多學(xué)科集成下的老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究

徐靜

多學(xué)科集成下的老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究

徐靜

（鄭州輕工業(yè)大學(xué)，鄭州 450002）

基于多學(xué)科集成理論，分析老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，在了解老年用戶群體對(duì)產(chǎn)品需求的基礎(chǔ)上，進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐創(chuàng)新方法研究。通過闡明多學(xué)科集成方法中系統(tǒng)化、框架化、協(xié)同化、優(yōu)化算法等理論，針對(duì)使用者、設(shè)計(jì)者雙方進(jìn)行分析，尋找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中存在的問題，在服務(wù)設(shè)計(jì)原則和多學(xué)科集成的理論支持下，進(jìn)而推導(dǎo)出設(shè)計(jì)思路和方法。提出老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是用戶的操作體驗(yàn)和特定需求，設(shè)計(jì)過程涉及多學(xué)科、多目標(biāo)；以“多目標(biāo)實(shí)現(xiàn)”“多學(xué)科綜合系統(tǒng)模型”“新技術(shù)融合”等應(yīng)用實(shí)例，解釋了如何解決產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，由于用戶需求復(fù)雜所產(chǎn)生的計(jì)算復(fù)雜性和選擇復(fù)雜性等問題，優(yōu)化了設(shè)計(jì)框架，歸納了設(shè)計(jì)信息，提升了設(shè)計(jì)過程的合理性、高效性和準(zhǔn)確性。

多學(xué)科集成；老年智能產(chǎn)品；需求復(fù)雜性；優(yōu)化框架；多目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

近年來，國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)辦公廳等部門相繼就我國(guó)老年產(chǎn)業(yè)發(fā)展出臺(tái)相關(guān)政策，具體體現(xiàn)在智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)體系、擴(kuò)大養(yǎng)老服務(wù)消費(fèi)、建設(shè)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同成果轉(zhuǎn)化推廣平臺(tái)、發(fā)展銀發(fā)經(jīng)濟(jì)等方面，持續(xù)推動(dòng)我國(guó)老年產(chǎn)品的生產(chǎn)與發(fā)展，在創(chuàng)新和智慧型老年產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研究、開發(fā)等環(huán)節(jié)深入探討，更關(guān)注老年用品的品質(zhì)化、適老化和適用性。黨的十九大報(bào)告提出：我國(guó)社會(huì)主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾[1]。2015年在國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見中，提出要促進(jìn)智慧健康養(yǎng)老產(chǎn)業(yè)發(fā)展，支持智能健康產(chǎn)品創(chuàng)新和應(yīng)用[2]。創(chuàng)新設(shè)計(jì)成為國(guó)家創(chuàng)新體系的重要生力軍，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展貢獻(xiàn)了重要的生產(chǎn)力[3]。圍繞老年用品創(chuàng)新升級(jí)、可穿戴老年日用輔助產(chǎn)品、適老化智能終端產(chǎn)品開發(fā)，以及便利老年人使用智能化產(chǎn)品和服務(wù)應(yīng)用等老年智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究，順應(yīng)了老齡化社會(huì)的新需求，也產(chǎn)生了新的設(shè)計(jì)目標(biāo)。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí)、互聯(lián)網(wǎng)科技迅速發(fā)展更加推動(dòng)了老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)的升級(jí)優(yōu)化。在老年人個(gè)體行為變遷、群體變化與社會(huì)變遷交織、技術(shù)和制度創(chuàng)新及政策改革等相關(guān)的社會(huì)變革中，利用多學(xué)科集成平臺(tái)，深入研究智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程優(yōu)化，用產(chǎn)品的升級(jí)與研發(fā)來應(yīng)對(duì)社會(huì)生活的發(fā)展，是“用設(shè)計(jì)解決老齡化問題”“用設(shè)計(jì)改變生活”的實(shí)踐根基。

