基于Kano-GRA-AHP对儿童输液区家具的设计与评估

苗艳凤，李景婕，徐蕴佳

(南京林业大学家居与工业设计学院，江苏南京 210037）

为响应国家智慧医院建设及三胎政策，研究儿童输液区家具设计，对改善儿童输液区环境、患儿及家长的输液区就医体验和护士的舒适度都有着重要意义[1]。以公立儿童医院的儿童输液区家具为主要研究对象，包括儿童静脉穿刺台、输液单元和拔针台，以患儿（6个月至8岁）及其家长和输液区的护士为主要用户群体进行研究。在设计过程中，由于调研到的用户群体使用儿童输液区家具的每个需求都对应多种设计与解决方法[2]，设计者选取设计要素组成的设计方案，需要用户群体对设计方案评估以了解用户的满意度从而得出最终设计方案。

1 研究方法

1.1 Kano模型法

Kano模型法是由Noriaki Kano提出的一种用于调研使用者群体的需求程度并划分其需求属性的方法[3]。通过正反两个方向问题的五个选项的选择来划分需求的层次，主要分为基本型需求、期望型需求、兴奋型需求、无差异需求和反向型需求[4]。但是Kano模型法具有一定的局限性[5]，因为Kano模型法是确定目标用户对每一需求或设计要素的感受，而不是通过两两对比得出的更优选的设计要素，也无法分析两种设计要素之间的内部关联程度所导致的设计要素选择。因此，Kano模型只能用于目标用户主观的需求分类，而不能用于考虑医院环境等多方面的科学客观的优先级排序，在设计评估阶段更不能以Kano模型法的结果分类来直接评价设计方案的优良。

1.2 灰色关联度法

灰色关联度分析法（Grey Relation Analysis，GRA）是一种多因素统计分析的方法[6]。以各因素的用户样本数据为基础，来分析各个因素之间的关系强弱等[7]。如果样本数据反映出的两个因素变化的趋势基本一致，则说明这两个因素的关联度比较大[8]。但由于所收集数据在综合评价中所占的权重比例不同，所以需要与权重确定算法相结合，因此引入层次分析法（AHP）将其因素的权重进行计算[9]，再综合计算权重来进行评价。

1.3 层次分析法

层次分析法（AHP）通过建立层次分析模型，两两对比得出各设计要素的分值[10]，从而从定性和定量两个方面得出各设计要素的权重值。用层次分析法中的权重比例与灰色关联度相结合，可以科学有效的修正灰色关联度法所确定的结果。方法流程如图1。

2 儿童输液区家具的Kano模型分析

2.1 设计要素与具体描述汇总

通过观察法与访谈法结合，在进行儿童输液区进行设计调研，共得出关于儿童输液区家具需求转化为的设计要素22项并对其进行具体描述（表1），将其分为4类，分别为整体定位、主要功能需求——收纳功能、交互便利性功能、家具部件功能。其中整体定位6项，分别为“低成本设计（公立医院定位）”“色彩搭配协调”“材质搭配舒适”“设计感”“稳固感”“圆润感”“趣味性”“人性化”；家具功能主要为收纳性能3项，分别为“病患物品便携式收纳”“病患物品固定式收纳”“护士用品收纳”；家具交互便利性能5项，“静脉穿刺台高度适中（护士穿刺便利性）”“静脉穿刺台一键升降/脚踏（儿童使用穿刺台便利性）”“便携式输液架（输液转移便利性）”“输液椅背可活动或平躺（输液椅拔针便利性）”“可放置垃圾桶功能（拔针废物回收便利性）”；部件使用性能6项，分别为“护士铃双向响应（护士铃使用性能）”“小桌板或更小桌板（桌板使用性能）”“输液监测设备（输液监测设备性能）”“屏风隔断（空间私密性能）”、屏风高度过头顶（屏风防交叉感染性能）、扶手可拆卸或家长可坐在儿童对面（扶手或矮凳性能——家长与儿童的交流感）。选取Kano模型法研究儿童输液区家具的设计要素进行分类与优选，以排除不必要的需求，并对设计冲突提供指引。

