陳冉，韓曉東

1.湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，浙江湖州，313000；2.浙江三一裝備有限公司，浙江湖州，313000

0 引言

隨著科技與社會(huì)的發(fā)展，機(jī)械裝備制造業(yè)將人工智能引入其中，裝備的高科技化、智能化、多功能化體現(xiàn)得越來(lái)越多，以往的操作系統(tǒng)需要進(jìn)行更新迭代以適應(yīng)飛速發(fā)展的設(shè)備科技以及時(shí)代特點(diǎn)。這不僅僅體現(xiàn)在內(nèi)在的設(shè)備更新和技術(shù)升級(jí)，同時(shí)體現(xiàn)在外在的界面視覺(jué)設(shè)計(jì)優(yōu)化和操控形式的更迭。視覺(jué)作為重要的感官系統(tǒng)承載了人們所能感受到的外界信息的80%，界面的視覺(jué)設(shè)計(jì)合理與否對(duì)于機(jī)械裝備操作精準(zhǔn)度有著重要意義，因而，在機(jī)械裝備制造過(guò)程中對(duì)于界面視覺(jué)的設(shè)計(jì)優(yōu)化尤為重視[1]。

對(duì)于小噸位履帶起重機(jī)來(lái)說(shuō)，駕駛室是全車(chē)的核心，其中操作屏的界面視覺(jué)實(shí)時(shí)體現(xiàn)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，同時(shí)在故障或危險(xiǎn)情況下彈出報(bào)警框，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。其設(shè)計(jì)得科學(xué)與否、便捷與否直接影響到作業(yè)效率和作業(yè)的安全可靠。目前的小噸位履帶起重機(jī)操作界面在視覺(jué)上還存在以下問(wèn)題：①顯示屏視覺(jué)布局不合理，影響信息的視覺(jué)抓取速率；②主界面復(fù)雜，部分系統(tǒng)層級(jí)跳轉(zhuǎn)不合理；③圖標(biāo)圖示風(fēng)格不統(tǒng)一，功能提示不明顯。④操作界面在部分特殊環(huán)境下看不清。

針對(duì)以上問(wèn)題，在對(duì)某企業(yè)小噸位履帶起重機(jī)操作界面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)建立視覺(jué)設(shè)計(jì)規(guī)范，確定核心UI組件在不同狀態(tài)下的視覺(jué)形態(tài)；改版主界面，優(yōu)化系統(tǒng)層級(jí)并對(duì)二級(jí)界面進(jìn)行統(tǒng)一修改完善；對(duì)部分特殊界面進(jìn)行視覺(jué)優(yōu)化的形式來(lái)完成對(duì)操作界面視覺(jué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化。

1 建立視覺(jué)設(shè)計(jì)規(guī)范，確定核心UI組件

根據(jù)屏幕大小結(jié)合操作員的操作習(xí)慣和系統(tǒng)功能需求構(gòu)建與之相呼應(yīng)的視覺(jué)設(shè)計(jì)規(guī)范，確定核心視覺(jué)元素。

1.1 色彩規(guī)范

在履帶起重機(jī)的操作界面使用過(guò)程中，安全性需放在首位，因而，在界面視覺(jué)設(shè)計(jì)過(guò)程中色彩搭配應(yīng)首先考慮對(duì)比度和層次感，此二者目的在于帶給操作人員準(zhǔn)確、明晰的心理暗示從而防止誤觸提高操作準(zhǔn)確性。同時(shí)需考慮操作環(huán)境，例如高溫環(huán)境、冰凍環(huán)境、黑夜環(huán)境、雨雪環(huán)境等，在主色彩選擇上首選明度較高的色彩以保證在各種環(huán)境下界面內(nèi)容的高辨識(shí)度。在為某企業(yè)小噸位履帶起重機(jī)人機(jī)界面視覺(jué)設(shè)計(jì)時(shí)日夜間模式中心主配色分別選用了藍(lán)色和綠色、背景色選用了淺灰色和黑色來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，輔助色多選用無(wú)色相的黑白灰，最大限度減少因?yàn)樯蕩Ыo操作人員的視覺(jué)負(fù)擔(dān)[2]。

