人机界面

第1篇：人机界面

人机界面设计之探讨

[摘要]随着社会经济的发展，科技渗透到我们日常生活中，用户界面日益普遍。越来越多的关于界面设计的问题出现，更加深入影响到生活各个方面。本文对界面设计的基本理论、设计方法、设计评价进行了系统研究，从而为界面设计的研究提供理论依据，为界面设计提供方法，为界面评价提供依据。

[关键词]人机界面 设计 界面研究

随着科技的发展，各种人类活动电子化，计算机等电子科技产品在日常生活中发挥着越来越重要的作用。而伴随着这些新技术的发展，人机交互成为了一门新兴的专业学科，而人机界面作为人机交互系统中的一个环节，帮助协调计算机与用户，实现计算机软件与用户之间的联系与工作，起着关键性的作用。

一、人机交互的含义

人机交互是指人与计算机之间使用某种会话语言，以一定的方式，为完成确定任务而进行的人机之间的信息交换过程。

而人机界面则是人机交互系统中媒介，只要是参与人机信息交流的一切领域都是属于界面设计的范畴，所以人机界面的应用的领域也是相当广泛，如工业设计和机械设计；人机交互以及软件开发；金融领域、管理学等学科；医学、工作保健等方面；系统设计方面；交通人机工程、军队系统、环境人机工程、语音识别等。

作为一门交叉学科，人机界面涉及到人机工程学、工业设计、计算机科学、认知科学、生理学、艺术学、社会学等相关领域。所以一个优秀的界面设计的评价，要从多角度来看待，从多方面因素来评价。

简而言之，人机界面设计是一个结合计算机科学、美学、心理学、人机工程学等工业和商业领域的行为，其目标是促进设计，执行和优化信息与通信系统以满足用户的需要。

二、优秀人机界面所具备的特点

人机界面设计从最开始的“人不得不努力去适应计算机”过渡到“计算机将努力去适应人的需要”，这是对人机界面设计提出的要求与最终结果。所以，用户满意度是一个优秀的界面设计所必须满足的条件。

从用户的角度分析出发来研究人机界面，一个优秀的界面可分为三类：功能性设计界面、情感性设计界面、环境性设计界面。设计界面是以功能性界面为基础，以环境性界面为前提，以情感性界面为重心，他们之间互相是有机联系的。

人机界面设计的好坏与设计者的经验有关系，并且存在着一般适用的基本原则。如界面设计的八条黄金规则（适用于大多数的交互系统）： 1.尽可能保证一致；2.符合普遍可用性；3.提供信息丰富的反馈；4.设计说明对话框以生成结束信息；5.预防错误；6.允许轻松的反向操作；7.支持内部控制点；8.减少短时记忆。在满足这几项一般适用原则之后，界面就能满足用户最基本的最基本功能性要求。

三、从用户角度分析优秀的界面设计

从发展趋势来看，人机界面大致包括以下几方面机能：系统管理、会话管理、返回和错误处理信息、操作者支持、存贮的数据管理、有关设施服务、智能化系统。

而作为人和计算机之间的联系媒介的人机界面，可以划分为用户层、环境层、应用层、数据库层四个层。用户层和环境层合起来就成为用户界面。用户通过用户层将信息传递给计算机，计算机也是通过这一层将信息传递给用户，环境层能对信息进行识别、验证等处理，是用户和计算机能得到正确的信息，同时对用户和计算机起帮助。应用层接受信息，执行规定的动作，并给出处理结果。数据库层是存放、管理各种数据，供各层试用。

用户在使用人机界面，先输入命令或者数据，对于命令包括菜单选择的命令要做句法和词义检查。出错的话，通过屏幕提示用户，要求用户重新输入。若是正确，则转到中间操作和执行应用程序，为用户下一步工作服务。应用程序的执行是用户工作的中心。在应用程序执行时，可返回到中间操作处或输出执行结果，在应用程序执行时也可以调用支持设施，给与用户帮助。输出的结果经屏幕提示用户。

在这些设计的过程中，最紧要的就是将设计与用户需求相结合。首先人机界面设计要确立用户类型，然后针对其特点预测他们对不同界面的反应，这就需要从多方面进行设计分析。其次，人机界面要尽量较少用户的记忆负担，采用一些有助于记忆的设计方案，可以使得用户有效的提高工作效率。最重要的还有，帮助和提示原则对用户的操作命令作出反应，帮助用户处理问题，系统要求设计有恢复现场出错的能力，在系统内部处理工作要有提示，把主动权交给用户。

对于用户来说，一个优秀的人机界面需要满足大多数用户的操作喜好及感官需求，让用户能够轻松的控制其使用过程，得到用户的好评。而以用户为中心人机界面设计的设计方法的基本思想就是在每个设计过程中把用户摆在设计过程的首位。

四、人机界面设计的一般过程

人机界面设计的第一步是创建用户模型，了解用户的意图，知道用户想做什么。研究用户的目的在于激发设计团队并让他们聚焦在某些关键点上，换位思考，处于用户的环境中，了解用户的需要。设计师可以适当深入到实际的使用场景中去，通过与用户交流，让用户在使用时说出自己的想法，这样才能不忽视细节关键。

完成用户模型定义之后，需要定义和分析用户履行的任务，寻找与任务相关的概念模型，对结果进行分析总结出设计主题。并且通过视觉化的形式来表现给设计团队，一边突出设计重点。分析需求的目的是为了将用户的需求更加直观的展示给设计团队，以达到以用户为中心界面设计的目的。

在完成用户建模和需求后，就可以使用这些信息构建草图，进一步构建产品原型。在构建原型时，也应考虑到使用者界面的设计标准来构架技术框架。在人机界面最终完成时，要将其软、硬件系统按其性能、功能、界面形式、可用性等方面进行评估，最重要的是要进行用户测试，进行用户反馈。

五、人性化的设计原则在人机界面中应用

一个好的界面设计，能够让用户在愉悦的环境中使用，并且激发出用户的兴趣。设计出情感界面方法无外乎是使用富含表情图标和其他元素来表达感情状态，使用这些富有表现力的装饰，提供了让用户放心的反馈，这个反馈既富含信息又生动。

所以在在软界面设计中注重对人的认知分析，从而建立以界面设计为中心的软件设计框架是一个优秀界面设计的必备因素。以人为本的设计理念应贯穿人机界面的全过程。

比如手机界面的UI设计，首先，对用户进行调查分类，搞清用户的诉求与喜好。然后开始定义分析设计相应的软件界面，针对大众用户群体的可用性分析与界面视觉探索，将抽象的概念需求转化为视觉形象化的图形设计语言，以确定产品方向。最后将设计出来的界面进行评估反馈。最终得出设计的要点有简洁的视觉呈现、便捷的交互体验、统一的整体风格、精致的细节诉求。

随着系统的日益复杂和功能的不断强大，软件操作日益复杂，门槛也越来越高，但软件的最终使用者还是用户，因此建立软件与用户之间的良好沟通是具有重要意义的。这样一来既能方便用户使用，又加强了人机之间的共鸣。不仅是有助于设计的顺利进行，也将使用户受益。

六、小结

成功的人机界面设计不仅会提高使用者的工作效率，带给用户一个舒畅的使用环境，成为一个适应大众的优秀软件。

人机界面设计不仅是单纯的美工设计，或是单纯的功能设计，而应该更多的考虑它的使用方式与满足不同使用者的使用方式与需求。将完善的交互功能与优秀的人机界面结合起来，满足使用者方便快捷的使用需求，只有这样的界面才是优秀的人机界面。因此，人机界面设计最后重要的在于“人”与“机”之间的结合，人机结合密切的界面使用户乐于使用的优秀界面。

参考文献：

夏敏燕， 王琦.以用户为中心的人机界面设计方法探讨.上海电机学院学报， 2008（11）：201-202.

[2]褚中苇，魏东.互设计在人机界面设计中的应用.艺术与设计，2009：93-95.

作者：杨尧

第2篇：网页人机界面感性化研究

摘要：通过阐述感性工学与网页人机界面设计两者的关系，从而论证将感性工学应用在网页人机界面设计的必要性。采用逆向式感性工学的以用户为中心的方法对少儿网站进行调查分析，再将调查结果采用前推式感性工学的方法得出少儿网站界面感性意向树状图，提出目前网站设计中的不足以及应该改进的方向，从而为感性化少儿网站设计提供理念支持。

关键词：网页人机界面设计;感性工学 ;少儿网站

1 感性化网页界面设计

1.1 界面设计的发展

界面设计的概念首先是在西方国家提出来的，而且存在了很长的时间，发展到今天己经有了一套自己成熟的理论和实践经验,韩国和日本对于网页界面设计的研究已经走在这方面研究的前端。虽然感性的人机界面设计成为设计领域的焦点，其理论主要用在产品界面设计，在历年研究生的论文中，大多是从网页界面设计的色彩、存在的形态及学科相关性方面阐述、或者只是网站建模，很少将理论与设计实践相结合来研究。人机界面设计的一个细小分支:网页人机界面的感性化设计在国内还处于起步阶段。

1.2 感性工学

上个世纪80年代末在日本出现了感性工学的课题和研究。感性工学(KanseiEngineering)是界于设计学、工学及其他学科之间的一门综合性交叉学科。“感性”是一种主观的难以用文字来描述的心理体验，它是一种认知的概念，受个人知识、经验和个性的影响，是个性化的认识。同时感性也是直觉与理智相互作用的结果，感性对美的、情趣的事物特别敏感。对于设计者而言就是把消费者脑海中的构建法则探寻出来，通过破译消费者的感受，再利用这些探寻出来的法则去进行设计，这就是感性工学设计的首要任务。

