工業(yè)4.0和設計3.0視野下的人機交互

王培基　陳妍

摘要：工業(yè)4.0和設計3.0視野下產品的范疇、屬性構成、實現(xiàn)方式、流通渠道等都發(fā)生了巨大的改變，踴躍出大量的互聯(lián)網產品和智能化設備，隨之而來的是人與產品之間傳統(tǒng)的交互方式有了革新性的改變。本文在理解了工業(yè)4.0與設計3.0概念之后，通過對傳統(tǒng)人機交互與現(xiàn)代人機交互的比對，分析新時代社會背景下產品的屬性特點，預測人機交互技術的發(fā)展趨勢和在人們生活中可行性的應用。

關鍵詞：工業(yè)4.0 設計3.0 人機交互

中圖分類號：J 文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2017）05-0062-02

一、工業(yè)4.0和設計3.0

在傳統(tǒng)工業(yè)技術與現(xiàn)代信息技術高度融合的社會背景下，計算機科學、設計學以及心理學、社會學四者深度交織產生了新的研究領域。在制造業(yè)領域，這種把資源、信息、物質和人相關聯(lián)所形成虛擬結合的系統(tǒng)，稱其為工業(yè)4.0時代，它主要分為三大主題：一是智能生產，是對傳統(tǒng)生產線的優(yōu)化和改良，通過對生產設備的智能化改進和合理的裝配，實現(xiàn)產品的自動化流水線生產，從原料到產品的中間過程不需要人的任何操作；二是雙線合作，是指通過充分利用網絡時代的資源，將線上與線下進行結合，讓線上銷售線下運輸普及到人們的生活中，提高人們的生活水平，通過互聯(lián)網的優(yōu)勢讓用戶接受更多與產品相關的信息，實現(xiàn)南北東西，甚至跨國的貿易溝通；三是售后服務，現(xiàn)在的工業(yè)產品擁有完整的售后服務，由于信息傳遞的便捷性，用戶可以與售后隨時進行問題的交流與解決，并且廠商會提供優(yōu)越的上門服務，在保修期間用戶不需要擔心任何的故障問題。

設計3.0的概念最早由路甬祥院士提出，并在此基礎上對創(chuàng)新設計的特點、設計對象的內涵進行了充分的討論。人類的設計經過了“1.0（農耕時代的傳統(tǒng)設計）→2.0（工業(yè)時代的現(xiàn)代設計）→3.0（互聯(lián)網絡時代的創(chuàng)新設計）”的進化，而設計3.0時期則是全面關注個體、社會、生態(tài)、文化等多重因素，強調網絡時代設計的安全性、健康性、智能化、全球化、個性化與可分享、協(xié)調合作等特點和趨勢，涉及的層面更廣、更寬、更遠，讓物與物之間的聯(lián)系更加緊密，設計的創(chuàng)新性、服務性與適用性價值更高。

二、傳統(tǒng)人機交互和現(xiàn)代人機交互研究

（一）傳統(tǒng)人機交互

在工業(yè)3.0和設計2.0時代，人機交互在各自的領域具有明確的定義和表現(xiàn)形式，在工業(yè)領域曾經一度叫作“人因工程學（Human FactorEngineering）”主要關注的是人如何與大型機械設備進行操控上的交互，廣泛應用于汽車設計領域，尤其在汽車空間設計、表盤設計、座椅設計等領域取得了豐碩的成果和進展。在設計領域普遍叫作“人機界面（Human Machine Interface）”它是鏈接人與計算機之間信息傳遞、交換的橋梁，人通過機器界面將信息傳遞給機器，機器進行信息處理后通過界面將信息反饋給用戶，這種人機交互主要是通過視覺通道來進行人與機器之間信息的傳遞和反饋，廣泛應用于需要面板操控的大型設備，如數(shù)控機床等。

（二）現(xiàn)代人機交互

隨著科技的發(fā)展和社會的進步，兩種人機交互同時向前邁進了一大步，于是便產生了更多的交叉點“互聯(lián)網、物聯(lián)網和智能化”。21世紀是網絡時代、是智能化時代，也是人的情感分享與體驗時代，人機交互在21世紀也改變了傳統(tǒng)的定義和技術向著新時代努力發(fā)展，如今提到人機交互普遍認為是人與計算機之間的交互（Human Computer Interaction）?，F(xiàn)代人機交互是指人與機器之間的行為或信息互動，目的是消除人與機器之間信息交流的界限，使得^與機器之間的信息交流變得更加簡單而迅捷，甚至可以進行情感的交流表達。

現(xiàn)代人機交互主要有以下三個特點：一是把人作為設計焦點，在設計之前設計師會充分調研用戶對產品的需求，把用戶對產品的功能和使用需求作為設計出發(fā)點，并且會按照不同人的喜好和行為進行個性化定制以滿足不同用戶的需要；二是多通道交互，利用人類視覺、聽覺、觸覺等多條信息通道進行信息的傳遞，從而增進產品與用戶之間的交互方式，提高產品的使用體驗，拉近用戶與產品之間的情感：三是智能化技術應用，縱觀市面上產品，大都引用了智能化技術，隨著人們對產品屬性的要求越來越高，對智能化技術的應用會越來越多，最終的目的還是為了提高產品的交互性能。

