基于KJ-AHP法的适老化淋浴椅设计探索

■韩 洁，魏新莉，梁银杰，贾玉玉，马炜袁

(中南林业科技大学材料科学与工程学院，湖南长沙 410004）

随着人口老龄化速度的不断加快，我国已迈入深度老龄化社会，适老化卫浴产品的需求出现急速增长[1]。目前卫浴产品的设计侧重造型、功能及结构的常规实现，关于老龄化人群需求的针对性产品开发较少[2]。作为老年人行为依存的重要载体，适老化产品很大程度影响老年人的安全和体验[3]。传统设计在洞察老年人真实需求层面具有一定的局限性，如何准确获取并响应用户需求，构建从用户需求到产品设计属性精确转化的淋浴产品设计方法，并将其应用在适老化产品设计阶段显得十分重要[4]。

近年来，Kano、KJ、QFD、AHP等多种设计策略用于概念设计，其中KJ（Affinity Diagram），又称亲和图法，是一种探寻产品解决方案的调查分析方法，能从大量繁杂信息中形成有序信息架构，使复杂信息清晰化，这种方法方便设计者在设计环节的前端快速厘清产品的功能需求；AHP（Analytical Hierarchy Process），又叫层次分析法，是一种基于运筹学发展而来的，将定性和定量分析相结合的决策方法，能提高信息的客观性[5]。任光培等人针对目标用户的餐盒需求点运用KJ法进行分析，成功设计出适用于目标人群的创新产品，但该方法擅长信息的整理和归纳，缺乏量化分析[6]；罗婷等人运用AHP法计算出银行空间设计要素的权重值，获得各设计要素的优先级[7]；宋夷白等人在设计研究中将KJ法与AHP法相结合，总结了社区中老年设施优化的设计策略[8]；尹璐等人运用KJ-AHP法获得客观具体的用户需求，指引了需求设计方案[9]。上述设计策略的运用未能从定性和定量的角度对具体产品进行设计实践以及验证。本文以老年淋浴椅为研究对象，从用户需求的角度出发将KJ-AHP法集成引入产品设计中，对初始用户需求汇总并进行精简分类处理，准确获取并响应用户需求；求解不同属性需求要素的权重值加以排序，构建从老年需求到方案策略精准转化的设计方法；最终通过方案实施和用户调研对设计方法进行验证。

1 KJ法获取用户需求

1.1 目标用户调研流程

根据KJ法使信息有序化的优势，来获取适老化淋浴椅的用户需求指标。具体操作分为四个步骤，即选取受访群体、确立访问形式、整合信息分组、构建需求清单。受访群体：目标群体由生活尚可自理的老年人、老年人的家人与护工、养老院内的工作人员、适老化设计领域的专家与设计师组成；访问形式：将问卷调查与深入访谈形式相结合；信息分组：将收集到的繁杂信息进行有序分类，寻找信息之间的潜在关系，筛除重复需求，合并相似需求[10]；需求清单：将分组信息命名为初始需求指标，按逻辑关系归纳为二级需求指标，最后根据二级需求指标之间的潜在联系，整合出一级需求指标。

1.2 需求清单确立

需求清单确立是为获取老年群体淋浴时的具体需求。此次调研的区域主要为深圳、长沙等地的养老机构、老年社区及室外公共活动场所，总计回收问卷共142份，有效问卷135份，问卷有效率为95%。首先，利用KJ法将用户需求、痛点和未来设想进行筛选，转化出老年淋浴椅指标中的初始需求指标；其次，将零散指标按照方案设计属性进行分类，合并为实用多样、操作便捷、外观设计、色彩设计等八个二级需求指标；结合上述需求清单，精准定位使用者的需求，最终聚焦提炼为功能定位、造型特征、材质要素和特色需求这四个一级需求指标（图1）。

■图1 用户需求清单确立

2 AHP法响应产品设计属性

2.1 建立层次结构模型

运用AHP法与归纳的需求指标相结合，构建出层次结构模型，并将老年淋浴椅的需求层次深入分析，根据需求因素的从属关系，将各个要素自上而下划分成四个层面，分别为目标层、准则层、子准则层和指标层[11]。

层次结构模型的总目标描述了研究的最终目的，即适老化淋浴椅设计；根据老年群体的不同需求与产品满意度之间的关系，将准则层划分为三类，即必备需求、期望需求、魅力需求；子准则层是对准则层的具体描述，将准则层指标细化为设施安全性、尺度合理性、功能适配性、外观舒适性等八个要素；从乱序需求中详细筛选出紧急呼叫设备、材质健康安全、扶手尺度合理性等16个三级需求指标，划分为模型的指标层（图2）。

