摘" 要：随着老年群体在人口结构比例中不断扩大，老年出行服务产品的开发研究具有可行性。而老年代步车的设计要素通过与AHP-FBS-FAST的创新设计方法结合，或可满足老年群体日益增长的出行需求。首先，可引入层次分析法（AHP）对设计需求进行层次化处理和权重分配；其次，再结合FBS-FAST的设计方法对老年代步车的功能、行为和结构进行深入分析；最后，实现人群需求和产品功能结构的优化设计。这一方法优化设计流程，实现产品功能分解到产品结构的准确映射，进一步增强了设计方案的科学性和可实施性，为多维度产品设计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。
关键词：工业设计；产品设计；AHP；FAST；FBS；老年代步车
随着电动代步车成为一种常见的交通工具，更多的不同老年人群用户使用这一类产品，以维持社区联系和便利出行[1]。近年来，一些研究关注老年代步车的设计和改进。赵雪芳等以用户需求为基础展开研究，以此来提高产品使用的安全性、舒适性[2]。陈秋君等以“积极老龄视角下”来展开课题研究，研究老年代步工具设计的可行性[3]。然而，在老年代步车设计研究中，将用户需求和产品设计方法相结合的研究较少；李翠玉等构建了一种 FAST-FBS 集成创新设计方法，用于玻璃幕墙清洁机的设计案例中，为产品概念设计提供了科学精准的流程[4]。本研究采用AHP-FAST-FBS集成设计方法，重点将展开这一理论为老年代步车设计，提供更为科学化的设计思路，来提高人机需求和产品使用贴合度，确保使用安全，舒适[5]。
一、AHP、FAST和FBS的概述
AHP是指层次分析法（Analytic Hierarchy Process），由著名运筹学教授ThomasL.Saaty于自20世纪 70 年代提出[6]，该方法被广泛应用于决策与工业分析等研究领域这种方法能够将复杂的决策思维层次化，量化每个因素对结果的影响，以提高决策的准确性[7]。FAST 法，即功能分析系统技术法（Function Analysis System Technique），是一种系统化的、由上及下的产品功能条件分析方法，该方法以目标用户需求作为出发点，通过对产品功能展开分析来建立产品功能树，从而明确产品的主次功能，以开发出满足用户需求的产品[8]。FBS（Function-Behavior-Structure）提出的“功能—行为—结构”关系模型，旨在研究其三者之间逐级映射的关系。其中，F（Function）是功能层，B（Behavior）是行为层，S（Structure）是结构层[9]。
二、集成AHP-FAST-FBS方法的老年代步车设计流程
（一）AHP用户需求层次求解
1.明确定义目标
确定需要进行决策的目标，将其清晰地定义；通过问卷访谈等方法获取需求、建立递阶层次结构[10]。
2.建立层次结构
将目标分解为若干层次，包括目标、准则和子准则；确保层次结构的逻辑性和完备性。
3.构建判断矩阵A
通过专家判断或数据分析，填写层次结构中每个元素之间的两两比较矩阵；，，其中
式中：n—矩阵阶数；—矩阵第i行第j列的元素；其中表示元素i相对于元素j的相对重要性。
4.采用列向量平均值法计算判断矩阵各元素的权重
求得特征向量，在计算判断矩阵的最大特征值
（式中—向量AW的第i个元素）
（二）搭建黑箱模型
黑箱模型首先以用户的期望需求为出发点，通过“输入-运行-输出”模式分析用户的期望需求。其中，“输入”代表用户对产品的期望需求，“运行”则是通过对用户期望需求进行分析，并将其转化为产品的功能。最后，“输出”则表明用户期望需求如何影响产品本身的功能实现，进而促使对产品功能技术的理解，将用户的需求要素输入得到对产品的功能技术的理解[11]。
（三）搭建AHP-FAST-FBS的集成设计方法
根据AHP（层次分析法），可确定用户的主要与次要需求；然后，再搭建FAST功能树，将产品的集成功能分为基础功能，并将基础功能分解为数个子功能；在建立基本功能和次级功能之间的相互联系时，需要考虑到它们之间的相互关系。其中，产品功能中满足“功能-行为-结构”输入FBS终端的横向基本功能，而其他纵向子功能则用于对用户需求的补充和后续产品形式设计。
AHP和FAST-FBS集成设计方法的整体步骤能够帮助产品设计开发者明确把握老年代步车用户主要需求，并将其合理映射为产品的功能结构模块。这一过程实现了“需求分析－功能获取－结构转换－概念输出”的递进关系（如图1），可为老年代步车设计开发者提供三者有效方法结合，从用户需求到产品功能和结构创新的设计方案。其科学创新性可通过以下老年代步车的创新设计研究进行高效率的可行性验证[12]。
