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Intervention of Design in the Toilet Revolution
刘新， 钟芳， 梁骥/LI UXin， ZHONGFang， LIANG Ji
摘要:设计介人厕所革命是以“人”为中心来洞察问题、定义边界、研究限定与整合创新。本文阚述了属所设计的核心目标与设计原则,并倩助清华大学美术学院协同创新生态设计中心(CIED)的实践案例,系统介绍则所设计的理念、流程与方法,探索设计、技术与商业的协同创新路径,最终推动厕所革命的可持续发展。
Abstract: The intervention of design in the Toilet Revolution is to discover problems based on human-centered research, define the objective, research the limitations, and integrate innovations. This paper explains the core objectives and design principles of toilet design, and uses the practical cases of CIED of the Academy of Arts Design, at TsinghuaUniversity to systematically introduce the concept, process, and method of toilet design, and further explore the collaborative innovation method of design, technology, and business. On the basis of research through design, the CIEDexplores an integrated method to promote the sustainable development of the Toilet Revolution
关键词: 厕所革命,设计思维,协同创新
Keywords：the Toilet Revolution, design thinking, collaborative innovation
1、背景
近年来,“厕所”在世界范围内成为被关切的对和广泛议论的话题。有数据显示,直至2015年,全球有24亿人缺乏安全、卫生的厕所使用,其中5亿人依旧露天排便。由于粪便所带来的污染缺乏有效处理,每年导致近50万名5岁以下儿童死亡,全球每年由于医疗成本增加、生产力降低和收入减少造成的经济损失高达2230亿美元。“厕所革命”的理念最早由联合国儿童基金会在1997年提出;比尔及梅琳达·盖茨基金会于2011年在全求发起了“厕所创新大赛”( Reinvent the toiletChallenge),希望找到一种新的技术方案,彻底解决人类的如厕与粪便处理问题。2018年11月在北京举办的“新世代厕所博览会”上,比尔·盖茨先生手执一瓶人类粪便讲道:厕所是人们对抗传染性疾病的重要战场之一,是事关全体人类健康与福祉的重要议题。过去的一个世纪,厕所的状况几乎没有大的改观。全球还有一半以上的人用不上安全的厕所,因而无法过上健康而富有成效的生活。想要在全球范围消除贫困这个顽疾,我们要用全新的方式来审视并最终解决全球卫生危机。
反思我们今天习以为常的冲水马桶,尽管它是人类文明的标志物之一,但这种18世纪发明的连接城市管网的冲水式排污解决方案,由于导致水资源浪费、管网建设与污水处理成本巨大,以及宝贵有机质的损失,已不再适应21世纪面临的一系列城市问题——环境恶化、人口激增、资源匮乏…图。因此,城市的冲水马桶不应成为农村厕所建设学习的榜样,起码不应是唯一范本。盖茨基金会在近7年来投入两亿多美元,开发新一代无下水道连接的厕所技术,但这些技术的应用还有待时日,尤其是如何降低这些高端设备的成本依日是巨大挑战。中国对厕所的关注始于上世纪1960年代的爱国卫生运动。2015年,国家旅游局率先提出了中国的“厕所革命”概念。习近平主席在2016年考察吉林农村时提到:农村也要来个“厕所革命”,并提出“小厕所,大民生”的理念,从而极大推动了厕所革命的发展。经由自上而下的政策支持,以及社会各界的努力,很多地区的公共卫生状况有了极大改善。无论城市、乡村、校园还是旅游景区,厕所的新建与升级改造已经形成一股热潮。