基于AHP-FAST-FBS方法的老年代步車(chē)設(shè)計(jì)

摘" 要：隨著老年群體在人口結(jié)構(gòu)比例中不斷擴(kuò)大，老年出行服務(wù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研究具有可行性。而老年代步車(chē)的設(shè)計(jì)要素通過(guò)與AHP-FBS-FAST的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法結(jié)合，或可滿足老年群體日益增長(zhǎng)的出行需求。首先，可引入層次分析法（AHP）對(duì)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行層次化處理和權(quán)重分配；其次，再結(jié)合FBS-FAST的設(shè)計(jì)方法對(duì)老年代步車(chē)的功能、行為和結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入分析；最后，實(shí)現(xiàn)人群需求和產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。這一方法優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能分解到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確映射，進(jìn)一步增強(qiáng)了設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和可實(shí)施性，為多維度產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了新的思路和方法，使老年人群出行更加智能化、便捷、安全。

關(guān)鍵詞：工業(yè)設(shè)計(jì)；產(chǎn)品設(shè)計(jì)；AHP；FAST；FBS；老年代步車(chē)

隨著電動(dòng)代步車(chē)成為一種常見(jiàn)的交通工具，更多的不同老年人群用戶使用這一類(lèi)產(chǎn)品，以維持社區(qū)聯(lián)系和便利出行[1]。近年來(lái)，一些研究關(guān)注老年代步車(chē)的設(shè)計(jì)和改進(jìn)。趙雪芳等以用戶需求為基礎(chǔ)展開(kāi)研究，以此來(lái)提高產(chǎn)品使用的安全性、舒適性[2]。陳秋君等以“積極老齡視角下”來(lái)展開(kāi)課題研究，研究老年代步工具設(shè)計(jì)的可行性[3]。然而，在老年代步車(chē)設(shè)計(jì)研究中，將用戶需求和產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法相結(jié)合的研究較少；李翠玉等構(gòu)建了一種 FAST-FBS 集成創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，用于玻璃幕墻清潔機(jī)的設(shè)計(jì)案例中，為產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)提供了科學(xué)精準(zhǔn)的流程[4]。本研究采用AHP-FAST-FBS集成設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)將展開(kāi)這一理論為老年代步車(chē)設(shè)計(jì)，提供更為科學(xué)化的設(shè)計(jì)思路，來(lái)提高人機(jī)需求和產(chǎn)品使用貼合度，確保使用安全，舒適[5]。

一、AHP、FAST和FBS的概述

AHP是指層次分析法（Analytic Hierarchy Process），由著名運(yùn)籌學(xué)教授ThomasL.Saaty于自20世紀(jì) 70 年代提出[6]，該方法被廣泛應(yīng)用于決策與工業(yè)分析等研究領(lǐng)域這種方法能夠?qū)?fù)雜的決策思維層次化，量化每個(gè)因素對(duì)結(jié)果的影響，以提高決策的準(zhǔn)確性[7]。FAST 法，即功能分析系統(tǒng)技術(shù)法（Function Analysis System Technique），是一種系統(tǒng)化的、由上及下的產(chǎn)品功能條件分析方法，該方法以目標(biāo)用戶需求作為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)產(chǎn)品功能展開(kāi)分析來(lái)建立產(chǎn)品功能樹(shù)，從而明確產(chǎn)品的主次功能，以開(kāi)發(fā)出滿足用戶需求的產(chǎn)品[8]。FBS（Function-Behavior-Structure）提出的“功能—行為—結(jié)構(gòu)”關(guān)系模型，旨在研究其三者之間逐級(jí)映射的關(guān)系。其中，F(xiàn)（Function）是功能層，B（Behavior）是行為層，S（Structure）是結(jié)構(gòu)層[9]。

二、集成AHP-FAST-FBS方法的老年代步車(chē)設(shè)計(jì)流程

（一）AHP用戶需求層次求解

1.明確定義目標(biāo)

確定需要進(jìn)行決策的目標(biāo)，將其清晰地定義；通過(guò)問(wèn)卷訪談等方法獲取需求、建立遞階層次結(jié)構(gòu)[10]。

2.建立層次結(jié)構(gòu)

