基于KJ-AHP法的適老化淋浴椅設計探索

■韓 潔，魏新莉，梁銀杰，賈玉玉，馬煒袁

(中南林業科技大學材料科學與工程學院，湖南長沙 410004）

隨著人口老齡化速度的不斷加快，我國已邁入深度老齡化社會，適老化衛浴產品的需求出現急速增長[1]。目前衛浴產品的設計側重造型、功能及結構的常規實現，關于老齡化人群需求的針對性產品開發較少[2]。作為老年人行為依存的重要載體，適老化產品很大程度影響老年人的安全和體驗[3]。傳統設計在洞察老年人真實需求層面具有一定的局限性，如何準確獲取并響應用戶需求，構建從用戶需求到產品設計屬性精確轉化的淋浴產品設計方法，并將其應用在適老化產品設計階段顯得十分重要[4]。

近年來，Kano、KJ、QFD、AHP等多種設計策略用于概念設計，其中KJ（Affinity Diagram），又稱親和圖法，是一種探尋產品解決方案的調查分析方法，能從大量繁雜信息中形成有序信息架構，使復雜信息清晰化，這種方法方便設計者在設計環節的前端快速厘清產品的功能需求；AHP（Analytical Hierarchy Process），又叫層次分析法，是一種基于運籌學發展而來的，將定性和定量分析相結合的決策方法，能提高信息的客觀性[5]。任光培等人針對目標用戶的餐盒需求點運用KJ法進行分析，成功設計出適用于目標人群的創新產品，但該方法擅長信息的整理和歸納，缺乏量化分析[6]；羅婷等人運用AHP法計算出銀行空間設計要素的權重值，獲得各設計要素的優先級[7]；宋夷白等人在設計研究中將KJ法與AHP法相結合，總結了社區中老年設施優化的設計策略[8]；尹璐等人運用KJ-AHP法獲得客觀具體的用戶需求，指引了需求設計方案[9]。上述設計策略的運用未能從定性和定量的角度對具體產品進行設計實踐以及驗證。本文以老年淋浴椅為研究對象，從用戶需求的角度出發將KJ-AHP法集成引入產品設計中，對初始用戶需求匯總并進行精簡分類處理，準確獲取并響應用戶需求；求解不同屬性需求要素的權重值加以排序，構建從老年需求到方案策略精準轉化的設計方法；最終通過方案實施和用戶調研對設計方法進行驗證。

1 KJ法獲取用戶需求

1.1 目標用戶調研流程

根據KJ法使信息有序化的優勢，來獲取適老化淋浴椅的用戶需求指標。具體操作分為四個步驟，即選取受訪群體、確立訪問形式、整合信息分組、構建需求清單。受訪群體：目標群體由生活尚可自理的老年人、老年人的家人與護工、養老院內的工作人員、適老化設計領域的專家與設計師組成；訪問形式：將問卷調查與深入訪談形式相結合；信息分組：將收集到的繁雜信息進行有序分類，尋找信息之間的潛在關系，篩除重復需求，合并相似需求[10]；需求清單：將分組信息命名為初始需求指標，按邏輯關系歸納為二級需求指標，最后根據二級需求指標之間的潛在聯系，整合出一級需求指標。

1.2 需求清單確立

需求清單確立是為獲取老年群體淋浴時的具體需求。此次調研的區域主要為深圳、長沙等地的養老機構、老年社區及室外公共活動場所，總計回收問卷共142份，有效問卷135份，問卷有效率為95%。首先，利用KJ法將用戶需求、痛點和未來設想進行篩選，轉化出老年淋浴椅指標中的初始需求指標；其次，將零散指標按照方案設計屬性進行分類，合并為實用多樣、操作便捷、外觀設計、色彩設計等八個二級需求指標；結合上述需求清單，精準定位使用者的需求，最終聚焦提煉為功能定位、造型特征、材質要素和特色需求這四個一級需求指標（圖1）。

■圖1 用戶需求清單確立

2 AHP法響應產品設計屬性

2.1 建立層次結構模型

運用AHP法與歸納的需求指標相結合，構建出層次結構模型，并將老年淋浴椅的需求層次深入分析，根據需求因素的從屬關系，將各個要素自上而下劃分成四個層面，分別為目標層、準則層、子準則層和指標層[11]。

層次結構模型的總目標描述了研究的最終目的，即適老化淋浴椅設計；根據老年群體的不同需求與產品滿意度之間的關系，將準則層劃分為三類，即必備需求、期望需求、魅力需求；子準則層是對準則層的具體描述，將準則層指標細化為設施安全性、尺度合理性、功能適配性、外觀舒適性等八個要素；從亂序需求中詳細篩選出緊急呼叫設備、材質健康安全、扶手尺度合理性等16個三級需求指標，劃分為模型的指標層（圖2）。

