融合FAHP和TOPSIS的適老化產(chǎn)品綜合評價與優(yōu)選方法——以老年智能手環(huán)為例

楊 梅，叢揚帆，李雪瑞

融合FAHP和TOPSIS的適老化產(chǎn)品綜合評價與優(yōu)選方法——以老年智能手環(huán)為例

楊 梅，叢揚帆，李雪瑞

(山東科技大學(xué)藝術(shù)與設(shè)計學(xué)院，山東 青島 266590)

為了更全面地對適老化智能手環(huán)進行綜合評價，進而輔助最終的方案評價與優(yōu)選，從產(chǎn)品設(shè)計、用戶體驗、人機交互和實際生產(chǎn)4個維度構(gòu)建了適老化智能手環(huán)的評價模型。首先采用基于三角模糊數(shù)的層次分析法(FAHP)計算出各項評價準(zhǔn)則的權(quán)重，然后采用逼近理想解排序法(TOPSIS)對若干備選方案做出評價并完成排序，最后根據(jù)結(jié)果進行方案的綜合評價與優(yōu)選。以某品牌16款適老化智能手環(huán)的備選方案為例，證明FAHP-TOPSIS法的可行性，發(fā)揮其現(xiàn)實意義。該評價優(yōu)選方法，在考慮人的思維模糊性的基礎(chǔ)上，從系統(tǒng)與層次等多個角度將思維過程進行定性與定量分析，從而為適老化智能手環(huán)方案的優(yōu)選問題提供清晰適合的決策方案與優(yōu)化思路。

適老化；智能手環(huán)；FAHP-TOPSIS法；綜合評價；方案優(yōu)選

近幾年，我國老年群體人口基數(shù)大、增長速度過快，導(dǎo)致社會老齡化問題持續(xù)加深。從調(diào)查研究得知，已有較多老年人在使用適老化智能設(shè)備，如智能手環(huán)監(jiān)測運動情況，實現(xiàn)智能化的生活健康管理[1]。眾多企業(yè)抓住老年人智能穿戴產(chǎn)品存在巨大市場潛力這一機遇，開始在適老化手環(huán)研發(fā)與設(shè)計中融入智能化設(shè)計理念，主打輔助老年人健康與生活，緩解現(xiàn)代子女的生活壓力的概念。

在手環(huán)設(shè)計階段，設(shè)計師會提出多個方案；在方案決策階段，企業(yè)考慮到市場、成本、技術(shù)、資金和時間等客觀因素，通常會有一款或幾款方案被投入生產(chǎn)，但在這個過程中，并沒有較為客觀的評估依據(jù)，決策者從自身職務(wù)的角度出發(fā)，并結(jié)合個人觀點進行評價，易造成最佳設(shè)計方案的誤選或漏選，給企業(yè)造成不必要的經(jīng)濟損失。因此，在開發(fā)適老化智能手環(huán)的過程中，科學(xué)評價是保證產(chǎn)品成功上市以及企業(yè)可持續(xù)正向發(fā)展的關(guān)鍵點；影響評價和決策的因素較多，需要參與決策的人根據(jù)若干個評價準(zhǔn)則對多個設(shè)計方案進行評價與優(yōu)選，其屬于多準(zhǔn)則群體決策的問題。

逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to ideal solution，TOPSIS)是一種行之有效的多準(zhǔn)則決策方法，被廣泛應(yīng)用于管理與決策、環(huán)境管理、供應(yīng)商選擇、風(fēng)險評估、商業(yè)市場管理研究、安全監(jiān)管與儀器設(shè)備選擇等領(lǐng)域[2]，而在產(chǎn)品設(shè)計方案的評價與優(yōu)選中應(yīng)用較少。但是TOPSIS法在權(quán)重計算部分沒有完整的方法架構(gòu)，而是完全根據(jù)決策者的主觀認(rèn)知確定準(zhǔn)則權(quán)重[3]，因此有失客觀性，可搭配其他方法使得該部分更加客觀完整。本文在TOPSIS方法中引入基于三角模糊數(shù)的層次分析法(fuzzy analytic hierarchy process，F(xiàn)AHP)，對打分人員意見進行評定，采用定性與定量結(jié)合的方法，使各評價準(zhǔn)則的權(quán)重值更加客觀合理，可有效地解決評價時主觀判斷導(dǎo)致的誤差或計算結(jié)果不準(zhǔn)確等問題。

