■黃勁松，劉 琳，李曉英

(湖北工業(yè)大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖北武漢 430000）

我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入深度老齡社會(huì)，隨著社會(huì)發(fā)展越來(lái)越多的老年人追求更高的生活質(zhì)量，注重豐富的物質(zhì)和精神生活。抽樣調(diào)查結(jié)果顯示90.8%的老年人在獨(dú)立完成洗浴活動(dòng)方面有困難，洗浴作為基本的日?；顒?dòng)亟需得到幫助[1]。養(yǎng)老機(jī)構(gòu)環(huán)境中介助型老人所占的比例較大，介助型老人日常行為依靠拐杖、輪椅、扶手等輔助設(shè)施，其行動(dòng)以及各項(xiàng)操作技能緩慢甚至笨拙[2]，提高這類老年群體的無(wú)障礙照護(hù)水平，是實(shí)現(xiàn)老年群體高質(zhì)量生活的重要指標(biāo)。

目前，我國(guó)大部分養(yǎng)老機(jī)構(gòu)的適老化洗浴輔具為功能較為單一、產(chǎn)品靈活度較差的浴椅和助力輔具，適合低齡健康老人，洗浴形式為普通的花灑式淋浴，在調(diào)節(jié)水流方向和水溫方面不利于老年群體的使用。針對(duì)洗浴過(guò)程中的適老化和安全性問(wèn)題，借助設(shè)計(jì)理論模型整合設(shè)計(jì)流程可以得到產(chǎn)品的最優(yōu)功能結(jié)構(gòu)配置。QFD和FBS在解決設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)具有各自的特點(diǎn)，本研究將兩種設(shè)計(jì)理論模型的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行融合，以老年洗浴輔助設(shè)備為實(shí)例進(jìn)行應(yīng)用，得出滿足適老化、獨(dú)立性、安全性和智能化需求的設(shè)計(jì)方案，驗(yàn)證了集成AHP/QFD/FBS模型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法在解決類似設(shè)計(jì)問(wèn)題上的可能性。

1 AHP/QFD/FBS集成理論基礎(chǔ)

AHP將問(wèn)題的因素按層級(jí)關(guān)系兩兩比較構(gòu)造判斷矩陣，然后求出各層次判斷矩陣的特征向量和最大特征值，計(jì)算各層次中各因素的權(quán)重[3]，將復(fù)雜的問(wèn)題評(píng)價(jià)分解成量化的評(píng)價(jià)對(duì)象合集[4]。該方法定性定量結(jié)合，對(duì)問(wèn)題決策有較強(qiáng)的導(dǎo)向性[5]。

QFD是一種需求分析方法，將設(shè)計(jì)需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的質(zhì)量特性，從而幫助設(shè)計(jì)人員或工程人員更好地從事產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。根據(jù)用戶需求得出與其相關(guān)的產(chǎn)品質(zhì)量特性，并研究用戶需求與質(zhì)量特性之間的關(guān)系,從而量化設(shè)計(jì)語(yǔ)言[6]。

FBS模型研究“功能—行為—結(jié)構(gòu)”三個(gè)變量之間逐級(jí)映射的關(guān)系。實(shí)施FBS模型的映射時(shí)，一個(gè)確定的功能可以推導(dǎo)相應(yīng)的行為和結(jié)構(gòu)，同理，一個(gè)確定的結(jié)構(gòu)也可以逆推出相應(yīng)的行為和功能[7]?！靶袨椤弊鳛槁?lián)系功能與結(jié)構(gòu)之間的紐帶，一般由用戶旅程圖來(lái)研究表現(xiàn)出預(yù)期行為。

QFD與FBS作為常用的設(shè)計(jì)理論模型，在解決設(shè)計(jì)問(wèn)題時(shí)具有各自的特點(diǎn)：QFD能夠指出設(shè)計(jì)方向，但無(wú)法推導(dǎo)出具體的設(shè)計(jì)解決方法；FBS可以進(jìn)行用戶需求的轉(zhuǎn)化與映射，但在前期無(wú)法對(duì)用戶需求進(jìn)行分析。對(duì)QFD和FBS進(jìn)行融合應(yīng)用能夠更科學(xué)有效地解決設(shè)計(jì)問(wèn)題[8]。