1.3 感性工学与界面设计的关系

首先从指导思想上讲，感性工学设计的出发点是考虑人的感受即以人为本。从人的角度度上考虑问题高于一切，因为设计的目的就是为了让产品更好的为人服务。只有以人的感受作为基础和原始资料，以“以人为本”作为指导思想，从人的感受方面去寻找设计灵感，才能保证设计符合使用者的需求，这是设计的源头也是设计的动力。其次从设计周期方面讲，基于感性工学的网页界面设计方法论精简了传统的设计理念的步骤，设计程序不再那么复杂。对设计过程的精简不仅提高了设计效率，简化了繁琐的设计流程，而且从根本上解除了设计师在思想上的束缚，使设计更加灵活。最后，从设计结果上讲，它避免了许多不必要的或者是重复的信息设置，无论是布局还是内容，每一个小细节都来自用户的真实感受，都经过设计师的深思熟虑。由基于感性工学的网络形象设计理念设计出来的“产品”应该是符合用户群体需求，符合市场需求的。网页界面设计发展到现今的阶段，功能合理，适用有效或是有某种外在的美感已经不再能满足网页用户的需求了，感性化网页界面设计已经成为设计的必然。在网页界面的设计过程中，研究用户是其最基础的一个环节。为了提供自然和直观的网页界面，我们就需要表现出以用户和交流为向导的新的设计方法。对于用户来说，用恰当的文字和语言来表达自己的“感性”并不是一件容易的事情，设计师就更难辨别出产品的哪些属性可以唤起人们的何种感性，以及人们的感性是如何随着产品属性的改变而改变的，在更多情况下，人们的感性并不只由某一种产品属性决定。感性工学，因其运用科学先进的现代工具和技术，可以帮助消费者表达自己的感性，甚至是一些他们自己都没有意识到的情感，设计师可以准确便捷地获取消费者基于产品和概念的特性的主观评价，取得消费者对于产品的潜在感受和需求。感性工学除了是可以运用的设计上的工具，更是可以辅助设计师弄清人们感性的利器，从而可以针对不同消费者和消费群体的感性需求，设计出不同的产品造型，在客户满意度与设计制造成本之间取得一个平衡点。

2 少儿网页界面感性化设计现状调查

本文以常用少儿网站新浪少儿网，希望谷，迪斯尼中国站为例，分析目前的少儿网站感性化设计发展现状，为下文的研究提供数据依据。

2.1 数据来源及其分析

这项研究分别从用户和网站角度进行研究。通过对用户的调查，可以得到用户的体验，以及从用户的角度得到对网站的评价，并且可以发现网站中存在的一些问题。通过对少儿网站的调查，可以了解到网站中吸引用户的重要因素，以及用户对网站的评价，从而为网站的设计提供建议。

2.1.1 问卷调查

问卷调查是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法。研究者將所要研究的问题编制成问题表格，以邮寄方式、当面作答或者追踪访问方式填答，从而了解被试对某一现象或问题的看法和意见，所以又称问题表格法。在各种调查研究当中，所得结果是否达到调查的目的和要求，以及所搜集到的资料的可靠程度和完善程度都取决于调查问卷设计水平的高低，在可用性研究中，问卷调查可以用来了解用户的满意度和遇到的问题，也可以根据客户服务的反馈，实际使用的记录或实地测试的方法来了解用户的实际使用情况。 问卷调查方式可以得到在特定的情况下对使用网络的体验，比如少儿上网是为了娱乐，结交朋友还是还是其他，可以得到在这个使用范围内的精细的用户需求。本次调查的用户对象是深圳地区少年儿童。由于深圳是个移民城市，来深建设者来自全国各地，人口多样化，少年儿童也都是来自全国各地，从而使得调查的数据人口广泛而具有代表性。在问卷调查的这个环节里，我们的主要目的是发现少儿网站用户浏览网站的目的，浏览网站过程中的喜好，期望得到什么，这些期望是如何满足的，或者为什么没有满足。在知己知彼网发表调查问卷，再通过学而思教育机构将将网站公布给深圳五区各小学，每个区都有学生作答问卷，网站对调查问卷的结果进行统计分析，由于篇幅有限只列举部分问卷结果，问卷调查大多为多项选择题。从图1可以看出，少年儿童浏览网站时的目的有70%以上是娱乐。

图1 学生浏览网站的目的 图2 网站吸引用户因素调查

从图中可以看出人们在浏览一个网站的时候，喜欢一个网站的原因74%的人表示是因为娱乐;浏览网站的目的学习与娱乐的需要各占一半;有50%的人是被这个网站的内容所吸引;大多数的用户喜欢清新，可爱，卡通的界面风格;44%的人认为目前的网站学习资源比较少，同时35%的人认为网站不容易操作，只有65%的人表示在三次以内就能熟练操作一个陌生的网站;59%的人表示容易找到需要的内容;大多数少年儿童希望能够将资料年级分类以便查找; 59%的人表示希望能够在线互动;大多数人喜欢网站提供展示自己才艺的平台;从目前网站存在四个比较严重的问题，这个问题分别是网页弹出广告，出现错误的信息，网页打开慢，网页内容更新慢，这四个方面比较严重的问题也是我们今后网站设计改进的方向。

2.1.2 文案法

文案调查以收集少儿上网的文献性信息为主，具体表现为各种文献资料，可以通过网络搜索,少儿报纸杂志和报纸来收集相关信息,尤其是通过网络,可以从更宽广得角度来获得更多地有关少儿上网的知识。它可以用来发现少儿上网的问题并为研究提供重要参考依据。这些收集来的数据无法直接使用,需要经过加工才能使用,整个过程对调查者的要求比较高。

2.1.3 启发性测试

为了得到用户深层次的体验，我们以”新浪少儿网”，”希望谷”，为例对用户进行启发性测试,在整个过程中从各个方面进行测试,整个界面测试涉及17个问题.比如,发现其中的三个比较严重的问题是:打开网站时弹出广告，这一点是用户非常反感的。还有一个问题就是网站不容易操作,而有的用户发现网站不容易操作之后就几乎放弃再次进入该网站.还有一个问题是,当孩子遇到不会的问题时,没有老师在线答疑，甚至没有留言等功能,也就是说这样的网站缺少互动功能。

3 少儿网站感性意向分析

3.1 设计原则与方法

可用性的设计观念采用的是逆向式推理感性工学的方法，它将设计的重点放在用户对真实产品的体验上，通过对“体验”的观察和总结对产品进行不断的修改和纠正，最终达到“可用性”的目的。

感性网页界面设计必须把重点放在以用户为中心，从用户的需要和用户的感受出发，设计符合用户需求的网页界面,而不是让用户来适应界面，从而使界面友好使用。以用户为中心的设计(UCD)是一种关于产品/系统设计过程的方法论，这个方法论以使用产品系统的人的信息为基础。无论产品的使用流程、产品的信息架构、人机交互方式等，都需要考虑用户的使用习惯、预期的交互方式、视觉感受等方面。UCD过程通过产品的计划、设计和开发聚焦在用户身上，整个过程包含了以人为中心的活动，它贯穿于产品开发的整个生命周期。

一个好的以用户为中心的设计方法包括以下三个维度：效率，效能，用户在特定环境下使用产品的满意度，满意度包括产品的易用性，吸引用户的程度，用户使用完产品后心理层面的感受。在感性设计的过程中,捕捉用户的感性需求是感性网页界设计的最为重要的一步。以少儿网站为例,通过以用户为中心的感性工学方法提取出少儿网站设计的感性意向。具体从以下三个方面着手：

1) 调查网站和浏览者背景信息。

2) 选择具有代表性的网站进行研究，从而得到用户体验。

3) 分析统计实验得来的数据，并将其转化成可设计因素。

3.2 少儿网站感性意向分析

每一种类型的少儿网站都有自己的优势，综合考虑影响访问量的因素有以下几点:网站用户群体的定位、网站页面的可用性、网站页面的易用性、网站页面的交互性。除此之外，还有一些小细节的设计也能影响用户的感受，比如网站的注册流程繁琐且填写过的内容不能被存储记忆，这就会让用户感到异常的烦躁不安。基于上述的调查,得出少儿网站形象设计应该简单，可爱，易用,这才符合少年儿童的心理发展，符合使用需求。

阶层分析法

感性工学的阶层类别分析法是根据新产品的感性层面来进行分析和分类，以建立产品的感性结构来获取设计细节，因此主要运用在新产品的开发过程中，将运用阶层类别分析法研究出的某种产品属性决策归纳采入到新产品设计中去。在阶层类别分析法操作过程中，首先要对目标产品做一个感性市场的调查。调查主要收集来自于各种渠道的信息，如用户访谈、市场调研、报刊网络资料收集等。在此之后，着重的是研究小组成员间的想法表达与充分讨论，通过讨论凝聚成一个产品概念作为0阶感性概念。考虑到0阶感性概念的抽象性及难懂性，将其转译成稍微具体的1阶感性概念就很有必要了。研究人员采用层次递推的方法，将用户对产品的感性认识范畴向下拆解形成1阶感性概念。接着再由1阶感性概念逐次逐步层次分解推论子概念，每一个衍生子概念再分别向下拆解展开成树状结构。假如设计团队无法从某一阶层得到具体的设计细节部分，则将继续往下拆解，直到能够得到出现物理量的细节设计的详细说明的阶层(作为“N阶”)为止，最终获得符合感性诉求的产品设计物理特性，作为产品开发的基础。这个“感性——物理特性”的树状图关系，就是贯穿阶层类别分析法的一条主要脉络。

