基于二元對比分析法的機車外觀設(shè)計評價

田保珍，范沁紅

(太原科技大學(xué) 機械工程學(xué)院，太原 030024)

隨著社會的發(fā)展，產(chǎn)品的外觀設(shè)計已日益成為消費者是否決定購買的一個重要的心理指標(biāo)[1]。由于客戶需求的差異，產(chǎn)品呈現(xiàn)多樣性的狀態(tài)[2]。而在新產(chǎn)品開發(fā)過程中，設(shè)計師一般先分析設(shè)計對象的特點、相關(guān)的制約約束，進(jìn)行各種方案的設(shè)計，然后通過設(shè)計評價，做出最終的方案選擇[3]。針對外觀設(shè)計，會產(chǎn)生許多設(shè)計方案，而只有一個或者為數(shù)不多的幾個才會真正的實現(xiàn)產(chǎn)品化，在這個過程中，離不開設(shè)計方案評價方法的應(yīng)用。通常，企業(yè)根據(jù)資金、時間、加工成本等方面考慮，憑借主觀經(jīng)驗進(jìn)行方案篩選，經(jīng)常會導(dǎo)致選出的方案并非最優(yōu)方案，如何客觀的、科學(xué)的、準(zhǔn)確的選擇優(yōu)秀的設(shè)計方案，是進(jìn)行科學(xué)評價的關(guān)鍵問題。而在現(xiàn)有的評價中，除了評價指標(biāo)值采用評審專家主觀給定外，評價的權(quán)重也由評價者主觀決定，導(dǎo)致的問題就是評價結(jié)果缺乏客觀性。

1 設(shè)計評價研究現(xiàn)狀

目前關(guān)于設(shè)計評價的研究方法比較多，胡光中[4]提出基于灰色關(guān)聯(lián)分析法的設(shè)計評價方法。陳永超運用主成分層次分析法進(jìn)行設(shè)計評價研究。崔彥彬[5]建立了基于小波網(wǎng)絡(luò)的外觀設(shè)計綜合評價模型。楊寧[6]通過參數(shù)化設(shè)計方法對外觀設(shè)計進(jìn)行評價研究。Saaty[7]運用模糊評價與層次分析法。高鴻林[8]運用模糊數(shù)學(xué)的方法對外觀設(shè)計進(jìn)行綜合評價。馮春花[9]提出基于可拓理論的設(shè)計評價方法。這些方法有一個共同的特點就是雖然滿足了客觀評價的目的，但是計算量較大，對于外觀設(shè)計評價，由原來的憑主觀感知跳躍到復(fù)雜的計算中，跨度較大，為此，本文提出基于二元權(quán)重分析法的評價方法，是一種既能滿足客觀評價，同時計算簡單，比較科學(xué)、客觀，操作性強，容易得到應(yīng)廣泛用。

2 外觀設(shè)計評價體系

2.1 設(shè)計方案的多樣化

圖1 產(chǎn)品的設(shè)計需求域到設(shè)計方案域的映射

2.2 評價屬性

產(chǎn)品的設(shè)計階段包括多重屬性，但在外觀設(shè)計時，對于大多數(shù)產(chǎn)品而言，評價其外觀設(shè)計方案的好壞一般從形態(tài)、材質(zhì)、色彩等幾個方面進(jìn)行考慮，但是不同的產(chǎn)品，其側(cè)重的屬性應(yīng)該是不同的，因此各屬性的權(quán)值應(yīng)該予以區(qū)分，本文從權(quán)值的確定方法出發(fā)，對機車外觀設(shè)計方案的評價展開研究，而這些指標(biāo)一般而言不具有可比性，因為它們一般沒有相同的量綱，數(shù)量級也會不同。因此，為了使其具有可比性，應(yīng)用二元對比分析法，并進(jìn)行歸一化處理。在進(jìn)行權(quán)重分析前，首先構(gòu)建指標(biāo)的相關(guān)屬性，其評價屬性見表1所示。

3 二元權(quán)重分析法

二元權(quán)重分析法是陳守煜教授根據(jù)我國語言和思維習(xí)慣建立的分析方法[10]。

設(shè)集合U={u1,u2,…um}中任意兩元素ui,uj,i,j∈(1,2,…m)進(jìn)行比較，定義fui(uj)為元素uj相對于ui的指標(biāo)，表示以元素ui為基準(zhǔn)，uj所具有的優(yōu)勢。則fuj(ui)與之類似，將ui與uj互換位置即可。常用1-9比例標(biāo)度法來說明其實際意義，見表2所示。

設(shè)權(quán)重Q=(q1,q2,…qm)T為權(quán)重向量，元素ui與uj的權(quán)重之比為：

(1)

依據(jù)公式(1)，可構(gòu)建權(quán)重矩陣

(2)

令

(3)

若Q為相容矩陣，則令

(4)

則

(5)

4 實例分析

本文以電力機車為例，說明其計算過程。

設(shè)u1代表形態(tài)，u2代表材質(zhì)，u3代表色彩。

通過專家評分法，以u1,u2,u3為例說明權(quán)重的確定方法，在外觀造型方面，材質(zhì)的選擇對該產(chǎn)品至關(guān)重要，決定這功能與形態(tài)的關(guān)系，而形態(tài)與色彩相比較，電力機車的形態(tài)對人的視覺沖擊力較強，根據(jù)表2可得：

fu2(u1)=7,fu1(u2)=5

同理，可得其它權(quán)重之比。

依據(jù)式(2)可得u1,u2,u3的評估矩陣為：

在matlab里計算上述矩陣，可求得最大特征值λmax=3.06.

計算不相容度：

當(dāng)c(W)≤0.1時，可以認(rèn)為W的相容度好[11]。

由式(5)可得

進(jìn)行歸一化處理后得：

ω1=0.43,ω2=0.241,ω3=0.329

圖2 待評價方案

專家針對這三個方案的打分情況如表3所示。

表3 方案得分情況

以專家1對方案1的評價意見計算為例：

R11=0.43×9+0.241×5+0.329×6=7.049

同理，可得R12,R13,R21,R22,R23,R31,R32,R33的計算結(jié)果。

在計算出每位專家對每個方案的評價結(jié)果后，對最終結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計算，如果專家的背景知識不同，可以給專家附一定的權(quán)重值，本文3位專家的權(quán)重相等，因此最終方案評價結(jié)果為：方案1為7.16，方案2為5.89，方案3為6.84。在外觀設(shè)計中方案1最優(yōu)。

5 結(jié)論

外觀設(shè)計的評價結(jié)果將影響企業(yè)最終上市的產(chǎn)品，甚至?xí)绊懶庐a(chǎn)品的銷售，因此，評價過程必須慎重進(jìn)行，單純的依靠主觀感知進(jìn)行評價，往往帶有主觀臆斷的成分，缺乏客觀分析依據(jù)，本文運用二元權(quán)重分析法，采用主客觀相結(jié)合的方法對外觀設(shè)計進(jìn)行評價，評價結(jié)果可信度高，操作簡單，計算方便。