Design Process

Chapter 12 133

原型製作影響設計思考之案例比較

典型設計流程與原型導入流程之比較案例一：蒸發室設計 項目

典型設計流程

原型導入流程

(1.) 以單點焦點進行聚焦

(1.) 調整聚焦範圍大小，

設備位置

聚焦加熱 原型製作是典型設計流程中最基礎的輔助工具之一，在初探一個全新的

加熱。

(2.) 空間設計簡單，無間

設計領域或議題時，可以透過快速原型的製作快速的將概念視覺化，幫

隔區分。

助團隊間互相表達與溝通，也能協助設計者探討基礎原理的運用方式與

嘗試各種方案的可行性。在設計流程中原型的測試，時常會發現在概念

將有外圍有效焦點 熱能聚焦於外環聚 焦加熱。

設計階段，所欠缺考量的盲點、細節操作過程中所忽略的關鍵考量因素 與產生非預期的現象，皆經由原型製作的過程逐一的浮現。本研究以水 淨化概念設計為例，透過研究者實際以原型製作引導水淨化設計概念

案，將執行實際發生問題、設計考量與設計解決方案，詳細紀錄與分析， 並加以彙整與典型設計流程進行比較之間的差異，在此以蒸發室設計及

蒸發過程

加熱設計案例為例，如表右表所示。

(1.) 因管壁水珠霧氣無法

(1.) 雙層薄管設計創造

(2.) 蒸發室空間較大。

(2.) 獨立蒸發室，加速

聚焦加熱。

獨立蒸發空間。 蒸餾水氣凝結。

資料來源 : 本研究繪製

134 Prototype Design Process

Chapter 12 135

典型設計流程與原型導入流程之比較案例二：加熱設計 項目

典型設計流程

原型導入流程

水透鏡研發圖 透過模擬計算 , 幫助

瞭解透鏡大小的設 定 , 達到理想的尺寸 與加熱效率。

設備位置

加熱元件 設計

(1.) 加熱元件表面平滑，

水珠無法停留蒸散。

(2.) 高溫加熱件，碰觸常

溫水珠因溫差過大，

水珠會產生彈跳現 象，無法停留表面持 續加熱。

(1.) 表 面 有 具 有 導 水 弧

面 設 計， 可 將 水 珠 倒流至中央位置持 續加熱蒸散。

(2.) 元件與水珠接觸面

積 較 大， 增 加 水 珠 停留時間與蒸散效 率。

資料來源 : 本研究繪製

136 Prototype Design Process

Chapter 12 137

技術與元件分析－原理的理解對設計的影響

原理簡介 : 以加熱煮沸，將水蒸發後再凝結，

當投入全新領域執行設計研發工作時，必須徹底瞭解該相關領域目前的

技術應用與發展狀況，並從中提取可運用的現有技術並延伸發展概念與 需求，可幫助減少概念實現的研發時間。選用適當的原件，達到概念呈

現的效果，可有效的減少開發成本或提升整體效能，其關鍵在於對於相

以達到去除水中雜質如重金屬、農藥、離子 蒸發法技術

對領域的技術或元件原理的理解，在此整理水淨化裝置之概念設計應用

原理簡介：太陽不斷發散出的電磁波能量，

原理簡介 : 控制管線中節點開關孔徑大小，從 水流控制技術

亦稱太陽能。太陽發出的電磁波覆蓋了很寬 可見光和紅外線，當中大部分的能量集中於 可見光和紅外線，對人體有害的紫外線只佔 一極少部份。

技術應用：利用自然太陽紅外線熱能，供應

太陽追蹤設計

設計

技術應用：利用壓克力 / 水的自然折射現象，

天文學

將自然光源聚焦於一點，進行導熱金屬的加 熱，進行蒸餾淨水。

138 Prototype Design Process

輪組的配合，以週日運動的速度追蹤天體。

技術應用 : 利用步進馬達、動力發條或減速齒 輪組的配合，進行太陽的追蹤，以提高水淨

原理簡介 : 自然科學，它運用數學、物理和化

作用為改變自然平行光源經過透鏡時光線的 線的聚焦 / 發散。

流速，可因應當日日照強度進行調控蒸發淨

化之效率。

原理簡介：表面形状為曲面的透明材料，其 光學透鏡

技術應用 : 可調節水閥設計，可精準控制每滴

原理簡介 : 使用步進馬達、動力發條或減速齒

