整車人機工程設計本地化方面的研究

金賢鎮 尚偉 陳鴻運

摘? 要：整車人機工程設計是一門多學科交叉學科，其重點是“以人為本”， 且人機工程本身包含了一定的主觀因素，如行為習慣、生理及心理需求等，所以整車人機工程設計時，通過人-機-環境的綜合分析，研究操作性、舒適性等為主的人機要素，最大限度地滿足人的生理及心理需求。而在汽車行業本地化研發的大趨勢下，人機工程設計的本地化應基于本地人群，了解人群特征和需求等，通過用戶體驗、消費者調研及評價等技術手段，了解“人”的需求，最終輸出最優人機工程設計方案。由于我公司組織架構特征上，整車人機工程設計屬于總布置范疇，本文通過人機工程設計本地化方法、總布置設計指南本地化梳理及更新方面人機工程設計案例，強調整車人機工程設計本地化的重要性和必要性。

關鍵詞：總布置;總布置指南;本地化;人機工程

中圖分類號：U469.72? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：1005-2550（2021）02-0080-07

Abstract： Ergonomics is a multi-subject of intercross which focuses on the “human-oriented” study， and there are some subjective factors belong to the ergonomics， such as the behavioral habit、physiological and psychological needs etc.， by using the generalized analysis for human-vehicle-environment， we usually research the elements such as operability and comfort ability during the ergonomic design， then the humans physiological and psychological needs can be greatest satisficed. In this kind of climate for localization research， we must choose some local people to study the characteristics and needs， by force of technological means of UX， investigate& survey and evaluation to grasp what people need and then the optimum program can be output. Because of the special organization structure for my company， the ergonomics belongs to the package layout， the article will give some examples about the methods and guide for the localization package， also some Ergonomic cases will the updated ， the significance and necessity will be stated during the research.

Key Words： Package; Package Guide; Localization; Ergonomics

前? ? 言

近年來，經歷了“井噴”式發展的中國已然躍升為全球最大的汽車銷售市場，并成為主流外資車企最重要的海外市場，其產品重心也逐漸向中國轉移，從傳統本地化生產模式逐漸向本地化研發模式轉變，而且本地化研發也成為了競爭的焦點。同時考慮到汽車產業國家政策方面等因素，大眾、通用、寶馬、奔馳、豐田、現代、沃爾沃等眾多國際性車企已經完成了在華研發設計中心的建設。

這些研發中心中，有些研發中心已經具備了整車研發能力，可以獨立執行車型設計、工程、認證及本地化的工作，甚至有實際性、突破性的科技研發成果;有些研發中心只有本地化改造;有些研發中心還是“原汁原味”國外風格。

那么整車總布置設計工作中，人機工程設計方面應如何實現本地化目標？圍繞這一問題，本文將以我公司的總布置體系為基準，結合以往車型開發過程中的經典案例和先行研究所積累的經驗和成果，通過本地化手伸及性人機校核方法及數據庫搭建方法、總布置設計指南的梳理和更新，闡述整車人機工程設計的本地化研發的方法、重要性和必要性。

1? ? 人機工程設計

整車總布置設計，又稱之為整車總體設計，是貫穿于整個車型開發過程中的設計工作，從產品前期企劃階段開始到車型量產及上市，每個環節都離不開總布置，在很大程度上決定了一款汽車產品的成敗。由于我公司的人機工程設計屬于內飾總布置設計的范疇，本章節簡單概述一下總布置設計及人機工程設計。

1.1? ?總布置設計概要

總布置設計工作主要有整車各個零部件的布置方案設計及校核、造型結構研討及人機工程等，其中包括法律法規校核。每個主機廠對總布置業務劃分存在一定差異，如人機工程。我公司本地研發中心的人機工程業務劃分在內飾總布置業務范疇，內飾總布置工程師需要應對內飾零部件的布置設計、內飾造型結構研討及法律法規校核以外，還需要應對人機校核和評價部分的業務。而在韓國本社的研發中心，人機工程獨立于總布置設計的組織結構。

