（设计艺术学专业论文）产品造型设计的外观质量美学评价理论及研究.pdf

昆明理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出重要贡献的个人和集体，均已在论文中作了明确的说明并表示了谢 意。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：、热凇率 日 期：2 咖占年6 月二。日 一 v一 一 关于论文使用授权的说明 本人完全了解昆明理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅，学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印或其他复制手段保存论文。 ( 保密论文在解密后应遵守) 导师签名：拯甄叁晕论文作者签名：丝i 圭! l 驽二 日 期：2 竺生月2 旦旦 昆明理工大学硕士学位论文 摘要 在计算机辅助工业设计( c a i d ) 中，产品外观造型质量评价是涉及到艺术领 域中的定性但难以定量的美学原则问题，一个合适的评价体系和方法不仅影响到 评价结果的准确性，而且也会影响产品设计和生产计划的制定和实施过程。本文 参考现有的评价方法，根据产品外观造型质量的特性，提出了应用层次分析法和 模糊评价法对家用机电产品造型外观质量从美学角度进行综合评价的思路和方 法。 本文主要有以下的工作内容： 1 提出了基于层次分析法和模糊评价法的产品造型质量美学评价方法，成功 地将层次分析法和模糊评判法相结合应用于产品造型质量美学综合评价中。 2 通过对产品造型质量的各个评价因素和其之间关系的分析，制定出美学评 价指标体系的基本原则，确立合理的评价指标，确立评价指标的层次，从而给出 了较全面合理的产品造型质量美学综合评价的指标体系，克服了以前只对产品某 一特性进行局部评价的片面性。产品外观造型设计是一个复杂的过程，对产品造 型质量的美学综合评价不仅考虑其直接与其有关的特性形态和色彩属性，也考察 其他间接关系如装饰属性和人机属性。评价指标的选取具有科学性和可行性。 3 构造出美学评价系统的层次模型，产品造型的美学属性中既包含定量成分 又包含定性成分，且涉及的因素又很多，同时其属性具有明显的层次性，适合采 用层次分析法( a h p ) 进行分析确认，建立同一层次评价指标的权重判断矩阵，计 算各评价指标的组合权重。对最低层评价指标建立隶属函数，确定相应的隶属度， 用模糊评价法进行评价，最后应用和线性加权和法给出产品的综合评价值。 4 应用此方法对昆明某电动车有限公司公司生产的d d 3 2 0 型电动自行车进 行了产品外观造型美学综合评价。并阐述了产品造型质量美学评价软件原型系统 的设计方法和技术，该系统将成为计算机辅助工业设计( 咖) 系统中的一个组 成部分。 关键词： 产品造型，美学，评价指标，层次分析法，模糊评价法 昆明理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t i i l c o m p u t e ra i d e di n d u s t r i a ld e s i g nf c a i d ) r e v a l u a t i o nt ot h eq u a l i t yo f p r o d u c t sa p p e a r a n c ea n df o r mi sam a t t e ra b o u te s t h e t i c sp r i n c i p l e i td e t e r m i n e st h e n a t u r eb u ti sd i f f i c u l tt om e a s u r a b l ea b o u ta l l sd o m a i n ag o o dm e t h o dt oe v a l u a t et h e q u a l i t yo fp r o d u c t sa p p e a r a n c ei m p e r s o n a l l ya n de x a c t l yi sv e r yn e e d e d b a s e do nt h ea b o v e ，t h ef o l l o w i n gm a i np r o b l e m sa r ed i s c u s s e di nt h ed i s s e r t a t i o n 1 t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dac o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm e t h o d ，w h i c hi sb a s e d o na n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s sa n df u z z ye v a l u a t i o n 2 d e t a i l e da n a l y s i so ft h er e l a t i o nb e t w e e nt h ea p p e a r a n c ea