基于GOMS和FMEA的老年人醫(yī)療服務終端交互設計研究

徐丹　朱麗萍　李永鋒

關(guān)鍵詞：失效模式與效應分析 GOMS 醫(yī)療服務終端 老年人 包容性設計

中圖分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2022）02-0032-04

引言

數(shù)字化信息技術(shù)已涉及到社會的各個領域，在醫(yī)療行業(yè)也起著越來越重要的作用，其中醫(yī)療服務終端系統(tǒng)的出現(xiàn)無疑是醫(yī)療行業(yè)數(shù)字化的一大表現(xiàn)。伴隨著醫(yī)院服務終端的投入使用，越來越多的人感受到就醫(yī)過程的便利與快捷。然而，對于醫(yī)療需求較大的老年人來說卻有諸多不便。老年人由于其自身生理、心理以及認知能力等特殊因素，很難順利地完成整個界面操作，他們常會遇到誤操作、不明白界面分布等問題，而設計師大多從界面本身找問題，難以真正解決老年人的操作問題。因此，必須從減少老年人操作錯誤的角度出發(fā)，提升老年人的醫(yī)療交互體驗。

目前對老年人醫(yī)療服務終端交互設計的研究主要分為兩個方面：一方面是從用戶需求的角度出發(fā)，分析了用戶特征對產(chǎn)品需求的重要性，如劉軍等闡述了醫(yī)療服務的功能需求應與用戶目標實際操作體驗相結(jié)合，為用戶提供更加便捷的醫(yī)療服務。另一方面是從產(chǎn)品本身出發(fā)，通過運用設計方法改善產(chǎn)品的交互方式，如許若飛等運用設計思維與方法，基于老年人心理、生理特征，總結(jié)出可以改善老年人相關(guān)產(chǎn)品的交互設計原則。因此，現(xiàn)有的部分研究大都從單一視覺出發(fā)，從分析用戶需求到歸納產(chǎn)品設計原則，忽視了老年人群在操作界面過程中出現(xiàn)錯誤的本質(zhì)原因，以至于在設計改良部分找不到設計重點，缺乏對使用人群的包容性。目前醫(yī)院的服務終端界面設計不夠靈活并且晦澀難懂，忽視了老年人的使用感受，而包容性設計更加關(guān)注人群和情境的多樣性，強調(diào)以人為中心，更加注重用戶良好的體驗。

本研究主要是為了改善醫(yī)院的醫(yī)療服務終端界面，以提升界面對老年人的包容性，提出基于GOMS （Goals，Operations，Methods，and Selection rules，GOMS）與失效模式與效應分析（Failure Mode and Effect Analysis，F(xiàn)MEA）的界面改良方法，該方法利用GOMS方法從用戶認知角度對目標任務進行層級分析，詳細分析用戶進行每一操作所需要的知識，采用FMEA分析法確定操作過程中的潛在失效模式，探討老年人在操作界面任務時發(fā)生錯誤的本質(zhì)原因，并依據(jù)包容性設計原則對醫(yī)療服務終端界面進行針對性地改良設計，以滿足普通用戶以及老年人的需求。

一、理論背景

（一）GOMS方法

GOMS是一種對人與系統(tǒng)交互進行認知分析的方法，認知結(jié)構(gòu)由四個部分組成：G是目標任務、O是用于實現(xiàn)目標任務的操作、M是用于實現(xiàn)目標任務的方法、S是在目標的競爭方法中進行選擇的原則。對于任何給定的任務，GOMS可以分析特定的用戶交互的特征，構(gòu)造任務模型并分析人類行為，預測用戶在操作過程中潛在的風險，因此，GOMS分析是在設計階段的早期以可接受的成本分析用戶性能問題的工具。原則上可以使用GOMS分析來判斷用戶是否能夠達到標準任務的預定義性能目標，比如各種計算機任務，系統(tǒng)接口設計和用戶界面分析，其中Jung等使用GOMS證實了他們研究中提出方法的有效性。