在決策過程中，AHP法提供各項評價準(zhǔn)則的權(quán)重，TOPSIS法作為設(shè)計方案排序的主要工具，建立系統(tǒng)化和層次化的結(jié)構(gòu)體系，對16款適老化智能手環(huán)的設(shè)計方案進行綜合評價優(yōu)選，最后得出最優(yōu)的設(shè)計方案。

1 綜合評價準(zhǔn)則模型的建立

適老化智能手環(huán)設(shè)計方案的優(yōu)選是一個涉及多層次、多準(zhǔn)則等諸多因素的綜合集合結(jié)果。在定奪一級與二級評價準(zhǔn)則時，各因素之間互相制約、影響，因此必須要保證評價準(zhǔn)則的選取具有全面性、無重疊性和代表性。

(1) 目標(biāo)層。為適老化智能手環(huán)方案綜合評價，該層的要素是唯一確定的。

(2) 準(zhǔn)則層。對一款產(chǎn)品的評價應(yīng)從多個方面展開，以此確保評價結(jié)果的全面性。結(jié)合專家訪談，從產(chǎn)品本身、用戶、用戶和產(chǎn)品之間還有生產(chǎn)者4個方面出發(fā)，將一級準(zhǔn)則設(shè)為產(chǎn)品設(shè)計1、用戶體驗2、人機交互3和實際生產(chǎn)4，構(gòu)建一級準(zhǔn)則集合={1,2,3,4}。

(3) 子準(zhǔn)則層。參照文獻[4-5]用戶與專家問卷的方法，初步針對4個一級準(zhǔn)則層面擬定了21項準(zhǔn)二級評價子準(zhǔn)則1~5，6~10，11~14，15~21，見表1。由于有些評價準(zhǔn)則不具有代表性且近似或重復(fù)，為避免評價準(zhǔn)則被重復(fù)計算，因此結(jié)合老年人的特點，對初選評價準(zhǔn)則進行了篩選，以確定最終的適老化智能手環(huán)評價準(zhǔn)則體系，如下：

表1 一級評價準(zhǔn)則與(準(zhǔn))二級評價準(zhǔn)則

產(chǎn)品設(shè)計準(zhǔn)則。從產(chǎn)品本身出發(fā)，提出小巧輕便1、色彩親和2、材質(zhì)舒適3和防水防塵44個二級子準(zhǔn)則。

用戶體驗準(zhǔn)則：從用戶出發(fā)，結(jié)合老年人的喜好，通過問卷調(diào)查，對老年人的生理和心理特征進行深入剖析，挖掘老年人潛在的情感需求。綜合調(diào)查結(jié)果來看，提出易懂易學(xué)5、實用性強6、關(guān)懷友好7和穩(wěn)定耐用84個二級子準(zhǔn)則。

人機交互準(zhǔn)則。從使用者和產(chǎn)品之間的交互角度出發(fā)，提出布局簡潔9、字體清晰10、聲音響亮11和操作便捷124個二級子準(zhǔn)則。

實際生產(chǎn)準(zhǔn)則度。從生產(chǎn)者出發(fā)，一款好的產(chǎn)品，不只是停留在設(shè)計階段，實際生產(chǎn)也會對其產(chǎn)生約束，提出結(jié)構(gòu)合理13、成本適中14、包裝便捷15和材料環(huán)保164個二級準(zhǔn)則。

由此得到二級評價準(zhǔn)則集合1={1,2,3,4}，2={5,6,7,8}，3={9,10,11,12}，4={13,14,15,16}。至此，基于模糊層次分析法構(gòu)建出適老化智能手環(huán)的層級評價模型如圖1所示。

