基于FBS擴(kuò)展模型的適老化產(chǎn)品易用性設(shè)計(jì)研究

楊梅，鐘吳誠，舒天駱

基于FBS擴(kuò)展模型的適老化產(chǎn)品易用性設(shè)計(jì)研究

楊梅，鐘吳誠，舒天駱

（山東科技大學(xué)，山東 青島 266500）

為改進(jìn)適老化產(chǎn)品易用性問題，提出一種融合需求分析和外觀編碼的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)擴(kuò)展模型。首先運(yùn)用文獻(xiàn)分析法了解適老化產(chǎn)品易用性設(shè)計(jì)研究和經(jīng)典概念設(shè)計(jì)模型的發(fā)展現(xiàn)狀，同時(shí)結(jié)合產(chǎn)品語義學(xué)中外觀具備的傳達(dá)產(chǎn)品功能和操作方式的價(jià)值，提出將產(chǎn)品外觀編碼應(yīng)用于改進(jìn)適老化產(chǎn)品易用性的新思路。其次對傳統(tǒng)FBS模型進(jìn)行擴(kuò)展，構(gòu)建一個(gè)包含“需求–功能–行為–結(jié)構(gòu)–外觀”多種要素的概念設(shè)計(jì)擴(kuò)展模型。以需求分析和外觀編碼為重點(diǎn)，具體闡述模型推導(dǎo)過程。進(jìn)而通過老年用戶判斷產(chǎn)品功能和操作方式的正確概率和反應(yīng)時(shí)間量化產(chǎn)品易用性，從而優(yōu)選出最佳的適老化產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。最后在設(shè)計(jì)應(yīng)用中，以家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控的易用性改進(jìn)設(shè)計(jì)為例，驗(yàn)證了NFBSA模型的可行性。NFBSA模型能有效改進(jìn)產(chǎn)品易用性，有助于縮小老年用戶與適老化產(chǎn)品之間的使用鴻溝，進(jìn)一步增強(qiáng)老年用戶對新興產(chǎn)品的信心，同時(shí)給予設(shè)計(jì)師與相關(guān)產(chǎn)品的易用性設(shè)計(jì)研究以參考價(jià)值。

適老化產(chǎn)品設(shè)計(jì)；易用性；FBS擴(kuò)展模型；產(chǎn)品語義學(xué)；外觀設(shè)計(jì)

根據(jù)國新辦關(guān)于最新人口普查數(shù)據(jù)的報(bào)道，我國60歲及以上人口約2.6億，占全國總?cè)丝诘?8.70%，老年人口數(shù)量持續(xù)增長的態(tài)勢下適老化產(chǎn)品受到更多關(guān)注[1]。在適老化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，產(chǎn)品的易用性尤其受到老年用戶和設(shè)計(jì)師的重視。易用性是衡量產(chǎn)品是否真正適老的關(guān)鍵因素，設(shè)計(jì)核心在于方便老年用戶理解和使用[2]。個(gè)體步入老年階段后，認(rèn)知能力會出現(xiàn)不同程度的老化，直觀表現(xiàn)為學(xué)習(xí)理解能力、記憶力的顯著衰退，這對產(chǎn)品的易用性提出了更高的要求[3]。當(dāng)前市場上新興的適老化產(chǎn)品層出不窮，然而部分產(chǎn)品在開發(fā)過程中對老年用戶的認(rèn)知特征考慮不足，產(chǎn)品功能花樣堆砌、外觀高度簡約帶來了不會用、學(xué)得慢、用不慣等使用鴻溝問題，最終導(dǎo)致老年用戶對新興適老化產(chǎn)品的消極甚至抵觸心理[4]。作為產(chǎn)品開發(fā)的第一階段，概念設(shè)計(jì)基本決定了產(chǎn)品大部分的功能及屬性。研究表明，產(chǎn)品存在的易用性問題往往源于概念設(shè)計(jì)階段的缺陷，一旦形成在后續(xù)的開發(fā)過程中便難以彌補(bǔ)[5-6]。因此，針對概念階段產(chǎn)生的產(chǎn)品易用性問題，優(yōu)化概念設(shè)計(jì)模型從而改進(jìn)適老化產(chǎn)品的易用性就顯得尤為重要。

1 適老化產(chǎn)品易用性設(shè)計(jì)研究及FBS模型的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 適老化產(chǎn)品易用性設(shè)計(jì)研究

