人机界面是指人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面所说人机结合面,信息交换,功能接触或互相影响,指人和机器的硬接触和软触,此结合面不仅包括点线面的直接接触,还包括远距离的信息传递与控制的作用空间。人机结合面是人机系统中的中心一环节,主要由安全工程学的分支学科安全人机工程学去研究和提出解决的依据,并过安全工程设备工程学,安全管理工程学以及安全系统工程学去研究具体的解决方法手段措施安全人机学。它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。大量运用在工业与商业上,简单的区分为“输入”(Input)与“输出”(Output)两种,输入指的是由人来进行机械或设备的操作,如把手、开关、门、指令(命令)的下达或保养维护等,而输出指的是由机械或设备发出来的通知,如故障、警告、操作说明提示等,好的人机接口会帮助使用者更简单、更正确、更迅速的操作机械,也能使机械发挥最大的效能并延长使用寿命,而市面上所指的人机接口则多界狭义的指在软件人性化的操作接口上。
特定行业的人机界面可能有特定的定义和分类,比如工业人机界面(IndustrialHuman-machineInterface或简称IndustrialHMI)。
人机交互:
人机交互(Human-ComputerInteraction,简写HCI):是研究关于设计、评价和实现供人们使用的交互计算系统以及有关这些现象进行研究的科学。
人机交互与人机界面是两个有着紧密联系而又不尽相同的概念。
人机交互与人机界面的关系:
交互是人与机-环境作用关系/状况的一种描述。界面是人与机-环境发生交互关系的具体表达形式。交互是实现信息传达的情境刻画,而界面是实现交互的手段。在交互设计子系统中,交互是内容/灵魂,界面是形式/肉体;然而在大的产品设计系统中,交互和界面,都只是解决人机关系的一种手段,不是最终目的,其最终目的是解决和满足人的需求。
交互设计是从属于产品系统的,是对成功的产品设计的一种强有力的支持与完善。
如果利用系统论的观点,交互设计是从属于产品设计系统的子系统。
设计原则
人机界面设计应该考虑以下原则。
1、以用户为中心的基本设计原则
在系统的设计过程中,设计人员要抓住用户的特征,发现用户的需求。在系统整个开发过程中要不断征求用户的意见,向用户咨询。系统的设计决策要结合用户的工作和应用环境,必须理解用户对系统的要求。最好的方法就是让真实的用户参与开发,这样开发人员就能正确地了解用户的需求和目标,系统就会更加成功。
2、顺序原则
3、功能原则
即按照对象应用环境及场合具体使用功能要求,各种子系统控制类型、不同管理对象的同一界面并行处理要求和多项对话交互的同时性要求等,设计分功能区分多级菜单、分层提示信息和多项对话栏并举的窗口等的人机交互界面,从而使用户易于分辨和掌握交互界面的使用规律和特点,提高其友好性和易操作性。
4、一致性原则
包括色彩的一致,操作区域一致,文字的一致。即一方面界面颜色、形状、字体与国家、国际或行业通用标准相一致。另一方面界面颜色、形状、字体自成一体,不同设备及其相同设计状态的颜色应保持一致。界面细节美工设计的一致性使运行人员看界面时感到舒适,从而不分散他的注意力。对于新运行人员,或紧急情况下处理问题的运行人员来说,一致性还能减少他们的操作失误。
5、频率原则
即按照管理对象的对话交互频率高低设计人机界面的层次顺序和对话窗口莱单的显示位置等,提高监控和访问对话频率。
6、重要性原则
7、面向对象原则
即按照操作人员的身份特征和工作性质,设计与之相适应和友好的人机界面。根据其工作需要,宜以弹出式窗口显示提示、引导和帮助信息,从而提高用户的交互水平和效率。
设计过程
人机界面的设计过程可分为以下几个步骤:
1、创建系统功能的外部模型设计模型主要是考虑软件的数据结构、总体结构和过程性描述,界面设计一般只作为附属品,只有对用户的情况(包括年龄、性别、心理情况、文化程度、个性、种族背景等)有所了解,才能设计出有效的用户界面;根据终端用户对未来系统的假想(简称系统假想)设计用户模型,最终使之与系统实现后得到的系统映象(系统的外部特征)相吻合,用户才能对系统感到满意并能有效的使用它;建立用户模型时要充分考虑系统假想给出的信息,系统映象必须准确地反映系统的语法和语义信息。总之,只有了解用户、了解任务才能设计出好的人机界面。
2、确定为完成此系统功能人和计算机应分别完成的任务
任务分析有两种途径。一种是从实际出发,通过对原有处于手工或半手工状态下的应用系统的剖析,将其映射为在人机界面上执行的一组类似的任务;另一种是通过研究系统的需求规格说明,导出一组与用户模型和系统假想相协调的用户任务。
逐步求精和面向对象分析等技术同样适用于任务分析。逐步求精技术可把任务不断划分为子任务,直至对每个任务的要求都十分清楚;而采用面向对象分析技术可识别出与应用有关的所有客观的对象以及与对象关联的动作。
3、考虑界面设计中的典型问题
4、借助CASE工具构造界面原型,并真正实现设计模型软件模型一旦确定,即可构造一个软件原形,此时仅有用户界面部分,此原形交用户评审,根据反馈意见修改后再交给用户评审,直至与用户模型和系统假想一致为止。一般可借助于用户界面工具箱(Userinterfacetoolkits)或用户界面开发系统(Userinterfacedevelopmentsystems)提供的现成的模块或对象创建各种界面基本成分的工作。
5、在人机界面分析设计中所要考虑的人文因素主要包括以下内容:
1)人机匹配性:用户是人,计算机系统作为人完成任务的工具,应该使计算机和人组成的人机系统很好地匹配工作;如果有矛盾,应该让计算机去适应人,而不是人去适应计算机;
3)人的固有弱点:人具有遗忘、易出错、注意力不集中、情绪不稳定等固有弱点。设计良好的人机界面应尽可能减少用户操作使用时的记忆量,应力求避免可能发生的错误;
4)用户的知识经验和受教育程度:使用计算机用户的受教育程度,决定了他对计算机系统的知识经验;
5)用户对系统的期望和态度。
使用方法
明确监控任务要求,选择适合的HMI产品;
在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”;
测试并保存已编辑好的“工程文件”;
PC机连接HMI硬件,下载“工程文件”到HMI中;
发展趋势
中国人机界面市场的发展现状
中国是全球人机界面需求量最大的市场,但却不是全球人机界面产品销售额最高的市场,这说明,低端人机界面用户在中国占有很大的份额。近些年来民族品牌的迅速发展,采取低价格等策略,正在大举进攻低端市场,在国内已经占据了低端市场的优势地位,赢得了广大用户的认可。国际品牌也在逐渐研发其经济型产品,以抢占低端市场的份额。因此,由于在低端市场的稳扎稳打,国内的人机界面厂商整体业绩呈现出快速增长的状态。
人机界面不再是单纯的显示和控制
人机界面未来的发展趋势
有些机械行业,比如说机床、纺织机械、电子设备等行业,在国内已经发展有几十年的历史了,相对来说属于比较成熟的行业,从长远看,这些行业还存在着设备升级换代的需求。在这个升级换代的过程中,确实会有一些小的、一直使用比较低端产品的厂家被淘汰掉,但也有很多企业在设备更新过程中,将需求重新定位,去寻找那些能够符合他们发展计划,帮助他们提高自身生产力的设备供应商。
故障处理
一、人机界面无响应,按触摸任何部位都无响应。
处理方法:遇到这种情况,首先检查各接线接口是否出现松动,然后检查串口及中断号是否有冲突,如果是由于冲突引起的,那么应调整资源,避开冲突。
其次,检查人机界面表面是否出现裂缝,如发现有裂缝应及时更换。此外,还需要检查人机界面表面是否有尘垢,若有,用软布进行清除。观察检查控制盒上的指示灯是否工作正常,正常时,指示灯为绿色,并且闪烁。
二、人机界面正常但电脑不能操作。一台人机界面,经试验其本身一切正常,但接上主机后,电脑不能操作。
处理方法:对于这种情况,原因有二。其一,可能是人机界面驱动程序版本过低,需要安装最新的驱动程序。其二,可能是在主机启动装载人机界面驱动程序之前,人机界面控制卡接收到操作信号,只需重新断电后,再启动计算机即可。