n df o r mo fp r o d u c t s a n da e s t h e t i c s p r i n c i p l e ，a n dt h er e s e a r c ho nt h ep r i n c i p l e so ft h ec o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o ne s t a b l i s h m e n t f i n a l l yt op r e s e n tt h ev e r ya p p r o p r i a t ee v a l u a t i o ni n d e x e so f e v e r yc l a s s 3 e s t a b l i s h m e n to ft h eh i e r a r c h ym o d e lo ft h ec o m p r e h e n s i v ea e s t h e t i ce v a l u a t i o n s y s t e m t h i sp a p e ru s e dt h ea n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s s ( a h p ) t oc o n f h mt h em a i n f a c t o r sa n dw e i g h tn u m b e r s ，w h i c hi n f l u e n c et h ee v a l u a t i o nt ot h eq u a l i t yo fp r o d u c t s a p p e a r a n c e c o n s t r u c t i n gt h ej u d g i n gm a t r i x ，a n dt oc a l c u l a t ee v e r yi n d e x sw e i g h t t h i sm e t h o ds o l v e st h ep r o b l e mo fc o m b i n a t i o nb e t w e e nq u a l i t a t i v ea n dq u a n t i t a t i v e e v a l u a t i o ne x i s t i n gi nt h eo r i g i n a lm e t h o dt ot r a n s f e rt h eq u a l i t a t i v ee v a l u a t i o nt ot h e q u a n t i t a t i v eo n e ，t h u sm a k e st h ee v a l u a t i o nm e t h o dm o r ec o m p r e h e n s i v e ，r a t i o n a l ， a n ds c i e n t i f i c t h es t r u c t u r eo fe v a l u a t i o ni n d e x e so r i e n t e dt op r o d u c t so nd e s i g n i n g s t a g ei se s t a b l i s h e d f i n a l l yt og e tt h er e s u l to ft h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nu s i n gt h e l i n e a r i t y - w e i g h t e d s u mm e t h o d 4 a ne x a m p l et h a tu s e dt h ea b o v em e t h o dt oe v a l u a t et h ee l e c t r o m o t i v eb i c y c l e w a sp r e s e n t e d t h i sa p p r o a c hw a se a s yt oo p e r a t e ，s h o r tc u ta n dp r a c t i c a l p a p e r s d i s c u s s e dt h em e a n sa n dt e c h n o l o g yo fap r o t o t y p es y s t e mo ft h ea e s t h e t i ce v a l u a t i o n o ft h ep r o d u c t s t h es y s t e mw i l lb eap a l lo fc o m p u t e ra i d e di n d u s t r i a ld e s i g n s y s t e m k e y w o r d s ：t h ea p p e a r a n c ea n df o r mo fp r o d u c t s ，a e s t h e t i c s ， e v a l u a t i o n si n d e x ，a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ，f u z z ye v a l u a t i o n 2 昆明理工大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 产品造型设计的要求 产品造型主要是以工业产品为表现对象，在满足其工业品属性的前提下，用 艺术表现手段创造出实用、美观、经济的产品，如家用电器、交通工具、机械设 备等。