基于熵权法和TRIZ的产品创意设计

DOI: 10.11991/yykj.201803001网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1191.U.20180408.1723.002.html

基于熵权法和TRIZ的产品创意设计杨静咸阳师范学院 设计学院，陕西 咸阳 712000摘 要：针对概念设计阶段的需求评价与设计创新结合不足的现象，提出了集成熵权法和TRIZ的产品创意设计模型，通过熵权法对产品创意设计阶段的主要设计指标进行评价和排序，求出指标的信息熵，计算指标的权重值，确定产品创意设计要解决的重要问题，运用TRIZ的工程参数对技术冲突进行描述，查询冲突矩阵，分析相应的发明原理，为产品在造型设计、功能设计以及风格设计等方面的技术冲突提供解决方法，并扩展为详细的产品创意设计方案。文章通过儿童台灯的设计实例验证了该模型的有效性和可行性。关键词：熵权法；权重；TRIZ；技术冲突；产品；创意；设计；儿童台灯中图分类号：TB472 文献标志码：A 文章编号：1009−671X(2018)06−0068−06

Product creative design based on the entropy weight method and TRIZYANG JingCollege of Design, Xianyang Normal University, Xianyang 712000, ChinaAbstract: Concerning the situation that there lacks of a combination of demand evaluation and creative design duringthe process of conceptual design, this paper puts forward a product creative design model based on the integratedentropy weight method and TRIZ. The entropy weight method is used to evaluate and rank major design indexes duringthe product creative design period, so as to solve the information entropy of indexes, calculate the weight value ofindexes, and identify major problems to be solved by the product creative design. The TRIZ engineering parameters areadopted to describe the technical conflicts, check the conflict matrix, and analyze the corresponding invention theory.All these provide solutions to technical conflicts arising from model design, functional design, style design and otheraspects of the table lamp for children, moreover, it is extended to a detailed product creative design plan. To sum up, thispaper verifies feasibility and validity of the model through the children’s table lamp design case.Keywords: entropy weight method; weight; TRIZ; technical conflict; product; idea; design; children's desk lamp

创意设计是产品研发过程中最能体现设计创意并决定产品后期市场认可度的关键阶段[1]。目前市场上的很多产品在概念设计阶段缺乏对用户需求的准确评价，导致研发的产品不能充分满足市场需求[2]。本文集成熵权法与TRIZ进行产品创意设计研究，将熵权法的产品评价体系和TRIZ的创新优势相结合，通过熵权法确定产品创意设计要解决的关键问题，运用TRIZ理论的39个通用工程参数和40个发明原理提出创意设计的解决方案，为产品设计提供完整的设计评价

与创新工具。1 熵权法和TRIZ的集成模型简介熵权法是一种客观赋权法，是按照指标观测值提供的信息大小来确定指标权重的评价方法[3]。熵是对不确定性的一种度量，根据每个指标的变异程度，运用信息熵计算指标的权重，可为多指标评价提供数据支持[4-6]。TRIZ是以研究技术系统变化的内部规律为主的发明创造理论，能有针对性地分析和解决产品创意设计中出现的矛盾冲突，并提供解决方案[7-10]。产品的创意设计中，熵权法可用于分析和评价产品的市场需求，指出创意设计要处理的核心问题，但不能给出解决方案。TRIZ的创造理论恰好能提供解决问题的方法[11-13]。熵权法和TRIZ

收稿日期：2018−03−02. 网络出版日期：2018−04−08.基金项目：国家社会科学基金项目（13BG068）；陕西省社会科学基金项目（2015J069）；咸阳师范学院扶持学科设计学科建设资助项目.作者简介：杨静（1974−），女，讲师 .通信作者：杨静，E-mail：411959862@qq.com.

第 45 卷第 6 期应 用 科 技Vol.45 No.6

2018 年 12 月Applied Science and Technology

Dec. 2018的集成模型是将熵权法对产品创意设计指标的评价方法与TRIZ的创新技术充分融合，对于熵权法在评价中发现的设计问题，运用TRIZ的工程参数表述冲突，运用TRIZ的发明原理解决冲突、开拓思维、激发产品创意，形成详细的产品创意设计方案。

2 熵权法和TRIZ的集成模型在产品创意设计中的应用程序

2.1 运用熵权法评价产品创意设计的各项指标1）数据标准化

X1,X2,···,XkXi={x1,x2,···,xn}

X1′,X2′,···,Xk′

建立产品创意设计指标的评价体系，对创意设计指标的评价数据采取标准化处理。如果给定了k个创意设计指标，其中。假设创意设计指标的评价数据标准化后的数值为，则

Xij′=

Xij−min(Xi)

max(Xi)−min(Xi)式中Xij表示第i个群体对第j个创意设计指标的评分。2）计算产品创意设计指标的信息熵从信息熵的定义得出，一组数据的信息熵：

Ej=−ln(n)−1n∑i=1YijlnYij(1)Yij=

X′

ij

m∑

i=1Xij′

limYij∼0YijlnYij=0式中。如果Y

ij，则定义。

3）计算产品创意设计指标的权重E1,E2,···,Ek

根据信息熵的计算公式，求出产品创意设计指标的信息熵为。通过信息熵计算各指标的权重为

Wi=1−Eik−∑Eii=1,2,···,k,(2)

2.2 运用TRIZ进行产品创意设计根据熵权法的评价结果，对产品创意设计指标的权重进行排序，确立产品创意设计需要重点解决的问题，运用TRIZ的39个工程参数将这些问题转换为TRIZ问题。根据创意设计中存在的冲突类型，从TRIZ的40个发明原理中发掘解决冲突的原理，充分考虑产品的特征，将选择的发明原理扩展为具体的创意设计方案。熵权法和TRIZ的集成模型设计流程见图1。

39个工程参数

熵权法对产品创意设计指标的权重进行计算和排序

确立产品创意设计TRIZ

问题

40个TRIZ发明原理

选择发明原理分离原理物理冲突冲突矩阵技术冲突产品创意设计方案

冲突类型

图1 熵权法和TRIZ的集成模型设计流程3 熵权法和TRIZ的集成模型在儿童台灯创意设计中的具体应用

以儿童台灯创意设计项目为例进行具体分析，由于传统的儿童台灯创意缺乏科学的设计评价和创新方法，导致产品过于雷同，缺乏鲜明的产品风格与特色。针对这个问题，采用熵权法和TRIZ的集成模型进行产品设计，有效提高了儿童台灯的创意质量。3.1 构建儿童台灯的创意设计指标评价体系研究儿童台灯的产品特征，考虑工业设计的产品评价要求，提出由造型设计、功能设计、风格设计构成的儿童台灯创意设计指标评价体系，见图2。

工艺设计造型设计功能设计风格设计形态设计色彩设计结构设计装饰设计材料设计教育功能交互功能人机功能折叠功能收纳功能益智风格时代风格趣味风格环保风格卡通风格艺术风格

图2 儿童台灯的创意设计指标评价体系3.2 运用熵权法评价儿童台灯的创意设计指标1）标准化处理评价数据根据儿童台灯的产品属性和市场调研情况，

挑选14位由专家、商家、用户、调研员等组成的

第 6 期杨静：基于熵权法和TRIZ的产品创意设计·69·