汽車人機(jī)交互設(shè)計(jì)體系研究

【摘要】隨著智能化、網(wǎng)聯(lián)化新業(yè)態(tài)的發(fā)展，汽車用戶對于汽車智能座艙體驗(yàn)要求越來越高，汽車人機(jī)交互（Human Machine Interface，HMI）設(shè)計(jì)體系也需要進(jìn)行適應(yīng)性更改，為提高產(chǎn)品體驗(yàn)滿意度、設(shè)計(jì)質(zhì)量與研發(fā)效率，保證智能座艙具備持久的吸引力和用戶粘性，從創(chuàng)新、質(zhì)量、迭代3個方面對汽車人機(jī)交互體系進(jìn)行闡述，建立了以創(chuàng)新為引領(lǐng)、以用戶為中心的汽車HMI設(shè)計(jì)體系，包含全員協(xié)同的創(chuàng)新設(shè)計(jì)體系，以設(shè)計(jì)自查、一致性測試、問題管理等質(zhì)量機(jī)制，以及HMI自進(jìn)化體系，從而實(shí)現(xiàn)與用戶共生共長。

關(guān)鍵詞：人機(jī)交互設(shè)計(jì)體系；人機(jī)交互設(shè)計(jì)模型；用戶體驗(yàn)測評；協(xié)同創(chuàng)新；設(shè)計(jì)質(zhì)量

中圖分類號：U462.1 """""""""""文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" """""""""""DOI： 10.19822/j.cnki.1671-6329.20230203

Research on Human Machine Interface Design System of Vehicles

Zhao Mohan， Zheng Hongli， Zhang Hui

（Global Ramp;D Center， China FAW Corporation Limited， Changchun 130013）

【Abstract】With the development of the new business model characterized by intelligence and connectivity， automobile users have higher requirements for automobile intelligent cockpit experience. Consequently， the automotive human-computer interaction （HMI） design system also needs to make adaptive changes. To improve product experience satisfaction， design quality and development efficiency， while ensuring that the intelligent cabin has lasting attraction. This paper elaborates on the automobile HMI system from three perspectives： innovation， quality and iteration. An innovative and user-centered automotive HMI design system has been established， which includes a collaborative innovation design system， quality management system such as design self-inspection， consistency testing， and problem management， as well as an HMI self-evolution system. This enables symbiotic and co-growing relationships with users.

Keywords： Human Machine Interface（HMI） design system， HMI design model， User experience evaluation， Collaborative innovation， Design quality

0引言

隨著5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)快速發(fā)展，汽車從傳統(tǒng)單一交通工具逐步轉(zhuǎn)型為智能移動服務(wù)生活空間，產(chǎn)品的使用體驗(yàn)也由單一的功能性向?qū)傩浴⑸鷳B(tài)性、文明性和多極性多個維度發(fā)展^[1]。汽車人機(jī)交互（Human Machine Interface，HMI）可實(shí)現(xiàn)人與汽車之間動態(tài)信息與情感的傳遞（駕駛員任務(wù)除外），其設(shè)計(jì)體系在汽車研發(fā)中的地位愈發(fā)重要^[2-3]。新勢力車企與傳統(tǒng)車企的HMI設(shè)計(jì)體系建立路徑存在差異，新勢力車企（如小鵬、蔚來、理想）的體系建立方式與消費(fèi)類電子產(chǎn)品的HMI體系更為相似，由于其產(chǎn)品線較少，推崇設(shè)計(jì)體系較為簡單的完全敏捷開發(fā)模式。而如奔馳、寶馬這類合資品牌的HMI體系主要在國外建立，產(chǎn)品線繁多、流程復(fù)雜，會更傾向于傳統(tǒng)開發(fā)模式。國內(nèi)傳統(tǒng)車企（如吉利、北汽、長安）在HMI設(shè)計(jì)方面往往與軟件開發(fā)緊密相連，并且較依賴供應(yīng)商，尚未形成完善的HMI設(shè)計(jì)體系^[4]。考慮到現(xiàn)有汽車自主品牌具有產(chǎn)品線多、要兼顧傳統(tǒng)與敏捷開發(fā)模式、有自主HMI設(shè)計(jì)與開發(fā)需求等特點(diǎn)，對其HMI設(shè)計(jì)體系現(xiàn)狀和問題進(jìn)行分析和總結(jié)，從全員協(xié)同的創(chuàng)新設(shè)計(jì)體系、全過程的HMI質(zhì)量保障機(jī)制、可持續(xù)生長的HMI自進(jìn)化體系3個方面對汽車HMI體系進(jìn)行闡述。

