基于FBS 模型的適老化助行產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究

四川輕化工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 向未唏 張久美

隨著我國(guó)人口老齡化的加劇，老年群體的生活及相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注。國(guó)家一直強(qiáng)調(diào)要重點(diǎn)發(fā)展養(yǎng)老技術(shù)和產(chǎn)業(yè)來(lái)緩解社會(huì)養(yǎng)老矛盾，并大力發(fā)展“銀發(fā)經(jīng)濟(jì)”，建設(shè)老年友好型社會(huì)。目前，我國(guó)適老化輔助設(shè)備的需求與現(xiàn)狀失衡，尤其是適老化助行產(chǎn)品領(lǐng)域。適老化助行產(chǎn)品是一種常見(jiàn)的輔助出行工具，它充分考慮到了老年人的日常功能狀態(tài)，能幫助老年人保持身體平衡，支撐部分重力。在目前的相關(guān)研究中，石元伍等[1]通過(guò)人機(jī)工程學(xué)分析設(shè)計(jì)了一種新型老年人動(dòng)態(tài)步行器；也有學(xué)者采用SET 因素和FAHP 模式相結(jié)合的方法設(shè)計(jì)了老年步行機(jī)器人[2]；還有學(xué)者從情感需求的角度改善了老年助行器設(shè)計(jì)的使用體驗(yàn)[3]。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，目前大多適老化助行產(chǎn)品只針對(duì)產(chǎn)品的物理功能進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，并沒(méi)把重心放在其心理需求與行為的映射上進(jìn)行綜合思考。因此，文章通過(guò)對(duì)FBS 模型的梳理與研究，完成功能、行為和結(jié)構(gòu)三個(gè)變量之間的層層映射，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)需求到功能的轉(zhuǎn)換，結(jié)合多種適老化產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出符合當(dāng)代老年人需求的產(chǎn)品，并為該領(lǐng)域的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供方向和依據(jù)。

1 FBS 模型概述

由Gero 教授首先提出的FBS 模型（Function–Behavior–Structure，即功能—行為—結(jié)構(gòu)）是一種用于描述產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)過(guò)程的創(chuàng)新方法論，如圖1 所示[4]。FBS 模型通過(guò)功能、行為和結(jié)構(gòu)三個(gè)變量之間的層級(jí)映射，實(shí)現(xiàn)最終功能與結(jié)構(gòu)對(duì)行為需求的解決，為工業(yè)設(shè)計(jì)中的目標(biāo)問(wèn)題生成了多個(gè)更加完善和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)母拍罘桨?，為設(shè)計(jì)者提供詳細(xì)的思路以解決用戶(hù)需求，是工業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)新的重要工具之一[5]。在FBS 模型中，首先根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行歸納，轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的功能要素；其次通過(guò)具體的交互行為來(lái)確認(rèn)產(chǎn)品功能元素的可能性，并由此推斷結(jié)構(gòu)的可行性；最后實(shí)現(xiàn)由具有設(shè)計(jì)意義的功能與行為得到的結(jié)構(gòu)，并分析結(jié)構(gòu)是否滿(mǎn)足用戶(hù)需求。

圖1 FBS 模型示意圖

2 適老化助行產(chǎn)品研究現(xiàn)狀

2.1 適老化助行產(chǎn)品性能

從國(guó)內(nèi)各大購(gòu)物網(wǎng)站可發(fā)現(xiàn)，適老化助行產(chǎn)品數(shù)量眾多，但大多數(shù)只關(guān)注老年人行為能力的不足，缺乏足夠的精神人文關(guān)懷[6]。尤其是適老化輕型助行產(chǎn)品領(lǐng)域，存在的問(wèn)題有：（1）多數(shù)產(chǎn)品造型機(jī)械化、缺乏溫度；（2）產(chǎn)品定位模糊，多數(shù)同時(shí)適用于老年人和殘障人，導(dǎo)致老年人排斥使用產(chǎn)品；（3）產(chǎn)品安全性低、功能不明確，如人機(jī)交互的復(fù)雜操作易出錯(cuò)，會(huì)導(dǎo)致老年人跌倒等。