捕捉用户的感性体验是是一个网站成功的关键地方，从调查设计中的几个常用的网站看都缺乏这方面的设计。将少儿网站的调查研究结果利用阶层分析法,我们将少儿网站的设计定位于以用户为中心，通过娱乐性，易用性，美观性，交互性四个一次感受来体现以用户为中心的0次感受。比如，一次感受中的娱乐性，又是通过趣味性和可玩性的二次感受来体现的。因为少年儿童的心理具有特殊性，所以内容不能严肃和呆板，要让网站达到寓教于乐的目的，内容要充满童趣，少年儿童对外在的世界还充满无比的好奇，所以开发交友功能来满足他们的好奇心。再将1次感性继续细分,经过N次感性化后最终得出物理上的设计细节。这样我们就将过去难以量化、只能定性的、非理性无逻辑可言的感性反应，转化为设计要素。少儿网站感性树状图如图3所示。

4 结論

通过对以上几个网站的感性设计现状调查 ，再将调查的结果运用感性工学方法得出感性意向树状图，得出一下几点结论：1)增强少儿网站的娱乐性，少儿上网的目的性不是很强，网站的内容要达到寓教于乐的效果;2)增强少儿网站内容易用性，少儿处于接触网络的初始阶段，操作的简易性符合少儿用户心理;3)界面应该卡通化充满童趣，这样才能符合儿童的审美;4)增强网站的交互性可以从数据库方面来考虑，再就是网站的的功能，提供在线问答，问题反馈功能能增强网站的可性度，也是吸引和留住用户的一个重要方面。树状图的具体物理设计细节就是将浏览用户的感性体验转化成了具体的设计细节，这样的设计符合用户需求，达到了少儿网站感性化设计的目的。

参考文献：

[1] 方惠敏,杨国胜,丁文珂.基于人性化网站界面设计的用户建模[J].计算机技术与发展,2008(2):187-190.

[2] 钟厦,宋晓晨,孙亚云.感性工学中量化的基本程序介绍[C]//2005年国际工业设计研讨会暨第十届全国工业设计学术年会论文集.北京:机械工业出版社,2005:728-731.

[3] 梅云.感性设计:人机界面设计新思维[J].科技资讯,2008(9):217.

[4] 徐晓莉.基于感性工学的网络形象设计理念研究[D].济南:山东大学,2008.

[5] 吴洁.设计艺术学[D].上海:上海交通大学,2007.

[6] 刘增.以用户为中心的网络界面设计研究[D].南京:南京航空航天大学,2007.

[7] 李立新.感性工学-门新学科的诞生[J].艺术生活,2006(3):71-73.

[8] 罗仕鉴,潘云鹤.产品设计中的感性意向理论,技术与研究进展[J].机械工程学报,2007(3):8-13.

[9] 喻中华.基于用户体验的购物网站设计中可信赖感研究[D].上海:上海交通大学,2008.

[10] Nagamachi M.Kansei Engineering:A new ergonomic consumer-oriented technology for product development[R].Department of Industrial and Systems Engineering,Hiroshima University,Kagamiyama:1-4-1,1995.

[11] Peng Hongxing,Song Hongzhi,Zhang Zhengwu,et al.A Study on User Experience of Online Games[J].World Congress on Software Engineering,2009:185-189.

作者：张情华,王以群

第3篇：数控机床人机界面设计原则研究

摘要：数控机床的界面设计属于机床设计中关键内容，一般就是指人与机器间进行传递信息的界面，深刻的影响到数控机床的开发创新、工作质量以及效率的提升，并且体现出产品的审美价值等。界面设计对数控机床的品质产生一定的影响，本文进行分析数控机床功能、操作特点，探索科学的数控机床人机界面设计原则。

关键词：数控机床;人机界面;设计原则

在国家的制造业发展中，数控机床的设计能够显示出其发展程度，并且可以对国民生产总值产生一定程度的影响，数控机床就是进行先进制造技术的重要基础。随着时代的发展，数控机床同样面临不断的革新。在数控机床中，人机界面属于关键构成，科技的加速发展予以数控机床的设计更高需求标准，在人机界面设计上要求更多。

一、数控机床人机界面的设计原则分析

(一)一致性原则

一致性即为于类似环境下，予以同种手法进行表现。一致性可以辅助用户降低认知负荷，更快的融入到学习中，或者在相似的环境中应用。一致性原则主要是体现于两方面，一方面是视觉一致性，另一方面是交互一致性。其中，视觉一致性就是得到用户的认同，将各种系列产品统一性有效的提升，让产品具备较高的辨认度，便于用户理解。视觉设计要素众多，即文字、色彩、文字、图标以及布局等，重复的运用视觉设计要素，将用户认可度提升，以此在情感上产生一致性。注意的问题就是，一致性设计期间，应该保障用户感官直觉体验以及用户记忆均具有良好的一致性;交互一致性即为实现产品功能，确保用户具备一致性的操作行为、反馈与用户的心智模型。包括屏幕框体切换的最小(大)化、拖拉以及滚动、命令的输入方式等，应该跟规范一致，登录页面显示的“错误提示”，应具备一致提示方式，同时声音提示、震动提示一致，方便用户正确判断等。

(二)易用性原则

易用性为产品设计的重要理念，包括易学性、高效性、易记忆、少犯错、满意度几方面内容。易用性需要实现的就是：产品可以被用户轻松的学习掌握以及操作;产品应用期间，可以对于预期目标及时有效的完成;过一段时间以后再次运用产品，也无需二次学习即可立即操作;应用产品过程中，无错误问题，或者出错率较低;用户对产品应用体验具有较高的满意度。另外，需要注意的是，对易用性产生影响的重要因素就是绝对性、相对性。其中，绝对性密切的关联于用户的年龄、文化背景、专业背景、个人经验等。相对性就是指不同的用户，可能会对相同的产品形成差异化的理解方向，或者相同的用户基于不同的应用环境下，也会不同的影响到易用性。

(三)安全性原则

安全性即为操作环节，应该对用户应用安全加强保护。最基本的要求就是安全性，但是很多因素都能够影响到安全性，其中主要的因素就是用户自身、操作过程、操作环境。用户在判断以及操作环节，往往产生失误情况，设计的环节应该对防控错误的措施进行充分考虑。例如，误动操作动作无效、错误操作要及时提示、用户重要操作期间及时给出特别提示;在操 作过程中要保证用户的安全，减小操作界面过程中对用户的生理伤害、防止设备漏电等。

二、人机界面中“机”的设计原则分析

(一)控制面板

控制面板可以对机床外观造型产生美化的作用，同时能够减少用户作业期间的疲劳感。首先，设计控制面板尺寸、大小，应该基于机械装备综合造型基础上展开，通常采取“黄金分割原则”可以设计出比较美观的控制面板，同时具备科学合理性，可以便捷布局控制面板的上装置。布局中，要分类控制按键，把具有相近功能的原件归类到一起，而且最醒目最容易操作的位置，防止高频次的按键，并合理的调整。其次，控制板面的位置，应该满足人体的生理特征，既能够带给使用者舒适感、安全感，又能够降低操作环节的疲劳感，所以设计环节，应该多次的分析使用者操作动作，确定最优的人眼观察范围视野区域、操作范围区域。最后，控制面板制动功能是实施机械按键形式，紧急状态中机械按键给使用者心理反馈。其他功能运用的是液膜按键，方便排布同时具有较强大的功能。按键的颜色应该统一于机器整体，控制在三种颜色之内为宜。

(二)显示器

数控机床中人与机直接联系的关键交互通道就是显示器。其中，色彩设计属于显示界面中关键因素，一方面发挥美化的作用，另一方面对使用者予以操作界面行为反应情况产生指导，对于人机操作效率、体验成效具有重要的影响，同时可辅助使用者将信息的接收率、辨识度提升，改善视觉疲劳;布局设计即为有序的排布界面元素，科学的排布能够将认知负荷降低，促进作业任务及时有效的完成，将产品美感需求提升，而且让显示界面具备良好的完整性。布局涵盖了较多种类型，即“三”字型、对称型、上下(左右)型、“口”字型等。应该科学的分析现有装置，针对性的选取具有不同特点的布局。注意内容里面要涉及到必备信息，同时避免具有过大的信息量。依照的原则标准就是上部、左部为视觉中心，对排布主菜单、次级菜单、导航栏合理划分，显著的突出层次并且主题鲜明;导航设计为使用者从一个界面跳转另一个界面的切换方法，指引使用者进行操作。导航形式包括任意的切换全局整体导航主级界面、次级界面，以及部分局部导航次级界面仅经一种渠道返回主级界面，再落实切换接下来的任务等。导航界面应该有效的结合起界面图标、色彩、布局，同时依照导航设计准则，保障视觉排布一致性，科学的逻辑分组产品的功能;控件设计属于可视化元素，包括菜单、按钮、窗口、滚动条以及多种框体，界面层级相对繁杂，比较不容易统一控件。要深入的分析界面各功能，掌握住各项属性，达到整体统一控件效果。

(三)细节元素设计

细节元素设计，应该做到自身的细节元素以及跟界面均保持一致。不同的文字、图标，在不同的界面上进行配置。在图标设计上，直观图标能够提升界面美感，同时鲜明的引导使用者操作，将作业效率提升。设计国标设计时，要掌握住使用者认知行为习惯，确保认知能够良好的匹配于图标含义。图标要具备整体统一性，具有相应的尺寸以及颜色标准等，同时视觉上要具备和谐度、美观度。同时设计环节也要掌握住界面完成的作业流程，提升易用性，做好相应的改良设计。在文本设计上，最好减少出现大量文字的情况，给使用者减少阅读量。同时界面文字盡可能的运用一致的字体，带给使用者清晰简洁的引导。

结语：

我国数控机床的功能发展上已经不断的健全完善，同时界面设计上相继革新，但是注重功能实现的同时，用户体验方面还有待改善，主要的问题就是用户的认知负荷较大等。所以，应该科学的结合人机工程学、认知心理学、计算机科学、艺术理论等学科，让设计数控机床界面遵循科学的设计原则。人机界面质量水平，对用户与机床关系产生直接的影响，需要界面设计对于人的因素、机的因素平衡综合对待。

参考文献：

[1]贾晓，汪悦生，江千军，张宁，王文娟. 智能电网调度技术系统人机界面优化设计[J]. 电子设计工程，2020，28(08)：104-107.

