集成AHP-AD-TOPSIS的兒童家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)路徑研究

■楊希博，趙 項(xiàng)

隨著我國生育政策逐步完善，兒童家具市場(chǎng)需求日益攀升[1]。消費(fèi)者對(duì)兒童家具品質(zhì)、安全性等也提出更高要求，用戶選擇逐漸轉(zhuǎn)向多功能、更安全、更耐用的兒童家具產(chǎn)品，兒童家具產(chǎn)品的安全、舒適、實(shí)用和環(huán)保等一直備受家長(zhǎng)關(guān)注與重視[2]。兒童年齡層不同導(dǎo)致的身體差異，也對(duì)兒童家具的功能需求產(chǎn)生影響。然而，目前兒童家具產(chǎn)品在開發(fā)過程中對(duì)多元化用戶需求較為模糊，在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新和智能化方面存在一定缺陷，其功能使用也存在相應(yīng)局限性[3]。可見，通過恰當(dāng)方法對(duì)兒童家具產(chǎn)品進(jìn)行深入探討分析尤為必要，本研究以兒童需求為中心，應(yīng)用合適方法結(jié)合兒童身體特征、行為需求和行為習(xí)慣系統(tǒng)地分析兒童家具設(shè)計(jì)要素，科學(xué)求解用戶需求重要度排序，通過合理設(shè)計(jì)參數(shù)等極大提高兒童書桌的實(shí)用性、舒適性和安全性，更好地滿足兒童用戶需求[4]。

1 文獻(xiàn)綜述

近年來國內(nèi)外大量學(xué)者針對(duì)兒童家具產(chǎn)品進(jìn)行了豐富研究，例如：姚亞銀[5]等通過梳理學(xué)齡前兒童的感知形式和感知特點(diǎn)，以感覺統(tǒng)合之觸覺感知理論為研究?jī)?nèi)容，并由此提出觸覺感知的學(xué)齡前兒童家具的設(shè)計(jì)要素和原則；方景榮[6]等從結(jié)構(gòu)主義符號(hào)學(xué)的相關(guān)理論出發(fā)，探討符號(hào)學(xué)作為設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到兒童家具設(shè)計(jì)中的可行性，總結(jié)出兒童家具設(shè)計(jì)中運(yùn)用符號(hào)學(xué)的設(shè)計(jì)策略和理念；陳朝杰[7]等基于產(chǎn)品服務(wù)系統(tǒng)和可持續(xù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法論，以兒童需求為導(dǎo)向，為學(xué)齡前兒童家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)與服務(wù)策略提供新思路；李靜[8]等以學(xué)前兒童的用戶需求為導(dǎo)向，從視覺思維的角度展開構(gòu)建兒童家具設(shè)計(jì)的系列設(shè)計(jì)方法；高小勇[9]等從家具形態(tài)構(gòu)建、材質(zhì)傾向、色彩偏好、氣息特征、味覺感知轉(zhuǎn)換等角度出發(fā)，探討“五感”體驗(yàn)理論在學(xué)齡前兒童家具設(shè)計(jì)中的方法，總結(jié)出以“五感”體驗(yàn)為目標(biāo)的設(shè)計(jì)思路；趙項(xiàng)[10]等基于用戶驅(qū)動(dòng)下的產(chǎn)品模型設(shè)計(jì)，集合Kano-AHP于兒童家具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)實(shí)踐中。

綜上可見，目前學(xué)界在兒童家具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研究中，大都從不同維度展開為兒童家具設(shè)計(jì)提供創(chuàng)新思路，并取得一定研究成果[11]。當(dāng)然，仍有大量學(xué)者融合各種理論方法從不同角度對(duì)兒童家具產(chǎn)品進(jìn)行深入探討，該類研究視角獨(dú)特新穎，在滿足人體工程學(xué)基礎(chǔ)上逐漸重視用戶需求[12]。然而，大部分研究中往往忽略用戶需求重要性、設(shè)計(jì)參數(shù)映射合理性及方案優(yōu)選決策客觀性。此外，目前對(duì)兒童家具產(chǎn)品的用戶需求分析以及生產(chǎn)過程中的參數(shù)映射，仍缺乏恰當(dāng)理論及依據(jù)。為精確求解兒童家具產(chǎn)品用戶需求權(quán)重，科學(xué)映射生產(chǎn)過程中的技術(shù)參數(shù)，以及客觀評(píng)價(jià)兒童家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，將對(duì)兒童家具產(chǎn)品進(jìn)行深入研究顯得十分必要。