2.2 適老化助行產(chǎn)品的比較研究

適老化助行產(chǎn)品按產(chǎn)品重量可分為輕型、重型兩類(lèi)，見(jiàn)表1。輕型以手杖為主，有1—4 個(gè)支撐點(diǎn)，體積輕、可折疊，有照明、紅光警示等輔助功能，主要適用于下肢功能輕度障礙者。重型以框式和輪式為主?？蚴街衅鞒型?，還能輔助起身、如廁、充當(dāng)座椅等，主要適用于下肢功能中度障礙者，在室內(nèi)使用居多；輪式助行器更加智能化和人性化，主要適用于下肢功能重度障礙者，室內(nèi)室外均可使用。

表1 適老化助行產(chǎn)品類(lèi)別對(duì)比

3 基于FBS 模型的適老化助行產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析

針對(duì)下肢功能輕度障礙的老年人，他們常用輕型助行產(chǎn)品。這類(lèi)人群現(xiàn)在很少在戶(hù)外使用助行產(chǎn)品，其原因從心理學(xué)的角度分析是因“拐杖”這一代詞在潛意識(shí)中給他們?cè)斐尚睦碡?fù)擔(dān)。因此，要需深入了解老年人的特征，才能進(jìn)行全面合理且有針對(duì)性地設(shè)計(jì)，為他們提供更安全、可靠的助行產(chǎn)品，從人性化角度保護(hù)他們的自尊心。

3.1 基于FBS 模型的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程

目前，由于生理、心理和環(huán)境因素的變化，下肢功能輕度障礙老年人的需求也在變化。而FBS 模型理論能應(yīng)對(duì)該變化，有效解決老年人需求與產(chǎn)品功能失衡的問(wèn)題，產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程如下：

1）確定產(chǎn)品功能。通過(guò)多種調(diào)研方式分析老年人的特征，總結(jié)他們的實(shí)際需求，找出當(dāng)前產(chǎn)品領(lǐng)域的痛點(diǎn)，對(duì)產(chǎn)品功能進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，得到預(yù)設(shè)功能。

2）功能映射行為。將產(chǎn)品功能逐一映射到預(yù)期行為中，確保功能滿(mǎn)足預(yù)期行為。

3）行為映射結(jié)構(gòu)。將老年人的行為與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相匹配分析，并結(jié)合其他限制因素，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的新結(jié)構(gòu)。

3.2 下肢功能輕度障礙老年人的特征分析

3.2.1 生理特征分析

據(jù)研究，60 歲以上老年人的身體和器官功能會(huì)隨著年齡的增長(zhǎng)而逐步衰退，主要體現(xiàn)在以下方面：

1）感知機(jī)能的衰退主要影響視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)。視覺(jué)因晶狀體硬化，導(dǎo)致對(duì)黃色感知增強(qiáng)，對(duì)藍(lán)、綠色感知變?nèi)酰宦?tīng)覺(jué)衰退導(dǎo)致對(duì)聲音的敏感度降低，對(duì)聲音信息的獲取出現(xiàn)失誤。因此，功能識(shí)別設(shè)計(jì)中要注意色彩應(yīng)用，人機(jī)交互設(shè)計(jì)中要注意聲音的分貝設(shè)置和有效反饋。

2）運(yùn)動(dòng)機(jī)能的衰退使老年人協(xié)調(diào)性變差，導(dǎo)致他們連蹲下、起身、上下臺(tái)階等簡(jiǎn)單動(dòng)作都難以輕松完成。因此，人機(jī)輔助功能設(shè)計(jì)中應(yīng)合理設(shè)置。

3）神經(jīng)機(jī)能的衰退導(dǎo)致記憶力減退、認(rèn)知能力下降、反應(yīng)遲緩等。因此，預(yù)警設(shè)計(jì)中應(yīng)注意合理反饋。

3.2.2 心理特征分析

老年人生理特征的變化，以及空閑時(shí)間增加、社會(huì)參與感減少等因素，在一定程度上影響心理特征的變化。

1）社會(huì)角色的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致老年人情緒不穩(wěn)定，包括自卑感、孤獨(dú)感、社會(huì)脫節(jié)感等。因此，界面設(shè)計(jì)中要簡(jiǎn)單易懂，以提高使用的愉悅感。

2）多數(shù)老年人的“不服老”導(dǎo)致他們拒絕使用助行產(chǎn)品。但安全是關(guān)注老年人的首要問(wèn)題，他們應(yīng)接受助行產(chǎn)品來(lái)輔助[7]。因此，造型設(shè)計(jì)中要提高他們的接受度。