圖1 適老化智能手環(huán)的層級評價模型

2 基于FAHP-TOPSIS法的適老化手環(huán)方案評價決策步驟

FAHP法是在層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)的基礎(chǔ)上，進一步豐富完善的結(jié)果[6]。在FAHP法中引入三角模糊數(shù)的概念從而模擬人在判斷時思維的模糊特征，可以使各準(zhǔn)則的最終權(quán)重排序存在一定的彈性調(diào)整空間；TOPSIS法是一種多準(zhǔn)則決策方法，其基本思路框架是構(gòu)造出決策問題的正理想解與負(fù)理想解，通過計算各個備選方案與理想解的接近程度來進行方案排序，從而完成最終的方案評價與優(yōu)選，并且還可以從一定程度上輔助優(yōu)化方案[7-8]。TOPSIS法能夠充分利用每一個方案的定量數(shù)據(jù)信息，避免不同決策者因偏好不同對決策結(jié)果產(chǎn)生影響，從而提高決策科學(xué)性與可信度。

FAHP-TOPSIS方法結(jié)合了FAHP和TOPSIS2種方法的優(yōu)點，提高了適老化智能手環(huán)方案決策的科學(xué)性和可信度。該方法主要包括2部分：

(1) 采用FAHP法對適老化智能手環(huán)各評價準(zhǔn)則的權(quán)重進行計算。

(2) 采用TOPSIS法對適老化智能手環(huán)方案進行綜合排序與評價優(yōu)選。

2.1 基于FAHP法的準(zhǔn)則權(quán)重計算

AHP法在定性分析的基礎(chǔ)上進行定量分析，但是容易受到極值的影響，層次關(guān)系的建立易趨于主觀性。FAHP法是基于模糊數(shù)學(xué)原理，用于研究具有模糊性的數(shù)學(xué)問題，將多要素與多屬性結(jié)合，解決評估的模糊性和主觀性[9]。評價步驟如圖2所示。

圖2 FAHP法主要計算步驟

2.1.1 構(gòu)造準(zhǔn)則層兩兩比較的模糊互反判斷矩陣

FAHP法有基于模糊數(shù)和基于模糊一致性矩陣2種。本文采用三角模糊數(shù)輔助構(gòu)造兩兩比較判斷矩陣[10]。三角模糊數(shù)的確定通過采集3個數(shù)點來完成，可以克服在準(zhǔn)則兩兩比較過程中因無法準(zhǔn)確度量而只能用自然語言變量進行模糊評價的困難。其是針對目標(biāo)層在一級評價準(zhǔn)則之間進行比較與打分，構(gòu)造出一級模糊互反判斷矩陣；其次，針對一級準(zhǔn)則，構(gòu)造其二級子準(zhǔn)則之間的模糊互反判斷矩陣。依據(jù)兩兩比較法和比例標(biāo)度法建立矩陣，由打分人員進行打分裁定。

表2 模糊互反判斷矩陣的構(gòu)建

其中，和為進行對比判斷的2項準(zhǔn)則，上標(biāo)表示該數(shù)據(jù)由第位打分人員給出。綜合位打分人員的模糊判斷矩陣，分別建立-層和-層模糊綜合判斷矩陣。假定各位同類別打分人員具有相近的知識量和判斷水平，那么為每位打分人員取相同的權(quán)重，因此可以采用算術(shù)平均的方法綜合評分信息。-層的模糊綜合判斷矩陣為

表3 -比例標(biāo)度定義項的量化及含義

2.1.2 計算各矩陣權(quán)重值

(1) 模糊互反判斷矩陣去模糊化計算。通常三角模糊數(shù)的去模糊化是先將其轉(zhuǎn)化成精確數(shù)判斷矩陣，繼而按照經(jīng)典AHP法進行一致性檢驗。根據(jù)文獻[12]提出的方法，去模糊化式為

(2) 矩陣權(quán)重值計算。將所有的模糊互反判斷矩陣去模糊化之后，開始計算每一個矩陣的權(quán)向量[13]。由于判斷矩陣會存在一定偏差，因此計算精確度可以適當(dāng)減小。采用近似算法──方根法，完成計算，具體步驟如下：

