
中国文学与艺术
Journal of Chinese Literature and Arts
- 主办单位:未來中國國際出版集團有限公司
- ISSN:3079-3688(P)
- ISSN:3079-9104(O)
- 期刊分类:文学艺术
- 出版周期:月刊
- 投稿量:3
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基于层次分析法的轮椅使用者居家衣柜优化设计研究
Research on Optimal Design of Home Wardrobes for Wheelchair Users Based on Analytic Hierarchy Process
引言
第七次全国人口普查的数据显示,65岁及以上人口1.9亿人,预计到2050年全国残障人士总量会达到1.65亿,同时随着老年人身体功能衰退及其他原因导致的腿部残疾可导致行动障碍。这部分人群由于身体不便,居家时间变多了,家中的衣柜设计如何给他们的生活带来便利,让他们能更加轻松地应对居家生活具有重要意义。然而,市面上的衣柜设计功能单一、美观性差、没有针对轮椅使用者的衣柜设计,导致这部分群体在使用衣柜时,有诸多不便,降低轮椅使用者居家生活的独立性。为了解决以上问题,本研究引入层次分析法(AHP)构建轮椅使用者衣柜设计评价模型,从操作便捷性、安全性、舒适性、智能辅助功能与空间布局合理性五个维度建立评价指标体系,并在此基础上对衣柜方案进行综合评价与优化设计。研究旨在为轮椅使用者居家衣柜的人性化设计提供系统化的分析框架与设计参考。
一、研究方法
(一)基于层次分析法的轮椅使用者居家衣柜设计研究流程
轮椅使用者的居家衣柜设计需要涉及多维度的考虑,一方面要满足安全防护和结构可靠的底线需求,另一方面要考虑到坐在轮椅上时操作的便捷性和舒适度,能最大程度给予智能辅助。但是,就市面上衣柜来讲,很少有衣柜能同时兼顾这两个方面,结构稳固和空间开放、智能辅助与安全防护总会出现取舍,所以仅仅依靠经验判断或者单一的指标评价会使设计重点偏移,无法在根本和实际中解决这类人群的使用痛点。
层次分析法可以将用户的需求导向进行结构分解,按照优先级转化为直观的权重结果,对设计衣柜提供可比较、可解释和可执行的决策依据,因此,本文采用层次分析法建立轮椅使用者的衣柜设计评价体系。
(二)层次分析法概述
层次分析法(AHP)是一种多指标决策分析工具,它将主观判断量化为可比较的数值尺度,比较并确定不同决策要素的权重值。其核心在于采用两两比较获取相对重要度,进而构造出相应的判断矩阵,并据此求解权重,进而得到各指标的相对权重,并可通过一致性检验保证判断的合理性。在本研究中,通过层次分析法将轮椅使用者居家衣柜优化设计分解为目标层、要素层和指标层,结合专家打分法,确定各层次元素的权重,建立轮椅使用者居家衣柜设计评价体系,选出最优的设计方案,为后续相关的家具设计适应残障人士使用的设计评价奠定基础。
将问题分解为目标层、准则层、指标层后,需要对同一节点下的要素进行两两比较,形成判断矩阵:
其中,表示要素i相对于要素j的重要程度,使用Saaty提出的1-9离散标度来判断重要性强弱,重要性由强到弱依次为:同等重要、略微重要、明显重要、强烈重要、极其重要,在相邻等级之间使用2、4、6、8作为折中值来提高判断的精度。
构造判断矩阵后,需要对每个矩阵计算权重向量,本文使用特征向量法计算,若判断矩阵完全一致,那么得到的权重向量是真实的,即存在
此时满足:
W为判断矩阵A的特征向量,特征值为n。
当实际判断存在不一致的情况时,层次分析法使用“最接近一致”的思想,用判断矩阵的最大特征值对应的特征向量作为权重估计,如公式(5)所示,
为判断矩阵A的最大特征值,W为的特征向量。
取最大特征值对应的特征向量,归一化得到权重,公式如下:
为检验判断矩阵A中的两两比较结果的逻辑一致性,层次分析法需要通过一致性检验,本文采用一致性比例CR进行检验。
首先计算出最大特征值的近似值,其中n表示判断矩阵的阶段,(AW)i是向量AW的第i个分量,使用CI来表示判断矩阵偏离完全一致的程度,具体定义为:
当判断矩阵完全一致时,,此时CI为0,当判断矩阵不一致时,CI越大表示不一致程度越高。使用随机一致性指标RI进行标准化,得到CR:
CR大于0.1表明判断矩阵的一致性不足,需要调整判断矩阵,当CR小于0.1时表明判断矩阵一致性可以接受。
二、基于层次分析法的轮椅使用者居家衣柜设计思路
(一)构建设计评价指标体系
基于用户体验五要素中的结构层、框架层、表现层的特点,构建了轮椅使用者居家衣柜设计评价指标中的二级指标。其中,在结构层明确衣柜设计的具体流程,框架层聚焦操作界面与交互安排可达性与操作路径,最后的表现层是衣柜设计的最终环节,主要任务就是确定以何种具体形态展现给用户,因此将这三个层面分别对应轮椅使用者居家衣柜设计评价指标体系中的操作便携性、安全性设计、舒适性设计、智能辅助功能、空间布局合理性。
通过文献整理、走访调研等方法收集研究数据,并结合轮椅使用者的用户特点形成了轮椅使用者衣柜设计评价指标体系中的三级评价指标。而后利用德尔菲法选取与适老化APP设计有关的专家,采用线下访谈、问卷等形式获得专家关于轮椅使用者用户体验评价指标体系的指导意见,对轮椅使用者衣柜设计的用户体验评价指标体系的三级指标进行评价和梳理,具体内容如表1所示。
| 一级指标 (目标层) | 二级指标 (准则层) | 三级指标(方案层) |
|---|---|---|
| 轮椅使用者居家衣柜优化设计A | 操作便捷性 B1 | 易握把手C1 |
| 门开轻松C2 | ||
| 抽屉顺畅C3 | ||
| 安全性设计 B2 | 防碰撞设计C4 | |
| 无锐利物C5 | ||
| 稳固结构C6 | ||
| 舒适性设计 B3 | 标识易识别C7 | |
| 色彩舒适C8 | ||
| 表面柔和C9 | ||
| 智能辅助功能B4 | 感应开门C10 | |
| 故障报错C11 | ||
| 升降衣架C12 | ||
| 空间布局合理B5 | 空间分区清晰C13 | |
| 足够空间C14 |
(二)轮椅使用者居家衣柜设计要素
通过对现在市面上线上主流家具购物软件上的衣柜售卖样式进行调研,发现以特定人群为标准进行明确细分的家具类别基本上只有儿童家具,绝大多数的企业只是简单地将原本的家具加一些防护措施,改一些小的尺寸,没有真正地考虑到轮椅使用者的实际需求,因此难以得到这部分群体的认同。例如,轮椅使用者在使用衣柜时由于是坐立使用的,而市面上主流的衣柜设计是按照健全人站立操作使用场景设计的尺寸,这样的设计则忽视了一部分轮椅使用者的实际使用需求。在设计这部分人的衣柜时,应当避免使用高挂位和深进式的储物结构,优先采用平推或者折叠门,在衣杆设计上则可以适当加入升降系统,方便坐立拿取;同时在衣柜的下方以及上方应当避免像传统衣柜设计“到地式”和“到顶式”,底部应当留有足够的空间,由于轮椅使用者在拿取衣物或者其它物品时无法过度弯腰和前倾,这样会增加跌落的风险。因此在进行轮椅使用者衣柜的设计时,应当充分考虑上述因素,主要在衣柜设计的布局空间、开门轻松、易拿取、足够的空间等方面进行充分考虑。由于他们行动的不便,所以在设计的过程中应当避免有尖锐的夹角。
(三)构建设计评价模型
1.评价指标体系的构建
首先,采用德尔菲法多轮征询10位相关领域专家的意见,并结合实地调研结果以及相关文献的系统梳理、归纳与总结,形成研究的目标层、要素层与指标层。该方法通过反复反馈与专家共识的形成,降低了单一主观判断带来的偏差;同时,有助于清晰地呈现不同层级要素之间的逻辑关系与结构特征,为后续分析与评价体系的构建提供依据。
2. 基于层次分析法的主观附权法