1 多學(xué)科集成與老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)的關(guān)系

1.1 老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

我國(guó)老年智能產(chǎn)品的研究起步較晚，也存在很多問題。以往的老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)往往集中在醫(yī)療、保健類別中，醫(yī)療特性較為明顯，有些產(chǎn)品甚至傷害了被護(hù)理者的尊嚴(yán)，一定程度上增加了其精神負(fù)擔(dān)。設(shè)計(jì)研究的目的單一，功能是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全部，未考慮使用者的心理感受、情感需求等問題；設(shè)計(jì)研究的過程單一，忽略了其他相關(guān)學(xué)科對(duì)滿足用戶綜合需求的幫助，導(dǎo)致產(chǎn)品使用體驗(yàn)不佳。

針對(duì)老年智能產(chǎn)品的研究，在國(guó)內(nèi)，目前哈爾濱工業(yè)大學(xué)等較為突出，其中外骨骼助力服裝等項(xiàng)目，從人體技能衰退等角度介入，解決了一部分需求問題。國(guó)外關(guān)于老年智能產(chǎn)品的研究主要聚焦于關(guān)節(jié)助力與多關(guān)節(jié)協(xié)同助力老年群體的安全等方面。比如日本信州大學(xué)開發(fā)出了采用聚氯乙烯凝膠作為驅(qū)動(dòng)單元的行走助力裝置，通過改變驅(qū)動(dòng)助力單元的電壓情況，對(duì)髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)提供可達(dá)94N的助力/矩[4]。以上成果在研究和設(shè)計(jì)的過程中，都加入了大量相關(guān)學(xué)科的輔助。隨著我國(guó)大數(shù)據(jù)平臺(tái)的搭建與5G通信的發(fā)展，人工智能、VR/AR增強(qiáng)顯示技術(shù)、高科技材料以及芯片技術(shù)等一系列信息科技，為老年智能產(chǎn)品的升級(jí)迭代提供了技術(shù)支持和更大的發(fā)展空間。

然而，面對(duì)整個(gè)群體的需求復(fù)雜性問題，在多學(xué)科集成介入產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，目前的研究深度和規(guī)模還遠(yuǎn)不能與之匹配。

1.2 多學(xué)科集成在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的意義

老年群體的特征和需求隨著社會(huì)發(fā)展也逐步發(fā)生了變化。設(shè)計(jì)研究者應(yīng)當(dāng)改變對(duì)以往老年群體的消極偏見，從用戶視角出發(fā)，考慮老年人生理及心理需求，緊扣痛點(diǎn)進(jìn)行分析研究，為老年人提供有溫度有情感的設(shè)計(jì)。通過使用產(chǎn)品，提升老年人生活質(zhì)量，增強(qiáng)在社會(huì)發(fā)展中的參與度,改變老年群體被社會(huì)邊緣化的現(xiàn)象[5]。

隨著科技的發(fā)展，單一功能和單一關(guān)注點(diǎn)的智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)，已經(jīng)落后于時(shí)代需求,服務(wù)設(shè)計(jì)和體驗(yàn)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為趨勢(shì)[6]。新技術(shù)、新工藝、新材料等工程與技術(shù)科學(xué)類學(xué)科[7]，藝術(shù)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、教育等人文類學(xué)科，信息科學(xué)等自然科學(xué)類學(xué)科和醫(yī)藥科學(xué)類學(xué)科，在設(shè)計(jì)中協(xié)同解決用戶復(fù)雜需求，發(fā)揮了各自的重要作用。在新文科、新工科、新設(shè)計(jì)的思潮推動(dòng)下，基于多學(xué)科集成平臺(tái)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究，將在對(duì)應(yīng)的老年智能產(chǎn)品研發(fā)中呈現(xiàn)出巨大的技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)和研究?jī)?yōu)勢(shì)。

