针对下肢残疾人群的健身锻炼及器材设计研究

刘悦 林绮婷 陈晨

关键词：下肢残疾 健身锻炼 健身器械 QFD KANO 优差系数

引言

与一般人群相比，残疾人患慢性病和继发性疾病的风险更高，此外，由于身体和社会环境的限制，其健身娱乐的模式和机会大幅减少，包括无法进入到公园、步道、公共设备、竞技场地等与健身运动相关的领域，无论是现阶段的体育活动环境、方案、态度、器材等诸多方面限制了残疾人在社会层次上参与到健康运动，并往往会遭受到巨大的障碍[1] ，关爱弱势群体例如抑郁症、肌无力患者，语言障碍等弱势群体的关怀需得到社会普遍认同[2，3] 。

自1961年制定第一个无障碍设计标准以来，西方发达国家在近几十年里不断完善其无障碍的实施;一些设计师将目光投向公共场合和家庭场合，促进下肢残障人士的居家使用、工作无障碍、人性化设计[4] 。通过健身设备进行运动锻炼是残疾人实现有氧运动和增强肌肉群的主要途径，尽管现有的健身设备数量众多，但研究指出，这些设施对于残疾人来说可及性有限，对于身体/行动有残疾的人來说是一种障碍。在中国，自“十三五”规划中，关于《健康中国2030规划纲要》中提出了维护残疾人健康，残疾人在我国社会当中属于特殊群体，处于较弱势地位，该纲要中明确指出“进一步保障和完善残疾人的生活，帮助残疾人享受小康社会成果。”残疾人由于部分功能障碍，需要通过专门的体育锻炼进行修复训练，国务院发布的《全面健身计划（2016-2020年）》，对于该时期下的残疾人体育提出了新的符合时代发展的要求，国家通过颁布相关的政策和法规，体现了对于残疾人的发展关爱。因此健身设备的可用性成为现在被衡量的一个重要领域，关于健身器材、健身人群、健身周边配套产品等研究设计在国内已经趋于普遍[5-8] ，但是针对残疾人的健身器械的研究相对较少。根据国际化标准组织（ISO）针对残疾人士可用性的设施包括三个基本要素：效率、效果、满意度。效率与参与活动或者项目所需要的时间因素有关;有效果即涉及用户获得健康利益[9] ;满意度与用户的感知相关，即在使用过程中的舒适感以及执行锻炼后的满足感。因此本项研究在于观察讨论下肢残疾用户的锻炼需求，尤其是对健身设备的基础训练需求、期望型需求及吸引力需求，在KANO及QFD模型的基础上对有针对性地对下肢残疾用户进行健身锻炼研究及器械设计[10] ，帮助他们正常开展健身活动，增强社会参与感和个人自信度。

一、QFD，KANO模型释义

QFD（quality function development）是基于产品或者服务开发时运用的战略性模型，是设计阶段的应用系统方法，在于保证既定用户或者市场的需求被精准地转移到产品和服务设计中，开展于20世纪70年代日本三菱重工，由质量管理大师赤尾洋二（Yoji Akao）和水野滋（Shigeru Mizuno）提出，旨在时刻保障产品或者服务设计满足客户需求和价值[11] 。

K ANO由行为科学家赫兹伯格的双因素理论启发发展而成，于1984年在日本质量管理学会JSQC发布标志着狩野模式KANO模型的确立和魅力质量了理论成熟，KANO主要定义了用户三层需求，包含基本型，期望型和兴奋型。其主要内容包含从（1）用户角度认识产品或者服务需要，（2）问卷调研的设计，（3）实施有效问卷调查，（4）调查结果分类汇总建立质量原型，（5）分析质量原型识别测量指标的敏感性。国外针对运用上述模型的研究案例包含，KANO模型可以从用户的角度确定满意度的维度，并成功的应该是该模型从用户的在线评论中罗列出了关于产品满意度的采集和分析[12] 。关于QFD等模型的应用研究在近年来也获得了普遍认同，例如通过问卷调查，基于QFD理论对智慧酒店人才培养质量进行实证分析，展开智慧酒店人才职业能力分析，提出智慧酒店人才培养新范式。QFD方法应用现状与问题，结合天基海洋侦察监视体系能力需求分析问题特点，提出了一种基于模糊理论和灰色关联度分析的改进QFD方法，研究结果显示QFD可为天基海洋侦察监视体系的设计与优化提供参考。QFD模型的应用已经广泛深入到各行如军事、医疗、酒店管理、产品设计等，主要基于用户的需求改良改善系统、产品或者服务的设计[13] 。基于KANO，提出家用集成灶通过块面结合、色彩对比统一、材质协调细腻以满足协调统一的感官体验;通过提供良好的观火体验、厨具匹配、食物定量功能并简化烟机的操作以满足简化精细的交互体验[14] ，从工业产品的设计角度出发，交互的需求不容忽视[15] 。综上所述，KANO和QFD等模型在实际操作应用中，企业基于全力以赴的满足顾客需求为出发点，保证客户的真实需求被切实满足和解决，该类模型有利于帮助产品或者服务的设计产出获得既定用户的满意。