1汽車HMI設(shè)計(jì)開發(fā)現(xiàn)狀及問題分析

某汽車HMI設(shè)計(jì)開發(fā)流程主要圍繞零部件級、系統(tǒng)級、整車級目標(biāo)制定與實(shí)現(xiàn)，如圖1所示。目前國際、國家及行業(yè)缺乏HMI相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，體系構(gòu)建需要依賴于大量設(shè)計(jì)實(shí)踐活動和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對于汽車HMI體系構(gòu)成尚無統(tǒng)一規(guī)范。本節(jié)從行業(yè)對汽車HMI設(shè)計(jì)的關(guān)注點(diǎn)出發(fā)，歸納并探討其在創(chuàng)新性、質(zhì)量控制、積累迭代3方面存在的問題。

（1）創(chuàng)新性

在創(chuàng)新性方面，開發(fā)團(tuán)隊(duì)在創(chuàng)新設(shè)計(jì)方面依賴供應(yīng)商資源，缺乏創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思維和方法，自主概念設(shè)計(jì)較為薄弱。團(tuán)隊(duì)中個別成員創(chuàng)新想法豐富，但大部分成員創(chuàng)新思考積極性不高，常處于缺乏創(chuàng)新靈感狀態(tài)。頭腦風(fēng)暴中偶有新想法產(chǎn)生，但未能進(jìn)行有效積累和深化，導(dǎo)致創(chuàng)新點(diǎn)未能落地實(shí)施。

（2）質(zhì)量控制

在質(zhì)量控制方面，首次設(shè)計(jì)階段質(zhì)量控制不嚴(yán)，導(dǎo)致低級錯誤頻現(xiàn)。其次，設(shè)計(jì)質(zhì)量依賴設(shè)計(jì)師自身能力，團(tuán)隊(duì)間缺乏知識共享機(jī)制，限制了設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升。再次，實(shí)車開發(fā)結(jié)果與設(shè)計(jì)方案存在不一致，未能形成有效的設(shè)計(jì)閉環(huán)。此外，問題反饋環(huán)節(jié)存在過多重復(fù)性問題，設(shè)計(jì)師疲于應(yīng)對，影響設(shè)計(jì)效率。

（3）積累迭代

在積累迭代方面，缺少設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)方法缺乏積累，設(shè)計(jì)的方案未能充分考慮用戶共識，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)不佳。

通過對汽車HMI設(shè)計(jì)體系現(xiàn)狀、特點(diǎn)和存在的問題進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其缺乏規(guī)范化管理方案，為了提高車型項(xiàng)目的HMI設(shè)計(jì)水平，保證產(chǎn)品交付質(zhì)量與持續(xù)市場競爭力，需要建立以創(chuàng)新為引領(lǐng)、以用戶為中心的汽車HMI設(shè)計(jì)體系。

2創(chuàng)新HMI設(shè)計(jì)體系建立

2.1全員協(xié)同的創(chuàng)新設(shè)計(jì)體系

協(xié)同創(chuàng)新是企業(yè)提升自主創(chuàng)新能力的良好途徑，良好的“內(nèi)部協(xié)同”機(jī)制可全面組織技術(shù)、市場、人力、文化、制度等資源，取得良好的協(xié)同效應(yīng)，激發(fā)企業(yè)“全員創(chuàng)新”潛力，是新時(shí)代企業(yè)發(fā)展的必由之路^[5]。在當(dāng)前激烈的市場競爭壓力下，企業(yè)應(yīng)導(dǎo)入適宜的設(shè)計(jì)管理機(jī)制，建立自上而下的科學(xué)化體系，釋放設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、管理的巨大潛能，驅(qū)動企業(yè)持續(xù)發(fā)展^[6]。HMI創(chuàng)新設(shè)計(jì)的實(shí)施面臨諸多挑戰(zhàn)，如最大限度地挖掘汽車目標(biāo)用戶的新需求，促使團(tuán)隊(duì)全員積極參與到創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，以及持續(xù)地形成創(chuàng)意并應(yīng)用于實(shí)際產(chǎn)品開發(fā)。通過團(tuán)隊(duì)實(shí)踐活動，總結(jié)出以下3個關(guān)鍵舉措以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)。