但在具体执行层面,由于理解误区、观念滞后以及缺乏系统的设计方法和评估标准,在解决了部分老问题的同时,也导致了很多新问题。比如政绩工程、面子工程、重建设轻维护、重数量轻效果,或不顾实际情况的技术应用等。北京科技大学的李子富教授认为,厕所革命是一个循序渐进的过程,旨在确保人类排泄物与使用者卫生地分离,为使用者提供卫生、舒适的如厕空间,防止人类排泄物污染环境,并最终实现废弃物的资源化再利用。可见,厕所革命的目标绝不仅仅是厕所数量的增加,或亮眼的建筑设计,或表面的干净、无味,更是关乎公共健康、人性关怀、环境保护与资源(粪便)再利用等多方面要素的系统变革,涉及一系列复杂问题的研究和解决。
设计的职能（绘图：钟芳）
2、厕所革命中的设计思维
设计通过协调人、物、环境之间的关系(功能的美学的、生理的、心理的、社会的、环境的、品牌的等等),从而提出创新性的解决方案或提出对未来的愿景(产品、系统、服务),并在这一过程中创造意义和价值。不同于单纯的技术创新,设计是以综合的视角和系统的思维面对上述复杂问题的解决。
2.1厕所设计的目标与原则
清华大学美术学院协同创新生态设计中心CIED),于2015年成立了厕所研究与设计项目组,目标是针对中国现状,结合国内外先进经验,提出整合性的生态厕所解决方案。即借助“设计思维( Design Thinking)的方法,遵从生态设计理念和循环经济目标,融入技术和商业思考,从系统层面进行整合设计,努力推动厕所革命的持续发展。
厕所作为自然生态与社会生态中的一环,涉及到物质与能量系统,污染物处理与再利用,以及社区交往与公共卫生建设等。经过几年的研究与实践项目组提出厕所设计的目标,即在“最低环境影响的前提下(减量化-无害化一资源化),有效满足人们如厕的生理与心理需求,同时获得可持续运营能力。好的厕所设计还可以帮助使用者培养良好的卫生习惯,塑造环保意识,促进社会和谐,并参与构建一种新型的厕所文化。
尽管要考虑的因素众多,但基于这一目标,项目组逐渐明确了厕所设计的基本原则,即HEBC原则—人本设计( Humanistic design)、生态优先( Ecological priority)商业可持续( Businesssustainability)和文化塑造( Culture shaping〉。
(1)人本设计:无论城市或乡村,富庶或贫穷地区,对人的各种如厕需求(生理和心理)的理解和关怀是设计的基本内容。强调包容性设计的理念,特别是对老年人、残疾人、孕妇和儿童等特殊人群的关注。
(2)生态优先:生态环境保护是未来设计的核心议题。设计应选择“最低环境影响”的技术系统实现废弃物的减量化、无害化,直至资源化;同时,尽量减少能源、材料和水资源的消耗,并优先选择可降解或可循环再造的生态材料。生态优先原则实际上是对人类长远利益的保证。
(3)商业可持续:设计可持续的商业模式,如优化管理、维护的流程,提高效率、降低成本;废弃物资源化再利用;配套商业设施、广告与物品售卖盈利;其他增值服务等。商业模式的可持续性是实现生态目标与人性化目标的基础,也是对政府支持的公共卫生服务的重要补充。
(4)文化塑造:尊重文化差异与习俗;在建筑景观与设施设计中应充分考虑地方特色与差异;更重要的是转变大众对厕所的认识与观念,将健康卫生、环保的理念植入设计中,共建新型的厕所文化。
2.2厕所设计的内容与方法
厕所设计的内容一般包含以下几个层面:产品层面指具体厕所设施的设计,包含便器、洁具、灯具、无障碍设施、通风除味设备等等;信息层面指各类识别性与指示性标识、信息交互界面,以及宣传与科普知识的视觉化设计等;空间层面即指各类设施与信息的容器,包含建筑、景观、内部空间设计等;系统设计则涉及到粪便、尿液的收集、储运、处理与应用的技术系统,以及维持厕所运行的管理与服务系统设计等。
尽管相关法规、标准日渐完善,但上述设计内容依旧充满了各种可能性。因此,在着手设计之前,最为重要的是研究“限定性”要素,并给出设计定义。正如居民区、旅游景区、高原地区与河北农村都需要厕所,但由于人的需求与环境条件等限定性因素的不同,导致厕所设施、信息传达方式、建筑空间,以及采用哪种技术手段与管理方式都有极大差异。实际上,影响设计结果的要素众多,但最为重要的几点包括:使用者幣求、其他利益相关方诉求、环境、条件限制、技术限制、成本控制、法律法规等。这些要素在设计中会被反复提及和考量。
