基于层次分析法与感性工学的老年人助眠产品设计.pdf

2023 年 第 7 期技术与实践156/INDUSTRIAL DESIGN 工业设计基于层次分析法与感性工学的老年人助眠产品设计摘要：大多数老年人存在睡眠障碍的问题，因此对助眠产品有一定的需求，文章利用层次分析法将老年人助眠产品的功能要素分为三层指标，通过调查问卷，整理收集数据并导入 SPSS 计算出各项指标的权重值，得出功能需求排序；再利用感性工学，通过市场与用户需求调研，建立感性词汇库与样本库，确定符合老年用户审美需求的产品外观类型，最终选定自然体为老年人助眠产品的外观类型，并将通过计算得出的老年人助眠产品的功能需求与自然体相结合，进行老年人助眠产品设计，使助眠产品功能在满足老年人需求的基础之上，外观同样符合老年人的审美，以及满足他们的情感化需求，以期为相关的设计研究提供参考。关键词：老年人；层次分析法；感性工学；助眠产品设计中图分类号：TB472文献标识码：A文章编号：1672-7053(2023)07-0156-05素及内在的关联性和其他因素进行深入的分析，将各个指标层分解为不同组成要素，并按照各要素间的关联影响及从属关系将要素按照不同的层次聚类组合，从而建立一个多层次的分析结构模型3。通过使用较少的定量信息将决策思维过程数学化，为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供决策方向。1.2 感性工学概述感性工学是建立在对使用者的感性分析上，主动迎合使用者的喜好，以更好地满足用户的心理需求与情感需求4。感性工学的出现使设计师不在局限于关注用户功能与外观必要的需求，而是将用户模糊的感性需求转化成可见的数据，以此指导产品设计。感性工学是在综合设计学、心理学、工学等多领域的研究基础上发展而来的新兴学科，旨在将人的感觉定量化5，以便设计出满足用户需求的产品。2 助眠产品的设计现状及存在问题市场现有助眠产品主要有药物助眠类、器械助根据第七次人口普查显示1，我国已进入老龄化时代。老年人因生理、心理和生活环境等问题，普遍受到睡眠障碍的困扰，睡眠健康是健康中国行动的主要行动指标，对于老年人来说良好的睡眠十分重要，长期存在睡眠问题会导致内分泌紊乱、免疫力降低、精神不稳定等问题。现有助眠产品种类繁多，随着老年用户对助眠产品功能、外观、使用方式等需求多样化、个性化的发展，文章运用层次分析法与感性工学针对老年人助眠产品进行设计分析与研究，以指导设计出满足老年人需求的助眠产品，并提升老年用户的体验感。1 相关概念解析1.1 层次分析法概述层次分析法（Analytic Hierarchy Process，以下简称 AHP）是由美国运筹学家萨蒂提出的定性与定量两个层面相结合，系统的、层次化的分析方法2。层次分析法的优势在于针对复杂决策问题的性质、影响因作者简介：陈思燕（1997），女，甘肃兰州人，在读硕士研究生，研究方向为用户界面与交互设计通信作者：孙薇（1968），女，陕西西安人，副教授，研究方向为人机交互设计陈思燕孙薇（西安工程大学服装与艺术设计学院，西安 710000）陈思燕，等基于层次分析法与感性工学的老年人助眠产品设计A b s t r a c t：The article uses AHP to divide the functional elements of sleep aids for the elderly into three levels of indicators,and through questionnaires,the data is collected and imported into SPSS to calculate the weight value of each indicator,and the functional demand ranking is obtained;then using perceptual engineering,through market research and user needs,a perceptual vocabulary and sample database are established to determine the product appearance