（1）創(chuàng)新思維與方法在HMI設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

汽車HMI設(shè)計(jì)創(chuàng)新的核心在于深入理解目標(biāo)用戶，依賴于對用戶心智模型的精準(zhǔn)構(gòu)建^[7]，通過洞察用戶行為了解用戶需求與痛點(diǎn)，結(jié)合分析用戶體驗(yàn)旅程，挖掘設(shè)計(jì)機(jī)會點(diǎn)與創(chuàng)新點(diǎn)。

創(chuàng)新性思維訓(xùn)練應(yīng)該采取多元化方法，涵蓋專業(yè)技能訓(xùn)練、視野開拓訓(xùn)練、多種表現(xiàn)手段訓(xùn)練以及創(chuàng)造熱情培養(yǎng)^[8]。日常訓(xùn)練和積累對于培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維至關(guān)重要，日常工作中可以通過頭腦風(fēng)暴、創(chuàng)意聯(lián)想、類比、反求、移置等創(chuàng)新方法進(jìn)行練習(xí)，記錄靈感，為后續(xù)設(shè)計(jì)實(shí)踐形成儲備。

創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用可以激發(fā)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新性。一些設(shè)計(jì)管理領(lǐng)域的問題甚至還包含有哲學(xué)因素， 可以在實(shí)際創(chuàng)新應(yīng)用中獲得啟發(fā)^[9]。

（2）創(chuàng)新場景研究與場景庫構(gòu)建

通過桌面調(diào)研、用戶旅程探索以及頭腦風(fēng)暴等方法，深度挖掘用戶在各旅程階段（如上車、行車、下車基礎(chǔ)場景）的用車需求，并以此積累創(chuàng)意場景庫。隨后對收集的需求信息篩選及排序，從創(chuàng)新性、拓展性、時(shí)效性、實(shí)用性及社會價(jià)值5維度進(jìn)行綜合分析，分別對其進(jìn)行評價(jià)打分，形成創(chuàng)新場景分析卡片（圖2），包含痛點(diǎn)需求、創(chuàng)意點(diǎn)、創(chuàng)意說明、場景故事版的構(gòu)建。

（3）組織全員共創(chuàng)活動

設(shè)立創(chuàng)新工坊，鼓勵團(tuán)隊(duì)成員通過報(bào)名或者輪流的方式擔(dān)任工作坊主理人，圍繞特定主題（如當(dāng)時(shí)下技術(shù)或設(shè)計(jì)熱或在研項(xiàng)目策略討論）進(jìn)行定期的討論和思維碰撞，促進(jìn)團(tuán)隊(duì)成員創(chuàng)新思考，激發(fā)團(tuán)隊(duì)成員的創(chuàng)造力。

組織創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽，以某個在研項(xiàng)目輸入為基礎(chǔ)，包括產(chǎn)品定位、目標(biāo)人群、競品車型以及屏幕信息等設(shè)計(jì)邊界，以個人或小組為單元進(jìn)行1～2周創(chuàng)意設(shè)計(jì)，最后統(tǒng)一時(shí)間進(jìn)行方案演講，由專家評委進(jìn)行打分和講評，排名結(jié)果會應(yīng)用到個人績效中。創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽一方面能激發(fā)團(tuán)隊(duì)成員創(chuàng)意積極性，另一方面通過專家講評積累設(shè)計(jì)思維與方法，豐富項(xiàng)目創(chuàng)意方案。

