工业4.0和设计3.0视野下的人机交互
王培基 陈妍
摘要：工业4.0和设计3.0视野下产品的范畴、属性构成、实现方式、流通渠道等都发生了巨大的改变，踊跃出大量的互联网产品和智能化设备，随之而来的是人与产品之间传统的交互方式有了革新性的改变。本文在理解了工业4.0与设计3.0概念之后，通过对传统人机交互与现代人机交互的比对，分析新时代社会背景下产品的属性特点，预测人机交互技术的发展趋势和在人们生活中可行性的应用。
关键词：工业4.0 设计3.0 人机交互
中图分类号：J 文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2017）05-0062-02
一、工业4.0和设计3.0
在传统工业技术与现代信息技术高度融合的社会背景下，计算机科学、设计学以及心理学、社会学四者深度交织产生了新的研究领域。在制造业领域，这种把资源、信息、物质和人相关联所形成虚拟结合的系统，称其为工业4.0时代，它主要分为三大主题：一是智能生产，是对传统生产线的优化和改良，通过对生产设备的智能化改进和合理的装配，实现产品的自动化流水线生产，从原料到产品的中间过程不需要人的任何操作；二是双线合作，是指通过充分利用网络时代的资源，将线上与线下进行结合，让线上销售线下运输普及到人们的生活中，提高人们的生活水平，通过互联网的优势让用户接受更多与产品相关的信息，实现南北东西，甚至跨国的贸易沟通；三是售后服务，现在的工业产品拥有完整的售后服务，由于信息传递的便捷性，用户可以与售后随时进行问题的交流与解决，并且厂商会提供优越的上门服务，在保修期间用户不需要担心任何的故障问题。
设计3.0的概念最早由路甬祥院士提出，并在此基础上对创新设计的特点、设计对象的内涵进行了充分的讨论。人类的设计经过了“1.0（农耕时代的传统设计）→2.0（工业时代的现代设计）→3.0（互联网络时代的创新设计）”的进化，而设计3.0时期则是全面关注个体、社会、生态、文化等多重因素，强调网络时代设计的安全性、健康性、智能化、全球化、个性化与可分享、协调合作等特点和趋势，涉及的层面更广、更宽、更远，让物与物之间的联系更加紧密，设计的创新性、服务性与适用性价值更高。
二、传统人机交互和现代人机交互研究
（一）传统人机交互
在工业3.0和设计2.0时代，人机交互在各自的领域具有明确的定义和表现形式，在工业领域曾经一度叫作“人因工程学（Human FactorEngineering）”主要关注的是人如何与大型机械设备进行操控上的交互，广泛应用于汽车设计领域，尤其在汽车空间设计、表盘设计、座椅设计等领域取得了丰硕的成果和进展。在设计领域普遍叫作“人机界面（Human Machine Interface）”它是链接人与计算机之间信息传递、交换的桥梁，人通过机器界面将信息传递给机器，机器进行信息处理后通过界面将信息反馈给用户，这种人机交互主要是通过视觉通道来进行人与机器之间信息的传递和反馈，广泛应用于需要面板操控的大型设备，如数控机床等。
（二）现代人机交互
随着科技的发展和社会的进步，两种人机交互同时向前迈进了一大步，于是便产生了更多的交叉点“互联网、物联网和智能化”。21世纪是网络时代、是智能化时代，也是人的情感分享与体验时代，人机交互在21世纪也改变了传统的定义和技术向着新时代努力发展，如今提到人机交互普遍认为是人与计算机之间的交互（Human Computer Interaction）。现代人机交互是指人与机器之间的行为或信息互动，目的是消除人与机器之间信息交流的界限，使得^与机器之间的信息交流变得更加简单而迅捷，甚至可以进行情感的交流表达。
现代人机交互主要有以下三个特点：一是把人作为设计焦点，在设计之前设计师会充分调研用户对产品的需求，把用户对产品的功能和使用需求作为设计出发点，并且会按照不同人的喜好和行为进行个性化定制以满足不同用户的需要；二是多通道交互，利用人类视觉、听觉、触觉等多条信息通道进行信息的传递，从而增进产品与用户之间的交互方式，提高产品的使用体验，拉近用户与产品之间的情感：三是智能化技术应用，纵观市面上产品，大都引用了智能化技术，随着人们对产品属性的要求越来越高，对智能化技术的应用会越来越多，最终的目的还是为了提高产品的交互性能。
