给价值3000万的装备设计人机界面

徐工集团 | HMI设计 | 人因工效
给价值3000万的装备设计人机界面

设计背景

国之重器面向未来的新一代HMI系统

徐州工程机械集团有限公司(以下简称徐工),是中国工程机械设备领军者、行业世界排名第五的中国500强企业。徐工产品已出口到世界158个国家和地区,其中汽车起重机销量更是全球第1位。向来注重技术创新和自主研发的徐工,对其王牌产品的下一代更是雄心勃勃,不仅期望在产品设计上做到极致,对集团面向未来的新一代起重机车载系统也前所未有的重视。

起重机工况复杂,且存在多种用户角色

设计复杂对象时的第一步

光听项目对象是不是就能想象到这个项目的难度有多大?本次项目不仅是项目对象多、涉及范围广那么简单,设计师们还需要将以下挑战一一克服,并在短时间内给出一份令客户和用户都满意的答卷。

1-进一步消除安全隐患

操作起重机是高危职业,车载界面不仅是用户接受车辆预警信息的重要来源之一,在承载辅助用户监视操作信息的同时不能干扰用户,安全隐患绝不能有。

2-徐工期待打造行业标杆

起重机行业目前普遍对操作屏的用户体验设计均处于起步阶段或还不够重视的阶段,徐工期望能先人一步,成为行业榜样。

3-平滑迭代

一辆起重机的安全使用年限是8年,越是老用户,对第一代HMI的熟悉度就越深,新一代HMI在降低新手用户教育成本的同时,降低老用户换车时的不适也是设计难点之一。

4-用户行为采集困难

起重机操作空间封闭窄小、HMI系统无如埋点等数据支持、用户表达能力有限等条件都增加了前期用研的困难。

5-设计落地

设计符合车载界面硬件与开发条件,不做“纸上谈兵”

设计师亲自上阵,操控起重机

为徐工HMI集中优化4大类问题

项目初期需求沟通会议后,了解到徐工在第一代设计HMI时,缺少用户调研与沟通,对HMI的改进点几乎完全基于调试起重机人员的反馈而不是基于实际用户的需求。为了严谨的设计,徐工与大邦一致认为前期调研不管是对设计师快速掌握如此垂直的行业、确立优化方向、还是使最终方案满足用户需求/体验均能起到重要作用。为此,设计师们确立了徐工内部与外部用户,行业横向与纵向,全方位的调研计划。

 

在2周时间的项目前期用研后,设计师们整合了相关利益者访谈、用户深访、用户画像、竞品分析、和行业趋势分析中各方面碎片化的信息,用亲和图整理出4大类第一代界面的核心问题。通过提出具有针对性的5项设计原则,自上而下提升徐工HMI的用户体验。

5大体验策略方向

形成整体体验策略

提升系统易用性

对于起重机这类操作型工程设备,提升操作流程的易用性从而提高操作效率是核心目标之一。而起重机操作是高沉浸度操作,需要用户高度集中注意力。以高频操作流程-伸臂插销为例子,在操作过程中用户需要反复切换低头看HMI界面,抬头看主臂伸缩状态的动作。万一出现紧急情况,受限于人类的生理结构,从大脑发出指令到肢体做出动作,需要以秒计的时间周期进行反应,意味着用户没有时间面对、操作很多的控制点。但是在前期调研和走查过程中,设计师发现第一代界面90%(9/10)的主要功能界面都需要点击跳转两次,才能到达;55.3%(21/38)的功能需要跳转+切换三次页面才能到达,存在明显存在功能入口多、层级深、跳转多、功能/信息分类逻辑不清晰的情况。为了解决这个问题,设计师采取了3项措施:

  1. 第一步:梳理并重整信息、功能架构。设计师们从最基本的架构出发,在梳理3款产品的HMI架构过程中,发现其页面中的功能均需要通过中心化的菜单页到达,极大程度上影响了易用性与操作效率。于是,他们详细学习了各个功能的使用场景和操作方法,将11个菜单入口和底部8个快捷键根据关联性和使用场景,整理为功能类、信息监视类、常用快捷键类、和设置类。
  2. 第二步:提高全系列HMI统一性。重整架构后,设计师在第一代首页布局的基础上,调整布局并建立新的模块,将全系列3款HMI的首页模块进行明确的心智定义,分为警示模块、起重机车辆信息监控模块、导航模块、面板模块、和工况设置模块(小吨位无该模块),并在全局使用统一、规范的交互,合理利用导航条并使用标签化切换,达到了降低页面层级、提升高频操作效率的目的。在视觉方面,设计师产出了整套视觉组件库、图标库、与设计规范,对界面内文字信息和状态等进行明确的规范制定。值得一提的是在项目过程中,设计师发现徐工界面中使用的图标很多都是根据起重机形象自创的,但由于种种原因并不符合国标规范,有些甚至难以被用户理解。本次项目中,对其815个图形符号数量和413个非标图标进行了排查,并对不规范图标进行优化设计,以达到统一且直观传递信息的效果。
  3. 第三步:整合优化用户高频率操作流程,提高工作效率。以上文提过的用户每次操作起重机都需要设置工况和选择伸臂组合为例,第一代HMI需用户操作11步, 跳转6个页面。且工况设置完成后,无明确额定信息的反馈,需要用户回到主页后再进入伸臂组合进行设置。在串联这两个场景后,整个流程只需要操作8步,跳转页面减少至3页,效率显著提升。

