基于SAPAD-AHP的老...字孪生健康管理服务设计研究_王清.pdf

数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering208党中央、中国共产党委员会和国务院，一直高度重视养老产业发展。二零一七年年初，发布了“十三五”国家老龄事业发展和养老体系建设规划，该计划明确指出，向老年人提供养老服务的制度必须在家庭中建立，必须得到社区的支持，必须得到机构的补充，必须与医疗保健相结合。我国社会正面临着人口老龄化问题是史无前例及其大规模趋势的问题，这种趋势破坏了我国人口自然增长的平衡状况，是不利于我国社会良性发展的状态。1990 年前后1。日本的社区援助使经济上有利的法人、非政府组织和其他组织能够进行干预，成为主要的市场来源。具体而言国外学者主要通过服务需求与技术手段的结合，提出满足老年人健康管理需求的服务解决方案2。随着医疗卫生系统的不断发展，数字孪生技术成为智能生产新研究中心。数字化的二元关系，建立和模拟一个人，一个过程或一个系统，传统医疗服务紧密且深入的结合，形成新的医疗服务模式，采用边云协同的方式4。1 SAPAD-AHP方法研究过程描述1.1 SAPAD与AHP方法介绍胡飞教授与Keiichi教授于合作研发了SAPAD模型。SAPAD 模型不是单纯的产品设计的物理逻辑问题，此设计方法可以对设计的核需求进行精准挖掘，尤其是挖掘那些平常不容易察觉的需求 AHP 也能精准定位，更能让产品功能与规律性交互行为 更加贴近用户，这种优势是其他设计思维方法难以模仿的3-6。层次分析法英文简称为 AHP，它很具有普遍性、层次性、系统性等其他特征。最近几年，层次分析法(AHP)在设计和创新领域得到了广泛的关注和应用。尤其是王美雪教授、翟红雷教授等人提出了基于 AHP 和 TOPSIS的结合，为闭症儿童康复训练提出设想，并对产品解决方案进行了优化选择的论文中对 AHP 方法进行了全新的诠释。1.2 SAPAD模型意义簇的建构SAPAD 模型先对用户行为拆解，意义按层级区分为物理层、语构层、经验层、语义层、语用层和社会层面，将任务意义与这六个层级映射，就构成了行为含义的映射7。1.3 层次分析法（AHP）确定核心意义簇层次分析法,是美国运筹学家 t.l.satty 教授在 20 纪70 年代提出的一种评价方法，它将与决策有关的系统内的元素分解成目标、准则、方案。具体计算公式如下：设判断矩阵 B=(bij)nn，利用和积法将 B 中的元素按照列归一化：其中 i,j=1，2，n将归一化后的矩阵同一行的各项相加，再除以 n，得到每一个指标的权重，公式如下：基于 SAPAD-AHP 的老年人数字孪生健康管理服务设计研究王清曾羽龙李曼唐晨恒叶洋滈*（长沙理工大学设计艺术学院 湖南省长沙市 410114）摘要：本文将记录北京一名独居老人，结合 SAPAD 模型和 AHP 分析法对数字孪生健康管理服务设计研究提出全新的阐释和解决方法，在科学、理性和人文主义为前提，秉持社会主义市场经济为路线，结合实践和真实数据，提高老年人数字孪生健康管理服务品质。当今的社会，我国正在面临一个老龄化逐步扩大的趋势问题，党及其中央及其各省委都对要老服务养老企业表现出高度重视和严格要求。构建完善全新数字化养老服务健康管理体系已经是一个迫在眉睫的严峻问题。关键词：健康管理；聚类分析；数字孪生；SAPAD；AHP基金资助：湖南省社会科学成果评审委员会项目，项目编号：XSP22YBZ016；湖南省教学改革研究项目，项目编号：HNJG-2021-0473，阶段性成果。湖南省大学生创新训练项目，项目编号：S202210536137。数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering209求解判断矩阵最大特征根：进行一致性检验：其中 RI 为随机一致性指标，通过查表可得。