基于Kano-GRA-AHP對兒童輸液區家具的設計與評估

苗艷鳳，李景婕，徐蘊佳

(南京林業大學家居與工業設計學院，江蘇南京 210037）

為響應國家智慧醫院建設及三胎政策，研究兒童輸液區家具設計，對改善兒童輸液區環境、患兒及家長的輸液區就醫體驗和護士的舒適度都有著重要意義[1]。以公立兒童醫院的兒童輸液區家具為主要研究對象，包括兒童靜脈穿刺臺、輸液單元和拔針臺，以患兒（6個月至8歲）及其家長和輸液區的護士為主要用戶群體進行研究。在設計過程中，由于調研到的用戶群體使用兒童輸液區家具的每個需求都對應多種設計與解決方法[2]，設計者選取設計要素組成的設計方案，需要用戶群體對設計方案評估以了解用戶的滿意度從而得出最終設計方案。

1 研究方法

1.1 Kano模型法

Kano模型法是由Noriaki Kano提出的一種用于調研使用者群體的需求程度并劃分其需求屬性的方法[3]。通過正反兩個方向問題的五個選項的選擇來劃分需求的層次，主要分為基本型需求、期望型需求、興奮型需求、無差異需求和反向型需求[4]。但是Kano模型法具有一定的局限性[5]，因為Kano模型法是確定目標用戶對每一需求或設計要素的感受，而不是通過兩兩對比得出的更優選的設計要素，也無法分析兩種設計要素之間的內部關聯程度所導致的設計要素選擇。因此，Kano模型只能用于目標用戶主觀的需求分類，而不能用于考慮醫院環境等多方面的科學客觀的優先級排序，在設計評估階段更不能以Kano模型法的結果分類來直接評價設計方案的優良。

1.2 灰色關聯度法

灰色關聯度分析法（Grey Relation Analysis，GRA）是一種多因素統計分析的方法[6]。以各因素的用戶樣本數據為基礎，來分析各個因素之間的關系強弱等[7]。如果樣本數據反映出的兩個因素變化的趨勢基本一致，則說明這兩個因素的關聯度比較大[8]。但由于所收集數據在綜合評價中所占的權重比例不同，所以需要與權重確定算法相結合，因此引入層次分析法（AHP）將其因素的權重進行計算[9]，再綜合計算權重來進行評價。

1.3 層次分析法

層次分析法（AHP）通過建立層次分析模型，兩兩對比得出各設計要素的分值[10]，從而從定性和定量兩個方面得出各設計要素的權重值。用層次分析法中的權重比例與灰色關聯度相結合，可以科學有效的修正灰色關聯度法所確定的結果。方法流程如圖1。

2 兒童輸液區家具的Kano模型分析

2.1 設計要素與具體描述匯總

通過觀察法與訪談法結合，在進行兒童輸液區進行設計調研，共得出關于兒童輸液區家具需求轉化為的設計要素22項并對其進行具體描述（表1），將其分為4類，分別為整體定位、主要功能需求——收納功能、交互便利性功能、家具部件功能。其中整體定位6項，分別為“低成本設計（公立醫院定位）”“色彩搭配協調”“材質搭配舒適”“設計感”“穩固感”“圓潤感”“趣味性”“人性化”；家具功能主要為收納性能3項，分別為“病患物品便攜式收納”“病患物品固定式收納”“護士用品收納”；家具交互便利性能5項，“靜脈穿刺臺高度適中（護士穿刺便利性）”“靜脈穿刺臺一鍵升降/腳踏（兒童使用穿刺臺便利性）”“便攜式輸液架（輸液轉移便利性）”“輸液椅背可活動或平躺（輸液椅拔針便利性）”“可放置垃圾桶功能（拔針廢物回收便利性）”；部件使用性能6項，分別為“護士鈴雙向響應（護士鈴使用性能）”“小桌板或更小桌板（桌板使用性能）”“輸液監測設備（輸液監測設備性能）”“屏風隔斷（空間私密性能）”、屏風高度過頭頂（屏風防交叉感染性能）、扶手可拆卸或家長可坐在兒童對面（扶手或矮凳性能——家長與兒童的交流感）。選取Kano模型法研究兒童輸液區家具的設計要素進行分類與優選，以排除不必要的需求，并對設計沖突提供指引。