三、新时代背景下产品属性特点
（一）交互贴心负责
新时代产品的交互方式表现得更加贴心负责，由于设计师把以人为本的设计理念作为设计的焦点，因此产品会更注重人的感受，在不同场景和时刻提供不同的功能以满足用户不同的需求，让产品变得更聪明，（如图1），两用椅子可以根据用户的不同需求改变状态。不仅如此，产品还具有一定的责任感，例如以前把同名称的文件夹合并到一起并不会向用户征得主动同意，这个就是不负责任的表现，如今当用户想储存文件时，当发现有相同名称文件的时候，会即时反馈给用户，并且自动加上了日期后缀，来提升产品的用户体验度，（如图2）。
（二）智能化程度高
新时代产品智能化程度更高，科技感更强，为了实现优越的交互方式，设计师在产品中融入了更多的智能化硬件和科技技术。例如自动加油站，当有车辆靠近时，加油站上方的摄像头会自动识别车辆型号，通过银行卡与车辆的绑定，实现自动付费功能。（如图3），在冰箱外部有一个操控面板，用户可以通过输入面板对内部进行控制，同时可以获得冰箱的事实信息，左侧的出货口可以实现自动取货，不仅如此，在内部同一个冰箱可以设置不同的温度，根据食品的特性对其进行针对性温度保存，完全符合用户的日常需求（如图4）。所有这些新的设计给人们生活方式带来了非常明显的改变，其中的缘由还要归结到4.0时代技术的迅猛发展。
（三）情感体验丰富
新时代产品增加。了，人的情感体验，如果说工业3.0和设计2.0只是满足人们日常需求的话，那么工业4.0和设计3.0就是给人们带来了有情感的生活体验，这种体验已经细化到我们生活中的方方面面，甚至连马桶都会影响你的心情，加热的便圈会让你在舒适的温度中如厕，同时还具有臀部清洗和暖风烘干功能，自动升降功能让老人和孩子更温馨，这些看似普通改良设计，却无处不体现着工业4.0和设计3.0下人机互动已经发生着改变，所有的产品都仿佛富有人的情感，与你时刻进行着情感的互动（如图5）。
四、未来人机交互的发展趋势
（一）人机交互发展现状
目前人机交互泛指人与计算机之间的交互，主要利用人的视觉、听觉和触觉感官，通过界面、声音或者震动进行命令的输入，计算机对接受的信号进行处理，然后通过界面、声音或震动反馈给用户，技术先进的一些领域，可以通过远程操作进行信息的输入，但是由于对技术和资金成本要求过高，这种交互方式并没有普遍的推广和应用。而在技术能够满足的前提下，人机交互的模式将成为人们关注的焦点。虽然到目前为止，智能产品并没有家喻户晓，机器人也还没有开始融入到生活当中，但我们可以通过现有的产品观摩交互技术发展的趋势，机器人融入人们的生活是一个必然的结果，只是时间过程的问题。
（二）人机交互发展趋势
未来人机交互将延续现有的交互特点，在此基础之上融入科技发展带来的新交互方式。在工业生产领域可以借助触摸屏等输入设备或者语音输入设备，根据人的需求绘出或说出人类目的，计算机通过对人类特定信息的识别和处理，将人类语言转换为机器语言，然将转换后的机器语言直接发送给生产设备进行生产；在安保领域可以通过区域性搜索扫描寻找丢失的儿童和老人，并会根据人物具体信息匹配来动态追踪特定人行踪；在医疗领域可以自动扫描人体每日健康情况，每天给人健康提醒，生病时可以给人提供治疗方法：在军事领域可以实现意念化作战，更好的保卫领土不受侵犯；在教育领域可以让学生深入情境中，真实地感受所听所见，探索宇宙中的奥秘。以上所有可能应用领域的人机交互方式都会随着技术的发展和想法的创新而逐渐实现，最终得到广泛的推广和应用陪伴在人们生活左右，改变人们的生活状态。
總结
人机交互从工业革命之后就被提出，并在之后一个半世纪当中不断地改变和完善，如今互联网技术的发展和智能设备的出现让我们主动地从人机交互的角度进行创新设计研究。工业4.0和设计3.0都致力于从人机交互的角度创造网络时代绿色设计、智能化、全球网络、个性化与可分享、协调合作等特点产品。借助计算机技术的发展把人机交互再次推向高潮，让交互设计与智能产品统一结合，试图让人机交互引领新的工业和设计浪潮，革新人们的生活方式。