types that meet.Then,by using perceptual engineering,we established a perceptual vocabulary and sample database through market research and user needs to determine the product appearance types that meet the aesthetic needs of elderly users,and finally selected the natural body as the appearance type of sleep aid products for the elderly,and combined the functional needs of sleep aid products for the elderly calculated by the calculation with the natural body to guide the final improved design of sleep aid products,which provided reference values for related design research.K e y Wo r d s：Elderly;Analytic Hierarchy Process;Perceptual Engineering;Sleep Aid ProductsD e s ig n o f S le e p in g A id P r o d u c t s f o r t h e E ld e r ly B a s e d o n A n a ly t ic H ie r a r c h y P r o c e s s a n d P e r c e p t u a l E n g in e e r in gCHEN SiyanSUN Wei(School of Fashion and Art Design,Xian Polytechnic University,Xian 710000,China)2023 年 第 7 期技术与实践INDUSTRIAL DESIGN 工业设计 /157眠类、助眠仪器类和智能家居类四种。药物助眠是指口服药物促进褪黑素分泌促进睡眠。器械类助眠通常是采用物理助眠法，主要有提升睡眠舒适度的助眠床具类，包括枕具、眼罩、耳塞、功能家纺等；助眠仪器类利用低频脉冲刺激大脑，改变脑电波达到助眠效果，主要有耳夹式、手握式、头戴式等；智能家居类通过改善睡眠环境，包括声音、气味等，促进用户进入睡眠状态。虽然助眠产品种类繁多，但仍存在一些问题，现有的助眠产品主要针对较为年轻的用户群体，没有充分考虑老年人由于身心变化带来的需求，同时缺乏对助眠产品使用情境所需要的温馨与舒适氛围的考虑，传统的助眠产品无法同时满足用户的多样需求，适宜老年人使用的助眠产品仍需根据具体需求进一步优化。3 影响老年人睡眠的因素分析由于老年人身体的各项机能退化，健康问题逐渐凸显，其中睡眠障碍是影响老年人身心健康的主要问题。吕晓英等人研究表明，我国社区老年人睡眠质量误差检出率较高，应加强老年人睡眠质量问题的预防和综合干预6。邱凰莹等人抽取了 228 例老年人，并对他们进行睡眠质量的调查，发现高达到 38.6%的老年人睡眠质量总体较差7。基于以上，我国老年人睡眠问题亟需关注，因此文章以解决老年人的睡眠问题为出发点展开研究。3.1 内部因素内部因素包括生理性因素和心理性因素8。生理性因素，例如由于松果体素分泌能力减弱而导致的睡眠障碍。疾病包括糖尿病、关节炎、消化系统疾病、心血管疾病等，引起的身体不适，进而影响睡眠6。抑郁、焦虑及情绪低落等会引起睡眠障碍，而这些心理问题往往是由于老年人因机体功能下降、疾病困扰和退休脱离工作环境等引起的9。3.2 外部因素外部因素包括睡眠环境、睡前习惯及生活习惯10，例如安静舒适的环境相较于嘈杂环境更易入睡，其中包括声音、温度、湿度、亮度等等11；睡前过量饮水或者饮酒也会导致起夜次数增多，从而影响睡眠；吸烟、饮茶、作息不规律及缺乏锻炼等等也会影响睡眠。