﻿ 基于三角模糊数TOPSIS与TRIZ的产品设计研究
«上一篇
 文章快速检索 高级检索

 应用科技  2017, Vol. 44 Issue (4): 87-91  DOI: 10.11991/yykj.201705001 0

### 引用本文

YANG Jing. Study of product design of TOPSIS and TRIZ based on triangular fuzzy number[J]. Applied Science and Technology, 2017, 44(4), 87-91. DOI: 10.11991/yykj.201705001.

### 文章历史

Study of product design of TOPSIS and TRIZ based on triangular fuzzy number
YANG Jing
College of Design, Xianyang Normal University, Xianyang 712000, China
Abstract: For the existing problems in the product demand evaluation and innovation design, a method of product design integrating technique for order preference by similarity to ideal solution(TOPSIS)and theory of inventive problem solving(TRIZ)is presented. Combined with triangular fuzzy number and the application of TOPSIS method, a comprehensive evaluation of product demand is made. The key problem to be solved in the design of the product is determined by the order of importance of evaluation index, the TRIZ series parameters and inventive principles are applied to solve problems of innovation of product design, thereby to propose specific product design plan. Based on the design method of triangular fuzzy TOPSIS and TRIZ, integrating TOPSIS's evaluation advantage with TRIZ's creative advantage to provide complete evaluation and innovation process for product innovation design. The feasibility and practicability of the proposed method is verified by an example of socket design.
Key words: triangular fuzzy number    TOPSIS    evaluation    TRIZ    contradiction matrix    product    innovation    design

1 TOPSIS-TRIZ模型

TOPSIS是运筹学中一种多目标、多属性的高效评价方法[4-5]。TRIZ是一种系统化的创造方法学，为发明创造提供强大的创新工具和方法，能有效提高创新成功率[6-10]。TOPSIS-TRIZ模型的思路是：首先运用TOPSIS确定产品评价指标的重要度，具体包括：建立产品评价指标原始矩阵，进行无量纲化处理，构建评价标准化矩阵，计算出每个产品评价指标与正理想解和负理想解的距离，根据产品评价指标与最优值的相对接近度，确定产品评价指标的重要程度。其次，根据TOPSIS对产品评价指标的重要度进行排序，确立产品创新的具体方向，将设计中存在的问题转化为TRIZ问题，并运用TRIZ的发明原理解决矛盾冲突，拓展创新思维，形成详细的产品创新设计方案。

2 TOPSIS-TRIZ模型的应用流程 2.1 应用TOPSIS确定产品评价指标的重要度

1) 构造评价矩阵。对于n个产品评价指标G1, G2, …, Gn，由f个评价者H1, H2, …, Hf展开综合评价，其评价值构成的评价矩阵如表 1所示。

2) 将每一个评价数值用三角模糊数表示，例如xij=(aij, bij, cij)。

3) 转化模糊群体评价结果为清晰值[11]。对于三角模糊数，其清晰型归一化评价值为

 ${x_{ij}} = ({a_{ij}},2{b_{ij}},{c_{ij}})/4$

 $X = {({x_{ij}})_{n \times f}}$

4) 对原始数据进行无量纲化处理，得到规范化评价矩阵：

 $Y = {({y_{ij}})_{n \times f}}$

5) 求解加权规范评价矩阵。若评价者的权重为w=(w1, w2, …, wf)，wj为第j个评价者的权重，而且$\sum\limits_{i = 1}^n {{w_j} = 1}$，则加权规范评价矩阵为

 $R = {({r_{ij}})_{n \times f}}$

6) 确定矩阵R的正理想解向量R+和负理想解向量R

 $\begin{array}{*{20}{l}} {{R^ + } = \left\{ {r_1^ + ,r_2^ + , \cdots r_f^ + } \right\} = \left\{ {(\max {r_{ij}}\left| {j \in {U^ + }),(\max {r_{ij}}} \right|j \in {U^ - })} \right\}}\\ {{R^ - } = \left\{ {r_1^ - ,r_2^ - , \cdots r_f^ - } \right\} = \left\{ {(\max {r_{ij}}\left| {j \in {U^ + }),(\max {r_{ij}}} \right|j \in {U^ - })} \right\}} \end{array}$

7) 计算每个产品评价指标与正理想解和负理想解的距离：

 $\begin{array}{l} V_i^ + = \sqrt {\sum\limits_{j = 1}^f {{{({r_{ij}} - r_j^ + )}^2}} } \\ V_i^ - = \sqrt {\sum\limits_{j = 1}^f {{{({r_{ij}} - r_j^ - )}^2}} } \end{array}$