近年來隨著老齡化趨勢的加速發(fā)展，產(chǎn)品如何高質(zhì)量賦能于老年群體已經(jīng)成為工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域面臨的一個(gè)重要問題。在此背景下，適老化產(chǎn)品的易用性設(shè)計(jì)研究越來越受到關(guān)注與重視。張為威等[2]從設(shè)計(jì)倫理的視角探討了數(shù)字時(shí)代老年智能產(chǎn)品和服務(wù)的包容性設(shè)計(jì)策略，為適老化產(chǎn)品發(fā)展提供了新的視角和思路；楊小靜[7]為改善智能產(chǎn)品的適老性，通過對老年用戶生理及心理特征的描述性分析，提出了適老化智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)原則；姜霖和王勇彬[8]為探索更適合老年群體的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，融合老年生活狀態(tài)和溝通方式提出了基于良好溝通的設(shè)計(jì)策略，有效提升了適老化產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)；張寧和王倩穎[9]為解決圖標(biāo)設(shè)計(jì)與老年人認(rèn)知能力的不匹配問題，通過構(gòu)建老年能力需求匹配模型得到了相對客觀且普適的老年圖標(biāo)設(shè)計(jì)方法。

由上述文獻(xiàn)可知，面向適老化產(chǎn)品易用性的研究多以定性描述為主，并仍停留在設(shè)計(jì)理念及原則策略的探討上。雖然有學(xué)者在適老化智能產(chǎn)品的圖標(biāo)研究領(lǐng)域進(jìn)行了易用性設(shè)計(jì)的具體實(shí)踐，但數(shù)量寥寥，相關(guān)研究有待深入。

1.2 傳統(tǒng)FBS模型

由于概念設(shè)計(jì)過程直接影響了產(chǎn)品易用性的設(shè)計(jì)結(jié)果，所以適老化產(chǎn)品易用性設(shè)計(jì)研究需結(jié)合概念設(shè)計(jì)模型分析。FBS模型（FunctionBehaviorStructure,FBS）是概念設(shè)計(jì)中的經(jīng)典模型，架構(gòu)了“功能—行為—結(jié)構(gòu)”逐層級推導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的邏輯[10]。目前，已有眾多學(xué)者對該模型進(jìn)行了相關(guān)探討并取得了顯著的成果，主要包括2個(gè)研究方向。

1）以文獻(xiàn)[10]與[11]提出的在傳統(tǒng)模型中融入用戶需求和設(shè)計(jì)要求為基礎(chǔ)，探討新要素融入的具體方法。張青等[12]將用戶模糊需求引入FBS模型，結(jié)合彈性界限和自然交互技術(shù)獲取了用戶需求的最優(yōu)解，并在無線終端的設(shè)計(jì)中證明了方法的可行性；蘇珂等[13]針對產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期效率問題在FBS模型推導(dǎo)流程中引入了模糊層次分析法與三角模糊矩陣，最終求解得到產(chǎn)品關(guān)鍵設(shè)計(jì)要求；許艷秋等[14]在坐便器設(shè)計(jì)中通過質(zhì)量功能展開方法將用戶需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求并引入FBS模型，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品表現(xiàn)與用戶需求的精準(zhǔn)匹配。

2）面向FBS模型在應(yīng)用過程中的不足探討擴(kuò)展模型的構(gòu)建或與其他方法的結(jié)合。盧曼澤等[15]探討了機(jī)械裝備概念設(shè)計(jì)過程中FBS模型與基元模型融合的方法，為復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的人機(jī)交互設(shè)計(jì)提供了新的思路；孫利等[16]通過構(gòu)建融合了用戶需求和原理空間兩要素的FBS拓展模型，優(yōu)化了可穿戴式康復(fù)機(jī)械手設(shè)計(jì)的用戶體驗(yàn)。

由此可知，現(xiàn)有的FBS模型研究多側(cè)重于產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程的推理，忽視了產(chǎn)品基本的易用屬性的表達(dá)。同時(shí)，對產(chǎn)品外觀的求解仍處于模糊的黑箱狀態(tài)，由設(shè)計(jì)師個(gè)人主觀確定，且更多聚焦于外觀的視覺效果，忽略了對其多元價(jià)值的發(fā)掘。

1.3 產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)

產(chǎn)品語義學(xué)提倡外觀應(yīng)盡可能誠實(shí)直觀地反映產(chǎn)品功能和操作方式，認(rèn)為外觀設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)在于通過造型、顏色等符號的編碼達(dá)到產(chǎn)品功能的不言自明、操作方式的自教自學(xué)[17-18]。由此可見產(chǎn)品外觀在改進(jìn)適老化產(chǎn)品易用性方面的價(jià)值。從語義學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，使用鴻溝是產(chǎn)品外觀失效的表現(xiàn)，根本原因在于設(shè)計(jì)師與老年用戶對符號語義的認(rèn)知偏差。因此，若要將外觀的傳達(dá)作用應(yīng)用于適老化產(chǎn)品，則首先須構(gòu)建符合老年用戶語義認(rèn)知的產(chǎn)品外觀編碼。老年用戶語義認(rèn)知指的是在多年產(chǎn)品使用過程中老年用戶積累形成的對產(chǎn)品符號的認(rèn)識，主要包括符號象征的意義和指向的操作行為，如旋鈕表示可調(diào)節(jié)和轉(zhuǎn)動(dòng)。此類有關(guān)產(chǎn)品符號的經(jīng)驗(yàn)知識構(gòu)成了老年用戶語義認(rèn)知的主體[19]。符合老年用戶語義認(rèn)知的外觀編碼可以輔助老年用戶解碼產(chǎn)品功能和操作，方便老年用戶的理解和使用。