2 老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)及用戶研究

2.1 老年用戶需求研究

從目前工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展情況的分析來看，產(chǎn)品要結(jié)合現(xiàn)有的生活方式和人們不斷更新的生活理念，從單一的產(chǎn)品設(shè)計(jì)本身為中心轉(zhuǎn)變?yōu)榛诙嘣⑾到y(tǒng)化、綜合化與智能化、科技化的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)理念；并行設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)日益增多，以新技術(shù)的導(dǎo)向?yàn)楫a(chǎn)品轉(zhuǎn)型要求，人文關(guān)懷設(shè)計(jì)、用戶體驗(yàn)設(shè)計(jì)、服務(wù)設(shè)計(jì)不斷發(fā)展。大量增長(zhǎng)的老齡人口，對(duì)智能產(chǎn)品市場(chǎng)來說是一個(gè)重要的需求群體。在互聯(lián)網(wǎng)與信息化和大數(shù)據(jù)的發(fā)展背景下，全國(guó)老齡辦在2012年就提出了智能化養(yǎng)老的理念[8]，積極支持和鼓勵(lì)相關(guān)科研單位、設(shè)計(jì)公司等開展老年人智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)，讓越來越多的老年人群也可以享受到信息化社會(huì)中，智能產(chǎn)品賦予生活的舒適與便捷。如HUAWEI X Gentle Monster Eyewear Ⅱ–智能眼鏡產(chǎn)品，將眼鏡與藍(lán)牙耳機(jī)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，通過多學(xué)科集成平臺(tái)，優(yōu)化設(shè)計(jì)過程，最終實(shí)現(xiàn)通過簡(jiǎn)單操作解決老年人群的聽力障礙、手機(jī)交互和視覺生理退化等問題。

隨著老年智能產(chǎn)品市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，各大生產(chǎn)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)也針對(duì)性地推出了眾多新品，但這些產(chǎn)品或多或少存在操作復(fù)雜、界面設(shè)計(jì)繁瑣和用戶體驗(yàn)差等情況，不能真正滿足特殊群體的需求。老年智能產(chǎn)品除了要充分考慮安全、舒適、易用等原則外，還要針對(duì)新時(shí)代下老年群體的需求，比如醫(yī)學(xué)健康保養(yǎng)、日常照顧、心理慰藉和財(cái)務(wù)保障方面[9]，做出更多的研究與分析。老年人生理特征的變化，心理、情緒的轉(zhuǎn)變，往往都趨向衰退和消極，整體運(yùn)動(dòng)能力降低，加之日常生活中缺乏陪伴和照顧，不愿意去嘗試新事物，漸漸與社會(huì)脫節(jié)，情感需求逐漸提升[10],相對(duì)于生理上的照顧，心理上的關(guān)懷同樣值得研究。

另一方面，在過去的半個(gè)世紀(jì)中，人類的平均壽命有了明顯的提高，據(jù)專家預(yù)測(cè)，60～79歲在十年內(nèi)會(huì)變?yōu)榉Q為“后”中年期；80～99歲為老年期；100歲以上才是“后”老年期。剛經(jīng)過更替后的50年代、60年代的新老年已被逐漸成為“后”中年期的一代，更加具有現(xiàn)代社會(huì)個(gè)體發(fā)展的特征。更多老年人在65歲到達(dá)退休年齡后，退而不休，健康狀況良好，還有充沛的精力和充分的時(shí)間追求更多的物質(zhì)和精神需求，并且更加注重個(gè)人價(jià)值的延續(xù)和二次實(shí)現(xiàn)。經(jīng)歷了中國(guó)的工業(yè)時(shí)代發(fā)展再到信息化時(shí)代的變遷，他們中的大部分人熟悉并且愿意接受科技發(fā)展影響下不斷更新的智能產(chǎn)品，老年人感興趣的智能產(chǎn)品見圖1[11]。

