基于層次分析法的汽車人機交互界面設計研究

陸楊

摘 要：隨著汽車領域人機界面交互設計的深入發展，汽車設計行業依靠傳統手段實現人機交互的局限性逐漸顯現。文章引入了層次分析法并簡明了其扼要，緊接著分析了汽車人機交互界面的設計概念，指出了基于層次分析法的汽車人機交互界面的設計流程，輔以汽車人機交互界面設計的實踐分析佐證，研究并改進其人機交互界面設計，以期為汽車人機交互界面設計提供借鑒與參考。

關鍵詞：汽車 層次分析法 設計元素 人機交互

Research on the Design of Automobile Human-Computer Interaction Interface Based on Analytic Hierarchy Process

Lu Yang

Abstract：With the in-depth development of human-computer interface interaction design in the automotive field， the limitations of the automotive design industry to rely on traditional means to achieve human-computer interaction are gradually emerging. The article introduces the analytic hierarchy process and succinctly summarizes it， and then analyzes the design concept of the automobile human-computer interaction interface， and points out the design process of the automobile human-computer interaction interface based on the analytic hierarchy process， supplemented by the design of the automobile human-computer interaction. Practice analysis supports and improves the human-computer interaction design， providing reference for automobile human-computer interaction design.

Key words：automobile， analytic hierarchy process， design element， human-computer interaction

1 引言

汽車人機交互界面設計是近年來汽車設計領域的研究熱點。隨著信息技術的不斷發展，汽車工業制造趨向于智能化，使得用戶在對產品體驗的需求上有著顯著的提升。良好的汽車人機交互界面設計與用戶體驗能促使各個廠商在競爭激烈的市場上脫穎而出，通過車載功能集成、信息集成、界面集成的手段將人-產品的人機交互推向一個嶄新的高度。然而，隨著技術的進步，交互方式的日益變化，操作繁瑣、邏輯混亂等駕駛問題也非常突出，由此引發操作不當，注意力低下，嚴重威脅了駕駛用戶的生命安全。面對日益復雜的汽車交互系統，如何幫助用戶獲得更好的體驗感，提升其操作效率，是當前汽車人機交互界面設計研究的重點[1]。本研究簡明分析了層次分析法與汽車人機交互界面設計的概念，并在此基礎上提出了基于層次分析法的汽車人機交互界面設計的流程，輔以汽車設計實踐佐證，提升汽車人機交互界面設計的合理性，以期為汽車人機交互界面設計的新生態助力。

2 層次分析法概述

層次分析法是一種多目標決策的、定性和定量相結合的數量計算方法，其基本思路是層次化分析，按照所需達成的總目標與問題的性質，有效地將復雜的問題拆分為若干關聯要素，并依據各要素間的隸屬關系與關聯影響，把要素按照不同層次凝聚組合，并將決策對象、考慮的因素（決策準則）、決策目標依據他們之間的相互關系分為最低層、中間層以及最高層，形成一個多層次結構分析模型，從而最后把問題歸結為相對優劣次序的排列或者最低層（決策措施、方案等）相對于最高層（決策總目標）的相對權重值的確定。層次分析法可有效減少誤差，并提升操作界面的規律性、邏輯性以及一致性。

利用層次分析法構建模型時，大致可分為3個部分：（1）構建起層次結構分析模型;（2）構建判斷矩陣（成對比較矩陣）;（3）層次排序一致性檢驗。

3 汽車人機交互界面設計概述

未來汽車人機交互界面設計的一個重點方向是要能夠最大化車載數據的信息效用，同時最小化用戶對道路外情況的分心程度[2]。汽車人機交互界面設計始終是以符合用戶需求作為研究出發點，其涉及到的內容也很多，主要有以下兩點：

（1）界面設計與人機交互。界面設計主要是對界面的表格、圖形或者文字進行設計、布局。對不同情境下界面設計的探索是用戶體驗領域的研究熱點。尤其是以用戶體驗為核心內容的人機交互領域，對界面設計的探討具有深遠意義。鑒于多通道智能人機交互界面設計過于超前，當前大部分汽車人機交互界面的形式仍以具有多學科交叉特征的圖形用戶界面設計為主。用戶界面設計不僅需符合審美原則，還要符合用戶自身的行為習慣與心理認知。合理的界面設計可以實現不同情境下所需的不同目的。（2）汽車駕駛與人機交互。汽車人機交互界面實質是人機交互環境，其如何經由人機交互界面（HMI）向用戶展現有用信息，是衡量汽車數據交互設備的關鍵指標。駕駛是一種高度復雜的任務，包含了計劃、策略和操縱3個水平的任務層級和1600個獨立任務。由于復雜的功能與操作任務，加之需要多感官密切配合，設計出既能符合駕駛要求，又符合人的認知特點的汽車人機交互界面就顯得十分重要了。汽車人機交互界面設計必須能夠被用戶快速識別并進行操作，以提升用戶對產品的直觀感受與使用效率[3]。