2 集成AHP-AD-TOPSIS的兒童家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)路徑構(gòu)建

2.1 集成AHP-AD-TOPSIS的兒童家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)路徑構(gòu)建

近年來兒童家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)路徑與方法相關(guān)研究中，層次分析法（AHP）作為一種常用指標(biāo)權(quán)重運(yùn)算方法，具有科學(xué)性和客觀性，采用AHP可提高用戶需求權(quán)重精確度。然而，獲取到的重點(diǎn)用戶需求或設(shè)計(jì)要素在兒童家具產(chǎn)品中如何實(shí)現(xiàn)，AHP尚未給出明確建議及準(zhǔn)則。那么在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，AD理論能夠快速高效地將用戶需求轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，從而為兒童家具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與研發(fā)提供指導(dǎo)。根據(jù)上述分析可獲得大量?jī)和揖弋a(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，但是否滿足用戶需求，AHP和AD并不能提供一種評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和決策方案。隨著知識(shí)庫的不斷迭代更新，在眾多設(shè)計(jì)方案中篩選最優(yōu)方案已成為一種新的挑戰(zhàn)。TOPSIS是一種常用的多目標(biāo)決策分析方法，同時(shí)也是一種基于歸一化原始數(shù)據(jù)矩陣的組內(nèi)綜合評(píng)價(jià)方法，其結(jié)果可以精確地反映各評(píng)價(jià)方案之間的差距，可避免決策者主觀性對(duì)結(jié)果的影響，從而得出科學(xué)客觀、準(zhǔn)確可靠的評(píng)估結(jié)果。而在TOPSIS法中權(quán)重的確定更多地依賴于熵權(quán)法，無法確定各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重。因此，在方案評(píng)估前可以使用AHP法來指導(dǎo)TOPSIS法的權(quán)重確定，將TOPSIS和AHP是兩種常見的多指標(biāo)決策方法進(jìn)行融合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的快速有效賦值，進(jìn)一步幫助決策者全面、客觀、準(zhǔn)確地評(píng)估設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣。

由此可見，將AHP/AD/TOPSIS三種方法相互融合、滲透構(gòu)建兒童家具產(chǎn)品模型，AHP 可明確用戶需求重要性，AD則能將用戶需求轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)參數(shù)，而TOPSIS可評(píng)估不同設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣，集成三種方法可構(gòu)建完整、系統(tǒng)的兒童家具產(chǎn)品開發(fā)模型，其框架如圖1所示，其主要為：首先采用AHP法對(duì)兒童家具產(chǎn)品用戶需求進(jìn)行權(quán)重分析；其次基于AD理論對(duì)重要用戶需求進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)映射，并根據(jù)其進(jìn)行方案設(shè)計(jì)；最后運(yùn)用TOPSIS法對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)踐進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，以明確科學(xué)可行設(shè)計(jì)方案。

■圖1 兒童家具產(chǎn)品模型構(gòu)建

2.2 集成AHP-AD-TOPSIS的兒童家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)路徑流程

2.2.1 用戶需求權(quán)重求解

AHP法主要通過構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型及建立判斷矩陣等步驟逐步確定用戶需求權(quán)重值, 如圖2所示。首先，確定目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、子準(zhǔn)則層和方案層，以及各層之間支配關(guān)系；其次，建立判斷矩陣并采用算法求解各項(xiàng)需求權(quán)重值；最后，根據(jù)相關(guān)法則計(jì)算兒童家具各需求綜合權(quán)重，并進(jìn)行優(yōu)先排序，依此獲取重要用戶需求。