CR 为一致性评价指标，当 CR 0.1 时，一致性检验合格，说明权重值 W 有效。计算可得出，意义簇的主要意义是一个重量很大的指数。基本价值集群的计算和分析可以为后续数据的开发和研究提供支持，它比基本价值集群化更加明智、直接和科学。1.4 确立新的功能服务模块通过绘制基本值的集群，建立了一个基于值的集群。查看用户的关键行为，以了解用户的实际需求，然后根据用户的要求恢复产品的功能。萨帕德框架的基础是搜索基本价值集群，通过基本价值集群重建用户行为，并优化产品功能。2 基于SAPAD AHP构建数字孪生的老年健康管理服务方案系统设计实例分析：老年看护中心为例：2.1 确定用户行为路径此次课题调研了北京市海淀区 7 个机构共 53 位老年人。本研究以一位北京丧偶独居 78 岁女性老人 A 为对象展开课题分析。A，女，78 岁，退休女工，独居。家居北京市海淀区。有过住院病历，院后行走体力受到影响，住院影响正在恢复，带有三高等慢性病，需要每天吃药保持身体平衡。2.2 基于意义建构数字孪生健康管理服务体系2.2.1 行为-子任务-对象的映射分析分析数字孪生健康管理的行为路径，我们当每一个具体的行为名命名为任务和子任务，随后与行为的相关物去映射，以此来完成行为和对象的映射。根据数字孪生健康管理路径，显示为老年人进行健康管理、先进行健康监测、健康评估、健康服务、受到健康指导与干预和建立健康档案等，六个任务模块，及其 17 个子任务。每种任务分别对应了不同的子任务。2.2.2 行为对象意义的映射分析通过深入探究，我们可以发现用户的行为背后所隐藏的意义。我们可以通过将意义划分到六个不同的层面，即物理层、语言构建层、经历层、语义层、语用层和社会层，来实现对任务的有效映射，从而实现行为-意义的关联，并留做后续使用，如表 1 所。2.2.3 聚类分析与意义簇把数据归纳成逐个不同的簇的过程我们将其称之为聚类。其特点在于相关性较强的因素大概率都出自同一个意义簇，与之相法相关性较弱的因素，也大多数来自与不同的意义簇。随后再使用聚类分析的方法，将义层聚类分析。意义的强弱相关性按照 A D 划分 4 个强度级别。具体分成为 D 则不相关，C 则弱相关，B 则相关，A 则强相关。大多数情况下同一个子意义中的因素大概率相互为强相关，反之亦然，不同意义中的子意义则会是呈现出弱相关。语意层是用户的情感体验，这里表示用户在整个健康管理过程中的感受。聚类分析得到 6 个意义簇：（1）测试不人性化；（2）老人生活不方便；（3）操作不便捷；（4）老人产生心理不适；（5）缺少人工关注；（6）机器过于死板。语义层意义的聚类分析见图 1。2.2.4 AHP 与核心意义簇利用 AHP 对聚类分析得到的意义簇进行分析。将语意层代表的数字孪生健康管理作为目标层。将（1）测试不人性化；（2）老人生活不便；（3）操作不便捷；（4）产生心理不适；（5）缺少人工关注；（6）机械过于死板作为准则层。将（1）需要指标过多、繁琐；（2）老人自尊心受损；（3）佩戴仪器影响行动；（4）操作不符合习惯；（5）老年人对网络失声；（6）结果呈现过于直接；（7）机械给人感觉过于冷漠；（8）护工反应速度远低于机器；（9）人工看护人员过少；（10）过于依赖机器；（11）机器应激反应造成疼痛等，作为方案层。通过专家法，利用 Saaty 标度对准则层的 6 个指 标进行两两比较。第一步归一化处理，将公式（1），对判断矩阵作归一化计算。公式（2）带入归一化操作的公式（1）的数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering210具体数据，随后经过计算我们就可以得出这几项的权重值，随后必须经行一致性检验操作才可作为正确数据使用。运用公式（3）就可得出 max 为 6.221。取 n6，将最大特征根的值代入到公式（4）当中随后我们可以得出 CI 也就是度量判断矩阵偏离一致性指标为 0.044，经过随后的计算可以得出 RI 值平均随机一致性指标为1.26。