水淨水用作所需之熱能。

方向，經由幾何中心曲面的設計，可控制光

而限制管線中水流通過的流量大小。

水速度。

的波長範圍，但其能量主要分佈在紫外線、 太陽輻射能

點於導熱金屬原件上至攝氏 200 度，控制 0.1 蒸發淨化水資源。

以水淨化設計運用技術簡介

簡介及用途

技術應用 : 利用太陽紅外線熱能，聚焦於一 毫升水珠固定時間滴落碰觸加熱金屬，使之

技術如下表。

原理與技術

及溶解性固體等。

學等方法來解釋宇宙間的天體，包括行星、 衛星、彗星、恆星、星系等。

技術應用 : 根據地球公轉與地球自轉與太陽的 相對位置，使設備可因應不同位置與季節進 行調整，達到太陽輻射能利用的最大化。

資料來源 : 本研究整理

Chapter 12 139

1. 市面上可攜帶之淨水產品

2. 天體追蹤裝置

中過濾的方式主要分為四種：（1.）濾心過濾方式－活性碳 / 玻璃纖維

式，天體追蹤裝置主要分為四項追星儀 ( 赤道儀 )、太陽能 GPS 追日系統、

本研究將市面上可攜帶之淨水產品以表 18，彙整歸納出其產品特點，其

（2.）吸附過濾－銅纖維（3.）殺菌過濾－紫外線燈（4.）化學藥劑殺菌－

二氧化氯，目前市面上攜帶淨水產品主要以濾心過濾方式為主流，需定 期更換濾心，與有次數的使用的限制，其中以吸附過濾－銅纖維較為特 殊，利用材料特性進行消毒過濾，且經過清潔過濾裝置後，就可重複使 用。針對於離島資源有限環境，淨水方式的限制考量十分重要，如何簡

易利用材料特性，進而過濾為離島水淨化之關鍵因數與考量要點。最終

本研究根據淨水產品屬性趨勢，以產品路徑圖 (Roadmap)，進行歸納與 分析如下圖表所示。

淨水產品目 前市面上可 攜帶之淨水 產品

Kappakun 活水芯

紫外線殺菌 淨水棒

淨水劑

濾水 方式

以手壓方 式加壓進 入濾芯

放入水容 器，等待 自然過濾

紫 外 線 燈，放入 水中殺菌

化 學 藥 劑，放入 水中殺菌

濾水 材質

活性碳 / 玻璃纖維

兩道過濾 方式，提 高產水效 率，可將 過濾後的 水直接壓 入使用容 器中

銅纖維

紫外線燈

二氧化氯

都入任意 容器內皆 可使用

紫外線殺 菌淨水功 能如同煮 開水，淨 水後即可 飲用

已按氧化 氯作為濾 水 ( 殺菌 ) 的介質

攜帶包內 ○

攜帶包內

攜帶包內

○

╳

攜帶包內

╳

○

○

特點 攜帶 方式 更換 濾心 限制 次數

液壓式太陽能追日系統與光感式太陽能追日系統。其動力與原理主要分 為三項 : 電力驅動機械馬達，通過電腦計算或微晶片技術細微控制移動

角度與速率；機械力驅動，藉由重力或動力彈簧配合齒輪組搭配，達到 等角速度移動；物理壓力驅動，藉由日照改變裝置溫度，影響內部壓力

帶動裝置，達到追蹤太陽之效果。在初期考慮到離島物資缺乏維修不易， 設定以機械式與物理式較耐候性高的方式執行，但發現物理式壓力驅

動，無法細微移動與追蹤調整，與水淨化裝置特性不符。因此以機械式

動力發條為主力研發方向，直至後期發現動力發條配合齒輪組，需使用 超大規格發條與配合特製齒輪組，才能滿足動力要求，尺寸規格與加工

攜帶型加壓 淨水器

現有 產品

蒐集市面上現有追蹤元件與技術，了解目前使用技術之現況與應用方

╳

╳

輕量化多功 LIFE SAVER 能濾水吸管 BOTTLE 吸 管 方 式，尾端 水管插入 水中即可 吸取使用

水容器過 濾裝置， 水由末端 倒入，由 前端飲水

能 過 濾 99% 的 有害微生 物，亦可 濾過約 2 微米的汙 染物質

可去除細 菌病毒、 寄生蟲、 真菌等微 生物病原 體

○

○

活性碳

活性碳

攜帶包內

背帶式

○

○

成不符。最終選用電力驅動追星儀 ( 赤道儀 )，實驗才加以通破進行最大 效率的產出。本研究發現，廣泛的搜尋與掌握關鍵元件之使用原理，會 影響整體開發之時間成本，但若處理不當也會造成開發停頓無法突破。

