模糊綜合評價法在造型審美意向評價中的應用研究

劉昱

摘 要：造型審美意向尺度顧名思義是指使用者對于產品外觀的主觀審美感受的優劣，是一種主觀的、模糊的評價思維。文章運用工業設計的原理，在用戶需求研究的基礎上，對影響工業設備造型審美意向評價的各項指標進行歸納整理并分配權重，再結合模糊綜合評價方法，構建工業設備造型意向評價數學模型，進行評價。

關鍵詞：模糊評價；用戶需求；工業設備；權重

1 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法是一種基于模糊數學理論的綜合評價方法。該綜合評價法根據模糊數學的隸屬度理論把定性評價轉化為定量評價，即用模糊數學對受到多種因素制約的事物或對象做出一個總體的評價。它具有結果清晰，系統性強的特點，能較好地解決模糊的、難以量化的問題，適合各種非確定性問題的解決。

1.1 相關術語定義

（1）評價因素：系指對招標項目評議的具體內容（例如，功能性、經濟性、人機環境、美觀性、創造性，等）。

為便于權重分配和評議，可以按評價因素的屬性將評價因素分成若干類（對工業設備而言，可劃分例如：功能性、經濟性、人機環境、美觀性、創造性等），把每一類都視為單一評價因素，并稱之為第一級評價因素。第一級評價因素可以設置下屬的第二級評價因素（例如，第一級評價因素“功能性”可以有下屬的第二級評價因素：性能水平、用途可靠性、形態與功能的統一，等）。第二級評價因素可以設置下屬的第三級評價因素，依此類推。

（2）評價值：系指評價因素的優劣程度。評價因素最優的評價值為1（采用百分制時為100分）；欠優的評價因素，依據欠優的程度，其評價值大于或等于零、小于或等于1（采用百分制時為100分），即0≤E≤1（采用百分制時0≤E≤100）。

（3）權重：指評價因素相對于上一層目標的地位和重要程度。

第一級評價因素的權重之和為1；每一個評價因素的下一級評價因素的權重之和為1。

1.2 數學模型的建立和評價方法

模糊數學是用精確的數學方法去處理“很好”、“好”、“一般”、“差”等過去無法用數學描述的模糊性語言變量。從質量評定體系中可以看出絕大多數項目具有非定量化的模糊特點。運用模糊數學方法可以對產品造型質量做出合理的判斷。

1.2.1 因素集的構造

為了便于評價，首先要構造因素集。也即對評判內容明確化，此時可根據評判需要。由評判因素構造出一個因素集，用U表示。如對某一工業設備外觀造型。可構造如下因素集：U=功能性、經濟性、人機環境、美觀性、創造性等。

1.2.2 評價方法

對于U中的每一個評判因素分別構造其評語集。這樣，在進行多因素綜合評判時有兩個集合，即：評語集V=[V1，V2，…，Vn]；因素集U=[U1，U2，…，Um]。評價時先對因素集中的每一個元素按照評語集中的各元素進行評價，則可得到多個模糊集：

式（1）的模糊矩陣給出了對各單一因素的評價結果，但是沒有形成明確的、整體的評判結論。為了明確表示評價結果，對上述模糊矩陣進行處理，把它化為一行矩陣，即：

Y=X·R （2）

式（2）中：“·”為模糊矩陣的乘法運算；X是一個模糊集。由它來考慮各評價因素在整個評價指標中所占的比重，稱為權數：X=[X1，X2，…，Xm]，0≤Xi≤1 其中，X1+X2+…+Xm=1，即100%好評。

最后得到模糊子集S=[S1，S2，…，Sm]，稱為模糊評判結果，評判結果也稱為隸屬度。

若要對多個方案進行比較，還要進行模糊綜合評價。計算模糊綜合評價得分C=S·E，其中E為與評語集V相對應的評價尺度集。據此，可進一步比較各個評價對象的優劣，選出最佳設計方案。