这些造型物除了要保证产品物质功能的实现外，还要关心产品与人相关的 一切方面，充分考虑人的因素，使产品能适应和满足人的生理、心理要求。因此， 从现代设计的观点看，产品造型必须满足实用要求的物质功能和审美要求的精神 功能两方面的需求，最终是以产品的市场竞争力和入机系统使用效能来衡量的。 在现代化工业生产中，产品要取得社会的承认并达到预期的社会效果，就要 在设计中实现技术因素和艺术因素的有机结合，将过去的单纯工程结构设计改为 结构设计、造型设计的综合设计，从单纯的工程技术领域转入到与美学、人机工 程学、心理学、色彩学、符号理论以及价值工程、市场销售等多学科相关的领域。 显然，工业设计与传统的工程技术设计有着明显的不同，在衡量产品质量指标方 面也有着显著的差别。从工业设计的角度看，现代工业产品的质量指标应至少包 含内在质量、外观质量和人机质量三个方面。 内在质量指标侧重反映产品的物质功能，它主要包括产品的结构、性能、使 用寿命等。 外观质量指标侧重反映产品的精神功能，它主要是通过产品的形态、色彩、 装饰等美感要素来体现的。 人机质量指标侧重反映产品的使用功能，它主要是通过控制器、显示器、作 业空间、作业环境等与人在操作使用过程中相关的因素来体现的。 在设计中，内在功能质量指标和人机质量指标客观性强，易于测量和评价， 但外观质量指标的主观性强，且不易直接测量，这给评价带来了较大的困难，针 对这个问题所在，本文研究的重点在如何对产品外观质量设立指标及正确进行评 价。 1 2 计算机辅助工业设计( c a i d ) 工业设计是从社会、经济、技术、艺术等多种角度，对批量生产的工业产品 的功能、材料、构造、形态、色彩、表面处理、装饰等要素进行综合性的设计， 创造出能够满足人们不断增长的物质需求的新产品。工业设计在技术创新、产品 6 昆明理工大学硕士学位论文 成型以及商品的销售、服务和企业形象的树立过程中，都扮演着重要的角色，它 是现代工业文明的灵魂，是现代科学技术与艺术的统一，也是科技与经济、文化 的高度融合。随着科学技术的高速发展，特别是信息时代的到来，市场对产品的 性能、价格和交货期的要求更加苛刻，要求产品的研发周期短、品种多样化、趣 味化、个性化、小批量。这些都要求制造企业能够快速开发出高质量的产品，以 影响市场、响应市场的需求、提高自身的竞争力。传统的产品设计方法已经不能 满足瞬息万变的市场需求，因此基于计算机技术的c a i d ( 计算机辅助工业设计) 应运而生。 计算机辅助工业设计( c o m p u t e ra i di n d u s t r i a ld e s i g n ，c a i d ) ，即在计算机 及其相应的计算机辅助工业设计系统的支持下，进行工业设计领域的各类创造性 活动。它是以计算机技术为支柱的信息时代环境下的产物，是工业设计( i d ) 与 计算机辅助设计( c a d ) 技术的有机结合。它从设计对象自身出发，用类似的、 精确的方法对定性的设计过程及设计方法进行研究，将计算机的快速性、准确性 以及信息高度集成性与设计师的创造性思维、综合分析的能力充分地结合的- - n 技术。与传统的工业设计相比，c a i d 在设计方法、设计过程、设计质量和效率 等各方面都发生了质的变化。 计算机辅助工业设计技术，是计算机辅助工业设计系统的内部支撑技术。由 于工业设计是- n 综合性的交叉性学科，涉及到诸多学科领域，因而计算机辅助 工业设计技术也涉及到了c a d 技术、人工智能技术、多媒体技术、虚拟现实技 术、优化技术、模糊技术、人机工程学等信息技术领域，是门综合的交叉性学 科。 9 0 年代以来，随着以计算机技术为支柱的信息技术的发展，世界经济格局发 生了巨大的变化，逐步形成了一个统一的一体化市场，经济循环加大、加快，市 场竞争日趋激烈同时，工业产品由传统的机械产品向机电一体化产品、信息电子 产品方向发展，技术含量大为增高；社会的消费观念也不断发生变化，产品的功 能已不再是消费者决定购买的最主要因素。产品的创新性、外观造型、宜人性、 环保性等因素愈来愈受到重视，在竞争中占据突出地位。 这种趋势促使企业在着手进行新产品开发时把面向产品的创新性、外观造型、 人机工程等的设计提到一个新的高度，从而也迫切要求对工业设计的研究能有进 一步的突破，以提高企业形象、产品设计水平和市场竞争力。 正因如此，对于工业设计领域的研究逐渐受到了国内外学者的关注。特别是 近几年来，随着计算机软硬件技术的日新月异，计算机图形学、计算机辅助设计、 7 昆明理工大学硕士学位论文 多媒体、虚拟现实等技术的发展和c a d c a m 应用的逐步深入，现代工业设计理 论与方法的研究有了长足的进步，计算机辅助工业设计技术己成为c a d a m 、 先进制造与自动化技术领域的研究热点。 计算机辅助工业设计是一个复杂的以设计师为主导的循环迭代过程。