模糊綜合評(píng)價(jià)法在造型審美意向評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究

劉昱

摘 要：造型審美意向尺度顧名思義是指使用者對(duì)于產(chǎn)品外觀的主觀審美感受的優(yōu)劣，是一種主觀的、模糊的評(píng)價(jià)思維。文章運(yùn)用工業(yè)設(shè)計(jì)的原理，在用戶需求研究的基礎(chǔ)上，對(duì)影響工業(yè)設(shè)備造型審美意向評(píng)價(jià)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行歸納整理并分配權(quán)重，再結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)方法，構(gòu)建工業(yè)設(shè)備造型意向評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：模糊評(píng)價(jià)；用戶需求；工業(yè)設(shè)備；權(quán)重

1 模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)理論的綜合評(píng)價(jià)方法。該綜合評(píng)價(jià)法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià)。它具有結(jié)果清晰，系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能較好地解決模糊的、難以量化的問(wèn)題，適合各種非確定性問(wèn)題的解決。

1.1 相關(guān)術(shù)語(yǔ)定義

（1）評(píng)價(jià)因素：系指對(duì)招標(biāo)項(xiàng)目評(píng)議的具體內(nèi)容（例如，功能性、經(jīng)濟(jì)性、人機(jī)環(huán)境、美觀性、創(chuàng)造性，等）。

為便于權(quán)重分配和評(píng)議，可以按評(píng)價(jià)因素的屬性將評(píng)價(jià)因素分成若干類（對(duì)工業(yè)設(shè)備而言，可劃分例如：功能性、經(jīng)濟(jì)性、人機(jī)環(huán)境、美觀性、創(chuàng)造性等），把每一類都視為單一評(píng)價(jià)因素，并稱之為第一級(jí)評(píng)價(jià)因素。第一級(jí)評(píng)價(jià)因素可以設(shè)置下屬的第二級(jí)評(píng)價(jià)因素（例如，第一級(jí)評(píng)價(jià)因素“功能性”可以有下屬的第二級(jí)評(píng)價(jià)因素：性能水平、用途可靠性、形態(tài)與功能的統(tǒng)一，等）。第二級(jí)評(píng)價(jià)因素可以設(shè)置下屬的第三級(jí)評(píng)價(jià)因素，依此類推。

（2）評(píng)價(jià)值：系指評(píng)價(jià)因素的優(yōu)劣程度。評(píng)價(jià)因素最優(yōu)的評(píng)價(jià)值為1（采用百分制時(shí)為100分）；欠優(yōu)的評(píng)價(jià)因素，依據(jù)欠優(yōu)的程度，其評(píng)價(jià)值大于或等于零、小于或等于1（采用百分制時(shí)為100分），即0≤E≤1（采用百分制時(shí)0≤E≤100）。

（3）權(quán)重：指評(píng)價(jià)因素相對(duì)于上一層目標(biāo)的地位和重要程度。

第一級(jí)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重之和為1；每一個(gè)評(píng)價(jià)因素的下一級(jí)評(píng)價(jià)因素的權(quán)重之和為1。

1.2 數(shù)學(xué)模型的建立和評(píng)價(jià)方法

模糊數(shù)學(xué)是用精確的數(shù)學(xué)方法去處理“很好”、“好”、“一般”、“差”等過(guò)去無(wú)法用數(shù)學(xué)描述的模糊性語(yǔ)言變量。從質(zhì)量評(píng)定體系中可以看出絕大多數(shù)項(xiàng)目具有非定量化的模糊特點(diǎn)。運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)方法可以對(duì)產(chǎn)品造型質(zhì)量做出合理的判斷。

1.2.1 因素集的構(gòu)造

為了便于評(píng)價(jià)，首先要構(gòu)造因素集。也即對(duì)評(píng)判內(nèi)容明確化，此時(shí)可根據(jù)評(píng)判需要。由評(píng)判因素構(gòu)造出一個(gè)因素集，用U表示。如對(duì)某一工業(yè)設(shè)備外觀造型。可構(gòu)造如下因素集：U=功能性、經(jīng)濟(jì)性、人機(jī)環(huán)境、美觀性、創(chuàng)造性等。

