可調式人機驗證模型的應用

胡建偉

（北京汽車研究總院有限公司）

對于一款汽車產品而言，其乘員艙的布置情況能否滿足甚至超越目標客戶或市場定位的需求，是至關重要的[1]。而相應的，這種對于乘坐的“需求”，包含大量的主觀因素，如乘坐是否舒適、駕駛操作是否方便等，這些因素是難以通過簡單的客觀指標設定來評價的，這就要求企業在汽車產品的研發過程中，加入一定的主觀測評環節，來確定產品的人機布置設計指標是否滿足其市場定位[2]。文章通過可調式人機驗證模型的應用研究，實現了對前期指標的主觀評價，并解決了指標設計上存在的問題，達到了預期效果。

1　人機工程主觀評價方案

對于一般的主觀評價來說，需根據實際情況制定主要評價內容，并形成詳細的評價內容表格，確定有效的評價標準，選擇具有一定經驗的人員，來進行樣車實車人機主觀評價[3]。

1.1　制定主觀評價內容

對于最終主觀評價內容，需要根據可調式人機驗證模型的主要功能來確定。處于前期概念設計階段的人機驗證模型，應對主要的、關鍵的人機布置指標進行驗證，包括乘員乘坐空間的評估、駕駛員視野及操作方便性評估、上下車便利性評估等。

而對于以上這些評價方面，也需要進行細化和細分，轉化為第2層面可以操作的具體評價項目[4]，如表1所示。

表1　人機主觀評價內容

表1示出主要評價項目及其細分項目，評價時應從這些方面出發，對每一項內容進行主觀評價，并給出相應的分數。

1.2　確定評價標準

對于主觀評價項目，一般的評價方式是打分制，因此，針對本項目人機驗證模型的評價內容也采用打分制[5]，滿分為10分。表2示出基本的評價標準。

表2　人機驗證模型主觀評價評分標準

在所有評價人員評價完成后，可按照公式求得評價項的平均分數值（Ui）：

式中：Pik——第k名評價人員對所評價項目的評價分值；

n——評價人員的總數[6]。

2　可調式人機驗證模型的應用

2.1　初期準備工作

根據前期定義的項目主要人機指標及主要機構布置方案，在進行主觀評價之前，需在驗證模型上將主要參數及主要機構的布置進行體現。其中，主要的零部件包括座椅、轉向盤、轉向管柱、油門踏板、制動踏板、組合儀表及換擋操縱機構等，可采用沿用現有車型或借用標桿樣車的方式獲得[7]，圖1示出主要安裝件都已安裝到位的驗證模型。

圖1　裝配完成的可調式人機驗證模型

2.2　驗證模型調試

主要結構件安裝完畢后，需要將整個人機驗證模型的可調節機構調整到設計零點，且保證此時的主要設計指標均達到初期設定的目標值，然后才能進行下一步驗證，以保證最終評價結果是對設計指標的準確驗證。驗證模型所有可調節機構上均設計有刻度尺及設計位置標線，一般情況下將刻度尺零刻度線與紅色設計位置標線對齊，即表示驗證模型可調部分位于設計位置狀態。以門護板結構調整為例，如圖2所示。順時針旋轉手柄，門護板向車內移動；逆時針旋轉手柄，門護板向車外移動；手柄轉1周，門護板移動的直線距離為5 mm。紅色標線指示初始設計位置，調整手柄刻度零線與紅色標線對齊，表示門護板此時處在設計基準位置。

圖2　人機驗證模型門護板調整示意圖

3　主觀評價

3.1　確定參加主觀評價的人員

對于執行主觀評價的人員的選定，基本要求為：1）要求評價人員的駕駛經驗豐富，并參與過一定數量的主觀評價；2）評價人員的組成應該覆蓋一定范圍的身高比例，并達到一定的男女比例和胖瘦比例；3）評價人員應該既包含對汽車熟悉的專家，也包含一般的消費者[8]。

3.2　執行主觀評價

做好初期準備工作后，即可開始進行主觀評價，填寫評價得分及備注說明，評價完成后統一將評價表格交組織者處匯總。文章結合實際的現場評價照片，對部分評價內容的操作進行說明。