3.2.3 行為特征分析

老年人的日常行為特征的變化與自身的生活環(huán)境、身體狀況、經(jīng)濟(jì)條件和興趣愛(ài)好等密切相關(guān)，在很大程度上也反向影響心理和生理特征。一般來(lái)說(shuō)，老年人的生活模式與作息時(shí)間是固定的。按老年人的行為場(chǎng)景，可分為室內(nèi)和室外：

1）室內(nèi)：老年人的居家模式基本是臥室起床—衛(wèi)生間洗漱—廚房做飯—餐桌就餐—客廳看電視、看報(bào)紙，涉及行為有起身坐下、移動(dòng)和上下樓梯。

2）室外：老年人的外出活動(dòng)以必要和休閑活動(dòng)為主。必要活動(dòng)如購(gòu)物，出行時(shí)間約1 h—2 h，主要在早晨；休閑活動(dòng)如鍛煉、散步，活動(dòng)范圍較短，出行時(shí)間平均在0.5 h—1 h，主要在早晨和傍晚[8]。

3.3 適老化輕型助行產(chǎn)品分析

基于FBS 模型理論，舉例分析目前部分輕型助行產(chǎn)品中功能—行為—結(jié)構(gòu)的層層映射。支撐功能是老年人對(duì)助行產(chǎn)品最基本的需求。映射行為有起身坐下、移動(dòng)和上下樓梯，映射結(jié)構(gòu)是發(fā)力點(diǎn)、依靠點(diǎn)和支撐點(diǎn)。目前市面上的部分輕型助行產(chǎn)品只有一個(gè)支撐點(diǎn)，穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生安全隱患，如圖2 所示。

圖2 支撐功能的FBS 模型分析

智能功能為照明、報(bào)警等需求。照明映射的行為是夜間行走不便，報(bào)警映射的行為是遇危險(xiǎn)尋求幫助。照明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在扶手前端，報(bào)警結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在扶手一側(cè)，操作模式均為按鍵。老年人記性差，遇到危險(xiǎn)易慌亂，會(huì)導(dǎo)致按錯(cuò)鍵等，如圖3 所示。

圖3 智能功能的FBS 模型分析

4 適老化助行產(chǎn)品設(shè)計(jì)實(shí)踐案例

4.1 FBS 模型映射分析

4.1.1 確定產(chǎn)品功能

與下肢功能中、重度障礙老年人相比，下肢功能輕度障礙老年人對(duì)助行產(chǎn)品的需求較少。在日常生活中，目標(biāo)用戶(hù)基本能獨(dú)立自主，只是涉及起身坐下、移動(dòng)、上下樓梯等動(dòng)作時(shí)需助行產(chǎn)品輔助[9]。

為了解目標(biāo)用戶(hù)對(duì)適老化輕型助行產(chǎn)品的功能需求，線下通過(guò)訪談和觀察來(lái)獲取用戶(hù)需求，線上以搜索相關(guān)文獻(xiàn)、可信度高的平臺(tái)上相關(guān)產(chǎn)品的真實(shí)反饋為主[10]，最后確定三類(lèi)需求。（1）必備型需求：是老年人最基本的需求，如在起身坐下時(shí)支撐身體，上下樓梯時(shí)省時(shí)省力又確保安全；（2）期望型需求：更多來(lái)自老年人內(nèi)心情感與認(rèn)知,隨著現(xiàn)代養(yǎng)老觀念的改變,老年人更希望能獨(dú)立生活,渴望得到社會(huì)與他人的尊重；（3）魅力型需求：是將其他醫(yī)療產(chǎn)品的功能運(yùn)用于產(chǎn)品上，以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)接受的輔助功能。

根據(jù)需求進(jìn)行功能預(yù)設(shè)，以線上線下問(wèn)卷調(diào)研方式，剔除無(wú)效問(wèn)卷23 份，共回收有效文件127 份。分析結(jié)果后，確定產(chǎn)品具有支撐、折疊、調(diào)節(jié)、控制和智能這五個(gè)功能。其中，支撐是核心功能。