对于工 业产品设计，设计时根据产品的要求和规格，先进行概念设计并制定初步的设计 方案，然后对方案进行分析和计算，实现具体的设计。在设计过程中要对每一个 设计方案及最终结果进行评价分析，当要求未到达时，返回前述过程进行修改， 如此反复直到满足要求为止。一个简明的典型工业造型设计软件系统的c a i d 流 程如图1 1 所示。 i 概念设计i f 详细设计 i 满足芝产 士 r 输出结果、 图1 1c a i d 的简明流程 与传统的工业设计相比，c a i d 在设计方法、设计过程、设计质量和设计效 率等各方面都发生了质的变化，c a i d 以工业设计知识为主体，以计算机和网络 等信息技术为辅助工具，实现产品形态、色彩、宜人性设计和美学原则的量化描 述，从而设计出更加实用、经济、美观、宜人和创新的新产品，满足不同层次人 们的需求。 c a i d 主要包括数字化建模、数字化装配、数字化评价、数字化制造以及数 8 昆明理工大学硕士学位论文 字化信息交换等方面内容。数字化建模是由编程者预先设置一些几何图形模块， 然后设计者在造型建模时可以直接使用，通过改变一个几何图形的相关尺寸参数 可以产生其它几何图形，任设计者发挥创造力。数字化装配是在所有零件建模完 成后，可以在设计平台上实现预装配，可以获得有关可靠性、可维护性、技术指 标、工艺性等方面的反馈信息，便于及时修改。数字化评价是该系统中集中体现 工业设计特征的部分，它将各种美学原则、风格特征、人机关系等语义性的东西 通过数学建模进行量化，使工业设计的知识体系对设计过程的指导真正具有可操 作性。比如生成的渲染效果图或实体模型，可以进行机构仿真、外型、色彩、材 质、工艺等方面的分析评价，更直观且经济实用。 c a i d 系统是按照系统工程的思想，以工业设计理论和方法为指导的智能型 创新性的产品开发设计系统。首先是利用各种信息，在c a i d 系统平台里利用真 实感造型设计系统进行形态设计、色彩设计、材质设计和人机设计等方面的语义 设计，然后在数字装配系统中实现数字化装配，在综合评价系统中进行美学、语 义学等方面的分析评价，提出产品造型方案。最后将最终方案输出到加工设备。 加工出产品，投放到市场，之后再收集有关信息，反馈到c a i d 平台，实现再设 计。这种方法利用网络和其它平台相连接，使设计人员从一开始就考虑到产品生 命周期的所有环节，把设计、制作、使用等方面合理组织起来，及时解决不同环 节之间的冲突，充分调动了所有人的积极性和创造性。 c a i d 系统中的信息可以分为数字信息和非数字信息两大类。数字信息都是 可以交换的，而非数字信息是暂时不能交换。其中的数字信息有：产品造型的尺 寸结构、色彩、材料、人机标准尺度、符合规范的标准化设计等，多数涉及产品 或人的生理和物理属性。而其中的非数字信息有：对美感的评价、产品的创意、 色彩或形式带来的心理反应等，多数涉及人的心理属性，是复杂多变的。数字信 息是非数字信息的一种表现，是容易用数据表示并用计算机来描述的，而非数字 信息目前只起到辅助的作用，。按照工业设计以人为本、强调创意、张扬个性的发 展趋势来看，非数字信息应该是c a i d 系统的基础，因此目前的c a i d 还存在技 术上的局限性，在对c a i d 的研究中有望发展智能型的专家系统，帮助人们进行 创意型设计，使非数字信息不断数字化，这样在未来的设计中可以实现设计者与 使用者的互动，或者完全实现设计的自由配置。 但是由于工业设计自身的特点，使得目前应用于工业设计的大量的面向工程 设计的c a d 软件，如p r o e n g i n e e r ， a l i a ss t t l d i o 等，虽然在一定程度上能帮助 工业设计师进行设计，却始终不可能成为真正的面向工业设计的系统。所以研究 9 昆明理工大学硕士学位论文 开发真正的c a i d 软件系统不但是工业设计领域实现现代化的瓶颈，也是计算机 应用领域的重要问题。当前，国内外c a i d 的研究主要集中在计算机辅助造型技 术、c a i d 中的人机交互技术、智能技术以及新兴技术的应用研究等方面。 c a j d 有待解决的几个关键技术问题： 现代设计方法学的研究：立足于现代工业设计的发展方向，从设计对象自 身出发，用类似的、精确的方法对定性的设计过程及设计方法进行研究，以奠定 c a i d 的理论基础。 创新设计技术的研究：研究设计思维过程和计算机支持下的设计过程遵循 的原则和规范：探讨各类创新技法，深入研究创新设计的原理、方法和技术。 设计过程中的智能技术研究：研究设计过程及其评价过程中的智能支持技 术；研究面向工业设计的智能支持系统。 设计过程中并行、协同、全生命周期设计技术研究：研究设计过程中考虑 制造、成本等因素的并行设计技术；研究设计过程中不同或相同领域的设计师之 间的协同设计技术；研究面向全生命周期的绿色设计技术。 设计过程中的人机交互技术研究：在传统交互手段的基础上，研究在虚拟 现实( v r ) 等新兴技术支持下的人机交互技术。 c a i d 技术的发展不仅使得用计算机技术来表现设计艺术，比传统的手绘表 现方法更加的快、精、准，美、特，比如应用计算机技术可以营造出用传统技术 无法表现的设计效果，在p h o t o s h o p 滤镜里的多种效果是传统技法无法表现的， 包括编排的自由、灯光的取舍、形成的各种笔触效果、色彩的微妙变化等，而且 更多的设计理论应用到其中来，将使工业设计朝着多元化、优化、一体化的方向 发展，人机交互方式更加自然，创新设计的手段更为先进、有效。