將目標(biāo)分解為若干層次，包括目標(biāo)、準(zhǔn)則和子準(zhǔn)則；確保層次結(jié)構(gòu)的邏輯性和完備性。

3.構(gòu)建判斷矩陣A

通過(guò)專(zhuān)家判斷或數(shù)據(jù)分析，填寫(xiě)層次結(jié)構(gòu)中每個(gè)元素之間的兩兩比較矩陣；，，其中

式中：n—矩陣階數(shù)；—矩陣第i行第j列的元素；其中表示元素i相對(duì)于元素j的相對(duì)重要性。

4.采用列向量平均值法計(jì)算判斷矩陣各元素的權(quán)重

求得特征向量，在計(jì)算判斷矩陣的最大特征值

（式中—向量AW的第i個(gè)元素）

（二）搭建黑箱模型

黑箱模型首先以用戶的期望需求為出發(fā)點(diǎn)，通過(guò)“輸入-運(yùn)行-輸出”模式分析用戶的期望需求。其中，“輸入”代表用戶對(duì)產(chǎn)品的期望需求，“運(yùn)行”則是通過(guò)對(duì)用戶期望需求進(jìn)行分析，并將其轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的功能。最后，“輸出”則表明用戶期望需求如何影響產(chǎn)品本身的功能實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而促使對(duì)產(chǎn)品功能技術(shù)的理解，將用戶的需求要素輸入得到對(duì)產(chǎn)品的功能技術(shù)的理解[11]。

（三）搭建AHP-FAST-FBS的集成設(shè)計(jì)方法

根據(jù)AHP（層次分析法），可確定用戶的主要與次要需求；然后，再搭建FAST功能樹(shù)，將產(chǎn)品的集成功能分為基礎(chǔ)功能，并將基礎(chǔ)功能分解為數(shù)個(gè)子功能；在建立基本功能和次級(jí)功能之間的相互聯(lián)系時(shí)，需要考慮到它們之間的相互關(guān)系。其中，產(chǎn)品功能中滿足“功能-行為-結(jié)構(gòu)”輸入FBS終端的橫向基本功能，而其他縱向子功能則用于對(duì)用戶需求的補(bǔ)充和后續(xù)產(chǎn)品形式設(shè)計(jì)。

AHP和FAST-FBS集成設(shè)計(jì)方法的整體步驟能夠幫助產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)者明確把握老年代步車(chē)用戶主要需求，并將其合理映射為產(chǎn)品的功能結(jié)構(gòu)模塊。這一過(guò)程實(shí)現(xiàn)了“需求分析－功能獲取－結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換－概念輸出”的遞進(jìn)關(guān)系（如圖1），可為老年代步車(chē)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)者提供三者有效方法結(jié)合，從用戶需求到產(chǎn)品功能和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方案。其科學(xué)創(chuàng)新性可通過(guò)以下老年代步車(chē)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)研究進(jìn)行高效率的可行性驗(yàn)證[12]。

三、基于AHP-FAST-FBS方法的老年代步車(chē)設(shè)計(jì)思路

（一）構(gòu)建老年代步車(chē)用戶需求層次模型

1.調(diào)研用戶出行需求

對(duì)產(chǎn)品目標(biāo)用戶人群采用非結(jié)構(gòu)式訪談?wù){(diào)研方式，進(jìn)行了調(diào)研人群用戶的出行方式、出行習(xí)慣、出行目的、生活習(xí)慣、出行困難程度、對(duì)電動(dòng)代步工具的態(tài)度和需求，以及出行產(chǎn)品體驗(yàn)等方面的用戶調(diào)查；將調(diào)研出的有效信息進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并整理如表1。

利用圖表進(jìn)行層次化展開(kāi)分類(lèi)用戶需求，將具有相同性較高的需求詞語(yǔ)歸為一類(lèi)，篩選出老年群體需求較低的詞匯，最終搭建較為科學(xué)和全面的針對(duì)老年代步車(chē)用戶設(shè)計(jì)需求層次模型，分為目標(biāo)層，準(zhǔn)則層，指標(biāo)層[13]（如圖2）。

2.基于老年用戶人群AHP的需求權(quán)重計(jì)算

使用AHP層次分析法對(duì)兩類(lèi)老年人群分別進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，邀請(qǐng)了6名工業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè)人群和4名目標(biāo)用戶人群，采取1-9標(biāo)度法對(duì)同一標(biāo)準(zhǔn)層的兩個(gè)因素進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)帶入AHP權(quán)重計(jì)算公式進(jìn)行權(quán)重求解，得到各個(gè)準(zhǔn)則層的判斷矩陣；分別計(jì)算出各個(gè)層次的權(quán)重值（如圖2）。

3.方案層判斷矩陣匯總結(jié)果

選取兩個(gè)目標(biāo)群體用戶分別為正常老年群體和障礙老年群體來(lái)分別計(jì)算權(quán)重得出其一致性小于0.1。

公式中CI表示為判斷矩陣一致性指標(biāo)；RI表示為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，當(dāng)1小于0.1時(shí)則判斷矩陣符合一致性要求且合理，否則要重新調(diào)整[4]。