设计思维是一套创新性解决问题的流程、方法与工具包,基本特征就是以“人为中心”来洞察问趣、研究限定、整合创新。具体来说,设计思维介人厕所革命可以大概分为的步骤:研究与定义问题( research& define)创意发展( conceptdevelopment)设计评估与原形呈现(evaluation& prototyping)、工程实现( engineeringrealisation)。在实际项目中,每个阶段会使用不同的设计方法与工具,并且这些方法与工具本身也会被不断评估、修正与完善。
厕所设计的主要内容与限定性要素（绘图：钟芳）
3、厕所设计实践
厕所设计是个系统工程,涉及到产品、信息空间与系统等复杂内容;同时中国地域广阔,环境条件差异巨大。因此,“厕所革命”必将是个长期的工作,需要政府、企业、设计研究机构的共同推进,以及普通大众的积极参与。作为设计研究机构,cIED与政府、企业、基金会合作,开展了多项研究课题,涉及到厕所技术和文化的基础性研究,以及厕所应用设计等各种类型。具体包括:生态厕所技术研究与视觉化表达、东西方厕所技术与文化对比研究、车载资源型生物厕所研究与设计、通州示范性公共厕所研究与设计、旅游景区通用型卫生间设计、工地场所卫生间研究与设计、西藏地区集成式生态厕所设计、小学校园厕所与科普空间设计、北京东城区公共厕所系统研究与设计等;此外,结合清华大学的SRT项目(学生研究训练),对未来家庭卫生间的发展进行预测性研究与概念设计。部分厕所设计成果受邀参加文化旅游部主办的2018年中国设计大展。以下将借助两个不同类型的设计案例,阐述如何应用设计思维介人到厕所革命中。
2018中国设计大展中的厕所设计（图片来源：项目组）
未来式家庭卫生间概念设计（图片来源：清华大学美术学院研究生朱思维、王玉凤等）
3.1工地场所卫生间研究与设计
2017年项目组受某大型建筑公司委托,针对工地场所卫生间进行研究与设计。该项目充分体现了设计思维从发现问题到提出系统解决方案的完整过程。
工地厕所研究要回答的问题是怎样为建筑工人及工作人员提供如厕设施。由于工地场所的特殊性,通常的解决方式是移动式单体厕所和板房式厕所。经过前期实地调研,项目中发现了诸多细节问题和潜在需求,并由此展开进一步研究。
建筑工地类型繁多,如住宅、工厂、道路、桥架等本项目聚焦于各类高层建筑工地的厕所设计,其场景性质可分管理、生活与工作3种空间类型,不同类型对如厕的使用需求差异明显。在项目组实地调研的6个工地中,管理人员的厕所能够满足正常需求,使用满意度也较高;工人生活空间的厕所兼具淋浴间功能,空间与设施设计没有针对性,且缺乏维护和保洁;工作空间通常是在地面上的移动式单体厕所,并建设临时储粪池,定期清掏转运或施工结束后就地填埋,给当地环境造成隐患。除了缺乏维护和保洁外,也难以满足工人的日常需求。尤其是对于高层建筑工地工人来说,如上下往返进行小便,极为不便,因此多是就地解决。在“文明工地”的严格规章管理下,如何为高层作业面的工人提供合适的如厕设施,就成为一个尚未解决的问题。
在分析了各种问题和需求后,项目组提出了设计定位。即针对生活区的多功能模块化厕间设计,兼顾生活区与地面工作区的微水冲集装箱厕所与无水小便间设计,以及高层建筑工地的小便桶等系列产品与服务系统设计。经过与技术专家合作与多次设计方案的评估与迭代,最终完成了该系列产品设计。其中的高层建筑工地小便桶产品服务系统设计已进入到工程设计与相关生产筹备中,并有望尽快投放市场。
该系列建筑工地厕所设计充分体现了人本设计、生态优先、商业可持续和文化塑造的厕所设计原则。首先,满足了建筑工人在条件简陋且不断变化的生产场所的基本生理与心理需求,产品不需要依赖水冲或其他生物化学材料进行处理,满足节约资源、保护环境的生态目标;同时,在商业运营方面具备可持续性,由于新鲜健康尿液具有较高的药用价值,生物制药公司需支付一定费用获得原材料,建筑工地不仅不需要为处理废弃物额外付费,还可以获得一定补贴,以支付移动小便桶的使用成本;而且,轻便、简易、成本可负担的小便桶的使用,可以根本上杜绝随地小便的不良行为,既减少了废弃物对环境的污染,也提高了建筑工人的福利与尊严,这种充满善意的设计,不仅符合生态文明建设理念,也是一种健康的社会文化塑造。
工地厕所现状
工地生活区多功能模块化厕间设计
3.2北京东城区公共厕所系统研究与设计
本项目受北京市东城区环卫中心委托,为老城区的公共厕所改造提供设计咨询服务。与建筑工地厕所相比,城市公廁改造面临的问题更为复杂。首先东城区常住居民约50万,同时该地区是北京的历史风貌保护区,拥有多个世界级文化遗产,游客众多,所以单个厕所的使用量很大;其次是使用者性质复杂,常住人口老年人比例极高,还有儿童、孕妇、残疾人等,而游人构成则多种多样。这些不同人群的需求往往不一致,甚至互相冲突。比如,胡同中的居民家中没有独立厕所,老年人夜间如厕普遍使用尿盆,一般在第二天早晨将废弃物倒入公厕并清洗器具,而现有厕所并没有配套相应倾倒和清洁设备,导致污物遗洒,污染厕所环境,增加疾病传播风险,也造成其他使用者的不满;此外,由于大多公厕搭建年代久远,在人口密度剧增的情况下难以扩大规模,空间极为狭窄,历次改造中往往因陋就简,只能满足最低需求。对这些现状和问题的洞察和理解是真正启动设计的重要前提。