1.2 字體規(guī)范

在小噸位履帶起重機(jī)的操作界面使用過(guò)程中，由于受到顯示屏幕大小限制，在界面內(nèi)容上常常呈現(xiàn)復(fù)合型和多任務(wù)性，一個(gè)界面上最多時(shí)承載了超過(guò)20組數(shù)據(jù)，如此眾多的數(shù)據(jù)在顯示時(shí)需要通過(guò)字體的大小、粗細(xì)以及動(dòng)態(tài)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)視覺(jué)的聚焦。在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)首先需要考慮字形，通常選擇無(wú)襯線(xiàn)型字體，該字體筆畫(huà)勻稱(chēng)、粗細(xì)對(duì)比均勻，同時(shí)字體需要去個(gè)性化以保證操作人員的視覺(jué)焦點(diǎn)關(guān)注數(shù)據(jù)本身，減少不必要的視覺(jué)干擾。大小根據(jù)屏幕分辨率進(jìn)行分級(jí)設(shè)置，通?？梢栽O(shè)置為三級(jí)，在為某企業(yè)小噸位履帶起重機(jī)人機(jī)界面視覺(jué)設(shè)計(jì)時(shí)顯示屏為1024x768，中文標(biāo)準(zhǔn)字體大小使用了38pt、30pt、24pt，再根據(jù)字體大小匹配合適的粗細(xì)衍生出輔助文字規(guī)范。

1.3 網(wǎng)格系統(tǒng)

約瑟夫·米勒-布洛克曼曾提出“通過(guò)網(wǎng)格系統(tǒng)來(lái)控制視覺(jué)元素的數(shù)量和組合，可以創(chuàng)造出一種緊湊的、清晰易懂的、整潔有序的設(shè)計(jì)，整潔有序的同時(shí)也增強(qiáng)了信息的可靠性”。在對(duì)某企業(yè)小噸位履帶起重機(jī)的操作界面設(shè)計(jì)時(shí)利用合理的網(wǎng)格布局將界面分為了五個(gè)部分：左側(cè)信息欄、中部車(chē)況動(dòng)畫(huà)顯示區(qū)、頂部狀態(tài)顯示欄、右側(cè)車(chē)體信息區(qū)以及底部菜單欄。見(jiàn)圖1。信息劃分整潔有序，提高了信息提取速率。

1.4 核心UI組件

核心UI組件是小噸位履帶起重機(jī)界面視覺(jué)呈現(xiàn)的關(guān)鍵，也決定著觸摸屏操控系統(tǒng)能否達(dá)到操作預(yù)期，其組成包括圖標(biāo)、按鈕、表單及控件等，具有獨(dú)立性、完整性和可自由組合的特征。在設(shè)計(jì)時(shí)所有元素和結(jié)構(gòu)需要保持一致，由于系統(tǒng)組件數(shù)量多、分類(lèi)多，因而可利用包括描邊、填色、投影、圓角、文本顯示顏色等設(shè)計(jì)元素進(jìn)行各類(lèi)別的區(qū)分設(shè)計(jì)。

在對(duì)某企業(yè)小噸位履帶起重機(jī)的操作界面設(shè)計(jì)時(shí)按鈕根據(jù)狀態(tài)分為正常、按下、報(bào)警三種，在設(shè)計(jì)時(shí)利用擬物化和色彩做出不同了凹凸效果用來(lái)區(qū)分；文本顯示框有強(qiáng)調(diào)文本框、數(shù)據(jù)選擇文本框、狀態(tài)選擇文本框以及切換選擇文本框，除強(qiáng)調(diào)文本框利用字體標(biāo)紅來(lái)進(jìn)行強(qiáng)調(diào)外，其他具有選擇功能的文本框均利用正反向配色顯示信息選擇狀態(tài)，分為選中及未選中[3]。

組件設(shè)計(jì)規(guī)范后可以使操作人員通過(guò)頁(yè)面元素變化來(lái)清晰地感知自己的操作，同時(shí)幫助構(gòu)建簡(jiǎn)潔、高效、直觀的操作流程，便于操作人員快速識(shí)別，減輕記憶負(fù)擔(dān)；界面語(yǔ)言清晰且表意明確，也便于操作人員快速理解并作出決策，從而提高工作效率。

