基于人因工程學(xué)的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)研究

俞 寧，梅 杰，陳 智

(重慶理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，重慶 400054)

基于人因工程學(xué)的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)研究

俞 寧，梅 杰，陳 智

(重慶理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，重慶 400054)

為了改善自動(dòng)售貨機(jī)的界面清晰性、一致性和操作動(dòng)作經(jīng)濟(jì)性等可用性指標(biāo)，綜合運(yùn)用人因工程學(xué)的理論與方法，充分考慮人的生理及心理特點(diǎn)，針對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的顯示屏、區(qū)域布置、取貨方式等進(jìn)行分析，改進(jìn)設(shè)計(jì)了自動(dòng)售貨機(jī)的人機(jī)界面。運(yùn)用關(guān)聯(lián)矩陣法對(duì)改善前后的方案進(jìn)行評(píng)價(jià)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)改善后的方案優(yōu)于改善前的方案，原有設(shè)計(jì)中的問(wèn)題得到了解決，消費(fèi)者的使用體驗(yàn)得到了提升，改善方案具有較強(qiáng)的可實(shí)施性。

自動(dòng)售貨機(jī)；人因工程；設(shè)計(jì)改進(jìn)

隨著商業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，自動(dòng)售貨服務(wù)已成為人們快速生活中不可缺少的一種購(gòu)買(mǎi)商品的渠道。自動(dòng)售貨機(jī)的無(wú)人售貨系統(tǒng)不僅節(jié)省了人力、減少了商家的成本投入，而且提高了消費(fèi)者的購(gòu)物需求，為消費(fèi)者提供了快速、便捷的服務(wù)。然而，目前市場(chǎng)上的大部分自動(dòng)售貨機(jī)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有充分考慮人因工程系統(tǒng)因素，在實(shí)際使用中存在大量的人機(jī)交互問(wèn)題，例如顯示屏反光、支付區(qū)域高度不合適、取貨口位置偏低等。這些問(wèn)題會(huì)在很大程度上影響消費(fèi)者的使用體驗(yàn)，不利于自動(dòng)售貨機(jī)的進(jìn)一步推廣。

為進(jìn)一步提高自動(dòng)售貨機(jī)操作的舒適性和界面的美觀性，本文利用人因工程學(xué)的理論和方法，對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的人機(jī)交互界面進(jìn)行重點(diǎn)研究，將各區(qū)域的高度、尺寸、操作方式等進(jìn)行合理改善，優(yōu)化用戶的操作體驗(yàn)，并使用關(guān)聯(lián)矩陣法對(duì)改善前后的操作界面進(jìn)行人因工程評(píng)價(jià)。

1 前期調(diào)研

本文選取重慶地區(qū)某地鐵站內(nèi)的一款自動(dòng)售貨機(jī)為研究對(duì)象。該款產(chǎn)品的人機(jī)交互界面由選貨區(qū)、支付區(qū)、出貨區(qū)等3個(gè)區(qū)域構(gòu)成，其外形簡(jiǎn)圖如圖1所示。

① 貨物顯示屏；② 選貨按鍵；③ 出貨區(qū)；④ 指示顯示屏；⑤ 紙幣入口；⑥ 硬幣入口；⑦ 退幣手柄；⑧ 硬幣出口

圖1 自動(dòng)售貨機(jī)外形簡(jiǎn)圖

Fig.1 Sketch of vending machine

圖1中：選貨區(qū)包括貨物顯示屏、選貨按鍵；支付區(qū)包括指示顯示屏、紙幣入口、硬幣入口、退幣手柄、硬幣出口。

1.1 自動(dòng)售貨機(jī)尺寸測(cè)量

通過(guò)實(shí)地測(cè)量，得到自動(dòng)售貨機(jī)的基本尺寸(單位為mm)，如圖2所示。

圖2 自動(dòng)售貨機(jī)尺寸

1.2 問(wèn)卷調(diào)查分析

通過(guò)發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷的形式，針對(duì)該款自動(dòng)售貨機(jī)的用戶使用體驗(yàn)進(jìn)行調(diào)研，主要問(wèn)題涉及自動(dòng)售貨機(jī)的界面設(shè)計(jì)、操作體驗(yàn)、外觀設(shè)計(jì)等方面。此次問(wèn)卷調(diào)查的調(diào)查對(duì)象為使用過(guò)該款自動(dòng)售貨機(jī)的消費(fèi)者，接受調(diào)查的共50人，其中男性25人，女性25人。調(diào)查共發(fā)放問(wèn)卷50份，收回50份，其中有效問(wèn)卷為50份。