綜上，為解決概念設(shè)計(jì)階段產(chǎn)生的產(chǎn)品易用性問題，通過分析傳統(tǒng)概念設(shè)計(jì)模型的缺陷，在語義學(xué)的指導(dǎo)下提出以產(chǎn)品外觀改進(jìn)適老化產(chǎn)品易用性的新思路，對傳統(tǒng)FBS模型進(jìn)行擴(kuò)展。在模型中融入需求和外觀2個(gè)新要素，通過老年用戶需求分析來優(yōu)選產(chǎn)品功能，從而符合老年用戶語義認(rèn)知的外觀編碼表征產(chǎn)品的功能和操作，以達(dá)到改進(jìn)適老化產(chǎn)品易用性的目的。

2 FBS擴(kuò)展模型

2.1 NFBSA模型構(gòu)建

針對概念設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)的產(chǎn)品易用性問題，提出一種融合需求分析和外觀編碼的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)擴(kuò)展模型（Need Function Behavior Structure Appearance, NFBSA），見圖1。

擴(kuò)展模型主要由認(rèn)知源、模型要素和中間要素3部分構(gòu)成。（1）認(rèn)知源：CU表示老年用戶認(rèn)知，CD表示設(shè)計(jì)師認(rèn)知；（2）模型要素：Ne表示老年用戶需求，F(xiàn)w表示功能，B表示行為，Sw表示產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)，Aw表示產(chǎn)品外觀；（3）中間要素：Nt表示需求類型，Nw表示需求權(quán)重，Si表示關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)，So表示其他輔助結(jié)構(gòu)，Ai'表示關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)的預(yù)期外觀符號，Ai表示關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)外觀，Ao表示其他輔助結(jié)構(gòu)外觀。

2.2 擴(kuò)展模型推導(dǎo)過程求解

NFBSA模型形成了以老年用戶需求分析為起點(diǎn)、以符合老年用戶語義認(rèn)知的產(chǎn)品外觀編碼為終點(diǎn)的概念設(shè)計(jì)流程。以新要素需求分析和外觀編碼為重點(diǎn)，將模型推導(dǎo)過程劃分為5個(gè)關(guān)鍵步驟。求解框架見圖2。

2.2.1 老年用戶需求分析

通過對老年用戶的需求分析明確各項(xiàng)功能的需求類型和權(quán)重。KJ法用于匯總和整理信息，依據(jù)親和性進(jìn)而歸納整合大量復(fù)雜資料，便于梳理信息層級[20]。KANO模型是用戶需求分析中的經(jīng)典方法，將影響用戶滿意度的產(chǎn)品質(zhì)量要素分為必備（）、意愿（）、魅力（）、無差別（）、逆向（）5類，通過計(jì)算要素對用戶的滿意度指標(biāo)SI的影響和不滿意度指標(biāo)DSI的影響，精確表示用戶需求權(quán)重f[21]。老年用戶需求分析具體步驟如下。

1）在目標(biāo)適老化產(chǎn)品功能需求的框架下以KJ法收集并梳理老年用戶需求信息，得到產(chǎn)品功能清單。

2）依據(jù)KANO模型計(jì)算老年用戶對清單中各項(xiàng)功能的需求類型和需求權(quán)重，見式（1）[22]：

式中：SR表示逆向（R）產(chǎn)品質(zhì)量要素的需求度，T為調(diào)查總?cè)藬?shù)。

圖2 NFBSA模型求解框架

2.2.2 產(chǎn)品功能至結(jié)構(gòu)的映射轉(zhuǎn)化

此過程是傳統(tǒng)FBS模型的主要內(nèi)容，具體求解步驟如下。

1）根據(jù)老年用戶需求分析結(jié)果，在功能適度原則下進(jìn)行目標(biāo)適老化產(chǎn)品功能的篩選。

2）設(shè)計(jì)師依據(jù)專業(yè)經(jīng)驗(yàn)將優(yōu)選的功能轉(zhuǎn)化為以行為表達(dá)的具體實(shí)現(xiàn)路徑和行為解一一獲得匹配的產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

2.2.3 產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)分解

以是否影響老年用戶產(chǎn)品使用為分解原則，區(qū)分關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)和其他輔助結(jié)構(gòu)，從而細(xì)化外觀求解的粒度。德爾菲法（Delphi Method）又稱專家意見法，針對所要處理的問題采用匿名方式發(fā)表意見，可靠性更高[23]。采用德爾菲法對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解具體步驟如下。