睡眠问题会对人的身心健康和生活产生较大的影响12。4 基于层次分析法与感性工学的老年人助眠产品设计思路4.1 基于层次分析法的老年人助眠产品功能需求分析在综合考察产品功能与用户需求，并收到用户的使用反馈后，查阅杂志、文献资料及调查淘宝、京东等平台样本数据，建立目标用户功能需求层次结构。第一层指标为第二层与第三层汇总的总需求;第二层指标由睡眠空间、睡眠辅助、睡眠安全、睡眠评估四个类别构成目标用户的需求;第三层指标将对应的每一类第二层指标再细分，如图 1 所示。4.1.1构造判断矩阵构建目标用户功能需求层次结构后，对功能需求要素进行打分，根据打分值对比矩阵，比较本层所有因素对上一层某一特定因素的相对重要性。成对比较矩阵的元素 aij表示的是第 i 个因素相对于第j 个因素的比较结果，具体算法，如表 1 所示。两者比较结果越大，重要程度越强烈。A=（aij）nn（aij 0，aij=）（1）4.1.2判断矩阵确定权重及一致性检验计算特征向量和指标权重并进行一致性检验，对经过统计后的矩阵数进行运算。先计算第一层指标为判断矩阵的特征向量，再通过方根分析法计算矩阵特征向量的近似值。在其中先计算第 i 行第 j 列中的所有元素，M 为要素量，再计算判别矩阵中 A 与各行元素之乘积的 n 个方根，计算方法如下:将结果归一化，求得权重向量，公式如下：计算最大判断矩阵，公式如下：计算出最大特征值，再计算一致性指标 CI 和 CR：当 CI 为标准判断矩阵偏离一致性指标 CI=（-n）/（n-1），CI 越大，判断矩阵很难通过一致性检验，当 max=0 时，CI=0，判断矩阵具有完全一致性。CR 为一致性比率，公式为：图 1老年人助眠产品功能需求层次结构图表 1 成对比较判断矩阵构建数据aij 1AA1A2A3A111/31/5A2313/5A355/31Mi=1aijnnj （2）（3）Wi=Mi ni=1Mi （4）=（Aw）i nwi ni=12023 年 第 7 期技术与实践158/INDUSTRIAL DESIGN 工业设计其中 RI 为平均随机一致性指标，CR 0.1 时，可以认为判断矩阵一致性通过检验，否则重新进入两两比较判断。通过对老年人助眠产品进行用户调研与问卷调查，将 66 份有效问卷按上述流程导入 SPSS 软件，首先统计第二层各个指标需求要素的需求权重，并进行一致性测试，结果如表 2 所示。层次分析法计算结果显示，max=4.0，CI=0，RI=0.882，CR 0.1，满足一致性检验。根据上表对老年人助眠产品功能需求要素进行重要程度排序，分别为：睡眠空间睡眠辅助睡眠评估睡眠安全因素，说明在老年人助眠产品产品设计中睡眠空间要素占据第一位。根据上述同样步骤，可以确定第三层判断矩阵的四个权重向量，满足一致性检验，产生综合权重，如表 3 所示。4.1.3层次分析法评价结果将第二层指标需求要素的权重值分别与其他子需求要素的权重值相乘，即可得出第三层指标各个需求要素在整个目标需求体系中的综合权重值，这些功能需求要素共同指导老年人助眠产品设计。由综合排序总权重可以看出，在睡眠空间方面，产品对亮度调节功能与环境音调节功能需求较高；睡眠辅助方面更倾向于器械类辅助睡眠；在睡眠评估方面，记录入睡时长是首要关注的功能；睡眠安全方面，产品有一定程度上的救援功能是较为理想的。4.2 基于感性工学的老年人睡眠产品外观要素分析4.2.1感性词汇的收集和筛选感性词汇是基于用户对产品特征主观认知的表达，将产品评价同一标准下，意义相对的一组形容词放在一起，汇总产品体验、外观等角度的描述性词汇，此处通过网络调研、问卷调研及资料收集等方法收集 30 对感性形容词，以此来确定老年人助眠产品的外观特征，如表 4 所示。建立感性形容词汇集合，通过专家论证的方式对之进行多轮筛选。咨询老师与熟悉该产品的专家对于形容词汇集合中感性词对的看法，筛选出词义无重复表达、无歧义、词义不偏僻并且出现频次相对较高的词汇对。最终筛选出五对，如表 5 所示。