自行车电动化转型中的价值变迁与创新研究

学术 2024-07-19 19:02 北京

内容摘要

自行车的电动化转型驱动了低碳出行的新趋势。作为自行车复兴的一部分，近年来电助力自行车在全球得到快速发展。本文以手段—目的链模型框架反向推导的方式，尝试对于自行车电动化转型中产品属性变化所带来的用户利益与价值进行初步分析与价值追寻，并通过设计实践案例剖析创新路径，旨在为自行车电动化转型中的用户价值定义与产品属性表达提供一定的参考。

关键词：自行车设计、电动自行车、E-bike、手段—目的链模型、产品价值

近年来，随着低碳出行需求的日益增长，全球电动自行车市场迎来了快速发展。特别是疫情以后，随着人们对于环境问题、能源危机、健康生活等问题的重新思考，越来越多人选择“骑车”出行，自行车市场迎来了新的复兴。而电动化自行车成为自行车复兴的另一部分，成为继步行和传统自行车之后最环保的交通方式之一。[1] 电动自行车这个新物种，搅动了过往一百年稳定增长的全球自行车市场，其中对有成熟自行车文化的欧美市场影响更为明显。权威研究机构Marketsand Markets 的数据显示，2022 年全球电动自行车市场规模达497 亿美元，到2030 年有望达到806亿美元。自行车正经历属于自己的大规模电动化转型时代。

自行车电动化的概念界定及发展现状

人们通常把电动自行车翻译为“E-bike”，但这个词的含义在国内外有所不同。在我国，根据强制性国标(GB17761-2018) 中的定义，电动自行车为重量不大于55 公斤，电机功率不超过400瓦，额定电压不超过48 伏且具备脚踏骑行功能的以电力驱动的非机动车。虽要求具备脚踏骑行功能，但车辆一般都可由电机直接驱动行驶。欧美地区的电动自行车E-Bike 的概念通常是用来指向用户接受度最广的电助力车型（Pedelec），是指电机功率250 瓦以下、带有脚踏辅助动力系统、助力速度不超过25 千米/ 小时的电助力自行车。由于该类型车保留了人力骑行的基本原则，更加符合作为自行车产品属性延伸的定义，所以本文对于自行车电动化的概念亦以此类车型为主要研究对象。

早在1895 年，美国人奥格登·博尔顿（Ogden Bolton）就申请了第一项电助力自行车的专利。1993 年，雅马哈公司推出了第一款量产电助力自行车Yamaha PAS，该车采用了以扭矩传感器为核心的多传感器控制系统，可以帮助用户更轻松地骑行。随后，松下、三洋、普利司通、本田等公司也相继推出了采用同类技术的产品，博世、马牌等厂商在技术研发层面的加入，推动了电动助力自行车在欧洲的普及。经过几十年的发展，电助力自行车因保持了人们骑行的习惯与乐趣，又体现了环保概念和经济价值而一直受到欧美及日本市场的欢迎，成为人们低碳出行的重要工具之一。

2
基于产品价值追寻的设计实践

在一些自行车友好型国家，多数使用者表示电动化的自行车可以在传统自行车和汽车之间发挥“中介”作用。[2] 为了深度分析自行车电动化转型中作为“中介”的价值，本研究尝试借用手段—目的链模型框架反向推导的方式来进行产品的价值粗略分析。手段—目的链模型是一种被广泛认可的探究用户价值与产品属性间关系的有效分析框架，最早由Gutman（1982）[3] 系统性地提出。其指出消费者之所以购买产品（服务），是要通过消费产品（服务）获得期望的结果，从而实现个人价值。Olson 与Reynolds（1983）[4]又继续将产品属性、消费结果和个人价值进一步细分为6 个子层级，让手段—目的链模型框架更为清晰。（图1）属性层是消费者可以直接感知到的有形（或无形）的产品属性[5]，可以分为具体属性与抽象属性。具体属性包括产品的结构、造型、色彩等，抽象属性则是指能给消费者带来心理层面满足的产品属性。[6] 结果层是消费者在使用该产品（或服务）后直接或间接得到的感受与收获，可分为功能性结果和社会性结果。价值层是消费者通过该产品（或服务）的消费行为期望达到的最终状态和目的，Kahle（1989）[7]将这些最终状态和目的归纳为自尊、受尊重、满足自我等9 个指向。