1）專家小組組建。結(jié)構(gòu)分解任務(wù)較為簡單，邀請3～5位有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)師組成專家小組即可。

2）專家小組評估。研究人員介紹任務(wù)主題后，征求專家意見并歸納統(tǒng)計(jì)，若分解意見不一致，將小組意見匿名反饋給各位專家以便在第 2 輪評估中參考和修改，依此循環(huán)直至達(dá)成一致分解結(jié)果。

2.2.4 老年用戶語義認(rèn)知獲取

此過程將老年用戶語義認(rèn)知作為外觀編碼的符號來源庫，從根本上避免了設(shè)計(jì)師與老年用戶因符號語義認(rèn)知偏差導(dǎo)致的使用鴻溝問題。詞頻逆詞頻算法（Term Frequency-Inverse Word Frequency, TF-IWF）是關(guān)鍵詞抽取任務(wù)中的典型方法，短時(shí)間內(nèi)能夠精確量化同類文本中詞語的權(quán)重，以便抽取特征詞[24-25]。關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)的預(yù)期外觀符號的具體求解步驟如下。

1）文本采集。在文本庫構(gòu)建流程中，通過半開放式訪談采集老年用戶對于關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)的預(yù)期外觀符號。半開放式訪談通常由研究人員在一個(gè)主題的大框架下預(yù)設(shè)訪談提綱，讓訪談對象自由思維發(fā)散，主題相關(guān)的同時(shí)具備高開放性、高靈活性的特點(diǎn)。正式訪談中全程以錄音記錄，后續(xù)由研究人員整合所有訪談資料構(gòu)成原始預(yù)期外觀符號文本。

2）文本預(yù)處理。文本數(shù)據(jù)載庫，將訪談獲取的原始文本載入Python語言；Jieba分詞，將非格式化的原始文本切分為更細(xì)的粒度，轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)可識別的格式化文本，依據(jù)分詞效果決定是否執(zhí)行自定義詞典等程序；去停用詞，刪除主題無關(guān)標(biāo)點(diǎn)、人稱代詞、助詞等優(yōu)化文本分詞效果，具體根據(jù)提取目標(biāo)載入、更新、停用詞表；輸出格式化文本。

3）以TF-IWF算法量化預(yù)期外觀符號文本中各符號權(quán)值并排序。tf為詞頻，表示文本中某個(gè)詞的出現(xiàn)頻率，具體計(jì)算見式（2）。

式中：n表示預(yù)處理文本中的總詞數(shù)，∑n表示詞在文本中出現(xiàn)的總次數(shù)。

4）iwf為逆詞頻率，表示詞在文本庫中的鮮活度，具體計(jì)算見式（3）。

式中：n表示文本庫中所有文本的總詞數(shù)，∑表示詞在文本庫中出現(xiàn)的總次數(shù)。

TF-IWF表示詞語最終權(quán)重，詞最終權(quán)重記作x，具體計(jì)算見式（4）。

基于TF-IWF算法得到預(yù)期外觀符號文本中各符號的權(quán)值和排序，抽取高權(quán)重符號作為關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)的預(yù)期外觀符號。

2.2.5 符合老年用戶語義認(rèn)知的外觀編碼

此過程依賴設(shè)計(jì)師經(jīng)驗(yàn)審美，借助3D表現(xiàn)軟件生成產(chǎn)品外觀方案。具體步驟如下。

1）在關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)預(yù)期外觀符號的范圍內(nèi)篩選符號，組合編碼得到關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)外觀。

2）整合關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)外觀與其他輔助結(jié)構(gòu)，進(jìn)行外觀的綜合美化并輸出產(chǎn)品方案組。

3）邀請老年用戶基于外觀要素判斷產(chǎn)品功能和操作方式，通過判斷的正確概率和反應(yīng)時(shí)間量化方案易用性，最終得到方案最優(yōu)解。

至此，整個(gè)適老化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過程結(jié)束。

3 設(shè)計(jì)案例應(yīng)用

以典型適老化產(chǎn)品家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控為例進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)踐。護(hù)理床以往多應(yīng)用于醫(yī)院、養(yǎng)老機(jī)構(gòu)，近些年隨著居家養(yǎng)老趨勢的發(fā)展，逐步受到更多家庭青睞。不同于醫(yī)養(yǎng)環(huán)境下護(hù)理員操作的模式，家用護(hù)理床主要操作人為老年，且一般而言居家老年身體狀況良好，對護(hù)理床功能需求較為簡單。而當(dāng)前市場上的家用電動(dòng)護(hù)理床普遍延續(xù)了智能遙控的操作模式和繁多冗雜的醫(yī)養(yǎng)功能。智能遙控作為護(hù)理床控制終端，其設(shè)計(jì)常為精簡按鍵數(shù)量的多功能按鍵或多數(shù)量的單一按鍵兩種形。前者易對老年用戶造成認(rèn)知負(fù)荷，后者按鍵數(shù)量過多影響操作效率?；诖?，應(yīng)用NFBSA模型改進(jìn)家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控設(shè)計(jì)，以期降低老年用戶獨(dú)立使用家用電動(dòng)護(hù)理床的難度。