受訪者對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的購(gòu)物區(qū)、支付區(qū)、出貨區(qū)3個(gè)區(qū)域進(jìn)行評(píng)價(jià)。各區(qū)域的主要問(wèn)題及反映該問(wèn)題的人數(shù)占比統(tǒng)計(jì)如表1所示。

表1 自動(dòng)售貨機(jī)存在的主要問(wèn)題及反映該問(wèn)題的人數(shù)占比

2 選貨區(qū)的現(xiàn)狀分析與設(shè)計(jì)改進(jìn)

2.1 貨物顯示屏反射眩光的分析與改進(jìn)

為了方便顧客找到自動(dòng)售貨機(jī)的位置，商家一般選擇將機(jī)器安放在光線較好的地方，但由于光線較強(qiáng)，貨物顯示屏上往往會(huì)出現(xiàn)反射眩光現(xiàn)象，使得屏幕顯示內(nèi)容的辨識(shí)度降低。根據(jù)圖3、4，假設(shè)光源(自然光)位于消費(fèi)者操作方位的左側(cè)后方并在豎直方向上移動(dòng)，那么反射光在豎直方向上將形成反射眩光區(qū)。連續(xù)的不舒適眩光容易造成視疲勞，導(dǎo)致視覺(jué)效率降低，注意力分散，進(jìn)而影響到對(duì)目標(biāo)的辨識(shí)能力[1]。

圖3 光源位置的眩光效應(yīng)

圖4 貨物顯示屏產(chǎn)生反射光的機(jī)理

為了解決這一問(wèn)題，可在貨物顯示屏表面貼上磨砂貼膜，增加屏幕表面粗糙度，使光線發(fā)生漫反射，防止眩光的產(chǎn)生[2]。

2.2 選貨按鍵區(qū)域高度的分析與改進(jìn)

根據(jù)實(shí)地測(cè)量可知，選貨按鍵區(qū)域最低處距地高度為710 mm。要確定選貨按鍵區(qū)域的高度設(shè)計(jì)是否合理，則需要判斷出此高度是否在人的視野下界限可以觸及的范圍內(nèi)。

為了做出判斷，需根據(jù)人的向下的視野的區(qū)域長(zhǎng)度和站姿眼高的差值，確定站立時(shí)視線所能觸及的最低點(diǎn)距地高度。

2.2.1 確定向下的視野的區(qū)域長(zhǎng)度

根據(jù)人的視覺(jué)特性，人的視野下界限為70°[3]，故向下的視野的區(qū)域長(zhǎng)度b1下與人體與自動(dòng)售貨機(jī)的操作距離X滿足如圖5所示的幾何關(guān)系，為了求得向下的視野的區(qū)域長(zhǎng)度b1下，需確定人體與自動(dòng)售貨機(jī)的操作距離X。

圖5 向下的視野區(qū)域長(zhǎng)度

根據(jù)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則中的最大最小準(zhǔn)則[4]，為了滿足大部分用戶的需求，選用最小人體參數(shù)，因受訪者均為西南地區(qū)人，故取西南地區(qū)女性的前臂長(zhǎng)度的均值為操作距離X的參考基準(zhǔn)。

根據(jù)GB10000—88《中國(guó)成年人人體尺寸》的人體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出的我國(guó)成年女性人體尺寸與身高H女的關(guān)系，如圖6所示。

由圖6可知，女性前臂長(zhǎng)度X女與身高H女的關(guān)系為

(1)

通過(guò)查閱GB10000—88 《中國(guó)成年人人體尺寸》可知，西南地區(qū)女性身高的均值為1 546 mm，由式(1)可得西南地區(qū)女性的前臂長(zhǎng)度的均值為210.3 mm，即人體與自動(dòng)售貨機(jī)的操作距離X為210.3 mm。

由圖5中的幾何關(guān)系可知：

(2)

所以由式(2)可得人的向下的視野的區(qū)域長(zhǎng)度為577.8 mm。

圖6 我國(guó)成年女性人體尺寸的比例關(guān)系

2.2.2 確定站姿眼高

根據(jù)GB10000—88的人體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，推導(dǎo)出的我國(guó)成年男性人體尺寸與身高H男的關(guān)系，可得男性眼高h(yuǎn)男與身高H男的關(guān)系為