2.2全過程HMI質(zhì)量保障機(jī)制

在設(shè)計(jì)過程中，最常見的質(zhì)量保證方式是在車型產(chǎn)品驗(yàn)收階段進(jìn)行“設(shè)計(jì)走查”，也稱還原度檢查、視覺Review或設(shè)計(jì)驗(yàn)證。其核心宗旨是確保實(shí)際最終開發(fā)成果在視覺效果與原始設(shè)計(jì)圖稿效果之間的一致性。在項(xiàng)目開發(fā)流程中，設(shè)計(jì)走查與測試是產(chǎn)品上線前的最后一個步驟，類似于商品上市前的質(zhì)量檢測^[10]。鑒于設(shè)計(jì)走查通常實(shí)施于產(chǎn)品開發(fā)的后期階段，接近市場投放時(shí)間點(diǎn)，且交互和視覺類問題在修改優(yōu)先級中一般都是較低的，這限制了對設(shè)計(jì)缺陷的修正范圍，部分問題可能無法得到修正，只能延遲至未來的迭代周期中解決或被迫放棄。

為了避免問題遺漏和后期設(shè)計(jì)師工作負(fù)荷過大，提倡推進(jìn)全過程HMI設(shè)計(jì)質(zhì)量管理，在設(shè)計(jì)文件輸出階段建立設(shè)計(jì)自查機(jī)制，確保初步設(shè)計(jì)即符合要求^[11]；在全功能開發(fā)完成階段設(shè)立一致性測試機(jī)制，確保開發(fā)符合設(shè)計(jì)要求；在實(shí)車驗(yàn)證階段建立問題管理機(jī)制，保證各方反饋問題得到有效跟蹤與解決。

（1）設(shè)計(jì)自查機(jī)制

設(shè)計(jì)自查是針對功能模塊詳細(xì)設(shè)計(jì)文件進(jìn)行自我檢查，分為交互設(shè)計(jì)自查和視覺設(shè)計(jì)自查，包含對設(shè)計(jì)輸入、設(shè)計(jì)通用原則、設(shè)計(jì)平臺化等多個維度的自查。自查表格屬于設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)共同資產(chǎn)，有新的功能問題或者要求會隨時(shí)增加到自查表中，指導(dǎo)設(shè)計(jì)師完善方案和設(shè)計(jì)文件。HMI設(shè)計(jì)自查示例如表1所示。

（2）一致性測試機(jī)制

一致性測試是針對功能模塊進(jìn)行一致性測試，分為多模態(tài)測試、圖層關(guān)系測試、交互一致性測試與視覺一致性測試，圖層關(guān)系測試示例，如表2所示。

（3）問題管理機(jī)制

問題管理機(jī)制主要針對全功能開發(fā)完成后，各質(zhì)量評審單位對HMI提出的問題和整改意見，按模塊劃分，包含問題來源、問題明細(xì)、問題分類、模塊負(fù)責(zé)人、整改措施、HMI預(yù)計(jì)完成時(shí)間、預(yù)計(jì)上車時(shí)間以及狀態(tài)跟蹤等信息，確保所有設(shè)計(jì)開發(fā)問題形成閉環(huán)，如圖3所示。

2.3可持續(xù)生長的HMI自進(jìn)化體系

HMI自進(jìn)化體系是團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)實(shí)踐中逐步積累形成的工作方法，如圖4所示，該體系的核心是HMI設(shè)計(jì)模型，相當(dāng)于自進(jìn)化體系的“DNA”，確保了產(chǎn)品基因的延續(xù)，對設(shè)計(jì)質(zhì)量、效率和成本起到了關(guān)鍵作用。此外，伴隨設(shè)計(jì)實(shí)踐的用戶體驗(yàn)測評則相當(dāng)于自進(jìn)化體系的生長因子，推動了HMI設(shè)計(jì)的持續(xù)創(chuàng)新與改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)“與用戶共生長” 的設(shè)計(jì)理念和目標(biāo)。

（1）HMI設(shè)計(jì)模型

車企產(chǎn)品線數(shù)量和車型種類的增加，也增加了車載屏幕尺寸和形態(tài)多樣化的需求。在這樣的背景下，為了快速解決用戶痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)全系車型快速迭代，通過搭建HMI設(shè)計(jì)模型，以實(shí)現(xiàn)全系車型交互體驗(yàn)平臺化與模塊化，達(dá)到增效降本、提升設(shè)計(jì)質(zhì)量的目標(biāo)。

