針對下肢殘疾人群的健身鍛煉及器材設計研究

劉悅 林綺婷 陳晨

關鍵詞：下肢殘疾 健身鍛煉 健身器械 QFD KANO 優差系數

引言

與一般人群相比，殘疾人患慢性病和繼發性疾病的風險更高，此外，由于身體和社會環境的限制，其健身娛樂的模式和機會大幅減少，包括無法進入到公園、步道、公共設備、競技場地等與健身運動相關的領域，無論是現階段的體育活動環境、方案、態度、器材等諸多方面限制了殘疾人在社會層次上參與到健康運動，并往往會遭受到巨大的障礙[1] ，關愛弱勢群體例如抑郁癥、肌無力患者，語言障礙等弱勢群體的關懷需得到社會普遍認同[2，3] 。

自1961年制定第一個無障礙設計標準以來，西方發達國家在近幾十年里不斷完善其無障礙的實施;一些設計師將目光投向公共場合和家庭場合，促進下肢殘障人士的居家使用、工作無障礙、人性化設計[4] 。通過健身設備進行運動鍛煉是殘疾人實現有氧運動和增強肌肉群的主要途徑，盡管現有的健身設備數量眾多，但研究指出，這些設施對于殘疾人來說可及性有限，對于身體/行動有殘疾的人來說是一種障礙。在中國，自“十三五”規劃中，關于《健康中國2030規劃綱要》中提出了維護殘疾人健康，殘疾人在我國社會當中屬于特殊群體，處于較弱勢地位，該綱要中明確指出“進一步保障和完善殘疾人的生活，幫助殘疾人享受小康社會成果。”殘疾人由于部分功能障礙，需要通過專門的體育鍛煉進行修復訓練，國務院發布的《全面健身計劃（2016-2020年）》，對于該時期下的殘疾人體育提出了新的符合時代發展的要求，國家通過頒布相關的政策和法規，體現了對于殘疾人的發展關愛。因此健身設備的可用性成為現在被衡量的一個重要領域，關于健身器材、健身人群、健身周邊配套產品等研究設計在國內已經趨于普遍[5-8] ，但是針對殘疾人的健身器械的研究相對較少。根據國際化標準組織（ISO）針對殘疾人士可用性的設施包括三個基本要素：效率、效果、滿意度。效率與參與活動或者項目所需要的時間因素有關;有效果即涉及用戶獲得健康利益[9] ;滿意度與用戶的感知相關，即在使用過程中的舒適感以及執行鍛煉后的滿足感。因此本項研究在于觀察討論下肢殘疾用戶的鍛煉需求，尤其是對健身設備的基礎訓練需求、期望型需求及吸引力需求，在KANO及QFD模型的基礎上對有針對性地對下肢殘疾用戶進行健身鍛煉研究及器械設計[10] ，幫助他們正常開展健身活動，增強社會參與感和個人自信度。

一、QFD，KANO模型釋義

QFD（quality function development）是基于產品或者服務開發時運用的戰略性模型，是設計階段的應用系統方法，在于保證既定用戶或者市場的需求被精準地轉移到產品和服務設計中，開展于20世紀70年代日本三菱重工，由質量管理大師赤尾洋二（Yoji Akao）和水野滋（Shigeru Mizuno）提出，旨在時刻保障產品或者服務設計滿足客戶需求和價值[11] 。

K ANO由行為科學家赫茲伯格的雙因素理論啟發發展而成，于1984年在日本質量管理學會JSQC發布標志著狩野模式KANO模型的確立和魅力質量了理論成熟，KANO主要定義了用戶三層需求，包含基本型，期望型和興奮型。其主要內容包含從（1）用戶角度認識產品或者服務需要，（2）問卷調研的設計，（3）實施有效問卷調查，（4）調查結果分類匯總建立質量原型，（5）分析質量原型識別測量指標的敏感性。國外針對運用上述模型的研究案例包含，KANO模型可以從用戶的角度確定滿意度的維度，并成功的應該是該模型從用戶的在線評論中羅列出了關于產品滿意度的采集和分析[12] 。關于QFD等模型的應用研究在近年來也獲得了普遍認同，例如通過問卷調查，基于QFD理論對智慧酒店人才培養質量進行實證分析，展開智慧酒店人才職業能力分析，提出智慧酒店人才培養新范式。QFD方法應用現狀與問題，結合天基海洋偵察監視體系能力需求分析問題特點，提出了一種基于模糊理論和灰色關聯度分析的改進QFD方法，研究結果顯示QFD可為天基海洋偵察監視體系的設計與優化提供參考。QFD模型的應用已經廣泛深入到各行如軍事、醫療、酒店管理、產品設計等，主要基于用戶的需求改良改善系統、產品或者服務的設計[13] 。基于KANO，提出家用集成灶通過塊面結合、色彩對比統一、材質協調細膩以滿足協調統一的感官體驗;通過提供良好的觀火體驗、廚具匹配、食物定量功能并簡化煙機的操作以滿足簡化精細的交互體驗[14] ，從工業產品的設計角度出發，交互的需求不容忽視[15] 。綜上所述，KANO和QFD等模型在實際操作應用中，企業基于全力以赴的滿足顧客需求為出發點，保證客戶的真實需求被切實滿足和解決，該類模型有利于幫助產品或者服務的設計產出獲得既定用戶的滿意。