表1 设计要素与具体描述

2.2 Kano模型调研与分析

首先根据收集整理的用户需求设计Kano问卷，主要为“是否具备此功能”的正反两方面进行问题的设置，以便对需求属性进行分类。调研问卷的目标群体为6个月至8岁的儿童及家长群体与护士群体，比例为3：1。这个比例的确定与使用家具的重要程度有关，与调研群体比例保持一致。本次问卷最终回收100份，有效问卷率100%。

为了将设计要素进行准确分类，需进一步的根据数据进行“Better-Worse”系数的计算[11]。

Better系数=（兴奋型+期望型）/（兴奋型+期望型+无差别+基本型）

Worse系数=（期望型+基本型）/（兴奋型+期望型+无差别+基本型）×（-1）

经过计算，可以将各个设计元素在Excel中进行“Better-Worse”系数的计算，最终每个设计元素都会得到一个坐标点（Better系数，-Worse系数），将其以散点图（图2）输出，则得到Kano模型结果，得到必备型需求2个，期望型需求9个，兴奋型需求5个，无差异需求6个。

图2 Kano模型散点图

设计优先级排序为必备型＞期望型＞兴奋型＞无差异型。在每个属性的需求分类中，根据每项功能需求的betterworse系数绝对值的高低对此类型的具体需求优先级进行排序如表2。其中，护士铃智能双向呼叫、护士用品的固定式收纳为必备型需求，输液椅背可活动或平躺、病患物品便携式收纳、低成本设计、屏风高度过头顶、圆润感、便携式输液架、色彩搭配协调、材质搭配舒适、静脉穿刺台高度适中为期望型需求，小桌板或更小桌板、输液监测设备、静脉穿刺台一键升降/脚踏、稳固感、屏风隔断为兴奋型需求，应该重点关注。其他如病患物品固定式收纳、人性化、扶手可拆卸或家长可坐在儿童对面、设计感、拔针台可放置垃圾桶功能、趣味性均为无差异型需求。

3 设计方案的灰色加权关联度评估

3.1 设计方案的形成

根据Kano模型法需求属性分类，并转化为设计要素后最终形成5种设计方案（表3），每个设计方案中从左至右依次为静脉穿刺台、输液单元、拔针台。其中，“色彩搭配协调”与“材质搭配舒适”等设计要素以前期用户与市场调研结果为基础直接赋予并进行调整。由于设计的多样性主要体现在儿童输液区家具设计上，因此对于某些专用性配件，如护士铃及输液监测设备、屏风的设计及组合方式，五种方案皆采用相同的形式，即“护士铃只能双向呼叫”“输液监测设备”“屏风高度过头顶”“屏风隔断空间”等四项，在各方案中呈现一致，可参考方案四布置。五种初步设计方案基本满足产品需求的M型、O型及A型设计要素。由于在设计静脉穿刺台时，如果设置突出脚踏，则使得安全性降低，如果设置内嵌式脚踏，则与储物搁板相撞，而设计要素“静脉穿刺台一键升降/脚踏”为I型，所以在方案三及方案五缺少“静脉穿刺台一键升降/脚踏”设计要素。类似的，在设计中有冲突而不被采用的设计要素为方案五缺少“扶手可拆卸或家长可坐在儿童对面”设计要素，方案二及方案四缺少“拔针台可放置垃圾桶功能”。

表3 设计方案

3.2 评价指标及权重值计算

按照设计要素的分类，确定出4个一级评价指标，22个二级评价指标。具体评价指标与评价描述（表4）。

表4 评价指标建立

将评价指标转化为AHP的准则层及子准则层，如图3所示。以Kano模型的结果为参考，采取专家法对各准则层及子准则层两两比较后打分，形成综合权重分析表5，所有结果均通过层次一致性检验。