2 改版主界面，優(yōu)化系統(tǒng)層級(jí)及二級(jí)界面

2.1 主界面改版

在對(duì)某企業(yè)小噸位履帶起重機(jī)的操作界面進(jìn)行優(yōu)化時(shí)最大的問(wèn)題是主界面冗余信息過(guò)多導(dǎo)致字體偏小，重要數(shù)據(jù)顯示不清晰，部分參數(shù)狀態(tài)提示不明顯等問(wèn)題。修改后主界面主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)化：①經(jīng)過(guò)重新調(diào)整布局，只保留必要的顯示參數(shù)，使得車(chē)況圖片清晰，重要變化參數(shù)加粗放大顯示，方便操作手觀察。②主機(jī)區(qū)域做變幅動(dòng)畫(huà)展示，配合相關(guān)數(shù)據(jù)變化直觀清晰。③狀態(tài)指示區(qū)改為圖符可見(jiàn)性顯示，取消狀態(tài)指示燈，減少占用空間。④設(shè)計(jì)隱藏主界面，將原本顯示在主界面上的回轉(zhuǎn)區(qū)域限制、接地比壓和發(fā)動(dòng)機(jī)信息等參數(shù)通過(guò)上拉按鈕，放置在上拉主界面當(dāng)中，便于隨時(shí)輔助查看。⑤顯示器硬件增加感光元件，自動(dòng)進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)，加入日夜間模式以適應(yīng)各類(lèi)工作環(huán)境。

2.2 優(yōu)化系統(tǒng)層級(jí)及二級(jí)界面

已有研究表明，順暢地感知次序能夠積極影響大腦的信息編碼過(guò)程，通過(guò)對(duì)信息的時(shí)間維度和空間維度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使用者可以更高效地開(kāi)展較為復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)，快速且精確地獲取信息，進(jìn)行分析、歸納、推理與決策。因而在對(duì)某企業(yè)小噸位履帶起重機(jī)的操作界面進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，首先針對(duì)用戶(hù)對(duì)不同產(chǎn)品的功能使用頻次初步分類(lèi)，按照權(quán)重劃分主要功能、次要功能，同時(shí)再對(duì)功能類(lèi)型進(jìn)行區(qū)分，劃定功能模塊，最后盡可能地簡(jiǎn)化操作流程和步驟以保證每一個(gè)功能都有明確的操作序列并符合操作人員的操作邏輯。

通過(guò)整合將大部分的功能集中在主界面底部功能菜單欄中，方便操作員最快速地進(jìn)行操作。主體層級(jí)框架設(shè)計(jì)三級(jí)層級(jí)：以主控操作為主的第一層級(jí)；以系統(tǒng)設(shè)置、輔助功能、信息查詢(xún)?yōu)楹诵墓δ艿牡诙蛹?jí)；以輔助功能及參數(shù)展示為主的第三層級(jí)。并在系統(tǒng)層級(jí)分級(jí)的基礎(chǔ)上規(guī)定各部件的大小和位置及顯示區(qū)域。由于系統(tǒng)操作復(fù)雜，在每個(gè)層級(jí)功能按鈕處都增加了對(duì)應(yīng)語(yǔ)言文字標(biāo)注，幫助識(shí)圖，減少學(xué)習(xí)成本。在對(duì)次級(jí)界面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)以可用、易用為原則分級(jí)分類(lèi)設(shè)計(jì)各種圖標(biāo)以及各類(lèi)控件樣式和不同操作下的作用形式。從整體出發(fā)進(jìn)行統(tǒng)一風(fēng)格下的多機(jī)型設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換，豐富和完善界面視覺(jué)設(shè)計(jì)的適用性[4]。

3 特殊功能界面視覺(jué)優(yōu)化

對(duì)于小噸位履帶起重機(jī)的操作界面視覺(jué)設(shè)計(jì)優(yōu)化還需要考慮到部分特殊功能頁(yè)面的處理，例如狀態(tài)顯示、系統(tǒng)報(bào)警頁(yè)面、限動(dòng)條件信息提示頁(yè)面、自由落鉤狀態(tài)提示等。

主界面狀態(tài)指示區(qū)優(yōu)化前以指示燈形式展示狀態(tài)，展示形式為狀態(tài)圖標(biāo)加圓形虛擬指示燈，指示燈顏色變化指示其狀態(tài)變化，優(yōu)化后取消狀態(tài)指示燈，改為圖符可見(jiàn)性顯示，減少占用空間，同時(shí)減少信息的冗余，視覺(jué)上更加友好、明晰。

系統(tǒng)報(bào)警頁(yè)面、限動(dòng)條件信息提示頁(yè)面由于信息的重要性和警示性，在設(shè)計(jì)上采取了全屏浮框彈出的形式。此形式可最大限度減少底部信息干擾，讓重要信息得到應(yīng)有的關(guān)注，同時(shí)在設(shè)計(jì)上采用列表式，內(nèi)容文字簡(jiǎn)明扼要，能有效傳達(dá)重要信息，便于操作人員在遇到問(wèn)題時(shí)第一時(shí)間了解并解決。

