El diseño de los servicios médicos de emergencia (EMS) es de vital importancia. Un diseño bien planificado impacta significativamente en la puntualidad de la respuesta y la eficiencia operativa, que son cruciales para salvar vidas y mitigar la gravedad de las lesiones. Este documento presenta un nuevo marco de apoyo a la decisión para optimizar el diseño de las estaciones de EMS. Empleando el algoritmo de agrupamiento k-means en combinación con el método del codo y el método del coeficiente de silueta, realizamos un análisis de agrupamiento en un conjunto de datos de registros de llamadas de pacientes. Compuesto por 166,161 registros de llamadas de centros de emergencia en el área de Shanghái durante un año, este conjunto de datos sirve como base para nuestro análisis. Los resultados del análisis se aplican para determinar las ubicaciones de las estaciones de EMS, utilizando el tiempo promedio de recogida de pacientes en ambulancia como criterio de evaluación. Se utiliza un modelo de simulación para validar la efectividad y fiabilidad del marco de toma de decisiones. Un análisis experimental revela que, en comparación con el diseño existente de las estaciones de EMS, el marco propuesto reduce el tiempo promedio de recogida de pacientes de 11.033 min a 9.661 min, marcando una disminución del 12.441%. Además, se lleva a cabo una prueba de robustez del esquema propuesto. Los resultados indican que incluso cuando algunos sitios de primeros auxilios fallan, el tiempo promedio de respuesta aún puede controlarse de manera efectiva dentro de los 9.9 min. A través de este análisis de robustez, se demuestra la efectividad y fiabilidad del marco de decisión, ofreciendo un apoyo más eficiente y confiable para el sistema de EMS.