基于層次分析法的汽車人機(jī)交互界面設(shè)計研究

陸楊

摘 要：隨著汽車領(lǐng)域人機(jī)界面交互設(shè)計的深入發(fā)展，汽車設(shè)計行業(yè)依靠傳統(tǒng)手段實現(xiàn)人機(jī)交互的局限性逐漸顯現(xiàn)。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(jī)交互界面的設(shè)計概念，指出了基于層次分析法的汽車人機(jī)交互界面的設(shè)計流程，輔以汽車人機(jī)交互界面設(shè)計的實踐分析佐證，研究并改進(jìn)其人機(jī)交互界面設(shè)計，以期為汽車人機(jī)交互界面設(shè)計提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：汽車 層次分析法 設(shè)計元素 人機(jī)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(jī)交互界面設(shè)計是近年來汽車設(shè)計領(lǐng)域的研究熱點。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)制造趨向于智能化，使得用戶在對產(chǎn)品體驗的需求上有著顯著的提升。良好的汽車人機(jī)交互界面設(shè)計與用戶體驗?zāi)艽偈垢鱾€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(chǎn)品的人機(jī)交互推向一個嶄新的高度。然而，隨著技術(shù)的進(jìn)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(fā)操作不當(dāng)，注意力低下，嚴(yán)重威脅了駕駛用戶的生命安全。面對日益復(fù)雜的汽車交互系統(tǒng)，如何幫助用戶獲得更好的體驗感，提升其操作效率，是當(dāng)前汽車人機(jī)交互界面設(shè)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(jī)交互界面設(shè)計的概念，并在此基礎(chǔ)上提出了基于層次分析法的汽車人機(jī)交互界面設(shè)計的流程，輔以汽車設(shè)計實踐佐證，提升汽車人機(jī)交互界面設(shè)計的合理性，以期為汽車人機(jī)交互界面設(shè)計的新生態(tài)助力。

2 層次分析法概述

層次分析法是一種多目標(biāo)決策的、定性和定量相結(jié)合的數(shù)量計算方法，其基本思路是層次化分析，按照所需達(dá)成的總目標(biāo)與問題的性質(zhì)，有效地將復(fù)雜的問題拆分為若干關(guān)聯(lián)要素，并依據(jù)各要素間的隸屬關(guān)系與關(guān)聯(lián)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(zhǔn)則）、決策目標(biāo)依據(jù)他們之間的相互關(guān)系分為最低層、中間層以及最高層，形成一個多層次結(jié)構(gòu)分析模型，從而最后把問題歸結(jié)為相對優(yōu)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(biāo)）的相對權(quán)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(guī)律性、邏輯性以及一致性。

利用層次分析法構(gòu)建模型時，大致可分為3個部分：（1）構(gòu)建起層次結(jié)構(gòu)分析模型;（2）構(gòu)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(jī)交互界面設(shè)計概述

未來汽車人機(jī)交互界面設(shè)計的一個重點方向是要能夠最大化車載數(shù)據(jù)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(jī)交互界面設(shè)計始終是以符合用戶需求作為研究出發(fā)點，其涉及到的內(nèi)容也很多，主要有以下兩點：

（1）界面設(shè)計與人機(jī)交互。界面設(shè)計主要是對界面的表格、圖形或者文字進(jìn)行設(shè)計、布局。對不同情境下界面設(shè)計的探索是用戶體驗領(lǐng)域的研究熱點。尤其是以用戶體驗為核心內(nèi)容的人機(jī)交互領(lǐng)域，對界面設(shè)計的探討具有深遠(yuǎn)意義。鑒于多通道智能人機(jī)交互界面設(shè)計過于超前，當(dāng)前大部分汽車人機(jī)交互界面的形式仍以具有多學(xué)科交叉特征的圖形用戶界面設(shè)計為主。用戶界面設(shè)計不僅需符合審美原則，還要符合用戶自身的行為習(xí)慣與心理認(rèn)知。合理的界面設(shè)計可以實現(xiàn)不同情境下所需的不同目的。（2）汽車駕駛與人機(jī)交互。汽車人機(jī)交互界面實質(zhì)是人機(jī)交互環(huán)境，其如何經(jīng)由人機(jī)交互界面（HMI）向用戶展現(xiàn)有用信息，是衡量汽車數(shù)據(jù)交互設(shè)備的關(guān)鍵指標(biāo)。駕駛是一種高度復(fù)雜的任務(wù)，包含了計劃、策略和操縱3個水平的任務(wù)層級和1600個獨立任務(wù)。由于復(fù)雜的功能與操作任務(wù)，加之需要多感官密切配合，設(shè)計出既能符合駕駛要求，又符合人的認(rèn)知特點的汽車人機(jī)交互界面就顯得十分重要了。汽車人機(jī)交互界面設(shè)計必須能夠被用戶快速識別并進(jìn)行操作，以提升用戶對產(chǎn)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(jī)交互界面設(shè)計流程

