【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要求越來越高，汽車人機交互（Human Machine Interface，HMI）設(shè)計體系也需要進行適應性更改，為提高產(chǎn)品體驗滿意度、設(shè)計質(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個方面對汽車人機交互體系進行闡述，建立了以創(chuàng)新為引領(lǐng)、以用戶為中心的汽車HMI設(shè)計體系，包含全員協(xié)同的創(chuàng)新設(shè)計體系，以設(shè)計自查、一致性測試、問題管理等質(zhì)量機制，以及HMI自進化體系，從而實現(xiàn)與用戶共生共長。

關(guān)鍵詞：人機交互設(shè)計體系；人機交互設(shè)計模型；用戶體驗測評；協(xié)同創(chuàng)新；設(shè)計質(zhì)量

中圖分類號：U462.1 """""""""""文獻標識碼：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]。汽車人機交互（Human Machine Interface，HMI）可實現(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)計方面往往與軟件開發(fā)緊密相連，并且較依賴供應商，尚未形成完善的HMI設(shè)計體系^[4]?？紤]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)計與開發(fā)需求等特點，對其HMI設(shè)計體系現(xiàn)狀和問題進行分析和總結(jié)，從全員協(xié)同的創(chuàng)新設(shè)計體系、全過程的HMI質(zhì)量保障機制、可持續(xù)生長的HMI自進化體系3個方面對汽車HMI體系進行闡述。

1汽車HMI設(shè)計開發(fā)現(xiàn)狀及問題分析

某汽車HMI設(shè)計開發(fā)流程主要圍繞零部件級、系統(tǒng)級、整車級目標制定與實現(xiàn)，如圖1所示。目前國際、國家及行業(yè)缺乏HMI相關(guān)設(shè)計標準，體系構(gòu)建需要依賴于大量設(shè)計實踐活動和經(jīng)驗總結(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)計的關(guān)注點出發(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)團隊在創(chuàng)新設(shè)計方面依賴供應商資源，缺乏創(chuàng)新設(shè)計的思維和方法，自主概念設(shè)計較為薄弱。團隊中個別成員創(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)。頭腦風暴中偶有新想法產(chǎn)生，但未能進行有效積累和深化，導致創(chuàng)新點未能落地實施。

（2）質(zhì)量控制

在質(zhì)量控制方面，首次設(shè)計階段質(zhì)量控制不嚴，導致低級錯誤頻現(xiàn)。其次，設(shè)計質(zhì)量依賴設(shè)計師自身能力，團隊間缺乏知識共享機制，限制了設(shè)計質(zhì)量的提升。再次，實車開發(fā)結(jié)果與設(shè)計方案存在不一致，未能形成有效的設(shè)計閉環(huán)。此外，問題反饋環(huán)節(jié)存在過多重復性問題，設(shè)計師疲于應對，影響設(shè)計效率。

（3）積累迭代

在積累迭代方面，缺少設(shè)計原則和設(shè)計方法缺乏積累，設(shè)計的方案未能充分考慮用戶共識，導致用戶體驗不佳。

通過對汽車HMI設(shè)計體系現(xiàn)狀、特點和存在的問題進行分析，發(fā)現(xiàn)其缺乏規(guī)范化管理方案，為了提高車型項目的HMI設(shè)計水平，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)計體系。

2創(chuàng)新HMI設(shè)計體系建立

2.1全員協(xié)同的創(chuàng)新設(shè)計體系

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，激發(fā)企業(yè)“全員創(chuàng)新”潛力，是新時代企業(yè)發(fā)展的必由之路^[5]。在當前激烈的市場競爭壓力下，企業(yè)應導入適宜的設(shè)計管理機制，建立自上而下的科學化體系，釋放設(shè)計、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)計的實施面臨諸多挑戰(zhàn)，如最大限度地挖掘汽車目標用戶的新需求，促使團隊全員積極參與到創(chuàng)新設(shè)計中，以及持續(xù)地形成創(chuàng)意并應用于實際產(chǎn)品開發(fā)。通過團隊實踐活動，總結(jié)出以下3個關(guān)鍵舉措以應對這些挑戰(zhàn)。

（1）創(chuàng)新思維與方法在HMI設(shè)計中的應用

汽車HMI設(shè)計創(chuàng)新的核心在于深入理解目標用戶，依賴于對用戶心智模型的精準構(gòu)建^[7]，通過洞察用戶行為了解用戶需求與痛點，結(jié)合分析用戶體驗旅程，挖掘設(shè)計機會點與創(chuàng)新點。

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

創(chuàng)新設(shè)計方法的運用可以激發(fā)產(chǎn)品設(shè)計的創(chuàng)新性。一些設(shè)計管理領(lǐng)域的問題甚至還包含有哲學因素， 可以在實際創(chuàng)新應用中獲得啟發(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、時效性、實用性及社會價值5維度進行綜合分析，分別對其進行評價打分，形成創(chuàng)新場景分析卡片（圖2），包含痛點需求、創(chuàng)意點、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，鼓勵團隊成員通過報名或者輪流的方式擔任工作坊主理人，圍繞特定主題（如當時下技術(shù)或設(shè)計熱或在研項目策略討論）進行定期的討論和思維碰撞，促進團隊成員創(chuàng)新思考，激發(fā)團隊成員的創(chuàng)造力。

