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        基于模糊群決策的天津特色食品包裝SPA–TOPSIS評價

        2022-09-21 11:43:32趙吉成徐丕文
        包裝工程 2022年17期
        關鍵詞:特色評價文化

        趙吉成,徐丕文

        基于模糊群決策的天津特色食品包裝SPA–TOPSIS評價

        趙吉成1,徐丕文2

        (1.廣西民族大學 相思湖學院,南寧 530225;2.天津工業(yè)大學,天津 300387)

        針對地方特色食品包裝設計需兼具功能性和文化性的特征,開展包裝設計方案評價,有效輔助設計開發(fā)過程,豐富地方特色食品包裝設計的思路。以天津特色食品——麻花包裝為研究對象,構建分層次的包裝評價準則框架;采用基于梯形模糊數的專家評價法來獲得備選方案在各準則上的評分,通過群決策來集結多位專家的評判意見,進而求解得到備選方案的準則值;引入集對分析理論(SPA),采用連接向量距離來替換經典TOPSIS中的歐氏距離,提出SPA–TOPSIS評價方法來實現備選方案的評價和排序。針對麻花的6種包裝設計方案,實施了基于模糊群決策的SPA–TOPSIS評價,6種包裝設計方案與正理想解的貼近度依次為0.55、0.46、0.53、0.49、0.56、0.44,方案5為最優(yōu)方案。通過天津特色食品包裝評價,完善了城市文化內涵包裝設計的理念,為包裝的文化性設計提供了重要支持。

        地方特色文化設計;包裝設計評價;食品包裝;群決策;模糊數;集對分析;TOPSIS

        天津是中國北方最大的港口城市和重要的旅游城市,中西合璧、古今兼容的獨特城市風貌形成了天津特有的“津門文化”。以麻花、炸糕等為代表的特色食品對于輔助消費者獲取天津文化印象、理解天津文化內涵具有重要意義。包裝是消費者對產品的直觀視覺體驗,是產品個性最直接和最重要的傳遞者[1-2]?,F代包裝要求具有信息性、服務型、穩(wěn)定性和創(chuàng)新性相結合等特征[3],但目前對天津特色食品包裝設計的研究遠遠不能滿足國際化大都市文化內涵對地域化食品包裝設計的需求。單純的功能型包裝設計已經無法滿足人們日益增長的精神需求,文化性設計成了包裝行業(yè)必然的選擇和趨勢[4-6]。在天津特色食品包裝設計過程中,對引入文化性設計后形成的多種初步方案進行科學理性的評價,成為亟待解決的關鍵性問題之一。

        集對分析(Set Pair Analysis,SPA)是一門新的不確定理論[7]。所謂集對,是指具有一定聯系的2個集合組成的對子。SPA的基本思想是將系統內確定性與不確定性予以辯證分析與數學處理。天津特色食品的包裝設計方案評價受諸多因素影響,是一個復雜的不確定系統問題。SPA將確定性和不確定性作為一個系統進行分析,已在等級評定、風險評估、故障識別及相關性分析等問題中得到了應用[7-10],也為研究包裝設計方案評價這一不確定系統問題提供了新的途徑和思路,因此,文中針對天津特色食品初步包裝設計方案評價中存在的復雜性、不確定性等因素,引入模糊群決策和SPA改進的TOPSIS方法(SPA-TOPSIS),構建天津特色食品包裝的評價體系,并通過麻花包裝設計方案的評價進行了實例驗證。

        1 天津特色食品包裝評價準則框架的構建

        簡潔高效、科學合理的評價準則框架能夠為包裝設計評價提供有效的決策依據,從而提高設計對文化因素的敏感程度,達到食品包裝與文化的有機結合,進而有效地提高食品的文化品味、增加食品的附加經濟價值[11]。另一方面,如何提高人民大眾對文化內涵的審美高度,也迫切需要有一個科學、明確的評價準則框架來引導。天津特色食品包裝評價準則框架的構建能夠潛移默化地提高大眾的審美情趣,對社會精神文明建設具有一定程度的推進作用。

        通過文獻調研、專家咨詢等手段,根據大眾對包裝文化的直覺關注度提取了津門文化元素(1)、企業(yè)理念文化(2)、綠色包裝文化(3)、科技包裝文化(4)、教育啟迪性(5)、情感化設計(6)等6個要素作為一級準則,并進一步對每個一級準則進行要素分解,得到19個二級準則(1—19)。一、二級準則組成層次性的天津特色食品包裝設計評價準則框架,見圖1。