3.1 目標(biāo)老年用戶需求分析

以社區(qū)為單位進(jìn)行調(diào)研，為期一周走訪4個(gè)社區(qū)?？紤]到家用電動(dòng)護(hù)理床照護(hù)和日用的雙重屬性，綜合采集了3位專業(yè)護(hù)理工作者和65位有相關(guān)使用經(jīng)驗(yàn)或意向的老年用戶（60歲及以上）2類群體的意見及需求。在“家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控功能”的主題框架下搜集受訪者需求，運(yùn)用KJ法整合得到家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控功能清單。清單中第二層級功能覆蓋已較為全面且區(qū)分度顯著。運(yùn)用KANO模型對該層級指標(biāo)進(jìn)行問卷調(diào)研，邀請老年用戶參與需求評估，根據(jù)式（1）計(jì)算得到各項(xiàng)功能的需求類型和權(quán)重，見表1。

3.2 家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控功能至結(jié)構(gòu)的映射轉(zhuǎn)化

遵循適老化產(chǎn)品功能適度原則，選取必備型功能（f3、f5、f6、f7、f11、f12、f13）和部分高需求權(quán)重功能（f9、f14）作為家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控功能，功能至結(jié)構(gòu)的映射轉(zhuǎn)化過程，見圖3。

表1 家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控功能的需求類型和權(quán)重

Tab.1 Demand type and weight of intelligent remote control function of household electric nursing bed

圖3 基于NFBSA模型的家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控概念設(shè)計(jì)過程

3.3 家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控內(nèi)部結(jié)構(gòu)分解

為保證分解結(jié)果的可靠性，邀請3位家用電動(dòng)護(hù)理床設(shè)計(jì)師根據(jù)德爾菲法對產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，經(jīng)兩輪匿名評估后分解意見一致，見表2。

表2 關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)

Tab.2 Key interaction structures

3.4 目標(biāo)老年用戶語義認(rèn)知獲取

家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控外觀由按鍵造型、顏色、材料、說明性圖文等符號構(gòu)成，剔除操作指示性較弱的符號，最終以造型、顏色、圖文3種外觀符號采集為重點(diǎn)。在關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)預(yù)期外觀符號的主題框架下，以6項(xiàng)關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)的預(yù)期造型、顏色和圖文為訪談提綱，分2組對65位老年用戶進(jìn)行半開放式集體訪談，構(gòu)建原始預(yù)期外觀符號文本。將原始文本載入Python 3.6進(jìn)行分詞、去停用詞等預(yù)處理后，以TF-IWF算法量化各符號權(quán)重并以降序排序，抽取權(quán)重排序前3的符號，同時(shí)過濾權(quán)值過低，不具備代表性的特征詞，結(jié)果見表3—8。

表3 緊急呼救/急停控制器預(yù)期外觀符號

Tab.3 Expected appearance symbols for SOS/stop controllers

表4 左/右翻轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)控制器預(yù)期外觀符號

Tab.4 Expected appearance symbol for left/right roll angle adjustment controller

表5 抬/屈腿角度調(diào)節(jié)控制器預(yù)期外觀符號

Tab.5 Expected appearance symbol for raise/bend adjustment controller

表6 起背角度調(diào)節(jié)控制器預(yù)期外觀符號

Tab.6 Expected appearance symbol for back angle adjustment controller

表7 翻身/腿部/背部復(fù)位控制器預(yù)期外觀符號

Tab.7 Expected appearance symbol for roll-over/leg/back reset controllers

表8 一鍵復(fù)位控制器預(yù)期外觀符號

Tab.8 Expected appearance symbol for one touch reset controller

3.5 符合目標(biāo)老年用戶語義認(rèn)知的家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控外觀編碼

依據(jù)預(yù)期外觀符號進(jìn)行關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)外觀的組合編碼。符號權(quán)值偏差過大時(shí)，取高權(quán)值符號。以緊急呼救/急?？刂破黝A(yù)期造型為例，“按鈕”權(quán)值（0.956 2）遠(yuǎn)大于“聲控”（0.297 8），優(yōu)選“按鈕”作為其造型，6項(xiàng)關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)外觀，見表9。

在關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)外觀的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)確保整體風(fēng)格和諧統(tǒng)一，功能屬性相近或一致的結(jié)構(gòu)可在前文求得的關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)外觀中選取相同的符號進(jìn)行優(yōu)選。例如結(jié)構(gòu)S2（左/右翻轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)控制器）、S3（抬/屈腿角度調(diào)節(jié)控制器）、S4（起背角度調(diào)節(jié)控制器）功能屬性一致，則可取“滑鈕”“旋鈕”或“按鈕”作為其造型。需要說明的是，結(jié)構(gòu)S2在使用過程中包含了S5（翻身復(fù)位控制器）的狀態(tài)。因此將其納入S2的外觀設(shè)計(jì)中，腿部復(fù)位與背部復(fù)位亦相同。

