面向智能座艙的用戶體驗評價指標體系的建立

張文鏑，蘇宇航，呂 彬，周詩婕

Zhang Wendi，Su Yuhang，Lü Bin，Zhou Shijie

（北京新能源汽車股份有限公司，北京 100175）

0 引 言

用戶體驗作為設計領域概念，最早由美國認知心理學家、計算機工程師唐納德·諾曼提出，是指使用產品時所有與交互相關的主觀感受的集合[1]。用戶體驗強調以用戶為中心，推動各行各業關注用戶的需求與體驗[2]，汽車也從強調作為交通工具的安全性和功能性轉變為重視駕駛過程中的服務質量和駕駛體驗[3]。汽車智能座艙以特有的載體和空間屬性，適應用戶需求和應用場景的迅速生長，為駕乘人員提供安全、高效、愉悅的綜合體驗。關于智能座艙體驗評價，國內各研究機構、媒體、企業提出了各自的評價體系和方法，但在嚴謹性、完整性和科學性方面參差不齊。

目前，用戶體驗測量和評價體系分為定性和定量兩類，前者注重概念和元素之間的關系，后者注重元素之間的定量整合和可用性測試方法的應用[4]。定性評估時，通過3～5位專家發現80%以上的產品問題[5]，并通過目標-手段方法，明確可用性評估中各概念與各要素間層次關系，但此體系缺乏試驗數據或基礎理論支持，實際操作中無法給出量化的產品可用性評價值。定量評估時，通過問卷調查評估用戶體驗。目前標準化、成熟的整體用戶體驗量表有QUIS(Questionnaire for User Interaction Satisfac‐tion，用戶交互滿意度問卷)、SUMI(Software Us‐ability Measurement Inventory，軟件可用性測量量表)、PSSUQ(Post-Study System Usability Question‐naire，學習后系統可用性問卷)等[6]。定量評價強調相關要素的選擇和整合，但由于對外部效度要求較高，所以難以構建和推廣。由于精確量化的復雜性和精確性，面向不同產品需建立不同的用戶體驗結構模型。

針對智能座艙用戶體驗定量研究基礎薄弱、缺乏綜合測量的現狀，本文針對智能座艙安全、高效、智能的特點，將用戶體驗理論整合用戶體驗評價體系，搭建面向汽車智能座艙的用戶體驗評價指標體系。

1 體驗層次評估模型

根據葛列眾提出的用戶體驗過程的3個維度，由低到高為行為、感知和情感，對智能座艙的用戶體驗進行功能、感官和情感分析[7]。用戶體驗無法直接測量，需分解為可測量指標，得到每層結構的組成元素。因此，智能座艙的用戶體驗量化評價體系采用客觀測試(眼動分析、行為分析等)為主、主觀評價(心理量表、問卷等)為輔的主客觀相結合評價方法。

1.1 功能維度

可用性表現用于衡量產品的功能體驗，反映用戶在交互過程中操作的客觀結果，從用戶角度指導智能座艙的產品設計和衡量產品品質。最早的可用性評估系統是分層可用性模型，由MCCALL、RICHARDS和WALTERS于1977 年提出，分為3個層次：因素、準則和指標[8]。1999年，VAN WELIE、VAN DER VEER、ELI?NS結合產品設計原理，從可用性維度、使用指標、手段和知識4個方面構建了可用性評價體系[9]。之后，NIELSEN提出了用戶體驗中可用性的5個屬性：可學習性、效率、可記憶性、錯誤（低錯誤率）以及滿意度[10]。ISO（International Organization for Standardization，國際標準化組織）給出可用性定義：產品在特定使用環境下為特定用戶用于特定用途時所具有的有效性、效率和用戶主觀滿意度[11]。

對汽車用戶進行調研，將智能座艙的可用性分為3層：（1）可用層次，產品能夠有效地、準確地、穩定地以特性方法完成某種特定交互任務的能力，包括兩個層面的需求，即功能準確性和穩定性；（2）易用層次，完成特定交互任務時用戶與人機交互系統所消耗的相關資源，駕駛員要求在保證行車安全的前提下，簡單自然地實現產品功能，避免過多負荷，相比智能手機，座艙交互的高效性面臨更大挑戰；（3）愉快使用層次，用戶在使用產品過程中和完成任務之后的主觀感受，即用戶使用座艙產品提供的功能滿足自身需求時，對于特定功能執行效果的滿意程度。具體見表1。

1.2 感官維度

隨著空調、座椅、信息界面、揚聲器、香氛等座艙基礎硬件功能的提升和智能表皮、艙內燈光、VR（Virtual Reality，虛擬現實）等技術的應用，座艙通過更多設備和技術為用戶提供多模態的感官刺激。“五感”作為用戶和產品之間的紐帶，極大地影響用戶的使用體驗，同時為用戶不同感官通道提供全方位體驗[12]。據統計，實際用車場景中，駕駛員獲取信息的主要感官途徑為視覺通道、聽覺通道、觸覺通道和嗅覺通道[13]。由于汽車產品不需要用戶品嘗，所以味覺不參與感官測量。本文將生理感官測量和主觀問卷相結合，整合各種感官指標建立體驗系統[14]。