（二）構(gòu)建老年代步車(chē)的FAST-FBS的集成設(shè)計(jì)方法

1.產(chǎn)品功能要素篩選

根據(jù)以上通過(guò)AHP權(quán)重計(jì)算和各指標(biāo)層的分析，得出代步車(chē)駕駛安全性與性能穩(wěn)定性、座椅貼合度、操作簡(jiǎn)易、多功能和多場(chǎng)景使用、智能化等關(guān)鍵參考指標(biāo)。把這些關(guān)鍵需求指標(biāo)輸入到老年代步車(chē)黑箱模型中，通過(guò)“輸入-運(yùn)行-輸出”的模式帶入黑箱模型中求解出產(chǎn)品的基本方案（如圖3），再帶入集成方法流程圖中進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化。

在老年代步車(chē)的黑箱模型中，通過(guò)“輸入-運(yùn)行-輸出”的黑箱模型流程對(duì)老年代步產(chǎn)品其功能符合化求解，求解得出安全防護(hù)，桌椅舒適性，性能穩(wěn)定，應(yīng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中放在首要設(shè)計(jì)點(diǎn)考慮。

2.FAST-FBS集成設(shè)計(jì)方法分析

（1）從基本功能到子功能進(jìn)行功能分解，基本功能分為安全性、服務(wù)性、使用性。首先，將這些基本分解成九個(gè)子功能，然后再執(zhí)行FBS的映射，對(duì)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)“功能-行為-結(jié)構(gòu)”的轉(zhuǎn)化。通過(guò)14個(gè)子功能通過(guò)FB映射到相應(yīng)的16個(gè)行為，再通過(guò)BS映射到16個(gè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

（2）功能分解以安全性為基本功能。通過(guò)安全性的基本功能可分解為車(chē)況路況監(jiān)控、報(bào)警救援和健康監(jiān)護(hù)三個(gè)次級(jí)功能。再把三個(gè)次級(jí)功能細(xì)化對(duì)應(yīng)五個(gè)子功能，分別為交通警示提醒、危險(xiǎn)檢測(cè)、危險(xiǎn)報(bào)警、警報(bào)救援、健康檢測(cè)。在這一分解步驟中，將老年代步車(chē)這一產(chǎn)品的功能要素映射到行為，并把具有安全功能的行為模式映射為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和模塊化組件。通過(guò)攝像頭這一模塊組件進(jìn)行實(shí)時(shí)場(chǎng)景拍攝和系統(tǒng)算法處理，檢測(cè)路況危險(xiǎn)狀況做到產(chǎn)品安全防護(hù)。同時(shí)，通過(guò)配置傳感器來(lái)觸發(fā)危險(xiǎn)發(fā)生的報(bào)警救援功能。

（3）功能分解以服務(wù)性為基本功能。通過(guò)服務(wù)性的基本功能可分解為出行規(guī)劃、備忘提醒和社區(qū)社交三個(gè)次級(jí)功能。再把三個(gè)次級(jí)功能細(xì)化對(duì)應(yīng)三個(gè)子功能，分別為導(dǎo)航功能、遺忘提醒和共享交流。在這一分解步驟中，將提取到的功能要素映射到行為，并把具有服務(wù)功能的行為模式映射為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和組件。采用北斗定位技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)出行路程精準(zhǔn)導(dǎo)航，防止老人出行方位中迷失。在產(chǎn)品儲(chǔ)物箱處安裝重力感應(yīng)裝置，在下車(chē)后可以檢測(cè)儲(chǔ)物處是否還有遺留物品以此來(lái)提醒老人。代步車(chē)與手機(jī)智能互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)使用產(chǎn)品用戶群體社交交流。

（4）功能分解以使用性為基本功能。通過(guò)使用性的基本功能可分解出使用便捷、智能車(chē)輛控制和人機(jī)貼合三個(gè)次級(jí)功能。再把三個(gè)次級(jí)功能細(xì)化對(duì)應(yīng)六個(gè)子功能，分別為界面簡(jiǎn)化、儲(chǔ)存充足、輔助駕駛、推行助力、人機(jī)尺度舒適、駕駛姿勢(shì)調(diào)節(jié)。在這一步驟中將提取到的功能要素映射到行為，并把具有使用功能的行為模式映射為產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和組件。代步車(chē)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)潔和儲(chǔ)物空間充足，增加老年群體在使用代步工具的便捷性；采用系統(tǒng)計(jì)算和加裝探測(cè)器實(shí)現(xiàn)智能控速和智能避障，使得代步車(chē)具有輔助駕駛功能。安裝助力系統(tǒng)使得代步車(chē)在怠速和人力推動(dòng)時(shí)有動(dòng)能助力，提高使用便捷性。在代步車(chē)上安裝符合人體曲線的座椅和可調(diào)節(jié)座椅高度的配置，幫助老年人用戶更加便捷的使用。另外，安裝可調(diào)節(jié)座椅，調(diào)整更好的座椅姿勢(shì)和遠(yuǎn)近關(guān)系，來(lái)方便老年人群用戶駕駛姿勢(shì)。