消除安全隐患

  1. 设计白天、黑夜模式

在项目初期,徐工就告诉大邦对于第一代HMI,用户抱怨最多的就是在室外晴天使用环境下,起重机操作间大量玻璃板的设计使直射的太阳光造成屏幕反光的现象,大大降低了屏幕信息的可读性;而用户在夜间操作时,白色的UI界面十分刺眼,在视线于界面和起重物品间切换时,刺眼的屏幕光会导致视觉暂留现象,这些场景都存在安全隐患。

虽然在下一代起重机机车设计中,会使用全新升级的工业屏来降低反光等问题,但工业屏毕竟无法像手机一样智能识别周围环境进行亮度调节,于是在界面设计中,我们同时设计了白天与黑夜模式。不仅如此,在导航栏中,放置了亮度调节与模式切换快捷键,方便用户及时根据操作环境,选择适合的屏幕模式和亮度

  1. 优化警示模块

及时向用户反馈起重机异常情况的警示灯们,其重要性无需言语。在设计师们对老手用户进行访谈的时候,用户均表示目前的警示灯模块没有使用上的问题,对所有警示内容都了解并知道解除警报的操作。然而对新手用户的深访中,他们普遍向设计师倾诉说一开始对警示的熟悉度不够,发生警报后,很多都需要向“师傅”(老手用户)寻求解除方法。于是设计师在警示模块的优化中,做了两点调整,首先在模块中增加了警示内容区域,用于直述故障内容或展示故障代码,由此降低用户对警示内容的认知成本,可以更快反应警示内容,或通过报故障代码的方式向师傅及徐工客服进行咨询。第二点是对于部分可由更改界面设置达到解除警报的警报内容,在警示灯做了修改设置的入口,用户点击警示灯可直接进入相关设置页面。其余的警示灯点击后,也可进入专家诊断界面,查看具体故障点。

提供智能信息提示

起重机用户在操作过程中需时刻了解起重机本身相关信息,在第一代HMI中,用户需时刻关注的变动数据散落在不同的模块或页面中。设计师用户访谈的过程中,询问了用户需要的时刻留意的信息,在徐工产品设计师的协助下,将信息监视区域运用图示化增加所有用户需监视的信息。并且用户在工况设置完毕后,改区域可根据性能表显示起重机最高伸臂高度,与最远幅度,便于用户判断已选工况是否符合场地要求。除此之外,在新一代HMI中,用户操作伸臂到达目标值前,将文字智能提示用户减速,提高插销准确性,减少误操作和起重机的磨损。在伸臂操作完成后,主页的伸臂面板可自动切换至信息面板,显示更符合操作需求的辅助面板给用户。

降低用户起重机认知、教育成本

操作起重机属于行业壁垒较高的职业,需要学习大量的相关知识。目前几乎所有用户都是由老师傅带领入门,在学习1-2年后,逐渐可以独立操作小吨位起重机。根据调研的用户画像,大多数用户只有初中学历,再加上工作本身既辛苦又具有一定的危险性,新手用户的流失率远远大于老手用户。就算是大邦高学历的设计师们,在初入项目时也产生了许多困惑,他们把自己在短时间内由起重机小白成长为起重机理论老司机过程中的经验,转化为设计,在多处细节处降低用户认知和教育成本。

首先,界面中新增了新手辅助功能,对常用操作流程、图标、警报、高频页面等均作了图文结合的说明,新手用户在需要时随时可学习或查阅。如有更多疑问,还可以拨打功能中展示的服务热线求助徐工售后人员。

起重机新手用户通常从小吨位起重机(8寸屏幕)学起操作起重机,并逐渐发展为大吨位起重机操作员(12寸屏幕),能力优秀的用户更有机会进阶为超大吨位起重机操作员(2块12寸屏幕)。新一代HMI中,小吨位起重机布局结构与大吨位保持了一致,超大吨位的两块屏幕中的第一屏保持了与大吨位起重机功能一致,第二屏摆放了超大吨位特有的功能与信息监视内容,帮助用户建立使用心智,并从用户职业中早期就能养成固定的操作习惯,更换车辆后,仍能快速地上手新车,尽早上工。

再者,考虑到虽然徐工的用户来自全球各地,但主要使用群体仍为中国人,且普遍学历不高。将界面中原先中文和英文缩写混杂的信息表达重新以用户能明白的方式进行显示,比如图示化的图标,或将max、min等缩写修改为最大、最小。页面中非用户熟悉的操作图标按钮均添加文字说明,且考虑了小语种字符数较多的极端情况,使用小语种也适用的排布

设计输出和测试流程
设计输出和测试流程

上车前的量化测试

HMI与互联网产品设计最大的区别就在于车载系统是基于硬件的设计,因此,调试设计方案使之符合工业屏的条件至关重要。在方案的测试方面,大邦不仅在低保真设计完成后,对用户进行了可用性测试,来调整交互方案的易用性。在视觉方案评审前,更是进行了样机测试和调整,保证最后呈现在工业屏上的效果符合设计原则。而徐工也会在系统开发完成后,再次进行样机测试,确保方案的还原度和易用性

最终打造了更一致、易用、安全、简洁、和智能化的具有徐工特色人机交互操作系统,操作效率提升50%,信息集成度提升50%,统一了10余项设计要素,并建立了徐工起重机操作生态。
项目量化成果