(3)

通過(guò)查閱GB10000—88 《中國(guó)成年人人體尺寸》可知，西南地區(qū)男性的身高的均值為1 647 mm，由式(3)可得男性眼高為1 538.3 mm。

女性眼高h(yuǎn)女與身高H女的關(guān)系為

(4)

西南地區(qū)女性的身高的均值為1 546 mm，由式(4)可得女性眼高為1 431.6 mm。

根據(jù)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則中的平均性原則，為了使設(shè)計(jì)更加合理，眼高的參考基準(zhǔn)應(yīng)取男女眼高的平均值，即眼高為1 485.0 mm。

由于GB10000—88《中國(guó)成年人人體尺寸》公布的人體數(shù)據(jù)是在裸體(或穿單薄內(nèi)衣)、不穿鞋的條件下測(cè)得的，而設(shè)計(jì)中所涉及的人體尺寸是在穿衣服、穿鞋甚至戴帽條件下的人體尺寸，所以設(shè)計(jì)產(chǎn)品尺寸時(shí)應(yīng)當(dāng)適當(dāng)考慮增加功能修正量。由表2可知:在考慮站姿眼高時(shí)，應(yīng)當(dāng)取鞋高(功能)修正量為36 mm，所以修正后的眼高為1 521.0 mm。

表2 穿鞋修正量

2.2.3 確定站立時(shí)視線所能觸及的最低點(diǎn)距地高度

根據(jù)人的站姿眼高和向下的視野區(qū)域長(zhǎng)度的差值，確定站立時(shí)人的視線所能觸及的最低點(diǎn)距地高度為943.2 mm。而選貨按鍵區(qū)最低處距地面的高度為710 mm，不在人的視野下界限內(nèi)，這使得顧客在使用按鍵購(gòu)物時(shí)需彎腰到一定程度才能辨別選貨按鍵區(qū)最低處的商品內(nèi)容。為了滿足消費(fèi)者對(duì)于選貨按鍵的高度合理性的需求，需對(duì)選貨按鍵區(qū)域進(jìn)行改善設(shè)計(jì)。

在原設(shè)計(jì)中，該款機(jī)器的貨物顯示屏與選貨按鍵區(qū)是分開(kāi)的兩個(gè)部分，在一定程度上存在著區(qū)域使用浪費(fèi)。本文將原有的貨物顯示屏和選貨按鍵區(qū)域進(jìn)行合并設(shè)計(jì)。根據(jù)人的眼高1 521.0 mm，以及人在站立時(shí)向下的視野的區(qū)域長(zhǎng)度577.8 mm,將選貨區(qū)設(shè)計(jì)為一塊縱向長(zhǎng)度為560 mm、橫向長(zhǎng)度為590 mm的觸摸顯示屏，顯示屏的最高邊距地1 725 mm。消費(fèi)者在自動(dòng)售貨機(jī)上購(gòu)物時(shí)，可直接在新設(shè)計(jì)的觸摸顯示屏上完成貨物查看和貨物選取的操作，不僅解決了選貨按鍵區(qū)高度不合理的問(wèn)題，而且大大增強(qiáng)了界面設(shè)計(jì)的清晰性。

3 支付區(qū)的現(xiàn)狀分析與設(shè)計(jì)改進(jìn)

支付區(qū)是自動(dòng)售貨機(jī)非常重要的組成部分，支付的方便與否會(huì)直接影響用戶的使用體驗(yàn)，是決定交易能否正常進(jìn)行的關(guān)鍵因素。

該款自動(dòng)售貨機(jī)的支付區(qū)主要由指示顯示屏、紙幣入口、硬幣入口、退幣手柄、硬幣出口5個(gè)部分組成。針對(duì)消費(fèi)者反映的問(wèn)題，結(jié)合實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，主要針對(duì)支付區(qū)的硬幣出口和整個(gè)區(qū)域的位置布置進(jìn)行分析與改進(jìn)。

3.1 硬幣出口尺寸的分析與改進(jìn)

當(dāng)前硬幣出口的寬度為85 mm，高度為70 mm，深度為80 mm，給手較大的消費(fèi)者的取幣操作造成了困擾。因此，將對(duì)硬幣出口進(jìn)行擴(kuò)寬、加深處理。