步驟1.計算判斷矩陣的每行乘積

步驟2.計算的次方根w

步驟3.正規(guī)化處理向量求出權(quán)向量

在這里，-層和-層模糊綜合判斷矩陣的權(quán)重值計算均采用以上計算過程。

2.1.3 特征向量計算及一致性檢驗

在實際決策的過程中，由于客觀事物的復(fù)雜性及人類思維的局限性，專家所給出的判斷可能存在前后不一致的問題，因此需要檢驗判斷矩陣的一致性。若精確數(shù)判斷矩陣具有一致性，那么也認(rèn)為原三角模糊數(shù)判斷矩陣近似具備一致性[14]。首先需要完成判斷矩陣的最大特征值max的計算，然后開始檢驗一致性，該檢驗需要結(jié)合一致性準(zhǔn)則、隨機一致性準(zhǔn)則和一致性比率來度量。在此，判斷矩陣的平均隨機一致性準(zhǔn)則是依據(jù)經(jīng)驗取值，判斷矩陣的最大特征值max，1~9階判斷矩陣的以及，的具體計算步驟如下：

(1) 計算判斷矩陣的最大特征值，是特征矩陣

(2) 計算不一致程度，是判斷矩陣的階數(shù)

(3) 根據(jù)選取平均隨機一致性準(zhǔn)則，見表4。

表4 平均隨機一致性準(zhǔn)則

(4) 計算矩陣的隨機一致性比率

當(dāng)<0.1時，判斷矩陣具有良好的一致性，反之，則需要適當(dāng)修改取值，直到達到良好的一致性，終止調(diào)整，完成層次單排序。

2.1.4 計算各綜合排序的輔助排序

準(zhǔn)則層各權(quán)重值的一致性檢驗完成后，需匯合各個層次的單排序，形成層次總排序，作為最終適老化智能手環(huán)方案評價的參照標(biāo)準(zhǔn)。本文有2個層次，即準(zhǔn)則層和子準(zhǔn)則層。例如：將子準(zhǔn)則1的權(quán)重與其對應(yīng)的準(zhǔn)則1的權(quán)重相乘，即可得到子準(zhǔn)則1的最終權(quán)重。同理計算出16個子準(zhǔn)則的最終權(quán)重，并按大小進行排序，可以得到16個子準(zhǔn)則的相對重要程度列表。

2.2 基于TOPSIS法的適老化智能手環(huán)方案綜合評價

TOPSIS法是一種根據(jù)待評價方案與理想化方案的接近程度來進行排序的用于處理多準(zhǔn)則問題的決策方法，可以對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)充分的利用，能準(zhǔn)確、直觀、可靠地反應(yīng)各個方案之間的差距，具有較強的普適性[15]。本文在使用FAHP法求出各準(zhǔn)則權(quán)重之后，采用TOPSIS法求出各方案與理想解的相對接近度，根據(jù)計算結(jié)果完成方案排序。綜合評價決策步驟如圖3所示。

圖3 TOPSIS法主要計算步驟

2.2.1 評價數(shù)據(jù)收集與矩陣處理

(1) 評價數(shù)據(jù)的收集。對各個方案的準(zhǔn)則打分時，需要將定性判斷采用定量數(shù)值的形式呈現(xiàn)，使所有數(shù)據(jù)的數(shù)量級接近，最終的結(jié)果更加精確[16]。定性語言意義與標(biāo)度值之間的關(guān)系見表5。

表5 語義量化級別表

(注：2、4、6、8包含在其中)

(2) 矩陣的歸一與加權(quán)處理。因數(shù)據(jù)準(zhǔn)則的離散化程度不同，所以需對矩陣進行歸一化處理，保證所有數(shù)據(jù)分布在0~1之間，得到規(guī)范評價決策矩陣

對規(guī)范評價決策矩陣進行加權(quán)處理，構(gòu)成加權(quán)規(guī)范評價決策矩陣

2.2.2 計算各方案與最優(yōu)最劣解的接近程度并排序

(1) 尋找正、負(fù)理想解。在加權(quán)規(guī)范評價決策矩陣中，找出各子準(zhǔn)則的最大值構(gòu)成最優(yōu)向量，即正理想解+，找出各子準(zhǔn)則的最小值構(gòu)成最劣向量，即負(fù)理想解–