二、下肢残疾人群分析及健身方法研究

（一）生理需求与心理需求：马斯洛需要理论将人的需要从低到高划分为：生理需要/安全需要/社会需要/尊重需要/自我实现需要/超自我实现需要。需求从生理需求的实现到超自我实现需求，从低层次到高层次。根据这一理论，对下肢残疾人的现实生活需求和内心心理状态进行了相对应的分析。前者来看，现阶段下肢残疾人大多需要借助他人辅助或者支持类设备协助才能完成一些社会活动，即其独立生活行为的发生比较困难，对于针对上半身的康复、日常锻炼、提升等事项的行为更为困难，针对下肢残疾人群的产品设计及使用过程应满足安全性能;从后者来看，同时下肢残疾人群由于部分功能障碍容易产生自卑焦虑情绪，而适度的健身锻炼活动有助于扩宽社交范围，提供与他人交流攀谈的机会，增加社会融合度以及提升社会性参与感;亦可通过锻炼上半身肌肉群及锻炼身体的平衡、协调度完成一些较为常规生活事项，满足个人的一些生活上的自主意识需求和提高心理健康的需求。

（二）健身器械调研分析：健身器材的调研分析主要基于生理需求，针对下肢残疾人群的健身需求应注重上半身的肌肉训练、平衡协调行训练、安全性等综合因素。调研现阶段市场上可获取的对上半身肌肉群锻炼和力量训练的器械有如下例子：蝴蝶机，主要锻炼胸大肌为主的胸部诸肌，背部肌肉;哑铃，主要锻炼肩部，肱二头肌，肱三头肌，上臂部位;龙门架（绳），主要锻炼部位是肩部，肱二头肌，背部;牧师凳，主要锻炼肱二头肌，肩部;坐姿胸推器，主要锻炼肱二头肌，胸部诸肌，三角肌;坐姿卷腹器，主要锻炼腹肌。以上调研健身器械产品多用于达到上半身训练的目的，针对的肌肉群落包括肩部，肱二头肌、肱三头肌，胸部，背部，腹部，三角肌等。

（三）实验设计：上文中所阐述的健身器械多为市面上常见的可针对上半身各组织肌肉进行健身锻炼的器械，设计目的和适用范围都比较亲和于正常身体机能的人群，但是对于下肢残疾人士进行使用时仍存在诸多不便。

本项目中参与人员将对健身仪器进行体验实验，由五名身体机能正常的学生自愿参与该运动项目模拟，其主要在于模拟下肢无力人群的健身运动体验，主要测评器材为肩部训练器、坐姿胸推器、赛艇式拉力训练器、T型划船器、室内单双杠训练器、蹬腿训练器，所有实验器材和实验场所于南京林业大学体育馆健身室提供和完成。模拟方法，两名同学正常使用器械，并描述相关使用体验感受，通过视频记录健身设备的使用过程，用以观察分析。三名同学进行下肢无力情况的模拟训练场景，使用负重沙袋增加腿部重量，或者捆绑腿部及脚踝部位，用于提醒和限制下肢的自主发力，通过视频记录健身设备的使用过程，用于观察分析。

表1是针对下肢残疾人士使用健身器材的模拟实验记录表，信息包含健身器材/设备名称，使用图例，使用状况说明和弊端记录分析，模拟实验主要在于切身感受下肢无力，下肢无法辅助情况下想要达到健身目的时的难度和现有健身的设备器械对于下肢无力或者下肢存在运动障碍人群的设计不合理之处。并根据QFD及KANO模型，针对既定用户群的实际需求，结合模拟实验体验感受综合分析，进行有利于下肢残疾用户的健身器材的设计要素分析研究。所有该项目的模拟实验由南京林业大学家居与工业设计学院学生自主自愿参与完成并记录过程。

