基于人機(jī)交互系統(tǒng)的“復(fù)興號”客室座椅優(yōu)化設(shè)計研究

李洋　鄭純太

摘要：鐵路交通出行需求日益增長，為提高乘客的出行體驗，文章將深入探索優(yōu)化“復(fù)興號”客室座椅的設(shè)計方法。首先，基于人機(jī)交互系統(tǒng)將設(shè)計任務(wù)劃分為多個層次;其次，通過對用戶人群的定位調(diào)研、相關(guān)資料搜集、方案推敲，完成對“復(fù)興號”客室座椅設(shè)計過程的梳理;最后，提出“復(fù)興號”客室座椅優(yōu)化設(shè)計方案，用以提升客室座椅的功能性與美觀性。通過本文的研究，旨在為基于人機(jī)交互系統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：人機(jī)交互系統(tǒng);客室座椅;優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編碼：1672-7053（2021）04-0028-02

為滿足乘客的出行需求，中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司于2019年10月面向全社會征集復(fù)興號動車組一、二等座椅和商務(wù)客室優(yōu)化提升方案，引起社會各界的強(qiáng)烈反響，大家踴躍應(yīng)征。文章針對“復(fù)興號”客室座椅的現(xiàn)存問題，利用人機(jī)交互系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，并以此探索出一套高效的、科學(xué)的設(shè)計方法和流程。

1人機(jī)交互系統(tǒng)概述

人機(jī)交互系統(tǒng)是人與機(jī)器相互作用過程的總述，指人為了完成一些預(yù)定任務(wù)，與機(jī)器之間相互影響、相互作用，從而達(dá)成一定開放的、動態(tài)的目的[1]。人機(jī)交互系統(tǒng)的任何動作本質(zhì)上都是信息和能量的傳輸與交換。人機(jī)之間在進(jìn)行信息和能量的往返傳輸和交換中，首先是人的直接感知器官從機(jī)器上感知信息，經(jīng)大腦進(jìn)行總結(jié)、分析、判斷做出決策，然后下達(dá)命令讓運動器官操控機(jī)器執(zhí)行相應(yīng)的命令，完成早先的任務(wù)，最后再由機(jī)器控制效果反饋到顯示器上，構(gòu)成一個循環(huán)傳遞的系統(tǒng)。機(jī)器在接收、貯存、處理信息和反饋信息等方面的作用與人相似，而人能對自然環(huán)境和心理條件作出反應(yīng)，具有感性思維和理性思維，機(jī)器則只能對物質(zhì)因素作出反應(yīng)，只有理性思維。所以設(shè)計師始終在人機(jī)交互系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用，從始至終都扮演著指揮、操控、調(diào)節(jié)的重要角色。

2“復(fù)興號”客室座椅現(xiàn)存問題

針對“復(fù)興號”客室座椅，通過人機(jī)交互系統(tǒng)從機(jī)器中獲取信息，又將新的信息反饋回機(jī)器。利用機(jī)器從功能安全性、空間合理性、設(shè)計通用性、體驗舒適性等多方面和乘客工作、休閑、娛樂、社交等多個場景模擬進(jìn)行總結(jié)分析，尋找問題。然后在調(diào)查研究中得出痛點：（1）乘客在選擇乘坐高鐵時60%～70%會選擇二等座，一等座的選擇反而是最低的頻率，大多數(shù)人選擇二等座最重要的原因是乘坐環(huán)境以及價格因素;（2）現(xiàn)有座椅乘坐壓力分布不均，對乘客的頸椎和臀部有一定壓迫感，以及乘客在睡覺的時候頭部會經(jīng)常晃動;（3）座椅間距不夠理想，其次是座椅的調(diào)節(jié)角度不能達(dá)到較高的滿意程度;（4）二等座的插座位置在座椅下方，在使用插座時，如果筆記本電腦或手機(jī)放在小桌板上，會影響同排內(nèi)側(cè)乘客的通行;（5）折疊桌沒有設(shè)置功能分區(qū);（6）沒有私密的獨享空間，隨身攜帶的物品不易存放等;（7）在座椅觸感體驗方面，乘客更喜歡柔軟輕薄的觸感;在材質(zhì)方面，乘客更喜歡皮質(zhì)絨布的材質(zhì)，色彩搭配則傾向于冷色調(diào)。

3基于人機(jī)交互系統(tǒng)的“復(fù)興號”客室座椅優(yōu)化設(shè)計意義

首先，基于人機(jī)交互系統(tǒng)對“復(fù)興號”客室座椅進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，可以使座椅造型和構(gòu)造更加貼合人體結(jié)構(gòu)特征;其次，利用人機(jī)交互系統(tǒng)將座椅置于模擬環(huán)境中分析，能使座椅在材質(zhì)和顏色上更符合當(dāng)下潮流，提高乘客體驗感。此外，通過人機(jī)交互系統(tǒng)對座椅進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計能夠讓設(shè)計流程更加具體、直接，還能夠令設(shè)計師的想法表達(dá)得更直接、更真實，從而減少紕漏。