(2) 計算各適老化智能手環(huán)方案到正、負(fù)理想解的歐式距離。各適老化智能手環(huán)方案p到正理想解的距離為，到負(fù)理想解的距離為

(3) 計算各適老化智能手環(huán)方案關(guān)于理想解的相對接近度H，并按照H對所有方案進行排序

由式(16)可以看出H?(0,1]，H值越大，即越接近1，則表示手環(huán)方案與最優(yōu)解越接近；反之，手環(huán)方案則與最劣解越接近。

(4) 方案綜合排序。根據(jù)各適老化手環(huán)方案與正、負(fù)理想解的接近度，將所有方案進行排序，根據(jù)結(jié)果進行選擇與決策。

3 適老化智能手環(huán)方案評價實例應(yīng)用

我國現(xiàn)在已有較多老年人在使用智能設(shè)備，說明老年群體對智能產(chǎn)品的使用障礙存在消減趨勢，對于高科技的產(chǎn)品接受度在逐步提高，老年群體將會成為智能穿戴產(chǎn)品市場龐大的潛在消費群體。本文選取了某品牌16個待評價設(shè)計方案，進行綜合的評價與最終決策。

3.1 數(shù)據(jù)的收集

16款待評價方案，見表6。為了獲得各評價準(zhǔn)則的權(quán)重，-層由公司決策者群體進行統(tǒng)一評價打分，該層主要由產(chǎn)品開發(fā)者主觀確定，與公司經(jīng)營、設(shè)計理念等有關(guān)；考慮到-層的不同準(zhǔn)則所需的打分人員類型不同，因此邀請了專家、設(shè)計師、老年人用戶和生產(chǎn)者，總計35人，共同完成調(diào)查問卷，對定性準(zhǔn)則進行模糊打分。35位打分人員的個人資料及其打分任務(wù)分配見表7。

表6 線稿方案展示

表7 打分人員資料匯總

3.2 計算結(jié)果

將問卷結(jié)果按照式(3)進行計算，得到各評價準(zhǔn)則的模糊互反判斷矩陣

根據(jù)式(4)進行去模糊化處理，然后根據(jù)式(5)~(8)，求出各去模糊化矩陣的權(quán)向量，結(jié)果見表8~12。

表8 適老化智能手環(huán)方案綜合評價判斷矩陣及其權(quán)重

表9 產(chǎn)品設(shè)計準(zhǔn)則判斷矩陣及其權(quán)重

表10 用戶體驗準(zhǔn)則判斷矩陣及其權(quán)重

表11 人機交互準(zhǔn)則判斷矩陣及其權(quán)重

表12 實際生產(chǎn)準(zhǔn)則判斷矩陣及其權(quán)重

完成各矩陣的一致性檢驗，檢驗結(jié)果見表13。匯合所有矩陣的權(quán)重，形成層次總體排序，見表14及圖4和圖5。

表13 一致性檢驗結(jié)果

表14 所有子準(zhǔn)則層次總排序

圖4 子準(zhǔn)則的權(quán)重單排序柱狀圖

圖5 子準(zhǔn)則的綜合權(quán)重總排序柱狀圖

根據(jù)表5的語言變量信息，邀請與各準(zhǔn)則對應(yīng)的打分人員對表6中的16款設(shè)計方案的評價子準(zhǔn)則進行打分，為了便于后續(xù)計算且和表5呼應(yīng)，在得到平均數(shù)后，做了取整處理，構(gòu)造出矩陣，如圖6所示。根據(jù)式(12)，進行歸一化處理，得到規(guī)范評價決策矩陣；根據(jù)式(13)，進行加權(quán)處理得到加權(quán)規(guī)范評價決策矩陣。為了便于運算，將得到的加權(quán)決策矩陣中的所有元素等比擴大100倍，并保留小數(shù)點后兩位小數(shù)，結(jié)果如圖7所示。從矩陣中找出正理想解+和負(fù)理想解–