4.2.2老年助眠产品样本图片的收集根据产品具体功能收集的方法，通过网页浏览，网络购物平台，相关产品公司介绍，进行目标产品老年人助眠产品的样本搜集，目前助眠产品种类繁CR=RICI 指标A1A2A3A4WA111.285 731.80.37 5A20.777 812.333 31.40.291 7A30.333 30.428 610.60.125A40.555 60.714 31.666 710.208 3表 2 用户总需求 A 下各需求要素（A1 A4）的判断矩阵及权重编号感性词对编号感性词对1传统的现代的16时尚的经典的2豪华的经济的17普通的奇异的3单调的变化的18精致的粗犷的4互动的单向的19商务的家用的5浪漫的实际的20和谐的对比的6硬朗的柔美的21强烈的柔和的7大众化的个性化的22几何的有机的8坚固的脆弱的23单一的多样的9淡雅的艳丽的24强烈的融合的10粗糙的光滑的25科技的古朴的11封闭的开放的26稳重的轻巧的12简约的复杂的27理性的感性的13东方的西方的28规则的不规则的14随意的正式的29触觉型的视觉型的15模糊的清晰的30冷酷的热情的表 4 感性词对收集表 3 综合权重总排序W目标权重排序0.3750.291 70.1250.208 3W10.360.13520.280.10540.20.07560.120.04590.040.01514W20.473 70.13810.157 90.04680.368 40.1073W30.360.045100.20.025130.040.005170.120.015150.280.03512W40.061 20.012160.020 40.004180.183 70.038110.306 70.06370.428 60.0895序号感性词对1科技的古朴的2复杂的简约的3硬朗的柔美的4理性的感性的5轻巧的稳重的表 5 感性词对表 （5）2023 年 第 7 期技术与实践INDUSTRIAL DESIGN 工业设计 /159多，助眠方式丰富，在搜集到 78 个样本中筛选出了36 个具有代表性的样本，如表 6 所示。4.2.3分类老年人助眠产品根据现有市面上老年人助眠产品分类，主要以台式的助眠产品为主。通过分类法再归纳，将从市场上搜集到的老年人助眠产品样本进行仔细筛选，将台式助眠产品根据外观特征分为棱体、圆柱体、组合体、自然体，如表 7 所示。4.2.4构建感性评价表将筛选出的感性词对和老年人助眠产品样本运用语义差异法建立 7 级语义分化量表，7 个等级的分值对应依次为“-3，-2，-1，0，1，2，3”，分值两端对应两个相反的意象词汇，制作语义差分表并调研与分析。将 80 名被调查者填写的 77 份有效问卷导入统计分析软件，获得了 4 个样本的感知词汇的平均得分，计算结果如表 8 所示。通过表 8 建立感性词对与老年人助眠产品不同形态的映射关系表，如表 9 所示。通过表 9 的映射关系可以得出自然体形态助眠产品最符合用户情感需求的条件。5 基于层次分析法与感性工学的老年人助眠产品设计原则5.1 便捷性原则在产品操作方面，老年人助眠产品需考虑易用性，利用触摸唤起的开关方式更易于老年人使用助眠产品，快速实现睡眠空间需求中的调节亮度功能。根据睡眠评估功能需求，产品由人工智能驱动，对老年人睡眠状态与睡眠健康进行全天候监测，并生成报告于助眠 APP，方便老人与亲属了解具体睡眠情况。根据睡眠安全方面的医疗救援功能需求，设置紧急救援按钮，便于老年人遇到突发情况时向外界求助。5.2 融合性原则老年人助眠产品的设计需要考虑产品与环境的融合性。产品应该具备调节亮度和环境音的功能，产品色彩应该采用温和的中性色，产品灯光可采用低照度、暖色光。此外，从外观设计上来看，产品应该贴合卧室常见的简单朴素的风格，自然体的外观设计更具有古朴的、简约的、柔美的、感性的、稳重的特点。通过多感官设计，可以提升产品与环境的融合性，创造出更加和谐舒适的睡眠环境，为老年人提供更好的睡眠体验。5.3 情感化原则老年人由于身体机能衰退的失落感、与社会脱节的挫败感、与子女分居带来的孤独感，需要产品关怀老年人的情感需求，拉近老年人与子女间的距离。可以在产品与 APP 中加入亲属联动系统，采集子女的图像与声音，通过声控的方式实现与用户动态的、智能地交互，提供情感陪伴。此外，还可以通过 APP 绑定亲子号获取监测得到的老年人睡眠状态报告，增强来自子女的关怀。