基于模糊综合评价法的多功能行军凳设计方案评价

杨琨钰 潘剑 罗显廷

关键词：模糊综合评价;多功能;行军凳;设计评价

1 模糊综合评价法概述

模糊综合评价法（fuzzy comprehensive evaluation FCE）是一种根据模糊数学隶属度理论把定性评价转化成定量评价的方法[1]，常用于描述模糊、难以量化、不确定性强的问题评价[2]。

1.1 模糊综合评价法的数学基础

模糊综合评价法的理论基础是模糊变换[3]。设U={ x1，x2，…，xm}，V= {y1，y2，…，yn}都是有限论域， R= （rij） m×n 是U 到V的一个模糊关系，A=（ a1，a2，…，am）是U 上的一个模糊向量，则B=A◦R 是两个模糊矩阵的合成。即，

如果将上述变换中的U 作为某个评价对象的若干个评价指标集合，V 作为评价结果等级集合，在评价过程中，单个评价指标ui 相对于等级vj 的评价结果，即隶属度。可以通过调查统计等直观方法得到，即通过调查统计可得到模糊矩阵rij 的值，模糊向量A 描述了评价对象与指标集合U 的模糊关系，R 描述了指标集合U 与评价等级集合V 之间的模糊关系，则利用上述的模糊变换获得的模糊矩阵B 描述了评价对象与评价等级集合V 之间的模糊关系，从而实现对多个指标的综合评价。

1.2 模糊综合评价的过程

模糊综合评价的过程如图1 所示。

其中在构建模糊综合评价矩阵时，各指标评价结果通常可通过调查统计得到。如果评价对象的影响指标比较多，合理分配权重比较困难时，宜采用多级模糊综合评价[5]。此方法先将评价指标依据其相互关系划分为多个评价因素，每一评价因素包含多个评价指标，形成“评价对象—评价因素—评价指标”的多级指标体系。评价时，先对每一评价因素采取上述评价方法得到其模糊评价结果，然后将每个因素当作新一层的评价指标，重复上述评价过程即可。

2 行军凳概述

行军凳是一种供军校学员进行集体活动或野外作业时随身携带的凳子，学员每日集体收看新闻联播、每周的班务会，以及各类集会、野外作业、驻训等活动，都离不开行军凳[6]。多功能、易携带是行军凳设计的核心需求，也是行军凳设计方案评价的核心要素。

3 多功能行军凳设计方案

根据行军凳实用性、便携性要求、统一性的要求，利用Kano模型分析法进行用户需求分析，提出了如图2 所示的多功能行军凳分体式设计方案[7]。多功能行军凳集“凳子”“椅子”“书桌”“文具盒”等功能于一体，其分体式结构由两部分构成，其一是折叠凳，其二是椅背书桌构件，其结构与使用状态分别如图2（a）—（f）所示。

4 基于模糊综合评价法的多功能行军凳设计方案评价流程

4.1 设置评价指标体系与权重

设计方案评价的前提和基础是确定评价指标体系及其权重。按照既能全面体现用户体验要素，又能便于设置各指标权重的原则，构建了多功能行军凳设计多级评价指标体系。如图3 所示，该指标体系围绕功能体验、交互体验、感观体验、技术体验及文化体验5 大评价因素，设计了18 项评价指标。

确定多功能行军凳设计评价指标权重的方法有很多种，文章采用了比较简便而应用广泛的层次分析法[8]。该分析法将复杂的评价对象排列为一个有序的递阶层次结构的整体，然后在各个评价项目之间进行两两的比较、判断，计算各个评价项目的相对重要性系数，即权重[9]。基本过程如下：

1） 确定评价指标集。如图3，行军凳每一层评价因素由其下一层评价指标组成评价指标集。例如对最终目标层的评价指标集为：U = {功能体验U1， 交互体验U2，感观体验U3，技术体验U4，文化体验U5}。

对“功能体验U1”，其评价指标集为：U1 = {凳子功能U11， 椅子功能U12，书桌功能U13，文具盒功能U14，水杯架功能U15}。

2） 构造判断矩阵。组织专家或用户代表讨论并确定各评价因素中的两两指标的重要度关系。设U 为评价指标集，ui∈U，i=1，2，…，n。uij 表示因素ui 与因素 uj 的相对重要性标度，uij 取值如表1 所示。

根据表1，讨论形成的判断矩阵如下。其中U 是5 个评价因素间的判断矩阵，U1-U5 是各评价因素的评价指标间的判断矩阵。

4.2 评价方案与分析评价结果

设计出评价指标体系、得到具体指标权重分配后，就可采用模糊综合评价法对设计方案进行评价。

由图3 可知，多功能行军凳设计评价指标体系是由因素层和指标层两级构成，因而必须采取多级模糊综合评价的方法。首先对每项评价因素的评价指标进行模糊变换，求出各评价因素模糊評价结果（称为一级变换），再将5 个评价因素作为评价指标通过模糊变换求出行军凳的最终设计评价结果（称为二级变换）。具体过程如下：

1） 确定评价等级，获取测评数据。为更真实准确地收集用户的使用体验，请学校实习工厂依据设计方案制作多功能行军凳样品，组织用户代表对各项功能进行试用，对各项指标按“非常满意”“满意”“一般”“不满意”四个评价等级填写试用测评表，逐项统计各评价等级的百分比，将测评统计结果与权重分配结果归并到一张表格中，如表2 所示。

5 设计方案改进建议

综合上述分析，后续的设计可重点在以下用户体验方面加以改进：（1） 交互体验。重点强化舒适性体验，例如，结合人机工程学改进凳面、桌面造型，使用新材料新技术改善凳面硬度等，增强就座舒适度。通过优化结构和材质，在保证安全性同时，降低产品的重量等。（2） 个性化体验。可丰富产品型号，也可设置可调节配置，如高度调节、角度调节等来满足不同身高、体重、性别用户差异化需求、个性化需求等。（3） 感观体验和文化体验。此次设计方案更多地体现了军用器具和军营文化的特点要求，对校园文化、大学文化、青春文化等体现的不够，因为合理融入多元化的美学和文化元素也是面向用户体验设计的永恒课题。

6 结语

由上述多功能行军凳设计方案评价可以看出，模糊综合评价利用精确的数学方法处理模糊的评价因素，能对模糊性评价对象做出比较科学、明确的量化评价结论。同时，其评价结果通常是个向量，而不是单一点值，既能够比较准确描述被评价对象，又可以用来进一步加工处理，得到更多更细致的评价信息。例如通过计算各评价因素或指标的特征值可获取用户对各因素或指标的评价次序，用以指导后续的设计方案改进等。