水淨化原型 製作之追蹤 裝置元件與 技術搜尋

資料來源 : 本研究整理

140 Prototype Design Process

Chapter 141 12

淨水裝置 產品路徑圖 (Roadmap)

142 Prototype Design Process

Chapter 12 143

水淨化原型製 作之追蹤裝置 元件動力搜尋

水透鏡 設計流程

尋找答案的方法－從數字與圖表找答案

在原型製作的過程中，原型內部系統間的關係參數，往往是發現問題的 關鍵，通過計算參數之間的變數有關於整體系種之間最佳化解答，因此 這些關係參數可評斷原型製作是否可順利進行的轉換點。本節將提出水 淨化概念設計製作過程中，尋求最佳方案的解答的方法案例。

在執行水淨水概念設計案時，面臨不知如何進行切入與定義設計水透鏡

相關參數的瓶頸，因水透鏡設計包含七個設計考量要點，各要點間互相

彼此影響效率與設計考量。因此，本研究將水鏡透鏡設計流程中七個設 計要點以圖像化方式，建立水透鏡設計流程右圖。此流程圖之功用，可

透過流程圖瞭解各設計要的影響關係，以參數進行計算，並選取適合透 鏡尺寸與功率相對關係，配合後續設計考量要點進行調整，匹配出最適 合使用的透鏡尺寸大小。

144 Prototype Design Process

Chapter 12 145

由右表與圖可得知，透鏡與太陽紅外線輻射量之關係如下 :

各尺寸透鏡 花費之時間表

(1.) 接收輻射能量與焦點加熱時間成反比狀態，能量越大，所需時間越短。 (2.) 透鏡尺寸與焦點能量成正比狀態，透鏡尺寸越大，接收輻射能量越大。 (3.) 當輻射能量高至一定量時，透鏡大對於焦點加熱時間影響並不大。

珍貴的資源

如何使用離島的豐富 自然資源，以適合的

方式提供使用者使 用，是設計師許考量 的關鍵問題。

平均輻射與透鏡效率分佈 透鏡

焦點能量 (W)

加熱至 200 度 花費時間 (sec)

146.821

160.000

直徑 ( 單位 CM)

半徑 ( 單位 M)

21

0.105

23

0.115

176.118

133.384

25

0.125

208.079

112.896

27

0.135

242.703

96.790

29

0.145

279.991

20

22

24 26 28 30

資料來源 : 本研究整理

146 Prototype Design Process

0.1

0.11

0.12

0.13

0.14

0.15

133.171

161.136

191.766

225.058

261.014

299.634

176.400

145.785

122.500

104.379 90.000

83.900 78.400

Chapter 12 147

Part V 結論與建議

Thinking on the Design of prototype making and guiding. 原型製作引導設計思考

Prototype design is closer to the actual function of the product. 原型設計更接近產品的實際功能。

Chapter 13

研究結論

原型引導設計思考與典型設計思考之差異

設計觀點 本研究探討原型製作引導設計思考對於設計活動之影響。藉由文獻分析

原型製作在產品開發關鍵的過程；引導問題的探討；強化設計思維促發 創意之方法；跨專業間整合與溝通之橋梁；以及設計者在進行產品開發 時可能面臨之瓶頸。因此，研究驗證透過「水淨化裝置之實務驗證」、