        圖1 天津特色食品包裝設計評價準則框架

        1)津門文化元素指天津特有的地區(qū)文化元素,以中國傳統文化元素為根,吸收來自全國乃至全球不同文化的營養(yǎng),經有機結合而形成的獨特文化形態(tài)。津門文化元素與食品包裝的有效融合,能提高產品的文化品味與藝術內涵。基于國人特有的傳統文化基因,將中國傳統意象中的抽象形態(tài)(如文字、造型、色彩符號)進行提煉和表達,并融入到特色食品包裝中,能拉近產品與消費者之間的距離、提升產品的親眾力,從而使消費者得到物質與精神的雙重享受。受津門文化的影響,天津出現了許多百年經典的人文自然景觀和商標,這些經典也成為津門文化的重要組成部分。在天津特色食品包裝設計中,需要有意識地呈現這些文化元素,因此在津門文化元素準則下設置1—6等二級準則。

        2)其他的文化類準則包括企業(yè)理念文化、綠色包裝文化和科技包裝文化,這里綠色包裝文化尤為重要。隨著綠色可持續(xù)發(fā)展觀念逐步深入人心,包裝產業(yè)帶來的生態(tài)環(huán)境問題已不容忽視,綠色文化理念與食品包裝文化息息相關,在食品包裝設計中需要綜合考慮材料安全生態(tài)性、原料節(jié)能經濟性和可持續(xù)發(fā)展性等因素。

        3)包裝作為產品不可分割的一部分,不僅能夠保護產品,而且已經成為一種高效的文化傳播載體。優(yōu)秀的包裝設計能夠引人思考、獲得啟迪并影響著人們的生活。在人與包裝的交互中,不僅商品屬性得到了有效傳遞,文化內涵更是得到了傳播與繼承,從而促進社會精神文明建設、提升審美文化內涵,因此,設置教育啟迪性準則非常必要。

        4)此外,消費者的需求是買賣關系中的第一要素,滿足消費者的情感化追求成為包裝設計的重要愿景之一,因此設置情感化設計準則。情感化不僅體現在消費者所得到的情感安慰,如個性化、趣味性等,也體現在設計師、產品與人的動態(tài)情感互動和情感共鳴。

        2 天津特色食品包裝評價整體結構

        文中的天津特色食品包裝評價問題實質上是一個多準則決策問題(Multi-Criterion Decision Making,MCDM),這類問題的解決方案可歸結為準則值的求解和評價對象的評價[12-13]。在天津特色食品包裝設計評價準則框架的基礎上,提出了天津特色食品包裝評價的整體結構,見圖2。

        在準則值的求解中,采用基于梯形模糊數的群決策方法,與使用準確標度值來表達專家評判相比更為合理,并通過專家評判意見的集結和梯形模糊數的轉換,獲取群決策準則值矩陣;將準則值矩陣作為天津特色食品包裝評價的輸入量,逐步確定準則權重和正負理想解,使用集對分析理論中的連接向量距離來替代經典TOPSIS中的歐式距離,以實現對經典TOPSIS的改進,通過改進的TOPSIS對各個備選的包裝設計方案進行評價和排序,最終獲得最優(yōu)方案。

        3 基于模糊群決策的準則值計算

        在評價問題中,基于專家評判的群決策法是求解準則值的有效方法。所構建的天津特色食品包裝評價準則體系中的二級準則均為定性類型,因此適用專家群決策法來計算準則之。傳統的群決策法用準確標度值表示專家對評價對象在某一準則上的評判意見,由于專家的評判意見具有模糊不確定性,用模糊標度值來表示評判意見比準確標度值更為合理。模糊理論中常用的兩種模糊數是梯形模糊數和三角形模糊數。梯形模糊數[12-14]的隸屬函數較三角模糊數更為復雜,能更好地模擬專家評估意見的不確定性。因此,這里采用梯形模糊數來表達專家對評價對象在某一準則上的評判意見。