■圖2 層次分析模型

2.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的映射

通過AD理論將兒童家具產(chǎn)品功能需求和設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行映射和分析，以滿足用戶需求并提高兒童家具產(chǎn)品的工程可實(shí)現(xiàn)性，如圖3所示。本次主要通過AD理論明確且精細(xì)地表達(dá)用戶需求與產(chǎn)品設(shè)計(jì)之間的關(guān)聯(lián)性。首先將重要用戶需求（CAS）轉(zhuǎn)化為相應(yīng)功能需求（FRS）；其次將功能需求（FRS）轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)參數(shù)（DPS），直觀理解產(chǎn)品設(shè)計(jì)邏輯和工程、設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化調(diào)整方向，進(jìn)一步提高產(chǎn)品可行性及可用性（圖3）。

■圖3 公理設(shè)計(jì)映射關(guān)系

2.2.3 基于TOPSIS的設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)

TOPSIS是一種多屬性決策方法，可幫助決策者進(jìn)行多方案優(yōu)劣選擇，其主要通過比較各方案的理想解距離進(jìn)行優(yōu)劣判斷。本次研究采用的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，主要來自AHP中子準(zhǔn)則層的用戶需求，并邀請(qǐng)產(chǎn)品的使用者以及相關(guān)專家對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)估打分，以促進(jìn)方案評(píng)價(jià)客觀性及科學(xué)性。評(píng)分主要采取七級(jí)李克特量表滿意度評(píng)價(jià)，其主要依據(jù)兒童家具設(shè)計(jì)方案滿足相應(yīng)指標(biāo)需求的程度進(jìn)行打分，其中方案評(píng)價(jià)指標(biāo)主要由AHP確定的權(quán)重較高用戶需求轉(zhuǎn)換后的設(shè)計(jì)參數(shù)構(gòu)成,最后將收集結(jié)果根據(jù) TOPSIS 計(jì)算程序進(jìn)行方案優(yōu)劣決策[13]。

3 集成AHP-AD-TOPSIS的兒童家具設(shè)計(jì)實(shí)證研究

隨著生活水平不斷提高，兒童書桌在現(xiàn)代兒童家具產(chǎn)品中受到用戶廣泛關(guān)注。目前，市場(chǎng)上兒童書桌主要以粉色及藍(lán)色為主，如圖4為市場(chǎng)上銷售量較高的兒童書桌。然而，大部分兒童書桌在設(shè)計(jì)上基本滿足兒童學(xué)習(xí)需求，但書桌可調(diào)節(jié)性基本以機(jī)械操作為主，智能化體現(xiàn)相對(duì)較少，在一定程度上缺乏對(duì)兒童階段性成長(zhǎng)需求的關(guān)注。近年有大量學(xué)者針對(duì)兒童書桌上述問題進(jìn)行了豐富研究，例如肖飛[14]等基于KANO模型對(duì)兒童書桌的智能功能需求進(jìn)行調(diào)研，確定各功能需求的層級(jí)關(guān)系，為智能兒童書桌的設(shè)計(jì)提供依據(jù)；劉宗明[15]等融合KANO模型與TRIZ理論，以兒童桌為設(shè)計(jì)對(duì)象，研究?jī)和揖咻p設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法；湯潔[16]等主要從兒童家具的用戶體驗(yàn)和人體工程學(xué)角度出發(fā)，結(jié)合智能化設(shè)計(jì)出一款符合兒童身心發(fā)展的新型智能書桌；陳朝杰[17]等主要以勸導(dǎo)技術(shù)為理論基礎(chǔ)，應(yīng)用Elan視頻分析軟件、因子分析法、K均值聚類算法，探索智能兒童學(xué)習(xí)桌設(shè)計(jì)策略；葉雨靜[18]基于學(xué)齡前兒童的心理特征和生理特征，以人體工程學(xué)為基礎(chǔ)，提出兒童學(xué)習(xí)桌的設(shè)計(jì)意見。

