基于SAPAD-AHP法的外骨骼设计研究.pdf
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1、第2 3卷 第1 8期2 0 2 3年 9月 科 技 和 产 业S c i e n c eT e c h n o l o g ya n dI n d u s t r y V o l.2 3,N o.1 8S e p.,2 0 2 3基于S A P A D-A H P法的外骨骼设计研究王 清,曾羽龙,李 曼,唐晨恒,叶洋滈(长沙理工大学 设计艺术学院,长沙4 1 0 1 1 4)摘要:当今的社会,我国正在面临一个老龄化逐步扩大的趋势问题,党及其中央及其各省委都对要老服务养老企业表现出高度重视和严格要求。结合S A P A D模型和AH P分析法对外骨骼设计研究提出全新的阐释和解决方法,以科学、理
2、性和人文主义为前提,秉持社会主义市场经济为路线,结合实践和真实数据,提高机械外骨骼设计品质。关键词:工业设计;老年人;外骨骼;S A P A D;AHP中图分类号:J 0 1 文献标志码:A 文章编号:1 6 7 1-1 8 0 7(2 0 2 3)1 8-0 2 2 2-0 4收稿日期:2 0 2 3-0 5-1 7基金项目:湖南省教学改革研究项目(HN J G-2 0 2 1-0 4 7 3)。作者简介:王清(1 9 7 3),男,湖南长沙人,长沙理工大学设计艺术学院,副教授,硕士,研究方向为艺术产业管理、文化创意产业;曾羽龙(2 0 0 0),男,北京人,长沙理工大学设计艺术学院,硕士,
3、研究方向为工业设计、艺术设计;李曼(1 9 9 6),女,江苏徐州人,长沙理工大学设计艺术学院,硕士,研究方向为视觉传达;唐晨恒(1 9 9 7),男,四川成都人,长沙理工大学设计艺术学院,硕士,研究方向为数字媒体艺术、工艺美术;通信作者叶洋滈(1 9 8 4)男,湖南浏阳人,长沙理工大学设计艺术学院,副教授,博士,研究方向为艺术产业管理、服务设计。中央财经大学经济学院教授兰日旭在接受 中国经济时报 记者采访时表示,“2 0 2 3年开始我国将迎来退休高峰”,社会“抚养比”进一步压缩,参保缴费压力和养老金发放压力进一步增大。早在2 0 1 3年,中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定 就提
4、出“要研究制定渐进式延迟退休年龄政策”。国外方面,面对巨大的退休金缺口,法国政府有两个选择:一是放弃现有退休制度,转而采用美国、英国式的资本型退休制度;二是改革现有退休制度,延长工作年限、推迟退休年龄,同时增加退休分摊金缴纳比例。现实是,不到6 0岁的居民都渴望早点退休。4 8岁的阿莉娜是医院的清洁工,她担心再干1 6年,肯定会落下长期疾病。6 3岁的吉拉尔是在政府部门工作的维修工,因关节疾病,他觉得自己再干下去已经很吃力。日本通过实施各种促进老年人再就业的政策、搭建老年人再就业平台以及进行文化建设等措施,有效缓解了老龄化带来的负面影响1。当今世界技术下,老龄化的问题越来越受到人们的注意,医疗
5、水平的提升和康复医疗的发展已经迫在眉睫,人们普遍寿命的增长伴随着老龄化增加医疗康复领域外骨骼将会迎来一个小的爆发期。伴随消失的人口红利,它将促进工业领域外骨骼在现实中的应用,初步阶段体现于帮助工人减轻负重、提升工作效率、提升力量等方面。这次课题就是立志于符合社会发展趋势,解决将出现在医疗领域与工业领域的问题做出相符合社会未来发展的产品,是一项利民益民的产品。1 S A P A D-A H P方法研究过程描述1.1 S A P A D与A H P方法介绍胡飞教授与K e i i c h i教授于2 0 1 1年合作研发了S A P A D模型。S A P A D模型不是单纯的产品设计的物理逻辑问
6、题,此设计方法可以对设计的核需求进行精准挖掘,尤其是挖掘那些平常不容易察觉的需求AH P也能精准定位,更能让产品功能与规律性交互行为 更加贴近用户,这种优势是其他设计思维方法难以模仿的。层 次 分 析 法(a n a l y t i c h i e r a r c h y p r o c e s s,AH P)是一种通过定性和定量来分析的方案决策方法,具有普适性、系统化、层次化等特点。近年来,其在设计应用领域中主要体现在集成创新方面。21.2 S A P A D模型意义簇的建构S A P A D模型先对用户行为拆解,意义按层级区分为物理层、语构层、经验层、语义层、语用层和社会层面,将任务意义与
