趙彩云，李娟莉，任家駿，薛安虎

基于多因素融合的健身器材人機(jī)界面評(píng)價(jià)方法研究

趙彩云1，李娟莉1，任家駿1，薛安虎2

(1. 太原理工大學(xué)機(jī)械與運(yùn)載工程學(xué)院，山西 太原 030024；2.山西澳瑞特健康產(chǎn)業(yè)股份有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000)

為了優(yōu)化健身器材界面操作的人機(jī)體驗(yàn)，加強(qiáng)界面造型與企業(yè)文化的融合度，提出了多因素融合的健身器材人機(jī)界面評(píng)價(jià)方法，首先運(yùn)用語義差異法，美度評(píng)價(jià)公式，征集用戶試驗(yàn)3種方法，對(duì)樣本的產(chǎn)品意象風(fēng)格、布局美度評(píng)價(jià)、人機(jī)績(jī)效測(cè)評(píng)3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)；然后運(yùn)用模糊層次分析法實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)意向下方案的最優(yōu)決策；最終以某企業(yè)健身車界面設(shè)計(jì)為例，驗(yàn)證了該方法在多目標(biāo)決策中的可行性。實(shí)驗(yàn)表明該方法在優(yōu)化用戶體驗(yàn)的同時(shí)提高了產(chǎn)品的品牌識(shí)別度，為設(shè)計(jì)師提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

人機(jī)界面；多因素融合；健身器材；模糊層次分析法；因子分析；美度評(píng)價(jià)；績(jī)效評(píng)估

隨著全民健身的不斷發(fā)展和普及，健身器材在人們追求健康生活方式中扮演了重要的角色。面對(duì)復(fù)雜的健身器材人機(jī)界面布局以及多因素的情感需求，企業(yè)在項(xiàng)目進(jìn)程中，往往面臨多種方案難以抉擇的情況。因此，提出一種科學(xué)的健身器材界面評(píng)價(jià)方法，可以實(shí)現(xiàn)多因素相互制約下最優(yōu)方案的快速?zèng)Q策，節(jié)約時(shí)間成本，對(duì)企業(yè)項(xiàng)目的高效進(jìn)行有重要意義。

在界面設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)研究中，相關(guān)研究者已經(jīng)開展了許多工作[1-5]，但目前針對(duì)健身器材界面評(píng)價(jià)的研究較少，且主要集中在界面可用性方面[6-9]，未融入企業(yè)意象風(fēng)格的考量，缺少多維度融合的界面設(shè)計(jì)評(píng)估方法，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案單一化、片面化。

為了對(duì)健身器材復(fù)雜界面進(jìn)行較全面的評(píng)價(jià)，本文引入企業(yè)文化的感性意象，提出了基于企業(yè)意象風(fēng)格、美度評(píng)價(jià)、績(jī)效測(cè)評(píng)3方面融合的健身器材界面評(píng)估方法，從企業(yè)文化的造型意象、視覺感受的界面排布、人機(jī)工學(xué)的績(jī)效功能3方面對(duì)界面進(jìn)行綜合性評(píng)估。運(yùn)用模糊層次分析法對(duì)樣本進(jìn)行評(píng)估及多目標(biāo)決策，并通過企業(yè)產(chǎn)品實(shí)例驗(yàn)證了評(píng)價(jià)方法的可行性。

1 界面評(píng)價(jià)指標(biāo)

基于模糊層次分析法的多因素界面評(píng)價(jià)流程如圖1所示。

圖1 界面評(píng)價(jià)流程

1.1 產(chǎn)品意象風(fēng)格

基于企業(yè)文化的產(chǎn)品造型意象風(fēng)格設(shè)計(jì)步驟如下：

(1) 產(chǎn)品分析。收集企業(yè)相關(guān)產(chǎn)品圖片，結(jié)合企業(yè)文化及理念，生成產(chǎn)品意象風(fēng)格語義詞集合。征集被測(cè)者，填寫調(diào)查問卷。

(2) 感性認(rèn)知關(guān)鍵詞確定。采用因子分析法分析問卷結(jié)果，根據(jù)最大特征值和貢獻(xiàn)度選出有代表性的意象語義詞匯，作為企業(yè)文化特征的感性認(rèn)知關(guān)鍵詞。