2.2 老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的問題

在智能產(chǎn)品高速發(fā)展的市場(chǎng)環(huán)境下，許多老年智能產(chǎn)品為了達(dá)到搶占市場(chǎng)的目的，強(qiáng)調(diào)功能的多樣化，這種功能的簡(jiǎn)單堆砌，對(duì)于老年人來說，反而會(huì)帶來使用上的障礙[12]。在看似豐富的產(chǎn)品形式中，并未真正考慮用戶深層次的需求，在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)操作障礙、心理健康等關(guān)鍵性問題也沒有提出很好的解決方案。

現(xiàn)代設(shè)計(jì)中的用戶需求已經(jīng)從單一轉(zhuǎn)向多元，產(chǎn)品設(shè)計(jì)也應(yīng)多層次考慮用戶需求，從藝術(shù)與科學(xué)二元對(duì)立，轉(zhuǎn)化為自然、社會(huì)科學(xué)與藝術(shù)設(shè)計(jì)3種文化[13]，搭建一個(gè)多維有序的問題推導(dǎo)框架（見圖2），設(shè)計(jì)者就能在多學(xué)科集成的幫助下更好地梳理設(shè)計(jì)過程中的問題。比如老年用戶需求分析不夠詳細(xì)準(zhǔn)確的問題，可以通過“用戶、環(huán)境、任務(wù)、時(shí)間”4個(gè)情景，配合數(shù)據(jù)、評(píng)估進(jìn)行推導(dǎo)；并根據(jù)用戶需求分析和相關(guān)利益列表，配合國(guó)家政策推導(dǎo)出“產(chǎn)品外觀形態(tài)、人機(jī)交互界面、服務(wù)內(nèi)容”3個(gè)方面的設(shè)計(jì)目標(biāo)；在服務(wù)設(shè)計(jì)的大原則下，推導(dǎo)出產(chǎn)品最終形態(tài)的設(shè)計(jì)方案。

圖1 老年人感興趣的智能產(chǎn)品

圖2 老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的問題推導(dǎo)

3 跨學(xué)科平臺(tái)下的老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程研究

3.1 設(shè)計(jì)思路

在老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，安全性是首要問題。在產(chǎn)品造型、結(jié)構(gòu)、零部件設(shè)計(jì)，以及大型部件的連接、使用等方面都是設(shè)計(jì)需要考慮的細(xì)節(jié)。對(duì)于這些方面的設(shè)計(jì)，如果考慮不足將會(huì)影響產(chǎn)品性能，產(chǎn)生安全隱患，不利于智能產(chǎn)品的推廣。

可調(diào)性是智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)重要指標(biāo)。人體本身重量和人體轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)尺寸范圍等參數(shù)，對(duì)智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)具有參考設(shè)計(jì)價(jià)值。人體各部分肢體的尺寸比例存在一定的規(guī)律，比如對(duì)身高在某個(gè)范圍內(nèi)，身體其他部位尺寸也會(huì)在一定的范圍內(nèi)浮動(dòng)。智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，需要考慮在面對(duì)不同特質(zhì)使用者時(shí)，產(chǎn)品表現(xiàn)出的適應(yīng)性。比如針對(duì)下肢輔助動(dòng)力的智能產(chǎn)品，最好設(shè)計(jì)具有可以調(diào)節(jié)大腿長(zhǎng)度、小腿長(zhǎng)度及腰部寬度的外骨骼結(jié)構(gòu)[14]?？紤]到老年人身體的靈活度遠(yuǎn)不及年輕人，智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要考慮到老年人彎腰抬腿困難、手指不靈活，下肢助力外骨骼之間最好采用魔術(shù)貼或磁力連接的方式，達(dá)到快速穿脫的效果。

舒適性是老年用戶的一項(xiàng)基本需求。舒適性在此項(xiàng)研究中不僅指伸展，還要考慮設(shè)計(jì)出的智能產(chǎn)品能解決現(xiàn)有市場(chǎng)上同類產(chǎn)品普遍出現(xiàn)的各類不舒適情況。要針對(duì)用戶體驗(yàn)舒適感來源進(jìn)行研究，滿足老年人身心需求，從而提升用戶體驗(yàn)，提高內(nèi)心的滿足感[15]。