■圖4 市場(chǎng)已有兒童書桌產(chǎn)品

綜上所述，該類研究主要集中在兒童家具用戶需求分析中，缺乏用戶需求重要性與產(chǎn)品設(shè)計(jì)中參數(shù)映射，以及對(duì)用戶需求分析結(jié)果的轉(zhuǎn)化相對(duì)較少，另外多設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選決策也較為模糊。目前市場(chǎng)上兒童書桌產(chǎn)品較為豐富，設(shè)計(jì)風(fēng)格大同小異。然而，大多數(shù)兒童書桌的設(shè)計(jì)缺乏對(duì)用戶需求的考慮，忽視了兒童身心發(fā)展的重要性[19]，這很大程度上導(dǎo)致兒童書桌存在部分功能欠佳，以及缺乏合理空間布局，且兒童家具設(shè)計(jì)過程中將用戶需求轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)參數(shù)尚未出現(xiàn)科學(xué)理論支撐，這將會(huì)使設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)中無法很好地掌握結(jié)構(gòu)、工藝、材料等技術(shù)要素，進(jìn)而導(dǎo)致相關(guān)資源的浪費(fèi)，為盡可能解決上述兒童書桌設(shè)計(jì)研究相關(guān)問題，通過集成AHP/AD/TOPSIS模型的兒童家具設(shè)計(jì)路徑對(duì)兒童書桌進(jìn)行深入研究，以提升兒童書桌設(shè)計(jì)完整性與嚴(yán)謹(jǐn)性。

3.1 兒童書桌需求調(diào)研

針對(duì)現(xiàn)有兒童書桌存在問題，通過觀察法、焦點(diǎn)小組、用戶訪談和親和圖法（KJ 法），總結(jié)購買者對(duì)兒童書桌設(shè)計(jì)中期望需求[20]。首先，為保證本次調(diào)研可全面挖掘兒童書桌用戶需求，提升兒童書桌用戶需求提取可靠性和真實(shí)性，選擇有意愿購買兒童書桌的26位消費(fèi)者作為訪談對(duì)象，其中女性16名，男性10名，其年齡在25歲到36歲之間女性較多，隨后依次為36歲到40歲，消費(fèi)主力在80后和90后之間，大部分調(diào)研對(duì)象均在兒童5歲到7歲時(shí)購入書桌。此外，本研究共深度訪談12位消費(fèi)者。根據(jù)整理好的訪談要點(diǎn)，在征得顧客需求情況下采用錄音或速記方式記錄訪談內(nèi)容，選取其中4位構(gòu)建典型用戶畫像，如圖5所示。通過對(duì)觀察結(jié)果、訪談內(nèi)容、用戶畫像等進(jìn)行歸納整理，獲得兒童書桌初始用戶需求，如表1所示。

表1 兒童書桌初始用戶需求

■圖5 用戶畫像構(gòu)建

基于上述初始用戶需求，通過焦點(diǎn)團(tuán)體法對(duì)收集資料進(jìn)行整合歸納，最終提煉出18項(xiàng)用戶需求，如圖6所示。可見用戶在購買兒童書桌過程中主要關(guān)注外觀造型、顏色、結(jié)構(gòu)、智能化控制等；外觀設(shè)計(jì)應(yīng)時(shí)尚簡(jiǎn)約，可搭配不同風(fēng)格室內(nèi)設(shè)計(jì)；功能方面應(yīng)具有預(yù)防近視、可調(diào)節(jié)桌面、矯正坐姿；購買書桌越來越注重材質(zhì)的環(huán)保性、功能的多樣性和實(shí)用性。

■圖6 兒童書桌用戶需求

根據(jù)上述需求，從美觀性、安全性、功能性和舒適性四方面研究?jī)和瘯涝O(shè)計(jì)，結(jié)合層次分析模型構(gòu)建準(zhǔn)則層，本研究將兒童書桌設(shè)計(jì)屬性分為美觀性A、安全性B、功能性C和舒適性D，其中美觀性主要包括趣味性A1、圖案新穎A2、色彩協(xié)調(diào)A3、造型美觀簡(jiǎn)約A4；其余以此類推，如圖7所示。