1.2.1 視覺

視覺是人們接觸和感受外界最直觀的方式。外部世界80%的信息由視覺捕捉傳遞給大腦做出反饋[15]。智能座艙視覺設計主要指外觀形態、界面設計、CMF (Color、Material、Finishing，色彩材料工藝)等[16]。對汽車用戶進行調研的視覺指標包括色彩舒適度和工藝精致度。其中，色彩對人的視覺感知和心理作用具有強烈影響，可以直觀地營造產品氛圍和不同的視覺感受，兼具物理性與心理性[17]。產品體積、形態與色彩完美契合帶來的視覺體驗，能夠最大程度從生理和心理上打動用戶。表面處理工藝是實現產品外觀效果的另一個重要手段，通過噴、印、刻、氧、物、化、鍍等手段改善材料使用性能和提升美學裝飾效果。合理疊加一種或多種表面處理工藝可以升華材料的質感，滿足消費者對于汽車內飾設計的視覺體驗需求。

1.2.2 聽覺

人耳聽覺系統由接收和處理聲音信號的器官組成。針對智能座艙中聽覺顯示，對汽車用戶進行調研的指標分為車內音質和車機語音交互。車內音質需要針對人耳的聽覺特性制定客觀評價參數[18]。最常用的4個心理聲學客觀參數是響度、銳度、粗糙度和波動率[19]，其中，響度和銳度是影響用戶交互行為的主要因素[20]。

此外，需要考慮智能座艙豐富的語音交互場景。語音交互系統以文字形式傳遞信息，允許駕駛員進行口頭指示。語音交互最常用的性能評價指標是可懂度和自然度[21]，最常用的評分標準是平均意見評分，是國際電報電話咨詢委員會開發的一種常用的主觀測量方法。本文采用改進的 7 級李克特心理量表進行語音交互調研。

1.2.3 觸覺

觸覺主要發生在用戶與汽車的物理接觸上，大腦通過皮膚表面的觸摸來感知物體表面材質。觸覺研究先驅WEBER提出，每個物體均由特定材料制成，紋理、硬度、溫度和重量構成物體最基本的觸覺屬性[22]。工業設計材料常使用紋理和硬度作為用戶體驗評價指標[23]，采用平置按壓方式進行觸覺評測。

針對智能座艙內飾部件，對汽車用戶調研的指標包括軟硬度和粗糙度。軟硬感受除了評價材料自有屬性（硬質高給人硬朗、不易損壞的材質感受，軟度高給人親和力強、柔和的材質感受）外，還需要評測不同內飾材質的軟硬搭配，如座椅扶手用于依扶，所以材料需給人穩定和安全的感受。此外，座艙內部表面處理產生的凹凸感也為用戶提供了重要的觸覺感受，不同位置和功能的部件，所需粗糙度也有差別。

1.2.4 嗅覺

嗅覺是人類最原始的感官[24]。汽車產品的氣味往往由座艙內部裝飾材料決定[25]，如座椅、天花板、地毯、儀表板和車門護板[26]。氣味評價指標包括氣味類型、氣味強度和氣味舒適度[27]。由于氣味類型具有模糊評判的特征，難以用氣味測試儀進行直接測量[28]，本文僅對氣味強度、氣味舒適度進行主觀評價[29]。通常采用6級氣味強度等級對嗅覺器官的氣味刺激進行分級[30]，本文采用改進的 7 級李克特心理量表對汽車內飾材料的氣味進行評價。

綜上，用戶體驗的感官維度指標及說明見表2。

表2 感官維度指標及說明

1.3 情感維度

隨著智能座艙AI（Artificial Intelligence，人工智能）算力提高，人機交互方式更加類人化，座艙可主動發起交互，使駕乘人員感受到座艙的主動自適應體驗，強調交互過程的情感反饋。MOESLINGER提出，情感體驗是用戶體驗的最終形式[31]，是對整個交互過程和結果的心理認可。根據不同的心理情緒理論[32]，不同學者提出多種用戶體驗情感模型[33]。MAHLKE 提出基本過程模型，強調認知和情緒反應在用戶體驗中的影響，與使用特征相關的信息處理定義為認知部分，使用產品產生的復雜情緒定義為情感部分[34]。杜威引入了體驗美學概念，認為人與產品之間的互動是一種主觀的審美體驗，是多層次的，從感官美到意義美甚至到情感美[35]。DESMET 基于用戶對產品的認知和評價，構建了產品情感的基本模型，解釋了情感體驗的生成過程，將情感體驗解構為工具情感、審美情感、社交情感、驚喜情感和興趣情感[36]。針對智能座艙的情感體驗，本文采用情緒體驗的分類方法，采用審美、趣味、沉浸感、幸福感、情感共鳴等5個指標，具體解釋見表3。