1. 手段— 目的链模型，Olson and Reynolds,1983

简单来说，该分析模型指当购买和使用一种产品时，顾客形成对产品某种属性的期望或偏好，依据属性的能力来完成他们想要的结果，进而实现某一层次的个人价值。[8] 手段—目的链模型主要考察三个层次彼此之间的因果链接关系，是帮助我们从具象的产品属性去感知抽象用户价值的良好分析框架。

自行车是工业时代相对成熟的产品，在产品属性上保持着一定的稳定性，故笔者未使用阶梯访谈、问卷数据、含义矩阵等工具来进行正向的价值追寻分析，而是尝试利用该模型框架反向去构建关于传统自行车的价值层级分析框架。由于该分析框架为针对品类的整体分析，故在属性层中抽去了品牌、质量、服务、价格等抽象因素，仅保留了产品物理层面所反映的具体属性；结果层基于产品通用属性推导出具备典型性的功能结果及社会性结果；在价值层则使用了Kahle 经典的9 个指向。通过因果链接关系分析，我们可以看到传统自行车经历了一百多年的演变发展，当前的产品架构及具体属性给用户带来的价值相对完善与稳定。虽然随着社会的发展，不同时期的消费者对于自行车的使用方式及习惯会有不同，但产品自身属性所带来的产品利益与最终价值性还是可被追溯的。（图2）

2. 传统自行车的价值层级分析框架

3. 自行车电动化带来的价值层级分析框架

在自行车电动化转型中，剥离品牌、服务等抽象因素，核心的属性变化是在产品结构中增加了“三电”（电池、电机和电控）。但通过价值层级分析，我们看到，虽然“三电”带来的直接产品属性变化最主要的是骑行距离、骑行速度及由电能带来的附加功能，但这些产品属性在结果层给用户带来的功能利益和心理利益是丰富而多元的，特别是增加了传统自行车所不具备的智能化体验收益，因此带来的价值效应也是巨大的。（图3）

1. 距离拓展、速度提升所带来的效用价值及精神价值

电助力自行车E-bike 缩短了行进一定距离所需的时间，或在一定时间内增加了行进的距离。相对于传统的自行车，E-bike 的加速度更快，而且能够保持一定速度并减少更多的体力消耗 [9]（ Popovich et al. 2014）。另外，电力辅助系统也减少了地形对于出行的障碍[10]（MacArthur, Dill, and Person 2014），使得骑行者的出行可达性更高。以上这些优势使得电助力自行车成为长距离通勤或旅行的理想选择。同时，电动助力自行车也为更多体力不足和没有长距离户外骑行的人建立了自信，可以帮助骑行者去完成富有挑战性的骑行，激发用户的成就感。

2. 低使用成本让用户获得更多的现实利益

虽然电助力自行车E-bike 与传统自行车相比增加了动力部分，但就初始成本和维护成本而言，它比汽车和摩托车更实惠。相比传统燃油运输工具，E-bike 使用的电力相对于燃油来说，价格更为稳定，并且在世界的很多地区电费相对不高，因此使用成本相对较低。此外，与纯电驱动的自动自行车相比，电助力自行车的系统部件耗损率低，维护成本不高。因此，综合来看，电助力自行车在经济方面更具吸引力。