4.1 建立汽車人機(jī)交互界面設(shè)計層次結(jié)構(gòu)分析模型

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

4.2 構(gòu)建汽車人機(jī)交互界面設(shè)計評價指標(biāo)的判斷矩陣并確定其權(quán)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(biāo)層（A）就只代表最佳設(shè)計方案;準(zhǔn)則層（B）要素為安全性、舒適性、美觀性等，用B1，B2，B3……表示;子準(zhǔn)則層要素為材質(zhì)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)可靠性、工藝質(zhì)量控制、人機(jī)工程學(xué)需求、空間位置設(shè)計、造型設(shè)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(gòu)建關(guān)系矩陣并計算其權(quán)重值，最后通過各種綜合運(yùn)算得出每一份方案的總數(shù)值并排序，輔以汽車人機(jī)交互界面設(shè)計者做出合理的判斷。

4.3 實踐過程分析

本文從20名經(jīng)驗豐富的試駕用戶打分并結(jié)合aij相對尺度法，取得有關(guān)數(shù)據(jù)。以某款汽車的人機(jī)交互界面設(shè)計為例，著重探討其人機(jī)交互界面的設(shè)計方案優(yōu)先性，評估過程如下：

4.3.1 汽車人機(jī)交互界面設(shè)計的重要性權(quán)重

經(jīng)試駕用戶綜合打分?jǐn)?shù)據(jù)和aij相對尺度法，并結(jié)合yaahp軟件計算可知：

汽車人家交互界面設(shè)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(jié)果如表1所示，安全性在汽車人機(jī)交互界面設(shè)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(biāo)權(quán)重計算排序

（1）邀請20名資深試駕用戶對影響汽車人機(jī)交互界面設(shè)計的要素進(jìn)行評分，建立各層次的判斷矩陣并求解權(quán)重向量，經(jīng)計算可知，子準(zhǔn)則層WB3=（0.540.300.16），WB2=（0.750.25），WB1=（0.310.490.20）;準(zhǔn)則層WA=（0.540.300.16），W為排序權(quán)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(jīng)計算可知，上述4個矩陣都通過了一致性檢驗。

（3）權(quán)重值合成，見表3。

經(jīng)分析可知，材質(zhì)強(qiáng)度對安全性影響最大，空間位置設(shè)計對舒適性的影響最大，造型設(shè)計對美觀性影響最大，而從整體來看，空間位置設(shè)計對汽車整體人機(jī)交互界面設(shè)計的影響是最大的。

5 結(jié)語

文章通過層次分析法得到了安全性是汽車人機(jī)交互界面設(shè)計的第一要素，而材質(zhì)強(qiáng)度、空間位置設(shè)計、造型設(shè)計等則是影響汽車人機(jī)交互界面設(shè)計的最大影響因子。這一評價結(jié)果對汽車人機(jī)交互界面設(shè)計具有指導(dǎo)性意義，可以作為未來汽車人機(jī)交互界面設(shè)計的選擇依據(jù)。作為設(shè)計師，有理由相信，通過設(shè)計，汽車人機(jī)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(xiàn)：

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

[4]王國慶.基于層次分析法的UI界面功能排序設(shè)計研究[J].工業(yè)設(shè)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.