2 應用實例分析

本文選擇下圖1中兩臺機床為例，綜合運用層次分析法和模糊綜合評價法對其進行評價。所選機床全部為國外名廠出品的高精密CNC數控加工機床，具有相似的物質功能和工作環境。其造型設計都比較優秀，難以直接做出優劣判斷。借助于本文所論述的方法，進行評價后，可很直觀的分辨優劣，便于決策層進行判斷研究。

2.1 二級因素的模糊綜合評價

2.1.1 確定評價體系（見圖2）

2.1.2 確定要素權重

利用研究結果，總結各要素權重如下：

工業設備造型審美意向評價體系

造型：權重 0.2443

細化的評價要素及權重：工業設備造型與功能相統一，適應機械設計要求 0.3404；工業設備造型體量均衡、協調，形態過度合理，穩定感 0.2571；比例協調、局部與整體風格相統一 0.136；外觀規整、面棱清晰 0.1801；各機件配合默契、嚴謹，具有整體感 0.0865。

色彩：權重 0.1371

細化的評價要素及權重：工業設備色彩與功能和使用環境吻合0.5393；色感視覺穩定，色彩劃分與形態、功能劃分相一致 0.2974；顏色對比適度協調 0.1633。

質感：權重 0.1371

細化的評價要素及權重：材料選擇適當、質感與功能及整體風格相協調，富有時代感 0.5393；工業設備表面處理精細，質感純正、光順 0.2974；制作技術先進、工藝精湛 0.1633。

易用性：權重 0.402

細化的評價要素及權重：操作控制裝置造型合理位置安排得當0.329；顯示終端造型合理，位置安排得當0.2002；操作件使用方便，符合正確施力范圍要求0.329；操作和顯示裝置相互匹配合理 0.1418。

其他：權重 0.0793

細化的評價要素及權重：經濟性 0.4；環保性 0.4；文化內涵 0.2。

2.1.3 確定評價等級和相應尺度

根據專家經驗，確定評價等級分別為“很好、較好、一般、差”，其相應評價尺度集E=[10、8、5、2.5]（10分制）。設計問卷，展開調查。

2.1.4 確定單因素評價矩陣，計算兩方案模糊綜合評定向量并進行優劣順序比較。

由評價小組分別對兩個設計方案評定在各指標上的得分。以造型為例，分析得分情況：

（1）確定單因素評價矩陣

A機床造型得分情況（如表1）

根據表1所示信息，用得分除以10（總人數）最為隸屬度，可得A機床造型單因素評價矩陣R1如下，同理得到B機床造型單因素評價矩陣R2如下：

（2）計算模糊綜合評定向量

根據評價結果可以看出B機床造型隸屬度傾向于“較好”

（3）兩方案優劣順序比較

由上述計算可知，在造型環節上A方案比B方案要優秀。

同樣方法我們可以分別得出色彩、質感、易用性、其它等環節A、B兩方案優秀程度。

2.2 一級因素的模糊綜合評價

確定機床A和機床B兩方案總體模糊綜合評定向量，并對機床A、B設計方案進行優劣排序。

通過上面對個單因素進行模糊綜合評定向量計算和排序，可以發現機床A和機床B在“造型、色彩、質感、易用性、其他”5個方面，各有優劣。若想比較A、B兩機床總體造型設計的優劣，需要利用這5個方面的權重向量，進一步展開計算，才能得到。方法與前述單因素評價過程相似。

造型審美意向得分情況：

2.2.1 確定因素評價矩陣

A機床造型審美意向得分情況

根據表2所示信息，可得A機床總體造型審美意向因素評價矩陣RA如下：

2.2.2 計算模糊綜合評定向量

2.2.3 兩方案優劣順序比較

本文研究方法，不僅適用于工業設備造型設計評價，更是為其他類產品設計評價領域提供一些解決問題的思路，將用戶研究引入產品設計與開發之中，利用數學的方法對主觀感受進行量化分析，最終會成為未來設計評價的一個主要解決方法。

參考文獻

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