对轮椅使用者居家衣柜设计评价指标构建多级递阶层次模型,以此来求解最大特征值及其对应的特征向量。当CR<0.10时,则认为通过一致性检验,并将方案层与准则层各项指标的权重相乘,由此得出三级指标的主观权重。计算权重方法有很多,本研究使用的是spassau(一种AHP软件)进行权重计算(见表2)。
| 要素层 | 权重系数 | 指标层 | 权重系数 |
|---|---|---|---|
| 安全性设计 | 0.389 | 防碰撞设计 | 0.037 |
| 稳固结构 | 0.097 | ||
| 无锐利物 | 0.254 | ||
| 操作便捷性 | 0.291 | 易握把手 | 0.129 |
| 门开轻松 | 0.113 | ||
| 抽屉顺畅 | 0.049 | ||
| 智能辅助功能 | 0.132 | 感应开门 | 0.022 |
| 故障报错 | 0.03 | ||
| 升降衣架 | 0.08 | ||
| 空间布局合理 | 0.131 | 空间分区清晰 | 0.022 |
| 足够空间 | 0.109 | ||
| 舒适性设计 | 0.058 | 标识易识别 | 0.041 |
| 色彩舒适 | 0.008 | ||
| 表面柔和 | 0.009 |
经一致性检验,各判断矩阵CR<0.10,表明判断偏差处于可接受范围内。因此权重计算结果具有合理性与可用性,本文后续关于评价因素重要性排序及相应设计要点的讨论均以该权重结果为依据展开。
三、层次分析法视角下的轮椅使用者居家衣柜设计策略
如表2轮椅使用者居家衣柜设计评价因素及其权重分析权重结果可以看出,安全性和操作便捷性是轮椅使用者在衣柜使用过程中权重较高的因素。其中,安全性设计(B2)的权重最高,为0.389,说明其在整体评价体系中相对重要性最高。由此,在具体设计中建议优先关注强化结构与细部的风险防控,通过设置缓冲包边、提升柜体稳定性与连接可靠性等措施,对易触及部位进行包边,以减少轮椅使用者在近距离取放和转身操作过程中发生夹伤风险。操作便捷性(B1)权重第二,在设计中因围绕坐姿使用特征对衣柜的交互方式进行重点优化,主要关注把手尺度与形态、门扇启闭阻力以及抽屉滑轨运行顺畅性,方便使用者在不需过度伸展情况下完成日常衣物取放。此外,智能辅助功能(B4)虽然权重较小,但具有补偿作用,可通过结合感应开启、故障提示及遥控可升降衣架功能,提高衣柜的使用效率与可持续使用能力。空间布局合理性与舒适性设计的权重较小,但在整体设计中不应忽视,避免因空间组织不当或感知体验欠佳而影响最终实际使用效果。最后本文基于层次分析法的权重结果为轮椅使用者居家衣柜设计提供了定量化的优先级依据,可形成以“安全—便捷—辅助—空间—舒适”为逻辑递进的优先级序列,为相关无障碍家具设计实践提供了实践指引。
四、轮椅使用者居家衣柜设计实践
(一)方案设计
基于上述的评价因素与权重比,发现轮椅使用者使用衣柜时,最看重的分别为安全性排第一,第二为操作的便携性,以及智能辅助功能,例如开门是否便利,拿取衣服是否便利,是否容易磕碰,相比较标识、色彩、材质重要性其次,根据以上这些因素的权重比,最终确定了四个设计方案,如下所示。
(二)设计实践
1.方案一:保守型
方案一以安全和方便为主,设计出适配轮椅使用者的居家衣柜。衣柜沿墙面贴合放置,在正前方保留轮椅操作区,该区域空间尺寸大于1.5mx1.5m,便于轮椅原定转向和掉头,直线通行宽度大于1米,保证轮椅经过的空间冗余。
在安全性设计上,方案一柜体设置背板加强与墙体多点固定,增强其抗倾倒性能,以降低抽屉拉出或挂衣受力引发倾覆风险;柜门、侧板、层板前沿及把手端部统一实施圆角包边,减少刮擦与碰撞风险;同时柜体外缘与下沿加装缓冲防撞条,以减少轮椅贴近操作时的碰撞风险。
操作设计方面,采用椭圆把手,便于坐姿单手握持,抓握处使用具有较好的防滑性能,且能够提供舒适的握感的硅胶材质;柜门采用低门槛推拉门,避免平开门占用回旋空间,降低开启阻力,提升轮椅贴近使用的顺畅性;抽屉采用全拉出滑轨并保证抽拉顺滑,提高取放效率。