■圖2 層次結構模型

2.2 構建判斷矩陣并計算各項需求指標權重

應用AHP法通過層次結構模型構建出合理判斷矩陣。其中，目標層用A來表示；準則層用Xi（i=1，2，3）來表示；子準則層用Yi（i=1，2，3）來表示；指標層用Zi（i=1，2，3）來表示，Xij意為在準則層X1、X2、X3與目標層A的重要性對比中，Xi對Xj各個指標的相對重要程度，當i＝j時，兩個指標重要度相同記為1，因此判斷矩陣的主對角線元素為1；當Xj＞0且滿足Xij乘以Xji＝1時，判斷矩陣為正互反矩陣，即1/Xij[12-13]。判斷矩陣的指標Xij用Saaty提出的1-9級重要性標度法對結構模型中的各層次指標進行賦值，可以在權重數值上體現各個指標的重要程度[14]。

為了保證最終結果更具客觀性，由10名產品設計師、4位適老化領域學者、6名養老機構工作人員、20名老年人及產品設計專業的學生共同完成此次賦值工作。采用九級標度法對各層次中兩兩指標進行打分，根據層次結構模型構建相應的判斷矩陣并計算出權重值，結果見表1、表2、表3、表4。

表1 A目標層判斷矩陣

表2 X1準則層判斷矩陣

表3 X2準則層判斷矩陣

表4 X3準則層判斷矩陣

將判斷矩陣中的元素按照列進行歸一化處理，設判斷矩陣，具體計算方式如下:

將歸一化處理的判斷矩陣按照行各項相加后除以n，得到各指標的權重，即：

根據公式得出判斷矩陣的最大特征值max，用于一致性檢驗：

由于賦值人員對產品需求的認知存在一定的差異性以及多樣性，賦值后得出的判斷矩陣并不完全一致，因此需要對結果進行一致性檢驗來明確判斷矩陣與每層需求指標的最終權重值[15]。

2.3 判斷矩陣的一致性檢驗

首先，計算一致性指標CI：

其中，判斷矩陣的最大特征值為max，n為判斷矩陣的階數；

其次，為了衡量CI大小，引入對應的平均隨機一致性指標RI，見表5。

表5 隨機一致性指標

最后，計算出一致性比率系數CR：

當CR＜0.1時，說明判斷矩陣通過一致性檢驗，符合要求；否則需要對上述矩陣重新修正，再次進行各層次指標排序和一致性檢驗[16]。對表1到表4的判斷矩陣進行一致性檢驗，結果如表6所示：CRA=0.0088＜0.1,CRX1=0.0176＜0.1,CRX2=0.0516＜0.1,CRX3=0＜0.1，所建判斷矩陣均符合一致性要求。

表6 一致性檢驗結果

2.4 層次總排序與設計指標內容的確立

層次總排序指各層次所有指標與目標層的重要性對比得出的權重值，這一過程是從目標層到指標層依次進行的，最終取均值得出綜合權重，綜合權重的權重值大小體現指標層對于目標層的重要程度[17]。

一致性檢驗通過后對指標層進行權重總排序，通過綜合權重值及重要度排序獲得老年用戶的核心需求指標，由圖3可知，在指標層中必備需求多項指標的權重系數明顯高于期望和魅力需求。從必備需求層面來看，扶手和座面的尺度約占17.8%和16.6%，緊急呼叫設備和溫濕度調節相對重要；期望需求層面中圓角曲線造型占比最重，為9.8%，其次是體壓分布舒適；魅力需求層面的需求指標差異較小，主要在于衛生清潔保障和尺寸方便調節的差異。

■圖3 綜合權重值及重要度排序

結合當前老年用戶的實際情況，專家組建議將排在前7位的指標作為設計過程中的核心要素，在適老化淋浴椅設計中重點研究，7至16位的指標作為次要參考進行補充。由此表明，淋浴椅設計在滿足基礎功能的前提下，應增加一些針對性的設計，以保證老年人使用過程中的舒適性。

3 適老化淋浴椅的設計探索

針對老年群體的淋浴需求分析歸納出相應的設計策略，指導適老化淋浴椅的設計，滿足老年人在淋浴使用過程中的必備需求、期望需求、魅力需求，明確了適老化淋浴椅的設計方案，具體設計策略如下。

3.1 以必備需求為基礎強化淋浴椅的安全設計

3.1.1 人機工程層面

淋浴椅由主體、腳踏、扶手、座面、多功能靠背等部分構成。首先，綜合權重排序中扶手尺度排在第1位，多角度水流輔助排在第7位，此項需求涉及老年人的行為特征，重點從人機工程層面設計研究[18]。設計方案結合圈椅的形態在淋浴椅兩側設計了可調節環形扶手，對使用者肩部、上臂、前臂同時實現支撐作用。為減少老年人活動幅度，淋浴椅采用多角度環形水流進行沖洗，方便老年人輕松清洗身體各個部位。淋浴椅的椅身高度為1350 mm，寬度為900 mm，座面離地高度需要適配老年人洗浴過程中的動線，底座設計高度可調,以適應不同身材的用戶需要，如圖4所示。

