基于FBS 模型的適老化助行產品設計研究

四川輕化工大學機械工程學院 向未唏 張久美

隨著我國人口老齡化的加劇，老年群體的生活及相關產品研發越來越受到社會的關注。國家一直強調要重點發展養老技術和產業來緩解社會養老矛盾，并大力發展“銀發經濟”，建設老年友好型社會。目前，我國適老化輔助設備的需求與現狀失衡，尤其是適老化助行產品領域。適老化助行產品是一種常見的輔助出行工具，它充分考慮到了老年人的日常功能狀態，能幫助老年人保持身體平衡，支撐部分重力。在目前的相關研究中，石元伍等[1]通過人機工程學分析設計了一種新型老年人動態步行器；也有學者采用SET 因素和FAHP 模式相結合的方法設計了老年步行機器人[2]；還有學者從情感需求的角度改善了老年助行器設計的使用體驗[3]。通過分析發現，目前大多適老化助行產品只針對產品的物理功能進行優化和創新，并沒把重心放在其心理需求與行為的映射上進行綜合思考。因此，文章通過對FBS 模型的梳理與研究，完成功能、行為和結構三個變量之間的層層映射，實現用戶需求到功能的轉換，結合多種適老化產品的優點，設計出符合當代老年人需求的產品，并為該領域的創新設計提供方向和依據。

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—結構）是一種用于描述產品概念設計過程的創新方法論，如圖1 所示[4]。FBS 模型通過功能、行為和結構三個變量之間的層級映射，實現最終功能與結構對行為需求的解決，為工業設計中的目標問題生成了多個更加完善和嚴謹的概念方案，為設計者提供詳細的思路以解決用戶需求，是工業設計創新的重要工具之一[5]。在FBS 模型中，首先根據用戶需求進行歸納，轉化為產品的功能要素；其次通過具體的交互行為來確認產品功能元素的可能性，并由此推斷結構的可行性；最后實現由具有設計意義的功能與行為得到的結構，并分析結構是否滿足用戶需求。

圖1 FBS 模型示意圖

2 適老化助行產品研究現狀

2.1 適老化助行產品性能

從國內各大購物網站可發現，適老化助行產品數量眾多，但大多數只關注老年人行為能力的不足，缺乏足夠的精神人文關懷[6]。尤其是適老化輕型助行產品領域，存在的問題有：（1）多數產品造型機械化、缺乏溫度；（2）產品定位模糊，多數同時適用于老年人和殘障人，導致老年人排斥使用產品；（3）產品安全性低、功能不明確，如人機交互的復雜操作易出錯，會導致老年人跌倒等。

2.2 適老化助行產品的比較研究

適老化助行產品按產品重量可分為輕型、重型兩類，見表1。輕型以手杖為主，有1—4 個支撐點，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。框式助行器除助行外，還能輔助起身、如廁、充當座椅等，主要適用于下肢功能中度障礙者，在室內使用居多；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，室內室外均可使用。

表1 適老化助行產品類別對比

3 基于FBS 模型的適老化助行產品設計分析

針對下肢功能輕度障礙的老年人，他們常用輕型助行產品。這類人群現在很少在戶外使用助行產品，其原因從心理學的角度分析是因“拐杖”這一代詞在潛意識中給他們造成心理負擔。因此，要需深入了解老年人的特征，才能進行全面合理且有針對性地設計，為他們提供更安全、可靠的助行產品，從人性化角度保護他們的自尊心。

3.1 基于FBS 模型的產品開發流程

目前，由于生理、心理和環境因素的變化，下肢功能輕度障礙老年人的需求也在變化。而FBS 模型理論能應對該變化，有效解決老年人需求與產品功能失衡的問題，產品的開發流程如下：

1）確定產品功能。通過多種調研方式分析老年人的特征，總結他們的實際需求，找出當前產品領域的痛點，對產品功能進行創新設計，得到預設功能。

2）功能映射行為。將產品功能逐一映射到預期行為中，確保功能滿足預期行為。

3）行為映射結構。將老年人的行為與產品結構相匹配分析，并結合其他限制因素，實現產品的新結構。

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

據研究，60 歲以上老年人的身體和器官功能會隨著年齡的增長而逐步衰退，主要體現在以下方面：

1）感知機能的衰退主要影響視覺和聽覺。視覺因晶狀體硬化，導致對黃色感知增強，對藍、綠色感知變弱；聽覺衰退導致對聲音的敏感度降低，對聲音信息的獲取出現失誤。因此，功能識別設計中要注意色彩應用，人機交互設計中要注意聲音的分貝設置和有效反饋。

2）運動機能的衰退使老年人協調性變差，導致他們連蹲下、起身、上下臺階等簡單動作都難以輕松完成。因此，人機輔助功能設計中應合理設置。

3）神經機能的衰退導致記憶力減退、認知能力下降、反應遲緩等。因此，預警設計中應注意合理反饋。

3.2.2 心理特征分析

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

1）社會角色的轉變導致老年人情緒不穩定，包括自卑感、孤獨感、社會脫節感等。因此，界面設計中要簡單易懂，以提高使用的愉悅感。

2）多數老年人的“不服老”導致他們拒絕使用助行產品。但安全是關注老年人的首要問題，他們應接受助行產品來輔助[7]。因此，造型設計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境、身體狀況、經濟條件和興趣愛好等密切相關，在很大程度上也反向影響心理和生理特征。一般來說，老年人的生活模式與作息時間是固定的。按老年人的行為場景，可分為室內和室外：