根據(jù)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則中的最大最小準(zhǔn)則，為盡可能使所有用戶取幣操作方便，選用最大人體參數(shù)，取男性手寬的第99百分位數(shù)作為硬幣出口的寬度和高度的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。通過(guò)查閱GB10000—88《中國(guó)成年人人體尺寸》可知，男性手寬的第99百分位數(shù)為91 mm，加上適當(dāng)?shù)男拚?，將硬幣出口的寬度和高度均擴(kuò)大為100 mm。

同理，為了保證部分手指短的用戶能順利取幣，選用最小人體參數(shù)，取女性食指長(zhǎng)度的第5百分位數(shù)作為硬幣出口深度的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。通過(guò)查閱GB10000—88《中國(guó)成年人人體尺寸》可知，女性食指長(zhǎng)度的第5百分位數(shù)為60 mm，所以，將硬幣出口的深度縮短為60 mm。

3.2 支付區(qū)的區(qū)域布置的分析與改進(jìn)

原設(shè)計(jì)的支付區(qū)各個(gè)組成部分分布較為分散，造成了操作不便，因此在改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，將支付區(qū)的各個(gè)部分集中安排到一個(gè)范圍內(nèi)，便于操作。

由于支付操作是人眼和手共同配合完成的，所以在改善設(shè)計(jì)時(shí)，需要兼顧人體視野范圍、人的眼高和人的立姿作業(yè)范圍。

3.2.1 根據(jù)人體視野范圍確定支付區(qū)的大小

由于支付操作需要一定的注意力以及需要識(shí)別文字，所以支付區(qū)的橫向最大長(zhǎng)度以雙眼字識(shí)別視區(qū)為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)。

由圖7可知，人在水平面內(nèi)的字識(shí)別視區(qū)大約在10°～20°。由幾何關(guān)系可知，支付區(qū)的橫向最大長(zhǎng)度a與人體與自動(dòng)售貨機(jī)的操作距離X1的關(guān)系為

a=2·X1·tan20°

(5)

人體與自動(dòng)售貨機(jī)的操作距離X1為210.3 mm，所以由式(5)可得支付區(qū)的橫向最大長(zhǎng)度為153.1 mm。

① 字識(shí)別；② 字母識(shí)別；③ 顏色識(shí)別；④ 雙眼視區(qū)；⑤ 右眼視野界限；⑥ 左眼視野界限；⑦ 單眼視區(qū)

圖7 人眼在水平面的視區(qū)

Fig.7 Visual area of human eye in horizontal plane

根據(jù)人的視覺(jué)特性，人在垂直平面的視野內(nèi)，以標(biāo)準(zhǔn)視線水平為0°基準(zhǔn)，則最大視區(qū)為視平線上50°和視平線下70°，最佳眼睛轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域?yàn)橐暺骄€上25°和視平線下30°。

以人眼垂直平面最大視區(qū)和人眼最佳轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域?yàn)橹Ц秴^(qū)的縱向最大長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，且應(yīng)盡量將支付區(qū)設(shè)計(jì)在最佳轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域內(nèi)。

由幾何關(guān)系可知：最大視區(qū)的縱向最大長(zhǎng)度b1與人體與自動(dòng)售貨機(jī)的操作距離X1的關(guān)系為

(6)

由式(6)可得最大視區(qū)的縱向最大長(zhǎng)度為828.4 mm。

由幾何關(guān)系可知：人眼最佳轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域的縱向最大長(zhǎng)度b2與自動(dòng)售貨機(jī)的操作距離X1的關(guān)系為

(7)

由式(7)可得人眼最佳轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域的縱向最大長(zhǎng)度b2為219.5 mm。

綜上所述，根據(jù)人體視野范圍確定的支付區(qū)的可視范圍為153.1 mm×828.4 mm，最佳范圍為153.1 mm×219.5 mm。

3.2.2 根據(jù)人的眼高確定支付區(qū)的中心距地高度

為了保證人在進(jìn)行支付操作時(shí)，能清楚地看到支付區(qū)的各個(gè)部分，可將人的眼高作為支付區(qū)的中心距地高度的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。由本文已得到的結(jié)果可知：人的站姿眼高為1521.0 mm，由此確定的支付區(qū)的中心距地高度為1 521.0 mm。