3. 电力辅助赋能积极老龄化与新社交价值

电助力自行车在用户骑行过程中，通过动力辅助系统，传感器会检测骑行者的踏动力度并启动电动机以提供额外的动力，帮助骑行者节省体力和加强踩踏力。这对于体力不足的人或需要长时间骑行的人来说非常有益。一项研究表明，电助力自行车为老年人提供了增加骑行量的可能性，延长了他们在自行车上的生活。[11] 同时，对于老年人来说，电助力自行车带来的户外刺激和身体活动可以提高他们的认知能力，增强了他们的大脑功能。研究表明，老年人有可能在电动自行车技术中受益，因为电动辅助使得人们可以在身体衰退的情况下继续骑行，扩大他们的移动范围，让他们前往一些娱乐和社交目的地，扩大了他们的流动性和社会联系。在当前汽车社会背景下，电助力自行车支持了老年人口的独立流动和积极老龄化的潜力。[12] 电助力使得年龄不再成为骑行社交障碍，老年人可以从容跟上年轻人的骑行队伍，建立起新的社交价值。

4. 科学助力管理优化锻炼效能，增加成就感

在欧美地区，绝大多数用户选择电助力自行车E-bike 的初衷，是因为骑行者仍然可以通过人力踩蹬进行锻炼，并可以保障较好的锻炼效果。有关研究表明，尽管在电力辅助系统的帮助下，骑行者的功率输出、能量消耗显著降低，但运动强度足够高，仍然可以达到成人中等强度增强健康体力活动的标准。[13] 电助力骑行的锻炼方式可以让更多的用户加入骑行锻炼的群体，保持更长时间的科学骑行，不仅可以增长肌肉、增强体质，还可以显著提升葡萄糖负荷后2 小时血糖值（2-h post-OGTT glucose）、最大摄氧量（VO2Max）和能量输出[14]，可以降低患心脏病、中风、高血压的几率，降低与心血管健康有关的胆固醇水平。一些新型的电助力自行车搭载了具有扭力、踏频、速度传感器和陀螺仪的智能助力管理体系，可以实时监测自行车的运动状态，为用户提供更精确的助力，帮助骑行者根据自己的需求和体力状况科学调整动力辅助的程度，完成更佳匹配自身的有氧运动和锻炼程序。

5. 智能体验实现更多元的用户价值

由于电助力自行车E-bike 具备电池系统，在实现基本供能的同时，更重要的价值在于为整车智能化提供了基础。当前，E-bike 正在不断走向高端化、智能化和数字化。在信息控制方面，实现了整车运行状态的可视、可预知和可操控。用户可以在手机上查看E-bike 的电量、速度、行驶距离等信息，并且可以实时调整E-bike 的助力模式、速度等设置，通过App 可以实现远程开锁、GPS 定位、防盗报警、紧急通知等功能。一些新的交互方式比如智能语音助手，可以让用户通过语音命令控制自行车，如启动、关闭、调整速度等，这使得骑行过程更加安全便捷，也在一定程度上提升了消费者的使用欲望，为用户带来更好的骑行安全、骑行体验和骑行服务，实现了更多元的用户价值。

基于产品价值追寻的设计实践

自行车电动化转型中的产品属性变迁所带来的用户价值，不仅是由“三电”新部件所带来的功能性需求价值，更是由此引发的用户生活型态改变带来的用户价值。当前，以用户生活型态为中心的用户价值研究是设计研究的必然趋势。[15] 笔者负责的江南大学移动生活方式设计研究实验室（以下简称“实验室”）长期关注两轮出行创新，通过产品价值追寻研究与设计实践，不断探索自行车电动化转型过程中的产品创新路径，积极推动产业的创新示范应用。

1. 面向电动化迭代特征的产品架构创新

产品架构是产品设计的关键决策环节，需要考虑物理结构的组成、行为及元素之间的协同以实现系统的功能需求。好的架构设计可以提高系统的性能、可靠性和可维护性, 同时也可以降低系统的开发成本。[16]

由于电动两轮车行业的电子技术保持着持续更新，特别在电池、电控、智能化部分的技术迭代日新月异，所以采用开放式的车电分离产品架构模式会让产品具备良好的竞争优势，使得车辆维护和升级更加容易。云马C1 是实验室主持设计的一款定位为年轻人城市通勤的智能电助力自行车。为应对年轻化市场多变的产品需求，该车采用了开放式组件接口的架构模式。通过车电分离，设计团队为该车架接口定义了ABC 三组功能模组（图4），其中模块A用于电池换代，模块B 用于控制器及ECU 的更新，模块C 用于前段功能模组的拓展。将可升级的技术模块与具有耐用性的车架分离，可延长产品的生命周期，让用户获得更好的成本效益。