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

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

3.3 適老化輕型助行產品分析

基于FBS 模型理論，舉例分析目前部分輕型助行產品中功能—行為—結構的層層映射。支撐功能是老年人對助行產品最基本的需求。映射行為有起身坐下、移動和上下樓梯，映射結構是發力點、依靠點和支撐點。目前市面上的部分輕型助行產品只有一個支撐點，穩定性差，易產生安全隱患，如圖2 所示。

圖2 支撐功能的FBS 模型分析

智能功能為照明、報警等需求。照明映射的行為是夜間行走不便，報警映射的行為是遇危險尋求幫助。照明結構設計在扶手前端，報警結構設計在扶手一側，操作模式均為按鍵。老年人記性差，遇到危險易慌亂，會導致按錯鍵等，如圖3 所示。

圖3 智能功能的FBS 模型分析

4 適老化助行產品設計實踐案例

4.1 FBS 模型映射分析

4.1.1 確定產品功能

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助行產品的需求較少。在日常生活中，目標用戶基本能獨立自主，只是涉及起身坐下、移動、上下樓梯等動作時需助行產品輔助[9]。

為了解目標用戶對適老化輕型助行產品的功能需求，線下通過訪談和觀察來獲取用戶需求，線上以搜索相關文獻、可信度高的平臺上相關產品的真實反饋為主[10]，最后確定三類需求。（1）必備型需求：是老年人最基本的需求，如在起身坐下時支撐身體，上下樓梯時省時省力又確保安全；（2）期望型需求：更多來自老年人內心情感與認知,隨著現代養老觀念的改變,老年人更希望能獨立生活,渴望得到社會與他人的尊重；（3）魅力型需求：是將其他醫療產品的功能運用于產品上，以實現用戶接受的輔助功能。

根據需求進行功能預設，以線上線下問卷調研方式，剔除無效問卷23 份，共回收有效文件127 份。分析結果后，確定產品具有支撐、折疊、調節、控制和智能這五個功能。其中，支撐是核心功能。

4.1.2 功能映射行為

適老化輕型助行產品的規劃設計可彌補老年人能力退化所造成的不足，在功能—行為轉化過程中，將預設功能與需求相對應。其中，支撐功能有起身坐下、移動和上下樓梯的支撐；調節功能有亮度、高度和方向的調節；置物功能有藥物存放和購物袋掛鉤；折疊功能為座椅折疊；控制功能有指紋解鎖、語音控制、觸摸控制；智能功能有多傳感器、緊急求助、實時定位、遠程通話[11]。另外，需要考慮行為與行為之間是否存在沖突和遞進關系，以便于產品結構的設計。

4.1.3 行為映射結構

行為與結構存在一對多的映射關系，如不同類別的行為可能存在于同一結構中。因此，在產品設計中應充分考慮人機尺寸，合理分布各模塊，避免行為與結構關系的錯亂，完成有效可靠的適老化輕型助行產品設計方案[12]，如圖4 所示。

圖4 功能—行為—結構的層級映射

4.2 案例設計

通過FBS 模型的層級映射分析后，確定產品由扶手、支撐桿、置物、程序和智能這五大結構模塊組成。根據結構模塊的位置分布和用戶身高，確定適老化輕型助行產品的高度應在850—1100 mm 之間。

1）扶手模塊中，有支撐、調節、置物和智能四大功能。支撐功能的映射行為有起身坐下、移動和上下樓梯，映射結構是人體工學原理的握把作為支撐身體的發力點、滾輪和底座兩用的產品支撐點，可根據習慣選擇滾輪或手動移動。調節功能的映射行為有夜間出行，映射結構是照明，亮度可旋轉調節。置物功能的映射行為有外出攜帶藥物，映射結構是便攜藥盒，旋轉即可打開。

2）支撐桿模塊中，有調節功能。映射行為有不同用戶的身高與習慣，映射結構是850—1100 mm 的可調節高度和360°的可旋轉。

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物袋，映射結構是內置掛鉤。折疊功能的映射行為有途中休息，映射結構是轉動活動軸變為座椅模式。

4）程序模塊中，有初始設定的控制功能。映射行為有開啟智能功能、按鍵操作、語音控制，映射結構是指紋解鎖、功能鍵、語音傳送，用戶觸碰指紋解鎖處3 秒后開機，產品感應用戶1 小時未使用后自動關機。

5）智能模塊中，有智能功能。映射行為有未注意危險、需求救、需定位、打電話，映射結構是扶手前端兩側的緊急求助與遠程通話、扶手后端的多傳感器與實時定位，50 米內的危險能及時感應。

5 結語

目前，針對下肢功能輕度障礙老年人的產品設計和理論較少，手杖、拐杖等產品在市場上占比很大，缺少對人文關懷的考慮。隨著社會的發展，老年人對助行產品領域的需求也延伸出多個次級需求。通過對目標用戶的生理、心理和行為特征進行分析，以FBS 模型的功能—行為—結構進行層層映射，設計出一款提高用戶接受度的輕型助行產品，不僅能輔助用戶的日常生活，提高老年人的幸福感，也能有效推動輕型助行器產品領域的創新設計。