从整个产品设 计与制造的发展趋势看，并行设计、协同设计、智能设计、虚拟设计、敏捷设计、 全生命周期设计等设计理念代表了现代产品设计模式的发展方向。随着技术的进 一步发展，产品设计模式在信息化的基础上，必然朝着数字化、集成化、网络化、 智能化的方向发展。计算机辅助下的工业设计的发展趋势则必然与上述发展趋势 相一致，最终建立统一的设计支撑模型。 本文所论述的产品设计造型质量美学评价，是上述c a i d 有待解决的设计过 程中的智能技术研究方向之一，即研究设计过程及其评价过程中的智能支持技术； 研究面向工业设计的智能支持系统。 昆明理工大学硕士学位论文 1 3 设计评价 1 3 1 设计评价的概念和意义 工业设计所要解决的是复杂、多解的问题。对于每一个设计问题，一般都会 有许多不同的解决方案。从这种意义上说，设计是一种发散一收敛，搜索一筛选 的过程。解决这种多解的问题，其通常的逻辑步骤为：分析一综合一评价一决策， 即在分析设计对象的特点、要求及各种制约条件的前提下，综合搜索多种设计方 案。最后通过设计评价过程，做出决策，筛选出符合设计目标要求的最佳设计方 案。 所谓设计评价，是指在设计过程中，对解决设计问题的方案进行比较、评定， 由此确定各方案的价值，判断其优劣，以便筛选出最佳设计方案。在这里，“方案” 的意义是广泛的，可以有多种形式，如原理方案、概念方案、结构方案、造型方 案等，从其载体上看，可以是零、部件或总成图纸，也可以是模型、样机、产品 等。一般来说，评价中所指的“方案”，其实质是指对设计中所遇问题的解答。不 论其是文体的形态( 如样机、产品、模型) ，还是构想的形态，这些方案都可以作 为评价的对象。 应该指出，设计评价应在多方案的条件下才有意义，否则就无从进行比较， 但有时我们可以对某一种方案进行评价。这时应把评价时所依据的评价标准理解 为一种抽象的“理想方案”，籍实际方案与“理想方案”的比较和对照，我们就能 确定实际方案的相对价值，以其与理想要求的接近程度评定其优劣，做出判断。 在实际中，这种评价现象是经常出现的，如在某些产品的鉴定、验收工作中就常 用这种特殊的评价方式。 设计评价在工业设计中是十分重要的，设计过程中总是伴随着大量的评价和 决策，只是许多情况下我们是不自觉地进行评价和决策而已。随着科学技术的发 展和设计对象的复杂化，对工业设计提出了更高的要求，单凭经验、直觉的评价 来进行设计是越来越不能适应要求的，有必要学习和采用先进的理论和方法使设 计评价更自觉、更科学地进行。评价不应仅理解为对方案的选择、评定，还应针 对方案的技术、经济、美学等方面的弱点加以改进和完善，这是设计评价的根本 目的。完成了对方案的评定和选择只是达到设计评价的基本目的，当然在一般情 况下，做到这一点就可以了，本文也只讨论这一层次。明确评价的根本目的是很 必要的。在广义上把设计评价看作是产品开发的优化过程，将有助于我们树立正 确的观念。 1 1 昆明理工大学硕士学位论文 设计评价的意义是多方面的。首先，通过设计评价，能有效地保证设计的质 量。充分、科学的设计评价，使我们能在众多的设计方案中筛选出各方面性能都 满足目标要求的最佳方案。其次，适当的设计评价，能减少设计中的盲目性；提 高设计的效率。在确定工作原理、运动方案、结构方案、选择材料及工艺、探索 造型形式各个阶段，都进行必要的评价并以此做出决策。能够适时摈弃许多不合 理或没有发展前途的方案，使设计始终循着正确的路线。这样，就使设计的目标 较为明确，同时也能避免设计上走弯路，从而提高效率，降低设计成本。这有如 图1 2 所示的产品开发过程。此外，应用设计评价可以有效地检核设计方案，发 现设计上的不足之处，为设计改进提供依据。 原 结 璺 试 试毕产品开发过程 理构体验制产 设 设 设 计计计 图1 2 产品开发过程的方案选择 总之，设计评价的意义在于自觉控制设计过程，把握设计方向，以科学的分 析而不是主观的感觉来评定设计方案，为设计师提供评价设计构思等的依据。 1 3 2 评价方法的分类 在设计中，评价一般是经常性的，也是形式多样的，为了对设计评价问题有 一个较为全面的认识，可从以下几个方面对设计评价体系进行简单的归纳分类。 1 从设计评价的主体区分 据此有消费者的评价、生产经营者的评价、设计师的评价和主管部门的评价 1 2 方案数如粥 昆明理工太学硕士学位论文 设计评价的意义是多方面的。首先，通过设计评价，能有效地保证设计的质 量。充分、科学的设计评价，使我们能在众多的设计方案中筛选出各方面性能都 满足目标要求的最佳方案。其次，适当的设计评价，能减少设计中的盲目性，提 高设计的效率。在确定工作原理、运动方案、结构方案、选择材料及工艺、探索 造型形式各个阶段，都进行必要的评价并以此做出决策。能够适时摈弃许多不合 理或没有发展前途的方案，使设计始终循着正确的路线。这样，就使设计的目标 较为明确同时也能避免设计上走弯路，从而提高效率，降低设计成本。这有如 图1 2 所示的产品开发过程。此外，应用设计评价可以有效地检核设计方案，发 现设计上的不足之处，为设计改进提供依据。 