基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)服務(wù)于用戶的使用體驗(yàn)，對(duì)于用戶行為進(jìn)行科學(xué)的量化分析[13]。在進(jìn)行功能的分解和結(jié)構(gòu)的映射，最終完成產(chǎn)品的設(shè)計(jì)化分析。

四、老年代步車(chē)設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)

通過(guò)基于AHP、FAST和FBS方法所集成的AHP-FAST-FBS設(shè)計(jì)方法，確定了老年代步車(chē)相應(yīng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)模塊。首先，篩選出產(chǎn)品外觀造型的結(jié)構(gòu)模塊，包括把手控制、轉(zhuǎn)向軸、照明大燈和警示燈、車(chē)架底盤(pán)、驅(qū)動(dòng)輪、座椅和折疊靠背及護(hù)欄、升降和旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)物空間格。其中，轉(zhuǎn)向軸部件和車(chē)架底盤(pán)以及座椅部位組成了整體的基本機(jī)械框架結(jié)構(gòu)；把手控制處控制整體車(chē)輛系統(tǒng)，在轉(zhuǎn)向軸和底盤(pán)交界處安裝制動(dòng)系統(tǒng)以此方便使用，座椅和支撐結(jié)構(gòu)和靠背結(jié)構(gòu)安裝在與前把手距離符合位置，座椅下方設(shè)置儲(chǔ)物格；將代步車(chē)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、底盤(pán)傳動(dòng)裝置、剎車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)、把手轉(zhuǎn)向裝置、代步車(chē)輪等部件有機(jī)地連接起來(lái)，使得代步車(chē)各部分構(gòu)成一個(gè)整體[14]，外包裹硬質(zhì)輕便的復(fù)合材料形成車(chē)身。根據(jù)目標(biāo)老年用戶對(duì)產(chǎn)品的需求，通過(guò)FAST功能樹(shù)中得到的造型、色彩搭配、材質(zhì)質(zhì)感三項(xiàng)子功能要素，最終將功能模塊轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)方案，造型效果圖如圖4所示。

基于集成設(shè)計(jì)方法，在老年代步車(chē)的設(shè)計(jì)中包括以下幾點(diǎn)：

（一）減輕老年代步車(chē)車(chē)身中量，選擇硬質(zhì)輕便的復(fù)合材料，以保證行駛的安全性。

（二）其智能化操作系統(tǒng)可包含危險(xiǎn)報(bào)警、語(yǔ)音提醒、健康監(jiān)測(cè)、導(dǎo)航出行、及時(shí)制動(dòng)等多種功能，以此幫助老人出行應(yīng)對(duì)各種突發(fā)情況。

（三）將座椅設(shè)計(jì)成90°旋轉(zhuǎn)和升降，方便老年人上下車(chē)。

五、結(jié)語(yǔ)

利用AHP、FAST和FBS集成的FAST-FBS的設(shè)計(jì)方法來(lái)對(duì)老年代步車(chē)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，基于產(chǎn)品設(shè)計(jì)服務(wù)于用戶的使用體驗(yàn)，對(duì)用戶行為進(jìn)行科學(xué)的量化分析具有重要意義。通過(guò)系統(tǒng)的研究和分析，可以深入探討用戶的需求和行為模式，為設(shè)計(jì)師提供可靠的數(shù)據(jù)支持，從而實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)和有效的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。再利用FAST-FBS設(shè)計(jì)方法概念求解，最終得到產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。這對(duì)老年代步車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的理論研究進(jìn)行了一定的優(yōu)化和補(bǔ)充，同時(shí)也為其他產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)提供了新思路。但在理論和產(chǎn)品的研究中仍存在一定的局限性，應(yīng)在下一步研究中進(jìn)行深入探討研究。

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作者簡(jiǎn)介：楊恒威，西安工程大學(xué)服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院碩士研究生。研究方向：用戶界面與交互設(shè)計(jì)。

通訊作者：孫薇，西安工程大學(xué)服裝與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院副教授。研究方向：人機(jī)交互設(shè)計(jì)。