CK6150數(shù)控機(jī)床人—機(jī)界面設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用

楊冰　張劍

【摘要】文章將CK6150數(shù)控車床作為研究對(duì)象，分析數(shù)控機(jī)床的人機(jī)界面存在的問(wèn)題，研究產(chǎn)品人機(jī)界面設(shè)計(jì)相關(guān)理論并應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)當(dāng)中，提升人機(jī)界面在數(shù)控機(jī)床中的作用和效率，并且運(yùn)用交互設(shè)計(jì)的方法與手段，呈現(xiàn)出數(shù)控機(jī)床人-機(jī)界面的交互設(shè)計(jì)結(jié)果，主要目的在于提升產(chǎn)品的附加值，進(jìn)而提高產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，對(duì)智能數(shù)控機(jī)床理論研究與實(shí)踐應(yīng)用的發(fā)展，具有很好的參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控機(jī)床 界面設(shè)計(jì) 用戶體驗(yàn) 智能化創(chuàng)新

一、前言

國(guó)際金融危機(jī)后，許多國(guó)家開(kāi)始重視制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，紛紛提出制造業(yè)國(guó)家戰(zhàn)略，對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)最有沖擊力的莫過(guò)于德國(guó)“工業(yè)4.0計(jì)劃”，面對(duì)各國(guó)的戰(zhàn)略舉措，中國(guó)也出臺(tái)了《中國(guó)制造2015》，數(shù)控機(jī)床一直是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，作為國(guó)家戰(zhàn)略的重要轉(zhuǎn)型對(duì)象，走向“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)”時(shí)代。而針對(duì)智能數(shù)控機(jī)床，日本三菱公司展出了高速直線導(dǎo)軌的概念機(jī)床；德國(guó)西門子也全面地推出了一系列高端數(shù)控系統(tǒng)?？v觀世界，而在數(shù)控機(jī)床人-機(jī)界面設(shè)計(jì)方面的相關(guān)研究還很少見(jiàn)。

二、CK6150數(shù)控機(jī)床人-機(jī)界面設(shè)計(jì)及其可行性

數(shù)控機(jī)床的人機(jī)界面設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)對(duì)用戶體驗(yàn)的重視，使人們最大限度的發(fā)揮效率并且不受到損害。人機(jī)界面設(shè)計(jì)是機(jī)床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的完美結(jié)合，以保證其技術(shù)功能的同時(shí)，給予更多人性化的體驗(yàn)。該機(jī)床具有高精度、高效率的加工方式。這款機(jī)床采用流線型設(shè)計(jì)，但造型、色彩略顯古板和灰暗，控制面板的顯示區(qū)、操作區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，按鍵排布密，容易給操作者造成視覺(jué)疲勞，還存在誤操作帶來(lái)的安全隱患問(wèn)題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，界面設(shè)計(jì)要和機(jī)械設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)技術(shù)共同提高產(chǎn)品的整體造型效果，對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的提高具有重要作用，所以數(shù)控機(jī)床界面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有很高的可行性。

三、CK6150數(shù)控機(jī)床的界面設(shè)計(jì)方法與原則

（一）數(shù)控機(jī)床的人機(jī)界面的設(shè)計(jì)框架

如圖3-2所示：

（二）數(shù)控機(jī)床人-機(jī)界面設(shè)計(jì)原則

優(yōu)秀的控制面板設(shè)計(jì)具有提高產(chǎn)品外在品質(zhì)的效果，控制面板是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，整體設(shè)計(jì)直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量。

1.矩形比例設(shè)計(jì)原則

面板構(gòu)圖是整體設(shè)計(jì)的核心。面板上的顯示和操作裝置是指顯示器、控制按鈕和開(kāi)關(guān)這3類內(nèi)容，面板尺寸宜選用特征矩形—正方形，看起來(lái)簡(jiǎn)約大方，直觀易看；避免單調(diào)和不靈活的對(duì)等性分割；采用非對(duì)稱的分割方法，注重布局的平衡效果，便于實(shí)現(xiàn)變化又統(tǒng)一的視覺(jué)效果。

2.色彩布局原則

（1）多元性配色風(fēng)格

多樣性色彩風(fēng)格在目前發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)床市場(chǎng)上，設(shè)計(jì)豐富多彩，能滿足人們審美需求的廣泛性。

（2）雙色制風(fēng)格

雙色系以冷色調(diào)為主，往往缺乏大膽，快速識(shí)別等特點(diǎn)，用暖色可以在產(chǎn)品銷售的顏色中占有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。雙色系在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的色彩風(fēng)格上未來(lái)可能更為成熟和規(guī)范化。

