随着年龄增长,老年人机体各组织器官逐渐发生衰退,经常发生功能调节不足而导致的产品交互问题。面对此类问题,设计者通常采用降低产品功能需求的策略,以保证老年用户的顺畅操作;然而,当产品功能需求过低时,可能造成生产成本过高、用户操作乐趣减少等问题。因此,深入了解老年用户的实际能力水平,使产品的功能需求与之匹配是有效产品设计的第一步。本研究为了规避产品操作过程中的“用户能力-产品需求”匹配失衡问题,快速设计出符合老年人机性能要求的产品,从工业设计出发,一方面,寻求如何使超载的产品需求降低;另一方面,避免功能需求过低而导致的其他问题,探索两者间平衡的最优解。本研究以Clarkson的能力需求理论、Norman的能力鸿沟理论、Csikszentmihalyi的心流理论和信息加工机制为基础,结合行为学、心理学、老年学、用户体验等相关学科,面向老年人产品创新设计,提出ADCE(Actual-Demand Capacity Equilibrium)能力-需求匹配方法。与传统能力-需求理论不同,该方法针对的用户能力不是定值,而是具有差异化的梯度范围,包括能力适配范围和能力余裕范围。设计师针对不同目标用户以及生产者需求可以在相关区域内灵活搭配匹配。在ADCE能力-需求匹配方法的指导下,本文从具体实现的角度进一步提出ADCE能力-需求匹配模型(Actual-Demand Capacity Equilibrium Model)。模型从设计步骤的角度可分为4个子模块,包括典型任务选择模块、产品需求能力获取模块、用户实际能力梯度构建模块和CMC能力匹配计算模块,重点明确了老年产品创新设计过程中的能力匹配原理、过程和步骤,几个模块不断迭代最终达到设计的要求。随后,按照ADCE能力-需求匹配模型中用户实际能力梯度构建模块的具体要求,深入开展认知心理学与人机工程学系列试验,评估采集老年被试的实际能力参数,包括能力余裕范围、能力适配范围和能力不足范围。整个过程分为三个方面:(1)感知能力,对老年人的界面图标尺寸、布局、位置的视觉搜索能力进行评估,得到具体能力参数,①尺寸编码的能力余裕范围为{ER| ER>18},能力适配范围为{AR | 10≤AR≤18},能力不足范围为{IR|IR<10}。②布局编码的能力余裕范围为横向、方形布局,能力适配范围为圆形、纵向布局。③位置编码的能力余裕范围为1&2&中心象限,能力适配范围为3&4象限;(2)认知能力,对老年人的菜单分组、分级的层级架构能力进行评估,得到具体能力参数,①分组编码的能力余裕范围为{ER | ER≤1},能力适配范围为{AR | 1<AR≤3},能力不足范围为{IR |IR>3};②分级编码的能力余裕范围为{ER| ER=0},能力适配范围为{AR|AR=1},能力不足范围为{IR|IR>1};(3)执行能力,对老年人在俯身操作产品过程中的产品高度、角度能力进行评估,得到具体能力参数(产品高度和操作角度),①以P50身材的老年人为例,产品高度编码的能力不足范围为{IR |IR<415mm},能力适配范围为{AR|415mm≤AR<570mm},能力余裕范围为{ER | 570mm≤ER<885mm};②角度编码的能力不足范围为{IR | 58°≤IR},能力适配范围为{AR | 51°≤AR<58°},能力余裕范围为{ER|20°≤ER<51°}。通过三个方面老年人实际能力梯度的探索构建,可以为设计师提供较为详实的能力知识,为下一步产品需求和用户实际能力的匹配过程提供数据基础;同时对如何应用ADCE能力-需求匹配方法进行用户能力评估进行示范,帮助设计师在其他具体条件下进行数据采集。最后,针对老年能力数据进行知识化分类,提出基于老年人ADCE能力-需求匹配的计算机辅助产品创新设计流程,最终构建了“面向老年人的计算机辅助产品创新系统ADCE1.0”。以一款智能洗衣机为例,应用ADCE1.0系统分别进行设计咨询、前期设计规划、中期人机适配和后期综合评价,分别对人机交互界面的感知层、认知层和执行层进行评估匹配设计,整个闭环结果验证了前期提出的设计方法和模型的有效性和可行性。本研究以老年智能家居产品的人机交互环境为背景,通过分析产品使用过程,得出信息元素与感知、认知和执行过程之间的内在机理。匹配用户实际拥有的能力与产品操作中的需求能力,建立符合人机匹配的方法模型。通过论文工作,取得了如下创新性成果:(1)方法层创新。从工业设计角度出发,针对老年人产品创新,提出ADCE能力-需求匹配方法,结合信息处理过程推导了设计的层次结构,建立ADCE能力-需求匹配模型;其中的“CMC能力匹配计算方法”,可以将设计参数量化计算,提出最为直观的改进建议。同时,为了适应更灵活的设计实践,基于能力匹配模型,进一步提出基于老年人ADCE能力-需求匹配的计算机辅助产品创新设计流程,强调设计的步骤性,为老年产品创新提供更为灵活的方法支撑。(2)问题层创新。现有研究大多仅针对用户能力进行标准化评估,忽略能力属性具有多样性,基于老年人能力老化的研究往往考虑用户能力匹配不足的情况,极少考虑匹配余裕,研究始终停留在“减少非必需的设计需求”的阶段,对于如何均衡“用户能力水平”与“产品需求层次”的问题始终缺乏深入探讨。本研究将用户能力与产品需求进行梯度化处理,对两种层次结构(匹配不足和余裕)的产生机制和结构关系作详细梳理,去探索两者间平衡的最优解。(3)试验层创新。细节指标创新,引入GP变量作为操作绩效指标,避免了正确率、反应时指标互相矛盾的情况,可根据综合绩效指标得出简单且确切的结果。(4)技术层创新。研究构建了“面向老年人的计算机辅助产品创新系统ADCE1.0”,系统采用嵌入式结构,基于MFC(Microsoft Foundation Classes)框架,使用Visual Studio 2010开发环境,采用MySQL数据库管理系统,使其具有开放性、敏捷性和可扩展性。该平台可以搭建人机环境进行人机分析,按照设计前期、中期与后期时间轴,实现老年产品设计咨询、评价到反馈修改的闭环辅助过程。(5)应用层创新。①应用对象创新。本研究将老年人感知、认知和执行能力数据进行综合归纳并且标准化分类整理,以文本、图片、动画和多媒体的形式对研究成果进行知识化展示;②应用领域创新。本研究应用于老年人产品创新领域,ADCE能力-需求匹配方法针对我国老年人自身特点构建,有效避免由于产品需求能力与用户实际能力匹配的余裕或不足而导致的交互绩效低下等问题,有助于设计师深入挖掘老年人潜在能力特征,并以此作为一种产品创新设计的辅助手段。