8) 计算每个产品评价指标和最优值的相对接近度，即

 ${D_i} = V_i^ - /(V_i^ + + V_i^ - ),(i = 1,2, \cdots n)$

9) 将相对接近度从大到小进行排序，Di值越大，越靠近于1，表示第i个产品评价指标的重要度越高；Di值越小，表示第i个产品评价指标的重要度越低。

2.2 应用TRIZ进行产品创新设计

 图 1 TRIZ的产品创新设计流程
3 TOPSIS-TRIZ在插座设计中的应用

3.1 应用TOPSIS法对插座评价指标进行评价

 $\begin{array}{l} \begin{array}{*{20}{c}} {{R^ + } = \left\{ {r_1^ + ,r_2^ + , \cdots r_f^ + } \right\} = }\\ {\left\{ {{\rm{0}}.{\rm{471}},{\rm{0}}.{\rm{471}},{\rm{0}}.{\rm{448}},{\rm{0}}.{\rm{629}},{\rm{0}}.{\rm{509}},{\rm{0}}.{\rm{512}},{\rm{0}}.{\rm{514}},{\rm{0}}.{\rm{460}}} \right\}} \end{array}\\ \begin{array}{*{20}{c}} {{R^ - } = \left\{ {r_1^ - ,r_2^ - , \cdots r_f^ - } \right\} = }\\ {\left\{ {{\rm{0}}.{\rm{060}},{\rm{0}}.{\rm{145}},{\rm{0}}.{\rm{230}},{\rm{0}}.{\rm{018}},{\rm{0}}.{\rm{073}},{\rm{0}}.{\rm{073}},{\rm{0}}.{\rm{066}},{\rm{0}}.{\rm{016}}} \right\}} \end{array} \end{array}$

3.2 应用TRIZ进行插座创新设计

3.2.1 插座的造型创新设计

 图 2 立式插座

 图 3 宝相花插座
3.2.2 插座的功能创新设计

 图 4 魔方插座
4 结论

1) 针对产品调研评价信息模糊、用户需求多样、创新设计思路单一的现状，将三角模糊TOPSIS与TRIZ结合进行产品创新设计；

2) 构建一个科学的产品创新设计体系，集三角模糊数、逼近理想解排序法和TRIZ的优势为一体；

3) 有效提高了产品评价的准确性，提升了产品创新设计的水平；

4) 加快了由用户需求转换化为产品设计方案的研发过程，以降低后期生产制造风险，切实提高产品质量。

 [1] 孟闯. 产品概念设计中的可持续设计策略研究[J]. 包装工程, 2014, 35(2): 81-83. (0) [2] 宋淼, 姜少飞. 基于成本元的产品概念设计方案经济性评价方法研究[J]. 浙江工业大学学报, 2015, 43(3): 265-269. (0) [3] 杨雷, 赵九茹. 选择与评价新产品开发的风险决策研究[J]. 运筹与管理, 2015, 24(3): 127-133. DOI:10.12005/orms.2015.0092 (0) [4] 李永华. 基于TOPSIS的支持向量机法对货车设计方案评价[J]. 铁道科学与工程学报, 2015, 12(2): 436-440. (0) [5] 陈建, 张胜良, 李鑫. 基于模糊AHP-TOPSIS的环境意识设计方案相对绿色度研究[J]. 科技导报, 2016, 34(18): 304-313. (0) [6] 李耀辉, 冯立杰, 王金凤. 基于Triz的客车喷粉线优化方案设计[J]. 工业工程与管理, 2014, 19(2): 126-129. (0) [7] 陈敏慧, 蒋艳萍, 吕建秋. TRIZ国内外研究现状、存在问题及对策研究[J]. 科技管理研究, 2015(1): 24-27. (0) [8] 罗建强, 赵艳萍, 彭永涛. 基于TRIZ的制造企业服务衍生研究[J]. 管理评论, 2016, 28(5): 35-46. (0) [9] 陈国强, 史慧君, 张芳兰. 基于TRIZ与Kano模型的智能手表创新设计[J]. 包装工程, 2016, 37(16): 83-86. (0) [10] 桂科, 刘江南, 张文博. 基于现代TRIZ工具的多功能课桌创新设计[J]. 包装工程, 2016, 37(14): 34-37. (0) [11] 胡丽芳. 一种三角模糊数型多属性决策方法[J]. 控制与决策, 2011, 26(12): 1877-1880. (0) [12] 王君华, 彭华涛. TRIZ应用中协同创新意识对员工创新能力的影响[J]. 科技进步与对策, 2015, 32(9): 146-151. DOI:10.6049/kjjbydc.2015010379 (0) [13] 付敏, 于大雪. 基于TRIZ和CAI的产品概念设计及应用研究[J]. 工业技术经济, 2015(11): 147-153. DOI:10.3969/j.issn.1004-910X.2015.11.018 (0)