3.2.3 根據(jù)人的肩高確定支付區(qū)的中心距地高度

為了保證用戶的支付操作順利進(jìn)行，必須將支付區(qū)設(shè)計(jì)在用戶可以輕松觸及的地方。因此還需根據(jù)人的肩高確定支付區(qū)的中心距地高度。

根據(jù)GB10000—88的人體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)推導(dǎo)出的我國(guó)成年男性人體尺寸與身高H男的關(guān)系可知：男性肩高L男與身高H男的關(guān)系為

(8)

西南地區(qū)男性身高的均值為1 647 mm，所以由式(8)可得男性肩高為1 342.3 mm。

女性肩高L女與身高H女的關(guān)系為

(9)

西南地區(qū)女性身高的均值為1 546 mm，所以由式(9)可得女性肩高為1 252.3 mm。

根據(jù)人體測(cè)量數(shù)據(jù)的運(yùn)用準(zhǔn)則中的平均性原則，為了使設(shè)計(jì)更加合理，肩高的參考基準(zhǔn)應(yīng)取男女肩高平均值，所以肩高的取值為1 297.3 mm。

取鞋高(功能)修正量為36 mm，所以修正后的肩高為1 333.3 mm，即根據(jù)人的肩高確定的支付區(qū)的中心距地高度為1 333.3 mm。

3.2.4 根據(jù)人的立姿作業(yè)范圍確定支付區(qū)的距地高度范圍

如圖8所示，人體立姿的舒適作業(yè)范圍[4]是半徑為300 mm左右的圓弧。以人的肩高確定的支付區(qū)的中心距地高度為1 333.3 mm，所以根據(jù)人的立姿作業(yè)范圍確定的支付區(qū)的距地高度范圍為1 033.3～1 633.3 mm。

3.2.5 支付區(qū)的最終布置

根據(jù)支付區(qū)的各組成部分的尺寸，并在之間留出適當(dāng)?shù)拈g隙(10 mm)，得到新的布置圖，如圖9所示。

由此確定出支付區(qū)的尺寸為140 mm×455 mm。將支付區(qū)的最高處安排在人眼最佳轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)域最高處，同時(shí)也可保證整個(gè)支付區(qū)處于人的立姿作業(yè)范圍內(nèi)，確定出支付區(qū)最高處距地高度為1 619.1 mm。

① 最大可抓取作業(yè)范圍；② 最大可及范圍；③ 身體前傾作業(yè)范圍；④ 正常作業(yè)范圍

圖8 人的立姿作業(yè)范圍

Fig.8 The standing operating range of human

圖9 支付區(qū)各個(gè)組成部分的布置

4 出貨區(qū)的現(xiàn)狀分析與設(shè)計(jì)改進(jìn)

原有出貨區(qū)的主要問(wèn)題在于高度和取貨方式設(shè)計(jì)的不合理。

原有出貨區(qū)最低處距地高度為230 mm，根據(jù)90%的男、女性髖高，確定新的出貨區(qū)最低處的距地高度為750 mm。

為了符合動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則中的減少動(dòng)作數(shù)量、雙手同時(shí)作業(yè)、縮短動(dòng)作距離、輕松作業(yè)4項(xiàng)基本原則[5]，從操作自動(dòng)售貨機(jī)的角度出發(fā)進(jìn)行動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則的分析：

1) 鑒于自動(dòng)售貨機(jī)不需要長(zhǎng)時(shí)間的精確操作，因此無(wú)需雙手操作。

2) 自動(dòng)售貨機(jī)應(yīng)盡量操作簡(jiǎn)單、方便，流程上應(yīng)當(dāng)順暢，盡可能減少動(dòng)作數(shù)量。

3) 應(yīng)該避免用戶全身性動(dòng)作，減小動(dòng)作距離。

對(duì)在原設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)上購(gòu)物的動(dòng)素分析如表3所示。

表3 針對(duì)原設(shè)計(jì)的動(dòng)素分析

通過(guò)表3可以看出：在原設(shè)計(jì)自動(dòng)售貨機(jī)上購(gòu)物時(shí)存在不必要的雙手作業(yè)，對(duì)翻蓋的操作不符合動(dòng)作經(jīng)濟(jì)的操作簡(jiǎn)單、方便的原則，所以翻蓋設(shè)計(jì)對(duì)于自動(dòng)售貨機(jī)不合理。