根據(jù)式(14)~(16)計算出各適老化智能手環(huán)方案到正、負(fù)理想解的距離和-以及各手環(huán)方案關(guān)于理想解的相對接近度H，并根據(jù)H的大小對所有方案進行排序，結(jié)果見表15。

圖6 專家、用戶和生產(chǎn)者打分矩陣B

圖7 加權(quán)規(guī)范評價決策矩陣G

表15 16個適老化智能手環(huán)方案的排序結(jié)果

4 結(jié)果分析與方案優(yōu)選

4.1 結(jié)果分析

根據(jù)FAHP-TOPSIS算法，得到了手環(huán)的16項子準(zhǔn)則的權(quán)重，并結(jié)合對方案的打分，完成了16個待選設(shè)計方案較為合理的綜合排序結(jié)果。

(1) 根據(jù)表14和圖4，即層次單排序結(jié)果顯示：在適老化智能手環(huán)評價的第一層準(zhǔn)則內(nèi)，實際生產(chǎn)準(zhǔn)則在統(tǒng)計結(jié)果中占據(jù)最大權(quán)重，約為0.41，表明產(chǎn)品從設(shè)計到轉(zhuǎn)化落地，實際生產(chǎn)最為關(guān)鍵，要結(jié)合生產(chǎn)實際繪制方案；人機交互準(zhǔn)則權(quán)重占據(jù)第二，約為0.29，手環(huán)類產(chǎn)品沒有流暢的交互操作，會影響用戶體驗；產(chǎn)品設(shè)計準(zhǔn)則和用戶體驗準(zhǔn)則所占權(quán)重接近，表明二者的重要程度相近。

在適老化智能手環(huán)評價的第二層子準(zhǔn)則內(nèi)，從屬于產(chǎn)品設(shè)計準(zhǔn)則層的小巧輕便子準(zhǔn)則占據(jù)最大權(quán)重，約為0.50，在設(shè)計時要優(yōu)先考慮。材質(zhì)舒適子準(zhǔn)則的權(quán)重次之，約為0.25。

從屬于用戶體驗準(zhǔn)則層的實用性強子準(zhǔn)則在結(jié)果中占據(jù)最大權(quán)重，約為0.43，表明老年人在意產(chǎn)品實用性，設(shè)計產(chǎn)品時要注意老年人簡樸節(jié)約的特質(zhì)，滿足其情感需求；權(quán)重占據(jù)第二的是易懂易學(xué)子準(zhǔn)則，約為0.29，老年人對于智能產(chǎn)品的接受速度相對慢于年輕人，要注意提高產(chǎn)品的科技友好程度，易于學(xué)習(xí)理解。

從屬于人機交互準(zhǔn)則層的操作便捷子準(zhǔn)則在結(jié)果中占據(jù)最大權(quán)重，約為0.41，說明操作方法簡便，容易被老年人接受；權(quán)重值排在其后的是字體清晰子準(zhǔn)則和聲音響亮子準(zhǔn)則，設(shè)計時要考慮老年人的視力和聽力下降的因素，字體和聲音的設(shè)計應(yīng)有別于普通手環(huán)。

從屬于實際生產(chǎn)準(zhǔn)則層的結(jié)構(gòu)合理子準(zhǔn)則在統(tǒng)計結(jié)果中占據(jù)最大權(quán)重，約為0.45，結(jié)構(gòu)不合理，會直接影響實際生產(chǎn)，設(shè)計方案不能側(cè)重于外形設(shè)計而忽略內(nèi)部構(gòu)造；成本適中子準(zhǔn)則也占據(jù)較大權(quán)重，說明成本的重要性，產(chǎn)品的最終目的是銷售盈利。