在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)師對關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)外觀和其他輔助結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合美化，借助CINEMA 4D R25平臺綜合生成A1、A2、A3、A4、A5、A6六種外觀方案。邀請老年用戶通過智能遙控外觀判斷其功能和操作方式，以正確概率和反應(yīng)時(shí)間對六種方案進(jìn)行易用性評估，見表10。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，基于NFBSA模型生成的6種方案的老年用戶正確概率和反應(yīng)時(shí)間綜合來看都遠(yuǎn)優(yōu)于原方案，易用性大大提升，驗(yàn)證了NFBSA模型的可行性。其中方案A5的兩項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)最佳，可作為最優(yōu)方案輸出。至此，家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控概念設(shè)計(jì)過程結(jié)束。

表9 關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)外觀

Tab.9 Appearance of key interaction structures

表10 方案易用性評估

Tab.10 Usability evaluation of the conceptual design schemes

4 結(jié)論

當(dāng)今時(shí)代，智能化與老齡化交叉發(fā)展，可以說老年用戶與適老化產(chǎn)品之間的使用鴻溝是不可回避的。針對概念設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)的產(chǎn)品易用性問題，將產(chǎn)品語義學(xué)中外觀傳達(dá)產(chǎn)品功能和操作的理念應(yīng)用于適老化產(chǎn)品易用性的改進(jìn)中，提出一種融合需求分析和外觀編碼的產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)擴(kuò)展模型，以期讓老年用戶通過適老化產(chǎn)品外觀快速理解產(chǎn)品有什么用、怎么用。NFBSA模型構(gòu)建了從老年用戶需求分析到產(chǎn)品外觀編碼的概念設(shè)計(jì)流程，在需求層上，基于KJ法和KANO模型分析老年用戶對功能的需求類型和需求指數(shù)，解決功能堆砌問題；在功能層至結(jié)構(gòu)層的映射轉(zhuǎn)化上，遵循傳統(tǒng)FBS模型推導(dǎo)邏輯，由專業(yè)設(shè)計(jì)師主導(dǎo)；在結(jié)構(gòu)層上，通過德爾菲法分解得到關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)和其他輔助結(jié)構(gòu)，細(xì)化外觀求解粒度；在外觀層上，通過引入TF-IWF算法抽取老年用戶語義認(rèn)知中關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)的預(yù)期外觀符號，組合編碼得到關(guān)鍵交互結(jié)構(gòu)外觀，同時(shí)綜合其他輔助結(jié)構(gòu)外觀生成符合老年語義認(rèn)知的產(chǎn)品外觀方案；最后，應(yīng)用NFBSA模型對家用電動(dòng)護(hù)理床智能遙控設(shè)計(jì)進(jìn)行改良和易用性評估，實(shí)踐驗(yàn)證了NFBSA模型的可行性。NFBSA模型能有效改進(jìn)適老化產(chǎn)品的易用性，降低老年用戶認(rèn)知負(fù)荷，進(jìn)一步提升了老年用戶對新興適老化產(chǎn)品的自信心，為適老化產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了一定參考價(jià)值。

[1] 黃凡, 段成榮. 從人口紅利到人口質(zhì)量紅利——基于第七次全國人口普查數(shù)據(jù)的分析[J]. 人口與發(fā)展, 2022, 28(1): 117-126. HUANG Fan, DUAN Cheng-rong. From Demographic Dividend to Education and Health Dividend--Based on the 7th Population Census Data[J]. Population and Development, 2022, 28(1): 117-126.

[2] 張為威, 劉明惠, 王韞. 數(shù)字時(shí)代的包容性: 設(shè)計(jì)倫理視角下老齡化智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J]. 裝飾, 2022(5): 46-51. ZHANG Wei-wei, LIU Ming-hui, WANG Yun. Inclusion in the Digital Age: Research on the Design of Intelligent Products for Aging from the Perspective of Design Ethics[J]. Decoration, 2022 (5): 46-51.

[3] 李德明, 陳天勇. 認(rèn)知年老化和老年心理健康[J]. 心理科學(xué)進(jìn)展, 2006, 14(4): 560-564. LI De-ming, CHEN Tian-yong. Cognitive Aging and Mental Health in the Elderly[J]. Advances in Psychological Science, 2006, 14(4): 560-564.

[4] 李永鋒, 周俊, 朱麗萍.基于田口質(zhì)量觀的老年人電子產(chǎn)品用戶體驗(yàn)評價(jià)研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2020, 37(2): 131-137.LI Yong-feng, ZHOU Jun, ZHU Li-ping. User Experience Evaluation of Electronic Products for the Elderly Based on Taguchi Quality View [J]. Journal of Machine Design, 2020, 37(2): 131-137.

