《International Journal of Industrial Ergonomics》：Design research on home-based assistive reading products for older adults based on QFD and TRIZ - A user-centered innovation framework for enhancing accessibility and usability
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世界上几乎每个国家都正在经历老年人口数量和比例的增长。终身学习的概念有利于老年人的老年学与成功老龄化（Gerontology & Successful Aging），其中阅读习惯发挥着重要作用。为了改善老年人的阅读体验和效率，研究人员提出了基于质量功能部署（Q
世界上几乎每个国家都正在经历老年人口数量和比例的增长。终身学习的概念有利于老年人的老年学与成功老龄化（Gerontology & Successful Aging），其中阅读习惯发挥着重要作用。为了改善老年人的阅读体验和效率，研究人员提出了基于质量功能部署（QFD）和发明问题解决理论（TRIZ）的改进老年人居家辅助阅读产品的设计策略。研究引入人因工程（HFE）的视角，利用网络爬虫分别从国内外电商市场（京东/约30,000条、亚马逊/约15,000条）收集用户评论，结合人因维度分析，构建用户能力模型，并提炼客户需求（CR）和设计需求（DR）。然后，通过对老年人（共104人，平均年龄69.6岁）的问卷调查，计算CR的重要性评分，并邀请专家成员进行评估以确定DR的重要性评分。最后，通过TRIZ矛盾识别过程、参数映射和发明原理选择，提出了31条设计改进策略，系统性地解决物理矛盾和技术矛盾，以指导创新设计优化。基于这些设计策略，研究人员提出了一项产品设计应用。优化的老年人辅助阅读产品可帮助老年人接收来自外界的最新信息，加强与家庭和社会中不同群体的联系，培养积极的生活态度，以促进老年人口的成功老龄化。
**论文解读：基于HFE-QFD-TRIZ模型的老年人居家辅助阅读产品设计研究**
**研究背景与问题**
21世纪以来，全球人口老龄化趋势不断加深。根据世界卫生组织（WHO）统计，60岁及以上人口预计到2050年将增至21亿。老龄化社会带来了复杂的人口与经济挑战，使老龄产业成为社会关注焦点。老年人身体活动与心理健康易受外部因素影响，其中视力障碍在全球范围内高发且随年龄增长而加剧。视力障碍可能通过减少阅读、看报和社交等认知刺激活动，间接影响认知功能，被视为认知衰退风险的潜在标志。因此，充分利用老年人低视力人群的残余视力应是优先事项。居家辅助阅读产品为其保持独立阅读提供了新途径，有助于维持认知刺激活动、保持外部信息接收渠道，减轻视力障碍对认知老化的负面影响，从而提升生活质量。此外，阅读过程不仅依赖视觉感知，还涉及手部动作和认知理解的协调配合。辅助技术或功能支持可帮助老年人更流畅、有效地阅读。同时，受生活经验和健康状况等因素影响，老年人在认知、操作能力和情感感知方面存在个体差异。人因工程（HFE）可用于协调这些多样化的用户特征，分类和优化适合不同用户的辅助策略维度。HFE的目标是使系统需求与人类能力和局限在各种任务环境和条件下相匹配。其中，人因维度分析关注影响人机交互的身体、感觉、认知和情感因素；用户能力模型强调在处理特定用户群体时应考虑用户能力的整个范围，特别是能力谱系两端的人群。然而，现有辅助阅读产品研究多集中于儿童、学生和视障人群，针对老年人群的应用相对缺乏。大多数关于老年人技术支持的研究更侧重于行动辅助或智能生活设备，在阅读行为支持领域存在明显研究空白。现有专利主要强调技术功能，缺乏以用户为中心的设计，对人因视角的可用性评估不足。因此，需要进一步研究将技术创新与人因及用户能力模型整合，以增强老年人辅助阅读的适应性和包容性。
**研究内容与结论**
研究人员以用户为中心，结合人因工程（HFE）、质量功能部署（QFD）和发明问题解决理论（TRIZ），构建了一个系统性的设计研究框架。研究首先通过人因维度分析（感觉、认知、身体、情感）和问卷调查（第一阶段57人，平均年龄69.4岁），构建用户能力模型，识别出高、中、低三种能力组。其次，利用网络爬虫从京东（约30,000条）和亚马逊（约15,000条）收集用户评论，结合人因维度映射提炼客户需求（CR），并通过问卷（第二阶段104人，平均年龄69.6岁）确定CR的重要性权重。然后，通过质量屋（HoQ）将CR转化为设计需求（DR），并进行重要性排序。最后，基于QFD识别的矛盾关系，采用TRIZ方法（物理矛盾分离原理、技术矛盾39工程参数与40发明原理、物-场分析及因果链分析）系统解决设计矛盾，提出31条设计改进策略，并针对低能力组用户应用其中19条策略，完成了一款融合产品模块化和功能智能化的概念设计方案。该设计包含感光成像模块、屏幕显示模块和控制平台模块，并设置了视觉健康测试游戏模块及语音交互系统，增强了可用性和情感陪伴。
