基于模糊综合评价的交互式产品设计应用与研究

徐敏 蒋伟梁

摘 要： 交互式产品设计能给用户带来人和产品之间双向信息交流的体验，它除了实现产品本身的功能外，其交互设计能否最大限度地令用户对产品易用、乐用和高效应用是产品的重要评判标准。借用模糊数学中的模糊综合评价方法，综合考虑交互式产品设计各因素，结合用户体验，建立交互式产品设计评价的数学模型；按模糊矩阵的运算方法和最大隶属原则得到综合评价结果；实现从定性到定量，最终又回到定性的转化，为产品的决策提供可靠依据。

关键词： 模糊综合评价； 交互式产品设计； 决策； 评判标准

中图分类号：TB472 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2015）02-40-02

Application and research of interactive product design based on fuzzy comprehensive evaluation

Xu Min， Jiang Weiliang

（Wuxi Higher Vocational School ofTourism&Commerce， Wuxi， Jiangsu 214045， China）

Abstract： Interactive product design can give users bidirectional information exchange experiencebetween people and products. In addition to the realization of the function of the product， whether the interaction design can make it easy， happyto use efficientlyare important standards of the product. The fuzzy comprehensive evaluation method in fuzzy mathematics is used. Based on the interactive product design factors， combined with the user experience， the mathematical model of interactive product design evaluation is established. The comprehensive evaluation results are obtained according to the calculation method of fuzzy matrix and the maximum membership principle. From qualitative to quantitative， eventually returned to qualitative transformation， a reliable basis for decision-making of product is provided.

Key words： fuzzy comprehensive evaluation； interactive product design； policy decision； evaluation standard

0 引言

随着社会经济和科学的发展，传统意义上的产品设计已不能满足人们的需求；过去那种围绕工程技术的设计思路早已不能适应普通用户的认知和心理忍耐程度。现代人们不但希望通过使用某种产品来完成或改善某项工作，还希望产品能够丰富、增进其生活体验，并且把这种体验联系到个人的梦想[1]。交互产品设计超越传统意义上的产品设计在于所设计的产品具有良好的交互功能，即在使用产品过程中用户能感觉到一种体验，这种体验是由于人和产品之间的双向信息交流所带来的，具有“很浓重的情感成分”[2]。那么，一件产品除了要实现它的功能，我们还关心其交互设计能否最大限度地令产品易用，让用户乐用和高效应用，以及它是否有一个评判标准。

要解决这一问题，我们可以借用模糊数学中的模糊综合评价方法。模糊数学是运用数学方法研究和处理带有模糊性现象的一门学科，它的创始人是美国加利福尼亚大学著名的控制论专家扎德（LA.Zadeh）教授。所谓的模糊综合评价在模糊数学中称为模糊综合决策，是指应用模糊数学中模糊集方法对评价对象所涉及的因素先进行单一评价，再综合其他因素，给出该对象的一个总体评价（或称为决策）。简单说来，模糊综合评价就是针对具有模糊属性的事物或对象，利用模糊数学中的方法进行处理，最终得到一个确切的结果。

1 模糊综合评价的一般步骤及方法

⑴ 根据评价目的确定评价指标集U={u1，u2，…，um}。

⑵ 给出评价等级集V={v1，v2，…，vn}。

⑶ 确定各评价指标的权重W={μ1，μ2，…，μm}，权重反映各评价指标在综合评价中的重要性程度，且∑μi=1。

⑷ 确定评价矩阵R，根据不同评价群体的评价结果构建变换矩阵。

⑸ 进行综合评价，通过权系数矩阵W与评价矩阵R的模糊变换得到模糊评判集S：

设W=（μj）1×m，R=（rji）m×n，那么

其中“”为模糊合成算子，例如：

，符号“∧”为取小，“∨”为取大。

最后通过对模糊评判向量S的分析作出综合结论。一般可以采用最大隶属原则、加权平均原则以及模糊向量单值化三种方法。交互式产品设计只需给出某事物一个总体评价结论，我们采用最大隶属原则：模糊评判集S=（S1，S2，…，Sn）中Si为等级vi对模糊评判集S的隶属度，按最大隶属度原则作出综合结论，即M=max（S1，S2，…，Sn），其中M所对应的元素为综合评价结果。

2 交互式产品设计的模糊综合评判模型的构建

交互式产品设计是社会学、人类学、心理学以及信息科学、工程学、人机工程学和产品设计等多学科融合的结晶[3]。它注重人和产品间的互动，设计时要考虑用户的背景、使用经验以及在操作过程中的感受，从而设计符合最终用户的产品。因此，对交互式产品设计的评价价中势必会遇到许多模糊信息的处理问题。