表1 設計要素與具體描述

2.2 Kano模型調研與分析

首先根據收集整理的用戶需求設計Kano問卷，主要為“是否具備此功能”的正反兩方面進行問題的設置，以便對需求屬性進行分類。調研問卷的目標群體為6個月至8歲的兒童及家長群體與護士群體，比例為3：1。這個比例的確定與使用家具的重要程度有關，與調研群體比例保持一致。本次問卷最終回收100份，有效問卷率100%。

為了將設計要素進行準確分類，需進一步的根據數據進行“Better-Worse”系數的計算[11]。

Better系數=（興奮型+期望型）/（興奮型+期望型+無差別+基本型）

Worse系數=（期望型+基本型）/（興奮型+期望型+無差別+基本型）×（-1）

經過計算，可以將各個設計元素在Excel中進行“Better-Worse”系數的計算，最終每個設計元素都會得到一個坐標點（Better系數，-Worse系數），將其以散點圖（圖2）輸出，則得到Kano模型結果，得到必備型需求2個，期望型需求9個，興奮型需求5個，無差異需求6個。

圖2 Kano模型散點圖

設計優先級排序為必備型＞期望型＞興奮型＞無差異型。在每個屬性的需求分類中，根據每項功能需求的betterworse系數絕對值的高低對此類型的具體需求優先級進行排序如表2。其中，護士鈴智能雙向呼叫、護士用品的固定式收納為必備型需求，輸液椅背可活動或平躺、病患物品便攜式收納、低成本設計、屏風高度過頭頂、圓潤感、便攜式輸液架、色彩搭配協調、材質搭配舒適、靜脈穿刺臺高度適中為期望型需求，小桌板或更小桌板、輸液監測設備、靜脈穿刺臺一鍵升降/腳踏、穩固感、屏風隔斷為興奮型需求，應該重點關注。其他如病患物品固定式收納、人性化、扶手可拆卸或家長可坐在兒童對面、設計感、拔針臺可放置垃圾桶功能、趣味性均為無差異型需求。

3 設計方案的灰色加權關聯度評估

3.1 設計方案的形成

根據Kano模型法需求屬性分類，并轉化為設計要素后最終形成5種設計方案（表3），每個設計方案中從左至右依次為靜脈穿刺臺、輸液單元、拔針臺。其中，“色彩搭配協調”與“材質搭配舒適”等設計要素以前期用戶與市場調研結果為基礎直接賦予并進行調整。由于設計的多樣性主要體現在兒童輸液區家具設計上，因此對于某些專用性配件，如護士鈴及輸液監測設備、屏風的設計及組合方式，五種方案皆采用相同的形式，即“護士鈴只能雙向呼叫”“輸液監測設備”“屏風高度過頭頂”“屏風隔斷空間”等四項，在各方案中呈現一致，可參考方案四布置。五種初步設計方案基本滿足產品需求的M型、O型及A型設計要素。由于在設計靜脈穿刺臺時，如果設置突出腳踏，則使得安全性降低，如果設置內嵌式腳踏，則與儲物擱板相撞，而設計要素“靜脈穿刺臺一鍵升降/腳踏”為I型，所以在方案三及方案五缺少“靜脈穿刺臺一鍵升降/腳踏”設計要素。類似的，在設計中有沖突而不被采用的設計要素為方案五缺少“扶手可拆卸或家長可坐在兒童對面”設計要素，方案二及方案四缺少“拔針臺可放置垃圾桶功能”。

表3 設計方案

3.2 評價指標及權重值計算

按照設計要素的分類，確定出4個一級評價指標，22個二級評價指標。具體評價指標與評價描述（表4）。

表4 評價指標建立

將評價指標轉化為AHP的準則層及子準則層，如圖3所示。以Kano模型的結果為參考，采取專家法對各準則層及子準則層兩兩比較后打分，形成綜合權重分析表5，所有結果均通過層次一致性檢驗。

