智能座舱HMI设计及评审框架介绍

【摘 要】 伴随着汽车基础产业升级和工业设计发展，用户对于汽车这个“第三空间”的美学设计有了更多期待及更高的要求。在设计开发汽车座舱产品时，如何将艺术设计与智能化逻辑策略科学结合成为当下汽车行业非常关注的热点之一。文章对智能座舱HMI的前期开发到后期评价进行简单介绍，结合实际车辆场景，多维度综合评价HMI的体验。

早先的汽车市场， 用户选择不多， 人们对汽车的需求也不明确， 汽车产品主要通过销售途径将 “我们有什么”传递给客户。到了智能汽车发展的今天， 信息传递的渠道非常多， 购车客户可以很容易地获取到汽车配置详情， 而交易观念也变成了 “客户要什么”。这一供需概念的变化，是用户从被动到主动的 “攻守转换”， 而背后的基础建设不仅是因为技术改革带来的能力提升， 同时也有以人为第一发起点， 注重用户体验带来的设计思路的变化。

1 HMI的定义

1.1 什么是HMI

HMI （Human Machine Interface） 有两种译义， 即人机界面与人机交互[1]。在汽车主机厂的实际应用中， HMI更多强调交互设计而非单一指向界面设计， 为了区分， 往往将侧重视觉表现的界面称为UI （User Interface）。因此，HMI侧重于人机交互， 是机器与人之间的沟通媒介， 语音沟通、 触摸屏幕、 显示效果、 开关造型等五感能感知的功能都属于HMI。此外， 内外饰的相关设计也是HMI强关联的部分。区别在于， 内外饰的设计更多给客户带来整体上的主观感受， 往往具有较为鲜明的特征或主题倾向， 如奔驰的豪华感与宝马的运动感营造；对于HMI而言， 更多强调的是客观参数通过机器界面以多种带有强交互引导的方式将信息传递给驾驶员及乘员， 人机之间有反馈， 尤其是在产生交互过程中带来的体验感受。这个过程可以是多样且丰富的， 也可以基于整车的风格放大特征元素。

1.2 信息化与HMI的关系

随着汽车智能化发展， 多种技术革新丰富了汽车生态环境， 人们的观念也从开车到开好车再到好开车转变。在单一人车交互到多模交互的转变背后， 庞大的信息数据才是支撑。但过量的信息负荷， 带给了用户更大的认知负担及更多的学习成本， 座舱的易用性成为评价汽车HMI的关键考量之一。人机界面作为信息数据的载体， 而人机交互实现用户获取这些信息数据的动作。从HMI发展趋势中看到， 许多主机厂座舱设计有越来越多场景化的定义， 希望建立起一个信息输出、 控制、 获取、 反馈等良性的握手闭环， 真正意义上实现 “人车对话”， 创造一个不是冷冰冰的机器， 而是具备强大鲜活生命力的空间。

2 座舱HMI开发体系

座舱HMI开发流程如图1所示， HMI的设计主要分成两部分：前期的创意探索及验证落地。在整车开发项目中，HMI体验设计应该从项目初期就开始介入， 从平台化角度评估需求的导入和定型验收， 与样车研发同步进行。在验证评估阶段中， 通过台架仿真测试进行体验验证和设计迭代。最后是工程开发验证阶段， 跟进实车功能测评， 直到产品设计冻结并实现量产。

图1 座舱HMI开发流程

2.1 创意设计

创意探索阶段主要完成需求分析及创意设计， 其逻辑分析流程如图2所示。在需求分析阶段， 前期需要明确对标车型、 现有限制及未来拓展。通过一系列市场调研、 发展趋势确立目标， 并且提交终版的概念设计报告。如近期交付的特斯拉Cybertruck早在3年前就开售了， 并以这样的方式直接从受众客户那里获得需求输入。由此可见， 需求分析是不可或缺并且需要投入大量时间成本的环节。在创意设计阶段， 根据前期的设计输入， 匹配整车设计语言，完成座舱零部件主要框架的视觉匹配。在这一过程， 需要输出一定程度的场景交互设计， 定下主情绪及主基调， 随后再进行详细视觉设计， 诸如关键页面的效果、 3D动态设计等。根据实际情况， 设立不同交付物文档， 例如设计语言的概念、 主要场景的脚本故事、 特征UI组件及交互说明等。

图2 逻辑分析流程

2.2 验证设计

落地的验证需要对使用逻辑进行统一。概念设计已经对基础的交互框架做出了构想， 并且完成了主要界面的UI设计， 但在座舱产品导入前， 需要对关键体验功能做仿真测试。客观的参数， 比如动画设计， 需对软硬件的协调兼容性进行测试。而主观HMI上的效果可以通过一系列交互工具， 如ProtoPie， 来测试关键界面跳转的逻辑。这一部分， 更加关注交互上的逻辑是否符合使用习惯， 不同感官体验上的感受是否能做到统一， 同时整套HMI对于用户的引导是否足够容易上手。相对而言， 软硬件兼容性可以基于参数性能进行理论分析并辅以多样的试验验证， 而主观感受难以把控。

3 一种座舱HMI评价框架

3.1 用户体验评价模型

人们可以通过视觉、 听觉、 触觉、 温度觉、 痛觉、 嗅觉、 味觉对HMI产品进行感知， 不同特征HMI产品传递的认知影响人的响应情绪， 进而映射HMI体验愉悦度[2]。主观情绪的影响有很多种， 体验愉悦度同样也是分梯度的，相对应的， 按照图3所示的梯度评价模型， 输出相对客观的座舱体验诊断报告， 可以正向反馈HMI体验愉悦度， 进而完善座舱产品的优化目标。

图3 梯度评价模型

智能座舱的开发优化是基于需求最终完成功能设计，在评价模型中， HMI产品的评价维度可从功能、 外观、 交互、 品质可靠性进行评估。其中， 评估方法由对应功能组（如仪表、 车机、 HUD零部件团队等） 以4个维度为准来拓展细化评价方法， 如图4所示， 并形成固定的评价标准及分数占比， 以调查问卷方式在范围内进行调研。

图4 HMI产品的评价维度

3.2 座舱评价过程

座舱HMI评价过程分成6步：明确评估目标→梳理评估用例→实车问卷评估→数据样本收集→数据打分分析→形成报告汇报。将座舱各个零部件独立打分，并形成表格汇总， 通过工具计算加权分数， 最终形成该车型评价报告。表1为理想L9与江铃大道组合仪表部分评分截取。

表1 组合仪表部分评价

4 总结

在汽车电动化、 网联化、 智能化、 共享化的推进下，电子化程度越来越高， 软件定义汽车已成为趋势。随着汽车复杂度的提升， 在关注实现更多功能的同时， 更应该考虑如何将这些多样化的功能便携地展现给多元用户， 以便能带来最佳使用体验， 并实现真正智能科技化。

参考文献：

[1] 李雅竹.多模态交互视角下汽车HMI设计研究[J].汽车测试报告，2022（17）：37-39.

[2] 李文博.智能网联汽车HMI产品人机交互用户体验测试评价研究[D].重庆：重庆大学，2017.

END