7、这6个层级映射,就构成了行为含义的映射。31.3 用户行为流程的记录与整理采用非介入式观察法的深度采访模式,全面拍摄消费者通过外骨骼使用过程中的全部情况。以222便于更深入发现利益相关者的关键行为触点,并掌握第一手的大数据信息来为下一步的研究工作做好准备。1.4 基于A H P法获取多层级核心意义簇层次 分析法,是 美 国 运 筹 学 家S a t t y教 授 在2 0世纪7 0年代提出的一种评价方法,它将与决策有关的系统内的元素分解成目标、准则、方案。具体计算公式如下:设判断矩阵B=(bi j)nn,利用和积法将B中的元素按照列归一化:b-i j=bi jni,j=1bi j(1)式中:i
8、,j=1,2,n。将归一化后的矩阵同一行的各项相加,再除以n,得到每一个指标的权重,公式如下:i=nj=1bi j/n(2)求解判断矩阵最大特征根:m a x=inni=1(B)ii(3)进行一致性检验:C I=m a x-nn-1(4)C R=C IR I(5)式中:m a x为A的最大特征根;I C为一致性指标;I R为平均随机一致性指数;C R为随机一致性指标,若C R 0.1则 判 别 矩 阵 满 足 一 致 性 校 验 要 求,若C R0.1则需要调整判别矩阵。4计算可得出,意义簇的主要意义是一个重量很大的指数。基本价值集群的计算和分析可以为后续数据的开发和研究提供支持,它比基本价值
9、集群化更加明智、直接和科学。1.5 确立新的功能服务模块通过绘制基本值的集群,建立了一个基本值的集群。查看用户的关键行为,以了解用户的实际需求,然后根据用户的要求恢复产品的功能。S A P A D框架的基础是搜索基本价值集群,通过基本价值集群重建用户行为,并优化产品功能。52 基于S A P A D-A H P的外骨骼设计模型2.1 典型用户行为路径在北京市石景山3个外骨骼实用地点共调查研究了1 7名中老人员,以石景山区5 3岁男性c为对象展开课题分析。人物c,男,5 3岁,单位货物运输工人,已婚。家住北京市海淀区。有受伤的病史,而且在接受治疗后运动、耐力受到影响,而且还患有腰椎间盘突出等慢性
10、疾病,因此,必须长期到中医院进行针灸和膏药治疗以此缓解疼痛。2.2 基于意义建构机械外骨骼设计研究体系2.2.1 行为-子任务-产品的映射分析分析机械外骨骼的行为路径,当每一个具体的行为名命名为任务和子任务,随后与行为的相关物去映射,以此来完成行为和对象的映射。根据机械外骨骼使用路径,显示为佩戴外骨骼、使用外骨骼和脱卸外骨骼并进行充电等3个任务模块和1 5个子任务。每种任务分别对应了不同的子任务。2.2.2 行为-产品-意义的映射分析通过深入探究,可以发现用户的行为背后所隐藏的意义。通过将意义划分到6个不同的层面,即物理层、语言构建层、经历层、语义层、语用层和社会层,来实现对任务的有效映射,从
11、而实现行为-意义的关联,并留做后续使用。2.2.3 聚类分析与意义簇把数据归纳成逐个不同的簇的过程称之为聚类。其特点在于相关性较强的因素大概率都出自同一个意义簇,与之相法相关性较弱的因素,也大多数来自不同的意义簇。随后再使用聚类分析的方法,将义层聚类分析。意义的强弱相关性按照AD划分4个强度级别,D级为不相关,C级为弱相关,B级为相关,A级为强相关。大多数情况下同一个子意义中的因素大概率相互为强相关,反之亦然,不同意义中的子意义会呈现弱相关。语意层是用户的情感体验,这里表示用户在整个健康管理过程中的感受。聚类分析得到5个意义簇,即无法便捷佩戴、外骨骼造型结构问题、外骨骼信息反馈不直观、充电器不
12、够人性化、轻松舒适的使用体验。因此,基于布尔逻辑算法的关联矩阵聚类分析,对经验层、语意层和语用层意义进行聚类分析。6。2.2.4 A H P与核心意义簇利用AH P对聚类分析得到的意义簇进行分析。将语意层代表的机械外骨骼作为目标层;将无法便捷佩戴、外骨骼造型结构问题、外骨骼信息反馈不直观、充电器不够人性化、体验较为轻松舒适作为准则层;将难以自己佩戴外骨骼、无法迅速辨别可用外骨骼、上半身无法配合外骨骼用力、缺少不同身体差异的调整空间、缺少提示灯光、无法迅322 王 清等:基于S A P A D-AH P法的外骨骼设计研究 速确认电量、无法让旁人了解状况、外骨骼难脱卸、步骤复杂、脱卸后保护功能缺失
13、、轻松舒适等,作为方案层。通过专家法,利用S a a t y标度对准则层的6个指标进行两两比较。第一步,归一化处理。根据式(2)对判断矩阵作归一化计算。将归一化操作的式(1)的具体数据带入式(2),计算后得出权重值,再经过一致性检验后作为正确数据使用。第二步,利用式(3)计算得到m a x为5.0 3 7。取n=6,将m a x代入式(4)得出C I,也就是度量判断矩阵偏离一致性指标为0.0 0 9,然后计算可以得出平均随机一致性指标(R I)为1.1 2 0。第三步,将C I与R I代入式(5),随后可得一致性比率0.0 0 8,C R值小于0.1证明了指标通过了AH P检验,权重值可以作为
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