[5] 張建明, 魏小鵬, 張德珍. 產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展方向[J]. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng), 2003, 9(8): 613-620. ZHANG Jian-ming, WEI Xiao-peng, ZHANG De-zhen. Research Status and Development Direction of Product Conceptual Design[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2003, 9(8): 613-620.

[6] 雷永剛, 彭穎紅, 阮雪榆. 機(jī)械產(chǎn)品概念設(shè)計(jì): 綜述與分析[J]. 機(jī)械科學(xué)與技術(shù), 2000, 19(1): 18-21. LEI Yong-gang, PENG Ying-hong, RUAN Xue-yu. Con-ce-ptual Design of Mechanical Products: Summary and Analysis[J]. Mechanical Science and Technology, 2000, 19(1): 18-21.

[7] 楊小靜. 基于用戶特征的適老智能產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2020, 41(6): 123-126. YANG Xiao-jing. Design of Intelligent Products for the Elderly Based on User Characteristics[J]. Packaging Engineering, 2020, 41(6): 123-126.

[8] 姜霖, 王勇彬. 基于良好溝通的老年人產(chǎn)品設(shè)計(jì)策略[J]. 南京藝術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)(美術(shù)與設(shè)計(jì)版), 2017(1): 181- 186. JIANG Lin, WANG Yong-bin. Product Design Strategy for the Elderly Based on Good Communication[J]. Journal of Nanjing Arts Institute (Fine Arts & Design), 2017(1): 181-186.

[9] 張寧, 王倩穎. 基于能力需求匹配模型的老年圖標(biāo)設(shè)計(jì)[J]. 包裝工程, 2022, 43(6): 103-109. ZHANG Ning, WANG Qian-ying. Icon Designing Based on Ability Demand Matching Model for the Elderly[J]. Packaging Engineering, 2022, 43(6): 103-109.

[10] GERO J S，KANNENGIESSER U.The Situated Function-Behaviour-Structure Framework[J]. Design Studies, 2004, 25(4): 373-391.

[11] CASCINI G，F(xiàn)ANTONI G，MONTAGNA F. Situating Needs and Requirements in the FBS Framework[J]. Design Studies, 2013, 34(5): 636-662.

[12] 張青, 陳登凱, 余隋懷. 產(chǎn)品設(shè)計(jì)中基于FBS模型的用戶需求分析方法[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2018, 35(7): 119- 123. ZHANG Qing, CHEN Deng-kai, YU Sui-huai. User Re-qui-re-ment Analysis Method Based on FBS Framework in Product Design[J]. Journal of Machine Design, 2018, 35(7): 119-123.

[13] 蘇珂, 鄭藝, 朱運(yùn)海, 等. 面向產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期的集約化設(shè)計(jì)方法[J]. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng), 2020, 26(10): 2670-2677. SU Ke, ZHENG Yi, ZHU Yun-hai, et al. Intensive Design Method in Early Stage of Product Design[J]. Com-puter Integrated Manufacturing Systems, 2020, 26(10): 2670-2677.

[14] 許艷秋, 宋端樹, 辜俊麗, 等. 基于QFD與FBS模型的坐便器多適性設(shè)計(jì)研究[J]. 包裝工程, 2018, 39(24): 283-287. XU Yan-qiu, SONG Duan-shu, GU Jun-li, et al. Multi- suitability Design of Toilet Based on QFD and FBS Model[J]. Packaging Engineering, 2018, 39(24): 283- 287.

[15] 盧曼澤, 王新亭, 張峻霞, 等. 基于FBS與基元模型的機(jī)械裝備概念設(shè)計(jì)研究[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2018, 35(5): 111-115. LU Man-ze, WANG Xin-ting, ZHANG Jun-xia, et al. Research on Mechanical Equipment Concept Design Based on FBS Model and Primitive Model[J]. Journal of Machine Design, 2018, 35(5): 111-115.

[16] 孫利, 張鵬, 吳儉濤, 等. 基于FBS拓展模型的可穿戴式康復(fù)機(jī)械手設(shè)計(jì)研究[J]. 圖學(xué)學(xué)報(bào), 2021, 42(1): 150-157. SUN Li, ZHANG Peng, WU Jian-tao, et al. Design of Wearable Rehabilitation Manipulator Based on FBS Extended Model[J]. Journal of Graphics, 2021, 42(1): 150-157.

[17] 陳雨. 烏爾姆設(shè)計(jì)學(xué)院的歷史價(jià)值研究[D]. 無錫: 江南大學(xué), 2013. CHEN YuResearch on the Historical Value of Ulm School of Design[D]. Wuxi: Jiangnan University, 2013.