表3 情感維度指標及說明

2 體驗指標權重

AHP (Analytic Hierarchy Process，層次分析法)是一種定性與定量分析相結合的多準則決策方法，主要用于解決SAATY[37]提出的多評價準則問題。據此，將智能座艙的用戶體驗分為3 個一級指標、6個二級指標以及20個三級指標。

計算過程中，針對以上一級、二級和三級指標均采用相同的研究方法，首先建立判斷矩陣，然后根據層次分析法計算特征向量，再經過標準化后得到最大特征值，之后通過一致性指數和隨機一致性指數檢驗，對于不符合一致性檢驗標準的矩陣根據專家評審意見進行修正，直至通過一致性檢驗。以一級指標為例說明計算過程。

設A1、A2、A3為3 個一級指標，為比較各指標的相對重要性，使用數字1～9及其倒數定義判斷矩陣，具體見表4。由4位來自機械工業、生理心理學和消費者研究領域的專家對一級指標A1、A2、A3的重要性進行評分，采用幾何平均法（每個指標的4個得分相乘后取1/4次方）計算每個指標的最終得分，由此得到一級指標的相對重要性判斷矩陣A，具體見表5。

表4 一級指標評分說明

表5 一級指標的判斷矩陣

計算表5 判斷矩陣的特征向量，首先計算特征向量中各值w′1、w′2、w′3得

將w′1、w′2、w′3進行標準化處理，得到w1、w2、w3為

得到特征向量w=[w1w2w3]T，由式（8）計算特征值

式中：λmax為w對應的最大特征值，計算得到λmax=3.014。

對計算結果進行一致性檢驗，計算式為

其中，

式中：CR為一致性比率；CI為一致性指標；RI為隨機一致性指標；n為評價指標個數，式（10）中n=3。

計算得CI=0.007；RI通過查表得到，當n=3時，RI=0.52。

由式（9）計算得到CR=0.013。CR值越小則判斷矩陣的一致性越好。當CR< 0.1時，判斷矩陣滿足一致性檢驗；當CR> 0.1 時，判斷矩陣不一致，需進行調整。本文所構建的判斷矩陣滿足一致性檢驗，權重計算結果有效。

經過相同的計算過程，得到二級指標、三級指標判斷矩陣，各指標的權重值見表6。

表6 智能座艙的用戶體驗評價體系

3 實證分析

3.1 數據收集

根據表6 設計汽車用戶體驗問卷。受訪者具有駕駛經驗并擁有汽車，汽車不限型號和價格。問卷共發放58 份，回收有效問卷54 份，有效回收率為93.1%。

問卷分為3 部分：（1）基本信息，包括居住城市、所擁有汽車類型和駕齡；（2）根據20個三級指標所設計的20 個問題，采用7 分制量表打分：非常滿意(7 分)、中等滿意(6 分)、有點滿意(5 分)、不確定(4 分)、有點不滿意(3 分)、中等不滿意(2 分)、非常不滿意(1 分)；（3）駕駛體驗的綜合得分，即對問題“綜合而言，您如何評價這輛車的體驗?”進行打分，分值從1到7。

根據表6 中各指標權重，通過式（11）計算每位受訪者的駕駛體驗綜合得分Xj。

式中：wi為層次分析法確定的指標權重，取值見表6；aij為受訪者評分，1≤aij≤7；m為有效問卷數，取值54。

3.2 信度檢驗

對54 份有效問卷的20 個問題評分進行內部一致性檢驗，檢查原始數據是否具備內部意義上的統一。計算得到一致性系數值為0.906，標準化后為0.913，均符合統計要求。因此，采用用戶體驗綜合評價體系得到的評分數據具有較高的內部一致性，即可靠性較高。

3.3 效度檢驗

將54份問卷的最終綜合得分（各指標加權平均）、平均綜合得分（各指標算術平均）分別與問卷第3 部分總分進行相關性分析，結果顯示，前者相關系數為0.510、后者相關系數為0.445，均在0.01 水平顯著，前者的相關系數更高，即通過加權計算得到的用戶體驗評價更有效。

不同車型用戶的指標權重有所區別，未來可針對相關車型，通過調研目標用戶，調整各指標權重，更加貼近真實用車感受。

4 結束語

本文針對智能座艙建立汽車用戶體驗三維結構模型，根據功能體驗、感知體驗、情感體驗分別探討其機理層次和結構因素，并對模型進行實證研究和具體應用，經過信度和效度檢驗，驗證將單個問題的主觀評價轉化為綜合評價是可靠有效的。模型將以用戶為中心的設計原則與用戶體驗評價指標相關聯，為汽車智能座艙的用戶體驗設計提供重要啟示，同時也為汽車廠商、汽車銷售服務商提供了優化用戶體驗的指導建議。