基于AHP—熵權(quán)法的工控系統(tǒng)人機(jī)界面綜合評(píng)價(jià)

肖俊

摘 要：針對(duì)軟件人機(jī)界面可用性設(shè)計(jì)，構(gòu)建多層次人機(jī)界面綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。結(jié)合AHP主觀評(píng)價(jià)和熵權(quán)法客觀評(píng)價(jià)方法，建立指標(biāo)體系綜合評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)主客觀評(píng)價(jià)的集成。并以某設(shè)備控制系統(tǒng)操作界面為例，對(duì)其進(jìn)行人機(jī)界面綜合評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：評(píng)價(jià)；人機(jī)界面；AHP；熵權(quán)法

引言

人機(jī)界面（Human-Computer Interface，HCI）是用戶與機(jī)器之間進(jìn)行交互操作和傳遞信息的主要媒介。傳統(tǒng)的人機(jī)界面主要是指人與硬件設(shè)備進(jìn)行交互的界面，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和圖形用戶界面（Graphical User Interface，GUI）的出現(xiàn)，人機(jī)界面的研究范疇已經(jīng)擴(kuò)展到人與軟件交互的界面（如圖1）。近年來(lái)，基于觸屏技術(shù)的軟件界面操作面板已經(jīng)廣泛用于自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的操作控制系統(tǒng)中，并逐步取代傳統(tǒng)的儀表按鍵式硬件操作面板。因此，開(kāi)展工控系統(tǒng)人機(jī)界面的評(píng)價(jià)研究，對(duì)于提高自動(dòng)化設(shè)備的操作效率、減少認(rèn)知負(fù)荷、避免人因失誤，都有著重要意義。

1 軟件人機(jī)界面評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)軟件界面涉及的內(nèi)容和ISO 9241中關(guān)于界面要素設(shè)計(jì)的指導(dǎo)性意見(jiàn)，可將評(píng)價(jià)目標(biāo)按照信息本身、信息與用戶、信息與信息的內(nèi)在邏輯關(guān)系，劃分為界面內(nèi)容、交互性、導(dǎo)航與鏈接，構(gòu)成評(píng)價(jià)體系的準(zhǔn)則層。為提高評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性，再依次將準(zhǔn)則層按照其構(gòu)成因素進(jìn)一步細(xì)分為底層評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)成評(píng)價(jià)體系的因素層。工控系統(tǒng)人機(jī)界面評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)圖2。

1.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的確定

1.2.1 AHP權(quán)重的確定

層次分析法（Analytic Hierachy Process，AHP）是美國(guó)匹茲堡大學(xué)教授Saaty提出的一種將復(fù)雜問(wèn)題分解為層次結(jié)構(gòu)，進(jìn)而定性分析評(píng)價(jià)的主觀賦權(quán)方法。該方法引入1-9級(jí)重要性比率標(biāo)度，采用兩兩比較的方式，將各影響因素的重要性通過(guò)模糊判斷矩陣進(jìn)行量化（見(jiàn)表1）。9級(jí)判斷數(shù)量的限度是由人腦記憶的限度而非感覺(jué)限度決定。Miller用“神奇的數(shù)字7±2”作為人們一維絕對(duì)判斷的典型范圍，說(shuō)明人有能力區(qū)分5-9級(jí)之間的差異，保證了AHP中1-9級(jí)重要性比率標(biāo)度劃分的合理性和科學(xué)性。

同時(shí)，借助于矩陣分析工具，對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，以確保判斷思維的一致性和連貫性，避免產(chǎn)生判斷邏輯的混亂，從而對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行權(quán)重分配。

AHP權(quán)重計(jì)算過(guò)程如下：

（1）根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系建立各層級(jí)內(nèi)比較判斷矩陣

（2）各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

1.2.2 熵權(quán)法權(quán)重的確定

在信息論中，信息熵是測(cè)度一個(gè)系統(tǒng)不確定性的量。某項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)值變異程度越大，信息熵越小，該指標(biāo)提供的參考價(jià)值越大，權(quán)重越大；反之，評(píng)價(jià)指標(biāo)的指標(biāo)值變異程度越小，信息熵越大，說(shuō)明該指標(biāo)提供的信息越小，權(quán)重也就越小。因此，熵值法的具體過(guò)程如下：

2.2.3 綜合權(quán)重的確定

2 工控系統(tǒng)人機(jī)界面評(píng)價(jià)實(shí)例

2.1 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

邀請(qǐng)8名從事人機(jī)界面設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)的人員組成專家組，隨機(jī)平均分成兩組，按照?qǐng)D2所列評(píng)價(jià)指標(biāo)：一組通過(guò)AHP對(duì)各層級(jí)進(jìn)行重要性標(biāo)級(jí)；另一組通過(guò)熵權(quán)法以百分制方式對(duì)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)值計(jì)算，分值越高，說(shuō)明該因素對(duì)上一層級(jí)的影響因子越大。

（1）AHP權(quán)重的計(jì)算

根據(jù)評(píng)分結(jié)果，說(shuō)明界面內(nèi)容處于良好水平。同理可得交互性、導(dǎo)航與鏈接的人機(jī)界面設(shè)計(jì)綜合得分。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）根據(jù)軟件人機(jī)界面特點(diǎn)建立的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，能較為全面、客觀的反映軟件人機(jī)界面可用性的影響因素，提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的合理性和全面性。

（2）集成AHP-熵權(quán)法的綜合權(quán)重評(píng)價(jià)方法，在充分考慮專家經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了定性與定量評(píng)價(jià)的結(jié)合，進(jìn)一步提高了權(quán)重系數(shù)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

（3）依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，可有針對(duì)性的對(duì)系統(tǒng)界面中存在的不足進(jìn)行優(yōu)化，提高控制系統(tǒng)的可用性水平。

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