人文、情感關(guān)懷在老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的體現(xiàn)，就是要關(guān)注使用者心理上情感上的訴求，讓用戶在使用產(chǎn)品的過程中感受到放松和尊重。這就要求設(shè)計(jì)師，在設(shè)計(jì)過程中深入分析老年群體的思想狀況、行為習(xí)慣、心理需求，以及思想意識(shí)、社會(huì)價(jià)值觀等，并基于這些深入的用戶研究，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合新時(shí)代老年人群的心理訴求與健康需求，滿足他們心理和生理上的美好愿景。此外，在關(guān)注功能、舒適、人文、感情的同時(shí)，還應(yīng)該考慮設(shè)計(jì)美學(xué)，以及新工藝、新材料、先進(jìn)制造技術(shù)等不同學(xué)科知識(shí)，作為老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)的突破口[16]。

人工智能為個(gè)性化服務(wù)帶來新的可能，實(shí)現(xiàn)人與產(chǎn)品之間的雙向交流，接收信息囊括了聽覺、視覺、觸覺、嗅覺和味覺，為老年人智能護(hù)理產(chǎn)品提供零負(fù)擔(dān)、無壓力的交互方式是產(chǎn)品交互創(chuàng)新的關(guān)鍵點(diǎn)。系統(tǒng)生態(tài)作為產(chǎn)品體驗(yàn)的重要組成部分可通過大數(shù)據(jù)與云計(jì)算，以及信息服務(wù)為老年人智能護(hù)理產(chǎn)品的生態(tài)系統(tǒng)形成用戶黏性提供支撐。

3.2 設(shè)計(jì)流程

設(shè)計(jì)思路的確立和整理是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的第1步，接下來從需求、評(píng)估、設(shè)計(jì)、開發(fā)幾個(gè)方面展開多學(xué)科集成平臺(tái)下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，見圖3。

用戶需求依然是設(shè)計(jì)服務(wù)的起點(diǎn)。深入研究在特定場(chǎng)景下與老年用戶產(chǎn)生連接的各種信息，并進(jìn)行歸類分析，根據(jù)不同類別的信息，設(shè)計(jì)交互通道；再將產(chǎn)品系統(tǒng)功能根據(jù)用戶生活場(chǎng)景進(jìn)一步細(xì)分，并根據(jù)具體功能所需要的技術(shù)支持來進(jìn)行可行性分析，為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)；研究相關(guān)技術(shù)前沿動(dòng)態(tài)，搜索相關(guān)結(jié)構(gòu)件的成本、尺寸，確定結(jié)構(gòu)件的排布，同時(shí)與產(chǎn)品造型互為優(yōu)化更新。

圖3 多學(xué)科集成下的產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程

在設(shè)計(jì)過程中，要充分考慮各學(xué)科在不同環(huán)節(jié)中的位置調(diào)配，在適當(dāng)時(shí)發(fā)揮最有效的作用。聯(lián)合科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域與人文領(lǐng)域?qū)W科，合理安排出場(chǎng)時(shí)間和節(jié)點(diǎn)，使優(yōu)化后的流程將多學(xué)科的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來。

3.3 搭建多學(xué)科集成設(shè)計(jì)平臺(tái)

