产品操作界面元素布局多目标优化设计

目的针对产品设计中操作界面布局设计时存在的随意性、不确定性大等问题,使用多目标优化设计的方法,寻找界面元素的最优布置,以提升界面的使用舒适性和人机交互效率。方法在分析了工效学准则和界面布局美度评价准则的基础上,确立了层次性、相关性、简洁性和舒适性四个界面布局基本原则,并依据原则构建了界面元素布局多目标优化数学模型,在此模型的基础上采用改进的遗传算法,建立基于遗传算法的界面元素布局多目标优化方法。结果给出产品操作界面布局设计的基本原则,提出一种基于遗传算法的产品操作界面元素布局的多目标优化方法及流程。结论提出的布局原则和优化方法能较好地协助设计师获得满足设计需求的布局方案,实例结果表明了理论模型的合理性与遗传算法对于界面元素布局多目标优化问题求解的有效性。     

矿用挖掘机驾驶室操作界面的布局优化设计

针对矿用挖掘机驾驶室操作界面布局设计不合理的问题,提出了操作界面布局优化设计的思路和方法。首先,采用GEM-AHP （group eigenvalue method-analytic hierarchy process,群组决策的特征根法-层次分析法）优化法分析矿用挖掘机驾驶室操作界面组成元件的使用频率、重要程度的相对权重和综合权重,构建组成元件优先序饼状图,并采用模块重要程度分析法对操作面板的视觉注意程度和易操作程度进行考量,绘制操作面板重要程度分布图;其次,匹配组成元件和操作面板模块,建立操作界面的布局优化设计方案;最后,选用Jack人机工程学软件虚拟仿真评价法和用户体验主观评价法对优化前后的矿用挖掘机驾驶室操作界面进行对比评价。结果表明：优化后操作界面的操作舒适性得到了明显提升,设计合理性提高了18.6%,操作人员的行为特性和认知特性得到了重视,其整体布局更加人性化。研究结果可为操作界面的布局优化设计提供更加科学、直观的指导,为复杂人机操作界面的布局设计和评价提供参考。     

基于认知特性的信息界面布局美度评价

目的 提出一种基于认知特性的信息界面布局美度评价方法,提高信息界面布局的合理性及评估结果的客观性。方法 根据视觉信息加工过程和视觉注意原理构建信息界面“布局—认知”的映射关系,结合软件工程领域的质量评估模型的构建逻辑,推导度量指标并建立信息界面布局美度评估模型,利用层次分析法计算各度量指标的权重,构建信息界面美度的综合评价方法。结论 以某数控机床的刀具补偿操作界面为例,通过等级排序法验证了该方法能够准确、客观地反映信息界面布局的美度情况。该方法具有较高的通用性,为信息界面布局方案的选择提供了一套客观量化的决策依据,辅助设计师对界面布局的分析与微调,从而避免设计优化上的盲目修改和创新。     

基于博弈论组合赋权法的产品形态审美评价模型

目的 为克服审美评价中主、客观单一评价方法的局限性,运用博弈论组合赋权法,建立一种融合主、客观评价法的产品形态审美综合评价模型。方法 依据现有的产品形态美度指标体系与公式,计算得到美度指标值;应用语义差分法进行问卷调查,获得审美评价值,再运用灰关联分析法与熵权法分别计算各美度指标主、客观权重;运用博弈论组合赋权法求解美度指标的综合权重,并构建产品形态审美评价模型。结果 以翻译机正面形态为对象,运用两级递进排序法进行审美评价实验验证,结果表明,该方法具有较好的合理性与可靠性。结论 基于博弈论组合赋权法的产品形态审美评价方法能够良好地量化产品形态布局特征美度,为产品形态布局的优化设计提供定量的理论指导。     

基于SA-QPSO算法的多层制造单元内部布局方法

针对多层制造单元内部的设备布局优化问题,本文建立考虑单元尺寸、物料搬运量、损失时间以及单元稳定性的多目标优化数学模型。为更快速、高效地求解该问题,使用模拟退火算法（Simulated Annealing,SA）确定单元内设备所在平面以及层面,使用量子粒子群算法（Quantum Particle Swarm Optimization,QPSO）确定设备具体坐标值和所在高度。以某汽车零件加工车间为实例,运用SA-QPSO算法生成直线形、“U”形和环形3种最优空间布局方案,验证了SA-QPSO算法在多层制造单元内部布局方法设计方面的可行性。     