圖5為HMI設(shè)計(jì)模型，其中設(shè)計(jì)理論是設(shè)計(jì)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，幫助設(shè)計(jì)師在具體設(shè)計(jì)過程中，對各種體驗(yàn)要求進(jìn)行判斷和取舍。包含交互設(shè)計(jì)原則（表3）、視覺設(shè)計(jì)原則以及HMI設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)3部分。平臺策略包含交互、視覺和測試，其平臺化方案覆蓋全系車型屏幕、抬頭顯示、方控按鍵等各種可交互部件。設(shè)計(jì)系統(tǒng)包含設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)庫2個部分，如圖6所示。其中，設(shè)計(jì)規(guī)范用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)師進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐，設(shè)計(jì)庫為設(shè)計(jì)師提供了統(tǒng)一規(guī)范的設(shè)計(jì)元素和模塊。對于設(shè)計(jì)庫的搭建，應(yīng)用了量子化設(shè)計(jì)原理，建立了嵌套式模塊組件，實(shí)現(xiàn)“一變百變”，大幅降低設(shè)計(jì)成本，提高了設(shè)計(jì)效率。設(shè)計(jì)支撐，主要包含設(shè)計(jì)工具、創(chuàng)新方法和人因研究等，用以賦能設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)更高效更規(guī)范。

（2）用戶體驗(yàn)測評

在常見HMI設(shè)計(jì)流程中，用戶體驗(yàn)測評主要在產(chǎn)品設(shè)計(jì)后期階段。為了確保產(chǎn)品前期框架設(shè)計(jì)滿足用戶需求，推進(jìn)全流程用戶體驗(yàn)測評（包括概念設(shè)計(jì)階段、詳細(xì)設(shè)計(jì)階段、實(shí)車測試階段），通過持續(xù)收集用戶反饋與問題，有效支持設(shè)計(jì)流程中的小循環(huán)迭代。如圖7所示，為目前在研車型基于V字形開發(fā)的全流程體驗(yàn)測評體系。

概念設(shè)計(jì)階段和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段采用高保真原型體驗(yàn)測評，即基于Protopie或Mastergo等原型軟件開發(fā)快速仿真原型，覆蓋關(guān)鍵體驗(yàn)流程。實(shí)車驗(yàn)證階段采用實(shí)車體驗(yàn)測評，通過引導(dǎo)用戶進(jìn)行實(shí)車、實(shí)機(jī)體驗(yàn)，測試設(shè)計(jì)的可行性和用戶滿意度。不同階段測評具有不同的目標(biāo)和使命，可優(yōu)化修改空間也不同，一般情況下越早測評，可修改優(yōu)化空間越大。

3結(jié)束語

本文分析了HMI設(shè)計(jì)體系存在問題，從創(chuàng)新性、質(zhì)量控制、積累迭代3個方面進(jìn)行探究，為建立與用戶使用吻合的HMI體驗(yàn)設(shè)計(jì)體系提出改進(jìn)意見。在創(chuàng)新性方面，通過積累創(chuàng)新設(shè)計(jì)思維與方法、建立創(chuàng)新場景庫、組織全員共創(chuàng)活動等方式建立全員協(xié)同的創(chuàng)新設(shè)計(jì)體系；在質(zhì)量控制方面，建立設(shè)計(jì)自查、一致性測試、問題管理等3大機(jī)制，以保證全過程設(shè)計(jì)質(zhì)量；在積累迭代方面，建立HMI設(shè)計(jì)模型、HMI設(shè)計(jì)實(shí)踐、用戶體驗(yàn)測評HMI自進(jìn)化體系，實(shí)現(xiàn)與用戶共生共長。

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【作者簡介】

趙默涵（1987—），女，中國第一汽車股份有限公司，高級工程師，研究方向?yàn)槠嚾藱C(jī)交互技術(shù)。

E-mail：zhaomohan@faw.com.cn