多學(xué)科集成理論最早是美國(guó)高技術(shù)企業(yè)進(jìn)行新的管理和生產(chǎn)組織方式的創(chuàng)新理論。目前我國(guó)多學(xué)科集成在設(shè)計(jì)中的研究，不深入、不系統(tǒng)、不全面。從資料調(diào)研來看，無論是從國(guó)外目前多學(xué)科集成研究發(fā)展及運(yùn)用情況，還是國(guó)內(nèi)的多學(xué)科集成設(shè)計(jì)研究，多數(shù)偏重于理論，很少涉及實(shí)踐驗(yàn)證方面，這樣就無法從設(shè)計(jì)實(shí)際情況出發(fā)提出對(duì)應(yīng)的優(yōu)化措施。多學(xué)科集成設(shè)計(jì)理論，是從概念到應(yīng)用、從抽象到具體的系統(tǒng)體系。學(xué)者歐光軍、胡樹華結(jié)合企業(yè)發(fā)展情況從技術(shù)集成、知識(shí)集成、組織集成、管理集成4個(gè)層面提出了集成動(dòng)態(tài)創(chuàng)新模式[17]。進(jìn)行多學(xué)科集成設(shè)計(jì)框架的搭建，有利于科學(xué)指導(dǎo)人們進(jìn)行老年智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐。

多學(xué)科集成設(shè)計(jì)平臺(tái)的搭建，首先要將相關(guān)專業(yè)優(yōu)質(zhì)力量集成，同時(shí)加入一部分真實(shí)用戶參與到設(shè)計(jì)研究中，以此整合不同學(xué)科和社會(huì)力量的資源。強(qiáng)調(diào)以用戶調(diào)研為準(zhǔn)則，注重用戶研究與體驗(yàn)，將用戶的需求信息加以匯總和反饋，作為最終的設(shè)計(jì)目標(biāo)。同時(shí)，由于用戶需求的多元化，多學(xué)科集成設(shè)計(jì)框架的搭建，也要在多元化需求的指向下，將眾多學(xué)科一并納入設(shè)計(jì)框架。通過優(yōu)化，整合技術(shù)和資源，輸出服務(wù)及觀念。

需要注意的是，多學(xué)科集成不是簡(jiǎn)單的疊加和堆砌，而是多層次、多角度協(xié)同合作的整合輸出。各學(xué)科領(lǐng)域、各種技術(shù)及理念有機(jī)整合，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)、軟件工程、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化等專業(yè)；在新材料、新科技等方面；在心理學(xué)、醫(yī)學(xué)、社會(huì)學(xué)、美學(xué)等領(lǐng)域，做到統(tǒng)一、協(xié)調(diào)和融合。在關(guān)鍵技術(shù)路線設(shè)計(jì)、產(chǎn)品系統(tǒng)模型構(gòu)建、基于多學(xué)科的研發(fā)模型系統(tǒng)、基于良好體驗(yàn)的交互框架構(gòu)建等重難點(diǎn)方面發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，從而使過程得到優(yōu)化，得出更合理的設(shè)計(jì)方法和過程框架。

在完成技術(shù)層面的多學(xué)科集成之后，不斷生長(zhǎng)的商業(yè)邏輯，也是多學(xué)科集成不可或缺的一項(xiàng)重要內(nèi)容。全新的商業(yè)基礎(chǔ)設(shè)置（云設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)）、全新的社會(huì)分工體系（網(wǎng)狀實(shí)時(shí)協(xié)同）、不斷變化的現(xiàn)代商業(yè)模式、逐漸完善的企業(yè)組織模式，再加上新一代的信息技術(shù)，全新的能源、材料及加工制造方式，都是多學(xué)科集成的環(huán)節(jié)點(diǎn)，通過各環(huán)節(jié)點(diǎn)要素的有效整合，才能建立面向老年人需求、跨學(xué)科參與的智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)流程，進(jìn)行系統(tǒng)的、高效的、有組織的創(chuàng)新，探索老年智能產(chǎn)品的多學(xué)科集成設(shè)計(jì)優(yōu)化模式。從以上研究分析中設(shè)計(jì)出多學(xué)科集成平臺(tái)下的老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程優(yōu)化流程，見圖4。

圖4 多學(xué)科集成平臺(tái)下的老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程優(yōu)化流程

4 應(yīng)用實(shí)例

4.1 多目標(biāo)實(shí)現(xiàn)–模塊化外骨骼輔助設(shè)計(jì)