基于熵理论的产品美度综合评价方法

目的 针对产品设计中的美度评价,基于熵理论与计算美学理论提出一种产品美度综合评价方法,实现产品形态布局美度的量化评价.方法 根据产品形态特点与形式美学法则,构建产品形态布局美度指标的量化与计算体系;应用熵值法计算各美度指标的权重值,引入相对熵作为均衡系数修正传统线性迭加评价映射方法,提高评价结果的客观性和准确性,构建产品美度指标综合评价方法.结果 以奥迪A4L系列汽车大灯为例进行实例研究,通过与市场主流品牌在售产品的形态布局对比研究,证明了实例研究结果的可信度与方法的可行性.结论 基于熵理论的产品美度综合评价方法在产品设计领域具有较强的通用性,能够为设计师提供客观的美度量化数据,在定量层面指导产品形态布局的优化与创新.     

基于EAHP和免疫算法的野战军械仓库布局优化

目的研究影响野战军械仓库布局的因素及仓库布局的优化方法。方法融合运用专家打分法和层次分析法(EAHP),对弹药保障点的重要度进行评价,综合考虑弹药保障点重要度、弹药需求量、各弹药保障点之间的距离等因素,建立野战军械仓库布局优化模型,并利用免疫优化算法求解模型。结果 Matlab仿真结果表明,运用免疫算法求解野战军械仓库最优布局时,选择合适的原始参数是非常重要的,因为它不仅会影响算法的收敛速度,而且还影响最终的优化结果。结论综合运用EAHP和免疫算法来优化野战军械仓库布局的方法取得了令人满意的优化结果。     

高速动车组噪声声品质实验及其客观评价方法

在高速动车组减振降噪设计中,声品质已成为舒适性评价的重要指标之一。Zwicker提出了对噪声进行主观评价的客观量化方法,本文以其理论为基础,深入分析4种噪声客观评价参量（响度、尖锐度、粗糙度、抖动度）的计算方法,并且以高速铁路动车组车内噪声为例进行相关参量的试验测试。得出车内典型位置不同运行速度时各心理声学参量的现状和分布规律,其结论为高速铁路动车组车内声品质研究提供依据。     

基于层次分析法和感性工学的工程车造型设计评价

目的 为了客观评价工程车造型中人为感性情感带来的模糊和不确定性因素,寻求一种科学的工程车造型设计评价方法,并对工程车造型设计各方案进行有效评价。方法 提出以层次分析法（Analytic Hierarchy Process）和感性工学（Kansei Engineering）相结合的评价方法,并将其应用于工程车设计的造型意象评价中。通过感性工学量化造型意象词汇,并确定目标意象词汇,采用层次分析方法建立造型特征与意象词汇之间的关系模型,构建影响造型意象评价的指标体系,建立模糊综合评价矩阵,计算各评价指标权重并进行综合排名。结论 将该评价方法应用于四款水泥搅拌工程车造型设计方案评价中,运用模糊隶属度函数,建立了模糊综合评价矩阵,并对各个指标的评价结果进行了量化处理,筛选出最佳造型设计方案,为项目开发提供有效参考。     

基于熵权和灰关联的老年人信息终端界面布局评价研究

目的 为了优化现有信息终端界面设计,提升老年用户的体验。方法 首先运用基本用例对信息终端的任务过程进行描述;接着以老年人自身需求为出发点,从结构、任务、认知3个层面构建老年人信息终端界面布局评价体系;其次通过设计调研制作出实验样本,邀请老年人进行界面布局评价实验;然后根据评价实验结果,采用熵权法对评价体系中每个评价指标进行权重分配;最后结合灰色关联分析法将实验结果转化为灰色关联度,通过比较灰色关联度的大小,从而确定最优方案。以银行ATM机作为研究案例,结果表明所提出的方法具有较高适用性。结论 通过基于熵权法和灰色关联分析法的信息终端界面布局评价模型,可以量化老年人的用户偏好,有效地对老年人信息终端界面布局进行评价,对界面布局优化有一定指导意义。     

基于注意力分配的儿童教育类APP界面布局优化策略研究

目的 为解决现有儿童教育类APP界面布局设计缺乏针对性的问题,提出基于注意力分配的界面布局优化策略。方法 通过眼动实验收集了20名被试者浏览应用程序界面活动中的眼动指标,提取了各区域的注视总持续时间、首次注视时间、首次注视持续时间共3项注视类指标,并统计分析了被试者的注意力分配情况及影响因素。结果 儿童在屏幕上半部分的中间区域注意力分配最集中;颜色和背景对儿童注意力分配存在影响但不会造成反差性结果;注视总持续时间与首次注视时间存在负相关性。此外,对被试者的移动终端操作水平进行了评估,并分析得到其操作水平与注意力分配情况无相关性。结论 通过实际案例验证表明,基于儿童注意力分配情况优化界面布局,可使重要信息或内容有更高的机会被阅读,最大限度地传递信息,提高信息接收效率,以此为儿童教育类应用程序界面布局优化提供参考。     