(2) 根據(jù)表14和圖5，即層次總排序結(jié)果顯示：適老化智能手環(huán)從設(shè)計到落地生產(chǎn)整個過程中，結(jié)構(gòu)合理子準(zhǔn)則在統(tǒng)計結(jié)果中占據(jù)最大權(quán)重，成本適中子準(zhǔn)則次之，這2項子準(zhǔn)則均從屬于實際生產(chǎn)準(zhǔn)則，證明了實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要性。操作便捷、字體清晰、小巧輕便等子準(zhǔn)則均占據(jù)較大權(quán)重，從側(cè)面反映出老年人手環(huán)應(yīng)具備較強的針對性。實用性強、材料環(huán)保、聲音響亮、材質(zhì)舒適和易學(xué)易懂等子準(zhǔn)則的權(quán)重之間差距不明顯，設(shè)計時應(yīng)注意將差距不明顯的子準(zhǔn)則一同納入考慮范圍，不能遺漏。

綜合所有子準(zhǔn)則的排序可以看出，該排序結(jié)果具有很強的適老化特征，可依據(jù)其進行方案評價與優(yōu)化，有利于扎實手環(huán)產(chǎn)品適老化的定位，輔助打造專門針對于老年人的智能手環(huán)。

(3) 以上皆為評價準(zhǔn)則排序的分析，根據(jù)表15最終的方案排序結(jié)果，做出如下評價：

方案16>方案3>方案14，位列前3，與理想解的接近程度分別為0.87、0.84、0.83。方案12>方案5，位列第4和第5，與理想解的接近程度為0.64、0.60。

另外，從圖6可以看出，方案10關(guān)于產(chǎn)品設(shè)計、用戶體驗和人機交互準(zhǔn)則的評分，與排名前3的方案14與16相差不大，但在實際生產(chǎn)準(zhǔn)則的評分明顯落后，說明設(shè)計方案若不能與生產(chǎn)環(huán)節(jié)對接，在選擇階段會直接被淘汰。綜合排名占據(jù)第2位的方案3，在產(chǎn)品設(shè)計、用戶體驗和人機交互準(zhǔn)則中的評分均不及排在第1位的方案16，且和個別名次靠后的方案在上述準(zhǔn)則中的評分差距不大，但由于其在實際生產(chǎn)準(zhǔn)則內(nèi)評分突出，所以最終排名靠前。可見，當(dāng)產(chǎn)品方案的評價涉及到落地生產(chǎn)時，結(jié)構(gòu)、成本、材料和包裝等問題都是影響結(jié)果的關(guān)鍵因素。企業(yè)最終選擇的方案，往往不是外觀最突出的方案，而是兼顧外觀、情感和交互的基礎(chǔ)上，選擇最貼合實際生產(chǎn)要求的方案。

4.2 方案優(yōu)選

若最終只選擇一個最佳方案，則方案16為最佳選擇；若最終可選擇多個方案，則推薦排在前3位的方案16、方案3和方案14，因為其與理想解的接近程度均在0.80以上，明顯優(yōu)于其他方案，決策者可根據(jù)實際需要，繼續(xù)進行相應(yīng)的優(yōu)化篩選。方案5和方案12與理想解的接近程度均在0.60以上，也可酌情考慮并稍作調(diào)整與修改，有望提高排名。其他剩余方案，與理想解的接近程度均在0.50以下，評分低，不考慮。結(jié)合圖7中的評價結(jié)果，提出的方案優(yōu)選與優(yōu)化思路見表16，以下思路缺少實際算法的客觀指導(dǎo)，具有較強的主觀性。

4.3 方案展望

本文使用FAHP法與TOPSIS法相結(jié)合的綜合算法，可有效篩選出最佳方案，該最佳方案不僅綜合評分最高，而且其大部分子準(zhǔn)則的評分均優(yōu)于其他方案，產(chǎn)品定位精準(zhǔn)，對老年人具有較強的適用性，比較適合投入生產(chǎn)。但是企業(yè)不是必須選擇排名第1的方案，排名前2~5的方案與理想解均在接近的程度范圍內(nèi)，參考表16的優(yōu)化思路，可有針對性地將方案進行相應(yīng)的改良與調(diào)整，從而有效提高其落地可能性，均可被列入投放生產(chǎn)的考慮范圍內(nèi)。該FAHP-TOSIS評價優(yōu)選算法不僅可以將若干設(shè)計方案進行綜合排序，從而選出最佳方案，也可以根據(jù)其運算過程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，發(fā)現(xiàn)設(shè)計方案的不足之處，提供有效優(yōu)化建議，從而提高設(shè)計效率。但是，設(shè)計師或決策者只能根據(jù)評價數(shù)據(jù)進行主觀分析，從而對產(chǎn)品方案做出優(yōu)化改良，這是其不足之處，之后可結(jié)合人工免疫等智能算法做進一步的完善與研究。