        式中:,,和分別為的下限和上限。當時,退化為一個三角模糊數;當時,退化為一個實數。函數的圖象如圖3所示。

        圖3 梯形模糊數的隸屬度函數

        圖4 梯形模糊數(a為1—9)的隸屬度函數

        根據梯形模糊數的算法運算規(guī)則,對常用的九級標度評判的準確標度值進行模糊化處理,得到對應的梯形模糊數,見表2。

        表2 九級標度法的模糊化處理

        Tab.2 Fuzzification of the nine level scaling method

        4 天津特色食品包裝評價的SPA–TOPSIS方法

        TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)具有原理簡單、使用簡便、適用于多種場景等特點,在多準則評價決策中得到了廣泛的應用[15-19]。在經典TOPSIS中,通過評價對象與理想解之間的歐式距離來確定評價對象的貼近度,并以此作為評價排序的依據。該方法存在一定的弊端,即當多于一個對象處于兩個理想解的垂直平分線上時,這些對象的貼近度相等,無法進行評價排序。因此,現有研究中通過用其它概念代替歐式距離來對經典TOPSIS方法進行改進,如夾角余弦法[15]、正交投影法[17]等。但夾角余弦法只考慮了評價對象之間的夾角貼近度,忽略了長度差異;當兩個評價對象夾角完全相同而長度不同時,就會得出錯誤的評價排序結論。當多個方案在正、負理想解連線上的投影點相同時,正交投影法則無法區(qū)別其優(yōu)劣關系。

        根據SPA理論[20],文中提出了一種用連接向量距離替代歐式距離的改進TOPSIS方法(即SPA–TOPSIS方法),其原理為:某個評價對象和正負理想解分別組成兩個集對;將集對分解為多個元素對;對任一元素對,分析其同、反、異關系;得到某集對中所有元素對的同、反、異關系后,求解該集對所代表的評價對象與理想解之間的連接向量距離;根據TOPSIS的評價原則,依據評價對象與理想解之間的連接向量距離,計算評價對象的貼近度,并以此作為排序的依據。

        包裝設計具有藝術性特征,優(yōu)秀的包裝設計方案相較于普通方案一般體現在某些評價準則值上的明顯優(yōu)勢,這些對比可在準則值矩陣中得以呈現。因此,在采用SPA–TOPSIS方法進行包裝設計方案評價之前,可由決策者根據偏好進行篩選,以獲得具有明顯優(yōu)勢的包裝設計方案;也可由決策者事先設置評價準則的主觀權重,與客觀權重進行集成后再進行SPA–TOPSIS評價。主客觀權重集成已在多準則評價中得到廣泛應用,因此文中對此不再贅述,而重點闡述所提出的SPA–TOPSIS方法,其詳細過程如下。

        因此可得準則I的權重為:

        2)確定正、負理想解。

        3)分別求解方案與正、負理想解組成集對的連接向量。

        4)分別求解方案與正、負理想解之間的連接向量距離。

        5)求解貼近度并進行排序,獲得最優(yōu)方案。由步驟1—4可知,與正理想解的連接向量距離越小的

        5 應用實例

        麻花是天津的一道特色傳統食品,深受當地消費者和旅游者的喜愛。美觀大方、親和力強、突出地方特色和文化內涵的包裝設計能有效提升食品的文化品位、增加附加價值,并且對傳播地方特色文化、擴大城市影響力具有重要意義。選取6種典型的麻花包裝設計方案(如圖5所示),在這6種方案中,方案1—5采用硬紙盒包裝,成本較高,但能傳遞大量文化信息,如方案2中包含輕快的色彩設計和具有地方特色的符號圖案;方案3中設計了卡通圖案,且呈現了天津的特色建筑;方案4、5通過古樸的色彩搭配和工藝流程展示來突出麻花包裝設計的文化內涵。方案1增加了提繩式設計,便于攜帶。方案6采用透明塑紙包裝,成本較低,但可傳遞的信息較為有限。采用文中提出的方法對其進行評價,以選取滿足當前社會大眾的消費需求和文化傳播需求的最佳方案。

        圖5 天津特色食品——麻花的6種包裝設計方案

        首先采用專家群決策法來計算這六種包裝設計方案的準則值,專家組有60人,其中包括15名消費者代表、15名麻花廠商代表、15名包裝設計研究人員和15名包裝專業(yè)大學生。收集專家組對上述6種方案在圖1所示的19項準則上的模糊評判意見,其中方案1在19項準則上的模糊評判意見統計見表1,表1中數字表示人數。

        由式(2)可得方案1的梯形模糊數群決策準則值,再根據梯形模糊數的重心公式,將梯形模糊數轉換為實數形式,見表2。

        表1 方案1在19項準則上的模糊評判意見統計

        Tab.1 Statistics of fuzzy evaluation opinions of scheme 1 on 19 criterions

        ---------

        表2 方案1的群決策準則值

        Tab.2 Group decision criterion value of scheme 1

        表3 6種方案的準則值

        Tab.3 Criterion values of six schemes

        表4 6種方案的加權準則值

        Tab.4 Weighted criterion values of six schemes

        表5 正、負理想解

        Tab.5 Positive and negative ideal solutions

        表6 6種方案與正、負理想解之間的連接向量距離以及與正理想解的貼近度

        Tab.6 Connection vector distance between the six schemes and the positive and negative ideal solutions and the closeness to the positive ideal solutions