■圖7 兒童書桌層次分析模型

3.2 用戶需求權(quán)重求解

為了進(jìn)一步確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，需建立判斷矩陣并邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域的專家和學(xué)者進(jìn)行調(diào)研。本研究共邀請(qǐng)25名家具專業(yè)相關(guān)專家，其中8名為家具設(shè)計(jì)師、6名家具設(shè)計(jì)方向的研究生，6名相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者、5名產(chǎn)品設(shè)計(jì)師。首先，根據(jù)1-9級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各層級(jí)需求進(jìn)行逐一比較并給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，從而確定各層次各因素之間的權(quán)重分配；其次，計(jì)算每個(gè)需求的得分。通過計(jì)算所有其他需求對(duì)該需求的得分相加，然后除以需求數(shù)量，得到的平均數(shù)據(jù)作為權(quán)重計(jì)算依據(jù)；再次，利用判斷矩陣求解各層級(jí)的權(quán)重值；最后，運(yùn)用幾何平均算法，計(jì)算出兒童書桌各用戶需求的最終權(quán)重值，進(jìn)而確保各項(xiàng)需求得到合理權(quán)重分配，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供有力支持。其計(jì)算步驟如下，權(quán)重結(jié)果如表2-表6。

表2 準(zhǔn)則層權(quán)重

表3 美觀性權(quán)重

表4 安全性權(quán)重

表5 舒適性權(quán)重

表6 功能性權(quán)重

步驟一，對(duì)各層標(biāo)度的乘積進(jìn)行計(jì)算：

式中：bij—第i行第j列中的需求指標(biāo)；

m—需求指標(biāo)量。

步驟二，判斷各層標(biāo)度乘積的幾何平均值ai：

步驟三，求解相對(duì)權(quán)重值Wi：

步驟四，求解最大特征根λmax：

式中：BWi—向量BW第i個(gè)分量；

步驟五，對(duì)結(jié)果進(jìn)行一致性比對(duì)校驗(yàn)：

式中：n—階數(shù)；

RI— 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)；

CR— 一致性比值。在填寫判斷矩陣時(shí)，為了確保測(cè)試人員的邏輯正確無誤，需進(jìn)行一致性檢驗(yàn)以明確計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性。當(dāng)CR值小于等于0.1時(shí)通過一致性檢驗(yàn)；若CR大于0.1則未通過，說明判斷矩陣存在錯(cuò)誤，沒有通過一致性檢驗(yàn)，需要對(duì)之前的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，然后再次進(jìn)行計(jì)算，這樣可以保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。如表7所示。

表7 一致性檢驗(yàn)結(jié)果

為直觀呈現(xiàn)各子準(zhǔn)則層用戶需求綜合權(quán)重，通過相應(yīng)運(yùn)算得出如圖8所示綜合權(quán)重排序圖，設(shè)計(jì)研發(fā)過程中除要滿足準(zhǔn)則層下各設(shè)計(jì)屬性排名較高需求，也應(yīng)重點(diǎn)考慮目標(biāo)綜合權(quán)重需求，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、避免尖銳邊角（圓角平滑）、矯正坐姿、材料環(huán)保性、桌面尺寸合理、視力保護(hù)、座椅舒適、造型簡(jiǎn)約美觀、防眩光、高度升降、可收納文具、陪伴重要度較為靠前，故在設(shè)計(jì)方案中需重點(diǎn)考慮，為在設(shè)計(jì)中走不必要彎路，將上述需求映射為設(shè)計(jì)參數(shù)。