4.1.2 功能映射行為

適老化輕型助行產(chǎn)品的規(guī)劃設(shè)計(jì)可彌補(bǔ)老年人能力退化所造成的不足，在功能—行為轉(zhuǎn)化過(guò)程中，將預(yù)設(shè)功能與需求相對(duì)應(yīng)。其中，支撐功能有起身坐下、移動(dòng)和上下樓梯的支撐；調(diào)節(jié)功能有亮度、高度和方向的調(diào)節(jié)；置物功能有藥物存放和購(gòu)物袋掛鉤；折疊功能為座椅折疊；控制功能有指紋解鎖、語(yǔ)音控制、觸摸控制；智能功能有多傳感器、緊急求助、實(shí)時(shí)定位、遠(yuǎn)程通話[11]。另外，需要考慮行為與行為之間是否存在沖突和遞進(jìn)關(guān)系，以便于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

4.1.3 行為映射結(jié)構(gòu)

行為與結(jié)構(gòu)存在一對(duì)多的映射關(guān)系，如不同類(lèi)別的行為可能存在于同一結(jié)構(gòu)中。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮人機(jī)尺寸，合理分布各模塊，避免行為與結(jié)構(gòu)關(guān)系的錯(cuò)亂，完成有效可靠的適老化輕型助行產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案[12]，如圖4 所示。

圖4 功能—行為—結(jié)構(gòu)的層級(jí)映射

4.2 案例設(shè)計(jì)

通過(guò)FBS 模型的層級(jí)映射分析后，確定產(chǎn)品由扶手、支撐桿、置物、程序和智能這五大結(jié)構(gòu)模塊組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)模塊的位置分布和用戶(hù)身高，確定適老化輕型助行產(chǎn)品的高度應(yīng)在850—1100 mm 之間。

1）扶手模塊中，有支撐、調(diào)節(jié)、置物和智能四大功能。支撐功能的映射行為有起身坐下、移動(dòng)和上下樓梯，映射結(jié)構(gòu)是人體工學(xué)原理的握把作為支撐身體的發(fā)力點(diǎn)、滾輪和底座兩用的產(chǎn)品支撐點(diǎn)，可根據(jù)習(xí)慣選擇滾輪或手動(dòng)移動(dòng)。調(diào)節(jié)功能的映射行為有夜間出行，映射結(jié)構(gòu)是照明，亮度可旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)。置物功能的映射行為有外出攜帶藥物，映射結(jié)構(gòu)是便攜藥盒，旋轉(zhuǎn)即可打開(kāi)。

2）支撐桿模塊中，有調(diào)節(jié)功能。映射行為有不同用戶(hù)的身高與習(xí)慣，映射結(jié)構(gòu)是850—1100 mm 的可調(diào)節(jié)高度和360°的可旋轉(zhuǎn)。

3）折疊模塊中，有置物與折疊功能。置物功能的映射行為有掛置購(gòu)物袋，映射結(jié)構(gòu)是內(nèi)置掛鉤。折疊功能的映射行為有途中休息，映射結(jié)構(gòu)是轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)軸變?yōu)樽文Ｊ健?/p>

4）程序模塊中，有初始設(shè)定的控制功能。映射行為有開(kāi)啟智能功能、按鍵操作、語(yǔ)音控制，映射結(jié)構(gòu)是指紋解鎖、功能鍵、語(yǔ)音傳送，用戶(hù)觸碰指紋解鎖處3 秒后開(kāi)機(jī)，產(chǎn)品感應(yīng)用戶(hù)1 小時(shí)未使用后自動(dòng)關(guān)機(jī)。

5）智能模塊中，有智能功能。映射行為有未注意危險(xiǎn)、需求救、需定位、打電話，映射結(jié)構(gòu)是扶手前端兩側(cè)的緊急求助與遠(yuǎn)程通話、扶手后端的多傳感器與實(shí)時(shí)定位，50 米內(nèi)的危險(xiǎn)能及時(shí)感應(yīng)。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，針對(duì)下肢功能輕度障礙老年人的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和理論較少，手杖、拐杖等產(chǎn)品在市場(chǎng)上占比很大，缺少對(duì)人文關(guān)懷的考慮。隨著社會(huì)的發(fā)展，老年人對(duì)助行產(chǎn)品領(lǐng)域的需求也延伸出多個(gè)次級(jí)需求。通過(guò)對(duì)目標(biāo)用戶(hù)的生理、心理和行為特征進(jìn)行分析，以FBS 模型的功能—行為—結(jié)構(gòu)進(jìn)行層層映射，設(shè)計(jì)出一款提高用戶(hù)接受度的輕型助行產(chǎn)品，不僅能輔助用戶(hù)的日常生活，提高老年人的幸福感，也能有效推動(dòng)輕型助行器產(chǎn)品領(lǐng)域的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。