基于組合賦權(quán)的配送機(jī)器人軟件易用性評估*

黃文財(cái)，鐘遠(yuǎn)生※，朱曉鵬，蔣美玲

（1.廣東產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，廣州 510670；2.國家市場監(jiān)管重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（智能機(jī)器人安全），廣州 510670；3.廣州賽特智能科技有限公司，廣州 510670）

0 引言

配送機(jī)器人是一種智能化、全天候高負(fù)荷工作、為物流系統(tǒng)最后一環(huán)配送提供解決方案的人工智能機(jī)器人[1]，其基于高精度定位導(dǎo)航系統(tǒng)與感知避障系統(tǒng)，安全高效地執(zhí)行物資配送工作[2-3]。配送機(jī)器人與用戶交互頻繁[4-5]，因此，以用戶體驗(yàn)水平為中心，提高配送機(jī)器人易學(xué)習(xí)、易操作、易理解等特性可更好地適應(yīng)用戶需求，配送機(jī)器人軟件作為配送機(jī)器人、用戶的交互反饋的橋梁，其軟件易用性可直觀反映用戶對機(jī)器人功能易用、軟件質(zhì)量的體驗(yàn)效果。

評估配送機(jī)器人軟件易用性的意義有:（1）驗(yàn)證配送機(jī)器人軟件產(chǎn)品被學(xué)習(xí)、理解、操作和吸引用戶的能力[6]，綜合評判該軟件易理解性、易學(xué)習(xí)性和易操作性等特性[7]是否符合用戶所需求的程度；（2）定位配送機(jī)器人軟件易用性缺陷，通過評估找出用戶對該軟件不滿意的不足和缺陷，為改善該軟件易用性提供依據(jù)；（3）配送機(jī)器人軟件易用性評估是動(dòng)態(tài)過程，通過多次評估、不斷修改、提高用戶對該軟件的理解、學(xué)習(xí)和操作的滿意度[8]，達(dá)到配送機(jī)器人軟件易用性的不斷調(diào)優(yōu)。因此，評估配送機(jī)器人軟件的可辨識(shí)性、易學(xué)性、易操作性、消息易理解性、用戶界面舒適性等易用性等特性具有重要意義，然而，當(dāng)前配送機(jī)器人軟件易用性評估依然存在缺乏配送機(jī)器人軟件易用性評估的針對性的問題，當(dāng)前機(jī)器人更傾向于安全性[9-11]和可靠性[12-14]的評估，缺乏針對用戶滿意度的軟件易用性評價(jià)，而易用性評估只考慮純軟件的組成[6-8,15]，并沒有考慮配送機(jī)器人軟件的軟、硬件結(jié)合的適應(yīng)性和契合性。

為了提高配送機(jī)器人軟件易用性評估的合理性和科學(xué)性，應(yīng)確保契合的評估方法被應(yīng)用。目前評估方法有基于專家偏好層次分析法、專家調(diào)查法、關(guān)聯(lián)矩陣法等主觀賦權(quán)法，有基于實(shí)際測量數(shù)據(jù)的熵值法、變異系數(shù)法、粗糙集理論法等客觀賦權(quán)法。然而，無論根據(jù)決策人對各屬性的偏好確定權(quán)重，但脫離實(shí)際數(shù)據(jù)，缺乏科學(xué)性的主觀賦權(quán)法，還是根據(jù)評價(jià)對象本身的數(shù)據(jù)信息確定權(quán)重，但缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)考慮的客觀賦權(quán)法[16]，都具有片面性，為了融合主客觀的優(yōu)點(diǎn)[17]，采用組合賦權(quán)法[18-20]，既考慮專家的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，又保留數(shù)據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性。

本文設(shè)計(jì)一種基于組合賦權(quán)法的配送機(jī)器人軟件易用性評估方法，可綜合評估配送機(jī)器人軟件易用性能力。首先，通過構(gòu)建機(jī)器人軟件的易學(xué)性、易操作性、用戶界面舒適性、易訪問性、易理解性等指標(biāo)，綜合考慮機(jī)器人的軟硬件結(jié)合；其次，通過主觀賦權(quán)法保證軟件易用性評估的合理性和采用客觀賦權(quán)法確保評估的科學(xué)性，再采用組合賦權(quán)法克服主客觀單一賦權(quán)的局限，合理、科學(xué)評估配送機(jī)器人軟件易用性。

1 基于組合權(quán)重的配送機(jī)器人軟件易用性評估

1.1 評估指標(biāo)

良好的配送機(jī)器人軟件易用性產(chǎn)品能夠?qū)⒂脩魪呐渌蜋C(jī)器人的權(quán)限管理、智能配送、物品存取等繁瑣功能工作中解脫出來，幫助用戶提高工作效率。然而當(dāng)前缺乏配送機(jī)器人軟件易用性評估的針對性，因此，構(gòu)建機(jī)器人軟件的可辨識(shí)性、易學(xué)性、易操作性、用戶差錯(cuò)防御性、用戶界面舒適性、易訪問性、易理解性等7 個(gè)指標(biāo)，用于評估機(jī)器人軟件易用性。易用性的7 個(gè)指標(biāo)及其標(biāo)識(shí)如下所述。

