基于UXM-FAST-AH...应急救援设施数字化改造设计_许熠莹.pdf

包 装 工 程 第 44 卷 第 6 期 178 PACKAGING ENGINEERING 2023 年 3 月 收稿日期：20221026 基金项目：国网浙江省电力有限公司科技项目（B311WZ22000A）；浙江省 2021-2022 年度产教融合“五个一批”产学合作协同育人项目；嘉兴学院教改项目（85152222）；嘉兴学院时尚产业产教融合省级培育项目（002CD1904-3-101，002CD1904-11-2018111）作者简介：许熠莹（1982），女，讲师，主要研究方向为工业设计。通信作者：娄勇坚（1972），男，讲师，主要研究方向为产品结构与工程。基于 UXM-FAST-AHP 的电力应急救援 设施数字化改造设计 许熠莹1，潘鹏2，潘健3，娄勇坚4（1.嘉兴学院，浙江 嘉兴 314001；2.国网温州供电公司，浙江 温州 352000；3.上海策元实业有限公司，上海 201424；4.嘉兴南湖学院，浙江 嘉兴 314001）摘要：目的目的 物联网技术与数字化技术的发展催生了对电力应急救援设施管控的数字化改造需求。在这类功能较明确的既定目标产品开发中，更需要降低对子功能评价的主观偏差，理性科学地对各项子功能的重要性程度进行合理评价，并最终指导研发投入。方法方法 以电力应急救援物资数字化入网改造为实践对象，构建 UXM-FAST-AHP 分析模型，运用“原始+预想”用户旅程比对图，分析构筑理想的使用场景，通过功能分析技术搭建目标功能架构，在子功能集束的基础上，利用成对比较矩阵和层次分析法，降低主观评价偏差，分析各子功能的重要性程度，继而指导设计与研发投入。结论结论 UXM-FAST-AHP 分析模型在既定目标产品的研发过程中也能实现清晰可靠的逻辑分析，有效地帮助既定目标产品开发过程中设计重点的梳理与评估。关键词：应急救援设施；既定目标产品；UXM；FAST；AHP 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)06-0178-10 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.06.019 Digital Reconstruction Design of Electric Power Emergency Rescue Facilities Based on UXM-FAST-AHP XU Yi-ying1,PAN Peng2,PAN Jian3,LOU Yong-jian4(1.Jiaxing University,Zhejiang Jiaxing 314001,China;2.State Grid Wenzhou Electric Power Co.,Ltd.,Zhejiang Wengzhou 352000,China;3.Shanghai Ceyuan Industrial Co.,Ltd.,Shanghai 201424,China;4.Jiaxing Nanhu University,Zhejiang Jiaxing 314001,China)ABSTRACT:The development of Internet of things technology and digital technology has spawned the demand for digi-tal transformation of electric power emergency rescue facility management and control.In the development of such tar-geted products with clear functions,it is more necessary to reduce the subjective deviation of sub-function evaluation,ra-tionally and scientifically evaluate the importance of each sub-function,and finally guide the R&D investment.With the digital network access transformation of electric power emergency rescue facilities as the practice object,the UXM-FAST-AHP analysis model was built.The ideal use scenario was analyzed and built with the original+expected user journey comparison diagram.The target function structure was built through the function analysis technology.And the subjective evaluation deviation was reduced through the pairwise comparison matrix and analytic hierarchy process based on sub-function clustering.The importance of each sub-function was analyzed,and then guided to design and in-vestment.The UXM-FAST-AHP analysis model can also realize clear and reliable logical analysis in the R&D process of 第 44 卷 第 6 期 许熠莹，等：基于 UXM-FAST-AHP 的电力应急救援设施数字化改造设计 179 the established target products,and effectively help sort out and evaluate the design focus in development of the estab-lished target products.KEY WORDS:emergency rescue facilities;established target products;UXM;FAST;AHP 浙江省地处我国东南沿海，属经济发达地区，但所处的地理气象环境极为复杂，东临太平洋、境内多山区，台风、强降雨等非常规自然灾害频发。