■图2 层次结构模型

2.2 构建判断矩阵并计算各项需求指标权重

应用AHP法通过层次结构模型构建出合理判断矩阵。其中，目标层用A来表示；准则层用Xi（i=1，2，3）来表示；子准则层用Yi（i=1，2，3）来表示；指标层用Zi（i=1，2，3）来表示，Xij意为在准则层X1、X2、X3与目标层A的重要性对比中，Xi对Xj各个指标的相对重要程度，当i＝j时，两个指标重要度相同记为1，因此判断矩阵的主对角线元素为1；当Xj＞0且满足Xij乘以Xji＝1时，判断矩阵为正互反矩阵，即1/Xij[12-13]。判断矩阵的指标Xij用Saaty提出的1-9级重要性标度法对结构模型中的各层次指标进行赋值，可以在权重数值上体现各个指标的重要程度[14]。

为了保证最终结果更具客观性，由10名产品设计师、4位适老化领域学者、6名养老机构工作人员、20名老年人及产品设计专业的学生共同完成此次赋值工作。采用九级标度法对各层次中两两指标进行打分，根据层次结构模型构建相应的判断矩阵并计算出权重值，结果见表1、表2、表3、表4。

表1 A目标层判断矩阵

表2 X1准则层判断矩阵

表3 X2准则层判断矩阵

表4 X3准则层判断矩阵

将判断矩阵中的元素按照列进行归一化处理，设判断矩阵，具体计算方式如下:

将归一化处理的判断矩阵按照行各项相加后除以n，得到各指标的权重，即：

根据公式得出判断矩阵的最大特征值max，用于一致性检验：

由于赋值人员对产品需求的认知存在一定的差异性以及多样性，赋值后得出的判断矩阵并不完全一致，因此需要对结果进行一致性检验来明确判断矩阵与每层需求指标的最终权重值[15]。

2.3 判断矩阵的一致性检验

首先，计算一致性指标CI：

其中，判断矩阵的最大特征值为max，n为判断矩阵的阶数；

其次，为了衡量CI大小，引入对应的平均随机一致性指标RI，见表5。

表5 随机一致性指标

最后，计算出一致性比率系数CR：

当CR＜0.1时，说明判断矩阵通过一致性检验，符合要求；否则需要对上述矩阵重新修正，再次进行各层次指标排序和一致性检验[16]。对表1到表4的判断矩阵进行一致性检验，结果如表6所示：CRA=0.0088＜0.1,CRX1=0.0176＜0.1,CRX2=0.0516＜0.1,CRX3=0＜0.1，所建判断矩阵均符合一致性要求。

表6 一致性检验结果

2.4 层次总排序与设计指标内容的确立

层次总排序指各层次所有指标与目标层的重要性对比得出的权重值，这一过程是从目标层到指标层依次进行的，最终取均值得出综合权重，综合权重的权重值大小体现指标层对于目标层的重要程度[17]。

一致性检验通过后对指标层进行权重总排序，通过综合权重值及重要度排序获得老年用户的核心需求指标，由图3可知，在指标层中必备需求多项指标的权重系数明显高于期望和魅力需求。从必备需求层面来看，扶手和座面的尺度约占17.8%和16.6%，紧急呼叫设备和温湿度调节相对重要；期望需求层面中圆角曲线造型占比最重，为9.8%，其次是体压分布舒适；魅力需求层面的需求指标差异较小，主要在于卫生清洁保障和尺寸方便调节的差异。

■图3 综合权重值及重要度排序

结合当前老年用户的实际情况，专家组建议将排在前7位的指标作为设计过程中的核心要素，在适老化淋浴椅设计中重点研究，7至16位的指标作为次要参考进行补充。由此表明，淋浴椅设计在满足基础功能的前提下，应增加一些针对性的设计，以保证老年人使用过程中的舒适性。

3 适老化淋浴椅的设计探索

针对老年群体的淋浴需求分析归纳出相应的设计策略，指导适老化淋浴椅的设计，满足老年人在淋浴使用过程中的必备需求、期望需求、魅力需求，明确了适老化淋浴椅的设计方案，具体设计策略如下。

3.1 以必备需求为基础强化淋浴椅的安全设计

3.1.1 人机工程层面

淋浴椅由主体、脚踏、扶手、座面、多功能靠背等部分构成。首先，综合权重排序中扶手尺度排在第1位，多角度水流辅助排在第7位，此项需求涉及老年人的行为特征，重点从人机工程层面设计研究[18]。设计方案结合圈椅的形态在淋浴椅两侧设计了可调节环形扶手，对使用者肩部、上臂、前臂同时实现支撑作用。为减少老年人活动幅度，淋浴椅采用多角度环形水流进行冲洗，方便老年人轻松清洗身体各个部位。淋浴椅的椅身高度为1350 mm，宽度为900 mm，座面离地高度需要适配老年人洗浴过程中的动线，底座设计高度可调,以适应不同身材的用户需要，如图4所示。