（二）失效模式與效應分析

失效模式與效應分析能夠在產(chǎn)品開發(fā)階段評價和分析各種潛在的風險，通過現(xiàn)有技術(shù)將可能產(chǎn)生的風險降到最小，是一種規(guī)避風險的有效方法。企業(yè)采用此技術(shù)識別系統(tǒng)中可能存在的潛在故障，并通過預測導致風險的因素來克服這些損失。通過識別可能導致失敗的風險，F(xiàn)MEA有助于發(fā)現(xiàn)潛在的故障模式以及識別任何產(chǎn)品或服務中發(fā)生故障的原因。失效模式與效應分析是最常用的可靠性審查程序之一，通常由一個跨職能小組來完成，該小組由不同知識領域的專家組成，并且對產(chǎn)品、流程和服務有全面的專業(yè)知識，主要目的是發(fā)現(xiàn)和避免產(chǎn)品或部件在設計和開發(fā)過程中出現(xiàn)的故障。

二、研究方法

本研究提出將GOMS和FMEA應用于老年人醫(yī)療服務終端交互設計的方法，根據(jù)用戶認知任務層級來分析老年人在操作醫(yī)療服務終端界面時發(fā)生錯誤的原因，從而進行針對性的改良設計。研究的主要步驟包括GOMS分析、FMEA分析、設計改良和結(jié)果驗證，具體步驟如圖1所示。

（一）GOMS方法

GOMS是一種對已確定的目標任務進行層級任務分析的方法，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)對特定目標所需的方法的描述，分析用戶在設備或系統(tǒng)上執(zhí)行任務所必須具備的知識。首先，通過網(wǎng)絡調(diào)研和實地調(diào)研確定典型的研究對象，成立老年人醫(yī)療服務終端系統(tǒng)專家小組。其次，針對現(xiàn)有的醫(yī)療服務終端系統(tǒng)的界面進行GOMS任務分析，探究現(xiàn)有的醫(yī)療服務終端系統(tǒng)的主要功能任務是否滿足老年人的需求。接下來，邀請被試按步驟操作指定的層級任務，同時實時記錄其出錯的操作步驟。

最后，進行錯誤分類（Error Classification）。錯誤分類可將用戶執(zhí)行任務時發(fā)生的錯誤分為3種類型，即感知錯誤、認知錯誤和行為錯誤。錯誤分類主要用于分析各層級任務中的潛在錯誤，利用用戶錯誤分類表（見表1）對出錯的任務進行分類，以確定其錯誤類型。

（二）FMEA方法

FMEA可以分析老年人在操作終端界面時發(fā)生錯誤的原因，F(xiàn)MEA分析法主要通過以下2個步驟進行。

其一，根據(jù)GOMS分析，找到錯誤類型對應的失效任務，利用FMEA分析法確定失效任務發(fā)生的潛在失效模式;

其二，對每一個潛在失效模式進行數(shù)值評估，確定其嚴重度（Severity，S）、發(fā)生度（Occurrence，O）以及探測度（Detection，D），建立FMEA分析表，并計算風險優(yōu)先指數(shù)（Risk Priority Number，RPN），公式如下：

RPN=S×O×D （1）

其中，S指潛在失效模式的嚴重程度、O指潛在失效原因的發(fā)生頻率、D指現(xiàn)有預防措施識別偵測能力。通常，S、O、D分別介于l至10之間，RPN的值介于1至1000之間，分數(shù)越高，表示潛在失效模式風險越大。其中，醫(yī)療行業(yè)認為當RPN≥125時，必須采取改良措施，降低RPN數(shù)值，從而提升產(chǎn)品可用性。

（三）設計改良

根據(jù)FMEA的風險評估結(jié)果，基于老年人生理、心理特點，多方面分析潛在失效模式的影響。通過運用訪談法、實地走訪法深入調(diào)研老年用戶，了解老年人在使用醫(yī)療服務終端系統(tǒng)時的物理行為和心理行為，結(jié)合包容性設計原則，進行合理的改良。

（四）結(jié)果驗證

針對改良后的設計方案，再次利用FMEA分析法，邀請典型老年用戶對改良后的醫(yī)療服務終端界面重新進行S（嚴重度）、O（發(fā)生度）、D（探測度）的打分，構(gòu)建改良后的醫(yī)療服務終端界面的預防措施表單，計算RPN數(shù)值，直至RPN<125。本次研究聚焦于典型老年用戶，讓老年人執(zhí)行典型的目標任務，通過獲得的數(shù)據(jù)以及調(diào)研分析結(jié)果驗證方案的可行性。此外，繼續(xù)分析驗證過程中出現(xiàn)的新問題，結(jié)合被試的意見對界面進行再次改進。