[2]权雯欣，梁艳霞，严文杰. 格式塔心理学在产品人机界面设计中的应用研究[J]. 科技资讯，2020，18(04)：5-8.

[3]彭玮航，徐华泽. 数控机床操控面板人机交互设计与眼动测试[J]. 仪器仪表用户，2019，26(09)：4-8.

[4]石晓岚. 线束加工设备人机界面设计研究[J]. 智库时代，2019，(23)：237-238.

[5]刘涛，刘鎏. 论数控机床造型设计的人机界面研究[J]. 机械设计与制造，2018，(12)：266-268.

[6]祖金新，马彧. 数控机床人机界面设计原则研究[J]. 设计，2018，(24)：138-139.

作者：叶智文

第4篇：基于交互的多媒体人机界面设计

摘 要：根据美学及心理学理论依据，阐述了多媒体的相关概念，分析了多媒体人机界面设计原则，探讨了交互界面结构组成及其实现、评测，并对屏幕设计也提出了自己的一些建议。研究结果表明，良好的人机界面设计对多媒体软件的应用具有极大的重要意义。

关键词：多媒体;界面设计;屏幕设计

随着现代社会的持续发展，日常生活中人们对信息的需求已不再满足单纯的“看”与“听”，对信息的质与量有了更高的要求，与之相应的，信息的表现形式也越来越丰富多彩。如何评价一种信息介质的质量优劣?良好的多媒体交互界面就是其中一个重要因素。

1 多媒体简述

多媒体是指传递信息的载体，如数字、文字、声音、图形、图像等，多媒体技术是上世纪90年代发展起来的，通过计算机进行综合处理和控制，能支持完成一系列交互式操作的信息技术[1]。良好的多媒体作品一般都能够完整的表达作品所需要呈现的主题，能够达到单一媒体所不能表示的优良效果。

那么多媒体的特点又是什么呢?一个典型的多媒体作品，它可以是文本、图形、图像、声音、视频的两种或任何几种的有规律的组合，多媒体作品的最大特点就是交互性。

什么是多媒体的交互性呢?简单来说，交互就是通过用户与计算机软件的互动，从而达到改变某些音频或视频素材的特征，交互就是用户参与到多媒体中来。所以说，交互性是多媒体作品的一个主要特征[2]。

2 多媒体人机界面设计原则

界面设计原则指的是在设计过程中要求遵循的基本要求。人机界面设计原则应该包含界面设计的基本原则、人机界面分析与规范和界面的类型要求等几个方面。界面设计首先应根据使用者的实际情况准确划分并确立基本用户类型。根据不同类型用户，选择相应的素材及规范。从作品效果角度考虑，应该要包含以下几个原则：

⑴信息最小化原则。不是信息量越多就越好。如果能够达到相同目的，那么，信息量少的方案才是最优。为了减少用户学习、记忆负担，我们要采用有助于记忆的最小量信息设计方案。

⑵帮助和提示原则。“帮助”功能在绝大多数商品化的软件里都存在并给予关注。一个软件，用户一开始时不可能对它非常熟悉，所以，“帮助”功能就起到了一个导航、查询、协助处理问题的功能。要能应对用户的操作命令恰当地做出反应，从而帮助用户处理问题。所以，系统应该设计有复原出错现场的能力，处理工作要有相关提示。

⑶媒介最佳组合原则。完成一项任务，需要用到各种素材，遵循各种规范要求，应尽可能在此基础上，优中选优，选择合适素材，处理好各种媒介间的关系，从而达到最好效果。

人机界面分析与规范。设计中，应先进行人机界面分析、用户特征分析和用户目标任务分析，同时记录用户相关行业的概念、术语，此项工作可结合多媒体系统分析同时进行，归类在用户分析报告之中。

界面类型很重要。恰当的界面类型对达到用户的目标有着重要的作用。如何选择用户界面类型呢?首先要从用户的实际情况入手，根据具体状况，决定人机对话应提供的支持复杂度及级别，大致确定几个适当的不同界面类型。其次应根据相应的界面任务及系统所需，分析交互类别，同时考虑用户需求与系统整体功能间的矛盾，最终决定相应界面。

一般的人机界面设计主要有以下几种类型[3]：

⑴问答对话型。主要适用于会话系统、简单用户等外行及初学者。它最大的优点是容易上手;当然，缺点是功能较简单，精密度不足。

⑵菜单型。也是一种简单的对话类型，可以用作访问机制，主要适用于初学者及经验不足的编程者等等。其优点是易学、易用、易编程;缺点是使用过程中点击数较高，速度慢，超出9个被选项后整体搜索时间花销大，增加了系统运行时间。

⑶图标型。主要适用于初学者，发展趋势看好。它的优点是容易学习，容易操作，独立性强，编码较简单;缺点是屏幕空间占据圈套，对于抽象概念的表达能力较差，需要附加文字说明，同时对于系统软硬件消耗度较高。

⑷表格型。这是录入数据中使用最广泛的一种界面，主要用于显示、恢复相应界面，编辑处理初始界面。其优点是易用，快速，易掌握;同时它的缺点也是明显的，那就是适用范围较窄，大多应用于数据输入。

⑸语言型。这是界面设计中的高级方法，它对用户要求较高，使用对象是会使用复杂命令界面的高级用户，是可由用户发起和控制的对话。其优点是功能强大、灵活，屏幕空间使用率高;缺点是由于需要熟悉掌握相关语言代码和语法，用户要求具备系统功能的一定知识，因此学习和使用难度较高，开发工作量较大。

3 交互界面结构与实现

交互界面设计由界面对话设计、数据录入界面设计、屏幕显示设计及控制界面设计等组成，如下图所示。

界面设计之初，我们通常把任务设计的结果作为输入，将之设计成一组功能模块，在些基础上加上存取模块，这些模块就组织成了界面结构。存取模块可以是分层的、网状链接的或直接的，模块的类型主要由相应的任务结构决定，同时参考设计风格。举例来说，菜单界面提供了层次结构，图标界面则是直接存取，当然也可以是层次的，而语言型可用网络或直接存取模块。

其次，则是将上述每一模块分成若干子模块，每一子模块又被细化为一个个的对话设计，这就是所谓的界面细化设计。

3.1 界面对话设计

界面对话设计最能体现设计者的风格。良好的风格不仅能显示设计者的水平，同时也能够精炼、浓缩设计内容，让使用者在较短的时间内接受适当的内容以完成设计目的。界面对话应以任务顺序为基础，同时遵循如下原则[4]。

⑴反馈(Feed back)：能够随时将正在处理的工作告知用户，特别是在响应时间较长的情况下。

⑵状态(Status)：通知用户现处于系统的什么位置，从而避免使用者在错误环境下发出指令。

⑶脱离(Escape)：要允许用户中止一种操作，同时能脱离该选择，以避免用户死锁情况的可能性发生。

⑷默认值(Default)：这个设计体现了自动控制功能。如果能预知可能的答案，应尽可能设置为默认值，从而节省用户工作时间。

⑸简化对话步序：从使用方便角度考虑，可以尝试使用省略语或相关代码，从而减少用户击键数。

⑹帮助(Help)：这是软件设计的规定步骤。从使用者角度出发，要尽可能给予使用者指导，提供联机在线帮助。

⑺恢复(Undo)：从人性化角度出发，尽可能提供“复原”操作，以便用户操作出错时，可以方便返回并重新开始。

一个良好的对话设计，应尽可能地遵循上述规则。当然，并不是说所有设计都必须遵守以上所述要求，有些设计者反其道而行之，但只要整体效果良好，达到设计初衷，那也是可以的。对设计过程中可能出现的各种冲突影响，应该仔细权衡，从用户角度出发，进行综合考量。

