基于AHP和TOPSls的電飯煲設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

彭鵬　胡昌格　柴敏

摘要：為客觀評(píng)價(jià)電飯煲中的定性指標(biāo)對(duì)電飯煲設(shè)計(jì)的影響，文章對(duì)電飯煲設(shè)計(jì)方案進(jìn)行科學(xué)地評(píng)判決策，以美觀性、交互方式、用戶(hù)體驗(yàn)為基準(zhǔn)層指標(biāo)構(gòu)建電飯煲設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)模型。首先運(yùn)用AHP和MATLAB輔助計(jì)算得到合理的各指標(biāo)權(quán)重，然后采用TOPSIS確定3個(gè)不同設(shè)計(jì)方案與最優(yōu)方案的距離，實(shí)現(xiàn)各方案的優(yōu)先排序，為電飯煲最佳設(shè)計(jì)方案的選擇提供分析參考。

關(guān)鍵詞：層次分析法;逼近理想解排序法;電飯煲設(shè)計(jì);評(píng)價(jià)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編碼：1672-7053（2021）04-0153-02

近年來(lái)，一些學(xué)者們對(duì)電飯煲的研究日益增多，如張寧等對(duì)智能電飯煲進(jìn)行了人機(jī)界面的優(yōu)化設(shè)計(jì);汪海波等對(duì)現(xiàn)有的智能電飯煲的交互原型進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。電飯煲作為人們起居生活的重要廚用電器，其設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)和選擇非常重要，但在實(shí)際各設(shè)計(jì)方案的選擇中很容易受到人的主觀性影響，缺乏對(duì)電飯煲進(jìn)行系統(tǒng)且科學(xué)的分析和評(píng)價(jià)。文章以AHP和TOPSIS為切入點(diǎn)，闡述電飯煲設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)流程，希望為相同產(chǎn)品的評(píng)價(jià)決策提供量化分析參考。

1相關(guān)概念解析

1.1 AHP概述

AHP（層次分析法）是一種多準(zhǔn)則決策分析方法，在20世紀(jì)70年代由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家Satty等人提出，可有效處理復(fù)雜的決策問(wèn)題，是一種可檢查評(píng)估措施一致性的有效機(jī)制。其優(yōu)點(diǎn)是分析時(shí)所需的定量數(shù)據(jù)不多，但對(duì)問(wèn)題的本質(zhì)和各影響因素內(nèi)在關(guān)系分析的較為清晰透徹，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用。如郭宏凌等采用層次分析法提出一種先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn);田園等通過(guò)模糊AHP和主元分析法對(duì)高速自動(dòng)機(jī)綜合性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

1.2 TOPSIS概述

TOPSIS（逼近理想解排序法）是一種自然語(yǔ)言變量的模糊多指標(biāo)評(píng)價(jià)方法，通過(guò)構(gòu)造決策問(wèn)題的正負(fù)理想解，計(jì)算各評(píng)價(jià)方案與正負(fù)理想解的距離，其評(píng)價(jià)依據(jù)為靠近正理想解和遠(yuǎn)離負(fù)理想解兩個(gè)基準(zhǔn)，以此確定各方案的排序。其優(yōu)點(diǎn)是信息損失較少，能較充分地利用原始數(shù)據(jù)，應(yīng)用范圍廣且具有有效性。本文根據(jù)TOPSIS，先將電飯煲方案的決策矩陣進(jìn)行規(guī)范化處理，然后確定正負(fù)理想解并計(jì)算得到各備選方案的歐式距離，再確定各方案的接近度，最后排序得出最佳設(shè)計(jì)方案。

2基于AHP和TOPSIS的電飯煲設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)流程

現(xiàn)有3個(gè)不同的設(shè)計(jì)方案P1、P2、P3，如圖1所示。方案P1電飯煲已經(jīng)過(guò)了產(chǎn)品引入期，處于成長(zhǎng)期和成熟期之間，簡(jiǎn)單的使用和操作能夠更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，以燈光的變換來(lái)指示相應(yīng)的操作流程，顯示界面更易滿(mǎn)足不同年齡段的操作習(xí)慣，煮飯和保溫的語(yǔ)音提示可帶給用戶(hù)更為直觀的用戶(hù)體驗(yàn);方案P2電飯煲是基于智能家電理念的產(chǎn)品，智能操作功能板塊主要以觸摸的方式實(shí)現(xiàn)，煲體表面的易潔材質(zhì)和防水、防污的全觸控玻璃面板屏幕更易清潔，精鐵內(nèi)膽可使加熱均勻，特有的手機(jī)預(yù)約功能和開(kāi)關(guān)機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別功能讓操作更加方便快捷;方案P3電飯煲將獨(dú)居青年的習(xí)慣與生活需求整合在一起，以互動(dòng)、智能、交流為需求導(dǎo)向來(lái)滿(mǎn)足當(dāng)代青年的獨(dú)居生活習(xí)性，表現(xiàn)以特有的圓潤(rùn)造型，高明度的材質(zhì)和色彩給人以現(xiàn)代感和時(shí)尚感，經(jīng)典且極簡(jiǎn)的設(shè)計(jì)風(fēng)格更能滿(mǎn)足年輕人對(duì)于造型趣味性的需求。

2.1 基于AHP計(jì)算電飯煲各指標(biāo)權(quán)重

1）評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建。通過(guò)對(duì)電飯煲調(diào)研，搜集行業(yè)專(zhuān)家和具有豐富經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員意見(jiàn)，采用AHP將電飯煲的影響因素進(jìn)行分解編號(hào)，篩選后得到美觀性U₁、交互方式U₂、用戶(hù)體驗(yàn)U₃ 3個(gè)基準(zhǔn)層指標(biāo)，以及形態(tài)u₁₁、色彩u₁₂、材料質(zhì)感u₁₃、語(yǔ)音識(shí)別u₂₁、觸控管理u₂₂、軟件控制u₂₃、聲音傳遞u₃₁、顯示界面u₃₂和燈光指示u₃₃共計(jì)9個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建電飯煲評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

2）構(gòu)建判斷矩陣和計(jì)算指標(biāo)權(quán)重。判斷矩陣表示本層次各相關(guān)指標(biāo)之間相對(duì)重要性的比較，采用1～9級(jí)標(biāo)度法將決策判斷量化，以此表示兩個(gè)指標(biāo)之間不同的重要性，可構(gòu)造判斷矩陣A。

判斷矩陣一致性檢驗(yàn)是必要的，隨機(jī)一致性比率CR =CI/RI，式中RI為隨機(jī)一致性指標(biāo)，其數(shù)值見(jiàn)表1。一般情況下，CR< 0.1時(shí)，則認(rèn)為A是滿(mǎn)意一致性矩陣;否則需要重新修正判斷矩陣。

根據(jù)行業(yè)專(zhuān)家人員意見(jiàn)，并依據(jù)電飯煲評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，結(jié)合1～9級(jí)標(biāo)度法構(gòu)建如表2～表5所示的判斷矩陣，利用MATLAB計(jì)算得到判斷矩陣的最大特征值λ_max、一致性指標(biāo)CI和一致性比率CR。

最后判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)通過(guò)后，計(jì)算各級(jí)指標(biāo)綜合權(quán)重W = （0.067，0.027，0.011，0.046，0.414，0.178，0.164，0.027，0.066）^T。

2.2 TOPSIS確定接近度的計(jì)算

2.2.1 TOPSIS計(jì)算方法介紹