■圖4 適老化淋浴椅三視圖

3.1.2 警報設備層面

綜合權重排序第6的緊急呼叫設備，反映出老年人需要便捷應對洗浴過程中的突發狀況和潛在危機[19-20]。將此功能與智能顯示器結合，連接藍牙通過語音識別進行警報提醒，同時采用掀壓式或撥動觸發式設計對動作進行精確性補償，降低誤觸的概率。顯示器上還有水溫界面和調節功能，可滿足老年人對溫度的需求把控，溫度呈現最直接的方式是隨著溫度的升高來改變提醒顏色，并且需要具備足夠強的色彩對比度，按鈕采用高飽和度的橙色，具有醒目的提示作用，如圖5所示。

■圖5 智能控制器

3.2 以期望需求為基礎提升淋浴椅的舒適體驗

3.2.1 造型色彩層面

淋浴椅造型以簡約圓滑的線條為主，整體外殼采用半包圍式輪廓，圓角過渡增強安全性和趣味性[21]。產品減少金屬連接件的使用，椅身與扶手等部位采用PP螺絲進行連接，確保牢固程度和耐水性，延長使用壽命；色彩方面弱化對比，避免大面積飽和度較高或過于冷清的顏色，淋浴椅以米黃色為主調，加以小面積的淡綠色和米白色，區別冰冷的護理化產品，符合老年人的審美語義[22]。

3.2.2 舒適度層面

為強化舒適體驗設計了具有按摩搓背功能的模塊式靠背，老年人的肌肉隨年齡增長呈逐漸萎縮狀態，靠背的按摩功能設計分別對頸部、背部和腰部起到舒活筋骨的作用，模塊本身的顆粒式表面協助老年人獨立完成全方位清潔；淋浴椅座面材質具有較低的導熱系數，保持觸覺溫暖感，座面的后傾角設計可以支撐臀部，避免老年人身體前滑，還能使體壓分布更為舒適；底部設有自動收放踏板，以減少腰部和腿部的壓力，有助于激發老年人輕松愉悅的情緒，如圖6所示。

■圖6 模塊式靠背

3.3 以魅力需求為基礎提升淋浴椅的個性品質

3.3.1 清潔保障層面

從魅力需求角度的權重結果來看，衛生清潔保障是老年群體的重點需求，排在第5位。洗浴空間雖功能較為單一，但潮濕環境更容易產生細菌，因此用戶對衛生清潔方面尤為關注。淋浴椅每個模塊本身與主體部分采用普通機械連接方式，各部位零件均可替換，以減輕老年人的操作負擔，方便局部位置的拆卸清洗及裝配使用，座面側邊設有漏水孔，防止內部積水，如圖7所示。

■圖7 淋浴椅設計效果圖

3.3.2 維修服務層面

淋浴椅產品面向的是老年群體，因此需要配備嚴格的后期維護體系，定期維修服務的重要度排序在魅力需求部分僅次于衛生清潔保障，直接影響到老年人的體驗感。為更好地進行后續服務，工作人員將會定期上門檢查智能操控設備和部位零件等，保證各模塊能夠正常安全運作。還可通過傳感器采集相關的數據信息，完善淋浴椅的安全防護功能并進行殺菌，從而提升產品使用的耐久性以及老年群體在使用過程中的安全感[23]。

3.4 方案檢驗

由于用戶群體的特殊性，樣本數量受發放地點、方式、時間等因素限制，適老化淋浴椅設計的檢驗結果存在一定偏差，為更準確驗證設計方案的可行性和適用性，邀請先前參加調研的被訪對象的基礎上，擴充了介助型老年人的子女，增加了高校相關研究領域的教授及學生群體來對此進行評估，同時采用5級李克特量表的問卷形式對結果進行量化評分，選取權重值最靠前的7個需求指標和整體滿意度進行評價，評價結果如圖8所示。

■圖8 設計評價結果

橫向為設計需求指標，縱向為用戶評價分值，其中0至5表示評分基準，分值越高顯示出用戶群體對設計結果的滿意度越高。評價者們對各項指標的整體滿意度評價分值為4.15，驗證了運用KJAHP法指導適老化淋浴椅的設計策略具有可行性。

4 結語

將KJ-AHP的集成方法應用于適老化淋浴椅設計中，客觀地將用戶需求與產品設計精準對應，得到最優設計方案。方案解決了產品設計中用戶需求屬性劃分客觀性缺失的問題，有效降低了信息復雜度，提高了信息準確度，縮小了用戶群體與設計者之間的思維差異，促使設計方案更加科學合理，實現了將用戶需求由感性思維向理性設計的轉換，使得適老化淋浴椅產品可以真正滿足老年人的洗浴需求。方案結果驗證了KJAHP法的有效性，同時也為相關產品的創新設計提供參考。