總布置作為整個開發項目的主線，每個階段應對的業務多種多樣。在一個新車開發項目中，在企劃階段，總布置根據市場需求調研結果及車輛開發目標，充分考慮消費者及市場需求，需要制定總布置概念方案，包括整車關鍵硬點的初步設定方案;在造型階段需要進行造型結構可行性分析，在充分賦予造型自由度前提下，考慮法律法規要求和工程設計要求，對各階段的造型方案進行把關;在工程設計，要協調工程設計部門及其與造型、生產等相關部門之間的“糾紛”，以確保工程設計順利推進，并保證相關部門的各種要求;在試制及小批量量產階段，需要結合實車情況，整體驗證總布置方案，如發現問題，需要協調相關部門進行問題點改善，直至順利量產;在新車產品上市階段，為宣傳產品競爭力，需要應對總布置部分的新車解說書等。在產品上市之后，項目進入持續改進階段，相關設計人員，包括總布置工程師，將根據市場及用戶反饋，針對產品缺陷或不足進行設計改善，但其不屬于新車開發的范疇。

1.2? ?人機工程設計及本地化方法

人機工程設計宗旨是通過人-機-環境的綜合分析和設計，最大限度地滿足人的生理及心理需求。在整車總布置和人機工程設計中，主要研究使用者在使用車輛時和作業者在制作裝配過程中的人機方面的影響，其中針對使用者的人機工程設計占主要部分。在人機工程設計本地化研究時，應基于本地人群，研究消費者的特征及需求等。

在復雜的總布置設計工作中，為實現整車人機工程設計的本地化研發目標，我公司從兩個方面入手：本地化研討方法、本地化總布置設計指南。

在進行總布置業務時，需要通過應用各種總布置研討方法，同時需要參考總布置設計指南，其中總布置設計指南一般包括總布置設計時需要考慮和遵守的事項，如涉及的法律法規、工程設計要求、人機工程及通過實踐得出的經驗值和推薦值等，其中人機工程方面總布置指南一般基于人機要素及影響分析、人機評價、消費者調研等。

我公司的總布置體系是基于韓國本社的總布置體系發展起來的，所以很多部分都是沿用韓國本社的總布置研討方法及總布置設計指南。但通過近幾年的新車開發項目發現，由于中國本地環境及條件等諸多影響因素，有些總布置研討方法和總布置設計指南并不適合直接應用在本地化開發，其中人機工程方面的影響最為明顯，就這一問題，且為了迎合本地化開發的宗旨，認為梳理出適合本地化開發的研討方法技術方案及符合中國本地特征的總布置設計指南，是本地化總布置設計的重要途徑和手段。

本文涉及整車人機工程設計本地化研究主要為整車開發項目案例，同時綜合考慮了期間實施的競爭車分析結果、中國本地人為主的總布置專項問卷調查和我公司中國差異化需求調研結果。

2? ? 本地化總布置設計及研討方法

我公司是合資公司，其研發中心的部分體系是在本社研發中心組織結構及體系基礎上發展起來的，整車總布置設計體系也是其中之一，人機工程設計作為整車總布置設計的主要部分，為了實現本地化研發的目標，通過掌握和靈活應用原有總布置設計方法，完成整車本地化開發任務的同時，針對不符合中國本體環境及條件的研討方法，進行本地化“改良”。

本章節將圍繞人機工程要素中手伸及性問題，闡述人機工程設計本地化的必要性及緊迫性，詳細說明了人機工程方面因素。手伸及性校核及本地化的技術方案已在汽車科技期刊2020年第1期發表過，內容參見論文《手伸及性參數化及本地化校核方面的研究》。

2.1? ?本地化對象的選定

人機工程所研究人-車輛-環境，主要研究人的生理及心理需求等，而且主觀因素的影響比較大，如人的行為習慣等，所以人機工程設計本地化沒有絕對的基準，需要在實際業務或者調研過程中，去發現不符合項，并結合本地特征及要求進行本地化。

圖1是太平洋汽車網發布的國內某一新車型的實拍解析圖。該車型的12.3英寸的中控屏的觸控式音量控制鍵距離駕駛員略遠。導致這一問題的根本原因是手伸及性。

上述的手伸及性問題是我公司的消費者及競爭車調查結果中的一項問題點。消費者調查中，發現時而有中央大屏離駕駛員過遠、不易操作等負面評論。這一情況是人機工程設計不良、手伸及性指標不滿足人機工程要求所導致的，之后被選定為整車人機工程設計本地化的課題之一。

這種通過消費者調查選定本地化對象的方法比較常見，可以廣泛的收集消費者的意見。目前，各大主機廠廣泛推廣的UX（用戶體驗，User Experience）也是實現人機工程設計本地化的重要手段。