在洪水、台风、冰雪、地震等重大自然灾害面前，往往灾害现场基础设施损坏严重1，电力应急抢修作业则面临着现场救援维修点多、空间范围广、救援时间紧迫、救援物资设备调度依赖人工等困难。与此同时，应急管理能力现代化要求数字化发展2不断更新、升级，党的十九届五中全会更是明确提出了“坚定不移建设数字中国，加快数字化发展”的战略要求，应急管理数字化转型成为时代的迫切需要3。为此，国网温州供电公司提出了数字化救援系统方向的研究课题，希望以前线救援指挥车为载体，利用无线自组网技术搭建“空天地”一体化应急救援平台，实现一张图指挥调度，一张网信息交互，一体化应急响应的数字化前线移动指挥体系。其中无线自组网是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的多跳临时性自治系统4，能有效实现网络拓展或无线中继5。这就要求对其中的救援设施进行数字化改造，通过无线联网将救援设施的电量、位置信息及时自测并上报，实现移动指挥中心对救援设施的远程管控与调度，提升电力应急救援能力，提高应急救援处置的工作效率。电力应急救援设施的数字化改造设计是特殊需求下的特定产品研发，属于既定目标产品的研发设计，不同于概念设计（通过对广泛需求进行比对筛选导出目标功能的设计），它是在功能目标和成本基本明确的前提下，权衡各项子功能的重要性，继而指导产品研发的投入。1 UXM-FAST-AHP 分析设计模型概述 1.1 UXM、FAST、AHP 介绍 UXM（User Experience Map）用户体验地图，是一种从用户角度出发，将使用者、产品、服务、系统之间复杂的交互关系与使用者的使用体验用可视化的工具进行展现，并从中分析发现问题，寻求问题原因的一种有效的逻辑分析方法。它从典型使用者个体出发，借助逻辑过程、情绪体验等可视化图形，来研究用户行为与感受，揭示人、事、物、系统（服务）之间的关系6。FAST（Functional Analysis System Technology）功能分析系统技术法，是一种用于定义、分析和理解产品功能，确定功能之间关系，关注重要功能，从而增加产品价值的系统分析方法7。该系统分析方法遵循自顶向下的分析顺序8，能够将总功能需求进行逐层分解，化解到更细致的各项子功能中，由此能对复杂的功能进行逻辑清晰地梳理、分析和挖掘。FSAT实践分析法是指借助 FAST 功能树9，以产品的基本功能为目标，以“HOW-WHY”的思考逻辑搭建产品功能系统，分析产品各项功能与各功能之间的主次关系。AHP（Analytic Hierarchy Process）层次分析法，是美国运筹学家 Saaty 于 20 世纪 70 年代初提出的一种基于层次权重的决策分析法10-11，以由两两相互对比的定性分析数据构成的成对比较矩阵为基础，利用层次分析模型分析多层次复杂系统中各因素之间的重要性程度，并由一致性检验来确保定性分析数据的可靠性。其两两相互对比的定性分析中通过各子功能之间的互比，能较好地避免在子功能评价中的主观性偏袒。在分别评价各子一级功能下的子二级功能之间的重要性程度的同时，还可以综合评价所有子二级功能之间的重要性程度。这种通过两层级，甚至是多层级的评价模型能对复杂产品系统的众多子功能的综合评估起到有效的作用。近年来层次分析法、FAST 功能分析技术在概念设计中多有运用，在此基础上通过结合用户行为研究构建的系统、逻辑、理性的设计研究方法，为产品概念创新设计提供了有依可循的路径。其中宋端树等12在 2019 年提出的基于 AHP-FAST 的产品概念创新设计模式为此前的 FAST功能分析结果的重要性层次化分析提供了方法。刘付勤等13在城市消防车概念设计中验证了该方法的有效性。周橙旻等7在 AHP-FAST的产品概念创新设计模式的基础上融入了用户行为旅程的研究方法，使该模型更加完善。在对 AHP、FAST、UXM 组合的运用与研究中发现，这一组合在运用于概念产品设计研发的同时，也能通过调整组合结构运用于功能目标明确、受开发成本限制的既定目标产品的子功能重要性研究中，继而指导有限资源的分配。1.2 既定目标产品与 UXM-FAST-AHP 分析模型 所谓既定目标产品可以理解为：因技术更新或特殊的功能目标/使用场景/制造工艺/运输条件等需求下，对产品的功能、成本、制造等因素有明确的目标指向。当既定目标产品的功能目标唯一时，可直接聚焦于目标功能进行设计研发，但当既定目标产品的目标功能由多层次复杂因素构成时，就需要对产品功能进行层次化权衡，从而更好地进行资源分配。在概念设计中分析是从原始需求开始的，层次化的权重分析主要是围绕调查收集获得的需求来展开的。而在既定目标产品设计中功能目标已初步确定，180 包 装 工 程 2023 年 3 月 分析的对象不再是原始的需求，因此，现有的 B-AHP-FAST、AHP-FAST 的分析模型就不再适用于这种开发场景。在以用户行为和情感体验研究为基础的原始UXM 上，构建以既定目标产品为导向的全新的使用模式；以 FAST 搭建新的产品功能层次分析架构，再经过 AHP 的层次化、权重化分析，得到既定目标产品的各项子功能的重要性程度。这样的 UXM-FAST-AHP 分析模型能有效地梳理复杂系统中的各项子功能的重要性等级，继而指导有限资源的有效投入，总流程框架如图 1。图 1 UXM-FAST-AHP 分