3.2 数据录入界面设计

数据录入界面通常会占据用户大部分操作时间，同时也是多媒体系统中容易出错的一个部分。其模块设计要达到的目的就是：简化用户工作;尽可能减少输入出错率;容忍用户错误。

我们可以考虑在设计时用多种方法达到上述要求。

⑴减轻用户记忆量，可以采用列表框进行选择。在列表框中罗列常见选项，并将最常用的选项设置为默认值;使用代码和英文缩写等;让系统能够自动填入用户已输过的词汇等。

⑵让数据录入界面具有可预见性和风格一致性。用户应能预期数据输入相关结果，并采用与系统环境或软件环境等风格类同的界面进行操作。

⑶具有智能化操作功能，能够有效地防止用户出错[5]。这是当今软件设计的一个方向。在设计中可遵循统一规范设计，如：采取确认输入(即只有用户按下键，输入结果才被确认)，明确的移动规范(如使用TAB键在表中移动)，明确的撤消，对删除必须明确再一次确认，对产生的致命错误必须要警告并退出。对数据录入范围进行输入控制，不太可信的数据输入，明确给出建议信息等等。

⑷提供必要的反馈。比如，使用户能查看以前已输入的内容，或者提示有效的输入回答等等。

⑸同步用户速度输入并自动格式化。根据用户输入的速度时行自动格式化，并对输入过程中产生的空格等无效字符进行自动过滤，等等。

⑹要允许编辑。最理想的情况，就是在用户输入数据后，能允许其编辑已录入数据。

数据录入界面应尽可能采用自动输入，包括字符、图像、声音等以及远程输入。

3.3 控制界面设计

控制模块界面设计，包含控制会话设计、控制界面菜单设计、相关功能键定制、图标设计、相关窗口设计、相关操作界面设计、命令语言界面设计，等等，如上图所示。

控制界面设计中，要遵循几个默认的设计规范。

⑴结构设计要简单，操作要方便。一般在控制界面菜单设计中，不要超过两级子项。如有可能，给予部分常见功能设计功能键，以提高用户使用效率。设计时，最常见的功能操作放在最显眼易见的位置，等等。

⑵思路要全面，逻辑要清晰，不能出现子功能项目内容交叉的情况。避免出现功能交叉、功能缺失及错误的情况。

⑶设计用户等级控制[6]。根据用户等级不同，给予不同的权限。根据完成任务最小权限原则，尽可能框定用户权限范围，尽量控制全权用户数量。

3.4 界面设计评测

系统测评是每一个软件所必须经历的一个步骤，界面设计评测也是人机界面设计的重要组成部分。事实上，任何一款软件的开发应该在设计初期或原形期就进行，边设计边测评，以便及早发现其中的设计缺陷，从而避免人力、财力等资源的浪费。

对界面设计的质量评测，通常采用的衡量标准是判断界面设计结果是否有利于用户完成规定操作;界面操作是否易学易用;界面使用效率高低;界面设计中是否存在问题或可能的隐患。

可以从以下几个方面来考虑[7]。

⑴实用性。评价系统界面在用户完成任务时的作用，这点可以从用户调查表中得到。

⑵有效性。包括界面错误率、系统任务完成时间、系统设备使用率等。

⑶易学习性。评价软件上手难易情况。使用系统一段时间后，记录错误率变化情况、完成同一任务时间变化情况、正确调用功能及命令的情况、用户获取信息增加的情况等，从多方面来衡量。

⑷用户满意度。以用户使用一段时间后，对系统的满意程度、发现问题的多少、使用兴趣增减等进行衡量评估。

界面设计评测常用可以采取以下几种方法[8]。⑴实验法。设置要验证的假设条件，确定实验目标，然后设计可靠的实验方法，对系统进行随机、重复、大数据测试，最后对取得的实验结果进行分析、总结。⑵监测法，即观察用户行为。可以进行直接监测、录像间接监测、系统全面监测等等。真正在评测时，往往多种方法同时进行，以取得良好的评测效果。⑶调查法。对界面设计的设计者、用户、测试者、使用环境、目标目的等相关事项进行口头或书面调查，从而得出结果结论。这种方法可以为评测提供相关重要数据，且在界面设计的所有阶段均能使用。但应该指出，该方法获取数据的可靠性有待提高。

4 屏幕设计基本原则

系统最终表现效果均需要在屏幕中呈现，所以屏幕设计至关重要。从美学的视角来看，良好的屏幕效果需要考虑图文布局、颜色搭配以及内容等的合理安排，从而给用户提供一个清爽、有吸引力的良好界面形象。

4.1 布局

屏幕布局因实现目的不同，所以需要考虑的侧重点也应有所不同。屏幕上各功能区要突出重点，不能“一碗水端平”。布局时应该考虑以下原则：

⑴平衡。注意屏幕整体布局，上下左右要平衡，不能一味地堆挤数据，因为过分拥挤的显示反而容易让人产生视觉疲劳，或导致接收错误。

⑵预期。屏幕上所有元素，诸如窗口、按钮、图标、菜单等的处理应遵循一致化思想，这样会使对象发生的动作可预期。

⑶经济。在信息量足够的同时，还要注意表示表达方式的简捷、清晰，尽可能用最少的数据说明某一个问题。特别是媒体，在选择时更要注意。

⑷顺序。各组成元素的显示顺序应予以强调。一般我们按需要排列，通常首先出现的是对话，而后通过对话把系统各模块功能分段来实现。

⑸规则化。屏幕画面一般应该对称显示，各组成元素，如命令、对话等的设计风格应尽量统一、规范。

需要注意的问题：

⑴设计时我们一般按功能将系统的屏幕分成几个固定的区域，比如标题区、菜单区、工作区、导航区、提示及出错处理区等等。系统用户界面一般应该包含上述相关信息。

⑵屏幕的使用密度要求适当，数据过多或过少均会给人不良视觉效果。

4.2 文字与用语

文字和用语是最能详细表达设计者思路的媒介，一般贯穿于整个系统之中，包括正文、片头、标题、提示信息、对话框、控制命令等等。良好的文字用语能够清晰传达信息，并给予他人以视觉上的美感。进行文字用语设计时，也要遵循一定的规范。

⑴简洁性。要避免使用其它专业术语;尽可能采用肯定句、陈述句，少用或不用否定句;采用主动语态而少用被动语态;进行文字会话时用语礼貌而不过分;遵循心理学原则使用文字用语;不用或少用英文词组缩写;在按钮以及功能键标示中可以使用描述性的动词;关键字输入对话中，可以采用缩略码;文字较长时，可以适当压缩或简化以减少字符数。

⑵格式。一个屏幕画面中包含的文字不能太多，如果必须有大量文字时，应尽量分组、分页，同时加以适当变形，比如把关键词加粗、改变字体等。同一行的文字要求字形、大小统一。标题最好只有5～9个字，最好不要用标点符号。英文除标语外，要求尽量采用小写、易识别的字体。

⑶内容。显示信息内容时不仅要求简洁、清楚，还要尽可能采用用户相对熟悉的简单语句，避免左右、上下滚屏。如果内容较多，可以空白分段、换行或以分块，以便于理解和记忆。每屏幕传达5个信息效果最好，7个正好符合人们接受程度，过多则会让人感觉负担太重[9]。

4.3 颜色

颜色的搭配是显示设计的重要组成部分。良好的颜色搭配效果会给人以视觉上的享受，同时，对用户的视力保护也会起到一定的作用。合理搭配使用颜色需注意下列几方面：

⑴限制在同一屏幕上同时显示的颜色种类数。同一画面的主颜色尽量不要超过4，如果认为颜色变化不足，还可以用相同主色调的不同层次颜色来配合，增加显示效果。

⑵画面中当前活动对象的颜色要鲜明，非活动对象则相应较暗淡。各对象元素颜色尽量不同，整体颜色要和谐。

⑶尽量避免相对立的、不兼容的颜色同屏幕，如黄与蓝、红与绿，特殊情况除外。

⑷要遵循一定的潜规则。如果要用某颜色表示特定信息或属性，一般要使用户懂得这种默认的表示，比如，绿色邮政、红十字会等。

上述颜色应用仅是一般的使用指导思想，某些时候，我们往往特意用一些相对立的、看上去矛盾的颜色表达、传递某种信息，这时颜色搭配就不一定遵守前述规则了。因为形式终究是为内容、目的服务的。

5 结语

交互是优秀的多媒体软件开发所必须遵循的规则，在人机界面设计中基于交互产生了大量的文本、字符及图形图像等媒介。相关屏幕设计、颜色搭配、文字用语等也是人机交互的一些产物，所以在形式上，这些元素应围绕人机交互这个目的进行设置。唯其如此，才能开发出信息表达准确、用户反馈优秀的多媒体软件。

[参考文献]

[1]李乐山.人机界面设计(实践篇)[M].北京：科学出版社，2009.

[2]钟玉琢.多媒体应用与设计.清华大学出版社，2003.

[3]陈文庆.多媒体CAI课件原理与制作.冶金工业出版社，2004.

[4]沈洪.多媒体技术及其应用.机械工业出版社，2000.

[5]李四达.交互设计概论[M].北京：清华大学出版社，2009.

[6]王利敏，吴学夫.数字化与现代艺术[M].中国广播电视出版社，2006.

[7]林福宗.多媒体文化基础[M].北京：清华大学出版社，2010.

[8]黄海波.浅谈现代多媒体技术在高校美术教学中的应用[J].大众文艺，2011(24).

[9]胡杰.多媒体艺术设计[M].北京：北京航空航天大学，2009.