表16 方案優(yōu)選與優(yōu)化思路

5 結(jié)束語

在我國逐漸步入老齡化社會的發(fā)展背景下，針對適老化智能手環(huán)產(chǎn)品，選出4個一級準(zhǔn)則，并在每個一級準(zhǔn)則下篩選出4個二級子準(zhǔn)則，構(gòu)建出適老化智能手環(huán)方案的評價模型。將FAHP和TOPSIS方法相結(jié)合，能有效處理專家評價時的模糊性，并更加準(zhǔn)確的計算出每個評價準(zhǔn)則的權(quán)重和各個方案的綜合排序情況。這將會在適老化智能手環(huán)，甚至更多其他類的適老化產(chǎn)品研發(fā)中，發(fā)揮至關(guān)重要的作用。本文以某品牌公司的10款備選適老化智能手環(huán)渲染方案為對象，分析了這些方案的優(yōu)缺點并作出最終的優(yōu)選決策。采用FAHP-TOPSIS法，可以幫助制定更合理的產(chǎn)品研發(fā)計劃，更好完成適老化智能手環(huán)的方案制定。本文的研究思路和方法對適老化產(chǎn)品的研究具有一定的借鑒意義，對其他產(chǎn)品開發(fā)的方案評價與優(yōu)選過程中也具有一定的適用性。如果在TOPSIS法的打分部分，可以更多的考慮到人的思維模糊性，會使該方法得到更進一步的完善。

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Comprehensive evaluation and optimization method of products for the elderly based on FAHP and TOPSIS——a case study on the smart bracelet for the elderly

YANG Mei, CONG Yang-fan, LI Xue-rui

(College of Design and Arts, Shandong University of Science and Technology, Qingdao Shandong 266590, China)

In order to comprehensively evaluate the smart bracelet for the elderly more thoroughly, an evaluation model was established, so as to facilitate the evaluation and optimization of the final scheme. The model was established from such 4 dimensions as product design, user experience, human-computer interaction and practical production. Firstly, the fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) method was employed based on the triangular fuzzy number to acquire weight values of every index. Then, the technique for order preference by similarity to ideal solution (TOPSIS) method was utilized to evaluate and order every scheme. An example could be found in 16 schemes of the smart bracelet for the elderly of a certain brand and prove the feasibility and practical significance of this FAHP-TOPSIS method. Such an evaluation and optimization method can help solve problems in consideration of the fuzzy thinking to systematize, hierarchize and quantify the thinking process. It can thus ultimately propose a clear evaluation scheme and optimized method for the smart bracelet for the elderly.

suitable for the elderly; smart bracelet; fuzzy analytic hierarchy process and technique for order preference by similarity to ideal solution; comprehensive evaluation; scheme optimization

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2020030469

A

2095-302X(2020)03-0469-11

2019-12-01；

2020-03-06

山東科技大學(xué)優(yōu)秀教學(xué)團隊建設(shè)計劃項目(JXTD20170509)；山東省2018年研究生導(dǎo)師指導(dǎo)能力提升項目(SDYY18082)；山東省文化創(chuàng)意與設(shè)計服務(wù)云平臺構(gòu)建策略研究項目(QN201906118)

楊 梅(1973-)，女，山東泰安人，教授，博士，碩士生導(dǎo)師。主要研究方向為工業(yè)設(shè)計及其理論。E-mail：skdyangmei@163.com

叢揚帆(1995-)，女，山東蓬萊人，碩士研究生。主要研究方向為工業(yè)設(shè)計及其理論。E-mail：yangfan_cong@sina.com