设设设 计 计计 图1 2 产品丌发过程的方案选择 总之，设计评价的意义在于自觉控制设计过程，把握设计方向，以科学的分 析而不是主观的感觉来评定设计方案，为设计师提供评价设计构思等的依据。 1 3 2 评价方法的分类 在设计中，评价一般是经常性的，也是形式多样的，为了对设计评价问题有 一个较为全面的认识，可从以下几个方面对设计评价体系进行简单的归纳分类。 1 从设计评价的主体区分 据此有消费者的评价、生产经营者的评价、设计师的评价和主管部门的评价 据此有消费者的评价、生产经营者的评价、设计师的评价和主管部门的评价 方案数仲， 昆明理工大学硕士学位论文 等几种评价形式。 这几种评价，在评价标准、项目、要求等方面都有一定的特点。消费者的评 价多考虑成本、价格、使用性、安全性、可靠性、审美性等方面；生产经营者多 从成本、利润、可行性、加工性、生产周期、销售前景等方面着眼；而设计师则 多从社会效果、对环境的影响、与人们生活方式提升的关系、宜人性、使用性、 审美价值、时代性等综合性能上加以评价。在评价时，消费者关注的焦点是功能、 价格和精神上的享受；生产经营者关注的焦点是成本、利润和市场销售前途；设 计师是介于这两者之间的，以更高的准则综合考虑消费者和经营者的利益，在充 分满足两者基本要求的前提下、尽力从更广泛的角度进行设计评价。设计师所关 注的焦点是先进性和广义的功能性f 包括技术功能、使用功能、环境功能、审美功 能、教育功能、经济功能、社会功能等等，涉及物质和精神两个领域) 。至于主管 部门的评价，在标准和范围上一般较接近于设计师的评价，但更偏重于方案的先 进性和社会性，其评价的对象多为产品形式。 理想的设计评价应是综合上述4 个方面的评价，此时，设计评价结构可表示 为 e = e ( a ，b ，c ，d ) 式中e 为综合评价；a 为消费者的评价；b 为生产经营者的评价；c 为设计师 的评价；d 为主管部门的评价。 也即，把综合评价视为4 个评价主体的评价的函数。在实际评价中，应尽可 能向这种综合的评价结构努力。 2 从评价的性质区分 这可分为定性评价和定量评价两种。 定性评价是指对一些非计量性的评价项目。如审美性、舒适性、创造性等所 进行的评价；定量评价则是指对那些可以计量的评价项目。如成本、技术性能( 可 以用参数表示) 等所进行的评价。在实际评价中，一般都有计量性和非计量性两种 评价项目，在作法上可以采用不同的方法分别加以评价，得到两类评价结果，然 后再综合起来进行考虑，做出判断和决策。另外，也可以采取综合处理的方式， 对两类问题统一用适宜的方法评价。 在设计评价中，有不少的评价项目都属于非计量性的，这也是造成评价困 难的重要原因。对于非计量性问题的评价，不可避免地要受到评价者主观因素的 影响，从而使设计评价的结果具有较大的差异乃至错误。各种不同的评价方法的 作用之一，就是尽可能地减少主观因素对设计评价的影响，使其更为客观。 昆明理工人学硕士学位论文 3 从评价的过程区分 设计评价可分为理性的评价和直觉的评价两种。例如，在价格或成本上，a 方案较b 方案便宜。这种判断是理性的；对于色彩问题，认为红色比蓝色好，则 属于直觉的评价。所以，理性的评价，其评价的过程是以理性判断为主的；直觉 的评价其评价的过程是以直觉或感性的判断为主的。在设计过程中，往往需要同 时运用理性和直觉两种判断过程，也即是一种交互式的评价。一般而言，设计师 的评价过程其工作大都基于他个人从事专业工作得到的经验来做判断。因为评 价的项目大都是非计量性的，尤其是在造型项目上，更是要依赖其直觉感受来做 评价。为弥补因个人偏见而造成的评价上的偏差，在评价中一般都是采用模糊评 价的方法，或以多人的方式进行评价，最后再综合，由此得出结论。 以上是对设计评价所作的简单分类，另外也还可以从设计评价的内容、方 法、目的，以及设计的不同阶段等方面进行分类。 1 3 3 国内外主要的评价方法和应用动态分析 评价方法及其应用研究是近年来管理科学与工程学科最活跃的研究领域， 大量的研究成果为社会、经济和科技等方面的科学分析与决策提供了先进科学的 方法手段。目前国内外学者提出和应用的评价方法达近百种之多，在科技评价中 主要的常用方法有：专家评价法、层次分析法( a i a v ) 、多指标综合评价方法( 力权 和法、视图法、约束法、优序法、两两比较法) 、指数法及经济分析法( 指数法、 费用效益分析、投入产出分析、价值工程) 、运筹学方法( 多目标决策方法、数 据包络分析一一d e a 方法) 、属性评价方法、数理统计法( 聚类分析、主成分分析、 因子分析) 、模糊评价方法( 模糊综合评价、模糊聚类、模糊a h p 、模糊距离模型) 、 基于计算机技术的评估方法( 人工神经网络、基于仿真技术的评价法一s w a r m 仿真、专家系统、决策支持系统) 、基于规则的评价方法以及综合使用这些方法的 复合评价法。在产品评价方面可采用的方法主要有以下几类。 1 专家评价法 它是基于一组有关专家的知识、经验和主观判断能力，根据评价目的，按照 规范化的程序和评价标准，对某一评价对象提取最一致的信息，并形成专家的群 决策意见的方法。主要包括专家咨询法( d e l p h i 法) ，规范评分法、加权平均法和 调整表法等方法。这类方法由于简单、易于操作、又能有效的吸收专家的知识和 经验。