可调式人机验证模型的应用

胡建伟

（北京汽车研究总院有限公司）

对于一款汽车产品而言，其乘员舱的布置情况能否满足甚至超越目标客户或市场定位的需求，是至关重要的[1]。而相应的，这种对于乘坐的“需求”，包含大量的主观因素，如乘坐是否舒适、驾驶操作是否方便等，这些因素是难以通过简单的客观指标设定来评价的，这就要求企业在汽车产品的研发过程中，加入一定的主观测评环节，来确定产品的人机布置设计指标是否满足其市场定位[2]。文章通过可调式人机验证模型的应用研究，实现了对前期指标的主观评价，并解决了指标设计上存在的问题，达到了预期效果。

1　人机工程主观评价方案

对于一般的主观评价来说，需根据实际情况制定主要评价内容，并形成详细的评价内容表格，确定有效的评价标准，选择具有一定经验的人员，来进行样车实车人机主观评价[3]。

1.1　制定主观评价内容

对于最终主观评价内容，需要根据可调式人机验证模型的主要功能来确定。处于前期概念设计阶段的人机验证模型，应对主要的、关键的人机布置指标进行验证，包括乘员乘坐空间的评估、驾驶员视野及操作方便性评估、上下车便利性评估等。

而对于以上这些评价方面，也需要进行细化和细分，转化为第2层面可以操作的具体评价项目[4]，如表1所示。

表1　人机主观评价内容

表1示出主要评价项目及其细分项目，评价时应从这些方面出发，对每一项内容进行主观评价，并给出相应的分数。

1.2　确定评价标准

对于主观评价项目，一般的评价方式是打分制，因此，针对本项目人机验证模型的评价内容也采用打分制[5]，满分为10分。表2示出基本的评价标准。

表2　人机验证模型主观评价评分标准

在所有评价人员评价完成后，可按照公式求得评价项的平均分数值（Ui）：

式中：Pik——第k名评价人员对所评价项目的评价分值；

n——评价人员的总数[6]。

2　可调式人机验证模型的应用

2.1　初期准备工作

根据前期定义的项目主要人机指标及主要机构布置方案，在进行主观评价之前，需在验证模型上将主要参数及主要机构的布置进行体现。其中，主要的零部件包括座椅、转向盘、转向管柱、油门踏板、制动踏板、组合仪表及换挡操纵机构等，可采用沿用现有车型或借用标杆样车的方式获得[7]，图1示出主要安装件都已安装到位的验证模型。

图1　装配完成的可调式人机验证模型

2.2　验证模型调试

主要结构件安装完毕后，需要将整个人机验证模型的可调节机构调整到设计零点，且保证此时的主要设计指标均达到初期设定的目标值，然后才能进行下一步验证，以保证最终评价结果是对设计指标的准确验证。验证模型所有可调节机构上均设计有刻度尺及设计位置标线，一般情况下将刻度尺零刻度线与红色设计位置标线对齐，即表示验证模型可调部分位于设计位置状态。以门护板结构调整为例，如图2所示。顺时针旋转手柄，门护板向车内移动；逆时针旋转手柄，门护板向车外移动；手柄转1周，门护板移动的直线距离为5 mm。红色标线指示初始设计位置，调整手柄刻度零线与红色标线对齐，表示门护板此时处在设计基准位置。

图2　人机验证模型门护板调整示意图

3　主观评价

3.1　确定参加主观评价的人员

对于执行主观评价的人员的选定，基本要求为：1）要求评价人员的驾驶经验丰富，并参与过一定数量的主观评价；2）评价人员的组成应该覆盖一定范围的身高比例，并达到一定的男女比例和胖瘦比例；3）评价人员应该既包含对汽车熟悉的专家，也包含一般的消费者[8]。

3.2　执行主观评价

做好初期准备工作后，即可开始进行主观评价，填写评价得分及备注说明，评价完成后统一将评价表格交组织者处汇总。文章结合实际的现场评价照片，对部分评价内容的操作进行说明。