表5 準則層及子準則層權重值與一致性檢驗

圖3 AHP準則層劃分

3.3 灰色關聯度計算

根據評價指標的構建，設計方案Di(i=1,2,···,n)，X′為一級指標的集合即X′={Xi′}，Xi′為二級指標的集合即Xi′={Xik′}[12]。本文采用 Likert 五級量表，由18名兒童及家長群體、6名護士群體總計24人組成評審團，分別對5個設計方案的22個評價指標打分。借助 MATLAB軟件對評價結果進行統計分析[13]，采用評委組所打分數的平均值作為最終方案的得分，形成比較矩陣A。各行為n個設計方案的分數，各列為m個評價指標的分數。

由于各項指標最優值均為5，所以確定參考數列[14]為：{X0}={5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5}，計算每個方案的指標比較序列與參考數據列對應元素的絕對差值，確定最大差值與最小差值，即兩級差值分別為0.211與3.286。本文依據參考文獻所確定關聯系數計算公式使用SPSS25分析軟件及MATLAB軟件進行輔助計算，分辨系數ρ取0.5，則關聯度系數計算結果見表6。

表6 關聯系數計算結果

比較序列分別計算其各個指標與參考序列對應元素的關聯系數的均值，即計算關聯序，得到灰色關聯度評價排名，評價結果為D5＆gt;D2＆gt;D1＆gt;D4＆gt;D3。

3.4 灰色加權關聯度

由于各個評價指標具有不同的權重大小，所以需要對所取得關聯序進行加權計算，得到灰色加權關聯度。

式中ωk為第k項評價指標的權重，第 i 個產品的第 k 項指標與參考序列的關聯度數值。將計算得到的灰色加權關聯度結果按照從大到小的順序進行排序，排名靠前的較排名靠后的設計方案更適合被優選并進行進一步的設計。計算結果見表7，即設計方案的優選順序為D5＞D2＞D3＞D4＞D1，即方案五應為優選方案。圖4為5個兒童輸液區家具的設計方案的灰色加權關聯度數據形成的雷達圖。

圖4 灰色加權關聯度雷達圖

表7 灰色加權關聯度評價排名

3.5 設計優化

根據設計評估的結果，選取方案五表達具體的設計方案。優選出來的設計方案根據指標權重與指標得分確定需要進一步優化的部分，設計方案中指標權重越高而得分越低的部分則優化的優先級越高。將評價指標的權重值及方案五的分數對應，評價分數低于3分（滿分5分，及格線60%為3分）的設計要素按照實際情況進行改進。設計方案五中，病患物品便攜式收納U21、空間私密性能U44、扶手或矮凳性能——家長與兒童的交流感U46均需要改進，且優化優先級為U21＞U46＞U44。回顧設計方案的打分，可以發現在U21、U46兩項中，方案四的得分最高，優化可以參考方案四的設計，且方案四在兩項設計要素的體現上均為添加便攜式小推車[15-16]。而U44在5種設計方案中并無不同，即需要對屏風的設計、位置及擺放方式重新進行設計，重新設計結果如圖5。此外由于目標用戶為6個月至8歲的患兒及其家長，而優選出的設計方案主要適用于手部輸液的患兒及其家長使用，無法兼顧3歲以下患兒頭部輸液或足部輸液的需求，因此應設置額外的區域布置較適合3歲以下嬰幼兒輸液的區域，選擇輸液單元空間較大的靈活性較好的輸液沙發作為補充，最終兒童輸液區整體設計方案如圖6。

圖5 屏風優化設計

圖6 兒童輸液區家具整體設計

4 結語

為合理設計兒童輸液區家具，以調研結果與Kano模型的屬性分類為基礎進行設計，將GRA與AHP相結合用于設計方案評估與優化定量分析各方案中的設計要素的灰色加權關聯度，從而選取最符合目標用戶需求的設計方案并根據結果進行優化。此設計流程，解決了在家具設計過程中常見的調研結果與設計方案關聯度較低的情況，使得兒童輸液區家具設計方案的選取更科學合理，也為此類醫療家具的設計研究提供一種設計流程與方案。但研究的局限性在于在后續的研究中應進一步的對優化后的設計方案進行設計評估，從而使設計方案更加完善。