4基于人機(jī)交互系統(tǒng)的“復(fù)興號”客室座椅優(yōu)化設(shè)計流程

針對“復(fù)興號”客室座椅設(shè)計，通過人機(jī)交互系統(tǒng)從人和機(jī)器兩個層次將設(shè)計任務(wù)細(xì)化，由人統(tǒng)籌把握整個流程，機(jī)器輔助，具體設(shè)計流程如下：

1）搜集資料：首先通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)查、電話訪談、線下訪談等方式搜集間接資料和二手資料，再前往“復(fù)興號”上進(jìn)行實車體驗并收集一手資料。

2）分析總結(jié)：利用計算機(jī)整理資料的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并結(jié)合大數(shù)據(jù)對分析結(jié)果總結(jié)歸納。

3）尋找問題：對比上一步的分析總結(jié)后，根據(jù)市場確定特定用戶人群，然后通過用戶體驗流程圖梳理用戶在行為過程中的痛點，將缺陷和問題逐一地歸類出來。

4）確定產(chǎn)品定位：根據(jù)二等座和一等座、商務(wù)座客室特性，結(jié)合梳理出來的痛點和問題確定不同座椅的定位。二等座作為高鐵的基礎(chǔ)客室，將其命名為“飛馳方舟”，旨在為用戶的出行提供如方舟一般的安全體驗感，以及飛馳在廣袤大地的“速度與激情”。一等座作為高鐵的升級客室，將其命名為“陸地游輪”，旨在讓用戶的出行擁有更加精致的出行體驗，并將用戶對于旅途的美好期望通過設(shè)計的細(xì)節(jié)回饋給用戶。商務(wù)座作為高鐵的頭等客室，將其命名為“商務(wù)旗艦”，同時將座椅的私密性和多功能性加以強(qiáng)化，望給乘客提供更好的乘車體驗。

5）解決方案：針對發(fā)現(xiàn)的每一個問題進(jìn)行討論，結(jié)合產(chǎn)品的定位分別從舒適性、便捷性、經(jīng)濟(jì)性、私密性四個方面提出具體的建議和解決方案。如表1所示。

6）方案細(xì)化：針對提出的方案初步比對，驗證可行性，然后進(jìn)行深入細(xì)化，推敲出大致的造型，通過繪制工程草圖把控細(xì)節(jié)和結(jié)構(gòu)參數(shù)。

7）推敲驗證：利用計算機(jī)將方案中的三維模型建立出來，進(jìn)行模擬分析，推敲驗證方案的可實施性，然后反饋并改進(jìn)。

如圖1是通過人機(jī)交互系統(tǒng)為座椅做的有限元分析結(jié)果以及人體工程學(xué)分析。針對二等座椅、一等座椅以及商務(wù)座椅的座椅面，模擬乘客在坐姿與躺姿（商務(wù)座）情況下對座椅表面的應(yīng)力及應(yīng)變情況，并在此基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)模型，保證座椅的力學(xué)性能，并且力求最大限度上滿足乘客的安全與舒適需求。

實驗結(jié)果表明，座椅的靠背、椅面等部分可能會是施力比較不均且應(yīng)力較大的區(qū)域。針對這樣的分析結(jié)果，對座椅的結(jié)構(gòu)材料以及制作工藝做出了詳細(xì)的方案和設(shè)計規(guī)定。此外，結(jié)合人體工程學(xué)通過乘客在使用二等座椅、一等座椅以及商務(wù)座椅時坐下和半躺、躺下的身體高度及寬度進(jìn)行分析，結(jié)果顯示了座椅高度和寬度等參數(shù)的合理性。

8）效果展示：利用計算機(jī)軟件完善需要改進(jìn)的地方，并修改座椅的模型，針對座椅的不同位置提出了不同的材質(zhì)和顏色設(shè)計方案，然后在考慮成本和舒適性的情況下選擇了較為優(yōu)質(zhì)化的配置，如表2所示，并在短時間內(nèi)將其效果展示出來。如圖2所示。

5結(jié)語

利用人機(jī)交互系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計是有效、可行的，不僅能夠快速呈現(xiàn)最優(yōu)解決方案，提升工作效率，還能完整、系統(tǒng)、思辨地解決產(chǎn)品的“人—機(jī)—環(huán)境”問題。文章從人機(jī)交互系統(tǒng)的角度出發(fā)對“復(fù)興號”客室座椅設(shè)計和應(yīng)用方面進(jìn)行闡述，剖析現(xiàn)有“復(fù)興號”客室座椅存在的問題，梳理了設(shè)計流程，在已有的設(shè)計流程中利用人機(jī)交互系統(tǒng)快速地對其進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計出安全、舒適的座椅。文章旨在為未來針對人機(jī)交互系統(tǒng)與設(shè)計的結(jié)合發(fā)展提供具有參考價值的示范。