        基于表4的加權準則值數據,分別采用經典TOPSIS、文獻[11]提出的夾角余弦改進TOPSIS、文獻[13]提出的正交投影改進TOPSIS對該實例中的6種方案進行評價,與文中方法的排序結果對比見表7。

        表7 4種方法的評價結果對比

        Tab.7 Comparison of evaluation results of four methods

        從表7可以看出,4種方法的整體排序趨勢基本一致,均認為方案5最佳、方案6最劣;文中方法與經典TOPSIS的排序結果相同,說明用集對分析理論中的連接向量距離替代歐式距離來對經典TOPSIS進行改進是可行的,但經典TOPSIS已被證明具有局限性;采用夾角余弦改進TOPSIS,方案2和方案4的排序結果與其他3種方法相反;采用正交投影改進TOPSIS,方案1與方案3的貼近度相等,無法進行排序。可見,夾角余弦改進TOPSIS和正交投影改進TOPSIS無法滿足該實例的評價要求,這也驗證了前文中的相關分析,因此,文中提出的用連接向量距離替代歐式距離來改進經典TOPSIS能一定程度上克服現有研究中改進TOPSIS方法的不足。

        根據天津麻花包裝設計評價的應用實例,文中提出的基于模糊群決策的地方特色食品包裝SPA-TOPSIS評價的應用步驟總結如下:建立層次型的地方特色食品包裝評價準則框架;由專家使用梯形模糊數對備選包裝設計方案在各準則上的表現進行評分,采用群決策來處理所有專家的評判意見,求解得到備選方案的準則值;采用SPA理論中的連接向量距離來替換經典TOPSIS中的歐氏距離,改進傳統TOPSIS,應用SPA–TOPSIS方法來實現備選方案的評價和排序,從而獲得最優(yōu)的包裝設計方案。

        6 結語

        包裝設計在傳達產品視覺感知、宣揚本土特色文化、提升產品文化內涵發(fā)揮著重要的作用,方案評價是包裝設計中的關鍵步驟之一。文中以天津特色食品包裝為研究對象,針對包裝設計過程中的設計方案評價問題,給出了天津特色食品包裝評價的整體解決方案,主要貢獻為:構建了分層次的天津特色食品包裝評價準則框架;采用基于梯形模糊數的群決策方法,獲取群決策準則值矩陣;采用SPA–TOPSIS評價方法對各個備選的天津特色食品包裝設計方案進行評價和排序,最終獲得最優(yōu)方案。文中提出的解決方案可有效輔助設計師開發(fā)兼具功能性和文化性的包裝設計,豐富了地方特色產品包裝設計的思路。

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        SPA-TOPSIS Evaluation of Tianjin Local Characteristic Food Packaging Based on Fuzzy Group Decision

        ZHAO Ji-cheng1, XU Pi-wen2

        (1.Xiangsihu College of Guangxi Minzu University, Nanning 530228, China; 2.Tiangong University, Tianjin 300387, China)

        The work aims to evaluate packaging design scheme to effectively assist the design and development process, and enrich the ideas of local characteristic food packaging design in view of the functional and cultural features of local characteristic food packaging design.With the packaging of Tianjin characteristic food Mahua as the research object, a hierarchical evaluation criteria framework was constructed. The expert evaluation method based on trapezoidal fuzzy number was used to obtain the scores of alternatives on each criterion. The evaluation opinions of multiple experts were gathered by group decision making, and then the criterion value of alternatives was obtained.Set pair analysis (SPA) theory was introduced. The Euclidean distance in classical TOPSIS was replaced by connection vector distance. SPA-TOPSIS evaluation method was proposed to evaluate and rank the alternatives. Oriented to the six packaging design schemes of Mahua, the SPA-TOPSIS evaluation based on fuzzy group decision-making was implemented. The closeness of the six packaging design schemes to the rational solution was 0.55, 0.46, 0.53, 0.49, 0.56 and 0.44, so the best scheme was scheme 5.Through the evaluation of Tianjin characteristic food packaging, the concept of urban cultural connotation packaging design is improved, which provides important support for the cultural design of packaging.

        local characteristic culture design; packaging design evaluation; food packaging; group decision making; fuzzy number; set pair analysis; TOPSIS

        TB488

        A

        1001-3563(2022)17-0213-11

        10.19554/j.cnki.1001-3563.2022.17.028

        2021–06–17

        廣西高等教育本科教學改革工程項目(2019JGA389)

        趙吉成(1970—),男,本科,副教授,主要研究方向為產品設計。

        責任編輯:曾鈺嬋

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