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微水冲集装箱厕所与无水小便间设计
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高层建筑工地小便桶产品设计
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高层建筑工地小便桶服务系统框架
如何有效解决这些问题,涉及到设计方法的运用。在本项目中,社会创新的方法发挥了重要作用。由于厕所改建会直接影响周边居民生活,因此居民的认可与支持至关重要。同时,环卫部门也意识到居民的积极参与,将极大地提高公共服务的效率并达到更高的公众满意度。因此,清华团队与街道办事处、社区居委会以及居民代表密切合作,通过多种方式,展开居民调研与公众沟通,试图将公众的智慧与能量充分调动起来。在项目初期听取居民的意见和需求,在样板间落成之后,制作方案说明板、宣传折页、海报等,通过走家串户和集中会议等形式,向居民解释方案的设计要点,并及时收集居民和一线保洁人员的反馈意见,不断调整下一批次的设计方案,实现良性反馈与互动。经过半年的努力与共创,项目组最终提出了东城区公厕设计指导原则与系统解决方案。
项目组进行居民访谈
厕所建筑、空间与设施改造后的现场照片
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| 胡同厕所视觉传达系统设计 | 天安门附近厕所科普宣传设计 |
文明如厕知识插画
在信息层面,项目组结合通用标识的识别性与传统中式人物造型,设计了完整的信息传达系统,在方便使用的同时,也充分体现出东城区的历史文化特征。同时也设计了系列科普挂图,以宣传生态文明理念和健康卫生知识等在系统层面,由于固定厕所的城市管网系统较为完善,改造过程中未做调整;针对部分缺乏管网的景区厕所与活动厕所,项目组在研究了点位的限制条件后筛选、推荐了适合的粪便收集与处理系统。由于“人”是支持管理系统有效运行的基本保证,所以项目组借助专业机构的支持,对保洁人员进行了系统培训,以保证维护管理的效率和效果。同时,合理、文明地使用设施,对于提高系统效能具有重要影响。因此,项目组设计了文明如厕系列海报,以贴近老北京的绘画风格,亲切、诙谐地讲述文明如厕知识,逐步通过“构建意义”来弥补有限资源带来的缺陷,并着力培育新型厕所文化。
该项目涉及到完整的产品、信息、空间以及系统层面的设计,在优先满足本地居民日常使用的前提下,做到最大限度的开放性,为各类游人、路人提供贴心的如厕服务。2018年项目组参与了北京市东城区309座公共厕所的改建设计,获得社区居民和环卫中心的充分肯定。
厕所改造前后对比图
深度保洁培训与示范
4、结语
设计介人厕所革命不是单纯追求美学特征或技术改进,而是求一种“适合”的产品、系统与服务的集成创新,兼顾使用者与管理者的利益,最终实现社会、生态、商业与文化的厕所可持续设计目标。在这一过程中,设计思维的流程、方法与工具的应用不可或缺。但最重要的或许不是设计思维本身,而是设计师的共情能力,以及对生活的洞察力和理解力,这样才能发现“真问题”。同时,设计师必须跨越自身的局限和学科藩篱,寻求与不同领域专家和大众合作共建、协同创新。口(致谢:相关成果源自清华大学美术学院协同创新生态设计中心的全体老师和同学。团队成员:武洲、张建廷、郗小超、甄诚、夏南、王盺馨、王渤森、朱思维、王玉凤、戴兴康、严泽腾等。)
参考文献
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[5] Gaston K J,Urban Ecology [M]. Cambridge University Press, 2010.
[6] VEZZOLI C. KOHTALA C, SRINIVASAN A, DIEHL JC, FUSAKUL SM, LIU X, SATEESH D. Product-Service System Design Sustainability [M].Sheffield, UK, 2014: Greenleaf Publishing.