（1）可辨識(shí)性C1

用戶首次使用該機(jī)器人軟件，應(yīng)能確認(rèn)該軟件符合其物品配送、訂單調(diào)度等功能需求，用戶可通過用戶文檔、演示、教程識(shí)別配送機(jī)器人的軟件功能能力。

（2）易學(xué)性C2

用戶基于幫助機(jī)制（接口、幫助功能或用戶文檔集等方法）能夠容易學(xué)習(xí)配送機(jī)器人軟件的智能配送、訂單調(diào)度、物品存儲(chǔ)等功能。

（3）易操作性C3

執(zhí)行配送機(jī)器人軟件某一特定功能時(shí)，用戶可借助用戶文檔、提示信息，簡單、易控制地實(shí)現(xiàn)該機(jī)器人配送物品完整流程和功能的定制操作。

（4）用戶差錯(cuò)防御性C4

在配送機(jī)器人軟件上執(zhí)行具有嚴(yán)重后果的刪除、覆蓋、修改等操作時(shí)，該操作應(yīng)提供提示信息或者可逆該操作，在訂單配送錯(cuò)誤、誤拿等消息應(yīng)基于軟件指明改正差錯(cuò)方法或報(bào)告差錯(cuò)指定人員。

（5）用戶界面舒適性C5

軟件應(yīng)采取不同顏色、自然的圖形化設(shè)計(jì)界面，搭配配送機(jī)器人的外觀和類型，使用戶感覺愉悅和滿意。

（6）易訪問性C6

軟件系統(tǒng)應(yīng)支持多種不同語言，方便母語不同的用戶容易訪問并完成指定任務(wù)。

（7）易理解性C7

軟件的確認(rèn)、刪除、修改訂單的信息提醒、請求避讓、發(fā)出差錯(cuò)警告、出錯(cuò)信息提醒等軟件信息應(yīng)具備用戶易于理解的形式。

1.2 評價(jià)方法

本文采用層次分析法考慮專家主觀的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，以主觀賦權(quán)保證權(quán)重賦值的合理性，再采用客觀賦權(quán)法，以歷史實(shí)際測量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于熵權(quán)法從數(shù)據(jù)本身獲取權(quán)重，確保權(quán)重的科學(xué)性，再采用組合賦權(quán)法，綜合考量專家的主觀賦權(quán)和數(shù)據(jù)的客觀賦權(quán)。

1.2.1 主觀賦權(quán)計(jì)算

考慮配送機(jī)器人軟件易用性在不同指標(biāo)中相對而言會(huì)有所傾斜，基于專家經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的主觀賦權(quán)法保證權(quán)重賦值的合理性是必要的，本文采用層次分析法作為主觀賦權(quán)法。層次分析法是一種定性與定量相結(jié)合的主觀賦權(quán)的方法。常被運(yùn)用于多目標(biāo)、多準(zhǔn)則、多要素、多層次的非結(jié)構(gòu)化的復(fù)雜賦權(quán)問題，具有十分廣泛的實(shí)用性。用層次分析法賦權(quán)的步驟如下。

（1）構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型。將配送機(jī)器人軟件易用性評估結(jié)構(gòu)模型分為2 個(gè)層次進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，包括目標(biāo)層和指標(biāo)層。

（2）創(chuàng)建成對判斷矩陣，采用1～9標(biāo)度方法（表1），基于易用性指標(biāo)相對重要性的比較，創(chuàng)建兩兩相互比較的成對判斷矩陣A=（aij）n×n。

表1 判斷1～9標(biāo)度及其含義

（3）計(jì)算權(quán)重，將成對判斷矩陣A按行相乘得到列向量，并將其每個(gè)分量開n次方后，歸一化處理，得到權(quán)重如式（1）所示。

（4）檢驗(yàn)一致性，計(jì)算用于衡量A與其特征矩陣的偏離程度的一致性指標(biāo)，并查找對應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，從而計(jì)算一致性比例CR，若CR ＜0.1，則認(rèn)為成對判斷矩陣A的一致性通過；否則需要對成對判斷矩陣A進(jìn)行修正。

1.2.2 客觀權(quán)重計(jì)算

由于層次分析法的主觀性太強(qiáng)，成對判斷矩陣A的確定依賴于專家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，主觀判斷容易影響結(jié)果，引入熵權(quán)法，基于客觀數(shù)據(jù)更加客觀地計(jì)算權(quán)重。熵權(quán)法基于度量不確定性來計(jì)算權(quán)重，若確定性高，則熵越大，其所包含的信息量越大，對應(yīng)的權(quán)重則越高，同理若不確定性小，則熵越小，其所包含的信息量越小，對應(yīng)的權(quán)重則越低。其計(jì)算步驟如下。