三、案例研究

醫(yī)療服務終端的投入使用不僅簡化了人們的看病流程，還給社會帶來了極大的便利，但對于認知能力不足、感知力和行動力逐漸下降的老年人來說卻很陌生，他們在操作醫(yī)療終端界面時經(jīng)常遇到很多困難。因此，必須設計出滿足老年人需求的醫(yī)療服務終端界面，以改善老年人的操作體驗。本研究基于GOMS和FMEA的研究方法，以徐州市中心醫(yī)院的醫(yī)療服務終端界面為例進行實驗，本次實驗選用的是徐州市中心醫(yī)院的醫(yī)療服務終端的部分界面（見圖2）。

（一） GOMS分析

由9位老年人組成醫(yī)療服務終端專家小組，包括了名老年人、1名交互設計師、1名護士。針對醫(yī)院的醫(yī)療服務終端界面構(gòu)建GOMS任務分析圖，主要任務有當日掛號、預約取號、預約醫(yī)生號和現(xiàn)金預存。由于當日掛號功能使用頻率較高，因此，以當日掛號功能為例進行GOMS任務分析，如圖3所示。

根據(jù)GOMS掛號任務分析，邀請了位年齡在60～65周歲的老年人作為被試參與實驗，針對當日掛號功能任務依次進行操作，記錄老年人在實驗過程中發(fā)生的錯誤，利用用戶錯誤分類表對所有錯誤進行分類。

（二）FMEA分析

通過對醫(yī)院服務終端的當日掛號功能任務進行FMEA分析，根據(jù)表l的錯誤類型確定各層級任務的潛在失效模式，分析其原因和后果，并計算相應的RPN值。

1.分析錯誤類型的潛在失效模式：根據(jù)錯誤類型分析和確定相應的潛在失效模式，結(jié)合老年人的實際操作情況確定潛在失效模式產(chǎn)生的潛在失效后果、潛在失效原因。

2.評估潛在失效模式的S、O、D數(shù)值，并計算RPN數(shù)值：利用問卷以及訪談的方法向?qū)＜倚〗M和老年人收集關(guān)于S、O、D的實驗數(shù)據(jù)，根據(jù)式（1）計算風險優(yōu)先數(shù)值，將數(shù)據(jù)匯總到醫(yī)療服務終端掛號功能失效模式分析表中（見表2）。從表中可以得知，產(chǎn)生了種錯誤類型，分別是P1、C5、C1、A1、A2、C6和C2，其中RPN大于125對應的是編號2、3、4、5和了，其中編號4對應的RPN值最大，因此要著重對編號4的失效模式進行分析，其余四個編號對應的錯誤類型也必須進行針對性地設計改良。

（三）設計改良

本次改良依據(jù)表2中老年人在操作醫(yī)療終端界面時產(chǎn)生的潛在失效模式，對大于或等于125的RPN對應的失效模式進行合理地再設計。為了設計出適合老年人以及普通用戶使用的終端界面，將從包容性設計角度分析老年人界面設計的特殊性。