為符合“兩票制”要求，藥品批發(fā)企業(yè)需將藥品的上游來貨相關(guān)票據(jù)資料提供給醫(yī)療機(jī)構(gòu)，以備查驗(yàn)。現(xiàn)階段，醫(yī)療機(jī)構(gòu)為方便操作，一般要求藥品批發(fā)企業(yè)將發(fā)票復(fù)印件隨貨提交，醫(yī)療機(jī)構(gòu)收貨驗(yàn)收時(shí)直接核對(duì)票據(jù)信息是否符合“兩票制”要求。為應(yīng)對(duì)這一變化，企業(yè)一般都會(huì)加派人手，增加設(shè)備，進(jìn)行材料的準(zhǔn)備。企業(yè)人力、物力成本大幅增加，工作效率也因此降低。

■圖8 兒童書桌用戶需求權(quán)重優(yōu)先級(jí)圖

3.3 設(shè)計(jì)參數(shù)映射

AD是麻省理工學(xué)院Nam Pyo Suh教授提出的設(shè)計(jì)理論，基本理論包括域、層次、域間“之”字形映射、獨(dú)立性公理和信息公理[21]。它主要關(guān)注如何將高層次的設(shè)計(jì)需求轉(zhuǎn)換為具體的、低層次的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。在用戶需求驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)過程中，公理化的設(shè)計(jì)方法是一種有效的工具，通過使用判斷矩陣來表達(dá)和比較設(shè)計(jì)方案，應(yīng)用獨(dú)立性公理對(duì)每個(gè)參數(shù)進(jìn)行評(píng)估，確定最優(yōu)解，應(yīng)用信息公理以便準(zhǔn)確地評(píng)估不同方案的性能。通過對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和權(quán)衡，在滿足用戶需求的同時(shí)，盡可能地實(shí)現(xiàn)所有設(shè)計(jì)參數(shù)的最佳組合，以解決設(shè)計(jì)問題。因此在兒童書桌的設(shè)計(jì)研發(fā)中，主要將用戶需求與人體工程學(xué)、兒童心理特征等結(jié)合，融合AD理論為兒童書桌加工和生產(chǎn)提供技術(shù)參數(shù)。基于層次分析法確定兒童書桌的用戶需求權(quán)重值，依據(jù)兒童家具的設(shè)計(jì)要求，選擇排名靠前用戶需求應(yīng)用AD理論原則，將用戶需求CA轉(zhuǎn)化為功能需求FR，并對(duì)兒童書桌功能需求進(jìn)行合理描述，如表8所示。

表8 兒童書桌重要用戶需求與功能需求對(duì)照

針對(duì)上述功能需求FR，邀請(qǐng) 5名相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜摇?0名家具設(shè)計(jì)師提出設(shè)計(jì)意見，同時(shí)結(jié)合家具生產(chǎn)過程中的工藝要求和技術(shù)參數(shù)，應(yīng)用信息性公理等制定出滿足兒童書桌設(shè)計(jì)參數(shù)，如表9所示。

表9 兒童書桌功能需求與設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)照

基于AD理論的獨(dú)立性公理原則，將兒童書桌功能需求FR與物理設(shè)計(jì)參數(shù)DP進(jìn)行相互映射，這種映射關(guān)系可以表示為：

式中：FRs為功能需求集；DPs為設(shè)計(jì)參數(shù)集；B為兒童書桌的設(shè)計(jì)矩陣；

式中：bij為兒童書桌功能需求FPs與設(shè)計(jì)參數(shù)DPs二者之間的關(guān)聯(lián)程度。

將上述兒童書桌功能需求FR與設(shè)計(jì)參數(shù)DP代入上述公式（8）進(jìn)行計(jì)算，得到如下矩陣：

在矩陣中，“X”表示功能需求與設(shè)計(jì)需求之間存在關(guān)系，而“O”表示它們之間存在弱相關(guān)或無相關(guān)性，如果矩陣是主對(duì)角線為空或三角矩陣，則表示滿足獨(dú)立性公理；然而，如果矩陣是一般矩陣，即非對(duì)角線元素不為O，則表示設(shè)計(jì)參數(shù)之間存在相互矛盾，這與獨(dú)立性公理相悖，因此需設(shè)計(jì)一個(gè)解耦矩陣對(duì)其進(jìn)行解決[22]。從以上兒童書桌的矩陣類型，可知每個(gè)設(shè)計(jì)元素（行和列）都是獨(dú)立的，沒有相互影響，屬于對(duì)角矩陣，這符合AD理論中的獨(dú)立性公理，因此設(shè)計(jì)參數(shù)可用，即兒童書桌設(shè)計(jì)符合企業(yè)加工及生產(chǎn)。