「原型製作強化設計思維探究」及「原型引導設計流程之轉變」，觀察 原型製作導入設計流程強化設計思考與創新依據。根據研究成果，提出 下列結論與未來應改進之要點：

1. 原型引導設計思考較典型設計思考更能提升概念創新之程度

概念層次

可行性評估

跨領域整合

典型設計思考

關 係、 事 件、 物 件

以 事 件、 物 件 為 處

人、事、物

之連結

包 含 市 場、 製 成、 技 術、 使 用、 概 念

發 展 可 行 性， 都 須 同時納入考量。 較頻繁

本研究運用原型製作強化設計思考引導設計流程進行產品設計，發現較

透過原型將概念與

思考之差異如右表。

計 團 隊、 使 用 者 與

經 驗 實 體 化， 使 設

典型設計思考發展機會更多，產品概念層次能因此提高，兩者在設計與 2. 原型引導設計思考能影響設計有其必然之元素

設計思考助於轉換為使用者為中心的視角，系統化的創新思考尋求問題

設計核心

解決方法，藉由原型工具探索全新領域背景與協助快速嘗試各種概念構

隊共同的使用經驗與建築發展願景。其中，設計的脈絡演進協助開發研 究及團隊溝通重要的橋梁。

3. 原型測試水淨化之裝置之成效

客戶實際的操作使

用， 幫 助 跨 領 域 的 溝通和經驗的交流

與 分 析， 促 發 創 意

想的可行性。原型可展示性將設計者的概念與經驗實體化，累積設計團

的產生和評估。 創新型態

脈絡演進

人與物

理重點

技術可行性為優先， 市場及運行可行性 通常為次要考量。 較少

轉換設計師的角色， 透 過 接 觸、 觀 察 與 沉 浸 等 方 式， 使 設 計者更深入了解使

用 者 的 問 題， 洞 察 使 用 者 需 求， 以 人 為 本 的 設 計， 使 設 計與使用者產生共 鳴。

逐步執行

資料來源 : 本研究整理

根據 5/23 至 6/9 號 11 筆於上午十時至上午十二時段間的原型測試實

水量約 28.4 毫升；晴時多雲時雲層遮蔽量介於 4/8 至 2/8，太陽平均日

1/8，太陽平均日照約為 1,000,000 至 1,200,000 流明 / 平方米，產出

陰天短暫時間有陽光時雲層遮蔽量介於 7/8 至 5/8，太陽平均日照約為

驗數據，配合氣象預報資料彙整得出。當晴朗無雲時雲層遮蔽量少於

150 Conclusion

原型引導設計思考

照約為 850,000 至 1,000,000 流明 / 平方米，產出水量約 18.0 毫升；

Chapter 13 151

300,000 至 850,000 流明 / 平方米，產出水量約 4.1 毫升 , 如下圖。水淨 化裝置當濃霧或雲層全部遮蔽時，無有效太陽日照將無法正常運作。

(1.) 建立技術運作概念

面對技術的快速更新與發展，設計師若要對所有技術特性有所瞭解，需 養成定時更新技術知識習慣，培養對於新科技應用趨勢的敏感度，建立 技術的基礎運作概念。並保持好奇心，可透過原型進行嘗試與整合，使 概念更加完整周密。因此，在面對新的技術與科技時，就能快速地將其

水淨化裝置 效率圖

歸類，與既有技術架構連結，瞭解其運作方式與技術特性。 (2.) 嘗試錯誤累積實務經驗

設計師在進入產品開發流程中，主動發掘問題通過原型快速嘗試錯誤， 提供設計者機會進行思考。有助於審視設計概念、瞭解使用流程及轉換 設計師角色觀點之效益。實務設計經驗的累積，使後續發生問題將更容 易釐清與處理。對於設計師未來從事相關設計開發，擁有經驗能降低開 發過程中問題的發生，得以縮短整體設計開發之時間。 (3.) 跨領域的整合與溝通

經由原型製作將概念實體化，幫助設計師評估設計概念的可行性，並將 設計、技術、材質及軟硬體進行整合。以往設計師習慣以單一活動進行 4. 設計師進行原型製作具體學習方向

當前的產品設計教育於設計開發流程中，常陷入過於強調設計的創新與

外觀造型的陷阱，而忽略實際操作使用的過程與使用者真正的需求。由

得各不同專業背景的觀點與建言。因此，跨領域設計團隊藉由原型的整 合，達到跨領域的溝通、輔助概念優化及激發創新思維。

於產品設計系學生缺乏實務操作的經驗與系統整合的訓練，對於技術應

5. 水淨化裝置設計預期成效

情況下，面對新領域的設計議題時，無法詳細定義使用者需求與深入瞭

昱成、許淳棋、謝政華之基礎架構與設計開發，循環串聯起里山生活基

用、人機互動與原型製作能力也相對貧乏。設計師在缺乏知識與經驗的 解實際問題，以致於無法突破舊有思維的框架，形成為設計而設計的產 品，無法符合人們的需要與解決問題的能力。本研究提出以下幾點做為 設計師進行原型製作引導設計思考之具體學習方向：