自由落鉤狀態(tài)提示是在設(shè)備處于自由落鉤狀態(tài)或剎車(chē)自鎖狀態(tài)時(shí)彈出的，此設(shè)計(jì)模擬實(shí)體指示燈形式放大彈出提示，利用灰色、紅色、綠色模擬實(shí)體指示燈顏色展示自由落鉤目前狀態(tài)，擬物化的設(shè)計(jì)能讓操作人員立刻聯(lián)想到實(shí)體操作按鈕，減少學(xué)習(xí)成本，操作友好易用。

4 小噸位履帶起重機(jī)操作界面視覺(jué)設(shè)計(jì)優(yōu)化要點(diǎn)

通過(guò)對(duì)某企業(yè)小噸位履帶起重機(jī)操作界面視覺(jué)設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程的分析提出了小噸位履帶起重機(jī)操作界面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)有：①視覺(jué)元素規(guī)范化；②界面布局合理化；③系統(tǒng)層級(jí)科學(xué)化；④操作方式人性化。

視覺(jué)元素規(guī)范化可以幫助建立統(tǒng)一的視覺(jué)規(guī)范，體現(xiàn)企業(yè)的品牌專(zhuān)業(yè)度，保證交互效果和視覺(jué)風(fēng)格的一致性，大幅度提高用戶(hù)的體驗(yàn)感。同時(shí)利用相同組件進(jìn)行操作界面設(shè)計(jì)可以最大限度減少代碼和控件的冗余，方便后期開(kāi)發(fā)工程師進(jìn)行迭代以及日常維護(hù)。

界面布局合理化對(duì)同一個(gè)操作系統(tǒng)集成不同型號(hào)的機(jī)器操作內(nèi)容具有重要意義，在對(duì)某企業(yè)小噸位履帶起重機(jī)操作界面視覺(jué)設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中10寸屏涉及約16個(gè)履帶起重機(jī)機(jī)型，每個(gè)機(jī)型操作重點(diǎn)不盡相同，但核心功能點(diǎn)基本一致，這就要求在布局時(shí)需要設(shè)計(jì)出一套能夠適配所有機(jī)型，并且能夠向上和向下兼容所有數(shù)據(jù)的界面視覺(jué)，合理的布局能夠最大化利用屏幕有限的空間，讓操作人員的視覺(jué)始終聚焦在需要重點(diǎn)觀測(cè)的動(dòng)態(tài)車(chē)況數(shù)據(jù)，減少視覺(jué)的干擾，從而提升操作效率，減少安全事故。

系統(tǒng)層級(jí)科學(xué)化有利于建立以目標(biāo)問(wèn)題為導(dǎo)向的操作路徑，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化操作流程的制定有很大幫助。同時(shí)嚴(yán)格的層級(jí)關(guān)系使得各層級(jí)功能點(diǎn)相對(duì)獨(dú)立，如此可以將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化使整個(gè)系統(tǒng)的靈活性更好，對(duì)于某個(gè)具體參數(shù)進(jìn)行調(diào)試和更迭變得相對(duì)容易。最后，合理的系統(tǒng)層級(jí)便于操作人員建立操作邏輯體系，操作方式人性化體現(xiàn)在小噸位履帶起重機(jī)操作界面視覺(jué)設(shè)計(jì)優(yōu)化的方方面面。例如使用高清10寸工業(yè)屏代替原有7寸屏，屏幕操作空間加大，模塊式、導(dǎo)航式的設(shè)計(jì)使得操作便捷度提升；菜單按鈕采用輕擬物化設(shè)計(jì)，利用投影高光等制造出按鈕凹凸效果，符合按鍵心理預(yù)期，更加人性化；部分原有物理指示燈集成在顯示屏中以3D虛擬指示燈的形式呈現(xiàn)，色彩造型與物理指示燈保持一致，減少學(xué)習(xí)成本，使操作人員更快上手等等[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某企業(yè)小噸位履帶起重機(jī)操作界面視覺(jué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化研究可以發(fā)現(xiàn)，在目前智能化的大背景下，重型機(jī)械裝備制造更加注重對(duì)其操作界面的革新，其中的視覺(jué)優(yōu)化也占有重要位置。對(duì)重型機(jī)械操作界面視覺(jué)進(jìn)行優(yōu)化不僅僅需要考量到企業(yè)訴求，更需要關(guān)注操作人員的操作習(xí)慣，在將新功能新技術(shù)融入其中的同時(shí)考慮到復(fù)雜信息數(shù)據(jù)的整合，最大限度利用關(guān)鍵視覺(jué)元素進(jìn)行呈現(xiàn)，以期高效準(zhǔn)確地傳遞車(chē)況信息、操作命令及提升操作準(zhǔn)確度，減少操作失誤，為企業(yè)和用戶(hù)帶來(lái)最大的利益和回報(bào)。