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

2.2全過程HMI質(zhì)量保障機制

在設(shè)計過程中，最常見的質(zhì)量保證方式是在車型產(chǎn)品驗收階段進行“設(shè)計走查”，也稱還原度檢查、視覺Review或設(shè)計驗證。其核心宗旨是確保實際最終開發(fā)成果在視覺效果與原始設(shè)計圖稿效果之間的一致性。在項目開發(fā)流程中，設(shè)計走查與測試是產(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)計走查通常實施于產(chǎn)品開發(fā)的后期階段，接近市場投放時間點，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)計師工作負荷過大，提倡推進全過程HMI設(shè)計質(zhì)量管理，在設(shè)計文件輸出階段建立設(shè)計自查機制，確保初步設(shè)計即符合要求^[11]；在全功能開發(fā)完成階段設(shè)立一致性測試機制，確保開發(fā)符合設(shè)計要求；在實車驗證階段建立問題管理機制，保證各方反饋問題得到有效跟蹤與解決。

（1）設(shè)計自查機制

設(shè)計自查是針對功能模塊詳細設(shè)計文件進行自我檢查，分為交互設(shè)計自查和視覺設(shè)計自查，包含對設(shè)計輸入、設(shè)計通用原則、設(shè)計平臺化等多個維度的自查。自查表格屬于設(shè)計團隊共同資產(chǎn)，有新的功能問題或者要求會隨時增加到自查表中，指導設(shè)計師完善方案和設(shè)計文件。HMI設(shè)計自查示例如表1所示。

（2）一致性測試機制

一致性測試是針對功能模塊進行一致性測試，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）問題管理機制

問題管理機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、問題分類、模塊負責人、整改措施、HMI預計完成時間、預計上車時間以及狀態(tài)跟蹤等信息，確保所有設(shè)計開發(fā)問題形成閉環(huán)，如圖3所示。

2.3可持續(xù)生長的HMI自進化體系

HMI自進化體系是團隊在設(shè)計實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)計模型，相當于自進化體系的“DNA”，確保了產(chǎn)品基因的延續(xù)，對設(shè)計質(zhì)量、效率和成本起到了關(guān)鍵作用。此外，伴隨設(shè)計實踐的用戶體驗測評則相當于自進化體系的生長因子，推動了HMI設(shè)計的持續(xù)創(chuàng)新與改進，從而實現(xiàn)“與用戶共生長” 的設(shè)計理念和目標。

（1）HMI設(shè)計模型

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，實現(xiàn)全系車型快速迭代，通過搭建HMI設(shè)計模型，以實現(xiàn)全系車型交互體驗平臺化與模塊化，達到增效降本、提升設(shè)計質(zhì)量的目標。

圖5為HMI設(shè)計模型，其中設(shè)計理論是設(shè)計實踐的經(jīng)驗總結(jié)，幫助設(shè)計師在具體設(shè)計過程中，對各種體驗要求進行判斷和取舍。包含交互設(shè)計原則（表3）、視覺設(shè)計原則以及HMI設(shè)計標準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)計系統(tǒng)包含設(shè)計規(guī)范和設(shè)計庫2個部分，如圖6所示。其中，設(shè)計規(guī)范用于指導設(shè)計師進行具體的設(shè)計實踐，設(shè)計庫為設(shè)計師提供了統(tǒng)一規(guī)范的設(shè)計元素和模塊。對于設(shè)計庫的搭建，應用了量子化設(shè)計原理，建立了嵌套式模塊組件，實現(xiàn)“一變百變”，大幅降低設(shè)計成本，提高了設(shè)計效率。設(shè)計支撐，主要包含設(shè)計工具、創(chuàng)新方法和人因研究等，用以賦能設(shè)計，使設(shè)計更高效更規(guī)范。

（2）用戶體驗測評

在常見HMI設(shè)計流程中，用戶體驗測評主要在產(chǎn)品設(shè)計后期階段。為了確保產(chǎn)品前期框架設(shè)計滿足用戶需求，推進全流程用戶體驗測評（包括概念設(shè)計階段、詳細設(shè)計階段、實車測試階段），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)的全流程體驗測評體系。

概念設(shè)計階段和詳細設(shè)計階段采用高保真原型體驗測評，即基于Protopie或Mastergo等原型軟件開發(fā)快速仿真原型，覆蓋關(guān)鍵體驗流程。實車驗證階段采用實車體驗測評，通過引導用戶進行實車、實機體驗，測試設(shè)計的可行性和用戶滿意度。不同階段測評具有不同的目標和使命，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個方面進行探究，為建立與用戶使用吻合的HMI體驗設(shè)計體系提出改進意見。在創(chuàng)新性方面，通過積累創(chuàng)新設(shè)計思維與方法、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)計體系；在質(zhì)量控制方面，建立設(shè)計自查、一致性測試、問題管理等3大機制，以保證全過程設(shè)計質(zhì)量；在積累迭代方面，建立HMI設(shè)計模型、HMI設(shè)計實踐、用戶體驗測評HMI自進化體系，實現(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，研究方向為汽車人機交互技術(shù)。

E-mail：zhaomohan@faw.com.cn