一、人机工程学简介
1.1 名词解释
国际人类工效学学会(International Ergonomics Association,简称lEA)界定本学科研究的范围引录如下:“人机工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素,研究人和机器及环境的相互作用;研究在工作中,家庭生活中和闲暇时间内怎样统一考虑工作效率,人的健康、安全和舒适等问题的学科。”
《中国企业管理百科全书》将人机工程学定义为:研究人和机器、环境的相互作用及其合理结合,使设计的机器与环境系统适合人的生理、心理等特点,达到在生产中提高效率、安全、健康和舒适的目的。
我国1979年出版的《辞海》中对人机工程学的定义:人机工程学是一门新兴的边缘学科。它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究方法和手段,综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。用以设计使操作者能发挥最大效能的机械、仪器和控制装置,并研究控制台上各个仪表的最适位置。
因此,人机工程学可简单定义为:按照人的特性设计和改善人—机—环境系统的科学。
1.2 车载系统的人机工程学
在驾驶过程中,驾驶人不断地通过感知系统来获得信息(环境、车辆),通过认知决策系统处理所获得信息,做出决策,最后采取适当的控制动作来做出操作,并通过车辆信息的反馈来确认自己的目的是否达成。
总结来说,驾驶汽车时,人-机-环境系统是这样一个信息处理的过程:
P-D-E-F(感知-决策-执行-反馈)
二、感知系统
人体通过感觉系统接受信息,并通过知觉系统识别信息。
2.1 感觉系统
感觉过程中被感觉的信息包括有机体内部的生理状态,心理活动,也包含外部环境的存在以及存在关系信息。
人通过五感来感知外界的信息,对应到车载系统的多个子系统。
2.1.1多感知通道的信息获取特点
在人机系统中,人需要从外界接受各种形式的信息,由视觉器官获得的信息量最大,由听觉器官获得的信息量次之,大概的比例:
视觉通道 : 听觉通道 : 其他通道= 80% :14% : 6%
其中,视觉通道和听觉通道信息获取的特点不相同,总结有如下差异:
2.1.2视觉
座舱系统中,与视觉相关的重要部分为:人机布置、显示设备、灯光
2.1.3听觉&其他感觉通道
开车时,驾驶员还可以从其他感觉获得信息,声音、震动、气味也可以提供执行车载任务时有用的信息。
2.2 知觉系统
知觉:人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。
感觉的性质较多取决于刺激物的性质,而知觉很大程度上受到人的知识、经验、情绪、态度等因素的制约和影响,因此,不同的人对同一事物会产生不同的知觉,在产品设计中设计师应考虑人在知觉上的共性,又要考虑人的知觉的差异性。
知觉的基本特性: 整体性、选择性、理解性、恒常性。
三、认知系统
信息收集后,将信息传递给大脑,大脑将收集的信息进行加工,通过综合、整理、提取等“工艺”将信息整合。
3.1 注意(工作负荷)
驾驶员在完成任务的时候,需要分配有限的注意资源,可以把这个看做一个“水池”,“水池”的资源能力根据任务的困难度、驾驶人的身心状态是不一样的。在驾驶过程中,驾驶员需要时刻分配这个有限的资源到各个信息处理环节中。如果对于任务完成的要求大于驾驶人的能力,那么:
驾驶人会在更高的压力下执行任务;
驾驶人会犯错误;
驾驶人会减速;
驾驶人不会执行一些任务或不会执行一些任务的一部分;
基于优先权和驾驶人能力,完成上述的一些结合任务。
3.2 记忆
3.3 实现模型、呈现模型、心智模型
用户在对事情进行认知,对处理方式进行决策的时候,会基于自己的认知模型进行判断。在我们设计过程中,我们要基于用户的心智模型来实现产品,尽可能让产品的呈现模型接近于用户的心智模型,这样会减少用户思考的过程,快速做出最合理的决策。
实现模型:产品是怎样工作的
呈现模型:通过设计来让用户认为产品是怎样工作的
心智模型:用户认为产品是怎样工作的
四、控制系统
通过控制系统(运动系统),用户与车载系统进行交互,完成任务。当前车载系统的控制系统主要有手运动、眼运动、头运动这三种。
4.1 控制系统多模态
当前车载系统的控制系统已经不满足单一的操作方式了,基本上已经配备了物理按键、触屏和语音的交互方式,宝马等车企也应用了手势的操作,在我们实际设计过程中,需要考虑这些控制系统的单体特性,并需要慎重考虑多种结合下对于用户操作绩效及体验的影响。
五、总结
如果我们在设计车载系统的时候,考虑人机工程学的应用,这样会让驾驶员花费最小的精力和体力工作。随着产品使用的增加,客户将体验到轻松、舒适和方便的特点,并在使用该产品时不会遇到麻烦,从而也会保证使用车载系统的时候,能够不影响驾驶的安全。