三、新時代背景下產品屬性特點

（一）交互貼心負責

新時代產品的交互方式表現(xiàn)得更加貼心負責，由于設計師把以人為本的設計理念作為設計的焦點，因此產品會更注重人的感受，在不同場景和時刻提供不同的功能以滿足用戶不同的需求，讓產品變得更聰明，（如圖1），兩用椅子可以根據用戶的不同需求改變狀態(tài)。不僅如此，產品還具有一定的責任感，例如以前把同名稱的文件夾合并到一起并不會向用戶征得主動同意，這個就是不負責任的表現(xiàn)，如今當用戶想儲存文件時，當發(fā)現(xiàn)有相同名稱文件的時候，會即時反饋給用戶，并且自動加上了日期后綴，來提升產品的用戶體驗度，（如圖2）。

（二）智能化程度高

新時代產品智能化程度更高，科技感更強，為了實現(xiàn)優(yōu)越的交互方式，設計師在產品中融入了更多的智能化硬件和科技技術。例如自動加油站，當有車輛靠近時，加油站上方的攝像頭會自動識別車輛型號，通過銀行卡與車輛的綁定，實現(xiàn)自動付費功能。（如圖3），在冰箱外部有一個操控面板，用戶可以通過輸入面板對內部進行控制，同時可以獲得冰箱的事實信息，左側的出貨口可以實現(xiàn)自動取貨，不僅如此，在內部同一個冰箱可以設置不同的溫度，根據食品的特性對其進行針對性溫度保存，完全符合用戶的日常需求（如圖4）。所有這些新的設計給人們生活方式帶來了非常明顯的改變，其中的緣由還要歸結到4.0時代技術的迅猛發(fā)展。

（三）情感體驗豐富

新時代產品增加。了，人的情感體驗，如果說工業(yè)3.0和設計2.0只是滿足人們日常需求的話，那么工業(yè)4.0和設計3.0就是給人們帶來了有情感的生活體驗，這種體驗已經細化到我們生活中的方方面面，甚至連馬桶都會影響你的心情，加熱的便圈會讓你在舒適的溫度中如廁，同時還具有臀部清洗和暖風烘干功能，自動升降功能讓老人和孩子更溫馨，這些看似普通改良設計，卻無處不體現(xiàn)著工業(yè)4.0和設計3.0下人機互動已經發(fā)生著改變，所有的產品都仿佛富有人的情感，與你時刻進行著情感的互動（如圖5）。

四、未來人機交互的發(fā)展趨勢

（一）人機交互發(fā)展現(xiàn)狀

目前人機交互泛指人與計算機之間的交互，主要利用人的視覺、聽覺和觸覺感官，通過界面、聲音或者震動進行命令的輸入，計算機對接受的信號進行處理，然后通過界面、聲音或震動反饋給用戶，技術先進的一些領域，可以通過遠程操作進行信息的輸入，但是由于對技術和資金成本要求過高，這種交互方式并沒有普遍的推廣和應用。而在技術能夠滿足的前提下，人機交互的模式將成為人們關注的焦點。雖然到目前為止，智能產品并沒有家喻戶曉，機器人也還沒有開始融入到生活當中，但我們可以通過現(xiàn)有的產品觀摩交互技術發(fā)展的趨勢，機器人融入人們的生活是一個必然的結果，只是時間過程的問題。

（二）人機交互發(fā)展趨勢

未來人機交互將延續(xù)現(xiàn)有的交互特點，在此基礎之上融入科技發(fā)展帶來的新交互方式。在工業(yè)生產領域可以借助觸摸屏等輸入設備或者語音輸入設備，根據人的需求繪出或說出人類目的，計算機通過對人類特定信息的識別和處理，將人類語言轉換為機器語言，然將轉換后的機器語言直接發(fā)送給生產設備進行生產；在安保領域可以通過區(qū)域性搜索掃描尋找丟失的兒童和老人，并會根據人物具體信息匹配來動態(tài)追蹤特定人行蹤；在醫(yī)療領域可以自動掃描人體每日健康情況，每天給人健康提醒，生病時可以給人提供治療方法：在軍事領域可以實現(xiàn)意念化作戰(zhàn)，更好的保衛(wèi)領土不受侵犯；在教育領域可以讓學生深入情境中，真實地感受所聽所見，探索宇宙中的奧秘。以上所有可能應用領域的人機交互方式都會隨著技術的發(fā)展和想法的創(chuàng)新而逐漸實現(xiàn)，最終得到廣泛的推廣和應用陪伴在人們生活左右，改變人們的生活狀態(tài)。

總結

人機交互從工業(yè)革命之后就被提出，并在之后一個半世紀當中不斷地改變和完善，如今互聯(lián)網技術的發(fā)展和智能設備的出現(xiàn)讓我們主動地從人機交互的角度進行創(chuàng)新設計研究。工業(yè)4.0和設計3.0都致力于從人機交互的角度創(chuàng)造網絡時代綠色設計、智能化、全球網絡、個性化與可分享、協(xié)調合作等特點產品。借助計算機技術的發(fā)展把人機交互再次推向高潮，讓交互設計與智能產品統(tǒng)一結合，試圖讓人機交互引領新的工業(yè)和設計浪潮，革新人們的生活方式。