(3) 量化評(píng)價(jià)。運(yùn)用語義差異法對(duì)樣本的產(chǎn)品風(fēng)格意象進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，得到各樣本與企業(yè)感性認(rèn)知關(guān)鍵詞的契合程度。為后續(xù)綜合評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支撐。

1.2 美度意象指標(biāo)

界面美度評(píng)價(jià)通過計(jì)算按鍵、屏幕等部分的具體排布，能夠更為客觀、具體地反映界面元素布局的美學(xué)特征。本文采用平衡度、整體度、簡(jiǎn)潔度 3個(gè)美度意象因子作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。計(jì)算方法參考文獻(xiàn)[10]。

1.3 績(jī)效功能評(píng)估

在績(jī)效測(cè)評(píng)中，主要由完成任務(wù)時(shí)間、按鍵點(diǎn)擊效率、出錯(cuò)次數(shù)3個(gè)具體的指標(biāo)量化得出。其中按鍵點(diǎn)擊效率為達(dá)到最終目的的最優(yōu)按鍵次數(shù)與實(shí)際按鍵次數(shù)之比值，出錯(cuò)次數(shù)為被試者在任務(wù)過程中的按鍵錯(cuò)誤次數(shù)。

2 模糊層次分析評(píng)價(jià)

通過對(duì)逼近理想解法、灰色關(guān)聯(lián)度法、模糊層次分析法進(jìn)行對(duì)比研究，本文選用模糊層次分析法，利用三角模糊數(shù)的函數(shù)特性，解決了用戶操作時(shí)間、出錯(cuò)次數(shù)等指標(biāo)的數(shù)值大小和結(jié)果優(yōu)劣程度成反比的問題。模糊層次分析法的具體操作步驟參考文獻(xiàn)[11-12]。

3 實(shí)例驗(yàn)證

本文以某企業(yè)健身車界面設(shè)計(jì)為例，如圖2所示，且對(duì)6個(gè)樣本進(jìn)行評(píng)估。

圖2 健身車界面設(shè)計(jì)樣本

3.1 意象風(fēng)格評(píng)價(jià)

收集企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品圖片，結(jié)合企業(yè)文化理念，得到意象詞集合。征集30名用戶采用語義差異法[13]對(duì)圖片的意象風(fēng)格進(jìn)行問卷調(diào)研。運(yùn)用SPSS軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行處理，挑選因子中貢獻(xiàn)度較大的形容詞對(duì)，最終得到目標(biāo)形容詞對(duì)為幾何-有機(jī)、輕巧-厚重、大眾化-獨(dú)特、數(shù)據(jù)中因子負(fù)荷量均為正相關(guān)。樣本的語義差異評(píng)估結(jié)果見表1。

表1 意象風(fēng)格評(píng)價(jià)結(jié)果

對(duì)樣本進(jìn)行評(píng)估后，得分越大的樣本越接近有機(jī)、厚重、獨(dú)特的產(chǎn)品意象風(fēng)格，即越貼近企業(yè)文化，則具有更明顯的產(chǎn)品識(shí)別效應(yīng)。

3.2 界面美度評(píng)價(jià)

為避免其他因素對(duì)界面美度產(chǎn)生干擾，規(guī)范美度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)樣本中的顯示屏、按鍵、揚(yáng)聲器、USB接口等進(jìn)行圖形抽象提取。利用公式對(duì)其進(jìn)行平衡度、整體度、簡(jiǎn)潔度計(jì)算，結(jié)果見表2。

表2 美度評(píng)價(jià)結(jié)果

3.3 績(jī)效功能評(píng)估

征集30名用戶對(duì)樣本績(jī)效進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)估，為了得到較真實(shí)的用戶操作反饋，采用Axure軟件對(duì)樣本進(jìn)行交互界面還原，得到高保真人機(jī)操作界面原型。為減少因尺寸造成的實(shí)驗(yàn)誤差，實(shí)驗(yàn)操作在與原樣本模型1∶1的觸摸顯示屏中完成。樣本績(jī)效測(cè)試結(jié)果見表3。

表3 績(jī)效評(píng)價(jià)結(jié)果

通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，被測(cè)者在尋找播放、確認(rèn)、返回等按鍵時(shí)會(huì)使用較長(zhǎng)時(shí)間，可運(yùn)用色彩差別提高識(shí)別速度。樣本3在方向鍵的選擇中耗時(shí)較長(zhǎng)且發(fā)生出錯(cuò)次數(shù)較多，因此方向鍵按照其對(duì)應(yīng)位置呈環(huán)形排布對(duì)使用者的識(shí)別具有明顯視覺輔助作用。開關(guān)機(jī)鍵在界面中具有重要作用，但在實(shí)際操作中的按鍵次數(shù)較少，可以考慮增大其按鍵尺寸，在排布位置上置于左側(cè)或中部，將右側(cè)操作便捷區(qū)域留給操作頻率較高的按鍵。

