基于改进FMEA的适老化智能药盒交互设计研究_李正军.pdf

第 44 卷 第 8 期 包 装 工 程 2023 年 4 月 PACKAGING ENGINEERING 225 收稿日期：20221108 作者简介：李正军（1969），男，教授，主要研究方向为设计创新与管理。通信作者：白朔（1995），男，硕士生，主攻工业设计、用户体验。基于改进 FMEA 的适老化智能药盒交互设计研究 李正军，白朔（沈阳航空航天大学 设计艺术学院，沈阳 110136）摘要：目的目的 基于适老化智能药盒交互失效模式的数据，对智能药盒的交互模式进行优化设计，提升交互体验，有效降低交互差错率。方法方法 首先，成立改进 FMEA 专家小组进行系统性人因错误减少和预测方法分析（Systematic Human Error Reduction and Prediction Approach,SHERPA）；其次，构建智能药盒交互失误预防模型，然后对适老化智能药盒交互设计进行改进失效模式与效应分析（Failure Mode and Effects Analysis,FMEA）；最后，针对需要改进的失效模式对智能药盒进行设计优化。结果结果 实验结果显示“实证对象”存在诸多交互失效模式，对相应交互失效模式进行优化，可有效提升老年人操作智能药盒的交互体验。结论结论 运用改进 FMEA 的方法，可以具体量化适老化智能药盒交互失效模式数据，对应失效模式数据的智能药盒交互优化设计，是可行有效的，能够有效降低老年人的用药风险，此方法可为产品交互设计研究提供新的方法路径。关键词：适老化智能药盒；改进 FMEA；失效模式；交互体验；设计优化 中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)08-0225-09 DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.08.024 Interactive Design of Elderly-oriented Smart Medicine Box Based on Improved FMEA LI Zheng-jun,BAI Shuo(School of Design and Art,Shenyang Aerospace University,Shenyang 110136,China)ABSTRACT:The work aims to optimize the interaction mode of smart medicine box based on the data of interaction failure mode of the elderly-oriented smart medicine box,to improve the interactive experience and effectively reduce the interaction error rate.Firstly,an expert group for improving FMEA was established to carry out SHERPA(Systematic Human Error Reduction and Prediction Approach)analysis and build an interaction error prevention model for smart medicine box.Then,the FMEA(Failure Mode and Effects Analysis)was conducted for the interactive design of the eld-erly-oriented smart medicine box.Finally,the smart medicine box was designed and optimized according to the failure mode required to be improved.According to the experimental results,there were many interaction failure modes in the empirical object.Optimizing the corresponding interaction failure mode could effectively improve the interactive ex-perience of the elderly in operating the smart medicine box.With the improved FMEA method,the interaction failure mode data of the elderly-oriented smart medicine box can be specifically quantified.The interactive optimization design of the smart medicine box corresponding to the failure mode data is feasible and effective,and can effectively reduce the risk of drug use for the elderly.This method provides a new method for the interactive design research of product.KEY WORDS:elderly-oriented smart medicine box;improved FMEA;failure mode;interactive experience;design op-timization 根据国家统计局数据显示1，自 2013 年以来，我国 60 岁以上老年人口数量急剧增加，截至 2019 年末，我国老年人口数量达到 25 388 万人，相较于 2018年底，老年人口增加约 439 万，表明我国正步入老龄226 包 装 工 程 2023 年 4 月 化社会。