二、下肢殘疾人群分析及健身方法研究

（一）生理需求與心理需求：馬斯洛需要理論將人的需要從低到高劃分為：生理需要/安全需要/社會需要/尊重需要/自我實現需要/超自我實現需要。需求從生理需求的實現到超自我實現需求，從低層次到高層次。根據這一理論，對下肢殘疾人的現實生活需求和內心心理狀態進行了相對應的分析。前者來看，現階段下肢殘疾人大多需要借助他人輔助或者支持類設備協助才能完成一些社會活動，即其獨立生活行為的發生比較困難，對于針對上半身的康復、日常鍛煉、提升等事項的行為更為困難，針對下肢殘疾人群的產品設計及使用過程應滿足安全性能;從后者來看，同時下肢殘疾人群由于部分功能障礙容易產生自卑焦慮情緒，而適度的健身鍛煉活動有助于擴寬社交范圍，提供與他人交流攀談的機會，增加社會融合度以及提升社會性參與感;亦可通過鍛煉上半身肌肉群及鍛煉身體的平衡、協調度完成一些較為常規生活事項，滿足個人的一些生活上的自主意識需求和提高心理健康的需求。

（二）健身器械調研分析：健身器材的調研分析主要基于生理需求，針對下肢殘疾人群的健身需求應注重上半身的肌肉訓練、平衡協調行訓練、安全性等綜合因素。調研現階段市場上可獲取的對上半身肌肉群鍛煉和力量訓練的器械有如下例子：蝴蝶機，主要鍛煉胸大肌為主的胸部諸肌，背部肌肉;啞鈴，主要鍛煉肩部，肱二頭肌，肱三頭肌，上臂部位;龍門架（繩），主要鍛煉部位是肩部，肱二頭肌，背部;牧師凳，主要鍛煉肱二頭肌，肩部;坐姿胸推器，主要鍛煉肱二頭肌，胸部諸肌，三角肌;坐姿卷腹器，主要鍛煉腹肌。以上調研健身器械產品多用于達到上半身訓練的目的，針對的肌肉群落包括肩部，肱二頭肌、肱三頭肌，胸部，背部，腹部，三角肌等。

（三）實驗設計：上文中所闡述的健身器械多為市面上常見的可針對上半身各組織肌肉進行健身鍛煉的器械，設計目的和適用范圍都比較親和于正常身體機能的人群，但是對于下肢殘疾人士進行使用時仍存在諸多不便。

本項目中參與人員將對健身儀器進行體驗實驗，由五名身體機能正常的學生自愿參與該運動項目模擬，其主要在于模擬下肢無力人群的健身運動體驗，主要測評器材為肩部訓練器、坐姿胸推器、賽艇式拉力訓練器、T型劃船器、室內單雙杠訓練器、蹬腿訓練器，所有實驗器材和實驗場所于南京林業大學體育館健身室提供和完成。模擬方法，兩名同學正常使用器械，并描述相關使用體驗感受，通過視頻記錄健身設備的使用過程，用以觀察分析。三名同學進行下肢無力情況的模擬訓練場景，使用負重沙袋增加腿部重量，或者捆綁腿部及腳踝部位，用于提醒和限制下肢的自主發力，通過視頻記錄健身設備的使用過程，用于觀察分析。

表1是針對下肢殘疾人士使用健身器材的模擬實驗記錄表，信息包含健身器材/設備名稱，使用圖例，使用狀況說明和弊端記錄分析，模擬實驗主要在于切身感受下肢無力，下肢無法輔助情況下想要達到健身目的時的難度和現有健身的設備器械對于下肢無力或者下肢存在運動障礙人群的設計不合理之處。并根據QFD及KANO模型，針對既定用戶群的實際需求，結合模擬實驗體驗感受綜合分析，進行有利于下肢殘疾用戶的健身器材的設計要素分析研究。所有該項目的模擬實驗由南京林業大學家居與工業設計學院學生自主自愿參與完成并記錄過程。

三、QFD及KANO下的用戶需求分析及設計要素提煉

（一）基于模型的用戶需求分析：針對QFD和KANO模型所需要的既定用戶的需求分析，本項目中被調查者包括：1）不能行走的坐輪椅的人群;2）單腿殘疾需要支架行走的人群;3）腿部有畸形行走緩慢的人群;本問卷由于受訪者的特殊性，共收到有效問卷14份，在調查數據中顯示，93%的受訪者有過一些上半身鍛煉的經歷，78%認為進行上半身的鍛煉是非常必要的，通過上半身的鍛煉在一些程度上是可以增強身體協調性，有塑形增加力量的作用。