1.2.2 評(píng)價(jià)方法

對(duì)于U中的每一個(gè)評(píng)判因素分別構(gòu)造其評(píng)語(yǔ)集。這樣，在進(jìn)行多因素綜合評(píng)判時(shí)有兩個(gè)集合，即：評(píng)語(yǔ)集V=[V1，V2，…，Vn]；因素集U=[U1，U2，…，Um]。評(píng)價(jià)時(shí)先對(duì)因素集中的每一個(gè)元素按照評(píng)語(yǔ)集中的各元素進(jìn)行評(píng)價(jià)，則可得到多個(gè)模糊集：

式（1）的模糊矩陣給出了對(duì)各單一因素的評(píng)價(jià)結(jié)果，但是沒(méi)有形成明確的、整體的評(píng)判結(jié)論。為了明確表示評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)上述模糊矩陣進(jìn)行處理，把它化為一行矩陣，即：

Y=X·R （2）

式（2）中：“·”為模糊矩陣的乘法運(yùn)算；X是一個(gè)模糊集。由它來(lái)考慮各評(píng)價(jià)因素在整個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中所占的比重，稱為權(quán)數(shù)：X=[X1，X2，…，Xm]，0≤Xi≤1 其中，X1+X2+…+Xm=1，即100%好評(píng)。

最后得到模糊子集S=[S1，S2，…，Sm]，稱為模糊評(píng)判結(jié)果，評(píng)判結(jié)果也稱為隸屬度。

若要對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行比較，還要進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)。計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)得分C=S·E，其中E為與評(píng)語(yǔ)集V相對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)尺度集。據(jù)此，可進(jìn)一步比較各個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象的優(yōu)劣，選出最佳設(shè)計(jì)方案。

2 應(yīng)用實(shí)例分析

本文選擇下圖1中兩臺(tái)機(jī)床為例，綜合運(yùn)用層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。所選機(jī)床全部為國(guó)外名廠出品的高精密CNC數(shù)控加工機(jī)床，具有相似的物質(zhì)功能和工作環(huán)境。其造型設(shè)計(jì)都比較優(yōu)秀，難以直接做出優(yōu)劣判斷。借助于本文所論述的方法，進(jìn)行評(píng)價(jià)后，可很直觀的分辨優(yōu)劣，便于決策層進(jìn)行判斷研究。

2.1 二級(jí)因素的模糊綜合評(píng)價(jià)

2.1.1 確定評(píng)價(jià)體系（見(jiàn)圖2）

2.1.2 確定要素權(quán)重

利用研究結(jié)果，總結(jié)各要素權(quán)重如下：

工業(yè)設(shè)備造型審美意向評(píng)價(jià)體系

造型：權(quán)重 0.2443

細(xì)化的評(píng)價(jià)要素及權(quán)重：工業(yè)設(shè)備造型與功能相統(tǒng)一，適應(yīng)機(jī)械設(shè)計(jì)要求 0.3404；工業(yè)設(shè)備造型體量均衡、協(xié)調(diào)，形態(tài)過(guò)度合理，穩(wěn)定感 0.2571；比例協(xié)調(diào)、局部與整體風(fēng)格相統(tǒng)一 0.136；外觀規(guī)整、面棱清晰 0.1801；各機(jī)件配合默契、嚴(yán)謹(jǐn)，具有整體感 0.0865。

色彩：權(quán)重 0.1371

細(xì)化的評(píng)價(jià)要素及權(quán)重：工業(yè)設(shè)備色彩與功能和使用環(huán)境吻合0.5393；色感視覺(jué)穩(wěn)定，色彩劃分與形態(tài)、功能劃分相一致 0.2974；顏色對(duì)比適度協(xié)調(diào) 0.1633。