（1）計(jì)算概率矩陣p

式中：Zij為標(biāo)準(zhǔn)化矩陣。

（2）計(jì)算每個(gè)指標(biāo)的信息熵e

（3）計(jì)算權(quán)重

先計(jì)算信息效用值，再進(jìn)行歸一化后即為權(quán)重，其計(jì)算公式為：

1.2.3 組合賦權(quán)計(jì)算

為了克服單一賦權(quán)的局限性，采用組合賦權(quán)法，既考慮主觀權(quán)重法的合理性，又考慮客觀賦權(quán)的科學(xué)性[21]。

2 配送機(jī)器人軟件易用性等級評估

2.1 等級劃分

根據(jù)配送機(jī)器人軟件滿足用戶對其易用性的程度，構(gòu)建多個(gè)等級區(qū)間描述軟件易用性綜合評分的等級劃分，包括極其不合格、不合格、合格、良好、優(yōu)秀5 個(gè)評估等級，如表2所示。

表2 配送機(jī)器人軟件易用性評估等級劃分

2.2 等級的評估

配送機(jī)器人軟件易用性等級評估要綜合指標(biāo)的評估分?jǐn)?shù)和該指標(biāo)賦權(quán)的權(quán)重，其計(jì)算公式為：

式中：Aji為該配送機(jī)器人軟件易用性等級評估的第j個(gè)指標(biāo)評估分?jǐn)?shù)；Wj為對應(yīng)第j個(gè)指標(biāo)的組合賦權(quán)法計(jì)算的權(quán)重。

3 系統(tǒng)驗(yàn)證

選取廣州某智能實(shí)驗(yàn)室配送機(jī)器人為例，該機(jī)器人是實(shí)驗(yàn)室智能配送整體解決方案的智能終端設(shè)備，該機(jī)器人具備導(dǎo)航避障，開箱安全驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)室物流智能調(diào)度等功能，且該機(jī)器人人機(jī)界面友好、流程設(shè)計(jì)合理、層次清晰、直觀明了、操作簡便且符合用戶習(xí)慣的特點(diǎn)，具有較好的辨識(shí)性，且給用戶帶來清新愉快的體驗(yàn)。

權(quán)重的計(jì)算；通過式（1）計(jì)算主觀權(quán)重，式（2）～（5）計(jì)算客觀賦權(quán)權(quán)重，再根據(jù)式（6）計(jì)算組合權(quán)重，其結(jié)果如表3 所示，將其繪制成折線圖，如圖1 所示。由圖可知，組合賦權(quán)（圖中紅線）在主觀和客觀賦權(quán)曲線之間，其綜合考慮了主觀權(quán)重和客觀權(quán)重。

圖1 主客觀賦權(quán)法、組合賦權(quán)法對比曲線圖

表3 指標(biāo)的主客觀及組合權(quán)重值

為了提高測試數(shù)據(jù)的可信度，邀請5位專家基于自身的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，根據(jù)易用性指標(biāo)符合軟件易用性的程度越高則評分分?jǐn)?shù)越高的原則給指標(biāo)評分，其評分結(jié)果如表4所示，由于專家的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)性，該評分結(jié)果具有合理性。

表4 專家評分結(jié)果

以5 位專家評分的平均分作為最終的評分結(jié)果，再結(jié)合組合賦權(quán)獲取的權(quán)重，最后的結(jié)果為8.766，結(jié)合表2，根據(jù)最大隸屬度原則，其對應(yīng)的軟件易用性等級為良好（R4），在學(xué)習(xí)、理解、操作和吸引用戶的能力上滿足用戶的需求，該結(jié)果與預(yù)案評審結(jié)果一致，說明基于組合賦權(quán)法的配送機(jī)器人軟件易用性評估方法具有合理性。

4 結(jié)束語

配送機(jī)器人軟件易用性評估可度量該軟件滿足用戶預(yù)期的程度，為改善配送機(jī)器人軟件易用性、實(shí)現(xiàn)軟件調(diào)優(yōu)提供依據(jù)；通過構(gòu)建機(jī)器人軟件的易學(xué)性、易操作性、用戶界面舒適性、易訪問性、易理解性等指標(biāo)，克服當(dāng)前缺乏配送機(jī)器人軟件易用性評估的針對性的問題，為評估機(jī)器人易用性提高指標(biāo)支撐。通過組合賦權(quán)法不僅克服單一賦權(quán)的局限，并綜合考慮主觀賦權(quán)法的合理性和客觀賦權(quán)法的科學(xué)性，也為配送機(jī)器人軟件易用性評估方法提供新的方案；本文構(gòu)建的配送機(jī)器人軟件易用性評估方法的結(jié)果表明具有良好的適用性，為軟件易用性評估的評估提供了技術(shù)支撐。