图3示出组合仪表视野评价图。针对此项内容进行评价时，评价人员应覆盖一定的身高范围，同时应充分考虑转向管柱和座椅的调节量，才能够全面地对组合仪表的可视性进行评价。评价完成后，需对组合仪表视野方面的性能进行打分，并将存在的问题进行记录说明。本项目实际评价中，组合仪表视野基本满足布置要求，没有特殊的遮挡。

图3　组合仪表视野的主观评价

图4示出对制动踏板和加速踏板操纵方便性及间隙进行主观评价时的情况。在进行踏板组操作性主观评价时，也应考虑诸多因素，比如加速踏板和制动踏板的高度差是否合适、2个踏板的间隙是否合理、脚部由加速踏板切换到制动踏板时是否舒适、操作时脚步空间是否足够、相应的踏板力和踏板行程是否满足要求等。

图4　踏板组操作方便性的主观评价

图5示出对前排上车扶手方便性进行主观评价的情况。由于本项目车型属于全尺寸SUV系列，整车尺寸偏大，因此上下车时需要设计相应的上下车扶手，以提高上下车便利性。在进行上下车便利性主观评价时，应对上下车扶手方便性一并进行评价。图5中扶手设计比较靠里，经过评价，实际使用中会比较容易剐蹭到使用者的手背，基本上所有评价人员都对此问题进行了描述，因此这也是设计人员需要改进的问题之一。

图5　上车扶手方便性的主观评价

图6示出对后排乘坐舒适性及乘坐空间进行主观评价的情况。不论是对于前排乘员还是后排乘员，均需要同时评价坐姿的舒适性以及相应的乘坐空间。对于大型SUV来说，后排的乘坐空间和舒适性更为重要。在图6所示的设计中，后排的坐姿保证了关节的舒适角度，相应空间尺寸都做了最大化的考虑，在实际评价中也得到了一致的认可，乘坐非常舒适。

图6　后排乘坐舒适性的主观评价

3.3　处理评价结果

所有评价人员评价结束后，将这些评价结果收集汇总，对每一项评价内容的得分进行统计计算，并做出图表进行分析；将普遍存在的项目记录问题进行说明和描述，并提出应对方案。

评价完成后，每位评价人员将已完成的验证项目每一项的评价分数值填到评价表格中，按公式计算出平均值，可以通过雷达图的形式，更加直观地反映出评价结果。以前排空间和进出便利性问题为例，图7示出对这两方面内容的评价统计结果。

图7　汽车前排空间进出便利性评价结果雷达图

由初步评价结果可以看出，上车扶手方便性存在一定问题，综合评分较低，只有5.5分。通过查看汇总后的评价记录，可以归纳总结出存在的主要问题为上车扶手位置靠里，上车使用扶手时A柱内侧会剐蹭手背。

3.4　模型修正后再次评价

主观评价完成后，需根据主观评价中提出的一系列整改方案，对人机验证模型进行整改调整，并进行再次评价验证，确认整改项是否到位。

以上车扶手方便性问题为例，经过设计人员分析，需将前门上车扶手的位置稍微向A柱的外侧移动，以防止使用时剐蹭手背，调整方案，如图8所示。经调整和进一步验证，解决了目前设计上存在的问题，达到了预期效果。

图8　上车扶手的调整方案

4　结论

应用可调式人机验证模型，在产品设计初期只需要制作简易的模型，搭载相应的主要零部件系统，便可对整个产品主要人机设计指标进行分析验证，并且可以方便地更改验证模型结构和调整设计指标，大大减少产品研发过程中由于设计变更而产生的时间和成本浪费，具有很好的实用价值。限于时间和成本的限制，文章所完成的可调式人机空间验证模型验证项目有限，评价验证体系也不够完善，在后续的开发中还应进行继续优化和改进。

对于模型后续应用的深入研究，应大力培养汽车人机工程主观评价专业人员，并逐步完善人机工程主观评价体系，使得评价结果更具权威性，对设计指标的指导意义更强。