4 基于層次分析法的汽車人機交互界面設計流程

4.1 建立汽車人機交互界面設計層次結構分析模型

汽車人機交互界面設計層次結構模型是將所需達成的總目標與問題的性質，有效地將復雜的問題拆分為若干關聯要素，并依據各要素間的隸屬關系與關聯影響，把要素按照不同層次凝聚組合而形成的。汽車人機交互界面設計層次結構圖分為最高層（也叫目標層）、中間層（也叫準則層）以及最低層（也叫子準則層），其分別對應為決策目的和所要解決的問題、決策的準則和考慮的因素以及決策時的備選方案，其中子準則層是由準則層細分而來。具體而言，對于目標層來說，只需要確定一個要素，那就是最佳的設計方案;對于準則層來說，需要確保汽車人機交互系統的穩定性、安全性、美觀性以及舒適性等;對于子準則層來說，需要確定人機交互界面設計的備選方案[4]。

4.2 構建汽車人機交互界面設計評價指標的判斷矩陣并確定其權重

判斷矩陣是該層所有因素與上層某個因素的相對重要性比較。目標層（A）就只代表最佳設計方案;準則層（B）要素為安全性、舒適性、美觀性等，用B1，B2，B3……表示;子準則層要素為材質強度、結構可靠性、工藝質量控制、人機工程學需求、空間位置設計、造型設計、色彩搭配、面料選擇等，記為B11，B12，B13，B21，B22，B31，B32，B33……。邀請多名試駕用戶對各要素就行評分（即Bij賦值），然后構建關系矩陣并計算其權重值，最后通過各種綜合運算得出每一份方案的總數值并排序，輔以汽車人機交互界面設計者做出合理的判斷。

4.3 實踐過程分析

本文從20名經驗豐富的試駕用戶打分并結合aij相對尺度法，取得有關數據。以某款汽車的人機交互界面設計為例，著重探討其人機交互界面的設計方案優先性，評估過程如下：

4.3.1 汽車人機交互界面設計的重要性權重

經試駕用戶綜合打分數據和aij相對尺度法，并結合yaahp軟件計算可知：

汽車人家交互界面設計的重要性中一致性比例為0.0012，最大特征根為3.0012，計算結果如表1所示，安全性在汽車人機交互界面設計的考慮因素的首位，其次是美觀性和舒適性[5]。

4.3.2 目標權重計算排序

（1）邀請20名資深試駕用戶對影響汽車人機交互界面設計的要素進行評分，建立各層次的判斷矩陣并求解權重向量，經計算可知，子準則層WB3=（0.540.300.16），WB2=（0.750.25），WB1=（0.310.490.20）;準則層WA=（0.540.300.16），W為排序權值，其和為1。

（2）一致性檢驗。CR（A）=0.01;CR（B1）=0.02;CR（B2）=0.05;CR（B3）=0.05，經計算可知，上述4個矩陣都通過了一致性檢驗。

（3）權重值合成，見表3。

經分析可知，材質強度對安全性影響最大，空間位置設計對舒適性的影響最大，造型設計對美觀性影響最大，而從整體來看，空間位置設計對汽車整體人機交互界面設計的影響是最大的。

5 結語

文章通過層次分析法得到了安全性是汽車人機交互界面設計的第一要素，而材質強度、空間位置設計、造型設計等則是影響汽車人機交互界面設計的最大影響因子。這一評價結果對汽車人機交互界面設計具有指導性意義，可以作為未來汽車人機交互界面設計的選擇依據。作為設計師，有理由相信，通過設計，汽車人機交互界面未來必將帶給用戶更好的駕駛與生活體驗。

參考文獻：

[1]曾樂.基于情境感知的汽車人機交互界面設計研究[J].內燃機與配件，2019（02）：167-168.

[2]吳勘，胡鑫苑，門龍龍.無人駕駛電動汽車人機交互界面設計探索[J].湖南包裝，2021，36（03）：100-104+132.

[3]Edouard-ThomasLARGILLIER，馬鈞，徐雯霞.基于層次分析過程（AHP）的汽車人機交互界面（HMI）邏輯框架的分析及設計[J].汽車實用技術，2013（09）：16-19.

[4]王國慶.基于層次分析法的UI界面功能排序設計研究[J].工業設計，2020，（09）：81-82.

[5]張國方，孫翠偉.基于層次分析法對我國電動汽車市場的研究[J].上海汽車，2010（11）：35-37.