因此，它被广泛的应用于科技评价方面，如在8 6 3 项目、火炬计划项目、 科技攻关项目的论证、项目鉴定和评奖中广泛的采用。但这类方法在使用中受专 1 4 昆明理工大学硕士学位论文 家知识、经验和主观见解影响较大。 2 层次分析法( a n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s a h p ) 层次分析法是美国著名的运筹学家t l s a a t y 在2 0 世纪7 0 年代中期创立的一 种多目标评价和决策方法，其本质是试图使人的思维条理化、层次化。它充分利 用人的经验和判断，对决策方案优劣进行排序。该方法具有实用性、系统性、简 洁性等优点，是处理某些难以完全用定量方法分析复杂问题的有力手段。 层次分析法的基本思想是先按问题要求建立一个描述系统功能或特征的内部 独立的递阶层次结构，通过两两比较因素( 或目标、准则、方案) 的相对重要性， 构造上层某要素对下层相关元素的权重判断矩阵，以给出相关元素对某要素的相 对重要序列。a h p 的核心问题是排序问题，包括递阶层次结构原理、标度原理和 排序原理。 它也是一种多层次权重解析方法，它是通过分析复杂系统所包含的因素及其 相关关系，将问题分解为不同的要素，并将这些要素归并为不同的层次从而形成 一个多层次的分析结构模型。层次分析所需的数据量少，能够克服一般评价方法 要求样本点多，数据量大的特点，从而使系统因素间的量化分析成为可能。a h p 目前研究的主要方面是其权重的测算和模糊a h p 两类。 3 模糊综合评价法唧盟yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a f i o n ，f c e ) 1 9 6 5 年著名的美国工程控制和系统论专家、加利福尼亚大学教授l a - z a d e h 发表了著名的论文“模糊集合”，给出了模糊性现象的定量描述和分析运算的方法， 标志着模糊数学这门新学科的诞生。 模糊评价法是对受多个因素影响的事物做出全面的有效的一种综合评价方 法。它突破了精确数学的逻辑和语言，强调了影响事物因素中的模糊性，较为深 刻地刻画了事物的客观属性。应用模糊评价法首先要确定评价参数，不同参数在 评价中所起的作用也不相同，需要分别确定各参数的权重因子大小。随后要根据 不同参数的特点给出拟合隶属函数，结合评价标准，经模糊变换给出隶属度值， 完成模糊综合评价。 对于有着复杂特性的评价对象，评价者往往很难或无法直接给出所评价对象 的量化结果，而模糊综合评价法以自然语言方式表达了信息的本质，并以数值计 算方式处理了评价信息，从而为定性信息和定量信息提供了一种统一的表达与处 理模式。由于模糊综合评价法具有坚实的数学基础和良好结构的概念和技术系统， 因而应用广泛。目前模糊综合评价法的研究主要集中于对定性客观问题的量化评 价和评价方法本身理论的完善。 昆明理1 ：大学硕士学位论文 4 数据包络分析方法( d a t ae n v e l o p m e n ta n a l y s i s d e a ) 1 9 7 8 年美国a c h a r m s 等人提了d e a 方法。它是的一种根据同一类决策单 元( d e c i s i o nm a k i n gu n i t ，d m u ) 的输入输出数据来评价各决策单元相对有效性的 多指标评价方法。该方法是基于对前期决策数据分析的基础上进行评价的，强调 所评价对象的整体效果最优，为未来决策提供大量的经验信息。与其它评价方法 相比，d e a 方法的长处就在于它不仅能够判断决策单元的相对有效性，而且还能 有针对性地给出决策单元的改进信息。另外，d e a 方法求解的最终变量为权重， 所以避免了事先人为设定权重的困难，使评价结果更具客观性。 5 属性综合评价系统( a t t r i b u t es y n t h e t i ca s s e s s m e n ts y s t e m ) 综合评价问题可以用综合评价系统来描述。系统的输入为样品的单个指标的 测量值，系统的输出为某一评价类，即对该样品属于哪一类的判别。综合评价系 统又可分为三个系统：第一个系统为单指标性能函数分析子系统。按照指标值的 大小和评价类的关系确定性能函数，根据测量值计算出性能函数值。第二个子系 统为多指标综合性能函数分析子系统。把各个单指标性能函数分析，综合成一个 性能函数的分析。第三个子系统为识别子系统。根据第二个子系统输出的结果， 给出识别准则，以判别样品属于哪一个评价类。属性综合评价方法在环境质量等 问题评价中己取得了较好的效果。 6 数理统计方法 在科技分类与评价中主要是应用数理统计方法中的主成分分析0 r i n c i p a l c o m p o n e n ta n a l y s i s ) 、因子分析( f a c t o ra n a l y s i s ) 、聚类分析( c l u s t e ra n a l y s i s ) 等方 法。它不是基于专家判断的客观方法，这样可以排除评价过程中人为因素的影响， 而且适宜于评价指标彼此相关程度较大的对象系统的综合评价，但该方法给出的 评价结果仅对方案决策或排序比较有效，并不反映现实中评价目标的真实重要性 程度，其应用时要求评价对象的各因素要有具体的数据值。 