翻蓋的作用是防止出貨時(shí)商品掉出取貨槽。而通過(guò)更換出貨口滑板的材料、增加摩擦因數(shù)、降低出貨時(shí)商品的速度可以達(dá)到同樣的效果。因此，解決方案確定為：去掉翻蓋，選用摩擦因數(shù)較大的塑膠作為出貨口滑板的材料，并將滑板表面設(shè)計(jì)成凹凸不平的形狀以達(dá)到緩沖的效果。

改進(jìn)設(shè)計(jì)的動(dòng)素分析如表4所示。從表4可以看出：操作動(dòng)作數(shù)量減少了，而且操作更加簡(jiǎn)單、方便，只需單手便可輕松完成購(gòu)物。

5 方案評(píng)價(jià)

根據(jù)對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)選貨區(qū)、支付區(qū)、出貨區(qū)的分析與改善，確定最終尺寸與相關(guān)位置，畫(huà)出改善后的自動(dòng)售貨機(jī)的操作界面的簡(jiǎn)圖(單位為mm)，如圖10所示。

表4 改進(jìn)設(shè)計(jì)的動(dòng)素分析

圖10 改善后的自動(dòng)售貨機(jī)的操作界面

現(xiàn)對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)改善前后做評(píng)價(jià)分析，以此來(lái)確定設(shè)計(jì)改善是否成功。為了使方案評(píng)價(jià)的結(jié)果更加科學(xué)可靠，本文采用關(guān)聯(lián)矩陣法對(duì)改善前后的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。

關(guān)聯(lián)矩陣法是對(duì)針對(duì)多目標(biāo)評(píng)價(jià)決策問(wèn)題從多個(gè)因素出發(fā)綜合評(píng)定優(yōu)劣程度的方法，是一種定量與定性相結(jié)合的評(píng)價(jià)方法。此方法用矩陣形式來(lái)表示各替代方案有關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)值，然后計(jì)算各方案評(píng)價(jià)值的加權(quán)和，再通過(guò)分析比較確定出評(píng)價(jià)值加權(quán)和最大的方案，即為最優(yōu)方案[6]。此方法的關(guān)鍵要素包括各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重和評(píng)價(jià)尺度。

通過(guò)使用關(guān)聯(lián)矩陣法，可以將復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題的評(píng)價(jià)思維過(guò)程數(shù)學(xué)化,使評(píng)價(jià)過(guò)程簡(jiǎn)化、清晰。

針對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的使用特點(diǎn)，結(jié)合認(rèn)知心理學(xué)、動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則以及美學(xué)的相關(guān)知識(shí)確定了評(píng)價(jià)指標(biāo)[7-9]，包括：① 清晰性：界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單清晰，無(wú)不必要的復(fù)雜細(xì)節(jié)，重要信息醒目易見(jiàn)；② 一致性：界面中的操作模式、位置的組合等具有固定的表示方式，用戶的原有操作經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣得以延續(xù)，避免重新學(xué)習(xí)；③ 易學(xué)性：界面設(shè)計(jì)易于學(xué)習(xí)、掌握，對(duì)于用戶文化水平、注意力集中程度等無(wú)過(guò)高要求，減少用戶記憶負(fù)擔(dān)；④ 動(dòng)作經(jīng)濟(jì)性：操作過(guò)程中動(dòng)作數(shù)量較少，動(dòng)作平衡，動(dòng)作移動(dòng)距離較短，動(dòng)作節(jié)奏輕松自然；⑤ 美觀性：符合美學(xué)設(shè)計(jì)原則，具有視覺(jué)吸引力，能使用戶產(chǎn)生愉悅的感覺(jué)。

對(duì)前期參與“自動(dòng)售貨機(jī)使用情況”問(wèn)卷調(diào)查的50名受訪者進(jìn)行回訪調(diào)查，根據(jù)調(diào)查結(jié)果確定各項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)重要度，運(yùn)用兩兩比較法計(jì)算出各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值，結(jié)果如表5所示。

表5 各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)值

為了使改善前后兩個(gè)方案的各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)果更加直觀、清楚，本文將定性問(wèn)題轉(zhuǎn)化為定量分析，采用5檔打分制，分別用“極差”、“較差”、“一般”、“較好”、“極好”代表“1～5分”這5個(gè)檔次，由同樣的50名受訪者做出評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果如表6所示。

表6 評(píng)價(jià)結(jié)果

評(píng)價(jià)方案的綜合評(píng)價(jià)值計(jì)算公式為

(10)