4. 云马C1 车电分离的模块化产品架构

设计：江南大学移动生活方式设计研究实验室/ 云造团队

同时，在传统实体产品的设计生产活动中引入互联网产品开发中的迭代思维，将迭代思维在互联网产品中的特征表现，通过“以用户为中心”“共同创造”“模块化生长”“敏捷制造”等原则转化应用于实体产品的设计生产中，可为传统实体产品的设计生产提供新的思考方式。[17]YOYOKE BICYCLE 是采用该方法论进行实践的一款模块化电助力自行车方案。该方案在开放式车架基础上，将所有的模块区分为基础模块（主功能实现模块）、辅助模块（附件系统模块）、选配模块（多样化使用需求模块）三大类。（图5）通过前期用户数据研究提取核心用户需求，将其转换设计成为可替换、可小批量的特定功能模块。用户也可以通过互联网平台对单车的模块进行自主选购或预定，量身定制匹配自己生活方式的相关性能组件与功能配件。该方案提倡设计生产过程中的用户参与，同时模块化附件以生长性的状态被不断快速地设计与生产，通过用户参与和反馈，形成可循环式的电助力单车及附件生态的迭代开发形式。（图6）

5. YOYOKE BICYCLE 模块化产品构架系统

设计：江南大学移动生活方式设计研究实验室

6. YOYOKE BICYCLE 模块化迭代开发方式

2. 基于产品定义目标的系统性技术整合

新产品开发模糊前端过程中的产品定义阶段，被认为是产品创新价值产出最大的阶段。[18] 模糊前段过程与后续过程衔接要求必须有一个符合市场需求的技术要求详细说明（Griffin and Hauser,1993），产品定义更重要的任务是基于不同产品的战略目标，对于技术进行有目的性的规划整合。虽然自行车的电动化给用户带来了距离拓展、速度提升等直接效用价值，但仍然需要基于价值创造目标的不同来控制效益程度。实验室在设计主导FMT DR1301 电助力磁动车项目过程中，首先基于目标用户，从价值层、利益层及属性层分析制订了明确的产品定义框架（图7），用于更好地指导设计团队在开发过程中的技术选择。

7. FMT DR1301 电助力磁动车产品定义框架及落地方案

设计：江南大学移动生活方式设计研究实验室

如针对女性用户对于车辆折叠搬运的重量敏感度较高的问题，在设计上采取了高度轻量化技术整合的方式来保障用户的体验价值，采用了可折叠铝制车架、重量极轻的高磁盘式薄饼电机与符合日常通勤基本需求的锂电池容量，实现了整车9.5 千克的极致重量。同时，为保持良好的前轮驱动输出比和脚踏驱动效能，采用了前轮12 英寸、后轮14 英寸的轮毂配置方式及二级电子无触点变速系统，以保证更加轻快的骑行感受。除了基于整体定义目标的系统技术整合之外，设计开发过程中也需要针对定义中的单项目标进行技术对应规划。在上文的云马C1 智能单车开发项目中，基于“最懂年轻人的电单车”的价值目标，设计团队对于多个典型通勤场景进行了洞察与研究，分析用户潜在需求，并制定对应技术解决方案。如为实现年轻人需要的“自然”“省力”骑行体验，设计团队基于人因工程的实验结果，得出不同扭力输出的方式，通过自研的YUNBIKE 智能动力驱动系统将骑行模式细分为五种，通过不同的助力配比方便用户应对多样的通勤场景。同时，设计团队也洞察到多数年轻女性用户不易或不愿掌握骑行模式的切换原理，针对性地提供了一个坡度识别的智能解决方案。

通过内置3 轴加速度传感器和3 轴陀螺仪，在遇到10 度以上的坡度时，智能系统能自动感应路况并迅速提供相应的助力，来帮助年轻女性用户获取轻松的骑行体验。（图8）自行车的电动化为用户骑行方式带来丰富的技术支持，但并不是技术的叠加便可以带来用户所需要的价值。只有通过前期的充分研究获取准确的产品定义，才能以此指导技术的合理整合。