7 人工神经网络( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ) 评价法 神经网络主要用于分类、聚类、特征采掘、预测和模式识别。神经网络模仿 生物神经网络，本质上是一个分布式矩阵结构，它通过对训练数据的采掘逐步计 算网络连接的权值。神经网络可分为以下三种： ( 1 ) 前馈式网络它以感知机、反向传播模型、函数型网络为代表，可用于 预测、模式识别等方面。 ( 2 ) 反馈式网络它以h o p f i e l d 的离散模型和连续模型为代表，分别用于 联想记忆和优化计算。 昆明理工大学硕士学位论文 ( 3 ) 自组织网络它以a r t 模型、k o h o l o n 模型为代表，用于聚类。 人工神经网络具有分布式存储信息、并行地处理信息和进行推理、以及自组 织自学习等特点，解决了众多用以往很难解决的问题。 人工神经网络评价法主要根据所提供的数据，通过学习和训练，找出输入与 输出之间的内在联系，从而求取问题的解，而不是依据对问题的经验知识和规则， 这决定了该方法具有自适应功能，对于弱化权重确定中人为的因素是十分有益的。 人工神经网络评价法能够处理那些有噪声或不完全的数据，具有泛化功能和很强 的容错能力。由于实际综合评估往往是非常复杂的，各个因素之间互相影响，呈 现出复杂的非线性关系，人工神经网络为处理这类非线性问题提供了强有力的工 具，因此，与其它综合评价方法相比，基于人工神经网络的综合评价方法已越来 越显示出它的优越性。在基于人工神经网络的综合评价模型中，b p 人工神经网络 是应用最为广泛的种。b p 人工神经网络是一种梯度下降算法，它存在着收敛速 度慢、可能陷入局部极小点的弱点。因此，出现一些改进算法。由于人工神经网 络具有自组织、自适应和自学习能力，以及具有非线性、非局域性、非定常性和 非凸性等特点，所以被广泛应用于各个领域。 8 粗糙度量评价法 粗糙集( r o g hs e l s ) 理论最早是由波兰数学家z p a w l a k 在1 9 8 2 年提出的。 它的一个重要特点是它具有很强的定性分析能力，即不需要预先给定某些特征或 属性的数学描述，如模糊集理论中的隶属度或隶属函数，而是直接从给定问题的 描述集合出发，通过不可分辨关系和不可分辨类确定给定问题的近似域。由于它 的这个特点很类似于人的认知特性，因此，基于r o u g h 集理论的评价方法迅速成 为近年来研究和应用的热点。目前粗糙度量评价理论的研究集中于粗糙集理论和 其它不确定性计算理论结合起来，从而达到更有效地解决评价问题的目的。如： 粗糙集理论同模糊集结合的方法、粗糙集与神经网络结合方法等。 上述8 类评价理论方法都是近年来在评价理论及技术的研究和应用比较广， 需要不断探索和完善的理论方法。专家评价法是在科技评价领域应用最多和最 广的一种方法，其简单易行，可以充分利用专家智慧、技术和经验，但同时也容 易受专家知识和经验不足和主观等因素的影响。层次分析法是在多层次评价指 标权重确定方面具有优越性，但当某一指标的下一层直属分指标超过9 个时，其 有效性降低，则判断矩阵往往难以满足一致性要求。模糊综合评价法适宜于具 有模糊因素的综合性评价，在经济和科技评价方面应用很广，但是由于以最大隶 属度原则为识别准则，该原则过于简单，因此，在许多场合下是不适合的，有时 1 7 昆明理工大学硕士学位论文 会出现分类不清和结果不合理问题。数据包络分析法是根据一组多输入和多输 出的观察值来确定有效生产前沿面，以评价其对象系统的相对有效性，被广泛的 应用于多种方案之间的有效性评价，但其仅限于具有多输入和多输出的对象系统 的相对有效性评价。属往综合评价系统是北京大学程乾生教授1 9 9 7 年提出的一 种先进的综合评价方法，在对评价对象进行综合分类评价方面具有独特之处，但 在科技评价领域是否适用尚无经验和应用实例可借鉴，还需要进一步研究和探索。 数理统计方法是基于评价对象的各指标测量值进行统计分析的一类方法，适于 各指标问相关程度较大的评价对象的综合分析，但用于产品评价时，其评价结果 对产品的排序比较有效，而无法测定出各产品的综合价值程度。人工神经网络 评价法是一类能够有效的模拟专家的评价思想、经验和具有记忆功能的智能化评 价方法，近年来发展较快，由于应用最广泛的b p 算法存在收敛速度慢和容易陷 入局部极小点问题，近年来出现了些b p 改进的算法，但如何应用神经网络进 行产品智能化评价还需要进一步的研究和试验。粗糙度量评价法也是近年来不 断探索和发展的一类新的评价方法，除了将其与有关评价方法组合成新的方法外， 该方法在综合评价指标体系的指标简化中得到了应用。 本文所研究的是将上述评价方法其中的几种，主要是层次分析法和模糊评价 法、专家评价法，进行组合运用并结合决策支持系统或专家系统形成复合型的新 的综合评价方法及评价系统，将专家的经验和知识、评价指标数据、评价理论方 法、系统仿真及计算机系统有机结合起来，对解决产品造型质量评价这个复杂性 系统评价问题提供了有效的评价手段。 1 3 。4 评价的基本原则 1 科学性原则 产品造型质量评价是一项比较复杂的系统工程。为了能够准确的评价产品 造型质量，其认定与评价程序、指标、方法和界定标准要具有科学性，要有较高 水平的专家参与，评价结果要具有科学性和权威性， 2 动态性原则 由于技术飞速发展，产品的生命周期逐步在缩短，人们的审美观