2 集成AHP/QFD/FBS模型的構(gòu)建

2.1 基于AHP的用戶需求權(quán)重分析

將調(diào)研獲取的用戶需求進(jìn)行整理分類并構(gòu)建層次判斷矩陣。用前一層次的用戶需求作為比較標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)同一層次的各項(xiàng)用戶需求進(jìn)行兩兩比較，用aij表示用戶需求URi與URj的相對(duì)重要性。運(yùn)用層次分析法計(jì)算獲得需求權(quán)重，計(jì)算過(guò)程如下[9]：

(1)根據(jù)比較結(jié)果得到同一層次n個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的判斷矩陣。

(4)根據(jù)式④計(jì)算出最大特征根λmax。

判斷矩陣的最大特征根對(duì)應(yīng)的特征向量（歸一化后）作為因素的權(quán)重向量，其中根據(jù)式⑤計(jì)算出最大特征根λmax。

(5)為保證相對(duì)重要度打分評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，應(yīng)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，計(jì)算各判斷矩陣的一致性比率CR，即：

其中：CI表示一致性檢驗(yàn)的指標(biāo)；n表示為判斷矩陣A的階數(shù)；RI的取值見表1。當(dāng)計(jì)算得出的CR＜0.1時(shí)，則判斷矩陣通過(guò)一致性檢驗(yàn)，否則應(yīng)對(duì)判斷矩陣的數(shù)值進(jìn)行修正。

表1 隨機(jī)一致性指標(biāo)

2.2 基于QFD的質(zhì)量特性分析

(1)根據(jù)調(diào)研獲取的用戶需求和相應(yīng)產(chǎn)品特性來(lái)分析確定產(chǎn)品的各項(xiàng)質(zhì)量特性(Quality Characteristic，QC)，設(shè)βij表示用戶需求URi與質(zhì)量特性QCj之間的相關(guān)關(guān)系大小，則質(zhì)量特性QCj的權(quán)重Qj為：

其中：i=1,2,…,n, j=1,2,…,m; m代表質(zhì)量特性的數(shù)量。Qj表示各項(xiàng)質(zhì)量特性的權(quán)重。

(2)通過(guò)計(jì)算得到質(zhì)量特性后，將結(jié)果利用公式⑨進(jìn)行歸一化處理。

其中：qj表示相對(duì)權(quán)重。

2.3 FBS映射轉(zhuǎn)化

通過(guò)FBS的“功能—行為—結(jié)構(gòu)”映射轉(zhuǎn)化，可以將QFD模型得出的質(zhì)量特性轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)特征，F(xiàn)BS模型的三個(gè)變量分別定義為：

(1)功能（Function）：由用戶需求得出的設(shè)計(jì)目標(biāo)，本文中是指應(yīng)用QFD模型得出的質(zhì)量特性。

(2)行為（Behavior）：設(shè)計(jì)對(duì)象達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)所產(chǎn)生的用戶預(yù)期行為[10]，本文通過(guò)用戶旅程圖分析用戶預(yù)期行為。

(3)結(jié)構(gòu)（Structure）：包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)，也包括由功能和行為映射得到結(jié)構(gòu)。

3 集成AHP/QFD/FBS的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用實(shí)踐

3.1 老年洗浴輔助設(shè)備的用戶需求獲取

通過(guò)設(shè)計(jì)5W2H訪談問(wèn)卷，對(duì)山東省寧陽(yáng)縣某養(yǎng)老院進(jìn)行用戶訪談。按照各人員所占比，采訪60歲至75歲介助型老人30名及養(yǎng)老院工作人員（護(hù)工）3名。在不限制硬件產(chǎn)品和記錄洗浴過(guò)程中出現(xiàn)的任何需求的前提下，得到基于老年洗浴輔助設(shè)備的需求信息。借助親和圖法（KJ法）合并與簡(jiǎn)化相同及相似的原始需求項(xiàng)指標(biāo)[11]，得出15項(xiàng)指標(biāo)層需求項(xiàng)，如圖1所示。

■圖1 用戶需求項(xiàng)整理

準(zhǔn)則層中，U3配置需求是指老年用戶在洗浴過(guò)程中為提高安全和健康水平配置功能元件的需求。指標(biāo)層中，U12人機(jī)尺寸舒適是指細(xì)部的尺寸設(shè)計(jì)合理，為保證老年人操作準(zhǔn)確性的指標(biāo)；U21可選擇洗浴方式是指以不同的產(chǎn)品形式適應(yīng)不同的洗浴行為特點(diǎn)，并提供可自主選擇的空間；U32包括用戶在洗浴過(guò)程中感到不適及時(shí)報(bào)警，以及氧氣濃度過(guò)低和洗浴時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的警示等。