模糊综合评价方法的基本思想是，在确定评价因素、因子的评价等级标准和权值的基础上，运用模糊集合变换原理，以隶属度描述各因素及因子的模糊界线，构造模糊评判矩阵，通过多层复合运算，最终确定评价对象所属等级。

本文运用模糊数学中的综合评价理论，在综合考虑交互式产品设计各因素的基础上，结合用户体验，建立交互式产品设计评价的数学模型。

⑴ 确定评价因素集

U={操作方便，安全可靠，界面外观，角色分配，人机交互}

⑵ 确定评语集

V={好，较好，一般，不太好，不好}

⑶ 确定综合评价的变换矩阵

对虚拟现实数字校园进行综合评价，通过网络调查文件形式，随即抽取100名用户，对数字校园各项指标进行统计。评价统计数据如表1。

根据统计数据，通过归一化处理后，构成用户对该产品综合考核的模糊评价矩阵R。

⑷ 确定权重分配矩阵

考虑到评价因素重要性之间的差异，必须按其重要程度进行权重分配，通常采用二元择优比较法确定权重分配矩阵；再选择确定权重的群体，如专家组、设计团队、目标用户或抽样调查等，要求每个参加的个体独立完成择优试验卡的填写。最后统计择优结果并确定权重分配矩阵W=（0.25，0.16，0.17，0.19，0.23）。

⑸ 评价模型与结果分析

依据模糊数学理论，评价模型为：S=WR，通过计算，得到评价结果为：

（0.3， 0.25， 0.2， 0.17， 0.01）

作归一化处理即可得：

（0.32， 0.27， 0.22， 0.18， 0.01）

因此，按照最大隶属原则，最后得到评价结果为32%的用户认为好，27%的用户认为较好，22%的用户认为一般，18%的用户认为不太好，1%的用户认为不好。

⑹ 多个评价结果的综合

对于产品的评价常常由多个群体构成，如用户、专家组、当事人以及设计团队等。由于各群体的知识结构、专业背景、要求和喜好的不同，因此得出的评价结果必定会有差异。对于这种情况，我们可以分别按照上述方法，得出各自的评价结果，将其作为下一轮综合评价的变换矩阵：

用户评价结果：（0.32， 0.27， 0.22， 0.18， 0.01）

营销人员评价结果：（0.21， 0.34， 0.26， 0.16， 0.03）

管理层评价结果：（0.35， 0.22， 0.25， 0.22， 0.06）

专家组评价结果：（0.31， 0.28， 0.20， 0.18， 0.03）

根据不同评价群体的评价结果新构建的变换矩阵：

确定权重分配矩阵，权重分配为：用户0.30；营销人员：0.20；管理层：0.10；专家为0.40；W=（0.3， 0.2， 0.1， 0.4）。通过最大隶属原则S=WR=（0.31， 0.28， 0.22， 0.18， 0.06），归一化处理后的结果为S=（0.30， 0.27， 0.21， 0.17， 0.05），按最大隶属原则，最后综合评价结果为“好”。在四个评价群体中，三个的评价结果为“好”，一个为“较好”（营销人员组），由于专家组的权重较高，所以最后的评价结果为“好”。

3 模糊综合评价算法设计

<%

For j=0 to M-1

S（j）=0

For i=0 to N-1‘求最小值

IF R（i，j）<=W（i） then

T（i）=R（i，j）

else T（i）=W（i）

END IF

IF t（i）<=S（j） then‘求最大值

S（j）=t（i）

End IF

Next i

sum=sum+S（j）‘计算综合评价结果各元素之和

Next j

For j=0 to M-1

S（j）=S（j）/sum‘归一化处理

Next j

%>

4 结束语

本文利用模糊综合评价方法对交互式产品设计进行评价，实现了从定性到定量，最终又回到定性的转化，为产品的决策提供了可靠的依据。但该方法在应用的过程中仍存在尚待解决的问题：评价指标的不确定性和评价中人的主观性如果不一致，会影响交互式产品设计的评价值。要解决这一问题，我们须运用层次模糊评判方法，这种模糊综合评判和层次分析决策技术两门学科的有机结合，是一种新的尝试，有待进一步探索与实践。

参考文献：

[1] （美）Jonathan Cagan Craig M.Vogel著，辛向阳潘龙译，创建突破性产

品——从产品策略到项目定案的创新[M].机械工业出版社，2004.

[2] RormanDA著，梅琼译.设计心理学[M].中信出版社，2003.

[3] 李世国.体验与挑战产品交互设计[J].江苏美术出版社，2008.

[4] 陈申宝.基于模糊综合评价的课堂教学质量的研究与系统的计算机

实现[J].浙江工商职业技术学院学报，2009.6.

[5] 张剑，龚俭.一种基于模糊综合评判的入侵异常检测方法[J].计算机

研究与发展，2003.6.