第三步将 CI 与 RI 代入公式（5），随后可得一致性比率 0.035，CR 值小于 0.1 证明了指标通过了 AHP检验，权重值可以作为有效参考。随后将准则层相关的权重有大到小依次排列，可以清晰明了的看出结果。此外，得到数字孪生健康管理方案层的 CR 小于 0.1，证明此次的方案层的一致性检验拥有可靠性，经过了数据的检验，可以作为设计后续的参考指标，如表 2 所示。2.2.5 核心意义簇与对象的映射分析通过AHP得到较高权重的意义簇为：机械过于死板、表 1：从行为到意义的映射分析意义层活动 环境 任务子任务物理层语构层经验层语意层语用层社会层健康管理机构健康评估进行能力测试-身体测量体检道具测量仪器测试表格直接准确的初步了解身体的基本信息测量评估个人的基本能力、健康状况获得等级评估渴望与医生讨论健康问题政府支持信任机构进行能力测试-内科测试进行能力测试-体能测试进行能力测试-活动测试进行能力测试-心理测试进行能力测试-智力测试健康档案与家属交流评估数据并录入系统记录仪 检测终端建立初步健康数据库构建不全面的数据紧张，期待得到好的结果倾诉交流与员工交流评估数据并录入系统健康监测佩戴专用的检测仪器监测器实时监测身体状况及其更新身体数据初始会有不情愿和不适应，收集的数据相对初始档案会有些偏差方便快捷渴望与医生讨论健康问题进行日常的生活行动健康指导与干预工作人员参考数据给与用餐建议自动药盒点餐台 监测器接受工作人员及其仪器的指导，及时纠正错误行为更偏向人工交流，会不习惯指导的方针，需要多次重复指导生活中各种不便导致心情沮丧希望以平缓柔和的方式实现仪器根据数据设定提醒老人吃药遇到错误给与震动或者语音提示紧急情况处理自动发出警报或者救援信号检测器 救护设备听从工作人员和仪器的指挥机器反应速度比人类迅捷慌乱感到无助渴望尽快治疗健康服务接受工作人员的健康理疗运动设备记录仪 理疗设备接受工作人员和仪器的服务促进身心健康需要耐心温和的指引，人工比机器效果更好渴望健康 感谢感恩进行日常的运动活动与工作人员进行心理辅导数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering211仪器使用造成疼痛、操作不便捷、测试不人性化、看护人员过少、老人自尊心受损、呈现结果过于直接、以及设备影响运动等。归纳得到 3 个方面的核心意义簇，即：就老人日常生活不受影响、机械要人文主义和考虑老年人心理感受。见表 3。通过对三个核心意义簇-物-关键行为的映射，得到就老人日常生活不受影响的 4 个关键行为、机械要人文主义的 4 个关键行为以及考虑老年人心理感受的 5 个关键行为。2.2.6 基于行为-意义-对象的数字孪生健康管理设计意义关系的建构明确了数字孪生健康管理的目标及意义。将 13 个关键行为归纳得到设备设计改良、食材与药品供应、数据汇总与计算、医院支援、监督与管理、老年人体验服务以及看护人员反应速度慢于机械等 7 个主关键行为。可以得出结论，无论是政府、医院、社区还是子女任何一方都很难同时 满足这全部 7 个关键行为的所有需求，所以，需要政府牵头，带动企业和社区，建立机构，联合医院，对数字孪生健康管理进行整合完善，为用户提供设备设计改良、食材与药品供应、数据汇总与计算、医院支援、监督与管理、老年人体验服务以及老年人健康教育。老年人数字孪生健康管理服务系统能够将就设备设图 1：意义中的语义层聚类分析数据库系统设计Database System Design电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering212计改良、食材与药品供应、数据汇总与计算、医院支援、监督与管理、老年人健康教育服务单元通过数据处理平台得到有效整合，以满足用户的需求。系统由 4 个小模块所组成，其中两个小模块组成一个大模块，四