2.2? ?本地化需求及必要性

隨著智能網聯的快速發展，中央大屏也呈現出智能化、大型化及中央大屏與儀表盤集成化的趨勢，在其控制方面，物理按鍵/旋鈕控制、觸控、聲控及手勢控也得到了普遍的應用。前兩者屬于比較傳統的控制方式，而后兩者屬于智能化的控制方式，雖然智能化控制方式可以有效改善傳統方式滿足不了內容的擴展問題，但也缺失了物理旋鈕/按鍵原本的觸感反饋，易定位性及效率精細操作等優勢，一定程度上影響到駕駛安全。

根據“知乎”網的智能座艙交互體系方面研究，與中控屏的交互方式步驟有車主輸入、機器輸出/反饋、場景主動采集等，其中“車主輸入”中傳統的交互方式與人機方面手伸及性緊密相關。“車主輸入”部分的評分可以整理為如下表1：

從上述表格可以看出，傳統的控制方式評分高，不容忽視，手伸及性是整車人機工程設計過程中重要指標。

研討手伸及性時，往往借用韓國本社研發中心的手伸及性校核方法，或者我公司總布置基于SAE搭建的數據庫校核手伸及性是否滿足總布置要求。然而這2種方法的對象人群分別為韓國和美國人群，與中國人相比，有明顯差異。如韓國人和中國人的上半身和下半身比例趨勢來看，韓國人的比例略大一些，而且我國對人體詳細參數僅限于1988年發布的GB10000-1988，至今未更新。這種情況下，這種情況下，韓國的本地化方法再進一步轉化為中國本地化方法時，缺乏理論依據的支撐，所以將兩種方法在一定程度上都缺乏可靠性及時效性。

為此，我公司總布置設計專門制定了本地化技術方案。而且該技術方案具有一定的針對性。根據評價人群的特征，可以輸出特定的手伸及界面。如在開發目標層以女性消費者為主的中國車型時，可以根據目標層的特征組織評價人員，專門輸出目標層為主的手伸及界面，以確保目標層的需求。這種從研討方法著手的本地化手段也是實現“本地化”目標的重要手段，而且應用價值高，易于實現。詳細內容參見《手伸及性參數化及本地化校核方面的研究》。

3? ? 本地化總布置設計指南

在整車總布置設計過程中，需要借鑒總布置設計指南，其包括總布置研討方法、考慮的注意事項、相關的設計標準等，主要依據設計要求、制作及裝配工藝、競爭車對標分析結果、人機工程分析及測評結果等。總布置設計指南作為總布置設計體系的主要部分，需要全新梳理和實時更新，以保證時效性和準確性。

本章節將結合我公司梳理和更新的、人機工程相關的總布置設計指南為案例，詳細解讀總布置設計指南，并說明總布置設計指南的重要性和更新必要性。人機工程設計是內飾總布置的主要部分，總布置設計指南包括人機工程方面的要求和經驗值、推薦值等。

3.1? ?全新總布置設計指南

隨著汽車行業的發展及消費者對汽車的認知和要求不斷升級，汽車不僅僅是交通工具，也是居住空間，所以越來越注重舒適性、便利性等人機方面要素。而這些人機方面要素往往需要體現在總布置設計指南里。

為了提高便利性和商品性，車輛上搭載的手機無線充電模塊逐漸變成了必備式樣，我公司的幾款車型也搭載了無線充電模塊。手機無線充電作為全新功能部件，其相應的總布置指南處于空白狀態。所以在整車總布置設計過程中，帶來一定的難度，缺少可參考的依據。

為了全新梳理手機無線充電模塊的總布置設計指南，展開了對象產品的調研、競爭車調研、人機方面分析等，具體有如下三個方面研究結果。

① 對象產品的調研

手機無線充電模塊的對象產品是具備無線充電功能的手機，圖2為具備無線充電功能的、京東TOP15的主流產品調研結果。

主要參考調研結果中的詳細尺寸參數，設定了無線充電區域相關的SPEC，【SPEC：170mm * 80mm】，如圖3所示：

② 競爭車調查

我公司的手機無線充電模塊一般設定在Console前方的收納盒內，即保證了其合理布置，還可以保持原有的收納性，還不影響Console其他部件的布置。

為了確保總布置設計方案的合理性和競爭力，針對競爭車的手機無線充電適用情況進行了調研，并從總布置和人機工程角度進行了分析，總結如表格2內容。

上述表格中，合理性指布置方案合理與否;影響程度指由于手機無線充電模塊的布置對周邊其他部件的影響，其星級越小越好;操作性指手機的拾取性;識別性指手機放在無線充電區域內充電的同時觀察手機屏幕的識別性。