3.2 用戶需求權(quán)重分析

邀請(qǐng)10名專家按照1-9標(biāo)度法對(duì)指標(biāo)層需求項(xiàng)進(jìn)行兩兩比較評(píng)價(jià)（1/9至1/2重要程度依次遞增，1/9表示及其不重要，1/3表示稍微不重要，1-9重要程度依次遞增，1表示同樣重要，9表示及其重要），構(gòu)造出各指標(biāo)層需求項(xiàng)的判斷矩陣。利用（3）、（4）計(jì)算各矩陣的權(quán)重wi及權(quán)重向量W，并根據(jù)式（5）計(jì)算出最大特征值λmax。準(zhǔn)則層相對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重見表2，同理可以計(jì)算出指標(biāo)層相對(duì)于準(zhǔn)則層的權(quán)重及排序，計(jì)算結(jié)果見表3至表6。

表2 用戶需求判斷矩陣及權(quán)重

表3 人機(jī)需求判斷矩陣及權(quán)重

表6 收納需求判斷矩陣及權(quán)重

為檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性，確定權(quán)重系數(shù)的最終值[12]，由（5）、（6）計(jì)算可知，表2至表6的一致性比率CR值均小于0.1，故各判斷矩陣滿足一致性檢驗(yàn)。

指標(biāo)層需求項(xiàng)權(quán)重排序由高到低為：U11材料安全防滑、U41方便移動(dòng)和收納、U22休息支撐、U31借力輔具、U12人機(jī)尺寸舒適、U42節(jié)省空間、U24干濕分區(qū)、U34保持恒溫環(huán)境、U32出現(xiàn)異常報(bào)警功能、U21可選擇洗浴方式、U35水溫可視化調(diào)節(jié)、U33按摩功能、U23造型色彩親和、U37洗浴時(shí)間提醒、U36方便調(diào)節(jié)水流方向。由此排序可以得出用戶需求的重要程度大小，在后續(xù)設(shè)計(jì)中優(yōu)先考慮重要程度靠前的需求項(xiàng)。

經(jīng)計(jì)算，λmax=4.03，CI=0.01，RI=0.89，CR=0.013<0.1,滿足一致性檢驗(yàn)（表2）。

經(jīng)計(jì)算，λmax=2，CI=0，RI=0，CR=0<0.1,滿足一致性檢驗(yàn)（表3）。

經(jīng)計(jì)算，λmax=4.13，CI=0.04，RI=0.89，CR=0.05<0.1,滿足一致性檢驗(yàn)（表4）。

表4 造型需求判斷矩陣及權(quán)重

經(jīng)計(jì)算，λmax=7.14，CI=0.02，RI=1.36，CR=0.017<0.1,滿足一致性檢驗(yàn)（表5）。

表5 配置需求判斷矩陣及權(quán)重

經(jīng)計(jì)算，λmax=2，CI=0，RI=0，CR=0<0.1,滿足一致性檢驗(yàn)（表6）。

3.3 基于QFD的產(chǎn)品質(zhì)量特性問(wèn)題分析

3.3.1 用戶需求與產(chǎn)品質(zhì)量特性之間的映射

基于QFD中“需求是什么”和“怎么來(lái)滿足”的基本思想，將用戶需求轉(zhuǎn)化為老年洗浴輔助設(shè)備的質(zhì)量特性，保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)生產(chǎn)與用戶需求匹配一致。由圖2可知，共映射出9條質(zhì)量特性，可以得出需求項(xiàng)符合的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

■圖2 需求項(xiàng)與質(zhì)量特性之間的映射

3.3.2 HOQ模型構(gòu)建及質(zhì)量特性權(quán)重值計(jì)算

邀請(qǐng)10名專家對(duì)老年洗浴輔助設(shè)備用戶需求與質(zhì)量特性的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行確定，將其兩兩比較，逐一進(jìn)行打分，最終得到評(píng)價(jià)結(jié)果，并通過(guò)矩陣形式直觀表現(xiàn)出來(lái)。評(píng)價(jià)打分規(guī)則： 5分認(rèn)為“強(qiáng)”相關(guān)，用◎表示；3分認(rèn)為“中”相關(guān)，用○表示；1分認(rèn)為“弱”相關(guān)，用△表示；0分認(rèn)為無(wú)相關(guān)，用空格表示。