在智能辅助功能配置上,方案一将智能手段用于弥补轮椅使用者在高度与上肢活动范围上的先天限制。挂衣区配置可升降衣架或助力下拉式衣杆,使常用悬挂衣物能够在坐姿可及高度完成取挂;采用感应式补光,提升衣物识别效率并降低误拿、误碰概率;当系统出现卡阻、过载或故障时,可配合提示模块进行简单清晰的状态反馈,增强设备可持续使用能力。
2.方案二:贴近型
方案二侧重便捷的操作,衣柜采用悬空嵌入式布置:上部中部承担收纳功能,下部留出高度650mm可供轮椅正向进入的空间,使用者能够直接推进到柜体前沿完成取放,显著缩短伸手距离并减少侧身够取带来的不稳定动作,同时保证膝部与扶手顺利进入,避免脚踏板顶碰柜体影响停靠。柜体右侧设置开放格与操作台面,可用于临时置物、叠放衣物或整理随身物品,从日常动线层面减少反复转身与来回移动。
在安全性设计方面,方案二主要侧重解决碰撞与稳固问题。在柜体下沿处于轮椅最易接触的高度范围,柜体下沿、侧边及操作台台角均采用圆角化处理,在下沿增设柔性防撞条。而悬空柜体则采用墙体承重的多点固定方式,配合背板加强与防松脱构造,以保证长期使用的情况下也不会出现下沉、晃动或结构松动,避免出现失稳的安全隐患。
在操作便捷性方面,方案二优先采用不占空间的平推门设计,轮椅贴近时无需后退让位即可完成开合,并通过阻尼与限位防脱轨设计保证开启过程顺滑可靠。把手选用内嵌式竖向暗拉手以减少外凸擦碰,抽屉采用全拉出缓冲滑轨,使坐姿取放更直观省力。
3.方案三:透视型
把轮椅使用者最常用的挂衣环节从一般的开门、翻找、取放环节中解放出来,改为中置开放挂衣舱的可视化取放。衣柜整体仍为悬空布置,但将中部设置为坐姿可及高度的开放挂衣区,日常高频衣物集中悬挂于此,使用者正向贴近即可一眼识别、顺手取挂,显著减少侧身够取、反复挪位与长时间翻找造成的疲劳与不稳。两侧则采用遮蔽门形成封闭储物区,用于叠放与低频收纳,兼顾整洁与容量。
衣柜的开放舱避免了频繁开合门板带来的夹手、回弹与扫碰风险,舱口四周与下沿采用圆角与柔性防撞处理,降低膝部与轮椅扶手贴近时的擦碰概率;两侧门板采用带阻尼的推拉门并设置限位,保证开启轻便且不易脱轨。为强化“一眼可见”的优势,开放舱内配置柔和灯带或感应照明,叠加升降衣架以补偿高度可及性不足。
4.方案四:一体型
方案四的布局采用开放的组合,右侧保留收纳柜,以满足小物件容量需求,左侧设置1.5米宽的开放式双层可控升降衣架挂衣区,使轮椅使用者可以贴近实现取挂与整理,减少在柜之间来回切换和反复转身带来的用力与不稳。
全高柜转角与台面接触区域进行防碰撞处理,全高柜外侧转角与右侧台面前角统一采用大圆角,并在台面下缘增加柔性包边,降低轮椅靠近时腿部、扶手与柜体硬性碰撞的风险。
为使轮椅使用者操作更加顺畅,方案四在衣柜右侧开放操作区设置智能辅助按钮,采用明显标识与背光提示,易识别。智能辅助按钮可控制衣架的升降同时开启挂衣区的照明,按钮系统同时配备故障提示与手动应急策略,可以通过指示灯明确卡阻、过载状态,并允许使用者在异常情况下切换为手动操作。
五、结语
本文以轮椅使用者对衣柜的需求为出发点,结合无障碍需求和居家使用构建评价体系,使用层次分析法对指标进行权重测算和一致性检验。通过层次分析法得出,轮椅使用者对衣柜的关注重点是安全性,其次是操作便携性,智能辅助、空间布局与舒适度虽然权重较低,但是在设计中还是要兼顾以上功能。基于层次分析法,本文设计出四款具有代表性的衣柜设计方案,这四个方案为不同居住空间和使用偏好提供了可落地的衣柜设计。本文研究还未得到真实生活中的使用验证,因此在后续研究中可以通过扩大轮椅使用者的比例对权重进行校准后再优化设计方案,完善衣柜的适配范围。
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