針對市面上的可以鍛煉上半身的健身器材，下肢殘疾人群反映在使用時曾經面臨的問題困惑包括：腰臀處無固定設備，極其容易發生傾倒不平衡狀況;健身器材的使用過程中針對“進、出”流程上有一定的障礙性，使用的體驗感不佳;針對一些需要腿部做支撐的器材上，普遍反映是無法獲得專業有效的鍛煉效果;器材的尺寸設計忽視了下肢殘障人士使用需求;健身器材的整體都較為龐大繁重，對于下肢殘疾人群來說存在者不可移動不易操作等弊端。

KANO模型的需求分類表，準確定位設計要素。基于用戶需求評估的分類表如表2所示。O：期望型需求;A：魅力型需求;M：基本型需求;R：反向型需求;I：無差異需求;Q：可疑結果。通常來說基本型需求代表正常交流溝通中用戶不會刻意強調，但是產品或者服務中沒有就會被吐槽詬病，魅力型需求表明沒有此項功能用戶一般意識不到，但是具備此功能會讓用戶眼前一亮，反向需求代表擁有此類功能會被用戶吐槽質疑，無差異需求表示對參與調研的用戶來說此功能無所謂，可疑結果一般不會出現，除非問題設計的不合理或者客戶沒能很好地理解問題、沒有認真回答所設計的提問。如圖1所示，關于KJ模型的用戶需求層級及KANO導向圖。

針對定位用戶的一級需求為日常可針對上半身的鍛煉，該鍛煉設備所具的二級需求包含關鍵元素：便捷、智能、安全、材質、舒適、易用、鍛煉。其中二級需求中的安全和鍛煉數據表達為期望型需求，舒適和便捷表達為魅力型需求，智能、材質、易用為無差異需求，即用戶對于鍛煉需求下的上半身部位，例如肩部，背部，胸部，腹部等鍛煉需要有期待型的高要求，對于使用過程中的安全性，具體表達為設備可提供的平衡穩定性，和可固定裝備的配置具有期望型期待。

（二）優-差系數分析：“Better-worse method”計算優劣系數，“優-差系數”表明一個函數可以提高滿意度或消除不喜歡的程度。較好，定義為滿意度系數后增加。“優”的價值通常是積極的，這意味著如果產品提供了某種功能或服務，用戶的滿意度就會提高。正值越大或越接近1，提高用戶滿意度的效果越強，滿意度提升的速度越快。“差”的可稱為消除后的不滿意系數。更差的價值通常是負面的，這意味著如果產品不提供某種功能或服務，用戶的滿意度就會下降。負值越大或越接近-1，對用戶不滿意的影響越大，滿意度下降越快。因此，如圖2所示，關于優差系數絕對值示圖，在為下肢殘障人士設計上肢健身產品時，應優先考慮兩個絕對得分較高的項目的實施。計算如下：更好的/ SI =（A + O）/（A + O + M + I）;更糟的/ DSI =﹣1 *（O + M）/（A + O + M + I）。

關于健身設備的功能優差系數值如表3所示。數據結果表明，便捷的正值系數為0.727，需求表達為用戶對于健身器材的可移動性，可折疊等需求期待是積極的;鍛煉的正值系數為0.669，該健身設備能夠提供較專業的上半身訓練是用戶所期待的，特別是基于背部、胸部、臂膀、腹部等肌肉的訓練，和靈活協調性的訓練;安全的正值系數為0.639，負值系數為-0.597，表達了用戶對于安全度的正向認可，以及如果在不能保證安全性的產品設計中缺失該因素的考慮，用戶的不滿意情緒表現最高。

總結

下肢殘疾人群，由于身體部分功能受限，身體素質下降，心理出現的自卑抑郁等癥狀可以通過增強健身鍛煉的方式得到緩和，在此研究過程中發現現存健身器械（上半身健身）對于該類人群需考慮優化進程，其包括：尺寸設計的不合理性，可調節性差，穩定協調設備的欠缺，材質選擇欠妥;使用方式的差異性未考慮等。這些造成了下肢殘疾人士不能夠安全、方便、有效地運用該類器械進行上半身的健身鍛煉。

文章通過KJ需求層級卡，結合KANO和QFD針對需求計算出了既定用戶切實所關心的器械改良設計點，對于便捷、鍛煉隸屬于期望需求;對于舒適、便捷隸屬于魅力型需求;對于智能、材質、易用隸屬于無差異需求，并結合模擬實驗法對于健身器材的設計需求進行了深化分析。