由于老年用戶需求的逐步多元化，產(chǎn)品設(shè)計(jì)也從單一目標(biāo)向多目標(biāo)實(shí)現(xiàn)發(fā)展。比如圖5中的多模塊外骨骼輔助設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的使用場(chǎng)景設(shè)定為醫(yī)院康復(fù)中心，針對(duì)生活中行動(dòng)不便的老年人群進(jìn)行了需求分析。從用戶角度得出的需求：輪椅需求、運(yùn)動(dòng)輔助、日常康復(fù)訓(xùn)練等。從醫(yī)療人員角度得出的需求：不同用戶數(shù)據(jù)收集、病情分析、患者身份確認(rèn)等。

圖5 模塊化外骨骼輔助設(shè)計(jì)

此設(shè)計(jì)為滿足多方需求，完成多目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，采用了模塊化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。在模塊化設(shè)計(jì)中，針對(duì)不同需求，提出了個(gè)體與整體的統(tǒng)一與可調(diào)節(jié)性。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，對(duì)產(chǎn)品功能模塊進(jìn)行全面整體性的規(guī)劃，并根據(jù)用戶調(diào)研分析數(shù)據(jù)，對(duì)多學(xué)科集成平臺(tái)的設(shè)計(jì)流程進(jìn)行分解。針對(duì)用戶的多種需求，建立多目標(biāo)的功能模塊設(shè)計(jì)，并對(duì)系統(tǒng)化的參數(shù)和部件進(jìn)行深入設(shè)計(jì)。最終實(shí)現(xiàn)了日常運(yùn)動(dòng)輔助、康養(yǎng)訓(xùn)練、不同病情精準(zhǔn)定位與輔助治療、指紋確認(rèn)患者信息等多種功能。產(chǎn)品設(shè)有可視化操作區(qū)域，可對(duì)老年用戶的康復(fù)訓(xùn)練計(jì)劃進(jìn)行選擇，輔助醫(yī)生記錄使用者數(shù)據(jù)變化，精準(zhǔn)判斷康復(fù)情況，適時(shí)調(diào)整治療方案。運(yùn)用多學(xué)科集成設(shè)計(jì)平臺(tái)完成了產(chǎn)品的多目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

4.2 多學(xué)科綜合系統(tǒng)模型–上肢外骨骼可穿戴式腦卒中康復(fù)裝置設(shè)計(jì)

老年智能產(chǎn)品在針對(duì)各種老年常見疾病后遺癥患者的日常生活輔助方面，也投入了越來越多的關(guān)注和研究。這類產(chǎn)品需要更多學(xué)科背景的專業(yè)人士介入設(shè)計(jì)過程，以到達(dá)安全、專業(yè)、有效的設(shè)計(jì)目標(biāo)?；诶夏耆后w中容易出現(xiàn)的腦卒中等后遺癥—肢體一側(cè)活動(dòng)障礙，設(shè)計(jì)的外骨骼智能可穿戴產(chǎn)品，見圖6。

圖6 上肢外骨骼可穿戴式腦卒中康復(fù)裝置設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)綜合藝術(shù)學(xué)、理學(xué)、工學(xué)、醫(yī)學(xué)、法學(xué)等學(xué)科，利用智能組件模仿人體腕關(guān)節(jié)、指關(guān)節(jié)等手臂活動(dòng)中所用到的肌腱結(jié)構(gòu)。在使用時(shí)，通過傳動(dòng)帶的牽引使外骨骼產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)力，位于手臂內(nèi)的氣缸收縮拉動(dòng)傳動(dòng)帶，從而帶動(dòng)手部增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)力。在模型調(diào)試與組裝階段進(jìn)行了電器元件的編程和總體調(diào)試與修正原型理論模型。運(yùn)用多學(xué)科集成設(shè)計(jì)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了可穿戴式的老年智能產(chǎn)品研發(fā)。

4.3 新技術(shù)融合–智能運(yùn)動(dòng)護(hù)膝設(shè)計(jì)

