整車智能交互全過程可用性研究方法淺析

摘 要：本文根據(jù)中國人體尺寸和駕駛習(xí)慣，利用泛亞自主開發(fā)的靜態(tài)人機(jī)交互模擬系統(tǒng)、駕駛模擬器和動(dòng)態(tài)駕駛評(píng)估系統(tǒng)，介紹了整車交互系統(tǒng)全過程可用性研究方法，對(duì)產(chǎn)品功能進(jìn)行改進(jìn)，并形成可用性開發(fā)指導(dǎo)。同時(shí)該可用性研究方法對(duì)整車人機(jī)工程開發(fā)設(shè)計(jì)中合理布置各種新零件、新功能、新系統(tǒng)具有指導(dǎo)意義，提升產(chǎn)品競爭力和智能化水平。

關(guān)鍵詞：整車交互;可用性;人機(jī)工程

1 前言

可用性研究可以有效幫助企業(yè)準(zhǔn)確理解客戶需求，大力支持自主創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從而打通國內(nèi)和國際市場，建立統(tǒng)一的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。傳統(tǒng)的可用性研究主要應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，通過對(duì)易用性、易學(xué)性、用戶滿意度、錯(cuò)誤率、可靠性和實(shí)用性等方面進(jìn)行量化分析（如圖1所示），本文主要介紹如何優(yōu)化和應(yīng)用這一系統(tǒng)方法在汽車產(chǎn)品上。

整車智能交互，即以人為中心，人、車、環(huán)境為對(duì)象，從人的心理和行為出發(fā)，旨在營造一個(gè)符合客戶使用習(xí)慣的、舒適的智能交互場景。從系統(tǒng)工程角度分析汽車駕駛交互環(huán)境的設(shè)計(jì)質(zhì)量，整車智能交互系統(tǒng)的可用性進(jìn)行整體的評(píng)價(jià)和優(yōu)化，可提高汽車駕駛的安全性，減少事故的發(fā)生，對(duì)提高我國汽車的設(shè)計(jì)水平和市場競爭力有重要的意義。

總結(jié)以往產(chǎn)品開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，在整車智能交互的設(shè)計(jì)中，我們還存在一些缺點(diǎn)和不足：

首先，目前國內(nèi)汽車開發(fā)是基于美國SAE人體模板和標(biāo)準(zhǔn)，多項(xiàng)研究表明，不同國家的人體尺寸分布和駕駛習(xí)慣存在較大的差異[1，2]，因此在該模板和標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)下開發(fā)出來的本土車型可能面臨功能件位置不當(dāng)，邏輯不符合中國人習(xí)慣，駕駛坐姿不適等缺陷，存在較大的車輛行駛安全隱患。

其次，隨著汽車的車載屏幕增大、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)飛速發(fā)展以及語音、手勢等交互形式更廣泛地車內(nèi)應(yīng)用，使得各種整車交互場景不斷增加，如圖2所示。如果這些交互系統(tǒng)的可用性設(shè)計(jì)不佳，在駕駛員開車時(shí)，會(huì)造成駕駛員分心，存在安全隱患。

第三，在當(dāng)前開發(fā)驗(yàn)證階段，往往需要等到實(shí)車階段才能對(duì)整車智能交互的問題進(jìn)行驗(yàn)證。而此階段已處在整個(gè)車輛開發(fā)階段的后期，如果在該階段發(fā)現(xiàn)任何問題，更改量都會(huì)很大，且牽涉到時(shí)間和成本問題，對(duì)項(xiàng)目的影響會(huì)巨大。

針對(duì)以上缺點(diǎn)，進(jìn)行針對(duì)中國客戶的整車智能交互全過程可用性研究攻關(guān)，可以大大提高公司產(chǎn)品的人機(jī)交互質(zhì)量，為后續(xù)高質(zhì)量的產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供有力指導(dǎo)。

2 全過程可用性測試

2.1 測試技術(shù)路線和測試場景

可用性測試一般分為六步：確定目標(biāo)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、預(yù)測試、正式測試和結(jié)果分析、建立知識(shí)庫，如圖3所示，其中實(shí)驗(yàn)方法包括質(zhì)量功能展開、正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、客戶損失函數(shù)分析、卡諾模型和專家深度訪談等六西格瑪質(zhì)量工具和方法，以及后文會(huì)詳細(xì)介紹的情景式問卷、行為追蹤表、動(dòng)態(tài)評(píng)估、虛擬評(píng)估和信度設(shè)計(jì)。對(duì)測試中的數(shù)據(jù)采集方法，常常采用問卷、音頻、視頻、眼動(dòng)數(shù)據(jù)采集。