1.設計分析：從生理上看，老年人靜態(tài)和動態(tài)視力、對比敏感度、色覺、聚焦和對黑暗的適應能力明顯下降，在操作界面時難以定位關(guān)鍵信息，造成誤操作，主要體現(xiàn)在編號3與4對應的兩種失效模式上，這就要求要通過改變字體、字號、配色以及增加信息反饋適當?shù)卦鰪娨曈X刺激強度，從而包容老年人視覺、觸覺不靈敏的缺陷。從心理上角度看，老年人由于記憶力減弱、難以回憶起過去的經(jīng)驗、接受新事物緩慢以及害怕出錯，不敢輕易嘗試使用數(shù)字產(chǎn)品。在進行FMEA實驗過程中，大多數(shù)老年人在操作醫(yī)療終端實驗界面時表現(xiàn)出焦躁不安的心理，這具體表現(xiàn)在編號2、5和了對應的失效模式上。從認知背景上考慮，老年人知識儲備較少、理解能力較弱不足以應對復雜繁多的界面信息，主要體現(xiàn)在編號6對應的失效模式上。因此，應該保證在老年人的認知范圍內(nèi)設計界面，將信息合理并有序地排列，具體包括確定功能主次關(guān)系、增強信息之間邏輯關(guān)系以及增強信息之間的可交互性，及時給予用戶提示、指導和反饋，包容老年人的認知不足。因此，為了使醫(yī)療服務終端界面更加滿足老年人操作需求，必須要針對性地改善失效模式，重新設計的線框圖（見圖4）以分塊的模式比較清晰地展示了各功能分布區(qū)域，方便老年人迅速獲得主要信息，降低了丟失位置的風險。

2.改良措施：老年人伴隨著年齡的增加，視覺能力逐漸減弱，他們的視覺更加容易接受中明度組的色彩，而適當?shù)呐{(diào)又能夠滿足大部分老年人的心理關(guān)懷需要。因此，改良界面以深青色為主色調(diào)，以中黃色和深紅色為輔助色調(diào)，深青色不僅能夠給人寧靜沉穩(wěn)的感覺，符合老年人的心理特征，同時也與醫(yī)院嚴肅莊重的環(huán)境氛圍相適配。針對編號1和2對應的失效模式，將掛號功能按鈕放在首位，并且在觸摸按鈕之后自動加深字體與點亮圖標顏色，同時放大圖標，即時給予信息反饋，突出掛號功能按鈕;預約掛號則以時鐘圖標的方式區(qū)分于當日掛號，如圖5（a）所示;針對編號3和4對應的失效模式，增加掛號的方式，以按科室、按歷史和按歷史三種方式進行掛號，增加了掛號方式的多樣性，其中按癥狀掛號以語音智能的方式為老年人推薦相關(guān)科室，緩解老年人因缺乏醫(yī)學知識而不知道掛什么科室的狀況，包容老年人認知能力減弱的特性，如圖5 （b）、（c）所示;針對編號5對應的失效模式，歷史掛號功能界面直接將掛號信息整合在一個模塊上，減少不必要的功能選項，簡化操作流程，如圖5 （d）所示;針對編號了對應的失效模式，對于每一種掛號方式，用中黃色來強調(diào)確認掛號按鈕的位置，提醒老年人在選好掛號科室之后確認掛號，以完成整個操作流程，改良后的部分效果圖見圖5。

（四）結(jié)果驗證

再次對改良后的醫(yī)療服務終端界面設計方案進行實驗，重新邀請上述了位年齡在60～65歲的老年人，通過操作改良后的實驗界面再次對S、O、D進行數(shù)值評估，確定最終的RPN值，并構(gòu)建醫(yī)療服務終端掛號功能失效模式預防措施表單，改良后的失效模式預防措施結(jié)果見表3。從表中可知，經(jīng)過改良后的RPN值均小于125，說明改良之后的醫(yī)療服務終端的界面布局、信息排布、字體與色彩搭配更加符合老年人的認知期望，整體的設計滿足了老年人的生理和心理需求。

結(jié)論

本研究將GOMS和FMEA方法應用于老年人醫(yī)療服務終端交互設計中，結(jié)合包容性設計理念，改良現(xiàn)有的醫(yī)療服務終端界面，減少老年人在操作過程中的錯誤。其中，GOMS方法從用戶認知角度對主要功能進行層次任務分析，預測老年人的操作錯誤;FMEA則找到錯誤的潛在失效模式，分析老年人操作錯誤的原因，定位設計改良的重點;包容性設計理念將老年人納入醫(yī)療服務終端交互設計中，為具體的界面設計提供了思路與指導，增強了醫(yī)療服務終端界面的易用性，提升了老年人對醫(yī)療服務終端的滿意度。研究結(jié)果將降低醫(yī)療類產(chǎn)品開發(fā)的風險，提升對老年產(chǎn)品的包容度。后續(xù)將更深層次地挖掘GOMS與FMEA方法，降低該方法在交互設計中運用的局限性。

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