**主要关键技术方法**
研究采用的核心方法包括：（1）网络爬虫技术，从京东（约30,000条）和亚马逊（约15,000条）收集用户评价文本；（2）人因维度分析与用户能力模型构建，通过问卷（第一阶段57人，第二阶段104人，平均年龄69.6岁）评估感觉、认知、身体、情感四维度能力，聚类得到高、中、低能力组；（3）QFD（质量功能部署）与质量屋（HoQ）构建，将客户需求转化为设计需求并计算重要性权重；（4）TRIZ创新方法，包括物理矛盾分离原理、技术矛盾39×39矩阵与40发明原理、物-场分析及标准解、因果链分析，共识别11类矛盾并提出31条设计策略。
**研究结果**
**4.1 用户能力建模与维度分析**
通过人因维度问卷（57人）分析，发现老年人在视觉感知、认知理解、手部操作和情感接受方面的典型趋势。基于评分规则构建用户能力模型，聚类出高、中、低三个能力组。高能力组适应功能丰富、灵活界面；中能力组需要视觉清晰度提升和适度辅助引导；低能力组需大对比度显示、语音辅助、误操作防护和清晰反馈。
**4.2 QFD产品分析**
通过网络爬虫收集约45,000条用户评价，结合人因维度映射提炼出CR，并通过问卷（104人）计算重要性权重。结果显示感觉维度最重要，其次是认知、身体、情感维度。DR重要性排序中，控制调节（154）、操作性（154）、技术支持（132）等位居前列。通过HoQ构建CR-DR关系矩阵和DR相关性矩阵，识别出13对负相关设计参数。
**4.3 TRIZ创新设计**
基于QFD识别的矛盾，采用TRIZ方法分析物理矛盾（如镜头倍率与视野的冲突）、技术矛盾（如稳定性与控制调节的冲突）、物-场分析（如摄像头与显示屏的清晰度问题）和因果链分析（如技术支持与操作性的冲突）。通过分离原理、39工程参数与40发明原理、76个标准解，共提出31条设计策略，覆盖感觉（6条）、认知（7条）、身体（13条）和情感（5条）四个维度。
**4.4 设计策略应用**
针对低能力组用户，应用19条策略，设计了一款居家辅助阅读产品概念。产品包括照明与成像模块（电子变焦、图像处理）、屏幕显示模块（可折叠调节）、控制平台模块（12个大型物理按钮、智能机器人语音交互）。引入视觉健康测试游戏模块（视力、对比敏感度、色觉、散光、视野五项测试），利用语音和手势交互生成个性化视觉健康报告。语音交互分为功能引导、日常对话和测试游戏三种模式，增强情感陪伴。
**讨论与结论**
研究人员在讨论部分指出，四维设计策略（感觉、认知、身体、情感）不仅优化了感官和操作层面的用户体验，还从心理和情感层面延伸了人机关系，建立了信任。感觉维度策略通过多焦点光学调整和图像处理增强视觉清晰度与环境适应性；认知维度策略通过双界面和简化交互降低认知负荷，智能学习机制提升交互流畅度与控制感；身体维度策略通过模块化和阻尼结构增强结构灵活性与适龄性；情感维度策略通过AI习惯追踪和语音引导建立信任与长期情感陪伴。研究缺乏实证验证，未来需通过实验或纵向方法评估策略效果。
**研究结论（翻译）**
基于HFE-QFD-TRIZ整合方法，本研究考察了老年人阅读需求与现有辅助阅读产品设计局限性之间的矛盾，提出了系统性框架和针对性的设计策略，以增强老年人居家辅助阅读解决方案的可用性和适应性。主要发现总结如下：（1）通过人因分析和问卷构建用户能力模型，有效识别了老年人能力水平差异，明确了多样化需求与设计优化的联系；（2）通过网络爬虫收集约45,000条在线产品评价文本，构建了质量屋（HoQ）分析矩阵，系统性地对客户需求和设计参数进行优先级排序；（3）TRIZ研究涉及物理矛盾、技术矛盾、物-场建模和因果链分析等11类矛盾，通过分离原理、发明原理和标准解系统，提出了31条针对性产品设计改进策略；（4）研究选取19条设计策略应用于低能力组老年人的辅助阅读产品设计，提出了融合产品模块化和功能智能化的创新辅助阅读产品概念。作为一项探索性研究，本研究建立了HFE、QFD和TRIZ整合的概念框架，针对低能力组老年人居家辅助阅读产品提出了设计策略，以解决辅助阅读产品的设计矛盾。通过系统方法将客户需求转化为可操作的创意设计策略，确保了设计过程的客观性和科学性。此外，本研究为未来年龄包容性产品设计的方法论发展提供了参考。