測試場景如圖4所示，分為測試區(qū)域和監(jiān)視區(qū)域，被測試者與現(xiàn)場調(diào)查員在測試區(qū)域進(jìn)行測試，避免被打擾，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)者等相關(guān)工作人員可以在監(jiān)視區(qū)域通過音頻、視頻觀察、記錄，準(zhǔn)備專家訪談提問，也可以在兩個(gè)區(qū)域中間通過設(shè)置單面玻璃來進(jìn)行隔斷和觀察。

2.2 被測試樣本選擇

招募測試者算是可用性測試最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)之一的，測試者是否合適直接關(guān)系到測試結(jié)果的好壞，測試結(jié)果直接關(guān)系到能否發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品現(xiàn)有的問題。理想的測試者是我們的目標(biāo)客戶，所以可用性測試要努力尋找到目標(biāo)客戶作為測試人員。尋找和篩選的維度有：

（1）車型平臺(tái)。如果測試的產(chǎn)品與車型平臺(tái)有關(guān)，比如是電動(dòng)車或者汽油車，再比如是三廂轎車和高頂SUV車，需要在這里進(jìn)行一個(gè)篩選。

（2）用戶級(jí)別。主要是衡量客戶對(duì)產(chǎn)品的熟悉程度。比如我們想找一些初級(jí)用戶和一些高級(jí)用戶，可以選用“駕齡”“開車時(shí)間”這一項(xiàng)來衡量。

（3）人體尺寸。根據(jù)中國成年人人體尺寸及相關(guān)研究數(shù)據(jù)[1，3，4]，選取不同身高、不同性別的測試者樣本，最終使樣本身高的選取范圍能有效涵蓋5百分位的中國成年女性及95百分位中國成年男性身高，同時(shí)如圖5所示，校核樣本的身高是否符合正態(tài)分布規(guī)律。

（4）手部尺寸。為進(jìn)行相關(guān)手操參數(shù)的分析及后續(xù)研究，建議除測量評(píng)估者身高，同時(shí)也測量評(píng)估者的手掌寬及手掌長度，手掌長及手掌寬分布[5，6]，如圖6所示，例舉了某次測試采樣結(jié)果。

a 手掌長寬示意圖 b 手掌長分布圖

c 手寬分布圖

2.3 問卷設(shè)計(jì)

2.3.1 情景式問卷

為了保證客戶在可用性調(diào)研的過程中可以拋開試驗(yàn)感或者說調(diào)研感，增加客戶的實(shí)景體驗(yàn)感，推薦情景式問卷作為主觀調(diào)研問卷。情景式問卷的主要特點(diǎn)是，首先，在問客戶所有與主觀感受相關(guān)的問題，如您是否覺得舒適/您是否覺得方便使用類似的問題之前，都先請(qǐng)客戶進(jìn)行實(shí)際的體驗(yàn)。并更多的請(qǐng)客戶描述主觀的感受。通過訪談的形式，真正找到客戶對(duì)可用性方面的需求，并根據(jù)客戶的需求提供給客戶更多更好的產(chǎn)品。

2.3.2 行為追蹤表

研究表明，客戶使用習(xí)慣對(duì)汽車可用性影響很大。例如客戶在上車后的先后動(dòng)作與汽車設(shè)計(jì)是否相符，會(huì)極大影響客戶的使用舒適和便利性。為了保證客戶在可用性調(diào)研過程中可以復(fù)現(xiàn)和體現(xiàn)更多日常的使用習(xí)慣。本文創(chuàng)立行為追蹤表的形式，將客戶的行為追蹤為路線圖（如圖8），并將路線圖進(jìn)行疊加和處理，從而將不同客戶的行為進(jìn)行趨同分析，最終得出能夠滿足大多數(shù)客戶需求的典型行為樣例。并將客戶的行為敘事化，更加精準(zhǔn)地把握客戶的心理。

2.3.3 信度設(shè)計(jì)

為了使每一位客戶評(píng)分都具有可信度，并且能進(jìn)行橫向統(tǒng)計(jì)分析，在問卷設(shè)計(jì)時(shí)讓客戶先給出內(nèi)心及格分r，再針對(duì)問題給出滿意度評(píng)價(jià)分s。如果rs，最終得分。通過信度設(shè)計(jì)可以將主觀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)化，并規(guī)避由于客戶容忍度不同帶來的結(jié)果偏差。

