單手操控鍵盤設計的模糊評價

[摘要] 單手操控鍵盤是市場上不多見的一種計算機硬設備，由于受設計因素、普及程度以及設計成本等各方面因素的制約，使得對它的評價有一定難度。本文提出了采用定性和定量相結合的模糊多層次綜合評價方法對它進行評價，并討論建立了評價的層次結構模型。

[關鍵詞] 單手鍵盤模糊綜合評價結構模型

一、前言

設計要解決的是復雜、多解的問題。對于每一個設計問題，會有許多不同的解決方案。設計是一種發散——收斂、搜索——篩選的過程。單手操控鍵盤作為一種不常見的計算機設備，其設計因素是比較復雜的，再加上人的活動的參與，使得對它的評價很難由定量評價的方法給出，而定性的評價又過于籠統。 為此本文將定量與定性的評價方法結合起來，采用模糊多層次的綜合評價方法，盡可能的形成對單手鍵盤設計的較為客觀的評價。

二、評價目標及目標樹的建立

設計評價的依據是評價目標。而評價目標是針對設計所要達到的目標而確定的，用于確定評價范疇的項目。一般來說所有對設計要求以及設計所追求的目標都可以作為設計評價的評價目標。全面性和獨立性是對評價目標的基本要求。

根據單手操控鍵盤的設計特點和設計因素，在廣泛征求專家、用戶的意見和建議后，按照完備性、可測性、獨立性、一致性等原則，確立了如下圖所示的評價目標樹:

三、模糊多層次綜合評價方法

模糊綜合評價的方法主要是利用與評價對象有關的單因素評價結果，構成相應的評價矩陣，并利用決定各因素重要性的權重因子作模糊變換，最終得到評價對象的評價結果。

設論域U={u1，u2，……，un}為評價因素(或評價指針)的集合，V={v1，v2，……，vm}是評價等級的集合，那么，每一個評價對象就確定了從U到V的一個模糊關系R。R通常稱為評價矩陣，其中的各因素rij分別表示評價對象的因素ui屬于評價等級的vj的隸屬度，其中i=1，2，……，n；j=1，2，……，m。

設A是U的一個模糊子集，它反映各因素的重要性程度，稱為權重，A=(a1，a2，……，an），其中，ai≥0，∑ai=1。 B表示評價對象的模糊綜合評價結果，那么對評價對象的評價為:

B=A°R “°”為模糊操作數，可以根據情況進行選擇。

1.模糊多層次綜合評價的具體步驟

(1)建立評價的層次結構模型

將問題中所包含的各因素根據作用的不同劃分為不同的層次，每一層次又包含互不相同的若干因素。各層次的因素之和就是評價問題所包含的全部因素。選擇評價因素時要滿足完備性、可測性、獨立性、一致性等原則。上圖就是在專家幫助下建立的評價層次結構模型。

(2)由最低層開始進行單層次綜合評價

設最低層的評價矩陣為R(0），A(0)是最低層評價因素的權重，則B（0）=A（0）°R(0)

(3)利用第i-1層的評價結果B(i-1)構成本層的評價矩陣，并根據第i層的權重A(i），進一步得到第i層的評價結果，該結果作為更上一層評價矩陣的一個行向量。重復上面兩步，直至最高一層。

(4)利用綜合評價所得的信息和評價等級信息，得到最終的評價結果:E=B°VT

2.評價等級的劃分

參考相關文獻數據，我們認為將單手鍵盤的設計狀態分成五級較為合適，于是，評價等級論域V變為

V={差，較差，一般，較好，優}

由于上述劃分以及各評價因素均具有一定程度上的模糊性，因此，將各評價等級的取值進行模糊化，從而得到與評價論域V相對應的取值論域，即：

Ω={0～2，2～4，4～6，6～8，8～10}

實際上，當鍵盤為不良設計時，其取值可以設定為≤4，而當鍵盤設計合理時，取值則可取≥6。但是，不管如何界定評價等級的取值范圍。都必須保證不影響評價等級的確定。

3.模糊隸屬度

評價矩陣的確定有專家分析法，經驗修正法等，他們都具有較大的主觀任意，所以不盡合理。由于各評價因素均采用相同的分級形式，這樣，他們可以具有相似的隸屬函數。根據模糊數學理論，我們構造如下的隸屬度函數，其表達式為：

其中μil(x)～μi5(x)分別表示隸屬于評價區間0～2、2～4、4～6、6～8、8～10的隸屬函數。從式(1)～(5)可以看出，對于某一個評價因素的x，存在

μil(x)+μi2(x)+μi3(x)+μi4(x)+μi5(x)=1

這也就反映了評價準則的模糊過渡狀態的特性。

4.綜合評價的確定

實際上，一個整體評價等級Vi就是m個評價因素ui的映射，即:

vi=fi(u1，u2，…，um)，i=1，2，…，5

因此，當m個評價因素確定的時候，共同構成單手鍵盤的的綜合評價結果也隨之確定，所以進行評價就是比較其相對各評價等級的隸屬度。由于因素論域為m維的評價空間，這樣必須考慮每個評價因素對整體綜合評價結果的影響。運用德爾斐法確定一歸一化的評價因素權值向量W=(w1，w2，…，w5)，則模糊綜合評價的隸屬度向量ζ可以表示為

式中，W與F間的合成運行方式有多種，具體參閱相關書籍。在這里我們采用加權平均的算法，它考慮了所有因素的影響，且保留了單因素評價的全部信息。因此，選用該算法來進行合成運算，于是ζi（i=1，2，…，5）的計算公式為:

該式的意義是:單手操控鍵盤的設計狀態對第i評價等級的隸屬度，所以當ζi=max(ζ1，ζ2，ζ3，ζ4，ζ5)時，可以認為設計狀態屬于第i等級。

四、結束語

本文根據單手操控鍵盤的設計特點提出基于模糊因素的綜合評價模型，其所得的結果為一相對評價等級論域的模糊隸屬度向量而非一個確定點，使評價結果更接近實際。

參考文獻:

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文。