3.4 方案設(shè)計(jì)

根據(jù)權(quán)重分析結(jié)果及公理設(shè)計(jì)參數(shù)映射，可知兒童書桌設(shè)計(jì)開發(fā)中在滿足兒童學(xué)習(xí)需求時(shí)，應(yīng)注重書桌造型設(shè)計(jì)、高度可調(diào)節(jié)性、視力保護(hù)、坐姿矯正、智能陪伴及材料環(huán)保性等。結(jié)合AD理論設(shè)計(jì)參數(shù)映射，對(duì)兒童學(xué)習(xí)桌進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，如圖9所示。方案（1）主要考慮書桌智能化設(shè)計(jì)，在整體設(shè)計(jì)中內(nèi)置電子顯示屏，可監(jiān)控也可連接手機(jī)進(jìn)行打印；在高度調(diào)節(jié)方面主要采用智能化調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同年齡段兒童需求；桌面角度可0~50度傾斜，滿足不同學(xué)習(xí)需求，同時(shí)在桌面設(shè)計(jì)中內(nèi)置抽拉隔板，進(jìn)而增加桌面空間；在座椅設(shè)計(jì)中結(jié)合兒童身心特征，采用自動(dòng)調(diào)節(jié)功能、追背設(shè)計(jì)等幫助兒童矯正坐姿。方案（2）在設(shè)計(jì)中除智能化設(shè)計(jì)外，在外觀設(shè)計(jì)中更考慮書桌時(shí)尚感，整體采用流線型設(shè)計(jì)；在顏色方面主要采用科技灰與米白色進(jìn)行搭配，凸顯書桌科技感；座椅設(shè)計(jì)中增加可調(diào)節(jié)腳踏，可極大滿足用戶使用需求[23-24]。

■圖9 方案設(shè)計(jì)

3.5 設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)

為確保設(shè)計(jì)方案優(yōu)選科學(xué)性及合理性，避免評(píng)價(jià)中決策者主觀因素，采用層次分析過程中較重要子準(zhǔn)則層中12項(xiàng)用戶需求作為TOPSIS設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)，即AD理論中CA1-CA12，其12項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)都為正指標(biāo)，邀請(qǐng)8位兒童家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)專家、12位兒童家具設(shè)計(jì)師，及12位用戶對(duì)上述兩個(gè)設(shè)計(jì)方案與樣本方案（圖4）進(jìn)行綜合評(píng)分，區(qū)間為七級(jí)李克特量表 （1-7分），其中非常滿意（7分），很滿意（6分），滿意（5分），一般（4分），不滿意（3分），很不滿意（2分），非常不滿意（1分）。為保證該問卷可行性，使用SPSS軟件將60份問卷進(jìn)行克朗巴哈系數(shù)檢驗(yàn)，軟件運(yùn)算檢驗(yàn)結(jié)果顯示該問卷系數(shù)為0.836（該值大于等于0.7即表明該問卷具備可信度），可見該60份問卷可信度達(dá)標(biāo)，因此，可根據(jù)TOPSIS如下步驟進(jìn)行方案優(yōu)劣決策：

步驟一，將問卷結(jié)果進(jìn)行平均處理，構(gòu)建初始評(píng)價(jià)矩陣，用F表示，如表10所示。

表10 初始評(píng)價(jià)矩陣

步驟二，歸一化初始評(píng)價(jià)矩陣,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化矩陣Rij：