三、基于AHP-FAST-FBS方法的老年代步车设计思路
（一）构建老年代步车用户需求层次模型
1.调研用户出行需求
对产品目标用户人群采用非结构式访谈调研方式，进行了调研人群用户的出行方式、出行习惯、出行目的、生活习惯、出行困难程度、对电动代步工具的态度和需求，以及出行产品体验等方面的用户调查；将调研出的有效信息进行数据统计并整理如表1。
利用图表进行层次化展开分类用户需求，将具有相同性较高的需求词语归为一类，筛选出老年群体需求较低的词汇，最终搭建较为科学和全面的针对老年代步车用户设计需求层次模型，分为目标层，准则层，指标层[13]（如图2）。
2.基于老年用户人群AHP的需求权重计算
使用AHP层次分析法对两类老年人群分别进行权重计算，邀请了6名工业设计专业人群和4名目标用户人群，采取1-9标度法对同一标准层的两个因素进行比较，经过带入AHP权重计算公式进行权重求解，得到各个准则层的判断矩阵；分别计算出各个层次的权重值（如图2）。
3.方案层判断矩阵汇总结果
选取两个目标群体用户分别为正常老年群体和障碍老年群体来分别计算权重得出其一致性小于0.1。
公式中CI表示为判断矩阵一致性指标；RI表示为平均随机一致性指标，当1小于0.1时则判断矩阵符合一致性要求且合理，否则要重新调整[4]。
（二）构建老年代步车的FAST-FBS的集成设计方法
1.产品功能要素筛选
根据以上通过AHP权重计算和各指标层的分析，得出代步车驾驶安全性与性能稳定性、座椅贴合度、操作简易、多功能和多场景使用、智能化等关键参考指标。把这些关键需求指标输入到老年代步车黑箱模型中，通过“输入-运行-输出”的模式带入黑箱模型中求解出产品的基本方案（如图3），再带入集成方法流程图中进行产品设计转化。
在老年代步车的黑箱模型中，通过“输入-运行-输出”的黑箱模型流程对老年代步产品其功能符合化求解，求解得出安全防护，桌椅舒适性，性能稳定，应在产品设计中放在首要设计点考虑。
2.FAST-FBS集成设计方法分析
（1）从基本功能到子功能进行功能分解，基本功能分为安全性、服务性、使用性。首先，将这些基本分解成九个子功能，然后再执行FBS的映射，对产品实现“功能-行为-结构”的转化。通过14个子功能通过FB映射到相应的16个行为，再通过BS映射到16个产品结构。
（2）功能分解以安全性为基本功能。通过安全性的基本功能可分解为车况路况监控、报警救援和健康监护三个次级功能。再把三个次级功能细化对应五个子功能，分别为交通警示提醒、危险检测、危险报警、警报救援、健康检测。在这一分解步骤中，将老年代步车这一产品的功能要素映射到行为，并把具有安全功能的行为模式映射为产品结构和模块化组件。通过摄像头这一模块组件进行实时场景拍摄和系统算法处理，检测路况危险状况做到产品安全防护。同时，通过配置传感器来触发危险发生的报警救援功能。
（3）功能分解以服务性为基本功能。通过服务性的基本功能可分解为出行规划、备忘提醒和社区社交三个次级功能。再把三个次级功能细化对应三个子功能，分别为导航功能、遗忘提醒和共享交流。在这一分解步骤中，将提取到的功能要素映射到行为，并把具有服务功能的行为模式映射为产品结构和组件。采用北斗定位技术来实现出行路程精准导航，防止老人出行方位中迷失。在产品储物箱处安装重力感应装置，在下车后可以检测储物处是否还有遗留物品以此来提醒老人。代步车与手机智能互联，实现使用产品用户群体社交交流。
（4）功能分解以使用性为基本功能。通过使用性的基本功能可分解出使用便捷、智能车辆控制和人机贴合三个次级功能。再把三个次级功能细化对应六个子功能，分别为界面简化、储存充足、辅助驾驶、推行助力、人机尺度舒适、驾驶姿势调节。在这一步骤中将提取到的功能要素映射到行为，并把具有使用功能的行为模式映射为产品的结构和组件。代步车系统操作简洁和储物空间充足，增加老年群体在使用代步工具的便捷性；采用系统计算和加装探测器实现智能控速和智能避障，使得代步车具有辅助驾驶功能。安装助力系统使得代步车在怠速和人力推动时有动能助力，提高使用便捷性。在代步车上安装符合人体曲线的座椅和可调节座椅高度的配置，帮助老年人用户更加便捷的使用。另外，安装可调节座椅，调整更好的座椅姿势和远近关系，来方便老年人群用户驾驶姿势。
基于产品设计服务于用户的使用体验，对于用户行为进行科学的量化分析[13]。在进行功能的分解和结构的映射，最终完成产品的设计化分析。
四、老年代步车设计方案呈现