根據我公司的手機無線充電模塊的布置趨勢及競爭車調研分析結果，本節將梳理手機無線充電模塊布置在Console前方收納盒時的總布置指南。

③ 人機方面要素分析

手機無線充電模塊的總布置設計中，需要考慮人機方面要素：操作性及識別性，并將其要素量化體現在總布置指南。其中操作性需考慮手機的拾取性以外，還需要是否存在影響拾取動作的障礙因素等。

為了了解拾取手機的動作及比率，手機無線充電模塊橫向/縱向布置在Console前方收納盒內為場景條件，進行了專項問卷調查，問卷調查結果表格3：

橫向布置方案時，需要遵守手機無線充電區域的SPEC;

縱向布置方案時，還需要追加確保拾取手機時的兩側的手指彎曲的空間，兩側空間設定為25mm;按前兩個動作拾取手機時，一般有先摳起一側的動作，這時需要考慮手機充電區域前端上方的斷差問題，如斷差過小，有擋礙的結構時，手機在摳起過程中發生磕碰現象，綜上所述，可以輸出如圖4所示總布置指南。

以上提出的總布置指南基于中國本地主流手機調研、中國本地競爭車型調研分析、中國人拾取手機的人機分析，可以滿足本地化的要求。

3.2? ?總布置設計指南本地化更新

在應用總布置設計指南進行整車設計時，不僅要正式全新梳理中國本地的總布置設計指南，同時需要針對引用的總布置指南進行本地化更新。

本節將結合我公司的車型開發項目中的杯托總布置指南本地化更新及應用的案例，闡述總布置指南本地化更新的意義及重要性。

在我公司一款全新車型開發中，在針對Console 全新造型進行總布置結構研討時發現杯托的造型不滿足總布置設計指南中的尺寸相關的SPEC：底部直徑 70mm / 中心距 100mm / 深度建議值為70mm，但實際上，杯托的大小已經達到了競爭車相同水準。就著這一問題，采取逆向思維的方式，校核原有總部指南的合理性。

經校核發現，總布置指南中涉及的杯子并非是中國消費者常用的杯子，圖5所示的兩種杯子分別是中杯和大杯。

而且研究表明，中國消費者除了在杯托內放置杯子以外，還有放置飲料瓶和保溫杯的習慣。為了更好地滿足中國人的習慣和需求，進行了杯子、塑料瓶、保溫杯進行了一系列的調研分析。結果輸出了本地化總布置指南，其中杯托尺寸相關示意圖如圖6：

可以看出，原有的杯托尺寸SPEC為OVER SPEC，雖然與本地化更新結果差異比較小，但對造型的影響可能會很大。總布置設計進行造型結構研討，保證工程設計的可行性，但為了造型競爭力，需要最大限度的保證造型自由度。所以無論“大小”，本地化更新也是十分有必要的。

4? ? 總結

隨著中國汽車行業的發展，很多企業，尤其是外資和合資企業已經向“本地化研發”轉型，只有本地化才能有效地避免“原汁原味”，而“原汁原味”主要體現在人機工程方面。國外的車型主要參考國外當地人體尺寸，設定H點及踵點等總布置主要硬點，而這些硬點與乘坐舒適性、操作性、視野性等人機工程指標緊密相關，如若直接引進，不進行本地化處理時，往往會導致人機方面的問題。如中國本地人群駕駛美國引進車型時，由于美國人群和中國本地人群身高等人體詳細尺寸上的差異，可能會有踏板距離駕駛員過遠等人機問題。所以人機工程設計本地化是打造中國車型的重中之重。

為實現整車人機工程設計本地化的目標，總布置設計師應該以方法和指南本地化研究入手，水平拓展人機分析及評價、消費者調研、UX研究等研究活動，并將其研究成果體現在人機工程設計方案。本文所述的梳理及更新人機工程方面總布置指南是以消費者調查、行為動作調查分析及中國本地常用的商品調查為基礎，最終輸出的人機工程方面總布置設計指南的經典案例。

整車人機工程設計本地化是一個不斷持續的研究，而且人體詳細尺寸參數作為人機工程設計中最基本依據，國內沒有更新版本，所以以中國本地人群為主，進行人機評價和消費者調研，深度研究本地特征、環境、需求及相互之間關系等，并將研究結果體現在人機工程設計方案，通過這種符合本地環境的研究方法，實現真正意義上的整車人機工程設計本地化目標，最終打造出中國市場和消費者認可的中國車型。

參考文獻：

[1]金賢鎮. 手伸及性參數化及本地化校核方面的研究【U462.2】