HOQ（質(zhì)量屋）模型可以構(gòu)建出用戶需求與質(zhì)量特性之間的關(guān)系矩陣，通過(guò)（8） 、（9）計(jì)算出各項(xiàng)質(zhì)量特性的權(quán)重并進(jìn)行排序放在HOQ模型的下方，反映了質(zhì)量特性與用戶需求的關(guān)系，即排序越靠前，其與15項(xiàng)需求項(xiàng)的關(guān)聯(lián)越緊密[13]，如圖3所示。

3.4 基于FBS的產(chǎn)品問(wèn)題解決

將質(zhì)量特性權(quán)重系數(shù)均值以上的質(zhì)量特性定義為上級(jí)特性，均值以下的定義為下級(jí)特性，再將上級(jí)特性單獨(dú)計(jì)算出均值，這個(gè)均值以上的上級(jí)特性為Ⅰ級(jí)特性，以下的上級(jí)特性為Ⅱ級(jí)特性，同理可以得出Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)特性（見圖3）。將QFD得出的前三級(jí)即前8項(xiàng)關(guān)鍵質(zhì)量特性（C1地面材質(zhì)防滑性、C2功能區(qū)域收納性C3尺寸合理性、C4產(chǎn)品可調(diào)節(jié)性、C5保持支撐與平衡、C6視覺(jué)交互、C7濕區(qū)與干區(qū)隔離和C8呼救信息傳遞）作為老年洗浴輔助設(shè)備的功能庫(kù)，進(jìn)行“功能—行為—結(jié)構(gòu)”的映射?！靶袨椤笔侵竿ㄟ^(guò)用戶旅程圖得出的用戶預(yù)期行為，挖掘預(yù)期行為下的問(wèn)題和設(shè)計(jì)機(jī)遇，如圖4所示。

■圖3 老年洗浴輔助設(shè)備質(zhì)量屋圖

■圖4 用戶旅程圖

介助型老人坐下與起身時(shí)動(dòng)作均有不便，上身前傾易導(dǎo)致重心不穩(wěn)而摔倒；浴室內(nèi)地面濕滑是很大的安全隱患，老人一般會(huì)借助扶手或者防滑拖鞋等防止意外發(fā)生；洗浴時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，老人因自身身體原因或者室內(nèi)氧氣不足會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，需要及時(shí)呼救以及洗浴時(shí)間提醒；洗浴過(guò)程中人的體表溫度變化較大，老年人免疫力低下更加需要采暖功能；坐姿洗浴前提下人的靈活性和活動(dòng)范圍有限，需要更方便快捷的操作。通過(guò)用戶旅程圖得到預(yù)期行為后，繼續(xù)執(zhí)行“功能—行為—結(jié)構(gòu)”的映射轉(zhuǎn)換，映射出產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（Structure），映射過(guò)程如圖5所示。

■圖5 功能—行為—結(jié)構(gòu)映射

4 老年洗浴輔助設(shè)備的創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐

4.1 功能定義

老年洗浴輔助設(shè)備在功能定義上，方便行動(dòng)不便的介助型老人至浴區(qū)，將載運(yùn)用戶移動(dòng)部分與浴槽較巧妙地結(jié)合在一起，載運(yùn)部分與浴槽組合在一起就是一個(gè)干濕分離的浴區(qū)。解決介助型老人包括輪椅老人、助行器老人在到達(dá)浴室、起身、坐下和洗浴后離開時(shí)的安全隱患問(wèn)題和監(jiān)護(hù)人員高效安全的運(yùn)轉(zhuǎn)行為，如圖6所示。

■圖6 老年洗浴輔助設(shè)備設(shè)計(jì)方案

4.2 各配置結(jié)構(gòu)說(shuō)明

封閉浴區(qū)的推入式浴椅作為最主要的設(shè)計(jì)主體，同時(shí)滿足U21可選擇洗浴方式、U22休息支撐、U24干濕分區(qū)和U31借力輔具的用戶需求，利用電子封閉，保證浴槽的封閉性；采暖功能利用紅外燈泡的熱輻射來(lái)實(shí)現(xiàn)；可旋轉(zhuǎn)的橫式花灑方便用戶坐姿調(diào)節(jié)水流方向；具有手推圈的移動(dòng)輪椅可以滿足老人獨(dú)立移動(dòng)進(jìn)入浴區(qū)的需求；用戶在使用中右手邊的報(bào)警器連接智能終端，可以實(shí)現(xiàn)一鍵報(bào)警、氧氣濃度警示以及洗浴時(shí)間超時(shí)警報(bào)等，如圖7所示。