作者：郑晓彦

第5篇：可编程序控制人机界面实训考核装置

摘 要：本装置由模拟冷冻冷藏库（控制终端）和电气控制系统两大部分组成。冷冻冷藏库选用一机两库，通过程序设置，可以实行双库运行和a单库运行，可以提供五种模式选择，即一冷藏一冷冻、两冷藏、两冷冻、一冷藏、一冷冻。相对于传统的控制方式，本系统具备更好的灵活性和更加强大的控制功能，具有直观、可操作性强、操作方便、故障维修易、经济节能等特点。

关键词：可编程序控制 人机界面 变频 实训考核装置

1996年，国家颁布《职业教育法》，对高职院校的发展进行了规范，要求高职院校大量培养应用型、技能型人才，培养基层实用型人才，配合国家产业结构的优化升级和经济增长方式的转变，其中，自动化控制技术的推广是加速我国制造业升级的重要手段。然而，在教学中，实训设备很难满足综合项目的学习需要，例如能同时满足下列要求的设备市场上几乎没有：可编程序控制器的程序设计，可编程序控制器特殊功能模块的使用，压力传感器、温度传感器的工作原理及运用，变频器的接线及调速控制，触摸屏画面的创建，PLC、变频器、触摸屏三者间的通信，计算机与PLC之间的通信及小型冷库的制冷原理和控制系统。为此，笔者设计了一套以冷库作为电气控制终端的实训考核装置。

一、可编程序控制人机界面实训考核装置项目可行性研究

可编程序控制人机界面实训考核装置是根据国家提出的“四新技术”要求来研发制作的，适合大专、高职高专、技工院校的制冷专业和电气自动化专业用于PLC、变频器、触摸屏的实训教学。针对本装置的功用，主要对两方面进行了调研：一是PLC、触摸屏、变频器三者采用MODBUS-RTU协议进行通信的冷冻冷藏教学装置，市场上有没有？二是小型冷库采用二库多模式运行，市场上有没有类似的产品？经过多方查证，确认本实训装置在市场上尚未出现，设备具备原创性。对于市场上为什么没有此类产品，经分析主要有以下几个原因。一是由于PLC、触摸屏、变频器价格比较贵，如果选用将会推高冷库的生产成本；二是如果采用传统的控制方法很难实现二库多模式运行。然而，随着科技的不断进步，PLC、触摸屏、变频器已经开始国产化，价格也将变得便宜，且将来必会更加低廉，而其智能化水平要比普通单片机更具优势，这就为设计小型冷库提供了广阔的发展空间。因为它可以通过触摸屏实现人机交互，满足不同冷冻冷藏对象的需求，符合社会实际需要，又可以作为实训装置推广PLC、触摸屏、变频器的运用技术，是一种有广阔前景的新设备。

二、可编程序控制人机界面实训考核装置项目的设计构思

设计本装置主要考虑两个方面的用途，一是用来满足实训教学需要，系统要运用HMI、PLC、MD及多个功能模块，使模拟冷冻冷藏库在教学中有较多的知识性、实用性、稳定性、可靠性；二是代表小型冷库的一种设计理念，利用先进的控制技术让传统的冷库更具实用性。

1.HMI在系统中的应用

HMI是人机界面，也称触摸屏，是触摸式图形显示终端，它是一种人机信息交互装置。在运行中，参数可以进行调整及修改，同时进行监控，通过触摸屏做到人机交互。具体交互的主要内容如下：运行温度的设定及调整；压力传感器信号反馈回来的参数设定及修改；高温区的温度、低温区的温度显示及监控；压缩机电机的运行频率、电压、电流的监控及参数的修改；对每一控制元件可以点动控制，方便设备的调试和检测，并通过RS232通信进行控制。HMI通过软件可以直接解决多项点动和手动功能，方便了调试和单项控制元件的独立试验，效果显著，方便实用，是本系统控制的亮点之一。

HMI触摸屏人机交互装置要能完成以下实训教学：学生了解触摸屏系统的配置、连线及参数设定，且通过本装置设备的实训能掌握HMI软件的使用、画面创建、传送等。

2.PLC控制器的应用

PLC控制比传统继电器控制更可靠、方便，能根据项目工艺要求进行控制。对HMI的数据进行交互处理，与A/D、D/A、PT信息交互，达到工艺要求。在维修上，根据I口的信息情况进行故障诊断及排除。与传统控制相比，PLC控制可大大缩短复杂的接线工艺及加快故障诊断，在软元件监控上给维修带及时帮助，比过去的常规控制带来更大的方便。在教学方面，PLC教学要求达到如下实训目的：学生能了解PLC在冷库控制中的I/O、编程的应用，掌握用PLC技术实现冷库的控制方法，了解运用程序实现对冷库故障的检测及维修。

3.功能模块的应用

系统中使用A/D、D/A、PT三种功能模块，其主要作用是将模拟量转为数字量、数字量转为模拟量的一个控制过程，解决了信号间的传送及转换问题，实现了压力信号的检测、温度信号的检测和变频信号控制的检测等；且这些信号的检测相精度高、稳定性好、抗干扰强，控制信号数据调节极为方便，数据变化范围较宽，数据处理和反馈信号控制处理极为快速。这是传统控制方法难以实现的，这是本系统控制的亮点之二。

4.MD变频器的应用

冷库压缩机电机容量是按照最大热交换量来设计的，由于季节、昼夜温度的变化及冷库库存量的变化，很多时间热交换量远小于设计值，而热交换量的大小是由压缩机的转速所控制的。电机的耗电量决定于其输出功率，输出功率与电机转速的立方成正比P∝n?，所以电机的转速稍有下降，输出功率将大幅下降。若电机的转速能根据实际所需的热交换量来调整，电机的功耗将大大减小，从而达到节能的效果。所以本系统设计采用MD变频调速技术，可通过频率调节实现压缩机在很宽的范围内平滑调速，从而自动调节压缩机转速，达到压缩机正常工作要求和平衡热负荷所需的制冷量，从而达到冷库恒温和节能的目的。另外，变频器能较好地解决压缩机的软启动问题，运行上升频率时间可设定在5秒以内，能快速在30Hz～60Hz内达到稳定运行，大大改善了启动性能，减少电流在启动上的冲击，并与PLC、D/A结合组成PID闭环控制，使系统操作简单、运行可靠、自动化程度高。以上三者间的关系如图1。

图1 计算机、触摸屏、PLC、变频器通信联结图

5.制冷工作原理

制冷系统主要由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器、气液分离器和电磁阀、压力调节阀等辅助设备组成。制冷剂选用R22，压缩机吸入低温低压的R22气体，经过压缩变成高温高压的R22气体，进入冷凝器放出热量变成R22液体，经过干燥过滤器，除去制冷剂中的固体杂质和混入的少量水分，经分流装置，可以通过毛细管分别进入两蒸发器，制冷剂R22剧烈沸腾，蒸发温度可低至-30℃，从而迅速吸收库内热量，R22液体变成气体后流经气液分离器回到压缩机，进入下一循环，如此反复达到制冷的目的。具体制冷循环图如图2。

6.两库多模式运行

利用电磁阀的不同组合（表1），实现两库多模式运行，制冷系统如图2。

当电磁阀1、电磁阀2、电磁阀3、电磁阀4、电磁阀5同时投入使用时，只要通过触摸屏选择，可以实现（一）、（二）、（三）三种不同的模式选择。当电磁阀1、电磁阀2、电磁阀4投入使用，电磁阀3、电磁阀5不使用时，可以实现模式（四）运行。当电磁阀1、电磁阀3、电磁阀5投入使用，电磁阀2、电磁阀4不使用时，可以实现模式（五）运行。

三、可编程序控制人机界面实训考核装置电路控制设计图

可编程序控制人机界面实训考核装置相关的电路控制设计图，见图3、图4、图5。

四、可编程序控制人机界面实训考核装置的特点

可编程序控制人机界面实训考核装置具有四大特点。一是设计新颖，选用小型冷库作为控制终端，PLC、触摸屏与变频器采用MODBUS-RTU协议进行三方通信，填补国内此类实训装置空白。二是利用程序控制，通过改变制冷剂循环的不同路径和改变库温设置，做到二库五种模式运行，代表了未来小型冷库的设计方向。三是通过触摸屏可以进行人机互动，监控冷库的运行工况，操作方便。四是利用变频器的调速功能，实现快速制冷和节能，符合国家节能环保要求。

作者：刘荣京

第6篇：交互设计在人机界面设计中的应用

摘要：随着社会的发展以及科技的进步，人们的生活水平得到了质的飞跃，与此同时也有效的提升了计算机技术的发展和应用。基于此，为了更好地满足社会发展需求“交互设计”以及“人机界面设计”等新概念逐渐被提出并成为计算机技术发展的必然趋势之一，为此，本文通过对交互设计以及人际界面设计的概念等入手，提出了在人机界面设计中交互设计的具体应用，由此希望促进我国计算机技术的长久发展。

关键词：交互设计;人机界面设计;应用

引言

随着人们生活质量的提升，传统的计算机技术显然已经无法满足人们的日常工作和生活需求，而为了提升用户体验，交互设计以及人机界面设计逐渐被提出并得以应用。通过交互设计不仅可以有效地的提升用户视觉感受，而且还方便用户实际操作并满足不同人群的需求。

1 交互设计与人机界面设计的简要阐述

1.1交互设计的简要分析

简单来讲交互设计主要是通过某种设计来实现两种不同要素间的有效地互动，然后让双方在较短的时间中可以理解对方的需求，进而提升双方的工作效率。为此，进行交互设计的前提条件就是必须要明确用户对产品的实际需求，并在设计过程中按照用户的心理状态来对其需求进行预测从而提升用户体验。该设计并没有完全的将传统的计算机技术进行抛除，而是在其基础上进行改进优化，并通过对用户心理状态以及产品需求进行设计，从而提升用户体验。