圖3示出組合儀表視野評價圖。針對此項內容進行評價時，評價人員應覆蓋一定的身高范圍，同時應充分考慮轉向管柱和座椅的調節量，才能夠全面地對組合儀表的可視性進行評價。評價完成后，需對組合儀表視野方面的性能進行打分，并將存在的問題進行記錄說明。本項目實際評價中，組合儀表視野基本滿足布置要求，沒有特殊的遮擋。

圖3　組合儀表視野的主觀評價

圖4示出對制動踏板和加速踏板操縱方便性及間隙進行主觀評價時的情況。在進行踏板組操作性主觀評價時，也應考慮諸多因素，比如加速踏板和制動踏板的高度差是否合適、2個踏板的間隙是否合理、腳部由加速踏板切換到制動踏板時是否舒適、操作時腳步空間是否足夠、相應的踏板力和踏板行程是否滿足要求等。

圖4　踏板組操作方便性的主觀評價

圖5示出對前排上車扶手方便性進行主觀評價的情況。由于本項目車型屬于全尺寸SUV系列，整車尺寸偏大，因此上下車時需要設計相應的上下車扶手，以提高上下車便利性。在進行上下車便利性主觀評價時，應對上下車扶手方便性一并進行評價。圖5中扶手設計比較靠里，經過評價，實際使用中會比較容易剮蹭到使用者的手背，基本上所有評價人員都對此問題進行了描述，因此這也是設計人員需要改進的問題之一。

圖5　上車扶手方便性的主觀評價

圖6示出對后排乘坐舒適性及乘坐空間進行主觀評價的情況。不論是對于前排乘員還是后排乘員，均需要同時評價坐姿的舒適性以及相應的乘坐空間。對于大型SUV來說，后排的乘坐空間和舒適性更為重要。在圖6所示的設計中，后排的坐姿保證了關節的舒適角度，相應空間尺寸都做了最大化的考慮，在實際評價中也得到了一致的認可，乘坐非常舒適。

圖6　后排乘坐舒適性的主觀評價

3.3　處理評價結果

所有評價人員評價結束后，將這些評價結果收集匯總，對每一項評價內容的得分進行統計計算，并做出圖表進行分析；將普遍存在的項目記錄問題進行說明和描述，并提出應對方案。

評價完成后，每位評價人員將已完成的驗證項目每一項的評價分數值填到評價表格中，按公式計算出平均值，可以通過雷達圖的形式，更加直觀地反映出評價結果。以前排空間和進出便利性問題為例，圖7示出對這兩方面內容的評價統計結果。

圖7　汽車前排空間進出便利性評價結果雷達圖

由初步評價結果可以看出，上車扶手方便性存在一定問題，綜合評分較低，只有5.5分。通過查看匯總后的評價記錄，可以歸納總結出存在的主要問題為上車扶手位置靠里，上車使用扶手時A柱內側會剮蹭手背。

3.4　模型修正后再次評價

主觀評價完成后，需根據主觀評價中提出的一系列整改方案，對人機驗證模型進行整改調整，并進行再次評價驗證，確認整改項是否到位。

以上車扶手方便性問題為例，經過設計人員分析，需將前門上車扶手的位置稍微向A柱的外側移動，以防止使用時剮蹭手背，調整方案，如圖8所示。經調整和進一步驗證，解決了目前設計上存在的問題，達到了預期效果。

圖8　上車扶手的調整方案

4　結論

應用可調式人機驗證模型，在產品設計初期只需要制作簡易的模型，搭載相應的主要零部件系統，便可對整個產品主要人機設計指標進行分析驗證，并且可以方便地更改驗證模型結構和調整設計指標，大大減少產品研發過程中由于設計變更而產生的時間和成本浪費，具有很好的實用價值。限于時間和成本的限制，文章所完成的可調式人機空間驗證模型驗證項目有限，評價驗證體系也不夠完善，在后續的開發中還應進行繼續優化和改進。

對于模型后續應用的深入研究，應大力培養汽車人機工程主觀評價專業人員，并逐步完善人機工程主觀評價體系，使得評價結果更具權威性，對設計指標的指導意義更強。