■圖7 老年洗浴輔助設(shè)備各配置結(jié)構(gòu)說(shuō)明

4.3 不同洗浴場(chǎng)景切換

用戶可以根據(jù)自身需求選擇不同的洗浴模式，可旋轉(zhuǎn)的橫式花灑和注水孔結(jié)構(gòu)提供了淋浴、泡浴兩種不同的洗浴場(chǎng)景。用戶在淋浴場(chǎng)景中，水控系統(tǒng)通過(guò)橫式花灑，浴槽底部的排水閥開啟；用戶在泡浴場(chǎng)景中，水控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)注水孔流入浴槽，浴槽底部的排水閥關(guān)閉。

5 設(shè)計(jì)方案模糊綜合評(píng)價(jià)

對(duì)于產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行方案評(píng)價(jià)是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)合理性的一個(gè)重要步驟[14]，設(shè)計(jì)方案需利用模糊綜合評(píng)價(jià)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)佐證其合理性。

應(yīng)用李克特量表法的評(píng)級(jí)方法，設(shè)評(píng)價(jià)等級(jí)集：T={很滿意，滿意，一般，不滿意，很不滿意}，分值分別為1至5分：5分表示很滿意，1分表示很不滿意。依據(jù)老年洗浴輔助設(shè)備的指標(biāo)層需求項(xiàng)，邀請(qǐng)10名專家對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，經(jīng)過(guò)匯總歸一化后得到各準(zhǔn)則層需求下的指標(biāo)層需求相應(yīng)的模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣。

S1指準(zhǔn)則層人機(jī)需求下的指標(biāo)層對(duì)老年洗浴輔助設(shè)備的模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣，同理可以得出S2、S3、S4的模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣：

根據(jù)表2中的權(quán)重值，目標(biāo)需求層次的權(quán)重向量為WA=（0.497 0.068 0.313 0.121）；根據(jù)表3至6中的權(quán)重值，準(zhǔn)則需求層的權(quán)重向量分別是WA1=（0.667 0.333），WA2=（0.177 0.533 0.041 0.249），WA3=（0.340 0.197 0.057 0.239 0.106 0.022 0.039），WA4=（0.667 0.333）。由此可以計(jì)算出老年洗浴輔助設(shè)備準(zhǔn)則需求層4個(gè)方面的評(píng)價(jià)模型：

由上可得整體評(píng)價(jià)模型：B=WA×S=(0.4176,0.35,0.1394,0.0742,0)，對(duì)整體評(píng)價(jià)模型結(jié)果進(jìn)行歸一化處理后得到B=（0.426,0.357,0.142,0.075,0）。認(rèn)為該方案為很滿意、滿意、一般、不滿意、很不滿意的評(píng)估者分別為 42.6%、35.7%、14.2%、0.75%和0。按照最大隸屬度原則，此方案的綜合評(píng)級(jí)結(jié)果為5級(jí)，總體評(píng)價(jià)較好，但相對(duì)隸屬度較低，仍有改進(jìn)的必要[15]。

6 結(jié)語(yǔ)

本文以養(yǎng)老機(jī)構(gòu)中針對(duì)介助型老人的老年洗浴輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)為例，集成AHP-QFD-FBS設(shè)計(jì)理論模型得出設(shè)計(jì)方案，并利用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)設(shè)計(jì)方案的可用性進(jìn)行評(píng)價(jià)，佐證了設(shè)計(jì)方案的合理性。應(yīng)用AHP獲得用戶需求權(quán)重及排序，經(jīng)過(guò)QFD得出質(zhì)量特性，最終運(yùn)用FBS映射得出關(guān)鍵設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)方案在創(chuàng)新性、多功能性和獨(dú)立操作性等方面提升了產(chǎn)品的整體使用效率和用戶體驗(yàn)，證明了融合的設(shè)計(jì)理論模型彌補(bǔ)單一設(shè)計(jì)理論的不足，可以為老年洗浴輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)提供更具科學(xué)邏輯的設(shè)計(jì)流程[16-17]。但文中對(duì)智能化以及自動(dòng)化洗浴的研究較少，尚需在今后的研究中進(jìn)一步完善，使老年洗浴輔助設(shè)備在使用中更高效和智能。