基于WSR的塔机驾驶室空间布局优化设计研究

目的 为提高现有塔机驾驶室布局的工作效率和舒适性,提出塔机驾驶室布局优化设计方案。方法 采用WSR方法,从物–事–人三个维度系统梳理各部分要素之间的关联性,在物理层面将驾驶室划分为操作视野区、控制区、生活区,在事理层面将驾驶员的行为流程划分为工作行为和生活行为,在人理层面将驾驶员的需求划分为生理需求和心理需求,剖析每个层面的问题,提出设计要点,建立塔机驾驶室空间布局优化设计方案。最后,采用JACK人机仿真方法,对驾驶视野可视性、驾驶员坐姿上肢可达性、驾驶员的操纵姿势舒适性三方面验证人机因素合理性;使用量表评分调查驾驶室空间布局设计方案的满意度评价。结论 通过物理、事理、人理三个维度详细全面的分析,得出塔机驾驶室布局优化设计要点,对现有塔机驾驶室的空间布局要素合理划分和优化设计,使其空间得到有效利用,进一步提升驾驶员的易操作性、舒适性、流畅性。验证了WSR方法对塔机驾驶室空间布局设计分析是有效的分析方法,为相关设计分析提供一定参考。     

手工装配作业单元的布局优化设计研究

针对典型的手工装配作业单元，将人的因素在布局中的影响定量化，结合物流因素，提出新的布局优化设计模型，并采用遗传算法对其求解。实例研究的仿真结果表明，基于新模型的手工作业单元的布局设计方案，在优化物流、保证作业效率的同时，还能优化作业姿态，从而降低作业者从事手工装配作业的平均能量消耗水平。     

基于遗传算法的移动终端交互界面布局优化

目的研究遗传算法与移动终端界面布局中舒适度影响最大子集特征之间的关系。方法利用层次分析法进行了三维及二维共同协作的人机约束条件,选择交互界面中布局的特征,找出对交互界面布局中人的最优舒适度影响最大的子集特征。结论通过对案例的可用性测试分析数据并得出移动终端交互界面布局优化设计的要点。     

基于视觉认知特性的作战显控界面信息结构布局研究

目的 智能化作战趋势相应地会对在作战显控系统界面的信息量和信息呈现内容提出要求。针对未来态势环境下显控界面信息结构更为复杂,且融入更多信息的显控系统界面需要不断迭代的问题,从显控界面的信息结构分类展开实验研究,设计不同的信息结构布局类型,从而进行认知绩效的视觉搜索测评实验。方法 通过文献分析,从认知特性与界面信息架构布局、飞行员的认知行为等方面出发,对相关成果进行综述梳理。运用眼动追踪实验,设计针对不同任务的视觉搜索实验,从而对不同信息布局形式的认知绩效进行评估测量。结果 实验结果表明,在“作战”与“导航”任务场景中“纵向任务栏型”布局形式整体更优于“横向主图型”任务布局。在“作战”任务中,纵向三分类型布局形式的绩效水平更优;在“导航”任务中,纵向二分类型布局形式的绩效水平更优。结论 针对复杂显控作战界面的信息呈现,可以通过设定与作战任务相匹配的不同结构布局来优化信息模块的合理分配方式,对后续在作战显控界面的信息模块布局设计优化起到一定参考作用。     

新一代载人飞船卫生区功能性空间优化设计研究

目的 开展中国新一代载人飞船卫生区的空间优化研究,探索功能性空间优化设计方法,提高载人飞船空间利用效率,同时提升航天员的舒适性体验。方法 以中国空间站卫生区的功能和结构为依据,探讨中国新一代载人飞船卫生区功能组件的构成;依据航天员在微重力状态下使用卫生区的动作与姿态,建立卫生区空间布置的初步概念;根据卫生区的舱壁布局、微重力下航天员视野区域及最佳操作空间分析,开展相关功能组件建模,基于卫生区的人机交互节点,利用JACK软件进行仿真分析与评估,结合评估结果改进设计方案,并通过追踪航天员活动轨迹产生的包络体完成卫生区的空间优化。结论 通过对比中国新一代载人飞船卫生区优化前后设计方案的舒适性、可操作性和空间尺寸,验证了功能性空间优化设计方法的有效性和可靠性,为载人航天器舒适性与集成化设计提供了参考。