質(zhì)感：權(quán)重 0.1371

細(xì)化的評(píng)價(jià)要素及權(quán)重：材料選擇適當(dāng)、質(zhì)感與功能及整體風(fēng)格相協(xié)調(diào)，富有時(shí)代感 0.5393；工業(yè)設(shè)備表面處理精細(xì)，質(zhì)感純正、光順 0.2974；制作技術(shù)先進(jìn)、工藝精湛 0.1633。

易用性：權(quán)重 0.402

細(xì)化的評(píng)價(jià)要素及權(quán)重：操作控制裝置造型合理位置安排得當(dāng)0.329；顯示終端造型合理，位置安排得當(dāng)0.2002；操作件使用方便，符合正確施力范圍要求0.329；操作和顯示裝置相互匹配合理 0.1418。

其他：權(quán)重 0.0793

細(xì)化的評(píng)價(jià)要素及權(quán)重：經(jīng)濟(jì)性 0.4；環(huán)保性 0.4；文化內(nèi)涵 0.2。

2.1.3 確定評(píng)價(jià)等級(jí)和相應(yīng)尺度

根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，確定評(píng)價(jià)等級(jí)分別為“很好、較好、一般、差”，其相應(yīng)評(píng)價(jià)尺度集E=[10、8、5、2.5]（10分制）。設(shè)計(jì)問(wèn)卷，展開(kāi)調(diào)查。

2.1.4 確定單因素評(píng)價(jià)矩陣，計(jì)算兩方案模糊綜合評(píng)定向量并進(jìn)行優(yōu)劣順序比較。

由評(píng)價(jià)小組分別對(duì)兩個(gè)設(shè)計(jì)方案評(píng)定在各指標(biāo)上的得分。以造型為例，分析得分情況：

（1）確定單因素評(píng)價(jià)矩陣

A機(jī)床造型得分情況（如表1）

根據(jù)表1所示信息，用得分除以10（總?cè)藬?shù)）最為隸屬度，可得A機(jī)床造型單因素評(píng)價(jià)矩陣R1如下，同理得到B機(jī)床造型單因素評(píng)價(jià)矩陣R2如下：

（2）計(jì)算模糊綜合評(píng)定向量

根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出B機(jī)床造型隸屬度傾向于“較好”

（3）兩方案優(yōu)劣順序比較

由上述計(jì)算可知，在造型環(huán)節(jié)上A方案比B方案要優(yōu)秀。

同樣方法我們可以分別得出色彩、質(zhì)感、易用性、其它等環(huán)節(jié)A、B兩方案優(yōu)秀程度。

2.2 一級(jí)因素的模糊綜合評(píng)價(jià)

確定機(jī)床A和機(jī)床B兩方案總體模糊綜合評(píng)定向量，并對(duì)機(jī)床A、B設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)劣排序。

通過(guò)上面對(duì)個(gè)單因素進(jìn)行模糊綜合評(píng)定向量計(jì)算和排序，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)床A和機(jī)床B在“造型、色彩、質(zhì)感、易用性、其他”5個(gè)方面，各有優(yōu)劣。若想比較A、B兩機(jī)床總體造型設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，需要利用這5個(gè)方面的權(quán)重向量，進(jìn)一步展開(kāi)計(jì)算，才能得到。方法與前述單因素評(píng)價(jià)過(guò)程相似。

造型審美意向得分情況：

2.2.1 確定因素評(píng)價(jià)矩陣

A機(jī)床造型審美意向得分情況

根據(jù)表2所示信息，可得A機(jī)床總體造型審美意向因素評(píng)價(jià)矩陣RA如下：

2.2.2 計(jì)算模糊綜合評(píng)定向量

2.2.3 兩方案優(yōu)劣順序比較

本文研究方法，不僅適用于工業(yè)設(shè)備造型設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)，更是為其他類產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)領(lǐng)域提供一些解決問(wèn)題的思路，將用戶研究引入產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)之中，利用數(shù)學(xué)的方法對(duì)主觀感受進(jìn)行量化分析，最終會(huì)成為未來(lái)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)的一個(gè)主要解決方法。

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