3.4 模糊層次評(píng)價(jià)

(2) 隸屬度轉(zhuǎn)換。意象風(fēng)格采用式(1)所示的隸屬函數(shù)計(jì)算，美度評(píng)價(jià)無需轉(zhuǎn)換。表4為績(jī)效功能的轉(zhuǎn)換隸屬函數(shù)。將3個(gè)因素的評(píng)價(jià)結(jié)果運(yùn)用三角函數(shù)均轉(zhuǎn)換為[0,1]之間的數(shù)值，結(jié)果見表5。

表4 績(jī)效隸屬函數(shù)

表5 隸屬度轉(zhuǎn)換結(jié)果

將隸屬度轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換為模糊數(shù)，得到模糊評(píng)價(jià)矩陣，代入權(quán)重得到樣本最終分?jǐn)?shù)，即

對(duì)結(jié)果矩陣去模糊化處理，并對(duì)6個(gè)樣本進(jìn)行排序，結(jié)果見表6。

表6 去模糊化與最終排序

樣本評(píng)價(jià)的排序?yàn)椋簶颖?>樣本2>樣本1>樣本5>樣本6>樣本3。

4 結(jié)束語

(1) 本文提出了多因素融合的健身器材界面評(píng)價(jià)方法，在現(xiàn)有的界面評(píng)價(jià)體系中融入企業(yè)文化理念，提高產(chǎn)品識(shí)別效應(yīng)。

(2) 在績(jī)效測(cè)評(píng)環(huán)節(jié)引入了Axure軟件，提取按鍵與屏幕，還原操作界面原型，并采用與原界面模型1∶1的觸屏顯示屏進(jìn)行用戶操作實(shí)驗(yàn)，真實(shí)反饋用戶實(shí)驗(yàn)行為，節(jié)約了樣本模型設(shè)計(jì)的成本，提高虛擬實(shí)驗(yàn)的精確性。

(3) 通過對(duì)某企業(yè)樣本界面設(shè)計(jì)的研究，明確了企業(yè)產(chǎn)品的意象風(fēng)格，界面元素的排布規(guī)律以及人機(jī)績(jī)效的設(shè)計(jì)要素，為企業(yè)的其他相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。

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Research on Evaluation Method of Human-Machine Interface of Fitness Equipment Based on Multi-factor Fusion

ZHAO Cai-yun1, LI Juan-li1, REN Jia-jun1, XUE An-hu2

(1. School of Mechanical and Transportation Engineering, Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024, China; 2. Shanxi Orient Health Industry Limited by Share Ltd, Changzhi Shanxi 046000, China)

In order to optimize the human-machine experience of interface operation of fitness equipment and strengthen the integration of interface modeling and corporate culture, a multi-factor integration evaluation method of human-machine interface of fitness equipment is proposed. Firstly, a method based on semantic difference, beauty evaluation formula and user test were combined to evaluate the three indicators of samples, including product image style, layout beauty and human-machine performance. Then the fuzzy analytic hierarchy process (FAHP) is employed to realize the optimal decision-making of multi-objective intentional downward scheme. Finally, the interface design of a corporate exercise bike is taken as an example to verify the feasibility of this method in multi-objective decision making. Experiments show that this method not only optimizes user experience, but also improves the brand recognition of products providing a reliable scientific basis for designers.

human-machine interface; multi-factor-integrated; fitness equipment; fuzzy analytic hierarchy process; factor analysis; aesthetic evaluation; performance evaluation

TP 391

10.11996/JG.j.2095-302X.2019050932

A

2095-302X(2019)05-0932-04

2019-05-06；

2019-07-16

山西省研究生教育改革研究課題(2017JG30)；山西省科技重大專項(xiàng)(20131101002)

趙彩云(1994-)，女，山西大同人，碩士研究生。主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)。E-mail：935352011@qq.com

李娟莉(1979-)，女，山西壽陽人，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師。主要研究方向?yàn)楫a(chǎn)品造型設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)。E-mail：lijuanli@tyut.edu.cn