2.4 全過程測試系統(tǒng)

2.4.1 靜態(tài)人機(jī)交互模擬系統(tǒng)

該系統(tǒng)基于整車扁平化開發(fā)理念，實(shí)現(xiàn)不同車型、不同區(qū)域的柔性化模塊和多維度調(diào)節(jié)的客戶可用性體驗(yàn);首次突破在自主開發(fā)平臺(tái)中應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)，對(duì)評(píng)估對(duì)象進(jìn)行快速、精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)控制，通過自主開發(fā)的人機(jī)交互控制界面，使整個(gè)評(píng)估過程變得簡便、直觀，收集客戶需求過程變得高效、便捷。

2.4.2 動(dòng)態(tài)駕駛模擬器

由于客戶在駕駛狀態(tài)會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)和顛簸感。因此在可用性調(diào)研的過程中，需要考慮客戶實(shí)際駕駛的情況。駕駛模擬器主要由計(jì)算車輛運(yùn)動(dòng)狀態(tài)車輛動(dòng)力學(xué)模型、模擬實(shí)際駕駛感受的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、模擬真實(shí)駕駛環(huán)境的三維視景，及數(shù)據(jù)計(jì)算、處理的實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)、固定在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的駕駛艙等組成。整個(gè)方案提供了綜合的模擬環(huán)境，給駕駛者提供最真實(shí)的駕駛感覺，達(dá)到足夠的沉浸感和互動(dòng)感，可以逼真模擬車輛的駕駛體驗(yàn)和新功能感受體驗(yàn)。系統(tǒng)通過整車仿真，加入駕駛員的實(shí)際操縱，實(shí)現(xiàn)性能閉環(huán)實(shí)時(shí)仿真的環(huán)境，從而進(jìn)行動(dòng)態(tài)的閉環(huán)的駕駛仿真，進(jìn)而進(jìn)行虛擬車輛的主觀評(píng)價(jià)測試。駕駛模擬器組成原理圖如10所示：

2.4.3 典型實(shí)車駕駛場景

駕駛場景對(duì)駕駛員的行為有很大影響。同時(shí)，在相同駕駛場景下，不同車輛設(shè)計(jì)所帶來的客戶反應(yīng)時(shí)長、反應(yīng)激烈程度可以充分說明車輛的可用性。全過程可用性評(píng)估最后一個(gè)階段是基于中國的典型環(huán)境，創(chuàng)建典型濃縮場景，或者選取典型路面場景，并模擬不同場景的天氣變化、光線明暗。在場景中，可以設(shè)置了很多不同的觸發(fā)條件。如行人沖出人行道等。配合情景式問卷、行為追蹤表等工具，以評(píng)估不同實(shí)際車輛的駕駛可用性。

3 結(jié)束語

本文基于中國人體尺寸，介紹了某公司自主開發(fā)的全過程可用性測試系統(tǒng)，以及相應(yīng)的技術(shù)路線，分析了適用于汽車行業(yè)的樣本選擇維度和問卷設(shè)計(jì)方法，為汽車行業(yè)廣泛而深入地的研究產(chǎn)品可用性做出了參考。

未來科技不斷發(fā)展，后續(xù)相關(guān)研究中可以利用更多便利的數(shù)據(jù)采集方法，對(duì)產(chǎn)品可用性進(jìn)行量化分析，從而有效提升產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 10000-1988.中國成年人人體尺寸[S].中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)，1988.

[2]SAE J833.Human Physical Dimensions，Society of Automotive Engineers.1989.

[3]蘭豹.基于中國人體尺寸的汽車駕駛室人機(jī)工程研究[D].吉林： 吉林大學(xué)，2009.

[4]于明玖，葉軍，陸長德.中國成年人尺寸標(biāo)準(zhǔn)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法[J].江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006（S1）.

[5]胡浩，趙毅，胡雪芬等.面向中國客戶的手剎操作舒適區(qū)域研究[J].上海汽車，2015（12）：7-10.

[6]康程鵬，王隆宇，祝鉑等.基于Ramsis的乘用車駕駛員周邊操作件布置[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2017（02）：10-13.

作者簡介：董國鳳（1982-），女，江西景德鎮(zhèn)人，研究生，中級(jí)工程師，研究方向：整車人機(jī)工程。