■图4 适老化淋浴椅三视图

3.1.2 警报设备层面

综合权重排序第6的紧急呼叫设备，反映出老年人需要便捷应对洗浴过程中的突发状况和潜在危机[19-20]。将此功能与智能显示器结合，连接蓝牙通过语音识别进行警报提醒，同时采用掀压式或拨动触发式设计对动作进行精确性补偿，降低误触的概率。显示器上还有水温界面和调节功能，可满足老年人对温度的需求把控，温度呈现最直接的方式是随着温度的升高来改变提醒颜色，并且需要具备足够强的色彩对比度，按钮采用高饱和度的橙色，具有醒目的提示作用，如图5所示。

■图5 智能控制器

3.2 以期望需求为基础提升淋浴椅的舒适体验

3.2.1 造型色彩层面

淋浴椅造型以简约圆滑的线条为主，整体外壳采用半包围式轮廓，圆角过渡增强安全性和趣味性[21]。产品减少金属连接件的使用，椅身与扶手等部位采用PP螺丝进行连接，确保牢固程度和耐水性，延长使用寿命；色彩方面弱化对比，避免大面积饱和度较高或过于冷清的颜色，淋浴椅以米黄色为主调，加以小面积的淡绿色和米白色，区别冰冷的护理化产品，符合老年人的审美语义[22]。

3.2.2 舒适度层面

为强化舒适体验设计了具有按摩搓背功能的模块式靠背，老年人的肌肉随年龄增长呈逐渐萎缩状态，靠背的按摩功能设计分别对颈部、背部和腰部起到舒活筋骨的作用，模块本身的颗粒式表面协助老年人独立完成全方位清洁；淋浴椅座面材质具有较低的导热系数，保持触觉温暖感，座面的后倾角设计可以支撑臀部，避免老年人身体前滑，还能使体压分布更为舒适；底部设有自动收放踏板，以减少腰部和腿部的压力，有助于激发老年人轻松愉悦的情绪，如图6所示。

■图6 模块式靠背

3.3 以魅力需求为基础提升淋浴椅的个性品质

3.3.1 清洁保障层面

从魅力需求角度的权重结果来看，卫生清洁保障是老年群体的重点需求，排在第5位。洗浴空间虽功能较为单一，但潮湿环境更容易产生细菌，因此用户对卫生清洁方面尤为关注。淋浴椅每个模块本身与主体部分采用普通机械连接方式，各部位零件均可替换，以减轻老年人的操作负担，方便局部位置的拆卸清洗及装配使用，座面侧边设有漏水孔，防止内部积水，如图7所示。

■图7 淋浴椅设计效果图

3.3.2 维修服务层面

淋浴椅产品面向的是老年群体，因此需要配备严格的后期维护体系，定期维修服务的重要度排序在魅力需求部分仅次于卫生清洁保障，直接影响到老年人的体验感。为更好地进行后续服务，工作人员将会定期上门检查智能操控设备和部位零件等，保证各模块能够正常安全运作。还可通过传感器采集相关的数据信息，完善淋浴椅的安全防护功能并进行杀菌，从而提升产品使用的耐久性以及老年群体在使用过程中的安全感[23]。

3.4 方案检验

由于用户群体的特殊性，样本数量受发放地点、方式、时间等因素限制，适老化淋浴椅设计的检验结果存在一定偏差，为更准确验证设计方案的可行性和适用性，邀请先前参加调研的被访对象的基础上，扩充了介助型老年人的子女，增加了高校相关研究领域的教授及学生群体来对此进行评估，同时采用5级李克特量表的问卷形式对结果进行量化评分，选取权重值最靠前的7个需求指标和整体满意度进行评价，评价结果如图8所示。

■图8 设计评价结果

横向为设计需求指标，纵向为用户评价分值，其中0至5表示评分基准，分值越高显示出用户群体对设计结果的满意度越高。评价者们对各项指标的整体满意度评价分值为4.15，验证了运用KJAHP法指导适老化淋浴椅的设计策略具有可行性。

4 结语

将KJ-AHP的集成方法应用于适老化淋浴椅设计中，客观地将用户需求与产品设计精准对应，得到最优设计方案。方案解决了产品设计中用户需求属性划分客观性缺失的问题，有效降低了信息复杂度，提高了信息准确度，缩小了用户群体与设计者之间的思维差异，促使设计方案更加科学合理，实现了将用户需求由感性思维向理性设计的转换，使得适老化淋浴椅产品可以真正满足老年人的洗浴需求。方案结果验证了KJAHP法的有效性，同时也为相关产品的创新设计提供参考。