[18] 歐靜. 基于語義特征的復(fù)雜產(chǎn)品工業(yè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究[D]. 長沙: 湖南大學(xué), 2016. OU Jing. Research on Industrial Design System of Complex Products Based on Semantic FeaturesD]. Changsha: Hunan University, 2016.

[19] 魏長增, 張品. 工業(yè)設(shè)計(jì)與產(chǎn)品語義學(xué)[J]. 包裝工程, 2003(2): 81-83. WEI Chang-zeng , ZHANG Pin. Industrial Design and Product Semantics [J]. Packaging Engineering, 2003(2): 81-83.

[20] 李志春, 包長江, 白凱. 基于風(fēng)格意象的拖掛式房車造型設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究, 2021, 37(3): 167-171. LI Zhi-chun, BAO Chang-jiang, BAI Kai. Research on Modeling Design of Travel Trailer Based on Style Imagery[J]. Machine Design & Research, 2021, 37(3): 167-171.

[21] 周祺, 李旭, 周濟(jì)顏. 模糊Kano與情景FBS模型集成創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法[J]. 圖學(xué)學(xué)報(bào), 2020, 41(5): 796-804. ZHOU Qi, LI Xu, ZHOU Ji-yan. Integrated Innovative Design Method of Fuzzy Kano and Scenario FBS Model[J]. Journal of Graphics, 2020, 41(5): 796-804.

[22] 穆蕓，張佳欣，王安琪等. 基于KJ法和Kano模型的風(fēng)衣產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J]. 毛紡科技, 2020, 48(05): 42-48. MU Yun, ZHANG Jia-xin, WANG An-qi, et al. Research on Windbreaker Product Design Based on KJ Method and Kano Model[J]. Woolen Textile Technology, 2020, 48(05): 42-48.

[23] 張婉玉, 周春燕, 陳宇. 改進(jìn)Delphi和多屬性決策的老年服務(wù)機(jī)器人造型設(shè)計(jì)評價(jià)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2020, 37(10): 134-138. ZHANG Wan-yu, ZHOU Chun-yan, CHEN Yu. Evaluation on Modeling Design of Elderly Service Robot with Improved Delphi and Multi-attribute Decision-making[J]. Journal of Machine Design, 2020, 37(10): 134-138.

[24] 李昌兵, 段祺俊, 紀(jì)聰輝, 等. 融合卡方統(tǒng)計(jì)和TF- IWF算法的特征提取和短文本分類方法[J]. 重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)), 2021(5): 135-140. LI Chang-bing, DUAN Qi-jun, JI Cong-hui, et al. Method of Short Text Classification Based on CHI and TF-IWF Feature Selection[J]. Journal of Chongqing University of Technology (Social Science), 2021(5): 135-140.

[25] QI Jun-duan. Method of Short Text Classification based on TF-IWF Feature Selection[J]. International Journal of Social Science and Education Research, 2021, 4(4): 367-375.

Usability Design of Elderly-oriented Products Based on FBS Extended Model

YANG Mei, ZHONG Wu-cheng, SHU Tian-luo

(Shandong University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266500, China)

The work aims to propose an extended model of product concept design that integrates demand analysis and appearance coding to improve the usability of the elderly-oriented products. Firstly, literature analysis was used to understand the research on usability design of elderly-oriented products and the development status of classical conceptual design models. At the same time, combined with the value of appearance in product semantics to convey product functions and operation modes, a new idea was proposed to apply product appearance coding to improve the usability of the elderly-oriented products. Secondly, the traditional FBS model was extended to construct an extended conceptual design model of "Demands-Functions-Behavior-Structure-Appearance". The process of model derivation was elaborated with emphasis on demand analysis and appearance coding. Then, the usability of the product was quantified by calculating the correct probability and reaction time of the elderly users to judge the function and operation mode of the product, so as to optimize the best design scheme of the elderly-oriented products. Finally, in the design application, the feasibility of NFBSA model was verified by taking the improved design of the usability of intelligent remote control of household electric nursing bed as an example. NFBSA model can effectively improve the usability of products, help to narrow the use gap between elderly users and elderly-oriented products, further enhance the confidence of elderly users in emerging products, and provide reference value for designers and related product usability design research.

design of elderly-oriented products; usability; FBS extended model; product semantics; appearance design

J525.3

A

1001-3563(2023)14-0136-09

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.14.014

2023–02–19

山東省研究生教育質(zhì)量提升計(jì)劃專業(yè)學(xué)位數(shù)學(xué)案例庫建設(shè)（SDYAL21064）；山東省研究生導(dǎo)師指導(dǎo)能力提升項(xiàng)目（SDYY18082）；山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2023RKY01011）

楊梅（1973—），女，碩士，教授，主要研究方向?yàn)楣I(yè)設(shè)計(jì)及理論。

鐘吳誠（1997—），女，碩士生，主攻工業(yè)設(shè)計(jì)及理論。

責(zé)任編輯：藍(lán)英僑