新技術(shù)的發(fā)現(xiàn)與利用是多學(xué)科集成設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，新技術(shù)打破了產(chǎn)品設(shè)計(jì)以往的局限，也讓智能產(chǎn)品的功能更加精準(zhǔn)和多元化。比如圖7中的智能運(yùn)動(dòng)護(hù)膝設(shè)計(jì)，針對(duì)老年人群普遍存在的膝蓋生理老化和損傷問題，對(duì)比現(xiàn)有常見設(shè)計(jì)上普通護(hù)膝的加壓原理，增加了檢測(cè)、防護(hù)和傷痛感知功能，在膝蓋受傷前就進(jìn)行預(yù)防、監(jiān)測(cè)，并根據(jù)傷痛反應(yīng)及時(shí)調(diào)整，減少運(yùn)動(dòng)中對(duì)關(guān)節(jié)骨骼肌肉的物理損傷。

新功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，得益于膝蓋周圍的3對(duì)感應(yīng)器，可通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)膝部狀況及時(shí)作出提示。用戶在運(yùn)動(dòng)后，從配套的APP上可以查看運(yùn)動(dòng)過程中的膝部狀況。還可應(yīng)用于老年人群的日常生活中，如上下樓梯、起身等助力。在能源上采用磁力發(fā)電機(jī)原理，利用跑步時(shí)膝蓋的動(dòng)能，帶動(dòng)永磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為電能，滿足裝備的使用。

由此可見，新技術(shù)的市場(chǎng)化應(yīng)用正逐步成為老年智能產(chǎn)品開發(fā)研究的核心問題之一，也必將促進(jìn)智能產(chǎn)品的迭代更新。

圖7 智能運(yùn)動(dòng)護(hù)膝設(shè)計(jì)

5 結(jié)語

基于多學(xué)科集成平臺(tái)的老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究，目前在國(guó)內(nèi)尚有很多開發(fā)和研究的空間。從設(shè)計(jì)創(chuàng)新方式的發(fā)展研究分析、相關(guān)老齡人口的基礎(chǔ)研究與分析、相關(guān)智能產(chǎn)品及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀研究與分析入手，構(gòu)建出老年智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)的多學(xué)科集成設(shè)計(jì)框架和創(chuàng)新方法，關(guān)注更深層的應(yīng)用需求，集合更多學(xué)科資源，探索更合理的設(shè)計(jì)優(yōu)化路徑，為提升老年人群美好生活指標(biāo)和推動(dòng)我國(guó)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展做出更多的努力。

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Process Optimization of Multidisciplinary Integration in Intelligent Product Design for the Elderly

XU Jing

(School of Arts, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China)

Based on multidisciplinary integration theory, this paper analyzes the current situation of intelligent product design for the elderly, and studies the process optimization ideas in design on the basis of understanding the product needs of the elderly users. By expounding the theories of systematization, framing, collaboration and optimization algorithm in multidisciplinary integration method, the platform users and designers are analyzed to find out the problems existing in the process of product design, and then the optimization ideas and methods are deduced with the support of service design principles and multidisciplinary integration theory. It is proposed that the design of intelligent products for the elderly is based on the users' operating experience and specific needs, and the design process involves multi-disciplinary and multi-objective. With the application examples of "multi-objective realization", "multi-disciplinary integrated system model" and "new technology integration", this paper explains how to solve the problems of calculation complexity and selection complexity caused by complex user requirements in the product design process, optimizes the design framework, sums up the design information, and improves the rationality, efficiency and accuracy of the design process.KEY WORDS: multidisciplinary integration; intelligent products for the elderly; complexity of demand; optimization of framework; multi-objective realization

TB472

A

1001-3563(2022)18-0144-08

10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.18.018

2022–07–15

河南省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目（202102310361）

徐靜（1979—），女，碩士，副教授，主要從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新方法研究。

責(zé)任編輯：陳作