1.2人机界面设计的简要分析

人机界面设计顾明思议其最终目的就是要计算机本身以及用户间可以进行良好的沟通，换而言之，就是让计算机语言和人类思维间建立一种微妙的联系，从而让计算机可以在最短的时间内明白用户指令，而计算机仅通过简单的语言就会给用户反馈。人机界面其实本质是就是计算机机械语言和人类思维互换的一个界面，其中包含了多种计算机技术，并且还要满足人们视觉需求甚至需要加入一定的美学元素等，从而才能更好地设计出一个较为完善的人机界面，满足人们的实际需求。为了更好地对人机界面进行设计一般情况下可以将其分为三类：第一，功能性界面设计。该类人机界面设计主要是反映出人造物和设计间的协调作用，在设计过程中融入了材料运用、科学技术等技术;第二，情感性设计界面。该界面指的主要是物的感情传递给人从而引起人感情的共鸣，此种信息传递存在一定的不确定性;第三，环境性设计界面，指的主要是外部环境对人间的信息传递。由于任何一个产品或者平面视觉传达均离不开环境而存在，所以，对于人机界面设计而言，其主要是以功能性界面为基础，环境性界面为前提，而情感界面则是关键部分，三者之间相辅相成。

1.3交互设计和界面设计的区别与联系

从某种意义上来讲，可以简单的认为界面设计是包含了交互设计的，基于此，界面设计还包括了除交互设计外的平面设计或者外观设计等多种设计要素。具体而言，软件界面其实就是实现人机信息交互的一个界面，而交互设计则是通过融合计算机科学、心理学、美学、商业领域以及人机工程等各个领域的一种行为，但是其目的均是要优化设计、执行以及对通信系统的优化，从而满足人们的不同需求。因为目前越来越多的交互中融入了大量的人为因素，且行为以及构造逐渐成为用户界面开发过程中最为重要的组成部分，所以交互设计以及界面设计质量还会受到用户以及界面开发人员的影响，譬如，在交互设计过程中其设计关乎到用户界面行为以及外观，为此其并不是完全受制于软件的约束，而界面设计师此时则可以和交互设计师来共同研究辞了问题;而在界面开发的过程中，其又必须要与用户进行讨论，从而设计出符合用户需求的界面设计。所以，无论是界面设计还是交互设计首先均要对用户进行分析。

2交互设计在人机界面设计中的应用

2.1以用户为中心进行设计

就目前的人机界面设计而言，为了更好地提升设计效果发挥交互设计的优势作用，必须要以用户为中心进行设计，一定要将用户需求为最终的设计目的，进而提升界面设计的满意度。第一，在应用交互设计中来设计人机界面过程中，设计师必须要充分地研究使用群体，尽可能的掌握和了解目标群体的普遍需求;第二，设计者还应当根据用户之间的个体差异以及性格特点等来对用户群体的心理特征进行科学的分析，然后再将所分析的数据进行整合应用到人机界面的设计中。譬如，在设计某个以儿童为目标群体的人机界面设计方案过程中，不仅要采用简单易懂的设计语言，而且还要加强对鲜艳色彩的应用，进而更加的符合孩子这一特殊身份，进而提升界面的欢迎度;第三，在设计过程中还要加强对特殊群体的特殊需求的分析，为此，在设计时要尽可能的与用户进行有效沟通，尽可能的让用户参与到实际设计过程中，从而更好地掌握用户实际所需的交互功能。除此以外，在进行人机界面的设计过程中也要适当的融入设计师独特的创新理念，从而在提升用户的满意度的同时，更好地传递出设计师的设计思想。所以，交互设计在人机界面设计中的应用过程中，必须要坚持用户为中心、融入交互理念的原则，从而不断的对交互功能进行完善和优化，设计出更加美感的人机界面，满足用户的不同需求。

2.2科学合理地将情感因素融入在界面设计过程中

当用户在使用我们所设计的产品过程中，首先其会以个人情感为出发点，然后在融入自己的思想来进行应用，为此，在进行人机界面的设计过程中，设计师不仅要确保界面具有一定的美感，而且还要在交互过程中给予用户更为舒服的使用环境，从而激发用户对产品的兴趣，提升用户体验。譬如，用户在应用我们所设计的产品过程中必须要对其进行下载，为此，相关设计师则可以通过设计一个更为美观的下载界面并对原有的交互功能进行完善，有效的去除传统下载过程中枯燥无味的等待，进而提升了用户体验;除此以外，对于一些交互按钮的设计也可以通过采用一些具有美感的图标进行显示，进而增强用户的舒适度。所以，为了更好地提升人机界面设计质量和效果不仅要注重对界面美感的重视，而且还要适当的在设计中融入用户的情感因素，进而给用户营造一种良好的舒适度，提升用户满意度。

总而言之，随着社会的发展以及科技的进步，随着社会的发展以及科技的进步，人们的生活水平得到了质的飞跃，与此同时也有效的提升了计算机技术的发展和應用。基于此，为了更好地满足社会发展需求“交互设计”以及“人机界面设计”等新概念逐渐被提出并成为计算机技术发展的必然趋势之一。通过交互设计在人机界面设计中的应用不仅可以有效地提升人机界面设计的质量，而且还可以有效地促进计算机技术的发展和创新。除此以外，人机界面以及交互设计人员还应当不断进行技术创新，提升对交互设计在人机界面设计中的应用效率，从而在满足用户不同需求的同时，可以让用户快速将操作质量传递给计算机，提升工作效率，进而促进我国计算机技术的发展。

参考文献：

[1]杜桂丹.手机游戏中人机界面交互设计的优化方向研究[J].包装工程，2018，39(04)：245-250.

[2]刘莹.谈交互设计在应用软件设计中的应用[J].郑州铁路职业技术学院学报，2012(01).

[3]褚中苇，魏东.交互设计在人机界面设计中的应用[J].艺术与设计(理论)，2007(04).

作者：叶小波

第7篇：人机论文：生活中的人机工程学

人机学与我们的生活

一.绪论

社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快等等一系列的社会与物质的因素，使人们在享受物质生活的同时，更加注重产品在“方便”、“舒适”、“可靠”、“价值”、“安全”和“效率”等方面的评价，也就是在产品设计中常提到的人性化设计问题。

所谓人性化产品，就是包含人机工程的的产品，只要是“人”所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑，产品的造型与人机工程无疑是结合在一起的。我们可以将它们描述为：以心理为圆心，生理为半径，用以建立人与物(产品)之间和谐关系的方式，最大限度地挖掘人的潜能，综合平衡地使用人的肌能，保护人体健康，从而提高生产率。仅从工业设计这一范畴来看，大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具，小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的“物”，在设计和制造时都必须把“人的因素”作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话，专业用品在人机工程上则会有更多的考虑，它比较偏重于生理学的层面;而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题，需要更多的符合美学及潮流的设计，也就是应以产品人性化的需求为主。

人机工程学是一门新兴的边缘科学。它起源于欧洲，形成和发展于美国。人机工程学在欧洲称为Ergonomics，这名称最早是由波兰学者雅斯特莱鲍夫斯基提出来的，它是由两个希腊词根组成的。“ergo”的意思是“出力、工作”，“nomics”表示“规律、法则”的意思，因此，Ergonomics的含义也就是“人出力的规律”或“人工作的规律”，也就是说，这门学科是研究人在生产或操作过程中合理地、适度地劳动和用力的规律问题。人机工程学在美国称为“Human Engineering”(人类工程学)或“Human Factor Engineering”(人类因素工程学)。日本称为“人间工学”，或采用欧洲的名称，音译为“Ergonomics”，俄文音译名“Эргнотика”在我国，所用名称也各不相， ，有“人类工程学”、“人体工程学”、“工效学”、“机器设备利用学”和“人机工程学”等。为便于学科发展，统一名称很有必要，现在大部分人称其为“人机工程学”，简称“人机学”。“人机工程学”的确切定义是，把人—机—环境系统作为研究的基本对象，运用生理学、心理学和其它有关学科知识，根据人和机器的条件和特点，合理分配人和机器承担的操作职能，并使之相互适应，从而为人创造出舒适和安全的工作环境，使工效达到最优的一门综合性学科。

关键词：人境机工程 生理心理学 人-机-环 二.人机学在生活中的体现

1.座椅、整体书桌衣柜及床铺爬梯分析：

图1 图2 图3 图1是我们寝室的座椅。椅子的坐垫和靠背的当中都有微微凹陷的弧度，考虑到了人体的结构与弹性，但过硬的木头材料和锋利的包边，都让人坐着很不舒服，有腰酸背疼之感。尤其是在寝室看书上网，需要长时间坐在椅子上，与椅子边缘接触的皮肤，都会磨出一道道印子。我建议选用光滑的软木或者硬质的塑料为寝室座椅材料，这样即起到椅子的用处，也能更加符合人机工程学，而且这些材料价格较低，也比较易清洁。

图2是寝室的整体书桌衣柜。现在住的四人间比之前的六人间宽敞许多，不再是一张床铺下面放三张桌子的情况，但是较大空间，更需要有合理的应用于规划。衣柜的放置刚好在手边，比较方便，而且衣柜很大，可以满足我们的日常需求。但是书桌下的键盘桌和主机柜，对于大多使用笔记本电脑的学生来说，比较多余，我们更需要的是可以放东西的抽屉，然而每张书桌只带有一个小抽屉，而且不带锁，很不方便。