步驟三，建立加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化矩陣uij：

式中：Wj表示權(quán)重。

步驟四，計(jì)算正理想解、負(fù)理想解A*、A-：

則：

步驟六，計(jì)算相對(duì)貼近度Ci：

通過上述的運(yùn)算程序進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，如圖表11所示。得出各個(gè)方案的正、負(fù)理想解及相對(duì)貼近度，其中CI值越大表示方案排名越高，其對(duì)用戶的滿意度越高，由此可見方案1、方案2排名均大于樣本方案。可見，將AHP/AD/TOPSIS的綜合運(yùn)用應(yīng)用于兒童家具設(shè)計(jì)，不僅具備科學(xué)性，而且更加合理可行[25]。

表11 正、負(fù)理想解及相對(duì)貼近度

根據(jù)上述可知方案（2）為最佳設(shè)計(jì)方案，通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)對(duì)方案（2）進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，如圖10所示。兒童學(xué)習(xí)桌造型設(shè)計(jì)上主要采用弧線形，整體書桌外觀造型時(shí)尚、美觀，智能化程度較高；在功能上書桌配置智能語音助手，可回答兒童問題、給出學(xué)習(xí)建議，甚至可幫助兒童進(jìn)行學(xué)習(xí)輔導(dǎo)，同時(shí)配置健康監(jiān)測(cè)設(shè)備，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)兒童姿勢(shì)、眼睛健康等狀況，并提供相應(yīng)建議及提示；桌面0~50度任意角度鎖定，可根據(jù)兒童年齡段和學(xué)習(xí)內(nèi)容設(shè)計(jì)不同界面和學(xué)習(xí)模式，同時(shí)暗藏抽屜，增加收納空間；整體書桌配置觸控面板，一鍵控制書桌高度，以適應(yīng)孩子不同年齡、身高階段需求；桌面內(nèi)置智能學(xué)習(xí)設(shè)備、打印機(jī)，進(jìn)而滿足兒童智能化學(xué)習(xí)需求；在椅子設(shè)計(jì)上，可以根據(jù)桌子高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)設(shè)計(jì)可伸縮腳踏，提供兒童更舒適的座椅空間；扶手可旋轉(zhuǎn)、可調(diào)節(jié)，方便收納。

■圖10 設(shè)計(jì)方案圖

4 結(jié)語

隨著時(shí)代的進(jìn)步，未來兒童學(xué)習(xí)桌將不斷適應(yīng)孩子們需求及學(xué)習(xí)方式變化，提供更加舒適、智能的學(xué)習(xí)體驗(yàn)[26]。本次研究主要集成AHP-ADTOPSIS構(gòu)建兒童家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)路徑，從用戶需求切入，通過運(yùn)用AHP法構(gòu)建判斷矩陣，計(jì)算出準(zhǔn)則層和子準(zhǔn)則層用戶需求權(quán)重求解。基于AD理論進(jìn)行設(shè)計(jì)參數(shù)映射，設(shè)計(jì)出兒童學(xué)習(xí)書桌方案，并運(yùn)用AHP-TOPSIS對(duì)已有產(chǎn)品與設(shè)計(jì)方案進(jìn)行科學(xué)客觀評(píng)價(jià)，避免了評(píng)估中決策者的主觀因素影響，得出最佳設(shè)計(jì)方案。通過兒童書桌設(shè)計(jì)實(shí)踐驗(yàn)證該路徑有效性和可行性，結(jié)果表明該路徑指導(dǎo)下的兒童家具可進(jìn)一步提升用戶使用體驗(yàn)。然而，本研究調(diào)研過程中一定程度上也受到用戶主觀因素影響，以及存在用戶需求收集不夠全面的問題，后續(xù)研究中將會(huì)擴(kuò)大調(diào)研范圍及樣本數(shù)量，不斷完善研究缺陷；此外，后續(xù)研究將采用人工智能手段獲取更廣泛的兒童家具用戶需求，以及對(duì)兒童家具產(chǎn)品色彩及材質(zhì)分別展開深入探討。