随着增龄、衰老、疾病的影响，老年人生活自理能力将逐渐衰退，按生活自理水平可分为自理老人、介助老人和介护老人2。服药安全管理相关研究学者共识指出3，中国老人人均患病率较高，服药种类较多。其中介助老人和介护老人能够在护理人帮助下进行长期服药，而自理老人在没有他人帮助下，因其记忆力下降，自我管理能力差，其服药依从性依旧不容乐观。因此，设计一款适合自理老人使用的智能药盒，为其减轻服药差错，对自理老人的日常生活提供帮助显得尤为重要。本研究针对自理老人服药依从性差的问题，提出基于改进失效模式与效应分析的方法，研究适老化智能药盒交互设计差错率。通过现售智能药盒的调查、比较，选择一款适老化智能药盒，对其进行改进 FMEA 分析，获取操作失效模式数据，以此构建智能药盒交互失误预防模型，对需要改进的失效模式进行优化，并对优化后的智能药盒进行改进FMEA 验证，以提高老年人服药依从性。1 相关概念及文献综述 1.1 相关概念 改进 FMEA 的概念。改进 FMEA 是一门事前预防的定性分析技术，是产品全生命周期系统中预防问题发生的工具4，是传统 FMEA 理论模型的深化。改进 FMEA 的概念是韩亚娟、尹纯、彭运芳等学者提出并实际应用5。是针对传统 FMEA 的失效探测度（Detection，D）；失效频度（Occurrence，O）；失效严重度（Severity，S）的计算模型进行优化改进。将“容忍度区域”概念引入到 FMEA 中，通过容忍度区域概念与 FMEA 相结合，运用指数风险优先数（Exponential risk priority number，ERPNE），从而使最终获得失效模式的结果更加客观。改进 FMEA 的指数风险优先数模型：()()ERPN33SOWS SWO OE()3DWD D其中SW、OW、DW分别为S、O、D的对应权重；S、O、D取值分别为用户实际感知服务总和的平均数，最终结果取整数；S、O、D代表用户恰能够接受服务的临界值（容忍区域与不能容忍区域的临界值），取值分别为用户恰能够接受服务总和的平均数，最终结果取整数。本研究采用改进 FMEA方法研究适老化智能药盒的交互设计，运用指数风险优先数计算方法，构建适老化智能药盒交互失误预防模型，获得客观的适老化智能药盒交互失效模式数据，依此优化设计出一款适合老年人使用的智能药盒。适老化智能药盒的概念。智能药盒是指通过物联网技术实现远程综合提醒服务，同时具备全自动配药功能的药物容器6。它能够根据患者的服药种类、天数、数量、频次等为患者自动分配每次应服的药量并对服药人和护理人进行综合提醒，从而最大限度地减轻患者的服药负担。适老化智能药盒的核心是指将适老化设计理念融入智能药盒中，实现老年人与适老化产品之间的易辨识性和易操作性7。智能药盒能有效地管理老人吃药的问题，方便老人独立使用，增强人机的交互性8。本研究通过对现有适老化智能药盒的交互进行设计优化，来提升老年人操作智能药盒的交互体验感。交互设计的概念。交互设计是第四次工业革命以来，在计算机与人工智能全面应用的背景下，产品系统人机操作互动关系的设计，关注信息识别与操作系统的构建、识别、体验、效率。交互设计从人与产品的交互关系发现问题，并开展系统性的设计，致力于提供完整的产品解决方案。本研究聚焦于自理老人操作智能药盒“硬件+软件”交互过程中产生的失效模式，并对其进行交互设计优化。1.2 相关文献研究综述 通过文献检索与相关性整理，基于改进 FMEA的适老化智能药盒交互设计的相关研究主要集中在以下 2 个方面。1）改进 FMEA 应用现状研究。王颖、王润周等9分析图书馆人因设计中相同的风险优先数值的不同S、O、D组合可能导致潜在失效模式未被识别的原因，运用改进 FMEA 方法，对比了传统风险优先数和改进风险优先数的计算结果，验证改进 FMEA 分析更可靠。2）智能药盒设计相关研究。目前智能药盒的相关研究主要集中在智能药盒的功能优化10、智能药盒系统的深度开发11、智能药盒的用户体验与交互设计等方面。智能药盒的用户体验与交互设计方面的研究集中在交互界面的设计、交互方式的改进、用户体验的提升等方面12-14。综上相关文献研究综述显示，改进 FMEA 应用到适老化智能药盒交互设计的研究具有一定的可行性与创新性。2 研究方法 将基于改进 FMEA 的适老化智能药盒交互设计的研究方法归纳为 4 个阶段（见图 1）。2.1 SHERPA 分析 成立改进 FMEA 专家小组，依据专家小组的指导，选取一款针对老年人设计的智能药盒作为本次研究的实证对象。为了获取老年被试者操作智能药盒的具体失效模式数据，运用 SHERPA 分析。层次任务分析（Hierarchical Task Analysis，HTA）和差错分类15-16是 SHERPA 的主要内容。HTA 是以任务层级进行划分，绘制被分析对象全过程任务步骤流程图；差错分类是 HTA 分析过程中出现差错的归类依据（见表 1）。针对作为实证对象的智能药盒，探讨智能药盒的主要任务是否适用于老年人，绘制智能药盒 第 44 卷 第 8 期 李正军，等：基于改进 FMEA 的适老化智能药盒交互设计研究 227 图 1 研究方法全过程 Fig.1 Whole process of research method 的 HTA 图，对“被试者”进行实验，将出现差错的过程按表 1 进行统计，获取实验中出现的错误类型。2.2 改进 FMEA 分析 根据 SHERPA 分析的被试者实验数据统计量表进行改进 FMEA 分析。首先，依据标准改进 FMEA评分表18构建交互失效的严重度、频度、探测度评分表（见表 2）；其次，根据交互失效的严重度、频度、探测度评分表与 SHERPA 分析结合，依据被试者的实验数据统计量表，评估出各个错误类