152 Conclusion

思考，不過可藉由原型促使跨領域專業間技術與構想的整合，能有效取

本研究團隊共分為三個基礎資源架構研究開發計畫，透過整合研究者林 礎資源 : 水源、燃料 ( 能源 ) 及食材，達到地方資源永續循環、提升社會

經濟及整合傳統與現代知識之里山概念執行方法，以澎湖縣望安鄉花宅 聚落為實驗基地，測試其循環之架構之可行性與實際成效下圖所示。

Chapter 13 153

整合離島資源 設計之方案 概念循環圖

(1.) 水 源 與 燃 料 ( 能 源 ) 之關係：以望安

鄉在地燃料能源銀合 歡，進行生物炭製作 將二氧化碳鎖固，可

減少環境碳排放數 量，因生物炭具有除 臭、吸附水中懸浮物

質與水質過濾之成 效，配合飲水淨化之 利用，達到資源循環 之成效。

(2.) 燃 料 ( 能 源 ) 與 食材之關係：(a.) 食 物周邊設備之家具木

材運用。(b.) 燃料能 源 提 供 烹 飪。(c.) 灰 燼與生物炭，可改善 土壤品質得以種植出 更高價值的蔬果。

(3.) 食材與水源之關 係：提供藉由上述之 生物炭淨化與蒸餾過

濾飲水資源設計方 案，提供可靠乾淨用 水進行烹飪與飲用。

154 Conclusion

Chapter 13 155

Chapter 14

後續建議 本研究針對欲進行產品設計活動之設計師，整理出原型製作階段加以強

態可行性，可深入探討 (1.) 是否可以藉由設置多個裝置滿足離島居民的

考。實際執行原型製作與開發加以驗證，以水淨化之裝置概念設計為例。

供災難發生供給離島家庭之急難飲用水源。(3.) 裝置微型化設計，使其

化設計思考於設計流程的設計要點，以及具體學習方向提供設計師參

綜合上述結論，提出建議，供後續研究原型製作對設計活動之影響力的 研究做為參考。

使用需求 (2.) 防災應用之淨水儲存，裝置淨水藉由平日的儲備，做為提 容易攜帶與收納組裝，提供野外求生基本生存之水源供應。

1. 原型製作對於不同領域之影響

本研究將原型製作引導設計思考影響，聚焦於「設計師進行設計開發活 動」的影響，然而原型製作不僅在設計領域產生影響，對於行銷管理的 商品展示與客戶溝通及機械工程技術創新與操作使用，在原型製作引導

下注入新的思維，突破傳統流程拘束產生重大的轉變，這些因素對於不 同領域在進行概念操作具有絕對的影響力，可深入探討。 2. 建立氣象實驗資料庫

由於氣候條件因素的變化需透過長時間紀錄與觀察，經由長年的數據資 料累積、比對與分析，從中瞭解環境多種變數對於水淨化裝置，於不同 的季節、經緯、環境與區域的影響，提供後續研究數值最佳化的調整與 相關領域研究資料庫。 3. 裝置型態可能性

由於水淨化裝置藉由物理光照，加熱蒸餾水達到殺菌、消毒與過濾的效 果。礙於物理淨水受限於環境條件因數的限制，裝置無法產出大量淨水 提供在地居民飲用。因此，對於裝置未來的發展，需考量提升效能與型

156 Recommendations

Chapter 14 157

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160

以原型製作引導設計思考之研究

- 以水淨化裝置之概念設計為例 作者

林昱成、游元良

內頁構成

陳怡君

陳怡君

封面設計

林昱成、游元良、陳怡君

責任編輯

陳怡君

校對

游元良

發行人

國立雲林科技大學工業設計系

出版

地址：640 雲林縣斗六市大學路三段 123 號 電話： (05)5342601

初版一刷 2018 年 7 月 ISBN 978-201807-13-1 版權所有

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翻印必究 (Printed in Taiwan)

ALL RIGHT RESERVED

國立雲林科技大學工業設計系 以原型製作引導設計思考之研究 - 以水淨化裝置之概念設計為例 / 林昱成、游元良 -- 初版 -- 雲林縣：國立雲林科技大學，2018.07 164 面；17X23 公分 ISBN 978-201807-13-1( 平裝 ) 1. 原型製作 2. 設計思考 3. 設計流程 4. 水資源 5. 工業設計

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