6 老年人助眠产品设计实践老年人助眠产品的设计理念是为老年人提供更科技的古朴的复杂的简约的硬朗的柔美的理性的感性的轻巧的稳重的棱体-2.252.67-2.43-1.980.67圆柱体-1.832.452.11-0.351.87自然体1.971.872.472.131.89组合体2.03-2.371.312.352.43科技的古朴的复杂的简约的硬朗的柔美的理性的感性的轻巧的稳重的棱体+圆柱体+自然体+组合体+表 8 老年人助眠产品感性词汇评估均值表 9 老年人助眠产品的形态分析表 6 老年人助眠产品市场样本产品分类样本台式头戴式手握式耳夹式台式助眠产品外观特征样本棱体圆柱体自然体组合体表 7 台式助眠产品样本分类2023 年 第 7 期技术与实践160/INDUSTRIAL DESIGN 工业设计好地睡眠体验。产品应该具备调节亮度和环境音的功能，通过多感官设计，创造出更加和谐舒适的睡眠环境。自然体的外观设计简单朴素更贴合老年人的感性需求，使产品与环境的融合性提升，创造更好的睡眠环境，提高老年人的睡眠质量和生活品质。基于以上设计原则，指导设计出老年人助眠产品及相关助眠 APP，如图 2、图 3 所示。6.1 功能设计老年人助眠产品设计需考虑睡眠空间、睡眠辅助方式、睡眠评估和睡眠安全等要素。灯光调节功能采用触摸唤起，灯光使用的低照度、暖光源，营造入睡氛围。底座部分设计了柔软的、亲肤的布面音响，通过语音识别播放音乐或者白噪音，辅助老年人入睡。通过监测老年人入睡状态并在助眠 APP 生成报告，可以更好地解决老年人睡眠障碍的问题。底部紧急救援按钮可以在遇到突发情况时快速发送求救信号至预设的联系人，避免错失最佳救援时间。6.2 外观设计综合考虑功能与感性需求的融合，助眠产品以山脉为意象，呈现出自然体的外观设计。将山脉为意象的自然体定为产品最终外观类型。通过变形、重复得到产品柔美简约的外观，弱化产品给人的距离感，增强亲和力；产品色彩选择稳重、素雅的黄灰色与乳白色搭配，简约的色调搭配布面材质音响，使产品更易于融合于整个卧室空间。6.3 情感关怀设计简单易操作的触摸唤起可以有效避免产品使用过程中产生容错率低、易有挫败感的问题。一键求助可以让子女与亲属在发生紧急情况时第一时间获得消息，加入亲属联动系统，利用子女的声音设置提示音，助眠 APP 加入子女动态图像，增进情感交流，提升产品的情感陪伴体验。7 结论老年人睡眠障碍问题日益突出，现有的助眠产品无法很好地满足老年人的需求。文章的重要性在于探索老年人助眠产品的功能需求和外观感性需求，提供一定的设计参考，帮助老年人改善睡眠问题。文章创新性地将老年人助眠产品的功能需求与外观感性需求相融合，得出三个相关设计策略，指导设计助眠产品及相关助眠 APP。然而，文章目前仍存在一定的局限性，如样本量较少、睡眠障碍因素的复杂性等。因此，后期研究应扩大样本量，深入分析睡眠障碍因素，以完善助眠产品的设计，提高老年人的生活质量。参考文献1 国家统计局全国第七次人口普查公报 N人民日报，2021-06-02（005）2 郭皓月，杨梅基于感性工学与层次分析法方法的家用拖地机设计 J设计，2021，34（07）：132-1353 尹璐，何人可，郝涔钧基于大数据用户画像和 KJ-层次分析法法的用户需求研究 J设计，2022，35（01）：82-854 李雪，孟香玲，毕乾岩基于感性工学的筋膜枪外观设计 J工业设计，2021（11）：56-575 李月恩王震亚徐楠感性工程学 M北京：海洋出版社20096 吕晓英，齐士格，崔露，等中国社区老年人睡眠质量及影响因素调查 J中国医学前沿杂志（电子版），2022，14（3）：1-77 刘敬东，车龙轩面向老年人的适老化照明设计研究 J工业设计，2022（11）：92-948 邱凰莹，许丽娟，金小静，等社区不同中医体质老年人群睡眠质量比较研究 J中国疗养医学，2019，28 （12）：1272-12759 江柳，洪琪，张利娟无障碍理念下的老年人卧室空间设计研究 J工业设计，2021（08）：98-9910 朱秋芬，简伟研，杨磊，等中国社区老年人睡眠质量状况及影响因素 J中国老年学杂志，2019，39（03）：606-61111 张涵，李晶，杨玉婷老年人助眠产品设计 J戏剧之家，2019（15）：194-19612 马婉荣，冯鑫浩面向健康睡眠的智能家具设计研究 J设计，2022，35（17）：142-144图 2老年人助眠产品效果图图 3老年人助眠产品 APP 效果图