三、QFD及KANO下的用户需求分析及设计要素提炼

（一）基于模型的用户需求分析：针对QFD和KANO模型所需要的既定用户的需求分析，本项目中被调查者包括：1）不能行走的坐轮椅的人群;2）单腿残疾需要支架行走的人群;3）腿部有畸形行走缓慢的人群;本问卷由于受访者的特殊性，共收到有效问卷14份，在调查数据中显示，93%的受访者有过一些上半身锻炼的经历，78%认为进行上半身的锻炼是非常必要的，通过上半身的锻炼在一些程度上是可以增强身体协调性，有塑形增加力量的作用。

针对市面上的可以锻炼上半身的健身器材，下肢残疾人群反映在使用时曾经面临的问题困惑包括：腰臀处无固定设备，极其容易发生倾倒不平衡状况;健身器材的使用过程中针对“进、出”流程上有一定的障碍性，使用的体验感不佳;针对一些需要腿部做支撑的器材上，普遍反映是无法获得专业有效的锻炼效果;器材的尺寸设计忽视了下肢残障人士使用需求;健身器材的整体都较为庞大繁重，对于下肢残疾人群来说存在者不可移动不易操作等弊端。

KANO模型的需求分类表，准确定位设计要素。基于用户需求评估的分类表如表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：无差异需求;Q：可疑结果。通常来说基本型需求代表正常交流沟通中用户不会刻意强调，但是产品或者服务中没有就会被吐槽诟病，魅力型需求表明没有此项功能用户一般意识不到，但是具备此功能会让用户眼前一亮，反向需求代表拥有此类功能会被用户吐槽质疑，无差异需求表示对参与调研的用户来说此功能无所谓，可疑结果一般不会出现，除非问题设计的不合理或者客户没能很好地理解問题、没有认真回答所设计的提问。如图1所示，关于KJ模型的用户需求层级及KANO导向图。

针对定位用户的一级需求为日常可针对上半身的锻炼，该锻炼设备所具的二级需求包含关键元素：便捷、智能、安全、材质、舒适、易用、锻炼。其中二级需求中的安全和锻炼数据表达为期望型需求，舒适和便捷表达为魅力型需求，智能、材质、易用为无差异需求，即用户对于锻炼需求下的上半身部位，例如肩部，背部，胸部，腹部等锻炼需要有期待型的高要求，对于使用过程中的安全性，具体表达为设备可提供的平衡稳定性，和可固定装备的配置具有期望型期待。

（二）优-差系数分析：“Better-worse method”计算优劣系数，“优-差系数”表明一个函数可以提高满意度或消除不喜欢的程度。较好，定义为满意度系数后增加。“优”的价值通常是积极的，这意味着如果产品提供了某种功能或服务，用户的满意度就会提高。正值越大或越接近1，提高用户满意度的效果越强，满意度提升的速度越快。“差”的可称为消除后的不满意系数。更差的价值通常是负面的，这意味着如果产品不提供某种功能或服务，用户的满意度就会下降。负值越大或越接近-1，对用户不满意的影响越大，满意度下降越快。因此，如图2所示，关于优差系数绝对值示图，在为下肢残障人士设计上肢健身产品时，应优先考虑两个绝对得分较高的项目的实施。计算如下：更好的/ SI =（A + O）/（A + O + M + I）;更糟的/ DSI =﹣1 *（O + M）/（A + O + M + I）。

关于健身设备的功能优差系数值如表3所示。数据结果表明，便捷的正值系数为0.727，需求表达为用户对于健身器材的可移动性，可折叠等需求期待是积极的;锻炼的正值系数为0.669，该健身设备能够提供较专业的上半身训练是用户所期待的，特别是基于背部、胸部、臂膀、腹部等肌肉的训练，和灵活协调性的训练;安全的正值系数为0.639，负值系数为-0.597，表达了用户对于安全度的正向认可，以及如果在不能保证安全性的产品设计中缺失该因素的考虑，用户的不满意情绪表现最高。

总结

下肢残疾人群，由于身体部分功能受限，身体素质下降，心理出现的自卑抑郁等症状可以通过增强健身锻炼的方式得到缓和，在此研究过程中发现现存健身器械（上半身健身）对于该类人群需考虑优化进程，其包括：尺寸设计的不合理性，可调节性差，稳定协调设备的欠缺，材质选择欠妥;使用方式的差异性未考虑等。这些造成了下肢残疾人士不能够安全、方便、有效地运用该类器械进行上半身的健身锻炼。

文章通过KJ需求层级卡，结合KANO和QFD针对需求计算出了既定用户切实所关心的器械改良设计点，对于便捷、锻炼隶属于期望需求;对于舒适、便捷隶属于魅力型需求;对于智能、材质、易用隶属于无差异需求，并结合模拟实验法对于健身器材的设计需求进行了深化分析。