基于AHP和TOPSls的电饭煲设计评价

彭鹏　胡昌格　柴敏

摘要：为客观评价电饭煲中的定性指标对电饭煲设计的影响，文章对电饭煲设计方案进行科学地评判决策，以美观性、交互方式、用户体验为基准层指标构建电饭煲设计方案评价模型。首先运用AHP和MATLAB辅助计算得到合理的各指标权重，然后采用TOPSIS确定3个不同设计方案与最优方案的距离，实现各方案的优先排序，为电饭煲最佳设计方案的选择提供分析参考。

关键词：层次分析法;逼近理想解排序法;电饭煲设计;评价

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2021）04-0153-02

近年来，一些学者们对电饭煲的研究日益增多，如张宁等对智能电饭煲进行了人机界面的优化设计;汪海波等对现有的智能电饭煲的交互原型进行了创新设计。电饭煲作为人们起居生活的重要厨用电器，其设计方案的评价和选擇非常重要，但在实际各设计方案的选择中很容易受到人的主观性影响，缺乏对电饭煲进行系统且科学的分析和评价。文章以AHP和TOPSIS为切入点，阐述电饭煲设计评价流程，希望为相同产品的评价决策提供量化分析参考。

1相关概念解析

1.1 AHP概述

AHP（层次分析法）是一种多准则决策分析方法，在20世纪70年代由美国运筹学家Satty等人提出，可有效处理复杂的决策问题，是一种可检查评估措施一致性的有效机制。其优点是分析时所需的定量数据不多，但对问题的本质和各影响因素内在关系分析的较为清晰透彻，近年来被广泛应用。如郭宏凌等采用层次分析法提出一种先进设计技术的分类标准;田园等通过模糊AHP和主元分析法对高速自动机综合性能进行了评价。

1.2 TOPSIS概述

TOPSIS（逼近理想解排序法）是一种自然语言变量的模糊多指标评价方法，通过构造决策问题的正负理想解，计算各评价方案与正负理想解的距离，其评价依据为靠近正理想解和远离负理想解两个基准，以此确定各方案的排序。其优点是信息损失较少，能较充分地利用原始数据，应用范围广且具有有效性。本文根据TOPSIS，先将电饭煲方案的决策矩阵进行规范化处理，然后确定正负理想解并计算得到各备选方案的欧式距离，再确定各方案的接近度，最后排序得出最佳设计方案。

2基于AHP和TOPSIS的电饭煲设计评价流程

现有3个不同的设计方案P1、P2、P3，如图1所示。方案P1电饭煲已经过了产品引入期，处于成长期和成熟期之间，简单的使用和操作能够更好地满足用户的需求，以灯光的变换来指示相应的操作流程，显示界面更易满足不同年龄段的操作习惯，煮饭和保温的语音提示可带给用户更为直观的用户体验;方案P2电饭煲是基于智能家电理念的产品，智能操作功能板块主要以触摸的方式实现，煲体表面的易洁材质和防水、防污的全触控玻璃面板屏幕更易清洁，精铁内胆可使加热均匀，特有的手机预约功能和开关机的语音识别功能让操作更加方便快捷;方案P3电饭煲将独居青年的习惯与生活需求整合在一起，以互动、智能、交流为需求导向来满足当代青年的独居生活习性，表现以特有的圆润造型，高明度的材质和色彩给人以现代感和时尚感，经典且极简的设计风格更能满足年轻人对于造型趣味性的需求。

2.1 基于AHP计算电饭煲各指标权重

1）评价指标体系构建。通过对电饭煲调研，搜集行业专家和具有丰富经验的产品设计人员意见，采用AHP将电饭煲的影响因素进行分解编号，筛选后得到美观性U₁、交互方式U₂、用户体验U₃ 3个基准层指标，以及形态u₁₁、色彩u₁₂、材料质感u₁₃、语音识别u₂₁、触控管理u₂₂、软件控制u₂₃、声音传递u₃₁、显示界面u₃₂和灯光指示u₃₃共计9个评价指标，构建电饭煲评价指标体系。

2）构建判断矩阵和计算指标权重。判断矩阵表示本层次各相关指标之间相对重要性的比较，采用1～9级标度法将决策判断量化，以此表示两个指标之间不同的重要性，可构造判断矩阵A。

判断矩阵一致性检验是必要的，随机一致性比率CR =CI/RI，式中RI为随机一致性指标，其数值见表1。一般情况下，CR< 0.1时，则认为A是满意一致性矩阵;否则需要重新修正判断矩阵。

根据行业专家人员意见，并依据电饭煲评价指标体系，结合1～9级标度法构建如表2～表5所示的判断矩阵，利用MATLAB计算得到判断矩阵的最大特征值λ_max、一致性指标CI和一致性比率CR。

最后判断矩阵的一致性检验通过后，计算各级指标综合权重W = （0.067，0.027，0.011，0.046，0.414，0.178，0.164，0.027，0.066）^T。

2.2 TOPSIS确定接近度的计算

2.2.1 TOPSIS计算方法介绍