8. 云马C1 智能单车的多种助力模式设定与坡度识别技

设计：江南大学移动生活方式设计研究实验室/ 云造团队

3. 构建多元出行场景需求的附件延伸设计

出行场景是生活方式的重要体现。生活方式是人们日常生活领域的活动形式与行为特征，是人们内在价值观的外在表现或实际的行为模式。[19] 在物质层面，生活方式表现为相关的商品和服务的经济消费活动，这些消费活动往往由消费者的情趣、爱好和价值取向决定。这些消费活动往往能体现人们实现自我的方式。从自行车电动化所带来的价值利益分析来看，基于多元出行场景的骑行附件是产品价值增值的重要形式。实验室结合情景分析法对于消费人群的生活方式进行相关研究，以帮助其获得自行车电动化的创新概念来源。

如Multibike 电助力自行车是为微度假骑行场景提供的一个全方位解决方案。设计团队前期通过用户访谈及典型用户角色建模，使用情景洞察卡片围绕用户（People）、产品与交互（Object & Interaction）、环境（Environment）、信息（Message）、服务（Service）五大维度对三种典型用户微度假骑行情景进行提炼与分析（图9），并将用户需求与情景问题对应，导出产品设计需求（图10），最终通过模块化方式构建了该车型的“多元辅件系统”。该系统一方面能够让用户根据不同骑行情景对车身做调整组合，另一方面可以通过标准化产品接口延展骑行功能附件，以适应微度假出行情景下的多种用户需求。（图11）自行车的电动化过程带给使用者最大的改变是骑行场景的拓展及电池能量造就的新附件生态。通过使用情景分析及新场景洞察的研究方式，挖掘在车辆骑行效能之外的多元需求，并使用户在此过程中获益，是自行车电动化转型设计中的重要创新路径。

9. 微度假骑行洞察卡片分析

10. 微度假骑行情景问题归纳与需求分析

11. Multibike 户外电助力自行车模块化组件

设计：江南大学移动生活方式设计研究实验室

结语

罗伯特· 伍德拉夫[20] 认为，用户对于产品属性、功效以及帮助自己实现目标的使用结果与相应付出的全部代价之间的感知、权衡和评价，构成了产品对于用户的价值。在这一过程中，产品属性、功效的改变是前提，但用户利益与价值的实现才是最终目标。自行车的电动化转型在初期可能是技术驱动下的结果，但不可否认的是，产品结构属性变化带来的远不止用户功能利益的提升。随着技术的发展、消费场景的多元及用户需求的变化，设计者需要通过更准确的用户价值定义来指导产品属性的表达，并通过构建系统性的产品创新策略来实现新产品价值。

注释：（向上滑动查看）

[1] Bucher, D., R.Buffat, A.Froemelt, M.Raubal. Energy and Greenhouse Gas Emission Reduction Potentials Resulting from Different Commuter Electric Bicycle Adoption Scenarios in Switzerland[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews , 2019,114: 109298.

[2] Wolf, A.,S.Seebauer. Technology Adoption of Electric Bicycles: A Survey among Early Adopters[J]. Transportation Research Part A , 2014,69:196–211.

[3] Gutman J. A Means-end Chain Model Based on Consumer Categorization Processes[J]. Journal of Marketing , 1982, 46(2): 60-72.

[4] Olson, JerryC., Thomas J. Reynolds. Understanding Consumers’ Cognitive Structures: Implications for Marketing Strategy [M]. Advertising and Consumer Psychology, LL .Percy and A. G. Woodside(eds.), Lexington, Mass.:Lexington Books, 1983:77-90.

[5] Claeys C, Swinnen A, Abeele P V. Consumer's Means-end Chains for “Think” and “Feel” Products[J]. International Journal of Research in Marketing ,1995,12(3): 193-208.