图3是寝室连接上铺的爬梯。原来寝室的爬梯横杆是直径很窄的圆柱型，脚的受力面积太小，脚很不舒服。现在的改为了较宽的长方体型，更符合人机工程学中脚掌的踩踏。

图4 图5

图4中的书桌，在当中凹进去一块，更符合学习时的需要，因其设置了可以放置台式电脑的键盘托和主机柜，我觉得作为家中的书桌更合适。图5是现在新型的一套学习桌椅，充分考虑了人体关节的受力因素，倾斜的桌面更利于看书、画图等学习，软质的座椅也更加舒服。虽然绿色的书桌可以起到护眼的作用，但我觉得图中书桌颜色过于鲜艳了些，会分散学习的注意力。

1、寝室中日常生活用品的分析：

图6 图7

图6中是我们经常使用的水笔，黑色的有凹凸质感的橡胶套能起到防滑的作用，但我觉得防滑处设置的位置过高，在写字时起不到防滑效果。带帽的笔盖也容易丢失。而图7中的水笔，防滑磨砂橡胶套中间凹下去的弧度设计，更符合我们握笔的姿势，位置高矮也正好。弹簧的按压使用，更好的保护了笔芯，也杜绝了笔套丢失的情况。

图8 图9 图10 图8中的牙刷手柄，与水笔的笔杆类似，也带有防滑设计，再加上流线型的造型，很适合我们日常使用。

图9的两个香皂盒，四周高中间低，使香皂不会滑出，并且可以使香皂上残余的水，通过底部的镂空漏水设计排出，以免香皂泡在水里浪费并且不方便使用。

图10是我们经常喝的大瓶纯净水。提手的波浪形设计，符合人手的提握，但是有棱角并且厚度过薄，提着时手会不舒服，受力面积过小。我建议可以设计成圆柱形的，在手握处依然保有波纹设计，这样会更加符合人机工程学，也更加省力。

图11 图12 图13 图11是我们日常用的洗发乳和沐浴液等的造型，各式各样的容器，符合人机工程学的物品我们用着方便，不符合的则会给我们带来不便。

图12的容器盖子在底部，每次用是先要把容器拿起倒过来，再开盖子用，在洗浴的使用过程中很不方便。

图13的容器采用按压式挤出，不用盖子也不会落灰，按压方便，瓶身有弧线形，都很符合人机工程学。

图14 图15 图16 图14是有线光电鼠标，造型小巧，流线型设计符合人机工程学，在移动时内部还会发出红光，既美观又实用。但鼠标线有碍鼠标使用，线的长度也限制了适用范围。

图15是无线鼠标，比有线更加便捷，在手指按压处的凹陷设计，也更加符合人机工程学。

图15是笔记本键盘。乱序的键盘字母设置，让打字更加方便，中间的Z和J两个字母上有一个小突起，让打字时能更快捷的找准位置。

3、公交车扶手分析：

图17 图18 图19 图17的公交扶手，我们可以看出它过高，导致要伸长了胳膊才能勉强够到，费力又扶不稳，有不安全因素。

图18的扶手，有高矮两排扶杆，符合身高不同的乘客使用。高的杆子带有拉环，在刹车时，可以起到更好的缓冲作用，符合人机工程学。

三.总结与感想

此次的调研与分析，让我更加了解了好的人机工程学的重要性，也让我习惯了观察与留心身边的事物，分析它们的合理与不合理处，为我今后的学习和设计打下了更加坚实的基础。

人机工程学论文(G2)：

人机学与我们的生活

姓名：杜一博

学号：16330172001 班级：机械设计2班

指导老师：冯堃

第8篇：人机工程论文

浅谈人机工程学在日常生活中的应用

学号： 姓名：

摘要：本文通过对人性化产品设计具体案例的分析来说明工业设计中所包含的人机工程学因素，并指出中国未来的产品设计必须符合人机工程学，使人性化的设计真正体现出对人的尊重和关心

关键词：人机工程学，工业设计，人，舒适性

随着科技生产的不断进步，作为一门研究“人—机—环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，解决系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学—人机工程学在我们日常生活中应用越来越广泛了。随着人机工程学在我们使用的生活物品中越来越多的应用，为我们的生活带来了很多方便，也使我们的生活更加舒适。随着社会发展，人们的生活水平不断提高，对于很多物品不仅仅只要求其功能性，逐渐地开始追求使用的舒适性方便性，所以人机工程学的研究对于未来很多事物的设计有着重要的指导意义和现实意义。人机工程学是采用科学的方法研究人、机、环境三大要素之间的关系。将人机工程学应用于物品设计中，由于符合人的生理学和心理学规律，使我们的生活更加舒适。现在仅从工业设计这一范畴来看，大至宇航系统、城市规划、建筑设施、自动化工厂、机械设备、交通工具，小至家具、服装、文具以及盆、杯、碗筷之类各种生产与生活所创造的“物”，在设计和制造时都必须把“人的因素”作为一个重要的条件来考虑。若将产品类别区分为专业用品和一般用品的话，专业用品在人机工程上则会有更多的考虑，它比较偏重于生理学的层面;而一般性产品则必须兼顾心理层面的问题，需要更多的符合美学及潮流的设计，也就是应以产品人性化的需求为主。下面以具体例子分析说明人机工程学在产品中的应用;

1.座椅中的人机工程学

1.1 人们在生活和工作时，离不开座椅，特别是以坐姿进行工作的人，每天都有1/3以上的时间在与座椅打交道，因此座椅设计除了材料运用得当及造型大方美观以外，更重要的是要符合人机工程学设计原则。根据人类工效学原理，座椅的功能、尺度与人体生理特点密切相关。由于座椅的用途不同,对座椅的功能要求也各异。这些功能要求是人们工作和休息的重要条件。不恰当的功能、尺度会影响人们的工作效率和身体健康。好的座椅可以减轻人的劳动，使人感到心情愉快，而好的座椅得益于正确地使用人机工程学

A

B

1.2从人机工程学原理出发考虑，一个性能优良的座椅应当符合的基本要求如下：为人们提供一个舒适的坐姿，符合舒适坐姿的生理特性，减轻人们的肌肉酸痛和疲劳。以上A图中的座椅符合人机工程学，B图中的为普通座椅。A中符合人机工程学的座椅的结构和尺寸设计使人们的脊柱形态接近于正常自然状态，可以减少腰椎的负荷以及腰背部肌肉的负荷，座椅的设计符合压力分布不均匀原则，让不宜承受重压的大腿等部微微高于可以承受重压的坐骨结节处，可以防止人们的疲劳发生。B中的普通座椅坐垫为平面的，长时间的坐着会使人感到疼痛，而靠椅不是人们的脊柱形态的正常状态，会使靠在上面的人感到肌肉酸痛。综上，符合人机工程学原理的座椅比普通更加舒适。

1.3人机工程学在座椅的设计中的应用也逐渐成熟，利用人机工程学原理来进行座椅设计是座椅设计发展的必然。符合人机工程学原理的人性化设计最实在，同时也是最前沿的潮流与趋势，是一种人文精神的体现，是人与座椅完美和谐的结合，使人性化的设计真正体现出对人的尊重与关怀。因此，我们必须加大对人机工程学原理在座椅设计中的应用研究。

2.手工工具中的人机工程学

2.1手工工具例如钳子、简单等是人们在日常生活和某些特定的工作中经常要用到的一些工具。它们的主要的作用区域是手腕臂以及上肢部分，如果设计不当，给使用者带来的累计损伤疾病是十分严重的。通过应用人机工程学原理对手工工具的使用方式，使用状态以及造成累计损伤疾病原因的分析，一方面可以提高工作效率和质量，另一方面可以提高安全性，减少疲劳和压力，增加工作的满意度和改善生活的质量。

符合人机工程学

普通剪刀

2.2在上图中左边的剪刀属于改进的人机工程学产品，它抬高了大拇指工作时的位置，使得大拇指的掌骨与腕骨之间的关节弯曲，减少了骨与骨之间的运动的摩擦，对保护手指关节是有利的，同时，它的下半部的施力处为一平面，这样也可以减少施力时手指部位的受力，对食指，中指，无名指也起到了保护作用。右图所示的剪刀是早期的样式。这种剪刀的手部作用空间比较打，除了大拇指的其余四只手指受力比较均匀，但是大拇指的受力比较明显。大拇指的远节指骨和中节指骨间的关节伸展，长时间地保持这一姿势对关节处的韧带不利。其次，受力部位由手指转移到了手掌内侧的部位，长时间作用或是高强度的作用都会对肌肉组织产生影响。

2.3 目前人机工程学的原理已经应用到很多工具中了，大大的提高了人们工作时的舒适性。所以在未来的手工工具的设计时，仅仅考虑手的要求是不够的，还要了解人体各部位的生理特点，设计适合的工具，以减少对人体的损伤，同时提高工作效率。

参考文献

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[4]徐英，杨宏刚 汽车驾驶座椅的人机工程学设计 机电产品开发与创新2008第21卷第一期 西安建筑科技大学安全工程研究所

[5]苏胜 基于人机工程学的座椅设计 科技信息2009 西安工业大学艺术与传媒学院 [6]王佐龙 剪刀设计中人机工程学因素的研究 设计实践2008.12 徐州工程学院机电工程学院

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