通过基于AHP、FAST和FBS方法所集成的AHP-FAST-FBS设计方法，确定了老年代步车相应的产品结构模块。首先，筛选出产品外观造型的结构模块，包括把手控制、转向轴、照明大灯和警示灯、车架底盘、驱动轮、座椅和折叠靠背及护栏、升降和旋转的支撑结构、储物空间格。其中，转向轴部件和车架底盘以及座椅部位组成了整体的基本机械框架结构；把手控制处控制整体车辆系统，在转向轴和底盘交界处安装制动系统以此方便使用，座椅和支撑结构和靠背结构安装在与前把手距离符合位置，座椅下方设置储物格；将代步车驱动电机、底盘传动装置、刹车制动系统、把手转向装置、代步车轮等部件有机地连接起来，使得代步车各部分构成一个整体[14]，外包裹硬质轻便的复合材料形成车身。根据目标老年用户对产品的需求，通过FAST功能树中得到的造型、色彩搭配、材质质感三项子功能要素，最终将功能模块转化为设计方案，造型效果图如图4所示。
基于集成设计方法，在老年代步车的设计中包括以下几点：
（一）减轻老年代步车车身中量，选择硬质轻便的复合材料，以保证行驶的安全性。
（二）其智能化操作系统可包含危险报警、语音提醒、健康监测、导航出行、及时制动等多种功能，以此帮助老人出行应对各种突发情况。
（三）将座椅设计成90°旋转和升降，方便老年人上下车。
五、结语
利用AHP、FAST和FBS集成的FAST-FBS的设计方法来对老年代步车进行设计分析，基于产品设计服务于用户的使用体验，对用户行为进行科学的量化分析具有重要意义。通过系统的研究和分析，可以深入探讨用户的需求和行为模式，为设计师提供可靠的数据支持，从而实现更加精准和有效的产品设计。再利用FAST-FBS设计方法概念求解，最终得到产品设计方案。这对老年代步车设计领域的理论研究进行了一定的优化和补充，同时也为其他产品的概念设计提供了新思路。但在理论和产品的研究中仍存在一定的局限性，应在下一步研究中进行深入探讨研究。
参考文献：
[1]蔡亚澜.基于感性工学的老年代步工具情感化设计研究[D].武汉：湖北工业大学，2022.
[2]赵雪芳.基于用户需求的城市老年电动代步车设计研究[D].郑州：河南工业大学，2020.
[3]陈秋君.“积极老龄化”视角下低龄老年人代步工具的设计与研究[D].济南：山东工艺美术学院，2023.
[4]李翠玉，马鑫.基于FAST-FBS集成创新设计方法的玻璃幕墙清洁机设计[J].机械设计与研究，2023（2）：191-195+201.
[5]Jongseong Gwak，Hiroshi Yoshitake，Motoki Shino. Effects of visual factors during automated driving of mobility scooters on user comfort：An exploratory simulator study[J].Transportation Research Part F：Traffic Psychology and Behaviour，2021（81）：608-621.
[6]周红宇，齐振.基于AHP/FAST/FBS的遥控式抹光机设计[J].机械设计，2021（8）：118-123.
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[8]闫杰，宁芳.基于S-BFPS模型的管道清淤机器人设计研究[J].工业设计，2023（11）：140-143.
[9]宋端树，许艳秋，崔天琦，董贝贝.基于AHP-FAST的产品概念创新设计模式研究[J].包装工程，2019（24）：228-234.
[10]宋博，刘永瞻.基于模块启发法的新产品开发方法研究与应用[J].机械设计与制造，2014（12）：13-17.
[11]周红宇，齐振.基于AHP/FAST/FBS的遥控式抹光机设计[J].机械设计，2021（8）：118-123.
[12]苏晨，胡王毅文，江驭鹏，夏钰，刘凯铸.基于SETC/FAHP/TRIZ的电动工具创新设计[J].机械设计，2023（12）：163-169.
[13]杨浩，严扬，胡也畅.基于驾驶操作行为分析的宜老型代步车原型设计研究[J].机械设计，2018（6）：105-112.
[14]李洋，薛强，李明真.面向轻量化目标的新能源老年代步车设计[J].机械设计，2018（1）：112-115.
作者简介：杨恒威，西安工程大学服装与艺术设计学院硕士研究生。研究方向：用户界面与交互设计。
通讯作者：孙薇，西安工程大学服装与艺术设计学院副教授。研究方向：人机交互设计。