[6] Richardson, P. S., A. S. Dick, A. K. Jain. Extrinsic and Extrinsic Cue Effect on Perceptions of Store Brand Quality[J]. Journal of Marketing Research , 1994,58(4):28-36.

[7] Kahle, L.R., Kennedy.P. Using the List of Values(LOV) to Understand Consumers[J]. Journal of Consumer Marketing ,1989,6(3):5-12.

[8] 张瑞金、于秋红：《基于手段—目的链的顾客价值创新体系研究》[J]，《商场现代化》，2007 年第11期，第40—41 页。

[9] Popovich,N.,E.Gordon,Z.Shao,Y.Xing,Y.Wang,S.Handy. Experiences of Electric Bicycle Users in the Sacramento, California Area [J]. Travel Behaviour and Society , 2014,1 (2): 37–44.

[10] MacArthur, J., J.Dill,M.Person. Electric Bikes in North America: Results of an Online Survey[J]. Transportation Research Record , 2014, 2468 (1): 123–130.

[11] Jelle Van Cauwenberg, Paul Schepers, Benedicte Deforche, Bas de Geus. Effects of E-biking on Older Adults’ Biking and Walking Frequencies, Health, Functionality and Life Space Area: A Prospective Observational Study[J]. Transportation Research Part A , 2022, 156:227-236.

[12] Leger,S.J.,J.L.Dean,S.Edge,J.M.Casello. If I Had a Regular Bicycle, I Wouldn’ t Be Out Riding Anymore[J]. Transportation Research Part A , 2019,123: 240–254.

[13] Louis J, Brisswalter J, Morio C, Barla C, Temprado JJ. The Electrically Assisted Bicycle: An Alternative Way to Promote Physical Activity[J]. Am J Phys Med Rehabil , 2012 Nov,91(11): 931-940.

[14] Peterman JE,Morris KL,Kram R,Byrnes WC. Pedelecs as a Physically Active Transportation Mode[J]. Eur J Appl Physiol , 2016 Aug,116(8):1565-1573.

[15] 徐兴、蔡军：《从共感到悦感:基于生活型态的用户价值路径研究》[J]，《南京艺术学院学报》（美术与设计），2017 年第3 期，第174—177 页。

[16] 程贤福、章志宏、王承辉、潘逸飞：《产品架构演化及开放式设计策略》[J]，《中国机械工程》，2024 年第35卷第1 期，第109—124 页。

[17] 卫炳麟、曹鸣：《迭代思维在产品设计中的转化应用研究》[J]，《包装工程》，2017 年第38卷第12 期，第155—158 页。

[18] 李俊亭、焦鹏飞：《模糊前端创意—新产品规划管理研究》[J]，《西安石油大学学报》（社会科学版），2019 年第28 卷第1 期，第52—55 页。

[19] [ 美] 韦恩· D. 霍伊尔、黛博拉· J. 麦金尼斯：《消费者行为学》[M]，崔楠、徐岚译，北京: 北京大学出版社，2011，第406 页。

[20] Woodruff,Robert. Customer Value: The Next Source for Competitive Advantage[J]. Academy of Science ,1997(2):139-153.

来源：《装饰》2024年第5期

原文：《自行车电动化转型中的价值变迁与创新研究》

作者：曹鸣，江南大学数字科技与创意设计学院

延伸阅读：

《装饰》2024年第5期

智能电动自行车从何而来？

《装饰》杂志欢迎您的来稿

E-mail：zhuangshi689@263.net
地址：北京市海淀区清华园清华大学美术学院A431 中国装饰杂志社编辑部
电话：010-62798189/010-62798878
邮编：100084
官网：http://www.izhsh.com.cn
建议邮件书信亦可本刊不与任何中介合作
在微信中回复“投稿”即可获得投稿须知
投稿1.5月后可致电（010-62798878）查询初审结果

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5MDUyNTY0MA==&mid=2650316930&idx=1&sn=dbe782094b66aede6d4b207c0588c67f

装饰杂志

中国装饰杂志社。清华大学美术学院承办，中国艺术设计类核心期刊。