式中：aj是評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；dij是該種方案在評(píng)價(jià)指標(biāo)下的評(píng)分值。

由式(10)求得的自動(dòng)售貨機(jī)改善前后綜合評(píng)分，如表7所示。

表7 綜合評(píng)分

Table 7 Comprehensive score

方案清晰性一致性易學(xué)性動(dòng)作經(jīng)濟(jì)性美觀性0.40.00.20.30.1綜合評(píng)價(jià)值排序A343232.72B544544.71

經(jīng)過(guò)上述計(jì)算，得出改善前方案A的得分為2.7，改善后方案B的得分為4.7，方案B的得分高于方案A。

通過(guò)評(píng)分結(jié)果可知：改進(jìn)后的設(shè)計(jì)方案優(yōu)于改進(jìn)前的設(shè)計(jì)，故本次針對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的改善成功，其人機(jī)交互過(guò)程更加合理。

6 結(jié)束語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)人、機(jī)、環(huán)境之間的最佳匹配，人因工程學(xué)將人的工作優(yōu)化問(wèn)題作為追求的重要目標(biāo)。隨著技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中越來(lái)越重視人的因素，人因工程學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣，利用人因工程學(xué)原理來(lái)增強(qiáng)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)是發(fā)展的必然[10]。

本文運(yùn)用問(wèn)卷調(diào)查和實(shí)地測(cè)量等科學(xué)手段，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有的自動(dòng)售貨機(jī)存在顯示屏眩光、操作不便、高度不合理等問(wèn)題，這些問(wèn)題在一定程度上影響了消費(fèi)者的使用體驗(yàn)。

為了解決這些問(wèn)題，讓自動(dòng)售貨機(jī)的人機(jī)交互界面更加合理，本文將自動(dòng)售貨機(jī)分為購(gòu)物區(qū)、支付區(qū)、取貨區(qū)等3個(gè)區(qū)域，根據(jù)各個(gè)區(qū)域的功能需求和操作特點(diǎn)，詳細(xì)分析了導(dǎo)致消費(fèi)者操作體驗(yàn)不佳的原因，并且綜合利用人因工程學(xué)知識(shí)，結(jié)合人體數(shù)據(jù)，通過(guò)改變顯示屏材料、調(diào)整區(qū)域布局、改變?nèi)∝浄绞降扔行侄?，提出了合理的改善設(shè)計(jì)方案。

通過(guò)運(yùn)用層次分析法對(duì)改善后的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)改善后的設(shè)計(jì)方案明顯優(yōu)于原有設(shè)計(jì)方案，有效地提高了自動(dòng)售貨機(jī)操作的舒適性和界面的美觀性，優(yōu)化了用戶的操作體驗(yàn)，有利于產(chǎn)品進(jìn)一步推廣，使經(jīng)銷(xiāo)商獲益，具有一定的理論與實(shí)際意義。

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(責(zé)任編輯 劉 舸)

Research on Design Improvement of Automatic Vending Machine Based on Human Factors Engineering

YU Ning，MEI Jie，CHEN Zhi

(College of Mechanical Engineering, Chongqing University of Technology, Chongqing 400054, China)

To improve the usability index of the vending machine operation, such as interface clarity, consistency, operation of the action economy, the theory and method of human factors engineering were used, fully considering the physiological and psychological characteristics. This design of vending machine’s man-machine interface was re-improved, and the comparison and analysis of the schemes before and after the improvement were carried out by using the correlation matrix method. The results showed the improvement of the vending machine’s display screen, the regional arrangement and the picking method. The scheme is superior to the scheme before improvement, and the problems in the original design are solved, and the experience of the consumers is improved, and the improvement scheme has strong practicability.

vending machine; human factor engineering; design improvement

2016-12-09 作者簡(jiǎn)介：俞寧(1974—)，女，浙江金華人，博士研究生，副教授，主要從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)、人因工程研究。

俞寧,梅杰，陳智.基于人因工程學(xué)的自動(dòng)售貨機(jī)設(shè)計(jì)改進(jìn)研究[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，2017(3):43-51.

format：YU Ning，MEI Jie，CHEN Zhi.Research on Design Improvement of Automatic Vending Machine Based on Human Factors Engineering[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2017(3):43-51.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2017.03.006

TH122

A

1674-8425(2017)03-0043-09