基于AHP賦權法和TOPSIS法的充電線收納產品設計評價

張大牛 王黎明 秦海彬

關鍵詞：AHP賦權法;TOPSIS法;充電線收納產品;設計評價

隨著科技的進步，電器產品廣泛融入人們的日常生活，該過程會伴隨各式各樣的充電線的使用，存在交織纏繞的問題，不僅影響美觀，還具有安全隱患。鑒于此，充電線收納產品設計逐漸成為熱點。然而，對于充電線收納產品的設計評價仍有欠缺，需要合理構建相應的評價指標體系。高喜銀等為評估果園作業平臺的舒適性，提出了基于AHP—TOPSIS的研究方法[1] ;劉志強等采用組合賦權的方式，通過改進的TOPSIS法對駕駛行為安全性作出評估[2]。綜上所述，AHP法對產品設計評價指標賦權具有一定的可行性，TOPSIS法可以較為準確地反映待評產品間的差距。

1 相關概念解析

1.1 AHP賦權法

AHP賦權法是一種主觀賦權法，于20世紀70年代由美國運籌學家薩蒂提出。主要通過判斷同一層級指標間的重要程度構造判斷矩陣，得出相應權重。該方法具有完備的系統性，被廣泛應用于評價領域。

1.2 TOPSIS法

TOPSIS法又稱逼近理想解排序法，屬于多目標決策方法。在對基礎數據信息實現充分挖掘的前提下，能直觀地獲得研究對象與最優解的接近程度，以此作為評價的依據，對備選方案作出排序。該方法具有較強的普適性，是一種重要的決策方法。

2基于AHP賦權法與TOPSIS 法的充電線收納產品設計評價流程

2.1 充電線收納產品的篩選

此次選擇市面上在售的3款充電線收納箱作為評價樣本，如圖1所示。樣本1充電線收納箱采用直角梯形造型設計，內置有長方形插排，充電線插頭從底部引出，斜邊可作為支架，能在充電過程中使用手機等物件。樣本2充電線收納箱材質為熱塑性工程塑料，中部鏤空設計，可供多條充電線同時使用，且具有良好的散熱效果。收納箱頂部環形的開槽設計，可用來放置手機，具有良好的收納效果。樣本3充電線收納箱采用長方體盒身設計，米色盒體可點綴單調的辦公環境。側邊多處鏤空設計，不僅避免了電線的纏繞，而且可以增大散熱面積。

2.2 充電線收納產品設計評價指標體系的構建

參照工業產品設計評價的基本準則，結合充電線收納產品的基本特征屬性，從美學、技術、人機、成本幾個方面篩選相關評價因子，構建了充電線收納產品的設計評價指標體系，如圖2所示。

2.3 基于AHP法的指標賦權

2.3.1 構建判斷矩陣

根據AHP法判別指標相對重要的比例尺度標準（1—9標度法）[3]，邀請研究領域一定數量專家，憑借經驗和認知分別對各層級兩兩元素重要度作出判別，構造判斷矩陣A，如式（1）所示。式中：aij 為判斷矩陣中i 指標相對于j 指標重要程度的量化值，m 為某層級指標的數量。為對充電線收納產品設計評價指標合理賦權，同時邀請工業設計專業4 名教師對指標間的重要程度作出判別，經反復討論確定各層級指標判斷矩陣，如表1 所示。

2.3.2 計算權重

AHP 法求解權重的方法主要有方根法和規范列平均法，文章采用方根法求權重。首先求解判斷矩陣每行元素乘積的幾何平均值—ba，然后規范化處理，求解權重ωa，如式（2）所示。經計算，ωa（A - C）=（ 0.1047 0.6370 0.2583），ωa（A 1- C2）=（ 0.6 0.2 0.20.4286 0.1428 0.4286 0.5 0.5）

2.3.3 一致性檢驗

首先計算判斷矩陣的最大特征λmax，如式（3）所示;然后建立度量矩陣A 偏離一致性的指標CI，如式（4）所示，t 為矩陣的階數;最后將一致性指標CI 與相應階數下的平均隨機一致性指標RI 的比值定義為隨機一致性比率CR（參照平均一致性指標表）[3]，當CR<0.1 時，認為矩陣A 滿足一致性檢驗，否則，需要對判斷矩陣進行重新修正。分別對各判斷矩陣做一致性檢驗，檢驗結果如表2 所示，由表2 可知，各判斷矩陣的CR 值均小于0.1，表明賦權結果較為合理。最后，采用乘法合成歸一的方式確定最終權重ωa（A 1- C2）*[5]，如式（5）所示。

2.4 基于TOPSIS 法的充電線收納產品設計評價

2.4.1 構建決策矩陣

根據決策元素性質將指標劃分成定性指標和定量指標，獲取樣本數據，構造決策矩陣R，如式（6）所示，rij 為備選產品ri在指標j 下的屬性值，n為備選產品的數量。文章以問卷調研的方式，邀請工業設計系教師（4人）、工業設計專業學生（4人）及工業設計從業人員（2人）共10位打分人員，采用十分制評分法得到3 款充電線收納箱在各指標下的屬性值，取平均值構建決策矩陣R，如式（7）所示。

2.4.2 矩陣的標準化處理

標準化處理后的決策矩陣記為Y，如式（8）所示。對矩陣R進行標準化處理，得到矩陣Y，如式（9）所示。

2.4.3 確定備選產品與理想解的距離

假設理想方案記為G+，如式（10）所示;負理想方案記為G--，如式（11）所示;引入評價指標權重，備選產品Gi 與理想方案G+ 的距離記為Q+i，如式（12）所示;備選產品Gi 與負理想方案G-- 的距離記為Q--i，如式（13）所示;備選產品Gi 與理想方案的相對接近度記為P+i，如式（14）所示[2，5]。其中，樣本數據越大，備選產品越好的指標集合記為J1，樣本數據越小，備選產品越好的指標集合記為J2，J1 + J2 = m。根據充電線收納產品評價指標的性質，結合公式（10）～（14）得出備選產品與正、負理想解的距離及相對接近度，如表3 所示。

2.4.4 產品排序

根據P+i的值對備選方案做出評價，P+i值越大，則備選產品越好。因此，3 款充電線收納產品的排序為：樣本1> 樣本3>樣本2。

3 結語

充電線收納產品的設計處于起步階段，針對該類產品的評價研究較少，文章構建了兩級評價指標體系，提出以AHP 法對指標賦權，TOPSIS法評價的產品優選方法，可以有效地評估產品的設計優劣，為進一步改良創新奠定基礎。在研究過程中，由于充電線收納產品自身的特殊性，難以選取定量化指標構建評價體系，定性化指標的選取又存在一定的主觀性。今后，針對充電線收納產品評價指標體系的構建仍需進一步完善。