表5 准则层及子准则层权重值与一致性检验

图3 AHP准则层划分

3.3 灰色关联度计算

根据评价指标的构建，设计方案Di(i=1,2,···,n)，X′为一级指标的集合即X′={Xi′}，Xi′为二级指标的集合即Xi′={Xik′}[12]。本文采用 Likert 五级量表，由18名儿童及家长群体、6名护士群体总计24人组成评审团，分别对5个设计方案的22个评价指标打分。借助 MATLAB软件对评价结果进行统计分析[13]，采用评委组所打分数的平均值作为最终方案的得分，形成比较矩阵A。各行为n个设计方案的分数，各列为m个评价指标的分数。

由于各项指标最优值均为5，所以确定参考数列[14]为：{X0}={5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5,5}，计算每个方案的指标比较序列与参考数据列对应元素的绝对差值，确定最大差值与最小差值，即两级差值分别为0.211与3.286。本文依据参考文献所确定关联系数计算公式使用SPSS25分析软件及MATLAB软件进行辅助计算，分辨系数ρ取0.5，则关联度系数计算结果见表6。

表6 关联系数计算结果

比较序列分别计算其各个指标与参考序列对应元素的关联系数的均值，即计算关联序，得到灰色关联度评价排名，评价结果为D5＆gt;D2＆gt;D1＆gt;D4＆gt;D3。

3.4 灰色加权关联度

由于各个评价指标具有不同的权重大小，所以需要对所取得关联序进行加权计算，得到灰色加权关联度。

式中ωk为第k项评价指标的权重，第 i 个产品的第 k 项指标与参考序列的关联度数值。将计算得到的灰色加权关联度结果按照从大到小的顺序进行排序，排名靠前的较排名靠后的设计方案更适合被优选并进行进一步的设计。计算结果见表7，即设计方案的优选顺序为D5＞D2＞D3＞D4＞D1，即方案五应为优选方案。图4为5个儿童输液区家具的设计方案的灰色加权关联度数据形成的雷达图。

图4 灰色加权关联度雷达图

表7 灰色加权关联度评价排名

3.5 设计优化

根据设计评估的结果，选取方案五表达具体的设计方案。优选出来的设计方案根据指标权重与指标得分确定需要进一步优化的部分，设计方案中指标权重越高而得分越低的部分则优化的优先级越高。将评价指标的权重值及方案五的分数对应，评价分数低于3分（满分5分，及格线60%为3分）的设计要素按照实际情况进行改进。设计方案五中，病患物品便携式收纳U21、空间私密性能U44、扶手或矮凳性能——家长与儿童的交流感U46均需要改进，且优化优先级为U21＞U46＞U44。回顾设计方案的打分，可以发现在U21、U46两项中，方案四的得分最高，优化可以参考方案四的设计，且方案四在两项设计要素的体现上均为添加便携式小推车[15-16]。而U44在5种设计方案中并无不同，即需要对屏风的设计、位置及摆放方式重新进行设计，重新设计结果如图5。此外由于目标用户为6个月至8岁的患儿及其家长，而优选出的设计方案主要适用于手部输液的患儿及其家长使用，无法兼顾3岁以下患儿头部输液或足部输液的需求，因此应设置额外的区域布置较适合3岁以下婴幼儿输液的区域，选择输液单元空间较大的灵活性较好的输液沙发作为补充，最终儿童输液区整体设计方案如图6。

图5 屏风优化设计

图6 儿童输液区家具整体设计

4 结语

为合理设计儿童输液区家具，以调研结果与Kano模型的属性分类为基础进行设计，将GRA与AHP相结合用于设计方案评估与优化定量分析各方案中的设计要素的灰色加权关联度，从而选取最符合目标用户需求的设计方案并根据结果进行优化。此设计流程，解决了在家具设计过程中常见的调研结果与设计方案关联度较低的情况，使得儿童输液区家具设计方案的选取更科学合理，也为此类医疗家具的设计研究提供一种设计流程与方案。但研究的局限性在于在后续的研究中应进一步的对优化后的设计方案进行设计评估，从而使设计方案更加完善。