3.數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與智能終端連接的原則

在未來(lái)，機(jī)床操作者只要通過(guò)搖動(dòng)手機(jī)或者其他智能終端，就能完成簡(jiǎn)單的任務(wù)。新型交互方式-語(yǔ)音交互應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)當(dāng)中，操作者可以與數(shù)控設(shè)備進(jìn)行自然語(yǔ)言的交流，數(shù)控機(jī)床不再是一個(gè)冰冷的物體，使其更加擬人化，對(duì)錯(cuò)誤操作或者危險(xiǎn)操作，發(fā)出警報(bào)語(yǔ)音，從而提高操作工人的工作效率以及操作的安全性。

（三）數(shù)控機(jī)床人機(jī)界面設(shè)計(jì)方法

1.調(diào)查收集法

以CK6150數(shù)控車床為研究對(duì)象，調(diào)查對(duì)象是身高為1700mm-1800mm 的男性，調(diào)查出目前數(shù)控機(jī)床界面設(shè)計(jì)存在著許多不足之處，15%的操作者認(rèn)為控制面板的安放位置不合理，不便于操作者進(jìn)行正確操作；50%的操作人員認(rèn)為控制面板上的按鍵分布過(guò)亂，容易造成誤操作；35%的操作者認(rèn)為面板屏幕過(guò)小，比較落后，由此可見(jiàn)，這些問(wèn)題是研究中需要注意的重點(diǎn)問(wèn)題。

2.技術(shù)移植法

隨著技術(shù)的發(fā)展，控制面板的界面設(shè)計(jì)已經(jīng)不局限于按鍵的排列，逐漸引入菜單界面，菜單界面相對(duì)于按鈕排列比其它方式更容易使用。菜單界面是由系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，提供各種選擇條目給用戶使用，用戶在選擇過(guò)程中不需要故意記憶應(yīng)用功能命令，通過(guò)菜單提示和指導(dǎo)完成相應(yīng)的系統(tǒng)功能。界面設(shè)計(jì)是基于用戶為中心的設(shè)計(jì)，完成對(duì)用戶友好的人機(jī)界面。菜單類型軟件界面應(yīng)該具有效率高、易學(xué)性，通用性，引導(dǎo)性等等優(yōu)點(diǎn)。

四、CK6150數(shù)控機(jī)床的界面設(shè)計(jì)與應(yīng)用

（一）控制面板的造型設(shè)計(jì)

根據(jù)數(shù)控機(jī)床人機(jī)界面的調(diào)查與數(shù)據(jù)分析，得出，隨著技術(shù)的發(fā)展、工作人員的知識(shí)水平不斷提升、年齡不斷趨于年輕化，人們更傾向于接受信息技術(shù)、智能技術(shù)產(chǎn)品。因此根據(jù)分析的結(jié)果，對(duì)于機(jī)床界面設(shè)計(jì)的造型，給出以下設(shè)計(jì)方案。

（二）控制面板的色彩設(shè)計(jì)

為了體現(xiàn)機(jī)床的功能特征，加工特性，此次控制面板的色彩設(shè)計(jì)，采用灰色、黑色為主色調(diào)，體現(xiàn)沉穩(wěn)大氣，高技術(shù)性，另外，以紅色、橘黃色為輔色調(diào)，體現(xiàn)時(shí)代感。

（三）控制面板的軟界面設(shè)計(jì)

1.顯示屏傾斜度：面板顯示屏幕可在5～30°范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)整，可在最清晰的角度顯示，方便操作者觀察。

2.為常用的顯示內(nèi)容或操作序列設(shè)置任意的快捷鍵。

3.帶傳動(dòng)技術(shù)，個(gè)性化授權(quán)，給不同的操作者提供相應(yīng)的訪問(wèn)控制系統(tǒng)和機(jī)床訪問(wèn)權(quán)限。配置個(gè)性化的數(shù)據(jù)操作，操作模式選擇開(kāi)關(guān)，可以防止未經(jīng)授權(quán)操作的先進(jìn)安全系統(tǒng)。

五、結(jié)論

通過(guò)對(duì) CK6150 數(shù)控車床人機(jī)界面設(shè)計(jì)的市場(chǎng)調(diào)查與數(shù)據(jù)分析，找出該數(shù)控機(jī)床的存在的問(wèn)題點(diǎn)并提出問(wèn)題點(diǎn)的解決辦法，并分析了人機(jī)界面設(shè)計(jì)的可行性，對(duì)人機(jī)界面提出新的設(shè)計(jì)方案，以數(shù)控機(jī)床為載體的新設(shè)計(jì)思想應(yīng)用，為用戶提供了不僅是一種功能的需求，更滿足用戶的心理需求。有利于建立用戶對(duì)機(jī)械和電氣產(chǎn)品的良好印象，提高產(chǎn)品用戶體驗(yàn)的互動(dòng)，促進(jìn)我國(guó)的先進(jìn)制造設(shè)備的高品質(zhì)設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義。

參考文獻(xiàn)：

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